一种自动化测量核燃料板厚度的装置的制作方法

本发明涉及核燃料板厚度检测的技术领域，特别是一种自动化测量核燃料板厚度的装置。

背景技术：

核燃料板为具有一定厚度的长条形板状，其生产成型后需要对其厚度进行检测，其目的是剔除厚度不符合要求的核燃料板。现有的检测方式是先将待检测的核燃料板水平悬挂起来，然后使用两个激光位移传感器分别照射核燃料板的上表面和下表面，以测量出核燃料板的厚度。然而，这种测量方式虽然能够测量出核燃料板的厚度，但是仍然存在以下缺陷：1、测量前需要移动激光位移传感器，移动时必然产生震动，进而导致激光位移传感器测量的数据不准确，进而降低了厚度测量的精确度。2、核燃料板是通过机械手臂来转运到检测工位中的，当机械手臂在抓取核燃料板前，需要工人将核燃料板堆叠在上料架的指定区域内，以确保机械手臂能够精确抓取到指定区域内的核燃料板，但是人工在上料架上堆叠核燃料板时，难以保证核燃料板精确的定位在上料架上，从而增加了核燃料板的上料难度，且需要工人一个接一个的将核燃料板堆叠在上料架上，增加了上料时间，进而降低了核燃料板厚度的检测效率。3、板厚检测标准为单点板厚，不符合检测标准，检测精度低。因此，亟需一种提高核燃料板检测效率、提高核燃料板厚度检测精确度、降低核燃料板上料难度的自动化测量核燃料板厚度的装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、提高核燃料板检测效率、提高核燃料板厚度检测精确度、减轻核燃料板上料难度的自动化测量核燃料板厚度的装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种自动化测量核燃料板厚度的装置，它包括机器人抓取系统和机器人轨道，所述机器人轨道的前后侧均设置有板厚检测装置，机器人抓取系统设置于机器人轨道上且可沿机器人轨道移动，机器人抓取系统的输出轴上设置有抓取装置，所述板厚检测装置包括底架和平台，平台固设于底架的顶表面上固设有支撑座，支撑座上固设有带开口的支架，支架上设置有上激光位移传感器和下激光位移传感器，上激光位移传感器和下激光位移传感器分别设置于支架开口的上下端，所述平台上设置有位于支撑座后方的丝杆螺母副，丝杆螺母副的螺母的顶表面上固设有支撑板x，支撑板x的顶表面上固设有纵向设置的电缸，电缸的输出轴上固设有支撑板y，支撑板y的顶部开设有台阶槽，支撑板y的顶部固设有驱动电机，驱动电机的输出轴上连接有平行于支撑板y的转轴，转轴上间隔设置有压紧装置，压紧装置包括旋转板和压头，旋转板的一端固设于转轴上，压头固设于旋转板另一端的底表面上。

所述机器人轨道包括导轨和齿条，导轨和齿条相互平行设置且均固设于地面上。

所述机器人抓取系统包括机器人手臂、移动台、滑块和驱动单元，滑块滑动安装于导轨上，移动台固设于滑块的顶表面上，驱动单元固设于移动台的顶表面上，驱动单元的输出轴向下贯穿移动台设置，且输出轴上安装有齿轮，齿轮与齿条相啮合，所述机器人手臂固设于移动台上。

所述抓取装置包括抓取架，所述抓取架的中部固设于机器人手臂的输出轴上，抓取架的底表面上且沿其长度方向间隔设置有多个吸盘，抓取架的顶表面上设置有两个对称设置的抓取机构，抓取机构包括固设于抓取架顶部的旋转气缸，旋转气缸的输出轴上经联轴器连接有转动轴，转动轴平行于抓取架的长边设置，转动轴上且沿其长度方向间隔固设有多个旋转臂，旋转臂的下端部上固设有柔性保险装置，柔性保险装置设置于抓取架的下方。

所述平台为大理石平台。

所述丝杆螺母副包括伺服电机、丝杆、螺母、滑轨和机座，所述机座固设于平台的顶表面上，丝杆旋转安装于机座内，螺母螺纹连接于丝杆上，所述伺服电机固设于平台上，伺服电机的输出轴与丝杆的一端经联轴器连接，支撑板x滑动安装于滑轨上。

