Page 47 - 无损检测2024年第七期

郑赛春，等：

管型核燃料元件芯体定位检测系统

图 1 管型核燃料元件结构示意
1 芯体自动定位总体方案 2 系统硬件设计

结合管型燃料元件的结构特点和检测需求，确 管型燃料元件检测平台及检测系统实物如图3，
定了芯体定位及加工一体化流程，如图2所示。流 4所示。检测装置的机械部分由运动扫描平台、上下
程具体表述为：检测开始前，先将待检测的管型燃料 料机构、工件夹持机构、射线成像机构、激光切割部
元件放置于上料架上；启动检测流程，机械臂从上料 件和打孔机构等组成。其基本的操作流程为：打开
架抓取待检管型元件并识别其唯一性编号，移动至 设备电源（电控柜、X射线机、 平板探测器和计算机）；
检测位置；夹紧机构带着管型元件进行长度方向的 对X射线机进行训机； 对检测装置进行初始化；通过
射线扫描，检测软件获取芯体头尾两端的数字图像， 标准样品进行校准；将待检测管型燃料元件依次放
通过计算得到芯体的长度尺寸及加工切割位置信息； 置于上料架上；检测人员退出检测室并关闭铅门，开
夹紧机构带着管型元件移动至切割位置，根据软件 启检测流程；机械臂从上料架抓取一根待检样品，移
报出的信息进行切割加工，在燃料管的指定位置刻 动至检测平台；元件夹持机构对管型元件进行固定，
上该元件的唯一性编号；夹紧机构继续带着管型元 扫码器对元件的唯一性编号进行识别；元件被移至
件移动至打孔位置进行端头金属包壳管打孔；最后， 扫描位置，开启X射线机，平板探测器可自动上升至
元件再次移动至检测位置，进行成品燃料管复检， 合适的高度；开始扫描芯体，依次采集尾端和头端信
射线扫描并报出芯体长度和芯体距头尾端的距离 息，扫描完成，平板探测器自动下降至运动平台下
信息。 方，检测软件报出芯体长度值、头尾两端芯体距端头
值和头尾两端激光切管值；打码机构在元件的指定
位置进行激光刻号；夹持机构移动元件至打孔位置，
根据给定的尺寸在元件的指定端头位置进行钻头打
孔；夹持机构移动元件回到扫描位置，平板探测器自
动上升至合适高度，进行成品管型燃料元件复检；系
统报出芯体长度值、芯体距离头尾两端距离和离散
颗粒的识别情况；机械臂抓取检测完成的元件，同时
夹持机构松开，元件被移至下料架；机械臂再次抓取
第二根管型燃料元件放置于检测位置，重复上述流
程直至完成所有检测。
2.1 上下料机构
管型燃料元件的上下料机构由机械臂、夹具、光
学摄像头和上下料架等组成，如图5所示。机械臂共
6个轴，可以全方位地移动管型燃料元件，其端头部
位是由压力传感器控制的夹具，其选用柔性材料制

图 2 管型燃料元件芯体定位及加工流程 成以尽量减少对元件表面的磨损，同时避免移动过

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2024 年 第 46 卷 第 7 期
无损检测