一种芯块几何密度测量装置的制作方法

1.本发明属于核工业技术领域，具体涉及一种芯块几何密度测量装置。


背景技术：

2.在核燃料领域，燃料芯块在加工过程中，为了保证中心开孔芯块的密度符合要求，通常需要对中心开孔芯块进行几何密度测量。
3.在现有技术中，芯块几何密度测量方法都是采用人工手动测量，然后进行计算得出几何密度；由于人工测量时是采用接触式测量的方法，测量结果与真实值之间误差较大；且芯块中心孔的尺寸测量不精准，倒角尺寸不方便测量，且人工操作效率低。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种芯块几何密度测量装置，所述芯块几何密度测量装置能够实现对芯块的几何密度进行自动测量，从而可以避免人员直接接触放射性部件。
5.为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
6.一种芯块几何密度测量装置，包括第一测量组件、第二测量组件、称重组件，所述第一测量组件包括线扫描组件与传送组件，所述线扫描组件包括线激光与安装板，所述线激光安装在所述安装板上，用于测量芯块的端面尺寸，所述传送组件包括驱动器、直线导轨、滑板以及v型托架，所述v型托架安装在所述滑板上，所述v型托架用于承装芯块，所述滑板滑设于所述直线导轨上，所述驱动器用于驱动所述滑板沿着所述直线导轨滑动，其中，所述v型托架的高度与所述线激光的高度相对齐，以使得驱动器驱动所述滑板滑动时，所述芯块能够进入线激光的测量范围内；所述第二测量组件用于测量芯块的高度与直径，所述称重组件用于测量芯块的质量，最终能够通过所述芯块的高度与直径、质量、端面尺寸计算出芯块的几何密度。
7.优选的，所述芯块几何密度测量装置还包括计算器，所述计算器分别与所述线激光、第二测量组件、称重组件电连接，用于根据线激光测量的芯块的端面尺寸数据、第二测量组件测量的芯块的高度与直径数据、称重组件测量的芯块的质量数据，计算得到所述芯块的几何密度。
8.优选的，所述芯块为圆柱形，且其中部开设有圆形贯穿孔，两端设有倒角，所述芯块的端面尺寸包括圆形贯穿孔的直径、倒角的高度与倒角的角度。
9.优选的，所述第一测量组件还包括芯块限位组件，所述芯块限位组件用于调整芯块在v型托架上的位置，使得芯块处于v型托架的中心。
10.优选的，所述芯块限位组件包括挡块、螺丝、限位块，所述挡块的一侧开设有缺口，所述限位块设于所述缺口内，限位块采用两个，两个限位块分别处于相对设置的两个卡槽内，并能够与芯块的两端相抵，所述螺丝安装在所述挡块的另一侧，且所述螺丝与所述限位块连接，通过旋转螺丝能够使两个限位块伸出或收纳于所述卡槽，以夹紧或松开所述芯块。
11.优选的，所述第一测量组件还包括夹爪单元，所述夹爪单元包括夹爪与驱动部件，所述夹爪设有两组，两组夹爪设于所述驱动部件上，且分别位于所述芯块的两侧，所述驱动部件设于所述滑板上，用于驱动两个夹爪开合以松开或夹紧芯块。
12.优选的，所述第一测量组件还包括接料盒组件，所述接料盒组件包括托盘，所述托盘设于所述v型托架的下方，用于承接从v型托架掉落的芯块。
13.优选的，所述称重组件包括秤安装台、称重天平、透明防护罩，所述称重天平安装在所述秤安装台上，用于对芯块进行称重，所述透明防护罩盖设于所述称重天平上。
14.优选的，所述第二测量组件包括光源、镜头以及旋转台，所述光源与所述镜头分设于所述旋转台的两侧，所述旋转台用于放置芯块，并带动芯块旋转，所述光源用于照射芯块，以使得芯块产生影像，所述镜头用于接收芯块的影像，并根据所述影像测量得到芯块的高度与直径。
15.优选的，所述芯块几何密度测量装置还包括手套箱，所述第一测量组件、第二测量组件、称重组件均安装在所述手套箱内部。
16.本发明中的芯块几何密度测量装置是一种非接触式的测量方法，并且通过光学投影与激光扫描的方式测量，极大地提高了测量结构的精确性，使得操作人员无需与芯块近距离接触，保证了操作人员的身体健康。
