自动分选圆柱形核燃料丸的光学方法与设备技术

为了自动分选圆柱形核燃料丸，这些料丸被绕其轴旋转。一扁状光束聚焦在料丸的标称母线上。收集来自料丸上一狭长区域的反射光，该狭长区域是在无缺陷料丸上被照射的区域。沿该狭长区域逐点探测光强，并从光强的变化推断缺陷。为实现此点，判断出那些其反射光强位于两个可调正常阈值之间的点；过渡点存储在存储器之中；以及每一缺陷的界限及其类型通过形态分析判定。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对于用于核反应堆的燃料棒中的圆柱形燃料丸(一般基于铀氧化物)的检查，目的在于探查其表面的缺陷并按照这些燃料丸所具有的缺陷的性质和严重性将其分为不同的类别。附图说明图1简略表示出特别用于压水反应堆燃料棒中由烧结的铀氧化物形成的那类核燃料丸，这些燃料丸可能包含另外的元素，特别是在已经发生过发射的燃料的再利用的情形，就会包含少量的裂变产物和/或钚氧化物。本专利技术也可用于诸如钆氧化物等消耗性的有毒药丸。一个完好的燃料丸10具有圆柱形，其外围上磨光的且其端面中心下凹并可能有沟槽。图1中简略表示出侧面上常可遇到的缺损的一般外貌。缺口12可能是在处理过程中由冲击所引起的;其结果是表面从表面向后退缩。裂缝14形成宽度比其长度小得多而其底部从理论表面退缩的区域。数个裂缝的结合可构成爪形的缺损19。凹坑16形成表面的非规则性，这是由于置入圆柱本体的磨研颗粒的存在形成的。这种颗粒具有与料丸相同的化学性质。上面提到的缺陷被认为是三维缺陷。还知道有其他类型的缺陷，例如斑点，研磨的磨痕以及金属杂质，斑点是由于制造方法所引起的料丸的污染。研磨的缺陷是由于料丸缺乏侧表面部分之上的研磨而造成其磨损的部分。金属杂质一般是由丸中的外部物体的结痂引起的丸的亮闪闪的部分。由于这种外部物体在表面上出现，它被磨光而不构成三维缺陷。所有这些上述的缺陷都可以不同的形状或颜色来刻划。已提出了各种用于自动分选料丸的光学方法。特别是文献FR-A-2，461，944透露了一种方法，根据这种方法-每一待分选的料丸要绕其轴转动，-来自一光源的扁状光束聚焦在料丸的一条标称的母线上，-收集来自一个细长的带状区的反射光，该带状区即是在标称直径的无缺陷的料丸上被照亮的区域，-沿着该细长的带状区光线的强度被逐点检测，-并且由上述强度的变化推断出料丸的缺陷，特别，通过将该光线强度信号与一个平均值进行比较，而推断出缺陷。这个方法不能精确地评价缺陷的严重程度，从而导致在比较粗糙的标准的基础上进行去除和保留。而且必须形成两个图象第一个图象使之能够检测到诸如表面的剥落，非磨光部分，金属杂质等缺陷;第二个图象使之能检测到裂缝或凹坑等缺陷。本专利技术的一个目的是要提供一种方法使得可以对性质和缺陷的严重程度作出较好的评价，因而可进行更细致的分选，而且为了同时识别三维缺陷和表面缺陷仅需要单独一个图象。为此目的，本专利技术特别提出以上所定义的方法，按此方法-对带状区的每一点进行判别，带状区中的反射光强度处于一可调节的正常上阈值与一可调节的正常下阈值之间，-在存储器中存储正常区域与非正常区域之间的过渡点;并以数字化形式存储关于非正常区域点的光强，-通过连通性分析确定每一效应的限度并从预定的已由几何标准及光强标准识别的类型中判定缺陷的类型，以及-料丸被分选为至少一个合格的料丸类和至少一个废弃的料丸类。有关对料丸的质量要求可能依照料丸要被放置在核反应堆芯的部位而有所区别。在中子流量最高的区域只能允许最小的缺陷。在反应堆其他区域质量要求的严格性可较低。根据本专利技术的一个特优实施例，料丸分选步骤被结合分为三类进行第一类对应于无缺陷或存在可接受缺陷但不限制使用，第二类对应于存在在反应堆芯中一定部位可接受的缺陷。第三类对应于存在完全不可接受的缺陷，这或是由于其缺陷的严重性或是由于其数量。上述的双阈值操作方式使得能够确定那些对应不正常性的点的位置，仅识别出缺陷或甚至识别出这些缺陷属于的类别，即是三维缺陷还是表面光滑度缺陷是不够的。这种鉴别可特别由新的阈值操作进行，其阈值水平离开正常范围。例如，收集到的光强低于最低阈值则表明是一个三维缺陷。反之，大于最高阈值的光强表明是一个在标称表面上的高反射度的金属杂质。该第二阈限操作方式的运行是优越的，因为是在数字化的强度值上应用了软件，虽然这些操作也可在模拟信号上进行。还提供了一种用于自动检查圆柱状核燃料丸的光学设备，其中包括用于在沿被查料丸母线上将光束聚焦成一条线的光源;用于使料丸沿自身的轴旋转的机构;传感器，被照射的料丸母线的图象通过透镜/绘图设备在此传感器上形成，料丸的旋转使得该料丸所有的母线均被扫描，该设备的特点在于传感器向一个信号处理器进行输出，该信号处理器具有-一个预处理器，该处理器用于判定来自构成了该传感器的探测器的那些输出信号中的哪些信号是在由可调上限阈值与可调下限阈值所定义的正常区域之外的，以便将上述信号数字化并记录对正常区域的过渡点;-一个处理电路，该电路能够通过逐行对每一条线与下一条线进行比较而重构缺陷，并通过其形状及色彩级灰度级而识别这些缺陷;-以及用于以下目的的装置在料丸被扫描时将所有的缺陷存储在存储器中，按预定标准的功能对料丸进行分选。