核燃料棒组件是核反应堆的核心组件,其生产质量直接影响到核电站的安全性、可靠性、经济性。传统的核燃料棒组件生产依然采取半自动化的形式,工人长期暴露在放射性环境中,对身体会产生损害,同时劳动强度过大,生产效率低下。本文利用机器视觉高精度、高效率、非接触、高客观性等特点开发端板焊视觉识别与定位系统,实现对核燃料棒的类型识别与位姿调整任务,减少工人劳动强度与身体损害,提高企业生产效率与自动化水平。本文主要的研究内容与创新点如下:(1)核燃料棒端面成像系统的设计。本文成像系统针对燃料棒端部距隔离块距离为250 mm的几何特征,选用工作距离为310 mm的远心镜头进行端面成像以克服成像距离大,普通镜头近大远小的成像问题。为了保证成像质量并方便检测设备上下料及设备自动化流程的实现,本文采取了分离式反光板的打光成像方式。(2)机械与电气运动控制部分的设计为降低设计的复杂度方便调试与维护,将机械机构进行模块化设计,分为送料模块、光学成像模块、燃料棒位姿调整模块、设备整体框架四个部分,并进行分别设计。电气控制部分使用罗克韦尔RSLogix5000系列PLC控制气缸与伺服电机,结合需求方的节拍要求与运动逻辑设计PLC控制梯形图。(3)核燃料棒视觉识别与定位系统上位机的开发为实现上位机人机界面的快速开发,选择LabVIEW作为上位机开发软件,利用LabVIEW自带的大量前面板控件和强大的后台处理函数,实现图像处理、界面设计、报警监控、数据存储等功能。使用LabVIEW自带的OPCServer模块建立与PLC的通讯,保证上位机与下位机的高效协同运行。