KR20120071793A - 방사선 검출용 시료 자동교체기 - Google Patents

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KR20120071793A
KR20120071793A KR1020100133482A KR20100133482A KR20120071793A KR 20120071793 A KR20120071793 A KR 20120071793A KR 1020100133482 A KR1020100133482 A KR 1020100133482A KR 20100133482 A KR20100133482 A KR 20100133482A KR 20120071793 A KR20120071793 A KR 20120071793A
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송병철
송규석
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한국원자력연구원
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Abstract

본 발명은 방사선 검출장치에 부속되는 시료교체기에 관한 것으로서, 방사성 물질의 시료를 실시간으로 원격제어하며, 복수의 시료를 정밀하게 교체하여 방사능을 측정할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
보다 더 구체적으로 본 발명에 의하면, 복수의 시료가 정렬되는 시료정렬대, 상기 시료정렬대에 정렬되는 복수의 시료 중에서 선택되는 어느 하나의 시료를 방사선 검출기로 이동시키는 이동로봇, 상기 방사선 검출기를 내부에 수용하며 상기 시료가 투입되는 시료투입공을 구비하는 납차폐체, 상기 시료투입공을 개폐하는 납차폐 도어; 및 상기 시료투입공을 통해 투입되는 시료의 방사능을 측정하는 방사선 검출기를 포함하는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 제공한다.

Description

방사선 검출용 시료 자동교체기{Automatic Sample Changer for Detecting Radiation}
본 발명은 방사선 검출장치에 부속되는 시료교체기에 관한 것으로서, 방사성 물질의 시료를 실시간으로 원격제어하며, 복수의 시료를 정밀하게 교체하여 방사능을 측정할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
방사선 검출기는 소정의 시료내에 존재하는 핵종 및 그 핵종의 방사능 농도를 측정하는 장치로서, 특히 방사선 검출기에 속하는 감마선분광분석장치는 소정의 시료내 존재하는 감마선 방출 핵종 및 그 핵종의 방사능 농도를 측정하는 장치라고 할 수 있다.
이러한 감마선 분광분석장치는 여러 산업분야에서 직접적으로 적용될 수 있는데, 예를 들면, i) 원자력발전소의 방사성폐기물에 대한 감마선 방출핵종 분석, ii) 지하수 및 토양 등 환경시료에 대한 감마선 방출핵종 측정, iii) 방사성 동위원소 사용시설에서 발생한 방사성 페기물에 대한 감마선 측정 등에 적용될 수 있다.
일반적으로 감마선 분광분석장치를 이용하여 방사성 물질내 존재하는 감마선 방출 핵종의 종류 및 그 방사능 농도를 측정하기 위해서는, 납차폐체 안에 방사선 검출기를 넣고 그 상단에 시료를 올려놓고 방사능을 측정하는 방식을 취하고 있다.
특히, 감마선 분광분석장치를 이용하여 다수의 시료를 연속으로 측정하기 위해서는 측정 후 시료를 시간적 텀(term)을 두지 않고 교체해 주어야 하는데, 용기 재질 및 형태가 동일한 시료용기에 들어있는 다수의 방사성 물질의 시료를 제한된 시간내에 인위적으로 시료를 교체하는데는 많은 어려움이 있었다.
또한, 일반적으로 방사성 물질의 방사선 측정은 방사선이 외부로 방사되는 것이 차폐되도록 특정된 공간안에서 행하여진다. 종래에는 측정자가 조사실과 같은 폐쇄된 공간에 반복 출입하여 시료 교체작업을 반복하여야 하였다. 이와 같이 측정자가 수작업으로 시료를 교체하는 경우에는 측정시간이 길어지고 조사실에 반복하여 출입하는 측정자가 조사실에 잔류하는 과정에서 2차적인 방사선에 피폭될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 방사성 물질의 시료의 원격에서 실시간으로 자동적 교체가 가능하고, 시료를 자동적으로 교체가 가능하더라도 시료의 정확하고도 정밀한 위치선정과 반복측정으로 분석결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 방사선 검출용 시료 자동교체기가 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 방사성 물질의 시료를 실시간으로 자동적으로 교체하여 방사선 측정을 할 수 있는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 방사성 물질 시료의 자동적 교체와 더불어, 시료의 정확하고도 정밀한 위치선정과 반복측정으로 분석결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 방사성 물질 시료의 반복적 교체를 원격에서 제어함으로써, 작업자의 방사능 피폭을 최소화하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 복수의 시료가 정렬되는 시료정렬대; 상기 시료정렬대에 정렬되는 복수의 시료 중에서 선택되는 어느 하나의 시료를 방사선 검출기로 이동시키는 이동로봇; 상기 방사선 검출기를 내부에 수용하며 상기 시료가 투입되는 시료투입공을 구비하는 납차폐체; 상기 시료투입공을 개폐하는 납차폐 도어; 및 상기 시료투입공을 통해 투입되는 시료의 방사능을 측정하는 방사선 검출기;를 포함하는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 제공한다.
