CN108318505B - 一种uo2芯块自动检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种UO2芯块自动检测装置，能够对圆柱形的待检芯块表面外观缺陷进行检测和剔除不合格芯块，包括端面外观检测工位A、直径检测工位、端面外观检测工位B、芯块传输工位、柱面外观检测工位、机械平台、工控机和电源柜；其中，所述的端面外观检测工位A和端面外观检测工位B相同，采用工业视觉检测系统，能够实现磨削后芯块端面外观缺陷的检测，所述的工业视觉检测系统由光源、光学成像系统、图像采集环节、图像处理环节和图像理解识别环节组成；芯块外观检测属于专业设备，完全依靠我厂及国内力量自主研制、开发，在国内尚属首创。

Description

一种UO2芯块自动检测装置
技术领域
本发明属于机电一体化技术领域，具体涉及一种UO2芯块自动检测装置。
背景技术
芯块制备生产线现有两条磨削线。目前两条磨削线为半自动化生产线，需要人工上料、人工检测直径、粗糙度和外观缺陷，自动装盘后需人工离线擦洗，不设置在线淋洗装置。2#磨削线在2009年增加一台在线清洗装置，装置主要由四段传送机构组成，芯块在传输线上先后经历躺姿、立姿、躺姿、立姿传输，分别完成芯块柱面1清洗、端面1清洗、芯块柱面2清洗、端面2清洗。该装置总长度较长，衔接点较多，需要经过3次翻转，容易出现芯块堵料、芯块翻转不成功情况，对生产的连续运行影响较大。
每班人工将不锈钢波纹板上面的芯块放在磨削上料台，进行磨床连续送料。芯块经过磨削后，被码放在不锈钢料盘上面，由人工取走，并进行手动刷洗、码放、称重后，转运至成品芯块暂存库位。由于整条生产线自动化水平相对较低，主要生产环节以人工操作为主，采用的检测方式是人工目测抽检，抽检频次为每车5块，这种方式劳动强度大、主观性强、质量控制差、不能精确的反应生产状况。为满足今后的生产需要，避免由于漏检或误检造成的生产风险，急需增加1 台在线检测设备来替代人工抽检的方式。
发明内容
本发明的目的在于：为了满足日益增长的生产需要、提高对产品质量的过程控制、减少由于不合格产品损失的成本、降低岗位人员劳动强度，摆脱对进口设备的依赖、立足于国内、自主研制一台在线检测设备，通过在线检测设备的研制，能够满足生产需要，提升国内相关技术力量，为将来生产线的全部自动化工作做好准备。
本发明的技术方案如下：一种UO2芯块自动检测装置，能够对圆柱形的待检芯块表面外观缺陷进行检测和剔除不合格芯块，包括端面外观检测工位A、直径检测工位、端面外观检测工位B、芯块传输工位、柱面外观检测工位、机械平台、工控机和电源柜；其中，
所述的端面外观检测工位A和端面外观检测工位B相同，采用工业视觉检测系统，能够实现磨削后芯块端面外观缺陷的检测，所述的工业视觉检测系统由光源、光学成像系统、图像采集环节、图像处理环节和图像理解识别环节组成；
所述的直径检测工位，用于检测芯块的直径，并判断芯块直径是否在 12.207～12.235mm范围内，如果芯块直径在该范围内则进入下一工序，如果芯块直径超出该范围，则将其剔除；
所述的芯块传输工位，用于各检测工位之间的芯块传输；
所述的柱面外观测试工位，用于检测芯块柱面外观缺陷，采用工业视觉检测系统，利用图像识别技术实现检测功能；
所述的机械平台，能够实现对芯块的传输以及进入该装置芯块的姿态进行判断和剔除；
所述的工控机，用于对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制；所述的电源柜，用于为整个系统提供动力和照明电源。
所述的端面外观检测装置A或端面外观检测装置B包括滑动座A、支撑棒A、手动平移台、相机、镜头和光源；芯块经过烘干工位后进入端面外观检测工位A，同时相机开始对芯块进行图像采集，采集后的图像经过软件判断后，在输送带出口处设有剔除和收集装置，将之前判定为不合格的芯块进行剔除，合格的芯块则从输送带进入出口处的圆皮带上。
所述的直径检测工位包括两钢带调平行板、尺寸测试触发传感器、钢带、基恩士测量装置、钢带张紧轮、钢带传输机和电机及减速器；使用时由钢带将芯块传输至检测工位，由基恩士测量装置直接测得。
