CN114485396B - 一种核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统及测量方法 - Google Patents

一种核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统及测量方法，属于测量技术领域，具体包括核电蒸发器管板深孔几何测量系统通过半透半反五棱镜扫描等高靶标、通过光学成像仪拍定位基准孔和标准尺来建立坐标系。和光学成像仪对一次侧二次的靶标拍照获取的数据实时记录、保存，并通过测量分析软件计算后在系统主界面上显示，如出现漏孔或粗大误差可进行独立(特定孔位)补孔重新测量，软件计算出管板深孔的垂直度位置度和直径的几何尺寸。通过本申请的处理方案，能够便捷、高效、精准的依托机床一次CCD推扫实现管板孔径、一、二次侧位置度及管板深孔与一次侧平面的垂直度测量、数据实时显示、实时保存，提供完整技术分析数据。

Description

一种核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统及测量方法
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统及测量方法。
背景技术
核电站是核能和平利用的基础单元，其心脏“核岛”的主体、关键部件之一是蒸汽发生器随着核电快速的发展已到现在的四代核电，蒸汽发生器管板的尺寸不断增大、材料要求不断提高、设计制造愈来愈复杂。例如：四代的核电技术其蒸汽发生器管板直径约为φ3500mm，厚度为595mm，管孔数目为12312个；在上述众多孔中，工艺要求的尺寸有直径、一次侧位置度、二次侧位置度、管板深孔与一次侧平面的垂直度。
目前传统的测量一、二次侧管板孔位置度方法采用3D百分表测量，管板深孔与一次侧平面垂直度使用垂直度芯棒打表测量，上诉方法检测效率低、操作复杂、测量基准与加工基准不统一，测量精度难以保证，且占用机床时间较长，严重影响了生产进度、提高了生产成本。
发明内容
因此，为了克服上述现有技术的缺点，为了实现高效率、高精度(一次CCD推扫可测量孔径、位置度、垂直度等几何尺寸)，快速、便捷、精准的解决多孔、深孔、小孔的几何量测量。
为了实现上述目的，本发明提供一种核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统，包括：
等高靶标，用于于核电蒸发器管板上辅助建立测量基准平面；
一次侧标靶，用于当所述基准平面测量完毕后于所述核电蒸发器管板上测定位置度，并与所述二次侧标靶结合测定垂直度；
二次侧标靶，用于当所述基准平面测量完毕后于所述核电蒸发器管板上测定位置度，并与所述一次侧标靶结合测定垂直度；
CCD测量系统主机，用于分别对所述等高标靶、一次侧标靶和二次侧标靶推扫后测定基准平面、位置度以及垂直度；
其中，所述核电蒸发器管板上还设有用于于所述测量基准平面上辅助建立坐标轴的基准尺和基准孔；
所述CCD测量系统主机配置有用于实时处理测量数据的测量分析软件。
进一步地，所述CCD测量系统主机设置于数控深孔钻床的机床主轴上，所述机床主轴经电缆线与电控箱相连接。
进一步地，所述核电蒸发器管板设置于筒体内壁内。
进一步地，所述CCD测量系统主机包括用于通过针对所述一次侧标靶和二次侧标靶拍照获取测量数据的CCD工业相机以及控制器，所述控制器分别与半透半反五棱镜及光学成像仪相连接，通过所述半透半反五棱镜对所述等高标靶周视扫描以确定所述基准平面，通过所述半透半反五棱镜及所述光学成像仪对所述等高标靶、基准尺和基准孔的拍摄以确定三维坐标系。
进一步地，所述等高靶标的个数至少为3个。
进一步地，所述CCD工业相机设置于所述机床主轴上。
进一步地，所述控制器经用于控制变焦的伺服电机与所述光学成像仪相连接。
进一步地，所述控制器经用于控制旋转的旋转伺服电机与所述半透半反五棱镜相连接。
本发明还提供一种基于所述的核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统的测量方法，该方法包括：
于所述核电蒸发器管板上对应孔位设置所述等高标靶、基准尺、一次侧标靶及二次侧标靶；
基于用于实时处理测量数据的所述测量分析软件，通过所述CCD测量系统主机针对所述等高标靶、基准尺及基准孔推扫后建立测量基准平面及对应的坐标轴；
基于测量基准平面及对应的坐标轴，通过所述CCD测量系统主机针对所述一次侧标靶、二次侧标靶再次推扫后，基于所述测量分析软件得出一次侧孔位直径、二次侧孔位直径、一次侧孔位置度、二次侧孔位置度及对应的垂直度。
进一步地，于该方法中，所述CCD测量系统主机包括用于通过针对所述一次侧标靶和二次侧标靶拍照获取测量数据的CCD工业相机以及控制器，所述控制器经用于控制旋转的旋转伺服电机与所述半透半反五棱镜相连接，经用于控制变焦的伺服电机与所述光学成像仪相连接，通过所述半透半反五棱镜对所述等高标靶周视扫描以确定所述基准平面，通过所述半透半反五棱镜及所述光学成像仪对所述等高标靶、基准尺和基准孔的拍摄以确定三维坐标系。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
