核燃料组件修复检测控制系统

摘要

本发明公开了一种核燃料组件修复检测控制系统，用于检测核燃料组件是否破损并修复破损核燃料组件工作中的监控，包括视频检测装置和监控装置，所述视频检测装置采集监控工作中的视频图像，所述监控装置分别与视频检测装置、拉力传感器(核燃料棒抽插工具上)和拉线编码器(新燃料升降机上)相连，可控制所述视频检测装置动作并显示视频检测装置采集的视频图像，通过拉力传感器(核燃料棒抽插工具上)和拉线编码器(新燃料升降机上)检测到的拉力数据和高度数据监控核燃料棒抽插工具和新燃料升降机的工作，在故障时提醒操作人员，使得操作人员通过监控装置即可完成整个监控工作，操作简单、操作安全性好且修复效率高。

权利要求

1.一种核燃料组件修复检测控制系统，用于核燃料组件视频检测工作以及修复破损核燃料组件的监控工作，其特征在于，包括监控装置和视频检测装置，所述视频检测装置采集视频图像；所述监控装置包括处理模块，以及分别与所述处理模块相连的图像采集模块、数据采集模块、操作显示模块、存储模块和报警模块，所述图像采集模块获取处理所述视频检测装置采集的视频图像；所述数据采集模块与安装于核燃料棒抽插工具上的拉力传感器和安装于新燃料升降机上的拉线编码器相连，并获取所述拉力传感器的拉力数据和拉线编码器的高度数据；所述操作显示模块接收外部输入的控制命令并显示数据，所述控制命令包括摄像控制命令和视频监控命令；所述处理模块包括控制处理单元和报警控制单元，所述控制处理单元接受所述控制命令和视频图像，并依据所述摄像控制命令控制视频检测装置动作，依据所述视频监控命令控制所述操作显示模块显示所述视频图像，控制所述存储模块存储所述视频图像；所述报警控制单元判断所述拉力数据是否超过预设拉力阀值并在所述拉力数据超过预设拉力阀值时生成故障报警信号，判断所述高度数据是否大于等于高限位阀值或者小于等于低限位阀值，并在所述高度数据大于等于高限位阀值时输出高位报警信号，在所述高度数据小于等于低限位阀值时输出低位报警信号；所述报警模块依据所述故障报警信号、高位报警信号和低位报警信号发出相应报警。

2.如权利要求1所述的核燃料组件修复检测控制系统，其特征在于，所述预设拉力阀值包括第一预设拉力阀值和第二预设拉力阀值，所述第一预设拉力阀值小于第二预设拉力阀值，所述报警控制单元在所述拉力数据超出第一预设拉力阀值且小于第二预设拉力阀值时发出预报警信号，在所述拉力数据超出第二预设拉力阀值时发出实报警信号，所述报警模块依据所述预报警信号发出灯光报警，依据所述实报警信号发出声光报警。

3.如权利要求1所述的核燃料组件修复检测控制系统，其特征在于，所述处理模块还包括图表监控单元，所述控制处理单元控制所述存储模块存储所述拉力数据和高度数据，所述图表监控单元依据所述拉力数据和高度数据生成拉力变化图表和高度变化图表；所述控制命令包括图表监控命令，所述控制处理单元依据所述图表监控命令控制所述操作显示模块显示所述拉力变化图表和高度变化图表。

4.如权利要求1所述的核燃料组件修复检测控制系统，其特征在于，所述处理模块还包括二维动画仿真单元，所述二维动画仿真单元获取更换核燃料棒工作相关设备的二维数据并依据所述二维数据生成换棒仿真画面，依据所述高度数据更新所述换棒仿真画面，所述二维数据包括包含更换核燃料棒工作中相关设备的二维模型结构信息的二维结构数据和包含更换核燃料棒工作中相关设备的二维模型相对位置关系信息的二维位置数据，所述修复破损核燃料组件工作中相关设备包括核燃料棒抽插工具、新燃料升降机和核燃料组件，所述核燃料组件包括核燃料组件主体和待更换核燃料棒；所述控制命令包括动画监控命令，所述控制处理单元依据所述动画监控命令控制所述操作显示模块显示所述换棒仿真画面。

5.如权利要求1所述的核燃料组件修复检测控制系统，其特征在于，所述控制处理单元控制所述操作显示模块实时显示所述拉力数据和高度数据。

6.如权利要求1所述的核燃料组件修复检测控制系统，其特征在于，所述摄像控制命令包括照明调节命令、俯仰角度调节命令、水平角度调节命令和摄像机控制命令，所述控制处理单元接收处理所述照明调节命令、俯仰角度调节命令、水平角度调节命令和摄像机控制命令并输送至视频检测装置，所述视频检测装置包括摄像主体，所述摄像主体伸入乏燃料水池并包括摄像机、照明灯和二维马达，所述摄像机安装于二维马达上并采集视频图像，所述照明灯安装于摄像机或二维马达上，所述二维马达依据俯仰角度调节命令调节摄像机的俯仰角度，依据水平角度调节命令调节摄像机的水平角度，依据亮度调节命令调节所述照明灯的亮度，所述摄像机依据所述摄像机控制命令调节焦距和光阑孔径。

7.如权利要求6所述的核燃料组件修复检测控制系统，其特征在于，还包括距离标定设备，所述距离标定设备在所述视频检测装置的拍摄区域设置至少两实际距离确定的距离标定；所述处理模块还包括尺寸测量单元，所述控制命令包括缺陷测量命令和尺寸测量信号，所述尺寸测量单元在所述操作显示模块显示视频图像时接收所述缺陷测量命令，依据所述缺陷测量命令接收所述尺寸测量信号，依据所述尺寸测量信号确定所述视频图像上的测量区域，并在视频图像上确定两实际距离确定的所述距离标定的标定点，获得两所述标定点之间的实际标定距离Lb，计算所述视频图像内两所述标定点之间的图像标定距离Np，计算两所述视频图像内所述测量区域的图像缺陷尺寸Nc，依据所述实际标定距离Lb、图像标定距离Np和图像缺陷尺寸Nc计算并存储所述测量区域的实际缺陷尺寸Lc。