본 발명에서 상기 이동로봇은, x축, y축 또는 z축 중에서 선택되는 어느 하나의 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 포함한다.
본 발명에서 상기 이동로봇 및 납차폐 도어는 스텝모터(Step Motor)에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 포함한다.
본 발명에서 상기 이동로봇은, 상기 시료를 그립(Grip)하거나, 그립(Grip)된 시료를 해제하는 그립퍼(Gripper)를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 포함한다.
본 발명에서 상기 그립퍼(Gripper)는, 상기 시료를 그립하거나, 그립된 시료를 해제하기 위한 집게를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 포함한다.
본 발명에서 상기 방사선 검출기는, 감마선 검출기인 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 포함한다.
본 발명에서 상기 이동로봇, 그립퍼(Gripper) 및 납차폐 도어의 동작을 제어하고, 상기 방사선 검출기의 데이터를 전송받아 저장하는 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 포함한다.
본 발명에서 상기 단말기는, 사용자가 소정의 디스플레이 화면을 통해 상기 이동로봇, 그립퍼(Gripper) 및 납차폐 도어의 동작을 제어하는 명령을 입력할 수 있는 디스플레이부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 포함한다.
본 발명에서 상기 디스플레이부는 터치스크린(Touch Screen)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기를 포함한다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 타측면에 의하면, (a) 이동로봇이 시료정렬대로 이동하여, 복수의 시료 중에서 선택되는 어느 하나의 시료를 그립퍼(Gripper)를 통해 그립(Grip)하는 단계; (b) 상기 이동로봇이 상기 그립(Grip)된 시료를 납차폐재의 상부로 이동시키는 단계; (c) 납차폐 도어를 오픈(Open)하여 상기 납차폐체의 시료투입공을 개방하는 단계; (d) 상기 이동로봇이 상기 시료투입공을 통해 상기 납차폐체의 내부로 수직하강한 후, 시료의 그립(Grip)을 해제하고 다시 상기 시료투입공을 통해 수직상승하는 단계; (e) 상기 납차폐 도어를 클로즈(Close)하여 상기 납차폐체의 시료투입공을 폐쇄하는 단계; 및 (f) 방사선 검출기로 상기 납차폐체 내부에 투입된 시료의 방사선을 측정하는 단계;를 포함하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법을 제공한다.
본 발명은 상기 (f)단계 후에, (g) 상기 납차폐 도어를 오픈하여 상기 납차폐체의 시료투입공을 개방하는 단계; (h) 상기 이동로봇이 수직하강하여 방사선 측정이 끝난 시료를 그립(grip)한 후 수직상승하는 단계; 및 (i) 상기 이동로봇이 상기 시료정렬대로 이동하여 시료의 그립(grip)을 해제하여 시료를 안착시키는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법을 포함한다.
본 발명은 상기 (i) 단계 후에, 상기 (a) 단계 내지 (i) 단계를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 이동로봇은 x축, y축 또는 z축 중에서 선택되는 어느 하나의 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 방사선 검출기는, 감마선 검출기인 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 이동로봇, 그립퍼 및 납차폐 도어의 동작은 사용자가 단말기의 디스플레이부를 통해 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 단말기의 디스플레이부는 터치스크린(Touch Screen)으로 형성되어 사용자가 소정의 명령을 직접 입력하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법을 포함한다.
