JP3874662B2 - 遠隔目視検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョンカメラを用いた遠隔目視検査装置に係り、特に原子力圧力容器の目視検査に好適な遠隔目視検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、原子力発電所の圧力容器の内部構造物などに代表されるように、水中に設置されている各種構造物の目視検査には、従来から遠隔操作によるテレビジョンカメラを用いる方法が知られており、その例として、例えば特開平7−218681号、特開平7―318681号、特開平10−221481号の各公報などの開示を挙げることができる。
【0003】
ここで、これらの公報に開示の装置は、水中で遊泳移動が可能な水中ビィークルなどと呼ばれる遊泳体を用い、これにカメラ(テレビジョンカメラ)を搭載し、遠隔操作により検査部位に接近させるようにしたもので、この場合、遊泳体は他の構造物を回避して検査部位に接近させることができるので、検査対象に柔軟に対応でき、必要な目視検査を行なうことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、テレビジョンカメラが搭載されている遊泳体の遠隔操作に熟練を要する点について配慮がされておらず、目視検査に必要な時間と労力の増加に問題があった。
【0005】
すなわち、従来技術では、カメラを遊泳させて移動するため、正確な位置制御が操作者の技量に大きく左右され、このため、例えば原子炉圧力容器内で上部格子板など狭隘な場所での誘導と通過を要する場合、多くの時間と労力が掛かってしまうのである。
【0006】
この防止策として、例えば上記した特開平7−218681号公報に開示の装置では、別途、移動手段を用意し、これにより遊泳体を検査部位の近傍に運ぶようにしているが、この場合は装置が大がかりになる上、作業性の点で問題があった。
【0007】
また、従来技術では、カメラを水中ビィークルなどに搭載しているので、遊泳体が小さくできない。従って、この比較的大型になってしまう遊泳体を観察点に近づける必要があるので、接近や通過が可能な狭隘部の大きさにに限度があり、特に構造物の裏側など、下側から覗き込む必要がある部分に対しては、点検が困難であった。
【0008】
本発明の目的は、操作が簡単で狭隘部も容易に通過でき、検査対象部位に制限が生じてしまう虞れの少ない小型で簡便な遠隔目視検査装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、テレビジョンカメラを用い、モニタ表示された検査対象部位の画像により目視検査を行うようにした遠隔目視検査装置において、ロープで吊り下げられ、周囲に存在する流体を取り込んで加圧するポンプ装置と、このポンプ装置から可撓性のホースにより吊り下げられ、前記テレビジョンカメラが搭載されている検査ヘッドと、この検査ヘッドに取り付けられ、前記ポンプ装置から前記ホースを介して加圧された流体が供給される複数のノズルと、これら複数のノズルに供給される前記流体の流量を各ノズルごとに制御する複数の電磁弁とを設け、これら複数の電磁弁を制御することにより前記検査ヘッドの位置と姿勢が制御できるようにようにして達成される。
【0010】
このとき、前記検査ヘッドに傾斜角センサを設け、この傾斜角センサの検出信号により前記電磁弁がフィードバック制御されるようにしても良い。
【0011】
またこのとき、前記ホースに曲り検出センサを設け、この曲り検出センサの検出信号により前記電磁弁がフィードバック制御されるようにしても良い。
【0012】
更にこのとき、前記検査ヘッドに方向検出センサを設け、この方向検出センサの検出信号により前記電磁弁がフィードバック制御されるようにしても良い。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による遠隔目視検査装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態で、図において、1はポンプ装置で、巻上機2からロープ3により吊り下げられている。そして、検査時、この状態で、上部が開放されている原子炉加圧容器などの中に挿入され、内部に満たされている水Wの中に沈められるようになっている。
【0014】
