CN105810078A - 一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，包括：检测过程仿真终端和机械手仿真终端，检测过程仿真终端和机械手仿真终端通过交换机采用以太网线连接；检测过程仿真终端包括：显示虚拟检测环境的界面交互模块、计算多关节机械手关节正向运动和逆向运动的机械手关节计算模块、轨迹计算模块以及第一接口模块，其中，界面交互模块由界面刷新显示单元、人机交互单元和三维模型单元构成；机械手仿真终端包括：计算多关节机械手运动速度和运动位置的多关节机械手运动模块、数据管理模块以及第二接口模块。本发明可以在实际执行反应堆压力容器的自动检测过程之前，对整个检测过程进行模拟、验证，从而确保了现场实际操作的安全性。

Description

一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统

技术领域

本发明涉及核电设备技术领域，特别是涉及核电设备的核反应堆技术领域，具体为一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统。

背景技术

核反应堆压力容器是核电厂和核动力装置中最重要的设备，是保证核电设备和核动力装置正常安全运行的关键。在核电厂和核动力装置的检验规范和大纲中，对反应堆压力容器焊缝及其它部位提出了无损检测的强制性要求。在反应堆压力容器自动检测系统中，多关节机械手是完成焊缝自动检测的关键设备。由于反应堆压力容器自动检测的工艺需求，检测过程具有空间受限、避碰安全等要求，同时又要求机械手具有一定的运动灵活性。在检测过程中最首要的就是安全，设备出现触碰、划伤都是不允许的，都会对反应堆内部组件的运行带来不可预计的影响。在核电站反应堆压力容器的自动检测过程中，安全是考虑的第一要素，现场设备不能出现碰撞、划伤。为了确保执行检测动作的安全性、有效性，有必要在执行具体动作之前对检测动作进行仿真、验证。因此，就需要有一种针对现场检测环境和机械手动作的仿真系统，可以提供对现场环境的模拟、机械手操作的演练和验证，确保操作过程的安全、可靠。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，用于对反应堆压力容器自动检测过程进行模拟仿真、验证和操作演练。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，所述检测仿真系统包括：检测过程仿真终端，用于仿真具有压力容器、多关节机械手以及相应各连接管的虚拟检测环境，所述检测过程仿真终端包括：显示具有压力容器、多关节机械手以及相应各连接管的虚拟检测环境的界面交互模块；与界面交互模块相连，用于计算多关节机械手关节正向运动和逆向运动的机械手关节计算模块；与界面交互模块和机械手关节计算模块相连，用于计算压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动轨迹的轨迹计算模块；与界面交互模块相连，用于虚拟检测环境中各数据的接收和发送的第一接口模块；机械手仿真终端，与检测过程仿真终端相连，用于对多关节机械手的运动进行仿真控制，所述机械手仿真终端包括：用于控制多关节机械手运动的多关节机械手运动模块；与多关节机械手运动模块相连，用于对多关节机械手运动数据进行管理的数据管理模块；与第一接口模块相连，与数据管理模块相连，用于多关节机械手运动数据的接收和发送的第二接口模块。

优选地，所述界面交互模块包括：通过刷新显示虚拟检测环境中压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动的界面刷新显示单元；与界面刷新显示单元相连，用于展现虚拟检测环境并提供与虚拟检测环境交互接口的人机交互单元；与界面刷新显示单元和人机交互单元相连，用于三维模型文件的导入和数据解析并根据预设的运动关系实现压力容器、多关节机械手以及各连接管之间的相对运动的三维模型单元。

优选地，三维模型文件为3DS格式的三维模型文件或WRL格式的三维模型文件。

优选地，所述轨迹计算模块包括可自动计算压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动轨迹的轨迹自动计算单元以及需人工输入相关数据来计算压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动轨迹的轨迹手动计算单元。

优选地，所述多关节机械手运动模块包括用于计算多关节机械手运动速度的运动速度计算单元和用于计算多关节机械手运动位置的运动位置计算单元。

优选地，所述数据管理模块包括对多个线程多关节机械手运动数据进行协同管理的多线程数据协同单元和对多关节机械手运动数据进行跟踪监控的数据跟踪监控单元。

优选地，所述检测过程仿真终端和所述机械手仿真终端通过交换机采用以太网线连接。

优选地，所述第一接口模块和所述第二接口模块采用UDP/TCP协议进行数据交互通信。

如上所述，本发明的一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，具有以下有益效果：

1、在本发明的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统中，可以在实际执行反应堆压力容器的自动检测过程之前，对整个检测过程进行模拟、验证，操作人员可以对预设定的检测作业过程进行操作验证，从而确保了现场实际操作的安全性。

