CN113551612A - 一种crdm热套管磨损量测量装置 - Google Patents

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王海军
曾晨明
严志刚
高建民
李聪
李张喜
黄屹峰
刘步良
张红星
刘军
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Abstract

本发明涉及一种CRDM热套管磨损量测量装置，测量装置包括支撑架、用于获取CRDM热套管三维数据的双目三维扫描仪、连接在支撑架与双目三维扫描仪之间并用于带动双目三维扫描仪移动更换位置的机械臂机构，机械臂机构包括两两相互转动连接的多根机械臂、驱动各机械臂转动的驱动机构；本发明测量装置结构紧凑合理，制作成本低，大大方便了核反应堆压力容器顶盖CRDM热套管磨损量的数据采集，提高了数据采集效率和采集质量，且无人工采集被辐射的安全风险问题。

Description

一种CRDM热套管磨损量测量装置
技术领域
本发明涉及一种核反应堆压力容器顶盖CRDM热套管磨损量非接触测量装置。
背景技术
非接触式倾斜摄影建模三维扫描技术是一种新型的三维建模技术，该技术使用经过标定的相机拍摄物体的照片获得三维数据，从而对被摄物体进行数字化三维建模，广泛应用于测绘、工业、土建、煤矿、文化、文物、服贸等领域。
通常对核反应堆压力容器顶盖CRDM热套管磨损量的三维数据采集使用的是采用人工测量的方法，但是只能在役前状态下进行测量，因为此时的热套管所处环境没有辐射剂量。一旦反应堆压力容器处于在役状态后，热套管所处环境为高剂量辐射区域，人员难以接触。因此针对核电在役反应堆压力容器设备的热套管三维扫描问题，需要使用自动化多自由度机械臂替代人工实现三维扫描数据的采集。法国珐玛通公司使用轮式机器人携带相机进行三维扫描，虽然避免了人工进入高剂量区域工作，但是设备无法实现自动化采集，而且采集速度慢，需要人工全程操作轮式机器人运动，而且轮式机器人只能够在地面运动，无法在不同高度和角度上对热套管进行三维数据采集，采集的数据不够全面。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种CRDM热套管磨损量测量装置。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种CRDM热套管磨损量测量装置，测量装置包括支撑架、用于获取CRDM热套管三维数据的双目三维扫描仪、连接在支撑架与双目三维扫描仪之间并用于带动双目三维扫描仪移动更换位置的机械臂机构，机械臂机构包括两两相互转动连接的多根机械臂、驱动各机械臂转动的驱动机构。
优选地，多根机械臂包括与支撑架转动连的第一机械臂、与第一机械臂转动连接的第二机械臂、与第二机械臂转动连接的第三机械臂、与第三机械臂转动连接的第四机械臂、与第四机械臂转动连接的第五机械臂，双目三维扫描仪设于第五机械臂上。
优选地，驱动机构包括为第一机械臂转动提供动力的第一电机、为第二机械臂转动提供动力的第二电机、为第三机械臂转动提供动力的第三电机、为第四机械臂转动提供动力的第四电机、为第五机械臂转动提供动力的第五电机。
优选地，第一机械臂、第二机械臂在水平面上延伸，第三机械臂、第四机械臂及第五机械臂在竖直面上延伸。
优选地，第一机械臂与支撑架之间的转轴线沿竖直方向延伸、第二机械臂与第一机械臂之间的转轴线沿竖直方向延伸、第三机械臂与第二机械臂之间的转轴线沿水平方向延伸、第四机械臂与第三机械臂之间的转轴线沿竖直方向延伸、第五机械臂与第四机械臂之间的转轴线沿水平方向延伸。
优选地，第三机械臂包括在竖直方向上能够相对滑动的第一支臂和第二支臂，第一支臂与第二机械臂转动连接，第二支臂与第三机械臂转动连接。
优选地，机械臂机构还包括驱动第二支臂上下运动的驱动器。
