KR20190114600A - 3d environment awareness system and nuclear facility having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 환경인식 시스템 및 이를 구비한 원자력 시설에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방사화된 원자력 시설의 해체 및 유지보수에 사용되는 3차원 환경인식 시스템 및 이를 구비한 원자력 시설에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional environmental recognition system and a nuclear power plant having the same, and more particularly, to a three-dimensional environmental recognition system used for decommissioning and maintenance of the radioactive nuclear power plant and a nuclear power plant having the same.
3차원 환경인식 시스템은 물체의 3차원 정보를 센서로 획득하고, 획득된 물체의 3차원 정보를 3D 컴퓨터 그래픽을 이용하여 렌더링하거나 보여주며, 3차원 환경의 기하학적 또는 물리적 속성 등을 파악하는 시스템이다.The 3D environment recognition system is a system that acquires 3D information of an object with a sensor, renders or displays 3D information of the obtained object using 3D computer graphics, and grasps geometric or physical properties of the 3D environment. .
종래의 3차원 환경인식 기술은 시설/구조물의 역설계, 유지 보수 및 관리를 위한 자료 획득, 건축 및 토목 시공 진도 및 품질 확인, 문화재 보존 및 삼림자원 파악을 위한 자료 획득, 제품 생산 품질 확인 등 비방사화된 환경에서의 응용분야에 이용되어 왔다. Conventional three-dimensional environmental recognition technology slanders such as reverse engineering of facilities / structures, acquiring data for maintenance and management, confirming the progress and quality of construction and civil construction, acquiring data for preserving cultural assets and forest resources, and verifying product production quality. It has been used for applications in the private environment.
한편, 원자로나 방사성물질 처리 시설 등과 같은 원자력 시설에 대해서도 해체 및 유지보수를 위해 3차원 환경 정보가 필요한 경우가 발생한다.On the other hand, even in nuclear facilities such as nuclear reactors or radioactive material processing facilities, three-dimensional environmental information is required for decommissioning and maintenance.
예를 들어, 방사능이 발생하는 원자력 시설에 인력이 투입될 경우에 현장 정보를 수집하는 작업자의 인체가 방사능에 노출될 위험이 있으므로, 원격 조종이 가능한 로봇을 현장에 투입할 수 있다.For example, when a manpower is put into a nuclear facility that generates radiation, the human body of an operator who collects site information may be exposed to radiation. Therefore, a robot that can be remotely controlled may be put on the site.
이때, 로봇을 이용하여 원자력 시설의 해체 및 유지보수가 이루어질 경우에 원자력 시설에 대한 3차원 환경 정보가 필요하다.At this time, in the case of dismantling and maintenance of the nuclear power plant using a robot, three-dimensional environmental information about the nuclear power plant is required.
그러나, 종래의 3차원 환경인식 기술은 3차원 점군 데이터(point cloud data)기반으로 기학학적인 환경인식에 초점을 맞추고 있으며 내방사화가 고려되지 않아 방사화된 원자력시설의 해체 및 유지보수를 위한 환경인식에 적합하지 않은 문제점이 있다. However, the conventional three-dimensional environmental awareness technology focuses on geometrical environmental awareness based on three-dimensional point cloud data and does not take into account radiation resistance. There is a problem that is not suitable for recognition.
또한, 종래의 3차원 환경인식 기술은 단순히 현재 상태의 환경 정보 획득 및 모델링에 그쳐, 해체 및 유지보수에 따른 환경의 변화를 추적하고 환경인식 데이터를 효율적으로 갱신하는데 한계가 있다.In addition, the conventional three-dimensional environmental recognition technology is limited to simply acquire and model the environmental information of the current state, to track the change of the environment due to the dismantling and maintenance, and to efficiently update the environmental recognition data.
본 발명은 방사화된 환경에서 사용할 수 있도록 센서 및 환경정보획득부가 내방사화 기능을 갖는 3차원 환경인식 시스템 및 이를 구비한 원자력 시설을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a three-dimensional environmental recognition system having a radiation resistance function and the sensor and the environmental information acquisition unit so that it can be used in a radiated environment, and a nuclear facility equipped with the same.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 3차원 환경인식 시스템은 방사화된 구조물에 대한 3차원 공간 및 방사선 정보를 획득하는 복수의 환경정보획득부; 상기 환경정보획득부에서 받은 정보를 하나의 통일된 좌표계상의 정보로 정합하는 3차원 정합부 1; 상기 3차원 정합부 1에서 정합된 방사화된 구조물의 현장 정보와 보유하고 있는 상기 구조물의 설계 정보를 중첩시키는 3차원 정합부 2; 상기 3차원 정합부 2에서 중첩된 상기 현장 정보와 상기 설계 정보를 비교하여 차이를 감지하는 비교 및 차이 감지부; 상기 설계 정보 중 상기 비교 및 차이 감지부에서 감지된 차이 부분을 갱신하는 선택적 갱신부; 및 상기 설계 정보를 저장, 갱신 및 관리하는 정보관리 서버를 포함한다.In order to achieve the above object, the three-dimensional environmental recognition system according to the present invention comprises a plurality of environmental information acquisition unit for obtaining three-dimensional space and radiation information for the radiated structure; A three-dimensional matching unit 1 for matching the information received from the environment information obtaining unit into information on one unified coordinate system; A three-
