KR20000060369A - A automatic tester and method of grid of eggcrate iv vapor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for automatically testing grids of an eggcrate of a steam generator and a method therefore are provided to exactly test the grids of the eggcrate by automatically correcting the position of the apparatus for testing to be put at the exact position of the grids. CONSTITUTION: A method for automatically testing grids of an eggcrate(21) of a steam generator includes the steps of performing settlement of zero point of a guiding device by CCD(Charge Coupled Device) camera after moving guide bodies(12,13) toward the motor and installing the eggcrate on a table and performing a test according to a program sequence based on a databased address assigned to each grid from the starting point; testing the grids by five gauges and marking an inferior grid by a spray incorporated within the gauges and storing an inferior position in a computer if the grid is inferior; rotating the eggcrate and a gauge head(24) by the motor at an angle of 90 degrees if the testing for one fourth surface of the eggcrate is completed by a control program.

Description

증기발생기 에그크레이트 격자 자동 검사장치 및 그 검사방법{A AUTOMATIC TESTER AND METHOD OF GRID OF EGGCRATE IV VAPOR}Steam generator egg crate automatic inspection device and inspection method {A AUTOMATIC TESTER AND METHOD OF GRID OF EGGCRATE IV VAPOR}

본 발명은 홀(Hole) 혹은 격자(Grid) 치수를 검사하는 장치에 관한 것으로서, 원자력 발전소 설비 중 증기발생기 내부의 전열관을 유지하고 지탱하는 에그크레이트(Eggcrate)의 격자나 대형 열교환기류의 튜브시트 홀 등이 설계상의 허용치수를 만족하는지의 여부를 판정하는 검사장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for inspecting the size of a hole or a grid, and includes a tube sheet hole of a grate of a crate or a large heat exchanger that maintains and supports a heat pipe inside a steam generator in a nuclear power plant facility. The present invention relates to an inspection apparatus for determining whether or not the design meets the allowable design dimension.

원자력 발전소에 있어서 증기발생기 내부에 있는 전열관은 방사능을 포함하는 1차 계통수와 터빈을 돌리는 2차 계통수 사이에 열 교환 기능을 제공하며, 이는 1차 계통과 2차 계통을 분리시켜 주는 역할을 하는 매우 중요한 기기이다.In a nuclear power plant, the heat pipes inside the steam generator provide heat exchange between the primary grid containing radiation and the secondary grid running the turbine, which separates the primary grid from the secondary grid. It is an important device.

만약 이 전열관에서 누수가 발생하게 된다면 방사능 물질을 함유한 1차 계통 냉각수가 2차측으로 누수됨에 따라 발전소를 정지시켜야 하는 문제가 발생한다.If leakage occurs in this heat pipe, the problem arises that the plant must be shut down as the primary system coolant containing radioactive material leaks to the secondary side.

이것은 경제적인 손실뿐만 아니라 안전에도 상당한 문제를 일으키는 요소가 되므로 증기발생기의 설계 및 제작과정은 매우 중요하다고 할 수 있는데, 에그크레이트는 증기발생기 내부에서 전열관을 유지하고 지탱하는 부품으로서 전열관들은 에그크레이트의 각 격자 사이로 삽입되어 고정되게 된다.The steam generator design and manufacturing process is very important because it is not only an economic loss but also a serious problem for safety. Egg crate is a component to maintain and support the heat pipe inside the steam generator. It is inserted between each grid and fixed.

에그크레이트는 풀 타입(Full Type), 하프 타입(Half Type) 및 파셜 타입(Partial Type)의 3가지 타입으로 나뉘어지며, 특히 풀 타입인 경우는 직경이 4m에 이르는 대형 구조물이고, 1장 당 약 16,000여개의 격자로 구성되어 있다.Egg crate is divided into three types: full type, half type, and partial type. Especially, the full size of the egg crate is a large structure with a diameter of 4m. It consists of 16,000 grids.

증기발생기 에그크레이트는 슬롯 바(Slotted Bar)를 상하에서 끼워 조립하고 용접된 형태이며, 제작되어 만들어진 각 격자에는 전열관이 삽입 되어진다. 슬롯 바는 서로 지그재그로 조립되기 때문에 특정 부위에 용접을 하게 되는데, 이렇게 용접을 할 때 슬롯 바의 뒤틀림이나 용접 후 열응력 등에 의해 설계상 주어진 격자의 치수 공차를 만족시키지 못해 불량이 발생하게 된다.The steam generator egg crate is assembled by welding a slotted bar (Slotted Bar) up and down, and a heat pipe is inserted into each lattice. Slot bars are zigzag-assembled and welded to a specific area. When welding, slot bars do not meet the dimensional tolerances of a given grid due to distortion of the slot bar or thermal stress after welding.

