1.本发明涉及核电厂换热器检修技术领域，具体涉及一种基于极坐标定位的换热器传热管管孔定位方法。
背景技术：
2.蒸汽发生器是高温气冷堆核电系统中关键的设备之一，联结并隔离着高温气冷堆的一回路和二回路。在蒸汽发生器中，传热管是一回路压力边界的重要组成部分，是防止放射性裂变产物外泄的重要屏障。换热器传热管管板呈圆形板状，在管板上分布着传热管接入的管孔。运行中的高温气冷堆蒸汽发生器管外充满了温度极高的一回路冷却剂氦气，管内通过过热蒸汽。长期运行在高温高压以及高辐射剂量介质冲刷环境下的传热管，会因为机械原因或者化学原因而产生损伤。由于蒸汽发生器管箱内温度高、辐射水平高、工作条件恶劣的原因，采用人工靠近管板检测将导致较大的人员放射性污染的风险。因此在进行传热管检修时采用机械的方式进行检修。
3.采用机械方式进行检修，通过安装底板或其他机械方式将滑轨固定到蒸汽发生器管嘴内，滑轨前端使用转盘组件旋转一周，转盘上搭载检修装置可以在半径范围内移动。通过在转盘前方搭载相关检修探头进行定位检修。运行时将滑轨伸入到管板前方，由于管板呈圆形饼状在蒸发器末端，利用滑轨前端的转盘旋转特性建立极坐标对传热管管板全覆盖定位,利用转盘所构建的极坐标，对管板上所有的传热管进行坐标预设，通过转盘的旋转与移动到达指定极坐标。由于滑轨需要向前伸入一定距离、转盘与检修探头具有重量以及滑轨与转盘安装位置的原因会导致真实极坐标与预设极坐标产生微小偏移，使得原先预设的极坐标不能理想的寻找到传热管。
技术实现要素：
4.为了解决上述传热管定位不准确问题，本发明提供了一种基于极坐标定位的换热器传热管管孔定位方法。
5.本发明采用如下技术方案来实现的：
6.一种基于极坐标定位的换热器传热管管孔定位方法，包括以下步骤：
7.s1、机械臂安装到换热器法兰面，并将转盘组件移动至管板处；
8.s2、调整并校正多轴机械臂的各轴，使机械臂恢复到默认初始状态；
9.s3、在机械臂初始状态下，选择预设的定位基准孔位；
10.s4、利用机械臂探头前端的十字准星，将十字准星调整到基准孔圆心处进行手动校准；
11.s5、通过校准好的基准孔，计算目标孔与基准孔位置关系，对目标孔进行相对定位。
12.本发明进一步的改进在于，步骤s1中，设备固定在蒸汽发生器管嘴法兰面后，将转盘组件旋转轴调整至180
°
，位移轴调整至150mm，设备处于理论中心位置，将滑轨组件移动
至管板处。
13.本发明进一步的改进在于，步骤s1中，管板共有传热管孔665个，设置编号规则为：第一行为0行，最左侧第一列为-26列，最右侧为 26列，中间对称轴所在列为0列。
14.本发明进一步的改进在于，步骤s2中，将机械臂的各轴刻度调整到初始刻度位置，通过机械臂前端视频对各轴进行初始化调整，使各轴恢复到设备默认状态。
15.本发明进一步的改进在于，步骤s3中，选择的基准孔较好均匀分布在管板之上，基准孔相对于对其他管孔具有代表性。
16.本发明进一步的改进在于，步骤s4中，校准基准孔时利用的是前端探头携带的红外十字准星进行手动校准，将十字准星移动到基准孔圆心并校准，获取基准孔真实位置。
17.本发明进一步的改进在于，步骤s5中，通过极坐标方式，计算目标孔与其临近的基准孔相对位置关系，利用该位置关系进行位置计算，最终得到目标孔的真实位置。
18.本发明进一步的改进在于，在对目标孔进行位置计算时，依靠单个或多个基准孔进行位置计算，多个基准孔位置计算时使用均值或者带权平均值。
19.本发明至少具有如下有益的技术效果：
20.对比于传统的直接定位，本发明利用相对定位方式，将整个管板划分为多个子区域。利用产生的偏移在多个区域内进行相对定位，从而修正了外部原因带来的偏移。传统的定位从中心点出发，通过校准原点之后进行全管板定位，在外部重力以及设备原因影响下会导致管孔偏移在不断向外放大，导致定位不准确。本发明每个子区域实际上都具有相似的偏移和误差，通过校准区域中心，就相当于校准了一片区域。因此不需将所有的孔位进行偏移校准，也能将修正覆盖整个管板。不仅极大减少了校准的工作量，而且提升了定位准确度。本发明通过算法计算的方式，避免了去修改硬件设备的繁琐工作，且因为是没有涉及到硬件的变动，在做系统维护与修改可以减少操作的复杂度。
附图说明
21.图1为换热器传热管管孔定位方法控制流程图。
22.图2为转盘组件示意图。
23.图3为换热器管板示意图。
24.图4为十字激光线示意图。
25.图5为机械零点校正流程图。
26.图6为基于基准孔的目标孔误差修正示意图。
27.图7为基准孔覆盖区示意图。
28.图8为基准孔确认示意图。
29.图9为基准孔位置表示示意图。
30.图10为基准孔与目标孔位置关系示意图。
具体实施方式
31.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围
完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
32.如图1所示，本发明提供的一种基于极坐标定位的换热器传热管管孔定位方法，包括以下步骤：
33.s1、设备安装并将转盘组件移动至管板处。