附图说明
17.图1是本发明实施例1中的芯块密度测量装置的俯视图；
18.图2是本发明实施例1中的称重组件的结构示意图；
19.图3是本发明实施例1中的第一测量组件的结构示意图；
20.图4是本发明实施例1中的第一测量组件的侧视图；
21.图5是本发明实施例1中的第一测量组件的主视图；
22.图6是图5中a-a面的剖视图；
23.图7本发明实施例1中的第一测量组件的俯视图；
24.图8是本发明实施例1中的芯块限位组件的结构示意图；
25.图9是本发明实施例1中的芯块限位组件的主视图；
26.图10是本发明实施例1中的芯块限位组件的左视图；
27.图11是本发明实施例1中的芯块限位组件的俯视图；
28.图12是本发明实施例1中的线激光与安装板的结构示意图；
29.图13是本发明实施例1中的线激光与安装板的左视图；
30.图14是本发明实施例1中的线激光与安装板的主视图；
31.图15是本发明实施例1中的线激光与安装板的俯视图；
32.图16是本发明实施例1中的传送组件的结构示意图；
33.图17是本发明实施例1中的第二测量组件的结构示意图；
34.图18是本发明实施例1中的v型托架的结构示意图。
35.图中：1-称重组件，2-第一测量组件；3-料盒，4-第二测量组件，11-称重天平，12-秤安装台，13-透明防护罩，21-芯块限位组件，22-线扫描组件，23-传送组件，24-接料盒组件，25-导向块，211-挡块，212-螺丝，213-限位块，221-安装板，222-线激光，231-v型托架，
232-夹爪，233-驱动器，234-第二底板，235-第三挡边，41-光源，42-旋转台，43-镜头，44-支撑支架，45-第一底板，46-第一挡边，5-芯块。
具体实施方式
36.下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.本发明提供一种芯块几何密度测量装置，包括第一测量组件、第二测量组件、称重组件，所述第一测量组件包括线扫描组件与传送组件，所述线扫描组件包括线激光与安装板，所述线激光安装在所述安装板上，用于测量芯块的端面尺寸，所述传送组件包括驱动器、直线导轨、滑板以及v型托架，所述v型托架安装在所述滑板上，所述v型托架用于承装芯块，所述滑板滑设于所述直线导轨上，所述驱动器用于驱动所述滑板沿着所述直线导轨滑动，其中，所述v型托架的高度与所述线激光的高度相对齐，以使得驱动器驱动所述滑板滑动时，所述芯块能够进入线激光的测量范围内；所述第二测量组件用于测量芯块的高度与直径，所述称重组件用于测量芯块的质量，最终能够通过所述芯块的高度与直径、质量、端面尺寸计算出芯块的几何密度。
41.实施例1
42.如图1所示，本实施例公开一种芯块几何密度测量装置，包括第一测量组件2、第二测量组件4、称重组件1，第一测量组件2包括线扫描组件22与传送组件23，线扫描组件22包括线激光222与安装板221，线激光222安装在安装板221上，用于测量芯块5的端面尺寸，传送组件23包括驱动器233、直线导轨、滑板以及v型托架231，v型托架231安装在滑板上，v型托架231用于承装芯块5，滑板滑设于直线导轨上，驱动器233用于驱动滑板沿着直线导轨滑动，其中，v型托架231的高度与线激光222的高度相对齐，以使得驱动器233驱动滑板滑动时，芯块5能够进入线激光222的测量范围内；第二测量组件4用于测量芯块5的高度与直径，称重组件1用于测量芯块5的质量，以通过芯块5的高度与直径、质量、端面尺寸计算出芯块5的几何密度。
43.如图18所示，芯块5水平放置在v型托架231内，其中，芯块5为圆柱形，且其中部开设有圆形贯穿孔，两端均设有倒角，芯块5的端面尺寸包括圆形贯穿孔的直径、倒角的高度
与倒角的角度。
