KR101033208B1 - 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치 - Google Patents

원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치 Download PDF

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KR101033208B1 KR1020100005894A KR20100005894A KR101033208B1 KR 101033208 B1 KR101033208 B1 KR 101033208B1 KR 1020100005894 A KR1020100005894 A KR 1020100005894A KR 20100005894 A KR20100005894 A KR 20100005894A KR 101033208 B1 KR101033208 B1 KR 101033208B1
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김남균
나종일
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Abstract

본 발명은 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치에 관한 것으로, 머니퓰레이터(A)와 메인제어장치(B)로 구성되어 레이저 검사장치와 전자현미경을 자동으로 이동하는 머니퓰레이터(Manipulator)에 장착하여 정밀하게 측정하고 분석함으로써 불합격 결함의 크기를 분석하여 불합격 크기의 기하학적 형상을 모델링하고 검사결과를 기록하여 데이터베이스(Data Base)화 하고, 육안검사보다 정밀한 검사를 실행하여 인적 검사실수를 방지하고, 원자로 오링 밀봉부 부식 및 손상현황을 데이터 베이스화 할 수 있을 뿐만 아니라 정밀측정구간에 레이저 측정 기술을 채용함과 더불어 비접촉식, 원격제어(Remote Control) 기술을 원자력 발전소 고방사선 구간에 적용하여 오링 밀봉면 측정데이터의 이력관리를 통해 사전에 원자로 밀봉부 누설에 대한 예방정비가 가능하고 원자력 발전소의 운영효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

Description

원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치{Automatic inspection apparatus for reactor O-ring mating surface in Nuclear Power Plant}
본 발명은 원자로 오링 밀봉면을 검사하는 장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원자로 용기와 원자로 헤드 사이의 밀봉면을 정밀하게 검사하고 부식 및 손상현황을 데이터화 하여 원자로 밀봉부 누설에 대한 예방정비가 가능하고 원자력 발전소의 운영효율 및 신뢰성을 향상하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치에 관한 것이다.
국내 원전에서 원자로 플랜지 및 오링 그루브(Groove)를 검사하는 장비는 개발되어 있지 않다. 따라서 종래에는 원자로의 가동을 정지시킨 후 오링 접촉면을 작업자가 직접 계측기를 이용하여 오링면 육안검사를 수행하였다.
이러한 육안검사는 원자로 용기 밀봉부의 표면과 원자로 헤드 오링부(제거 전, 제거 후) 및 원자로 헤드 오링 그루브 밀봉부위를 다이얼 게이지와 육안으로 검사하는 것으로서, 원주방향 번호 마킹 후 원자로 헤드 인양 후 손상여부, 이물질 침착여부, 변형여부, 점식발생 확인하고 영상(Camera)기록 하는 것이나, 검사수행결과 다량의 방사선 쪼임과 검사결과 신뢰도 저하가 발생하는 결점이 있었다.
