KR102580055B1 - 격납용기 라이너 플레이트 원격 육안검사 및 매니퓰레이터 주행 장애물 탐지 시스템 - Google Patents

격납용기 라이너 플레이트 원격 육안검사 및 매니퓰레이터 주행 장애물 탐지 시스템 Download PDF

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Abstract

격납용기 라이너 플레이트의 원격 육안검사를 수행하기 위한 매니퓰레이터 및 매니퓰레이터를 제어하는 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 원격 육안검사 및 매니퓰레이터 주행 장애물 탐지 시스템은, 매니퓰레이터가 주행하기 위한 구동력을 제공하는 주행부 및 주행 중 주변 상황에 대한 데이터를 획득하는 센서부를 포함하는 매니퓰레이터; 및 매니퓰레이터가 자율주행을 수행하도록 주행부를 제어하며, CLP(Containment Liner Plate: 격납용기 라이너 플레이트) 표면의 두께 측정 및 표면 영상 데이터를 획득하도록 하는 원격 제어 장치;를 포함한다. 이에 의해, 매니퓰레이터의 주행경로에 방해 또는 추락위험에 요인이 되는 장애물 등을 사전에 탐지하여 매니퓰레이터의 안정적인 주행을 도모할 수 있으며, CLP 벽면에 흡착하여 매니퓰레이터에 장착된 고화질 카메라를 통하여 원하는 검사부위에 근접하여 고품질의 육안검사를 수행할 수 있다.

