JP2008082756A - 原子燃料ペレット検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ペレットを検査するセンサ数を減らすと共に、検査装置のメンテナンス性がよく、且つ対放射線性がよい原子燃料ペレット検査装置を提供する。
【解決手段】燃料ペレット１００を搬送する搬送手段１０１と、燃料ペレット１００の搬送過程において燃料ペレット１００の姿勢を変える姿勢制御手段１０２と、この姿勢制御手段１０２の前後に設置したカメラ１０４と、このカメラ１０４の映像から燃料ペレット１００を検査する検査手段１０６と、カメラ１０４の映像から検査手段１０６で求めた複数の検査結果を比較して検査結果の信頼性を評価する検査結果信頼性評価手段１０７を備えているので、カメラ１０４の映像から燃料ペレット１００の寸法検査と外観検査の２つの検査を行うことができる原子燃料ペレット検査装置を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子燃料ペレットの製造工程において燃料ペレットを検査する原子燃料ペレット検査装置に関するものである。

一般に、原子燃料ペレットの製造工程では、核燃料粉末を成型し焼結して製造した燃料ペレットの寸法と外観に関して全数検査を実施している。従来、寸法検査は、レーザなどのアクティブなセンサを利用した計測器が利用され、外観検査は、検査員による目視で行われている。検査員の目視では、検査員が直接燃料ペレットを扱い全面を観察しているため、効率の面で生産性がよくない（特許文献１，特許文献２）。従って、全数検査による燃料ペレットの製造品質の維持と生産性の向上を両立させるためには、検査員を介さない自動検査装置が必要である。また、自動検査装置には、扱う検査体が核燃料であるため、対放射線性がよく非接触で燃料ペレットを検査でき、また少ないセンサを使用し、さらには検査装置のメンテナンス性を考慮した簡易な装置構成で、燃料ペレットの全面の寸法検査と外観検査を実施できることが望ましい。
特開２０００−００９８８０号 特開２００４−３４７４１０号

原子燃料ペレットの製造工程で必要とされる検査装置には、その要求と共に、検査が検査員を介さない自動で行われるため、検査の信頼性が問われる。検査の信頼性に関しては、事前にサンプルを使用して検査結果を評価しておく方法が一般的である。しかし、この評価方法では、合格検査体の状態はサンプル品で定義できるので、検査結果を適切に評価できるが、不合格検査体では寸法異常などの不合格状態は無限に考えられ、サンプル品で定義することが難しく、適切に評価することが困難である。したがって、合格検査体に関する検査の信頼性は確保できても、不合格検査体に関する検査の信頼性の確保が問題となる場合がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、センサにカメラを使用し、カメラの映像から燃料ペレットの検査を行うことで、必要となるセンサ数を減らすと共に、センサの走査機構を必要としない構成で検査装置を構築することにより、装置のメンテナンス性がよい原子燃料ペレット検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、燃料ペレットを搬送する搬送手段と、前記燃料ペレットの搬送過程において当該燃料ペレットの姿勢を制御する姿勢制御手段と、前記姿勢制御手段の前後に設置したカメラと、前記カメラの映像から前記燃料ペレットを検査する検査手段と、前記カメラの映像から前記検査手段で求めた複数の検査結果を比較して検査結果の信頼性を評価する検査結果信頼性評価手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、センサにカメラを使用することで、センサを走査する機構を備えることなく、カメラで検査を行うことができ、簡易な構成の原子燃料ペレット検査装置を構築できる。

以下、本発明に係わる実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態である原子燃料ペレット検査装置のブロック構成図である。

