专利名称：用于检查圆柱体表面的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检查圆柱体表面的设备。
背景技术：
制造核燃料包括转化和富集铀矿浓缩物，随后将其制为具有小指甲盖大小的陶瓷形式，被称为烧结二氧化铀丸粒(UO2丸粒)。随后，几百个UO2丸粒被放入金属管内，并且密 封该金属管，从而形成燃料棒。此后，几百个燃料棒被紧固到一个坚固金属结构上，形成一束核燃料棒。典型地，约150束核燃料棒被置入核电厂的核反应堆中并且参与裂变链式反应从而产生热量。制造用于轻水反应堆中的核燃料包括将低浓缩六氟化铀(UF6)转化为二氧化铀(UO2)粉末。这种转化方法被分类为水与铀接触的湿法和蒸汽与铀接触的干法。优选地，可使用干转化法，因为经济上的优点在于设备简单所以制造成本低廉。已被干转化法制造出的UO2粉末在粉末制备过程后被搅匀，并且形成长度为IOmm的圆柱体粉末压块。粉末压块随后在1700°C _1750°C的高温下被烧结并且之后被研磨形成具有预定直径的烧结丸粒。最终通过清洁和干燥步骤完成烧结丸粒。完成的烧结UO2丸粒具有约5. 2g的重量和约8. 05mm的直径。大约356个烧结的UO2丸�？杀蛔⑷朊扛鋈剂习糁校⑶�96000个被注入每束燃料棒中。图I是示出圆柱体烧结UO2丸粒的外观的透视图。烧结UO2丸粒p被制造为坚硬和安全的陶瓷形态。烧结UO2丸粒P具有圆柱形状，具有侧表面S、上表面和下表面f以及预定的直径。如果烧结UO2丸粒p特别是其侧表面s有缺陷，它可能不能用作核燃料。因此，需要检查UO2丸粒p的表面是否有缺陷。随后，术语“表面”指的是侧表面S。如上所述，核电厂内必需大量的烧结UO2丸粒。因此，需要一种能够迅速精确地检查许多UO2丸粒表面的设备。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种能够迅速精确地检查圆柱体如烧结UO2丸粒等的表面的设备。根据本发明的实施例，提供了一种用于检查圆柱体表面的设备。该用于检查圆柱体表面的设备包括被构造为以规律间距排列多个圆柱体的排列单元；环形传送带，其被构造为在保持与排列单元相接触的同时旋转，依次接收排列好的圆柱体，并且沿周向移动被接收的圆柱体；多个夹钳单元，其被构造为以预定间距围绕环形传送带周缘排列，依次接收圆柱体，每个夹钳单元被构造为夹住相应圆柱体的两个末端并且旋转被夹住的圆柱体；被构造为依次对被夹住的圆柱体的表面进行拍照的拍照单元；被构造为分析每个圆柱体表面并且确定该表面是否有缺陷的控制单元，其中每个圆柱体在被环形传送带沿其周向移动特定距离的同时被相应的夹钳单元旋转一圈，并且在该圆柱体旋转一圈的同时，拍照单元追踪该圆柱体从而对其拍照，藉此对圆柱体的相当于360°的整个侧表面进行拍照。根据本发明，可能迅速精确地检查圆柱体如烧结UO2丸粒等的表面特别是侧表面是否有缺陷。在单个系统内自动进行圆柱体的传输、检查和分类。因此，劳动力消耗被最小化并且提闻了空间的有效利用率。此外，照相机使用反射体并由此能够追踪圆柱体而不移动该照相机并且对圆柱体的表面拍照。此外，本发明具有其中夹钳单元将圆柱体旋转精确角度的机构。因此可能精确有效地检查圆柱体相当于360°的整个侧表面区域。
本发明的目的和特征将根据结合附图对优选实施例的描述更为清楚，其中图I是示出圆柱形的烧结UO2丸粒的透视图；图2A和2B分别是根据本发明实施例用于检查圆柱体表面的设备的前视图和平面图；图3A和3B分别是图2A和2B所示的输入单元的平面图和前视图；图4是图2A和2B示出的排列单元的前视图；图5A和5B分别是图2A和2B所示的环形传送带和夹钳单元的前视图和平面图；图6A和6B分别是图2A所示的机械凸轮类型和电动机(伺服)类型的拍照单元的前视图；图7A-7F示出从被拍出的烧结铀体所发现的若干缺陷的形状；图8是图2A所示的收集单元的前视图；以及图9是图2A所示的排出单元的前视图。
