JP4884303B2 - Underwater vehicle control system - Google Patents
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Description
本発明は、推進機構を有する水中移動体に係わり、特に、水中移動体の位置や姿勢を制御する水中移動体制御システムに関する。 The present invention relates to an underwater vehicle having a propulsion mechanism, and more particularly to an underwater vehicle control system that controls the position and posture of an underwater vehicle.
従来、水中移動体の位置や姿勢を制御する水中移動体制御システムの好適な実施形態として、水中移動体を用いて原子炉内構造物の検査作業を行う原子炉内検査システムが知られている。この原子炉内検査システムの一例として、本体に推力を付与するスラスタ及び本体の位置や姿勢に係わる状態量を検出する検出手段を有する水中検査装置(水中移動体)と、この水中検査装置にケーブルを介し接続され、水中検査装置の位置や姿勢を制御する制御装置とを備えた構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の従来技術において、検出手段は、水中検査装置に設けられており、3軸(X軸、Y軸、及びZ軸)方向の加速度を検出する加速度センサと、3軸周りの角速度を検出するジャイロと、照射したスリットレーザが映り込んだ対象物を撮像するカメラとで構成されている。そして、制御装置は、それら検出手段の検出結果に基づき水中検査装置の位置や姿勢を演算し、これに基づいて水中検査装置のスラスタを駆動制御する。 Conventionally, as a preferred embodiment of an underwater vehicle control system that controls the position and orientation of an underwater vehicle, an in-reactor inspection system that performs an inspection operation of an in-reactor structure using an underwater vehicle is known. . As an example of this in-reactor inspection system, an underwater inspection device (underwater moving body) having a thruster for applying thrust to the main body and a detecting means for detecting a state quantity related to the position and posture of the main body, and a cable to the underwater inspection device And a control device that controls the position and posture of the underwater inspection device are disclosed (for example, see Patent Document 1). In the prior art described in Patent Document 1, the detection means is provided in the underwater inspection apparatus, and includes an acceleration sensor that detects acceleration in the three-axis (X-axis, Y-axis, and Z-axis) directions and around the three axes. It comprises a gyro that detects the angular velocity of the camera and a camera that images the object on which the irradiated slit laser is reflected. And a control apparatus calculates the position and attitude | position of an underwater inspection apparatus based on the detection result of these detection means, and drives and controls the thruster of an underwater inspection apparatus based on this.
ところで、水中移動体にスラスタの推力以外の外力(外乱)が加えられる環境下では、その外力の影響により水中移動体の位置や姿勢制御の精度が低下する。そこで、これに対応するため、例えば外力のない環境を想定して、トルク指令で駆動されるスラスタの推力によって移動する水中移動体(水中ビーグル)の位置や姿勢を演算する水中ビーグルモデルと、この水中ビーグルモデルで演算した水中移動体の位置や姿勢の演算値と実際値(検出値)との偏差から外力抑制トルク指令を求める位置・姿勢偏差/トルク指令変換器と、前述したトルク指令と外力抑制トルク指令とを加算した外力抑制有トルク指令を出力する加算器とを有する制御装置が提唱されている。(例えば、特許文献2参照)。 By the way, in an environment where an external force (disturbance) other than the thrust of the thruster is applied to the underwater moving body, the accuracy of the position and posture control of the underwater moving body is reduced due to the influence of the external force. Therefore, in order to cope with this, for example, assuming an environment without external force, an underwater beagle model that calculates the position and orientation of an underwater moving body (underwater beagle) that is moved by thrust of a thruster driven by a torque command, and this A position / posture deviation / torque command converter for obtaining an external force suppression torque command from the deviation between the actual value (detected value) and the calculated position / posture value of the underwater moving body calculated by the underwater beagle model, and the torque command and external force described above. There has been proposed a control device including an adder that outputs an external force suppression torque command obtained by adding a suppression torque command. (For example, refer to Patent Document 2).
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
すなわち、上記特許文献2に記載の従来技術では、外力のない環境を想定した水中ビーグルモデルを用いて水中移動体の位置や姿勢を演算し、その演算値と実際値との偏差から外力の影響を推定し、スラスタの指令値を修正するようになっている。言い換えれば、水中移動体に加わる外力を間接かつ事後的に検出するものであるから、その外力の検出精度、しいては水中移動体の位置や姿勢制御の精度の点で改善の余地があった。
However, there are the following problems in the above-described prior art.
That is, in the prior art described in
本発明の目的は、水中移動体の位置や姿勢制御を向上させることができる水中移動体制御システムを提供することにある。 The purpose of the present invention is to provide an underwater mobile control system capable of improving the position and attitude control of the underwater vehicle.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、本体に推力を付与する推進機構を有する水中移動体と、前記水中移動体の位置や姿勢に係わる状態量を検出する第1検出手段と、前記第1検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体の位置や姿勢を演算する位置・姿勢演算手段とを備えた水中移動体制御システムにおいて、前記水中移動体に設けられ、前記本体に加わる前記推進機構の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する第2検出手段と、前記第2検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる外力を演算する外力演算手段と、前記位置・姿勢演算手段で演算した前記水中移動体の位置や姿勢と前記外力演算手段で演算した前記水中移動体に加わる外力に基づき、前記推進機構を制御する推進機構制御手段とを備え、前記推進機構制御手段は、前記外力演算手段で演算した外力が予め設定された所定の閾値を越えた場合、前記推進機構を停止させる。 (1) To achieve the above Symbol purpose, the present invention includes a first detection of detecting the underwater vehicle having a propulsion mechanism for imparting thrust to the body, the state quantity relating to the position and orientation of the underwater vehicle And a position / attitude calculation means for calculating the position and orientation of the underwater mobile body based on the detection result of the first detection means. Second detection means for detecting a state quantity directly related to an external force other than the thrust of the propulsion mechanism applied to the external force, an external force calculation means for calculating an external force applied to the underwater moving body based on a detection result of the second detection means, based on the external force applied to the underwater vehicle which is calculated position and posture and the position and orientation of the underwater vehicle which is computed by the computing means in the external-force calculating means, and a propulsion mechanism control means for controlling the propulsion mechanism, the propulsion構制control means, when the external force calculated by the force calculating means exceeds a predetermined threshold value set in advance, stopping the propulsion mechanism.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記第2検出手段は、前記水中移動体に対する周囲流体の相対流速を検出する相対流速検出器を有し、前記外力演算手段は、前記相対流速検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる流体抗力を演算する。 (2) In the above (1), preferably, the second detection means includes a relative flow velocity detector that detects a relative flow velocity of the surrounding fluid with respect to the underwater moving body, and the external force calculation means includes the relative flow velocity detection. The fluid drag applied to the underwater moving body is calculated based on the detection result of the vessel.
(3)上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記第2検出手段は、前記水中移動体が周囲構造物と衝突したときに生じる衝撃力に直接係わる前記水中移動体の加速度を検出する加速度検出器を有し、前記外力演算手段は、前記加速度検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる衝撃力を演算する。 (3) In the above (1) or (2) , preferably, the second detection means detects an acceleration of the underwater moving body directly related to an impact force generated when the underwater moving body collides with a surrounding structure. The external force calculating means calculates an impact force applied to the underwater moving body based on a detection result of the acceleration detector.
(4)上記(1)〜(3)のいずれか1つにおいて、好ましくは、前記第2検出手段は、前記水中移動体に接続されたケーブルの張力に直接係わる状態量を検出する張力用検出手段を有し、前記外力演算手段は、前記張力用検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わるケーブル張力を演算する。 (4) In any one of the above (1) to (3) , preferably, the second detection means detects a state quantity directly related to a tension of a cable connected to the underwater moving body. The external force calculation means calculates a cable tension applied to the underwater moving body based on a detection result of the tension detection means.
(5)上記(1)〜(4)のいずれか1つにおいて、好ましくは、前記水中移動体は、ケーブルの送り出し及び巻き取りを行うウインチを有し、前記第2検出手段は、前記ウインチの回転角を検出する回転角検出器を有し、前記外力演算手段は、前記回転角検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる回転モーメントを演算する。 (5) In any one of the above (1) to (4) , preferably, the underwater moving body has a winch that feeds and winds the cable, and the second detection means A rotation angle detector for detecting a rotation angle is provided, and the external force calculation means calculates a rotation moment applied to the underwater moving body based on a detection result of the rotation angle detector.
(6)上記目的を達成するために、本発明は、本体に推力を付与する推進機構を有する水中移動体と、前記水中移動体の位置や姿勢に係わる状態量を検出する第1検出手段と、前記第1検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体の位置や姿勢を演算する位置・姿勢演算手段とを備えた水中移動体制御システムにおいて、前記水中移動体に設けられ、前記本体に加わる前記推進機構の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する第2検出手段と、前記第2検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる外力を演算する外力演算手段と、前記位置・姿勢演算手段で演算した前記水中移動体の位置や姿勢と前記外力演算手段で演算した前記水中移動体に加わる外力に基づき、前記推進機構を制御する推進機構制御手段とを備え、前記第2検出手段は、前記水中移動体が周囲構造物と衝突したときに生じる衝撃力に直接係わる前記水中移動体の加速度を検出する加速度検出器を有し、前記外力演算手段は、前記加速度検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる衝撃力を演算する。(6) In order to achieve the above object, the present invention includes an underwater mobile body having a propulsion mechanism that applies thrust to the main body, and a first detection unit that detects a state quantity related to the position and orientation of the underwater mobile body. An underwater vehicle control system comprising: a position / attitude calculation means for calculating the position and orientation of the underwater mobile body based on the detection result of the first detection means; provided in the underwater mobile body and applied to the main body A second detecting means for detecting a state quantity directly related to an external force other than the thrust of the propulsion mechanism; an external force calculating means for calculating an external force applied to the underwater moving body based on a detection result of the second detecting means; A propulsion mechanism control means for controlling the propulsion mechanism based on the position and posture of the underwater moving body calculated by the posture calculating means and the external force applied to the underwater moving body calculated by the external force calculating means; The exit means includes an acceleration detector that detects an acceleration of the underwater moving body directly related to an impact force generated when the underwater moving body collides with a surrounding structure, and the external force calculation means includes the acceleration detector Based on the detection result, the impact force applied to the underwater moving body is calculated.
