JP4220304B2 - 原子力燃料ペレットの検査方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電設備において発熱源として使用される原子力燃料ペレットを光学的に非破壊で検査する原子力燃料ペレットの検査方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の原子力燃料ペレットの外観検査は、検査員による目視にて行われている。その目視手段としては、原子力燃料ペレットの表面を検査員が直接目視にて観察する直接目視法や、原子力燃料ペレットの表面を可視光カメラなどで連続的に撮影した映像をモニタへ出力し、そのモニタに出力した映像を検査員が目視で観察する間接目視法などがある。
【０００３】
前者の方法においては、検査員が手動にて検査体である原子力燃料ペレットを動かして観察するため効率の面で生産的でない。また、後者の方法においては、可視光カメラに取り付けるレンズの性能を上げることで表示分解能が上げられ、検査品質としては有効的である。しかし、原子力燃料ペレットの全表面を可視光カメラで撮影するためには、検査体である原子力燃料ペレット、もしくは、可視光カメラを複雑に動かす駆動機構が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、原子力燃料ペレットの全表面を検査員の視力等によって影響されることなく正確に効率良く検査することのできる原子力燃料ペレットの検査方法および装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の原子力燃料ペレットの検査装置は、原子力燃料ペレットを進行方向に対して円柱中心軸を平行にして搬送する搬送装置と、円錐状の鏡面を有し前記搬送装置によって搬送される原子力燃料ペレットが前記鏡面の中心軸を通る円錐ミラーと、前記円錐ミラーを介して前記原子力燃料ペレットの側面に光を照射し前記円錐ミラーによって屈折された原子力燃料ペレット側面からの反射光を映像化する側面映像化装置と、前記搬送装置で搬送される複数の原子力燃料ペレットの側面の境界を前記側面映像化装置から得られた映像から検出する側面境界検出装置と、前記側面境界検出装置にて検出した前記原子力燃料ペレットの境界により前記側面映像化装置から入力される映像を画像処理して得られる前記原子力燃料ペレットの側面画像の状態から個々の前記原子力燃料ペレットの合否を判定する検査装置本体とを備えた構成とする。
【０００６】
請求項２の発明は、前記側面映像化装置は、前記円錐ミラーを介して原子力燃料ペレット側面全周へ均一な光を照射する照明装置と、前記原子力燃料ペレット側面からの反射光を前記円錐ミラーを介して受けて電気信号に変換する受光装置とを備えた構成とする。
【０００８】
請求項３の発明は、前記側面映像化装置によって得られた映像を前記円錐ミラーと原子力燃料ペレットの形状および相対的な位置関係を基に座標変換して平面投影画像を生成する平面投影画像生成装置を備えた構成とする。
【０００９】
請求項４の発明は、前記側面境界検出装置は、前記平面投影画像における水平方向に対する輝度の累積値を求め、この輝度の累積値を各列に対して実行した水平方向投影値において、原子力燃料ペレット境界で投影値が極小となることから、水平方向投影値に微分処理を施しゼロクロス位置を求めることで原子力燃料ペレットの境界を検出する構成とする。
【００１２】
請求項５の発明は、前記原子力燃料ペレットの端面を映像化する端面映像化装置を備え、前記搬送装置で搬送される複数の原子力燃料ペレットの端面の境界を前記端面映像化装置で得られた画像から検出する端面境界検出装置を備えた構成とする。
【００１４】
請求項６の発明は、前記検査装置本体の合否判定により原子力燃料ペレットを選別するペレット選別装置を備えた構成とする。
請求項７の発明は、検査の結果を表示する表示装置と、前記検査の結果を記録する記録装置とを備えた構成とする。
【００１５】
請求項８の発明の原子力燃料ペレットの検査方法は、原子力燃料ペレットを進行方向に対して円柱中心軸を平行にして円錐状の鏡面を有する円錐ミラーの中心軸上を移動させて前記円錐ミラーを介して前記原子力燃料ペレットの側面に光を照射し前記円錐ミラーによって屈折された原子力燃料ペレット側面からの反射光を映像化し、搬送される複数の原子力燃料ペレットの側面の境界を得られた映像から検出し、検出した前記原子力燃料ペレットの境界により映像を画像処理して得られる前記原子力燃料ペレットの側面画像の状態から前記原子力燃料ペレットの合否を判定する構成とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図１−図７を参照して説明する。
本実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置の全体の構成は図１に示すように、ペレット搬送系１と、光学像採取系２と、合否判定系３とからなる。
【００１７】
ペレット搬送系１は、原子力燃料ペレット１０を搬送する搬送装置１１，１８、および、ペレット選別装置２６と、検査合格品搬送装置２７と、検査不合格品搬送装置２８とからなっている。光学像採取系２は、円錐ミラー１２と、側面映像化装置１３と、端面映像化装置１９，２０とからなっている。
【００１８】
合否判定系３は、Ａ／Ｄ変換器１４，２１，２２と、平面投影画像生成装置１５と、側面境界検出装置１６と、端面境界検出装置２３と、検査装置本体１７と、表示装置２４と、記録装置２５とからなっている。
【００１９】
検査体である原子力燃料ペレット１０は搬送装置１１にて搬送され、原子力燃料ペレット１０の側面からの反射光は、搬送途中に配設した円錐ミラー１２を介して側面映像化装置１３へ入力される。円錐ミラー１２は、搬送される原子力燃料ペレット１０の円筒中心軸と円錐ミラー１２の円錐中心軸が同一となる位置で設置され、側面映像化装置１３は、円錐ミラー１２にて屈折された原子力燃料ペレット１０側面の全反射光が入力される位置に設置されている。
【００２０】
図２は、原子力燃料ペレット１０の側面からの反射光を円錐ミラー１２を介して側面映像化装置１３に入力する説明図である。側面映像化装置１３は、円錐ミラー１２を介して原子力燃料ペレット１０の側面へ均一な光を照射するハロゲンランプなどを用いた照明装置３０と、可視帯域の波長に感度がある可視光カメラ３１などで構成されている。
【００２１】