它还包括上料转运小车、上料架和车体导向机构，所述上料架的顶部固设有两个导向板i，上料架的顶部固设有位于两个导向板i之间的导向轨道i，上料架的顶表面上设置有多个万向轴承i，上料架顶部的一边缘上固设有锁紧座i，另一边缘上固设有两个楔形块i，两个楔形块i的楔形面相对立设置，上料架的前后侧均设置有车体导向机构，车体导向机构包括固设于地面上的机架，机架上旋转安装有多个轴承；所述上料转运小车包括车体和托架，所述车体的顶表面上固设有两个导向板ii，车体的顶部固设有位于两个导向板ii之间的导向轨道ii，车体的顶表面上设置有多个万向轴承ii，车体顶部的一边缘上固设有锁紧座ii和楔形块ii，两个楔形块ii的楔形面相对立设置，托架限制于两个导向板ii之间且支撑于万向轴承ii的顶表面上，托架的底表面上且位于其两端均固设有一个定位结构，定位结构包括两个楔形块iii，位于后端的定位结构的两个楔形块iii的楔形面分别与两个楔形块ii的楔形面相配合，托架上设置有锁紧定位螺纹杆，锁紧定位螺纹杆的螺纹段贯穿托架设置，且螺纹段与锁紧座ii的螺纹孔螺纹连接，锁紧定位螺纹杆的顶部固设有旋钮，旋钮设置于托架上方，所述托架的底部还旋转安装有多个导向轮，导向轮设置于导向轨道ii内，所述托架上设置有多个核燃料板限位结构，核燃料板限位结构包括多个限位板，限位板所围成容纳槽，容纳槽与核燃料板的外轮廓相同。

所述车体的底部安装有多个轮子。

所述托架上设置有把手。

它还包括测量计算机，所述测量计算机与机器人手臂、驱动电机、伺服电机、驱动单元、旋转气缸、上激光位移传感器和下激光位移传感器电连接。

本发明具有以下优点：本发明结构紧凑、提高核燃料板检测效率、提高核燃料板厚度检测精确度、减轻核燃料板上料难度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为板厚检测装置的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的i部局部放大视图；

图5为支撑板y的结构示意图；

图6为机器人抓取系统与机器人轨道的安装示意图；

图7为图6的ii部局部放大视图；

图8为上料架的结构示意图；

图9为上料转运小车的结构示意图；

图10为上料转运小车的车体的结构示意图；

图11为托架的结构示意图；

图12为上料转运小车与上料架对接后的示意图；

图13为上料转运小车上的托架转运到上料架上的示意图；

图中，1-机器人抓取系统，2-机器人轨道，3-板厚检测装置，4-底架，5-平台，6-支架，7-上激光位移传感器，8-下激光位移传感器，9-支撑板x，10-电缸，11-支撑板y，12-台阶槽，13-驱动电机，14-转轴，15-旋转板，16-压头，17-导轨，18-齿条，19-机器人手臂，20-移动台，21-滑块，22-驱动单元，23-抓取架，24-电机，25-转动轴，26-旋转臂，27-柔性保险装置，28-伺服电机，29-丝杆，30-滑轨，31-机座，32-上料转运小车，33-上料架，34-车体导向机构，35-导向板i，36-导向轨道i，37-万向轴承i，38-锁紧座i，39-楔形块i，40-机架，41-轴承，42-车体，43-托架，44-导向板ii，45-导向轨道ii，46-万向轴承ii，47-锁紧座ii，48-楔形块ii，49-楔形块iii，50-锁紧定位螺纹杆，51-导向轮，52-限位板，53-轮子，54-把手，55-核燃料板，56-核燃料板a，57-支撑座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1～13所示，一种自动化测量核燃料板厚度的装置，它包括机器人抓取系统1和机器人轨道2，所述机器人轨道2的前后侧均设置有板厚检测装置3，机器人抓取系统1设置于机器人轨道2上且可沿机器人轨道2移动，机器人抓取系统1的输出轴上设置有抓取装置，所述板厚检测装置3包括底架4和平台5，平台5为大理石平台，平台5固设于底架4的顶表面上固设有支撑座57，支撑座57上固设有带开口的支架6，支架6上设置有上激光位移传感器7和下激光位移传感器8，上激光位移传感器7和下激光位移传感器8分别设置于支架6开口的上下端，所述平台5上设置有位于支撑座57后方的丝杆螺母副，丝杆螺母副的螺母的顶表面上固设有支撑板x9，支撑板x9的顶表面上固设有纵向设置的电缸10，电缸10的输出轴上固设有支撑板y11，支撑板y11的顶部开设有台阶槽12，支撑板y11的顶部固设有驱动电机13，驱动电机13的输出轴上连接有平行于支撑板y11的转轴14，转轴14上间隔设置有压紧装置，压紧装置包括旋转板15和压头16，旋转板15的一端固设于转轴14上，压头16固设于旋转板15另一端的底表面上。

