一种水下高放射性密集管束长度测量装置及其测量方法与流程

本发明属于核工业检测技术领域，具体涉及一种水下高放射性密集管束长度测量装置及其测量方法。

背景技术：

在燃料棒材料研制过程中，将不同型号的锆合金材料制备成类似于可燃毒物的样管束插入燃料组件中进行辐照考验，经过若干个考验循环后，每根样管发生辐照伸长，且各不相同。入堆前在样管两端刻有刻度，辐照后需要测量出每根样管两刻度之间距离的微小变化。

样管束通常由18根3m细长的考验样管和若干根短棒组成，且仅上端相对位置固定，下端自由，在水中像风铃一样，水下对近3m的距离准确测量难度巨大。目前，主要采用间接测量法，通过图想法加拉线位移传感器进行3m全行程移动观察，该方法难度大，误差大。因此，需要建立一种适合样管束长度测量的新技术。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是目前样管束长度测量困难，测量的难度大，误差大，其目的在于提供一种水下高放射性密集管束长度测量装置及其测量法方法，该装置及其测量法方法采用直接测量法，旨在解决间接测量法误差大，难度大等问题，其适用于在水下对类似于可燃毒物的样管束进行辐照后样管长度测量，测量高效、安全、可靠，也可作为样管束拆卸的工装。

本发明通过下述技术方案实现：

一种水下高放射性密集管束长度测量装置，包括测量台架，所述测量台架上安装有摄像组件，测量台架上设置有若干根测量管，测量管外壁上设置有窥视装置，摄像组件能够完全看见所有的窥视装置。目前对于水中测量样管，由于样管束其仅仅是上端相对位置固定，下端自由，在水中像风铃一样，水下对近3m的距离准确测量难度巨大。而经过若干个考验循环后，每根样管发生辐照伸长，且各不相同，入堆前在样管两端刻有刻度，辐照后需要测量出每根样管两刻度之间距离的微小变化。目前，主要采用间接测量法，通过图想法加拉线位移传感器进行3m全行程移动观察，由于样管的不停且无规律摆动，使得传感器很难跟上样管，造成测量误差大，因此，需要建立一种适合样管束长度测量的新技术，本方案设计的测量装置，其涉及核电厂或研究堆高放射性辐照样管束的水下长度测量装置，则是采用直接测量法，通过将样管设置在测量管中，而测量管位置固定，不会产生摆动，然后窥视长度变化，拍摄得到准确的数据进行测量，测量高效、安全、可靠。

同时还在测量管下方设置有回弹装置，且回弹装置一端插入到测量管中并且能够在测量管中移动。回弹装置用以适应拆卸后样管头部的回弹，为后续单根样管的抓取转移提供了便利，还可以作为样管束拆卸工装。

而测量台架包括抓具定位板、外套管以及支撑架，且外套管设置在抓具定位板下端并与抓具定位板固定，抓具定位板和外套管均与支撑架固定，在测量管和外套管上设置有若干个隔板，测量管穿过抓具定位板和隔板后设在外套管中，且回弹装置设置在外套管中，摄像组件与支撑架固定。抓具定位板是用于可燃毒物抓具进行定位，支撑架是用于对可拆高清彩色摄像组件进行安装的支架，外套管和隔板是用于测量管相对位置固定，通过测量管的数量为5根，其上端插入抓具定位板中用于长度测量，测量管的布局与样管束的位置对应，保证测量时待测量的样管束能够完全插入到测量管中。

在测量管下端用于样管束拆卸后回弹出样管抓头的回弹装置，回弹装置包括固定架、气缸、导向销以及弹簧装置，固定架安装在外套管的卡槽上，气缸设置在固定架上，导向销与气缸固定，弹簧装置设置在导向销顶端，弹簧装置和导向销插入测量管中，且能够在测量管中沿着测量管的轴线滑动。气缸优选为双位置气缸，以适用两种类型样管长度的回弹。

