CN218554816U - 一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，可以自动理料和定位，然后自动将待检工件转移至检测工位实现自动检测，并根据系统判定结果将合格品和不合格品分放在不同的料仓里。技术方案为：一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，包括装载单元、检测单元；装载单元与检测单元相邻设置；装载单元包括装载机、机械手；检测单元包括相机、检测模组、下料模组；检测模组设置在机械手下方；相机设置于检测模组的侧面，下料模组衔接于检测模组的尾端；机械手在装载机与检测模组间进行来回移动，抓取装载机上的端塞移送到检测模组上进行检测。相比于现有的人工手动检测方式，本装置大大提升了检测效率和精准度，降低了人工劳动强度。

Description

一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置

技术领域

本实用新型属于核燃料元件在线检测技术领域，具体涉及一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置。

背景技术

核燃料棒的外壳需要与端塞焊接在一起，因此端塞的尺寸及角度需要与核燃料棒相匹配，为保障燃料棒在核反应堆中的安全运行，每个端塞都尺寸需要经过检验；现有检验方法是人工用测量工具手动测量，测量效率低，测量精度差。需要研制一种自动化的端塞外形尺寸检测装置，以提高端塞的检测效率和检测精度。

实用新型内容

为了实现端塞外径尺寸及角度的自动化检测，本实用新型提供了一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，可以自动理料和定位，然后自动将待检工件转移至检测工位实现自动检测，并根据系统判定结果将合格品和不合格品分放在不同的料仓里。

为实现上述目的，本实用新型采用的具体技术方案为：一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，包括装载单元、检测单元；装载单元与检测单元相邻设置；

装载单元包括装载机、机械手；检测单元包括相机、检测模组、下料模组；

所述检测模组设置在机械手下方；所述相机设置于检测模组的侧面，所述下料模组衔接于检测模组的尾端；

所述机械手在装载机与检测模组间进行来回移动，抓取装载机上的端塞移送到检测模组上进行检测。

进一步地，所述装载机包括传送带和导料槽，导料槽设置于传送带末端的上表面上，所述导料槽包括锥形段与方形段，所述锥形段较宽的一端朝向端塞的来料方向，所述锥形段较窄的一端与方形段连接，所述方形段的宽度与端塞的直径相同。工作时，人工将端塞放到装载机上，并保证端塞尖端朝上，装载机底面传送带运动，将端塞依次导入到尾部的导料槽中，整齐排成一列。

进一步地，所述机械手包括移载机械手和夹具，所述夹具包括安装架、真空发生器和吸盘，所述真空发生器连接于吸盘，真空发生器与吸盘安装在安装架上，所述安装架与移载机械手连接。

进一步地，所述检测模组包括往复移动台和可上下移动的挡料片，所述往复移动台前段为平面，为检测位，后段的中间设有下凹的料槽，所述挡料片设置在在检测位上方并与往复移动台互相垂直，所述往复移动台进行前后方向的往复运动；往复移动台前段的检测位设计为平面，是为了避免遮住端塞下端面，让整个端塞都能曝露在相机视野中，后段设计有下凹的料槽，是检测完后，将端塞推入料槽，料槽为端塞导向，保证端塞沿直线前进。

工作时，所述往复移动台移动到最前端位置(向装载机方向移动)，所述挡料片上移，所述机械手将端塞放置在检测位上，然后所述往复移动台再移动到最后端位置(此时，刚刚放上来的待检测的端塞进入相机的检测视野内)，相机对端塞进行外形轮廓扫描，扫描完成后挡料片下移，挡料片挡在端塞靠近装载机的一侧(此时挡料片和料槽之间隔着端塞)，往复移动台移动再次到最前端位置，此时，挡料片的阻碍使得端塞相对于往复移动台进行了向后移动，即端塞从检测位被推到了料槽中，往复移动台的最前端重新被空出来(此时挡料片刚好位于料槽的最前端边沿)，机械手在检测位上面放置新的待检测端塞后挡料片再上移，如此往复，让每个检测完的端塞在料槽中一个推一个，端塞逐个地被推下往复移动台，实现端塞的自动输送。

