一种包覆颗粒的检测方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种包覆颗粒的检测方法及其装置，该方法由图像采集和处理系统进行图像预处理、颗粒识别、颗粒定位和分析计算；检测装置主要包括图像采集和处理系统、二维平移台和机架；所述图像采集和处理系统包括处理器、金相显微镜，所述二维平移台设于图像采集和处理系统的金相显微镜之下方，二维平移台上安装有一动态定标夹持装置用于固定金相样品。本发明专利技术能够实现对包覆颗粒的自动化识别定位，并能够快速、精确、高效的识别和统计破损颗粒和颗粒的破损率，同时能够对完好包覆颗粒的包覆层厚度进行快速准确地测量，为包覆颗粒的生产工艺、质量检测等提供技术参考。质量检测等提供技术参考。质量检测等提供技术参考。

【技术实现步骤摘要】
一种包覆颗粒的检测方法及其装置


[0001]本专利技术涉及测量与检测
，具体涉及一种包覆颗粒的检测方法及其装置。

技术介绍

[0002]包覆颗粒是高温气冷堆的燃料元件的基本构成单元，其由燃料核芯、疏松热解炭层、内致密热解炭层、碳化硅层和外致密热解炭层组成；由该四层构成的微球形复合压力容器能包容燃料和放射性裂变产物，是阻挡放射性裂变产物的最主要屏障。因此，包覆颗粒的质量直接关系到核反应堆的安全运行。从而在包覆颗粒的生产过程中，就要求工艺流程能够较为快速、准确地测量包覆颗粒各包覆层的厚度，从而根据测量结果及时调整工艺参数，以确保制备出高性能的高温气冷堆包覆颗粒。
[0003]目前，用于检测核燃料颗粒包覆层厚度的方法主要有X射线显微成像法、V型槽法、金相法、颗粒尺寸分析仪法等。综合考虑检测成本、检测效率、检测精度以及对检测环境的需求，最适合工业应用的是金相法。金相法通常采用树脂包裹核燃料颗粒，通过磨削加工使核燃料颗粒露出核芯和各包覆层，制成磨削样片；由人工通过显微镜观察样片表面，挑选出完整且磨削状态良好的核燃料颗粒，再人工在各包覆层边界标记三个点进行圆拟合。但是，由于包覆颗粒每层的边缘形状并不规则，选取的点也具有一定的随机性，难以保证该厚度测量方法的精度和准确性，且人工操作效率低、包覆颗粒受伤害程度高。
[0004]现有技术中，CN110428916A公开了一种包覆颗粒的厚度检测方法，在计算设备中执行，所述包覆颗粒包括内核层和至少一个包覆层，该方法包括步骤：获取包括待测包覆颗粒的全局剖面图像，并从全局剖面图像中提取待测颗粒图像；从待测颗粒图像中确定各层的种子点，并基于各层的种子点进行种子区域生长，得到各层的区域范围；基于各层的区域范围计算各层的轮廓线，并确定内核层的中心点；以及根据内核层的中心点和各层的轮廓线计算各层的厚度；该专利文献还公开了相应的包覆颗粒的厚度检测装置和计算设备。该技术虽然从一定程度上解决了上述人工处理精度低、效率低等技术问题，但是仅仅对完整的包覆颗粒的包覆层厚度进行计算，并不能很好的识别破损的颗粒和对其进行破损率统计；同时由于采用多个不同倍率的图像采集装置转换来采集多个图像进行合并处理，操作较为繁琐，图像处理效率较低。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种包覆颗粒的检测方法，实现对包覆颗粒的自动化识别定位，同时能够对完好包覆颗粒的包覆层厚度进行快速准确地测量。
[0006]实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种包覆颗粒的检测方法，包括以下步骤：1）制作金相样品；2）图像预处理：由图像采集和处理系统采集所述金相样品上同一平面的图像，并
进行图像预处理；3）颗粒识别：对预处理的图像依次进行目标轮廓提取、拟合定位圆心和颗粒轮廓识别；4）颗粒定位：依次识别金相样品上同一平面上的颗粒，并记录其坐标；5）分析计算：对识别的颗粒进行图像处理、目标区域及内边缘提取和分析，记录破损率以及计算颗粒的各层厚度。
[0007]进一步，本专利技术还提供一种检测包覆颗粒的装置，根据上述检测方法由图像采集和处理系统进行图像预处理、颗粒识别、颗粒定位和分析计算；所述图像采集和处理系统包括处理器、金相显微镜，在金相显微镜的下方设有二维平移台，所述二维平移台上安装有一动态定标夹持装置用于固定金相样品；所述图像采集和处理系统、二维平移台均设于机架上。
[0008]相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术检测方法通过采集图像预处理和颗粒识别，能够快速、准确地定位包覆颗粒的核芯位置和提取其边缘轮廓，从而识别包覆颗粒的完整性，并对完整的包覆颗粒进行标记和对其包覆层厚度进行快速、精确的计算，同时对破损的包覆颗粒进行统计，最终能够高效的得出金相样品中的包覆颗粒的分布情况、破损情况以及包覆颗粒包覆层的厚度尺寸，为包覆颗粒的生产工艺、质量检测等提供技术参考。
[0009]2、采用本专利技术检测装置，能够快速、精准地将待测样品进行固定和定位，并能方便地调整高度和进行水平二维移动，同时采用动态定标夹持装置后，使用金相显微镜对单个或多个金相样品进行检测时，不需要采用不同倍率的物镜进行切换便可以采集到高精度的图像，并且处理效率高，精度较好，便于对包覆颗粒的金相样品进行自动化定位和识别，统计其破损率和计算包覆层的各层厚度。
[0010]3、本专利技术在动态定标夹持装置上设置夹持座、固定块和锁紧机构，便于对金相样品进行固定；同时通过设置横向和竖向的标准块，使得采集得到的图像在横向和竖向均具有很好的参考，防止图像失真或拉伸等不良环境因素带来的精度下降，进一步的提高了包覆颗粒的识别和各层厚度的尺寸计算精度。