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 3차원 정합부 1에서 생성된 정보를 상기 설계 정보와 비교할 수 있도록 통일된 포맷으로 변환하는 포맷변환 1부를 더 포함할 수 있다.According to an example related to the present disclosure, the apparatus may further include a format conversion unit for converting the information generated by the 3D matching unit 1 into a unified format so as to be compared with the design information.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 포맷변환부 1로부터 받은 현장 정보 중 상기 설계 정보와 비교 시 필요한 부분을 추출하는 정보 추출부를 더 포함할 수 있다.According to an example related to the present disclosure, the apparatus may further include an information extracting unit which extracts a portion necessary for comparison with the design information among the field information received from the format conversion unit 1.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 정보 추출부에서 추출된 정보를 상기 설계 정보와 비교할 수 있도록 통일된 포맷으로 변환하는 포맷변환 2부를 더 포함할 수 있다.According to an example related to the present disclosure, the apparatus may further include two format conversion units for converting the information extracted by the information extraction unit into a unified format so as to be compared with the design information.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 선택적 갱신부에서 갱신된 정보를 상기 설계 정보와 비교할 수 있도록 통일된 포맷으로 변환하는 포맷변환 3부를 더 포함할 수 있다.According to an example related to the present invention, the selective update unit may further include a format conversion unit for converting the information updated in the unified format to be compared with the design information.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 환경정보획득부는, 상기 방사화된 구조물의 3차원 공간 정보를 감지하는 3차원 공간정보센서; 및 상기 방사화된 구조물의 방사선 정보를 감지하는 방사선 영상화센서를 포함할 수 있다.According to an example related to the present invention, the environmental information acquisition unit includes: a three-dimensional spatial information sensor for sensing three-dimensional spatial information of the radiated structure; And a radiation imaging sensor that detects radiation information of the radiated structure.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 3차원 공간정보센서는 3차원 레이저 스캐너일 수 있다.According to an example related to the present invention, the 3D spatial information sensor may be a 3D laser scanner.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 방사선 영상화센서는 콤프턴 카메라 또는 CZT 방사선 센서일 수 있다.According to an example related to the present invention, the radiation imaging sensor may be a Compton camera or a CZT radiation sensor.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 환경정보획득부의 센서의 자세 및 위치를 이동시키는 플랫폼 유닛을 더 포함하고, 상기 플랫폼 유닛은, 팬틸트, 바퀴 및 궤도식, 다관절 매니퓰레이터, 수직 레일 및 드론 중 하나 또는 둘 이상이 조합된 플랫폼을 구비할 수 있다.According to an example related to the present invention, the platform unit may further include a platform unit which moves the position and position of the sensor of the environmental information acquisition unit, wherein the platform unit may include pan tilt, wheel and track type, articulated manipulator, vertical rail, and drone. One or more than one may have a combined platform.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 정보관리 서버는 상기 플랫폼 유닛을 제어하여, 상기 환경정보획득부의 센서 위치이동 경로 및 자세변환 경로를 최적화할 수 있다.According to an example related to the present disclosure, the information management server may control the platform unit to optimize the sensor position movement path and the posture transformation path of the environment information acquisition unit.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 환경정보획득부의 센서는 다관절 매니퓰레이터에 장착되고, 상기 정보관리 서버는, 상기 3차원 공간 및 방사선 정보에 대한 환경정보를 획득하기 위한 경로가 매니퓰레이터의 관절 운동 범위를 벗어나는지, 매니퓰레이터 자체 또는 주변 물체와의 충돌이 발생하는지 여부를 사전에 확인하고, 상기 환경정보를 획득 시 제약사항을 만족하는 경로를 사용하여 환경정보획득부를 구동할 수 있다.According to an example related to the present invention, the sensor of the environmental information acquisition unit is mounted to the articulated manipulator, and the information management server has a path for acquiring environmental information about the 3D space and the radiation information, and the joint motion of the manipulator. It is possible to check in advance whether a collision with the manipulator itself or surrounding objects occurs out of range, and the environment information acquisition unit may be driven by using a path that satisfies the constraint when acquiring the environment information.
본 발명의 3차원 환경인식 시스템을 구비한 원자력 시설과 관련된 일 예에 따르면, 상기 원자력 시설은 방사화된 원자로; 상기 원자로를 수용하는 격납구조물; 상기 격납구조물에 이동 가능하게 설치되고, 상기 원자로를 해체하거나 유지보수하는 로봇암; 상기 격납구조물에 설치되어, 상기 원자로의 3차원 공간 및 방사선 정보를 획득하는 환경정보획득부; 상기 환경정보획득부의 센서를 기설정된 자세 및 위치로 이동시키는 플랫폼 유닛; 및 상기 환경정보획득부로부터 받은 감지신호에 따라 상기 플랫폼 유닛 및 로봇암을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.According to an example related to a nuclear power plant equipped with a three-dimensional environmental recognition system of the present invention, the nuclear power plant comprises a radioactive reactor; A containment structure for receiving the reactor; A robot arm movably installed in the containment structure, the robot arm dismantling or maintaining the reactor; An environmental information acquisition unit installed in the containment structure to obtain three-dimensional space and radiation information of the nuclear reactor; A platform unit for moving the sensor of the environmental information acquisition unit to a preset posture and position; And a control unit controlling the platform unit and the robot arm according to a detection signal received from the environment information acquisition unit.