搬送装置１１で搬送される原子力燃料ペレット１０は、進行方向に対して原子力燃料ペレットの円柱中心軸３２を平行にして搬送される。円錐ミラー１２は、光を屈折させる鏡面３３が円錐形状をしており、前記原子力燃料ペレット１０の円柱中心軸３２と円錐ミラーの鏡面中心軸３４が同一直線になるように設置されている。側面映像化装置１３が備える照明装置３０は、円錐ミラー１２の鏡面３３へ照射光３５を照射し、照射された光は鏡面３３にて原子力燃料ペレット１０の側面の方向に屈折され、屈折された光にて原子力燃料ペレット１０の側面が照らされる。この際に照明装置３０は、原子力燃料ペレット１０の側面を均一に照らすように位置および光量などが適切に調整されている。
【００２２】
原子力燃料ペレット１０の側面からの反射光３６は、円錐ミラー１２の鏡面３３へ放射され、鏡面３３にて側面映像化装置１３が設置された方向へ屈折され、側面映像化装置１３を構成している可視光カメラ３１へ入力される。
【００２３】
なお、搬送装置１１と接している原子力燃料ペレット１０の側面は、通常では反射光３６が搬送装置１１にて遮られ円錐ミラー１２の鏡面３３へ放射されないため、円錐ミラー１２が設置されている付近の搬送装置１１は光を透過する材料にて構成される。
【００２４】
側面映像化装置１３へ入力された反射光３６は、側面映像化装置１３にて光量を電気信号の振幅に変換したアナログの映像信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器１４にてデジタルの映像信号に変換された後に、平面投影画像生成装置１５と側面境界検出装置１６および検査装置本体１７へ入力される（図１）。
【００２５】
平面投影画像生成装置１５は、Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるデジタル映像信号の原子力燃料ペレット側面を円錐ミラー１２に円錐型に投影した画像から、円錐ミラー１２と原子力燃料ペレット１０の形状および幾何学的な相対位置を基に平面に投影した平面投影画像を生成する。
【００２６】
図３（ａ）は、Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるデジタル映像信号を２次元の画像で表した一例である。画像中心付近に原子力燃料ペレット端面映像３７として原子力燃料ペレット１０の端面が映像化され、前記端面映像３７を中心として円錐ミラー鏡面映像３８として円錐ミラー１２の鏡面３３がドーナツ型に映像化される。原子力燃料ペレット１０の側面は、前記円錐ミラー鏡面映像３８内に原子力燃料ペレット側面映像３９として同じくドーナツ形に映像化される。
【００２７】
図３（ｂ）は、平面投影画像生成装置１５にて生成した平面投影画像の一例である。平面投影画像生成装置１５では、図３（ａ）においてドーナツ型に映像化された円錐ミラー鏡面映像３８および原子力燃料ペレット側面映像３９を矩形の平面に座標変換し平面の投影画像３８ａ，３９ａを生成している。
【００２８】
側面境界検出装置１６は、Ａ／Ｄ変換器１４から出力される図３（ａ）に示したようなデジタル映像信号、または、平面投影画像生成装置１５にて生成した図３（ｂ）に示したような平面投影画像から、図４（ａ）で示したような、搬送装置１１にて搬送される複数の原子力燃料ペレット１０について各原子力燃料ペレット１０間の側面境界４０を画像処理にて検出する。
【００２９】
図４（ｂ），（ｃ）は、平面投影画像生成装置１５にて生成した平面投影画像内に原子力燃料ペレット１０間の側面境界４０がある場合の一例である。原子力燃料ペレット１０は製造過程において面取り加工が施されており、側面の円柱周面部と、原子力燃料ペレット１０同士が接する端部では表面から円錐ミラー１２の方向へ放射する光量が異なる。この現象は、図４（ｂ）に示すように側面境界４０付近において画像の輝度が低下する事象として現れる。端面境界検出装置１６は、この輝度の低下を利用して側面境界を検出する。
【００３０】
はじめに、水平方向に対する輝度の累積値を求める。この輝度の累積値を各列に対して施した結果が図４（ｃ）に示す水平方向投影値４１である。水平方向投影値４１において、原子力燃料ペレット境界４０で投影値が極小となることから、水平方向投影値４１に微分処理を施しゼロクロス位置を求めることで原子力燃料ペレット１０の境界を検出する。
【００３１】
検査装置本体１７では、Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるデジタル映像信号、または、平面投影画像生成装置１５にて生成した平面投影画像に、図５に示すような画像処理を施し、原子力燃料ペレット１０の側面に存在する欠陥を自動で認識し検査する。すなわち、まず欠陥の輪郭線を求めるためにステップＳ１で微分処理を施し、次にステップＳ２において微分成分の大きさがあるしきい値以上の領域を抽出する２値化処理を行う。
【００３２】
２値化処理ステップＳ２にて抽出した結果は、欠陥の輪郭線であるため、ステップＳ３において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を行う。つぎにステップＳ４で閉領域埋込み処理にて抽出した領域の面積があるしきい値以上のものを選択するノイズ除去処理を実行し、これまでの処理にて抽出された領域が欠陥となる。この一連の検査ステップは、側面境界検出装置１６にて求めた各原子力燃料ペレット１０間の側面境界情報により、個々の原子力燃料ペレット１０を検査単位として実施される。
【００３３】
次に、原子力燃料ペレット１０の両端面からの反射光を搬送途中に配設した２台の端面映像化装置１９，２０に入力し、入力された反射光は端面映像化装置１９，２０にて光量を電気信号の振幅に変換してアナログの映像信号にする。
【００３４】
すなわち図６に示すように、２台の端面映像化装置１９，２０は、円柱形状をした原子力燃料ペレット１０の両側２つの端面から反射する反射光を入力できるように、原子力燃料ペレット１０の円柱中心軸３２が水平の状態で原子力燃料ペレット１０を真中とした両側に設置される。
【００３５】
端面映像化装置１９，２０はそれぞれ、原子力燃料ペレット１０端面へ均一な照射光４３を照射するハロゲンランプなどを用いた照明装置４２と可視帯域の波長に感度がある可視光カメラ４４などで構成され、照明装置４２は、原子力燃料ペレット１０の端面を均一に照らすように位置および光量が適切に調整されている。
【００３６】
端面映像化装置１９，２０にて変換されたアナログ映像信号は、各々のＡ／Ｄ変換器２１，２２によりデジタルの映像信号へ変換され、端面境界検出装置２３と検査装置本体１７へ入力される（図１）。
【００３７】
端面境界検出装置２３は、Ａ／Ｄ変換器２１，２２から出力されるデジタル映像信号から、図７に示すような搬送装置１８にて搬送される複数の原子力燃料ペレット１０について各原子力燃料ペレット１０間の端面境界４５を画像処理にて検出する。
【００３８】
