专利名称：球体工件直径检测系统及方法
技术领域：
本发明涉及球体、椭球体エ件直径检测技术领域，特别涉及ー种球体エ件直径检测系统及方法。
背景技术：
目前，我国球床式高温气冷堆中所使用的球形燃料元件直径约为60mm，结构为球形包覆颗粒(TRISO)弥散在燃料区的石墨基体中。作为燃料元件的结构材料，基体石墨使包覆燃料颗粒获得热エ水力学条件，如将热量传给冷却 剂氦气；作为慢化材料，对快中子有足够的慢化能力；同时还具有一定的滞留裂变产物的能力。直径是球形燃料元件的ー项重要指标。检验球形燃料元件直径的重要性主要体现在经直径检验合格的球形燃料元件，通过管道进行无燃料区的检验，无燃料区检测对于エ件的尺寸要求非常严格，因此在进行无燃料区检验之前必须首先对元件进行直径检验；得到元件各方向直径对于改进元件压制エ艺、车削エ艺提供了可靠的依据；在球床堆内，加载和卸载燃料球时，也是通过管道运输的，元件直径尺寸偏大，容易出现卡球事故。此外，球形燃料元件直径检验为全检项目，全部产品均需检测直径。因此，准确快速的检验燃料元件的直径对于球形燃料元件的生产至关重要。但现有的检测球形燃料元件直径的仪器均存在以下缺点(I)引入大量人工控制，检测周期长；(2)人工计数，出错几率大。(3)原仪器只能判别样品是否合格，不能给出每个样品的尺寸。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何实现对球体エ件直径进行检測，并提高检测速度和准确性。(ニ)技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了ー种球体エ件直径检测系统，所述系统包括轨道、承载单元、及激光测径仪，所述承载単元设于所述轨道上、且位于检测エ位，所述激光测径仪设于所述检测エ位两侧；当前球体エ件沿轨道的入口运动至所述承载単元，所述激光测径仪对所述当前球体エ件进行直径检测，以获得所述当前球体エ件的直径。优选地，所述轨道与水平方向呈预设角度设置，所述系统还包括排队器，所述排队器设于所述轨道上、且在竖直方向上高于所述承载单元。优选地，所述承载単元为钢珠滑座，所述系统还包括旋转单元，所述旋转单元设于所述承载单元的正上方。优选地，所述系统还包括设于所述轨道之间、且位于承载单元处的拨叉单元。
优选地，所述系统还包括通道选择器，所述通道选择器设于所述轨道的出口、且在竖直方向上低于所述承载单元，所述通道选择器与合格通道的第一端和不合格通道的第一端分别连接。优选地，所述合格通道的第二端设有合格收集容器，所述不合格通道的第二端设有不合格收集容器。优选地，所述系统还包括控制单元，所述控制単元与所述激光测径仪连接。本发明还公开了ー种基于所述的球体エ件直径检测系统的检测方法，所述方法包括以下步骤当前球体エ件沿轨道的入口运动至承载单元；
激光测径仪对所述当前球体エ件进行直径检测，以获得所述当前球体エ件的直径。优选地，获得所述当前球体エ件的直径后，还包括以下步骤控制单元判断所述当前球体エ件的直径是否已经超过预设范围，若是，则由所述控制单元进行提示并记录。优选地，获得所述当前球体エ件的直径后，还包括以下步骤控制单元通过控制拨叉单元使所述当前球体エ件离开承载単元，所述当前エ件从所述承载単元运动至通道选择器，所述控制単元判断所述当前球体エ件的直径是否已经超过预设范围，若是，则控制所述通道选择器将所述当前球体エ件传输至不合格通道，否则控制所述通道选择器将所述当前球体エ件传输至合格通道。(三)有益效果本发明通过各个部件之间的配合，实现了对球体エ件直径进行检测，并提高了检测速度和准确性。
图I是按照本发明ー种实施方式的球体エ件直径检测系统的结构示意图；图2是按照本发明ー种实施方式的球体エ件直径检测方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进ー步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。图I是按照本发明ー种实施方式的球体エ件直径检测系统的结构示意图；參照图1，所述系统包括轨道I、承载单元、及激光测径仪4，所述承载単元设于所述轨道I上、且位于检测エ位，所述激光测径仪4设于所述检测エ位两侧；当前球体エ件(即燃料元件)沿轨道的入口运动至所述承载単元，所述激光测径仪对所述当前球体エ件进行直径检测，以获得所述当前球体エ件的直径。本实施方式中，所述轨道I带一定的坡度，前高后低，坡度平缓，能保证发生前后球体エ件碰撞时，不能将其中的某个或某些エ件挤出轨道；轨道的宽度前后要保持一致，且小于エ件直径；激光测径仪4位于承载単元两侧，安装高度必须要保证球体エ件铅垂面完整的进入激光测径仪4的激光扫描区域。