본 발명의 원자력 시설과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 환경정보획득부에서 받은 정보를 하나의 통일된 좌표계상의 정보로 정합하는 3차원 정합부 1; 상기 3차원 정합부 1에서 정합된 방사화된 구조물의 현장 정보와 보유하고 있는 상기 구조물의 설계 정보를 중첩시키는 3차원 정합부 2; 상기 3차원 정합부 2에서 중첩된 상기 현장 정보와 상기 설계 정보를 비교하여 차이를 감지하는 비교 및 차이 감지부; 상기 설계 정보 중 상기 비교 및 차이 감지부에서 감지된 차이 부분을 갱신하는 선택적 갱신부; 및 상기 설계 정보를 저장, 갱신 및 관리하는 정보관리 서버를 포함할 수 있다.According to an example related to a nuclear power plant of the present invention, the control unit includes: a three-dimensional matching unit 1 for matching the information received from the environmental information acquisition unit with information on one unified coordinate system; A three-
본 발명의 원자력 시설과 관련된 일 예에 따르면, 상기 환경정보획득부의 센서는 다관절 매니퓰레이터에 장착되고, 상기 제어부는, 상기 3차원 공간 및 방사선 정보에 대한 환경정보를 획득하기 위한 경로가 매니퓰레이터의 관절 운동 범위를 벗어나는지, 매니퓰레이터 자체 또는 주변 물체와의 충돌이 발생하는지 여부를 사전에 확인하고, 상기 환경정보를 획득 시 제약사항을 만족하는 경로를 사용하여 상기 환경정보획득부의 위치 이동 경로 및 자세 변환 경로를 최적화할 수 있다.According to an example related to the nuclear power plant of the present invention, the sensor of the environmental information acquisition unit is mounted on the articulated manipulator, and the control unit has a path for acquiring environmental information about the three-dimensional space and the radiation information is a joint of the manipulator. Determine in advance whether it is out of the range of motion or collision with the manipulator itself or surrounding objects, and convert the position movement path and attitude of the environment information acquisition unit by using a path that satisfies the constraints when acquiring the environment information. You can optimize the path.
본 발명에 따른 3차원 환경인식 시스템 및 이를 구비한 원자력 시설의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the effect of the three-dimensional environmental recognition system according to the present invention and a nuclear power plant having the same.
첫째, 원자력 시설의 해체 및 유지보수에 따른 환경의 변화를 추적하고 환경인식 데이터를 효율적으로 갱신함에 따라, 방사화된 원자력시설의 해체 및 유지보수 계획을 수립하거나, 또는 해체 및 유지보수 작업의 진도 확인 등에 이용이 가능하다.First, as the environment changes due to the decommissioning and maintenance of nuclear facilities and the environmental awareness data are updated efficiently, the plan for decommissioning and maintenance of the radioactive nuclear facilities or the progress of decommissioning and maintenance operations It can be used for confirmation.
둘째, 방사화된 원자력시설의 현장에 내방사화 기능을 갖는 환경정보획득부가 설치되어 현장 정보를 수집함에 따라, 현장 정보를 수집하는 작업자의 방사능 피폭을 최소화할 수 있으며(안전성 증대), 실시간으로 얻어진 현장 정보에 기반하여 작업 계획을 최적화 할 수 있으므로 작업 기간 단축 및 비용을 절감할 수 있다.Second, as the environmental information acquisition unit with radiation protection is installed at the site of the radioactive nuclear facility, the site information can be collected, minimizing the radiation exposure of workers collecting site information (increasing safety), Work plans can be optimized based on site information, reducing work time and costs.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 환경인식 시스템의 구성을 보여주는 개념도이고,
도 2는 본 발명에 따른 내방사화 기능을 갖는 환경정보획득부를 보여주는 개념도이고,
도 3은 본 발명에 따른 3차원 환경인식 시스템의 구성을 보여주는 블록도이고,
도 4는 도 1의 환경정보획득부가 원자력시설에 설치된 모습을 보여주는 일 예로서 경수로 원자로용기의 주변에 환경정보획득부가 설치된 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the configuration of a three-dimensional environmental recognition system according to the present invention,
2 is a conceptual diagram illustrating an environment information acquisition unit having a radiation protection function according to the present invention;
Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a three-dimensional environmental recognition system according to the present invention,
4 is a conceptual diagram illustrating an environment information acquisition unit installed around a light reactor reactor vessel as an example of the environment information acquisition unit of FIG. 1 installed in a nuclear power plant.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed herein, when it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the embodiments disclosed herein, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are intended to facilitate understanding of the embodiments disclosed herein, but are not limited to the technical spirit disclosed herein by the accompanying drawings, all changes included in the spirit and scope of the present invention. It should be understood to include equivalents and substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, the terms "comprises" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 환경인식 시스템의 구성을 보여주는 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 내방사화 기능을 갖는 환경정보획득부(10)를 보여주는 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 3차원 환경인식 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.1 is a conceptual diagram showing the configuration of a three-dimensional environmental recognition system according to the present invention, Figure 2 is a conceptual diagram showing an environmental
본 발명의 3차원 환경인식 시스템은 검출부(1), 제어부(2), 입출력부(3)를 구비할 수 있다.The three-dimensional environment recognition system of the present invention may include a detector 1, a
검출부(1)는 1 내지 N개로 표시된 바와 같이 복수의 환경정보획득부(10)를 포함할 수 있다.The detection unit 1 may include a plurality of environmental
환경정보획득부(10)는 원자력 시설 등과 같은 방사화된 구조물(14) 또는 방사성 물질이 포함된 원자력 시설에 대한 환경 정보를 획득하도록 구성된다. The environmental
복수의 환경정보획득부(10)는 환경정보획득부 1(10) 내지 환경정보획득부 N(10)으로 구성될 수 있다. 환경정보획득부는 3차원 공간정보센서(11)와 방사선 검출센서(12)를 포함할 수 있다.The plurality of environmental
3차원 공간정보센서(11)는 3차원 레이저 스캐너를 구비할 수 있다.The 3D
방사선 검출센서(12)는 콤프턴 카메라, CZT(카드뮴(Cd)-아연(Zn)-텔루라이드(Te)의 약자) 방사선 검출센서를 포함할 수 있다. CZT 방사선 센서는 반도체를 이용한 방사선 검출기로 측정효율이 높아서, 방사선 측정, 의학용 방사선 영상 장비, 인공위성용 방사선 측정기 등에 사용될 수 있다.The
환경정보획득부(10)는 3차원 공간정보센서(11) 및 방사선 검출센서(12)로부터 정보를 입력받아 3차원 공간 및 방사선 정보를 생성할 수 있다.The environmental
환경정보획득부(10)는 센서를 원하는 자세와 위치로 이동시키는 기능을 제공할 수 있다. 환경정보획득부(10)는 센서의 자세 및 위치 이동 기능을 수행하기 위해, 팬 틸트(Pan Tilt), 바퀴 및 궤도식으로 이동하는 이동 플랫폼, 다관절 암(Arm) 또는 매니퓰레이터(Manipulator), 수직 레일(103), 드론 등과 같은 플랫폼 유닛(31)을 사용할 수 있다.The environmental
팬틸트란 예를 들어 카메라의 줌 및 각도 등을 조정하여 감시하는 범위를 넓힐 수 있도록 구성됨을 의미한다.Pan tilt means, for example, that it is configured to widen the monitoring range by adjusting the zoom and angle of the camera.
