本实用新型专利技术涉及密封放射源泄漏检测技术领域，特别是一种密封放射源泄漏自动检测平台的视觉伺服装置，包括：包括工控计算机（２）、摄像头（３）、执行机构（４）。支架（４０１）、移动小车（４０２）、滑动卡榫Ａ（４０３）、移动导轨（４０４），支架（４０５）、滑动卡榫Ｂ（４０６）、密封容器（４０７）。本装置解决的问题是：用自动化技术代替人工进行放射源泄漏检测时，应用于放射源工件的定位和自动抓取，减少检测过程中放射源对操作人员的健康危害，保证检测结果的准确性和可靠性。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及密封放射源泄漏检测
，特别是一种密封放射源泄漏自动检测平台的视觉伺服装置。
技术介绍
在目前国内放射源的各种典型应用中，为了保证放射源的使用效果和检测结果的可靠性，必须定期对密封放射源进行检测，以确认其是否出现放射性物质泄漏。目前，国内对密封放射源进行检测的行业标准是采用人工擦拭检测方式。人工擦拭检测方式的主要缺点是(1)人体可能直接暴露在放射源面前，遭受核辐射，对人体健康构成了损害；(2)受人为因素影响大，具有许多不确定性，不能保证检测结果的一致性和可靠性；(3)需要人工打开密封铅罐罐盖，操作繁琐，劳动强度大。因此，研制开发密封放射源自动检测平台，对减少检测过程中放射源对操作人员的健康危害，保证检测结果的准确性和可靠性，提高我国的核技术应用水平，具有重要意义。在研制放射源自动检测平台时，需要将放射源工件从密封容器中取出，因而需要安装机械手。由于放射源工件位置和姿态的不确定性，为指导机械手的运动，需要给机械手安装眼睛——视觉传感器。这样，我们将视觉伺服装置引入自动检测平台。视觉伺服装置由视觉传感器向控制器提供外部信息，调整执行机构相对于被操作对象的位置和姿态。根据不同的标准，视觉伺服装置可以被划分为不同的类型。根据摄像机数目的不同可以分为单目及多目装置。按照控制结构是否分级，且视觉装置提供的信息是作为机器人执行机构控制器的设定值还是视觉控制器直接计算执行机构的输入值，可以分为“动态look-and-move”装置和“直接视觉伺服”装置。区分误差信号是定义于三维空间坐标系还是直接定义于图像特征空间，可以分为“基于位置”和“基于图像”的视觉伺服控制方式。
技术实现思路
本装置解决的问题是用自动化技术代替人工进行放射源泄漏检测时，用单目摄像头观测放射源工件的位置和姿态，将观测结果传送给机械手控制器以调节机械手的位置和姿态到达期望位姿，然后将放射源抓起取出进行下一步操作或将放射源放回容器。本放射源检测平台视觉伺服装置采用的技术方案是固定于地面的支撑框架上部安装三自由度直角坐标机械臂，机械臂的末端执行器可以进行X、Y、Z三个正交方向的运动，并可以进行自身的旋转运动；单目摄像头固定在机械臂的末端执行器上，摄像头的光轴垂直地面向下，其视频输出信号接入工控计算机；支撑框架的底部安装有导轨，导轨上运行的移动小车将装有放射源的密封容器带入或带出摄像头的视野以配合不同的操作；当摄像头视野内有目标即放射源工件时，摄像头采集到的图像输入工控计算机，使用特定的视觉算法获得放射源相对于机械臂末端执行器的位置和姿态，控制器控制机械臂运动使末端执行器与放射源位姿一致，然后抓起放射源。为了从实时图像中计算获得工件的实际位置和姿态，开发了特定的位姿估计图像处理算法。本视觉伺服装置使用的是基于位置的动态look-and-move结构。本技术的有益效果是实现了放射源工件的定位和自动抓取，完成了放射源自动检测平台研制过程中的一项重要功能。技术方案一种用于密封放射源泄漏自动检测平台的视觉伺服装置，至少包括工控计算机(2)、摄像头(3)、执行机构(4)、执行机构控制器和特定的位姿估计视觉算法；所述的执行机构(4)由支架(401)、三自由度直角坐标机械臂、末端执行器(408)、移动导轨(404)和移动小车(402)组成；移动导轨(404)安装在支架(401)的底部，移动小车(402)可以移动到不同位置配合不同操作，装有放射源工件的密封容器(407)放置于可拆除支架(405)上，支架(405)的高度可调，其上的滑动卡榫B(406)可根据密封容器(407)的尺寸调节位置以固定容器(407)，当支架(405)拆除时，可在小车(402)上放置体积更大的密封容器，滑动卡榫A(403)根据更大密封容器的尺寸调节位置以固定容器，三自由度直角坐标机械臂安装于支架(401)的上部，机械臂由三组线性模组组成，其中X方向运动线性模组(414)固定于支架(401)上，Y方向运动线性模组(410)固定于X方向运动线性模组(414)的运动子上，Z方向运动线性模组(411)固定于Y方向运动线性模组(410)的运动子上，X、Y、Z三个运动方向正交，步进电机X(415)、步进电机Y(413)、步进电机Z(412)作为运动驱动源分别安装于三个线性模组的末端通过连轴器进行连接，末端执行器(408)通过延长板(409)与Z方向运动线性模组(411)的运动子连接，摄像头(3)镜头朝下固定于末端执行器(408)的基座(408a)上，而且光轴垂直于放射源工件的上平面。