近日，一项关于核燃料芯块自动化非接触测量技术的创新成果，正式发表于中国计量测试学会主办的《计量学报》。该技术由中国计量大学与中核建中核燃料元件有限公司联合研发，成功将二维轮廓成像与三维点云扫描集成于同一工位，一次性完成9类关键几何参数的检测——它直接解决了传统检测中容易损伤工件、效率偏低、参数覆盖不全等痛点，为核电燃料智能制造提供了高精度的计量解决方案。

在“双碳”目标推动能源转型的背景下，国内核电建设持续加速。二氧化铀核燃料芯块作为反应堆的核心部件，其尺寸精度直接关系到装配间隙、传热效率乃至长期运行安全。然而，传统生产依赖游标卡尺、位移计等接触式设备，需要在不同工位分段检测，容易划伤芯块表面，人工操作一致性较差，检测节拍也较慢。而现有的视觉检测方案大多只能测量柱面或端面单一区域，无法同步获取完整三维形貌。行业内长期缺乏一套集成化的高精度检测装备。

该研究第一作者、中国计量大学现代科技学院副教授张新娜阐述了攻关的初衷：核燃料芯块微米级的严苛公差、特殊的凹陷端面结构，以及量产无损检测的需求，正是团队联合中核企业开展攻关的出发点。

具体如何实现？团队创新搭建了二维远心成像与线激光三维扫描协同的硬件平台，配套自主开发的C#上位机控制系统。该系统设有三种工作模式：独立二维检测、三维扫描、全尺寸联合检测。优势在于：无需反复装夹，即可一次性采集柱面和端面的全部几何数据。二维检测模块采用亚像素轮廓提取算法，能精准捕捉直径、高度、倒角、垂直度；三维模块则独创了几何邻域筛选点云精简算法，在保留碟形关键特征的前提下，削减了70%的冗余数据——从而使碟形直径、深度、肩宽的运算速度大幅提升。

实测性能表现如何？常规检测单件耗时6秒（仅测柱面参数），全尺寸检测（含三维形貌扫描）约18秒，端面尺寸测量精度优于±0.02毫米。重复性实验显示，标准块的直径、高度测量标准偏差稳定控制在5微米以内。模拟批量随机上料测试中，所有参数波动均满足核电制造IT5高精度公差标准。这一表现令人满意。

该系统依托国家相关项目支持，从理论推导、软硬件搭建到实物全流程验证，彻底摆脱了传统接触式检测的局限，同时兼顾了无损、高速、高精度三大核心需求。张新娜透露，该一体化视觉检测系统已在中核建中核燃料元件有限公司的检测生产线落地应用。团队后续还将优化设备定位鲁棒性、简化标定流程，进一步提升点云处理速度和系统检测效率。

新技术落地后，核燃料元件的规模化、高质量智能制造获得了更可靠的计量支撑，也为我国核电长期安全稳定运行筑牢了精密检测的根基。从这一角度来看，这不仅是技术上的突破，更是开启未来核电安全大门的钥匙。