一种圆柱芯块密度测量装置及其测量方法
【专利摘要】本发明涉及燃料芯块测量领域，特别涉及一种圆柱芯块密度测量装置；其包括：垂直升降台、精密回转台、激光三角法位移传感器、底部台、电子天平、工业PC计算机；垂直升降台安装在底部台上表面并能够在竖直方向升降，精密回转台安装在垂直升降台上并能够沿其中心轴旋转，能够在水平方向移动的激光三角法位移传感器安装在底部台上并位于垂直升降台旁，电子天平安装在所述底部台上；激光三角法位移传感器、电子天平分别连接在工业PC计算机上；本发明的目的在于提供一种更智能、操作更简便、测量数据更快捷、对圆柱芯块在测量中的损坏极低的圆柱芯块密度测量装置；本发明还公开了本圆柱芯块密度测量装置的测量方法。
【专利说明】一种圆柱芯块密度测量装置及其测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料芯块测量领域，特别涉及一种圆柱芯块密度测量装置及其测量方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中涉及的芯块大部分为核燃料芯块，被加工成圆柱形，需要对其密度进行测量，现在一般是测量体积、质量，最后算出密度，体积测量中是把芯块放进液体，利用液体的高度差来算体积，但是这种情况就会损坏与测量液体接触部分的芯块表面，影响所测量芯块的使用，这种方式过程也很繁琐，操作复杂。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种更智能、操作更简便、测量数据更快捷、对圆柱芯块在测量中的损坏极低的圆柱芯块密度测量装置，同时也提供了使数据测量更科学，对圆柱芯块在测量中的损坏极低的该装置的测量方法。
[0004]为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案:
[0005]一种圆柱芯块密度测量装置，其包括:垂直升降台、精密回转台、激光三角法位移传感器、底部台、电子天平、工业PC计算机；
[0006]所述垂直升降台安装在所述底部台上表面并能够在竖直方向升降，所述精密回转台安装在所述垂直升降台上并能够沿其中心轴旋转，能够在水平方向移动的所述激光三角法位移传感器安装在所述底部台上并位于所述垂直升降台旁，所述电子天平安装在所述底部台上；
[0007]所述激光三角法位移传感器、所述电子天平分别连接在工业PC计算机上，所述底部台上安装有嵌入式控制器，所述嵌入式控制器连接工业PC计算机。
[0008]本发明装置的测量密度的原理为先扫描出轮廓，通过工业PC计算机计算出体积，再通过所述电子天平测量出质量，得出密度数据，重要的为扫描轮廓部分，需要扫描完整的侧面，由于圆柱芯块的两端为圆台，所以需要单独扫描两端，能竖直方向升降的垂直升降台、能沿一竖直方向旋转的精密回转台、能够在水平方向移动的激光三角法位移传感器，三者一起配合，即可完成上述的扫描轮廓部分，所述电子天平能够测出圆柱芯块的质量，安装的所述嵌入式控制器和工业PC计算机配合使本发明装置运行更智能、操作更简便、测量数据更快捷。
[0009]优选的，所述底部台上表面安装有垂直升降移动导轨，所述垂直升降移动导轨设置在竖直方向，所述垂直升降台主体为拉伸体，其横截面为L形，所述垂直升降台的底面配合在所述底部台的上表面上，所述垂直升降台通过其竖直方向的外侧面安装在所述垂直升降移动导轨上，这种结构比较简单，垂直升降移动导轨的安装也方便，整体结构方便维修或更换部分设备。