为了能进行高速分选，该设备宜设计成可同时处理几个料丸。特别地，该设备可设计为同时分选n×m个料丸，其中n与m是大于1的整数。此n×m个料丸同时被同一机构同步地旋转驱动，并且有n个传感器，每一传感器有m×p个探测器。分配给m个料丸的预处理电路将m×p个探测器所提供的信号与正常阈值比较，此后将收集到的信息在n×m个处理电路中分配。光源的个数可以与同时被分选的料丸数相同并可由激光二极管构成。这些二极管输出的光束的散射能够借助于由圆柱形透镜组成的光学镜片而形成高度聚焦在一条线上的扁形光束。每一光测器可由具有CCD(电荷耦合器件)探测器的一个线性阵列的摄象机构成，该探测器具有对可调时间周期的电荷积分的功能。该探测器亦可同时以对图象的第q线作电荷存储并对第q-1线作传送的方式工作。这可增加处理的速率。正常阈值与极限阈值可基于对标准件所作的测量进行调节。通过阅读以下用例子方式给出的特别实施例的陈述将可更好地理解本专利技术。-前面已提及的图1透视地表示一个带有表面缺陷的料丸;-图2是基于本专利技术一个特定实施例的设备主要部件的简略示图;-图3简略示出图2所示的那种设备中料丸在检验过程中、光源以及传感器的相对排布方式，以及可调器件的可能的分布;-图4是图3的顶视，是可同时进行多料丸分选的光源与传感器的一种可能的配置，-图5以大样简略表示出被照射的料丸带状区及由虚线所表示的缺陷的应响;-图6是一线状图，表示在一条具有各种缺陷的母线上积分过程中信号的一种可能的变化;以及-图7是一个可用于图2所示那种设备的处理器的框图。图2所示具有基本结构的设备可被看作是一些部件的构成，其中所要执行的各种功能要在各部之间分配。所要给出的这种分配绝不是唯一的，以例子方式给出的各项设备也不是唯一的。如图所示，该设备包括数据获取装置20，该装置具有用以接收料丸并使这些料丸旋转的装置22，以及一个光学检测器24。用于接收料丸并使之旋转的装置22可由一个可编程控制器26来控制。这些装置22可具有以下法国专利申请中所述的结构No.92，15846“料丸自动分选设备”1992年12月29日由本专利技术专利申请的同一受托人提交。然后控制器26可被装设而用于控制料丸往接收装置22的加载、料丸的旋转、料丸的卸载以及料丸依据分类向各容器的分配。整个设备的操作可由计算机28来控制，该计算机具有一个数据输入键盘29，一个显示屏30以及用于打印分选结果的打印机32。光学检测器24将信息通过连线34传送到装于机盒36中的预处理卡。经预处理后的信息传送到计算机28，但是功本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于自动分选圆柱形核燃料丸的方法，该方法包括以下步骤：－绕其自身轴线旋转待分选的料丸；－聚焦来自一个光源的扁形光束到旋转的上述每一料丸的标称母线上；－收集来自一狭长区域上被反射的光线，该区域将是无缺陷标称直径的料丸上被照射的区域 ；－沿该狭长区域逐点探测所反射的光强；以及－从上述各类光强中按以下步骤推断出缺陷：.在每一狭长区域中确定出其上的反射光强位于一个可调的上正常阈值与一个可调的下正常阈值之间的点，.以数字化形式存储正常区域与非正常区域之间的过渡 点并仅对于非正常区域的点存储光强，.通过连通性分析确定每一缺陷的界限并从按该缺陷的几何准则和平均光强准则所识别的预定类型中判定该缺陷的类型，以及.将料丸分为至少一类合格的料丸和一类被抛弃的料丸。

【技术特征摘要】
KR 1992-12-29 92158471.用于自动分选圆柱形核燃料丸的方法，该方法包括以下步骤-绕其自身轴线旋转待分选的料丸；-聚焦来自一个光源的扁形光束到旋转的上述每一料丸的标称母线上；-收集来自一狭长区域上被反射的光线，该区域将是无缺陷标称直径的料丸上被照射的区域；-沿该狭长区域逐点探测所反射的光强；以及-从上述各类光强中按以下步骤推断出缺陷·在每一狭长区域中确定出其上的反射光强位于一个可调的上正常阈值与一个可调的下正常阈值之间的点，·以数字化形式存储正常区域与非正常区域之间的过渡点并仅对于非正常区域的点存储光强，·通过连通性分析确定每一缺陷的界限并从按该缺陷的几何准则和平均光强准则所识别的预定类型中判定该缺陷的类型，以及·将料丸分为至少一类合格的料丸和一类被抛弃的料丸。2.基于权利要求1的一种方法，它包括顺序地存储非正常区域所有点的光强并在每一被探测的缺陷的平均灰度上进行类型辨别定阈值，该阈值具有两个偏离正常区域的额外的阈值水平。3.基于权利要求2的方法，其中类型辨别定阈值是在光强数字化之后使用软件来进行的。4.基于权利要求1的方法，其中缺陷的类型和程度是通过应用缺陷范围的动态重构的人工智能来判定的。5.自动检测圆柱形核燃料丸的光学设备，该设备包括用于形成沿待测料丸的母线的一条直线形的聚光束的光源;可接收至少一个料丸并使料丸绕其自身轴转动的装置;一个光传感器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：米查尔伯纳迪，保罗布维特，查尔德瓦赫，
申请(专利权)人：弗兰克巴尔日燃料制造公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]