技术领域
[0001] 本
发明涉及
核燃料棒表面缺陷检测技术，具体地讲，是涉及一种核燃料棒外观表面缺陷及尺寸检测装置。
背景技术
[0002] 核燃料的形式为由
铀混合物粉末
烧结成的二
氧化铀陶瓷芯
块。瓷芯块为直径1厘米，高度1厘米的圆柱体。几百个芯块叠在一起装入直径1厘米，长度约4米，厚度为1毫米左右的细长锆
合金材料
套管内，因为
核裂变反应就像是在燃烧
原子，因此称为燃料棒。在燃料棒的使用中需要尽量避免表面存在划伤等缺陷，以免在反应堆中出现意外爆裂状况产生极其恶劣的影响。因此燃料棒在制作后还需要对其表面缺陷进行相应检测。本发明旨在提高燃料棒表面划伤检测的自动化
水平和检测效率，降低检验人员劳动强度，改善检验人员的检验条件。一般来说，对燃料棒表面状况的检测涉及燃料棒长度、
焊缝外径及棒表面细小缺陷等方面，而本领域的现有设备都无法对这些方面进行全面检测，亟需改进。
发明内容
[0003] 针对
现有技术存在的问题，本发明提供了一种自动化水平高、检测效率高且检测全面性好的核燃料棒外观表面缺陷及尺寸检测装置。
[0004] 为实现上述目的，本采用的技术方案如下：
[0005] 一种核燃料棒外观表面缺陷及尺寸检测装置，包括提供平稳
支撑且并排设置的上料
机架和下料机架，在上料机架上并排依次布置的上料存料机构、测长支撑机构、环规测试支撑机构、上料纵传支撑机构，安置于上料机架上并在上料存料机构、测长支撑机构、环规测试支撑机构、上料纵传支撑机构之间均形成燃料棒搬移过渡的上料顶推搬移机构，设置于上料机架和下料机架之间的并与上料纵传支撑机构对应的供燃料棒穿过检测的表面视觉检测组件，设置于在下料机架上并与表面视觉检测组件对应的下料纵传支撑机构，安置于下料机架上与下料纵传支撑机构并排布置的下料存料机构，安置于下料机架上并位于下料存料机构下方的坏料存料机构，安置于下料机构上并在下料纵传支撑机构和下料存料机构之间形成好料搬移过渡的下好料顶推搬移机构，以及安置于下料机构上并在下料纵传支撑机构和坏料存料机构之间形成坏料搬移过渡的下坏料顶推搬移机构。
[0006] 具体地，所述上料存料机构包括与上料机架固定连接的上料
支架，设置于上料支架上并向下料方向倾斜的上料
导轨，设置于上料导轨上的由耐磨材料制成的上料支撑棒，以及设置于上料导轨朝向下料方向一端的端部的上料挡块，其中，所述上料挡块上部凸出于所述上料支撑棒。
[0007] 具体地，所述测长支撑机构包括多个固定于上料机架上并沿燃料棒轴向排布的测长支撑导轮，由测长支撑导轮形成的测长工位，安置于上料机架上并分别位于测长工位两端的测长
气缸，以及设置于测长气缸上并与测长工位对应的测微计。
[0008] 具体地，所述环规测试支撑机构包括多个固定于上料机架上并沿燃料棒轴向排布的环规支撑导轮，由环规支撑导轮形成的环规测试工位，安置于上料机架上并分别位于环规测试工位两端且与之对应的过规组件，以及安置于上料机架上并与过规组件对应的环规推移夹。
[0009] 具体地，所述上料纵传支撑机构包括多个固定于上料机架上并沿燃料棒轴向排布的上纵传支撑导轮，由上纵传支撑导轮形成的上纵传工位，安置于上料机架上并位于上纵传工位与表面视觉检测组件之间的纵传
基座，设置于纵传基座上并与上纵传工位对应的纵传主动轮，安置于纵传基座上用于驱动纵传主动轮的纵传
电机，通过导轨安置于纵传主动轮上方的纵传从动轮，以及用于驱动纵传从动轮上下移动的纵传压紧气缸。
[0010] 并且，所述下料纵传支撑机构的结构与所述上料纵传支撑机构的结构相同。