优选地，支撑架包括主架、相对主架能够展开的第一副架和第二副架，机械臂机构设于主架上。
优选地，第一副架相对主架滑动的设置，且能够与主架滑动靠拢。
优选地，第二副架包括位于对应两侧且相对主架能够转动设置的支撑杆、驱动两侧的支撑杆转动展开或靠拢的驱动组件。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的非接触测量装置，其机械臂机构具有多个自由度的调节功能，可以实现全过程的自动化数据采集，驱动机构采用伺服电机进行驱动，驱动机构会根据采集步骤（预设程序），自动按照预设轨迹移动，控制双目三维扫描仪的焦距并拍照，最后将采集数据输至到电脑中进行磨损量计算，该测量装置结构紧凑合理，制作成本低，大大方便了核反应堆压力容器顶盖CRDM热套管磨损量的数据采集，提高了数据采集效率和采集质量，且无人工采集被辐射的安全风险问题。
附图说明
图1为本发明测量装置的立体结构示意图；
图2为本发明机械臂机构的立体结构示意图；
其中：10、主架；11、第一副架；120、支撑杆；121、推拉杆；122、转动丝杠；123、转动手柄；200、双目三维扫描仪；b1、第一机械臂；b2、第二机械臂；b31、第一支臂；b32、第二支臂；b4、第四机械臂；b5、第五机械臂；j4、第四电机；j5、第五电机；j6、第六电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图1、图2和图3所示，一种CRDM热套管磨损量测量装置，测量装置包括支撑架、用于获取CRDM热套管三维数据的双目三维扫描仪200、连接在支撑架与双目三维扫描仪200之间并用于带动双目三维扫描仪200移动更换位置的机械臂机构，机械臂机构包括两两相互转动连接的多根机械臂、驱动各机械臂转动的驱动机构。本发明机械臂机构为六自由度机械臂机构。
具体地，多根机械臂包括与支撑架转动连的第一机械臂b1、与第一机械臂b1转动连接的第二机械臂b2、与第二机械臂b2转动连接的第三机械臂、与第三机械臂转动连接的第四机械臂b4、与第四机械臂b4转动连接的第五机械臂b5，双目三维扫描仪200设于第五机械臂b5上。驱动机构包括为第一机械臂b1转动提供动力的第一电机、为第二机械臂b2转动提供动力的第二电机、为第三机械臂转动提供动力的第三电机、为第四机械臂b4转动提供动力的第四电机j4、为第五机械臂b5转动提供动力的第五电机j5，其中第一电机、第二电机及第三电机位于相对应的转动关节的内部,图中未能标示，第四电机j4和第五电机j5裸露在外。
此外，第三机械臂包括在竖直方向上能够相对滑动的第一支臂b31和第二支臂b32，第一支臂b31与第二机械臂b2转动连接，第二支臂b32与第三机械臂转动连接。机械臂机构则还包括驱动第二支臂b32上下运动的驱动器，驱动器包括第六电机j6以及传动连接在第一支臂b31和第二支臂b32之间的传动丝杠及传动螺母套；本发明的机械臂机构包括有五个旋转运动的自由度和一个直线运动的自由度，为双目三维扫描仪200的自由运动提供坚实基础。
本例中，第一机械臂b1、第二机械臂b2在水平面上延伸，第三机械臂、第四机械臂b4及第五机械臂b5在竖直面上延伸。第一机械臂b1与支撑架之间的转轴线沿竖直方向延伸、第二机械臂b2与第一机械臂b1之间的转轴线沿竖直方向延伸、第三机械臂与第二机械臂b2之间的转轴线沿水平方向延伸、第四机械臂b4与第三机械臂之间的转轴线沿竖直方向延伸、第五机械臂b5与第四机械臂b4之间的转轴线沿水平方向延伸。
进一步地，支撑架包括主架10、相对主架10能够展开的第一副架11和第二副架，机械臂机构设于主架10上。第一副架11相对主架10滑动的设置，且能够与主架10滑动靠拢。第二副架包括位于对应两侧且相对主架10能够转动设置的支撑杆120、驱动两侧的支撑杆120转动展开或靠拢的驱动组件，该驱动组件主要包括一根转动丝杠122、转动手柄123、通过螺母套与转动丝杠122连接的两根推拉杆121（推拉杆121与螺母套之间为转动连接），两根推拉杆121的另一端分别与两根支撑杆120转动连接。
