JP4266223B2 - 流水孔閉塞率の算出方法 - Google Patents
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Description
給水には水質調整の為の薬品類が投入されており、それらの成分及び水垢がBEC穴に付着し、給水の流れを阻害する。その為、点検時には、図29に示すように、BEC穴の伝熱管3を除く流水孔5の部分が、付着物により閉塞されている割合(閉塞率)を評価し、対処する必要がある。
このような問題に関係する技術として、特許文献1には形状認識装置が、特許文献2には三次元形状計測装置及びその三次元形状計測方法が、特許文献3には三次元視覚位置決め方法及び装置が、特許文献4には三次元形状計測方法がそれぞれ開示されている。
第3,4発明では、熱交換器内の伝熱管を支持する支持板の流水孔を撮影した画像に基づき、流水孔の閉塞率を正確に算出することが出来る流水孔閉塞率の算出装置を提供することを目的とする。
第7発明では、コンピュータに、熱交換器内の伝熱管を支持する支持板の流水孔を撮影した画像に基づき、流水孔の閉塞率を正確に算出させる為のプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
図1は、本発明に係る流水孔閉塞率の算出方法、流水孔閉塞率の算出装置、プログラム及び記録媒体の実施の形態を模式的に説明する為の部分断面図である。
数1000本の伝熱管3とそれを束ねる複数枚の支持板4とにより構成された熱交換器である蒸気発生器1を点検する際は、蒸気発生器1下部に設けられたハンドホール2から、伝熱管3の束の間に設けられた点検用の隙間に、点検装置を挿入し、点検装置の先端に設けられたプローブ14(CCDカメラ)により、流水孔5(BEC穴)を例えば図15に示すように4個ずつ撮影し、ビデオテープレコーダ17に録画する。
この流水孔閉塞率の算出装置は、上述したように、流水孔5を撮影して表示した静止画像からは、流水孔5の元の輪郭を付着物の為に視認することが出来ないので、設計値に基づく流水孔5の中心投影による線画投影図を、表示している静止画像上に重ね合わせて、流水孔5の元の輪郭を視認出来るようにする。
中心投影による投影図は、図3(a)に示すように、1つの視点(投影中心)から見える画像であり、プローブ14(CCDカメラ)が撮影した画像とは、それぞれの視点及び注目点を一致させることにより、重ね合わすことが出来る。
設計値に基づく流水孔5の中心投影による線画投影図は、視点、注目点及びレンズの倍率に応じた各線画投影図が、線画投影図を撮影画像上に表示する手順に含まれてCD−ROM15に記録されている。
しかし、カメラ校正の経緯と視点及び注目点の調整の経緯とによる、線画投影図と設計値との対応関係により、例えば長方形でも図4(b)から図4(c)に示すような元の形状に自動的に変換することが出来るので、流水孔5の開口部の正確な面積を求めることが出来る。求めた開口部の面積と流水孔5の設計値による面積とから閉塞率を算出する。
画面の左下部は、図9(a)に示すように、「評価結果」枠、「設計画像」枠及び「付着物・開口部」枠になっている。
「評価結果」枠には、閉塞率の評価結果(算出結果)の表示窓及び評価結果の保存及び検索の為の各ソフトスイッチが表示されている。
「付着物・開口部」枠には、静止画像の付着物・開口部を特定する為のソフトスイッチ類が表示されている。
「点検画像」枠には、静止画像の明るさ、コントラスト及びインターレスをそれぞれ調節する為の各ソフトスライドスイッチと、明るさ、コントラスト及びインターレス表す各パラメータの表示窓と、静止画像の「白黒化」及び「画像保存」の為の各ソフトスイッチが表示されている。
「レンズ歪み」枠には、「強度」、「次数」、「感度」及び「半径」をそれぞれ調節する為の各ソフトスライドスイッチが表示されている。
画面の左上部は、ファイルの選択画面になっている。
図1に示す形態により、蒸気発生器1内でプローブ14が撮影した各BEC穴の画像は、既にその位置情報と共にテープレコーダ17に録画されているものとする。
先ず、流水孔閉塞率の算出装置のCPU20は、画像読込部23に、ビデオテープレコーダ17が再生する、プローブ14が撮影した方眼紙のビデオ画像から静止画像を読み込ませて(キャプチャ)、画像表示調節部27を通じて表示部26に表示させ(S1)、操作部24の操作により、レンズ歪み補正を行なう(S2)。
ここでは、各ソフトスライドスイッチの操作により、「強度」、「感度」、「半径」及び「次数」の各表示窓に、例えば、a=−47、b=625、c=40及びn=3、を入力する。
これにより、静止画像に線画投影図を重ねて表示した場合に、図10(b)に示すように、両画像が合致した状態を得ることが出来る。
r′=r・(1+w・rn ) (1)
f(r)=r・(1+w・rn )−r′=0 (2)
レンズ歪みの補正は、(3),(4)式の4つのパラメータである強度;a、感度;b、半径;c、及び次数;nを調整して行なう。
r′=r・(1+(a/b)・(r/c)n ) (3)
w=(a/b)・(1/c)n (4)
