中核建中自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用紀(jì)實(shí)

    　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(guó)內(nèi)首創(chuàng)AFA3G定位格架外觀自動(dòng)檢測(cè)儀初戰(zhàn)告捷。投運(yùn)9個(gè)多月來，該儀器在線自動(dòng)檢測(cè)了4000多只定位格架，對(duì)焊點(diǎn)尺寸測(cè)量不確定度符合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，符合技術(shù)條件的要求（漏檢率為0、誤檢率≤15%）。它提高了測(cè)量效率，緩解了人工檢測(cè)效率不高的問題，最大限度地避免漏檢、誤檢的發(fā)生，對(duì)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(dòng)化技術(shù)突飛猛進(jìn)的同時(shí)，認(rèn)識(shí)到研究開發(fā)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，會(huì)更大地提升公司在核燃料元件工藝控制和產(chǎn)品檢驗(yàn)的效率，有效減少人工檢驗(yàn)不可避免的主觀因素影響。為此，公司在自動(dòng)檢測(cè)和在線實(shí)時(shí)檢測(cè)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(cè)靈敏度，提高了超聲檢測(cè)設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性，新建了管材渦流復(fù)驗(yàn)檢測(cè)方法，新增了定位格架G因子檢測(cè)方法，推進(jìn)了燃料棒長(zhǎng)度、端塞尺寸等自動(dòng)化檢測(cè)，建立了外觀對(duì)比試樣體系等，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、一致性和可靠性方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。
　　新系統(tǒng)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白
　　“一個(gè)靈活的機(jī)械臂上下運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)翻轉(zhuǎn)定位格架，進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)……”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(guó)羅曼廠參觀時(shí)，第一次看到法國(guó)研發(fā)的定位格架外觀自動(dòng)檢測(cè)機(jī)械臂工作的場(chǎng)景：“雖然只是隔著很遠(yuǎn)地看了一眼，但還是憧憬著公司什么時(shí)候能擁有這么現(xiàn)代化的自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)?！?BR>　　于是，追趕法國(guó)技術(shù)成了中核建中的目標(biāo)。為減少高昂的購買成本和使用成本，公司決定進(jìn)行自主研發(fā)。“有志者事竟成”，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(mèng)想最終成為了現(xiàn)實(shí)。中核建中成功研發(fā)了具有獨(dú)立自主產(chǎn)權(quán)的AFA3G定位格架外觀自動(dòng)檢測(cè)儀，從而填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
　　走進(jìn)公司零部件加工車間儀檢中心，自動(dòng)檢測(cè)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(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)典型的圖像截取、處理和存儲(chǔ)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(shí)別，實(shí)現(xiàn)每只格架1056個(gè)剛凸、528個(gè)彈簧和408個(gè)攪混翼的自動(dòng)識(shí)別。
　　“和國(guó)外技術(shù)相比，我們的自動(dòng)檢測(cè)儀能一次自動(dòng)測(cè)量9處焊點(diǎn)，國(guó)外的僅測(cè)量1處；能實(shí)現(xiàn)格架焊點(diǎn)尺寸測(cè)量自動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)精度達(dá)到0.02毫米，能實(shí)現(xiàn)剛凸、彈簧、條帶上飛濺的自動(dòng)檢測(cè)，對(duì)焊點(diǎn)形態(tài)缺陷（含虛焊、漏焊、焊偏等）自動(dòng)檢測(cè)，對(duì)剛凸的變形進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，而對(duì)于這些國(guó)外的均不能進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)?！弊詣?dòng)檢測(cè)儀研制的技術(shù)負(fù)責(zé)人王丹介紹說，“下一步，我們只要再稍稍改動(dòng)一些細(xì)節(jié)的數(shù)據(jù)，其檢測(cè)效果還將得到進(jìn)一步提升。”