具体实施例方式在本发明的下列描述中，在对已知结构和操作的详细描述可能使得本发明的主体混乱的时候，省略其详细的描述。此处使用的术语仅为描述特定实施例而非限制。除非上下文明确指出的外，此处使用的单数“一”、“一个”、“该”、“所述”意图也包括复数形式。还要了解，本说明书使用的术语“包括”和/或“包含”限定了所列出特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。随后，参照附图详述本发明的实施例，这样本领域技术人员很容易实施它们。参照附图，其中相同的附图标记用于表示相同或类似的组件，重复的描述将省略。本发明的实施例提供了一种用于迅速精确地检查圆柱体的表面的设备。圆柱体可为通过烧结制造的烧结丸粒。圆柱体可为用作轻水反应堆中核燃料的烧结二氧化铀丸粒。
参照图1，烧结二氧化铀丸粒或圆柱体p被限定为形成具有侧面S、上表面和下表面f和预定直径的圆柱形。随后，术语“表面”指的是侧面S。下面将描述根据本发明实施例用于检查圆柱体表面的设备的构造和功能。图2A和2B分别是根据本发明实施例的用于检查圆柱体表面的设备的前视图和平面图。用于检查圆柱体表面的设备包括输入单元10、排列单元20、环形传送带30、夹钳单元70、旋转带60、拍照单元80、控制单元90、收集单元40和排出单元50。图3A和3B分别是图2A和2B所示的输入单元10的平面图和前视图。输入单元10包括倾斜轨道16、具有多个齿的齿轮14和其中承载圆柱体p的托盘
12。齿轮14旋转并利用齿来推动圆柱体p从托盘12进入倾斜轨道16。倾斜轨道16沿倾斜方向延伸预定长度。圆柱体P在倾斜轨道16内处于备用状态并且借助重力被一个接一个地输入排列单元20内。通过输入单元10可迅速轻易地将多个圆柱体p传输至排列单元20。图4是图2A和2B所示的排列单元20的前视图。排列单元20以规律间距排列圆柱体P。排列单元20具有星形轮的形状，其沿周向旋转并且具有围绕其周缘以规律间距排列的多个凹处22，从而圆柱体p被插入相应的凹处22内。随着排列单元20的旋转，在倾斜轨道16内已处于备用状态的圆柱体p被一个接一个地插入凹处22内并且沿周向移动。排列单元20包括真空泵24，其吸住已插入到凹处22中的圆柱体P。排列单元20还包括在圆周上形成于凹处22外侧且作用为防止插入凹处22内的圆柱体P不利地从其被移走的引导件26。如上所述，排列单元20以精确的间距迅速排列各圆柱体p并且将圆柱体p传输至环形传送带30以备检查。图5A和5B分别示出图2A和2B所示的环形传送带30和夹钳单元70。环形传送带30在保持与排列单元20相接触的同时旋转。环形传送带30和排列单元20被旋转成使得它们以相同方向沿其间的切线移动。环形传送带30依次接收已被排列好的圆柱体P并且沿周向移动它们。环形传送带30和排列单元20的转速被控制成使已被排列好的圆柱体P以1:1的传动比被传送至夹钳单元70。夹钳单元70以预定间距2B围绕环形传送带30的周缘排列。每个夹钳单元70夹住相应圆柱体P的两端，即圆柱体P的上表面和下表面f。每个夹钳单元70包括两个夹头72，其彼此间隔预定的距离并且每个都由坚硬或柔软的材料制成。夹钳单元70以与球塞等相同的方式实施。圆柱体P被插入两个夹头72之间并在压力下被两个夹头72夹持。随着环形传送带30旋转，夹钳单元70在沿周向移动圆柱体p的同时绕环形传送带30公转。此外，每个夹钳单元70在自己的轴线上旋转，从而旋转被夹住的圆柱体p。环形传送带30的转速或夹钳单元70沿周向移动的速度以及每个夹钳单元70在自己的轴线上旋转的速度被控制为使得每个夹钳单元70在移至夹钳单元70之间间距2B的一半的同时在自己的轴线上旋转一圈。旋转带60在保持与夹钳单元70相接触的同时旋转。旋转带60使得夹钳单元70仅在每个圆柱体P被拍照的区域周围旋转。移动旋转带60的带驱动轴66与环形传送带30的旋转轴32协同旋转。