このとき、先ず、プローブ14のカメラによりBEC穴の原寸大の模型(BECモックアップ)をビデオ撮影し(図11S31)、ビデオテープレコーダ17に録画(保存)する(S32)。模型とカメラとの距離は80〜120mmの3,4種類とし、図13に示すように、ビデオ画面にメモしておく。
次に、CPU20は、画像読込部23に、ビデオテープレコーダ17が再生する、プローブ14が撮影したBECモックアップのビデオ画像から閉塞率評価ソフトに静止画像を読み込ませて(キャプチャ)、画像表示調節部27を通じて表示部26に表示させる(S33)。
このとき、上面及び下面がそれぞれ合わなければ(S34)、ユーザは、新しいZfix (後述)を算出して、操作部24のZfix の値を書き換える(S35)。
プローブ14のカメラによりBECモックアップをビデオ撮影する(図11S31)ときは、レンズ表面からモックアップ表面迄の距離を測定する。
新しいZfix は、(5)式により算出する。
新しいZfix =元のZfix ×(レンズ表面からBECモックアップ表
面迄の距離+α)/カメラ位置のZ座標 (5)
尚、αの値は10にする。
次に、CPU20は、操作部24の操作により、設計値に基づく流水孔5(BEC穴)の線画投影図(設計画像)を記憶部22から読み込み、線画表示調節部25を通じて、図15(a),18(a)に示すように、表示部26に表示させる(S6)。
CPU20は、線画投影図(設計画像)の位置調整(手動)(S8)に際しては、図15(a)に示す上面(破線)及び下面(実線)の各設計画像を表示させる状態から、図15(b)に示すように、「設計画像」枠のCに示す「上面表示」がクリックされることにより、上面の設計画像を消し、下面の設計画像(実線)のみを表示させる(図14S81)。
下面の設計画像と静止画像とを重ね合わせる調整(S82)、及び上面の設計画像と静止画像とを重ね合わせる調整(S83)は、両方がそれぞれ重なり合う迄、繰り返し実行された(S84)後、リターンする。
CPU20は、線画投影図(設計画像)の位置調整(自動)(S15)に際しては、図18(a)に示す上面(破線)及び下面(実線)の各設計画像を表示させる状態から、図18(b)に示すように、「設計画像」枠のGに示す「上面表示」がクリックされることにより、上面の設計画像を消し、下面の設計画像(実線)のみを表示させる(図17S151)。
次に、ユーザは、「設計画像」枠のJに示す「下面表示」をクリックして下面の設計画像を消し、図19(b)に示すように、「View調整」枠のIに示す「点検画像」のソフトスイッチをクリックした後、静止画像(点検画像)の指標として、設計画像の3点にそれぞれ対応する、静止画像上の3点(破線の三角)を指定する(S153)。
(1)静止画像の3指標点の重心と設計画像の3指標点の重心とをそれぞれ計算し、そのずれの分だけ注目点の位置を移動させる。
(2)静止画像の3指標点で囲まれた面積と設計画像の3指標点で囲まれた面積とをそれぞれ計算し、静止画像の面積に設計画像の面積が一致するように、カメラの高さ(Z座標)調整する。
(3)カメラの位置のX,Y座標を±1mmの範囲で変更し、最適点を探索する。このとき、X,Y座標を変更する都度、(1),(2)を実行する。
(4)カメラの回転角度を±0.1rad.の範囲で変更し、最適角度を探索する。最適角度が更新されなくなる迄、(3)へ戻る。
CPU20は、流水孔5の開口部のポリゴン作成(手動)を実行する(S10)に際しては、図22(a)に示すような設計画像の位置調整が完了した状態(図21S101)から、図22(b)に示すように、「設計画像」枠のMに示す「上面表示」がクリックされることにより、上面の設計画像を消し、下面の設計画像(実線)のみを表示させる(S102)。
次に、CPU20は、図23(b)に示すように、「付着物・開口部」枠のPに示す「表示」及び「指定」がクリックされることにより、静止画像の開口部をプロットして行き、開口部のポリゴンを作成する(S104)。
次に、CPU20は、図24に示すように、「付着物・開口部」枠のQに示す「指定」がクリックされることにより、開口部のポリゴンを決定し(S105)リターンする。
CPU20は、流水孔5の開口部のポリゴン作成(自動)を実行する(S16)に際しては、図26(a)に示すような設計画像の位置調整が完了した状態(図25S161)から、図26(b)に示すように、「設計画像」枠のRに示す「上面表示」及び「下面表示」がクリックされることにより、上面及び下面の各設計画像を消す(S162)。
次に、CPU20は、図27(b)に示すように、「点検画像」枠のTに示す「明るさ」及び「コントラスト」の各ソフトスライドスイッチが操作されることにより、流水孔5の開口部の濃淡(明るさ及びコントラスト)を調整する(S164)。
次に、CPU20は、図28(b)に示すように、「付着物・開口部」枠のWに示す「指定」がクリックされることにより、開口部のポリゴンを決定し(S166)リターンする。
マウス右ボタンのダブルクリックによる相対値判定
マウス右ボタンの境界色指定後ダブルクリックによる絶対値判定
相対値判定では、ダブルクリックされた点の明度に対して、動作パラメータの変更画面で指定された明度以上の違いが生じた場所を境界とする。