[0011] 具体地，所述上料顶推搬移机构包括在上料存料机构、测长支撑机构、环规测试支撑机构、上料纵传支撑机构之间均形成燃料棒搬移过渡的上料顶推过渡板，用于安置上料顶推过渡板的上顶推座，设置于上顶推座下方的并与上料机架连接的下顶推座，固定于下顶推座上的竖撑柱，顶部与上顶推座固定连接的且中部与竖撑柱上的导套连接的顶推柱，设置于顶推柱底部的顶推斜滑块，横向安置于下顶推座上设置的导套内的横
推杆，一端与下顶推座连接且另一端与横推杆连接的横推气缸，固定于横推杆上的顶推连板，以及在顶推连板上斜向设置的并与顶推斜滑
块匹配的顶推斜导杆。
[0012] 并且，所述下好料顶推搬移机构和下坏料推搬移机构的结构均与所述上料顶推搬移机构的结构相同。
[0013] 进一步地，所述下料存料机构包括与搬移机架固定连接的下料支架，设置于下料支架上并向下料方向倾斜的下料导轨，设置于下料导轨上的由耐磨材料制成的下料支撑棒，设置于下料导轨朝向上料方向一端的端部的下料导块，以及设置于下料导轨朝向下料方向一端的端部的下料挡块，其中，所述下料导块上端与所述下料支撑棒上表面齐平。
[0014] 并且，所述坏料存料机构的结构与所述下料存料机构的结构相同。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0016] (1)本发明利用上料顶推搬移机构在上料存料机构、测长支撑机构、环规测试支撑机构、上料纵传支撑机构之间形成错位结合，巧妙实现了燃料棒搬移过渡，而保证了燃料棒在机构上短距离平稳搬移，不会受到损伤，同时配备了长度检测、环规检测、表面缺陷检测的机构来对燃料棒的外观表面缺陷进行全面检测，并利用上下料纵传支撑机构来传送燃料棒在上下料机架之间进行纵向移动，使上下料各机构之间能够无缝衔接，保证了整个检测过程的连续，其结构巧妙，机械化程度高，使用方便，具有很高的应用价值。
[0017] (2)本发明的上料存料机构、下料存料机构以及顶推过渡板采用撑面略微倾斜的设置，利用燃料棒自身重
力作用进行滚滑移动，很好地实现了燃料棒在各机构上的短距离移动而避免受到损伤，提高了检测过程的可靠性。
[0018] (3)本发明的测长支撑机构和环规测试支撑机构均采用检测组件和支撑组件相结合的形式，实现了结构间的有效整合，使其方便地衔接了燃料棒搬移过程的同时还实现了对相应缺陷情况的检测，极大地提高了整个检测过程的全面性和连续性。
[0019] (4)本发明巧妙设计了上料顶推过渡板，其采用多级式的顶推搬移结构同时在上料存料机构、测长支撑机构、环规测试支撑机构、上料纵传支撑机构之间形成搬移过渡，使得燃料棒在同一工位上的上下料搬移过程可同步连续进行，极大地提高了燃料棒检测过程的效率。
附图说明
[0020] 图1为本发明的整体结构示意图。
[0021] 图2为上料机架部分的侧视示意图。
[0022] 图3为上料机架部分的俯视示意图。
[0023] 图4为上料存料机构和测长支撑机构的结构示意图。
[0024] 图5为环规测试支撑机构的结构示意图。
[0025] 图6为上料纵传支撑机构的结构示意图。
[0026] 图7为上料顶推搬移机构的结构示意图。
[0027] 图8为上料顶推过渡板的结构示意图。
[0028] 图9为一级式的顶推过渡板的结构示意图。
[0029] 图10为表面视觉检测组件的结构示意图。
[0030] 图11为下料机架部分的侧视示意图。
[0031] 图12为下料机架部分的俯视示意图。
[0032] 图13为下料存料机构和坏料存料机构的结构示意图。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图说明和