따라서, 에그크레이트의 격자 각각의 치수 및 제작 상태가 다음 공정인 튜빙(Tubing :튜브를 에그크레이트에 삽입하는 것)공정에 상당한 영향을 미치게 되는데, 격자의 크기가 작으면 전열관이 에그크레이트 속으로 원활하게 삽입되지 못하게 되고, 그렇게 되면 삽입되는 튜브의 표면 상태에 긁힘 현상 등이 발생하여 튜브의 수명에 나쁜 영향을 미치게 되고, 경우에 따라서는 전열관을 삽입하기 위해 리밍(Reaming) 등과 같은 보수과정이 필요하게 된다.Therefore, the dimensions and fabrication status of each grate of the egg crate have a significant influence on the tubing process, which is the next step. When the size of the grating is small, the tube is smoothly inserted into the egg crate. If this happens, scratches occur on the surface of the tube to be inserted, which adversely affects the service life of the tube. In some cases, a repair process such as reaming is required to insert the tube. Done.

상기한 문제점을 해결하기 위해 튜빙 작업 전에 에그크레이트 격자를 전수 검사하여 튜브 치수보다 작은 격자를 증기발생기에 취부하기 이전에 보수를 해야 하나, 격자의 수가 많아 현재는 한계게이지를 이용한 샘플링 검사를 사람이 수행하고 있다.In order to solve the above problems, it is necessary to perform a full inspection of the egg crate grating before the tubing operation and repair it before attaching the grating smaller than the tube size to the steam generator. I'm doing it.

이러한 샘플링 검사는 사람에 의해 수행되기 때문에 검사자 개인에 따라서 검사 결과에 차이가 나타나고, 검사 기준을 세우는데도 어려움이 있다. 특히, 전수 검사가 필요한 격자치수 합격여부 판정을 샘플링 검사로 함에 따라 검사되지 않는 격자 중 불량이 존재하는 경우는 상기의 문제점이 발생한다.Since the sampling test is performed by a person, there are differences in test results according to individual inspectors, and it is difficult to set test standards. In particular, the above-described problem occurs when there is a defect in the unchecked grating due to the sampling test, which determines whether or not the lattice dimension pass / fail is required.

결국 전수 검사가 필요한 에그크레이트 격자 검사를 현실적인 문제로 인하여 샘플링 검사로 대체하고 있는 실정이며, 위와 같은 문제점을 개선하기 위해서 자동검사 장치를 개발하여 전수 검사가 가능하도록 한 것이다.As a result, the egg crate check that requires full inspection is being replaced with a sampling inspection due to a realistic problem, and in order to improve the above problems, an automatic inspection apparatus has been developed to enable full inspection.

종래의 자동검사 장치에 대한 특허는 미국 특허 4718277, 4788026, 5185124 및 5265130에 발표되었다. 특히, 미국 특허 5265130은 핵연료가 삽입되는 핵연료 조립체의 셀 크기를 핀 게이지를 이용하여 검사하는 자동검사 장치로서 다수의 핀 게이지를 이용하여 한 번에 많은 셀의 크기를 검사할 수 있는 장치이며, 또한 센서에 의해 불량 셀의 위치를 알 수 있도록 하였다.Patents for conventional automated inspection devices have been published in US Pat. Nos. 4718277, 4788026, 5185124, and 5265130. In particular, US Patent 5265130 is an automatic inspection device that checks the cell size of the fuel assembly into which the fuel is inserted using a pin gauge, and is a device capable of inspecting the size of many cells at once using a plurality of pin gauges. The sensor was able to know the position of the defective cell.

이 장치는 직경이 4m인 핵연료 조립체를 베이스(Base) 위에 올려놓기 때문에 검사 장치가 대형으로 구성되어져야 하고, 1/4 분면 전체를 한 번에 검사하기 위해서는 1/4 분면 전체 셀 수만큼 많은 게이지가 필요하므로 제작비가 많이 들며, 게이지 간의 간섭에 의해서 양품의 셀 크기를 불량으로 판단할 소지가 높다. 또한, 한 종류의 검사 대상물만 검사가 가능한 전용 설비라 범용성이 없다는 단점이 있다.Because the device places a 4m diameter fuel assembly on the base, the inspection device must be large, and as many gauges as a quarter cell total can be used to inspect the entire quarter. Since it requires a lot of manufacturing costs, there is a high possibility to determine the cell size of the good product by the interference between the gauges. In addition, there is a disadvantage that there is no versatility because it is a dedicated facility capable of inspecting only one type of inspection object.

좀 더 상세히 설명하면 상기한 미국 특허 5265130인 도 1a는 핵연료 조립체를 검사하는 장치로서 핀 게이지(1)를 사용하여 핵연료 조립체(2) 내의 셀 크기가 적당한지 아닌지를 검사하며, 이를 위한 검사 장치로 구성되어 있다.In more detail, the above-described US Patent 5265130, Figure 1a is a device for inspecting a nuclear fuel assembly using a pin gauge (1) to check whether the cell size in the fuel assembly (2) is appropriate or not, as an inspection device for Consists of.

도 1a에 도시한 바와 같이, 테이블(3) 위에 핵연료 조립체(2)를 올려놓고, 액츄에이터(4)에 의해 상기 테이블이 레일(8) 위에서 좌우로 이동할 수 있다. 핀 게이지(1)가 있는 헤드(5)는 액츄에이터(6)에 의해 레일(9)을 따라 상하로 이동한다.As shown in FIG. 1A, the nuclear fuel assembly 2 is placed on the table 3, and the actuator 4 allows the table to move from side to side on the rail 8. The head 5 with the pin gauge 1 is moved up and down along the rail 9 by the actuator 6.