매니퓰레이터란 사람의 팔과 비슷한 기능을 가진 로봇 등을 의미한다. 매니퓰레이터는 사람에 의해 조작되거나 같은 동작을 자동적으로 반복할 수 있다. 매니퓰레이터는 컴퓨터의 명령에 따라 여러가지 복잡한 동작을 하도록 구성될 수 있다.A manipulator means a robot having a function similar to a human arm. The manipulator can be operated by a person or automatically repeat the same operation. Manipulators can be configured to perform a variety of complex operations in accordance with computer instructions.
드론이란 원격 조정 가능한 무인 비행기를 의미한다.Drone means a drone that can be remotely controlled.
복수의 환경정보획득부(10) 각각은 사양이 다른 센서, 예를 들어 측정거리, 정확도 및 정밀도가 서로 다른 센서를 구비할 수 있다.Each of the plurality of environmental
복수의 환경정보획득부(10) 각각은 센서를 다양한 위치와 자세에 배치하여 사용자가 원하는 환경정보를 효과적으로 제공할 수 있다.Each of the plurality of environmental
환경정보획득부(10)는 장애물 등으로 인해 한 개의 환경정보획득부(10) 만으로 측정이 어려운 경우에도 복수 개의 환경정보획득부(10)를 적절히 배치하여 원하는 정보를 누락되는 부분 없이 측정할 수 있다.Even if it is difficult to measure only one environmental
환경정보획득부(10)는 환경정보획득 경로 계획(path planning) 기능을 구비할 수 있다.The environmental
경로계획은 효과적으로 환경정보를 획득하기 위해 센서를 어떤 위치에 위치시켜야 하는지 또한 센서의 위치간 이동시 어떤 경로를 따라야 하는지를 계획하는 기능을 의미한다. Route planning refers to the function of planning which position the sensor should be located in order to effectively obtain environmental information, and which path should be followed when moving between the positions of the sensor.
여기서 ‘효과적’이라 함은 특정 목적 함수를 최적화하는 것을 의미한다. 특정 목적 함수는 일 예로 환경정보 획득에 소요되는 시간을 포함할 수 있다. 'Effective' here means optimizing a specific objective function. The specific objective function may include, for example, a time required for obtaining environmental information.
‘효과적’이지 않은 환경정보획득 경로를 사용할 경우 불필요하게 중복되는 위치에서 환경정보를 획득하게 되거나 또는 반대로 누락되는 위치가 생길 수 있다. When using environmental information acquisition path that is not 'effective', the environmental information may be obtained from unnecessary overlapping locations or vice versa.
환경정보획득 경로 계획은 ‘효과적’인 경로를 생성할 뿐만 아니라, 환경정보 획득경로가 환경정보획득부(10)의 기구학적 또는 시스템적인 제약사항을 만족하는지를 확인하기 위해서도 필요하다. The environmental information acquisition path planning is not only to generate an 'effective' path, but also to confirm whether the environmental information acquisition path satisfies the kinematic or systemic constraints of the environmental
예를 들어, 다관절 매니퓰레이터 끝단에 3차원 공간정보 센서 등을 장착하여 환경정보를 획득할 경우 환경정보를 획득하기 위한 경로가 매니퓰레이터의 관절 운동 범위를 벗어나는지, 매니퓰레이터 자체 또는 주변 물체와 충돌은 일어나지 않는지 등을 사전에 확인할 필요가 있으며, 이러한 제약사항을 만족하는 경로를 사용하여 환경정보획득부(10)가 구동될 수 있다. For example, when acquiring environmental information by attaching a 3D spatial information sensor to the end of an articulated manipulator, does the path for acquiring the environmental information fall outside the joint motion range of the manipulator, or does it collide with the manipulator itself or surrounding objects? It is necessary to confirm whether or not in advance, and the environment
단일 센서가 아닌 여러 개의 센서를 서로 다른 플랫폼에 탑재하여 사용할 경우 경로계획의 중요성은 더욱 커질 수 있다. If multiple sensors are used on different platforms rather than a single sensor, route planning can become even more important.
환경정보획득부(10)는 방사선에 노출될 수 있으므로, 내방사화 처리될 수 있다.Since the environmental
내방사화 처리 방법으로 소재 자체를 내방사화된 소자로 바꾸는 방법과 내방사화 처리대상물을 방사선 차폐재 내부에 수용시키는 방법을 고려할 수 있다.As the radiation resistant treatment method, a method of converting the material itself into a radiation resistant device and a method of accommodating the radiation resistant treatment object inside the radiation shielding material may be considered.