ポンプ装置1は内部にポンプ4を備え、その下部には、このポンプ4の吐き出し口に連結させたホース5が取付けてある。そして、このホース5の先端に検査ヘッド6が取付けてあり、ポンプ4により加圧された容器内の水Wが、ホース5を介して検査ヘッド6に供給されるようになっている。
【0015】
そして、検査ヘッド6には、まず、空気中でも水中でも撮像できるカメラ7が搭載されていて、照明灯8による照明のもとで検査対象を撮像することができるようになっているが、この検査ヘッド6には、更に水噴射ノズル9と傾斜角センサ10、それに電磁弁11が備えられている。
【0016】
この水噴射ノズル9は、それから水を噴出させることにより、検査ヘッド6に水の噴出方向と反対方向に力が加えられるようにするもので、図2に詳細に示されているように、夫々ノズルA、ノズルB、ノズルC、それにノズルDとして、ほぼ円筒形に作られている検査ヘッド6の円周方向に沿って等間隔に4個、設けられている。
【0017】
ここで、この図2は、カメラ7の正面から検査ヘッド6を見た図であり、従って、これらのノズルA〜ノズルDは、カメラ7の光軸(撮像方向の中心軸)を中心にして90度の角度で検査ヘッド6の円周方向に配置されていることになる。
【0018】
そこで、この図2で、上方向をA、右方向をB、下方向をC、そして左方向をDとすると、各ノズルA〜Dも夫々の方向A〜Dに向いていることになる。
【0019】
従って、例えばノズルAから水を噴射させてやれば、検査ヘッド5にはC方向の力が加えられ、ノズルBから噴射させればD方向の力を加えることができ、更に、これらのノズルA、Bの双方から噴射させれば、C方向とD方向の間の方向に力を加えることができ、このとき、双方のノズルによる噴射量を変えてやることにより、双方の方向の間での力の角度が制御できることになる。
【0020】
次に、傾斜角センサ10は、夫々傾斜角センサA、傾斜角センサBとして、検査ヘッド6の円周方向に沿って2個、カメラ7の光軸を中心にして、90度の角度で配置されている。そして、これらの傾斜角センサA、Bは、何れも重力方向に対する傾きを検出する働きをする。
【0021】
ここで、これらのノズルA〜ノズルDは、電磁弁11を介してホース5に連結してあり、ポンプ4で加圧された水が供給されるようになっている。そして、このとき、図示してないが、電磁弁11は、各ノズルA〜D毎に独立して4個設けてあり、これにより、各ノズルA〜D毎に、それから噴出される水の流量が制御できるようになっている。
【0022】
一方、カメラ7と照明灯8は、ホース5に沿って設けてあるケーブル(図示してない)によりポンプ装置1に接続され、ここからケーブル12を介してカメラ制御装置13に接続されている。
【0023】
そして、これにより、カメラ7の焦点位置、絞りなどがカメラ制御装置13により制御されると共に、照明灯8には電力が供給され、この結果、カメラ7から画像信号がカメラ制御装置13に供給され、モニタ14に検査対象の画像が表示されることになる。
【0024】
また、このとき、電磁弁11も、同じようにして、ケーブル12を介して検査ヘッド制御装置15に接続されているが、このとき、ポンプ4の電力も、ケーブル12を介して検査ヘッド制御装置15から供給されるようになっている。
【0025】
ここで、本発明は、この図1と図2の実施形態から明らかなように、ロープ3で吊り下げるようにしたポンプ装置1の下部に、更に検査ヘッド6がホース5により吊り下げられるようにした点が特徴の一つであり、従って、このときのホース5と検査ヘッド6の性状が重要である。
【0026】
まず、ホース5には、充分な可撓性を持ち、可能な限り柔軟に曲げることができるものが望ましい。そして、この要求を満足するものとしては、所定の加工が施された天然ゴム製のホースや、各種のプラスチック製のホースがある。
【0027】
次に、検査ヘッド6には、水噴射ノズル9からの水の噴射力でホース5を充分に曲げることができる程度の重量であることが要求される。重量が重すぎた場合は、通常、適当な浮力体(浮子)を取付けることで容易に満たすことができる。
【0028】
次に、この実施形態の動作について説明する。
ここで、まず、巻上機2は、目視検査の対象となる容器、例えば頂部が開放された加圧容器の上で、任意の位置に移動できるようになっている。
【0029】
