KR102176126B1 - Remote automation system for CLP(Containment Liner Plate) thickness measurement with rotating laser tracker and reflector - Google Patents

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KR102176126B1 KR1020190155130A KR20190155130A KR102176126B1 KR 102176126 B1 KR102176126 B1 KR 102176126B1 KR 1020190155130 A KR1020190155130 A KR 1020190155130A KR 20190155130 A KR20190155130 A KR 20190155130A KR 102176126 B1 KR102176126 B1 KR 102176126B1
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류승우
성운학
최강일
김원일
박철
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Abstract

The present invention relates to a remote automatic ultrasonic inspection system for inspecting thickness reduction due to corrosion of a nuclear power plant containment liner plate (CLP) and whether a void exists between the CLP and concrete. The ultrasonic inspection system for inspecting the nuclear power plant CLP comprises: a remote control vehicle which has a magnetic wheel and inspects the thickness of the CLP using a wheel-type ultrasonic transducer while moving in a state of being attached to the CLP by magnetic force; and a laser tracker which irradiates a laser to a reflector mounted on the remote control vehicle and obtains location information of the remote control vehicle by using reflected light. A laser irradiation unit of the laser tracker can rotate to follow the remote control vehicle using the light reflected from the reflector, and the reflector can rotate to face the laser tracker. According to the configuration, even if the remote control vehicle moves, the reflector can rotate toward the laser tracker, thereby accurately detecting a position of the remote control vehicle.

Description

레이저 트래커와 리플렉터의 회전이 가능한 원전 격납건물 라이너 플레이트 측정용 원격 자동화 시스템 {Remote automation system for CLP(Containment Liner Plate) thickness measurement with rotating laser tracker and reflector}Remote automation system for CLP (Containment Liner Plate) thickness measurement with rotating laser tracker and reflector}

본 발명은 원자력 발전소의 국내 주요 노형인 경수로의 최종 4단계 방호벽에 속하는 원전 격납건물 라이너 플레이트의 부식에 의한 두께 감육과 CLP와 콘크리트 사이의 공극 여부 등을 검사하기 위한 원격 자동 초음파 검사 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a remote automatic ultrasonic inspection system for inspecting the thickness reduction due to corrosion of a liner plate of a nuclear power plant containment building belonging to the final four-stage protective wall of a light water reactor, which is a major domestic furnace of a nuclear power plant, and whether there is a void between CLP and concrete .

국내 원전의 대부분을 차지하는 경수로 원전의 격납건물은 원통형 벽체(shell), 바닥의 기초 슬래브(sleeve) 및 상부 덮개인 돔(dome)으로 구성되어 있다. The containment building of light water reactors, which occupies most of the domestic nuclear power plants, consists of a cylindrical shell, a base slab at the bottom, and a dome, which is an upper cover.

원전 격납건물 내부에는 철판으로 된 라이너 플레이트(Containment Liner Plate; CLP)가 위치하고, 이는 원전 방호벽 중 최종 4단계 방호벽에 속하는 중요 구조물이다. Inside the nuclear power plant containment building, a steel liner plate (CLP) is located, and it is an important structure that belongs to the final four-stage protection wall among nuclear power plant protection walls.

원전 격납건물 라이너 플레이트(CLP)는 정상 가동 시 외부환경으로부터 내부의 장비나 시스템을 보호하는 기능을 수행하고, 중대사고가 발생할 경우 내부 방사성 물질이 외부로 누설되는 것을 차단하여 발전소의 안전성을 유지한다. The nuclear power plant containment liner plate (CLP) performs the function of protecting internal equipment or systems from the external environment during normal operation, and maintains the safety of the power plant by blocking the leakage of internal radioactive materials to the outside in case of a serious accident. .

CLP에 대한 가동중 검사(ISI, in-service inspection)는 발전소의 주기별 장기 가동중 검사계획서(LTP, long-term plan)에 적용되는 기술기준(KEPIC MI 또는 ASME Sec.XI)에 따라 수행되고 있다. In-service inspection (ISI) for CLP is performed in accordance with the technical standards (KEPIC MI or ASME Sec.XI) applied to the long-term plan (LTP) for each period of the power plant. have.

대부분의 발전소가 KEPIC MI에 따라 CLP에 대한 가동중 검사(ISI)를 수행하고 있지만, 장비를 사용하지 않은 육안 검사에 그치고 있는 실정이다. Most power plants perform in-service inspection (ISI) for CLP according to KEPIC MI, but the situation is limited to visual inspection without using equipment.

국내 CLP는 2016년 한빛 2호기의 정기검사에서 배면 부식으로 인한 관통결함이 검출된 이후, 최근 배면 부식, 두께 부족과 같은 여러 가지 문제가 발생하여 검사 요건을 강화하고 있다. CLP 배면의 부식 유무는 기존의 육안검사법으로 검사할 수 없으므로, KEPIC MIE 1232 및 1240에 따라 초음파를 이용한 두께측정 검사 방법을 사용해야 한다. In Korea, CLP has been reinforcing inspection requirements due to various problems such as back corrosion and lack of thickness since penetration defects due to back side corrosion were detected in the regular inspection of Hanbit Unit 2 in 2016. Since the presence or absence of corrosion on the back of the CLP cannot be inspected by the existing visual inspection method, a thickness measurement inspection method using ultrasonic waves must be used in accordance with KEPIC MIE 1232 and 1240.

CLP는 원통형 벽체(Shell)와 돔(Dome)을 포함하는 대형 구조물이므로, 인력의 직접 접근이 불가능하여 비계 등의 임시가설물을 설치하여 검사를 수행하지만, 비계 설치 과정 중 사용되는 다량의 철제구조물의 일부가 낙하하여 발전 시스템의 일부에 손상을 줄 우려가 있으므로 공정 및 안전관리가 매우 엄격하게 이루어지고 있다. 이와 같은 과정은 원전 정기점검(O/H) 기간의 급격한 증가로 이어지고 있으며, 고위험도 고소작업으로 인한 안전사고 위험성이 매우 높다. CLP is a large structure including a cylindrical shell and a dome, so it is impossible to directly access the personnel, so temporary temporary installations such as scaffolds are installed to perform inspection, but a large amount of steel structures used during the scaffold installation process There is a risk that some of them may fall and damage a part of the power generation system, so process and safety management are very strict. Such a process leads to a rapid increase in the period of regular nuclear power plant inspection (O/H), and the risk of safety accidents due to high-risk work at high places is very high.

특히, CLP의 돔 부위는 구조상 비계와 같은 임시가설물로 접근이 불가능하고 폴라 크레인(polar crane) 상부에 설치된 EWP(elevated work platform)도 접근 거리에 한계가 있어 활용이 제약되므로 검사를 위한 접근방법 자체가 확보되지 않는 실정이다.In particular, the dome of the CLP is not accessible due to its structure due to temporary structures such as scaffolds, and the EWP (elevated work platform) installed on the upper part of the polar crane also has a limited access distance, which limits its use. Is not secured.

