中核建中自動化檢測系統(tǒng)研發(fā)應用紀實

    　2015年年底，一條喜訊從中核建中核燃料元件有限公司零部件加工中心傳出：公司自主研發(fā)的國內(nèi)首創(chuàng)AFA3G定位格架外觀自動檢測儀初戰(zhàn)告捷。投運9個多月來，該儀器在線自動檢測了4000多只定位格架，對焊點尺寸測量不確定度符合評價標準，符合技術(shù)條件的要求（漏檢率為0、誤檢率≤15%）。它提高了測量效率，緩解了人工檢測效率不高的問題，最大限度地避免漏檢、誤檢的發(fā)生，對保證產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。
　　近年來，中核建中在生產(chǎn)線制造自動化技術(shù)突飛猛進的同時，認識到研究開發(fā)自動化檢測系統(tǒng)，會更大地提升公司在核燃料元件工藝控制和產(chǎn)品檢驗的效率，有效減少人工檢驗不可避免的主觀因素影響。為此，公司在自動檢測和在線實時檢測方面狠下工夫，取得了顯著成效：提高了燃料元件X射線檢測靈敏度，提高了超聲檢測設備穩(wěn)定性和可靠性，新建了管材渦流復驗檢測方法，新增了定位格架G因子檢測方法，推進了燃料棒長度、端塞尺寸等自動化檢測，建立了外觀對比試樣體系等，檢測結(jié)果的準確性、一致性和可靠性方面取得了長足進步。
　　新系統(tǒng)填補國內(nèi)空白
　　“一個靈活的機械臂上下運動，自動翻轉(zhuǎn)定位格架，進行自動化檢測……”中核建中質(zhì)量管理部的謝凌云到現(xiàn)在還記得2009年在法國羅曼廠參觀時，第一次看到法國研發(fā)的定位格架外觀自動檢測機械臂工作的場景：“雖然只是隔著很遠地看了一眼，但還是憧憬著公司什么時候能擁有這么現(xiàn)代化的自動化檢測系統(tǒng)?！?BR>　　于是，追趕法國技術(shù)成了中核建中的目標。為減少高昂的購買成本和使用成本，公司決定進行自主研發(fā)?！坝兄菊呤戮钩伞?，經(jīng)過技術(shù)人員和工藝人員3年多的共同努力，再加上與外方合作，這一夢想最終成為了現(xiàn)實。中核建中成功研發(fā)了具有獨立自主產(chǎn)權(quán)的AFA3G定位格架外觀自動檢測儀，從而填補了國內(nèi)空白。
　　走進公司零部件加工車間儀檢中心，自動檢測儀正在忙碌著。自去年3月投產(chǎn)以來，它已經(jīng)吸引了不少參觀者。工作人員只需要把AFA3G定位格架放入其中，儀器就會自動實現(xiàn)典型的圖像截取、處理和存儲功能，還可以按顏色建立不同類型缺陷特征圖像庫。特別是產(chǎn)品缺陷的數(shù)字化描述，方便操作人員識別，實現(xiàn)每只格架1056個剛凸、528個彈簧和408個攪混翼的自動識別。
　　“和國外技術(shù)相比，我們的自動檢測儀能一次自動測量9處焊點，國外的僅測量1處；能實現(xiàn)格架焊點尺寸測量自動檢測，檢測精度達到0.02毫米，能實現(xiàn)剛凸、彈簧、條帶上飛濺的自動檢測，對焊點形態(tài)缺陷（含虛焊、漏焊、焊偏等）自動檢測，對剛凸的變形進行自動檢測，而對于這些國外的均不能進行自動檢測。”自動檢測儀研制的技術(shù)負責人王丹介紹說，“下一步，我們只要再稍稍改動一些細節(jié)的數(shù)據(jù)，其檢測效果還將得到進一步提升。”
　　“公司還研發(fā)了AFA3G格架條帶彈簧高度自動測量系統(tǒng)。”三車間主任于小焱介紹說：“2014年4月至今，該測量系統(tǒng)已經(jīng)使用于AFA3G燃料組件定位格架16種條帶彈簧度的測量，表現(xiàn)出良好的可靠性和準確性。”
　　對此，中核建中主抓質(zhì)量工作的副總經(jīng)理任宇洪說：“公司的各類產(chǎn)品外觀自動檢測系統(tǒng)都是一點點建起來的。剛開始都是摸索著干，沒有經(jīng)驗，技術(shù)人員也在現(xiàn)場跟著車間的工藝人員一起干，邊生產(chǎn)邊做實驗。原來我們只有一兩種產(chǎn)品實現(xiàn)了在線自動檢測，現(xiàn)在公司多個領(lǐng)域都實現(xiàn)了這一目標！”