实施例对本作进一步说明，本发明的实施方式包括但不仅限于以下实施例。
[0034] 实施例
[0035] 如图1-13所示，该核燃料棒外观表面缺陷及尺寸检测装置，包括提供平稳支撑且并排设置的上料机架1和下料机架2，在上料机架上并排依次布置的上料存料机构10、测长支撑机构20、环规测试支撑机构30、上料纵传支撑机构40，安置于上料机架上并在上料存料机构、测长支撑机构、环规测试支撑机构、上料纵传支撑机构之间均形成燃料棒搬移过渡的上料顶推搬移机构50，设置于上料机架和下料机架之间的并与上料纵传支撑机构对应的供燃料棒穿过检测的表面视觉检测组件3，设置于在下料机架上并与表面视觉检测组件对应的下料纵传支撑机构4，安置于下料机架上与下料纵传支撑机构并排布置的下料存料机构60，安置于下料机架上并位于下料存料机构下方的坏料存料机构5，安置于下料机构上并在下料纵传支撑机构和下料存料机构之间形成好料搬移过渡的下好料顶推搬移机构6，以及安置于下料机构上并在下料纵传支撑机构和坏料存料机构之间形成坏料搬移过渡的下坏料顶推搬移机构7。
[0036] 具体地，所述上料存料机构10包括与上料机架固定连接的上料支架11，设置于上料支架上并向下料方向倾斜的上料导轨12，设置于上料导轨上的由耐磨材料制成的上料支撑棒13，以及设置于上料导轨朝向下料方向一端的端部的上料挡块14，其中，所述上料挡块上部凸出于所述上料支撑棒所形成的阻挡位与所述上料顶推搬移机构所形成的燃料棒搬移过渡的始端相匹配。通过所述上料导轨及上料支撑棒的倾斜设置，使燃料棒放置于上料存料机构后可由其自身重力作用沿上料支撑棒滚滑到上料挡块处；为了控制燃料棒在上料导轨上的滚滑速度，所述上料导轨及上料支撑棒的倾斜
角度一般设置在3度以下。为了满足较长燃料棒的稳定支撑需求，避免燃料棒在搬移过程中折损，该上料存料机构一般在上料机架上配置多组，以提供足够的支撑。
[0037] 具体地，所述测长支撑机构20包括多个固定于上料机架上并沿燃料棒轴向排布的测长支撑导轮21，由测长支撑导轮形成的测长工位，安置于上料机架上并分别位于测长工位两端的测长气缸22，以及设置于测长气缸上并与测长工位对应的测微计23。当燃料棒被上料顶推搬移机构搬移至该测长工位内时，测长气缸动作使测微计顶住燃料棒两端，根据测微计读数来计算燃料棒的长度，实现测长。
[0038] 具体地，所述环规测试支撑机构30包括多个固定于上料机架上并沿燃料棒轴向排布的环规支撑导轮31，由环规支撑导轮形成的环规测试工位，安置于上料机架上并分别位于环规测试工位两端且与之对应的过规组件32，以及安置于上料机架上并与过规组件对应的环规推移夹33。该环规测试支撑机构在支撑燃料棒的同时还实现对燃料棒两端焊缝缺陷进行检测，由环规推移夹将环规测试工位上的燃料棒夹持并向端部移动，若焊缝过大，则燃料棒端部无法通过过规组件上的通孔，就会顶住过规组件向外侧移动，过规组件上的
传感器或
接触开关感应到过规组件的移动
位置，判定该燃料棒的焊缝部分不合格。
[0039] 具体地，所述上料纵传支撑机构40包括多个固定于上料机架上并沿燃料棒轴向排布的上纵传支撑导轮41，由上纵传支撑导轮形成的上纵传工位，安置于上料机架上并位于上纵传工位与表面视觉检测组件之间的纵传基座42，设置于纵传基座上并与上纵传工位对应的纵传主动轮43，安置于纵传基座上用于驱动纵传主动轮的纵传电机44，通过导轨安置于纵传主动轮上方的纵传从动轮45，以及用于驱动纵传从动轮上下移动的纵传压紧气缸46。当燃料棒置入上纵传工位后，纵传压紧气缸动作使纵传从动轮与纵传主动轮配合对燃料棒进行夹持，此时纵传电机驱动纵传主动轮转动即可带动燃料棒向表面视觉检测组件方向进行纵传。