대한민국 등록특허 제10-0216708호Korean Patent Registration No. 10-0216708

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 원전 격납건물 라이너 플레이트의 부식에 의한 두께 감육과 공극을 확인하기 위해 작업자의 육안 검사가 아닌 자동으로 원전 격납건물 라이너 플레이트를 검사할 수 있고, 리플렉터가 레이저 트래커를 향해 회전할 수 있어 원격조종차량의 정확한 위치 확인이 가능한 원격 자동화 초음파 검사 시스템을 제공하고자 함에 목적이 있다.Therefore, the present invention was invented in view of the above circumstances, and it is possible to automatically inspect the nuclear power plant containment liner plate instead of the operator's visual inspection in order to check the thickness reduction and voids due to corrosion of the nuclear power plant containment liner plate, The purpose of this is to provide a remote automated ultrasonic inspection system capable of accurately checking the location of a remotely controlled vehicle as the reflector can rotate toward the laser tracker.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 원전 격납건물 라이너 플레이트(CLP)를 검사하기 위한 초음파 검사 시스템은, 마그네틱 휠을 구비하여 자력에 의해 CLP에 부착된 상태에서 이동하면서 휠 타입 초음파 탐촉자를 이용하여 CLP의 두께를 검사하는 원격조종차량; 상기 원격조종차량에 장착되는 리플렉터에 레이저를 조사하여 반사되는 빛을 이용하여 상기 원격조종차량의 위치정보를 얻는 레이저 트래커; 를 포함하고, 상기 레이저 트래커의 레이저 조사부는 상기 리플렉터로부터 반사되는 빛을 이용하여 상기 원격조종차량을 추종하도록 회전할 수 있고, 상기 리플렉터는 상기 레이저 트래커를 향하도록 회전할 수 있다.The ultrasonic inspection system for inspecting the nuclear power plant containment liner plate (CLP) according to the present invention for realizing the above-described object includes a magnetic wheel and a wheel-type ultrasonic probe while moving while attached to the CLP by magnetic force. A remote control vehicle that inspects the thickness of the CLP by using; A laser tracker that irradiates a laser to a reflector mounted on the remote control vehicle and obtains location information of the remote control vehicle by using reflected light; Including, the laser irradiation unit of the laser tracker may be rotated to follow the remote control vehicle using light reflected from the reflector, and the reflector may rotate to face the laser tracker.

또한, 상기 리플렉터는 상기 레이저 트래커를 향하도록 수직축을 중심으로 한 팬 회전과, 수평축을 중심으로 한 틸트 회전을 할 수 있고, 상기 원격조종차량은 상기 리플렉터를 팬 회전과 틸트 회전시키기 위한 리플렉터 구동부를 포함하고, 상기 리플렉터 구동부는 상기 리플렉터를 팬 회전시키기 위한 팬 모터와, 상기 팬 모터와 상기 리플렉터를 연결하는 팬 회전축과, 상기 리플렉터를 틸트 회전시키기 위한 틸트 모터와, 상기 틸트 모터와 상기 리플렉터를 연결하는 틸트 회전축을 포함한다.In addition, the reflector may rotate a pan about a vertical axis and a tilt rotation about a horizontal axis so as to face the laser tracker, and the remote control vehicle includes a reflector driving unit for pan rotation and tilt rotation of the reflector. Including, the reflector driving unit a fan motor for rotating the reflector, a pan rotation shaft connecting the fan motor and the reflector, a tilt motor for tilting rotation of the reflector, and connecting the tilt motor and the reflector It includes a tilt axis of rotation.

본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 검사 시스템을 이용하여 원전 격납건물 라이너 플레이트(CLP)를 검사하기 위한 초음파 검사 방법은, 상기 초음파 검사 시스템은, 마그네틱 휠을 구비하여 자력에 의해 CLP에 부착된 상태에서 이동하면서 휠 타입 초음파 탐촉자를 이용하여 CLP의 두께를 검사하는 원격조종차량과, 상기 원격조종차량에 장착되는 리플렉터에 레이저를 조사하여 반사되는 빛을 이용하여 상기 원격조종차량의 위치정보를 얻는 레이저 트래커를 포함하고, 상기 레이저 트래커의 레이저 조사부는 상기 리플렉터로부터 반사되는 빛을 이용하여 수직축을 중심으로 한 팬 회전과, 수평축을 중심으로 틸트 회전에 의해 상기 원격조종차량을 추종할 수 있고, 상기 리플렉터는 상기 레이저 트래커를 향하도록 상기 리플렉터의 수직축과 수평축을 중심으로 회전할 수 있고, 상기 레이저 조사부의 팬 회전각도 및 틸트 회전각도를 이용하여 광축 방향 벡터를 상기 원격조종차량의 ROV 좌표계 기준의 광축 방향 벡터로 변환하는 단계; 상기 변환된 ROV 좌표계 기준의 방향 벡터에 일치하도록 상기 리플렉터의 축을 회전시키는 단계; 를 포함한다. An ultrasonic inspection method for inspecting a nuclear power plant containment liner plate (CLP) using an ultrasonic inspection system according to another embodiment of the present invention, wherein the ultrasonic inspection system includes a magnetic wheel and is attached to the CLP by magnetic force. A remote control vehicle that inspects the thickness of the CLP using a wheel-type ultrasonic probe while moving in, and a laser that obtains location information of the remote control vehicle by using reflected light by irradiating a laser to a reflector mounted on the remote control vehicle. Including a tracker, the laser irradiation unit of the laser tracker can follow the remote control vehicle by rotating a pan about a vertical axis and a tilt rotation about a horizontal axis using light reflected from the reflector, and the reflector May be rotated around a vertical axis and a horizontal axis of the reflector so as to face the laser tracker, and an optical axis direction vector based on the ROV coordinate system of the remote control vehicle is determined by using the pan rotation angle and the tilt rotation angle of the laser irradiation unit. Converting to a vector; Rotating an axis of the reflector to match the direction vector based on the converted ROV coordinate system; Includes.

본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 검사 시스템을 이용하여 원전 격납건물 라이너 플레이트(CLP)를 검사하기 위한 초음파 검사 방법은, 상기 초음파 검사 시스템은, 마그네틱 휠을 구비하여 자력에 의해 CLP에 부착된 상태에서 이동하면서 휠 타입 초음파 탐촉자를 이용하여 CLP의 두께를 검사하는 원격조종차량과, 상기 원격조종차량에 장착되는 리플렉터에 레이저를 조사하여 반사되는 빛을 이용하여 상기 원격조종차량의 위치정보를 얻는 레이저 트래커를 포함하고, 상기 레이저 트래커의 레이저 조사부는 상기 리플렉터로부터 반사되는 빛을 이용하여 수직축을 중심으로 한 팬 회전과, 수평축을 중심으로 틸트 회전에 의해 상기 원격조종차량을 추종할 수 있고, 상기 리플렉터는 상기 레이저 트래커를 향하도록 상기 리플렉터의 수직축과 수평축을 중심으로 회전할 수 있고, 상기 레이저 조사부의 팬 회전각도 및 틸트 회전각도가 0인 상태에서 절대 좌표계를 정의하는 단계; 상기 레이저 트래커가 상기 원격조종차량을 추적하면서 발생하는 팬 회전각도와 틸트 회전각도를 얻는 단계; 상기 팬 회전각도와 상기 틸트 회전각도를 이용하여 상기 레이저 트래커의 광축 방향 벡터를 절대 좌표계 기준의 광축 방향 벡터로 변환하는 단계; 상기 원격조종차량에 장착된 자이로센서를 이용해 상기 리플렉터의 각각의 축이 상기 절대 좌표계의 축에 대해 회전된 축 중심 회전 각도를 판단하는 단계; 상기 축 중심 회전 각도를 이용하여 상기 레이저 트래커의 절대 좌표계 기준의 상기 광축 방향 벡터를 상기 원격조정차량의 ROV 좌표계 기준의 방향 벡터로 변환하는 단계; 상기 변환된 ROV 좌표계 기준의 방향 벡터에 일치하도록 상기 리플렉터의 축을 회전시키는 단계; 를 포함한다. An ultrasonic inspection method for inspecting a nuclear power plant containment liner plate (CLP) using an ultrasonic inspection system according to another embodiment of the present invention, wherein the ultrasonic inspection system includes a magnetic wheel and is attached to the CLP by magnetic force. A remote control vehicle that inspects the thickness of the CLP using a wheel-type ultrasonic probe while moving in, and a laser that obtains location information of the remote control vehicle by using reflected light by irradiating a laser to a reflector mounted on the remote control vehicle. Including a tracker, the laser irradiation unit of the laser tracker can follow the remote control vehicle by rotating a pan about a vertical axis and a tilt rotation about a horizontal axis using light reflected from the reflector, and the reflector Defining an absolute coordinate system in a state that can rotate around a vertical axis and a horizontal axis of the reflector so as to face the laser tracker, and a pan rotation angle and a tilt rotation angle of the laser irradiation unit are zero; Obtaining a pan rotation angle and a tilt rotation angle generated while the laser tracker tracks the remote control vehicle; Converting an optical axis direction vector of the laser tracker into an optical axis direction vector based on an absolute coordinate system using the pan rotation angle and the tilt rotation angle; Determining a rotation angle around an axis in which each axis of the reflector is rotated with respect to an axis of the absolute coordinate system using a gyro sensor mounted on the remote control vehicle; Converting the optical axis direction vector based on the absolute coordinate system of the laser tracker into a direction vector based on the ROV coordinate system of the remote control vehicle using the axis rotation angle; Rotating an axis of the reflector to match the direction vector based on the converted ROV coordinate system; Includes.