본 발명의 방사선 검출용 시료 자동교체기에 의하면, 방사성 물질의 시료를 실시간으로 자동적으로 교체하여 방사선 측정을 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 방사성 물질 시료의 자동적 교체와 더불어, 시료의 정확하고도 정밀한 위치선정과 반복측정으로 분석결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 방사성 물질 시료의 반복적 교체를 원격에서 제어함으로써, 작업자의 방사능 피폭을 최소화하는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료 자동교체기의 사시도 및 측면도.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료 자동교체기가 포함하는 이동로봇의 사시도.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료 자동교체기가 포함하는 이동로봇에 구비되는 그립퍼의 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료 자동교체기가 포함하는 시료정렬대의 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료 자동교체기가 포함하는 납차폐 도어의 사시도.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출기를 내부에 구비하는 납차폐체의 사시도 및 단면도.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 단말기 디스플레이부의 구동방법을 나타내는 일예시도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료의 자동교체방법의 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료 자동교체기의 사시도 및 측면도이다.
본 발명에 의한 방사선 검출용 시료 자동교체기는, 복수의 시료가 정렬되는 시료정렬대(130), 상기 시료정렬대에 정렬되는 복수의 시료 중에서 선택되는 어느 하나의 시료를 방사선 검출기로 이동시키는 이동로봇(110), 상기 방사선 검출기를 내부에 수용하며 상기 시료가 투입되는 시료투입공을 구비하는 납차폐체(150), 상기 시료투입공을 개폐하는 납차폐 도어(140) 및 상기 시료투입공을 통해 투입되는 시료의 방사능을 측정하는 방사선 검출기(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 이동로봇(110), 이동로봇이 구비하는 그립퍼(Gripper)(120) 및 납차폐 도어(140)의 동작을 제어하는 단말기(미도시)를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 단말기는 사용자가 소정의 디스플레이 화면을 통해 상기 이동로봇(110), 그립퍼(120) 및 납차폐 도어(140)의 동작을 제어하는 명령을 입력할 수 있는 디스플레이부를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 시료정렬대(130)는 시료가 정렬되어 안착되는 안착홀을 다수 구비할 수 있으며, 이동로봇(110)의 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 이동로봇(110)은 소정의 하우징 상에 형성되며, 상기 시료정렬대(130) 및 납차폐체(150)의 상부에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 이동로봇(110)은 시료정렬대(130)에 정렬되는 복수의 시료 중에서 선택되는 어느 하나의 시료를 방사선 검출기(160)의 상부로 이동시키는 역할을 수행한다.
상기 이동로봇(110)이 방사성 물질의 시료를 방사선 검출기(160)로 이동시키기 위해서는 x축, y축 및 z축의 방향으로 자유로이 이동가능하여야 한다.
도 1a를 참조하면, 이동로봇(110)은 x축 안내레일(112)을 구비하여 상기 x축 안내레일을 따라 이동가능함을 확인할 수 있고, 도 1b를 참조하면, y축 방향으로 이동로봇의 본체(111) 자체가 수직상승 또는 수직하강하여 이동가능함을 확인할 수 있다. z축 방향으로는 실린더(113)가 이동로봇의 본체(111)를 밀어서 이동가능하다.
상기 이동로봇의 본체(111) 끝단에는 그립퍼(Gripper)(120)를 구비할 수 있는데, 상기 그립퍼(120)는 이동로봇 본체(111)가 수직하강하여 시료를 그립(Grip)하거나, 그립된 시료를 해제하는 역할을 수행한다. 상기 그립퍼(Gripper)(120)는, 시료를 그립하거나, 그립된 시료를 해제하기 위한 집게(121)을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 납차폐체(150)는 그 내부에 방사선 검출기(160)를 수용하며, 그 상부에 시료투입공(170)을 형성하여 이동로봇의 본체(111)가 수직하강하여 시료를 투입할 수 있도록 형성될 수 있다.
상기 방사선 검출기(160)는, 감마선 검출기(감마선 분광분석장치)일 수 있으며, 예를 들면 고순도의 게르마늄 반도체 검출기 등을 이용하여 형성하는 것이 가능할 것이다.
상기 납차폐 도어(140)는 시료투입공(170)을 개폐하는 역할을 수행하며, 단말기를 통한 사용자의 명령에 의해 수평운동을 하여 상기 시표투입공(170)을 개폐할 수 있을 것이다.