Description

격납용기 라이너 플레이트 원격 육안검사 및 매니퓰레이터 주행 장애물 탐지 시스템{Containment vessel liner plate remote visual inspection and manipulator driving obstacle detection system}
본 발명은 매니퓰레이터 및 매니퓰레이터를 제어하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 격납용기 라이너 플레이트의 원격 육안검사를 수행하기 위한 매니퓰레이터 및 매니퓰레이터를 제어하는 시스템에 관한 것이다.
매니퓰레이터(manipulator)는, 방사능 물질이나 원자로를 다룰 때에 위험을 피하기 위하여 두꺼운 벽을 사이에 두고 먼 거리에서 조정하는 장치로서, 긴 자루가 달린 손잡이를 사용하여 손의 동작을 벽 건너편의 조작기에 그대로 기계적으로 전달하는 방식을 이용할 수 있다.
한편, 원자력발전소의 CLP(Containment Liner Plate: 격납용기 라이너 플레이트)는, 광범위한 고소영역으로서, CLP 각단 길이는 12.5m, 높이는 3m, 두께는 6mm, C/S 재질의 CLP가 총 12개가 가로와 원통형태로 연결되어 있으며, 수직은 13단으로 총 높이는 40m일 수 있다.
이러한 CLP 내벽에는 부식방지를 위해 페인트가 도포되어 있으며 외벽에는 약 1.2m 콘크리트로 타설되어 원자력발전소 주요 기기를 보호하는 역할을 수행한다.
CLP는 각단마다 용접되어 있으며 각단의 용접부 하단으로 CJ(Concrete Joint : 콘크리트 연결부)가 존재하며, CJ 경계부위 포함 중심에서 상하 50mm, 좌우 300m 간격으로 초음파 두께측정을 수행하는데, 고소 작업에 의한 사고 발생 위험이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, CLP(Containment Liner Plate: 격납용기 라이너 플레이트) 벽면에 흡착하여 Manipulator에 장착된 고화질 카메라를 통하여 원하는 검사부위에 근접하여 고품질의 육안검사를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, Manipulator 주행경로에 방해 또는 추락위험에 요인이 되는 장애물 등을 사전에 탐지하여 CLP 원격 자율주행 Manipulator의 안정적인 주행을 도모할 수 있는 격납용기 라이너 플레이트 원격 육안검사 및 매니퓰레이터 주행 장애물 탐지 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 격납용기 라이너 플레이트 원격 육안검사 및 매니퓰레이터 주행 장애물 탐지 시스템은, 매니퓰레이터가 주행하기 위한 구동력을 제공하는 주행부 및 주행 중 주변 상황에 대한 데이터를 획득하는 센서부를 포함하는 매니퓰레이터; 및 매니퓰레이터가 자율주행을 수행하도록 주행부를 제어하며, CLP(Containment Liner Plate: 격납용기 라이너 플레이트) 표면의 두께 측정 및 표면 영상 데이터를 획득하도록 하는 원격 제어 장치;를 포함한다.
그리고 센서부는, CLP 표면의 두께 측정을 위한 두께 측정 초음파 센서; 및 CLP 표면의 영상 데이터를 획득하기 위한 전방 카메라 및 후방 카메라;를 포함할 수 있다.
또한, 센서부는, 매니퓰레이터의 원격 자율 주행 중 위치 정보, 자세 정보 및 가속도 정보를 획득하는 3축 자이로 센서; 매니퓰레이터의 원격 자율 주행을 위해 궤도거리를 측정하는 궤도거리 측정부; 및 매니퓰레이터의 원격 자율 주행 중 장애물을 감지하기 위한 초음파 근접센서;를 더 포함할 수 있다.
그리고 원격 제어 장치는, 매니퓰레이터의 원격 자율 주행 중 전방에 설치된 초음파 근접센서를 통해 주행 경로 방향으로 기설정된 거리 이내에 장애물이 감지되면, 매니퓰레이터의 주행을 중단하도록 제어할 수 있다.
또한, 원격 제어 장치는, CLP 표면의 영상 데이터 획득 시, 전방 또는 후방 카메라의 Zoom In/Out 비율을 원격 제어하고, 전방 카메라 또는 후방 카메라를 통해 획득된 CLP 표면의 영상 데이터에서 CLP 표면의 결함이 감지되면, 전방 또는 후방 카메라의 Zoom In/Out 비율을 고려하여 감지된 결함의 크기를 추정하여 화면에 표시할 수 있다.
그리고 매니퓰레이터와 원격 제어 장치는, 상호 간에 광케이블로 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 매니퓰레이터는, 매니퓰레이터가 주행하기 위한 구동력을 제공하는 주행부; 주행 중 주변 상황에 대한 데이터를 획득하는 센서부;를 포함하고, 이때, 센서부는, CLP(Containment Liner Plate: 격납용기 라이너 플레이트) 표면의 두께 측정 및 표면 영상 데이터를 획득할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, CLP 벽면에 흡착하여 Manipulator에 장착된 고화질 카메라를 통하여 원하는 검사부위에 근접하여 고품질의 육안검사를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, Manipulator 주행경로에 방해 또는 추락위험에 요인이 되는 장애물 등을 사전에 탐지하여 CLP 원격 자율주행 Manipulator의 안정적인 주행을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 원격 육안검사 및 매니퓰레이터 주행 장애물 탐지 시스템의 설명에 제공된 도면,
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터가 CLP 샘플 벽면에 흡착하여 주행 테스트하는 모습이 예시된 도면,
도 3은, 상기 도 2에서 주행 테스트 중인 매니퓰레이터가 예시된 도면, 그리고
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 원격 육안검사 및 매니퓰레이터 주행 장애물 탐지 시스템의 구성 설명에 제공된 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 원격 육안검사 및 매니퓰레이터 주행 장애물 탐지 시스템(이하에서는 '시스템'으로 총칭하기로 함)의 설명에 제공된 도면이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터(100)가 CLP 샘플 벽면에 흡착하여 주행 테스트하는 모습이 예시된 도면이며, 도 3은, 상기 도 2에서 주행 테스트 중인 매니퓰레이터(100)가 예시된 도면이다.