図１に示すように、本実施形態の原子燃料ペレット検査装置は、検査体である燃料ペレット１００ａを搬送する搬送手段１０１と、燃料ペレット１００ａの搬送過程において燃料ペレット１００ａの姿勢を制御する姿勢制御手段１０２と、姿勢制御手段１０２の前後に設けられ、燃料ペレット１００ａの側面を撮影するカメラ１０８を備えた側面カメラ部１０４と、燃料ペレット１００ａの端面を撮影するカメラ１０９を備えた端面カメラ部１０５と、カメラ１０８の映像から燃料ペレット１００ａの側面の外観寸法と表面の欠陥の有無を検査する検査手段Ａ１０６と、カメラ１０９の映像から燃料ペレット１００ａの端面の外観寸法と表面の欠陥の有無を検査する検査手段Ｂ１１０と、検査手段Ａ１０６と検査手段Ｂ１１０の結果から検査結果の信頼性を判断する検査結果信頼性評価手段１０７から構成されている。

次に、本実施形態の原子燃料ペレット検査装置の動作を図１乃至図３を参照して説明する。
燃料ペレット１００ａは、円筒軸を垂直にした状態で搬送手段１０１により側面カメラ部１０４へ搬送される。側面カメラ部１０４では、搬送手段１０１により搬送されてきた燃料ペレット１００ａの側面全体を側面カメラ部１０４が備えたカメラ１０８で撮影する。

側面カメラ部１０４は、図２に示すように搬送手段１０１の脇に設置された複数のカメラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃで構成されている。図では、側面カメラ部１０４を３台のカメラで構成した例を示しているが、本発明は３台に限ったものではない。３台のカメラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃは、各々のカメラ１０８が搬送手段１０１で搬送する別々の燃料ペレット１００ａを撮影するように搬送経路上に設置され、また、図３に示したように、３台のカメラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃは、撮影面Ａ３０１、撮影面Ｂ３０２、撮影面Ｃ３０３の３分割で燃料ペレット１００ａの異なる側面を撮影するように調整されている。例えば、カメラ１０８ａが撮影面Ａ３０１、カメラ１０８ｂが撮影面Ｂ３０２、カメラ１０８ｃが撮影面Ｃ３０３を撮影するように調整されている。側面カメラ部１０４は、図２（ａ）の状態において、カメラ１０８ｃが燃料ペレット１００ａ１の撮影面Ｃ３０３を撮影し、カメラ１０８ａが燃料ペレット１００ａ２の撮影面Ａ３０１を撮影し、カメラ１０８ｂが燃料ペレット１００ａ３の撮影面Ｂ３０２を撮影する。次に、搬送手段１０１により燃料ペレット１００ａの搬送が進んだ状態を示した図２（ｂ）では、カメラ１０８ｃが燃料ペレット１００ａ２の撮影面Ｃ３０３を撮影し、カメラ１０８ａが燃料ペレット１００ａ３の撮影面Ａ３０１を撮影し、カメラ１０８ｂが燃料ペレット１００ａ４の撮影面Ｂ３０２を撮影する。この撮影動作を繰り返し、搬送手段１０１で搬送する全燃料ペレット１００ａの側面全体を燃料ペレット１００ａの搬送過程で撮影することができる。

姿勢制御手段１０２では、搬送手段１０１により円筒軸を垂直にした状態で搬送される燃料ペレット１００ａの姿勢を、円筒軸を水平にした状態に制御する。
端面カメラ部１０５では、搬送手段１０１により搬送される燃料ペレット１００ｂの両端面を端面カメラ部１０５を備えたカメラ１０９で撮影する。

