一種圓柱芯塊密度測量裝置及其測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃料芯塊測量領域，特別涉及一種圓柱芯塊密度測量裝置；其包括：垂直升降臺、精密回轉臺、激光三角法位移傳感器、底部臺、電子天平、工業(yè)PC計算機；垂直升降臺安裝在底部臺上表面并能夠在豎直方向升降，精密回轉臺安裝在垂直升降臺上并能夠沿其中心軸旋轉，能夠在水平方向移動的激光三角法位移傳感器安裝在底部臺上并位于垂直升降臺旁，電子天平安裝在所述底部臺上；激光三角法位移傳感器、電子天平分別連接在工業(yè)PC計算機上；本發(fā)明的目的在于提供一種更智能、操作更簡便、測量數據更快捷、對圓柱芯塊在測量中的損壞極低的圓柱芯塊密度測量裝置；本發(fā)明還公開了本圓柱芯塊密度測量裝置的測量方法。
【專利說明】一種圓柱芯塊密度測量裝置及其測量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及燃料芯塊測量領域，特別涉及一種圓柱芯塊密度測量裝置及其測量方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中涉及的芯塊大部分為核燃料芯塊，被加工成圓柱形，需要對其密度進行測量，現在一般是測量體積、質量，最后算出密度，體積測量中是把芯塊放進液體，利用液體的高度差來算體積，但是這種情況就會損壞與測量液體接觸部分的芯塊表面，影響所測量芯塊的使用，這種方式過程也很繁瑣，操作復雜。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種更智能、操作更簡便、測量數據更快捷、對圓柱芯塊在測量中的損壞極低的圓柱芯塊密度測量裝置，同時也提供了使數據測量更科學，對圓柱芯塊在測量中的損壞極低的該裝置的測量方法。
[0004]為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術方案:
[0005]一種圓柱芯塊密度測量裝置，其包括:垂直升降臺、精密回轉臺、激光三角法位移傳感器、底部臺、電子天平、工業(yè)PC計算機；
[0006]所述垂直升降臺安裝在所述底部臺上表面并能夠在豎直方向升降，所述精密回轉臺安裝在所述垂直升降臺上并能夠沿其中心軸旋轉，能夠在水平方向移動的所述激光三角法位移傳感器安裝在所述底部臺上并位于所述垂直升降臺旁，所述電子天平安裝在所述底部臺上；
[0007]所述激光三角法位移傳感器、所述電子天平分別連接在工業(yè)PC計算機上，所述底部臺上安裝有嵌入式控制器，所述嵌入式控制器連接工業(yè)PC計算機。
[0008]本發(fā)明裝置的測量密度的原理為先掃描出輪廓，通過工業(yè)PC計算機計算出體積，再通過所述電子天平測量出質量，得出密度數據，重要的為掃描輪廓部分，需要掃描完整的側面，由于圓柱芯塊的兩端為圓臺，所以需要單獨掃描兩端，能豎直方向升降的垂直升降臺、能沿一豎直方向旋轉的精密回轉臺、能夠在水平方向移動的激光三角法位移傳感器，三者一起配合，即可完成上述的掃描輪廓部分，所述電子天平能夠測出圓柱芯塊的質量，安裝的所述嵌入式控制器和工業(yè)PC計算機配合使本發(fā)明裝置運行更智能、操作更簡便、測量數據更快捷。
[0009]優(yōu)選的，所述底部臺上表面安裝有垂直升降移動導軌，所述垂直升降移動導軌設置在豎直方向，所述垂直升降臺主體為拉伸體，其橫截面為L形，所述垂直升降臺的底面配合在所述底部臺的上表面上，所述垂直升降臺通過其豎直方向的外側面安裝在所述垂直升降移動導軌上，這種結構比較簡單，垂直升降移動導軌的安裝也方便，整體結構方便維修或更換部分設備。