8.如权利要求7所述的核燃料组件修复检测控制系统，其特征在于，所述距离标定设备包括激光标定设备，所述激光标定设备包括两激光源，两所述激光源向所述核燃料组件的被测量面发出距离确定且平行的两激光点以在所述视频检测装置的拍摄区域设置两实际距离确定的距离标定，所述尺寸测量单元在所述视频图像中提取两所述激光点的光斑中心以获得两所述标定点。

9.如权利要求8所述的核燃料组件修复检测控制系统，其特征在于，所述尺寸测量单元还计算所述激光标定设备中两所述激光源分别与所述核燃料组件的激光距离L1、L2，依据所述激光距离L1、L2校正所述实际缺陷尺寸Lc。

10.如权利要求1所述的核燃料组件修复检测控制系统，其特征在于，所述视频检测装置包括摄像主体，所述摄像主体包括二维马达和安装于二维马达上的摄像机，所述二维马达依据俯仰角度调节命令调节摄像机的俯仰角度，所述处理模块还包括跟踪监控单元，所述控制命令包括跟踪监控命令，所述跟踪监控单元依据跟踪监控命令启动并设置摄像机的跟踪点，获取新燃料升降机的拉线编码器的编码器信息并依据所述编码器信息计算所述新燃料升降机之喇叭口的高度数据，记录所述跟踪点对应的高度数据H0和摄像机的拍摄角度θ0；获取新燃料升降机之喇叭口与摄像机之间的水平距离L，实时获取所述新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、拍摄角度θ0、水平距离L和高度数据H1计算摄像机的拍摄角度θ1并生成俯仰角度调节命令，并将所述俯仰角度调节命令发送至所述二维马达内。

11.如权利要求10所述的核燃料组件修复检测控制系统，其特征在于，所述跟踪监控单元依据所述跟踪监控命令将当前摄像机的拍摄区域设置为跟踪点，并依据摄像控制命令实时更新所述摄像机的跟踪点。

12.如权利要求10所述的核燃料组件修复检测控制系统，其特征在于，所述摄像机的拍摄角度为所述视频检测装置之摄像机的拍摄方向与水平方向的夹角，所述跟踪监控单元依据所述拍摄角度和高度数据校正所述水平距离L。

说明书

核燃料组件修复检测控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及核发电领域，尤其涉及核发电站核燃料组件缺陷检测与修复工作的监控。

背景技术

[0002] 核燃料组件由核燃料棒、核燃料组件格架、压紧弹簧、上端管和下端管组成。燃料包壳容纳核燃料棒，将燃料与冷却剂隔离开,并包容裂变气体。它是防止放射性粒子外逸的第一道屏障。在正常运行时,核燃料棒由于热膨胀、致密化、肿胀、裂缝和释放的裂变气体都有可能造成燃料包壳变形破裂，导致一次回路冷却剂放射性提高，故需要对核燃料组件进行必要的检测，在核燃料组件破损时及时更换核燃料组件内破损的核燃料棒。

[0003] 检测与更换核燃料组件中核燃料棒的步骤包括：(1)核燃料组件啜吸检测，用于检测核燃料组件是否有放射性核素释放，从而判定核燃料棒是否破损；(2)核燃料组件视频检测，观察核燃料组件的各面，判断核燃料组件的变形程度以及核燃料组件格架的外观状况，组件内部是否有异留物、外层核燃料棒是否有破损、划伤等表面状况，以确定是否进行换棒操作；(3)核燃料组件破损棒定位监测，在需要更换核燃料棒时，使用超声波监测装置对核燃料组件的所有核燃料棒进行逐一监测，以对破损的核燃料棒进行准确定位；(4)将破损的核燃料组件放入新燃料升降机，所述新燃料升降机的喇叭口上安装有一些导向、定位装置以固定核燃料组件并便于核燃料棒抽插工具伸入并抓取破损的核燃料棒；(5)拆卸上管座，在喇叭口处安装核燃料棒导向装置；(6)参考图2，使用核燃料棒抽插工具300夹住核燃料棒501的上管座，远程控制新燃料升降机动作，以使所述核燃料棒抽插工具300将破损的核燃料棒501从核燃料组件500中取出放入临时存储容器103中；(7)通过核燃料棒抽插工具300将新的核燃料棒插入核燃料组件500中破损核燃料棒501对应的栅格中；(8)将上管座安装回核燃料组件500上。

[0004] 步骤(2)中，参考图1，操作人员需要将被检测的核燃料组件500通过辅吊600吊在乏燃料水池的相应检测区域，将视频检测装置的摄像主体21通过固定座22固定于乏燃料水池的边沿，通过吊杆23伸入乏燃料水池内被检测核燃料组件500的相对位置，使用摄像主体21拍摄核燃料组件的一表面，并转动核燃料组件以检测核燃料组件的每一待测表面。其中，操作人员进行核燃料组件视频检测时，需要先通过视频检测装置上的操作控制面板调节摄像主体21中摄像头的俯仰角度、水平角度、焦距、视场以及照明灯的亮度，调节好后控制辅吊600沿垂直方向以一定速度移动的同时，观看视频检测装置的显示屏显示的视频图像，通过视频图像判定核燃料组件是否破损、变形。

[0005] 步骤(6)-(7)中，为防止由于操作不当造成核燃料棒弯曲、变形等等问题，需要在新燃料升降机的操控面板上远程控制新燃料升降机动作以抽插核燃料棒的同时监控核燃料棒的更换过程：操作人员需要不断使用视频检测装置的操作控制面板调节视频检测装置中摄像机的俯仰角度，以使摄像主体21的摄像机对准新燃料升降机400的喇叭口402位置，通过视频检测装置的显示屏实时监视核燃料棒更换的视频图像，通过新燃料升降机400的操控面板监控新燃料升降机400的拉线编码器的数据以判断新燃料升降机400的升降高度，通过核燃料棒抽插工具300内的拉力传感器监控抽插力的大小以人为判断是否故障。当操作人员经验不足或者反应不快时，不但极有可能发生误判断，在新燃料升降机控制核燃料棒抽插工具夹持的核燃料棒501到达核燃料组件500下端或者脱离核燃料组件500上端时不能及时停止新燃料升降机400的动作，从而造成核燃料组件的损坏，而且在在更换过程故障时不能及时反应，影响修复效率。

[0006] 故急需一种操作方便、安全的核燃料组件修复检测控制系统。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种操作方便、安全的核燃料组件修复检测控制系统。

