Brevet FR2613652A1 — publié le 19881014

TELEMANIPULATEUR DE METROLOGIE POUR GENERATEURS DE VAPEUR DE CENTRALES NUCLEAIRES L'invention concerne un appareillage télécommandé destiné notamment a des relevés métrologiques à l'interieur des boites à eau des GV (générateurs de vapeur) de centrales nucleaires. I1 permet d'atteindre une trés grande precision de positionnement d'outils et de sondes de mesure. Cet appareillage est assemble dans la botte à eau (bol) du GV, manuellement, simplement et rapidement par un executant pénétrant dans la boite à eau contaminée, dans un laps de temps compatible avec sa sécurité. Ce telemanipulateur balaye l'entiere surface de la plaque tubulaire. Son domaine d'application peut être etendu à des interventions de nature multiple (contrôles, maintenance, reparations, etc..). I1 est caractérisé en ce qu'il comporte: - un rail rectiligne fixe sur la plaque tubulaire parallèlement à la plaque verticale de séparation entre la branche froide et la branche chaude du GV, placé dans la partie médiane du GV, à une distance de cette plaque comprise entre 0,35 R et 0,60 R, où R est le rayon du bol. Ce rail a une longueur comprise entre 1,3 R et 1,7 R. - un chariot roulant sur ce rail, possédant une platine de rotation autour d'un axe vertical, - un bras horizontal amovible, fixé sur cette platine, de longueur comprise entre 0,6 R et 0,8 R, sa longueur étant inférieure à la demi-longueur du rail. - eventuellement: un plateau fixé en bout du bras, orientable sur un axe vertical, - des sondes ou des outils fixes en bout du bras ou sur ce plateau. Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en detail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécution. Les figures la,b situent les boites à eau des échangeurs (GV) des réacteurs à eau pressurisée. La boite à eau du GV est une demi sphère formée de deux chambres 901 et 902 séparées par une plaque de partition verticale 903; ces chambres sont surplombées par une plaque tubulaire (PT) 904 d'où partent et où aboutissent les tubes de l'échangeur (GV) montés en épingle. Chaque bol possède deux ouvertures: le trou d'homme d'accès 905 de diamètre 400mm environ, et la tubulure 906 du circuit primaire de diamètre 800mm environ. Le manipulateur de métrologie est constitué de deux éléments principaux: un rail de guidage et un bras orientable monté sur un chariot mobile. a) Le rail de guidage a pour armature un profil 931 en U, sur lequel est fixée la lame de guidage 942. Il est fixé par des clampeurs 932, 933 et 934 dans des tubes du GV. Sur le rail est fixé un codeur linéaire 943. Ce déplacement est codé avec une précision de 0,02mm. b) Le chariot est constitué d'une platine 935 munie de 4 galets 936. Il est entrainé en déplacement par un moto-réducteur frein 937 monté sur le chariot et engrènant sur une crémaillère 938. Sur la base inférieure du chariot est fixé l'élément 939 de commande du bras orientable 910. Cet élément est codé avec une précision de 0,001 , soit une précision d'environ 0,02mm en extrémité du bras. A l'extrémité du bras sera montée la caméra de contrôle 911. La masse du manipulateur est équilibrée par rapport à sa platine de fixation 939 par un contre-poids 941. L'installation du manipulateur se fait manuellement en deux étapes: a) Fixation du rail avec sa règle de codage sur la plaque tubulaire. b) Montage du chariot avec son bras, sur la règle; et connection de la règle de codage sur le chariot. Débattement du télémanipulateur: Sur la figure 2, on voit que lorsque le chariot est en position centrale, le bras peut pivoter de la valeur o jusqu' la valeur (360 - t). Pour un azimuth d donné du bras, le capteur de mesure placé en bout de bras, se déplace en tranlation parallèlement à la plaque verticale (et au rail), donc selon une direction du réseau de tubes. Pourvu que la longueur du bras soit inférieure à la moitié de la longueur du rail, toute la plaque tubulaire sera donc desservie à l'exception de la zone occultée par le rail. Dans un second temps, pour explorer cette dernière zone, on rapprochera le rail de la plaque verticale. Métrologie de la plaque tubulaire: La constitution de ce télémanipulateur permet de connaitre de façon trés précise la position en valeur absolue de l'extrémité du bras où sera placée une sonde de