본 실시예에 따른 시스템은, CLP 벽면에 흡착하여 매니퓰레이터(100)에 장착된 고화질 카메라를 통하여 원하는 검사부위에 근접하여 고품질의 육안검사를 수행할 수 있으며 발견된 결함에 대해서 종류별, 형태별, 크기별 등 결함 Big Data를 활용한 사전 결함분석을 통해서 신뢰성 높은 결함평가를 수행할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 시스템은, 매니퓰레이터(100)의 주행경로에 방해 또는 추락위험에 요인이 되는 장애물 등을 사전에 탐지하여 매니퓰레이터(100)의 안정적인 주행을 도모할 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 시스템은, 매니퓰레이터(100)와 원격 제어 장치(200)를 포함할 수 있다. 이때, 매니퓰레이터(100)와 원격 제어 장치(200)는, 상호 간에 광케이블로 연결될 수 있다.
매니퓰레이터(100)는, 주행하기 위한 구동력을 제공하는 주행부(110) 및 주행 중 주변 상황에 대한 데이터를 획득하는 센서부(120)를 포함할 수 있다.
센서부(120)는, 두께 측정 초음파 센서(121), 궤도거리 측정부(122), 3축 자이로 센서(123), 초음파 근접센서(124) 및 전방과 후방에 마련되는 영상 카메라(125)를 포함할 수 있다.
두께 측정 초음파 센서(121)는, 매니퓰레이터(100)의 전방부에 마련되어, CLP 표면의 두께를 측정할 수 있다.
궤도거리 측정부(122)는, 매니퓰레이터(100)의 원격 자율 주행을 위해 궤도거리를 측정할 수 있다.
3축 자이로 센서(123)는, 매니퓰레이터(100)의 원격 자율 주행 중 위치 정보, 자세 정보 및 가속도 정보를 획득할 수 있다.
초음파 근접센서(124)는, 매니퓰레이터(100)의 전방부 양측면에 각각 마련되어, 매니퓰레이터(100)의 원격 자율 주행 중 장애물을 감지할 수 있다.
영상 카메라(125)는, 매니퓰레이터(100)의 전방과 후방에 각각 마련되어, CLP 표면의 영상 데이터를 획득할 수 있다.
원격 제어 장치(200)는, 매니퓰레이터(100)가 자율주행을 수행하도록 주행부(110)를 제어하며, 센서부(120)를 제어하여 CLP 표면의 두께 측정 및 표면 영상 데이터를 획득하도록 할 수 있다.
또한, 원격 제어 장치(200)는, 매니퓰레이터(100)의 원격 자율 주행 중 전방에 설치된 초음파 근접센서(124)를 통해 주행 경로 방향으로 기설정된 거리 이내에 장애물이 감지되면, 매니퓰레이터(100)의 주행이 중단되도록 제어할 수 있다.
그리고 원격 제어 장치(200)는, CLP 표면의 영상 데이터 획득 시, 전방 또는 후방의 영상 카메라(125)의 Pan/Tilt, Zoom In/Out, IRIS, Focus 기능 등을 제어할 수 있다.
예를 들면, 원격 제어 장치(200)는, CLP 표면의 영상 데이터 획득 시, 전방 또는 후방의 영상 카메라(125)의 Zoom In/Out 비율을 원격 제어하고, 전방 또는 후방의 영상 카메라(125)를 통해 획득된 CLP 표면의 영상 데이터에서 CLP 표면의 결함이 감지되면, 전방 또는 후방 카메라의 Zoom In/Out 비율을 고려하여 감지된 결함의 크기를 추정하여 화면에 표시할 수 있어, 검사자가 측정 대상물에 직접 접근하지 않고 카메라 모니터에서 길이, 너비, 높이 등을 원격으로 측정하도록 할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 원격 육안검사 및 매니퓰레이터 주행 장애물 탐지 시스템의 구성 설명에 제공된 도면이다.
도 4를 참조하면, 원격 제어 장치(200)는, UT 컨트롤러(210), 모터 컨트롤러(220), 카메라 컨트롤러(230), 데이터 인터페이스(240) 및 프로세서(250) 등을 포함할 수 있다.
UT 컨트롤러(210)는, 광 컨버터 및 광케이블을 통해 연결되는 두께 측정 초음파 센서(121)(UT 센서)를 제어하기 위해 마련된다.
모터 컨트롤러(220)는, 전원 케이블을 통해 연결되는 주행부(110)의 구동 모터(111)를 제어하기 위해 마련된다.
카메라 컨트롤러(230)는, 광 컨버터 및 광케이블을 통해 연결되는 전방 및 후방의 영상 카메라(125)를 제어하기 위해 마련된다.
이때, 전방 및 후방의 영상 카메라(125)로부터 수신되는 영상 신호는, 광컨버터와 광케이블을 거쳐 카메라 컨트롤러(230)에 전송되어, 원격 제어 장치(200)에 마련되는 영상 출력 수단 또는 원격 제어 장치(200)와 네트워크 통신망(인터넷 통신망)으로 연결된 정보 처리 장치(ex. 컴퓨터)의 영상 출력 수단(ex. 모니터)을 통해 영상으로 출력될 수 있다.
데이터 인터페이스(240)는, 프로세서(250) 및 별도의 정보 처리 장치(미도시)와 연결되어, 매니퓰레이터(100)의 센서부(120)로부터 획득된 정보들을 프로세서(250) 및 정보 처리 장치(미도시)에 전달하여, 발견된 결함에 대해서 종류별, 형태별, 크기별 등 결함 Big Data를 활용한 사전 결함분석을 수행하도록 할 수 있다.
프로세서(250)는, 원격 제어 장치(200)의 제반 사항을 처리하기 위해 마련된다.
예를 들면, 프로세서(250)는, 매니퓰레이터(100)가 자율주행을 수행하도록 주행부(110)를 제어하며, 센서부(120)를 제어하여 CLP 표면의 두께 측정 및 표면 영상 데이터를 획득하도록 할 수 있다.
또한, 프로세서(250)는, 매니퓰레이터(100)의 원격 자율 주행 중 전방에 설치된 초음파 근접센서(124)를 통해 주행 경로 방향으로 기설정된 거리 이내에 장애물이 감지되면, 매니퓰레이터(100)의 주행이 중단되도록 제어할 수 있다.
그리고 프로세서(250)는, CLP 표면의 영상 데이터 획득 시, 전방 또는 후방의 영상 카메라(125)의 Zoom In/Out 비율을 원격 제어하고, 전방 또는 후방의 영상 카메라(125)를 통해 획득된 CLP 표면의 영상 데이터에서 CLP 표면의 결함이 감지되면, 전방 또는 후방 카메라의 Zoom In/Out 비율을 고려하여 감지된 결함의 크기를 추정하여 화면에 표시할 수 있어, 검사자가 측정 대상물에 직접 접근하지 않고 카메라 모니터에서 길이, 너비, 높이 등을 원격으로 측정하도록 할 수 있다.
또한, 프로세서(250)는, CLP 표면의 결함이 감지되는 경우, 데이터 인터페이스(240)를 통하여, Big Data를 활용하는 별도의 정보 처리 장치와 연동하여, 결함의 종류, 형태, 손상도 등을 분석할 수 있다.
이를 통해, 매니퓰레이터(100)의 주행경로에 방해 또는 추락위험에 요인이 되는 장애물 등을 사전에 탐지하여 매니퓰레이터(100)의 안정적인 주행을 도모할 수 있으며, CLP 벽면에 흡착하여 매니퓰레이터(100)에 장착된 고화질 카메라를 통하여 원하는 검사부위에 근접하여 고품질의 육안검사를 수행할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 매니퓰레이터
110 : 주행부
111 : 구동 모터
120 : 센서부
121 : 두께 측정 초음파 센서(UT 센서)
122 : 궤도거리 측정부(엔코더)
123 : 3축 자이로 센서
124 : 초음파 근접센서
125 : 영상 카메라(전방 카메라 및 후방 카메라)
200 : 원격 제어 장치
210 : UT 컨트롤러
220 : 모터 컨트롤러
230 : 카메라 컨트롤러
240 : 데이터 인터페이스
250 : 프로세서

