[发明专利]一种圆柱体工件多参数同步检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工件参数检测装置，特别是一种可对圆柱体工件直径、高度、质量和几何密度进行高精度快速同步检测的装置。

背景技术

目前，国内外核电站广泛采用二氧化铀芯块作为核燃料元件，为保证反应堆安全运行，对核燃料元件制定了非常严格的质量指标。在诸多质量指标中，芯块的高度、直径、几何密度等参数占有非常重要的地位。这是因为，核燃料芯块的几何尺寸决定芯块和包壳管的结合状态，包壳和芯体的间隙以及芯棒在包壳中的位置对称性，将影响核燃料的导热和径向温度的分布以及辐照效应，同时，核燃料芯块的几何密度是影响热导率、反应性和抗震性至关重要的因素。所以，为了控制反应堆的传热和反应性以及便于更换元件，核燃料芯块的几何尺寸和几何密度必须控制在设计标准内。因此，建立一套完整、可靠、高效的测量系统是十分重要的课题。目前，对圆柱体工件特别是核燃料芯块的高度、直径和几何密度的测量方式主要为分工位用光栅传感器接触式方式进行测量几何尺寸、用电子天平称量。该方法主要存在以下问题：1、光栅测量头运动速度不好控制，影响测量结果。2、侧头定标次数较多，测量精度不够高。3、芯块各个参数需分分工位开量，费时耗力。4、无法满足大生产的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为了克服上述现有技术的不足，而提供一种高效、快速的圆柱体工件的直径、高度、质量及几何密度的高精度快速测量装置。

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

一种圆柱体工件多参数同步检测装置，其特点在于，包括：

一个质量测量模块，包括一个电子天平和设置于电子天平上的工件定位模块；

一个直径测量模块，包括一个LED发射器和一个CCD接收器，所述LED发射器和CCD接收器水平安装于电子天平的两端；

一个高度测量模块，包括一个LED发射器和一个CCD接收器，所述LED发射器和CCD接收器竖直地水平安装于电子天平的两端；

一个测量平台，用于安装和支撑上述质量测量模块、直径测量模块、高度测量模块，测量平台下设有三个水平调节螺母，水平调节螺母用于支撑测量平台并调节测量平台使其水平，测量平台上设置有水平仪和反射镜，可由水平仪通过反射镜观测测量平台是否水平；

一个显示控制模块，所述显示控制模块由显示屏和控制模块组成，其一端分别与质量测量模块、直径测量模块、高度测量模块相连并对其进行控制，另一端可通过串口线与计算机测控装置外接相连，进行数据和指令的传输，所述计算机测控装置可通过控制模块来设置质量测量模块、直径测量模块、高度测量模块，并通过显示屏进行显示。

本装置工作时，首先调节测量平台下方的三个呈三角形设置的水平调节螺母，通过反射镜观测水平仪中的水泡是否在其圆形球面的中心来判断测量平台是否达到水平。然后，将待测的圆柱体工件，放置于工件定位模块上，由计算机输入指令，控制质量测量模块、直径测量模块、高度测量模块工作，其中质量测量模块采用高精度的电子天平，可直接读取工件质量；直径测量模块和高度测量模块均采用光透过式传感器进行非接触测量，其测量分辨率可以达到0.0001mm；两者发射端均由高亮度的LED组成，其发出的光经过准直仪投射到被测物上，通过在接收端的CCD上检测亮区与暗区边缘来测量物体的参数。具体测量过程为：直径测量模块是由水平安装的发射端发出的平行光，投射到被测物体上，接收端通过CCD检测亮区与暗区的边缘，通过数据处理计算出暗区的大小，从而获得工件的直径参数；高度测量模块，其测量时，先使用已知高度的标准块进行定标，是先将标准块安装在工件定位模块上，由竖直安装的发射端发出平行光，经过标准块，投射到竖直安装的CCD上，通过检测亮区与暗区边缘的位置，然后将此位置到CCD底部的距离标定为标准块的高度。然后再取下标准块，将待测物体安装在工件定位模块上，这样当待测物体放置于工件定位模块上时，通过检测亮区与暗区的位置相对于标准块的位置来获得待测物体的准确高度参数。上述检测到的参数，输入计算机后，计算机根据检测到的工件直径D，高度H，质量M，就可以根据密度公式，ρ＝m/V；和圆柱体体积公式V＝π·(D/2)²·H来计算出所检测工件的几何密度，最后可把检测的结果与规定值比较，判断工件各参数是否合格，并将结果在显示屏上显示出来。