본 발명의 다른 실시예에 따른 원전 격납건물 라이너 플레이트(CLP)를 검사하기 위한 원격조종차량은, 본체; 상기 본체와 연결되는 휠 타입 초음파 탐촉자; 자력에 의해 CLP에 부착된 상태로 상기 원격조종차량을 이동 가능하게 하는 마그네틱 휠; 상기 본체에 연결되어, 레이저 트래커로부터 조사되는 레이저를 반사하여 상기 원격조종차량의 위치정보를 얻기 위한 리플렉터; 상기 리플렉터를 수직축을 중심으로 한 팬 회전과 수평축을 중심으로 한 틸트 회전시키기 위한 리플렉터 구동부; 를 포함하고, 상기 원격조종차량은 상기 마그네틱 휠에 의해 CLP에 부착된 상태로 이동하면서 상기 휠 타입 초음파 탐촉자에 의해 CLP의 두께를 측정할 수 있고, 상기 리플렉터 구동부는 상기 리플렉터를 팬 회전시키기 위한 팬 모터와, 상기 팬 모터와 상기 리플렉터를 연결하는 팬 회전축과, 상기 리플렉터를 틸트 회전시키기 위한 틸트 모터와, 상기 틸트 모터와 상기 리플렉터를 연결하는 틸트 회전축을 포함한다.A remote control vehicle for inspecting a nuclear power plant containment liner plate (CLP) according to another embodiment of the present invention includes: a main body; A wheel-type ultrasonic probe connected to the body; A magnetic wheel that enables the remote control vehicle to move while attached to the CLP by magnetic force; A reflector connected to the main body and reflecting a laser irradiated from a laser tracker to obtain location information of the remote control vehicle; A reflector driving unit for rotating the reflector in a pan about a vertical axis and a tilt rotation about a horizontal axis; Including, the remote control vehicle can measure the thickness of the CLP by the wheel type ultrasonic transducer while moving in a state attached to the CLP by the magnetic wheel, the reflector driving unit a fan for rotating the reflector fan And a motor, a pan rotation shaft connecting the pan motor and the reflector, a tilt motor for tilting rotation of the reflector, and a tilt rotation shaft connecting the tilt motor and the reflector.

본 발명에 따르면, 원전 격납건물 라이너 플레이트의 부식에 의한 두께 감육과 공극을 확인하기 위해 작업자의 육안 검사가 아닌 자동으로 원전 격납건물 라이너 플레이트를 검사하기 위한 원격 자동화 초음파 검사 시스템을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a remote automated ultrasonic inspection system for automatically inspecting the nuclear power plant containment liner plate, rather than the operator's visual inspection, in order to check the thickness reduction and voids due to corrosion of the nuclear power plant containment liner plate.

또한, 원격조종차량이 이동하더라도 리플렉터가 레이저 트래커를 향해 회전할 수 있어 원격조종차량의 위치를 정확히 감지할 수 있는 원격 자동화 초음파 검사 시스템을 제공할 수 있다. In addition, even if the remote-controlled vehicle moves, the reflector can rotate toward the laser tracker, thereby providing a remote automated ultrasonic inspection system capable of accurately detecting the position of the remote-controlled vehicle.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시례에 따른 원전 CLP를 검사하기 위한 원격 자동 초음파 검사 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시례에 따른 레이저 트래커를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시례에 따른 원격조종차량을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명에서 레이저 트래커가 원격조종차량을 추적하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명에서 레이저 트래커의 레이저 조사부를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6의 레이저 조사부의 수직축 중심의 회전을 설명하는 도면이다.
도 8은 도 6의 레이저 조사부의 수평축 중심의 회전을 설명하는 도면이다.
도 9는 도 6의 레이저 조사부의 광축방향 벡터를 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명에서 원격조종차량의 리플렉터가 레이저 트래커를 정면으로 바라보도록 ROV 좌표계를 변환하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시례에 따른 리플렉터부를 도시하는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시례에 따른 리플렉터부를 도시하는 평면도이다.
도 13은 본 발명에서 원격조종차량의 리플렉터의 팬 회전각도와 틸트 회전각도를 설명하는 도면이다. 1 and 2 are diagrams for explaining a remote automatic ultrasonic inspection system for inspecting a nuclear power plant CLP according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a laser tracker according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a remote control vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a method of tracking a remotely controlled vehicle by a laser tracker in the present invention.
6 is a diagram showing a laser irradiation unit of a laser tracker in the present invention.
FIG. 7 is a diagram explaining rotation of the laser irradiation unit in FIG. 6 about the center of the vertical axis.
FIG. 8 is a diagram explaining rotation of the laser irradiation unit in FIG. 6 about the center of the horizontal axis.
9 is a diagram illustrating a vector in the optical axis direction of the laser irradiation unit in FIG. 6.
10 is a diagram illustrating a process of converting the ROV coordinate system so that the reflector of the remote control vehicle faces the laser tracker in the present invention.
11 is a perspective view showing a reflector according to an embodiment of the present invention.
12 is a plan view showing a reflector according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram illustrating a pan rotation angle and a tilt rotation angle of a reflector of a remote control vehicle in the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are marked with the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시례에 따른 원전 CLP를 검사하기 위한 원격 자동 초음파 검사 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시례에 따른 레이저 트래커를 도시하는 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시례에 따른 원격조종차량을 도시하는 도면이다. 도 5는 본 발명에서 레이저 트래커가 원격조종차량을 추적하는 방법을 도시하는 도면이다. 도 6은 본 발명에서 레이저 트래커의 레이저 조사부를 도시하는 도면이다. 도 7은 도 6의 레이저 조사부의 수직축 중심의 회전을 설명하는 도면이다. 도 8은 도 6의 레이저 조사부의 수평축 중심의 회전을 설명하는 도면이다. 도 9는 도 6의 레이저 조사부의 광축방향 벡터를 설명하는 도면이다. 도 10은 원격조종차량의 리플렉터가 레이저 트래커를 정면으로 바라보도록 ROV 좌표계를 변환하는 과정을 설명하는 도면이다. 도 11은 본 발명의 실시례에 따른 리플렉터부를 도시하는 사시도이다. 도 12는 본 발명의 실시례에 따른 리플렉터부를 도시하는 평면도이다. 도 13은 본 발명에서 원격조종차량의 리플렉터의 팬 회전각도와 틸트 회전각도를 설명하는 도면이다. 1 and 2 are diagrams for explaining a remote automatic ultrasonic inspection system for inspecting a nuclear power plant CLP according to an embodiment of the present invention. 3 is a perspective view showing a laser tracker according to an embodiment of the present invention. 4 is a diagram showing a remote control vehicle according to an embodiment of the present invention. 5 is a diagram showing a method of tracking a remotely controlled vehicle by a laser tracker in the present invention. 6 is a diagram showing a laser irradiation unit of a laser tracker in the present invention. FIG. 7 is a diagram explaining rotation of the laser irradiation unit in FIG. 6 about the center of the vertical axis. FIG. 8 is a diagram explaining rotation of the laser irradiation unit in FIG. 6 about the center of the horizontal axis. 9 is a diagram illustrating a vector in the optical axis direction of the laser irradiation unit in FIG. 6. FIG. 10 is a diagram illustrating a process of transforming the ROV coordinate system so that the reflector of the remote control vehicle faces the laser tracker in front. 11 is a perspective view showing a reflector according to an embodiment of the present invention. 12 is a plan view showing a reflector according to an embodiment of the present invention. 13 is a diagram illustrating a pan rotation angle and a tilt rotation angle of a reflector of a remote control vehicle in the present invention.