絶対値判定では、SHIFT+右ボタンクリックされた点の明度を境界の明度とし、ダブルクリックされた点を中心に放射状に境界線を探索する。
2 ハンドホール
3 伝熱管
4 支持板
5 流水孔(BEC穴)
10 挿入・立起し装置
11 昇降装置
13 ワンド
14 プローブ(CCDカメラ)
15 CD−ROM(記録媒体)
16 パーソナルコンピュータ
17 ビデオテープレコーダ
20 CPU
22 記憶部
23 画像読込部
24 操作部
25 線画表示調節部
26 表示部(表示装置)
27 画像表示調節部
28 出力部
29 入力部
Claims (7)
- 熱交換器内の伝熱管を支持する支持板の流水孔が撮影された撮影画像を表示装置に表示し、表示した撮影画像に基づき前記流水孔の閉塞率を算出する流水孔閉塞率の算出方法において、
設計値に基づく前記流水孔の中心投影による線画投影図を前記撮影画像上に表示し、該線画投影図の視点及び注目点の位置を調整することにより、前記撮影画像の流水孔及び前記線画投影図を重ね合わせ、重ね合わせたときの撮影画像の流水孔の開口部の面積を求め、求めた面積及び前記設計値による流水孔の面積に基づき前記閉塞率を算出することを特徴とする流水孔閉塞率の算出方法。 - 前記開口部の面積を求めるときは、該開口部を拡大して表示する請求項1記載の流水孔閉塞率の算出方法。
- 熱交換器内の伝熱管を支持する支持板の流水孔が撮影された撮影画像を表示する表示部を備え、該表示部に表示した撮影画像に基づき前記流水孔の閉塞率を算出する流水孔閉塞率の算出装置であって、
設計値に基づく前記流水孔の中心投影による線画投影図を前記撮影画像上に表示する手段と、該線画投影図の視点及び注目点の位置を調整する手段と、該手段が調整することにより、前記撮影画像の流水孔及び前記線画投影図が重なり合ったときの撮影画像の流水孔の開口部の面積を求める手段と、該手段が求めた面積及び前記設計値による流水孔の面積に基づき前記閉塞率を算出する手段とを備えることを特徴とする流水孔閉塞率の算出装置。 - 前記開口部の面積を求めるときは、該開口部を拡大して表示する手段を更に備える請求項3記載の流水孔閉塞率の算出装置。
- コンピュータに、熱交換器管内の伝熱管を支持する支持板の流水孔が撮影された撮影画像を取り込む手順、取り込んだ撮影画像を表示部に表示する手順、設計値に基づく前記流水孔の中心投影による線画投影図を前記撮影画像上に表示する手順、該線画投影図の視点及び注目点の位置を調整する手順、該位置を調整することにより、前記撮影画像の流水孔及び前記線画投影図が重なり合ったときの撮影画像の流水孔の開口部の面積を求める手順、求めた面積及び前記設計値による流水孔の面積に基づき、前記撮影画像の流水孔の閉塞率を算出する手順を実行させる為のプログラム。
- 前記開口部の面積を求めるときは、該開口部を拡大して表示する手順を、コンピュータに実行させる為の請求項5記載のプログラム。
- コンピュータに、熱交換器内の伝熱管を支持する支持板の流水孔が撮影された撮影画像を取り込む手順、取り込んだ撮影画像を表示部に表示する手順、設計値に基づく前記流水孔の中心投影による線画投影図を前記撮影画像上に表示する手順、該線画投影図の視点及び注目点の位置を調整する手順、該位置を調整することにより、前記撮影画像の流水孔及び前記線画投影図が重なり合ったときの撮影画像の流水孔の開口部の面積を求める手順、求めた面積及び前記設計値による流水孔の面積に基づき、前記撮影画像の流水孔の閉塞率を算出する手順を実行させる為のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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US9121601B2 (en) | 2011-10-20 | 2015-09-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Insertion-hole blockage-rate evaluation system, insertion-hole blockage-rate evaluation method, and insertion-hole blockage-rate evaluation program |
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US9121601B2 (en) | 2011-10-20 | 2015-09-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Insertion-hole blockage-rate evaluation system, insertion-hole blockage-rate evaluation method, and insertion-hole blockage-rate evaluation program |
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