44.如图12、13、14、15所示，线激光222设有两组，两组线激光222固定安装在安装板221上，且在两组线激光222之间的安装板221上开设有凹槽，凹槽是v型托架231在运动时的运动通道，从而使得v型托架231上承载的芯块5能够到达线激光222的测量范围内。具体来说，线激光222能够发射平行的连续扫描光束，从而对置于测量区域内的芯块5进行扫描，并由在芯块5对侧的接收器接收。
45.在本实施例中，芯块几何密度测量装置还包括计算器，计算机中存储有几何密度的计算公式，计算器分别与线激光222、第二测量组件4、称重组件1电连接，用于根据线激光222测量的芯块5的端面尺寸数据、第二测量组件4测量的芯块5的高度与直径数据、称重组件1测量的芯块5的质量数据，计算得到芯块5的几何密度。
46.首先，由第二测量组件4测量的芯块5的高度与直径数据得到芯块的第一体积；
47.然后，由线激光222测量的圆形贯穿孔的直径、倒角的高度与倒角的角度，得到圆形贯穿孔的体积与倒角部分的体积，并将圆形贯穿孔的体积与倒角部分的体积相加得到芯块的第二体积；
48.第一体积减去第二体积得到芯块5的实际体积；
49.最后，由计算器根据公式ρ＝m/v计算出芯块5的几何密度(其中，ρ为芯块5的几何密度，m为称重组件1测量的芯块5的质量，v为芯块5的实际体积)。
50.如图3所示，本实施例中，第一测量组件2还包括芯块限位组件21，芯块限位组件21用于调整芯块5在v型托架231上的位置，使得芯块5处于v型托架231的中心(见图18)。
51.如图8、9、10、11所示，芯块限位组件21包括挡块211、螺丝212、限位块213，芯块限位组件21底部还设有支撑支架44，挡块211水平设置，且挡块211固定安装在支撑支架44上，并且与支撑支架44垂直，挡块211的一侧开设有缺口，缺口的内部有两个卡槽，限位块213设于缺口内，限位块213采用两个，两个限位块213分别处于相对设置的两个卡槽内，并分别与芯块5的两端相抵，螺丝212安装在挡块211的另一侧，且螺丝212与限位块213连接，通过旋转螺丝212能够使两个限位块213伸出或收纳于卡槽内，以夹紧或松开芯块5，以适应于不同直径大小的芯块5。
52.如图16所示，第一测量组件2还包括夹爪单元，夹爪单元包括夹爪232与驱动部件，夹爪232设有两组，两组夹爪232设于驱动部件上，且分别位于芯块5的两侧，驱动部件设于滑板上，用于驱动两个夹爪232开合以松开或夹紧芯块5的两侧，用于防止芯块5在运输过程中晃动或掉落，其中，v型托板可以安装在驱动部件上。
53.如图4、6所示，第一测量组件2还包括接料盒组件24，接料盒组件24包括托盘，托盘设于v型托架231的下方，用于承接可能从v型托架231掉落的芯块5，并且托盘可随时取出，从而便于取出托盘内的芯块5。
54.如图3、4、5、6、7所示，第一测量组件2还包括导向块25与防尘外罩，导向块25设有多个，多个导向块25安装在安装板221上，并沿着安装板221的周向分布，防尘外罩盖住第一测量组件2，在盖设过程中，防尘外罩通过导向块25进行导向。
55.如图16所示，传送组件的滑板设于直线导轨上，驱动器233设于直线导轨的一侧，并且其输出端与滑板固定连接，用于驱动滑板在直线导轨上直线运动，接收料盒组件24设于滑板上，夹爪232以及v型托架231均安装在接收料盒组件24上。
56.如图2所示，称重组件1包括秤安装台12、称重天平11、透明防护罩13，称重天平11安装在秤安装台12上，用于对芯块5进行称重，透明防护罩13盖设于称重天平11上。透明防护罩13用于将芯块5与空气隔离开，防止空气流动对称重产生影响。