헤드(5)에 있는 핀 게이지(1)는 핵연료 조립체(2)의 1/4 분면을 한 번에 검사할 수 있도록 다수의 핀 게이지(1)를 가지고 있으며, 각 사분면을 검사할 때마다 회전 샤프트(7)에 의해 90°씩 회전하여 다음 검사로 이어지며, 4번의 검사로 작업이 완료된다. 핀 게이지(1)가 불량 셀을 만났을 때는 바늘 타입의 접촉 센서나 송수신 광 다이오드 센서에 의해 센싱하게 된다.The pin gauge (1) on the head (5) has a number of pin gauges (1) for inspecting one quarter of the nuclear fuel assembly (2) at a time, with each rotating quadrant rotating shaft Rotate by 90 ° by (7) to the next inspection, and work is completed by 4 inspections. When the pin gauge 1 encounters a defective cell, it is sensed by a needle-type contact sensor or a transceiving photodiode sensor.

검사 장치에 핵연료 조립체를 셋업하는 방법은 도 1b에서 도시한 바와 같이, 테이블(3)을 a 쪽까지 이동한 후 핵연료 조립체를 올려 놓고, 지지 장치(10)를 이용해 고정시킨 다음 테이블(3)을 검사 위치로 다시 이동하여 검사 작업을 수행하게 되어 있다.The method of setting up the fuel assembly in the inspection apparatus is as shown in Fig. 1b, after moving the table 3 to a side, the fuel assembly is placed, fixed with the support device 10 and then the table 3 is fixed. It is to move back to the inspection position to perform the inspection work.

위의 검사 장치는 대형의 핵연료 조립체(2)를 테이블(3) 위에 올려놓기 때문에 검사 장치의 부피가 커지고, 특히 셋업 방법 때문에 부피가 핵연료 조립체보다 2배 이상 커져 검사장치의 대형화와 함께 넓은 작업 공간이 필요하게 되며, 검사 완료 후 불량 셀을 보수할 때 그 위치를 작업자가 쉽게 찾지 못한다는 단점이 있다.The above inspection apparatus puts the large fuel assembly 2 on the table 3, which makes the inspection apparatus bulky, especially because of the setup method, the volume is more than twice as large as the nuclear fuel assembly, thus increasing the working space with the enlargement of the inspection apparatus. This necessitates a disadvantage that the operator cannot easily find the location when the defective cell is repaired after the inspection is completed.

또한, 셋업할 때 지지 장치(10)를 이용하기 때문에 핵연료 조립체와 같은 특정 크기와 모양에만 적용할 수 있으며, 반원과 같은 모양은 셋업이 어렵고 추가적인 지그가 필요하게 된다. 게이지 헤드는 핵연료 조립체의 1/4 분면 전체를 한 번에 검사하므로 많은 게이지가 필요하고, 반원과 같은 여러 형태의 제품 검사에는 적용하기 어렵다.In addition, since the support device 10 is used for set up, it can be applied only to a specific size and shape such as a fuel assembly, and the shape such as a semicircle is difficult to set up and requires additional jig. The gauge head inspects the entire quarter of the fuel assembly at one time, requiring many gauges and difficult to apply to many types of product inspection, such as semicircles.

이러한 상황에서는 증기 발생기 전체의 품질에 심각한 영향을 주게 되므로 에그크레이트는 전 격자의 크기를 전수 검사해야 할 필요성이 부각되게 된다.In such a situation, the quality of the entire steam generator will be seriously affected, so the egg crate will need to be fully inspected for the size of the grid.

따라서, 이와 같은 각 타입의 에그크레이트의 모든 격자를 사람이 전수 검사한다는 것은 현실적으로 불가능하므로 자동 검사장치가 필요한데, 본 발명에서는 이와 같은 구조물에 전열관의 원활한 삽입 가능성을 자동으로 전수 검사할 수 있는 검사장치를 구성하였다.Therefore, it is practically impossible for a person to fully inspect all the grids of each type of egg crate, so an automatic inspection device is required. In the present invention, an inspection apparatus capable of automatically performing a full inspection of the possibility of smooth insertion of a heat pipe into such a structure. Was constructed.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 검사장치 및 검사방법의 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로서, 검사장치의 부피를 최소화하고, 여러 형태의 제품에 대응할 수 있도록 새로운 셋업 방법을 개발하며, 5개의 게이지를 이용한 게이지 헤드를 사용한다. 또한, 게이지 헤드의 위치를 격자의 중앙에 맞추기 위하여 위치 자동 보정용 CCD 카메라와 머신 비젼 장치 및 프로그램을 개발하여 본 발명의 장치에 적용한다.The present invention is designed to improve the problems of the conventional inspection apparatus and inspection method as described above, to minimize the volume of the inspection apparatus, to develop a new setup method to cope with various types of products, using five gauges Use the gauge head. In addition, in order to adjust the position of the gauge head to the center of the grating, a CCD camera for automatic position correction, a machine vision apparatus and a program are developed and applied to the apparatus of the present invention.