[0010]優(yōu)選的，所述底部臺上表面安裝有激光位移傳感器水平移動導軌，所述激光三角法位移傳感器安裝在所述激光位移傳感器水平移動導軌上，所述激光位移傳感器水平移動導軌為直線導軌，這種結構比較簡單，激光位移傳感器水平移動導軌的安裝也方便，整體結構方便維修或更換部分設備，也更容易保證激光三角法位移傳感器在水平面的直線移動符合測量精度。
[0011]優(yōu)選的，所述精密回轉臺為圓柱臺，所述圓柱臺上設置有用于放置圓柱芯塊的V形槽，所述V形槽兩端頭與所述圓柱臺的側面連通，這種結構使圓柱芯塊水平放置時，能穩(wěn)定放置，并保證了對圓柱芯塊兩端掃描時，不會有任何阻擋的因素存在。
[0012]優(yōu)選的，所述垂直升降移動導軌數量大于或等于兩根，結構更穩(wěn)定，保證了所述垂直升降臺在豎直方向升降時的精度。
[0013]優(yōu)選的，所述嵌入式控制器包括:位置開關、軸角編碼器，所述垂直升降臺上與所述垂直升降移動導軌連接處安裝有步進電機，所述激光三角法位移傳感器上安裝有步進電機，位置開關控制所述垂直升降臺在豎直方向的升降、所述激光三角法位移傳感器在水平方向的平移；軸角編碼器控制所述精密回轉臺的旋轉角度。
[0014]優(yōu)選的，所述底部臺上安裝有粗糙度測量儀，用于測量圓柱芯塊表面粗糙度。
[0015]與現有技術相比，本發(fā)明中裝置的有益效果:
[0016]更智能、操作更簡便、測量數據更快捷、圓柱芯塊在測量中的損壞極低。
[0017]本發(fā)明還公開了一種圓柱芯塊密度測量裝置的測量方法，其步驟為:
[0018]步驟一、將圓柱芯塊垂直放置于精密回轉臺上，打開所述激光三角法位移傳感器使其固定不動，保證激光三角法位移傳感器能掃描到圓柱芯塊側面；
[0019]步驟二、控制所述嵌入式控制器使精密回轉臺沿一豎直方向旋轉，同時使所述垂直升降臺在精密回轉臺的旋轉軸向升降，使激光三角法位移傳感器以螺旋線方式對整個側面進行掃描；
[0020]步驟三、將垂直放置的圓柱芯塊以水平狀態(tài)放置到所述精密回轉臺的V形槽上；
[0021]步驟四、控制所述嵌入式控制器使精密回轉臺旋轉，使V形槽長度方向與所述激光三角法位移傳感器移動方向垂直；
[0022]步驟五、控制所述嵌入式控制器分別獨立多次完成垂直升降臺上下移動、激光三角法位移傳感器水平移動的這兩個動作，對芯塊端面進行掃描；
[0023]步驟六、掃描完一端后，使精密回轉臺旋轉180°，重復步驟五，使所測數據經過所述工業(yè)PC計算機處理，算出圓柱芯塊的體積；
[0024]步驟七、將圓柱芯塊移動到所述電子天平上，測量圓柱芯塊的質量；
[0025]步驟八、以所得的圓柱芯塊的質量/圓柱芯塊的體積，得到圓柱芯塊的密度。
[0026]優(yōu)選的，還包括步驟九:使用所述粗糙度測量儀對圓柱芯塊表面進行粗糙度測量。
[0027]優(yōu)選的，還包括步驟十:取下測量完畢的圓柱芯塊，移動其至原放置處，再移動一個未測量圓柱芯塊，重復步驟一至九。
[0028]與現有技術相比，本發(fā)明中方法的有益效果:
[0029]數據測量更科學，對圓柱芯塊在測量中的損壞極低。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0030]圖1為本發(fā)明中對圓柱芯塊側面掃描的示意圖。[0031]圖2為本發(fā)明中對圓柱芯塊端面掃描的示意圖。
[0032]圖3為本發(fā)明中對圓柱芯塊側面掃描的原理圖。
[0033]圖4為本發(fā)明中對圓柱芯塊側面掃描的掃描線。
[0034]圖5為本發(fā)明中對圓柱芯塊端面掃描的原理圖。
[0035]圖6為本發(fā)明中圓柱芯塊密度測量裝置的結構示意圖。
[0036]圖7為本發(fā)明中圓柱芯塊密度測量裝置另一工作狀態(tài)的結構示意圖。
[0037]圖8為本發(fā)明中用電子天平測量芯塊質量的示意圖。