본 발명은 상기한 실정을 고려하여 종래 원자로 오링 밀봉면의 육안검사에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점 들을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 레이저 검사장치와 전자현미경을 자동으로 이동하는 머니퓰레이터(Manipulator)에 장착하여 정밀하게 측정하고 분석함으로써 불합격 결함의 크기를 분석하여 불합격 크기의 기하학적 형상을 모델링하고 검사결과를 기록하여 데이터베이스(Data Base)화하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 육안검사보다 정밀한 검사를 실행하여 인적 검사실수를 방지하고, 원자로 오링 밀봉부 부식 및 손상현황을 데이터 베이스화 할 수 있는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정밀측정구간에 레이저 측정 기술을 채용함과 더불어 비접촉식, 원격제어(Remote Control) 기술을 원자력 발전소 고방사선 구간에 적용하여 오링 밀봉면 측정데이터의 이력관리를 통해 사전에 원자로 밀봉부 누설에 대한 예방정비가 가능하고 원자력 발전소의 운영효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치는 이동용 바퀴(11)를 구비하는 전후 대차(10, 10')와, 상기 대차(10)에 장착되어 이동용 바퀴(11)를 회전 구동하는 구동모터(20)와, 상기 전후 대차(10, 10')에 수직으로 세워져 고정된 수직프레임(31, 31')의 상단부에 연결 고정되는 설치대(30)와, 상기 설치대(30)의 전방 하면에 고정 설치되는 디지털 전자현미경(40)과, 상기 설치대(30)의 후방 하면에 고정 설치되는 카메라(50)와, 상기 설치대(30)의 중앙 하면에 고정 설치되는 레이저 스캐너(60)와, 상기 설치대(30)의 상면에 고정 설치되어 상기 레이저 스캐너(60)를 제어하는 레이저 제어기(70) 및, 상기 설치대(30)의 상면에 고정 설치되어 이동위치를 제어하는 위치제어기(80)로 이루어지는 머니퓰레이터(A)와; 원자로 용기 오링 밀봉면 검사장치를 제어하는 제어수단(a)과, 상기 디지털 전자현미경(40)의 관찰영상과 상기 카메라(50)의 찰영영상을 처리하고 저장하는 영상처리수단(b) 및, 원자로 용기 오링 밀봉면 검사장치에 공급전원을 제공하는 전원공급수단(c)으로 이루어지는 메인제어장치(B)로 구성되어 원자로 오용기 오링 밀봉면을 검사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 레이저 검사장치와 전자현미경을 자동으로 이동하는 머니퓰레이터(Manipulator)에 장착하여 정밀하게 측정하고 분석함으로써 불합격 결함의 크기를 분석하여 불합격 크기의 기하학적 형상을 모델링하고 검사결과를 기록하여 데이터베이스(Data Base)화 하고, 육안검사보다 정밀한 검사를 실행하여 인적 검사실수를 방지하고, 원자로 오링 밀봉부 부식 및 손상현황을 데이터 베이스화 할 수 있을 뿐만 아니라 정밀측정구간에 레이저 측정 기술을 채용함과 더불어 비접촉식, 원격제어(Remote Control) 기술을 원자력 발전소 고방사선 구간에 적용하여 오링 밀봉면 측정데이터의 이력관리를 통해 사전에 원자로 밀봉부 누설에 대한 예방정비가 가능하고 원자력 발전소의 운영효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 각별한 장점이 있다.
도 1은 원자로 용기 오링 밀봉면 사진,
도 2는 원자로 헤드 오링 밀봉면 사진,
도 3은 원자로 용기 오링 밀봉면을 검사하는 본 발명 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치의 블록 구성도,
도 4는 원자로 용기 오링 밀봉면을 검사하는 본 발명의 일실시예에 따른 머니퓰레이터의 사시도,
도 5는 원자로 헤드 오링 밀봉면을 검사하는 본 발명 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치의 블록 구성도,
도 6은 원자로 헤드 오링 밀봉면을 검사하는 본 발명에 따른 머니퓰레이터의 사시도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3은 원자로 용기 오링 밀봉면을 검사하는 본 발명 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치의 블록 구성도, 도 4는 원자로 용기 오링 밀봉면을 검사하는 본 발명에 따른 머니퓰레이터의 사시도, 도 5는 원자로 헤드 오링 밀봉면을 검사하는 본 발명에 따른 머니퓰레이터의 사시도로서, 본 발명 원자로 용기 오링 밀봉면 자동 검사장치는 이동용 바퀴(11)를 구비하는 전후 대차(10, 10')와, 상기 대차(10)에 장착되어 이동용 바퀴(11)를 회전 구동하는 구동모터(20)와, 상기 전후 대차(10, 10')에 수직으로 세워져 고정된 수직프레임(31, 31')의 상단부에 연결 고정되는 설치대(30)와, 상기 설치대(30)의 전방 하면에 고정 설치되는 디지털 전자현미경(40)과, 상기 설치대(30)의 후방 하면에 고정 설치되는 카메라(50)와, 상기 설치대(30)의 중앙 하면에 고정 설치되는 레이저 스캐너(60)와, 상기 설치대(30)의 상면에 고정 설치되어 상기 레이저 스캐너(60)를 제어하는 레이저 제어기(70) 및, 상기 설치대(30)의 상면에 고정 설치되어 이동위치를 제어하는 위치제어기(80)로 이루어지는 머니퓰레이터(A)와; 원자로 용기 오링 밀봉면 검사장치를 제어하는 제어수단(a)과, 상기 디지털 전자현미경(40)의 관찰영상과 상기 카메라(50)의 찰영영상을 처리하고 저장하는 영상처리수단(b) 및, 원자로 용기 오링 밀봉면 검사장치에 공급전원을 제공하는 전원공급수단(c)으로 이루어지는 메인제어장치(B)로 구성되어 있다.