(7)上記(6)において、好ましくは、前記第2検出手段は、前記水中移動体に接続されたケーブルの張力に直接係わる状態量を検出する張力用検出手段を有し、前記外力演算手段は、前記張力用検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わるケーブル張力を演算する。(7) In the above (6), preferably, the second detection means has tension detection means for detecting a state quantity directly related to the tension of the cable connected to the underwater moving body, and the external force calculation means. Calculates the cable tension applied to the underwater moving body based on the detection result of the tension detecting means.
(8)上記(6)又は(7)において、好ましくは、前記水中移動体は、ケーブルの送り出し及び巻き取りを行うウインチを有し、前記第2検出手段は、前記ウインチの回転角を検出する回転角検出器を有し、前記外力演算手段は、前記回転角検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる回転モーメントを演算する。(8) In the above (6) or (7), preferably, the underwater moving body has a winch that feeds and winds the cable, and the second detection means detects a rotation angle of the winch. A rotation angle detector is provided, and the external force calculation means calculates a rotation moment applied to the underwater moving body based on a detection result of the rotation angle detector.
(9)上記目的を達成するために、本発明は、本体に推力を付与する推進機構を有する水中移動体と、前記水中移動体の位置や姿勢に係わる状態量を検出する第1検出手段と、前記第1検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体の位置や姿勢を演算する位置・姿勢演算手段とを備えた水中移動体制御システムにおいて、前記水中移動体に設けられ、前記本体に加わる前記推進機構の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する第2検出手段と、前記第2検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる外力を演算する外力演算手段と、前記位置・姿勢演算手段で演算した前記水中移動体の位置や姿勢と前記外力演算手段で演算した前記水中移動体に加わる外力に基づき、前記推進機構を制御する推進機構制御手段とを備え、前記第2検出手段は、前記水中移動体に接続されたケーブルの張力に直接係わる状態量を検出する張力用検出手段を有し、前記外力演算手段は、前記張力用検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わるケーブル張力を演算する。(9) In order to achieve the above object, the present invention includes an underwater mobile body having a propulsion mechanism that applies thrust to the main body, and a first detection unit that detects a state quantity related to the position and orientation of the underwater mobile body. An underwater vehicle control system comprising: a position / attitude calculation means for calculating the position and orientation of the underwater mobile body based on the detection result of the first detection means; provided in the underwater mobile body and applied to the main body A second detecting means for detecting a state quantity directly related to an external force other than the thrust of the propulsion mechanism; an external force calculating means for calculating an external force applied to the underwater moving body based on a detection result of the second detecting means; A propulsion mechanism control means for controlling the propulsion mechanism based on the position and posture of the underwater moving body calculated by the posture calculating means and the external force applied to the underwater moving body calculated by the external force calculating means; The exit means has tension detection means for detecting a state quantity directly related to the tension of the cable connected to the underwater moving body, and the external force calculation means is based on the detection result of the tension detection means. Calculate the cable tension applied to the body.
(10)上記(9)において、好ましくは、前記水中移動体は、ケーブルの送り出し及び巻き取りを行うウインチを有し、前記第2検出手段は、前記ウインチの回転角を検出する回転角検出器を有し、前記外力演算手段は、前記回転角検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる回転モーメントを演算する。(10) In the above (9), preferably, the underwater moving body has a winch that feeds and winds the cable, and the second detection means detects a rotation angle of the winch. The external force calculation means calculates a rotational moment applied to the underwater moving body based on a detection result of the rotation angle detector.
(11)上記目的を達成するために、本発明は、本体に推力を付与する推進機構、並びにケーブルの送り出し及び巻き取りを行うウインチを有する水中移動体と、前記水中移動体の位置や姿勢に係わる状態量を検出する第1検出手段と、前記第1検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体の位置や姿勢を演算する位置・姿勢演算手段とを備えた水中移動体制御システムにおいて、前記水中移動体に設けられ、前記本体に加わる前記推進機構の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する第2検出手段と、前記第2検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる外力を演算する外力演算手段と、前記位置・姿勢演算手段で演算した前記水中移動体の位置や姿勢と前記外力演算手段で演算した前記水中移動体に加わる外力に基づき、前記推進機構を制御する推進機構制御手段とを備え、前記第2検出手段は、前記ウインチの回転角を検出する回転角検出器を有し、前記外力演算手段は、前記回転角検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる回転モーメントを演算する。(11) In order to achieve the above object, the present invention relates to a propulsion mechanism that imparts thrust to the main body, an underwater moving body that has a winch that feeds and winds the cable, and the position and posture of the underwater moving body. An underwater vehicle control system comprising: a first detection unit that detects a state quantity involved; and a position / attitude calculation unit that calculates a position and an attitude of the underwater vehicle based on a detection result of the first detection unit. A second detecting means for detecting a state quantity directly related to an external force other than a thrust of the propulsion mechanism applied to the main body, and an external force applied to the underwater moving body based on a detection result of the second detecting means; On the basis of the external force applied to the underwater moving body calculated by the external force calculating means and the position and orientation of the underwater moving body calculated by the position / posture calculating means and the external force calculating means. Propulsion mechanism control means for controlling the propulsion mechanism, the second detection means has a rotation angle detector for detecting the rotation angle of the winch, and the external force calculation means is a detection result of the rotation angle detector. Based on the above, the rotational moment applied to the underwater moving body is calculated.
(12)上記(6)〜(11)のいずれか1つにおいて、好ましくは、前記第2検出手段は、前記水中移動体に対する周囲流体の相対流速を検出する相対流速検出器を有し、前記外力演算手段は、前記相対流速検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる流体抗力を演算する。(12) In any one of the above (6) to (11), preferably, the second detection means includes a relative flow velocity detector that detects a relative flow velocity of the surrounding fluid with respect to the underwater moving body, The external force calculating means calculates a fluid drag applied to the underwater moving body based on the detection result of the relative flow velocity detector.
本発明によれば、水中移動体の位置や姿勢制御を向上させることができる。 According to the present invention, the position and posture control of the underwater moving body can be improved .
以下、本発明の水中移動体制御システムの好適な実施形態である原子炉内検査システムを、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an in-reactor inspection system that is a preferred embodiment of the underwater vehicle control system of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の第1の実施形態を図1〜図15により説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本実施形態による原子炉内検査システムの機器配置を一例として表す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the equipment layout of the in-reactor inspection system according to the present embodiment.