도 1a는 종래 검사장치의 정면도,Figure 1a is a front view of a conventional inspection device,

도 1b는 종래 검사장치의 평면도,Figure 1b is a plan view of a conventional inspection device,

도 2a는 에그크레이트 격자 검사장치의 평면도,2a is a plan view of an egg crate lattice inspection device,

도 2b는 에그크레이트 격자 검사장치의 정면도,2b is a front view of an egg crate lattice inspection device,

도 3a는 게이지 헤드의 정면도,3a is a front view of the gauge head,

도 3b는 게이지 헤드의 측면도,3b is a side view of the gauge head,

도 4는 에그크레이트가 90°회전할 때 격자 배열의 형상,4 is the shape of the grid arrangement when the egg crate rotates 90 °,

도 5a는 하프 타입 에그크레이트의 검사,5A shows the inspection of half type egg crate,

도 5b는 파셜 타입 에그크레이트의 검사,5b is a test of partial type egg crate,

도 6은 CCD 카메라와 머신 비젼 장치를 이용해 획득한 에그크레이트 영상,6 is an egg crate image obtained using a CCD camera and a machine vision device,

도 7은 위치 오차 보정 및 시작점 위치 선정 플로우 차트,7 is a position error correction and starting point positioning flow chart,

도 8은 에그크레이트의 관심영역(ROI:Region of Interest) 표시,8 shows a region of interest (ROI) of an egg crate;

도 9는 위치 보정 알고리즘을 적용했을 때의 이등분선과 중심점.9 is a bisector and a center point when the position correction algorithm is applied.

(도면 부호의 설명)(Explanation of reference numerals)

11...베이스, 12,13...가이드 몸체,11 base, 12, 13, guide body,

15,16,25...모터, 17,18...볼스크류,15,16,25 ... motors, 17,18 ... ballscrews,

19,20...가이드, 21...에그크레이트,19,20 ... guide, 21 ... egcrate,

22...포스트, 23...테이블,22 ... post, 23 ... table,

24...게이지 헤드, 26...기어,24 ... gauge head, 26 ... gear,

27...베어링, 28...실린더,27 bearings, 28 cylinders,

29...게이지, 30...근접 센서,29 gauge, 30 proximity sensor,

31...샤프트, 32...회전 샤프트,31 ... shaft, 32 ... rotating shaft,

33...CCD 카메라, 34,35...하프 및 파셜 타입 에그크레이트,33 ... CCD camera, 34,35 ... half and partial type crate,

36...지그.36 ... Jig.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 증기발생기 에그크레이트 격자 자동검사 장치에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail the configuration and operation of the steam generator egg crate automatic inspection device of the present invention.

도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 베이스(11) 위에 가이드 몸체(12)가 고정되어 있으며, 게이지 헤드(24)는 또 다른 가이드 몸체(13) 위에 설치되어 있다. 이 또 다른 가이드 몸체(13)는 모터(15)와 볼스크류(17)에 의해 가이드 몸체(12) 상에서 가이드(19)를 따라 움직이며(Y축 방향), 게이지 헤드(24)는 모터(16)와 볼스크류(18)에 의해 상기 또 다른 가이드 몸체(13) 상에서 가이드(20)를 따라 움직인다(X축 방향).As shown in FIGS. 2A and 2B, the guide body 12 is fixed on the base 11, and the gauge head 24 is mounted on another guide body 13. This another guide body 13 is moved along the guide 19 on the guide body 12 by the motor 15 and the ball screw 17 (in the Y-axis direction), and the gauge head 24 is connected to the motor 16. And the ball screw 18 to move along the guide 20 on the another guide body 13 (X-axis direction).

가이드 몸체(12,13)는 에그크레이트(21)의 1/4 분면의 크기를 검사할 수 있는 크기이며, 가능한 작은 부피를 차지하도록 외팔보 형식을 하고 있다.The guide bodies 12 and 13 are sized to inspect the size of the quarter of the egg crate 21, and cantilever type to occupy the smallest possible volume.

에그크레이트(21)를 지지하기 위해 테이블(23)과 포스트(Post)(22)로 구성되어지며, 모터(25)와 기어(26)에 의해 에그크레이트(21)를 90°씩 회전할 수 있도록 되어 있다. 포스트(22)는 여러 타입의 에그크레이트를 지지할 수 있도록 하기 위해 각 타입에 따라 임의의 위치에 설치할 수 있도록 설계되어 있으며, 베어링(27)에 의해 에그크레이트(21)가 회전하는데 무리가 없게 하였다.It consists of a table 23 and a post (22) to support the egg crate 21, so that the egg crate 21 can be rotated by 90 degrees by the motor 25 and the gear 26 It is. The post 22 is designed to be installed at an arbitrary position according to each type in order to support various types of egg crate, and the bearings 27 allow the egg crate 21 to rotate. .

또한, 테이블 위쪽에 가이드를 만들어 에그크레이트(21)를 테이블(23)에 설치하기 쉽도록 하였으며, 고정판을 이용하여 에그크레이트의 흔들림을 방지하였다(도시하지 않음).In addition, the guide is made on the table to make it easy to install the egg crate 21 on the table 23, to prevent the shaking of the egg crate using a fixed plate (not shown).