[0010]优选的，所述底部台上表面安装有激光位移传感器水平移动导轨，所述激光三角法位移传感器安装在所述激光位移传感器水平移动导轨上，所述激光位移传感器水平移动导轨为直线导轨，这种结构比较简单，激光位移传感器水平移动导轨的安装也方便，整体结构方便维修或更换部分设备，也更容易保证激光三角法位移传感器在水平面的直线移动符合测量精度。
[0011]优选的，所述精密回转台为圆柱台，所述圆柱台上设置有用于放置圆柱芯块的V形槽，所述V形槽两端头与所述圆柱台的侧面连通，这种结构使圆柱芯块水平放置时，能稳定放置，并保证了对圆柱芯块两端扫描时，不会有任何阻挡的因素存在。
[0012]优选的，所述垂直升降移动导轨数量大于或等于两根，结构更稳定，保证了所述垂直升降台在竖直方向升降时的精度。
[0013]优选的，所述嵌入式控制器包括:位置开关、轴角编码器，所述垂直升降台上与所述垂直升降移动导轨连接处安装有步进电机，所述激光三角法位移传感器上安装有步进电机，位置开关控制所述垂直升降台在竖直方向的升降、所述激光三角法位移传感器在水平方向的平移；轴角编码器控制所述精密回转台的旋转角度。
[0014]优选的，所述底部台上安装有粗糙度测量仪，用于测量圆柱芯块表面粗糙度。
[0015]与现有技术相比，本发明中装置的有益效果:
[0016]更智能、操作更简便、测量数据更快捷、圆柱芯块在测量中的损坏极低。
[0017]本发明还公开了一种圆柱芯块密度测量装置的测量方法，其步骤为:
[0018]步骤一、将圆柱芯块垂直放置于精密回转台上，打开所述激光三角法位移传感器使其固定不动，保证激光三角法位移传感器能扫描到圆柱芯块侧面；
[0019]步骤二、控制所述嵌入式控制器使精密回转台沿一竖直方向旋转，同时使所述垂直升降台在精密回转台的旋转轴向升降，使激光三角法位移传感器以螺旋线方式对整个侧面进行扫描；
[0020]步骤三、将垂直放置的圆柱芯块以水平状态放置到所述精密回转台的V形槽上；
[0021]步骤四、控制所述嵌入式控制器使精密回转台旋转，使V形槽长度方向与所述激光三角法位移传感器移动方向垂直；
[0022]步骤五、控制所述嵌入式控制器分别独立多次完成垂直升降台上下移动、激光三角法位移传感器水平移动的这两个动作，对芯块端面进行扫描；
[0023]步骤六、扫描完一端后，使精密回转台旋转180°，重复步骤五，使所测数据经过所述工业PC计算机处理，算出圆柱芯块的体积；
[0024]步骤七、将圆柱芯块移动到所述电子天平上，测量圆柱芯块的质量；
[0025]步骤八、以所得的圆柱芯块的质量/圆柱芯块的体积，得到圆柱芯块的密度。
[0026]优选的，还包括步骤九:使用所述粗糙度测量仪对圆柱芯块表面进行粗糙度测量。
[0027]优选的，还包括步骤十:取下测量完毕的圆柱芯块，移动其至原放置处，再移动一个未测量圆柱芯块，重复步骤一至九。
[0028]与现有技术相比，本发明中方法的有益效果:
[0029]数据测量更科学，对圆柱芯块在测量中的损坏极低。
【专利附图】
【附图说明】:
[0030]图1为本发明中对圆柱芯块侧面扫描的示意图。[0031]图2为本发明中对圆柱芯块端面扫描的示意图。
[0032]图3为本发明中对圆柱芯块侧面扫描的原理图。
[0033]图4为本发明中对圆柱芯块侧面扫描的扫描线。
[0034]图5为本发明中对圆柱芯块端面扫描的原理图。
[0035]图6为本发明中圆柱芯块密度测量装置的结构示意图。
[0036]图7为本发明中圆柱芯块密度测量装置另一工作状态的结构示意图。
[0037]图8为本发明中用电子天平测量芯块质量的示意图。
[0038]图9为本发明中圆柱芯块密度测量装置电气部分的示意图。