进一步地，所述挡料片连接于阻挡气缸，所述阻挡气缸设置在往复移动台的一侧，阻挡气缸带动挡料片进行上下移动。

进一步地，所述检测模组还包括背景光源，所述相机和背景光源分别设置在往复移动台的左右两侧，所述相机的镜头朝向背景光源。

进一步地，所述检测模组的末端衔接于下料模组，所述下料模组包括分料架和剔除推杆，所述分料架上开设有互相垂直的第一分料槽和第二分料槽，所述检测模组的料槽于与第一分料槽对接，端塞从料槽落入第一分料槽，所述剔除推杆设置在第一分料槽的一侧，并且对准第二分料槽，当端塞在第一分料槽中输送时，剔除推杆根据检测结果向前运动，将第一分料槽中的未合格品推入第二分料槽。剔除推杆优选采用气缸进行推动。往复移动台的末端搭在分料架上，往复移动台前移时，挡料片阻碍作用使一排端塞不能前移，于是往复移动台上最末端的端塞就从边缘落下到分料架上，然后往复移动台再后移，此时往复移动台就推动着刚刚落下的端塞在分料架上滑动，如此往复实现端塞在第一分料槽中的输送。

进一步地，所述下料模组还包括合格品仓和未合格品仓，所述合格品仓设置在第一分料槽的末端下方，所述未合格品仓设置在第二分料槽的末端下方。

进一步地，所述系统包括平行设置的两套检测单元，两套检测单元同时进行工作。

进一步地，所述机械手上设置有两个吸盘，机械手一次抓取两个端塞，提高工作效率。

进一步地，还包括机架及外壳，所述装载单元、检测单元均设置在机架上，所述外壳罩在检测单元外，所述外壳上设置有操作按钮、显示器、报警器、触摸屏。

相比于现有技术，本实用新型设计了用于端塞外径尺寸及角度检测的自动化装置，人工手动将待检端塞倒在装载机上，装载机自动理料，机械手快速将端塞转移到检测工位进行检测，再根据检测结果剔除不合格品；本系统工序分布合理，无冗余动作和节拍瓶颈，在保证测量精度和效率的原则下，充分优化各工序之间的物流切换和转移，采用线性布局和点对点转移实现工件全检，不会发生漏检现象，相比于现有的人工手动检测方式，本装置大大提升了检测效率和精准度，降低了人工劳动强度。

附图说明

图1为燃料棒端塞自动化检测装置结构示意图；

图2为装载机结构示意图；

图3为装载单元与检测单元结构示意图；

图4为检测单元俯视示意图；

图5为机械手结构示意图；

图6为检测模组和下料模组的结构示意图；

图7为本实用新型实施例的工艺流程图；

图8为燃料棒端塞自动化检测装置的机架及外壳结构示意图。

符号说明：1-装载机，11-传送带，12-导料槽，121-锥形段，122-方形段，2-机械手，21-移载机械手，22-夹具，221-安装架，222-真空发生器，223-吸盘，3-相机，4-检测模组，41-往复移动台，42-挡料片，43-阻挡气缸，44-背景光源，5-下料模组，51-分料架，511-第一分料槽，512-第二分料槽，52-剔除推杆，521-剔除气缸，53-未合格品仓，54-合格品仓，6-端塞，7-机架，8-外壳，81-操作按钮，82-显示器，83-报警器，84-触摸屏。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，包括装载单元、检测单元；装载单元与检测单元相邻设置；

装载单元包括装载机、机械手；如图2-3所示，装载机包括传送带和导料槽，导料槽设置于传送带末端的上表面上，导料槽包括锥形段与方形段，锥形段较宽的一端朝向端塞的来料方向，锥形段较窄的一端与方形段连接，方形段的宽度与端塞的直径相同。工作时，人工将端塞放到装载机上，并保证端塞尖端朝上，传送带将端塞向前输送，然后端塞进入导料槽锥形段，再沿锥形段进入方形段，方形段的宽度与端塞直径相同，因此端塞在方形段中是呈一排紧密排列，机械手再从方形段中将端塞取走。