상기 이동로봇(110) 및 납차폐 도어(140)는 사용자의 단말기를 통한 명령에 의해 스텝모터(Step Motor)(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
종합하면, 본 발명에서는 시료정렬대(130)에 복수의 시료를 정렬, 안착한 후, 상기 이동로봇의 본체(111)가 시료정렬대(130)의 시료들 중에서 선택할 특정 시료의 상부로 이동한 후, 수직하강하고 그립퍼(120)를 이용하여 특정 시료를 그립한 후 수직상승하게 된다. 그리고, 이동로봇의 본체(111)는 상기 납차폐체(150)의 시료투입공(170) 상부로 이동하고 납차폐 도어(140)가 오픈되면, 시료투입공(170) 속으로 수직하강한 후, 방사선 검출기(160)의 상부에서 시료의 그립을 해제한 후 수직상승하게 된다. 이후 납차폐도어(140)를 클로즈하고 시료의 핵종 및 그 핵종의 방사능 농도 등을 측정하여 분석결과를 단말기로 전송하게 된다.
이와 같은 동작을 사용자가 원격에서 단말기를 이용하여 실시간으로 제어함으로써 사용자의 안전성이 보장되는 시료의 교체가 가능한 장점이 있다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료 자동교체기가 포함하는 이동로봇의 사시도이다.
도 2a의 이동로봇(100)은, x축 안내레일(112), 실린더(113) 및 이동로봇의 본체(111)로 형성될 수 있는데, 이동로봇(110)은 x축 안내레일을 따라 x축 방향으로 이동가능하고, 실린더(113)에 의해 이동로봇의 본체(111)가 밀려서 z축 방향으로 이동이 가능하며, 이동로봇 본체(111)는 y축 방향으로 이동이 가능하다.
또한, 상술한 바대로 이동로봇(100)은 이동로봇 본체(111)의 끝단에 그립퍼를 구비하여 시료를 잡아서 이동할 수 있고, 특정위치에서 시료의 그립을 해제하여 안착시킬 수 있다.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료 자동교체기가 포함하는 이동로봇에 구비되는 그립퍼의 사시도이다.
상기 그립퍼(Gripper)(120)는 이동로봇 본체(111)의 끝단에 부착되어 소정의 시료를 그립하거나 그립을 해제할 수 있는 집게(121)를 포함하여 형성할 수 있다. 물론 이동로봇(110)은 시료를 그립한 채로 시료투입공(170)을 통과해야 하기 때문에 이동로봇(110)의 본체 및 그립퍼(120)는 시료투입공(170)의 직경보다 작게 형성되어야 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료 자동교체기가 포함하는 시료정렬대의 사시도이다.
상기 시료정렬대(130)는 그 상부에 적어도 하나 이상의 시료가 안착될 안착홀을 형성할 수 있다. 실시예로는 20mL의 시료병을 안착하게 될 경우 30개의 안착홀을 형성하고, 500mL의 시료병을 안착하게 될 경우에는 10개의 안착홀을 형성하는 것이 바람직할 것이다.
이하 20mL의 시료병으로 시료를 형성할 경우에는 작은 샘플(샘플(소)), 500mL의 시료병으로 시료를 형성할 경우에는 큰 샘플(샘플(대))로 취급하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료 자동교체기가 포함하는 납차폐 도어의 사시도이다.
도 4의 납차폐 도어(140)는 하나의 실시예에 불과하며, 납차폐체(150)의 시료투입공(170)을 개방/폐쇄 할 수 있는 구조라면 어떠한 형태라도 채용할 수 있을 것이다. 상기 납차폐 도어(140)는 단말기를 통한 사용자의 명령에 따라 수평이동으로 시료투입공(170)을 개폐하는 것이 바람직하다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출기를 내부에 구비하는 납차폐체의 사시도 및 단면도이다.
도 5a 내지 도 5b에서 도시한 납차폐체(150)의 형태는 직육면체의 형상이나 이에 한정되지 않고 발명의 필요에 따라 원통형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 상기 납차폐체(150)의 내부에는 방사선검출기(160)가 배치되며, 납차폐체(150)의 상부에는 시료투입공(170)이 구비되어야 한다.