57.如图17所示，第二测量组件4包括光源41、镜头43、以及旋转台42，光源41用于发射光源41照射芯块5，镜头43与光源41相对设置，用于接收芯块5的影像，旋转台42设置在光源41与镜头43之间，用于支撑并带动放置于其上的芯块5转动，当旋转台42旋转时，光源41与镜头43配合，以测量出芯块5不同方向的直径与高度，具体来说，光源41采用led光源，镜头43采用可以进行成像的光学传感镜头，在测量的过程中，光源41持续发射光源，镜头43连续不断地接收光源照射芯块5后的影像。
58.在本实施例中，芯块5与光源41以及镜头43位于同一水平高度，以使得芯块5位于镜头43的测量视野内。
59.具体的，第二测量组件4还包括支撑组件与第一挡边46，支撑组件包括第一底板45与安装架，镜头43与光源41通过安装架固定安装在第一底板45上，旋转台42安装在第一底板45上。第一挡边46的数量为两个，其形状为“凹型”，并且与第一底板45边沿的形状相匹配，两个第一挡边46分别固定安装在第一底板45的两端边沿，用于对第一底板45进行定位，防止第一底板45移动。
60.具体的，旋转台42的下方还设置有驱动单元，芯块5放置在旋转台42上，驱动单元固定安装在底板6上，且驱动单元的输出端与旋转台42的底部连接，用于带动旋转台42转动。旋转台42的形状为圆柱形，在测量时，芯块5放置在旋转台42顶部的中心位置。
61.在本实施例中，该芯块几何密度测量装置还包括手套箱，第一测量组件2、第二测量组件4、称重组件1均安装在手套箱内部，以防止芯块5等具有放射性的物质对手套箱外部造成污染。
62.具体的，秤安装台12通过固定把手安装在手套箱的底壁上，秤安装台12的两端还设有两个第二挡边，两个第二挡边的形状为“凹”型，其开口朝向称重天平11，用于限制称重天平11在秤安装台12上的位置，防止称重天平11移动。
63.具体的，第一测量组件2的底部设有第二底板234与第三挡边235，第二底板234通过固定把手与手套箱底壁固定连接，第三挡边235设有两个，两个第三挡边235为“l”型，分别固定在第二底板234的两端，用于限制第二底板234的位置，防止第二底板234移动。
64.如图1所示，芯块几何密度测量装置还包括料盒3，料盒3设于称重组件1的一侧，用于储存芯块5。
65.本发明中的芯块几何密度测量装置能够实现对芯块外形尺寸的测量和重量的称重，由人工三次摆放，分别测量出芯块5的直径、高度、芯块的圆形贯穿孔的直径、芯块端面倒角的高度与倒角的角度、芯块5的质量，然后根据公式计算得到芯块5的体积。
66.本发明中的芯块几何密度测量装置工作过程如下所示：
67.首先，将芯块5放置到v型托板上，调整芯块限位组件21的螺丝212，使得限位块213从卡槽内伸出，对放置在托盘上的芯块5进行位置调整，保证芯块5在托盘的中心位置，从而便于后续的测量；
68.启动驱动部件，使得v型托架231两端的夹爪232夹紧芯块5，
69.启动驱动器233，使得滑板带动v型托架231沿着直线导轨运动，从而进入线激光
222的测量范围，线激光222对芯块5进行端面尺寸测量；
70.端面尺寸测量测量完毕后，将滑板带动v型托架231回到起始位置，松开夹爪232，取走芯块5；
71.然后，将芯块5放置在旋转台42上，启动光源41与镜头43，启动驱动单元带动旋转台42旋转，镜头43从而测量出芯块5多组不同方向的直径与高度；
72.然后，取走芯块5，将芯块5放置到称重天平11上，测量其质量；
73.最后，计算器接收测量的芯块5的直径与高度、芯块5圆形贯穿孔的直径、芯块5端面倒角的高度与倒角的角度、芯块5的质量，再通过计算公式ρ＝m/v计算出芯块5的几何密度。
74.本发明中的芯块几何密度测量装置为一种无接触的测量方式，测量过程的自动化程度高，测量精确度高。这种无接触的测量方式避免了操作人员与放射性芯块5的直接接触，保障了操作人员的身体健康。该芯块几何密度测量装置的各部件均采用整体式设计，并且通过固定把手固定在手套箱的底壁上，有利于各部件的整体安装与拆卸。
75.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。