如图4-5所示，机械手设置在装载单元与检测单元衔接处的上方，机械手包括移载机械手和夹具，夹具包括安装架、真空发生器和吸盘，真空发生器连接于吸盘，真空发生器与吸盘均安装在安装架上，安装架与移载机械手连接。真空发生器工作，在吸盘下方形成真空，从而将端塞吸取住，移载机械手采用市购的高速PPU机械手，进行快速的往复动作，将装载单元方形段中的端塞转移到检测单元中。

检测单元包括相机、检测模组、下料模组；

如图4、5和6所示，检测模组设置在机械手下方；检测模组包括往复移动台和可上下移动的挡料片，往复移动台前段为平面，为检测位，后段的中间设有下凹的料槽，料槽的深度小于端塞的厚度，移载机械手将端塞放到往复移动台的检测位上；挡料片设置在在检测位上方并与往复移动台互相垂直，本实施例中，采用阻挡气缸带动挡料片进行上下移动，阻挡气缸设置在往复移动台的一侧，挡料片连接在阻挡气缸上；往复移动台进行前后方向的往复运动，并会在两个位置停留，一个是最前端位置(靠近装载机的位置)和最后端位置(远离装载机的位置)，在最前端位置停留是为了接取端塞，在最后端位置停留是为了让相机对端塞进行扫描。相机固定设置在往复移动台的一侧，镜头对准往复移动台检测位。本实施例中往复移动台采用精密级滚珠丝杆驱动，从而实现往复移动台高精度的移动，让端塞能准确到达扫描位置。

检测模组还包括背景光源，相机和背景光源分别设置在往复移动台检测位的左右两侧，相机的镜头朝向背景光源，背景光源提供足够的亮度，确保拍摄的图像准确清晰，便于后续分析检测。

工作时，往复移动台移动到最前端位置(向装载机方向移动)，阻挡气缸带动挡料片上移，机械手将端塞放置在检测位上，然后往复移动台再移动到最后端位置(此时，刚刚放上来的待检测的端塞进入相机的检测视野内)，相机对端塞进行外形轮廓扫描，扫描完成后挡料片下移，挡料片挡在端塞靠近装载机的一侧，往复移动台移动再次到最前端位置，此时，挡料片的阻碍作用使得端塞不能跟随往复移动台向前移动，即端塞相对于往复移动台进行了向后移动，端塞从检测位被推到了料槽中，使往复移动台的最前端重新被空出来，机械手在前端的检测位上放置新的待检测端塞，往复移动台再移动到最后端位置，如此往复工作，往复移动台与阻挡气缸配合，让每个检测完的端塞一个推一个，端塞逐个地被推下往复移动台，实现端塞的自动输送。

本实施例中，机械手上并排设置有两个吸盘，两个吸盘的间距和端塞的直径相同，两个吸盘同时抓取两个端塞移送到往复移动台上；往复移动台每次移动两格(一格为一个端塞的直径)，往复移动台一次接取两个端塞，再向后移动两格，将两个端塞送到相机检测视野内，相机同时获取两个端塞的图像，将图像传输至图像处理系统，对端塞的外形尺寸进行分析判断，扫描完成后，挡料片下移，往复移动台向前移动两格，两个被挡住的端塞在往复移动台上就向后移动了两格的距离，进入料槽。本实施例一次性检测两个端塞，可以提高检测效率，若要一次性检测单个或两个以上的端塞也是同样的原理，只需改变吸盘数量和往复移动台每次移动的格数即可。

在另外的实施例中，挡料片也可采用电机进行驱动，即电机旋转轴带动挡料片进行90°范围的往复转动。挡料片向下转动，横在往复移动台的平面上，对端塞进行阻挡；挡料片向上转动，竖立在往复移动台的侧边，此时不阻挡端塞。

如图4、5和6所示，检测模组的末端衔接于下料模组，下料模组包括分料架和剔除推杆，分料架上开设有互相垂直的第一分料槽和第二分料槽，检测模组的料槽于与第一分料槽对接，端塞从料槽落入第一分料槽，剔除推杆设置在第一分料槽的一侧，并且对准第二分料槽，当端塞在第一分料槽中输送时，图像处理系统根据检测结果向剔除推杆发出指令，剔除推杆根据指令向前运动，将第一分料槽中的未合格品推入第二分料槽。本实施例中的剔除推杆采用剔除气缸进行驱动。