この図1において、原子炉1内には、シュラウド2、上部格子板3、炉心支持板4、及びシュラウドサポート5等の構造物があり、またPLR(Primary Loop Re-circulation System:一次冷却材再循環系)配管6等の配管が接続されている。原子炉1の上部には、作業スペースであるオペレーションフロア7があり、同じく上方には、燃料交換装置8がある。
In FIG. 1, a nuclear reactor 1 includes structures such as a
本実施形態の原子炉内検査システムは、原子炉1内構造物の目視検査に用いる水中検査装置9(水中移動体)と、この水中検査装置9に接続されたケーブル10の送り出し及び巻き取りを行うウインチ29(後述の図2参照)を有する地上支援装置11と、この地上支援装置11に接続された制御装置12と、この制御装置12に接続され、水中検査装置9からのカメラ画像を表示するとともに水中検査装置9の位置や姿勢等を表示する表示装置13と、制御装置12に接続され、水中検査装置9及び地上支援装置11を操作可能な操作レバー42a,42b(後述の図6参照)を有するコントローラ14とを備えている。
The in-reactor inspection system of the present embodiment performs sending and winding of an underwater inspection device 9 (underwater moving body) used for visual inspection of the structure inside the reactor 1 and a
そして、例えば原子炉1内構造物の目視検査作業を行う場合、オペレーションフロア7上の検査員15は、原子炉1内に水中検査装置9を投入し、この水中検査装置9の位置や姿勢を表示装置13で確認しつつ、コントローラ14を操作する。
For example, when performing a visual inspection work on the structure inside the nuclear reactor 1, the
図2は、地上支援装置11の構成を表す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the
この図2において、地上支援装置11は、ケーブル10が巻き回されるドラム30及びこのドラム30を駆動するモータ31を有するウインチ29と、このウインチ29の回転角を検出し、その回転角信号(パルス信号)を制御装置12に出力するエンコーダ32とを備えている。なお、ドラム30の回転部と固定部との間にはスリップリング(図示せず)が設けられ、このスリップリングを介し水中検査装置9側のケーブル10と制御装置12側のケーブルとが接続されている。
In FIG. 2, the
図3は、水中検査装置9の構成を表す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the
この図3において、水中検査装置9は、本体の上面側(図3中上側)、後面側(図3中右側)、及び左側面側(図3中紙面に向かって手前側)に設けられた3つのスラスタ28(推進機構)を備えている。スラスタ28は、スクリューと、このスクリューを正回転又は逆回転に駆動するモータ(図示せず)とを有し、上下方向(図3中上下方向)の推力、前後方向(図3中左右方向)の推力、及び左右方向(図3中紙面に対し垂直方向)の推力をそれぞれ付与するようになっている。これにより、水中検査装置9は3次元に水中遊泳可能となっている。なお、以降、水中検査装置9の座標系は、本体の左方向(図3中紙面に向かって手前方向)をX軸正方向、前方向(図3中左方向)をY軸正方向、下方向(図3中下方向)をZ軸正方向に定義したものとして説明する。
In FIG. 3, the
水中検査装置9は、本体の位置や姿勢に係わる状態量を検出する第1検出手段として、慣性センサ部16、カメラ21a,21b、及び深度センサ(圧力センサ)23を備えている。慣性センサ部16は、X軸、Y軸、及びZ軸周りの角速度をそれぞれ検出する3つのジャイロ17と、X軸及びY軸周りの角度(傾斜角)を検出する傾斜計18と、Z軸周りの角度(方位角)を検出する地磁気センサ19とを有している。
The
本体の前面側(図3中左側)には、上記カメラ21aと、このカメラ21aの撮像方向と光軸が一致するように配置されたスリットレーザ光源22aとが設けられている。そして、画像取込部20aは、カメラ21aから例えばスリットレーザ像が映り込んだ対象物の画像を取込み、その画像を電子情報化して出力するようになっている。同様に、本体の後面側には、上記カメラ21bと、このカメラ21bの撮像方向と光軸が一致するように配置されたスリットレーザ光源22bとが設けられている。そして、画像取込部20bは、カメラ21bから例えばスリットレーザ像が映り込んだ対象物の画像を取込み、その画像を電子情報化して出力するようになっている。
On the front side of the main body (left side in FIG. 3), the
また本実施形態の大きな特徴として、水中検査装置9は、本体に加わるスラスタ28の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する第2検出手段として、水中検査装置9に対する周囲流体(冷却水)の相対流速を検出する流速計24(相対流速検出器)と、水中検査装置9が原子炉1内構造物と衝突したときに生じる衝撃力に直接係わる水中検査装置9の加速度を検出する例えば半導体ピエゾ方式の加速度センサ25(加速度検出器)と、ケーブル10の水中検査装置側張力に直接係わる状態量を検出する張力用検出器26(第1の張力用検出手段)とを備えている。なお、流速計24は、原子炉1内の冷却水が主として上下方向に流れていることから、本体の上面側及び下面側に配置されている。
In addition, as a major feature of the present embodiment, the
図4は、張力用検出器26の構造を表す斜視図であり、図5は、図4中断面V−Vによる張力用検出器26の断面図である。
4 is a perspective view showing the structure of the
これら図4及び図5において、張力用検出器26は、水中検査装置9の本体に固定された円筒部材35と、この円筒部材35に挿通するように取り付けられた補助ケーブル33と、この補助ケーブル33の先端に設けられ、ケーブル10が弛んだ状態で水中検査装置9に接続されるように、ケーブル10を固定する固定クリップ34と、円筒部材35の内周面に対向配置された2つの歪みゲージ36とを有している。そして、ケーブル10の水中検査装置側張力による応力を補助ケーブル33が受け、これ応じて円筒部材35に微少な歪みが生じ、その歪みを歪みゲージ36が電気抵抗の変化として検出するようになっている。
4 and 5, the
前述の図3に戻り、水中検査装置9には信号伝送部27が設けられている。慣性センサ部16(詳細には、ジャイロ17、傾斜計18、地磁気センサ19)、画像取込部20a,20b、深度センサ23、流速計24、加速度センサ25、及び張力用検出器26(詳細には、歪みゲージ36)からの検出信号や画像信号は、信号伝送部27、ケーブル10、及び支援装置11を介し制御装置12に出力されるようになっている。また、スラスタ28は、支援装置11、ケーブル10、及び信号伝送部27を介した制御装置12からの制御信号に応じて駆動するようになっている。
Returning to FIG. 3 described above, the
図6は、制御装置12の機能構成を表すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
この図6において、制御装置12は、ジャイロ17からの角速度信号に基づきX軸、Y軸、及びZ軸周りの角速度を演算し、これに基づきX軸、Y軸、及びZ軸周りの回転角を演算する回転角演算部37と、傾斜計18からの角度信号に基づきX軸及びY軸廻りの傾斜角を演算し、地磁気センサ19からの角度信号に基づきZ軸周りの方位角を演算する傾斜角・方位角演算部38と、これら演算された回転角、傾斜角、及び方位角に基づき水中検査装置9の姿勢変位を演算する姿勢変位演算部39とを有している。また、画像取込部20a,20bからの画像に対し、その画像中心付近にある対象物とカメラ21a,21bとの距離(以降、画像中心距離と称す)を演算する画像中心距離演算部43と、画像の中心位置の変位(以降、画像位置変位と称す)を演算する画像位置変位演算部44と、これら演算された画像中心距離と画像位置変位に基づき水中検査装置9の位置変位を演算する位置変位演算部45とを有している。また、深度センサ23からの圧力信号に基づき水中検査装置9の深度を演算する深度演算部41を有している。また、演算された水中検査装置9の姿勢変位、位置変位、及び深度に基づき水中検査装置9の絶対位置・絶対姿勢を演算し、その演算結果を表示装置13に出力する位置・姿勢演算部46を有している。なお、図6では便宜上図示しないが、画像取込部20a,20bからの画像は、表示装置13に出力されて表示されるようになっている。
In FIG. 6, the
また、制御装置12は、流速計24からの流速信号、加速度センサ25からの加速度信号、及び張力用検出器26の歪みゲージ36からの歪み信号に基づき、水中検査装置9に加わる外力(詳細には、流体抗力、衝撃力、及びケーブル10の水中検査装置側張力)を演算する外力演算部40と、水中検査装置9のスラスタ28及び地上支援装置11のウインチ29をそれぞれ制御する指令を生成する中央制御部50と、この中央制御部50からの指令に応じてスラスタ28を制御するスラスタ制御部51とを有している。
Further, the
また、制御装置12は、地上支援装置11のエンコーダ32からの回転角信号に基づきウインチ29の回転角を演算するウインチ回転角演算部47と、モータ駆動電流検出回路等(第2の張力用検出手段)で検出されたウインチ29の駆動電流信号に基づきケーブル10の地上支援装置側張力を演算する支援装置側張力演算部49と、中央制御部50からの指令に応じてウインチ29を制御するウインチ制御部52とを有している。
The
また、中央制御部50は、上述したケーブル10の水中検査装置側張力及び地上支援装置側張力に基づき、ケーブル10に異常が生じたかどうかを判定するケーブル異常判定機能と、ウインチ29の制御モードを、スラスタ28の制御に連成して制御する連成制御モード及び支援装置用操作レバー42bの操作に応じて制御する手動制御モードのうちのいずれかに設定するウインチ制御モード設定機能とを有している。
In addition, the
次に、検査作業における制御装置12の制御手順を説明する。図7は、制御装置12の制御処理内容を表すPAD図である。
Next, the control procedure of the