而窥视装置包括窥视槽，窥视槽开设在测量管的上下两端外壁处，窥视槽中设置有有机玻璃，并且有机玻璃与窥视槽壁面无缝贴合，有机玻璃与窥视槽的连接处形成光滑且平整面，防止样管束插入时发生卡涩现象，且有机玻璃上刻有刻度线，使用之前进行两刻度线间距离标定。

摄像组件包括摄像头、长杆、调节槽以及调节支撑座，长杆一端与支撑架固定，另一端与摄像头固定，调节槽设置在长杆上，调节支撑座设置在长杆上并且能够在长杆上滑动，通过调节可调支撑座的位置可以实现调整高清彩色摄像头组件在测量台架上的位置，以便清楚准确地观察出划线与刻度线的关系。为了观察清楚刻度，摄像组件的数量优选为两组，两组件结构一致，其中一组摄像组件用于拍摄位于测量管上端处的有机玻璃上的刻度线，另一组摄像组件用于拍摄位于测量管下端处的有机玻璃上的刻度线。

还包括安装台架，所述安装台架包括安装台架本体和调节支腿，安装台架本体固定在装载井池壁上，调节支腿一端与安装台架本体固定，另一端与装载井池壁接触，测量台架固定在安装台架本体上。其中安装台架本体由槽钢焊接而成，调节支腿数量优选为8个，从上而下分为四组，调节支腿包括螺杆，以及固定在螺杆端部的支撑板。工作时，安装台架固定在装载井池壁，通过调节支腿实现安装台架与池壁紧密贴合，防止安装台架晃动。

一种水下高放射性密集管束长度测量方法，包括以下步骤：

(1)将安装台架本体安装在装载井池壁上，并通过调整调节支腿，使安装台架与池壁紧密贴合；

(2)将测量台架和两组摄像组件吊入安装台架本体安装槽内，测量管与测量台架固定；

(3)使用可燃毒物抓具将辐照样管束从组件中抓出，移至测量台架上方，并选择合适的朝向将可燃毒物的定位棒插入测量台架的抓具定位板中，并做好标识；

(4)操作可燃毒物抓具使用低速档将辐照样管束插入测量台架，直至辐照样管束完全落入对应的测量管；

(5)通过上下两组摄像组件读取插入测量管的样管上下两端划线在有机玻璃刻度尺中位置，并拍照；

(6)使用图想法，以两刻度线之间的距离作为标准值，计算出划线在刻度线中的位置，并将该值与两刻度尺之间距离的标定值组合得到辐照后样管划线距离，从而计算出该样管的辐照生长；

(7)待步骤(6)完成后，将已测量的辐照考验样管束提出测量台架，并按照步骤(3)的标识顺时针旋转90°，并做好标识，重复步骤(3)至步骤(6)，完成该部分样管辐照生长；

(8)待步骤(7)完成后，将已测量的辐照考验样管束提出测量台架，并按照步骤(7)的标识顺时针旋转90°，并做好标识，重复步骤(3)至步骤(6)，完成该部分样管辐照生长；

(9)待步骤(8)完成后，将已测量的辐照考验样管束提出测量台架，并按照步骤(8)的标识顺时针旋转90°，并做好标识，重复步骤(3)至步骤(6)，完成该部分样管辐照生长，至此完成所有的样管辐照生产测量。

本方法采用摄像头直接对样管上下两端划线在有机玻璃刻度尺中位置进行读取拍摄，然后使用图想法，以两刻度线之间的距离作为标准值，计算出划线在刻度线中的位置，并将该值与两刻度尺之间距离的标定值组合得到辐照后样管划线距离，从而计算出该样管的辐照生长，然后依次转动角度，完成对所有样管的测量，图想法是工业测量中较为常用的方法，由于在测量过程中，样管是被固定的，位置保持不动，而且是通过直接的数据对比得出尺寸，能够测出尺寸的细微变化，相对于现有的间接测量方式而言，操作便利性和精确度大大提高，而且测量设备之间不会碰撞，安全性也大大提高。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明可以在水下准确地测量出高放射性密集管束的单根管的尺寸，其精度可达0.05mm；

