[发明专利]铀转化物料自动化投料方法

权利要求书

1.铀转化物料自动化投料方法，应用于铀转化物料自动化投料系统，可实现铀转化工序UO₂粉末料的自动连续投料操作；

其特征是：所述的铀转化物料自动化投料系统，包括厂房、密封罐套件、升降电梯、平移输送装置A、多层级储存输送装置和旋转升降输送装置A、平移输送装置B、平移输送装置C、旋转升降输送装置B、辅助拧杆装置和防扬尘加盖装置；

厂房内部在垂直方向上分为三层，从下至上分别为下层、中层和上层，下层设有悬臂吊车，中层设有中转料仓，上层的地板上设有连通至中转料仓的排料口，厂房在靠墙的边缘处设有贯通下层、中层和上层的升降通道，厂房下层的墙体上设有连通至升降通道下端的下敞口，厂房上层的墙体上设有连通至升降通道上端的上敞口；

密封罐套件包括定位底盘、密封罐和对接座；定位底盘内部设有用于定位密封罐的凹坑，凹坑的侧壁上设有斜坡面，以使凹坑从上端向下端尺寸逐渐缩小，凹坑底部设有落料口；密封罐包括罐体、螺杆、螺母和锥环形板；罐体内部设有用于容纳UO₂粉末料的内腔，罐体下端设有多根支脚和连通至内腔的出料口；螺杆可转动的安装在罐体内腔中，并沿罐体的轴向方向布置，螺杆上端头从罐体上端伸出，螺杆上端设有棱柱头；螺母螺纹连接在螺杆上；锥环形板与螺母固定连接，并随着螺母沿罐体的轴向方向移动，以关闭或敞开出料口；当密封罐稳定放置在定位底盘的凹坑中时，密封罐的出料口与定位底盘的落料口正对且贴合，密封罐的支脚与定位底盘凹坑底部的边缘线相抵，而实现密封罐的定位；对接座上设有第一对接部和第二对接部，第一对接部是与螺杆的棱柱头相匹配的棱柱孔，对接座通过棱柱孔可拆卸的插接在螺杆的棱柱头上，对接座转动即带动螺杆同步转动，第二对接部是围绕棱柱孔呈环形均布的三个扇形镂空区域，对接座通过三个扇形镂空区域与机械爪的三根拨指对接，并被机械爪带动转动；

升降电梯包括升降台、牵引驱动装置和传输机构；升降台通过牵引驱动装置安装在升降通道内，并做竖直方向上的升降运动；传输机构包括多根并列且水平布置的滚筒，滚筒转动安装在升降台上，所有的滚筒在上端共同形成滚动传输面，滚动传输面的一端设有进出罐口A，滚动传输面随着升降台同步升降运动，从而在上对接位置与下对接位置之间往返移动；

平移输送装置A包括支架B和辊筒组件B；支架B固定安装在厂房下层的地面上；辊筒组件B包括多根并列且水平布置的辊筒B，辊筒B转动安装在支架A上，辊筒组件B中所有的辊筒B在上端共同形成滚动输送面B，滚动输送面B的两端分别设有进罐口B和排罐口B；

多层级存储输送装置包括剪叉式升降底座A、支架A和辊筒组件A；剪叉式升降底座A固定安装在厂房下层的地面上；支架A固连在剪叉式升降底座A上，其被剪叉式升降底座A驱动做竖直方向上的升降运动；多组辊筒组件A从上至下间隔安装在支架A上，相邻的辊筒组件A之间设有用于放置对接座的安置区间；辊筒组件A包括多根并列且水平布置的辊筒A，辊筒A转动安装在支架A上，辊筒组件A中所有的辊筒A在上端共同形成滚动输送面A，滚动输送面A的两端分别设有底盘入口和底盘出口；多层级存储输送装置内部从上至下设置的多个滚动输送面A被剪叉式升降底座A驱动在竖直方向上同步升降，每一个滚动输送面A的底盘出口均可通过升降移动至与平移输送装置A的进罐口B紧邻且齐平；