원전 격납건물의 내부에는 철판으로 된 라이너 플레이트(Containment Liner Plate; CLP)가 위치하고, 이는 원전 방호벽 중 최종 4단계 방호벽에 속하는 중요 구조물이다. 본 발명에서는 원전 격납건물 라이너 플레이트(CLP)의 부식에 의한 두께 감육 및 공극을 검사하기 위한 자동화된 시스템을 제공한다. Inside the nuclear power plant containment building, a liner plate made of steel (CLP) is located, which is an important structure that belongs to the final four-stage protection wall among nuclear power plant protection walls. The present invention provides an automated system for inspecting the thickness reduction and voids due to corrosion of a nuclear power plant containment liner plate (CLP).

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 원전 CLP를 검사하기 위한 원격 자동 초음파 검사 시스템(이하, 초음파 검사 시스템)은 원격조종차량(100), 로프(200), 추락방지장치(210), 레이저 트래커(220), 개인용 단말기(240), 탐상수 탱크(230) 등을 포함한다. 1 to 4, a remote automatic ultrasonic inspection system (hereinafter, ultrasonic inspection system) for inspecting a nuclear power plant CLP of the present invention includes a remote control vehicle 100, a rope 200, a fall prevention device 210, It includes a laser tracker 220, a personal terminal 240, a flaw tank 230, and the like.

원전 격납건물(10)의 내부는 원통형 벽체인 쉘(shell)(11)과 상부 덮개인 돔(dome)(12)으로 이루어지고, 쉘(11)과 돔(12)에는 내벽을 따라 철판으로 된 라이너 플레이트(CLP)가 위치한다. The inside of the nuclear power plant containment building 10 is composed of a shell 11, which is a cylindrical wall, and a dome 12, which is an upper cover, and the shell 11 and dome 12 are made of iron plates along the inner wall. The liner plate CLP is located.

원격조종차량(100)은 마그네틱 휠을 구비하여 자력에 의해 CLP에 부착된 상태에서 이동하면서 휠 타입 초음파 탐촉자(140)를 이용하여 CLP의 두께를 검사한다. 원격조종차량(100)에는 각종 부품들이 연결되고, PAUT 시스템(위상배열 초음파 시험 시스템), VT 시스템(육안검사 시스템)이 구비된다. 원격조종차량(100)은 자체 제어기와 지상 제어기에 의해 제어될 수 있다. The remote control vehicle 100 includes a magnetic wheel and moves while being attached to the CLP by magnetic force, and inspects the thickness of the CLP using a wheel-type ultrasonic transducer 140. Various parts are connected to the remote control vehicle 100, and a PAUT system (phase array ultrasonic test system) and a VT system (visual inspection system) are provided. The remote control vehicle 100 may be controlled by its own controller and a ground controller.

도 4를 참조하면, 원격조종차량(100)은 본체(110), 리플렉터(120), 마그네틱 휠, 이송장치(130), 휠 타입 초음파 탐촉자(140), 카메라(150, 151), 자이로센서 등을 포함한다. 4, the remote control vehicle 100 includes a main body 110, a reflector 120, a magnetic wheel, a transfer device 130, a wheel-type ultrasonic probe 140, a camera 150, 151, a gyro sensor, etc. Includes.

본체(110)에는 각종 부품들이 연결되고, PAUT 시스템이 내장된다. Various parts are connected to the main body 110 and a PAUT system is built in.

리플렉터(120)는 레이저 트래커(220)로부터 조사되는 레이저를 반사하여 원격조종차량(100)의 위치정보를 얻을 수 있게 한다. The reflector 120 reflects the laser irradiated from the laser tracker 220 to obtain location information of the remote control vehicle 100.

마그네틱 휠은 자력에 의해 CLP에 부착된 상태로 원격조종차량(100)을 이동 가능하게 한다. The magnetic wheel enables the remote control vehicle 100 to be moved while being attached to the CLP by magnetic force.

이송장치(130)는 본체(110)의 정면에 부착되고 휠 타입 초음파 탐촉자(140)를 좌우 및 상하로 이송시킨다. The transfer device 130 is attached to the front of the main body 110 and transfers the wheel-type ultrasonic probe 140 left and right and up and down.

휠 타입 초음파 탐촉자(140)는 이송장치(130)과 연결된다. 휠 타입 초음파 탐촉자(140)는 PAUT 탐촉자를 축으로 하여 축을 중심으로 회전하는 휠 타입으로 형성되고, 이송장치(130)에 부착되어 CLP 면에 접촉된 상태로 이송장치(130)에 의해 좌우로 이동하면서 CLP의 두께 감육 및 공극을 측정한다. The wheel type ultrasonic transducer 140 is connected to the transfer device 130. The wheel-type ultrasonic transducer 140 is formed in a wheel type that rotates about an axis with the PAUT transducer as an axis, and is attached to the conveying device 130 and moved left and right by the conveying device 130 in contact with the CLP surface. While measuring the thickness reduction and voids of the CLP.

카메라(150, 151)는 본체(110)에 연결되어 휠 타입 초음파 탐촉자(140)가 CLP의 두께를 측정하는 동안 CLP 면을 촬영한다. The cameras 150 and 151 are connected to the main body 110 to photograph the CLP surface while the wheel-type ultrasonic probe 140 measures the thickness of the CLP.

자이로센서는 글로벌 좌표계 기준으로 원격조종차량(100)이 각각의 축을 중심으로 얼마만큼 회전되어 있는지를 알 수 있게 한다. The gyro sensor makes it possible to know how much the remote control vehicle 100 is rotated around each axis based on the global coordinate system.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 로프(200)는 원격조종차량(100)에 연결된다. 원전 격납건물의 내부에는 일반적으로 폴라 크레인(polar crane)(20)이 위치한다. 1 to 3, the rope 200 is connected to the remote control vehicle 100. A polar crane 20 is generally located inside the nuclear power plant containment building.

로프(200)는 로프 가이드 롤러를 포함한 클램프를 통해 원전 격납건물 내부에 설치되는 구조물(21, 22)과 추락방지장치(210)에 연결된다. 쉘(11)을 검사할 경우, 로프(200)는 폴라 크레인(20)에 설치되는 구조물(21)인 크레인 레일에 연결될 수 있다. 돔(12)을 검사할 경우, 로프(200)는 돔(12)의 천정에 부착되는 구조물(22)에 가이드 롤러를 포함한 클램프로 연결될 수 있다. The rope 200 is connected to the structures 21 and 22 installed inside the nuclear power plant containment and the fall prevention device 210 through a clamp including a rope guide roller. When inspecting the shell 11, the rope 200 may be connected to a crane rail, which is a structure 21 installed on the polar crane 20. When inspecting the dome 12, the rope 200 may be connected to the structure 22 attached to the ceiling of the dome 12 with a clamp including a guide roller.