所述的柱面外观测试工位包括滑动座B、支撑棒B、相机调节器、光源调节器、线扫描光源和线扫描相机；检测时钢带将待检芯块传输至待检区域并计数，当工控机计数达到要求数量时，一定数量的芯块进入柱面外观测试工位，芯块进行径向转动，同时线扫描相机的摄像头进行影像捕捉并计数；检测完成后芯块将进入下一检测工位，随后根据工控机的检测数据剔除柱面不合格芯块。
所述的机械平台包括电机及减速器、出口限位件、出口过渡件、吹嘴、电磁阀、剔除定位传感器、触发定位传感器、剔除定位传感器、聚氨酯同步带、进口过渡件和进口限位件。
所述的电机及减速器带动聚氨酯同步带传输芯块，出口限位件和进口限位件防止芯块掉落；当芯块被判定为不合格时，触发剔除定位传感器和触发定位传感器，然后电磁阀控制吹嘴剔除不合格芯块；同时剔除定位传感器确认不合格芯块是否已经被剔除。
所述的磨削后芯块端面外观缺陷包括掉块、裂纹、不规则形状。
所述工控机的功能包括计数、记录检测数据和控制电机转速。
本发明的显著效果在于：芯块外观检测属于专业设备，完全依靠我厂及国内力量自主研制、开发，在国内尚属首创。目前设备研制成功并投入使用，实现了：
1)实现了进口设备的国产化，各项性能指标达到或超过了进口设备的水平。
2)节省了大量资金，获得了宝贵的经验。根据调研情况与进口设备相比节约资金约600万元。
3)摆脱了对进口设备、部分备件的依赖。
附图说明
图1为本发明所述的一种UO2芯块自动检测装置结构示意图；
图2端面外观检测工位结构示意图；
图3柱面外观检测工位结构示意图；
图4直径检测工位结构示意图；
图5机械平台结构示意图；
图中：1.端面外观检测工位A、2.直径检测工位、3.端面外观检测工位B、 4.芯块传输工位、5.柱面外观检测工位、6.机械平台、7.工控机、8.电源柜； 101.滑动座A、102.支撑棒A、103.手动平移台、104.相机、105.镜头、106.光源、201.滑动座B、202.支撑棒B、203.相机调节器、204.光源调节器、205.线扫描光源、206.线扫描相机；301.两钢带调平行板302.尺寸测试触发传感器303. 钢带304.基恩士测量装置305.钢带张紧轮306.钢带传输机307.电机及减速器；401.电机及减速器、402.出口限位件、403.出口过渡件、404.吹嘴、405.电磁阀、406.剔除定位传感器、407.触发定位传感器、408.剔除定位传感器、409. 聚氨酯同步带、410.进口过渡件、411.进口限位件。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明所述的一种UO2芯块自动检测装置作进一步详细说明。
一种UO2芯块自动检测装置，能够对圆柱形的待检芯块表面外观缺陷进行检测和剔除不合格芯块，包括端面外观检测工位A1、直径检测工位2、端面外观检测工位B3、芯块传输工位4、柱面外观检测工位5、机械平台6、工控机7和电源柜8；其中，
所述的端面外观检测工位A1和端面外观检测工位B3相同，采用工业视觉检测系统，能够实现磨削后芯块端面外观缺陷的检测，所述的工业视觉检测系统由光源、光学成像系统、图像采集环节、图像处理环节和图像理解识别环节组成；
所述的直径检测工位2，用于检测芯块的直径，并判断芯块直径是否在 12.207～12.235mm范围内，如果芯块直径在该范围内则进入下一工序，如果芯块直径超出该范围，则将其剔除；
所述的芯块传输工位4，用于各检测工位之间的芯块传输；
所述的柱面外观测试工位5，用于检测芯块柱面外观缺陷，采用工业视觉检测系统，利用图像识别技术实现检测功能；
所述的机械平台6，能够实现对芯块的传输以及进入该装置芯块的姿态进行判断和剔除；
所述的工控机7，用于对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制；所述的电源柜8，用于为整个系统提供动力和照明电源。
所述的端面外观检测装置A1或端面外观检测装置B3包括滑动座A101、支撑棒A102、手动平移台103、相机104、镜头105和光源106；芯块经过烘干工位后进入端面外观检测工位A1，同时相机104开始对芯块进行图像采集，采集后的图像经过软件判断后，在输送带出口处设有剔除和收集装置，将之前判定为不合格的芯块进行剔除，合格的芯块则从输送带进入出口处的圆皮带上。