旋转升降输送装置A包括剪叉式升降底座C、第一转动驱动组件、支架C和辊筒组件C；剪叉式升降底座C固定安装在厂房下层的地面上；支架C通过第一转动驱动组件可转动的安装在剪叉式升降底座C上，其一方面被剪叉式升降底座C驱动做竖直方向上的升降运动，另一方面被第一转动驱动组件驱动做水平面上的转动；辊筒组件C包括多根并列且水平布置的辊筒C，辊筒C转动安装在支架C上，辊筒组件C中所有的辊筒C在上端共同形成滚动输送面C，滚动输送面C的两端分别设有进罐口C和排罐口C；旋转升降输送装置A上端的滚动输送面C可做竖直方向上的升降和/或水平面上的旋转，进而使滚动输送面C在第一位姿和第二位姿之间切换，当滚动输送面C处在第一位姿时，进罐口C与平移输送装置A的排罐口B紧邻且齐平，当滚动输送面C处在第二位姿时，排罐口C与处在下对接位置的升降电梯的滚动传输面紧邻且齐平；

平移输送装置B包括支架D和辊筒组件D；支架D固定安装在厂房上层的地面上；辊筒组件D包括多根并列且水平布置的辊筒D，辊筒D转动安装在支架D上，辊筒组件D中所有的辊筒D在上端共同形成滚动输送面D，滚动输送面D的两端分别设有进罐口D和排罐口D；平移输送装置B的进罐口D与处在上对接位置的升降电梯的滚动传输面紧邻且齐平；

平移输送装置C包括支架E和辊筒组件E；支架E固定安装在厂房上层的地面上；辊筒组件E包括多根并列且水平布置的辊筒E，辊筒E转动安装在支架E上，辊筒组件E中所有的辊筒E在上端共同形成滚动输送面E，滚动输送面E的一端设有进出罐口B；

旋转升降输送装置B包括剪叉式升降底座F、第二转动驱动组件、支架F、辊筒组件F、端部锁定组件和端部撑腿组件；剪叉式升降底座F固定安装在厂房上层的地面上；支架F通过第二转动驱动组件可转动的安装在剪叉式升降底座F上，支架F一方面被剪叉式升降底座F驱动做竖直方向上的升降运动，另一方面被第二转动驱动组件驱动做水平面上的转动；辊筒组件F包括多根并列且水平布置的辊筒F，辊筒F转动安装在支架F上，辊筒组件F中所有的辊筒F在上端共同形成滚动输送面F，滚动输送面F的一端设有进罐口F，另一端设有排料孔和排罐口F，排料孔将支架F上下贯通；端部锁定组件设在支架F上，并位于支架F相对靠近排罐口F的一端，其用于锁定或解锁放置于滚动输送面F上的定位底盘，当定位底盘被锁定时，定位底盘的落料口与旋转升降输送装置B的排料孔上下正对，当定位底盘被解锁时，定位底盘可从滚动输送面F的排罐口F排出；端部锁定组件包括丝杆座A、双向螺纹丝杆、螺母A、第三驱动电机、Z形连接架和电磁铁；丝杆座A固定安装在支架F相对靠近排罐口F的一端的下端；双向螺纹丝杆水平布置活动安装在丝杆座A上，并位于支架F下端，双向螺纹丝杆的两端设有螺纹旋向相反的外螺纹；两个螺母A分别螺纹连接在双向螺纹丝杆两端的外螺纹上；第三驱动电机固定安装在丝杆座A上，并通过联轴器与双向螺纹丝杆的一端连接，以驱动双向螺纹丝杆转动；两个Z形连接架的下端分别固连在两个螺母A上，上端分别伸入排罐口F的上端两侧，两个Z形连接架在第三驱动电机的驱动下同步同向移动或同步背向移动，进而在上端伸入排罐口F的正上方区域或退出排罐口F的正上方区域；两个电磁铁嵌入式安装在两个Z形连接架的上端；端部撑腿组件对称设置在支架F相对靠近排罐口F的下端两侧，其长度可伸缩，从而为处在不同高度的支架F提供支撑；旋转升降输送装置B上端的滚动输送面F可在竖直方向上升降和/或在水平面上旋转，进而使滚动输送面F在第一姿态和第二姿态之间切换，当滚动输送面F处在第一姿态时，进罐口F与平移输送装置B的排罐口D紧邻且齐平，排罐口F与平移输送装置C的进出罐口B紧邻且齐平，当滚动输送面F处在第二姿态时，排料孔与厂房上层地板上的排料口上下正对且紧邻；

