一种核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施技术方案

本发明专利技术属于核燃料操作培训技术领域，具体涉及一种核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施。移动式抓具操作触摸屏面板通过仿真动画集成了乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具的机械操作手柄，还集成了旧控制棒组件抓具、可燃毒物组件抓具的按钮盒、机械操作手柄和参数显示表；移动式抓具操作触摸屏面板上有乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具、可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件抓具四种类型抓具的选择按钮，可以切换不同抓具的操作画面；不同抓具的操作画面上提供不同抓具的抓取、释放、上升、下降的操作按钮。本发明专利技术用于培训核燃料厂房燃料组件的抓取、释放操作以及相关组件倒换工作。

A gripper operation simulation facility for nuclear fuel operation simulation training system

【技术实现步骤摘要】
一种核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施
本专利技术属于核燃料操作培训
，具体涉及一种核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施。
技术介绍
核燃料操作是核电厂的关键检修技术，也是一项高风险作业，执行核燃料操作需接受必要培训并取得相应的资质。现阶段，随着我国核电事业的发展，国内各类核燃料操作培训平台应运而生，尤其是基于虚拟现实技术的核燃料操作仿真培训系统的应用解决了核燃料操作人员培训难、取证难的问题，极大降低了培训成本。核燃料操作系统中自动化程度高的设备，如装卸料机、人桥吊车、转运装置，所有的操作均通过固定的控制盘台实现，较易于实现仿真模拟，而对于核燃料厂房中的乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具、可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件抓具，由于自动化程度较低，较多的操作需要通过人员操作机械结构手柄或观察水池内抓具与燃料组件的配合情况，而制造实体抓具进行培训，所需的成本投入极高。目前国内尚无较好的设施可以解决乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具、可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件抓具的培训问题。因此，有必要提供一种基于虚拟现实技术的核燃料操作培训设备所使用的抓具操作仿真设施及其方法来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施，用于培训核燃料厂房燃料组件的抓取、释放操作以及相关组件倒换工作。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施，包括：移动式抓具操作触摸屏面板、操作过程仿真计算机和乏燃料水池显示器；所述移动式抓具操作触摸屏面板通过仿真动画集成了乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具的机械操作手柄，还集成了旧控制棒组件抓具、可燃毒物组件抓具的按钮盒、机械操作手柄和参数显示表；所述移动式抓具操作触摸屏面板上有乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具、可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件抓具四种类型抓具的选择按钮，可以切换不同抓具的操作画面；不同抓具的操作画面上提供不同抓具的抓取、释放、上升、下降的操作按钮，以模拟真实抓具的操作；所述操作过程仿真计算机建立了核燃料厂房乏燃料水池仿真模型、乏燃料贮存格架仿真模型、人桥吊车仿真模型、控制棒组件抓具仿真模型、可燃毒物组件抓具仿真模型、阻流塞组件抓具仿真模型、乏燃料组件抓具仿真模型和核燃料组件仿真模型，还原核燃料操作环境；所述操作过程仿真计算机能够实现快速设置乏燃料水池的乏燃料贮存格架中核燃料组件的布局，并能够设置核燃料组件所配插的相关组件类型，模拟配插不同类型相关组件仿真模型的核燃料组件重量，所有配插的相关组件都是独立的模型；所述相关组件仿真模型包含可燃毒物组件仿真模型、控制棒组件仿真模型，阻流塞组件仿真模型、中子源组件仿真模型；学员通过使用可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件抓具、阻流塞组件抓具模拟相关组件从核燃料组件中抽出，并插入另一组核燃料组件中的操作；所述乏燃料水池显示器安装于人桥吊车台架上，用于模拟人桥吊车操作员在人桥走台上所观察到的乏燃料水池画面。对于可燃毒物组件抓具与旧控制棒组件抓具，移动式抓具操作触摸屏面板还提供模拟真实抓具提供抓具抓头载荷参数表画面以及标高参数表画面，学员可以通过其获得操作的相关信息。所述的移动式抓具操作触摸屏面板上集成了抓具操作员视角调整的按钮，学员可以通过触摸屏面板上的视角调整按钮，调整乏燃料水池显示器上的乏燃料水池画面视角，以训练学员进行抓具与贮存格架中的燃料组件对中时，对两者间隙的判断能力。