도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 에그크레이트(21) 내의 격자를 검사하기 위한 게이지(29)는 상기 게이지 간의 상호 간섭을 최소화하기 위해서 실험에 의하여 최적 게이지 개수를 구했으며, 게이지 개수는 5개를 기본으로 하여 에그크레이트의 타입에 따라 게이지의 개수를 8개까지 증가시킬 수 있다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the gauge 29 for inspecting the grating in the egg crate 21 obtained the optimum number of gauges by experiment to minimize mutual interference between the gauges, and the number of gauges was 5 On the basis of the dog, the number of gauges can be increased to eight, depending on the type of egg crate.

게이지(29)는 설계상 주어진 격자의 최소 내접원의 직경 크기를 만족하는지 여부를 신속하게 판단할 수 있도록 하였고, 게이지 헤드(24)의 구성은 공기압으로 구동되는 실린더(28)와 샤프트(31)로 게이지(29)를 상하로 이동시키며, 게이지(29)에 의해 격자가 불량으로 판정되면 근접 센서(30)에 의해 검출되도록 하여 컴퓨터에 입력되는 동시에 게이지 내부에 장착된 스프레이로 그 불량 위치를 표시하도록 되어 있다.The gauge 29 allows for quick determination of whether the design satisfies the diameter of the minimum inscribed circle of a given grating, and the configuration of the gauge head 24 consists of a cylinder 28 and a shaft 31 driven by pneumatic pressure. The gauge 29 is moved up and down, and if the grating is judged to be defective by the gauge 29, it is detected by the proximity sensor 30 so that it can be input to a computer and display its defective position with a spray mounted inside the gauge. It is.

또한, 에그크레이트 격자 타입에 따라서 게이지 헤드(24)가 90°회전해야 하는 특성이 있는 바, 회전 샤프트(32)에 의해 상기 게이지 헤드가 회전할 수 있도록 구성되어 있다.In addition, the gauge head 24 has a characteristic that the gauge head 24 should rotate by 90 ° according to the egg crate grating type, and is configured to allow the gauge head to rotate by the rotating shaft 32.

게이지 헤드(24)를 이동시키는 가이딩 장치의 위치 오차 보정과 초기 시작점의 위치를 정확하게 선정하기 위해 CCD 카메라(33)와 머신 비젼(Machine Vision) 장치를 이용하였다.In order to correct the position error of the guiding device that moves the gauge head 24 and to accurately select the position of the initial starting point, the CCD camera 33 and the machine vision device were used.

상기한 검사장치의 검사방법은 다음과 같다.The inspection method of the inspection apparatus is as follows.

에그크레이트 격자 검사는 도 2b에 도시한 바와 같이, 에그크레이트를 테이블(23) 위에 설치하는 것에서부터 시작한다. 가이드 몸체(13)를 모터(15) 쪽으로 이동한 다음, 에그크레이트(21)가 테이블(23)에 설치되면 가이딩 장치의 영점 설정이 CCD 카메라에 의해 수행되며, 이 시작점에서부터 각 격자에 할당된 데이터 베이스화 된 어드레스(Address)에 따른 프로그램 시퀀스(Sequence)에 따라 검사가 이루어진다.The egg crate lattice inspection starts with installing the egg crate on the table 23, as shown in Fig. 2B. After the guide body 13 is moved towards the motor 15, and the egg crate 21 is installed on the table 23, zero setting of the guiding device is performed by the CCD camera, and is assigned to each grating from this starting point. The check is performed according to the program sequence according to the databased address.

격자 검사는 5개의 게이지(29)에 의해 이루어지며, 검사할 때 격자가 불량인 경우 게이지에 내재된 스프레이에 의해 불량 격자를 마킹함과 동시에 불량 위치에 대한 결과가 컴퓨터에 저장되어 진다.The grating inspection is performed by five gauges 29. When the grating is defective during inspection, the grating is marked by the spray inherent in the gage and the result of the defective position is stored in the computer.

제어 프로그램에 의해서 1/4 분면의 검사가 완료되면 테이블(23) 위에 있는 에그크레이트(21)가 모터(25)에 의해 90°회전하게 되고, 이때 게이지 헤드(24)도 동시에 90°회전하게 되는데 이것은 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 에그크레이트(21) 내의 마름모 꼴 격자 배열이 90°만큼씩 바뀌기 때문이다.When the inspection of the quadrant is completed by the control program, the egg crate 21 on the table 23 is rotated by 90 ° by the motor 25, and the gauge head 24 is also rotated by 90 ° at the same time. This is because, as shown in Figs. 4A and 4B, the rhombic lattice arrangement in the egg crate 21 changes by 90 degrees.

상기한 바와 같은 방법으로 각 사분면 검사가 이루어지게 되며, 에그크레이트의 타입에 따라서 제어 프로그램의 검사 시퀀스가 다르게 적용된다.Each quadrant test is performed in the manner described above, and the test sequence of the control program is applied differently according to the type of egg crate.

하프(34)와 파셜(35) 타입의 에그크레이트 검사는 위에서 설명한 것과 같으며, 단지 셋업을 하기 위해 도 5a에 도시한 바와 같이 포스트(22)의 위치를 새롭게 설정하고, 특히 파셜 타입일 경우 도 5b에 도시한 바와 같이, 파셜 타입의 에그크레이트(35)를 90°회전시키기 위해 테이블(23)과 연결시킬 수 있는 지그(36)를 이용한다.The egg crate test of the type of the half 34 and the partial 35 is as described above, and the position of the post 22 is newly set as shown in FIG. As shown in 5b, the jig 36 which can be connected with the table 23 is used to rotate the partial crate 35 of 90 degrees.