次に端面カメラ部１０５の構成を図４ないし図８を参照して説明する。
端面カメラ部１０５は、図４に示すように搬送手段１０１の両側に設けた２台のカメラ１０９と、搬送手段１０１の両側に対向させて配置した照明手段４００ａ，４００ｂを、２台のカメラ１０９の前方に配置した構成である。端面カメラ部１０５は、搬送手段１０１により円筒軸が水平の状態で搬送されてくる燃料ペレット１００ｂの端面へ照明手段４００ａ，４００ｂにより光を照射して燃料ペレット１００ｂの端面を撮影する。カメラ１０９で燃料ペレット１００ｂの端面を撮影した端面画像の例を図５に示す。図５に示すように端面画像５００には、燃料ペレット端面５０１と、中空部が存在する燃料ペレット１００では燃料ペレット中空部５０２が映像化される。端面画像５００において、照明手段４００ａから照射した光が燃料ペレットの端面で反射し、反射した光がカメラ１０９に入力され燃料ペレット端面５０１として映像化される。また、照明手段４００ｂから照射した光の中で燃料ペレット１００ｂに遮られなかった光がカメラ１０９へ入力され、燃料ペレット中空部５０２として映像化される。つまり、端面画像５００において、燃料ペレット端面５０１は、照明手段４００ａで照射した光の反射光がカメラ１０９に入力されたもので、燃料ペレット中空部５０２は、照明手段４００ｂで照射した光の直接光である。よって、照明手段４００ａと照明手段４００ｂで照射する光量が同じ場合には、燃料ペレット端面５０１よりも燃料ペレット中空部５０２の方が明るく映像化され、燃料ペレット１００ｂの端面を適切に撮影できない場合がある。このような場合には、照明手段４００ａの光量よりも照明手段４００ｂの光量を弱くするか、もしくは、照明手段４００ｂの光量よりも照明手段４００ａの光量を強くするといった光量の調整を事前に行っておく。このような方法で得られた燃料ペレット１００ｂの端面画像５００は、燃料ペレット端面５０１と燃料ペレット中空部５０２が適切な明るさで映像化されている点では問題はないが、燃料ペレット端面５０１と燃料ペレット中空部５０２の明るさの差が小さいため、後で述べる検査手段Ｂ１１０での燃料ペレット端面のエッジ５０３の検出が難しくなる。

そこで、検査手段Ｂ１１０での燃料ペレット端面のエッジ５０３の検出を容易にする燃料ペレット１００ｂ端面の撮影方法について説明する。
端面カメラ部１０５は、搬送手段１０１により円筒軸が水平の状態で搬送される燃料ペレット１００ｂの端面へ照明手段４００ａにより光を照射してカメラ１０９で燃料ペレット１００ｂ端面を撮影する。次に、端面カメラ部１０５は、照明手段４００ｂから光を照射してカメラ１０９で燃料ペレット１００ｂ端面を撮影する。この方法で撮影された前者の端面画像では、燃料ペレット端面５０１が明るく燃料ペレット中空部５０２が暗くなる。後者の端面画像では、燃料ペレット中空部５０２が明るく燃料ペレット端面５０１が暗くなる。このように燃料ペレット端面５０１と燃料ペレット中空部５０２の明るさの差を大きくすることで、検査手段Ｂ１１０での燃料ペレット端面エッジ５０３の検出を容易にすることができる。

検査手段Ａ１０６は、図６に示すような側面カメラ部１０４の３台のカメラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの各側面画像６００について、燃料ペレット１００ａの側面の外観寸法と表面の欠陥の有無について検査する。検査手段Ａ１０６は、図７に示すような画像処理を施し、側面画像６００から燃料ペレットの上下面エッジ６０１と、両側面エッジ６０２を検出する。図７に示した例では、まず検査処理開始７００すると、明るさの変化を求める微分処理７１０を施し、次に微分値の大きさがあるしきい値以上の領域を抽出する２値化処理７２０を行う。２値化処理７２０で抽出した結果に対して、線を細くする細線化処理７３０を行い、検査処理終了７４０となる。この結果得られた線が燃料ペレットの上下面エッジ６００と両側面エッジ６０２であり、エッジに囲まれた領域が側面領域６０５となる。検査手段Ａ１０６は、各水平方向の側面エッジ間の距離を計測し、直径６０４と両側面エッジ６０２の中央を通る円筒軸６０３を求める。検査手段Ａには、予め直径の合格範囲が設定されており、合格範囲外の直径については検査不合格と判断する。また、検査手段Ａ１０６は、燃料ペレットの側面領域６０５について図８に示すような画像処理を施し表面に発生した欠陥を検査する。図８に示した例では、まず検査処理開始８００すると、欠陥の輪郭線を求めるために微分処理８１０を施し、次に微分値の大きさがあるしきい値以上の領域を抽出する２値化処理８２０を行う。２値化処理８２０にて抽出した結果は、欠陥の輪郭線であるため輪郭線で囲まれた領域を欠陥領域とする閉領域埋込み処理８３０を行う。閉領域埋込み８３０にて抽出した領域の面積があるしきい値以上を選択するノイズ除去処理８４０を実行し、検査処理終了８５０となる。これまでの処理にて抽出された領域が欠陥となる。