为实现对球体エ件逐个进行检测，优选地，所述轨道与水平方向呈预设角度设置，所述系统还包括排队器2，所述排队器2设于所述轨道I上、且在竖直方向上高于所述承载单元；本实施方式中，前一个エ件通过排队器2，沿着轨道I向检测エ位滚动，同时后面エ件被排队器2拦住；排队器2的前后阻挡部件间的尺寸与エ件的直径设计值近似，保证前后阻挡部件间只能有ー个エ件。为在对球体エ件进行检测时，对球体エ件进行旋转，以实现多方位地测试球体エ件，优选地，所述承载单元为钢珠滑座3,所述系统还包括旋转单元,所述旋转单元设于所述承载単元的正上方；本实施方式中，所述钢珠滑座3即3个间隔120°倒锥形基座，3点支撑住エ件，钢珠滑座3顶端与轨道I连接，高度与轨道I保持一致；当对エ件旋转时,旋转单元5下降,旋转单元5的摩擦轮压紧エ件,通过旋转单元5的电机(本实施方式中，所述电机为旋转电机)旋转使得エ件 在水平方向旋转一定角度，再通过激光测径仪4测量エ件直径，还可以多次以一定角度在水平方向旋转，測量エ件直径；依然是通过旋转单元5的电机旋转使得エ件在前后方向旋转一定角度后，依然是通过激光测径仪4测量エ件直径，还可以多次以一定角度在前后方向旋转，測量エ件直径；可以先水平旋转也可以先前后旋转，顺序可以颠倒；还可以只测试ー个旋转方向的直径，甚至可以不需要旋转单元5转动エ件，而是只测试ー个直径，一切都是根据测试要求设定。为将承载单元上的球体エ件拨回轨道，以实现对后续球体エ件进行检测，优选地，所述系统还包括设于所述轨道之间、且位于承载单元处的拨叉单元；本实施方式中，所述拨叉单元是一段一端抬升轨道，位于承载単元与轨道I交界处轨道ー侧，与轨道I平行，水平高度一祥，比轨道I要窄ー些，安放在轨道I的两轨之间的轨道。检测完毕后，通过拨叉单元，用于将检测完毕的球体エ件从承载单元拨到轨道I上。所述拨叉单元是一段一端抬升轨道(本实施方式中，所述拨叉単元通过气动连杆驱动)，位于承载単元与轨道I交界处轨道ー侧，与轨道I平行，水平高度一祥，比轨道I要窄ー些，安放在轨道I的两轨之间的轨道。检测完毕后，通过拨叉装置，用于将检测完毕的エ件从检测エ位拨到轨道I上。为根据获得的球体エ件直径对球体エ件进行区分，优选地，所述系统还包括通道选择器6，所述通道选择器6设于所述轨道I的出ロ、且在竖直方向上低于所述承载单元3，所述通道选择器6与合格通道7的第一端和不合格通道8的第一端分别连接。为对区分后的球体エ件分别进行收集，所述合格通道7的第二端设有合格收集容器9，所述不合格通道8的第二端设有不合格收集容器10。优选地，所述系统还包括控制单元11，所述控制単元11与所述激光测径仪4连接。本实施方式中，所述系统的工作原理为(I)打开系统电源开关；(2)将同一批球体エ件全部依次放到轨道I上；(3)排队器2毎次只能通过ー个球体エ件，其它的エ件排队等待；(4)球体エ件来到钢珠滑座3，激光测径仪4开始测量直径；(5)根据测试要求设置转动角度及次数，旋转单元5到位，激光测径仪4測量直径;(6)測量完毕后，拨叉单元抬起，燃料元件滚到轨道I上；
(7)若燃料元件直径合格，选择器6选择合格通道7，进而进入合格收集容器9 ;若直径不合格，选择器6选择不合格通道8，进而进入不合格收集容器10 ；(8)重复(3 7)步骤，依次检测每个球体エ件；(9)控制系统11可以远程输出每个元件毎次的测试数据。本发明还公开了ー种基于所述的球体エ件直径检测系统的检测方法，所述方法包括以下步骤