[0038]圖9為本發(fā)明中圓柱芯塊密度測量裝置電氣部分的示意圖。
[0039]圖中標記:1-垂直升降臺，2-精密回轉臺，3-激光三角法位移傳感器，4-底部臺，5-電子天平，6-工業(yè)PC計算機，7-嵌入式控制器，8-垂直升降移動導軌，9-激光位移傳感器水平移動導軌，IO-V形槽，11-位置開關，12-軸角編碼器，13-步進電機，14-粗糙度測量儀，15-旋轉軸。
【具體實施方式】
[0040]下面結合實施例及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內容】
所實現的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
[0041]實施例1
[0042]一種圓柱芯塊密度測量裝置，其包括:垂直升降臺1、精密回轉臺2、激光三角法位移傳感器3、底部臺4、電子天平5、工業(yè)PC計算機6 ；
[0043]所述垂直升降臺I安裝在所述底部臺4上表面并能夠在豎直方向升降，所述精密回轉臺2安裝在所述垂直升降臺I上并能夠沿其中心軸旋轉，能夠在水平方向移動的所述激光三角法位移傳感器3安裝在所述底部臺4上并位于所述垂直升降臺I旁，所述電子天平5安裝在所述底部臺4上；
[0044]所述激光三角法位移傳感器3、所述電子天平5分別連接在工業(yè)PC計算機6上，電子天平5和工業(yè)PC計算機6通過RS232接口連接，激光三角法位移傳感器3和工業(yè)PC計算機6通過以太網接口或RS485總線連接，所述底部臺4上安裝有嵌入式控制器7，所述嵌入式控制器7連接工業(yè)PC計算機6。
[0045]本實施例中，所述底部臺4上表面安裝有垂直升降移動導軌8，所述垂直升降移動導軌8設置在豎直方向，所述垂直升降臺I主體為拉伸體，其橫截面為L形，所述垂直升降臺I的底面配合在所述底部臺4的上表面上，所述垂直升降臺I通過其豎直方向的外側面安裝在所述垂直升降移動導軌8上；所述底部臺4上表面安裝有激光位移傳感器水平移動導軌9，所述激光三角法位移傳感器3安裝在所述激光位移傳感器水平移動導軌9上，所述激光位移傳感器水平移動導軌9為直線導軌。
[0046]本實施例中，所述精密回轉臺2為圓柱臺，所述圓柱臺上設置有用于放置圓柱芯塊的V形槽10，所述V形槽10兩端頭與所述圓柱臺的側面連通；所述垂直升降移動導軌8數量大于或等于兩根；所述嵌入式控制器7包括:位置開關11、軸角編碼器12，所述垂直升降臺I上與所述垂直升降移動導軌8連接處安裝有步進電機13，所述激光三角法位移傳感器3上安裝有步進電機13，所述步進電機13均通過嵌入式控制器7控制；所述垂直升降移動導軌8、激光位移傳感器水平移動導軌9、精密回轉臺2旁均安裝有位置傳感器，所述位置傳感器均與所述工業(yè)PC計算機6連接，所述底部臺4上安裝有粗糙度測量儀14，所述粗糙度測量儀14與工業(yè)PC計算機6連接。
[0047]本發(fā)明還公開了一種圓柱芯塊密度測量裝置的測量方法，其步驟為:
[0048]步驟一、將圓柱芯塊垂直放置于精密回轉臺2上，打開所述激光三角法位移傳感器3使其固定不動，保證激光三角法位移傳感器3能掃描到圓柱芯塊側面；
[0049]步驟二、控制所述嵌入式控制器7使精密回轉臺2沿其中心軸旋轉，同時使所述垂直升降臺I在精密回轉臺2的旋轉軸15即所述中心軸的軸向升降，使激光三角法位移傳感器3以螺旋線方式對整個側面進行掃描；根據運動相對原理，圓柱芯塊的運動也可以看做激光三角法位移傳感器3繞圓柱芯塊旋轉，激光三角法位移傳感器3的讀數反應不同角度圓柱芯塊邊緣到所述旋轉軸15的距離，如圖3、4，設采樣角度間隔為Λ Θ，第j圈測量的邊緣到所述旋轉軸15的距離為Ru, R2j,.........，Rnj,則該掃描截面面積S」為:
[0050]
【權利要求】
