[发明专利]控制棒导向筒开口销检测机器人及定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及核电设备检测领域，特别涉及一种控制棒导向筒开口销检测机器人及定位方法。

背景技术

控制棒导向筒开口销位于核电站反应堆上部堆内构件内，其作用是为控制棒导向筒提供定位和横向支承，是核电机组功率调节和应急停堆时控制棒能否按要求下落的重要影响因素。国外核电站多次出现开口销失效现象，其后果体现在两个方面，其一是控制棒导向筒错位，进而影响控制棒下落时间，其二是断裂的开口销部件作为异物进入核电站一回路中循环，会损伤其他重要设备，影响核电设备的完整性。因此有必要对控制棒导向筒开口销实施在役检查，以监测其运行过程中的质量状态，提高核电站的可靠性、安全性、完整性。

在役检查一般在核电机组大修过程中进行。大修时，上部堆内构件组件整体被存放在构件水池内。为进行开口销关键区域的超声波检查，需将一种扁形探头插入开口销凹槽中，凹槽在安装状态宽度在2.696mm～2.896mm之间，而探头组件宽度在2.4mm左右，水下定位精度要求较高。而且开口销端部凹入上栅格板底面37.75mm，这对开口销端面的观察和定位带来了很大难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现超声波探头组件三自由度高精度定位和垂直升降，以在堆内构件下方实施控制棒导向筒开口销超声波检查的控制棒导向筒开口销检测机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种控制棒导向筒开口销检测机器人，它包括车本体、垂直升降机构、探头组件、视频定位机构以及安装于所述车本体上的三自由度定位机构，所述三自由度定位机构包括θ轴驱动机构、安装于所述车本体上的Y轴驱动机构和安装于所述Y轴驱动机构上的X轴驱动机构，所述垂直升降机构安装于所述X轴驱动机构上，所述θ轴驱动机构安装于所述垂直升降机构上，所述探头组件安装于所述θ轴驱动机构上，所述X轴驱动机构的驱动方向和Y轴驱动方向相垂直且均与所述车本体上端面相平行，所述θ轴驱动机构带动所述探头组件旋转，所述垂直升降机构垂直所述车本体上端面。

优化的，所述车本体包括罩体、安装于所述罩体其中相对的两个侧壁上的两个车轮组件、密封安装于所述罩体内且与所述车轮组件相连接的传动组件。

优化的，每个所述车轮组件包括主动同步带轮、从动同步带轮以及连接于所述主动同步带轮和从动同步带轮上的双面齿同步带。

优化的，所述Y轴驱动机构包括设于所述车本体上端面上的Y轴导轨、与所述Y轴导轨相平行设置的Y轴丝杆组件、滑动连接于所述Y轴导轨上且与所述Y轴丝杆组件相连接的Y轴底座以及驱动所述Y轴丝杆组件移动的Y轴电机，所述Y轴电机的输出轴与所述Y轴丝杆组件的丝杆相平行或同轴设置。

进一步地，所述X轴驱动机构包括固定于所述Y轴底座上且与所述Y轴导轨相垂直设置的X轴导轨、安装于所述Y轴底座上且与所述X轴导轨相平行设置的X轴丝杆组件、滑动连接于所述X轴导轨上且与所述X轴丝杆组件的螺母相固定连接的X轴底座以及用于驱动所述X轴丝杆组件转动的X轴电机。

更进一步地，所述X轴电机与所述X轴丝杆组件的丝杆相垂直设置且两者通过锥齿轮组相传动连接，所述X轴电机与所述Y轴电机相平行设置，所述X轴底座具有延伸部，所述延伸部上设有用于安装所述锥齿轮组的X轴框体，所述X轴电机固定安装于所述X轴框体上。

优化的，所述垂直升降机构包括垂直所述车本体上端面设置的竖向安装板、安装于所述竖向安装板其中一个侧面上且伸缩方向垂直所述车本体上端面设置的竖向气缸，安装有所述竖向气缸的侧面为第一侧面，所述垂直升降机构还包括安装于所述第一侧面上且与所述竖向气缸的伸缩方向相平行设置的竖向导轨、滑动连接于所述竖向导轨上且与所述竖向气缸的活塞杆相固定连接的竖向底座。

优化的，视频定位机构包括安装于所述车本体上的粗定位部以及安装于所述垂直升降机构上的精定位部，所述精定位部安装于竖向安装板上且与所述第一侧面相对的侧面上。粗定位部包视频旋转座、安装于可以转动的视频旋转座上的水平摄像头，所述精定位部为竖向设置的竖向摄像头，竖向摄像头的拍摄方向朝上。