原子力燃料ペレット１０の端面は円形状をしており、検出方法の例として、端面映像化装置１９，２０が備えている可視光カメラの視野角と、端面と可視光カメラの距離から、映像化された画像における端面の大きさなど円形状に関する特徴を記録しておき、発明者が特願２００１−４００７０７号に開示した画像ベクトル定義による画像処理などの方法を用いて端面の円形状を抽出する。各原子力燃料ペレット１０の端面を抽出することで、原子力燃料ペレット１０間の端面境界４５を検出することができる。
【００３９】
検査装置本体１７では、Ａ／Ｄ変換器２１，２２から出力されるデジタル映像信号に、図５に示した側面の検査と同様の画像処理を施し、原子力燃料ペレット１０の端面に存在する欠陥を自動で認識し検査する。この検査は、端面境界検出装置２３にて求めた各原子力燃料ペレット１０間の端面境界情報にて、個々の原子力燃料ペレット１０を検査単位として実施される。図１に示した構成図では、側面と端面を同じ検査装置本体１７で検査しているが、側面と端面について各専用の検査装置本体を備える構成でもよい。
【００４０】
側面映像化装置１３と端面映像化装置１９，２０で映像化した画像を基に検査装置本体１７にて原子力燃料ペレット１０の外観を自動で検査した結果は、側面と端面の各検査について画像処理を施した画像に、自動で認識した欠陥の領域の色を変えて表示装置２４にオーバーレイ表示し、人が視覚的に理解しやすい情報で表示される。この表示と共に合否判定結果や欠陥の寸法情報なども同時に表示装置２４に出力される。
【００４１】
また、検査装置本体１７による検査結果は、側面映像化装置１３や端面映像化装置１９，２０にて出力されるデジタル映像信号、平面投影画像生成装置１５にて作成された平面投影画像などの検査過程情報と共に記録装置２５に記録される。
【００４２】
さらに、検査装置本体１７による検査結果はペレット選別装置２６に出力され、ペレット選別装置２６は検査の合否判定に基づいて搬送装置１８にて搬送されてくる原子力燃料ペレット１０を選別する。ペレット選別装置２６の動作としては、検査が合格の原子力燃料ペレットについては検査合格品の搬送装置２７に移送し、不合格の原子力燃料ペレットについては不合格品の搬送装置２８に移送する。
【００４３】
この第１の実施の形態によれば、円錐形状をしたミラー１２を用いることで原子力燃料ペレット１０の側面からの反射光を駆動機構を備えることなく効率的に映像化することができる。また、原子力燃料ペレット１０の表面を映像化した画像に画像処理を施し自動で欠陥を認識することにより、検査員のスキルに依存せず効率的で生産性のある検査を行うことができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置は、図８に示すように、ペレット搬送系１ａと、光学像採取系２ａと、合否判定系３ａとからなっている。
【００４５】
ペレット搬送系１ａは、原子力燃料ペレット１０を搬送する搬送装置１１，１８、原子力燃料ペレット１０を回転させる回転装置４７、および、ペレット選別装置２６と、検査合格品搬送装置２７と、検査不合格品搬送装置２８とからなっている。
【００４６】
光学像採取系２ａは、円錐ミラー１２と、側面映像化装置１３と、端面映像化装置１９とからなっている。合否判定系３ａは、Ａ／Ｄ変換器１４，２１と平面投影画像生成装置１５と、側面境界検出装置１６と、端面境界検出装置２３と、検査装置本体１７と、表示装置２４と、記録装置２５とからなっている。
【００４７】
この第２の実施の形態は、端面映像化装置１９は１台のみであり、搬送装置１８の途中に、回転装置４７を設けた構成である。この第２の実施の形態においては、回転装置４７上に載せた原子力燃料ペレット１０を回転させ、搬送装置１８の片側に配設した１台の端面映像化装置１９に映像入力する端面を変更することで両端面からの反射光が映像化される。端面映像化装置１９に入力された両端面からの反射光は、各端面ごとにＡ／Ｄ変換器２１にてデジタルの映像信号へ変換され、端面境界検出装置２３と検査装置本体１７へ入力される。
【００４８】
端面境界検出装置２３では、回転装置４７上に載せた複数の原子力燃料ペレット１０について各原子力燃料ペレット間の境界を画像処理にて検出する。また、検査装置本体１７では、端面境界検出装置２３にて求めた各原子力燃料ペレット１０の境界情報を用いて、画像処理により個々の原子力燃料ペレット１０の端面に存在する欠陥を自動で認識し検査する。そのほかの動作は第１の実施の形態におけると同じである。
【００４９】
この第２の実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、原子力燃料ペレットの両端面を１台の端面映像化装置で映像化するので、映像の機器差をなくすことができる。
【００５０】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置は、図９に示すように、ペレット搬送系１と、光学像採取系２ｂと、合否判定系３ａとからなっている。
【００５１】
ペレット搬送系１は、原子力燃料ペレット１０を搬送する搬送装置１１，１８、および、ペレット選別装置２６と、検査合格品搬送装置２７と、検査不合格品搬送装置２８とからなっている。光学像採取系２ｂは、円錐ミラー１２と、側面・端面映像化装置４８と、端面映像化装置１９とからなっている。
【００５２】
合否判定系３ａは、Ａ／Ｄ変換器１４，２１と、平面投影画像生成装置１５と、側面境界検出装置１６と、端面境界検出装置２３と、検査装置本体１７と、表示装置２４と、記録装置２５とからなっている。
【００５３】
この第３の実施の形態は、原子力燃料ペレット１０の側面映像化および端面映像化の機能をあわせもつ側面・端面映像化装置４８を設け、端面映像化装置１９は１台だけとした構成である。
【００５４】
側面・端面映像化装置４８から出力された電気信号をＡ／Ｄ変換器１４にてデジタル映像信号に変換した信号を２次元の画像で表すと前述の図３（ａ）のようになる。すなわち、円錐ミラー１２を介して原子力燃料ペレット１０の側面からの反射光と共に、画像中心付近に原子力燃料ペレット１０の一方の端面からの反射光も映像化される。
【００５５】
本実施の形態では、この原子力燃料ペレット１０の側面および一方の端面からの反射光を電気信号に変換する側面・端面映像化装置４８の出力信号から、検査装置本体１７にて原子力燃料ペレット１０の側面および一方の端面の外観に存在する欠陥を自動で認識し検査する。
【００５６】
側面・端面映像化装置４８にて映像化した端面とは反対の端面については、端面映像化装置１９にて該端面からの反射光が電気信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器２１にてデジタル映像信号へ変換され、端面境界検出装置２３と検査装置本体１７へ入力される。
【００５７】