目前传统的测量一、二次侧管板孔位置度方法采用3D百分表测量，管板深孔与一次侧平面垂直度使用垂直度芯棒打表测量，上诉方法检测效率低、操作复杂、测量基准与加工基准不统一，测量精度难以保证，且占用机床时间较长，严重影响了生产进度、提高了生产成本。
本发明提供的是一种核电蒸发器管板深孔几何量测量系统及方法，它能够便捷、高效、精准的依托机床一次CCD推扫实现管板孔径、一、二次侧位置度及管板深孔与一次侧平面的垂直度测量、数据实时显示、实时保存，提供完整技术分析数据。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明的实施例中核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统的系统连接示意图；
图2是本发明的实施例中核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统的系统测量界面示意图；
图3是本发明的实施例中核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统的测量工位第一状态显示图；
图4是本发明的实施例中核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统的测量工位第二状态显示图；
图中，1为一次侧标靶，2为二次侧标靶，3为管板，4为CCD工业相机，5为机床主轴，6为等高标靶，7为半透半反五棱镜，8为光学成像仪，9为测量分析软件，10为电缆线，11为电控箱，12为筒体内壁，13为深孔钻床。
有益效果
目前传统的测量一、二次侧管板孔位置度方法采用3D百分表测量，管板深孔与一次侧平面垂直度使用垂直度芯棒打表测量，上诉方法检测效率低、操作复杂、测量基准与加工基准不统一，测量精度难以保证，且占用机床时间较长，严重影响了生产进度、提高了生产成本。
本发明提供的是一种核电蒸发器管板深孔几何量测量系统及方法，它能够便捷、高效、精准的依托机床一次CCD推扫实现管板孔径、一、二次侧位置度及管板深孔与一次侧平面的垂直度测量、数据实时显示、实时保存，提供完整技术分析数据。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
一、本发明由以下部分组成
核电蒸发器管板深孔几何测量系统，等高靶标(增加光源、控制光源亮度)、一次侧靶标(采用玻璃上光刻工艺并保证与外圆同心)，二次测靶标(采用玻璃上光刻工艺并保证与外圆同心，并增加光源、控制光源亮度)。CCD推扫测量几何系统机头(半透半反五棱镜、光学成像仪、伺服电机控制变焦、旋转伺服电机控制五棱镜旋转、CCD工业相机)、控制器、数据线及测量分析软件。
测量软件包含设置参数(管板型号、操作人员、相机正反转选择)，建立测量坐标轴(周视扫描，两次周扫后出现差值系统自动判定是否周扫有效，基准尺拍摄，定位基准。)，推扫测量(一次侧和二次侧推扫，推扫出现粗大误差和漏孔可以单个孔位的推扫代替原有的数据)，数据分析。
测量数据分析，管板孔直径，一次侧和二次侧孔的位置度，垂直度，生成报告模式。
二、本发明的主要原理和特征：
原理：
核电蒸发器管板深孔几何测量系统通过半透半反五棱镜扫描等高靶标、通过光学成像仪拍定位基准孔和标准尺来建立坐标系。和光学成像仪对一次侧二次的靶标拍照获取的数据实时记录、保存，并通过测量分析软件计算后在系统主界面上显示，如出现漏孔或粗大误差可进行独立(特定孔位)补孔重新测量，软件计算出管板深孔的垂直度位置度和直径的几何尺寸。
特征：
1、通过半透半反五棱镜对等高靶标两次周视扫描来确定基准平面(软件通过颜色区分四个等高靶标的轨迹)；
2、通过半透半反五棱镜和光学成像仪对等高靶标、定位基准孔和基准的拍摄确定三维坐标系。
3、等高靶标通过可调节方式来确定四个靶标的的等高，增加了光源通过半透半反五棱镜识别靶标，一次侧靶标采用玻璃上光刻工艺并保证与外圆同心提高高精度和持久性，二次测靶标采用玻璃上光刻工艺并保证与外圆同心，并增加光源、控制光源亮度来实现不同环境的使用；
4、光学成像仪通过伺服电机控制长距离变焦自动识别一次侧靶标和二次侧靶标(变焦中软件通过颜色来提醒操作者变焦是否完成)。
5、软件可以自动识别出漏孔和粗大误差来提示操作者进行补测(补测只需要输入孔的位置就可以进行补测来代替原来的孔位数据)。
6、软件分析软件可以直接分析出管板孔直径，一次侧和二次侧孔的位置度，垂直度。
具体实施例：
如图1、图3及图4所示，由于蒸汽发生器管板3孔的数量多，而且小直径的孔深，设计要求高，为了高效率、精准测量管板深孔相关几何量，如附图所示：蒸发器管板3测量过程中，系统利用核电蒸发器管板3几何量测量系中的半透半反五棱镜7对等高靶标6的周扫和成像仪对基准尺和基准孔拍照来建立坐标系，半透半反五棱镜7的旋转时通过旋转伺服电机来运行。在测量中，CCD工业相机4对一次侧靶标1和二次侧靶标2的拍照，一次侧靶标1和二次侧靶标2的测量切换中，软件通过伺服电机长距离自动变焦来识别靶标的清晰度。软件计算出一次侧和二次侧孔位的位置度。垂直度时通过周扫确定的平面与一次侧靶标和二次侧靶标连成的直线计算出的垂直度。