[0008] 为了实现上述目的，本发明提供了一种核燃料组件修复检测控制系统，用于核燃料组件视频检测工作以及修复破损核燃料组件的监控工作，其包括监控装置和视频检测装置，所述视频检测装置采集视频图像；所述监控装置包括处理模块，以及分别与所述处理模块相连的图像采集模块、数据采集模块、操作显示模块、存储模块和报警模块，所述图像采集模块获取处理所述视频检测装置采集的视频图像；所述数据采集模块与安装于核燃料棒抽插工具上的拉力传感器和安装于新燃料升降机上的拉线编码器相连，并获取所述拉力传感器的拉力数据和拉线编码器的高度数据；所述操作显示模块接收外部输入的控制命令并显示数据，所述控制命令包括摄像控制命令和视频监控命令；所述处理模块包括控制处理单元和报警控制单元，所述控制处理单元接受所述操作显示模块输出的控制命令和图像采集模块输出的视频图像，并依据所述摄像控制命令控制视频检测装置动作，依据所述视频监控命令控制所述操作显示模块显示所述视频图像，并控制所述存储模块存储所述视频图像；所述报警控制单元判断所述拉力数据是否超过预设拉力阀值并在所述拉力数据超过预设拉力阀值时生成故障报警信号，判断所述高度数据是否大于等于高限位阀值或者小于等于低限位阀值，并在所述高度数据大于等于高限位阀值时输出高位报警信号，在所述高度数据小于等于低限位阀值时输出低位报警信号；所述报警模块依据所述故障报警信号、高位报警信号和低位报警信号发出相应报警。

[0009] 与现有技术相比，本发明核燃料组件修复检测控制系统检测核燃料组件是否破损工作的监控和修复破损核燃料组件工作的监控为一体，不但可在操作显示模块上监控核燃料棒的换棒工作，还可以检测核燃料组件是否破损，并通过操作显示模块下达命令以控制视频检测装置的动作，操作简单、节省了人力，即可在一个终端(操作显示模块)上完成核燃料组件检测工作和破损核燃料组件修复工作。另一方面，本发明所述报警模块还在拉力数据超出预设拉力阀值时报警，及时提醒操作人员故障，安全性好，通过高位报警信号和低位报警信号提醒操作人员核燃料棒抽插工具上抓取的核燃料棒是否完全进入新燃料升降机内核燃料组件内或者脱离核燃料组件，以监控核燃料棒抽插工具的具体工位，相对于传统生产中通过视频图像或新燃料升降机的高度判定核燃料棒抽插工具的位置，操作安全性好且修复效率高。

[0010] 其中，所述拉线编码器为新燃料升降机的驱动电机的编码器，所述拉力传感器检测核燃料棒抽插工具抽插力的传感器。

[0011] 较佳地，所述预设拉力阀值包括第一预设拉力阀值和第二预设拉力阀值，所述第一预设拉力阀值小于第二预设拉力阀值，所述报警控制单元在所述拉力数据超出第一预设拉力阀值且小于第二预设拉力阀值时发出预报警信号，在所述拉力数据超出第二预设拉力阀值时发出实报警信号，所述报警模块依据所述预报警信号发出灯光报警，依据所述实报警信号发出声光报警。该方案采用两段报警，在拉力数据超出第一预设拉力阀值时发出灯光报警，提前提醒操作人员故障的可能发生，并在拉力数据超出第二预设值时发出声光报警，及时提醒操作人员故障的发生，操作安全性好，可提前预防故障的发生。

[0012] 较佳地，所述处理模块还包括图表监控单元，所述控制处理单元控制所述存储模块存储所述拉力数据和高度数据，所述图表监控单元依据所述拉力数据和高度数据生成拉力变化图表和高度变化图表；所述控制命令包括图表监控命令，所述控制处理单元依据所述图表监控命令控制所述操作显示模块显示所述拉力变化图表和高度变化图表。操作人员可通过拉力变化图表和高度变化图表了解历史数据，便于在故障时分析故障原因，并可通过图表直观的了解拉力数据和高度数据。

[0013] 较佳地，所述处理模块还包括二维动画仿真单元，所述二维动画仿真单元获取更换核燃料棒工作相关设备的二维数据并依据所述二维数据生成换棒仿真画面，依据所述高度数据更新所述换棒仿真画面，所述二维数据包括包含更换核燃料棒工作中相关设备的二维模型结构信息的二维结构数据和包含更换核燃料棒工作中相关设备的二维模型相对位置关系信息的二维位置数据，所述修复破损核燃料组件工作中相关设备包括核燃料棒抽插工具、新燃料升降机和核燃料组件，所述核燃料组件包括核燃料组件主体和待更换核燃料棒；所述控制命令包括动画监控命令，所述控制处理单元依据所述动画监控命令控制所述操作显示模块显示所述换棒仿真画面。该方案使得操作人员可通过换棒仿真画面直观清楚的了解核燃料棒抽插工具的具体位置，便于新燃料升降机的控制。其中，修复破损核燃料组件工作中相关设备包括乏燃料水池二维模型、新燃料升降机二维模型及新燃料升降机的喇叭口二维模型、核燃料组件二维模型及被更换的核燃料棒二维模型、核燃料棒抽插工具二维模型和临时存储容器二维模型。

[0014] 较佳地，所述操作显示模块实时显示所述拉力数据和高度数据。该方案使得本发明可以在操作显示模块显示视频检测装置的图像视频或换棒仿真画面的同时显示拉力数据和高度数据。

[0015] 较佳地，所述操作显示模块还实时显示所述操作显示模块的操作界面。

[0016] 较佳地，所述控制命令包括打印命令，所述处理模块与打印机相连并依据所述打印命令控制打印机打印显示模块当前显示画面。

[0017] 其中，所述摄像控制命令包括照明调节命令、俯仰角度调节命令、水平角度调节命令和摄像机控制命令，所述控制处理单元接收处理所述照明调节命令、俯仰角度调节命令、水平角度调节命令和摄像机控制命令输送至视频检测装置，所述视频检测装置包括摄像主体，所述摄像主体伸入乏燃料水池并包括摄像机、照明灯和二维马达，所述摄像机安装于二维马达上并采集视频图像，所述照明灯安装于摄像机或二维马达上，所述二维马达依据俯仰角度调节命令调节摄像机的俯仰角度，依据水平角度调节命令调节摄像机的水平角度，依据亮度调节命令调节所述照明灯的亮度，所述摄像机依据所述摄像机控制命令调节焦距和光阑孔径。