[0039]图中标记:1-垂直升降台，2-精密回转台，3-激光三角法位移传感器，4-底部台，5-电子天平，6-工业PC计算机，7-嵌入式控制器，8-垂直升降移动导轨，9-激光位移传感器水平移动导轨，IO-V形槽，11-位置开关，12-轴角编码器，13-步进电机，14-粗糙度测量仪，15-旋转轴。
【具体实施方式】
[0040]下面结合实施例及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范围。
[0041]实施例1
[0042]一种圆柱芯块密度测量装置，其包括:垂直升降台1、精密回转台2、激光三角法位移传感器3、底部台4、电子天平5、工业PC计算机6 ；
[0043]所述垂直升降台I安装在所述底部台4上表面并能够在竖直方向升降，所述精密回转台2安装在所述垂直升降台I上并能够沿其中心轴旋转，能够在水平方向移动的所述激光三角法位移传感器3安装在所述底部台4上并位于所述垂直升降台I旁，所述电子天平5安装在所述底部台4上；
[0044]所述激光三角法位移传感器3、所述电子天平5分别连接在工业PC计算机6上，电子天平5和工业PC计算机6通过RS232接口连接，激光三角法位移传感器3和工业PC计算机6通过以太网接口或RS485总线连接，所述底部台4上安装有嵌入式控制器7，所述嵌入式控制器7连接工业PC计算机6。
[0045]本实施例中，所述底部台4上表面安装有垂直升降移动导轨8，所述垂直升降移动导轨8设置在竖直方向，所述垂直升降台I主体为拉伸体，其横截面为L形，所述垂直升降台I的底面配合在所述底部台4的上表面上，所述垂直升降台I通过其竖直方向的外侧面安装在所述垂直升降移动导轨8上；所述底部台4上表面安装有激光位移传感器水平移动导轨9，所述激光三角法位移传感器3安装在所述激光位移传感器水平移动导轨9上，所述激光位移传感器水平移动导轨9为直线导轨。
[0046]本实施例中，所述精密回转台2为圆柱台，所述圆柱台上设置有用于放置圆柱芯块的V形槽10，所述V形槽10两端头与所述圆柱台的侧面连通；所述垂直升降移动导轨8数量大于或等于两根；所述嵌入式控制器7包括:位置开关11、轴角编码器12，所述垂直升降台I上与所述垂直升降移动导轨8连接处安装有步进电机13，所述激光三角法位移传感器3上安装有步进电机13，所述步进电机13均通过嵌入式控制器7控制；所述垂直升降移动导轨8、激光位移传感器水平移动导轨9、精密回转台2旁均安装有位置传感器，所述位置传感器均与所述工业PC计算机6连接，所述底部台4上安装有粗糙度测量仪14，所述粗糙度测量仪14与工业PC计算机6连接。
[0047]本发明还公开了一种圆柱芯块密度测量装置的测量方法，其步骤为:
[0048]步骤一、将圆柱芯块垂直放置于精密回转台2上，打开所述激光三角法位移传感器3使其固定不动，保证激光三角法位移传感器3能扫描到圆柱芯块侧面；
[0049]步骤二、控制所述嵌入式控制器7使精密回转台2沿其中心轴旋转，同时使所述垂直升降台I在精密回转台2的旋转轴15即所述中心轴的轴向升降，使激光三角法位移传感器3以螺旋线方式对整个侧面进行扫描；根据运动相对原理，圆柱芯块的运动也可以看做激光三角法位移传感器3绕圆柱芯块旋转，激光三角法位移传感器3的读数反应不同角度圆柱芯块边缘到所述旋转轴15的距离，如图3、4，设采样角度间隔为Λ Θ，第j圈测量的边缘到所述旋转轴15的距离为Ru, R2j,.........，Rnj,则该扫描截面面积S」为:
[0050]
【权利要求】