附图说明
[0011]图1为本专利技术包覆颗粒检测方法中颗粒识别流程图；图2为本专利技术包覆颗粒记录破损数据和厚度检测流程图；图3为本专利技术包覆颗粒检测装置的结构示意图；图4为本专利技术包覆颗粒检测装置中动态定标夹持装置结构示意图（俯视）；图中，1
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图像采集和处理系统，2
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物镜，3
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金相样品，4
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动态定标夹持装置，41
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底板，42
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夹持座，43
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定标标准块，44
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锁紧螺栓，45固定块，5
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二维平移台，6
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机架。
具体实施方式
[0012]下面结合附图和实施例对本专利技术测量包覆颗粒层厚度的方法及其装置的作进一步详细说明。
[0013]一、本专利技术提供一种包覆颗粒的检测方法，包括以下步骤：
1）制作金相样品；2）图像预处理：由图像采集和处理系统采集所述金相样品上同一平面的图像，并进行图像预处理；3）颗粒识别：对预处理的图像依次进行目标轮廓提取、拟合定位圆心和颗粒轮廓识别；4）颗粒定位：依次识别金相样品上同一平面上的颗粒，并记录其坐标；5）分析计算：对识别的颗粒进行图像处理、目标区域及内边缘提取和分析，记录破损率以及计算颗粒的各层厚度。
[0014]其中，所述步骤1）制作金相样品：包括将若干包覆颗粒在模具中通过粘合剂粘接为一体，再对该金相样品的待检测面进行研磨和抛光，直至在同一平面上露出若干包覆颗粒的核芯和各包覆层。所述步骤2）图像预处理：包括由图像采集和处理系统对金相样品的待检测面进行扫描拍摄采集图像，并对采集得到的图像进行灰度化、降采样、图像滤波去噪、直方图均衡化增强和固定阈值分割的预处理，得到具有清晰边缘特征的各包覆层图像。所述步骤3）颗粒识别：包括通过对预处理得到的图像进行目标区域提取、定位核芯、轮廓初步提取、多判据去除伪边缘和模糊轮廓提取处理，实现露出的包覆颗粒各包覆层轮廓的提取；其中，所述定位核芯采用圆拟合的方式得到核芯的轮廓并定位其圆心和坐标。所述步骤4）颗粒定位：包括提取颗粒轮廓后，对该包覆层轮廓进行判断，当包覆层部分缺失或包覆层部分断裂或核芯丢失，则记为破损颗粒；当检测到的包覆颗粒核芯轮廓和包覆层轮廓均完整时，则记为完整颗粒并标记本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包覆颗粒的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1）制作金相样品；2）图像预处理：由图像采集和处理系统采集所述金相样品上同一平面的图像，并进行图像预处理；3）颗粒识别：对预处理的图像依次进行目标轮廓提取、拟合定位圆心和颗粒轮廓识别；4）颗粒定位：依次识别金相样品上同一平面上的颗粒，并记录其坐标；5）分析计算：对识别的颗粒进行图像处理、目标区域及内边缘提取和分析，记录破损率以及计算颗粒的各层厚度。2.根据权利要求1所述包覆颗粒的检测方法，其特征在于，所述步骤1）制作金相样品：包括将若干包覆颗粒在模具中通过粘合剂粘接为一体，再对该金相样品的待检测面进行研磨和抛光，直至在同一平面上露出若干包覆颗粒的核芯和各包覆层。3.根据权利要求1所述包覆颗粒的检测方法，其特征在于，所述步骤2）图像预处理：包括由图像采集和处理系统对金相样品的待检测面进行扫描拍摄采集图像，并对采集得到的图像进行灰度化、降采样、图像滤波去噪、直方图均衡化增强和固定阈值分割的预处理，得到具有清晰边缘特征的各包覆层图像。4.根据权利要求1所述的一种包覆颗粒的检测方法，其特征在于，所述步骤3）颗粒识别，包括通过对预处理得到的图像进行目标区域提取、定位核芯、轮廓初步提取、多判据去除伪边缘和模糊轮廓提取处理，实现露出的包覆颗粒各包覆层轮廓的提取；其中，所述定位核芯采用圆拟合的方式得到核芯的轮廓并定位其圆心和坐标。5.根据权利要求1所述的一种包覆颗粒的检测方法，其特征在于，所述步骤4）颗粒定位：包括提取颗粒轮廓后，对该包覆层轮廓进行判断，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高潮，郭永彩，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：