本發(fā)明涉及無(wú)損檢測(cè)，尤其涉及一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、核反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管是核電站反應(yīng)堆壓力容器頂蓋上起導(dǎo)向作用的關(guān)鍵部件，由于水流振動(dòng)可能導(dǎo)致熱套管上部法蘭磨損并下沉，嚴(yán)重時(shí)可能造成熱套管法蘭完全磨損脫落，帶來(lái)核安全隱患。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外電廠為減緩控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管下沉趨勢(shì)，在熱套管喇叭口下方與控制棒導(dǎo)向筒上部之間加裝一個(gè)金屬環(huán)形墊塊作為支撐。該措施可有效托舉控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管，但喇叭口內(nèi)表面與金屬墊塊相互接觸位置會(huì)因振動(dòng)而產(chǎn)生磨損，需要采取可行辦法對(duì)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損情況進(jìn)行測(cè)量，定期跟蹤其磨損變化情況。控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口所在區(qū)域輻照劑量高，工作人員無(wú)法前往手動(dòng)測(cè)量磨損情況，必須通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)完成熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損情況測(cè)量。

2、現(xiàn)有的對(duì)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管區(qū)域尺寸測(cè)量技術(shù)，一類主要是利用固定位置角度的兩個(gè)相機(jī)對(duì)同一區(qū)域拍攝，根據(jù)三角測(cè)量法判斷目標(biāo)物體尺寸信息；另一類主要是利用激光全站儀對(duì)目標(biāo)物體距離測(cè)量和角度測(cè)量功能，判斷目標(biāo)物體尺寸信息。上述兩種方法適用于對(duì)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管區(qū)域的宏觀測(cè)量，如結(jié)構(gòu)變化(某一根熱套管喇叭口相對(duì)其他部件的下沉量)等，尺寸測(cè)量精度通常在毫米級(jí)，但不滿足磨損情況測(cè)量的精度要求，不適用于對(duì)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面的磨損情況三維測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)及制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，包括多自由度機(jī)械裝置以及激光掃描裝置；

3、所述多自由度機(jī)械裝置用于搭載所述激光掃描裝置，將所述激光掃描裝置送至控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的熱套管的喇叭口下方；所述激光掃描裝置用于對(duì)所述熱套管的喇叭口內(nèi)表面進(jìn)行激光掃描，以獲取所述熱套管的喇叭口內(nèi)表面的三維模型。

4、在一些實(shí)施例中，所述多自由度機(jī)械裝置包括負(fù)載底座、可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述負(fù)載底座上的第一機(jī)械臂、可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述第一機(jī)械臂上的第二機(jī)械臂、可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述第二機(jī)械臂上的第三機(jī)械臂；所述第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂在水平平面上轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第三機(jī)械臂相對(duì)所述第二機(jī)械臂可在水平方向和豎向方向之間轉(zhuǎn)動(dòng)；所述激光掃描裝置搭載在所述第三機(jī)械臂遠(yuǎn)離所述第二機(jī)械臂的端部上。

5、在一些實(shí)施例中，所述多自由度機(jī)械裝置還包括安裝在所述負(fù)載底座下方的滾輪組；所述滾輪組至少包括兩個(gè)萬(wàn)向輪和兩個(gè)定向輪。

6、在一些實(shí)施例中，所述多自由度機(jī)械裝置還包括第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸和第三旋轉(zhuǎn)軸；所述第一機(jī)械臂的第一端通過(guò)所述第一旋轉(zhuǎn)軸安裝在所述負(fù)載底座上，所述第二機(jī)械臂的第一端通過(guò)所述第二旋轉(zhuǎn)軸安裝在所述第一機(jī)械臂的第二端上，所述第三機(jī)械臂相對(duì)所述第二機(jī)械臂豎向設(shè)置并通過(guò)所述第三旋轉(zhuǎn)軸安裝在所述第二機(jī)械臂的第二端上。

7、在一些實(shí)施例中，所述第三機(jī)械臂為可伸縮機(jī)械臂。

8、在一些實(shí)施例中，所述第三機(jī)械臂設(shè)有相平行的絲桿和直線滑軌，所述激光掃描裝置配合在所述絲桿上，通過(guò)所述絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)能夠沿所述直線滑軌來(lái)回移動(dòng)。

9、在一些實(shí)施例中，所述激光掃描裝置包括連接件、周向旋轉(zhuǎn)單元、線激光收發(fā)單元以及對(duì)中攝像單元；

10、所述周向旋轉(zhuǎn)單元通過(guò)所述連接件安裝在所述第三機(jī)械臂上，并相對(duì)所述第三機(jī)械臂可旋轉(zhuǎn)；所述線激光收發(fā)單元和對(duì)中攝像單元設(shè)置在所述周向旋轉(zhuǎn)單元上，可隨所述周向旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)；

11、所述線激光收發(fā)單元用于向所述熱套管的喇叭口內(nèi)表面發(fā)出激光線并接收反射的激光信號(hào)；所述對(duì)中攝像單元用于拍攝所述熱套管的喇叭口內(nèi)部情況，以獲取激光線在喇叭口內(nèi)表面的覆蓋范圍。

12、在一些實(shí)施例中，所述控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)還包括控制采集系統(tǒng)，所述控制采集系統(tǒng)與所述多自由度機(jī)械裝置連接，控制所述多自由度機(jī)械裝置的啟閉以及轉(zhuǎn)動(dòng)模式；