端面境界検出装置２３では、搬送装置１８にて搬送される原子力燃料ペレット１０について各原子力燃料ペレット１０間の境界を画像処理にて検出する。また、検査装置本体１７では、端面境界検出装置２３にて求めた各原子力燃料ペレット１０の境界情報を用いて、画像処理により個々の原子力燃料ペレット端面の外観に存在する欠陥を自動で認識し検査する。このようにして、側面・端面映像化装置４８と端面映像化装置１９にて原子力燃料ペレット１０の側面と両端面を自動で検査することができる。
【００５８】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置は、図１０に示すように、ペレット搬送系１ｂと、光学像採取系２ｃと、良否判定系３ｂとからなっている。
【００５９】
ペレット搬送系１ｂは、原子力燃料ペレット１０を搬送する搬送装置１１、および、図示されていないペレット選別装置と、検査合格品搬送装置と、検査不合格品搬送装置とからなっている。光学像採取系２ｃは、円錐ミラー１２と、複数の側面映像化装置１３とからなっている。
【００６０】
合否判定系３ｂは、複数のＡ／Ｄ変換器１４と、画像合成装置４９と、平面投影画像生成装置１５と、側面境界検出装置１６と、検査装置本体１７と、表示装置２４と、記録装置２５とからなっている。
【００６１】
この第４の実施の形態においては、側面映像化装置１３を複数台配置し、円錐ミラー１２に映し出されたペレット側面の映像を複数個の側面映像化装置１３から得られた画像で画像合成装置４９により合成する。この第４の実施の形態によれば、搬送装置１１と側面映像化装置１３の干渉が回避でき、ペレット１０を円錐ミラー１２の中心軸上に移動させることが可能となり装置設置の制約が緩和される。
【００６２】
なお、上記第４の実施の形態における側面映像化装置１３は、原子力燃料ペレット１０の端面をも撮像する側面・端面映像化装置としてもよい。複数の側面・端面映像化装置によって得られる複数の端面映像を合成して端面画像を得る。この構成であると、当然必要とされる端面映像化装置を簡略化あるいは省略することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、原子力燃料ペレットの全表面を検査員の視力等によって影響されることなく正確に効率良く検査することのできる原子力燃料ペレット検査方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における原子力燃料ペレット側面の映像化の動作を説明する図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における原子力燃料ペレット側面の画像を示し、（ａ）は同心円画像、（ｂ）は平面投影画像を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における原子力燃料ペレット側面の境界認識動作を説明し、（ａ）はペレット搬送状態の側面図、（ｂ）は側面境界近傍の画像、（ｃ）は水平方向投影輝度累積値を示す曲線図。
【図５】本発明の第１の実施の形態における検査装置本体の動作を示すフローチャート。
【図６】本発明の第１の実施の形態における原子力燃料ペレット端面の映像化の動作を説明する図。
【図７】本発明の第１の実施の形態における原子力燃料ペレット端面の境界を説明する図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置の構成を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置の構成を示す図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ…ペレット搬送系、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…光学像採取系、３，３ａ，３ｂ…合否判定系、１０…原子力燃料ペレット、１１…搬送装置、１２…円錐ミラー、１３…側面映像化装置、１４…Ａ／Ｄ変換器、１５…平面投影画像生成装置、１６…側面境界検出装置、１７…検査装置本体、１８…搬送装置、１９…端面映像化装置、２０…端面映像化装置、２１…Ａ／Ｄ変換器、２２…Ａ／Ｄ変換器、２３…端面境界検出装置、２４…表示装置、２５…記録装置、２６…ペレット選別装置、２７…検査合格品搬送装置、２８…検査不合格品搬送装置、３０…照明装置、３１…可視光カメラ、３２…原子力燃料ペレット円柱中心軸、３３…円錐ミラー鏡面、３４…円錐ミラー鏡面中心軸、３５…照射光、３６…反射光、３７…原子力燃料ペレット端面映像、３８…円錐ミラー鏡面映像、３８ａ…円錐ミラー鏡面平面投影画像、３９…原子力燃料ペレット側面映像、３９ａ…原子力燃料ペレット側面平面投影画像、４０…原子力燃料ペレット側面境界、４１…水平方向投影輝度累積値、４２…照明装置、４３…照射光、４４…可視光カメラ、４５…原子力燃料ペレット端面境界、４７…回転装置、４８…側面・端面映像化装置、４９…画像合成装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電設備において発熱源として使用される原子力燃料ペレットを光学的に非破壊で検査する原子力燃料ペレットの検査方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の原子力燃料ペレットの外観検査は、検査員による目視にて行われている。その目視手段としては、原子力燃料ペレットの表面を検査員が直接目視にて観察する直接目視法や、原子力燃料ペレットの表面を可視光カメラなどで連続的に撮影した映像をモニタへ出力し、そのモニタに出力した映像を検査員が目視で観察する間接目視法などがある。
【０００３】
前者の方法においては、検査員が手動にて検査体である原子力燃料ペレットを動かして観察するため効率の面で生産的でない。また、後者の方法においては、可視光カメラに取り付けるレンズの性能を上げることで表示分解能が上げられ、検査品質としては有効的である。しかし、原子力燃料ペレットの全表面を可視光カメラで撮影するためには、検査体である原子力燃料ペレット、もしくは、可視光カメラを複雑に動かす駆動機構が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、原子力燃料ペレットの全表面を検査員の視力等によって影響されることなく正確に効率良く検査することのできる原子力燃料ペレットの検査方法および装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の原子力燃料ペレットの検査装置は、原子力燃料ペレットを進行方向に対して円柱中心軸を平行にして搬送する搬送装置と、円錐状の鏡面を有し前記搬送装置によって搬送される原子力燃料ペレットが前記鏡面の中心軸を通る円錐ミラーと、前記円錐ミラーを介して前記原子力燃料ペレットの側面に光を照射し前記円錐ミラーによって屈折された原子力燃料ペレット側面からの反射光を映像化する側面映像化装置と、前記搬送装置で搬送される複数の原子力燃料ペレットの側面の境界を前記側面映像化装置から得られた映像から検出する側面境界検出装置と、前記側面境界検出装置にて検出した前記原子力燃料ペレットの境界により前記側面映像化装置から入力される映像を画像処理して得られる前記原子力燃料ペレットの側面画像の状態から個々の前記原子力燃料ペレットの合否を判定する検査装置本体とを備えた構成とする。
