CN108313713A - 一种球形核燃料元件车削加工自动上料装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高温堆燃料元件生产技术领域，具体涉及一种球形核燃料元件车削加工自动上料装置。该装置包括R1机器人和R2机器人、一套视觉识别系统、一套二维抓取机构、一套球坯传输装置。本发明技术方案实现了球坯上料速度快、球坯冒口特征识别准确、球坯传输线摆放位置精准及自动化程度高的目的，可以实现高温气冷堆球形燃料元件车削加工自动上料的操作，通过机器人自动搬运料盘、抓取球坯，降低了操作人员的劳动强度，提高车削工序的生产效率，满足生产线工业化生产需求。该装置经试用，使用效果良好。

Description

一种球形核燃料元件车削加工自动上料装置
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种球形核燃料元件车削加工自动上料装置。
背景技术
高温气冷堆核燃料元件生产线是一套从化工转化开始到核芯制备、包覆颗粒制备、球形燃料元件制备、基体石墨粉制备以及废品回收的完整生产线。由于实验线主要用于球形燃料元件制备过程中的工艺研究，且试验量较小，设备自动化水平低的问题不凸显。而车削作为球形燃料元件制备过程中的关键工序，车削的传输线上料和空料盘转移均为人工手动操作，存在耗时长、效率低、劳动强度大，自动化程度低等现状。为保证球形燃料元件的各项异性检测结果准确性，要求车削每个球坯时的加工端面应垂直于球坯的压制方向，由于车削球坯是通过硅胶模具采用准冷等静压方式压制成型，且每个球坯均存在垂直于压制方向的冒口特征，因此为了更好的实现高温气冷堆球形燃料元件的工业化生产，亟需设计研制球形核燃料元件车削加工自动上料装置以解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种球形核燃料元件车削加工自动上料装置，从而解决高温气冷堆球形燃料元件制备生产线车削加工过程手动操作劳动强度大、肉眼观察放置球坯精度低的问题，并提高生产效率。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种球形核燃料元件车削加工自动上料装置，该装置包括R1机器人和R2机器人、一套视觉识别系统、一套二维抓取机构、一套球坯传输装置；
在R2机器人的活动区域建立物料平台，进行球坯的抓取和空料盘的转放；物料平台设置满物料盘和空物料盘两个摆放区，空物料盘摆放位置配备一个物料盘专用底座；
采用R2机器人完成每层料盘中球坯的抓取和空料盘的搬运，球坯装在17层垂直叠放的满物料盘中，每层料盘分6个扇区，每区15球，共装90个球坯，料盘一次最大装球量为1530球；
在R2机器人上安装带有吸盘的机械臂和抓取料盘的气动爪，R2机器人通过坐标定位，控制机械臂上的吸盘找到每个球坯位置抓取球坯，采用真空吸附方式将球坯吸附至视觉识别暂存工位；
当满物料盘所有球坯完成传输后，R2机器人使用气动爪将全部球坯被抓取后的满物料盘从满物料摆放区搬运到空物料摆放区；R2机器人根据料盘中心位置，对每层空物料盘定位，实现17层料盘的自动逐层抓取及完成空物料盘的垂直叠放；
视觉识别系统用来判断球坯冒口位置和球坯大小，R1机器人将球坯在视觉识别暂存工位抓取至视觉识别工位，根据识别后冒口位置坐标自动调整抓球路径；
视觉识别系统不能识别的球坯由R1机器人抓取至待判区域；
R1机器人将视觉识别工位可识别的球坯抓取后按统一方向将每个球坯摆放至指定位置，再由二维抓取机构将指定位置的球坯摆放至球坯传输装置，完成球坯的自动上料操作。
进一步的，如上所述的一种高温气冷堆核燃料元件车削加工自动上料装置，视觉识别系统采用维视图像MV-EM040M型网线接口工业数字摄像机进行图像采集，开发的软件平台为Windows XP系统，采用QT作为软件开发环境，使用C++语言作为编程语言进行图像处理的编程，基于Open CV计算机视觉语言算法库，通过采用图像检测识别算法和策略，实现对球坯的智能检测识别及球坯特征尺寸的测量计算。
进一步的，如上所述的一种高温气冷堆核燃料元件车削加工自动上料装置，在自动上料装置周边设置安全防护围栏，防止出现倾倒，造成误伤。
本发明技术方案的有益效果在于：本发明技术方案实现了球坯上料速度快、球坯冒口特征识别准确、球坯传输线摆放位置精准及自动化程度高的目的，可以实现高温气冷堆球形燃料元件车削加工自动上料的操作，通过机器人自动搬运料盘、抓取球坯，降低了操作人员的劳动强度，提高车削工序的生产效率，满足生产线工业化生产需求。该装置经试用，使用效果良好。
附图说明
图1为自动上料装置的结构示意图。
图2为自动上料装置的俯视图。
图中：1.R2机器人；2.空物料盘；3.视觉识别系统；4.R1机器人；5.球坯传输装置；6.满物料盘。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
如图1和图2所示，本发明一种球形核燃料元件车削加工自动上料装置，该装置包括R1机器人和R2机器人、一套视觉识别系统、一套二维抓取机构、一套球坯传输装置；
在R2机器人的活动区域建立物料平台，进行球坯的抓取和空料盘的转放；物料平台设置满物料盘和空物料盘两个摆放区，空物料盘摆放位置配备一个物料盘专用底座；
采用R2机器人完成每层料盘中球坯的抓取和空料盘的搬运，球坯装在17层垂直叠放的满物料盘中，每层料盘分6个扇区，每区15球，共装90个球坯，料盘一次最大装球量为1530球；
在R2机器人上安装带有吸盘的机械臂和抓取料盘的气动爪，R2机器人通过坐标定位，控制机械臂上的吸盘找到每个球坯位置抓取球坯，采用真空吸附方式将球坯吸附至视觉识别暂存工位；
当满物料盘所有球坯完成传输后，R2机器人使用气动爪将全部球坯被抓取后的满物料盘从满物料摆放区搬运到空物料摆放区；R2机器人根据料盘中心位置，对每层空物料盘定位，实现17层料盘的自动逐层抓取及完成空物料盘的垂直叠放；
视觉识别系统用来判断球坯冒口位置和球坯大小，R1机器人将球坯在视觉识别暂存工位抓取至视觉识别工位，根据识别后冒口位置坐标自动调整抓球路径；
视觉识别系统不能识别的球坯由R1机器人抓取至待判区域；
R1机器人将视觉识别工位可识别的球坯抓取后按统一方向将每个球坯摆放至指定位置，再由二维抓取机构将指定位置的球坯摆放至球坯传输装置，完成球坯的自动上料操作。
视觉识别系统采用维视图像MV-EM040M型网线接口工业数字摄像机进行图像采集，开发的软件平台为Windows XP系统，采用QT作为软件开发环境，使用C++语言作为编程语言进行图像处理的编程，基于Open CV计算机视觉语言算法库，通过采用图像检测识别算法和策略，实现对球坯的智能检测识别及球坯特征尺寸的测量计算。
在自动上料装置周边设置安全防护围栏，防止出现倾倒，造成误伤。