[0018] 较佳地，所述核燃料组件修复检测控制系统还包括距离标定设备，所述距离标定设备在所述视频检测装置的拍摄区域设置至少两实际距离确定的距离标定；所述处理模块还包括尺寸测量单元，所述控制命令包括缺陷测量命令和尺寸测量信号，所述尺寸测量单元在所述操作显示模块显示视频图像时接收所述缺陷测量命令，依据所述缺陷测量命令接收所述尺寸测量信号，依据所述尺寸测量信号确定所述视频图像上的测量区域，并在视频图像上两实际距离确定的所述距离标定的标定点，获得两所述标定点之间的实际标定距离Lb，计算所述视频图像内两所述标定点之间的图像标定距离Np，计算两所述视频图像内所述测量区域的图像缺陷尺寸Nc，依据所述实际标定距离Lb、图像标定距离Np和图像缺陷尺寸Nc计算并存储所述测量区域的实际缺陷尺寸Lc。该方案中，本发明不但可以通过视频图像观察核燃料组件的外观状况和表面状况，还可以通过在视频图像内确定两个实际距离确定的标定点，通过两个标定点的图像标定距离和实际标定距离来计算视频图像中测量区域的实际尺寸，通过测量区域的实际缺陷尺寸Lc判断核燃料组件是否变形以及变形的程度，判断精准度高。

[0019] 具体地，所述距离标定设备包括激光标定设备，所述激光标定设备包括两激光源，两所述激光源向所述核燃料组件的被测量面发出距离确定且平行的两激光点，所述距离标定为射向核燃料组件的距离确定且平行的两激光点以在所述视频检测装置的拍摄区域设置两实际距离确定的距离标定，所述尺寸测量单元在所述视频图像中提取两所述激光点的光斑中心以获得两所述标定点。该方案将两平行激光源射向核燃料组件的激光点作为距离标定，便于视频图像中对标定点的确定，通过在所述视频图像中提取两所述激光点的光斑中心以获得两所述标定点，有效保证了测量精度。当然，也可以通过其他方式来确定距离标定，例如设置一个标定卡，确保所述标定卡与所述核燃料组件的被测量面平行设置，所述尺寸测量单元依据标定卡上的实际距离已知图像区域确定两标定点。

[0020] 具体地，所述尺寸测量单元依据灰度重心法提取两所述激光点的光斑中心，可比较精确的定位光斑的高斯分布中心，确定光斑中心的位置，减少光斑灰度分布不对称性引起的误差。

[0021] 具体地，所述尺寸测量单元还计算所述激光标定设备中两所述激光源分别与所述核燃料组件的激光距离L1、L2，依据所述激光距离L1、L2校正所述实际缺陷尺寸Lc。

[0022] 具体地，所述尺寸测量单元依据公式D＝Lb/Np计算视频图像上每一像素的实际尺寸D，依据公式Lc＝Nc*D计算所述实际缺陷尺寸Lc。

[0023] 较佳地，所述视频检测装置包括摄像主体，所述摄像主体包括二维马达和安装于二维马达上的摄像机，所述二维马达依据俯仰角度调节命令调节摄像机的俯仰角度，所述处理模块还包括跟踪监控单元，所述控制命令包括跟踪监控命令，所述跟踪监控单元依据跟踪监控命令启动并设置摄像机的跟踪点，获取新燃料升降机的拉线编码器的编码器信息并依据所述编码器信息计算所述新燃料升降机之喇叭口的高度数据，记录所述跟踪点对应的高度数据H0和摄像机的拍摄角度θ0，获取新燃料升降机之喇叭口与摄像机之间的水平距离L，实时获取所述新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、拍摄角度θ0、水平距离L和高度数据H1计算摄像机的拍摄角度θ1并生成俯仰角度调节命令，并将所述俯仰角度调节命令发送至所述二维马达内。该方案中，本发明可在监控核燃料棒抽插工具更换核燃料棒时，启动跟踪监控单元，并将喇叭口设为跟踪点，依据新燃料升降机的编码器信息计算摄像机的拍摄角度θ1以生成角度控制命令，依据该角度控制命令调节所述摄像机的俯仰角度，以使所述摄像机的拍摄方向自动对准喇叭口，无需操作人员手动调节所述摄像机的俯仰角度，操作简单，检测安全性高。

[0024] 具体地，所述跟踪监控单元依据所述跟踪监控命令将当前摄像机的拍摄区域设置为跟踪点，并依据摄像控制命令实时更新所述摄像机的跟踪点。该方案具体为：所述摄像控制命令包括俯仰角度调节命令，所述控制处理单元接收并处理所述俯仰角度调节命令并将所述俯仰角度调节命令输送至所述二维马达，所述二维马达依据所述俯仰角度调节命令调节摄像机的俯仰角度，所述跟踪监控单元还依据所述摄像机调节后的俯仰角度更新跟踪点。

[0025] 具体地，所述跟踪监控单元依据所述水平距离L和拍摄角度θ0计算跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D0；实时获取新燃料升降机之喇叭口的高度数据H1，依据所述高度数据H0、垂直距离D0和高度数据H1计算实时的跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D1；依据所述水平距离L和垂直距离D1计算视频检测装置之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令。

[0026] 具体地，所述摄像机的拍摄角度为所述视频检测装置之摄像机的拍摄方向与水平方向的夹角，此时，D0＝H0，D1＝H1。所述跟踪监控单元获取所述视频检测装置之摄像机的拍摄角度，依据所述拍摄角度和高度数据校正所述水平距离L。