検査手段Ｂ１１０は、図５に示すような端面カメラ部１０５の両端面画像５００から燃料ペレット１００ｂの外観寸法と端面表面の欠陥の有無について検査する。検査手段Ｂ１１０は、図７に示した検査手段Ａ１０６と同様な画像処理により、燃料ペレット端面エッジ５０３を抽出する。その結果から検査手段Ｂ１１０は、燃料ペレットの外径５０４、つまり燃料ペレットの直径と、中空部５０２の大きさである燃料ペレットの内径５０５を計測する。検査手段Ｂ１１０には、予め直径の合格範囲と、内径の合格範囲が設定されており、合格範囲外の直径および内径に関しては、検査不合格と判断する。また、検査手段Ｂ１１０は、燃料ペレット端面５０１に図８に示した検査手段Ａ１０６と同様な画像処理を施し、燃料ペレット端面５０１の欠陥を検査する。
検査結果信頼性評価手段１０７は、検査手段Ａ１０６と検査手段Ｂ１１０の検査結果が正しいかを、検査手段Ａ１０６と検査手段Ｂ１１０の計測結果を基に評価する。

次に、検査結果信頼性評価手段１０７の第１の評価方法について説明する。
検査結果信頼性評価手段１０７では、はじめに側面カメラ部１０４の３台のカメラの中から１台の評価カメラを選択する。図９は、評価カメラを除いた２台のカメラの側面画像を示している。検査手段Ａ１０６により側面画像６００ａと６００ｂにおける円筒軸６０３ａと６０３ｂが計測されており、検査結果信頼性評価手段１０７は、円筒軸６０３ａの傾きθ９００ａと、円筒軸６０３ｂの傾きθ９００ｂを計算する。次に、２台のカメラの視野角と相対的な位置関係を基に傾きθ９００ａと９００ｂから円筒軸の３次元の傾きが計算される。この円筒軸の３次元の傾きから選択した評価カメラの視野角と位置を基にして評価カメラの側面画像における円筒軸の傾きが計算され、この計算した円筒軸の傾きと、実際に検査手段Ａ１０６が評価カメラの側面画像から計測した円筒軸の傾きを比較する。検査手段Ａ１０６で計測した円筒軸が正しい場合には比較結果は同一となり、異なる場合には検査手段Ａ１０６の計測結果が不正と判断できる。本実施形態では、側面カメラ部１０４のカメラが３台であるため、比較回数が１回であったが、側面カメラ部１０４のカメラが４台以上の場合には、評価カメラを順次変更して複数回比較することができる。

次に、検査結果信頼性評価手段１０７の第２の評価方法について説明する。
検査手段Ｂ１１０では、端面カメラ部１０５の２台のカメラで撮影した両端面画像５００から燃料ペレットの外径５０４と内径５０５が計測されている。つまり、外径５０４、内径５０５共に、２つの計測結果がある。検査結果信頼性評価手段１０７は、両端面画像５００から計測したこの２つの外径５０４、もしくは、内径５０５を比較する。検査手段Ｂ１１０で計測した外径、もしくは、内径が正しい場合には比較結果は同一となり、異なる場合には検査手段Ｂ１１０の計測結果が不正と判断できる。