本发明能够便捷、高效、精准地测量出蒸发器管板深孔的孔径、位置度和垂直度，确保产品满足设计要求，具体操作步骤如下：
步骤1、将四个等高靶标6平均插入一次管板四周(与机床校平管板位置一致)，一、二次侧靶标插入一、二次侧相应孔位；
步骤2、将基准尺水平固定在一次侧；
步骤3、将核电蒸发器管板深孔几何测量系统主机安装在机床主轴5上；
步骤4、CCD工业相机4主设备连接工作站上，把孔位编号输入软件
步骤5、软件通过设备里的五棱镜周视扫描建立大平面(周视可以调节曝光率来适应周围光线的亮度)、已管板的中心为圆心、对基准尺的拍照来建立坐标轴。根据机床程序推扫一次侧靶标1，推扫二次侧靶标2(系统自动变焦来识别二次侧靶标)。系统可以自动识别没有拍到的孔位和粗大误差进行提醒，输入孔位重新拍摄，来代替原来的数据(填补空白数据)
步骤6、如图2所示，测量分析软件9自动算出一次侧孔位直径、二次侧孔位直径，一次侧孔位置度、二次侧孔位置度，管板深孔与一次侧平面的垂直度。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统，其特征在于，包括：
等高靶标，用于核电蒸发器管板上辅助建立测量基准平面；
一次侧标靶，用于当所述基准平面测量完毕后于所述核电蒸发器管板上测定位置度，并与二次侧标靶结合测定垂直度；
二次侧标靶，用于当所述基准平面测量完毕后于所述核电蒸发器管板上测定位置度，并与所述一次侧标靶结合测定垂直度；
CCD测量系统主机，用于分别对所述等高标靶、一次侧标靶和二次侧标靶推扫后测定基准平面、位置度以及垂直度；
其中，所述核电蒸发器管板上还设有用于所述测量基准平面上辅助建立坐标轴的基准尺和基准孔；
所述CCD测量系统主机配置有用于实时处理测量数据的测量分析软件。
2.根据权利要求1所述的核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统，其特征在于，所述CCD测量系统主机设置于数控深孔钻床的机床主轴上，所述机床主轴经电缆线与电控箱相连接。
3.根据权利要求1所述的核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统，其特征在于，所述核电蒸发器管板设置于筒体内壁内。
4.根据权利要求2所述的核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统，其特征在于，所述CCD测量系统主机包括用于通过针对所述一次侧标靶和二次侧标靶拍照获取测量数据的CCD工业相机以及控制器，所述控制器分别与半透半反五棱镜及光学成像仪相连接，通过所述半透半反五棱镜对所述等高标靶周视扫描以确定所述基准平面，通过所述半透半反五棱镜及所述光学成像仪对所述等高标靶、基准尺和基准孔的拍摄以确定三维坐标系。
5.根据权利要求1所述的核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统，其特征在于，所述等高靶标的个数至少为3个。
6.根据权利要求4所述的核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统，其特征在于，所述CCD工业相机设置于所述机床主轴上。
7.根据权利要求4所述的核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统，其特征在于，所述控制器经用于控制变焦的伺服电机与所述光学成像仪相连接。
8.根据权利要求4所述的核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统，其特征在于，所述控制器经用于控制旋转的旋转伺服电机与所述半透半反五棱镜相连接。
9.一种基于如权利要求8所述的核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统的测量方法，其特征在于，该方法包括：
于所述核电蒸发器管板上对应孔位设置所述等高标靶、基准尺、一次侧标靶及二次侧标靶；
基于用于实时处理测量数据的所述测量分析软件，通过所述CCD测量系统主机针对所述等高标靶、基准尺及基准孔推扫后建立测量基准平面及对应的坐标轴；
基于测量基准平面及对应的坐标轴，通过所述CCD测量系统主机针对所述一次侧标靶、二次侧标靶再次推扫后，基于所述测量分析软件得出一次侧孔位直径、二次侧孔位直径、一次侧孔位置度、二次侧孔位置度及对应的垂直度。
10.根据权利要求9所述的基于所述的核电蒸发器管板深孔几何量的测量系统的测量方法，其特征在于，所述CCD测量系统主机包括用于通过针对所述一次侧标靶和二次侧标靶拍照获取测量数据的CCD工业相机以及控制器，所述控制器经用于控制旋转的旋转伺服电机与所述半透半反五棱镜相连接，经用于控制变焦的伺服电机与所述光学成像仪相连接，通过所述半透半反五棱镜对所述等高标靶周视扫描以确定所述基准平面，通过所述半透半反五棱镜及所述光学成像仪对所述等高标靶、基准尺和基准孔的拍摄以确定三维坐标系。
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