【０００６】
請求項２の発明は、前記側面映像化装置は、前記円錐ミラーを介して原子力燃料ペレット側面全周へ均一な光を照射する照明装置と、前記原子力燃料ペレット側面からの反射光を前記円錐ミラーを介して受けて電気信号に変換する受光装置とを備えた構成とする。
【０００８】
請求項３の発明は、前記側面映像化装置によって得られた映像を前記円錐ミラーと原子力燃料ペレットの形状および相対的な位置関係を基に座標変換して平面投影画像を生成する平面投影画像生成装置を備えた構成とする。
【０００９】
請求項４の発明は、前記側面境界検出装置は、前記平面投影画像における水平方向に対する輝度の累積値を求め、この輝度の累積値を各列に対して実行した水平方向投影値において、原子力燃料ペレット境界で投影値が極小となることから、水平方向投影値に微分処理を施しゼロクロス位置を求めることで原子力燃料ペレットの境界を検出する構成とする。
【００１２】
請求項５の発明は、前記原子力燃料ペレットの端面を映像化する端面映像化装置を備え、前記搬送装置で搬送される複数の原子力燃料ペレットの端面の境界を前記端面映像化装置で得られた画像から検出する端面境界検出装置を備えた構成とする。
【００１４】
請求項６の発明は、前記検査装置本体の合否判定により原子力燃料ペレットを選別するペレット選別装置を備えた構成とする。
請求項７の発明は、検査の結果を表示する表示装置と、前記検査の結果を記録する記録装置とを備えた構成とする。
【００１５】
請求項８の発明の原子力燃料ペレットの検査方法は、原子力燃料ペレットを進行方向に対して円柱中心軸を平行にして円錐状の鏡面を有する円錐ミラーの中心軸上を移動させて前記円錐ミラーを介して前記原子力燃料ペレットの側面に光を照射し前記円錐ミラーによって屈折された原子力燃料ペレット側面からの反射光を映像化し、搬送される複数の原子力燃料ペレットの側面の境界を得られた映像から検出し、検出した前記原子力燃料ペレットの境界により映像を画像処理して得られる前記原子力燃料ペレットの側面画像の状態から前記原子力燃料ペレットの合否を判定する構成とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図１−図７を参照して説明する。
本実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置の全体の構成は図１に示すように、ペレット搬送系１と、光学像採取系２と、合否判定系３とからなる。
【００１７】
ペレット搬送系１は、原子力燃料ペレット１０を搬送する搬送装置１１，１８、および、ペレット選別装置２６と、検査合格品搬送装置２７と、検査不合格品搬送装置２８とからなっている。光学像採取系２は、円錐ミラー１２と、側面映像化装置１３と、端面映像化装置１９，２０とからなっている。
【００１８】
合否判定系３は、Ａ／Ｄ変換器１４，２１，２２と、平面投影画像生成装置１５と、側面境界検出装置１６と、端面境界検出装置２３と、検査装置本体１７と、表示装置２４と、記録装置２５とからなっている。
【００１９】
検査体である原子力燃料ペレット１０は搬送装置１１にて搬送され、原子力燃料ペレット１０の側面からの反射光は、搬送途中に配設した円錐ミラー１２を介して側面映像化装置１３へ入力される。円錐ミラー１２は、搬送される原子力燃料ペレット１０の円筒中心軸と円錐ミラー１２の円錐中心軸が同一となる位置で設置され、側面映像化装置１３は、円錐ミラー１２にて屈折された原子力燃料ペレット１０側面の全反射光が入力される位置に設置されている。
【００２０】
図２は、原子力燃料ペレット１０の側面からの反射光を円錐ミラー１２を介して側面映像化装置１３に入力する説明図である。側面映像化装置１３は、円錐ミラー１２を介して原子力燃料ペレット１０の側面へ均一な光を照射するハロゲンランプなどを用いた照明装置３０と、可視帯域の波長に感度がある可視光カメラ３１などで構成されている。
【００２１】
搬送装置１１で搬送される原子力燃料ペレット１０は、進行方向に対して原子力燃料ペレットの円柱中心軸３２を平行にして搬送される。円錐ミラー１２は、光を屈折させる鏡面３３が円錐形状をしており、前記原子力燃料ペレット１０の円柱中心軸３２と円錐ミラーの鏡面中心軸３４が同一直線になるように設置されている。側面映像化装置１３が備える照明装置３０は、円錐ミラー１２の鏡面３３へ照射光３５を照射し、照射された光は鏡面３３にて原子力燃料ペレット１０の側面の方向に屈折され、屈折された光にて原子力燃料ペレット１０の側面が照らされる。この際に照明装置３０は、原子力燃料ペレット１０の側面を均一に照らすように位置および光量などが適切に調整されている。
【００２２】
原子力燃料ペレット１０の側面からの反射光３６は、円錐ミラー１２の鏡面３３へ放射され、鏡面３３にて側面映像化装置１３が設置された方向へ屈折され、側面映像化装置１３を構成している可視光カメラ３１へ入力される。
【００２３】
なお、搬送装置１１と接している原子力燃料ペレット１０の側面は、通常では反射光３６が搬送装置１１にて遮られ円錐ミラー１２の鏡面３３へ放射されないため、円錐ミラー１２が設置されている付近の搬送装置１１は光を透過する材料にて構成される。
【００２４】
側面映像化装置１３へ入力された反射光３６は、側面映像化装置１３にて光量を電気信号の振幅に変換したアナログの映像信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器１４にてデジタルの映像信号に変換された後に、平面投影画像生成装置１５と側面境界検出装置１６および検査装置本体１７へ入力される（図１）。
【００２５】
平面投影画像生成装置１５は、Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるデジタル映像信号の原子力燃料ペレット側面を円錐ミラー１２に円錐型に投影した画像から、円錐ミラー１２と原子力燃料ペレット１０の形状および幾何学的な相対位置を基に平面に投影した平面投影画像を生成する。
【００２６】