상기 카메라(50)는 머니퓰레이터(A)의 동작을 감시하기 위해 3대 설치하는 것이 바람직하고, 상기 머니퓰레이터(A)는 머니퓰레이터(A)의 이동용 상기 구동모터(20) 외에 상기 머니퓰레이터(A)의 이동방향과 교차하는 방향으로 상기 레이저 스캐너(60)를 이동시키기 위한 모터와, 상기 레이저 스캐너(60)를 상하로 이동시켜 레이저 스캐너(60)의 측정거리를 조절하기 위한 모터와, 디지털 전자현미경(40)의 줌 조절용 모터 및 초점조절용 모터가 추가로 설치되어 있다.
상기 메인제어장치(B)의 전원공급수단(c)은 제어용 컴퓨터와, 비데오 광링크와, 프레임 그래버와, 영상분배기와, 타이틀러와, VCR로 구성되어 있다.
또한 상기 메인제어장치(B)의 영상처리수단(b)에는 CCTV 모니터 및 8채널 DVD 레코더가 포함되어 있다.
그리고 본 발명 원자로 헤드 오링 밀봉면 자동 검사장치는 원자로 헤드 오링 밀봉면 상에 설치되는 레일(R)과, 이동용 바퀴(11')를 구비하는 전후 대차(10", 10")와, 상기 대차(10")에 재치되어 고정되는 설치대(20')와, 상기 설치대(20')의 하면에 장착되어 상기 이동용 바퀴(11')를 회전 구동하는 구동모터(30')와, 상기 설치대(20')의 전방 상면에 고정 설치되는 레이저 제어기(40')와, 상기 설치대(20')의 상면에 고정 설치되어 이동위치를 제어하는 위치제어기(50')와, 상기 설치대(20')의 상면 중앙에 고정 설치되는 디지털 전자현미경(60')과, 상기 설치대(20')의 후방 상면에 고정 설치되는 카메라(70') 및, 레이저 스캐너(80')와, 상기 설치대(20')의 전단에 세워지는 수직프레임(91')에 고정 설치되는 그루브 가이드(90')로 이루어지는 머니퓰레이터(A')와; 원자로 헤드 오링 밀봉면 검사장치를 제어하는 제어수단(a')과, 상기 디지털 전자현미경(60')의 관찰영상과 상기 카메라(70')의 찰영영상을 처리하고 저장하는 영상처리수단(b') 및, 원자로 헤드 오링 밀봉면 검사장치에 공급전원을 제공하는 전원공급수단(c')으로 이루어지는 메인제어장치(B')로 구성되어 있다.
상기 카메라(70')는 머니퓰레이터(A')의 동작을 감시하기 위해 3대 설치하는 것이 바람직하고, 상기 머니퓰레이터(A')는 머니퓰레이터(A')의 이동용 상기 구동모터(30') 외에 상기 머니퓰레이터(A')의 이동방향과 교차하는 방향으로 상기 레이저 스캐너(80')를 이동시키기 위한 모터와, 상기 레이저 스캐너(80')를 상하로 이동시켜 레이저 스캐너(80')의 측정거리를 조절하기 위한 모터와, 디지털 전자현미경(60')의 줌 조절용 모터 및 초점조절용 모터가 추가로 설치되어 있다.
상기 메인제어장치(B')의 전원공급수단(c')은 제어용 컴퓨터와, 비데오 광링크와, 프레임 그래버와, 영상분배기와, 타이틀러와, VCR로 구성되어 있다.