支撑架设置主架10及相对主架10可以收拢的第一副架11和第二副架，主要是为了提高支撑架的支撑平稳度，以避免因机械臂机构过重而导致支撑架侧翻的情况发生，保证采集工作顺利进行，在不进行采集时，第一副架11和第二副架可以收拢，从而可以减小空间占用。
综上所述，本发明的非接触测量装置，其机械臂机构具有多个自由度的调节功能，可以实现全过程的自动化数据采集，驱动机构采用伺服电机进行驱动，驱动机构会根据采集步骤（预设程序），自动按照预设轨迹移动，控制双目三维扫描仪的焦距并拍照，最后将采集数据输至到电脑中进行磨损量计算，该测量装置结构紧凑合理，制作成本低，大大方便了核反应堆压力容器顶盖CRDM热套管磨损量的数据采集，提高了数据采集效率和采集质量，且无人工采集被辐射的安全风险问题。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种CRDM热套管磨损量测量装置 ，其特征在于：所述测量装置包括支撑架、用于获取CRDM热套管三维数据的双目三维扫描仪、连接在所述支撑架与所述双目三维扫描仪之间并用于带动所述双目三维扫描仪移动更换位置的机械臂机构，所述机械臂机构包括两两相互转动连接的多根机械臂、驱动各所述机械臂转动的驱动机构。
2.根据权利要求1所述的CRDM热套管磨损量测量装置 ，其特征在于：多根所述机械臂包括与所述支撑架转动连的第一机械臂、与所述第一机械臂转动连接的第二机械臂、与所述第二机械臂转动连接的第三机械臂、与所述第三机械臂转动连接的第四机械臂、与所述第四机械臂转动连接的第五机械臂，所述双目三维扫描仪设于所述第五机械臂上。
3.根据权利要求2所述的CRDM热套管磨损量测量装置 ，其特征在于：所述驱动机构包括为所述第一机械臂转动提供动力的第一电机、为所述第二机械臂转动提供动力的第二电机、为所述第三机械臂转动提供动力的第三电机、为所述第四机械臂转动提供动力的第四电机、为所述第五机械臂转动提供动力的第五电机。
4.根据权利要求2所述的CRDM热套管磨损量测量装置 ，其特征在于：所述第一机械臂、第二机械臂在水平面上延伸，所述第三机械臂、第四机械臂及第五机械臂在竖直面上延伸。
5.根据权利要求4所述的CRDM热套管磨损量测量装置 ，其特征在于：所述第一机械臂与所述支撑架之间的转轴线沿竖直方向延伸、所述第二机械臂与第一机械臂之间的转轴线沿竖直方向延伸、所述第三机械臂与第二机械臂之间的转轴线沿水平方向延伸、所述第四机械臂与第三机械臂之间的转轴线沿竖直方向延伸、所述第五机械臂与第四机械臂之间的转轴线沿水平方向延伸。
6.根据权利要求2所述的CRDM热套管磨损量测量装置 ，其特征在于：所述第三机械臂包括在竖直方向上能够相对滑动的第一支臂和第二支臂，所述第一支臂与所述第二机械臂转动连接，所述第二支臂与所述第三机械臂转动连接。
7.根据权利要求6所述的CRDM热套管磨损量测量装置 ，其特征在于：所述机械臂机构还包括驱动所述第二支臂上下运动的驱动器。
8.根据权利要求1所述的CRDM热套管磨损量测量装置 ，其特征在于：所述支撑架包括主架、相对所述主架能够展开的第一副架和第二副架，所述机械臂机构设于所述主架上。
9.根据权利要求8所述的CRDM热套管磨损量测量装置 ，其特征在于：所述第一副架相对所述主架滑动的设置，且能够与所述主架滑动靠拢。
10.根据权利要求8所述的CRDM热套管磨损量测量装置 ，其特征在于：所述第二副架包括位于对应两侧且相对所述主架能够转动设置的支撑杆、驱动两侧的所述支撑杆转动展开或靠拢的驱动组件。
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