Claims (7)

  1. 매니퓰레이터가 주행하기 위한 구동력을 제공하는 주행부 및 주행 중 주변 상황에 대한 데이터를 획득하는 센서부를 포함하는 매니퓰레이터; 및
    매니퓰레이터가 자율주행을 수행하도록 주행부를 제어하며, CLP(Containment Liner Plate: 격납용기 라이너 플레이트) 표면의 두께 측정 및 표면 영상 데이터를 획득하도록 하는 원격 제어 장치;를 포함하고,
    센서부는,
    CLP 표면의 두께 측정을 위한 두께 측정 초음파 센서; 및
    CLP 표면의 영상 데이터를 획득하기 위한 전방 카메라 및 후방 카메라;를 포함하며,
    센서부는,
    매니퓰레이터의 원격 자율 주행 중 위치 정보, 자세 정보 및 가속도 정보를 획득하는 3축 자이로 센서;
    매니퓰레이터의 원격 자율 주행을 위해 궤도거리를 측정하는 궤도거리 측정부; 및
    매니퓰레이터의 원격 자율 주행 중 장애물을 감지하기 위한 초음파 근접센서;를 더 포함하고,
    원격 제어 장치는,
    매니퓰레이터의 원격 자율 주행 중 전방에 설치된 초음파 근접센서를 통해 주행 경로 방향으로 기설정된 거리 이내에 장애물이 감지되면, 매니퓰레이터의 주행을 중단하도록 제어하며,
    원격 제어 장치는,
    CLP 표면의 영상 데이터 획득 시, 전방 또는 후방 카메라의 Zoom In/Out 비율을 원격 제어하고,
    전방 카메라 또는 후방 카메라를 통해 획득된 CLP 표면의 영상 데이터에서 CLP 표면의 결함이 감지되면, 전방 또는 후방 카메라의 Zoom In/Out 비율을 고려하여 감지된 결함의 크기를 추정하여 화면에 표시하고,
    매니퓰레이터와 원격 제어 장치는,
    상호 간에 광케이블로 연결되며,
    전방 카메라 및 후방 카메라로부터 수신되는 영상 신호는,
    광컨버터와 광케이블을 거쳐 원격 제어 장치의 카메라 컨트롤러에 전송되어, 원격 제어 장치에 마련되는 영상 출력 수단을 통해 영상으로 출력되며,
    원격 제어 장치는,
    빅데이터를 활용하는 별도의 정보 처리 장치와 연동하기 위한 데이터 인터페이스를 더 포함하고,
    CLP 표면의 결함이 감지되는 경우, 데이터 인터페이스를 통해 상기 정보 처리 장치와 연동하여, 감지된 결함의 종류, 형태, 손상도를 분석하는 것을 특징으로 하는 격납용기 라이너 플레이트 원격 육안검사 및 매니퓰레이터 주행 장애물 탐지 시스템.
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