JP2015158427A - 3次元変形量計測装置および3次元変形量計測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る3次元変形量計測装置の一例である3次元変形量計測装置10Aの構成図である。また、図2は3次元変形量計測装置10Aが具備する3次元計測手段(第1の3次元計測部11および第2の3次元計測部12)の配置を示す概略図である。
図3は被計測対象となる燃料集合体1の上部タイプレート2およびチャンネルボックス3の概略を示す説明図であり、図3(A)は上部タイプレート2の一例を上方から見た場合の上視図(平面図)、図3(B)は上部タイプレート2とチャンネルボックス3の外観を示す斜視図である。
第2の上部タイプレート3次元位置および姿勢決定手法は、第1の3次元計測部11が複数台のカメラを備える場合に適用可能な手法であり、少なくとも2台のカメラで上部タイプレート2を上方から撮影し、ステレオ視の原理を用いて、第1の3次元座標系における上部タイプレート2の3次元位置および姿勢を決定する手法である。なお、第2の上部タイプレート3次元位置および姿勢決定手法において、ネットワーク部2aの各円形孔中心の3次元座標をもって上部タイプレート2の位置姿勢を管理すると利便性が高くなる。
第3の上部タイプレート3次元位置および姿勢決定手法は、第1の3次元計測部11が、例えば、光学式、超音波式、またはレーザー光線式などの非接触で2点間の距離を計測可能な距離計を備える場合に適用可能な手法であり、当該距離計で計測される上部タイプレート2上の複数点の距離に基づいて、当該距離計の3次元位置および姿勢を原点基準とする第1の3次元座標系で上部タイプレート2の3次元位置および姿勢を決定する手法である。
図4は3次元変形量計測装置10Aが具備する第1の3次元計測部11に配置される2次元パターンPを示す概略図である。
第1の3次元計測部11の位置および姿勢を決定する手法の第2の例(以下、単に「第2の手法」とする。)は、例えば、図4に例示される2次元パターンPなどのサイズが既知な2次元パターンを投影する機能を有する2次元パターン投影手段を3次元変形量計測装置10A(図1)が備えている場合に適用される手法である。ここでは、第2の3次元計測部12(図1)が、図4に例示される2次元パターンPなどのサイズが既知な2次元パターンを第1の3次元計測部11(図1)の筐体(外面)に投影する機能を有している場合、すなわち、第2の3次元計測手段としての第2の3次元計測部12(図1)が2次元パターン投影手段でもある場合を説明する。
図5は3次元変形量計測装置10Aが具備する第2の3次元計測部12(図1)の作用を説明する説明図であり、より詳細には、第2の3次元計測部12が取得する2次元画像8を2次元画像8で検出される輪郭線(上端輪郭線L1および側面輪郭線L2)とともに示した図である。
第2のチャンネルボックス3次元位置および姿勢決定手法は、チャンネルボックス3の側面の上端付近には、燃料集合体1を識別する刻印などの目印が存在することを考慮した手法であり、この目印を含むチャンネルボックス3の2次元画像8を取得し、当該目印を抽出し、当該目印における各特徴点の座標が、予め保持される各特徴点の基準座標に対してどの程度ずれているかを算出し、算出結果から第2の3次元座標系におけるチャンネルボックス3の側面の3次元位置および姿勢を決定する手法である。第2のチャンネルボックス3次元位置および姿勢決定手法は、上述した第1,2の手法と同様にして行うことができる。
図6は、本発明の第2の実施形態に係る3次元変形量計測装置の一例である3次元変形量計測装置10Bの構成図である。また、図7は3次元変形量計測装置10Bが具備する3次元計測手段(第1の3次元計測部11〜第3の3次元計測部13)の配置を示す概略図である。
図8は、本発明の第3の実施形態に係る3次元変形量計測装置の一例である3次元変形量計測装置10Cの構成図である。
Claims (13)
- 燃料集合体の上部タイプレートの3次元位置および姿勢を第1の3次元座標系で決定する第1の3次元計測手段と、
前記第1の3次元計測手段および前記燃料集合体のチャンネルボックスの3次元位置および姿勢を第2の3次元座標系で決定する第2の3次元計測手段と、
前記第2の座標系上の前記第1の3次元計測手段の位置および姿勢から、前記第1の3次元座標系の座標を前記第2の3次元座標系の座標へ変換する変換行列を算出する座標変換行列算出手段と、