추락방지장치(210)는 원격조종차량(100)이 이동 가능하도록 로프(200)의 길이를 조절한다. CLP를 검사할 때, 원격조종차량(100)은 로프(200)를 끌고 다닌다. The fall prevention device 210 adjusts the length of the rope 200 so that the remote control vehicle 100 can move. When examining the CLP, the remote control vehicle 100 drags the rope 200.

원격조종차량(100)이 로프(200)를 끌고 다닐 수 있도록 로프(200)는 원격조종장치(100)보다 상부의 구조물(21, 22), 원격조종차량(100) 및 추락방지장치(210)를 통해 연결되고, 추락방지장치(210)는 로프(200)를 감거나 풀어서 원격조종차량(100)이 이동할 수 있게 한다. 원격조정차량(100)이 추락할 경우 순간적으로 로프(200)가 풀리면 추락방지장치(210)에서 로프(200)의 풀림을 멈추게 하여 추락을 방지한다.The rope 200 is a structure 21 and 22 above the remote control device 100 so that the remote control vehicle 100 can carry the rope 200, the remote control vehicle 100, and the fall prevention device 210 It is connected through, and the fall prevention device 210 allows the remote control vehicle 100 to move by winding or releasing the rope 200. When the remote control vehicle 100 falls, when the rope 200 is momentarily released, the fall prevention device 210 stops the loosening of the rope 200 to prevent a fall.

레이저 트래커(220)는 원전 격납건물 내의 적절한 장소에 설치된다. 레이저 트래커(220)는 원격조종차량(100)의 마그네틱 휠의 슬립, 장애물 등에 의해 위치의 오차가 발생할 수 있으므로, 외부에서 원격조종차량(100)의 정확한 위치를 실시간으로 측정할 수 있도록 한다. The laser tracker 220 is installed in an appropriate place within the nuclear power plant containment building. Since the laser tracker 220 may cause a positional error due to slip of the magnetic wheel of the remote control vehicle 100 or an obstacle, it is possible to measure the exact position of the remote control vehicle 100 from the outside in real time.

원격조종차량(100)에서 검사구간을 설정하여 검사를 시작하면, 원격조종차량(100)은 레이저 트래커(220)로부터 실시간으로 위치정보를 백업받으며 정해진 위치로 이동 후 휠 타입 초음파 탐촉자(140)를 이용하여 CLP 검사를 진행하게 된다.When the remote control vehicle 100 sets the inspection section and starts the inspection, the remote control vehicle 100 receives positional information from the laser tracker 220 in real time and moves to a predetermined position, and then uses the wheel-type ultrasonic probe 140. The CLP test is performed by using.

원격조종차량(100)에 의해 얻어진 촬영 영상 및 검사 데이터는 실시간으로 초음파 검사 시스템(UT system)에 저장되고, 위치정보와 함께 개인용 단말기(240)의 매핑 프로그램으로 보내진다. 개인용 단말기(240)의 매핑 프로그램에서는 입력된 데이터를 정리하여 CLP에 대한 매핑(mapping)을 하여 CLP의 부식에 의한 두께 감육 및 공극을 평가하게 된다. The captured image and inspection data obtained by the remote control vehicle 100 are stored in an ultrasonic inspection system (UT system) in real time, and sent to a mapping program of the personal terminal 240 together with location information. In the mapping program of the personal terminal 240, the input data is organized and mapped to the CLP to evaluate thickness reduction and voids due to corrosion of the CLP.

이하에서는, 도 5 내지 도 13을 참조하여 레이저 트래커(220)에 의해 원격조종차량(100)의 위치를 추적하는 방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of tracking the position of the remote control vehicle 100 by the laser tracker 220 will be described with reference to FIGS. 5 to 13.

레이저 트래커(220)는 레이저 조사부(221)에 의해 레이저를 원격조종차량(100)의 리플렉터(120)에 조사하고 리플렉터(120)로부터 반사되는 빛을 이용하여 원격조종차량(100)의 위치정보를 얻는다. 원격조종차량(100)의 리플렉터(120)를 레이저 트래커(220)에 인식시키면, 원격조종차량(100)의 위치를 실시간으로 레이저 트래커(220)가 추적할 수 있다. 레이저 트래커(220)는 원격조종차량(100)의 검사 시작 지점과 검사 영역을 안내한다. The laser tracker 220 irradiates the laser to the reflector 120 of the remote control vehicle 100 by the laser irradiation unit 221 and uses the light reflected from the reflector 120 to store the location information of the remote control vehicle 100. Get When the reflector 120 of the remote control vehicle 100 is recognized by the laser tracker 220, the laser tracker 220 can track the position of the remote control vehicle 100 in real time. The laser tracker 220 guides the inspection start point and inspection area of the remote control vehicle 100.

리플렉터(120)에 들어온 레이저는 들어온 각도와 평행하게 반사되어 나가고, 반사된 빛을 다시 레이저 트래커(220)에서 감지하고 위상차를 파악하여 원격조종차량(100)(정확하게는, 리플렉터(120))을 추적한다. The laser entering the reflector 120 is reflected parallel to the incoming angle, and the reflected light is detected again by the laser tracker 220 and the phase difference is determined to control the remote control vehicle 100 (precisely, the reflector 120). Track.

레이저 트래커(220)는 수직축과 수평축을 중심으로 회전이 가능하다. 예를 들어, 원격조종차량(100)이 오른쪽으로 이동하면 레이저 트래커(220)는 수직축을 중심으로 오른쪽으로 회전하여 원격조종차량(100)을 바라보게 된다. The laser tracker 220 can be rotated about a vertical axis and a horizontal axis. For example, when the remote control vehicle 100 moves to the right, the laser tracker 220 rotates to the right around a vertical axis to look at the remote control vehicle 100.

그러나, 원격조종차량(100)은 CLP 면에 부착되어 있으므로, 레이저 트래커(220)를 정면으로 바라볼 수 없고, 원격조종차량(100)에 장착된 리플렉터(120)도 항상 원격조종차량(100)의 수직방향 상면을 바라보게 된다. 그에 따라, 레이저 트래커(220)에서 조사되는 레이저와 리플렉터(120)는 θ의 각도를 이루게 된다. However, since the remote control vehicle 100 is attached to the CLP surface, the laser tracker 220 cannot be viewed in front, and the reflector 120 mounted on the remote control vehicle 100 is always the remote control vehicle 100 You are looking at the top surface in the vertical direction. Accordingly, the laser irradiated by the laser tracker 220 and the reflector 120 form an angle of θ.

각도 θ가 허용 각도를 넘어서게 되면, 레이저의 반사가 제대로 이루어지지 않으므로, 레이저 트래커(220)가 원격조종차량(100)을 추적할 수 없게 된다.When the angle θ exceeds the allowable angle, since the laser is not properly reflected, the laser tracker 220 cannot track the remote control vehicle 100.

본 발명에서는 리플렉터(120)가 레이저 트래커(220)를 정면으로 바라볼 수 있도록 검출되는 좌표에 따라 리플렉터(120)를 회전 구동한다. 이를 위해서는 모터 2개를 구비하여 수직축과 수평축으로 리플렉터(120)를 회전시켜 트래커를 정면으로 바라보게 만드는 장치 및 각각의 축을 중심으로 얼마만큼 회전해야 하는 지를 결정하는 알고리즘이 필요하다.In the present invention, the reflector 120 rotates and drives the reflector 120 according to the detected coordinates so that the reflector 120 can look directly at the laser tracker 220. To this end, a device that rotates the reflector 120 on a vertical axis and a horizontal axis by rotating the reflector 120 to face the tracker with two motors, and an algorithm that determines how much rotation is required around each axis is required.

