[发明专利]一种核废料钢桶自动取封盖控制系统

说明书

技术领域

本发明属于核废料处理技术领域，尤其涉及一种核废料钢桶自动取封盖控制系统。

背景技术

核废料(nuclear waste material)泛指在核燃料生产、加工和核反应堆用过的不再需要的并具有放射性的废料。在运输和存储核废料的过程中，都要用到钢桶盛装经过封闭的核废料，由于钢桶具有很强的放射性，所以在其灌装和运输的过程中，都必须禁止人员靠近，也就无法采用传统的人工的方式，对钢桶进行密封，然而现有的设备中，也没有类似的设备能够专门对核废料桶盖进行封装和拆卸处理，同时也没有与之匹配的控制系统进行有效控制。传统的操作方式是人在密封室外手通过手套孔用剑式机械手进行取封盖，这样的操作方式使操作人员劳动强度大、操作效率低并且要求操作人员的操作技术高，需经过一定时间的操作训练才能掌握其中的技巧。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的核废料钢桶自动取封盖控制系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：该核废料钢桶自动取封盖控制系统包括：图像监控单元、运动控制单元、定位单元、传感器单元；

运动控制单元用于数据的运算和处理，并发出控制命令；

图像监控单元与运动控制单元相连接，用于对整个装置运行过程中的动作进行实时监控；

定位单元与运动控制单元相连接，用于对X轴、Y轴、Z轴以及回转C轴的精确定位；

传感器单元与运动控制单元相连接，用于检测金属桶的位置。

本发明还可以采用如下技术措施：

所述的运动控制单元包括：上位机、第一电源模块、PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机；

上位机的信号输入端与图像监控单元连接，上位机的信号输出端与PLC控制器连接；PLC控制器由第一电源模块供电，PLC控制器的输出端连接伺服驱动器并通过伺服驱动器连接伺服电机；PLC控制器还与定位单元和传感器单元相连接。

所述的图像监控单元包括：显示屏、4路硬盘录像机、第二电源模块、摄像机；

第二电源模块分别与显示屏、4路硬盘录像机相连接，4路硬盘录像机和摄像机的信号输出端分别与显示屏相连接。

所述的摄像机为点阵红外枪式摄像机。

所述的上位机是采用触摸屏结构；所述的PLC控制器包括：CPU模块、DI模块、DO模块、AI模块、FM353模块；

CPU模块通过DP总线与上位机相连接；

DI模块与CPU模块相连接，用于反馈各执行机构的动作完成位置是否正确以及控制信号；

DO模块与CPU模块相连接，用于控制电磁阀动作；

AI模块与CPU模块相连接，用于反馈扭矩信号；

FM353模块与CPU模块相连接，用于控制伺服驱动器运动。

所述的定位单元包括从XY方向平动时垂直扫描金属桶的弦长，再由所述定位单元计算出金属桶的中心位置的激光传感器。

所述的传感器单元包括运动机构运动极限传感器和位置检测传感器。

本发明具有的优点和积极效果是：该核废料钢桶自动取封盖控制系统结构设计简单、合理，运行稳定可靠，能够实现桶盖抓取、移动、桶盖与废料桶自动定位、桶螺纹孔位置定位、桶盖上的螺钉位置定位、放置桶盖、拧紧桶盖紧固螺栓等功能，在整个过程中，操作人员均远程操作，不与装置进行直接接触，亦不直接暴漏在操作现场；根据对象的结构特点，机械手采用主动定位加浮动定位的结构、主动定位结构采用X、Y、Z三轴直交直线运动机构，以及绕Z轴回转的C轴回转机构；X、Y轴方向伺服运动实现紧固螺栓的浮动操作头对桶或者桶盖的精确自动定位，Z轴的伺服运动带动浮动操作头上下运动，为取放桶盖的运动自由度，C轴回转机构主要完浮动头回转运动，通过回转运动结合寻找桶螺纹孔和桶盖螺钉的传感器，对桶上螺纹孔以及桶盖上螺钉的定位。浮动操作头上用于自适应精确定位桶盖上的螺栓或者桶螺纹孔，其上固定电动扳手，用于拧紧螺栓。同时，根据机械手使用环境，曝露在工作现场部分的电气驱动控制功能模块和各传感器，选用有一定的耐辐照特性的器件；同时，曝露在辐照环境下的部分的机械与电气控制模块需符合IP54防护要求，做防水防尘处理，可完全防止灰尘进入；控制系统采用远程控制的方式，人机交互控制台以控制计算机为核心，通过总线与现场控制器PLC通信的方式实现设备的控制，与辐照环境相隔离。

附图说明

图1是本发明实施例提供的核废料钢桶自动取封盖控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的图像监控单元的结构示意图；