所述机器人轨道2包括导轨17和齿条18，导轨17和齿条18相互平行设置且均固设于地面上。所述机器人抓取系统1包括机器人手臂19、移动台20、滑块21和驱动单元22，滑块21滑动安装于导轨17上，移动台20固设于滑块21的顶表面上，驱动单元22固设于移动台20的顶表面上，驱动单元22的输出轴向下贯穿移动台20设置，且输出轴上安装有齿轮，齿轮与齿条18相啮合，所述机器人手臂19固设于移动台20上。

所述抓取装置包括抓取架23，所述抓取架23的中部固设于机器人手臂19的输出轴上，抓取架23的底表面上且沿其长度方向间隔设置有多个吸盘，抓取架23的顶表面上设置有两个对称设置的抓取机构，抓取机构包括固设于抓取架23顶部的旋转气缸24，旋转气缸24的输出轴上经联轴器连接有转动轴25，转动轴25平行于抓取架23的长边设置，转动轴25上且沿其长度方向间隔固设有多个旋转臂26，旋转臂26的下端部上固设有柔性保险装置27，柔性保险装置27设置于抓取架23的下方。

所述丝杆螺母副包括伺服电机28、丝杆29、螺母、滑轨30和机座31，所述机座31固设于平台5的顶表面上，丝杆29旋转安装于机座31内，螺母螺纹连接于丝杆29上，所述伺服电机28固设于平台5上，伺服电机28的输出轴与丝杆29的一端经联轴器连接，支撑板x9滑动安装于滑轨30上。

它还包括上料转运小车32、上料架33和车体导向机构34，所述上料架33的顶部固设有两个导向板i35，上料架33的顶部固设有位于两个导向板i35之间的导向轨道i36，上料架33的顶表面上设置有多个万向轴承i37，上料架33顶部的一边缘上固设有锁紧座i38，另一边缘上固设有两个楔形块i39，两个楔形块i39的楔形面相对立设置，上料架33的前后侧均设置有车体导向机构34，车体导向机构34包括固设于地面上的机架40，机架40上旋转安装有多个轴承41；所述上料转运小车32包括车体42和托架43，所述车体42的顶表面上固设有两个导向板ii44，车体42的顶部固设有位于两个导向板ii44之间的导向轨道ii45，车体42的顶表面上设置有多个万向轴承ii46，车体42顶部的一边缘上固设有锁紧座ii47和楔形块ii48，两个楔形块ii48的楔形面相对立设置，托架43限制于两个导向板ii44之间且支撑于万向轴承ii46的顶表面上，托架43的底表面上且位于其两端均固设有一个定位结构，定位结构包括两个楔形块iii49，位于后端的定位结构的两个楔形块iii49的楔形面分别与两个楔形块ii48的楔形面相配合，托架43上设置有锁紧定位螺纹杆50，锁紧定位螺纹杆50的螺纹段贯穿托架43设置，且螺纹段与锁紧座ii47的螺纹孔螺纹连接，锁紧定位螺纹杆50的顶部固设有旋钮，旋钮设置于托架43上方，所述托架43的底部还旋转安装有多个导向轮51，导向轮51设置于导向轨道ii45内，所述托架43上设置有多个核燃料板限位结构，核燃料板限位结构包括多个限位板52，限位板52所围成容纳槽，容纳槽与核燃料板的外轮廓相同。