리플렉터(120)는 원격조종차량(100)에 장착되어 있으므로 원격조종차량(100) 을 기준으로 수직축과 수평축으로 회전해야 한다. 수직축 중심의 회전을 팬(pan) 회전이라 하고, 수평축 중심의 회전을 틸트(tilt) 회전이라 한다. Since the reflector 120 is mounted on the remote control vehicle 100, it must rotate in a vertical axis and a horizontal axis based on the remote control vehicle 100. Rotation around the vertical axis is called pan rotation, and rotation around the horizontal axis is called tilt rotation.

본 발명에서는 리플렉터(120)를 회전시키기 위한 리플렉터 구동부를 포함한다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 리플렉터 구동부는 리플렉터 회전판(121), 팬 모터(122), 팬 회전축(123), 틸트 모터(124), 틸트 회전축(125)을 포함한다. 리플렉터(120)는 리플렉터 지지부(126)에 안착될 수 있다. In the present invention, it includes a reflector driving unit for rotating the reflector 120. 11 and 12, the reflector driving unit includes a reflector rotating plate 121, a fan motor 122, a pan rotating shaft 123, a tilt motor 124, and a tilt rotating shaft 125. The reflector 120 may be seated on the reflector support 126.

리플렉터 회전판(121)은 예를 들어, "ㄴ"자 형태로 절곡되는 판 형태를 갖고 리플렉터(120)의 측부와 연결된다. The reflector rotating plate 121 has, for example, a plate shape that is bent in a "b" shape and is connected to the side of the reflector 120.

팬 모터(122)는 팬 회전축(123)을 통해 리플렉터 회전판(121)과 연결된다. 팬 모터(122)의 회전은 팬 회전축(123)을 통해 리플렉터 회전판(121)에 전달되어 리플렉터 회전판(121)을 팬 회전시킨다. 리플렉터 회전판(121)이 팬 회전되면, 리플렉터 회전판(121)에 연결된 틸트 모터(124), 틸트 회전축(125), 리플렉터(120)가 함께 팬 회전된다. The fan motor 122 is connected to the reflector rotating plate 121 through a fan rotating shaft 123. The rotation of the fan motor 122 is transmitted to the reflector rotating plate 121 through the fan rotating shaft 123 to rotate the reflector rotating plate 121 as a fan. When the reflector rotating plate 121 is pan-rotated, the tilt motor 124, the tilt rotating shaft 125, and the reflector 120 connected to the reflector rotating plate 121 are pan-rotated together.

틸트 모터(124)와 틸트 회전축(125)은 리플렉터 회전판(121)에 연결되고, 틸트 모터(124)는 틸트 회전축(125)을 통해 리플렉터(120)와 연결된다. 틸트 모터(124)의 회전은 틸트 회전축(125)을 통해 리플렉터(120)에 전달되어 리플렉터(120)를 틸트 회전시킨다. The tilt motor 124 and the tilt rotation shaft 125 are connected to the reflector rotation plate 121, and the tilt motor 124 is connected to the reflector 120 through the tilt rotation shaft 125. The rotation of the tilt motor 124 is transmitted to the reflector 120 through the tilt rotation shaft 125 to tilt the reflector 120.

이러한 구성에 의해 리플렉터(120)는 팬 회전과 틸트 회전이 가능하게 된다. 리플렉터(120)의 팬 회전과 틸트 회전은 기술분야에 알려진 다양한 형태로 실시될 수 있고, 특정 실시례로 제한되지 않는다. With this configuration, the reflector 120 is capable of pan rotation and tilt rotation. Pan rotation and tilt rotation of the reflector 120 may be implemented in various forms known in the art, and are not limited to specific embodiments.

이하에서는, 원격조종차량(100)과 레이저 트래커(220)를 포함하는 초음파 검사 시스템에서 원격조종차량(100)의 리플렉터(120)가 레이저 트래커(220)를 향할 수 있도록 하는 본 발명의 초음파 검사 방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, in the ultrasonic inspection system including the remote-controlled vehicle 100 and the laser tracker 220, the reflector 120 of the remote-controlled vehicle 100 can be directed toward the laser tracker 220. Let's explain.

먼저, 레이저 트래커(220)의 팬 및 틸트 각도가 0인 상태에서 절대 좌표계(글로벌 좌표계)를 정의한다. First, an absolute coordinate system (global coordinate system) is defined in a state in which the pan and tilt angles of the laser tracker 220 are 0.

다음에, 레이저 트래커(220)가 원격조종차량(100)을 추적하면서 발생하는 팬 각도와 틸트 각도를 레이저 트래커(220)에서 얻는다.Next, the laser tracker 220 obtains a pan angle and a tilt angle generated while tracking the remote control vehicle 100 from the laser tracker 220.

레이저 트래커(220)의 회전 각도(팬 각도, 틸트 각도) 정보만으로는 리플렉터(120)를 얼마나 회전시켜야 할지 알 수 없다. 이는 레이저 트래커(220)의 레이저 광축의 방향과 리플렉터(120)의 ROV(Remotely Operated Vehicle; 원격조종차량) 좌표계가 다르기 때문이다. The rotation angle (pan angle, tilt angle) of the laser tracker 220 alone does not know how much to rotate the reflector 120. This is because the direction of the laser optical axis of the laser tracker 220 and the coordinate system of a remotely operated vehicle (ROV) of the reflector 120 are different.

다음에, 필요한 리플렉터(120)의 회전 각도를 얻기 위해서 레이저 트래커(220)의 팬 회전각도와 틸트 회전각도를 이용하여 레이저 트래커(220)의 레이저 광축 방향 벡터를 절대 좌표계 기준의 광축 방향 벡터 ai+bj+ck로 변환한다. Next, in order to obtain the required rotation angle of the reflector 120, the laser optical axis direction vector of the laser tracker 220 is converted to the optical axis direction vector ai+ based on the absolute coordinate system using the pan rotation angle and the tilt rotation angle of the laser tracker 220. Convert to bj+ck.

레이저 트래커(220)의 팬 각도를 P, 틸트 각도를 T라 하면, 레이저 트래커(220)의 광축 방향 벡터의 각 성분 값은 아래와 같이 구해진다. If the pan angle of the laser tracker 220 is P and the tilt angle is T, each component value of the vector in the optical axis direction of the laser tracker 220 is obtained as follows.

i 성분의 a = cos(P)×cos(T)a of component i = cos(P)×cos(T)

j 성분의 b = cos(T)×sin(P)j component b = cos(T)×sin(P)

k 성분의 c = -sin(T)c of the k component = -sin(T)

리플렉터(120)는 원격조종차량(100)에 장착되어 있으므로 리플렉터(120)를 회전시키는 모터의 회전각도는 원격조종차량(100)의 ROV 좌표를 기준으로 정해진다. Since the reflector 120 is mounted on the remote control vehicle 100, the rotation angle of the motor that rotates the reflector 120 is determined based on the ROV coordinates of the remote control vehicle 100.

따라서, 앞에서 구한 절대 좌표계 기준의 광축 방향 벡터에 리플렉터(120)의 ROV 좌표를 일치시키기 위해서는 레이저 트래커(220)의 절대 좌표계 기준의 광축 방향벡터를 ROV 좌표계 기준의 방향 벡터로 변환해야 한다.Therefore, in order to match the ROV coordinate of the reflector 120 with the optical axis direction vector based on the absolute coordinate system obtained above, the optical axis direction vector based on the absolute coordinate system of the laser tracker 220 must be converted into a direction vector based on the ROV coordinate system.