34.设备固定在蒸汽发生器管嘴法兰面后，将转盘组件旋转轴2调整至180
°
，位移轴3调整至150mm，设备处于理论中心位置，将滑轨组件移动至管板1处，保证滑轨组件顶端间隙l不低于50mm。
35.管板共有传热管孔665个，设置编号规则为：第一行为0行，最左侧第一列为-26列，最右侧为 26列，中间对称轴所在列为0列。例如图3黑色孔位编号为(0，-7)。它右边临近孔则为(0，-5)，它的左下方为(1，-6)，右下方为(1，-4)。
36.s2、机械零点校正
37.转盘组件前端设计有视频摄像头和十字激光线，十字激光线中心即为设备工作中心，设备安装后，十字光标中心在管板中心孔6(15,0)的中心附近，如图4所示，开始机械零点校正，校正步骤如图5所示。
38.s2-1:旋转轴调零。微调旋转轴，直至位移轴中心线8与孔(14，-1)4、孔(14，1)5的中心线平行，设定此时旋转轴角度为旋转轴零点；
39.s2-2:位移轴调零。记录位移轴中心线8与孔(14，-1)4、孔(14，1)5中心线距离，旋转轴相对运动模式旋转180
°
，调整位移轴直至位移轴中心线8与孔(14，-1)4、孔(14，1)5中心线距离与旋转前记录值一致，位移轴运动值的一半即为位移轴机械零点误差，设定该误差；
40.s2-3：坐标补偿。采用相对运动模式，微调旋转轴和位移轴，直至十字激光线中心与管板中心孔6中心重合，将旋转轴位移轴误差保存，完成坐标补偿。
41.s3、选择基准孔位。
42.s3-1：在已有的机械精度情况下，由重力、机械安装精度所带来的误差在管板最外圈最大不超过1个孔位的距离。基准孔位实际位置本身包含了所有误差，其附近的孔位误差和基准孔误差相似，根据基准孔覆盖情况，基准孔可以近似代替其附近孔位，通过基准孔位计算附近孔位坐标能修正这些误差。如图6所示。
43.s3-2：为合理利用误差有效范围，在5个孔位的距离内尽量最大化覆盖管板，通过规划得到覆盖区域，在这些区域内所有孔位都使用相似的偏移误差。在恰好5个孔位的位置作为公共区域，依据真实情况选择归属区域。如图7所示。
44.s3-3：通过区域中心得到基准孔孔号分别是(3,0)、(7,-12)、(7,12)、(11,0)、(11,-24)、(11,24)、(15,-14)、(15,12)、(19,0)、(19,-24)、(19,24)、(23,-12)、(23,12)、(27,0)，共计14个基准孔位。如图8所示。
45.s4、基准孔校准
46.通过旋转轴与位移轴，人工手动校准14个基准孔位真实位置并保存。例如基准孔a极坐标记做(r’a，c’a)，其中r’a表示转盘半径，c’a表示旋转角度，如图9所示。
47.将记录的14个基准孔实际位置坐标分别记为(r’1，c’1)、(r’2，c’2)、(r’3，c’3)
……
(r’14，c’14)。
48.s5、通过基准孔对目标孔位定位
49.s5-1：计算目标孔位最近基准孔
50.为了利用直角坐标系的距离公式，将目标孔位与基准理论位置的极坐标转换为直角坐标。
51.极坐标(ra，ca)转直角坐标(xa，ya)公式
[0052][0053]
利用得到的直角坐标，通过距离公式算出距离目标孔位最近的基准孔。
[0054]
距离公式
[0055][0056]
其中(xa、ya)、(xb，yb)分别表示任意a孔位坐标与任意b孔位。
[0057]
算出所有基准孔到目标孔的距离后，选择距离最近的作为求解目标孔的基准孔。
[0058]
s5-2：计算平均孔间距
[0059]
由于误差原因，可能会导致检修的机械检修平面不是与管板所在面完全平行，因此会导致水平方向的孔间距发生畸变。需要通过(15,-14)、(15,12)两个孔位的距离来计算平均孔间距。
[0060][0061]
s5-3：通过基准孔计算目标孔位相对路径向量
[0062]
利用求得的最近基准孔作为出发位置，向目标孔搜寻最近的相对路径，如图10所示。
[0063]
基准孔孔号(a，b)到目标孔路径向量为(a-1,，b 2.5)
[0064]
s5-4：通过相对路径计算相对向量
[0065]
水平移动一个孔位的单位向量为(0，
±
1)，换行的单位向量为(
±
1，0)，在水平方向上一个单位向量的长度为平均孔间距l，换行的高度为l*sin(60
°
)。因此(a-1，b 2.5)相对路径向量与平均孔间距算得直角坐标向量为(l*sin(60
°
)，2.5l)。
[0066]
s5-5：合成最终目标孔位坐标
[0067]
根据上述基准孔得到的向量与向量计算公式计算，从a基准孔计算的b目标孔的坐标为：
[0068][0069]
注：计算任意孔坐标通用公式
[0070]
min(a)表示求解a孔位最近基准孔，base表示距离目标孔a最近的基准孔，基准孔到a孔路径向量为(line，col)，则根据上述步骤得到通用计算方法：
[0071]
最近基准孔：base＝min(a)
[0072]
[0073][0074]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。