次に、検査結果信頼性評価手段１０７の第３の評価方法について説明する。
検査手段Ａ１０６では、側面カメラ部１０４の側面画像６００から燃料ペレットの直径６０４を計測している。また、検査手段Ｂ１１０では、端面カメラ部１０５の端面画像から燃料ペレットの外径５０４、つまり直径を計測している。検査結果信頼性評価手段１０７は、検査手段Ａ１０６で計測した直径６０４と、検査手段Ｂ１１０で計測した直径５０４を比較する。検査手段Ａ１０６で計測した直径と、検査手段Ｂ１１０で計測した直径が正しい場合には比較結果は同一となり、異なる場合には検査結果Ａ１０６の計測結果、もしくは、検査結果Ｂ１１０の計測結果が不正と判断できる。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、センサにカメラを使用することで、センサを走査する機構を備えることなく、１つのカメラで寸法検査と外観検査の２つの検査を行うことができ、簡易な構成で原子燃料ペレット検査装置を構築できる。また、各計測結果を検査結果信頼性評価手段で比較評価することにより、検査結果が正しいかを自動で判断することができる。

図１０は本発明の第２の実施形態である原子燃料ペレット検査装置の側面カメラ部の構成図であり、本実施形態は、図１の第１の実施形態における側面カメラ部の構成を変更したものである。

図１０に示すように、本実施形態の側面カメラ部１０４は、円形に配置した複数のカメラ１０８で構成されている。図では、円形を均等に分割した位置に３台のカメラを設置した場合を例として示している。円形に配置したカメラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃは、円筒軸を垂直にした状態で搬送される燃料ペレット１００ａの円筒軸が円形に配置したカメラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの中央を通過するように搬送手段１０１の両側に設置されている。搬送手段１０１により搬送される燃料ペレット１００ａの円筒軸が円形に配置したカメラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの中央を通過するとき、図３に示したように、カメラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃは、撮影面Ａ３０１，撮影面Ｂ３０２，撮影面Ｃ３０３の３分割で燃料ペレット１００ａの異なる側面を同じタイミングで撮影する。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、側面カメラ部のカメラを円形に配置することで搬送手段の搬送経路を短くでき、装置の小型化と、検査時間を短縮することができる。また、同一のタイミングで燃料ペレットの側面全体をカメラで撮影できるので、搬送途中での燃料ペレットの振動や動きに影響されず、調整した条件で燃料ペレット側面の映像を得ることができる。

図１１は、本発明の第３の実施形態に係わる原子燃料ペレット検査装置の側面カメラ部の構成図であり、本実施形態は、図１に示す第１の実施形態に対して、側面カメラ部の構成を変更したものである。

本実施形態の側面カメラ部１０４は、１台のカメラ１０８と、搬送手段１０１の途中に回転手段１１０１を設けたものである。回転手段１１０１上に載せた燃料ペレット１００ａを燃料ペレット円筒軸を中心に回転させ、搬送手段１０１の片側に設けた１台のカメラ１０８で撮影する燃料ペレット１００ａの側面を変更することで側面全体を撮影する。回転手段１１０１は、図３に示すように撮影面Ａ３０１、撮影面Ｂ３０２、撮影面Ｃ３０３の３分割で燃料ペレット１０１ａ側面を撮影できるように燃料ペレット１０１ａを回転させる。
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、燃料ペレットの側面を１台のカメラで撮影することで、カメラの機器差をなくすことができる。

図１２は、本発明の第４の実施形態に係わる原子燃料ペレット検査装置の側面カメラ部の構成図であり、本実施形態は、図１に示す第１の実施形態に対して、側面カメラ部の構成を変更したものである。

本実施形態の側面カメラ部１０４は、１台のカメラ１０８と、光を屈折させる鏡面１２０２を有した複数のミラー１２０１を設けたものである。図１２では、２枚のミラー１２０１ａ，１２０１ｂを備えた場合を例として示している。搬送手段１０１により搬送される燃料ペレット１００ａがカメラ１０８の前方を通過するとき、カメラ１０８は、カメラ１０８に対向した燃料ペレット１００ａの側面と、ミラー１２０１の鏡面１２０２を介した燃料ペレット１００ａの側面を撮影する。例えば、図３においてカメラ１０８に対向する燃料ペレット１００ａの側面が撮影面Ａ３０１とするとき、ミラー１２０１は、燃料ペレット１００ａ側面の撮影面Ｂ３０２と、撮影面Ｃ３０３からの光がカメラ１０８に入力されるように鏡面１２０２の位置と角度が調整されており、カメラ１０８では、カメラ１０８の前方を通過する燃料ペレット１００ａ側面の撮影面Ａ３０１、撮影面Ｂ３０２，撮影面Ｃ３０３を１度に撮影する。
本実施形態によれば、図１の第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、燃料ペレットの側面全体を駆動機構を備えることなく少ないカメラで撮影することができる。