다음에, 원격조종차량(100)에 장착된 자이로센서를 이용해 원격조종차량(100)[리플렉터(120)]의 각각의 축이 절대 좌표계 기준의 축에 대해 회전된 축 중심 회전 각도를 판단한다. Next, each axis of the remote control vehicle 100 (reflector 120) is determined by using the gyro sensor mounted on the remote control vehicle 100 to determine the rotation angle of the axis around the axis of the absolute coordinate system.

다음에, 이러한 축 중심 회전 각도를 이용하여 레이저 트래커(220)의 절대 좌표계 기준의 광축 방향 벡터를 원격조종차량(100)의 ROV 좌표계 기준의 방향 벡터로 변환한다. Next, the optical axis direction vector based on the absolute coordinate system of the laser tracker 220 is converted into a direction vector based on the ROV coordinate system of the remote control vehicle 100 by using this axis rotation angle.

다음에, 이 변환된 ROV 좌표계 기준의 방향벡터에 리플렉터(120)의 방향을 일치시키면 리플렉터(120)가 레이저 트래커(220)를 정면으로 바라보게 할 수 있다.Next, when the direction of the reflector 120 is matched with the direction vector based on the converted ROV coordinate system, the reflector 120 can face the laser tracker 220 in front.

절대 좌표계를 기준으로 한 원격조종차량(100)의 ROV 좌표계와 절대 좌표계의 X, Y, Z축 기준의 각도 차이를 x, y, z라 하면, 광축 방향 벡터를 원격조종차량(100)의 ROV 좌표계 기준으로 변환하기 위한 변환 행렬은 아래와 같다.If the angle difference between the coordinate system of the remote control vehicle 100 based on the absolute coordinate system and the X, Y, and Z axes of the absolute coordinate system is x, y, z, the optical axis direction vector is the ROV of the remote control vehicle 100 The transformation matrix for transformation based on the coordinate system is as follows.

X축 변환 행렬 X-axis transformation matrix

Figure 112020104986363-pat00001
Figure 112020104986363-pat00001

Y축 변환 행렬Y-axis transformation matrix

Figure 112020104986363-pat00002
Figure 112020104986363-pat00002

Z축 변환행열Z-axis transformation matrix

Figure 112020104986363-pat00003
Figure 112020104986363-pat00003

X,Y,Z 축 기준의 변환 행렬을 모두 곱하면 아래 행열이 얻어진다. The following matrix is obtained by multiplying all of the transformation matrices based on the X, Y, and Z axes.

Figure 112020104986363-pat00004
Figure 112020104986363-pat00004

레이저 트래커(220)의 절대 좌표계 기준의 광축 방향벡터 ai+bj+ck에 위에서 구한 행렬을 곱하여 원격조종차량(100)의 ROV 좌표계 기준의 광축 방향 벡터 a'i+b'j+c'k 를 구한다. Multiply the optical axis direction vector ai+bj+ck based on the absolute coordinate system of the laser tracker 220 by the matrix obtained above to obtain the optical axis direction vector a'i+b'j+c'k based on the ROV coordinate system of the remote control vehicle 100 Seek.

a'i+b'j+c'k=[ai+bj+ck]*

Figure 112020104986363-pat00005
a'i+b'j+c'k=[ai+bj+ck]*
Figure 112020104986363-pat00005

각 축 성분값 a', b', c'는 다음과 같다. Each axis component value a', b', c'is as follows.

a' = a*cos(y)cos(z)+b*cos(y)sin(z)-c*sin(y)a'= a*cos(y)cos(z)+b*cos(y)sin(z)-c*sin(y)

b'=a*(sin(x)sin(y)cos(z)-cos(x)sin(z))+b'=a*(sin(x)sin(y)cos(z)-cos(x)sin(z))+

b*(sin(x)sin(y)sin(z)+cos(x)cos(z))+c*sin(x)cos(y) b*(sin(x)sin(y)sin(z)+cos(x)cos(z))+c*sin(x)cos(y)

c'=a*(cos(x)sin(y)cos(z)+sin(x)sin(z))+c'=a*(cos(x)sin(y)cos(z)+sin(x)sin(z))+

b*(cos(x)sin(y)sin(z)-c*sin(x)cos(z))+cos(x)cos(y) b*(cos(x)sin(y)sin(z)-c*sin(x)cos(z))+cos(x)cos(y)

위에서 구한 방향 벡터에 리플렉터(120)의 방향을 일치시키기 위해 필요한 리플렉터(120)의 회전각도인 팬 회전각도(RP)와 틸트 회전각도(RT)는 아래와 같이 계산된다.The pan rotation angle RP and the tilt rotation angle RT, which are rotation angles of the reflector 120 required to match the direction of the reflector 120 with the direction vector obtained above, are calculated as follows.

Figure 112020104986363-pat00006
Figure 112020104986363-pat00006

이러한 과정을 통해서 원격조종차량(100)이 어떠한 자세를 취하더라도 리플렉터(120)는 레이저 트래커(220)를 정면으로 바라볼 수 있게 된다.Through this process, no matter what posture the remote control vehicle 100 takes, the reflector 120 can see the laser tracker 220 in front.

상술한 바와 같은 본 발명의 초음파 검사 시스템에 따르면, CLP의 부식 여부 및 결함을 확인하기 위해 작업자의 육안 검사에 의존하지 않고 CLP에 부착된 상태에서 원격으로 조종되어 이동하는 원격조종차량(100)에 의해 자동화되고 정확한 검사를 할 수 있다. According to the ultrasonic inspection system of the present invention as described above, the remote control vehicle 100 is remotely manipulated and moved while attached to the CLP without relying on the operator's visual inspection to check whether the CLP is corroded or not. Automated and accurate inspection is possible.

또한, 본 발명의 초음파 검사 시스템은 초음파에 의해 CLP의 두께를 측정함으로써 CLP 후면의 부식 및 공극 여부를 판단할 수 있다. In addition, the ultrasonic inspection system of the present invention may determine whether there is corrosion or voids on the rear surface of the CLP by measuring the thickness of the CLP by ultrasonic waves.

또한, 원격조종차량(100)이 로프(200)와 추락방지장치(210)에 연결되어 이동함으로써, 원격조종차량(100)이 추락하는 것을 방지할 수 있다. In addition, by moving the remote control vehicle 100 is connected to the rope 200 and the fall prevention device 210, it is possible to prevent the remote control vehicle 100 from falling.

또한, 원격조종차량(100)이 이동하더라도 리플렉터(120)가 레이저 트래커(220)를 향해 회전할 수 있어 원격조종차량(100)의 위치를 정확히 감지할 수 있다. In addition, even if the remote control vehicle 100 moves, the reflector 120 can rotate toward the laser tracker 220 so that the position of the remote control vehicle 100 can be accurately detected.

본 발명은 상기 실시례에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It is obvious to those of ordinary skill in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be implemented with various modifications or modifications within the scope not departing from the technical gist of the present invention. will be.