검사를 하기 위해서는 게이지 위치를 격자의 정 중앙에 정확하게 잡아주어야 게이지 간의 간섭을 최소로 하여서 양품의 격자를 불량으로 판단하는 오류를 줄일 수 있다. 이를 위한 위치 보정은 두 가지 관점에서 검토해야 한다,In order to perform the inspection, the position of the gauge should be precisely centered on the center of the grating to minimize the interference between the gages and reduce the error of judging the good grating of the good. Position correction for this should be considered from two perspectives.

첫째는 게이지의 X, Y축 방향의 길이 보정이며, 둘째는 게이지의 각도(기울기) 보정이다. 이를 위해서 CCD 카메라를 이용하여 게이지 헤드(24)의 길이 방향 보정과 기울기 보정을 수행하며, 보정하는 시점은 처음 시작 단계와 5∼7회의 연속 검사를 주기로 실시한다.The first is the length compensation of the gauge in the X and Y axis direction, and the second is the angle (tilt) compensation of the gauge. For this purpose, the longitudinal direction correction and the tilt correction of the gauge head 24 are performed by using a CCD camera, and the correction time is performed at the beginning of the initial stage and 5 to 7 consecutive inspections.

에그크레이트는 도 6에 도시한 바와 같이, 상부 격자와 하부 격자의 높이가 서로 다르기 때문에 이를 CCD 카메라를 통하여 영상을 획득하면 상하 격자들의 깊이에 따라 서로 다른 모양으로 보이게 된다.As shown in FIG. 6, since the heights of the upper grating and the lower grating are different from each other, when the image is acquired through the CCD camera, the egg crate may look different depending on the depth of the upper and lower gratings.

즉, 상부 격자는 폭이 두껍게 나타나고, 하부 격자는 폭이 가늘게 나타나게 된다. 이와 같은 형태로 나타나는 에그크레이트의 표면에 대하여 상부 격자와 하부 격자의 교차점 추출과 에그크레이트 방향을 파악하여 검사 시스템이 정확히 작업을 수행할 수 있도록 머신 비젼 알고리즘을 개발하였다.That is, the upper grating appears thicker and the lower grating appears narrower. The machine vision algorithm was developed to detect the intersection of the upper and lower gratings and the direction of the egg crate for the surface of egg crate.

개발된 알고리즘의 전체적인 흐름도는 도 7에 도시한 바와 같다. 본 알고리즘은 정확한 정보 추출을 위하여 관심 영역(ROI)을 결정한 후 영상을 획득하고, 그 영상에 대하여 영상 처리기법인 이치화와 윤곽선 추출 작업을 수행한다.The overall flow chart of the developed algorithm is shown in FIG. The algorithm obtains an image after determining a region of interest (ROI) for accurate information extraction, and performs binarization and contour extraction, which are image processing techniques, on the image.

다음으로 윤곽선 추출 작업을 수행하여 얻게 된 상부 격자와 하부 격자의 윤곽선의 좌표값을 이용하여 각각의 격자의 윤곽선 영역을 분리한다. 즉, 영상의 Y축에 대한 통계적 특성을 이용한 영역 분리 기법을 이용하여 상부 격자와 하부 격자의 윤곽선 영역을 구분하게 된다.Next, the contour region of each grid is separated by using the coordinate values of the contours of the upper and lower grids obtained by performing the contour extraction. That is, the contour region of the upper and lower gratings is distinguished using a region separation technique using statistical characteristics of the Y axis of the image.

이렇게 각각 추출된 격자의 윤곽선의 좌표값을 토대로 선형 회귀식을 계산하여 각 윤곽선 그룹에 맞는 직선식을 계산한 다음, 이 직선의 교각을 산출하여 그 값이 주어진 허용 범위 내에 속하면 다음 과정으로 넘어 가고, 그렇지 않으면 그 두 직선의 정보를 이용하여 관심 영역을 이동한 후 이 과정을 반복하게 된다.The linear regression equation is calculated based on the coordinate values of the contours of the extracted grids, and the linear equation for each contour group is calculated. Then, the piers of the straight lines are calculated and the value is within the given allowable range. Otherwise, this process is repeated after moving the region of interest using the information of the two straight lines.

이 과정을 통하여 2개의 직선식이 구해지면 그 중 하나의 직선식을 중심으로 하여 일정 범위 내에서 제한 회귀(Constrained Regression)을 수행하게 된다. 즉, 어떠한 제약이 주어지는 회귀를 뜻한다.When two linear equations are obtained through this process, the constraint regression is performed within a certain range centered on one of the linear equations. In other words, it means a regression given some constraints.

제약이라는 것은 실물의 두 격자의 각도를 미리 알고 있으므로 영상에 나타나는 격자 각도를 구하기 위해서는 이를 기준으로 추정을 해야 한다. 즉, 기지의 각도를 유지하도록 하는 회귀 방정식을 구해야 한다.The constraint is that the angles of the two real grids are known in advance, so it is necessary to estimate them based on the grid angles that appear in the image. In other words, a regression equation must be obtained to maintain the known angle.