附图说明

[0027] 图1是核燃料组件视频检测的示意图。

[0028] 图2是修复破损核燃料组件的示意图。

[0029] 图3是本发明所述核燃料组件修复检测控制系统的结构框图。

[0030] 图4是本发明所述视频检测装置的部分结构示意图。

[0031] 图5是本发明所述摄像主体的结构示意图。

[0032] 图6是本发明所述视频检测装置与监控装置的连接示意图。

[0033] 图7是本发明所述操作显示模块的显示界面。

[0034] 图8是本发明所述换棒仿真画面的示意图。

[0035] 图9是本发明所述拉力变化图表和高度变化图表的示意图。

[0036] 图10是本发明修复破损核燃料组件的过程示意图。

[0037] 图11至图12是本发明修复破损核燃料组件监控中计算角度控制命令的示意图。

[0038] 图13是本发明所述标定卡的结构示意图。

具体实施方式

[0039] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

[0040] 参考图1至图3，本发明公开了一种核燃料组件修复检测控制系统100，用于核燃料组件视频检测以及修复破损核燃料组件的监控工作，包括视频检测装置101和监控装置102，所述视频检测装置101采集检测核燃料组件是否破损工作和修复破损核燃料组件工作的视频图像。所述监控装置102通过接受并显示所述视频检测装置101采集的视频图像VS，以进行核燃料组件视频检测和实时监控核燃料棒的换棒工作，所述监控装置102还接受并处理外部输入的控制命令，所述控制命令包括摄像控制命令ST和视频监控命令，所述监控装置102依据所述摄像控制命令ST控制视频检测装置101动作以更准确的监控核燃料棒更换或者检测的视频。所述监控装置102通过监控安装于核燃料棒抽插工具300上的拉力传感器301的拉力数据和安装于新燃料升降机400上的拉线编码器401的高度数据，判断核燃料棒抽插工具300夹持的核燃料棒501是否完全进入核燃料组件500内或者脱离核燃料组件
500，以监控核燃料棒抽插工具300的具体工位。其中，所述拉线编码器401为新燃料升降机
400的驱动电机的编码器，所述拉力传感器301检测核燃料棒抽插工具300抽插力的传感器。

[0041] 参考图4和图5，为本发明所述视频检测装置101之摄像主体21的结构示意图，所述摄像主体21包括摄像机211、照明灯212和二维马达213，所述摄像机211安装于二维马达213上并采集视频图像VS，所述照明灯212安装于摄像机211上,所述二维马达213依据摄像控制命令ST调节所述摄像机211的拍摄角度和照明灯212的亮度。其中，参考图2，所述摄像主体211通过固定座22安装于乏燃料水池的边沿或者乏燃料水池内的设备上，并通过吊杆23伸入乏燃料水池内采集乏燃料水池下的视频图像。当然，所述照明灯212也可以安装于二维马达213上。

[0042] 其中，参考图6，在本实施例中，所述监控装置102分别设在两个权限不同的终端(手控盒和工程机)上，操作人员可以通过手控盒在工作现场进行控制，通过工程机在远程进行控制，参考图6，为本发明所述监控装置102和视频检测装置101连接的结构框图，所述监控装置102将摄像控制命令ST输送至摄像主体21内，所述监控装置102还接收、处理、显示、存储所述摄像机21采集的视频图像VS，所述摄像控制命令ST包括摄像机控制命令ST1(例如变焦信号、光圈信号)、俯仰角度调节命令ST3、水平角度调节命令ST4和亮度调节命令ST2。

[0043] 参考图4和图5，所述二维马达213包括壳体、安装于所述壳体上并沿水平方向转动或滑动连接的水平移动体(图中未示)、安装于所述水平移动体上并沿垂直方向转动连接的俯仰体(图中未示)以及二维马达主控制机构。参考图6，所述二维马达控制机构包括二维马达主控制器41、照明灯驱动电路42、俯仰电机驱动电路43、水平电机驱动电路44、俯仰电机45和水平电机46，所述二维马达主控制器41接收所述俯仰角度调节命令、水平角度调节命令和亮度调节命令，照明灯驱动电路42依据所述亮度调节命令控制所述照明灯212工作，所述俯仰电机驱动电路43依据所述俯仰角度调节命令控制所述俯仰电机45工作，所述俯仰电机45安装于所述俯仰体内并带动所述俯仰体沿所述水平移动体的垂直方向移动，所述水平电机46安装于所述水平移动体内并带动所述水平移动体沿所述壳体的水平方向移动，所述摄像机211安装于所述俯仰体上，所述照明灯212与所述摄像机211固定。所述二维马达主控制器41还将摄像机控制命令ST1输送至摄像机211内，所述摄像机211依据所述摄像机控制命令ST1调节焦距和光阑孔径。

[0044] 参考图3，所述监控装置102包括处理模块13，以及分别与所述处理模块13相连的图像采集模块11、数据采集模块12、操作显示模块14、存储模块15和报警模块16，所述图像采集模块11获取处理所述视频检测装置101采集的视频图像；所述数据采集模块12与安装于核燃料棒抽插工具300上的拉力传感器301和安装于新燃料升降机上的拉线编码器401相连，并获取所述拉力传感器301的拉力数据和拉线编码器401的高度数据；所述操作显示模块14接收外部输入的控制命令并显示数据，所述控制命令包括摄像控制命令和视频监控命令；所述处理模块13包括控制处理单元32和报警控制单元31，所述控制处理单元32接受所述操作显示模块14输出的控制命令和图像采集模块11输出的视频图像，并依据所述摄像控制命令控制视频检测装置101动作，依据所述视频监控命令控制所述操作显示模块14显示所述视频图像，并控制所述存储模块15存储所述视频图像；所述报警控制单元31判断所述拉力数据和高度数据是否超出预设阈值，并在所述拉力数据和高度数据超出预设阈值时别输出相应报警信号，所述报警模块16依据所述报警信号发出相应报警发出相应报警。

[0045] 其中，所述报警控制单元31与所述数据采集模块12相连以接受所述拉力数据和高度数据，判断所述拉力数据是否超过预设拉力阀值并在所述拉力数据超过预设拉力阀值时生成故障报警信号，判断所述高度数据是否大于等于高限位阀值或者小于等于低限位阀值，并在所述高度数据大于等于高限位阀值时输出高位报警信号，在所述高度数据小于等于低限位阀值时输出低位报警信号；所述报警模块16依据所述故障报警信号、高位报警信号和低位报警信号发出相应报警。

[0046] 较佳者，所述预设拉力阀值包括第一预设拉力阀值和第二预设拉力阀值，所述第一预设拉力阀值小于第二预设拉力阀值，所述报警控制单元31在所述拉力数据超出第一预设拉力阀值且小于第二预设拉力阀值时发出预报警信号，在所述拉力数据超出第二预设拉力阀值时发出实报警信号，所述报警模块16依据所述预报警信号发出灯光报警，依据所述实报警信号发出声光报警。该方案采用两段报警，在拉力数据超出第一预设拉力阀值时发出灯光报警，提前提醒操作人员故障的可能发生，并在拉力数据超出第二预设值时发出声光报警，及时提醒操作人员故障的发生，操作安全性好，可提前预防故障的发生。