본 발명에서 상기 방사선 검출기(160)는 감마선 분광분석기 등을 이용하여 형성하는 것이 가능한데, 감마선 분광분석기를 이용하는 경우에는 i) 원자력발전소의 방사성폐기물에 대한 감마선 방출핵종 분석, ii) 지하수 및 토양 등 환경시료에 대한 감마선 방출핵종 측정, iii) 방사성 동위원소 사용시설에서 발생한 방사성 페기물에 대한 감마선 측정 등에 이용될 수 있는 장점이 있다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 단말기 디스플레이부의 구동방법을 나타내는 일예시도이다.
본 발명은 사용자가 단말기의 디스플레이부를 통해 상기 이동로봇(110), 그립퍼(120) 및 납차폐 도어(130)의 동작을 간편하고 편리하게 제어할 수 있으며, 상기 디스플레이부는 터치스크린(Touch Screen)으로 형성되어 사용자가 터치스크린 상에서 직접 제어명령을 입력하는 것이 가능하다.
이하에서는 단말기의 디스플레이부에서 방사선 검출용 시료 자동교체기의 각 구성요소를 제어하는 방법을 기술하고자 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 단말기 디스플레이부의 자동운전화면을 나타내는 일예시도이다.
즉, 도 6에서 도시하고 있는 자동운전화면은 본 발명의 방사선 검출용 시료의 자동교체방법의 시작에 앞서서 사용자가 명령을 입력하기 위한 전제화면이라고 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 설정값 입력인터페이스(610)에 있어서, '로컬 스위치'는 소정의 계측기 등으로부터 입,출력신호 없이 단독으로 장비를 운전할 때 선택하는 스위치이고, '리모트 스위치'는 상기 계측기에서 입,출력신호를 받아서 장비를 운전할 때 선택하는 스위치이며, '시간설정 스위치'는 로컬 스위치를 선택하여 장비를 운전할 때 계측기의 측정시간을 설정하는 스위치이며, '샘플갯수 스위치'는 측정할 시료의 수량을 입력하는 스위치이고, '샘플선택 스위치'는 큰 시료 또는 작은 시료의 선택이 가능하게 하는 스위치이다.
상기 큰 시료는 500mL의 시료병으로 시료를 형성할 경우를 의미하며, 상기 작은 시료는 20mL의 시료병으로 시료를 형성할 경우를 의미한다고 할 수 있다.
'현재포인트 스위치'(620)는 현재 측정중인 시료의 번호를 표시할 수 있는데, 시료정렬대의 안착홀의 번호가 시료의 번호일 수 있다.
'0cm 스위치'(630)는 방사선 검출기에 접하는 시료의 높이를 0cm로 할 때 선택하는 스위치이고, '5cm 스위치'(630)는 방사선 검출기에 접하는 시료의 높이를 5cm로 할 때 선택하는 스위치이다.
우측 상단의 수동/자동 스위치(640)는 수동운전 또는 자동운전을 전환하는 스위치로서, 수동운전은 리모트 조작 및 수동으로 각 포지션이동과 좌표설정시 선택하게 되며, 자동운전은 기설정된 데이터 등에 의해 자동으로 시료를 측정할 때 선택하게 된다.
상기 자동운전은 자동운전 인터페이스(650)에서 'START' 스위치 또는 'STOP' 스위치를 통해 자동운정의 시작과 종료를 결정할 수 있다.
하단의 조그화면 스위치(660), 샘플소화면 스위치(670), 샘플대화면(680) 및 파라미터화면(690)은 후술할 조그화면, 샘플(소)화면, 샘플(대)화면 및 파라미터화면으로 각각 이동하는 경우에 이용되는 스위치이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 단말기 디스플레이부의 조그운전화면을 나타내는 일예시도이다.
상기 조그운전화면은 사용자가 수동운전으로 이동로봇의 이동방향을 조정하고자 하는 경우에 이용되는 화면이라고 할 수 있다.
JOG 속도 스위치(710)는 이동로봇의 이동속도를 선택하는 스위치이며, 고속 또는 저속을 선택할 수 있다.