또한 상기 메인제어장치(B')의 영상처리수단(b')에는 CCTV 모니터 및 8채널 DVD 레코더가 포함되어 있다.
다음에는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시한 본 발명 원자로 용기 오링 밀봉면 자동 검사장치는 구동모터(20)로 바퀴(11)를 구동하며, 오링 밀봉면 표면에서 20mm 위에서 비접촉식 레이저 스캐너(60)로 표면 검사를 실시하고, 검사위치는 스터드홀 넘버링(Numberi ng)을 기준으로 한다.
또한 도 5 및 도 6에 도시한 본 발명 원자로 헤드 오링 밀봉면 자동 검사장치는 레일(R)을 설치하고, 구동모터(30')에 의해 회전하는 바퀴(11')가 레일(R) 위를 굴러 이동하면서 레이저 스캐너(80')로 표면 검사를 진행하고 검사위치는 스터드홀 넘버링(Numbering)을 기준으로 한다.
머니퓰레이터(A'; Manipulator)의 구동모터(11, 11')로는 엔코더(Encoder)가 설치된 서보모터(Servo Motor)를 사용하여 위치추적이 가능하게 하고, 검사장치는 원격제어 및 다양한 원자로 환경에 설치 및 취급 가능하다.
원자로 용기 플랜지 및 헤드 오링 그루브의 레이저 센서는 상호 호환되는 것을 선택하고, 원자로 오프레이팅 플로(Operating Floor)에서 크레인으로 원자로 용기 오링 밀봉면에 이동 설치하게 된다.
상기 머니퓰레이터(A, A'; Manipulator)의 하드웨어 및 소프트웨어는 통합하여 사용하고, 원자로 헤드 밀봉면 검사용 머니퓰레이터(A'; Manipulator)는 2 관절로 구성되어 적용 호기의 반경에 따라 원주방향으로 반경이 조절되게 된다.
적용 발전소별로 장비의 구동 메커니즘에 폭 조정이 가능하고, 이동하면서 오링면을 측정하며, 검사정밀도는 20μm(0.02mm) 이상, 이동속도는 1 ∼ 10mm/s 범위 내에서 조절가능하고, 정상검사속도는 1.5 ∼ 2.5mm/s 조절가능하다.
또한 상기 레이저 스캐너(60, 80') 및 디지털 전자현미경(40, 60')은 진행방향(Y축)에 직각(X축)으로 이동이 가능하여 2개의 오링 밀봉면 사이를 이동하면서 측정하게 된다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
10, 10', 10" : 전후 대차 11, 11' : 이동용 바퀴
20 : 구동모터 20' : 설치대
30 : 설치대 30' : 구동모터
31, 31' : 수직프레임 40 : 디지털 전자현미경
40' : 레이저 제어기 50 : 카메라
50' : 위치제어기 60 : 레이저 스캐너
60' : 디지털 전자현미경 70 : 레이저 제어기
70' : 카메라 80 : 위치제어기
80' : 레이저 스캐너 90' : 그루브 가이드
91' : 수직프레임 A, A' : 머니퓰레이터
B, B' : 메인제어장치 a, a' : 제어수단
b, b' : 영상처리수단 c, c' : 전원공급수단
R : 레일

Claims (10)

  1. 이동용 바퀴(11)를 구비하는 전후 대차(10, 10')와, 상기 대차(10)에 장착되어 이동용 바퀴(11)를 회전 구동하는 구동모터(20)와, 상기 전후 대차(10, 10')에 수직으로 세워져 고정된 수직프레임(31, 31')의 상단부에 연결 고정되는 설치대(30)와, 상기 설치대(30)의 전방 하면에 고정 설치되는 디지털 전자현미경(40)과, 상기 설치대(30)의 후방 하면에 고정 설치되는 카메라(50)와, 상기 설치대(30)의 중앙 하면에 고정 설치되는 레이저 스캐너(60)와, 상기 설치대(30)의 상면에 고정 설치되어 상기 레이저 스캐너(60)를 제어하는 레이저 제어기(70) 및, 상기 설치대(30)의 상면에 고정 설치되어 이동위치를 제어하는 위치제어기(80)로 이루어지는 머니퓰레이터(A)와; 원자로 용기 오링 밀봉면 검사장치를 제어하는 제어수단(a)과, 상기 디지털 전자현미경(40)의 관찰영상과 상기 카메라(50)의 찰영영상을 처리하고 저장하는 영상처리수단(b) 및, 원자로 용기 오링 밀봉면 검사장치에 공급전원을 제공하는 전원공급수단(c)으로 