図１３は、本発明の第５の実施形態に係わる原子燃料ペレット検査装置の端面カメラ部の構成図であり、本実施形態は、図１の第１の実施形態に対して、端面カメラ部の構成を変更したものである。

本実施形態の端面カメラ部１０５は、搬送手段１０１の両側に設けた２台のカメラ１０９ａ，１０９ｂを対向させて配置し、２台の照明手段４００ａ，４００ｂをカメラ１０９の前方に対向させて設けたものである。端面カメラ部１０５は、搬送手段１０１により円筒軸が水平の状態で搬送されてくる燃料ペレット１００ｂの端面へ４００ａと４００ｂの両照明手段により光を照射し、燃料ペレット１００ｂの両端面をカメラ１０９ａとカメラ１０９ｂで撮影する。もしくは、はじめに照明手段４００ａにより燃料ペレット１００ｂの端面へ光を照射し、カメラ１０９ａと１０９ｂで燃料ペレット１００ｂ両端面を撮影する。次に、照明手段４００ｂで燃料ペレット１００ｂの端面へ光を照射し、カメラ１０９ａと１０９ｂで燃料ペレット１００ｂ両端面を撮影する。

この方法で撮影された前者照明での端面画像では、カメラ１０９ａの端面画像５００は、燃料ペレット端面５０１が明るく燃料ペレット中空部５０２が暗くなり、カメラ１０９ｂの端面画像５００は、逆に燃料ペレット端面５０１が暗く中空部５０２が明るくなる。後者照明の端面画像では、カメラ１０９ａの端面画像５００は燃料ペレット端面５０１が暗く中空部５０２が明るくなり、カメラ１０９ｂの端面画像５００は逆に燃料ペレット端面５０１が明るく中空部５０２が暗くなる。これにより、照明を切り替えた両端面の端面画像５００を得ることができ、検査手段Ｂ１１０での燃料ペレット端面エッジ５０３の検出を容易にすることができる。
本実施形態によれば、図１の第１の実施形態と同様な効果が得られるとともに、第１の実施形態よりも少ない照明手段で燃料ペレットの両端面画像を得ることができる。

図１４は、本発明の第６の実施形態に係わる原子燃料ペレット検査装置の端面カメラ部の構成図であり、本実施形態は、図１の第１の実施形態に対して、端面カメラ部の構成を変更したものである。

本実施形態の端面カメラ部１０５は、１台のカメラ１０９と、搬送手段１０１の途中に回転手段１４０１を設けたものである。回転手段１４０１上に載せた燃料ペレット１００ｂを回転させ、搬送手段１０１の片側に設けた１台のカメラ１０９で撮影する燃料ペレット１００ｂの端面を変更することで両端面を撮影する。
本実施形態によれば、図１の第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、燃料ペレットの端面を１台のカメラで撮影することで、カメラの機器差をなくすことができる。

図１５は、本発明の第７の実施形態に係わる原子燃料ペレット検査装置の側面カメラ部の構成図であり、本実施形態は、図１の第１の実施形態に対して、側面カメラ部の構成を変更したものである。

本実施形態の側面カメラ部１０４は、図１５に示すように、複数のカメラ１０８と、光を屈折させる鏡面１５０２を有したミラー１５０１をカメラごとに設け、燃料ペレット１００からの放射線を遮蔽する放射線遮蔽手段１５０３を備えている。図では、側面カメラ部１０４を３台のカメラで構成した例を示している。３台のカメラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃは、各々のカメラ１０８が搬送手段１０１で搬送する別々の燃料ペレット１００ａをミラー１５０１の鏡面１５０２を介して撮影するように搬送経路上に設置される。