当前球体エ件沿轨道的入口运动至承载单元；激光测径仪对所述当前球体エ件进行直径检测，以获得所述当前球体エ件的直径。为实现对球体エ件的直径进行区分，优选地，获得所述当前球体エ件的直径后，还包括以下步骤控制单元判断所述当前球体エ件的直径是否已经超过预设范围，若是，则由所述控制单元进行提示并记录。为根据获得的球体エ件直径对球体エ件进行区分，优选地，获得所述当前球体エ件的直径后，还包括以下步骤控制单元通过控制拨叉单元使所述当前球体エ件离开承载単元，所述当前エ件从所述承载単元运动至通道选择器，所述控制単元判断所述当前球体エ件的直径是否已经超过预设范围，若是，则控制所述通道选择器将所述当前球体エ件传输至不合格通道，否则控制所述通道选择器将所述当前球体エ件传输至合格通道。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.ー种球体エ件直径检测系统，其特征在于，所述系统包括轨道、承载单元、及激光测径仪，所述承载単元设于所述轨道上、且位于检测エ位，所述激光测径仪设于所述检测エ位两侧； 当前球体エ件沿轨道的入口运动至所述承载単元，所述激光测径仪对所述当前球体エ件进行直径检测，以获得所述当前球体エ件的直径。
2.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述轨道与水平方向呈预设角度设置，所述系统还包括排队器，所述排队器设于所述轨道上、且在竖直方向上高于所述承载单元。
3.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述承载単元为钢珠滑座，所述系统还包括旋转单元，所述旋转单元设于所述承载单元的正上方。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括设于所述轨道之间、且位于承载单元处的拨叉单元。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在干，所述系统还包括通道选择器，所述通道选择器设于所述轨道的出口、且在竖直方向上低于所述承载单元，所述通道选择器与合格通道的第一端和不合格通道的第一端分别连接。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述合格通道的第二端设有合格收集容器，所述不合格通道的第二端设有不合格收集容器。
7.如权利要求1飞中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括控制单元，所述控制単元与所述激光测径仪连接。
8.ー种基于权利要求1 7中任一项所述的球体エ件直径检测系统的检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 当前球体エ件沿轨道的入口运动至承载单元； 激光测径仪对所述当前球体エ件进行直径检测，以获得所述当前球体エ件的直径。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，获得所述当前球体エ件的直径后，还包括以下步骤 控制单元判断所述当前球体エ件的直径是否已经超过预设范围，若是，则由所述控制单元进行提示并记录。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在干，获得所述当前球体エ件的直径后，还包括以下步骤 控制单元通过控制拨叉单元使所述当前球体エ件离开承载単元，所述当前エ件从所述承载单元运动至通道选择器，所述控制単元判断所述当前球体エ件的直径是否已经超过预设范围，若是，则控制所述通道选择器将所述当前球体エ件传输至不合格通道，否则控制所述通道选择器将所述当前球体エ件传输至合格通道。
全文摘要
本发明公开了一种球体工件直径检测系统及方法，涉及球体、椭球体工件直径检测技术领域。所述系统包括轨道、承载单元、及激光测径仪，所述承载单元设于所述轨道上、且位于检测工位，所述激光测径仪设于所述检测工位两侧；当前球体工件沿轨道的入口运动至所述承载单元，所述激光测径仪对所述当前球体工件进行直径检测，以获得所述当前球体工件的直径。本发明通过各个部件之间的配合，实现了对球体工件直径进行检测，并提高了检测速度和准确性。
文档编号B07C5/10GK102692192SQ201210176630
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者刘小雪, 唐春和, 张凯红, 李自强, 王康, 王玮, 赵宏生 申请人:清华大学, 陕西源知科技有限责任公司