【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核处理，具体涉及一种用于核设施退役的随动控制系统、控制方法及控制终端。
技术介绍
1、在核设施退役过程中，涉及大量放射性物项拆除、去污等操作。在放射性物项的拆除及去污过程中，作业的对象通常为非标复杂的金属结构，目前针对此类型大量重复的机械作业主要依靠人工使用氧乙炔割炬、等离子切割设备完成金属物项的切割解体；人工手持激光去污设备、机械打磨设备进行物项表面污染物的去除。存在人工作业强度大，受照剂量高等问题。
2、目前，在核设施退役领域，使用较多的激光加工技术主要包括激光切割技术与激光去污技术，这两种技术因其自身的特性，应用于金属物项的切割解体及表面污染金属废物的污染物去除，可取得较好的效果。
3、但是现阶段中，在进行激光加工处理时，需要严格控制激光头与金属物项之间的距离，对于非标复杂结构物相，可能存在操作人员控制不及时的问题，如果距离的误差较大，则可能导致激光的强度不达标影响处理，也可能导致激光强度过大造成其他损伤。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是激光加工设备的自动化程度较低，目的在于提供一种用于核设施退役的随动控制系统、控制方法及控制终端，可根据扫描识别待处理物项的表面形貌并重构，根据激光加工工艺，自动计算激光头的位置及姿态，适应非标复杂结构物项的处理处置需求。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种用于核设施退役的随动控制系统，包括：机器人和激光头，所述激光头通过夹具与所述机器人的末端连接，所述
4、使用时，所述激光头设置在放射性物项上方，且所述机器人驱动所述激光头移动。
5、一种用于核设施退役的随动控制方法，包括：
6、s1、设定待作业的放射性物项的起始作业点以及作业区域；
7、s2、根据工件的高度设定高度方向阈值；
8、s3、控制机器人带动激光头到达起始作业点，并通过点激光传感器获取粗略数据；
9、s4、基于粗略数据和高度方向阈值，判断放射性物项的污染金属表面边界；
10、s5、使用采用最小二乘算法，建立粗略数据中多个扫描点的点云数据的基准平面，并建立放射性物项的表面坐标系；
11、s6、计算各个扫描点与基准平面的距离，并确定先激光传感器工作的最高点和最低点，并建立工件坐标系；
12、s7、控制机器人带动线激光传感器在污染金属表面边界内扫描获取精确数据；
13、s8、对精确数据进行数据处理并调整机器人的位姿。
14、具体地，作业区域的设定方法包括：
15、将放射性物项置于随动控制系统的作业区，并以放射性物项为中心划定设定范围的第一区域；
16、在第一区域内，设定待作业的放射性物项的起始作业点以及可以覆盖放射性物项的作业区域。
17、具体地，粗略数据的获取方法包括：
18、通过点激光传感器对放射性物项的表面形貌进行粗略扫描；
19、设定扫描间隔，并获取多个扫描点；
20、确定扫描点的高度和位置，构成粗略数据。
21、具体地，污染金属表面边界的判断方法包括：
22、对比扫描点的高度与高度方向阈值，将不在高度阈值范围内的扫描点标记为异常点；
23、获取所有异常点的位置坐标；
24、拟合所有异常点获得污染金属表面边界。
25、具体地，获取精确数据的方法包括：
26、在表面坐标系内，将污染金属表面边界内的区域划分为多个条形区域，并以条形区域的中心线在基准平面上的投影作为线激光传感器的扫描路径；
27、根据中心线上各个扫描点与基准平面的距离，确定线激光传感器扫描时距离基准平面的高度，获得线激光传感器的扫描路径的路径参数；
28、线激光传感器执行扫描工作，并获取放射性物项表面的点云数据，并记录工件坐标系下点云数据与机器人位姿的动态链接。
29、具体地，进行数据处理并调整机器人的位姿的方法包括：
30、建立测量坐标系，并基于机器人扫描触发时的位姿信息、点云数据、机器人扫描时测量基准点在工件坐标系中的位置、测量坐标系在工件坐标系中的姿态建立测量坐标系与工件坐标系的转换关系；
31、计算线激光传感器获得的采集数据点在工件坐标系中的相对位置，并对点云数据进行三维重构获得三维点云；
32、对三维点云进行去噪及降维处理，建立三维点云间的拓扑结构；