본 실시예에서는, 환경정보획득부(10)는 방사선 차폐용 케이스(13)의 내부에 수용되어, 방사선 차폐용 케이스(13)는 외부의 방사선으로부터 환경정보획득부(10)를 차폐시킬 수 있다. In the present embodiment, the environmental
방사선 차폐용 케이스(13)의 일측에 개구부(13a)가 형성되어, 개구부(13a)를 통해 검출신호가 센서로 들어올 수 있다. 특히, 방사선 검출센서(12)가 수용되는 방사선 차폐용 케이스(13)의 개구부(13a)에는 방사선 소스의 방향을 확인할 수 있도록 콜리메이터(collimator)가 설치될 수 있다.An
방사선 차폐용 케이스(13)는 납 등의 방사선 차폐재로 구성될 수 있다.The
이러한 구성에 의하면, 환경정보획득부(10)는 방사선 차폐부에 의해 작업 중에 조사될 방사선으로 인해 성능 저하가 발생하는 것을 방지할 수 있다.According to this configuration, the environmental
3차원 공간정보센서(11), 방사선 검출센서(12), 환경정보획득부(10)를 제외한 나머지 구성요소들은 방사선에 노출되지 않는 곳에 위치할 수 있고, 이 경우에 별도의 내방사화 처리는 필요하지 않을 수 있다.Other components except for the 3D
제어부(2)는 3차원 정합부 1(21), 3차원 정합부 2(22), 포맷변환부 1(23), 포맷변환부 2(24), 포맷변환부 3(25), 정보추출부(26), 비교 및 차이 감지부(27), 선택적 갱신부(28), 정보관리 서버(29) 등을 포함한다.The
환경정보획득부(10)에서 받은 3차원 환경정보는 센서의 측정 범위의 제한 등으로 인해 전체 관심 영역의 일부 정보만을 포함할 수 있다.The 3D environmental information received from the environmental
3차원 정합부 1(21)은 각 환경정보획득부(10)에서 받은 정보를 하나의 통일된 좌표계상의 정보로 정합 및 병합할 수 있다.The 3D matching unit 1 21 may match and merge the information received from each environment
3차원 정합(registration)이란 물체의 표면 일부에서 얻어진 두 개 이상의 부분적으로 중첩된 점군 데이터 간의 관계를 찾아내어, 공통된 하나의 좌표계상에서 표현하는 것을 의미한다. 물체 전체의 표면을 3차원 공간정보 획득 센서로 측정하여 부분 중첩되는 여러 개의 점군 데이터를 얻은 후 정합을 하면 점군 데이터로 표현된 물체 표면 정보를 얻을 수 있다.Three-dimensional registration refers to finding a relationship between two or more partially overlapped point group data obtained from a part of the surface of an object and expressing it on a common coordinate system. When the surface of the whole object is measured with a 3D spatial information acquisition sensor to obtain several overlapping point group data and then matched, the object surface information represented by the point group data can be obtained.
포맷변환부 1(23)은 3차원 정합부 1(21)에서 생성한 정보를 기저장된 정보와 비교할 수 있도록 통일된 포맷으로 변환한다. The format converting unit 1 (23) converts the information generated by the 3D matching unit 1 (21) into a unified format so that it can be compared with previously stored information.
예를 들어, 3차원 정합부 1(21)에서는 점군(point cloud) 형태의 환경 정보가 생성될 수 있으며, 정보관리 서버(29)에서 점군 형태가 아닌 설계 도면 작성 및 관리에 편리한 CAD 포맷(Format)으로 정보를 저장 및 관리할 경우에 점군 형태의 자료를 특정 CAD 포맷으로 변환할 수도 있다.For example, in the three-dimensional matching unit 1 (21) can be generated environment information in the form of a point cloud (point cloud), the CAD format (Format convenient for the design drawing creation and management rather than the point group in the information management server 29 (Format If you store and manage your information, you can also convert point cloud data into a specific CAD format.
포맷변환부 2(24)는 포맷변환부 1(23)과 유사하게 필요시 정보의 포맷을 변환하는 기능을 수행한다. 상황에 따라 포맷변환부 1(23) 과 2 중 하나 또는 둘다 필요 없을 수도 있다.The format conversion unit 2 (24) performs a function of converting the format of the information when necessary similarly to the format conversion unit 1 (23). Depending on the situation, one or both of the format converters 1 (23) and 2 may not be necessary.
3차원 정합부 2(22)는 현장의 정보와 보유하고 있는 설계 정보를 서로 중첩시켜(정합하여), 비교 및 차이감지부(27)에서 설계 정보와 측정된 3차원 정보를 비교하고 차이를 감지할 수 있도록 한다.The three-dimensional matching unit 2 (22) superimposes (matches) the site information and the retained design information with each other, compares the design information and the measured three-dimensional information in the comparison and
정보추출부(26)는 포맷변환부 1(23)로부터 전달받은 현장 정보를 이용하여 전체 설계 정보 데이터과 비교에 필요한 부분을 추출한다. 전체 설계 정보와 비교에 필요한 부분만을 추출함으로써, 3차원 정합부 2(22)에서 효율적인 정합을 할 수 있다.The
비교 및 차이 감지부(27)는 3차원 정합부 2(22)에서 정합된 현장 정보와 기저장된 설계 정보를 비교하여 차이를 감지한다. The comparison and
이때, 현장 정보와 설계 정보의 차이는 두가지 관점에서 감지될 수 있다. At this time, the difference between the site information and the design information can be detected from two viewpoints.