[0047] 参考图7至图9，所述操作显示模块14的显示界面141分为显示操作界面的操作界面显示区(显示操作界面的左右两侧)和显示数据的主显示区(显示操作界面的中间)，所述操作界面上具有数个按钮，点击操作界面上的按钮可以进行参数设置、控制视频检测装置101的摄像主体21动作或者切换显示相应的监控界面。

[0048] 较佳者，所述操作显示模块14实时显示所述拉力数据和高度数据。参考图7至图9，所示操作显示模块14在主显示区右侧的操作界面显示区上方显示拉力数据和高度数据。该方案使得本发明可以在操作显示模块14显示视频检测装置101的图像视频或换棒仿真画面50的同时显示拉力数据和高度数据。

[0049] 较佳者，参考图3和图9，所述处理模块13还包括图表监控单元34，所述控制处理单元32控制所述存储模块15存储所述拉力数据和高度数据，所述图表监控单元34依据所述拉力数据和高度数据生成拉力变化图表和高度变化图表；所述控制命令包括图表监控命令，所述控制处理单元32依据所述图表监控命令控制所述操作显示模块14显示所述拉力变化图表和高度变化图表。操作人员可通过拉力变化图表和高度变化图表了解历史数据，便于在故障时分析故障原因，并可通过图表直观的了解拉力数据和高度数据。其中，图表监控命令为操作人员按下图7至图9中的视频切换按钮后输出的信号，当操作人员按下视频切换按钮后，主显示区可切换显示视频检测装置101采集的视频图像VS和拉力变化图表/高度变化图表所在界面(如图9所示)。

[0050] 较佳者，参考图3，所述二维动画仿真单元35获取更换核燃料棒工作相关设备的二维数据并依据所述二维数据生成换棒仿真画面50(如图8所示)，所述二维数据包括包含更换核燃料棒工作中相关设备的二维模型结构信息的二维结构数据和包含更换核燃料棒工作中相关设备的二维模型相对位置关系信息的二维位置数据，所述更换核燃料棒工作中相关设备包括核燃料棒抽插工具、新燃料升降机和核燃料组件，所述核燃料组件500包括核燃料组件主体和待更换核燃料棒501，所述显示模块17依据所述动画监控命令显示所述换棒仿真画面50。该方案使得操作人员可通过换棒仿真画面50直观清楚的了解核燃料棒抽插工具的具体位置，便于新燃料升降机的控制。其中，二维结构数据是提前建立好的核燃料棒工作相关设备的二维模型。其中，动画监控命令为操作人员按下图7中的动画显示按钮后输出的信号，当操作人员按下该按钮，主显示区可显示换棒仿真画面50。

[0051] 参考图8，所述二维结构数据包括核燃料棒抽插工具二维模型51、新燃料升降机二维模型52、核燃料组件主体二维模型53、待更换核燃料棒二维模型54的结构，所述二维位置数据包括新燃料升降机二维模型52、核燃料组件主体二维模型53、核燃料棒抽插工具二维模型51以及待更换核燃料棒二维模型54在换棒仿真画面50中的位置。

[0052] 较佳者，所述更换核燃料棒工作中相关设备还包括乏燃料水池，为了更加直观的监控核燃料棒的更换过程，参考图3，所述二维结构数据还包括乏燃料水池二维模型55，所述二维位置数据包括新燃料升降机二维模型52、核燃料组件主体的二维模型53、核燃料棒抽插工具二维模型51、待更换核燃料棒二维模型54在乏燃料水池二维模型55中的位置。在本实施例中，所述二维结构数据还包括临时存储器的二维模型56。

[0053] 其中，所述二维动画仿真单元35获取预先存储的二维结构数据和预先存储的二维位置数据，依据预先存储的二维结构数据和预先存储的二维位置数据生成换棒仿真画面50。当然，所述二维动画仿真单元35也可以获取预先存储的二维结构数据和预先存储的部分二维位置数据，通过获取当前新燃料升降机400的高度数据，依据预先存储的部分二维位置数据和当前的所述高度数据合成二维位置数据，依据预先存储的二维结构数据和合成的二维位置数据生成换棒仿真画面50。

[0054] 其中，所述二维动画仿真单元35依据所述高度数据更新换棒仿真画面50的步骤具体包括：依据所述高度数据计算所述换棒仿真画面50中新燃料升降机二维模型52的高度数值，依据所述新燃料升降机二维模型52的高度数值调节所述换棒仿真画面50中新燃料升降机二维模型52和核燃料组件主体二维模型54的高度，以更新所述换棒仿真画面50。具体地，所述新燃料升降机二维模型52的高度数值可以是换棒仿真画面50中的一个纵向坐标数值，也可以是新燃料升降机二维模型52与核燃料棒抽插工具二维模型51之间的距离数值，由于核燃料组件主体二维模型53和新燃料升降机二维模型52之间的相对位置不变，故可通过新燃料升降机二维模型52的位置确定新燃料升降机二维模型52的位置，故可通过换棒仿真画面50了解核燃料棒抽插工具二维模型51和新燃料升降机二维模型52之间的位置关系，核燃料组件主体二维模型53和待更换核燃料棒二维模型54之间的位置关系，待更换核燃料棒二维模型54和新燃料升降机二维模型52以及新燃料升降机二维模型52的喇叭口二维模型521之间的位置关系。

[0055] 其中，所述控制命令包括打印命令，所述处理模块13与打印机相连并依据所述打印命令控制打印机打印显示模块当前显示画面，操作人员按下操作界面的打印后，可打印出主显示区或者整个显示界面141的画面。