前記座標変換行列を用いて、前記上部タイプレートの3次元位置および姿勢を前記第1の3次元座標系から前記第2の3次元座標系に変換することによって、前記上部タイプレートの3次元位置および姿勢と前記チャンネルボックスの3次元位置および姿勢を前記第2の3次元座標系で決定する3次元変形量算出手段と、を具備することを特徴とする3次元変形量計測装置。 - 前記3次元変形量算出手段が前記第2の3次元座標系で決定する前記上部タイプレートの3次元位置および姿勢と前記チャンネルボックスの3次元位置および姿勢に基づいて、前記第2の3次元座標系で決定される前記上部タイプレートと前記チャンネルボックスとの相対的な3次元位置および姿勢関係を求め、求めた前記上部タイプレートと前記チャンネルボックスとの相対的な3次元位置および姿勢関係と、基準として予め設定された前記上部タイプレートと前記チャンネルボックスとの相対的な3次元位置および姿勢関係とを比べることで、前記燃料集合体の変形を判定する変形判定手段を具備することを特徴とする請求項1記載の3次元変形量計測装置。
- 前記燃料集合体の下部タイプレートと前記燃料集合体のチャンネルボックスの下端との相対的な3次元位置および姿勢を第3の座標系で決定する第3の3次元計測手段を、さらに具備し、
前記第2の3次元計測手段は、前記第3の3次元計測手段および前記燃料集合体のチャンネルボックスの3次元位置および姿勢を前記第2の3次元座標系で決定可能に構成され、
前記座標変換行列算出手段は、前記第2の座標系上の前記第3の3次元計測手段の位置および姿勢から前記第3の3次元座標系の座標を前記第2の3次元座標系の座標へ変換する変換行列を算出可能に構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の3次元変形量計測装置。 - 前記変形判定手段は、基準として予め設定される情報が、前記第2の座標系で決定される前記上部タイプレートと前記下部タイプレートとの相対的な3次元位置および姿勢関係である場合、前記基準として予め設定される前記第2の座標系で決定される前記上部タイプレートと前記下部タイプレートとの相対的な3次元位置および姿勢関係と、前記第2の座標系で決定される前記上部タイプレートと前記チャンネルボックスとの相対的な3次元位置および姿勢と前記第2の座標系で決定される前記下部タイプレートと前記チャンネルボックスの下端との相対的な3次元位置および姿勢とに基づいて導出される前記第2の座標系で決定される前記上部タイプレートと前記下部タイプレートとの相対的な3次元位置および姿勢関係とを比べることで、前記燃料集合体の変形を判定するように構成されることを特徴とする請求項2に記載の3次元変形量計測装置。
- 前記第1の3次元計測手段は、前記上部タイプレートの2次元画像を取得し、取得する2次元画像上の前記上部タイプレートのネットワーク部の配置から前記上部タイプレートの3次元位置および姿勢を前記第1の3次元座標系で決定する機能、
複数の異なる視点から2次元画像を取得し、取得するステレオ視により、前記上部タイプレートの3次元位置および姿勢を前記第1の3次元座標系で決定する機能、および
距離計を用いて、当該距離計から前記上部タイプレート上の複数点に対する距離を計測し、その計測結果に基づいて、前記上部タイプレートの3次元位置および姿勢を前記第1の座標系で決定する機能の少なくとも何れか1つの機能を有することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の3次元変形量計測装置。 - 前記第1の3次元計測手段の外面には、サイズが既知である2次元パターンが配列されており、
前記第2の3次元計測手段は、前記2次元パターンを視野内に含む第1の2次元画像を取得し、取得する第1の2次元画像に現れる前記2次元パターンと、前記サイズが既知である前記2次元パターンとを比べることによって、前記第1の3次元計測手段の位置および姿勢を第2の3次元座標系で決定する機能を有することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の3次元変形量計測装置。 - 前記第3の3次元計測手段の外面には、サイズが既知である2次元パターンが配列されており、
