[發明專利]一種核燃料包殼表面缺陷檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201710174635.7
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106814074B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 高潮;郭永彩;胡克林
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 周輝

本發明公開了一種核燃料包殼表面缺陷檢測系統及方法，該系統包括檢測裝置，所述檢測裝置包括底座以及支架，所述支架的一側安裝有旋轉機構，所述旋轉機構包括轉動環以及驅動裝置，所述轉動環的旋轉軸心線沿水平方向設置；所述底座上還設置有支撐座，所述支架和所述支撐座上均具有V形凹槽；所述轉動環的內側安裝有激光式線陣傳感器，所述激光式線陣傳感器的激光發射端正對待檢測包殼設置；還包括用于控制所述驅動裝置以及用于采集并處理所述激光式線陣傳感器檢測數據的上位機。本發明系統和方法具有能夠以機器視覺的方式對其表面缺陷進行統一標準的高效檢測，快速精確判斷是否存在缺陷以及缺陷位置、尺寸，識別率高等優點。

技術領域

本發明涉及產品檢測技術領域，特別的涉及一種核燃料包殼表面缺陷檢測系統及方法。

背景技術

核燃料包殼是核燃料的密封外殼，也是核電站的第二道安全屏障。包殼是由鋯合金經多次熔煉鍛造，再經切割打磨制成。其中包殼端部經電弧熔煉會形成明顯焊縫，通常焊接工藝容易出現的問題有焊接厚度不均，焊接應力殘留，高溫作用后材料質地變脆等問題。而在惡劣工況的作用下，這些缺陷極有可能惡化而導致事故。焊縫是包殼管最薄弱的環節，對核燃料包殼的焊縫進行檢測是非常有必要的。

目前采用的檢測方法為人工目測法，即熟練的操作工人手持核燃料芯塊包殼，目光平視包殼焊縫區域，將包殼手動旋轉一周，觀察焊接狀況，通過經驗判斷產品是否合格。

現傳統的檢測方法依賴于工人的經驗和熟練程度，檢測標準未統一，由于人工檢測會存在不確定性，精確度和檢測效率無法得到保證。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種能夠快速對核燃料芯塊包殼表面缺陷進行檢測，檢測精度較高，有利于大大提高檢測效率的核燃料包殼表面缺陷檢測系統及方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種核燃料包殼表面缺陷檢測系統，其特征在于，包括檢測裝置，所述檢測裝置包括底座以及垂直設置在所述底座上的支架，所述支架的一側安裝有呈環狀的旋轉機構，所述旋轉機構包括位于內側可轉動設置的轉動環，以及用于驅動所述轉動環旋轉的驅動裝置，所述轉動環的旋轉軸心線沿水平方向設置；所述底座上還設置有支撐座，所述支撐座位于所述支架背離所述旋轉機構的一側，且在所述轉動環的旋轉軸心線方向上，所述支架和所述支撐座上均具有沿所述轉動環的旋轉軸心線方向貫通設置的V形凹槽，使待檢測包殼支撐在所述支架和所述支撐座的V形凹槽中時，待檢測包殼的軸心線與所述轉動環的旋轉軸心線相重合；所述轉動環的內側安裝有激光式線陣傳感器，所述激光式線陣傳感器的激光發射端沿徑向方向正對支撐在所述支架和所述支撐座上的待檢測包殼設置，使其發出的一字線激光能夠重合地穿過所述轉動環的旋轉軸心線；還包括用于控制所述驅動裝置以及用于采集并處理所述激光式線陣傳感器檢測數據的上位機。

采用上述結構，通過支架和支撐座上的V形凹槽，可以將待檢測包殼支撐在水平位置，并使待檢測包殼的焊接部位位于激光式線陣傳感器所發出的一字線激光的范圍內，激光式線陣傳感器的激光發射端所發出的一字線激光投影到待檢測包殼的外圓面上，激光式線陣傳感器的圖像采集端從另一個角度對投影到待檢測包殼的外圓面上的一字線激光進行拍照取樣，并進行圖像數據進行處理后，能夠得到一字線激光所在位置上各點在徑向方向上的深度，并發送到上位機中。通過上位機能夠控制驅動裝置，驅動轉動環以設定速度旋轉，這樣，可以使激光式線陣傳感器沿周向方向對待檢測包殼的焊接部位進行完整的取樣，這樣，上位機就可以獲得待檢測包殼的焊接部位上所有的采樣點的深度數據，從而可以根據該深度數據判斷出焊縫的凹陷。上述檢測裝置采用高精度的激光式線陣傳感器進行檢測，檢測過程中對工人的經驗和熟練程度要求較低，能夠采用統一的檢測標準，能夠快速對核燃料芯塊包殼表面缺陷進行檢測，檢測精度較高，有利于大大提高檢測效率。

進一步的，所述驅動裝置包括伺服電機以及減速齒輪組，所述轉動環靠近所述減速齒輪組的一端為齒輪環，所述減速齒輪組的輸入端與所述伺服電機相連，輸出端與所述齒輪環相嚙合。