组成机械臂的线性模组具有线性度良好的导轨(或丝杠)和运动子，运动子有唯一的平移自由度，线性运动子的运动步长已知且精度高于O.00125mm，以满足运动要求。所述的末端执行器(408)，通过其前端的螺柱与放射源工件上的螺孔相配合以抓起放射源；其中，带导角的螺纹柱(408h)安装于末端执行器(408)的最前端，导角便利于进行螺旋配合；步进电机R(408d)作为驱动源通过连轴器(408e)连接前端螺纹柱(408h)，通过支撑圆盘(408b)和对称分布的四条连接柱(408f)进行连接和固定以组成转动组件，转动组件通过三根对称分布的橡胶棒(408g)固定在基座(408a)上，橡胶棒(408g)的柔性便利进行螺旋配合；末端执行器(408)通过架板(408c)固定于延长板(409)上，延长板(409)可以根据需要改变长度；根据放射源种类的不同可以更换其他类型的末端执行器。在摄像头抓取图像时，摄像头(3)的成像平面与放射源工件的上平面是平行的且距离固定，将三维视觉问题简化为二维问题。所使用的摄像头(3)的焦距可调，拍摄的图像以合适比例放大了放射源工件的上表面特征，既使得图像特征更容易分辨，又不至于将噪声放大太多，使得到的放射源工件位姿更加精确。使用可编程逻辑控制器(PLC)控制机械臂等所有运动模块的运动。使用步进电机作为所有运动模块的驱动源。附图说明图1是本装置的总体结构示意图；图2是控制装置方框图；图3是执行机构的装配结构示意图；图4是末端执行器的装配结构示意图。图中1.控制柜 2.工控计算机 3.摄像头 4.执行机构 401.支架 402.移动小车 403.滑动卡榫A 404.移动导轨 405.可拆卸支架 406.滑动卡榫B407.密封容器 408.末端执行器408a.基座 408b.支撑圆盘 408c.架板 408d.步进电机R408e.连轴器 408f.连接柱 408g.橡胶棒 408h.螺纹柱409.延长板 410.Y向线性模组 411Z向线性模组 412.步进电机Z413.步进电机Y 414.X向线性模组 415.步进电机X具体实施方式以下结合附图对本技术做详细说明。在图1中，整个装置至少由控制柜(1)、工控计算机(2)、摄像头(3)和执行机构(4)组成。摄像头(3)取得放射源工件的图像并将图像数据传入计算机(2)，计算机(2)中特定的位姿估计程序处理图像获得放射源工件的位姿信息估计，将之与期望位姿比较产生差值作为执行机构控制器的设定值输入控制柜(1)中的控制器，控制器控制执行机构(4)运动使执行机构的末端执行器到达期望位姿。图2是视觉伺服控制装置的结构框本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种密封放射源泄漏自动检测平台的视觉伺服装置，其特征是：至少包括工控计算机（２）、摄像头（３）、执行机构（４）、执行机构控制器； 所述的执行机构（４）由支架（４０１）、三自由度直角坐标机械臂、末端执行器（４０８）、移动导轨（４０４）和移动小车（４０２）组成； 移动导轨（４０４）安装在支架（４０１）的底部，移动小车（４０２）可以移动到不同位置配合不同操作，装有放射源工件的密封容器（４０７）放置于可拆除支架（４０５）上，支架（４０５）的高度可调，其上的滑动卡榫Ｂ（４０６）可根据密封容器（４０７）的尺寸调节位置以固定容器（４０７），当支架（４０５）拆除时，可在小车（４０２）上放置体积更大的密封容器，滑动卡榫Ａ（４０３）根据更大密封容器的尺寸调节位置以固定容器，三自由度直角坐标机械臂安装于支架（４０１）的上部，机械臂由三组线性模组组成，其中Ｘ方向运动线性模组（４１４）固定于支架（４０１）上，Ｙ方向运动线性模组（４１０）固定于Ｘ方向运动线性模组（４１４）的运动子上，Ｚ方向运动线性模组（４１１）固定于Ｙ方向运动线性模组（４１０）的运动子上，Ｘ、Ｙ、Ｚ三个运动方向正交，步进电机Ｘ（４１５）、步进电机Ｙ（４１３）、步进电机Ｚ（４１２）作为运动驱动源分别安装于三个线性模组的末端通过连轴器进行连接，末端执行器（４０８）通过延长板（４０９）与Ｚ方向运动线性模组（４１１）的运动子连接，摄像头（３）镜头朝下固定于末端执行器（４０８）的基座（４０８ａ）上，而且光轴垂直于放射源工件的上平面。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：原魁，梅树起，王伟，房立新，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]
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