첫째, 단순히 기하학적인 차이를 보는 것이고, 두 번째는 시멘틱스 관점(semantics; 속성)에서 차이를 보는 것이다. The first is simply to see geometric differences, and the second is to see differences in semantics.
예를 들어 파이프에 설치된 밸브를 해체과정에서 절단하여 제거한 후 현장에서 측정된 3차원 환경 정보에는 밸브가 없는 상태이고, 아직 갱신되지 않은 설계 정보에는 밸브가 달려있는 상태이다. For example, a valve installed in a pipe is cut and removed during disassembly, and there is no valve in the 3D environmental information measured in the field, and a valve is attached to design information that has not been updated yet.
이 경우 단순히 밸브에 해당하는 점군 정보를 제거하게 되면 기하학적인 차이에 따른 갱신이고, 점군이 아닌 밸브라는 물체가 제거된 것으로 인식한다면 속성 관점에서 설계 모델 정보를 갱신하는 것이다. In this case, simply removing the point group information corresponding to the valve is an update based on a geometric difference, and if it is recognized that an object called a valve other than the point group is removed, the design model information is updated from an attribute point of view.
밸브 등과 같은 속성은 작업자에 의해 선택적으로 갱신될 수 있다. 예를 들면, 밸브라는 구성요소를 작업자가 인식할 경우에 밸브라는 속성이 갱신되고, 현장 정보의 속성이 작업자에 의해 인식될 수 없을 경우에 현장 정보의 기하학적인 차이만이 갱신될 수 있다.Properties such as valves can be optionally updated by the operator. For example, when the operator recognizes a component called a valve, the attribute of the valve is updated, and when the attribute of the field information cannot be recognized by the operator, only geometric differences of the field information can be updated.
선택적 갱신부(28)는 저장된 설계 정보를 갱신할 경우 비교 및 차이 감지부(27)에서 감지된 차이 부분만을 갱신하여 효율적으로 갱신할 수 있다. 경우에 따라 사용자의 재량으로 갱신 여부를 선택할 수도 있다.When updating the stored design information, the
이때, 기하학적 정보와 속성 정보에 대한 갱신이 함께 이루어질 수 있다.At this time, the geometric information and the attribute information may be updated together.
포맷변환부 3(25)은 선택적 갱신부(28)에 의해 갱신된 정보를 정보관리 서버(29)에 효율적으로 저장하기 위해서 필요시 정보의 포맷을 변경할 수 있다.The format converter 3 (25) can change the format of the information as necessary in order to efficiently store the information updated by the selective update unit (28) in the information management server (29).
정보관리 서버(29)는 설계 정보의 효율적인 저장, 갱신 및 관리에 필요한 기능을 수행하는 서버(29)이다. 기하학적인 정보와 속성 정보를 저장, 갱신, 추출 등을 수행한다. The
또한 사용자 요청이 있거나 3차원 정합부 2(22)에서 정합된 결과를 근거로 환경정보획득이 더 필요하다고 판단될 경우 환경정보획득부(10)의 플랫폼 유닛(31)의 위치와 자세를 변경하여 충분한 정보를 얻을 수 있다.In addition, if there is a user request or if it is determined that further environmental information acquisition is necessary based on the result matched by the 3D matching unit 2 (22), the position and posture of the
정보관리 서버(29)는 플랫폼 유닛(31)을 제어하여 플랫폼 유닛(31)의 위치 이동 경로, 자세 변환 경로를 최적화하는 기능을 수행할 수 있다.The
입출력부(3)는 디스플레이부(30)를 구비할 수 있다. 디스플레이부(30)는 모니터 등을 포함할 수 있다. 또한, 키보드 등의 사용자 인터페이스를 포함하여 사용자가 정보의 관리를 편리하게 할 수 있다. 네트워크 기능을 포함하여 설계 정보를 필요로 하는 외부 시스템과 연결될 수 있다.The input /
도 4는 도 1의 환경정보획득부(10)가 원자력시설에 설치된 모습을 보여주는 일 예로서 경수로 원자로용기(100)의 주변에 환경정보획득부가 설치된 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating an environment information acquisition unit installed around a light-
본 실시예는 3차원 환경인식 시스템의 환경정보획득부(10)가 원전에 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.This embodiment is a conceptual diagram showing the environment
본 발명의 3차원 환경인식 시스템은 원자로용기(100)의 해체를 위해 사용될 수 있다.The three-dimensional environmental recognition system of the present invention can be used for dismantling the reactor vessel (100).