そこで、目視検査時には、モニタ15に映出されている画像を見ながら、まず巻上機2を動かし、これにより、ポンプ装置1がロープ3により原子炉加圧容器内の水Wの中に沈められたとき、容器内にある水中内構造物Sなどの検査対象物の近傍に接近させられるようにする。
【0030】
このとき、モニタ15に映出されている画像によらず、直接、肉眼でポンプ装置1の位置を確認するようにしても良い。
次いで、モニタ15に映出されている画像を見ながら、ロープ3によりポンプ装置1を原子炉加圧容器内の水Wの中に沈めてゆく。
【0031】
このとき、検査ヘッド6も、ホース5によりポンプ装置1の下に吊り下げられた状態になっているので、ポンプ装置1と検査ヘッド6は、ロープ3から鉛直に吊り下げられ、単純に直線状になっているので、例えば上部格子板など、この容器内にある狭隘部も、簡単に、しかも迅速に通過することができ、ポンプ装置1と検査ヘッド6を、検査対象物である水中内構造物Sに容易に接近させることができる。
【0032】
次に、検査ヘッド制御装置15により電磁弁11を制御し、水噴射ノズル9から水を噴出させてやると、上記したように、検査ヘッド6に力が働くが、このとき検査ヘッド6は、柔軟なホース5によりポンプ装置1に連結されているので、ホース5が曲って検査ヘッド6の向きが変えられることになる。
【0033】
そこで、図2に示す各ノズルA〜Dからの水の噴出を、夫々の電磁弁11により個別に制御してやれば、検査ヘッド1の位置と姿勢がホース5が届く範囲内で任意に制御でき、この結果、例えば図1に示すように、水中構造物Sの下側や裏側などに検査ヘッド6を接近させ、その方向にカメラ7を向け、必要な部分が撮像されるようにすることができる。
【0034】
このとき、検査ヘッド6は、上記したように、水噴射ノズル9からの水の噴射力によりホース5を充分に曲げることができるように作られているので、姿勢の制御が容易で、安定した姿勢が簡単に得られることになり、この結果、検査対象の撮像に熟練を要することなく、迅速に目視検査を行うことができる。
【0035】
このときのカメラ7の姿勢は、傾斜角センサ10により検出され、傾斜角センサA、Bから傾斜角信号θA、θB が検査ヘッド制御装置15にフィードバックされる。そこで、これにより、図3と図4に示すように、カメラ7の姿勢制御を行なうことができる。
【0036】
水噴射ノズル9は、図2に示すように、カメラ7を中心として前後左右に直角になって4方向に噴射口を有するノズルA〜Dが配置してあり、従って、ノズルAとノズルCの吐出量の差によりAC軸方向の推進力を発生させ、ノズルBとノズルDの吐出量の差によりBD軸方向の推進力を発生させることができる。
【0037】
一方、傾斜角センサAはAC軸方向の傾きが検出でき、傾斜角センサBはBD軸方向の傾きが検出できる。
【0038】
そこで、まず、AC軸方向のカメラ姿勢の制御は、以下に示すようにして行われる。
なお、ここで電磁弁11は、それぞれ制御信号のパルス幅で決まる開放間隔により制御され、従って、噴射ノズル9による単位時間当り流量は、単位時間当りの電磁弁のON/OFF比率で制御されるものとする。
【0039】
(1) AC方向の予め指定された指定値と傾斜角センサAの出力値の差分を算出する。
(2) 算出した差分からノズルA及びノズルCの電磁弁の開放間隔を求め、それぞれの電磁弁を求めた開放間隔だけ開放することにより、ノズルA及びノズルCの吐出量を変化させる。
【0040】
(3) 上記によりホースが曲がり、発生した検査ヘッドの傾きを再び傾斜角センサAにより検出する。
(4) 新たな傾斜角センサAの出力値をもとに、(1)〜(3)の動作を差分が一定値以下になるまで繰り返す。
従って、このときの処理をフローチャートで示すと図3のようになる。
【0041】
次に、BD方向のカメラ姿勢制御についても同様にして行われ、従って、このときの処理は、図4に示すようになる。
従って、上記実施形態によれば、ポンプ装置1と検査ヘッド6が、垂直に吊り下げた状態で検査対象に接近させることができるので、簡単な操作で速やかに点検部位にカメラ7を移動させることができ、熟練を要することなく、短時間で容易に目視検査を行うことができる。
【0042】
また、この結果、原子力加圧容器など、狭隘な部分、特に構造物の裏側を下方から覗き込む目視点検にも容易に適用することができ、検査対象物の種別による適用対象の制限を少なくすることができる。