2、本发明构建显示具有压力容器、多关节机械手以及相应各连接管的虚拟检测环境，界面直观，操作便捷，实现了虚拟操作的智能化。

3、本发明在提高现场检测作业效率，确保操作的安全、可靠性等方面，具有积极意义。

附图说明

图1显示为本发明的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统的结构示意图。

图2显示为本发明的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统中检测过程仿真终端的结构示意图。

图3显示为本发明的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统中检测过程仿真终端的一种优选结构示意图。

图4显示为本发明的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统中机械手仿真终端的结构示意图。

图5显示为本发明的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统中机械手仿真终端的一种优选结构示意图。

元件标号说明

1检测仿真系统

11检测过程仿真终端

111界面交互模块

111a界面刷新显示单元

111b人机交互单元

111c三维模型单元

112机械手关节计算模块

112a机械手逆向计算单元

112b机械手正向计算单元

113轨迹计算模块

113a轨迹自动计算单元

113b轨迹手动计算单元

114第一接口模块

114a第一数据封装单元

114b第一数据拆包单元

12机械手仿真终端

121多关节机械手运动模块

121a运动速度计算单元

121b运动位置计算单元

122数据管理模块

122a多线程数据协同单元

122b数据跟踪监控单元

123第二接口模块

123a第二数据封装单元

123b第二数据拆包单元

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明的目的在于提供一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，用于对反应堆压力容器自动检测过程进行模拟仿真、验证和操作演练。以下将详细阐述本发明的一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统。

本发明提供一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，可应用于对AP1000类型的核反应堆压力容器或其他堆型核电站反应堆压力容器自动检测过程进行模拟仿真，验证和操作演练。本发明可以在实际执行反应堆压力容器的自动检测过程之前，对整个过程进行模拟、验证，在提高现场检测作业效率，确保操作的安全、可靠性等方面，具有积极意义。

具体地，如图1所示，所述检测仿真系统1包括检测过程仿真终端11和机械手仿真终端12，所述检测过程仿真终端11和所述机械手仿真终端12通过交换机采用以太网线连接。下面对检测过程仿真终端11和机械手仿真终端12进行详细说明。

检测过程仿真终端11用于仿真具有压力容器、多关节机械手以及相应各连接管的虚拟检测环境，本发明中的检测过程仿真终端11可通过PC运行仿真程序软件实现，具体地，如图2和图3所示，所述检测过程仿真终端11包括：界面交互模块111、机械手关节计算模块112、轨迹计算模块113以及第一接口模块114。

界面交互模块111用于显示具有压力容器、多关节机械手以及相应各连接管的虚拟检测环境。

具体地，在本实施例中，界面交互模块111包括：通过刷新显示虚拟检测环境中压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动的界面刷新显示单元111a；与界面刷新显示单元111a相连，用于展现虚拟检测环境并提供与虚拟检测环境交互接口的人机交互单元111b；与界面刷新显示单元111a和人机交互单元111b相连，用于三维模型文件的导入和数据解析并根据预设的运动关系实现压力容器、多关节机械手以及各连接管之间的相对运动的三维模型单元111c。

其中，三维模型文件为3DS格式的三维模型文件或WRL格式的三维模型文件。三维模型单元111c可以实现对3DS、WRL三维模型文件的导入和数据解析，通过读取操作人员指定路径，可以将相关三维模型文件显示在界面上，并可根据预设定的组件运动关系，实现各组件的相对运动。

操作人员可以对预设定的检测作业过程进行操作验证，从而确保了现场实际操作的安全性，三维模型单元111c通过数据解析实现对现场设备和机械手的虚拟环境构建，并通过界面刷新显示单元111a展示给操作人员，界面直观，操作便捷，实现了虚拟操作的智能化。

机械手关节计算模块112与界面交互模块111相连，用于计算多关节机械手关节正向运动和逆向运动。

具体地，在本实施例中，机械手关节计算模块112包括用于计算多关节机械手关节正向运动的机械手正向计算单元112b和用于计算多关节机械手关节逆向运动的机械手逆向计算单元112a。

轨迹计算模块113与界面交互模块111和机械手关节计算模块112相连，用于计算压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动轨迹。

具体地，在本实施例中，轨迹计算模块113包括包括可自动计算压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动轨迹的轨迹自动计算单元113a以及需人工输入相关数据来计算压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动轨迹的轨迹手动计算单元113b。

第一接口模块114与界面交互模块111相连，用于虚拟检测环境中各数据的接收和发送；具体地，在本实施例中，第一接口模块114包括分别用于数据的接收和发送的第一数据封装单元114a和第一数据拆包单元114b。

机械手仿真终端12与检测过程仿真终端11相连，用于对多关节机械手的运动进行仿真控制，仿真系统层次设计明确，本发明中的机械手仿真终端12可通过PC运行仿真程序软件实现，对于其他类型的机械手，或是核电站其他设备的检测，只需要对相应的软件模块进行修改，即可直接应用，具有较好的扩展性和适应性。

具体地，如图4和图5所示，所述机械手仿真终端12包括：多关节机械手运动模块121、数据管理模块122以及第二接口模块123。

多关节机械手运动模块121用于控制多关节机械手运动.