원자로용기(100)의 해체 및 철거를 위해 원자로용기(100)가 수용된 격납구조물(101)의 내측벽에 로봇암(102)이 이동 가능하게 설치될 수 있다. 격납구조물(101)의 내측벽면을 따라 수직 레일(103)이 설치되고, 로봇암(102)이 수직 레일(103)을 따라 이동 가능하게 설치될 수 있다.The
복수의 환경정보획득부(10)는 3차원 공간정보센서(11) 및 방사선 검출센서(12)를 구비할 수 있다.The plurality of environmental
복수의 3차원 공간정보 센서 및 방사선영상화 센서는 격납구조물(101)의 상부에 설치되어, 원자로용기(100)에 대한 3차원 공간 및 방사선에 대한 정보를 감지할 수 있다.A plurality of three-dimensional spatial information sensor and radiation imaging sensor is installed on the upper portion of the
복수의 환경정보획득부(10)는 상기 3차원 공간정보 센서 및 방사선영상화 센서로부터 정보를 입력 받아 3차원 공간 및 방사선 정보를 생성할 수 있다.The plurality of environmental
복수의 환경정보획득부(10)는 방사선에 노출될 수 있으므로, 방사선 차폐부에 의해 내방사화 처리될 수 있다. Since the plurality of environmental
복수의 환경정보획득부(10)는 이동 플랫폼, 다관절 매니퓰레이터 등과 같은 플랫폼 장치에 의해 원하는 자세 및 위치로 이동될 수 있다.The plurality of environmental
정보관리 서버(29)는 환경정보획득부(10)의 센서를 이동시키는 플랫폼 유닛(31)의 위치 이동 경로, 자세 변환 경로를 최적화할 수 있다.The
1 : 검출부
10 : 환경정보획득부
11 : 3차원공간정보센서
12 : 방사선 검출센서
13 : 방사선 차폐용 케이스
13a : 개구부
14 : 방사화된 구조물
및 방사성 물질
2 : 제어부
21 : 3차원 정합부 1
22 : 3차원 정합부 2
23 : 포맷변환부 1
24 : 포맷변환부 2
25 : 포맷변환부 3
26 : 정보추출부
27 : 비교 및 차이 감지부
28 : 선택적 갱신부
29 : 정보관리 서버
3 : 입출력부
30 : 디스플레이부
31 : 플랫폼 유닛
100 : 원자로 용기
101 : 격납구조물
102 : 로봇암
103 : 수직 레일1: detection unit 10: environmental information acquisition unit
11: 3D spatial information sensor 12: radiation detection sensor
13:
14: radioactive structures and radioactive materials
2: control unit
21: three-dimensional matching part 1 22: three-
23: format conversion unit 1 24:
25:
27: comparison and difference detection unit
28: optional update unit 29: information management server
3: input / output unit 30: display unit
31 platform unit 100: reactor vessel
101: containment structure 102: robot arm
103: vertical rail
Claims (15)
상기 환경정보획득부에서 받은 정보를 하나의 통일된 좌표계상의 정보로 정합하는 3차원 정합부 1;
상기 3차원 정합부 1에서 정합된 방사화된 구조물의 현장 정보와 보유하고 있는 상기 구조물의 설계 정보를 중첩시키는 3차원 정합부 2;
상기 3차원 정합부 2에서 중첩된 상기 현장 정보와 상기 설계 정보를 비교하여 차이를 감지하는 비교 및 차이 감지부;
상기 설계 정보 중 상기 비교 및 차이 감지부에서 감지된 차이 부분을 갱신하는 선택적 갱신부; 및
상기 설계 정보를 저장, 갱신 및 관리하는 정보관리 서버를 포함하는 3차원 환경인식 시스템.A plurality of environmental information acquisition unit for obtaining three-dimensional space and radiation information for the radiated structure;
A three-dimensional matching unit 1 for matching the information received from the environment information obtaining unit into information on one unified coordinate system;
A three-dimensional matching unit 2 which overlaps the site information of the radiated structure matched by the three-dimensional matching unit 1 and the design information of the structure held therein;
A comparison and difference detection unit for detecting a difference by comparing the site information and the design information superimposed by the 3D matching unit 2;
An optional update unit for updating the difference portion detected by the comparison and difference detection unit of the design information; And
3D environment recognition system including an information management server for storing, updating and managing the design information.
상기 3차원 정합부 1에서 생성된 정보를 상기 설계 정보와 비교할 수 있도록 통일된 포맷으로 변환하는 포맷변환부 1을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템.The method of claim 1,
And a format conversion unit 1 for converting the information generated by the 3D matching unit 1 into a unified format to be compared with the design information.
상기 포맷변환부 1로부터 받은 현장 정보 중 상기 설계 정보와 비교 시 필요한 부분을 추출하는 정보 추출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템.The method of claim 2,
Three-dimensional environment recognition system further comprises an information extraction unit for extracting a portion necessary for comparison with the design information of the field information received from the format conversion unit 1.
상기 정보 추출부에서 추출된 정보를 상기 설계 정보와 비교할 수 있도록 통일된 포맷으로 변환하는 포맷변환부 2를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템.The method of claim 3,
And a format conversion unit 2 for converting the information extracted by the information extraction unit into a unified format so as to be compared with the design information.
상기 선택적 갱신부에서 갱신된 정보를 상기 설계 정보와 비교할 수 있도록 통일된 포맷으로 변환하는 포맷변환부 3을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템.The method of claim 1,
And a format conversion unit 3 for converting the information updated by the selective update unit into a unified format so as to be compared with the design information.
상기 환경정보획득부는,
상기 방사화된 구조물의 3차원 공간 정보를 감지하는 3차원 공간정보센서; 및
상기 방사화된 구조물의 방사선 정보를 감지하는 방사선 영상화센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템.The method of claim 1,
The environmental information acquisition unit,
A three-dimensional spatial information sensor for sensing three-dimensional spatial information of the radiated structure; And
3D environment recognition system comprising a radiation imaging sensor for sensing the radiation information of the radiated structure.
상기 3차원 공간정보센서는 3차원 레이저 스캐너인 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템.The method of claim 6,
The three-dimensional spatial information sensor is a three-dimensional environmental recognition system, characterized in that the three-dimensional laser scanner.
상기 방사선 영상화센서는 콤프턴 카메라 또는 CZT 방사선 센서인 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템.The method of claim 6,
Wherein said radiation imaging sensor is a Compton camera or a CZT radiation sensor.