また、図３の示すように、３台のカメラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃは、撮影面Ａ３０１、撮影面Ｂ３０２、撮影面Ｃ３０３の３分割で燃料ペレット１００ａの異なる側面を撮影できるように、カメラ１０８とミラー１５０１が調整されている。例えば、カメラ１０８ａが撮影面Ａ３０１、カメラ１０８ｂが撮影面Ｂ３０２，カメラ１０８ｃが撮影面Ｃ３０３を撮影できるように調整される。図１５では、カメラ１０８ｃが燃料ペレット１００ａ１の撮影面Ｃ３０３をミラー１５０１ｃの鏡面１５０２ｃを介して撮影し、カメラ１０８ａが燃料ペレット１００ａ２の撮影面Ａ３０１をミラー１５０１ａの鏡面１５０２ａを介して撮影し、カメラ１０８ｂが燃料ペレット１００ａ３の撮影面Ｂ３０２をミラー１５０１ｂの鏡面１５０２ｂを介して撮影する。この動作を搬送される全ての燃料ペレット１００ａに対して行い、搬送手段１０１で搬送される全ての燃料ペレット１００ａの側面全体を撮影する。また、ミラー１５０１の鏡面１５０２を介して燃料ペレット１００ａの側面をカメラ１０８で撮影することで、カメラ１０８と燃料ペレット１００ａ間に放射線を遮蔽する放射線遮蔽手段１５０３を設けることができる。

本実施形態によれば、図１の第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、放射線遮蔽手段を設けることができ、燃料ペレット１００ａの放射線からカメラを保護することができる。また、本実施形態では、ミラーと放射線遮蔽手段を設けた側面カメラ部について説明したが、端面カメラ部が備えた場合においても当然同様の効果が得られる。

図１６は、本発明の第８の実施形態に係わる原子燃料ペレット検査装置の構成図であり、本実施形態は、図１の第１の実施形態に対して、搬送手段１０１の途中に重量計測手段１６０１と、内在欠陥検査手段１６０２を追加して設けたものである。

本実施形態における検査手段Ａ１０６は、図６に示した側面画像６００から、燃料ペレット１００ａの長さとして上下面エッジ６０１間の距離を計測する。重量計測手段１６０１は、搬送手段１０１で搬送される燃料ペレット１００ｂを載せて、燃料ペレット１００ｂの重量を計測する。内在欠陥検査手段１６０２は、検査手段Ａ１０６と検査手段Ｂ１０８で計測した燃料ペレットの直径と内径と長さから燃料ペレットの重量を計算し、重量計測手段１６０１で計測した実重量と比較する。その結果、計算で求めた重量よりも重量計測手段１６０１で計測した実重量が軽い場合には、燃料ペレット１００に内在欠陥があると判断する。
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、表面から確認することが不可能な内在欠陥についても検査できる。

本発明の第１の実施形態である原子燃料ペレット検査装置の構成図。 図１の側面カメラ部の構成図。 図１の側面カメラ部の撮影方法の説明図。 図１の端面カメラ部の構成図。 図１の端面画像の説明図。 図１の側面画像の説明図。 図１の燃料ペレットエッジ検出のフローチャート。 図１の燃料ペレット欠陥検出のフローチャート。 図１の燃料ペレット円筒軸の変換方法の説明図。 本発明の第２の実施形態における側面カメラ部の構成図。 本発明の第３の実施形態における側面カメラ部の構成図。 本発明の第４の実施形態における側面カメラ部の構成図。 本発明の第５の実施形態における端面カメラ部の構成図。 本発明の第６の実施形態における端面カメラ部の構成図。 本発明の第７の実施形態における側面カメラ部の構成図。 本発明の第８の実施形態である原子燃料ペレット検査装置の構成図。

符号の説明

１００…燃料ペレット、１０１…搬送手段、１０２…姿勢制御手段、１０４…側面カメラ部、１０５…端面カメラ部、１０６…検査手段Ａ、１０７…検査結果信頼性評価手段、１０８…カメラ、１０９…カメラ、１１０…検査手段Ｂ。

Claims (13)