2、本发明使测量安全、高效、可靠；

3、本发明可以作为样管束拆卸工装，并在测量装置上附加了回弹装置以适应拆卸后样管头部的回弹，为后续单根样管的抓取转移提供了便利。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为测量台架的结构示意图；

图3为摄像组件的结构示意图；

图4为长度测量示意图；

图5为样管束的位置图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-槽钢，2-支撑板，3-螺杆，4-抓具定位板，5-支撑架，6-外套管，7-样管，8-样管划线，9-机玻璃刻度尺，10-测量管，11-隔板，12-弹簧装置，13-导向销，14-固定架，15-双位置气缸，16-长杆，17-调节支撑座，18-调节螺母，19-摄像头，20-装载井池壁。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1至图5所示，一种水下高放射性密集管束长度测量装置，其硬件结构为，包括安装台架，而安装台架包括安装台架本体和8个调节支腿，安装台架本体固定在装载井池壁20上，调节支腿一端与安装台架本体固定，另一端与装载井池壁接触，测量台架固定在安装台架本体上。其中安装台架本体由槽钢1焊接而成，调节支腿包括螺杆3，以及固定在螺杆3端部的支撑板2。工作时，安装台架固定在装载井池壁，通过调节支腿实现安装台架与池壁紧密贴合，防止安装台架晃动。而测量台架包括抓具定位板4、外套管6以及支撑架5，且外套管6设置在抓具定位板4下端并与抓具定位板4固定，抓具定位板4和外套管6均与支撑架5固定，在测量管10和外套管6上设置有若干个隔板11，测量管10穿过抓具定位板4和隔板11后设在外套管6中，摄像组件与支撑架5固定，测量管10底部可以根据实际情况选择是否密封。

还在测量管10外壁上设置有窥视装置，要保证摄像组件能够完全看见所有的窥视装置，窥视装置包括窥视槽，窥视槽开设在测量管的上下两端外壁处，窥视槽中设置有有机玻璃并无缝贴合，且有机玻璃上刻有刻度线。摄像组件的数量为两组，其结构一致，只是一长一短，短的摄像组件用于拍摄位于测量管10上端处的有机玻璃上的刻度线，而长的摄像组件用于拍摄位于测量管10下端处的有机玻璃上的刻度线。支撑架与外套管成一个合理的角度，使得其上端高清彩色摄像头组件能从侧面依次看清楚5根样管的窥视槽。摄像组件采用可拆高清彩色摄像头组件，摄像组件包括摄像头19、长杆16、调节槽以及调节支撑座17，长杆16一端与支撑架5固定，另一端与摄像头19固定，调节槽设置在长杆16上，调节支撑座17设置在长杆16上并且能够在长杆16上滑动，通过调节可调支撑座17的位置可以实现调整高清彩色摄像头组件在测量台架上的位置，以便清楚准确地观察出划线与刻度线的关系。可调支撑座17通过调节螺母18与长杆16连接。

辐照样管束由18根辐照样管组成，布局对应图5中1-18位置，将图5的布置方式分4组进行测量，每次测量5根样管的辐照伸长。图4中样管7插入到测量管10的机玻璃刻度尺9中，通过透明的机玻璃刻度尺9能够看到样管划线8。