1.一种圆柱芯块密度测量装置，其特征在于，包括:垂直升降台、精密回转台、激光三角法位移传感器、底部台、电子天平、工业PC计算机； 所述垂直升降台安装在所述底部台上表面并能够在竖直方向升降，所述精密回转台安装在所述垂直升降台上并能够沿其中心轴旋转，能够在水平方向移动的所述激光三角法位移传感器安装在所述底部台上并位于所述垂直升降台旁，所述电子天平安装在所述底部台上； 所述激光三角法位移传感器、所述电子天平分别连接在工业PC计算机上，所述底部台上安装有嵌入式控制器，所述嵌入式控制器连接工业PC计算机。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱芯块密度测量装置，其特征在于，所述底部台上表面安装有垂直升降移动导轨，所述垂直升降移动导轨设置在竖直方向，所述垂直升降台主体为拉伸体，其横截面为L形，所述垂直升降台的底面配合在所述底部台的上表面上，所述垂直升降台通过其竖直方向的外侧面安装在所述垂直升降移动导轨上。
3.根据权利要求1所述的一种圆柱芯块密度测量装置，其特征在于，所述底部台上表面安装有激光位移传感器水平移动导轨，所述激光三角法位移传感器安装在所述激光位移传感器水平移动导轨上，所述激光位移传感器水平移动导轨为直线导轨。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种圆柱芯块密度测量装置，其特征在于，所述精密回转台为圆柱台，所述圆柱台上设置有用于放置圆柱芯块的V形槽，所述V形槽两端头与所述圆柱台的侧面连通。
5.根据权利要求2所述的一种圆柱芯块密度测量装置，其特征在于，所述垂直升降移动导轨数量大于或等于两根。
6.根据权利要求5所述的一种圆柱芯块密度测量装置，其特征在于，所述嵌入式控制器包括:位置开关、轴角编码器，所述垂直升降台上与所述垂直升降移动导轨连接处安装有步进电机，所述激光三角法位移传感器上安装有步进电机。
7.根据权利要求1所述的一种圆柱芯块密度测量装置，其特征在于，所述底部台上安装有粗糙度测量仪。
8.一种圆柱芯块密度测量装置的测量方法，其特征在于，步骤为: 步骤一、将圆柱芯块垂直放置于精密回转台上，打开所述激光三角法位移传感器使其固定不动，保证激光三角法位移传感器能扫描到圆柱芯块侧面； 步骤二、控制所述嵌入式控制器使精密回转台沿一竖直方向旋转，同时使所述垂直升降台在精密回转台的旋转轴向升降，使激光三角法位移传感器以螺旋线方式对整个侧面进行扫描； 步骤三、将垂直放置的圆柱芯块以水平状态放置到所述精密回转台的V形槽上； 步骤四、控制所述嵌入式控制器使精密回转台旋转，使V形槽长度方向与所述激光三角法位移传感器移动方向垂直； 步骤五、控制所述嵌入式控制器分别独立多次完成垂直升降台上下移动、激光三角法位移传感器水平移动的这两个动作，对芯块端面进行扫描； 步骤六、扫描完一端后，使精密回转台旋转180°，重复步骤五，使所测数据经过所述工业PC计算机处理，算出圆柱芯块的体积； 步骤七、将圆柱芯块移动到所述电子天平上，测量圆柱芯块的质量；步骤八、以所得的圆柱芯块的质量/圆柱芯块的体积，得到圆柱芯块的密度。
9.根据权利要求8所述的一种圆柱芯块密度测量装置的测量方法，其特征在于，还包括步骤九:使用所述粗糙度测量仪对圆柱芯块表面进行粗糙度测量。
10.根据权利要求9所述的一种圆柱芯块密度测量装置的测量方法，其特征在于，还包括步骤十:取下测量完毕的圆柱芯块，移动其至原放置处，再移动一个未测量圆柱芯块，重复步骤一至九。
【文档编号】G01N9/02GK103645118SQ201310744111
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】谭耘, 戴建雄, 谢强, 彭海青, 熊德明, 陈洪, 唐臻宇 申请人:中核建中核燃料元件有限公司