使用夹钳单元70以精确的角度旋转圆柱体p的机构使得可能精确有效地检查圆柱体P的表面，即侧面s的对应于360°的全部区域。图6A和6B分别是图2A所示的机械凸轮类型和电动机(伺服)类型的拍照单元80的前视图。参照图6A，拍照单元80依次对沿周向移动的圆柱体p的表面进行拍照。拍照单元80包括位置固定的照相机、设置在每个圆柱体p被拍照的区域周围从而朝圆柱体P发光的照明单元88以及改变其定向的反射体82，这样当圆柱体p旋转一圈时被圆柱体反射的光可进入照相机84。反射体82定向的改变与环形传送带30的旋转以联锁的方式发生。夹钳单元70之间的间距2B可能是圆柱体p被拍照的拍照距离B的两倍。根据距离B确定反射体82的定向被改变的角度A。在圆柱体p旋转一圈的同时(S卩，其沿周向移动距离B的同时)，反射体82沿相应方向改变其定向至角度A，以使照相机84追踪圆柱体p并且对其拍照。此外，在圆柱体P进行下一次旋转的同时(即它继续沿周向移动距离B的同时)反射体82回到其初始状态。已回到其初始位置的反射体82就下一个圆柱体p重复同一操作。
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通过与环形传送带30的旋转轴32协同旋转的凸轮86来实现反射体82定向的改变。可选地，如图6B所示，通过与感应环形传送带30的移动的传感器87联锁的电动机89可改变反射体82的定向。再回看图6A，照相机84包括以直线为单位对圆柱体p表面进行拍照的行扫描照相机，或以表面为单位进行拍照的帧扫描照相机。照相机84的种类不限于特定类型。根据本发明的实施例，虽然处于固定位置，但照相机84能够使用反射体82追踪圆柱体P并且对圆柱体P的表面进行拍照。因此，照相机84能轻易迅速地对圆柱体p的对应于360°的整个表面进行拍照。图7A-7F示出从被拍出的烧结二氧化铀丸粒上发现的若干缺陷的形状。图7A-7F分别示出周向裂纹、纵向裂纹、侧面破裂、与末端相关的缺陷和未研磨过的部分的不例。再回看图2A，控制单元90分析了每个圆柱体P表面的拍照图像并且确定圆柱体P是否有缺陷。此外，如果有个圆柱体P被确定为有缺陷，控制单元90存储该缺陷圆柱体p的位置从而追踪它。此外，控制单元90控制环形传送带30、夹钳单元70等的操作。此外，控制单元90控制照明单元88、照相机84和拍照单元80的操作。图8是图2A所示的收集单元40的前视图。收集单元40收集被控制单元90确定为有缺陷的圆柱体P。收集单元40包括板44和收集容器48。板44被设置为处于倾斜角度并且接收有缺陷的圆柱体p从而引导它进入收集容器48，这样有缺陷的圆柱体p被收集在收集容器48内。夹钳单元70将已被夹住的圆柱体P释放并放置在板44上。收集容器48可连接和可拆卸地被安装且从板44收集有缺陷的圆柱体P。图9是图2A所示的排出单元50的前视图。排出单元50排出已被确定为正常的圆柱体P。排出单元50的构造类似于排列单元20。具体地，排出单元50具有星形轮的形状，其具有围绕其周缘以规律间距排列的多个凹处52。因此，每个圆柱体p从环形传送带30被传输至排出单元50并且被插入相应的凹处52内。当将每个圆柱体p从环形传送带30传输至排出单元50时，已夹住圆柱体p的相应夹钳单元70释放它。排出单元50和环形传送带30旋转成使它们以相同方向沿其间的切线移动。排出单元50包括引导件56和真空泵54以及将圆柱体p运输至下一步骤的运输单元58。根据本发明的实施例，在单个系统内自动进行圆柱体P的传输、检查和分类。因此，劳动力消耗被最小化并且提高了空间的有效利用率。