1.一種圓柱芯塊密度測量裝置，其特征在于，包括:垂直升降臺、精密回轉臺、激光三角法位移傳感器、底部臺、電子天平、工業(yè)PC計算機； 所述垂直升降臺安裝在所述底部臺上表面并能夠在豎直方向升降，所述精密回轉臺安裝在所述垂直升降臺上并能夠沿其中心軸旋轉，能夠在水平方向移動的所述激光三角法位移傳感器安裝在所述底部臺上并位于所述垂直升降臺旁，所述電子天平安裝在所述底部臺上； 所述激光三角法位移傳感器、所述電子天平分別連接在工業(yè)PC計算機上，所述底部臺上安裝有嵌入式控制器，所述嵌入式控制器連接工業(yè)PC計算機。
2.根據權利要求1所述的一種圓柱芯塊密度測量裝置，其特征在于，所述底部臺上表面安裝有垂直升降移動導軌，所述垂直升降移動導軌設置在豎直方向，所述垂直升降臺主體為拉伸體，其橫截面為L形，所述垂直升降臺的底面配合在所述底部臺的上表面上，所述垂直升降臺通過其豎直方向的外側面安裝在所述垂直升降移動導軌上。
3.根據權利要求1所述的一種圓柱芯塊密度測量裝置，其特征在于，所述底部臺上表面安裝有激光位移傳感器水平移動導軌，所述激光三角法位移傳感器安裝在所述激光位移傳感器水平移動導軌上，所述激光位移傳感器水平移動導軌為直線導軌。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種圓柱芯塊密度測量裝置，其特征在于，所述精密回轉臺為圓柱臺，所述圓柱臺上設置有用于放置圓柱芯塊的V形槽，所述V形槽兩端頭與所述圓柱臺的側面連通。
5.根據權利要求2所述的一種圓柱芯塊密度測量裝置，其特征在于，所述垂直升降移動導軌數量大于或等于兩根。
6.根據權利要求5所述的一種圓柱芯塊密度測量裝置，其特征在于，所述嵌入式控制器包括:位置開關、軸角編碼器，所述垂直升降臺上與所述垂直升降移動導軌連接處安裝有步進電機，所述激光三角法位移傳感器上安裝有步進電機。
7.根據權利要求1所述的一種圓柱芯塊密度測量裝置，其特征在于，所述底部臺上安裝有粗糙度測量儀。
8.一種圓柱芯塊密度測量裝置的測量方法，其特征在于，步驟為: 步驟一、將圓柱芯塊垂直放置于精密回轉臺上，打開所述激光三角法位移傳感器使其固定不動，保證激光三角法位移傳感器能掃描到圓柱芯塊側面； 步驟二、控制所述嵌入式控制器使精密回轉臺沿一豎直方向旋轉，同時使所述垂直升降臺在精密回轉臺的旋轉軸向升降，使激光三角法位移傳感器以螺旋線方式對整個側面進行掃描； 步驟三、將垂直放置的圓柱芯塊以水平狀態(tài)放置到所述精密回轉臺的V形槽上； 步驟四、控制所述嵌入式控制器使精密回轉臺旋轉，使V形槽長度方向與所述激光三角法位移傳感器移動方向垂直； 步驟五、控制所述嵌入式控制器分別獨立多次完成垂直升降臺上下移動、激光三角法位移傳感器水平移動的這兩個動作，對芯塊端面進行掃描； 步驟六、掃描完一端后，使精密回轉臺旋轉180°，重復步驟五，使所測數據經過所述工業(yè)PC計算機處理，算出圓柱芯塊的體積； 步驟七、將圓柱芯塊移動到所述電子天平上，測量圓柱芯塊的質量；步驟八、以所得的圓柱芯塊的質量/圓柱芯塊的體積，得到圓柱芯塊的密度。
9.根據權利要求8所述的一種圓柱芯塊密度測量裝置的測量方法，其特征在于，還包括步驟九:使用所述粗糙度測量儀對圓柱芯塊表面進行粗糙度測量。
10.根據權利要求9所述的一種圓柱芯塊密度測量裝置的測量方法，其特征在于，還包括步驟十:取下測量完畢的圓柱芯塊，移動其至原放置處，再移動一個未測量圓柱芯塊，重復步驟一至九。
【文檔編號】G01N9/02GK103645118SQ201310744111
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權日:2013年12月30日
【發(fā)明者】譚耘, 戴建雄, 謝強, 彭海青, 熊德明, 陳洪, 唐臻宇 申請人:中核建中核燃料元件有限公司