리셋 스위치(720)는 이동로봇 본체의 이동경로인 x축, y축 및 Z축에 에러발생시 명령입력을 금지하는 스위치이다.
X,Z축 JOG 인터페이스(730)는 이동로봇의 본체를 x축 및 z축으로 이동시키는 스위치를 포함하고 있고, 이동 한계점까지 이동시킬 수 있다. 마찬가지로 Y축 JOG 인터페이스(740)는 이동로봇의 본체를 y축으로 이동시키는 스위치를 포함하고 있다.
GRIPPER 스위치(750)는 이동로봇의 그립퍼를 제어하여 시료를 잡거나 시료의 그립을 해제할 수 있으며, DOOR 스위치(760)는 차폐체 도어의 오픈 또는 클로즈를 선택하는 스위치이다.
현재좌표 인터페이스(770)는 이동로봇 본체의 X축, Y축, 및 Z축의 현재위치의 좌표를 표시하게 된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 단말기 디스플레이부의 샘플(소)표시화면을 나타내는 일예시도이다.
상기 샘플(소)표시화면이란, 수동운전으로 작은 시료의 각 포지션으로 이동하거나 작은 시료의 위치좌표를 재설정할 때 사용하는 화면을 의미한다. 즉 작은 샘플은 20mL의 시료병으로 시료를 형성할 경우를 의미한다고 할 수 있다.
X,Z축 JOG 인터페이스(830)는 이동로봇을 x축 및 z축으로 이동시키는 스위치를 포함하고 있고, 이동 한계점까지 이동시킬 수 있다. 마찬가지로 Y축 JOG 인터페이스(840)는 이동로봇을 y축으로 이동시키는 스위치를 포함하고 있다.
GRIPPER 스위치(850)는 이동로봇의 그립퍼를 제어하여 시료를 잡거나 시료의 그립을 해제할 수 있으며, DOOR 스위치(860)는 차폐체 도어의 오픈 또는 클로즈를 선택하는 스위치이다.
0cm 스위치는 방사선 검출기에 접하는 시료의 높이를 0cm로 할 때 선택하는 스위치이고, 5cm 스위치는 방사선 검출기에 접하는 시료의 높이를 5cm로 할 때 선택하는 스위치이다.
Y축 포지션 인터페이스(870)는 1번 스위치 내지 30번 스위치를 이용하여, 이동로봇을 기배당된 1번 내지 30번 시료의 위치이동 및 좌표설정을 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 단말기 디스플레이부의 샘플(대)표시화면을 나타내는 일예시도이다.
상기 샘플(대)표시화면이란, 수동운전으로 큰 시료의 각 포지션으로 이동하거나 작은 시료의 위치좌표를 재설정할 때 사용하는 화면을 의미한다. 즉 큰 샘플이란 500mL의 시료병으로 시료를 형성할 경우를 의미한다고 할 수 있다.
X,Z축 JOG 인터페이스(930)는 이동로봇을 x축 및 z축으로 이동시키는 스위치를 포함하고 있고, 이동 한계점까지 이동시킬 수 있다. 마찬가지로 Y축 JOG 인터페이스(940)는 이동로봇을 y축으로 이동시키는 스위치를 포함하고 있다.
GRIPPER 스위치(950)는 이동로봇의 그립퍼를 제어하여 시료를 잡거나 시료의 그립을 해제할 수 있으며, DOOR 스위치(960)는 차폐체 도어의 오픈 또는 클로즈를 선택하는 스위치이다.
0cm 스위치는 방사선 검출기에 접하는 시료의 높이를 0cm로 할 때 선택하는 스위치이고, 5cm 스위치는 방사선 검출기에 접하는 시료의 높이를 5cm로 할 때 선택하는 스위치이다.
Y축 포지션 인터페이스(970)는 1번 스위치 내지 10번 스위치를 이용하여, 이동로봇을 기배당된 1번 내지 10번 시료의 위치이동 및 좌표설정을 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 단말기 디스플레이부의 파라미터화면을 나타내는 일예시도이다.
상기 파라미터 화면이란, 사용자의 자동운전시 이동로봇 본체의 이동시, x축, y축, z축 방향의 속도 및 원점을 설정할 때 사용하는 화면을 말한다.