辅助拧杆装置包括多自由度机械臂、机械爪和对接控制组件；多自由度机械臂一端固定安装在厂房上层的地板上，另一端与机械爪连接，机械爪与多自由度机械臂连接的一端为固定端，机械爪相对远离多自由度机械臂的一端为对接端，机械爪通过对接端与对接座上端的对接部进行对接，并在对接状态下拧转对接座；机械爪包括减速电机、扭矩传感器、基座和拨指；减速电机固定安装在多自由度机械臂的末端，扭矩传感器后端与减速电机的机轴连接，前端与基座连接，基座在一侧表面与扭矩传感器前端连接，在另一侧表面上固连有三根拨指，三根拨指围绕减速电机的机轴呈环形均布；机械爪通过三根拨指与对接座的三个扇形镂空区域对接；对接控制组件包括摄像头、图像比对模块和控制单元；摄像头直接或间接固定安装在机械爪的固定端上，其具有机械爪的对接端的视野范围；图像比对模块与摄像头通信方式连接；控制单元的信号输入端与图像比对模块通信方式连接，控制单元的信号输出端分别与多自由度机械臂和机械爪的减速电机通信方式连接；

防扬尘加盖装置包括移动驱动机构和盖板；移动驱动机构一端安装在厂房上层的地板上，另一端与盖板连接，以驱动盖板移动进而遮蔽或敞开厂房上层地板上的排料口；

执行投料操作之前，铀转化物料自动化投料系统处在初始状态，在初始状态下：

a、升降电梯的滚动传输面处在下对接位置；

b、多层级储存输送装置的每个滚动输送面A上放置一个定位底盘，最上层的滚动输送面A的底盘出口与平移输送装置A的进罐口B紧邻且齐平；

c、旋转升降输送装置A的滚动输送面C处在第一位姿；

d、旋转升降输送装置B的滚动输送面F处在第一姿态；

e、端部锁定组件的电磁铁保持通电状态，Z形连接架的上端伸入排罐口F的正上方区域；

f、端部撑腿组件的L形撑腿在下端与厂房上层的地面接触；

g、防扬尘加盖装置的盖板将厂房上层的排料口遮蔽；

h、图像比对模块中预先存储有机械爪与对接座对接时的图像，所述图像由摄像头拍摄；

投料方法如下：

S01，组装密封罐套件：

a、位于多层级储存输送装置最上端的一组辊筒组件A启动，驱动放置于其上的定位底盘在滚动输送面A上移动，直至从底盘出口排出，然后通过进罐口B进入平移输送装置A的滚动输送面B上；

b、将对接座通过棱柱孔插接在目标密封罐的棱柱头上；

c、当定位底盘平稳的停在滚动输送面B上时，将目标密封罐通过悬臂吊车吊放在定位底盘的凹坑中，当密封罐稳定放置在定位底盘的凹坑中时，密封罐的出料口与定位底盘的落料口对接，密封罐的支脚与定位底盘凹坑底部的边缘线相抵，而实现密封罐的定位；