通过操作移动式抓具操作触摸屏面板发出抓具操作的信号，并将该信号通过无线网络传至操作过程仿真计算机，操作过程仿真计算机根据信号控制抓具模型的动作，实现相应的核燃料操作，该过程呈现于乏燃料水池显示器，以便于操作人员进行实时调整与核对。可燃毒物组件抓具的抓取操作如下：人桥吊车吊挂可燃毒物组件抓具，定位到一组配插可燃毒物组件的核燃料组件上，操作员点击移动式抓具操作触摸屏面板上的可燃毒物组件抓具选择按钮，面板上将显示可燃毒物组件抓具的视角调整按钮图标、锁紧按钮图标、释放按钮图标、按钮盒画面、抓头高度参数表画面、抓头载荷参数表画面；操作员点击视角调整按钮，操作过程仿真计算机根据控制指令调整乏燃料水池显示器上显示画面的视角，操作员根据肉眼观察抓具与核燃料组件的对中情况，并根据实际情况，指挥人桥吊车进行位置的微调；人桥吊车吊挂可燃毒物组件抓具完成精确的定位后，下降吊钩将可燃毒物组件抓具下降就位到核燃料组件上；操作员长按按钮盒画面上的下降按钮图标，该指令被传送至操作过程仿真计算机，并控制可燃毒物组件抓具模型的抓头下降，并在一定的抓头高度区间内打开可燃毒物组件抓具的梳耙；在抓头下降过程中，操作过程仿真计算机向移动式抓具操作触摸屏面板实时反馈此时抓头的位置高度信息，并根据固化在计算机内的抓头不带载情况下的“高度-载荷”对应曲线，向移动式抓具操作触摸屏面板实时反馈此时抓头的载荷信息，高度信息与载荷信息都在移动式抓具操作触摸屏面板的高度参数表画面及载荷参数表画面上呈现给操作员；当抓具抓头下落至核燃料组件配插的可燃毒物组件上时，抓具按钮盒画面上产生闪烁的到位信息，操作员点击锁紧按钮图标，移动式抓具操作触摸屏面板上显示机械操作手柄的动画，该指令被传送至操作过程仿真计算机，并控制可燃毒物组件抓具模型的抓头锁紧可燃毒物组件模型头部；操作员点击按钮盒画面上的确认按钮图标，再长按按钮盒画面上的上升按钮图标，该指令被传送至操作过程仿真计算机，并控制可燃毒物组件抓具模型的抓头上升，并在一定的抓头高度区间内关闭可燃毒物组件抓具的梳耙；在抓头上升过程中，操作过程仿真计算机向移动式抓具操作触摸屏面板实时反馈此时抓头的位置高度信息，并根据固化在计算机内的抓头带载情况下的“高度-载荷”对应曲线，向移动式抓具操作触摸屏面板实时反馈此时抓头的载荷信息，高度信息与载荷信息都在移动式抓具操作触摸屏面板的高度参数表画面及载荷参数表画面上呈现给操作员。操作员操作时，手持移动式抓具操作触摸屏面板站在人桥吊车台架走台上，俯视人桥吊车台架上的乏燃料水池显示器，根据人桥吊车吊挂的不同抓具，在手持移动式抓具操作触摸屏面板上选择不同的抓具；人桥吊车将抓具定位在目标核燃料组件上方后，操作员通过手持移动式抓具操作触摸屏面板视角调整按钮，模拟操作员在人桥吊车走台上改变观察角度的动作，判断抓具与核燃料组件的对中情况，进行人桥吊车位置的精细调整；人桥吊车将抓具落位在目标核燃料组件上方，操作员根据指令操作手持移动式抓具操作触摸屏面板进行核燃料组件或相关组件的抓取，并根据移动单的要求，将核燃料组件或相关组件移动至所需贮存的位置。所述的乏燃料水池显示器为液晶拼接大屏。本专利技术所取得的有益效果为：所述核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施是一种基于虚拟现实技术的半实物仿真培训设施，所述移动式抓具操作触摸屏面板包含乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具、可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件组件抓具的操作界面，其显示机械操作杆及按钮盒的图形画面，与核电厂的真实核燃料操作系统设备一致。操作人员按压、滑触的面板上的图形画面，图形画面将按照现场实际设备的动作进行变化，并向操作过程仿真计算机输入操作指令，这些指令经过内部逻辑运算后，控制操作过程仿真站的抓具模型按操作人员的操作指令本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施，其特征在于：包括：移动式抓具操作触摸屏面板、操作过程仿真计算机和乏燃料水池显示器；所述移动式抓具操作触摸屏面板通过仿真动画集成了乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具的机械操作手柄，还集成了旧控制棒组件抓具、可燃毒物组件抓具的按钮盒、机械操作手柄和参数显示表；所述移动式抓具操作触摸屏面板上有乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具、可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件抓具四种类型抓具的选择按钮，可以切换不同抓具的操作画面；不同抓具的操作画面上提供不同抓具的抓取、释放、上升、下降的操作按钮，以模拟真实抓具的操作；所述操作过程仿真计算机建立了核燃料厂房乏燃料水池仿真模型、乏燃料贮存格架仿真模型、人桥吊车仿真模型、控制棒组件抓具仿真模型、可燃毒物组件抓具仿真模型、阻流塞组件抓具仿真模型、乏燃料组件抓具仿真模型和核燃料组件仿真模型，还原核燃料操作环境；所述操作过程仿真计算机能够实现快速设置乏燃料水池的乏燃料贮存格架中核燃料组件的布局，并能够设置核燃料组件所配插的相关组件类型，模拟配插不同类型相关组件仿真模型的核燃料组件重量，所有配插的相关组件都是独立的模型；所述相关组件仿真模型包含可燃毒物组件仿真模型、控制棒组件仿真模型，阻流塞组件仿真模型、中子源组件仿真模型；学员通过使用可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件抓具、阻流塞组件抓具模拟相关组件从核燃料组件中抽出，并插入另一组核燃料组件中的操作；所述乏燃料水池显示器安装于人桥吊车台架上，用于模拟人桥吊车操作员在人桥走台上所观察到的乏燃料水池画面。...