1. 燃料ペレットを搬送する搬送手段と、前記燃料ペレットの搬送過程において当該燃料ペレットの姿勢を制御する姿勢制御手段と、前記姿勢制御手段の前後に設置したカメラと、前記カメラの映像から前記燃料ペレットを検査する検査手段と、前記カメラの映像から前記検査手段で求めた複数の検査結果を比較して検査結果の信頼性を評価する検査結果信頼性評価手段を備えたことを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
2. 請求項１記載の原子燃料ペレット検査装置において、前記カメラへの放射線を遮蔽する放射線遮蔽手段と、前記カメラの前方に設けたミラーとを備え、前記カメラにより前記ミラーを介して前記燃料ペレットを撮影することを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
3. 請求項１記載の原子燃料ペレット検査装置において、前記カメラの視野範囲内に設置したミラーを備え、前記カメラから直接撮影できない面を前記ミラーを介して、前記カメラから直接撮影できる面と合わせて燃料ペレットを撮影することを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
4. 請求項１記載の原子燃料ペレット検査装置において、前記搬送手段の搬送経路に沿って配置した複数のカメラを備え、前記搬送手段によって搬送される過程で燃料ペレットの側面を順次撮影することを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
5. 請求項１記載の原子燃料ペレット検査装置において、円形に配置した複数のカメラを備え、前記搬送手段によって搬送される燃料ペレットの円筒軸が前記円形に配置したカメラの中央を通るように設置し、前記円形に配置した複数のカメラで燃料ペレットの側面を撮影することを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
6. 請求項１記載の原子燃料ペレット検査装置において、前記燃料ペレットの円筒軸を中心に当該燃料ペレットを回転させて当該燃料ペレットの側面を順次前記カメラに対向させる回転手段を備え、前記カメラで前記燃料ペレット側面を撮影することを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
7. 請求項１記載の原子燃料ペレット検査装置において、前記燃料ペレットに向けて光を照射する照明手段を前記搬送手段の両側に対向させて配置し、前記カメラで前記燃料ペレットの端面を撮影することを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
8. 請求項７記載の原子燃料ペレット検査装置において、前記照明手段において光を照射するタイミングをずらし前記燃料ペレットの端面を前記カメラで撮影することを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
9. 請求項１記載の原子燃料ペレット検査装置において、前記検査手段は、前記カメラの映像から前記燃料ペレットの両側面のエッジを検出し当該燃料ペレットの直径と両側面のエッジの中心線から当該燃料ペレットの円筒軸を計測する寸法検査と、前記燃料ペレット側面の欠陥の有無を抽出する外観検査を行うことを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
10. 請求項１記載の原子燃料ペレット検査装置において、前記検査手段は、前記カメラの映像から前記燃料ペレットの外径のエッジを検出し当該燃料ペレットの直径を計測する寸法検査と、前記燃料ペレット端面の欠陥の有無を抽出する外観検査を行うことを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
11. 請求項１記載の原子燃料ペレット検査装置において、前記検査手段は、前記カメラの映像から前記燃料ペレットの中空内径のエッジを検出し燃料ペレットの中空内径を計測する寸法検査を行うことを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
12. 請求項９記載の原子燃料ペレット検査装置において、前記カメラの中から検査結果を評価する評価カメラを選択し、前記カメラの視野角と相対的な位置関係を基に前記検査手段で計測した円筒軸の３次元座標を算出し、前記評価カメラの視野角と位置から前記円筒軸の３次元座標を前記評価カメラの映像座標に変換した円筒軸と、前記評価カメラの映像から計測した円筒軸を、前記検査結果信頼性評価手段により比較して検査結果が正しいか否かを判断することを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。
13. 請求項１記載の原子燃料ペレット検査装置において、前記燃料ペレットの重量を計測する重量計測手段を備え、前記燃料ペレットの重量と前記カメラの映像から前記検査手段で計測した燃料ペレット寸法から算出した燃料ペレットの重量を比較し、前記燃料ペレットの内在欠陥を検査することを特徴とする原子燃料ペレット検査装置。

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