실제 교각에 대한 영상 상의 교각을 이용하여 두 직선이 실제 교각을 유지하면서 추정 오차를 최소화하도록 하는 두 직선의 교점을 구하여 원래의 게이지 헤드(24)의 중심점과의 차이를 계산한다.Using the pier on the image for the actual pier to find the intersection of the two straight lines to minimize the estimation error while maintaining the actual pier to calculate the difference from the center point of the original gauge head (24).

또한, 두 직선의 이등분선을 구하여 수평선과의 기울기를 산출하게 되면 게이지 헤드(24)가 수평선에 비하여 얼마나 기울졌는지를 추정한다. 이러한 중심점 차이와 이등분선 내의 기울기를 게이지 헤드(24)와 CCD 카메라(33)를 이송시키는 가이딩 장치에 전달함으로써 정확한 위치와 방향으로 보정되도록 한다.In addition, by calculating the inclination with the horizontal line by calculating the bisector of two straight lines, it is estimated how much the gauge head 24 is inclined relative to the horizontal line. This center point difference and the inclination in the bisectors are transmitted to the guiding device for transferring the gauge head 24 and the CCD camera 33 so that they are corrected in the correct position and direction.

도 8에 도시한 바와 같이, 중심점과 이등분선을 구하기 위해 설정한 관심 영역을 나타내었으며, 도 9에 도시한 바와 같이 알고리즘을 적용했을 때의 중심점과 이등분선에 대한 영상을 나타내었다.As shown in FIG. 8, the region of interest set for obtaining the center point and the bisector is shown. As shown in FIG. 9, the image of the center point and the bisector when the algorithm is applied is shown.

이상과 같은 목적과 구성으로 이루어진 본 발명의 증기발생기 에그크레이트 격자 자동 검사장치에 의해 상기 장치의 부피를 최소화 하면서도 대형의 에그크레이트를 간편하고 신속하게 검사할 수 있고, 여러 가지 타입의 에그크레이트를 전수 자동검사 할 수 있으며, 격자의 정확한 위치에 놓여져야 하는 검사장치의 위치를 본 발명에 따른 머신 비젼 알고리즘을 적용한 장치에 의해 항상 자동으로 보정하여 줌으로써 에그크레이트 격자의 정밀한 검사가 가능하다는 장점이 있다.The automatic steam generator egg crate lattice inspection device of the present invention having the above-described objects and configurations enables easy and rapid inspection of large egg crate while minimizing the volume of the device, and transfers various types of egg crate. The automatic inspection can be performed, and the position of the inspection apparatus to be placed at the correct position of the grid is always corrected automatically by the apparatus applying the machine vision algorithm according to the present invention.

Claims (4)

