高温气冷堆是一种第四代核电站的先进反应堆堆型,蒸汽发生器是核电系统中关键的能量传递设备。在停机检修期间,需要对蒸汽发生器传热管检查维护,若发现在传热管处存在泄露风险,就需要对冷却管封堵维修,避免重大事故发生。但蒸汽发生器处于的一回路水室工作条件恶劣,不适合现场人工作业,需采用机器人遥操作实现对蒸汽发生器传热管封堵维修。在封堵作业过程中,对于传热管孔定位和封堵工艺的关键,只有实现高精度定位并找到合适的工艺参数才能保证封堵维修的可靠性。因此本文开展传热管管孔视觉定位和封堵焊接工艺的研究,对于蒸汽发生器在役检修远程封堵维修具有重要意义。首先,搭建了对于蒸汽发生器的视觉传感系统,并完成了标定。通过相机标定求取相机内外参数,以及激光平面标定求取激光平面方程,实现了像素坐标系与相机坐标系间的转换。同时针对相机与机器人工具手组成的手眼系统,进行了手眼标定求取了位姿变换矩阵,最终实现了特征点像素坐标与该点在机器人基坐标系下空间坐标的转换。对标定结果进行精度检验,各标定过程的精度满足要求,为传热管管孔定位奠定了基础。其次,提出了蒸汽发生器管板接头的图像特征提取方法,通过粗定位+精定位的两步定位方式实现了对于传热管管孔的高精度定位。特征提取的流程可分为图像预处理、粗定位、边缘检测、精定位,采用了高斯滤波、Otsu自适应阈值分割以及开运算形态学处理对采集的管板图像进行预处理,增强了图像中的管孔特征信息;通过求解管孔区域的面积和质心坐标,找到目标传热管的区域位置,实现管孔粗定位;然后采用了插值法亚像素边缘检测提取传热管管孔的边缘信息;最后将管孔的边缘信息作为样本点,通过半径约束筛选出样本点中的离群点,基于小二乘法拟合求解管孔的像素坐标及半径,提高了管板定位的精度和稳定性,定位精度保证了封堵维修的可靠性。最后,设计了4种封堵堵头,最终选用了带有凸台的D型堵头。当工艺参数为焊接电流为95 A,焊接速度为20 cm/min,保护气流量为10 L/min,得到了成形良好、完全融合的封堵焊缝;测试了焊缝的力学性能,800H合金及T22合金的二次重熔焊缝力学性能均满足封堵焊接要求,保证了焊接的可靠性。最后开发了管板封堵焊接控制软件,完成管板端头修复人机交互界面的功能设计。