随后，将描述根据本发明实施例用于检查圆柱体表面的设备的操作。在输入单元10内，齿轮14旋转且利用它的齿将圆柱体p从托盘12推入倾斜轨道16内。已在倾斜轨道16内处于备用状态的圆柱体p被重力一个接一个地输入排列单元20内。排列单元20利用凹处22以规律间距排列圆柱体P。特别地，随着排列单元20旋转，已在倾斜轨道16内处于备用状态的圆柱体p被一个接一个地插入相应的凹处22内并且沿周向移动。环形传送带30在保持与排列单元20相接触的同时旋转。环形传送带30依次接收排列好的圆柱体P并且沿周向移动它们。此处，环形传送带30和排列单元20的转速被控制为使得排列好的圆柱体P以1:1的传动比被传递至夹钳单元70。每个夹钳单元70夹住相应圆柱体p的两个末端即上、下表面。圆柱体p可被插入夹钳单元70的两个夹头72之间并被夹钳单元70的两个夹头72夹持。随着环形传送带30的旋转，夹钳单元70围绕环形传送带30公转并且沿周向移动圆柱体P。此外，每个夹钳单元70在自己的轴线上旋转从而旋转被夹住的圆柱体P。旋转带60使得每个夹钳单元70仅在每个圆柱体p被拍照的区域周围旋转。旋转带60在与环形传送带30的旋转轴32联锁的同时移动。拍照单元80依次对沿周向移动的圆柱体p的表面进行拍照。反射体82与环形传送带30的旋转相协同地改变其定向。在相应的圆柱体p旋转一圈的同时(即圆柱体p沿周向移动在其内被拍照的距离B的同时)，反射体82沿预定方向改变其定向，从而使得照相机84能够追踪圆柱体p并且对其拍照。此外，在圆柱体p再旋转一圈的同时(即当它沿周向再移动距离B的同时)反射体82回到其初始状态。控制单元90分析每个圆柱体p表面的拍照图像从而确定圆柱体p是否有缺陷。控制单元90存储已被确定为有缺陷的圆柱体p的位置从而追踪它。收集单元40收集已被控制单元90确定为有缺陷的圆柱体p。当确定圆柱体p有缺陷时，已夹住该缺陷圆柱体P的相应夹钳单元70将其释放在板44上。板44接收有缺陷的圆柱体P并且将其导入收集容器48内，这样有缺陷的圆柱体p可被收集在收集容器48内。排出单元50排出已被确定为正常的圆柱体p。排出单元50使用凹处52从环形传送带30接收正常的圆柱体P。正常圆柱体p被运输单元58传输至下一步骤。通过上述步骤，根据本发明实施例用于检查圆柱体表面的设备能够迅速精确地检查圆柱体如烧结二氧化铀丸粒等的表面特别是侧面是否有缺陷。虽然根据实施例示出和描述了本发明，本发明不限于此。本领域技术人员应当了解，在不脱离下面权利要求限定的本发明的范围的情况下可作出各种改变和改进。
权利要求
1.一种用于检查圆柱体表面的设备，包括 被构造为以规律间距排列多个圆柱体的排列单元； 环形传送带，其被构造为在保持与排列单元相接触的同时旋转，依次接收排列好的圆柱体，并且沿周向移动所接收的圆柱体； 多个夹钳单元，其被构造为以预定间距围绕环形传送带周缘排列，依次接收圆柱体，每个夹钳单元被构造为夹住相应圆柱体的两个末端并且旋转被夹住的圆柱体； 被构造为依次对被夹住的圆柱体的表面进行拍照的拍照单元；以及 被构造为分析每个圆柱体的该表面并且确定该表面是否有缺陷的控制单元， 其中每个圆柱体在被环形传送带沿其周向移动特定距离的同时被相应的夹钳单元旋转一圈，以及 当该圆柱体旋转一圈时，拍照单元追踪该圆柱体从而对其拍照，藉此对该圆柱体的对应于360°的整个侧表面进行拍照。
2.根据权利要求I所述的设备，其中所述拍照单元包括 被构造为固定在某位置处的照相机； 被构造为设置在每个圆柱体被拍照的区域周围从而朝每个圆柱体发光的照明单元；以及 反射体，其被构造为改变其定向，从而在圆柱体旋转一圈的同时被圆柱形丸粒反射的光进入照相机。