[0040] 并且，所述下料纵传支撑机构的结构与所述上料纵传支撑机构的结构相同。
[0041] 具体地，所述上料顶推搬移机构50包括在上料存料机构、测长支撑机构、环规测试支撑机构、上料纵传支撑机构之间均形成燃料棒搬移过渡的上料顶推过渡板501，用于安置上料顶推过渡板的上顶推座51，设置于上顶推座下方的并与上料机架连接的下顶推座52，固定于下顶推座上的竖撑柱53，顶部与上顶推座固定连接的且中部与竖撑柱上的导套连接的顶推柱54，设置于顶推柱底部的顶推斜滑块55，横向安置于下顶推座上设置的导套内的横推杆56，一端与下顶推座连接且另一端与横推杆连接的横推气缸57，固定于横推杆上的顶推连板58，以及在顶推连板上斜向设置的并与顶推斜滑块匹配的顶推斜导杆59。为了匹配燃料棒的操作长度，该上料顶推搬移机构采用多组方式设置，同时考虑到其多组之间的结构共性，各组上料顶推搬移机构之间采用部分结构共用形式，如上顶推座、下顶推座、横推杆等结构部件配置为与测长工位、上纵传工位等匹配长度的整体，而竖撑柱、顶推柱、顶推轮、顶推斜滑块、顶推连板、顶推斜导杆等部件则按每组独立配置，如此只需要一套横推气缸即可驱动各组上料顶推搬移机构同步动作，并且该横推气缸也由其他可实现推拉作用的动力设备替换。而上料顶推过渡板则统一安置于整体形式的上顶推座上，其数量和位置则可按上料存料机构的数量和位置匹配设置，以便于更准确地形成所述搬移过渡。
[0042] 如图8所示，所述上料顶推过渡板501上端设有用于在上料存料架和测长工位之间形成搬移过渡的第一斜槽402、用于在测长工位和环规测试工位之间形成搬移过渡的第二斜槽403、用于在环规测试工位和上纵传工位之间形成搬移过渡的第三斜槽404，该第一斜槽、第二斜槽和第三斜槽的倾斜方向朝向上纵传工位方向，其倾斜角度控制在3度以下，该第一斜槽的末端低于第二斜槽的首端，由此在该上料顶推过渡板上形成第一过渡挡壁405，该第二斜槽的末端低于第三斜槽的首端，由此在该上料顶推过渡板上形成第二过渡挡壁406。并且该第一过渡挡壁与测长工位相匹配，且对应测长工位的中心略偏向上料一侧；该第二过渡挡壁与环规测试工位相匹配，且对应环规测试工位的中心略偏向上料一侧；第三斜槽的末端与上纵传工位相匹配。为了更好地实现搬移过渡，该第一斜槽首端设有与其斜面圆角过渡的第一挡钩407，且该上料挡钩与上料存料架上的上料挡块位置匹配，二者之间形成可容纳燃料棒的间隙，该第二斜槽首端设有与其斜面圆角过渡的第二挡钩408，且该第二挡钩一般位于第一过渡挡壁的顶端，由此在其与测长工位朝向上纵传工位方向的侧边之间形成可容纳燃料棒的间隙，该第三斜槽首端设有与其斜面圆角过渡的第三挡钩409，且该第三挡钩一般位于第二过渡挡壁的顶端，由此在其与环规测试工位朝向上纵传工位方向的侧边之间形成可容纳燃料棒的间隙。在燃料棒由上料存料架向测长工位搬移的过程中，先上料顶推过渡板上升，第一斜槽承载燃料棒上升，第一挡钩阻挡燃料棒从第一斜槽首端滑落，当第一斜槽的斜面上升到超出上料挡块顶端高度时，燃料棒受自身重力作用沿第一斜槽的斜面移动至其末端，并受第一过渡挡壁的阻挡而停留在该处；然后上料顶推过渡板下降至测长工位平面以下，燃料棒随之下降并在下降过程中受到测长工位朝向上料方向的侧边的限制而落在测长工位上平稳放置。