10 : 원전 격납건물
11 : 쉘
12 : 돔
20 : 폴라 크레인
21, 22 : 구조물
100 : 원격조종차량
110 : 본체
120 : 리플렉터
121 : 리플렉터 회전판
122 : 팬 모터
123 : 팬 회전축
124 : 틸트 모터
125 : 틸트 회전축
126 : 리플렉터 지지부
130 : 이송장치
140 : 휠 타입 초음파 탐촉자
150 : 카메라
200 : 로프
210 : 추락방지장치
220 : 레이저 트래커
221 : 레이저 조사부
240 : 개인용 단말기10: Nuclear power plant containment building
11: shell
12: dome
20: polar crane
21, 22: structure
100: remote control vehicle
110: main body
120: reflector
121: reflector rotating plate
122: fan motor
123: fan rotation shaft
124: tilt motor
125: tilt rotation axis
126: reflector support
130: transfer device
140: wheel type ultrasonic transducer
150: camera
200: rope
210: fall prevention device
220: laser tracker
221: laser irradiation unit
240: personal terminal

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 초음파 검사 시스템을 이용하여 원전 격납건물 라이너 플레이트(CLP)를 검사하기 위한 초음파 검사 방법에 있어서,
상기 초음파 검사 시스템은, 마그네틱 휠을 구비하여 자력에 의해 CLP에 부착된 상태에서 이동하면서 휠 타입 초음파 탐촉자를 이용하여 CLP의 두께를 검사하는 원격조종차량과, 상기 원격조종차량에 장착되는 리플렉터에 레이저를 조사하여 반사되는 빛을 이용하여 상기 원격조종차량의 위치정보를 얻는 레이저 트래커를 포함하고,
상기 레이저 트래커의 레이저 조사부는 상기 리플렉터로부터 반사되는 빛을 이용하여 수직축을 중심으로 한 팬 회전과, 수평축을 중심으로 틸트 회전에 의해 상기 원격조종차량을 추종할 수 있고,
상기 리플렉터는 상기 레이저 트래커를 향하도록 상기 리플렉터의 수직축과 수평축을 중심으로 회전할 수 있고,
상기 레이저 조사부의 팬 회전각도 및 틸트 회전각도가 0인 상태에서 절대 좌표계를 정의하는 단계;
상기 레이저 트래커가 상기 원격조종차량을 추적하면서 발생하는 팬 회전각도와 틸트 회전각도를 얻는 단계;
상기 팬 회전각도와 상기 틸트 회전각도를 이용하여 상기 레이저 트래커의 광축 방향 벡터를 절대 좌표계 기준의 광축 방향 벡터로 변환하는 단계;
상기 원격조종차량에 장착된 자이로센서를 이용해 상기 리플렉터의 각각의 축이 상기 절대 좌표계의 축에 대해 회전된 축 중심 회전 각도를 판단하는 단계;
상기 축 중심 회전 각도를 이용하여 상기 레이저 트래커의 절대 좌표계 기준의 상기 광축 방향 벡터를 상기 원격조종차량의 ROV 좌표계 기준의 방향 벡터로 변환하는 단계;
상기 변환된 ROV 좌표계 기준의 방향 벡터에 일치하도록 상기 리플렉터의 축을 회전시키는 단계;
를 포함하고,
상기 레이저 트래커의 상기 팬 회전각도를 P, 상기 틸트 회전각도를 T라 하고, 상기 레이저 트래커의 절대 좌표계 기준의 상기 광축 방향 벡터를 ai+bj+ck라 할 때,
a = cos(P)×cos(T), b = cos(T)×sin(P), c = -sin(T)이고,
상기 원격조종차량의 상기 ROV 좌표계 기준의 방향 벡터를 a'i+b'j+c'k라 할 때,
a'i+b'j+c'k=[ai+bj+ck]*
Figure 112020502834312-pat00020

여기서, x, y, z는 절대 좌표계를 기준으로 한 상기 원격조종차량의 ROV 좌표계와 절대 좌표계의 X, Y, Z축 기준의 각도 차이로서, 상기 자이로센서를 이용해서 판단하고,
상기 리플렉터의 축을 회전시키기 위한 팬 회전각도(RP)와 틸트 회전각도(RT)는 다음과 같이 계산되는 원전 격납건물 라이너 플레이트를 검사하기 위한 초음파 검사 방법.
Figure 112020502834312-pat00021
In the ultrasonic inspection method for inspecting a nuclear power plant containment liner plate (CLP) using an ultrasonic inspection system,
The ultrasonic inspection system includes a remote control vehicle that inspects the thickness of the CLP using a wheel type ultrasonic probe while moving while being attached to the CLP by magnetic force, and a laser on a reflector mounted on the remote control vehicle. It includes a laser tracker to obtain the location information of the remote control vehicle using the reflected light by irradiation,
The laser irradiation unit of the laser tracker can follow the remote control vehicle by rotating a pan around a vertical axis and a tilt rotation around a horizontal axis using light reflected from the reflector,
The reflector may rotate around a vertical axis and a horizontal axis of the reflector so as to face the laser tracker,
Defining an absolute coordinate system in a state in which the pan rotation angle and the tilt rotation angle of the laser irradiation unit are 0;
Obtaining a pan rotation angle and a tilt rotation angle generated while the laser tracker tracks the remote control vehicle;
Converting an optical axis direction vector of the laser tracker into an optical axis direction vector based on an absolute coordinate system using the pan rotation angle and the tilt rotation angle;
Determining a rotation angle around an axis in which each axis of the reflector is rotated with respect to an axis of the absolute coordinate system using a gyro sensor mounted on the remote control vehicle;
Converting the optical axis direction vector based on the absolute coordinate system of the laser tracker into a direction vector based on the ROV coordinate system of the remote control vehicle using the axis rotation angle;
Rotating an axis of the reflector to match the direction vector based on the converted ROV coordinate system;
Including,
When the pan rotation angle of the laser tracker is P, the tilt rotation angle is T, and the optical axis direction vector based on the absolute coordinate system of the laser tracker is ai+bj+ck,
a = cos(P)×cos(T), b = cos(T)×sin(P), c = -sin(T),
When a direction vector based on the ROV coordinate system of the remote control vehicle is a'i+b'j+c'k,
a'i+b'j+c'k=[ai+bj+ck]*
Figure 112020502834312-pat00020

Here, x, y, z are angle differences between the ROV coordinate system of the remote control vehicle based on the absolute coordinate system and the X, Y, Z axis of the absolute coordinate system, and are determined using the gyro sensor,
A pan rotation angle (RP) and a tilt rotation angle (RT) for rotating the reflector's axis are calculated as follows: An ultrasonic inspection method for inspecting a liner plate of a nuclear power plant containment building.
Figure 112020502834312-pat00021
 삭제delete
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112730422A (en) * 2020-12-01 2021-04-30 中广核工程有限公司 Nuclear power station containment vessel defect detection method and system
KR102580055B1 (en) * 2023-02-20 2023-09-19 한전케이피에스 주식회사 Containment vessel liner plate remote visual inspection and manipulator driving obstacle detection system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0143503B1 (en) * 1994-12-29 1998-10-01 신재인 Device for inspecting reactor vessel surfaces
KR100216708B1 (en) 1996-12-30 1999-09-01 이 원 Leakage test and measurement of atomic power plant tank and line
JP2013186087A (en) * 2012-03-09 2013-09-19 Toshiba Corp Ultrasonic flaw detection system and ultrasonic flaw detection device
KR102013918B1 (en) * 2018-09-19 2019-08-23 두산중공업 주식회사 Moving test apparatus and liner plate test system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0143503B1 (en) * 1994-12-29 1998-10-01 신재인 Device for inspecting reactor vessel surfaces
KR100216708B1 (en) 1996-12-30 1999-09-01 이 원 Leakage test and measurement of atomic power plant tank and line
JP2013186087A (en) * 2012-03-09 2013-09-19 Toshiba Corp Ultrasonic flaw detection system and ultrasonic flaw detection device
KR102013918B1 (en) * 2018-09-19 2019-08-23 두산중공업 주식회사 Moving test apparatus and liner plate test system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112730422A (en) * 2020-12-01 2021-04-30 中广核工程有限公司 Nuclear power station containment vessel defect detection method and system
CN112730422B (en) * 2020-12-01 2024-01-02 中广核工程有限公司 Nuclear power station containment defect detection method and system
KR102580055B1 (en) * 2023-02-20 2023-09-19 한전케이피에스 주식회사 Containment vessel liner plate remote visual inspection and manipulator driving obstacle detection system

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