[0056] 较佳者，所述核燃料组件修复检测控制系统100还包括距离标定设备，所述距离标定设备在所述视频检测装置101的拍摄区域设置至少两实际距离确定的距离标定；所述处理模块13还包括尺寸测量单元33，所述控制命令包括缺陷测量命令和尺寸测量信号，所述控制处理单元32依据所述缺陷测量命令控制所述操作显示模块14显示缺陷测量界面，所述缺陷测量界面上显示有视频图像并提示用户输入尺寸测量信号，所述尺寸测量单元33接收外部输入的尺寸测量信号，并依据所述尺寸测量信号确定所述视频图像上的测量区域，在视频图像上两实际距离确定的所述距离标定的标定点，获得两所述标定点之间的实际标定距离Lb，计算所述视频图像内两所述标定点之间的图像标定距离Np，计算两所述视频图像内所述测量区域的图像缺陷尺寸Nc，依据所述实际标定距离Lb、图像标定距离Np和图像缺陷尺寸Nc计算并存储所述测量区域的实际缺陷尺寸Lc，并控制所述操作显示模块14显示所述实际缺陷尺寸Lc。与现有技术相比，本发明不但可以通过视频图像观察核燃料组件的外观状况和表面状况，还可以通过在视频图像内确定两个实际距离确定的标定点，通过两个标定点的图像标定距离和实际标定距离来计算视频图像中测量区域的实际尺寸，通过测量区域的实际缺陷尺寸Lc判断核燃料组件是否变形以及变形的程度，判断精准度高。其中，在核燃料组件视频检测工作中，主显示区显示视频图像，此时操作人员点击操作界面上的“抓取当前图片进行测量”按钮时(如图7至图9所示)，操作显示界面141生成缺陷测量命令，主显示区显示缺陷测量界面，此时操作人员通过操作显示界面141的操作部分输入尺寸测量信号以选取一个测量区域，尺寸测量单元33计算实际缺陷尺寸Lc，操作显示界面141显示实际缺陷尺寸Lc。

[0057] 具体地，参考图5，所述距离标定设备包括激光标定设备214，所述激光标定设备214包括两激光源，两所述激光源向所述核燃料组件501的被测量面发出距离确定且平行的两激光点以在所述视频检测装置的拍摄区域设置两实际距离确定的距离标定，所述尺寸测量单元33在所述视频图像中提取两所述激光点的光斑中心以获得两所述标定点。该方案将两平行激光源射向核燃料组件的两激光点作为距离标定，便于视频图像中对标定点的确定，通过在所述视频图像中提取两所述激光点的光斑中心以获得两所述标定点，有效保证了测量精度。

[0058] 其中，所述尺寸测量单元33依据灰度重心法提取两所述激光点的光斑中心，可比较精确的定位光斑的高斯分布中心，确定光斑中心的位置，减少光斑灰度分布不对称性引起的误差。具体地，所述尺寸测量单元33还计算所述激光标定设备中两所述激光源分别与所述核燃料组件的激光距离L1、L2，依据所述激光距离L1、L2校正所述实际缺陷尺寸Lc。

[0059] 具体地，所述尺寸测量单元33依据公式D＝Lb/Np计算视频图像上每一像素的实际尺寸D，依据公式Lc＝Nc*D计算所述实际缺陷尺寸Lc。

[0060] 当然，参考图13，不同于上述方案，在另一实施例中，所述距离标定设备包括标定卡215，所述标定卡设置于摄像主体的拍摄区域内并与所述燃料组件的被测量面平行设置，且所述标定卡215上具有至少两实际距离确定的距离标定，所述命令信号包括标定命令信号，所述尺寸测量单元33依据所述标定命令信号在所述视频图像中的标定卡区域确定两标定点。其中，所述标定卡215为由数个黑白相间正方形区域组成的矩形卡片。工作时，检测人员通过操控屏观测视频图像，视频图像中包含标定卡215的图像，操作人员通过操控屏输入相应的标定命令信号以在操控屏上选定标定卡215中两距离确定的标定点。

[0061] 参考图1、图3和图6，描述使用本发明所述核燃料组件修复检测控制系统100进行核燃料组件视频检测的方法：(a)利用乏燃料水池内的辅吊600抓取核燃料组件500并将核燃料组件500悬挂于所述乏燃料水池内的适当位置；(b)将摄像主体21固定于所述乏燃料水池中的预设位置，以使所述摄像主体21的视频区域大于所述核燃料组件500被检测面的横向距离；(c)从所述核燃料组件500的端部标记所述核燃料组件500的各个检测面和核燃料棒；(d)调整所述核燃料组件500的位置以使所述核燃料组件500的某一检测面朝向所述摄像机211的镜头；所述步骤(d)中，检测人员在操作界面上输入相应的摄像控制命令ST，以控制摄像机211和照明灯212打开的同时控制二维马达213动作，二维马达213带动摄像机211进行位置和拍摄角度调节，以使所述控制器核燃料组件500的某一检测面朝向所述摄像机211的镜头。此时，摄像机211采集视频图像，处理模块13处理、存储所述视频图像的同时控制操作显示模块14显示所述视频图像，检测人员通过操作显示模块14观测核燃料组件500的视频图像并开启尺寸测量检测进程(点击操作界面上的“抓取当前图片进行测量”按钮，操作显示模块14生成缺陷测量命令，主显示区显示缺陷测量界面)，操作人员通过操作显示模块14的操作部分输入尺寸测量信号(在视频图像上选取测量区域)，尺寸测量单元33确定视频图像内实际距离确定的两标定点，获得两所述标定点之间的实际标定距离Lb，计算所述视频图像内两所述标定点之间的图像标定距离Np，计算所述视频图像内所述测量区域的图像缺陷尺寸Nc，依据所述实际标定距离Lb、图像标定距离Np和图像缺陷尺寸Nc计算并存储所述测量区域的实际缺陷尺寸Lc。检测人员依据实际缺陷尺寸Lc判断核燃料组件500的是否有故障，并调整所述核燃料组件的位置以使所述核燃料组件的下一检测面朝向所述摄像机211的镜头，并重复上述尺寸测量检测进程以检测核燃料组件500该检测面的情况以判断核燃料组件500是否故障，直至完成所述核燃料组件500各个检测面的检测。