【技术特征摘要】
1.一种核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施，其特征在于：包括：移动式抓具操作触摸屏面板、操作过程仿真计算机和乏燃料水池显示器；所述移动式抓具操作触摸屏面板通过仿真动画集成了乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具的机械操作手柄，还集成了旧控制棒组件抓具、可燃毒物组件抓具的按钮盒、机械操作手柄和参数显示表；所述移动式抓具操作触摸屏面板上有乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具、可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件抓具四种类型抓具的选择按钮，可以切换不同抓具的操作画面；不同抓具的操作画面上提供不同抓具的抓取、释放、上升、下降的操作按钮，以模拟真实抓具的操作；所述操作过程仿真计算机建立了核燃料厂房乏燃料水池仿真模型、乏燃料贮存格架仿真模型、人桥吊车仿真模型、控制棒组件抓具仿真模型、可燃毒物组件抓具仿真模型、阻流塞组件抓具仿真模型、乏燃料组件抓具仿真模型和核燃料组件仿真模型，还原核燃料操作环境；所述操作过程仿真计算机能够实现快速设置乏燃料水池的乏燃料贮存格架中核燃料组件的布局，并能够设置核燃料组件所配插的相关组件类型，模拟配插不同类型相关组件仿真模型的核燃料组件重量，所有配插的相关组件都是独立的模型；所述相关组件仿真模型包含可燃毒物组件仿真模型、控制棒组件仿真模型，阻流塞组件仿真模型、中子源组件仿真模型；学员通过使用可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件抓具、阻流塞组件抓具模拟相关组件从核燃料组件中抽出，并插入另一组核燃料组件中的操作；所述乏燃料水池显示器安装于人桥吊车台架上，用于模拟人桥吊车操作员在人桥走台上所观察到的乏燃料水池画面。2.根据权利要求1所述的核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施，其特征在于：对于可燃毒物组件抓具与旧控制棒组件抓具，移动式抓具操作触摸屏面板还提供模拟真实抓具提供抓具抓头载荷参数表画面以及标高参数表画面，学员可以通过其获得操作的相关信息。3.根据权利要求1所述的核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施，其特征在于：所述的移动式抓具操作触摸屏面板上集成了抓具操作员视角调整的按钮，学员可以通过触摸屏面板上的视角调整按钮，调整乏燃料水池显示器上的乏燃料水池画面视角，以训练学员进行抓具与贮存格架中的燃料组件对中时，对两者间隙的判断能力。4.根据权利要求1所述的核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施，其特征在于：通过操作移动式抓具操作触摸屏面板发出抓具操作的信号，并将该信号通过无线网络传至操作过程仿真计算机，操作过程仿真计算机根据信号控制抓具模型的动作，实现相应的核燃料操作，该过程呈现于乏燃料水池显示器，以便于操作人员进行实时调整与核对。5.根据权利要求1所述的核燃料操作仿真培训系统使用的抓具操作仿真设施，其特征在于：可燃毒物组件抓具的抓取操作如下：人桥吊车吊挂可燃毒物组件抓具，定位到一组配插可燃毒物组件的核燃料组件上，操作员点击移动式抓具操作触摸屏面板上的可燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：何泰烽，粟路雨，邵亦武，周凯旋，任朗，王力军，吴斌，佟彤，丁凯强，蔡黎勇，孙仁华，周军，孙当如，郭辉，
申请(专利权)人：福建福清核电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35