所述车体42的底部安装有多个轮子53。所述托架43上设置有把手54。

它还包括测量计算机，所述测量计算机与机器人手臂19、驱动电机13、伺服电机28、驱动单元22、旋转气缸24、上激光位移传感器7和下激光位移传感器8电连接。

本发明的工作过程如下：

s1、核燃料板的上料，其具体操作步骤为：

s11、工人预先向各个核燃料板限位结构的容纳槽内堆叠待测厚度的核燃料板55；

s12、移动上料转运小车32使其车体42进入两个车体导向机构34内，车体导向机构34的轴承41对车体42进行导向，到位后，车体42的顶表面与上料架33的顶表面对接如图12所示；

s13、定位后，向上拧旋钮，以使锁紧定位螺纹杆50从锁紧座ii47中旋出，随后拉动把手54，托架43沿着导向板ii44运动，同时导向轮51沿着导向轨道ii45的长度方向运动，位于后端的定位结构的两个楔形块iii49与楔形块ii48分离，当运动一段距离后，导向轮51进入到导向轨道i36内，托架43支撑于万向轴承i37上，且托架43沿着导向板i35运动，当位于前端的定位结构的两个楔形块iii49的两个楔形面与两个楔形块i39的两个楔形面相配合后，即可完成托架43在上料架33上的快速定位，定位后，拧紧锁紧定位螺纹杆50，使锁紧定位螺纹杆50的螺纹段拧入锁紧座i38的螺纹孔内，从而最终实现了核燃料板的上料；因此实现了一次性的将车体42上的所有核燃料板全部定位在上料架33上如图13所示，极大的缩短了上料时间，进而提高了核燃料板厚度的检测效率；此外，无需工人多次调整核燃料板的位置以对其定位，实现了一次性定位，减轻了工人的定位难度，确保了机器人手臂19能够准确抓取核燃料板；

s2、核燃料板的转移，其具体操作步骤为：

s21、控制机器人手臂19动作，使吸盘接触到任意一个核燃料板55的顶表面上，随后对吸盘抽真空，吸盘吸住核燃料板a，机器人手臂19带动被吸附的核燃料板a56向上提起，提起后，控制旋转气缸24带动转动轴25转动，转动轴25带动旋转臂26转动，旋转臂26带动柔性保险装置27转动，柔性保险装置27支撑于核燃料板a56的底表面上，从而避免核燃料板a在转运过程中，因气动失灵而造成核燃料板掉落；

s22、控制机器人手臂19继续动作，当核燃料板a56到达台阶槽12内时，控制旋转气缸24反转，柔性保险装置27与核燃料板a56分离，当核燃料板a56抓取到台阶槽内后，停止对吸盘抽真空，核燃料板a56被限制于台阶槽12内；

s23、控制机器人手臂19复位，随后控制驱动电机13转动，驱动电机13带动转轴14旋转，转轴14带动旋转板15转动，旋转板15带动压头16转动，压头16压在核燃料板a56的顶表面上，以避免核燃料板a56在台阶槽12内晃动，从而实现了核燃料板a的转移和固定；

s3、核燃料板厚度的测量，其具体操作步骤为：

s31、打开伺服电机28，伺服电机28带动丝杆29转动，丝杆29带动螺母沿着丝杆29长度方向运动，螺母带动支撑板x9沿着水平方向运动，支撑板x9带动电缸10和支撑板y11沿着水平方向运动，当核燃料板a56的首端进入支架6的开口内后，关闭伺服电机28，此时上激光位移传感器7和下激光位移传感器8分别照射核燃料板的上表面和下表面，两个激光位移传感器将采集的信号传递给测量计算机，测量计算机根据反馈回来的信号计算出核燃料板a56在该测量点处的厚度；因此在测量过程中，两个激光位移传感器均是固定的，在检测过程中，不会产生震动，从而提高了激光位移传感器测量数据的精度，进而极大的提高了核燃料板厚度测量的精确度。

s32、连续重复s31多次，即可沿着核燃料板a56的长度方向测量其不同点位处的厚度；

s33、打开电缸10，电缸10活塞杆带动支撑板y11向前或向后运动，进而带动核燃料板a56向前或向后运动，到位后，控制伺服电机28反转，即可在核燃料板a56的不同点位上继续进行测量；

s34、测量计算机计算出核燃料板a56厚度的平均值，若平均值不在合格厚度范围内，则测量计算机控制机器人手臂19动作，机器人手臂19的吸盘将被台阶槽12内的核燃料板a吸走，并输送到剔除区域内，若平均值在合格厚度范围内，则测量计算机控制机器人手臂19动作，机器人手臂19的吸盘将台阶槽12内的核燃料板55转运到合格区域内；

s4、重复步骤s2～s3即可连续对多个待检测核燃料板进行厚度测量。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。