S02，将密封罐套件输送至升降电梯内：

a、辊筒组件B启动，驱动放置于其上的密封罐套件在滚动输送面B上移动，直至从排罐口B排出，然后通过进罐口C进入旋转升降输送装置A的滚动输送面C上；

b、辊筒组件C启动，驱动放置于其上的密封罐套件向滚动输送面C的中心区域移动，当密封罐套件移动至滚动输送面C的中心区域时，辊筒组件C停止动作；

c、剪叉式升降底座C启动，将支架C和辊筒组件C抬升，以避免支架C和辊筒组件C在后续转动时与平移输送装置A产生干涉；

d、第一转动驱动组件启动，驱动支架C和辊筒组件C在水平面上旋转90°；

e、剪叉式升降底座C启动，将支架C和辊筒组件C降低，使将滚动输送面C变换为第二位姿；

f、辊筒组件C启动，驱动放置于其上的密封罐套件在滚动输送面C上移动，直至从排罐口C排出，然后通过进出罐口A进入升降电梯的滚动传输面上；

S03，将密封罐套件提升至厂房上层：

a、传输机构启动，驱动密封罐套件向滚动传输面的中心区域移动，当密封罐套件移动至滚动传输面的中心区域时，传输机构停止动作；

b、牵引驱动装置启动，带动升降台、传输机构和密封罐套件一同向厂房上层移动，当传输机构移动至上对接位置时，牵引驱动装置停止动作；

c、传输机构启动，驱动密封罐套件在滚动传输面上移动，直至从进出罐口A排出，然后通过进罐口D进入平移输送装置B的滚动输送面D上；

S04，将密封罐套件移动至投料位置：

a、辊筒组件D启动，驱动放置于其上的密封罐套件在滚动输送面D上移动，直至从排罐口D排出，然后通过进罐口F进入旋转升降输送装置B的滚动输送面F上；

b、辊筒组件F启动，驱动放置于其上的密封罐套件向滚动输送面F的排罐口F移动，当密封罐套件移动至支架F的转动中心的正上方时，辊筒组件F停止动作，以保证后续转动时的稳定性；

c、剪叉式升降底座F启动，将支架F和辊筒组件F抬升，以避免支架F和辊筒组件F在后续转动时与平移输送装置B和平移输送装置C产生干涉；

d、第二转动驱动组件启动，驱动支架F和辊筒组件F在水平面上转动90°；

e、剪叉式升降底座F启动，将支架F和辊筒组件F降低，使滚动输送面F变换为第二姿态；

f、辊筒组件F启动，驱动放置于其上的密封罐套件向滚动输送面F的排罐口F移动，当密封罐套件的定位底盘与电磁铁相接触时，定位底盘随即被电磁铁吸附固定，与此同时，辊筒组件F停止动作；

本步骤完成时，定位底盘的落料口、旋转升降输送装置B的排料孔、厂房上层的排料口，从上至下依次连通；

本步骤中，在a-d分步骤进行的同时，执行以下操作：移动驱动机构启动，带动盖板离开排料口，从而将厂房上层的排料口敞开；

S05，执行投料操作：

a、摄像头启动，获取机械爪的对接端的实时图像，图像比对模块将摄像头的实时拍摄图像与预存图像进行比对，并将比对结果反馈至控制单元，控制单元根据图像比对结果控制并调整多自由度机械臂的位姿和机械爪的动作，使实时拍摄图像与预存图像逐渐趋同，当实时拍摄图像与预存图像达到或高于95%的相似度时，即表示对接完成；此时，机械爪的三根拨指分别插入对接座的三个扇形镂空区域内；

b、机械爪的减速电机启动，带动基座和拨指转动，通过拨指带动对接座和密封罐的螺杆转动，进而带动螺母和锥环形板沿螺杆移动，从而将密封罐下端的出料口敞开，密封罐内腔中的UO₂粉末料随即从出料口排出，再依次通过定位底盘的落料口、旋转升降输送装置B的排料孔、厂房上层的排料口投入厂房中层的中转料仓；

c、投料完成后，机械爪的减速电机启动，带动基座和拨指转动，通过拨指带动对接座和密封罐的螺杆转动，进而带动螺母和锥环形板沿螺杆移动，从而将密封罐下端的出料口关闭；

d、多自由度机械臂动作，将机械爪向上移动，使机械爪的三根拨指退出对接座的三个扇形镂空区域；

S06、将空的密封罐套件转移至平移输送装置C上：

a、剪叉式升降底座F启动，将支架F和辊筒组件F抬升，以避免支架F和辊筒组件F在后续转动时与平移输送装置B和平移输送装置C产生干涉；

b、第二转动驱动组件启动，驱动支架F和辊筒组件F在水平面上转动90°；

c、剪叉式升降底座F启动，将支架F和辊筒组件F降低，使滚动输送面F变换为第一姿态；

d、电磁铁断电，以解除Z形连接架与定位底盘的相对固定关系，然后，第三驱动电机启动，驱动两个Z形连接架背向移动，进而退出排罐口F的正上方区域，以便于后续步骤中密封罐套件从排罐口F排出；

e、辊筒组件F启动，驱动放置于滚动输送面F上的密封罐套件向排罐口F移动，当密封罐套件从排罐口F排出后，通过进出罐口B进入平移输送装置C的滚动输送面E上，并暂时放置在滚动输送面E上；

f、剪叉式升降底座A抬升，使当前放置有定位底盘的所有辊筒组件A中，最上层的辊筒组件A的滚动输送面C抬升，使滚动输送面C的底盘出口与平移输送装置A的进罐口B紧邻且齐平。