所述的直径检测工位2包括两钢带调平行板301、尺寸测试触发传感器302、钢带303、基恩士测量装置304、钢带张紧轮305、钢带传输机306和电机及减速器307；使用时由钢带303将芯块传输至检测工位，由基恩士测量装置304直接测得。
所述的柱面外观测试工位5包括滑动座B201、支撑棒B202、相机调节器203、光源调节器204、线扫描光源205和线扫描相机206；检测时钢带303将待检芯块传输至待检区域并计数，当工控机7计数达到要求数量时，一定数量的芯块进入柱面外观测试工位5，芯块进行径向转动，同时线扫描相机206的摄像头进行影像捕捉并计数；检测完成后芯块将进入下一检测工位，随后根据工控机7的检测数据剔除柱面不合格芯块。
所述的机械平台6包括电机及减速器401、出口限位件402、出口过渡件403、吹嘴404、电磁阀405、剔除定位传感器406、触发定位传感器407、剔除定位传感器408、聚氨酯同步带409、进口过渡件410和进口限位件411。
所述的电机及减速器401带动聚氨酯同步带409传输芯块，出口限位件402 和进口限位件411防止芯块掉落；当芯块被判定为不合格时，触发剔除定位传感器406和触发定位传感器407，然后电磁阀405控制吹嘴404剔除不合格芯块；同时剔除定位传感器408确认不合格芯块是否已经被剔除。
所述的磨削后芯块端面外观缺陷包括掉块、裂纹、不规则形状。
所述工控机7的功能包括计数、记录检测数据和控制电机转速。
该设备具体工作流程如下：
1、通过现有的生产线，在磨削及在线清洗后增设一段热风烘干工位推荐长度为800mm以上，以保证进入检测设备的芯块表面被完全烘干。目的是提高芯块表面缺陷检测的正确率，减少表面水分造成成像图片黑斑，使检测设备发生误报。
2、芯块经过烘干工位后进入端面外观检测工位A，进入时芯块应保证为直立状态且有检测装置进行判定，进入端面A检测工位时相机开始对芯块进行图像采集。采集后的图像经过软件判断后，在输送带出口处设有剔除和收集装置，将之前判定为不合格的芯块进行剔除，合格的芯块则从输送带进入出口处的圆皮带上。
3、端面A检测工位完成后芯块进行翻转，在旋转180°后由直立状态进入端面B检测工位。过程如上。
4、检测时钢带将待检芯块传输至待检区域并计数，当工控机计数达到要求数量时，一定数量的芯块进入柱面外观测试工位，芯块进行径向转动，同时线扫描相机的摄像头进行影像捕捉并计数；检测完成后芯块将进入下一检测工位，随后根据工控机的检测数据剔除柱面不合格芯块。
5、芯块进入直径检测工位的钢带上，由直径检测模块检测，在钢带出口处设有剔除和收集装置，将判定为不合格的芯块进行剔除，合格的芯块则从输送带进入下料装置中进行装盘。
设备安装、调试完成后，进行了大量的检测试验，并且设计了标准伤样品和自校准程序保证检测的准确性。目前，已应用于中核北方核燃料元件厂CANDU-6 核燃料元件芯块制备生产线，检测芯块约200万余块，废品剔除准确率100％；芯块检测误报率≤0.5％。
下面结合附图和具体实施对本发明进行详细说明。
如图1所示，为芯块外观在线自动检测装置，可以完成对圆柱状待检芯块表面外观缺陷的检测和剔除。该设备包括端面检测工位、柱面检测工位、直径检测工位和机械平台四大部分；各装置的之间的芯块传输由电机带动皮带完成，不合格芯块的剔除由机械平台上的气嘴完成。
如图2所示，为端面外观检测工位，芯块经过烘干工位后芯块从入口处的聚氨酯同步带409进入设备，同时相机104开始对芯块进行图像采集，采集后的图像经过软件判断后，在输送带出口处设有剔除和收集装置，将之前判定为不合格的芯块进行剔除，触发定位传感器407和剔除定位传感器408，然后电磁阀405 吹嘴404，合格的芯块则从输送带进入出口处的圆皮带上。
如图3所示，为柱面外观检测工位，检测时聚氨酯同步带409将待检芯块传输至待检区域并计数，工控机计数达到要求数量时，推一定数量的芯块进入柱面外观测试工位，芯块进行径向转动，同时摄像头206进行影响捕捉并计算数据。将之前判定为不合格的芯块进行剔除，触发触发定位传感器407和剔除定位传感器408，然后电磁阀405吹嘴404。合格的芯块则从输送带进入出口处的圆皮带上。柱面检测工序完成。