前記第2の3次元計測手段は、少なくとも前記第1の3次元計測手段の外面に配列される2次元パターンを視野内に収める視点と、前記第3の3次元計測手段の外面に配列される2次元パターンを視野内に収める視点とを有しており、前記第3の3次元計測手段の外面に配列される2次元パターンを視野内に含む第2の2次元画像を取得し、取得する第2の2次元画像に現れる前記第3の3次元計測手段の外面に配列される2次元パターンと、前記第3の3次元計測手段の外面に配列される前記サイズが既知な前記2次元パターンとを比べることによって、前記第1の3次元計測手段の位置および姿勢を第2の3次元座標系で決定する機能をさらに有することを特徴とする請求項6記載の3次元変形量計測装置。 - サイズが既知である2次元パターンを前記第1の3次元計測手段の外面に投影する2次元パターン投影手段を備え、
前記第2の3次元計測手段は、前記第1の3次元計測手段の外面に投影された前記2次元パターンを画像として取得し、取得した2次元画像に現れる前記2次元パターンと、前記サイズが既知である前記2次元パターンとを比べることによって、前記第1の3次元計測手段の位置および姿勢を第2の3次元座標系で決定する機能を有することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の3次元変形量計測装置。 - 前記2次元パターン投影手段は、サイズが既知である2次元パターンを前記第3の3次元計測手段の外面に投影する機能を有し、
前記第2の3次元計測手段は、前記第3の3次元計測手段の外面に投影された前記2次元パターンを画像として取得し、取得した2次元画像に現れる前記2次元パターンと、前記サイズが既知である前記2次元パターンとを比べることによって、前記第3の3次元計測手段の位置および姿勢を第2の3次元座標系で決定する機能を有することを特徴とする請求項8記載の3次元変形量計測装置。 - 前記第2の3次元計測手段は、前記第1の3次元計測手段と前記チャンネルボックスの上端を同一視野内に収めた画像を取得し、取得した画像に現れる前記チャンネルボックスの上端部の輪郭線を検出し、検出した輪郭線に基づき前記チャンネルボックスの位置および姿勢を第2の3次元座標系で決定する機能を有することを特徴とする請求項1から9の何れか1項に記載の3次元変形量計測装置。
- 前記第3の3次元計測手段は、前記下部タイプレートと前記チャンネルボックスの下端部を同一視野内に収めた画像を取得し、取得した画像に現れる前記下部タイプレートと前記チャンネルボックスの下端部の輪郭線を検出し、検出した輪郭線に基づき前記下部タイプレートの位置および姿勢と前記チャンネルボックスの位置および姿勢とを第3の3次元座標系で決定する機能を有することを特徴とする請求項2から10の何れか1項に記載の3次元変形量計測装置。
- 前記燃料集合体の中心軸を中心に燃料集合体を回転させる集合体回転手段をさらに具備することを特徴とする請求項1から11の何れか1項に記載の3次元変形量計測装置。
- 燃料集合体の上部タイプレートの3次元位置および姿勢を第1の3次元座標系で決定する第1の3次元計測手段と、前記第1の3次元計測手段および前記燃料集合体のチャンネルボックスの3次元位置および姿勢を第2の3次元座標系で決定する第2の3次元計測手段と、前記第2の座標系上の前記第1の3次元計測手段の位置および姿勢から、前記第1の3次元座標系の座標を前記第2の3次元座標系の座標へ変換する変換行列を算出する座標変換行列算出手段と、前記座標変換行列を用いて、前記上部タイプレートの3次元位置および姿勢を前記第1の3次元座標系から前記第2の3次元座標系に変換することによって、前記上部タイプレートの3次元位置および姿勢と前記チャンネルボックスの3次元位置および姿勢を前記第2の3次元座標系で決定する3次元変形量算出手段とを具備する3次元変形量計測装置を用いて前記燃料集合体の3次元変形量を計測する方法であり、
前記第1の3次元計測手段が、前記上部タイプレートの3次元位置および姿勢を第1の3次元座標系で決定するステップと、
前記第2の3次元計測手段が、前記第1の3次元計測手段および前記チャンネルボックスの3次元位置および姿勢を第2の3次元座標系で決定するステップと、
前記座標変換行列算出手段が、前記第2の座標系上の前記第1の3次元計測手段の位置および姿勢から、前記第1の3次元座標系の座標を前記第2の3次元座標系の座標へ変換する変換行列を算出するステップと、
前記3次元変形量算出手段が、前記座標変換行列を用いて、前記上部タイプレートの3次元位置および姿勢を前記第1の3次元座標系から前記第2の3次元座標系に変換することによって、前記上部タイプレートの3次元位置および姿勢と前記チャンネルボックスの3次元位置および姿勢を前記第2の3次元座標系で決定するステップと、を具備することを特徴とする3次元変形量計測方法。
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