往复移动台的末端搭在分料架上，往复移动台前移时(远离分料架)，挡料片阻碍作用使料槽中已检测的一排端塞不能前移，于是往复移动台上最末端的端塞就被推动着从边缘落下到分料架上，然后往复移动台再后移(朝分料架移动)，此时往复移动台就推动着刚刚落下的端塞在分料架上滑动，如此往复，让第一分料槽中的端塞一个推一个，实现端塞在第一分料槽中的输送。

在第一分料槽的末端下方设置有合格品仓，用于接取合格的端塞；在第二分料槽的末端下方设置有未合格品仓，用于接取不合格的端塞。

本装置的装载机传送带上方并排设置了两个导料槽，同时整理出两排待抓取的端塞，对应地采用平行设置的两套检测单元，两套检测单元同时进行工作，工艺流程如图7所示，两条检测线路互不干扰，提高了装置的作业效率，且结构紧凑、布置合理。

图8所示，本装置还包括机架及外壳，装载单元、检测单元均设置在机架上，外壳罩在检测单元外，外壳上设置有操作按钮、显示器、报警器、触摸屏。通过操作按钮、显示器、报警器、触摸屏可实现各种工控操作，可以随时了解设备运行情况和检测情况；机架的下部为控制柜，本装置的自动控制系统集成在控制柜中，自动控制系统与各个机构进行有线连接或无线连接，控制着装置进行自动检测工作。

Claims (10)

1.一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，其特征在于，包括装载单元、检测单元；装载单元与检测单元相邻设置；

装载单元包括装载机、机械手；检测单元包括相机、检测模组、下料模组；

所述检测模组设置在机械手下方；所述相机设置于检测模组的侧面，所述下料模组衔接于检测模组的尾端；

所述机械手在装载机与检测模组间进行来回移动，抓取装载机上的端塞移送到检测模组上进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，其特征在于，所述装载机包括传送带和导料槽，导料槽设置于传送带末端的上表面上，所述导料槽包括锥形段与方形段，所述锥形段较宽的一端朝向端塞的来料方向，所述锥形段较窄的一端与方形段连接，所述方形段的宽度与端塞的直径相同。

3.根据权利要求1所述的一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，其特征在于，所述机械手包括移载机械手和夹具，所述夹具包括安装架、真空发生器和吸盘，所述真空发生器连接于吸盘，真空发生器与吸盘安装在安装架上，所述安装架与移载机械手连接。

4.根据权利要求1所述的一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，其特征在于，所述检测模组包括往复移动台和可上下移动的挡料片，所述往复移动台前段为平面，为检测位，后段的中间设有下凹的料槽，所述挡料片设置在检测位上方并与往复移动台互相垂直，所述往复移动台进行前后方向的往复运动。

5.根据权利要求4所述的一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，其特征在于，所述检测模组还包括背景光源，所述相机和背景光源分别设置在往复移动台的左右两侧，所述相机的镜头朝向背景光源。

6.根据权利要求1所述的一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，其特征在于，所述检测模组的末端衔接于下料模组，所述下料模组包括分料架和剔除推杆，所述分料架上开设有互相垂直的第一分料槽和第二分料槽，所述检测模组的料槽于与第一分料槽对接，端塞从料槽落入第一分料槽，所述剔除推杆设置在第一分料槽的一侧，并且对准第二分料槽，当端塞在第一分料槽中输送时，剔除推杆根据检测结果向前运动，将第一分料槽中的未合格品推入第二分料槽。

7.根据权利要求6所述的一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，其特征在于，所述下料模组还包括合格品仓和未合格品仓，所述合格品仓设置在第一分料槽的末端下方，所述未合格品仓设置在第二分料槽的末端下方。

8.根据权利要求1所述的一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，其特征在于，包括平行设置的两套检测单元，两套检测单元同时进行工作。

9.根据权利要求3所述的一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，其特征在于，所述机械手上设置有两个吸盘。

10.根据权利要求1所述的一种燃料棒端塞外形尺寸自动化检测装置，其特征在于，还包括机架及外壳，所述装载单元、检测单元均设置在机架上，所述外壳罩在检测单元外，所述外壳上设置有操作按钮、显示器、报警器、触摸屏。

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