13、所述控制采集系統(tǒng)與所述激光掃描裝置連接，接收所述激光掃描裝置反饋的激光信號(hào)，根據(jù)所述激光信號(hào)生成三維模型；在三維模型上具有磨損缺陷時(shí)，所述控制采集系統(tǒng)還通過(guò)測(cè)量模塊對(duì)三維模型上的磨損缺陷尺寸進(jìn)行測(cè)算。

14、本發(fā)明還提供一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量方法，采用以上任一項(xiàng)所述的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，所述控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量方法包括以下步驟：

15、s1、將搭載有激光掃描裝置的多自由度機(jī)械裝置推入核反應(yīng)堆壓力容器的頂蓋內(nèi)部；

16、s2、控制所述多自由度機(jī)械裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，直至將所述激光掃描裝置送至頂蓋上控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的熱套管的喇叭口正下方，并使所述激光掃描裝置的軸線與所述熱套管的喇叭口的軸線重合或近似重合；

17、s3、通過(guò)所述激光掃描裝置對(duì)所述熱套管的喇叭口的內(nèi)表面進(jìn)行激光掃描，并將獲取的激光信號(hào)發(fā)送至控制采集系統(tǒng)；

18、s4、所述控制采集系統(tǒng)根據(jù)接收的激光信號(hào)生成所述熱套管的喇叭口內(nèi)表面的三維模型；在三維模型上存在磨損缺陷時(shí)，通過(guò)測(cè)量模塊對(duì)三維模型上的磨損缺陷尺寸進(jìn)行測(cè)算。

19、在一些實(shí)施例中，步驟s2中，通過(guò)所述激光掃描裝置的對(duì)中攝像單元的實(shí)時(shí)拍攝，獲取所述激光掃描裝置的軸線與所述熱套管的喇叭口的軸線相對(duì)位置關(guān)系。

20、在一些實(shí)施例中，步驟s2還包括：通過(guò)所述多自由度機(jī)械裝置的第三機(jī)械臂將所述激光掃描裝置托舉上升，直至所述熱套管的喇叭口處于所述激光掃描裝置的有效工作范圍內(nèi)。

21、本發(fā)明的有益效果：通過(guò)多自由度機(jī)械裝置和激光掃描裝置的配合，對(duì)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損情況執(zhí)行有效三維測(cè)量，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

技術(shù)特征：

1.一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括多自由度機(jī)械裝置以及激光掃描裝置；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述多自由度機(jī)械裝置包括負(fù)載底座、可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述負(fù)載底座上的第一機(jī)械臂、可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述第一機(jī)械臂上的第二機(jī)械臂、可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述第二機(jī)械臂上的第三機(jī)械臂；所述第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂在水平平面上轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第三機(jī)械臂相對(duì)所述第二機(jī)械臂可在水平方向和豎向方向之間轉(zhuǎn)動(dòng)；所述激光掃描裝置搭載在所述第三機(jī)械臂遠(yuǎn)離所述第二機(jī)械臂的端部上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述多自由度機(jī)械裝置還包括安裝在所述負(fù)載底座下方的滾輪組；所述滾輪組至少包括兩個(gè)萬(wàn)向輪和兩個(gè)定向輪。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述多自由度機(jī)械裝置還包括第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸和第三旋轉(zhuǎn)軸；所述第一機(jī)械臂的第一端通過(guò)所述第一旋轉(zhuǎn)軸安裝在所述負(fù)載底座上，所述第二機(jī)械臂的第一端通過(guò)所述第二旋轉(zhuǎn)軸安裝在所述第一機(jī)械臂的第二端上，所述第三機(jī)械臂相對(duì)所述第二機(jī)械臂豎向設(shè)置并通過(guò)所述第三旋轉(zhuǎn)軸安裝在所述第二機(jī)械臂的第二端上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第三機(jī)械臂為可伸縮機(jī)械臂。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第三機(jī)械臂設(shè)有相平行的絲桿和直線滑軌，所述激光掃描裝置配合在所述絲桿上，通過(guò)所述絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)能夠沿所述直線滑軌來(lái)回移動(dòng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述激光掃描裝置包括連接件、周向旋轉(zhuǎn)單元、線激光收發(fā)單元以及對(duì)中攝像單元；

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)還包括控制采集系統(tǒng)，所述控制采集系統(tǒng)與所述多自由度機(jī)械裝置連接，控制所述多自由度機(jī)械裝置的啟閉以及轉(zhuǎn)動(dòng)模式；

9.一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，所述控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量方法包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量方法，其特征在于，步驟s2中，通過(guò)所述激光掃描裝置的對(duì)中攝像單元的實(shí)時(shí)拍攝，獲取所述激光掃描裝置的軸線與所述熱套管的喇叭口的軸線相對(duì)位置關(guān)系；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)及方法，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)包括多自由度機(jī)械裝置以及激光掃描裝置；所述多自由度機(jī)械裝置用于搭載所述激光掃描裝置，將所述激光掃描裝置送至控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管的喇叭口下方；所述激光掃描裝置用于對(duì)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管的喇叭口內(nèi)表面進(jìn)行激光掃描，以獲取所述喇叭口內(nèi)表面的三維模型。本發(fā)明的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)多自由度機(jī)械裝置和激光掃描裝置的配合，對(duì)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱套管喇叭口內(nèi)表面磨損情況執(zhí)行有效三維測(cè)量，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

技術(shù)研發(fā)人員：眭霄翔,李張喜,江旭東,劉步良,陳文卿,郭斌,王全,王橋,孫銘澤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中廣核檢測(cè)技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19