図３（ａ）は、Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるデジタル映像信号を２次元の画像で表した一例である。画像中心付近に原子力燃料ペレット端面映像３７として原子力燃料ペレット１０の端面が映像化され、前記端面映像３７を中心として円錐ミラー鏡面映像３８として円錐ミラー１２の鏡面３３がドーナツ型に映像化される。原子力燃料ペレット１０の側面は、前記円錐ミラー鏡面映像３８内に原子力燃料ペレット側面映像３９として同じくドーナツ形に映像化される。
【００２７】
図３（ｂ）は、平面投影画像生成装置１５にて生成した平面投影画像の一例である。平面投影画像生成装置１５では、図３（ａ）においてドーナツ型に映像化された円錐ミラー鏡面映像３８および原子力燃料ペレット側面映像３９を矩形の平面に座標変換し平面の投影画像３８ａ，３９ａを生成している。
【００２８】
側面境界検出装置１６は、Ａ／Ｄ変換器１４から出力される図３（ａ）に示したようなデジタル映像信号、または、平面投影画像生成装置１５にて生成した図３（ｂ）に示したような平面投影画像から、図４（ａ）で示したような、搬送装置１１にて搬送される複数の原子力燃料ペレット１０について各原子力燃料ペレット１０間の側面境界４０を画像処理にて検出する。
【００２９】
図４（ｂ），（ｃ）は、平面投影画像生成装置１５にて生成した平面投影画像内に原子力燃料ペレット１０間の側面境界４０がある場合の一例である。原子力燃料ペレット１０は製造過程において面取り加工が施されており、側面の円柱周面部と、原子力燃料ペレット１０同士が接する端部では表面から円錐ミラー１２の方向へ放射する光量が異なる。この現象は、図４（ｂ）に示すように側面境界４０付近において画像の輝度が低下する事象として現れる。端面境界検出装置１６は、この輝度の低下を利用して側面境界を検出する。
【００３０】
はじめに、水平方向に対する輝度の累積値を求める。この輝度の累積値を各列に対して施した結果が図４（ｃ）に示す水平方向投影値４１である。水平方向投影値４１において、原子力燃料ペレット境界４０で投影値が極小となることから、水平方向投影値４１に微分処理を施しゼロクロス位置を求めることで原子力燃料ペレット１０の境界を検出する。
【００３１】
検査装置本体１７では、Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるデジタル映像信号、または、平面投影画像生成装置１５にて生成した平面投影画像に、図５に示すような画像処理を施し、原子力燃料ペレット１０の側面に存在する欠陥を自動で認識し検査する。すなわち、まず欠陥の輪郭線を求めるためにステップＳ１で微分処理を施し、次にステップＳ２において微分成分の大きさがあるしきい値以上の領域を抽出する２値化処理を行う。
【００３２】
２値化処理ステップＳ２にて抽出した結果は、欠陥の輪郭線であるため、ステップＳ３において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を行う。つぎにステップＳ４で閉領域埋込み処理にて抽出した領域の面積があるしきい値以上のものを選択するノイズ除去処理を実行し、これまでの処理にて抽出された領域が欠陥となる。この一連の検査ステップは、側面境界検出装置１６にて求めた各原子力燃料ペレット１０間の側面境界情報により、個々の原子力燃料ペレット１０を検査単位として実施される。
【００３３】
次に、原子力燃料ペレット１０の両端面からの反射光を搬送途中に配設した２台の端面映像化装置１９，２０に入力し、入力された反射光は端面映像化装置１９，２０にて光量を電気信号の振幅に変換してアナログの映像信号にする。
【００３４】
すなわち図６に示すように、２台の端面映像化装置１９，２０は、円柱形状をした原子力燃料ペレット１０の両側２つの端面から反射する反射光を入力できるように、原子力燃料ペレット１０の円柱中心軸３２が水平の状態で原子力燃料ペレット１０を真中とした両側に設置される。
【００３５】
端面映像化装置１９，２０はそれぞれ、原子力燃料ペレット１０端面へ均一な照射光４３を照射するハロゲンランプなどを用いた照明装置４２と可視帯域の波長に感度がある可視光カメラ４４などで構成され、照明装置４２は、原子力燃料ペレット１０の端面を均一に照らすように位置および光量が適切に調整されている。
【００３６】
端面映像化装置１９，２０にて変換されたアナログ映像信号は、各々のＡ／Ｄ変換器２１，２２によりデジタルの映像信号へ変換され、端面境界検出装置２３と検査装置本体１７へ入力される（図１）。
【００３７】
端面境界検出装置２３は、Ａ／Ｄ変換器２１，２２から出力されるデジタル映像信号から、図７に示すような搬送装置１８にて搬送される複数の原子力燃料ペレット１０について各原子力燃料ペレット１０間の端面境界４５を画像処理にて検出する。
【００３８】
原子力燃料ペレット１０の端面は円形状をしており、検出方法の例として、端面映像化装置１９，２０が備えている可視光カメラの視野角と、端面と可視光カメラの距離から、映像化された画像における端面の大きさなど円形状に関する特徴を記録しておき、発明者が特願２００１−４００７０７号に開示した画像ベクトル定義による画像処理などの方法を用いて端面の円形状を抽出する。各原子力燃料ペレット１０の端面を抽出することで、原子力燃料ペレット１０間の端面境界４５を検出することができる。
【００３９】
検査装置本体１７では、Ａ／Ｄ変換器２１，２２から出力されるデジタル映像信号に、図５に示した側面の検査と同様の画像処理を施し、原子力燃料ペレット１０の端面に存在する欠陥を自動で認識し検査する。この検査は、端面境界検出装置２３にて求めた各原子力燃料ペレット１０間の端面境界情報にて、個々の原子力燃料ペレット１０を検査単位として実施される。図１に示した構成図では、側面と端面を同じ検査装置本体１７で検査しているが、側面と端面について各専用の検査装置本体を備える構成でもよい。
【００４０】
側面映像化装置１３と端面映像化装置１９，２０で映像化した画像を基に検査装置本体１７にて原子力燃料ペレット１０の外観を自動で検査した結果は、側面と端面の各検査について画像処理を施した画像に、自動で認識した欠陥の領域の色を変えて表示装置２４にオーバーレイ表示し、人が視覚的に理解しやすい情報で表示される。この表示と共に合否判定結果や欠陥の寸法情報なども同時に表示装置２４に出力される。
【００４１】
また、検査装置本体１７による検査結果は、側面映像化装置１３や端面映像化装置１９，２０にて出力されるデジタル映像信号、平面投影画像生成装置１５にて作成された平面投影画像などの検査過程情報と共に記録装置２５に記録される。
【００４２】