에그크레이트의 격자를 검사하는 장치에 있어서,In the apparatus for inspecting the grate of the egg crate, 베이스(11) 위에 고정된 외팔보 형식의 가이드 몸체(12)와 모터(15)와 볼스크류(17)에 의해 가이드(19)를 따라 움직이는(Y축 방향) 외팔보 형식의 또 다른 가이드 몸체(13) 위에 설치되어 모터(16)와 볼스크류(18)에 의해 상기 또 다른 가이드 몸체(13) 상에서 가이드(20)를 따라 움직이는(X축 방향) 게이지 헤드(24)와;Guide body 12 of cantilever type fixed on base 11 and another guide body 13 of cantilever type moving along guide 19 (Y-axis direction) by motor 15 and ball screw 17. A gauge head 24 installed above and moving along the guide 20 (X-axis direction) on the another guide body 13 by a motor 16 and a ball screw 18; 에그크레이트(21)를 지지하고 모터(25)와 기어(26)에 의해 상기 에그크레이트(21)를 90°씩 회전할 수 있도록 베어링(27)이 장착된 4개의 포스트(22)로 구성되어 위쪽에 가이드와 고정판이 설치된 테이블(23)과;It consists of four posts 22 mounted with bearings 27 to support the egg crate 21 and to rotate the crate 21 by 90 ° by the motor 25 and the gear 26. A table 23 on which guides and a fixed plate are installed; 에그크레이트(21) 내의 격자를 검사하기 위해 공기압으로 구동되는 실린더(28)와 샤프트(31)로 상하로 이동시키고 회전샤프트(32)에 의해 회전할 수 있도록 하되, 근접센서(30)에 의해 작동되는 스프레이가 내부에 장착된 5∼8개의 게이지(29)로 이루어진 게이지 헤드(24)로 구성한 것을 특징으로 하는 증기발생기 에그크레이트 격자 자동검사 장치.In order to inspect the grating in the egg crate 21, the cylinder 28 and the shaft 31 driven by air pressure can be moved up and down and rotated by the rotation shaft 32, but operated by the proximity sensor 30. A steam generator egg crates automatic inspection device, characterized in that the spray head is composed of a gauge head (24) consisting of five to eight gauges (29) mounted therein. 에그크레이트의 격자를 자동으로 검사하는 검사방법에 있어서,In the inspection method for automatically inspecting the grid of egg crate, 가이드 몸체(13)를 모터(15) 쪽으로 이동한 다음, 에그크레이트(21)가 테이블(23)에 설치되면 가이딩 장치의 영점 설정이 CCD 카메라(33)에 의해 수행되고, 이 시작점에서부터 각 격자에 할당된 테이터 베이스화 된 어드레스(Address)에 따른 프로그램 시퀀스(Sequence)에 따라 검사가 이루어지며;After the guide body 13 is moved toward the motor 15, and the egg crate 21 is installed on the table 23, zero setting of the guiding device is performed by the CCD camera 33, and from this starting point, each grating A check is made in accordance with a program sequence according to a data-based address assigned to; 격자 검사는 5개의 게이지(29)에 의해 이루어지고, 검사할 때 격자가 불량인 경우 상기 게이지에 내재된 스프레이에 의해 불량 격자를 마킹함과 동시에 불량 위치에 대한 결과가 컴퓨터에 저장되어 지고;The lattice inspection is performed by five gauges 29, and if the lattice is defective when inspecting, the defect lattice is marked by the spray inherent in the gauge and at the same time, the result of the defective position is stored in the computer; 제어 프로그램에 의해서 에그크레이트(21) 1/4 분면의 검사가 완료되면 테이블(23) 위에 있는 상기 에그크레이트(21)가 모터(25)에 의해 90°회전하게 되고, 이때 게이지 헤드(24)도 90°회전하게 되는 것을 특징으로 하는 증기발생기 에그크레이트 격자 자동검사 방법.When the inspection of the quarter of the egg crate 21 is completed by the control program, the egg crate 21 on the table 23 is rotated by 90 ° by the motor 25, and the gauge head 24 is also rotated. Steam generator egg crate automatic inspection method characterized in that rotated 90 °. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 테이블(23)과 연결시킬 수 있는 지그(36)를 이용하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 에그크레이트 격자 자동검사 방법.Method for automatically testing the steam generator egg crate grating characterized in that it uses a jig (36) that can be connected to the table (23). 관심 영역(ROI)을 결정한 후 영상을 획득하여 그 영상에 대하여 영상 처리기법인 이치화와 윤곽선 추출 작업을 수행하고;Determine a region of interest (ROI), acquire an image, and perform binarization and contour extraction on the image; 다음으로 윤곽선 추출 작업을 수행하여 얻게 된 상부 격자와 하부 격자의 윤곽선의 좌표값을 이용하여 각각의 격자의 윤곽선 영역을 분리하며;Next, using the coordinate values of the contours of the upper and lower grids obtained by performing the contour extraction operation, the contour regions of the respective grids are separated; 이렇게 각각 추출된 격자의 윤곽선의 좌표값을 토대로 선형 회귀식을 계산하여 각 윤곽선 그룹에 맞는 직선식을 계산한 다음, 이 직선의 교각을 산출하여 그 값이 주어진 허용 범위 내에 속하면 다음 과정으로 넘어 가고, 그렇지 않으면 그 두 직선의 정보를 이용하여 관심 영역을 이동한 후 이 과정을 반복하게 되며;The linear regression equation is calculated based on the coordinate values of the contours of the extracted grids, and the linear equation for each contour group is calculated. Then, the piers of the straight lines are calculated and the value is within the given allowable range. Otherwise, this process is repeated after moving the region of interest using the information of the two straight lines; 이 과정을 통하여 2개의 직선식이 구해지면 그 중 하나의 직선식을 중심으로 하여 일정 범위 내에서 제한 회귀(Constrained Regression)을 수행하게 되고, 실제 교각에 대한 영상 상의 교각을 이용하여 두 직선이 실제 교각을 유지하면서 추정 오차를 최소화하도록 하는 두 직선의 교점을 구하여 원래의 게이지 헤드(24)의 중심점과의 차이를 계산하고;When two straight equations are obtained through this process, Constrained Regression is performed within a certain range centered on one of the straight equations, and two straight lines are actually piers using the piers on the image of the actual piers. Calculate the difference from the center point of the original gauge head 24 by finding the intersection of the two straight lines to minimize the estimation error while maintaining? 두 직선의 이등분선을 구하여 수평선과의 기울기를 산출하게 되면 게이지 헤드(24)가 수평선에 비하여 얼마나 기울졌는지를 추정하여 이러한 중심점 차이와 이등분선 내의 기울기를 게이지 헤드(24)와 CCD 카메라(33)를 이송시키는 가이딩 장치에 전달함으로써 정확한 위치와 방향으로 보정되도록 하는 머신 비젼 알고리즘을 사용하여 처음 시작 단계와 5∼7회의 연속 검사를 주기로 실시하여 게이지(29)를 제어하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 에그크레이트 격자 자동검사 방법.When the bisectors of two straight lines are calculated and the inclination with the horizontal line is estimated, the inclination of the gauge head 24 with respect to the horizontal line is estimated to transfer the gauge head 24 and the CCD camera 33 to the center point difference and the inclination in the bisector. Steam generator egg crate characterized in that the gauge 29 is controlled by performing the initial start step and 5 to 7 consecutive inspection cycles by using a machine vision algorithm which is transmitted to a guiding device to ensure correct position and orientation. Grid automatic inspection method.
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