　　“公司還研發(fā)了AFA3G格架條帶彈簧高度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。”三車間主任于小焱介紹說：“2014年4月至今，該測(cè)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(cè)量，表現(xiàn)出良好的可靠性和準(zhǔn)確性?！?BR>　　對(duì)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(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)都是一點(diǎn)點(diǎn)建起來的。剛開始都是摸索著干，沒有經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)人員也在現(xiàn)場(chǎng)跟著車間的工藝人員一起干，邊生產(chǎn)邊做實(shí)驗(yàn)。原來我們只有一兩種產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了在線自動(dòng)檢測(cè)，現(xiàn)在公司多個(gè)領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)！”
　　產(chǎn)學(xué)研合作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化
　　芯塊是燃料組件的核心部件，芯塊質(zhì)量的好壞對(duì)反應(yīng)堆的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。因此，中核建中通過加強(qiáng)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。“芯塊過程控制和最終產(chǎn)品測(cè)量系統(tǒng)的自動(dòng)化研發(fā)始終是與芯塊生產(chǎn)同步進(jìn)行的?！惫径囬g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(cè)量系統(tǒng)，其技術(shù)達(dá)到了國(guó)際同類先進(jìn)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(dòng)分選機(jī)構(gòu)動(dòng)作準(zhǔn)確、反應(yīng)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(cè)量，實(shí)現(xiàn)這套系統(tǒng)的自動(dòng)化至關(guān)重要。中核建中2010年與重慶大學(xué)共同研制了“UO2芯塊幾何密度高精度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了芯塊幾何密度的高精度自動(dòng)測(cè)量；2014年與重慶大學(xué)再度合作，共同研制了兩組激光探頭均固定的測(cè)量方法，大大提高了檢驗(yàn)效率和檢驗(yàn)精度。
　　如今，新400噸生產(chǎn)線芯塊外檢崗位已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了幾何尺寸數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，員工們也擺脫了原來的人工手動(dòng)輸入方式。經(jīng)實(shí)際操作測(cè)試，同樣是80塊芯塊的幾何尺寸測(cè)量操作，改造后的數(shù)據(jù)采集時(shí)間縮短了3個(gè)小時(shí)左右，并且從兩人協(xié)同操作優(yōu)化為只需一人獨(dú)立完成。通過改造軟件節(jié)約了人力，減少了操作時(shí)間和人為輸入誤差，檢測(cè)效率大大提升。
　　持續(xù)改進(jìn)確保“零破損”
　　燃料棒上的焊縫質(zhì)量高低直接影響燃料組件在反應(yīng)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(shí)現(xiàn)了激光徑儀自動(dòng)對(duì)焊縫高度的檢測(cè)。這項(xiàng)激光掃描技術(shù)具有測(cè)量范圍大、精度高、使用壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。盡管目前其使用僅限于焊接崗位的過程監(jiān)控，但是進(jìn)一步提升了公司的檢測(cè)水平和質(zhì)量。
　　而對(duì)于早在30多年前就已開始應(yīng)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(cè)技術(shù)，中核建中也在持續(xù)不斷地進(jìn)行改進(jìn)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(tái)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)相關(guān)掃描檢測(cè)軟件進(jìn)行升級(jí)。2015年5月，利用節(jié)假日和中途生產(chǎn)任務(wù)較少的時(shí)間進(jìn)行了設(shè)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(cè)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(cè)軟件集成控制，燃料棒的檢測(cè)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(shí)代步伐，陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了定位格架外觀自動(dòng)檢測(cè)、芯塊燒結(jié)塊密度的自動(dòng)控制、成品芯塊檢驗(yàn)的自動(dòng)化、燃料棒焊縫直徑檢測(cè)、燃料棒無損檢測(cè)自動(dòng)檢測(cè)的自動(dòng)化等，為公司打造“核電糧倉”并向“元件硅谷”穩(wěn)步邁進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。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(jìn)檢測(cè)技術(shù)的成熟應(yīng)用，通過技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步提高產(chǎn)品自動(dòng)檢測(cè)的能力和水平，使公司產(chǎn)品自動(dòng)檢測(cè)占比達(dá)到50%左右，以牢牢確?！傲闫茡p”質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。