さらに、検査装置本体１７による検査結果はペレット選別装置２６に出力され、ペレット選別装置２６は検査の合否判定に基づいて搬送装置１８にて搬送されてくる原子力燃料ペレット１０を選別する。ペレット選別装置２６の動作としては、検査が合格の原子力燃料ペレットについては検査合格品の搬送装置２７に移送し、不合格の原子力燃料ペレットについては不合格品の搬送装置２８に移送する。
【００４３】
この第１の実施の形態によれば、円錐形状をしたミラー１２を用いることで原子力燃料ペレット１０の側面からの反射光を駆動機構を備えることなく効率的に映像化することができる。また、原子力燃料ペレット１０の表面を映像化した画像に画像処理を施し自動で欠陥を認識することにより、検査員のスキルに依存せず効率的で生産性のある検査を行うことができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置は、図８に示すように、ペレット搬送系１ａと、光学像採取系２ａと、合否判定系３ａとからなっている。
【００４５】
ペレット搬送系１ａは、原子力燃料ペレット１０を搬送する搬送装置１１，１８、原子力燃料ペレット１０を回転させる回転装置４７、および、ペレット選別装置２６と、検査合格品搬送装置２７と、検査不合格品搬送装置２８とからなっている。
【００４６】
光学像採取系２ａは、円錐ミラー１２と、側面映像化装置１３と、端面映像化装置１９とからなっている。合否判定系３ａは、Ａ／Ｄ変換器１４，２１と平面投影画像生成装置１５と、側面境界検出装置１６と、端面境界検出装置２３と、検査装置本体１７と、表示装置２４と、記録装置２５とからなっている。
【００４７】
この第２の実施の形態は、端面映像化装置１９は１台のみであり、搬送装置１８の途中に、回転装置４７を設けた構成である。この第２の実施の形態においては、回転装置４７上に載せた原子力燃料ペレット１０を回転させ、搬送装置１８の片側に配設した１台の端面映像化装置１９に映像入力する端面を変更することで両端面からの反射光が映像化される。端面映像化装置１９に入力された両端面からの反射光は、各端面ごとにＡ／Ｄ変換器２１にてデジタルの映像信号へ変換され、端面境界検出装置２３と検査装置本体１７へ入力される。
【００４８】
端面境界検出装置２３では、回転装置４７上に載せた複数の原子力燃料ペレット１０について各原子力燃料ペレット間の境界を画像処理にて検出する。また、検査装置本体１７では、端面境界検出装置２３にて求めた各原子力燃料ペレット１０の境界情報を用いて、画像処理により個々の原子力燃料ペレット１０の端面に存在する欠陥を自動で認識し検査する。そのほかの動作は第１の実施の形態におけると同じである。
【００４９】
この第２の実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、原子力燃料ペレットの両端面を１台の端面映像化装置で映像化するので、映像の機器差をなくすことができる。
【００５０】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置は、図９に示すように、ペレット搬送系１と、光学像採取系２ｂと、合否判定系３ａとからなっている。
【００５１】
ペレット搬送系１は、原子力燃料ペレット１０を搬送する搬送装置１１，１８、および、ペレット選別装置２６と、検査合格品搬送装置２７と、検査不合格品搬送装置２８とからなっている。光学像採取系２ｂは、円錐ミラー１２と、側面・端面映像化装置４８と、端面映像化装置１９とからなっている。
【００５２】
合否判定系３ａは、Ａ／Ｄ変換器１４，２１と、平面投影画像生成装置１５と、側面境界検出装置１６と、端面境界検出装置２３と、検査装置本体１７と、表示装置２４と、記録装置２５とからなっている。
【００５３】
この第３の実施の形態は、原子力燃料ペレット１０の側面映像化および端面映像化の機能をあわせもつ側面・端面映像化装置４８を設け、端面映像化装置１９は１台だけとした構成である。
【００５４】
側面・端面映像化装置４８から出力された電気信号をＡ／Ｄ変換器１４にてデジタル映像信号に変換した信号を２次元の画像で表すと前述の図３（ａ）のようになる。すなわち、円錐ミラー１２を介して原子力燃料ペレット１０の側面からの反射光と共に、画像中心付近に原子力燃料ペレット１０の一方の端面からの反射光も映像化される。
【００５５】
本実施の形態では、この原子力燃料ペレット１０の側面および一方の端面からの反射光を電気信号に変換する側面・端面映像化装置４８の出力信号から、検査装置本体１７にて原子力燃料ペレット１０の側面および一方の端面の外観に存在する欠陥を自動で認識し検査する。
【００５６】
側面・端面映像化装置４８にて映像化した端面とは反対の端面については、端面映像化装置１９にて該端面からの反射光が電気信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器２１にてデジタル映像信号へ変換され、端面境界検出装置２３と検査装置本体１７へ入力される。
【００５７】
端面境界検出装置２３では、搬送装置１８にて搬送される原子力燃料ペレット１０について各原子力燃料ペレット１０間の境界を画像処理にて検出する。また、検査装置本体１７では、端面境界検出装置２３にて求めた各原子力燃料ペレット１０の境界情報を用いて、画像処理により個々の原子力燃料ペレット端面の外観に存在する欠陥を自動で認識し検査する。このようにして、側面・端面映像化装置４８と端面映像化装置１９にて原子力燃料ペレット１０の側面と両端面を自動で検査することができる。
【００５８】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置は、図１０に示すように、ペレット搬送系１ｂと、光学像採取系２ｃと、良否判定系３ｂとからなっている。
【００５９】
ペレット搬送系１ｂは、原子力燃料ペレット１０を搬送する搬送装置１１、および、図示されていないペレット選別装置と、検査合格品搬送装置と、検査不合格品搬送装置とからなっている。光学像採取系２ｃは、円錐ミラー１２と、複数の側面映像化装置１３とからなっている。
【００６０】
合否判定系３ｂは、複数のＡ／Ｄ変換器１４と、画像合成装置４９と、平面投影画像生成装置１５と、側面境界検出装置１６と、検査装置本体１７と、表示装置２４と、記録装置２５とからなっている。
【００６１】
この第４の実施の形態においては、側面映像化装置１３を複数台配置し、円錐ミラー１２に映し出されたペレット側面の映像を複数個の側面映像化装置１３から得られた画像で画像合成装置４９により合成する。この第４の実施の形態によれば、搬送装置１１と側面映像化装置１３の干渉が回避でき、ペレット１０を円錐ミラー１２の中心軸上に移動させることが可能となり装置設置の制約が緩和される。
【００６２】