本实施例用于长度测量，实施例中用到的可燃毒物抓具为核电厂成熟产品，其结构不在本发明中阐述。

一种水下高放射性密集管束长度测量方法，包括以下步骤：

(1)将安装台架本体安装在装载井池壁20上，并通过调整调节支腿，使安装台架与池壁紧密贴合，防止晃动；

(2)通过四个吊耳将测量台架和两组可拆高清彩色摄像头组件吊入安装台架安装槽内，测量管10与测量台架固定；

(3)使用核电厂可燃毒物抓具将辐照样管束从组件中抓出，移至测量台架上方，并选择合适的朝向将可燃毒物的定位棒插入测量台架的抓具定位板4中，并做好标识；

(4)操作可燃毒物抓具使用低速档将辐照样管束插入测量台架，直至辐照样管束完全落入对应的测量管；

(5)通过上下两组高清彩色摄像头组件读取1-5号样管上下两端划线在有机玻璃刻度尺9中位置，并拍照；

(6)使用图想法，以两刻度线之间的距离作为标准值，计算出划线在刻度线中的位置，并将该值与两刻度尺之间距离的标定值组合得到辐照后样管划线距离，从而分别计算出5根样管的辐照生长；

(7)待步骤(6)完成后，将已测量的辐照考验样管束提出测量台架，并按照步骤(3)的标识顺时针旋转90°，并做好标识，重复步骤(3)至步骤(6)，完成测量编号6-9的考验样管辐照生长；

(8)待步骤(7)完成后，将已测量的辐照考验样管束提出测量台架，并按照步骤(7)的标识顺时针旋转90°，并做好标识，重复步骤(3)至步骤(6)，完成测量编号10-14的考验样管辐照生长；

(9)待步骤(8)完成后，将已测量的辐照考验样管束提出测量台架，并按照步骤(8)的标识顺时针旋转90°，并做好标识，重复步骤(3)至步骤(6)，完成测量编号15-18的考验样管辐照生长，至此完成所有的样管辐照生产测量。

实施例2：

如图1至图5所示，本发明还有另一种功能，作为样管束拆卸的工装，其中的引用到的螺母拆卸工具以及样管抓取工具不属于本发明，本实施例相对于实施例1增加了回弹装置，回弹装置设置在外套管6中，回弹装置包括固定架14、双位置气缸15、导向销13以及弹簧装置12，固定架14安装在外套管6的卡槽上，双位置气缸15设置在固定架14上，导向销13与双位置气缸15固定，弹簧装置12设置在导向销13顶端，弹簧装置12和导向销13插入测量管10中，且能够在测量管10中沿着测量管10的轴线滑动。样管束具体拆卸步骤如下：

(1)将安装台架安装在装载井池壁，如附图1所示，并通过调整8组可调支撑腿，使安装台架与池壁紧密贴合，防止晃动；

(2)通过四个吊耳将测量台架和两组可拆高清彩色摄像头组件吊入安装台架安装槽内，如附图1所示；

(3)使用核电厂可燃毒物抓具将辐照样管束从组件中抓出，移至测量台架上方，并选择合适的朝向将可燃毒物的定位棒插入测量台架的抓具定位板中，并做好标识；

(4)操作可燃毒物抓具使用低速档将辐照样管束插入测量台架，直至辐照样管束完全落入测量装置，移除可燃毒物抓具；

(5)使用专用工具拆除1-5号样管上端螺母，样管掉入测量管10内，由于底部弹簧装置12的缓冲，样管不受到任何损伤；

(6)使用核电厂可燃毒物抓具将辐照样管束从测量装置中抓出；

(7)驱动双位置气缸15将辐照样管抓头部分弹出测量管，以便抓取；

(8)使用样管抓取工具移除辐照样管；

(9)重复步骤三至步骤八完成剩余样管拆除。

本发明通过高清彩色摄像头读出样管划线在有机玻璃刻度尺中的位置，通过图想法计算出样管的辐照伸长。本发明可以在水下准确地测量出高放射性密集管束的单根管的尺寸，其精度可达0.05mm，其适用于在水下对类似于可燃毒物的样管束进行辐照后样管长度测量，测量高效、安全、可靠，本发明可以作为样管束拆卸工装，并在测量装置上附加了回弹装置以适应拆卸后样管头部的回弹，为后续单根样管的抓取转移提供了便利。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。