33、对三维点云采用阈值分割法获取不同的目标区域，目标区域为机器人在执行过程中需要采用不同策略进行处理的区域；
34、预先设定激光头与放射性物项的表面的各个目标区域之间的距离；
35、机器人控制激光头移动至放射性物项上时，对目标区域进行特征识别，并根据设定的距离调整机器人的位姿。
36、可选地，去噪的方法包括：
37、计算三维点云中各个采集数据点在高度方向上的均值和标准差，计算各个采集数据点的高度与均值之间偏差；
38、设定降噪阈值，删除偏差大于阈值的采集数据点，获取降噪后的三维点云。
39、可选地，所述第一区域为1.5m×1.5m的范围，所述扫描点的扫描间隔为0.025m。
40、一种用于核设施退役的随动控制终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法。
41、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
42、本专利技术通过设置点激光传感器和线激光传感器对放射性物项的表面进行扫描，实现污染金属表面表面形貌信息数据的采样，根据扫描识别放射性物项的表面形貌并重构，根据激光加工工艺，自动计算激光头的位置及姿态，适应非标复杂结构物项的处理处置需求，降低人员劳动强度，减少人员受照剂量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于核设施退役的随动控制系统，其特征在于，包括：机器人(1)和激光头(3)，所述激光头(3)通过夹具(2)与所述机器人(1)的末端连接，所述激光头(3)包括：壳体以及设置在所述壳体内的激光去污头/激光切割头(301)、点激光传感器(302)和线激光传感器(303)，所述通过所述夹具(2)与所述机器人(1)的末端连接；
2.一种用于核设施退役的随动控制方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的一种用于核设施退役的随动控制方法，其特征在于，作业区域的设定方法包括：
4.根据权利要求3所述的一种用于核设施退役的随动控制方法，其特征在于，粗略数据的获取方法包括：
5.根据权利要求4所述的一种用于核设施退役的随动控制方法，其特征在于，污染金属表面边界的判断方法包括：
6.根据权利要求4所述的一种用于核设施退役的随动控制方法，其特征在于，获取精确数据的方法包括：
7.根据权利要求6所述的一种用于核设施退役的随动控制方法，其特征在于，进行数据处理并调整机器人的位姿的方法包括：
8.根据权利要求7
9.根据权利要求4所述的一种用于核设施退役的随动控制方法，其特征在于，所述第一区域为1.5m×1.5m的范围，所述扫描点的扫描间隔为0.025m。
10.一种用于核设施退役的随动控制终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求2-9中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种用于核设施退役的随动控制系统，其特征在于，包括：机器人(1)和激光头(3)，所述激光头(3)通过夹具(2)与所述机器人(1)的末端连接，所述激光头(3)包括：壳体以及设置在所述壳体内的激光去污头/激光切割头(301)、点激光传感器(302)和线激光传感器(303)，所述通过所述夹具(2)与所述机器人(1)的末端连接；
2.一种用于核设施退役的随动控制方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的一种用于核设施退役的随动控制方法，其特征在于，作业区域的设定方法包括：
4.根据权利要求3所述的一种用于核设施退役的随动控制方法，其特征在于，粗略数据的获取方法包括：
5.根据权利要求4所述的一种用于核设施退役的随动控制方法，其特征在于，污染金属表面边界的判...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴小江，曹俊杰，颜锟梧，赵菀，陈戏三，王帅，章航洲，朱伟，唐磊，胡纭浩，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。