なお、上記第４の実施の形態における側面映像化装置１３は、原子力燃料ペレット１０の端面をも撮像する側面・端面映像化装置としてもよい。複数の側面・端面映像化装置によって得られる複数の端面映像を合成して端面画像を得る。この構成であると、当然必要とされる端面映像化装置を簡略化あるいは省略することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、原子力燃料ペレットの全表面を検査員の視力等によって影響されることなく正確に効率良く検査することのできる原子力燃料ペレット検査方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における原子力燃料ペレット側面の映像化の動作を説明する図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における原子力燃料ペレット側面の画像を示し、（ａ）は同心円画像、（ｂ）は平面投影画像を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における原子力燃料ペレット側面の境界認識動作を説明し、（ａ）はペレット搬送状態の側面図、（ｂ）は側面境界近傍の画像、（ｃ）は水平方向投影輝度累積値を示す曲線図。
【図５】本発明の第１の実施の形態における検査装置本体の動作を示すフローチャート。
【図６】本発明の第１の実施の形態における原子力燃料ペレット端面の映像化の動作を説明する図。
【図７】本発明の第１の実施の形態における原子力燃料ペレット端面の境界を説明する図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置の構成を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置の構成を示す図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の原子力燃料ペレットの検査装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ…ペレット搬送系、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…光学像採取系、３，３ａ，３ｂ…合否判定系、１０…原子力燃料ペレット、１１…搬送装置、１２…円錐ミラー、１３…側面映像化装置、１４…Ａ／Ｄ変換器、１５…平面投影画像生成装置、１６…側面境界検出装置、１７…検査装置本体、１８…搬送装置、１９…端面映像化装置、２０…端面映像化装置、２１…Ａ／Ｄ変換器、２２…Ａ／Ｄ変換器、２３…端面境界検出装置、２４…表示装置、２５…記録装置、２６…ペレット選別装置、２７…検査合格品搬送装置、２８…検査不合格品搬送装置、３０…照明装置、３１…可視光カメラ、３２…原子力燃料ペレット円柱中心軸、３３…円錐ミラー鏡面、３４…円錐ミラー鏡面中心軸、３５…照射光、３６…反射光、３７…原子力燃料ペレット端面映像、３８…円錐ミラー鏡面映像、３８ａ…円錐ミラー鏡面平面投影画像、３９…原子力燃料ペレット側面映像、３９ａ…原子力燃料ペレット側面平面投影画像、４０…原子力燃料ペレット側面境界、４１…水平方向投影輝度累積値、４２…照明装置、４３…照射光、４４…可視光カメラ、４５…原子力燃料ペレット端面境界、４７…回転装置、４８…側面・端面映像化装置、４９…画像合成装置。
Claims (8)
- 原子力燃料ペレットを進行方向に対して円柱中心軸を平行にして搬送する搬送装置と、円錐状の鏡面を有し前記搬送装置によって搬送される原子力燃料ペレットが前記鏡面の中心軸を通る円錐ミラーと、前記円錐ミラーを介して前記原子力燃料ペレットの側面に光を照射し前記円錐ミラーによって屈折された原子力燃料ペレット側面からの反射光を映像化する側面映像化装置と、前記搬送装置で搬送される複数の原子力燃料ペレットの側面の境界を前記側面映像化装置から得られた映像から検出する側面境界検出装置と、前記側面境界検出装置にて検出した前記原子力燃料ペレットの境界により前記側面映像化装置から入力される映像を画像処理して得られる前記原子力燃料ペレットの側面画像の状態から個々の前記原子力燃料ペレットの合否を判定する検査装置本体とを備えたことを特徴とする原子力燃料ペレットの検査装置。
- 前記側面映像化装置は、前記円錐ミラーを介して原子力燃料ペレット側面全周へ均一な光を照射する照明装置と、前記原子力燃料ペレット側面からの反射光を前記円錐ミラーを介して受けて電気信号に変換する受光装置とを備えたことを特徴とする請求項１記載の原子力燃料ペレットの検査装置。
- 前記側面映像化装置によって得られた映像を前記円錐ミラーと原子力燃料ペレットの形状および相対的な位置関係を基に座標変換して平面投影画像を生成する平面投影画像生成装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の原子力燃料ペレットの検査装置。
- 前記側面境界検出装置は、前記平面投影画像における水平方向に対する輝度の累積値を求め、この輝度の累積値を各列に対して実行した水平方向投影値において、原子力燃料ペレット境界で投影値が極小となることから、水平方向投影値に微分処理を施しゼロクロス位置を求めることで原子力燃料ペレットの境界を検出することを特徴とする請求項３記載の原子力燃料ペレットの検査装置。
- 前記原子力燃料ペレットの端面を映像化する端面映像化装置を備え、前記搬送装置で搬送される複数の原子力燃料ペレットの端面の境界を前記端面映像化装置で得られた画像から検出する端面境界検出装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の原子力燃料ペレットの検査装置。
- 前記検査装置本体の合否判定により原子力燃料ペレットを選別するペレット選別装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の原子力燃料ペレットの検査装置。
- 検査の結果を表示する表示装置と、前記検査の結果を記録する記録装置とを備えたことを特徴とする請求項１記載の原子力燃料ペレットの検査装置。
- 原子力燃料ペレットを進行方向に対して円柱中心軸を平行にして円錐状の鏡面を有する円錐ミラーの中心軸上を移動させて前記円錐ミラーを介して前記原子力燃料ペレットの側面に光を照射し前記円錐ミラーによって屈折された原子力燃料ペレット側面からの反射光を映像化し、搬送される複数の原子力燃料ペレットの側面の境界を得られた映像から検出し、検出した前記原子力燃料ペレットの境界により映像を画像処理して得られる前記原子力燃料ペレットの側面画像の状態から前記原子力燃料ペレットの合否を判定することを特徴とする原子力燃料ペレットの検査方法。
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