'속도설정 인터페이스'는 이동로봇의 x축, y축, z축 방향의 속도를 설정하는 역할을 수행하고, '좌표설정 인터페이스'는 x축, y축, z축 방향의 좌표를 설정하는 역할을 수행하며, '현재좌표 인터페이스'는 x축, y축, z축의 현재위치 좌표를 표시하게 된다. 원점 인터페이스는 x축 원점, y축 원점, z축 원점을 수동으로 설정할 때 사용하는 스위치이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 검출용 시료의 자동교체방법의 순서도이다.
먼저, 이동로봇이 시료정렬대로 이동하여, 복수의 시료 중에서 선택되는 어느 하나의 시료를 그립퍼(Gripper)를 통해 그립(Grip)하는 단계를 거치게 된다(S11).
상기 시료정렬대는 복수의 안착홀을 형성할 수 있는데, 단말기 내부에 상기 복수의 안착홀 각각에 매칭되는 위치정보를 미리입력하여 이동로봇을 제어할 수 있을 것이다. 물론 사용자가 단말기의 디스플레이부 상에서 직접 명령을 입력하여 이동로봇의 이동 및 시료의 그립여부를 제어할 수 있을 것이다.
이후, 상기 이동로봇이 상기 그립(Grip)된 시료를 납차폐재의 상부로 이동시키는 단계를 거치게 된다(S12). 상기 이동로봇은 x축, y축 또는 z축 중에서 선택되는 어느 하나의 방향으로 이동가능하다. 즉, x축 안내레일을 따라 또는 실린더에 의해 이동로봇의 본체가 이동가능하며, y축을 따라 이동로봇의 본체가 수직이동이 가능하므로 위치와 방향에 구애받지 않고 시료를 이동시킬 수 있다.
그 다음으로 납차폐 도어를 오픈(Open)하여 상기 납차폐체의 시료투입공을 개방하는 단계를 거치게 된다(S13).
이동로봇의 본체가 그립한 시료를 납차폐체 내부로 투입하기 위한 예비행위로서, 납차폐 도어는 수평으로 이동하여 시료투입공을 개방하게 된다.
이후, 상기 이동로봇의 본체가 상기 시료투입공을 통해 상기 납차폐체의 내부로 수직하강한 후, 시료의 그립(Grip)을 해제하고 다시 상기 시료투입공을 통해 수직상승하는 단계를 거치게 된다(S14).
상기 그립이 해제된 시료는 방사선 검출기의 상부에 위치하게 된다.
그 다음으로 상기 납차폐 도어를 클로즈(Close)하여 상기 납차폐체의 시료투입공을 폐쇄하는 단계를 거치게 되며(S15), 방사선 검출기로 상기 납차폐체 내부에 투입된 시료의 방사선을 측정하는 단계를 거치게 된다(S16).
이와 같이 측정된 방사성 물질 시료의 핵종 및 방사능 농도에 관한 정보는 단말기로 전송되어 저장되게 되고, 단말기의 디스플레이부를 통해 실시간으로 사용자에 현시될 수 있다.
상기 방사선 측정단계가 끝나면, 상기 납차폐 도어를 오픈하여 상기 납차폐체의 시료투입공을 개방하는 단계를 거치게 되며(S17), 이동로봇의 본체가 수직하강하여 방사선 측정이 끝난 시료를 그립(grip)한 후 수직상승하게 된다(S18).
이후, 상기 이동로봇의 본체가 시료정렬대로 이동하여 시료의 그립(grip)을 해제하여 시료를 안착시키는 단계를 거치게 된다(S19).