상기 환경정보획득부의 센서의 자세 및 위치를 이동시키는 플랫폼 유닛을 더 포함하고,
상기 플랫폼 유닛은,
팬틸트, 바퀴 및 궤도식, 다관절 매니퓰레이터, 수직 레일 및 드론 중 하나 또는 둘 이상이 조합된 플랫폼을 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템.The method of claim 6,
Further comprising a platform unit for moving the posture and position of the sensor of the environmental information acquisition unit,
The platform unit,
A three-dimensional environmental awareness system comprising a platform in which one or more of pan tilt, wheel and track, articulated manipulator, vertical rail and drone are combined.
상기 선택적 갱신부는,
기하학적 정보 갱신과 속성 정보 갱신을 함께 하는 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템.The method of claim 1,
The selective update unit,
A three-dimensional environment recognition system comprising both geometric information update and attribute information update.
상기 정보관리 서버는 상기 플랫폼 유닛을 제어하여, 상기 환경정보획득부의 센서 위치이동 경로 및 자세변환 경로를 최적화하는 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템.The method of claim 9,
And the information management server controls the platform unit to optimize the sensor position movement path and the posture transformation path of the environment information acquisition unit.
상기 환경정보획득부의 센서는 다관절 매니퓰레이터에 장착되고,
상기 정보관리 서버는,
상기 3차원 공간 및 방사선 정보에 대한 환경정보를 획득하기 위한 경로가 매니퓰레이터의 관절 운동 범위를 벗어나는지, 매니퓰레이터 자체 또는 주변 물체와의 충돌이 발생하는지 여부를 사전에 확인하고, 상기 환경정보를 획득 시 제약사항을 만족하는 경로를 사용하여 환경정보획득부를 구동하는 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템.The method of claim 11,
The sensor of the environmental information acquisition unit is mounted to the articulated manipulator,
The information management server,
When the path for acquiring the environmental information about the three-dimensional space and the radiation information is out of the range of the joint motion of the manipulator or whether the collision with the manipulator itself or the surrounding object occurs, the environment information is obtained in advance. 3D environment recognition system characterized by driving the environment information acquisition unit using a path satisfying the constraint.
상기 원자로를 수용하는 격납구조물;
상기 격납구조물에 이동 가능하게 설치되고, 상기 원자로를 해체하거나 유지보수하는 로봇암;
상기 격납구조물에 설치되어, 상기 원자로의 3차원 공간 및 방사선 정보를 획득하는 환경정보획득부;
상기 환경정보획득부의 센서를 기설정된 자세 및 위치로 이동시키는 플랫폼 유닛; 및
상기 환경정보획득부로부터 받은 감지신호에 따라 상기 플랫폼 유닛 및 로봇암을 제어하는 제어부를 포함하는 3차원 환경인식 시스템을 구비한 원자력 시설.Radioactive reactors;
A containment structure for receiving the reactor;
A robot arm movably installed in the containment structure, the robot arm dismantling or maintaining the reactor;
An environmental information acquisition unit installed in the containment structure to obtain three-dimensional space and radiation information of the nuclear reactor;
A platform unit for moving the sensor of the environmental information acquisition unit to a preset posture and position; And
A nuclear power plant having a three-dimensional environmental recognition system including a control unit for controlling the platform unit and the robot arm in accordance with the detection signal received from the environmental information acquisition unit.
상기 제어부는,
상기 환경정보획득부에서 받은 정보를 하나의 통일된 좌표계상의 정보로 정합하는 3차원 정합부 1;
상기 3차원 정합부 1에서 정합된 방사화된 구조물의 현장 정보와 보유하고 있는 상기 원자로의 설계 정보를 중첩시키는 3차원 정합부 2;
상기 3차원 정합부 2에서 중첩된 상기 현장 정보와 상기 설계 정보를 비교하여 차이를 감지하는 비교 및 차이 감지부;
상기 설계 정보 중 상기 비교 및 차이 감지부에서 감지된 차이 부분을 갱신하는 선택적 갱신부; 및
상기 설계 정보를 저장, 갱신 및 관리하는 정보관리 서버를 포함하는 3차원 환경인식 시스템을 구비한 원자력 시설.The method of claim 13,
The control unit,
A three-dimensional matching unit 1 for matching the information received from the environment information obtaining unit into information on one unified coordinate system;
A three-dimensional matching unit 2 which overlaps the site information of the radiated structure matched by the three-dimensional matching unit 1 with the design information of the nuclear reactor;
A comparison and difference detection unit for detecting a difference by comparing the site information and the design information superimposed by the 3D matching unit 2;
An optional update unit for updating the difference portion detected by the comparison and difference detection unit of the design information; And
A nuclear power plant having a three-dimensional environmental recognition system including an information management server for storing, updating and managing the design information.
상기 환경정보획득부의 센서는 다관절 매니퓰레이터에 장착되고,
상기 제어부는,
상기 3차원 공간 및 방사선 정보에 대한 환경정보를 획득하기 위한 경로가 매니퓰레이터의 관절 운동 범위를 벗어나는지, 매니퓰레이터 자체 또는 주변 물체와의 충돌이 발생하는지 여부를 사전에 확인하고, 상기 환경정보를 획득 시 제약사항을 만족하는 경로를 사용하여 상기 환경정보획득부의 위치 이동 경로 및 자세 변환 경로를 최적화하는 것을 특징으로 하는 3차원 환경인식 시스템을 구비한 원자력 시설.The method of claim 13,
The sensor of the environmental information acquisition unit is mounted to the articulated manipulator,
The control unit,
When the path for acquiring the environmental information about the three-dimensional space and the radiation information is out of the range of the joint motion of the manipulator or whether the collision with the manipulator itself or the surrounding object occurs, the environment information is obtained in advance. A nuclear power plant having a three-dimensional environmental recognition system, characterized in that for optimizing the position movement path and the attitude conversion path of the environmental information acquisition unit by using the path satisfying the constraint.
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