用以检测表面缺陷的设备制造技术

一种用以检测圆柱状物体上的表面缺陷的设备，包括用以一个挨一个地以其端部朝下将待检物体输送到一第一检验工位的装置，当物体通过第一检验工位时检验各物体自由端的装置，用以一个挨一个地以其侧面朝下将物体输送到一第二检验工位的装置，该装置包括从其端部到其侧面翻传物体的装置，当使物体以其侧面朝下通过第二检验工位时转动各物体的装置，当物体通过第二检验工位时检验各物体弧形表面的装置，将物体一个挨一个地输送到第三检验工位的装置，所述该装置包括翻转物体使在第一检验工位被检的端部朝下的装置，和当物体通过第三检验工位时检验各物体自由端的装置。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用以检测特别是核燃料芯块之类的圆柱状物体上的表面缺陷的设备。某些圆柱状物体，如核燃料芯块，必须满足很严格的制造质量要求。这种物体可由一自动化生产线制造，而无需人工处理，并且在这样一条生产线中有必要采用自动化设备检验物体的表面缺陷。该物体可以是例如用于所谓“agr”燃料元件的烧结圆柱状UO2(二氧化铀)芯块。这种芯块有一个因燃料性能原因而设的轴向孔。烧结的芯块被插入不锈钢包覆管中，管被密封以形成一个燃料棒，一束燃料棒装配起来形成燃料元件。在插入包覆管之前要求自动地检验芯块。根据本专利技术，提供了一种用以检测圆柱状物体上的表面缺陷的设备，包括用以一个挨一个地以其端部朝下将待检物体输送到一第一检验工位的装置，当物体通过第一检验工位时检验各物体自由端的装置，用以一个挨一个地以其侧面朝下将物体输送到一第二检验工位的装置，该装置包括从其端部到其侧面翻传物体的装置，当使物体以其侧面朝下通过第二检验工位时转动各物体的装置，当物体通过第二检验工位时检验各物体弧形表面的装置，将物体一个挨一个地输送到第三检验工位的装置，所述该装置包括翻转物体使在第一检验工位被检的端部朝下的装置，和当物体通过第三检验工位时检验各物体自由端的装置。与现有技术系统不同，根据本专利技术的设备允许除孔(如果圆柱状物体有的话)内表面之外的所有表面在一连续操作(物体由一输送带装置一个挨一个地进给到设备)中被检验。本专利技术特别可应用于核燃料芯块的自动检验。该芯块可具有众所周之的形状，如空心的或实心的正圆形圆柱体。其端面可以是平表面，或者可以是非平表面的凸起弧面。芯块可用于例如或是所谓AGR或是LWR类形的核反应堆。芯块可包括氧化铀，其内可有选择地掺入niobia或氧化钆(gadolinia)。作为另一种选择，芯块可包括MOX(混合的氧化燃料)，例如包含铀和氧化环的混合物。在这种情况下，芯块通常位于一个手套箱之类的容器内，它封闭氧化环，以防外界污染。根据本专利技术的设备构件位于这种容器之外。该容器可包括一个例如由高质量玻璃制成的窗口，该窗口允许光辐射线穿入或穿出容器以检验其内的芯块。由于任何一次只需少量的芯块在容器内进行检验，所以窗口不需用作辐射线屏蔽。位于包含被检芯块的容器外侧的设备构件周围，可设置传统的中子和γ射线屏蔽材料。用于在第一和第二检验工位之间翻转物体的装置可包括一个第一翻转工位，它包括一个在输送轨道上的—台阶，该台阶可将物体的轴线的位置从垂直改变为水平。在第二和第三检验工位之间翻转物体的装置可包括一个第二翻转工位，它包括一个在输送轨道上的成形台阶，该台阶可将物体的轴线的位置从水平改变为垂直。在第一翻传工位之后的输送轨道可包括一个挡桥，它挡住在第一翻转工位之后仍处垂直状态的物体。最好，检验弧形表面的装置包括当物体处于第二检验工位时沿物体扫描-光束的装置，和检测一反射光束的第一检测器装置，该反射光束包括由扫描光束检验的各移动和转动的圆柱状物体反射的扫描光束。该光束可以是一在光谱的可见部分或其它部分内的激光束。当在被检表面上存在一缺陷时，由于入射光束的散射，在使用中由第一检测器装置检测的信号将明显减弱，因此这种减弱就提供了关于存在一表面缺陷的信息。该缺陷可能是一碎屑或裂纹或刮痕或污迹，也可能是一个在制造过程中未光整的粗糙表面。该缺陷的尺寸，例如长度，宽度和表面积，可通过监测被检信号减弱或多次减弱(在物体转动期间如果是同期性的)的持续时间来测定。这些持续时间的值可在-信号处理器中数字化并与一个或多个参考值比较，以决定此缺陷的一个或多个尺寸或其面积是否超过了一预定的可接受极限。用以检验弧形表面的装置可另外包括一个检测一透射光束的第二检测器装置，该透射光束包括当它不照射到物体上时透射的扫描光束。透射的光束可由一个或多个镜面导向第二检测器装置。由第二检测器装置检测的一个信号表示扫描光束已经在超出物体端部的位置通过受检物体的轨迹。当扫描光束投射到该物体上时，该信号明显减弱，即表示一个由物体挡住的阴影。所以监测信号减弱的持续时间可测定物体的位置和长度。在一信号处理器中信号减弱的持续时间可被转变成一数字值并与预定的参考值相比。如果检测的持续时间太长或太短，它就表示物体的长度不正确或在其端面附近，例如横跨其端部和弧形表面，有一缺陷。最好也测定由第一检测器装置检测的信号的持续时间和由第二检测器装置检测的信号的持续时间之间的差别。如果该差别(当物体转动时该差别有可能变化)太大，该物体就可被排除。处理第一和第二检测器装置输出的信号处理器可以是一信号共用处理器。