　　產(chǎn)學研合作實現(xiàn)自動化
　　芯塊是燃料組件的核心部件，芯塊質(zhì)量的好壞對反應堆的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。因此，中核建中通過加強芯塊生產(chǎn)的過程質(zhì)量控制，來確保芯塊的產(chǎn)品質(zhì)量?！靶緣K過程控制和最終產(chǎn)品測量系統(tǒng)的自動化研發(fā)始終是與芯塊生產(chǎn)同步進行的。”公司二車間黨支部書記陳曉香如是說。
　　中核建中多年前自行研制的UO2芯塊直徑在線測量系統(tǒng)，其技術(shù)達到了國際同類先進水平，確保了產(chǎn)品芯塊的質(zhì)量，提高了芯塊生產(chǎn)效率。系統(tǒng)的自動分選機構(gòu)動作準確、反應迅速，可滿足快速生產(chǎn)的要求。
　　而隨著產(chǎn)能的大幅提升，產(chǎn)品芯塊的性能也越來越受到用戶的重視。比如成品芯塊幾何密度、尺寸等物理性能的測量，實現(xiàn)這套系統(tǒng)的自動化至關(guān)重要。中核建中2010年與重慶大學共同研制了“UO2芯塊幾何密度高精度自動測量系統(tǒng)”，實現(xiàn)了芯塊幾何密度的高精度自動測量；2014年與重慶大學再度合作，共同研制了兩組激光探頭均固定的測量方法，大大提高了檢驗效率和檢驗精度。
　　如今，新400噸生產(chǎn)線芯塊外檢崗位已經(jīng)實現(xiàn)了幾何尺寸數(shù)據(jù)的自動采集，員工們也擺脫了原來的人工手動輸入方式。經(jīng)實際操作測試，同樣是80塊芯塊的幾何尺寸測量操作，改造后的數(shù)據(jù)采集時間縮短了3個小時左右，并且從兩人協(xié)同操作優(yōu)化為只需一人獨立完成。通過改造軟件節(jié)約了人力，減少了操作時間和人為輸入誤差，檢測效率大大提升。
　　持續(xù)改進確?！傲闫茡p”
　　燃料棒上的焊縫質(zhì)量高低直接影響燃料組件在反應堆內(nèi)表現(xiàn)，所謂“零破損”就是指燃料棒，所以其焊縫質(zhì)量顯得尤為重要。為此，中核建中做了大量研究工作，經(jīng)過不懈努力，公司核品生產(chǎn)實現(xiàn)了激光徑儀自動對焊縫高度的檢測。這項激光掃描技術(shù)具有測量范圍大、精度高、使用壽命長、性能穩(wěn)定等特點。盡管目前其使用僅限于焊接崗位的過程監(jiān)控，但是進一步提升了公司的檢測水平和質(zhì)量。
　　而對于早在30多年前就已開始應用的燃料棒內(nèi)部UO2芯塊排列狀況、零部件尺寸和UO2芯塊富集度的一致性無損檢測技術(shù)，中核建中也在持續(xù)不斷地進行改進以滿足公司現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)的要求。最近兩年，公司就立足于Windows平臺檢測系統(tǒng)，對相關(guān)掃描檢測軟件進行升級。2015年5月，利用節(jié)假日和中途生產(chǎn)任務較少的時間進行了設備的安裝調(diào)試；2015年6月完成了3批燃料棒的鑒定工作。結(jié)果表明，此舉大大提高了燃料棒內(nèi)零部件尺寸的檢測精度，也提高了燃料棒內(nèi)零部件的判定可靠性。值得一提的是，通過采用嵌入式工業(yè)控制器與檢測軟件集成控制，燃料棒的檢測效率比過去提高了35%以上。
　　功崇惟志，業(yè)廣惟勤。中核建中緊跟時代步伐，陸續(xù)實現(xiàn)了定位格架外觀自動檢測、芯塊燒結(jié)塊密度的自動控制、成品芯塊檢驗的自動化、燃料棒焊縫直徑檢測、燃料棒無損檢測自動檢測的自動化等，為公司打造“核電糧倉”并向“元件硅谷”穩(wěn)步邁進奠定了基礎。據(jù)了解，中核建中今后5年將按照質(zhì)量領(lǐng)先戰(zhàn)略要求，結(jié)合先進檢測技術(shù)的成熟應用，通過技術(shù)創(chuàng)新，進一步提高產(chǎn)品自動檢測的能力和水平，使公司產(chǎn)品自動檢測占比達到50%左右，以牢牢確?！傲闫茡p”質(zhì)量目標的實現(xiàn)。