mesure, car la position du chariot sur son rail est connue au centième de millimètre près avec les codeurs linéaires habituels utilisés en machine outil, et que l'orientation du bras autour de l'axe vertical est connue au millième de degré. Le référentiel de base étant défini par le rail fixé sur la plaque tubulaire. Dans le cas du relevé du pas du réseau de tubes, pour une position donnée de la sonde, celle ci va reconnaitre l'emplacement relatif du tube voisin par rapport à elle même. Cette mesure le calcul de la position absolue du tube par rapport au rail. On utilisera de préférence comme sonde une caméra dont le faisceau optique est perpendiculaire à la surface visée. Cette caméra est soit montée en bout de bras, soit le long du bras lorsqu'on utilise un miroir à 450. Si l'objectif de cette camera est réglé pour ne prendre en compte qu'un seul tube de 022mu par exemple, une camera CCD matricielle à 500 x 500 pixels permet de définir les contours avec une précision qui sera de l'ordre du dixième de millimètre. Les technologies actuelles connues de traitement d'images permettent d'extraire les contours, de calculer le centre du cercle correspondant à l'extrémité du tube et sa position par rapport à l'axe de la camera, de calculer l'ovalisation éventuelle du cercle etc.. Pour procéder à la métrologie de l'ensemble de la plaque tubulaire; la camera sera déplacée par incréments équivalents à la valeur théorique du pas du réseau, et correspondants au déplacement du chariot. On procède à un arrèt image à chaque incrément et l'image est alors mémorisée sur cassette video ainsi que les valeurs correspondantes des codeurs définissant la position de la caméra (azimuth du bras, position du chariot). Ces informations suffisent à restituer les coordonnées réelles de la plaque tubulaire et des tubes par rapport au rail de mesure. Cette prise d'informations s'effectue à raison de 3 à 10 tubes par minute. Le traitement des données recueillies est fait soit en temps réel soit en différé à partir de la bande video. Eventuellement, plusieurs outils peuvent être installés sur le plateau rotatif placé en bout du bras. En associant en sens contraire la rotation de ce plateau et celle du bras mobile sur le rail, ces outils (ou sondes) se déplacent constamment en translation par rapport à la plaque tubulaire et ils restent en permanence alignés parallèlement au réseau des tubes quelque soit la position du bras. Revendications: 1. L'invention concerne un télémanipulateur de grande précision de positionnement, destiné à des interventions dans les bottes à eau (bol) des générateurs de vapeur (GV) de réacteurs nucléaires, introduit en plusieurs éléments légers, et assemblés rapidement par un seul opérateur accèdant dans le bol, télémanipulateur qui permet d'intervenir sur la totalité des tubes de la plaque tubulaire, caractérisé en ce qu'il comprend: - un rail rectiligne 931 que l'on fixe parallèlement à la plaque verticale 903 séparant la branche chaude et de la branche froide. - un chariot motorisé 935 mobile sur ce rail dont le déplacement est codé, qui porte une platine de rotation autour d'un axe vertical, - un bras horizontal 910 placé sur la face tournante 939 de cette platine, portant en son extrémité un outil ou une sonde d'intervention 911, dont la masse est équilibrée par un contrepoids 941. 2. Télémanipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que: a) le rail rectiligne fait une longueur comprise entre 1,3 R et 1,7 R, où R est le rayon du bol, b) le bras horizontal a une longueur comprise entre 0,6 R et 0,8 R ; c) la longueur du bras horizontal est inférieure à la demi longueur du rail. 3. Télémanipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que: le rail est placé parallèlement à la plaque verticale, à une distance de cette plaque comprise entre 0,35 R et 0,60 R où R est le rayon du bol; 4. Télémanipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un capteur (télévision ou autre) est fixé à l'extrémité du bras 910, et que ce capteur ausculte la position des tubes en regard de la position du capteur par rapport au rail rectiligne. 5. Télémanipulateur selon la revendication 2, caractérisé en il comporte en bout du bras 910, un plateau tournant autour d'un axe vertical sur lequel sont fixés des sondes ou des outils.