处理器可产生一“次品”或“合格”信号以表示受检的物体是否带有不能接受的表面缺陷。当物体以其侧面朝下通过第二检验工位时转动各物体的装置可包括一连续的皮带和在两个隔开的导向体，如辊子，上移动皮带的装置，一个导向体比另一导向体处于较高的垂直位置，因此皮带的上表面相对于垂直和水平轴线是倾斜的，并且一个导杆靠近且横跨皮带的上表面延伸，因此当物体位于皮带上并紧靠导杆上方时，物体横贯皮带并与导杆接触，同时皮带的运动使物体绕自身轴线转动。此横贯动作是由皮带角度引起的。在第一和第三检验工位检测各物体自由端的装置可包括一个仪器，用以当物体通过该仪器时电容性地检测该仪器和该物体之间的间隙，该仪器可以是例如专利No.GB2145231中所描述的类型。当因存在一端面缺陷而使端部上任何位置处的间隙增加或减小时，检测到的信号也相应减小或增加。所以该仪器就可通过监测被检信号偏离由物体无缺陷端面所获得的标准值的大小来测定缺陷深度，及长度，宽度和面积。该仪器可包括一信号处理器，该信号处理器以类似于上述信号处理器的方式比较一个代表一被检缺陷大小的信号和一个或多个给定参考信号，并产生一个“合格”或“次品”信号。当在任何一个第一，第二和第三检验工位检测出被检物体表面上的一个不能接受的缺陷时，即可例如借助于各检验工位之后的一排除工位从相关的物体生产线中排除该物体，该排除工位包括一个例如受检测装置信号处理器的一输出“次品”信号控制的气动推件，它被设置成将有缺陷物体推到一排除轨道上。在使用中可随时向检验工位送入一具有已知尺寸的表面缺陷的样品物体，以校准该设备。第一，第二和第三检验工位可各包括一个或多个用以检测一物体接近检验端面的装置的装置，例如光学接近传感器，以提供一输出信号以使检验装置通电，因此只是当物体处于检验工位时该装置才通电。作为另一种选择，检验该物体各自由端的装置可以是申请人在未决欧洲专利申请No.588624A中所要求保护的设备，其内容在此作为参考。该设备包括辐射物体端面的装置，检测由端面反射的大致平行于物体轴线的辐射线的检测器装置，和计算端面大小的计算器装置，该端面已将辐射线直接反射到检测器装置。作为该设备(EP588624A的主题)基础的原理是端面会在一定程度上将辐射线反射到检测器装置，此程度取决于表面的结构。如果该表面是无缺陷的平滑表面，由该表面所实现的辐射线的反射主要是镜面的，即接近垂直于反射表面的轴线。如果端面包括一缺陷，例如一裂缝或碎屑，由缺陷反射的辐射线是漫射的；缺陷的强度较低。通过将检测器装置大致定位在物体的轴线上，检测器装置就有可能检测到因缺陷造成的低强度镜面反射。用以辐射的装置可包括一环形光源，其中心大致与物体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用以检测圆柱状物体上的表面缺陷的设备，包括用以一个 挨一个地以其端部朝下将待检物体输送到一第一检验工位的装置，当 物体通过第一检验工位时检验各物体自由端的装置，用以一个挨一个 地以其侧面朝下将物体输送到一第二检验工位的装置，该装置包括从 其端部到其侧面翻传物体的装置，当使物体以其侧面朝下通过第二检 验工位时转动各物体的装置，当物体通过第二检验工位时检验各物体 弧形表面的装置，将物体一个挨一个地输送到第三检验工位的装置， 所述该装置包括翻转物体使在第一检验工位被检的端部朝下的装置， 和当物体通过第三检验工位时检验各物体自由端的装置。

【技术特征摘要】
1993.05.05 GB 9309238.51.一种用以检测圆柱状物体上的表面缺陷的设备，包括用以一个挨一个地以其端部朝下将待检物体输送到一第一检验工位的装置，当物体通过第一检验工位时检验各物体自由端的装置，用以一个挨一个地以其侧面朝下将物体输送到一第二检验工位的装置，该装置包括从其端部到其侧面翻传物体的装置，当使物体以其侧面朝下通过第二检验工位时转动各物体的装置，当物体通过第二检验工位时检验各物体弧形表面的装置，将物体一个挨一个地输送到第三检验工位的装置，所述该装置包括翻转物体使在第一检验工位被检的端部朝下的装置，和当物体通过第三检验工位时检验各物体自由端的装置。2.如权利要求1所述的设备，其中在第一和第二检验工位之间翻转物体的装置包括一个第一翻转工位，它包括一个在输送装置上的台阶，该台阶可将物体的轴线的位置从垂直改变为水平，并且在第二和第三检验工位之间翻转物体的装置包括一个第二翻转工位，它包括一个在输送装置上的成形台阶，该台阶可将物体的轴线的位置从水平改变为垂直。3.如权利要求1或2所述的设备，其中检验弧形表面的装置包括当物体处于第二检验工位时沿物体扫描-光束的装置，和检测一反射光束的第一检测器装置，该反射光束包括由扫描光束检验的各移动和转动的圆柱状物体反射的扫描光束。4.如权利要求1，2或3所述的设备，其中检验弧形表面的装置另外包括一个检测一透射光束的第二检测器装置，该透射光束包括它不照射到物体上时透射的扫描光束。5.如权利要求4所述的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·S·戴维逊，T·G·赖斯，M·黑格，
申请(专利权)人：英国核子燃料公司，
类型：发明
国别省市：