この図7において、まずステップ60で、水中検査装置9の初期位置・初期姿勢が入力され、ステップ61に進んで、水中検査装置9の操作処理に移る。まずステップ62で、水中検査装置9の目標移動速度が入力され、ステップ63に進んで、位置・姿勢演算処理に移る。この位置・姿勢演算処理において、まずステップ64で、姿勢変位演算処理を行い、ステップ65に進んで、位置変位演算処理を行い、ステップ66に進んで、絶対位置・絶対姿勢演算処理を行う。この位置・姿勢演算処理が終了すると、ステップ67に進んで、外力演算処理を行い、ステップ68に進んで、スラスタ制御処理を行う。また、ステップ69に進んで、地上支援装置11のウインチ制御処理を行う。以下、各制御処理の詳細を説明する。
In FIG. 7, first, in step 60, the initial position / initial posture of the
(1)姿勢変位演算処理
図8は、前述の図7に示すステップ64の姿勢変位演算処理の詳細を表すPAD図である。
(1) Posture Displacement Calculation Processing FIG. 8 is a PAD diagram showing details of the posture displacement calculation processing in
姿勢変位演算処理において、まずステップ70で、回転角演算部37は、水中検査装置9のジャイロ17の角速度信号を取り込み、傾斜角・方位角演算部38は、水中検査装置9の傾斜計18及び地磁気センサ19の角度信号を取り込む。
In the attitude displacement calculation process, first, at
そして、ステップ71に進み、回転角演算部37は、ジャイロ17の角速度信号から各軸(X軸、Y軸、Z軸)周りの回転角を演算する回転角演算処理に移る。本実施形態のジャイロ17は、正の電圧値を出力するセラミックジャイロであり、基準電圧(一定の電圧値)からの増減値を角速度に比例して出力するものである。その基準電圧は、通常、ジャイロ17の固有スペックとして示されるが、本実施形態では、角速度信号が入力されないときの電圧値を予め計測して平均化したものを用いる。まずステップ72で、ジャイロ17の角速度信号の基本処理を行い、角速度を演算する。そして、ステップ73に進んで、演算した角速度に信号取込間隔Δtを乗じて、回転角を算出する。これらステップ72及びステップ73が繰り返し行われて各軸(X軸、Y軸、Z軸)周りの回転角が演算される。
Then, the process proceeds to step 71, where the rotation
ステップ71の回転角演算処理が終了すると、ステップ74に進み、傾斜角・方位角演算部38は、傾斜計18の角度信号から各軸(X軸、Y軸)周りの傾斜角を演算する傾斜角演算処理に移る。本実施形態の傾斜計18は、封入された電解液の液面変化(X軸及びY軸周りの傾斜角)を電圧変化に変換して出力するものである。まずステップ75で、各軸(X軸、Y軸)の信号から基準電圧(傾斜計18の固有スペックとして示される一定の電圧値)を減じる基本処理を行う。そして、ステップ76に進んで、基本処理した信号に傾斜角換算係数(傾斜計18の固有スペックとして示される一定値)を乗じて、傾斜角を算出する。これらステップ75及び76が繰り返し行われて各軸(X軸、Y軸)周りの傾斜角が演算される。
When the rotation angle calculation process of
ステップ74の傾斜角演算処理が終了すると、ステップ77に進み、傾斜角・方位角演算部38は、地磁気センサ19の角度信号からZ軸周りの方位角を演算する方位角演算処理に移る。本実施形態の地磁気センサ19は、X軸方向及びY軸方向に感度を有するホール素子で捉えた磁力を出力するものである。まずステップ78で、X軸及びY軸の地磁気信号から基準電圧を減じ、ゲインを乗じる基本処理を行う。その基準電圧及びゲインは、地磁気センサ19を使用する環境により異なるため、予め使用する領域で測定したものを用いる。そして、ステップ79に進んで、基本処理したX軸及びY軸の信号Mx,Myを用い、下記の式(1)によりZ軸周りの方位角θmを算出する。
When the tilt angle calculation process of
ステップ77の傾斜角演算処理が終了すると、ステップ80に進み、姿勢演算部39は、上述したX軸、Y軸、及びZ軸周りの回転角、X軸及びY軸周りの傾斜角、Z軸周りの方位角をカルマンフィルタ(この種のものとして公知のものであり、例えば上記特許文献1参照)に入力し、X軸、Y軸、及びZ軸周りの回転角の最適値(すなわち、水中検査装置9の姿勢変位)を演算する。このステップ77の手順が終了すると、姿勢変位演算処理が終了する。
When the tilt angle calculation process in
(2)位置変位演算処理
図9は、前述の図7に示すステップ65の位置変位演算処理の詳細を表すPAD図である。
(2) Position Displacement Calculation Processing FIG. 9 is a PAD diagram showing details of the position displacement calculation processing in
位置変位演算処理において、まずステップ81で、画像中心距離演算部43及び画像位置変位演算部44は、画像取込部20a,20bの画像を取り込み、ステップ82に進んで、画像取込部20a,20bの画像にレーザ像があるかどうかを判定する。例えば画像取込部20a,20bの画像のうちのいずれか一方にレーザ像がある場合は、ステップ83を介しステップ84に進んで、レーザ像のある画像に基づきカメラの位置変位を演算する(詳細は、例えば上記特許文献1参照)。例えば画像取込部20aの画像にレーザ像がある場合を例にとって詳しく説明すると、画像中心距離演算部43は、画像におけるレーザ像の位置、カメラ21aとスリットレーザ光源22aとの設置間隔、及びカメラ21aの視野角から、画像中心付近にある対象物とカメラ21aとの距離を求める。また、画像位置変位演算部44は、姿勢変位演算部39で演算された水中検査装置9の姿勢変位の影響を減じつつ、現在の画像と記憶部(例えばメモリ等、図示せず)から読み込んだ前回の画像とを二次元相関処理し、現在画像と前回画像における同一対象物のずれにより画像位置変位を求める。そして、位置変位演算部45は、演算された画像位置変位等に基づきカメラ21aの画面方向の位置変位(すなわち、水中検査装置9のX軸方向及びZ方向の位置変位)を演算する。また、位置変位演算部45は、演算された現在の画像中心距離と記憶部から読み込んだ前回画像における画像中心距離との差分により、カメラ21aの撮像方向の位置変位(すなわち、水中検査装置9のY軸方向の位置変位)を演算する。その後、ステップ85に進んで、演算した水中検査装置9の位置変位を記憶部に保存する。
In the position displacement calculation process, first, in
また、ステップ82において例えば画像取込部20a,20bの画像の両方にレーザ像がある場合は、ステップ83を介しステップ86に進んで、各画像に基づきカメラ21a,21bの位置変位をそれぞれ上記手順で演算し、ステップ87に進んで、位置変位演算部45は、それらカメラ21a,21bの位置変位を相加平均して、水中検査装置9の位置変位を算出する。その後、上述のステップ85に進んで、演算した水中検査装置9の位置変位を記憶部に保存する。
In
また、ステップ82において例えば画像取込部20a,20bの画像にレーザ像がない場合は、ステップ88に進んで、位置変位演算部45は、前回(時刻t-1)の水中検査装置9の位置変位ΔLt-1及び前々回(時刻t-2)の水中検査装置9の位置変位ΔLt-2を記憶部から読込み、ステップ89に進んで、下記の式(2)により補間処理し、今回の水中検査装置9の位置変位ΔLtと推定する。その後、上述のステップ85に進んで、演算した水中検査装置9の位置変位を記憶部に保存する。ステップ85の手順が終了すると、位置変位演算処理が終了する。
In
(3)絶対位置・絶対姿勢演算処理
図10は、前述の図7に示すステップ66の絶対位置・絶対姿勢演算処理の詳細を表すPAD図である。
(3) Absolute Position / Absolute Posture Calculation Processing FIG. 10 is a PAD showing details of the absolute position / absolute posture calculation processing in
絶対位置・絶対姿勢演算処理において、まずステップ90で、位置・姿勢演算部46は、姿勢変位演算部39で演算された姿勢変位を取り込み、ステップ91に進んで、記憶部から読み込んだ前回の絶対姿勢(最初は、初期姿勢)に姿勢変位を加算して、現在の水中検査装置9の絶対姿勢を算出する。
In the absolute position / absolute posture calculation processing, first, in
そして、ステップ92に進み、深度演算部41は、水中検査装置9の深度を演算する深度演算処理を行う。この深度演算処理において、まずステップ93で、深度センサ23の圧力信号を取り込み、ステップ94に進んで、圧力信号から基準電圧(深度センサ23の固有スペックとして示される一定の電圧値)を減じ、さらに圧力換算係数(深度センサ23の固有スペックとして示される一定値)を乗じて、圧力Pを算出する。そして、ステップ95に進んで、演算した圧力Pと原子炉1内の冷却材の密度ρと重力加速度gとを用い、下記の式(3)により水中検査装置9の深度Hを算出する。
And it progresses to step 92 and the
そして、ステップ96に進み、位置・姿勢演算部46は、現在の水中検査装置9の絶対位置を演算する絶対位置演算処理に移る。この絶対位置演算処理において、まずステップ97で、位置変位演算部45で演算されたZ軸方向の位置変位と深度演算部41で演算された深度とを取り込み、ステップ98に進んで、記憶部から読み込んだ前回のZ軸方向の絶対位置(最初は、初期位置)に位置変位を加算し、その値と深度とをカルマンフィルタに入力してZ軸方向の絶対位置の最適値を算出する。また、ステップ99に進んで、位置変位演算部45で演算されたX軸及びY軸方向の位置変位を取り込み、ステップ100に進んで、記憶部から読み込んだ前回のX軸及びY軸方向の絶対位置(最初は、初期位置)に位置変位を加算して、X軸及びY軸方向の絶対位置を算出する。
Then, the process proceeds to step 96, where the position /
その後、ステップ101に進んで、演算した現在の水中検査装置9の絶対位置・絶対姿勢を記憶部に保存する。ステップ101の手順が終了すると、絶対位置・絶対姿勢演算処理が終了する。