[0062] 较佳者，参考图3和图10，所述处理模块13还包括跟踪监控单元36，所述控制命令包括跟踪监控命令，所述跟踪监控单元36依据跟踪监控命令启动并设置摄像机211的跟踪点，获取初始时新燃料升降机400的拉线编码器401的编码器信息并依据所述编码器信息计算所述新燃料升降机400之喇叭口402的高度数据，记录所述跟踪点对应的高度数据H0和摄像机211的拍摄角度θ0(如图11所示)；获取新燃料升降机400之喇叭口402与摄像机211之间的水平距离L，参考图12，实时获取新燃料升降机400之喇叭口402的高度数据H1，依据所述高度数据H0、拍摄角度θ0、水平距离L和实时的高度数据H1计算视频检测装置101之摄像机211的拍摄角度θ1并生成俯仰角度调节命令，并将所述俯仰角度调节命令发送至所述二维马达213内，所示二维马达213依据所述俯仰角度调节命令控制所述摄像主体21的摄像机
211的拍摄方向对准当前的新燃料升降机400之喇叭口402。参考图10，本发明在监控核燃料棒抽插工具300更换核燃料棒501时，将喇叭口402设为跟踪点。

[0063] 设置摄像机211的跟踪点的操作步骤为，操作人员在操作界面上输入摄像控制命令以调节摄像主体21之摄像机211的焦距和光阑孔径、摄像区域以及闪光灯212的亮度，调节好后点击相应的按钮以输入跟踪监控命令，所述跟踪监控单元36在接收跟踪监控命令后进入跟踪监控状态，跟踪监控单元36将当前摄像机211的拍摄方向设置为摄像机211的跟踪点，并开始跟踪监控。其中，若在跟踪监控状态中操作人员输入摄像控制命令，摄像主体21将依据该摄像控制命令调节摄像机211的拍摄角度，跟踪监控单元36也会依据该摄像控制命令更新跟踪点。

[0064] 具体地，所述跟踪监控单元36依据所述水平距离L和拍摄角度θ0计算初始位置时跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D0；实时获取新燃料升降机400之喇叭口402高度数据H1，依据初所述高度数据H0、垂直距离D0和实时的高度数据H1计算实时的跟踪点与摄像机所在水平面之间的垂直距离D1；依据所述水平距离L和垂直距离D1计算视频检测装置101之摄像机的拍摄角度θ1并生成角度控制命令。

[0065] 其中，参考图10，本实施例中，所述拍摄角度为所述视频检测装置101之摄像机211的拍摄方向与水平方向的夹角θ。具体地，所述跟踪监控单元36获取所述视频检测装置101之摄像机211的拍摄角度，依据所述拍摄角度和高度数据校正所述水平距离L。

[0066] 参考图1、图2至图4，描述使用本发明核燃料组件修复检测控制系统100监控修复破损核燃料组件工作的过程：(1)操作人员将摄像主体21固定于所述乏燃料水池中的预设位置，在操作界面上输入摄像控制命令以调节摄像主体21之摄像机211的焦距和光阑孔径、摄像区域以及闪光灯212的亮度，调节好后点击相应的按钮以输入跟踪监控命令，所述跟踪监控单元36在接收跟踪监控命令后进入跟踪监控状态，跟踪监控单元36将当前摄像机211的拍摄方向设置为摄像机211的跟踪点，并开始跟踪监控，摄像机211开始持续采集新燃料升降机400的喇叭口402处的视频图像，此时操作人员可以点击视频切换按钮在显示界面141上以观测视频图像。(2)操作人员从显示界面141(点击动画显示按钮以通过换棒仿真画面50了解或者通过高度数据了解)上了解当前核燃料棒抽插工具300相对于新燃料升降机
400的喇叭口402的位置，以便于在新燃料升降机400上输入相应的控制命令以控制新燃料升降机400做相应的升降动作，使核燃料棒抽插工具300将损坏的核燃料棒501从核燃料组件500中抽出或将新的核燃料棒501插入核燃料组件，操作人员此时可点击动画显示按钮以通过换棒仿真画面50直观的了解核燃料棒抽插工具300抓取的核燃料棒501的位置，以及时输入相关的控制新燃料升降机400的控制命令，当抓取的核燃料棒501将要完全进入核燃料组件500内或者将要完全脱离核燃料组件500时，报警模块16发出低位报警或者高位报警以提前提醒操作人员，操作人员得以及时下达停止命令控制新燃料升降机400停止动作，当核燃料棒抽插工具300抓取的核燃料棒501发生弯曲或者其他故障时(所述拉力数据超过预设拉力阀值)，所述报警控制单元生成故障报警信号，报警模块16发出故障报警，操作人员可及时停止新燃料升降机400动作，并点击两次视频切换按钮，主显示区可切换至拉力变化图表/高度变化图表所在界面(如图9所示)，以便于操作人员或维修人员了解具体故障以针对性的排除故障。其中，在整个监控过程中，操作人员可以点击一次视频切换按钮，以使主显示区切换显示视频检测装置101采集的视频图像VS，此时，在跟踪监控单元36的控制下，摄像机211的拍摄画面为所述新燃料升降机400的喇叭口402位置，无需操作人员调节摄像机
211的拍摄方向，即可了解核燃料组件的实时修复过程，避免操作人员需要先停下新燃料升降机400后调整摄像机211的方向，不会打断整个修复进程。

[0067] 与现有技术相比，本发明核燃料组件修复检测控制系统100集检测核燃料组件是否破损工作的监控和修复破损核燃料组件工作的监控为一体，不但监控核燃料棒的换棒工作，还可以检测核燃料组件是否破损，并通过操作显示模块14下达命令以控制视频检测装置101的动作，操作简单、节省了人力。另一方面，本发明所述报警模块16还在拉力数据超出预设拉力阀值时报警，及时提醒操作人员故障，安全性好，通过高位报警信号和低位报警信号提醒操作人员核燃料棒抽插工具是否完全进入新燃料升降机内核燃料组件内或者脱离核燃料组件，以监控核燃料棒抽插工具的具体工位，相对于传统生产中通过视频图像或新燃料升降机的高度判定核燃料棒抽插工具的位置，操作安全性好且修复效率高。再一方面，本发明可以在修复破损核燃料组件工作中跟踪监控新燃料升降机400的喇叭口402，无需操作人员手动调节摄像主体21的拍摄方向，操作简单，检测安全性高。再一方面，本发明可通过二维动画形象的观测修复破损核燃料组件工作的进度，防止操作人员由于过度疲劳而造成的误操作。再一方面，本发明在系统故障时，还可以查阅拉力变化图表和高度变化图表了解历史数据，便于分析故障原因，并可通过图表直观的了解拉力数据和高度数据。

[0068] 以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。