다만, 본 발명은 하나의 시료에 대한 방사선 측정을 위한 것이 아니라, 복수의 시료에 대해 정밀하고 신속한 방사선 측정을 위한 것이므로, 상기 S1단계 내지 S19단계를 시료의 개수에 맞춰서 반복적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 방사선 검출용 시료의 자동교체방법에 있어서, 상기 이동로봇, 그립퍼 및 납차폐 도어의 동작은 사용자가 단말기의 디스플레이부를 통해 제어하는 것이 가능하며, 상기 단말기의 디스플레이부는 터치스크린(Touch Screen)으로 형성되어 사용자가 소정의 명령을 직접 입력하는 것이 가능하므로, 종래기술에 비해 보다 안전하고 정확하며, 신속하게 방사선 검출용 시료의 교체 및 방사선 측정이 가능한 장점이 있다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
110: 이동로봇
111: 이동로봇의 본체
112: x축 안내레일
113: 실린더
120: 그립퍼
121: 그립퍼의 집게
130: 시료정렬대
140: 납차폐도어
150: 납차폐체
160: 방사선 검출기
170: 시료투입공

Claims (16)

  1. 복수의 시료가 정렬되는 시료정렬대;
    상기 시료정렬대에 정렬되는 복수의 시료 중에서 선택되는 어느 하나의 시료를 방사선 검출기로 이동시키는 이동로봇;
    상기 방사선 검출기를 내부에 수용하며 상기 시료가 투입되는 시료투입공을 구비하는 납차폐체;
    상기 시료투입공을 개폐하는 납차폐 도어; 및
    상기 시료투입공을 통해 투입되는 시료의 방사능을 측정하는 방사선 검출기;
    를 포함하는 방사선 검출용 시료 자동교체기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 이동로봇은,
    x축, y축 또는 z축 중에서 선택되는 어느 하나의 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 이동로봇 및 납차폐 도어는,
    스텝모터(Step Motor)에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 이동로봇은,
    상기 시료를 그립(Grip)하거나, 그립(Grip)된 시료를 해제하는 그립퍼(Gripper)를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 그립퍼(Gripper)는,
    상기 시료를 그립하거나, 그립된 시료를 해제하기 위한 집게를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 방사선 검출기는,
    감마선 검출기인 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기.
  7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 이동로봇, 그립퍼(Gripper) 및 납차폐 도어의 동작을 제어하고, 상기 방사선 검출기의 데이터를 전송받아 저장하는 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 단말기는,
    사용자가 소정의 디스플레이 화면을 통해 상기 이동로봇, 그립퍼(Gripper) 및 납차폐 도어의 동작을 제어하는 명령을 입력할 수 있는 디스플레이부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 디스플레이부는 터치스크린(Touch Screen)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료 자동교체기.
  10. (a) 이동로봇이 시료정렬대로 이동하여, 복수의 시료 중에서 선택되는 어느 하나의 시료를 그립퍼(Gripper)를 통해 그립(Grip)하는 단계;
    (b) 상기 이동로봇이 상기 그립(Grip)된 시료를 납차폐재의 상부로 이동시키는 단계;
    (c) 납차폐 도어를 오픈(Open)하여 상기 납차폐체의 시료투입공을 개방하는 단계;
    (d) 상기 이동로봇이 상기 시료투입공을 통해 상기 납차폐체의 내부로 수직하강한 후, 시료의 그립(Grip)을 해제하고 다시 상기 시료투입공을 통해 수직상승하는 단계;
    (e) 상기 납차폐 도어를 클로즈(Close)하여 상기 납차폐체의 시료투입공을 폐쇄하는 단계; 및
    (f) 방사선 검출기로 상기 납차폐체 내부에 투입된 시료의 방사선을 측정하는 단계;
    를 포함하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 (f)단계 후에,
    (g) 상기 납차폐 도어를 오픈하여 상기 납차폐체의 시료투입공을 개방하는 단계;
    (h) 상기 이동로봇이 수직하강하여 방사선 측정이 끝난 시료를 그립(grip)한 후 수직상승하는 단계; 및
    (i) 상기 이동로봇이 상기 시료정렬대로 이동하여 시료의 그립(grip)을 해제하여 시료를 안착시키는 단계;
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 (i) 단계 후에,
    (a) 단계 내지 (i) 단계를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법.
  13. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 이동로봇은 x축, y축 또는 z축 중에서 선택되는 어느 하나의 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 방사선 검출기는,
    감마선 검출기인 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법.
  15. 제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동로봇, 그립퍼 및 납차폐 도어의 동작은 사용자가 단말기의 디스플레이부를 통해 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 단말기의 디스플레이부는 터치스크린(Touch Screen)으로 형성되어 사용자가 소정의 명령을 직접 입력하는 것을 특징으로 하는 방사선 검출용 시료의 자동교체방법.
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