Then, it progresses to step 101 and preserve | saves the absolute position and absolute attitude | position of the calculated present
(4)外力演算処理
図11は、前述の図7に示すステップ67の外力演算処理の詳細を表すPAD図である。
(4) External Force Calculation Processing FIG. 11 is a PAD diagram showing details of the external force calculation processing in
外力演算処理において、まずステップ102で、外力演算部40は、流速計24の流速信号、加速度センサ25の加速度信号、及び歪みゲージ36の歪み信号を取り込む。
In the external force calculation processing, first, in
そして、ステップ103に進み、外力演算部40は、水中検査装置9に加わるZ軸方向の流体抗力を演算する流体抗力演算処理に移る。本実施形態の流速計24は、プロペラ式流速計を用いており、冷却材の相対流速に比例してプロペラ回転数を出力するものである。まずステップ104で、検出されたプロペラ回転数に流速換算係数(流速計24の固有スペックとして示される一定値)を乗じて、冷却材の相対流速Vfを算出する。そして、ステップ105に進んで、演算した冷却材の相対流速Vf、冷却材の密度ρ、流体抵抗を受ける本体の面積S、及び流体抗力係数Cfを用い、下記の式(4)により流体抗力Ffを算出する。なお、本実施形態では、本体が立方体状であると近似し、Cf=1.05を用いている。
And it progresses to step 103 and the external
そして、ステップ106に進み、外力演算部40は、水中検査装置9が原子炉1内構造物と衝突したときに生じる各軸(X軸、Y軸、Z軸)方向の衝撃力を演算する衝撃力演算処理に移る。この衝撃力演算処理において、まずステップ107で、加速度センサ25の加速度信号から高域通過フィルタを用いて重力加速度成分を除去し、加速度換算係数(加速度センサ25の固有スペックとして示される一定値)を乗じて、衝撃力に直接係わる加速度Accを算出する。そして、ステップ108に進んで、下記の式(5)により、サンプリング間隔Δtにおける平均加速度を算出する。その後、下記の式(6)により、平均加速度に質量Mrを乗じて衝撃力Fiを算出する。これらステップ107及びステップ108が繰り返し行われて各軸(X軸、Y軸、Z軸)方向の衝撃力が演算される。
Then, the process proceeds to step 106, where the external
そして、ステップ109に進み、外力演算部40は、歪みゲージ36の歪み信号に力換算係数(歪みゲージ36の固有スペックとして示される一定値)を乗じて、ケーブル10の水中検査装置側張力Ftrを算出する。ステップ109の手順が終了すると、外力演算処理が終了する。
Then, the process proceeds to step 109, where the external
(5)スラスタ制御処理
図12は、前述の図7に示すステップ68のスラスタ制御処理の詳細を表すPAD図である。また、図13は、水中検査装置9のスラスタ28の制御に係わる制御系を説明するためのブロック図である。
(5) Thruster Control Processing FIG. 12 is a PAD diagram showing details of the thruster control processing in
スラスタ制御処理において、まずステップ110で、中央演算制御部50は、位置・姿勢演算部46で演算された絶対位置・絶対姿勢と外力演算部40で演算された外力(詳細には、流体抗力Ff、衝撃力Fi、及びケーブル10の水中検査装置側張力Ftr)とを取り込む。
In the thruster control process, first, at
そして、ステップ111に進み、中央演算制御部50は、衝撃力Fiが予め設定された所定の閾値より大きいかどうかを判定する。例えば衝撃力Fiが所定の閾値より大きい場合は、ステップ112に進んで、スラスタ指令推力をゼロとし、ステップ113に進んで、その指令信号をスラスタ制御部51に出力する。これに応じて、スラスタ制御部51は、モータ指令電圧をゼロとし、水中検査装置9のスラスタ28を停止させる。
In step 111, the central
また、ステップ111において、例えば衝撃力Fiが所定の閾値以下である場合は、ステップ114に進んで、スラスタ指令推力を演算する。詳しく説明すると、中央演算制御部50は、コントローラ14の検査装置用操作レバー42aの操作に応じて水中検査装置9の目標速度が入力されており、この目標速度と現在の速度(詳細には、上述のように演算された位置変位をサンプリング間隔で除した値)との差を演算する。また、現在の速度を微分して加速度aを算出し、さらに、基準位置と実際の絶対位置との変位Δxを算出する。そして、下記の式(7)で示される水中検査装置モデルにより、水中検査装置9に付与するスラスタ指令推力を算出する。
In step 111, for example, when the impact force Fi is equal to or smaller than a predetermined threshold value, the process proceeds to step 114, and the thruster command thrust is calculated. More specifically, the central
式(7)の右辺の第一項は慣性項を表し、Mは慣性係数である。また、右辺の第二項は粘性項を表し、Dは粘性係数である。また、右辺の第三項は弾性項を表し、Kは弾性係数である。なお、これら係数M,D,Kは、水中検査装置9の形状及び使用環境により異なるため、事前に実験により算出したものを用いる。そして、式(7)の左辺は、水中検査装置9に加わる総和力Fであるから、この総和力Fから上述の演算された外力(詳細には、流体抗力Ff、衝撃力Fi、及びケーブル10の水中検査装置側張力Ftr)を減算して、スラスタ指令推力(各スラスタ28の推力及びその方向)を算出する。その後、上述のステップ113に進んで、スラスタ制御部51にその指令信号を出力する。スラスタ制御部51は、対応するモータ指令電圧を出力し、水中検査装置9のスラスタ28を駆動制御する。ステップ113の手順が終了すると、スラスタ制御処理が終了する。
The first term on the right side of Equation (7) represents an inertia term, and M is an inertia coefficient. The second term on the right side represents the viscosity term, and D is the viscosity coefficient. The third term on the right side represents an elastic term, and K is an elastic coefficient. Since these coefficients M, D, and K vary depending on the shape of the
(6)地上支援装置のウインチ制御処理
図14は、前述の図7に示すステップ69の地上支援装置11のウインチ制御処理の詳細を表すPAD図である。また、図15は、地上支援装置11のウインチ29の制御に係わる制御系を説明するためのブロック図である。
(6) The winch control process of the ground support apparatus FIG. 14 is a PAD showing the details of the winch control process of the
地上支援装置11のウインチ制御処理において、まずステップ115で、支援装置側張力演算部49は、ケーブル10の地上支援装置側張力の演算処理に移る。まず、ステップ116で、地上支援装置11のウインチ29の駆動電流信号を取り込み、この駆動電流信号にトルク換算係数を乗じて、ウインチ29の回転トルクMwを算出する。そして、ステップ117に進んで、ウインチ29の回転トルクMw及びケーブル巻取り半径Rを用い、下記の式(8)によりケーブル10の地上支援装置側張力Ftwを算出する。
In the winch control process of the
そして、ステップ118に進み、中央演算制御部50は、外力演算部40で演算されたケーブル10の水中検査装置側張力Ftrと予め設定された第1閾値Fs1とを比較し、また支援装置側張力演算部49で演算されたケーブル10の地上支援装置側張力Ftwと予め設定された第2閾値Fs2とを比較し、それらの比較結果によりケーブル10に異常が生じたかどうかを判定し、その判定結果に応じてウインチ29の制御モードを連成制御モード又は手動制御モードに設定する(図16参照)。
Then, proceeding to step 118, the central
詳しく説明すると、例えば水中検査装置側張力Ftrが第1閾値Fs1より大きくかつ地上支援装置側張力Ftwが第2閾値Fs2より大きい場合は、ケーブル10が正常な張られた状態であると判断して連成制御モードに設定し、ステップ119に進んで、連成制御モードの表示信号を表示装置13に出力して表示させる。その後、ステップ120に進んで、例えば水中検査装置9の速度に応じてケーブル10を送り出すため、水中検査装置9の移動量(位置変位)に対応するケーブル10の送り出し量を演算し、ウインチ指令回転角を求める。そして、このウインチ指令回転角とウインチ回転角演算部47で演算された現在の回転角との差を演算し、この差に応じてウインチ指令角速度を算出し、ステップ121に進んで、その指令信号をウインチ制御部52に出力する。ウインチ制御部52は、対応するモータ指令電圧を出力して地上支援装置11のウインチ29を駆動し、ケーブル10を送り出させる。
More specifically, for example, when the underwater inspection device side tension Ftr is greater than the first threshold value Fs1 and the ground support device side tension Ftw is greater than the second threshold value Fs2, it is determined that the