3.根据权利要求2所述的设备，其中反射体与环形传送带的旋转相协同地改变其定向，从而在圆柱体旋转一圈的同时反射体沿特定方向改变其定向，并且在圆柱形丸粒旋转下一圈的同时反射体回到其初始状态。
4.根据权利要求3所述的设备，其中夹钳单元之间的每个间距是所述特定距离的两倍。
5.根据权利要求2所述的设备，其中通过与环形传送带的旋转轴协同旋转的凸轮来改变所述反射体的定向。
6.根据权利要求2所述的设备，其中通过与感应环形传送带的移动的传感器联锁的电动机来改变反射体的定向。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的设备，其中每个夹钳单元被构造成使得它仅在圆柱体被拍照的区域周围被旋转带所旋转，该旋转带与环形传送带的旋转轴联锁。
8.根据权利要求7所述的设备，其中夹钳单元包括被设置为彼此间隔特定距离的两个夹头，每个夹头由坚硬材料和柔软材料中之一制成，且所述圆柱体被插入两个夹头之间并被两个夹头夹住。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的设备，其中排列单元具有沿周向旋转的星形轮的 形状，并且具有围绕其周缘以规律间距排列的多个凹处。
10.根据权利要求9所述的设备，其中环形传送带和排列单元的转速被控制为使得已被排列好的圆柱体以1:1的传动比被传送至夹钳单元。
11.根据权利要求9所述的设备，其中所述排列单元包括 被构造为吸附被插入相应凹处内的圆柱体的真空泵；以及 被构造为沿排列单元的周向形成于凹处外侧从而防止已插入凹处内的圆柱体从其被移走的引导件。
12.根据权利要求1-6中任意一项所述的设备，还包括 被构造为将已在倾斜轨道内处于备用状态的圆柱体输入排列单元的输入单元， 其中所述输入单元包括 圆柱体在其内被装载的托盘；以及被构造为旋转并一个接一个地推动圆柱体从托盘进入倾斜轨道的齿轮。
13.根据权利要求1-6中任意一项所述的设备，还包括被构造为收集已被控制单元确定为有缺陷的圆柱体的收集单元， 其中所述收集单元包括 板，其被构造为以特定角度倾斜，接收来自夹钳单元的圆柱体，并且向下引导所述圆柱体；以及 被构造为可连接地和可拆卸地设置并且从所述板收集圆柱体的收集容器。
14.根据权利要求13所述的设备，还包括被构造为排出已被控制单元确定为正常的圆柱体的排出单元， 所述排出单元被构造为从环形传送带接收圆柱体并且具有星形轮的形状，其具有围绕其周缘以规律间距排列的多个凹处，从而圆柱体被插入相应的凹处内。
15.根据权利要求1-6中任意一项所述的设备，其中所述圆柱体包括被用作轻水反应堆中核燃料的烧结二氧化铀丸粒。
全文摘要
一种用于检查圆柱体表面的设备，包括被构造为以规律间距排列多个圆柱体的排列单元；以及环形传送带，其被构造为在保持与排列单元相接触的同时旋转，依次接收排列好的圆柱体，并且沿周向移动所被接收的圆柱体。此外，所述设备包括多个夹钳单元，其被构造为以规律间距围绕环形传送带周缘排列，依次接收圆柱体；以及被构造为依次对被夹住的圆柱体的表面进行拍照的拍照单元。此外，所述设备包括被构造为分析每个圆柱体的该表面并且确定该表面是否有缺陷的控制单元。
文档编号G01N21/85GK102954965SQ201210305718
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月24日 优先权日2011年8月26日
发明者朴元在 申请人:P&S技术有限公司
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