【0043】
なお、以上の実施形態では、噴射ノズル9による単位時間当り流量が、単位時間当りの電磁弁のON/OFF比率で制御した場合について説明したが、流量が直接制御されるようにして実施しても良い。
【0044】
また、上記実施形態は、本発明を水中での目視検査に適用した場合の実施形態であり、検査ヘッド6が水中で浮遊した状態になるようにしているが、しかし、必ずしも浮遊した状態が得られるようにする必要はなく、とにかく検査ヘッド6が軽くできれば良い。
【0045】
更に、本発明は、カメラや照明灯、電磁弁などの小型化、軽量化により、気中での目視検査にも適用可能なことはいうまでもない。この場合は、水の噴射に変えて、同じく流体である空気を噴射するようにしてやればよい。
【0046】
ところで、上記実施形態では、検査ヘッド6に傾斜角センサ10を設け、これにより検査ヘッド6の姿勢が検出できるようにしているが、これに代えてホース5の曲りそのものを検出する曲り検出センサを設け、これによりカメラ7の向きを制御するようにしても良い。
【0047】
また、傾斜角センサ10に代えて方向検出センサを設け、これによりカメラ7の向きを制御するようにしても良い。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば、ポンプ装置と検査ヘッドがローブから垂直に吊り下げた状態で検査対象に接近させることができるので、簡単な操作で速やかに点検部位にカメラを移動させることができる。
【0049】
この結果、本発明によれば、簡単な操作で速やかに点検部位にカメラ7を移動させることができ、熟練を要することなく、短時間で容易に目視検査を行うことができる。
【0050】
更に、この結果、本発明によれば、原子力加圧容器など、狭隘な部分、特に構造物の裏側を下方から覗き込む目視点検にも容易に適用でき、熟練を要することなく、短時間で容易に目視検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による遠隔目視検査装置の一実施形態を示す構成図である。
【図2】本発明の一実施形態における検査ヘッドの拡大図である。
【図3】本発明の一実施形態による検査ヘッドの姿勢制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図4】本発明の一実施形態による検査ヘッドの姿勢制御処理の他の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ポンプ装置
2 巻上機
3 ロープ
4 ポンプ
5 ホース
6 検査ヘッド
7 カメラ(テレビジョンカメラ)
8 照明灯
9 噴射ノズル
10 傾斜角センサ
11 電磁弁
12 ケーブル
13 カメラ制御装置
14 モニタ
15 検査ヘッド制御装置
Claims (4)
- テレビジョンカメラを用い、モニタ表示された検査対象部位の画像により目視検査を行うようにした遠隔目視検査装置において、
ロープで吊り下げられ、周囲に存在する流体を取り込んで加圧するポンプ装置と、
このポンプ装置から可撓性のホースにより吊り下げられ、前記テレビジョンカメラが搭載されている検査ヘッドと、
この検査ヘッドに取り付けられ、前記ポンプ装置から前記ホースを介して加圧された流体が供給される複数のノズルと、
これら複数のノズルに供給される前記流体の流量を各ノズルごとに制御する複数の電磁弁とを設け、
これら複数の電磁弁を制御することにより前記検査ヘッドの位置と姿勢が制御できるように構成したことを特徴とする遠隔目視検査装置。 - 請求項1に記載の発明において、
前記検査ヘッドに傾斜角センサを設け、
この傾斜角センサの検出信号により前記電磁弁がフィードバック制御されることを特徴とする遠隔目視検査装置。 - 請求項1に記載の発明において、
前記ホースに曲り検出センサを設け、
この曲り検出センサの検出信号により前記電磁弁がフィードバック制御されることを特徴とする遠隔目視検査装置。 - 請求項1に記載の発明において、
前記検査ヘッドに方向検出センサを設け、
この方向検出センサの検出信号により前記電磁弁がフィードバック制御されることを特徴とする遠隔目視検査装置。
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