また、例えば水中検査装置側張力Ftrが第1閾値Fs1以下かつ地上支援装置側張力Ftwが第2閾値Fs2以下である場合は、ケーブル10が正常な弛んだ状態にあると判断して連成制御モードに設定し、上述のステップ119に進んで、連成制御モードの表示信号を表示装置13に出力して表示させる。その後、上述のステップ120に進んで、例えば予め設定された低速度でケーブル10を巻き取るためのウインチ指令回転角を求める。そして、このウインチ指令回転角とウインチ回転角演算部47で演算された現在の回転角との差を演算し、この差に応じてウインチ指令角速度を算出し、上述のステップ121に進んで、その指令信号をウインチ制御部52に出力する。ウインチ制御部52は、対応するモータ指令電圧を出力して地上支援装置11のウインチ29を駆動し、ケーブル10を巻き取らせる。
For example, when the underwater inspection device side tension Ftr is equal to or less than the first threshold value Fs1 and the ground support device side tension Ftw is equal to or less than the second threshold value Fs2, it is determined that the
一方、ステップ118において、例えば水中検査装置側張力Ftrが第1閾値Fs1より大きくかつ地上支援装置側張力Ftwが第2閾値Fs2以下である場合、若しくは、例えば水中検査装置側張力Ftrが第1閾値Fs1以下かつ地上支援装置側張力Ftwが第2閾値Fs2より大きい場合は、ケーブル10に異常が生じたと判断して手動制御モードに設定し、ステップ122に進んで、手動制御モードの表示信号を表示装置13に出力して表示させる。その後、ステップ123に進んで、コントローラ14の支援装置用操作レバー42bの操作に応じた速度でケーブル10を送り出す又は巻き取るためのウインチ指令回転角を求める。そして、このウインチ指令回転角とウインチ回転角演算部47で演算された現在の回転角との差を演算し、これに応じてウインチ指令角速度を算出し、上述のステップ121に進んで、その指令信号をウインチ制御部52に出力する。ウインチ制御部52は、対応するモータ指令電圧を出力して地上支援装置11のウインチ29を駆動する。
On the other hand, in
なお、上記において、制御装置12の回転角演算部37、傾斜角・方位角演算部38、姿勢変位演算部39、画像中心距離演算部43、画像位置変位演算部44、位置変位演算部45、深度演算部41、及び位置・姿勢演算部46は、特許請求の範囲記載の第1検出手段の検出結果に基づき水中移動体の位置や姿勢を演算する位置・姿勢演算手段を構成する。また、制御装置12の外力演算部40は、第2検出手段の検出結果に基づき水中移動体に加わる外力を演算する外力演算手段を構成する。制御装置12の中央演算制御部50及びスラスタ制御部51は、位置・姿勢演算手段で演算した水中移動体の位置や姿勢と外力演算手段で演算した水中移動体に加わる外力に基づき、推進機構を制御する推進機構制御手段を構成する。
In the above, the
また、制御装置12の外力演算部40は、第1の張力用検出手段の検出結果に基づきケーブルの水中移動体側張力を演算する第1の張力演算手段を構成し、制御装置12の支援装置側張力演算部49は、第2の張力用検出手段の検出結果に基づきケーブルの支援装置側張力を演算する第2の張力演算手段を構成する。また、制御装置12の中央演算制御部50は、第1の張力演算手段で演算したケーブルの水中移動体側張力と第2の張力演算手段で演算したケーブルの支援装置側張力に基づき、ケーブルに異常が生じたかどうかを判定する異常判定手段を構成する。また、制御装置12の中央演算制御部50及びウインチ制御部52は、支援装置のウインチを制御するウインチ制御手段を構成する。また、制御装置12の中央演算制御部50は、ウインチ制御手段の制御モードを、推進機構制御手段の制御と連成して制御する連成制御モード及びウインチ用操作手段の操作に応じて制御する手動制御モードのうちいずれかに設定する制御モード設定手段を構成し、かつ異常判定手段でケーブルに異常が生じていないと判定した場合に連成制御モードを設定し、異常判定手段でケーブルに異常が生じたと判定した場合に前記手動制御モードを設定する制御モード設定手段を構成する。
Further, the external
以上のように構成された本実施形態においては、制御装置12は、水中検査装置9のジャイロ17、傾斜計18、及び地磁気センサ19の検出結果とカメラ21a,21bの画像処理結果等に基づき、水中検査装置9の位置や姿勢を演算する。また、水中検査装置9の流速計24、加速度センサ25、及び張力用検出器26の検出結果に基づき、水中検査装置9に加わる外力(詳細には、流体抗力、衝撃力、及びケーブル10の水中検査装置側張力)を演算する。これにより、水中検査装置9に加わる外力を直接かつ即時的に検出することができ、その検出精度を高めることができる。そして、制御装置12は、演算した水中検査装置9に加わる外力と水中検査装置9の位置や姿勢に基づきスラスタ指令推力を演算し、これに応じて水中検査装置9のスラスタ28を駆動させる。したがって、水中検査装置9の位置や姿勢制御の精度を向上させることができる。また、制御装置12は、例えば水中検査装置9が原子炉1内構造物と衝突したときに生じる衝撃力が大きい場合、水中検査装置9のスラスタ28を停止させる。これにより、水中検査装置9の位置や姿勢制御が不安定となる状態に陥っても、安定な状態により早く復帰させることができる。
In the present embodiment configured as described above, the
また、制御装置12は、地上支援装置11のウインチ29の駆動電流に基づきケーブル10の地上支援装置側張力を演算し、このケーブル10の地上支援装置側張力と前述した水中検査装置側張力に基づきケーブル10に異常が生じたかどうかを判定する。そして、その判定結果に応じて、ウインチ29の制御モードを設定するとともに、設定した制御モードを表示装置13に表示させる。すなわち、例えば水中検査装置9に接続されたケーブル10が原子炉1内構造物等に引っかかるような異常が生じた場合、コントローラ14の支援装置用操作レバー42bの操作に応じて制御する手動制御モードを設定するとともに、その手動制御モードを表示装置13に表示する。これにより、検査員15はケーブル10の異常に気づいて対処することができ、ケーブル10の破断を防止することができる。
Further, the
なお、上記第1の実施形態においては、水中検査装置9に加わる衝撃力が予め設定された所定の閾値を越えたかどうかを判定し、所定の閾値を越えた場合に水中検査装置9のスラスタ28を停止させる場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば水中検査装置9に加わる流体抵抗が予め設定された所定の閾値を越えたかどうかを判定し、所定の閾値を越えた場合に水中検査装置9のスラスタ28を停止させるようにしてもよい。また、例えばケーブル10の水中検査装置側張力が予め設定された所定の閾値を越えたかどうかを判定し、所定の閾値を越えた場合に水中検査装置9のスラスタ28を停止させるようにしてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, it is determined whether or not the impact force applied to the
また、上記第1の実施形態においては、ケーブル10の水中検査装置側張力を第1閾値と比較し、ケーブル10の支援装置側張力を第2閾値と比較し、それらの比較結果によりケーブル10に異常が生じたかどうかを判定する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えばケーブル10の水中検査装置側張力と支援装置側張力との関係を表す指標値を演算し、この指標値と対応する閾値とを比較して、ケーブル10に異常が生じたかどうかを判定するようにしてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
Further, in the first embodiment, the underwater inspection device side tension of the
また、上記第1の実施形態においては、制御装置12は、ケーブル10に異常が生じたかどうかを判定し、その判定結果にウインチ29の制御モードを設定するともに表示装置13に表示させる場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば、制御装置12は異常判定の結果を表示装置13に表示させるのみとし、検査員15が入力手段等でウインチ29の制御モードを切り換るようにしてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the
また、上記第1の実施形態においては、制御装置12は、設定したウインチ29の制御モードを表示装置13に表示させ、例えば手動制御モードの表示によりケーブル10に異常が生じたことを報知する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えばブザーの吹鳴によりケーブル10に異常が生じたことを報知するようにしてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
Moreover, in the said 1st Embodiment, the
また、上記第1の実施形態においては、水中遊泳可能な水中検査装置9を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば原子炉1内構造物の壁面に沿って移動可能な水中検査装置でもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
Moreover, in the said 1st Embodiment, although demonstrated taking the underwater test |
本発明の第2の実施形態を図17〜図22により説明する。本実施形態の原子炉内検査システムは、水中検査装置、水中支援装置、及び地上支援装置を備えた実施形態である。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The in-reactor inspection system of the present embodiment is an embodiment including an underwater inspection device, an underwater support device, and a ground support device.