Claims (3)

1.一种球形核燃料元件车削加工自动上料装置，其特征在于：
该装置包括R1机器人和R2机器人、一套视觉识别系统、一套二维抓取机构、一套球坯传输装置；
在R2机器人的活动区域建立物料平台，进行球坯的抓取和空料盘的转放；物料平台设置满物料盘和空物料盘两个摆放区，空物料盘摆放位置配备一个物料盘专用底座；
采用R2机器人完成每层料盘中球坯的抓取和空料盘的搬运，球坯装在17层垂直叠放的满物料盘中，每层料盘分6个扇区，每区15球，共装90个球坯，料盘一次最大装球量为1530球；
在R2机器人上安装带有吸盘的机械臂和抓取料盘的气动爪，R2机器人通过坐标定位，控制机械臂上的吸盘找到每个球坯位置抓取球坯，采用真空吸附方式将球坯吸附至视觉识别暂存工位；
当满物料盘所有球坯完成传输后，R2机器人使用气动爪将全部球坯被抓取后的满物料盘从满物料摆放区搬运到空物料摆放区；R2机器人根据料盘中心位置，对每层空物料盘定位，实现17层料盘的自动逐层抓取及完成空物料盘的垂直叠放；
视觉识别系统用来判断球坯冒口位置和球坯大小，R1机器人将球坯在视觉识别暂存工位抓取至视觉识别工位，根据识别后冒口位置坐标自动调整抓球路径；
视觉识别系统不能识别的球坯由R1机器人抓取至待判区域；
R1机器人将视觉识别工位可识别的球坯抓取后按统一方向将每个球坯摆放至指定位置，再由二维抓取机构将指定位置的球坯摆放至球坯传输装置，完成球坯的自动上料操作。
2.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆核燃料元件车削加工自动上料装置，其特征在于：视觉识别系统采用维视图像MV-EM040M型网线接口工业数字摄像机进行图像采集，开发的软件平台为Windows XP系统，采用QT作为软件开发环境，使用C++语言作为编程语言进行图像处理的编程，基于Open CV计算机视觉语言算法库，通过采用图像检测识别算法和策略，实现对球坯的智能检测识别及球坯特征尺寸的测量计算。
3.根据权利要求2所述的一种高温气冷堆核燃料元件车削加工自动上料装置，其特征在于：在自动上料装置周边设置安全防护围栏，防止出现倾倒，造成误伤。
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