[发明专利]一种核燃料包壳表面缺陷检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种核燃料包壳表面缺陷检测系统及方法，该系统包括检测装置，所述检测装置包括底座以及支架，所述支架的一侧安装有旋转机构，所述旋转机构包括转动环以及驱动装置，所述转动环的旋转轴心线沿水平方向设置；所述底座上还设置有支撑座，所述支架和所述支撑座上均具有V形凹槽；所述转动环的内侧安装有激光式线阵传感器，所述激光式线阵传感器的激光发射端正对待检测包壳设置；还包括用于控制所述驱动装置以及用于采集并处理所述激光式线阵传感器检测数据的上位机。本发明系统和方法具有能够以机器视觉的方式对其表面缺陷进行统一标准的高效检测，快速精确判断是否存在缺陷以及缺陷位置、尺寸，识别率高等优点。

技术领域

本发明涉及产品检测技术领域，特别的涉及一种核燃料包壳表面缺陷检测系统及方法。

背景技术

核燃料包壳是核燃料的密封外壳，也是核电站的第二道安全屏障。包壳是由锆合金经多次熔炼锻造，再经切割打磨制成。其中包壳端部经电弧熔炼会形成明显焊缝，通常焊接工艺容易出现的问题有焊接厚度不均，焊接应力残留，高温作用后材料质地变脆等问题。而在恶劣工况的作用下，这些缺陷极有可能恶化而导致事故。焊缝是包壳管最薄弱的环节，对核燃料包壳的焊缝进行检测是非常有必要的。

目前采用的检测方法为人工目测法，即熟练的操作工人手持核燃料芯块包壳，目光平视包壳焊缝区域，将包壳手动旋转一周，观察焊接状况，通过经验判断产品是否合格。

现传统的检测方法依赖于工人的经验和熟练程度，检测标准未统一，由于人工检测会存在不确定性，精确度和检测效率无法得到保证。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够快速对核燃料芯块包壳表面缺陷进行检测，检测精度较高，有利于大大提高检测效率的核燃料包壳表面缺陷检测系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种核燃料包壳表面缺陷检测系统，其特征在于，包括检测装置，所述检测装置包括底座以及垂直设置在所述底座上的支架，所述支架的一侧安装有呈环状的旋转机构，所述旋转机构包括位于内侧可转动设置的转动环，以及用于驱动所述转动环旋转的驱动装置，所述转动环的旋转轴心线沿水平方向设置；所述底座上还设置有支撑座，所述支撑座位于所述支架背离所述旋转机构的一侧，且在所述转动环的旋转轴心线方向上，所述支架和所述支撑座上均具有沿所述转动环的旋转轴心线方向贯通设置的V形凹槽，使待检测包壳支撑在所述支架和所述支撑座的V形凹槽中时，待检测包壳的轴心线与所述转动环的旋转轴心线相重合；所述转动环的内侧安装有激光式线阵传感器，所述激光式线阵传感器的激光发射端沿径向方向正对支撑在所述支架和所述支撑座上的待检测包壳设置，使其发出的一字线激光能够重合地穿过所述转动环的旋转轴心线；还包括用于控制所述驱动装置以及用于采集并处理所述激光式线阵传感器检测数据的上位机。

采用上述结构，通过支架和支撑座上的V形凹槽，可以将待检测包壳支撑在水平位置，并使待检测包壳的焊接部位位于激光式线阵传感器所发出的一字线激光的范围内，激光式线阵传感器的激光发射端所发出的一字线激光投影到待检测包壳的外圆面上，激光式线阵传感器的图像采集端从另一个角度对投影到待检测包壳的外圆面上的一字线激光进行拍照取样，并进行图像数据进行处理后，能够得到一字线激光所在位置上各点在径向方向上的深度，并发送到上位机中。通过上位机能够控制驱动装置，驱动转动环以设定速度旋转，这样，可以使激光式线阵传感器沿周向方向对待检测包壳的焊接部位进行完整的取样，这样，上位机就可以获得待检测包壳的焊接部位上所有的采样点的深度数据，从而可以根据该深度数据判断出焊缝的凹陷。上述检测装置采用高精度的激光式线阵传感器进行检测，检测过程中对工人的经验和熟练程度要求较低，能够采用统一的检测标准，能够快速对核燃料芯块包壳表面缺陷进行检测，检测精度较高，有利于大大提高检测效率。

进一步的，所述驱动装置包括伺服电机以及减速齿轮组，所述转动环靠近所述减速齿轮组的一端为齿轮环，所述减速齿轮组的输入端与所述伺服电机相连，输出端与所述齿轮环相啮合。