図17は、本実施形態による原子炉内検査システムの機器配置を一例として表す概略図である。なお、本実施形態において、上記第1の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。 FIG. 17 is a schematic diagram illustrating an example of the equipment layout of the in-reactor inspection system according to the present embodiment. In the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
本実施形態の原子炉内検査システムは、例えば原子炉1のPLR配管6内の目視検査が可能な小型の水中検査装置143と、この水中検査装置143を搭載可能とし、水中検査装置143に接続された二次ケーブル149の送り出し及び巻き取りを行うウインチ141(後述の図18参照)を有する水中支援装置142と、この水中支援装置142に接続された一次ケーブル150の送り出し及び巻き取りを行うウインチ(図示せず)を有する地上支援装置151と、この地上支援装置151に接続された制御装置148と、この制御装置148に接続され、水中検査装置143及び水中支援装置142からのカメラ画像を表示するとともに、水中検査装置143及び水中支援装置142の位置や姿勢等を表示する表示装置146と、制御装置148に接続され、水中検査装置143、水中支援装置142、及び地上支援装置151を操作可能なコントローラ147とを備えている。
The in-reactor inspection system of the present embodiment can be mounted with a small
そして、例えば原子炉1のPLR配管6の目視検査作業を行う場合、オペレーションフロア7上の検査員15は、原子炉1内に水中検査装置143及び水中支援装置142を投入し、これら水中検査装置143及び水中支援装置142の位置や姿勢を表示装置146で確認しつつ、コントローラ147を操作する。詳しくは、まず、水中検査装置143を搭載した水中支援装置142をPLR配管6の近傍まで潜航させる。そして、水中検査装置143を水中支援装置142から離脱させ、その後、水中支援装置142から二次ケーブル149を送り出しつつ、水中検査装置143をPLR配管6の内部に航行させて検査を実施する。このとき、水中支援装置142は、原子炉1内に設定した所定の位置に停留させて、水中検査装置143の航行を支援する。なお、検査終了後は、水中支援装置142が二次ケーブル149を巻取りつつ水中検査装置143を収納して、浮上するようになっている。
For example, when performing a visual inspection work of the PLR pipe 6 of the nuclear reactor 1, the
図18は、水中支援装置142及び水中検査装置143の構成を表す概略図である。
FIG. 18 is a schematic diagram illustrating the configuration of the
この図18において、水中支援装置142は、上記第1の実施形態の水中検査装置9と同様の構成を有する。水中支援装置142は、本体の上面側(図18中上側)、後面側(図18中右側)、及び左側面側(図18中紙面に向かって手前側)に設けられた3つのスラスタ28を備え、3次元に水中遊泳可能となっている。また、水中支援装置142は、本体の位置や姿勢に係わる状態量を検出する検出手段として、慣性センサ部(図示しないが、上記第1の実施形態の慣性センサ部16と同様、ジャイロ、傾斜計、及び地磁気センサを有している)、カメラ21a,21b、及び深度センサ(図示せず)を備えている。また、本体の前面側(図18中左側)には、カメラ21aの撮像方向と光軸が一致するように配置されたスリットレーザ光源22aが設けられ、本体の後面側には、カメラ21bの撮像方向と光軸が一致するように配置されたスリットレーザ光源22bが設けられている。
In FIG. 18, the
また、水中支援装置142は、本体に加わるスラスタ28の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する検出手段として、水中支援装置142に対する周囲流体(冷却水)の相対流速を検出する流速計24と、水中支援装置142が原子炉1内構造物と衝突したときに生じる衝撃力に直接係わる水中支援装置142の加速度を検出する例えば半導体ピエゾ方式の加速度センサ(図示せず)と、二次ケーブル150の水中支援装置側張力に直接係わる状態量を検出する張力用検出器(図示しないが、上記第1の実施形態の張力用検出器26と同様、歪みゲージ等で構成されている)とを備えている。
The
また、水中支援装置142は、水中検査装置143に接続された二次ケーブル149が巻き回されるドラム(図示せず)及びこのドラムを駆動するモータ(図示せず)を有するウインチ141と、このウインチ141の回転角を検出し、その回転角信号を出力するエンコーダ(図示せず)とを備えている。なお、このエンコーダは、水中支援装置142に加わる回転モーメントに直接係わる状態量を検出する検出手段を構成するとともに、水中検査装置143の位置に係わる状態量を検出する検出手段をも構成する。
The
水中検査装置143は、本体の前面側(図18中左側)に設けられた検査用のカメラ160と、本体の後面側(図18中右側)に設けられたスラスタ162とを備えている。また、水中検査装置143は、本体の姿勢に係わる状態量を検出する検出手段として、3軸周りの角速度をそれぞれ検出する3つのジャイロ(図示せず)を備えている。また、水中検査装置143は、本体に加わるスラスタ28の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する検出手段として、二次ケーブル149の水中検査装置側張力に直接係わる状態量を検出する張力用検出器161(詳細は図示しないが、上記第1の実施形態の張力用検出器26と同様、歪みゲージ等で構成されている)を備えている。
The
次に、水中検査装置143が搭載された水中支援装置142を航行させる場合の制御装置148の制御手順を説明する。図19は、制御装置148の制御処理内容を表すPAD図である。
Next, the control procedure of the
この図19において、まずステップ170で、水中支援装置142の初期位置・初期姿勢が入力され、ステップ171に進んで、水中支援装置142の操作処理に移る。まずステップ172で、水中支援装置142の目標移動速度が入力され、ステップ173に進んで、水中支援装置142の位置・姿勢演算処理を行う。この位置・姿勢演算処理は、上記第1の実施形態の位置・姿勢演算処理(前述の図7〜図10参照)と同様の手順を行うものである。すなわち、水中支援装置142のジャイロの角速度信号、傾斜計及び地磁気センサの角度信号に基づき水中支援装置142の姿勢変位を演算し、カメラ21a,21bのうちの少なくとも一方の画像処理等に基づき水中支援装置142の位置変位を演算し、深度センサ23の圧力信号に基づき水中支援装置142の深度を演算し、これら演算した水中支援装置142の姿勢変位、位置変位、及び深度に基づき水中支援装置142の絶対位置・絶対姿勢を演算する。
In FIG. 19, first, in
その後、ステップ174に進んで、水中支援装置142の外力演算処理を行う。この外力演算処理は、上記第1の実施形態の外力演算処理(前述の図11参照)と同様の手順を行うものである。すなわち、水中支援装置142の流速計24の流速信号、加速度センサの加速度信号、及び歪みゲージの歪み信号に基づき、水中支援装置142に加わる外力(詳細には、流体抗力、衝撃力、及び一次ケーブル150の水中支援装置側張力)を演算する。
Then, it progresses to step 174 and the external force calculation process of the
その後、ステップ175に進んで、水中支援装置142のスラスタ制御処理を行う。このスラスタ制御処理は、上記第1の実施形態のスラスタ制御処理(前述の図12参照)と同様の手順を行うものである。すなわち、例えば前述のステップ174で演算した衝撃力が所定の閾値より大きい場合は、水中支援装置142のスラスタ28を停止させる。一方、例えば衝撃力が所定の閾値以下である場合は、前述のステップ173及び174で演算した水中支援装置142の位置や姿勢と水中支援装置142に加わる外力(詳細には、流体抗力、衝撃力、及び一次ケーブル150の水中支援装置側張力)に基づきスラスタ指令推力を演算し、これに応じて水中支援装置142のスラスタ28を駆動させる。
Thereafter, the process proceeds to step 175, where thruster control processing of the
その後、ステップ176に進んで、地上支援装置142のウインチ制御処理を行う。このウインチ制御処理は、上記第1の実施形態のウインチ制御処理(前述の図14参照)と同様の手順を行うものである。まず、地上支援装置151のウインチの駆動電流信号に基づき一次ケーブル150の地上支援装置側張力を演算する。そして、前述のステップ174で演算した一次ケーブル150の水中支援装置側張力と予め設定された第1閾値とを比較し、また一次ケーブル150の地上支援装置側張力と予め設定された第2閾値とを比較し、それらの比較結果により一次ケーブル150に異常が生じたかどうかを判定し、その判定結果に応じて地上支援装置151のウインチの制御モードを連成制御モード又は手動制御モードに設定する(前述の図16参照)。
Thereafter, the process proceeds to step 176, and winch control processing of the
すなわち、例えば水中支援装置側張力が第1閾値より大きくかつ地上支援装置側張力が第2閾値より大きい場合、若しくは、例えば水中支援装置側張力が第1閾値以下かつ地上支援装置側張力が第2閾値以下である場合は、一次ケーブル150が正常な状態にあると判断して連成制御モードに設定し、連成制御モードの表示信号を表示装置146に出力して表示させる。一方、例えば水中支援装置側張力が第1閾値より大きくかつ地上支援装置側張力が第2閾値以下である場合、若しくは、例えば水中支援装置側張力が第1閾値以下かつ地上支援装置側張力が第2閾値より大きい場合は、一次ケーブル150に異常が生じたと判断して手動制御モードに設定し、手動制御モードの表示信号を表示装置146に出力して表示させる。
That is, for example, when the underwater support device side tension is greater than the first threshold and the ground support device side tension is greater than the second threshold, or for example, the underwater support device side tension is equal to or less than the first threshold and the ground support device side tension is the second threshold. If it is equal to or less than the threshold value, it is determined that the
次に、水中支援装置142を停留させつつ水中支援装置142から離脱した水中検査装置143を航行させる場合の制御装置148の制御手順を説明する。図20は、制御装置148の制御処理内容を表すPAD図である。また、図21は、図20中の水中支援装置の外力演算処理の詳細を表すPAD図であり、図22は、図20中の水中検査装置の外力演算処理の詳細を表すPAD図である。
Next, a control procedure of the
これら図20〜図22において、まずステップ180で、水中支援装置142及び水中検査装置143の初期位置・初期姿勢が入力され、ステップ181に進んで、水中支援装置142の操作処理に移る。まずステップ182で、水中支援装置142の位置・姿勢演算処理(前述の図19に示すステップ173の位置・姿勢演算処理と同様の手順)を行う。
20 to 22, first, in