如图4所示，为芯块直径检测工位，使用时由钢带303将芯块传输至检测工位，由基恩士激光测量传感器304直接测得被检芯块直径数据。将之前判定为不合格的芯块进行剔除，触发触发定位传感器407和剔除定位传感器408，然后电磁阀405吹嘴404。合格的芯块则从输送带进入出口处的聚氨酯同步带409上。
如图5所示，机械平台，具有传输和剔除芯块的功能。电机及减速器401带动聚氨酯同步带409或钢带303传输芯块，出口限位件402和进口限位件411防止芯块掉落。当芯块被判定为不合格时，触发剔除定位传感器406和触发定位传感器407，然后电磁阀405控制吹嘴404剔除不合格芯块。同时剔除定位传感器 408确认不合格芯块是否已经被剔除。

Claims (3)

1.一种UO2芯块自动检测装置，其特征在于：所述检测装置用于检测圆柱形的待检芯块表面外观缺陷和剔除不合格芯块，其包括端面外观检测工位A(1)、直径检测工位(2)、端面外观检测工位B(3)、芯块传输工位(4)、柱面外观检测工位(5)、机械平台(6)、工控机(7)和电源柜(8)；其中，
所述的端面外观检测工位A(1)和端面外观检测工位B(3)采用相同的工业视觉检测系统，能够实现磨削后芯块端面外观缺陷的检测，所述的工业视觉检测系统包括滑动座A(101)、支撑棒A(102)、手动平移台(103)、相机(104)、镜头(105)和光源(106)；
所述的直径检测工位(2)，用于检测芯块的直径，并判断芯块直径是否在12.207～12.235mm范围内，如果芯块直径在该范围内则进入下一工序，如果芯块直径超出该范围，则将其剔除；所述的直径检测工位(2)包括两钢带调平行板(301)、尺寸测试触发传感器(302)、钢带(303)、基恩士测量装置(304)、钢带张紧轮(305)、钢带传输机(306)和电机及减速器(307)；使用时由钢带(303)将芯块传输至检测工位，由基恩士测量装置(304)直接测得芯块直径；
所述的芯块传输工位(4)，用于各检测工位之间的芯块传输；
所述的柱面外观检测工位(5)，用于检测芯块柱面外观缺陷，采用工业视觉检测系统，利用图像识别技术实现检测功能；
所述的机械平台(6)包括电机及减速器(401)、出口限位件(402)、出口过渡件(403)、吹嘴(404)、电磁阀(405)、剔除定位传感器A(406)、触发定位传感器(407)、剔除定位传感器B(408)、聚氨酯同步带(409)、进口过渡件(410)和进口限位件(411)；各检测工位中检测出的不合格芯块通过所述机械平台(6)的吹嘴(404)剔除；所述的电机及减速器(401)带动聚氨酯同步带(409)传输芯块，出口限位件(402)和进口限位件(411)防止芯块掉落；当芯块被判定为不合格时，触发剔除定位传感器A(406)和触发定位传感器(407)，然后电磁阀(405)控制吹嘴(404)剔除不合格芯块；同时剔除定位传感器B(408)确认不合格芯块是否已经被剔除；
所述的工控机(7)，用于计数、记录检测数据和控制电机转速；所述的电源柜(8)，用于为整个检测装置提供动力源和照明电源。
2.如权利要求1所述的一种UO2芯块自动检测装置，其特征在于：所述柱面外观检测工位(5)采用的工业视觉检测系统包括滑动座B(201)、支撑棒B(202)、相机调节器(203)、光源调节器(204)、线扫描光源(205)和线扫描相机(206)；检测时钢带(303)将待检芯块传输至待检区域并计数，当工控机(7)计数达到要求数量时，一定数量的芯块进入柱面外观检测工位(5)，芯块进行径向转动，同时线扫描相机(206)的摄像头进行影像捕捉并计数；根据工控机(7)的检测数据剔除柱面不合格芯块，完成后芯块进入下一检测工位。
3.如权利要求1所述的一种UO2芯块自动检测装置，其特征在于：所述的磨削后芯块端面外观缺陷包括掉块、裂纹、不规则形状。
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