이루어지는 메인제어장치(B)로 구성되어 원자로 용기 오링 밀봉면을 검사하는 것을 특징으로 하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 카메라(50)는 머니퓰레이터(A)의 동작을 감시하기 위해 3대 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 머니퓰레이터(A)는 머니퓰레이터(A)의 이동용 상기 구동모터(20) 외에 상기 머니퓰레이터(A)의 이동방향과 교차하는 방향으로 상기 레이저 스캐너(60)를 이동시키기 위한 모터와, 상기 레이저 스캐너(60)를 상하로 이동시켜 레이저 스캐너(60)의 측정거리를 조절하기 위한 모터와, 디지털 전자현미경(40)의 줌 조절용 모터 및 초점조절용 모터가 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 메인제어장치(B)의 전원공급수단(c)은 제어용 컴퓨터와, 비데오 광링크와, 프레임 그래버와, 영상분배기와, 타이틀러와, VCR로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 메인제어장치(B)의 영상처리수단(b)에는 CCTV 모니터 및 8채널 DVD 레코더가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치.
  6. 원자로 헤드 오링 밀봉면 상에 설치되는 레일(R)과, 이동용 바퀴(11')를 구비하는 전후 대차(10", 10")와, 상기 대차(10")에 재치되어 고정되는 설치대(20')와, 상기 설치대(20')의 하면에 장착되어 상기 이동용 바퀴(11')를 회전 구동하는 구동모터(30')와, 상기 설치대(20')의 전방 상면에 고정 설치되는 레이저 제어기(40')와, 상기 설치대(20')의 상면에 고정 설치되어 이동위치를 제어하는 위치제어기(50')와, 상기 설치대(20')의 상면 중앙에 고정 설치되는 디지털 전자현미경(60')과, 상기 설치대(20')의 후방 상면에 고정 설치되는 카메라(70') 및, 레이저 스캐너(80')와, 상기 설치대(20')의 전단에 세워지는 수직프레임(91')에 고정 설치되는 그루브 가이드(90')로 이루어지는 머니퓰레이터(A')와; 원자로 헤드 오링 밀봉면 검사장치를 제어하는 제어수단(a')과, 상기 디지털 전자현미경(60')의 관찰영상과 상기 카메라(70')의 찰영영상을 처리하고 저장하는 영상처리수단(b') 및, 원자로 헤드 오링 밀봉면 검사장치에 공급전원을 제공하는 전원공급수단(c')으로 이루어지는 메인제어장치(B')로 구성되어 원자로 헤드 오링 밀봉면을 검사하는 것을 특징으로 하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 카메라(70')는 머니퓰레이터(A')의 동작을 감시하기 위해 3대 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 머니퓰레이터(A')는 머니퓰레이터(A')의 이동용 상기 구동모터(30') 외에 상기 머니퓰레이터(A')의 이동방향과 교차하는 방향으로 상기 레이저 스캐너(80')를 이동시키기 위한 모터와, 상기 레이저 스캐너(80')를 상하로 이동시켜 레이저 스캐너(80')의 측정거리를 조절하기 위한 모터와, 디지털 전자현미경(60')의 줌 조절용 모터 및 초점조절용 모터가 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 메인제어장치(B')의 전원공급수단(c')은 제어용 컴퓨터와, 비데오 광링크와, 프레임 그래버와, 영상분배기와, 타이틀러와, VCR로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 메인제어장치(B')의 영상처리수단(b')에는 CCTV 모니터 및 8채널 DVD 레코더가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 오링 밀봉면 자동 검사장치.
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