球体工件直径检测系统及方法

1.一种球形燃料元件直径检测系统，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；
当前球形燃料元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形燃料元件进行多个方向的直径检测，以获得所述当前球形燃料元件的直径；
其中，所述承载单元为钢珠滑座，所述系统还包括：用于带动球形燃料元件旋转的旋转单元，所述旋转单元设于所述承载单元的正上方。
2.如权利要求1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1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。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，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。
5.如权利要求4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。
6.如权利要求1～5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，所述控制单元与所述激光测径仪连接。
7.一种基于权利要求1～6中任一项所述的球形燃料元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：
当前球形燃料元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形燃料元件进行多个方向的直径检测，以获得所述当前球形燃料元件的直径。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，获得所述当前球形燃料元件的直径后，还包括以下步骤：
控制单元判断所述当前球形燃料元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。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，获得所述当前球形燃料元件的直径后，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形燃料元件离开承载单元，所述当前球形燃料元件从所述承载单元运动至通道选择器，所述控制单元判断所述当前球形燃料元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形燃料元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形燃料元件传输至合格通道。

球体工件直径检测系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及球体、椭球体工件直径检测技术领域，特别涉及一种球体工件直径检测系统及方法。
背景技术
[0002] 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工水力学条件，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。
[0003] 直径是球形燃料元件的一项重要指标。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，无燃料区检测对于工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工艺、车削工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。
[0004] 但现有的检测球形燃料元件直径的仪器均存在以下缺点：
[0005] （1）引入大量人工控制，检测周期长；
[0006] （2）人工计数，出错几率大。
[0007] （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
[0008] （一）要解决的技术问题
[0009] 本发明要解决的技术问题是：如何实现对球体工件直径进行检测，并提高检测速度和准确性。
[0010] （二）技术方案
[0011] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种球体工件直径检测系统，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；
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 优选地，所述承载单元为钢珠滑座，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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 优选地，所述系统还包括：控制单元，所述控制单元与所述激光测径仪连接。
[0019] 本发明还公开了一种基于所述的球体工件直径检测系统的检测方法，所述方法包括以下步骤：
[0020] 当前球体工件沿轨道的入口运动至承载单元；
[0021] 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。
[0022] 优选地，获得所述当前球体工件的直径后，还包括以下步骤：
[0023] 控制单元判断所述当前球体工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。
[0024] 优选地，获得所述当前球体工件的直径后，还包括以下步骤：
[0025] 控制单元通过控制拨叉单元使所述当前球体工件离开承载单元，所述当前工件从所述承载单元运动至通道选择器，所述控制单元判断所述当前球体工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工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工件传输至合格通道。
[0026] （三）有益效果
[0027] 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。
附图说明
[0028] 图1是按照本发明一种实施方式的球体工件直径检测系统的结构示意图；
[0029] 图2是按照本发明一种实施方式的球体工件直径检测方法的流程图。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0031] 图1是按照本发明一种实施方式的球体工件直径检测系统的结构示意图；参照图
1，所述系统包括：轨道1、承载单元、及激光测径仪4，所述承载单元设于所述轨道1上、且位于检测工位，所述激光测径仪4设于所述检测工位两侧；
[0032] 当前球体工件（即燃料元件）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。本实施方式中，所述轨道1带一定的坡度，前高后低，坡度平缓，能保证发生前后球体工件碰撞时，不能将其中的某个或某些工件挤出轨道；轨道的宽度前后要保持一致，且小于工件直径；激光测径仪4位于承载单元两侧，安装高度必须要保证球体工件铅垂面完整的进入激光测径仪4的激光扫描区域。
[0033] 为实现对球体工件逐个进行检测，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1上、且在竖直方向上高于所述承载单元；本实施方式中，前一个工件通过排队器2，沿着轨道1向检测工位滚动，同时后面工件被排队器2拦住；排队器2的前后阻挡部件间的尺寸与工件的直径设计值近似，保证前后阻挡部件间只能有一个工件。
[0034] 为在对球体工件进行检测时，对球体工件进行旋转，以实现多方位地测试球体工件，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单元的正上方；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点支撑住工件，钢珠滑座3顶端与轨道1连接，高度与轨道1保持一致；
[0035] 当对工件旋转时，旋转单元5下降，旋转单元5的摩擦轮压紧工件，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）旋转使得工件在水平方向旋转一定角度，再通过激光测径仪4测量工件直径，还可以多次以一定角度在水平方向旋转，测量工件直径；
依然是通过旋转单元5的电机旋转使得工件在前后方向旋转一定角度后，依然是通过激光测径仪4测量工件直径，还可以多次以一定角度在前后方向旋转，测量工件直径；可以先水平旋转也可以先前后旋转，顺序可以颠倒；还可以只测试一个旋转方向的直径，甚至可以不需要旋转单元5转动工件，而是只测试一个直径，一切都是根据测试要求设定。
[0036] 为将承载单元上的球体工件拨回轨道，以实现对后续球体工件进行检测，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，位于承载单元与轨道1交界处轨道一侧，与轨道1平行，水平高度一样，比轨道1要窄一些，安放在轨道1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工件从承载单元拨到轨道1上。所述拨叉单元是一段一端抬升轨道（本实施方式中，所述拨叉单元通过气动连杆驱动），位于承载单元与轨道1交界处轨道一侧，与轨道1平行，水平高度一样，比轨道1要窄一些，安放在轨道1的两轨之间的轨道。检测完毕后，通过拨叉装置，用于将检测完毕的工件从检测工位拨到轨道1上。
[0037] 为根据获得的球体工件直径对球体工件进行区分，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1的出口、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。
[0038] 为对区分后的球体工件分别进行收集，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。
[0039] 优选地，所述系统还包括：控制单元11，所述控制单元11与所述激光测径仪4连接。
[0040] 本实施方式中，所述系统的工作原理为：
[0041] （1）打开系统电源开关；
[0042] （2）将同一批球体工件全部依次放到轨道1上；
[0043] （3）排队器2每次只能通过一个球体工件，其它的工件排队等待；
[0044] （4）球体工件来到钢珠滑座3，激光测径仪4开始测量直径；
[0045] （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测量直径；
[0046] （6）测量完毕后，拨叉单元抬起，燃料元件滚到轨道1上；
[0047] （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；
[0048] （8）重复（3~7）步骤，依次检测每个球体工件；
[0049] （9）控制系统11可以远程输出每个元件每次的测试数据。
[0050] 本发明还公开了一种基于所述的球体工件直径检测系统的检测方法，所述方法包括以下步骤：
[0051] 当前球体工件沿轨道的入口运动至承载单元；
[0052] 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。
[0053] 为实现对球体工件的直径进行区分，优选地，获得所述当前球体工件的直径后，还包括以下步骤：
[0054] 控制单元判断所述当前球体工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。
[0055] 为根据获得的球体工件直径对球体工件进行区分，优选地，获得所述当前球体工件的直径后，还包括以下步骤：
[0056] 控制单元通过控制拨叉单元使所述当前球体工件离开承载单元，所述当前工件从所述承载单元运动至通道选择器，所述控制单元判断所述当前球体工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工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工件传输至合格通道。
[0057] 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。