在燃料棒由测长工位向环规测试工位搬移的过程中，先上料顶推过渡板上升，第二斜槽承载燃料棒上升，由于第一过渡挡壁及第二挡钩位于测长工位的中心略偏向上料一侧的位置，燃料棒同步上升中受第二挡钩限制不会从第二斜槽首端滑落并会逐渐偏向测长工位朝向上纵传工位方向的侧边，当第二斜槽的斜面超出测长工位平面后，燃料棒受自身重力作用沿第二斜槽的斜面向其末端移动，并受第二过渡挡壁的阻挡而停留在该处；燃料棒从环规测试工位向上纵传工位搬移的过程与上升过程相同，并在第三斜槽的斜面移动至末端时落入上纵传工位内，由此实现燃料棒整个上料搬移和检测，并且由于该上料顶推过渡板三级式顶推搬移，在上料存料机构、测长工位、环规测试工位、上纵传工位之间的燃料棒可在各自的搬移过渡过程中同步搬移，极大地提高了检测效率。
[0043] 并且，所述下好料顶推搬移机构和下坏料推搬移机构的结构均与所述上料顶推搬移机构的结构相同。该上料顶推搬移机构中的上料顶推过渡板根据其匹配的其他机构(上料存料机构、测长支撑机构、环规测试支撑机构、上料纵传支撑机构)而采用的三级式顶推搬移，而在下好料顶推搬移机构和下坏料推搬移机构中根据其匹配的其他机构(下料纵传支撑机构、下料存料机构、坏料存料机构)只需采用一级式顶推搬移即可，如图9所示。
[0044] 进一步地，所述表面视觉检测组件3由支撑架体固定安置，其本身呈可供燃料棒穿过的环状主体形式，该环状主体301上呈圆周均布地设置有多个检测口302，本实施例中采用四个检测口，在检测口上对应设置有线阵相机303，并在环状主体内部配置内置
光源304，当燃料棒从上料纵传支撑机构纵传至下料纵传支撑机构的过程中对燃料棒表面进行360度扫描检测，由线阵相机获取的图像来判断识别燃料棒的表面缺陷情况。
[0045] 进一步地，如图13所示，所述下料存料机构60包括与搬移机架固定连接的下料支架61，设置于下料支架上并向下料方向倾斜的下料导轨62，设置于下料导轨上的由耐磨材料制成的下料支撑棒63，设置于下料导轨朝向上料方向一端的端部的下料导块64，以及设置于下料导轨朝向下料方向一端的端部的下料挡块65，其中，所述下料导块上端与所述下料支撑棒上表面齐平，所述下好料顶推搬移机构在下料纵传支撑机构和下料存料机构之间所形成的搬移过渡末端与该下料导块所在位置相匹配。该下料导轨及下料支撑棒的倾斜角度也一般配置在3度以下，该下料存料机构也采用多组形式配置。
[0046] 并且，所述坏料存料机构的结构与所述下料存料机构的结构相同。所述下坏料顶推搬移机构在下料纵传支撑机构和坏料存料机构之间所形成的搬移过渡末端与坏料存料机构的下料导块所在位置相匹配。
[0047] 本发明装置的整体工作流程为：燃料棒放入上料存料机构→上料顶推搬移机构将燃料棒移入测长工位→测长支撑机构对燃料棒长度进行检测→上料顶推搬移机构将燃料棒移入环规测试工位→环规测试支撑机构对燃料棒端部焊缝进行检测→上料顶推搬移机构将燃料棒移入上纵传工位→上料纵传支撑机构将燃料棒穿过表面视觉检测组件送向下料纵传支撑机构→表面视觉检测组件对燃料棒表面缺陷进行检测→下料纵传支撑机构将燃料棒纵传至下料准备位置→下好料顶推搬移机构将检测无缺陷或缺陷程度能够满足要求的燃料棒送入下料存料机构，或下坏料顶推搬移机构将缺陷程度不满足要求的燃料棒送入坏料存料机构→取出检测后的燃料棒。
[0048] 通过上述设置，可全面地、自动化地对燃料棒的外观表面缺陷进行检测，达到燃料棒过一次设备就完成所有有需要的检测的效果，提高了燃料棒表面检测的效率，降低了工作人员的劳动强度。
[0049] 上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此
基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。