具体地，在本实施例中，所述多关节机械手运动模块121包括用于计算多关节机械手运动速度的运动速度计算单元121a和用于计算多关节机械手运动位置的运动位置计算单元121b。

数据管理模块122与多关节机械手运动模块121相连，用于对多关节机械手运动数据进行管理.

具体地，在本实施例中，所述数据管理模块122包括对多个线程多关节机械手运动数据进行协同管理的多线程数据协同单元122a和对多关节机械手运动数据进行跟踪监控的数据跟踪监控单元122b。

第二接口模块123与第一接口模块114相连，与数据管理模块122相连，用于多关节机械手运动数据的接收和发送。

具体地，在本实施例中，第二接口模块123包括分别用于数据的接收和发送的第二数据封装单元123a和第二数据拆包单元123b。

更近一步地，所述第一接口模块114和所述第二接口模块123采用UDP/TCP协议进行数据交互通信。

综上所述，在本发明的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统中，可以在实际执行反应堆压力容器的自动检测过程之前，对整个检测过程进行模拟、验证，操作人员可以对预设定的检测作业过程进行操作验证，从而确保了现场实际操作的安全性；本发明在提高现场检测作业效率，确保操作的安全、可靠性等方面，具有积极意义；此外，本发明构建显示具有压力容器、多关节机械手以及相应各连接管的虚拟检测环境，界面直观，操作便捷，实现了虚拟操作的智能化。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，其特征在于，所述检测仿真系统包括：

检测过程仿真终端，用于仿真具有压力容器、多关节机械手以及相应各连接管的虚拟检测环境，所述检测过程仿真终端包括：

显示具有压力容器、多关节机械手以及相应各连接管的虚拟检测环境的界面交互模块；

与界面交互模块相连，用于计算多关节机械手关节正向运动和逆向运动的机械手关节计算模块；

与界面交互模块和机械手关节计算模块相连，用于计算压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动轨迹的轨迹计算模块；

与界面交互模块相连，用于虚拟检测环境中各数据的接收和发送的第一接口模块；

机械手仿真终端，与检测过程仿真终端相连，用于对多关节机械手的运动进行仿真控制，所述机械手仿真终端包括：

用于控制多关节机械手运动的多关节机械手运动模块；

与多关节机械手运动模块相连，用于对多关节机械手运动数据进行管理的数据管理模块；

与第一接口模块相连，与数据管理模块相连，用于多关节机械手运动数据的接收和发送的第二接口模块。

2.根据权利要求1所述的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，其特征在于，所述界面交互模块包括：

通过刷新显示虚拟检测环境中压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动的界面刷新显示单元；

与界面刷新显示单元相连，用于展现虚拟检测环境并提供与虚拟检测环境交互接口的人机交互单元；

与界面刷新显示单元和人机交互单元相连，用于三维模型文件的导入和数据解析并根据预设的运动关系实现压力容器、多关节机械手以及各连接管之间的相对运动的三维模型单元。

3.根据权利要求2所述的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，其特征在于，三维模型文件为3DS格式的三维模型文件或WRL格式的三维模型文件。

4.根据权利要求1所述的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，其特征在于，所述轨迹计算模块包括可自动计算压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动轨迹的轨迹自动计算单元以及需人工输入相关数据来计算压力容器、多关节机械手以及各连接管之间相对运动轨迹的轨迹手动计算单元。

5.根据权利要求1所述的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，其特征在于，所述多关节机械手运动模块包括用于计算多关节机械手运动速度的运动速度计算单元和用于计算多关节机械手运动位置的运动位置计算单元。

6.根据权利要求1或5所述的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，其特征在于，所述数据管理模块包括对多个线程多关节机械手运动数据进行协同管理的多线程数据协同单元和对多关节机械手运动数据进行跟踪监控的数据跟踪监控单元。

7.根据权利要求1所述的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，其特征在于，所述检测过程仿真终端和所述机械手仿真终端通过交换机采用以太网线连接。

8.根据权利要求1所述的用于核反应堆压力容器的检测仿真系统，其特征在于，所述第一接口模块和所述第二接口模块采用UDP/TCP协议进行数据交互通信。