その後、ステップ183に進んで、水中支援装置142の外力演算処理に移る。この外力演算処理において、まずステップ184で、水中支援装置142の流速計24の流速信号、張力用検出器の歪みゲージの歪み信号、ウインチ141の駆動電流信号、及びエンコーダの回転角信号を取り込む。そして、ステップ185に進んで、流速計24の流速信号に基づき水中支援装置142に加わる各軸(X軸、Y軸、Z軸)方向の流体抗力を演算する。また、ステップ186に進んで、歪みゲージの歪み信号に基づき水中支援装置142に加わる一次ケーブル150の水中支援装置側張力を演算する。また、ステップ187に進んで、ウインチ141の駆動電流信号に基づき回転トルクを演算し、水中支援装置142に加わる二次ケーブル149の水中支援装置側張力を演算する。また、ステップ188に進んで、エンコーダの回転角信号に基づき回転角速度ωwを演算し、この回転角速度ωw及びウインチ149の慣性モーメントIw(ウインチ149の形状及び質量分布により異なるため、事前に実験により算出したもの)を用い、下記の式(9)によりウインチ149の回転モーメントFmwを演算する。ステップ188の手順が終了すると、外力演算処理が終了する。
Then, it progresses to step 183 and moves to the external force calculation process of the
その後、ステップ189に進んで、水中支援装置142のスラスタ制御処理を行う。このスラスタ制御処理では、前述のステップ182及び183で演算した水中支援装置142の位置や姿勢と水中支援装置142に加わる外力(詳細には、流体抗力、一次ケーブル150の水中支援装置側張力、二次ケーブル149の水中支援装置側張力、及びウインチ141の回転モーメント)に基づきスラスタ指令推力を演算し、これに応じて水中支援装置142のスラスタ28を駆動させる。ステップ189の手順が終了すると、水中支援装置142の操作処理が終了する。
Thereafter, the process proceeds to step 189 to perform a thruster control process of the
そして、ステップ191に進み、水中検査装置143の操作処理に移る。まずステップ192で、水中検査装置143の目標移動速度が入力され、ステップ193に進んで、水中検査装置143の位置・姿勢演算処理に移る。この位置・姿勢演算処理では、水中支援装置142のエンコーダの回転角信号に基づき二次ケーブル149の送り出し量を演算し、水中検査装置143の位置を演算する。また、水中検査装置143のジャイロの角速度信号に基づき3軸周りの回転角を演算し、水中検査装置143の姿勢を演算する。
Then, the process proceeds to step 191 and the operation process of the
その後、ステップ194に進んで、水中検査装置143の外力演算処理に移る。この外力演算処理において、まずステップ195で、水中検査装置143の歪みゲージの歪み信号を取り込み、ステップ196に進んで、その歪み信号に基づき二次ケーブル149の水中検査装置側張力を演算する。ステップ196の手順が終了すると、外力演算処理が終了する。
Thereafter, the process proceeds to step 194, and the process proceeds to an external force calculation process of the
その後、ステップ197に進んで、水中検査装置143のスラスタ制御処理を行う。このスラスタ制御処理では、前述のステップ194で演算した二次ケーブル149の水中支援装置側張力を考慮しつつ、前述のステップ193で演算した水中支援装置142の位置や姿勢に基づきスラスタ指令推力を演算し、これに応じて水中支援装置142のスラスタ162を駆動させる。
Thereafter, the process proceeds to step 197, where thruster control processing of the
その後、ステップ198に進んで、水中支援装置142のウインチ制御処理を行う。このウインチ制御処理は、上記第1の実施形態のウインチ制御処理(前述の図14参照)と同様の手順を行うものである。まず、水中支援装置142のウインチ141の駆動電流信号に基づき二次ケーブル149の水中支援装置側張力を演算する。そして、前述のステップ197で演算した二次ケーブル149の水中検査装置側張力と予め設定された第3閾値とを比較し、また二次ケーブル149の水中支援装置側張力と予め設定された第4閾値とを比較し、それらの比較結果により二次ケーブル149に異常が生じたかどうかを判定し、その判定結果に応じて水中支援装置142のウインチ141の制御モードを連成制御モード又は手動制御モードに設定する(前述の図16参照)。
Then, it progresses to step 198 and the winch control process of the
すなわち、例えば水中検査装置側張力が第3閾値より大きくかつ水中支援装置側張力が第4閾値より大きい場合、若しくは、例えば水中検査装置側張力が第3閾値以下かつ水中支援装置側張力が第4閾値以下である場合は、二次ケーブル149が正常な状態にあると判断して連成制御モードに設定し、連成制御モードの表示信号を表示装置146に出力して表示させる。一方、例えば水中検査装置側張力が第3閾値より大きくかつ水中支援装置側張力が第4閾値以下である場合、若しくは、例えば水中検査装置側張力が第3閾値以下かつ水中支援装置側張力が第4閾値より大きい場合は、二次ケーブル149に異常が生じたと判断して手動制御モードに設定し、手動制御モードの表示信号を表示装置146に出力して表示させる。
That is, for example, when the underwater inspection device side tension is greater than the third threshold and the underwater support device side tension is greater than the fourth threshold, or for example, the underwater inspection device side tension is equal to or less than the third threshold and the underwater support device side tension is the fourth. If it is equal to or less than the threshold value, it is determined that the
以上のように構成された本実施形態においては、例えば水中検査装置143が搭載された水中支援装置142を潜航させる場合、制御装置148は、水中支援装置142のジャイロ、傾斜計、及び地磁気センサの検出結果とカメラ21a,21bの画像処理結果等に基づき、水中支援装置142の位置や姿勢を演算する。また、水中支援装置142の流速計24、加速度センサ、及び張力用検出器の検出結果に基づき、水中支援装置142に加わる外力(詳細には、流体抗力、衝撃力、及び一次ケーブル150の水中支援装置側張力)を演算する。これにより、水中支援装置142に加わる外力を直接かつ即時的に検出することができ、その検出精度を高めることができる。そして、制御装置148は、演算した水中支援装置142に加わる外力と水中支援装置142の位置や姿勢に基づきスラスタ指令推力を演算し、これに応じて水中支援装置142のスラスタ28を駆動させる。したがって、水中支援装置142の位置や姿勢制御の精度を向上させることができる。また、制御装置148は、例えば水中支援装置142が原子炉1内構造物と衝突したときに生じる衝撃力が大きい場合、水中支援装置142のスラスタ28を停止させる。これにより、水中支援装置142の位置や姿勢制御が不安定となる状態に陥っても、安定な状態により早く復帰させることができる。
In the present embodiment configured as described above, for example, when the
また、制御装置148は、地上支援装置151のウインチの駆動電流に基づき一次ケーブル150の地上支援装置側張力を演算し、この一次ケーブル150の地上支援装置側張力と前述した水中支援装置側張力に基づき一次ケーブル150に異常が生じたかどうかを判定する。そして、その判定結果に応じて、地上支援装置151のウインチの制御モードを設定するとともに、設定した制御モードを表示装置146に表示させる。すなわち、例えば水中支援装置142に接続された一次ケーブル150が原子炉1内構造物等に引っかかるような異常が生じた場合、コントローラ146の地上支援装置ウインチ用操作レバーの操作に応じて制御する手動制御モードを設定するとともに、その手動制御モードを表示装置13に表示する。これにより、検査員15は一次ケーブル150の異常に気づいて対処することができ、一次ケーブル150の破断を防止することができる。
Further, the
一方、例えば水中支援装置142を停留させつつ水中支援装置142から離脱した水中検査装置143を潜航させる場合、制御装置148は、水中支援装置142の流速計24、張力用検出器、ウインチ141のモータ駆動電流検出回路、及びエンコーダの検出結果に基づき、水中支援装置142に加わる外力(詳細には、流体抗力、一次ケーブル150の水中支援装置側張力、二次ケーブル149の水中支援装置側張力、及び回転モーメント)を演算する。これにより、水中支援装置142に加わる外力を直接かつ即時的に検出することができ、その検出精度を高めることができる。そして、制御装置148は、演算した水中支援装置142に加わる外力と水中支援装置142の位置や姿勢に基づき、水中支援装置142を停留させるためのスラスタ指令推力を演算し、これに応じて水中支援装置142のスラスタ28を駆動させる。したがって、水中支援装置142の停留制御の精度を向上させることができる。
On the other hand, for example, when the
また、制御装置12は、水中支援装置142のエンコーダ及び水中検査装置143のジャイロの検出結果に基づき、水中検査装置143の位置や姿勢を演算する。また、水中検査装置143の張力用検出器161の検出結果に基づき、水中検査装置143に加わる外力(詳細には、二次ケーブル149の水中検査装置側張力)を演算する。これにより、水中検査装置143に加わる外力を直接かつ即時的に検出することができ、その検出精度を高めることができる。そして、制御装置148は、二次ケーブル149の水中検査装置側張力を考慮しつつ、水中検査装置143の位置や姿勢に基づきスラスタ指令推力を演算し、これに応じて水中検査装置143のスラスタ28を駆動させる。したがって、水中検査装置143の位置や姿勢制御の精度を向上させることができる。
Further, the
また、制御装置12は、水中支援装置142のウインチ141の駆動電流に基づき二次ケーブル149の水中支援装置側張力を演算し、この水中検査装置側張力と前述した水中支援装置側張力に基づき二次ケーブル149に異常が生じたかどうかを判定する。そして、その判定結果に応じて、水中支援装置143のウインチ141の制御モードを設定するとともに、設定した制御モードを表示装置146に表示させる。すなわち、例えば水中検査装置143に接続された二次ケーブル149が周囲構造物等に引っかかるような異常が生じた場合、コントローラ146の水中支援装置ウインチ用操作レバーの操作に応じて制御する手動制御モードを設定するとともに、その手動制御モードを表示装置146に表示する。これにより、検査員15は二次ケーブル149の異常に気づいて対処することができ、二次ケーブル149の破断を防止することができる。
Further, the
なお、上記第2の実施形態においては、水中検査装置143は、本体に加わるスラスタ162の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する検出手段として、二次ケーブル149の水中検査装置側張力に直接係わる状態量を検出する張力用検出器161を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば水中検査装置143に対する周囲流体(冷却水)の相対流速を検出する流速計を設け、制御装置148は、この流速計の検出結果に基づき水中検査装置143に加わる流体抗力を演算するようにしてもよい。また、例えば水中検査装置143が周囲構造物と衝突したときに生じる衝撃力に直接係わる水中検査装置143の加速度を検出する例えば半導体ピエゾ方式の加速度センサを設け、制御装置148は、この加速度センサの検出結果に基づき水中検査装置143に加わる衝撃力を演算するようにしてもよい。また、制御装置12は、例えば外力が予め設定された所定の閾値を越えた場合、水中検査装置143のスラスタ162を停止させるようにしてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
In the second embodiment, the
9 水中検査装置(水中移動体)
10 ケーブル
11 地上支援装置
12 制御装置(位置・姿勢演算手段、外力演算手段、推進機構制御手段、ウインチ制御手段、異常判定手段、制御モード設定手段)
13 表示装置(報知手段)
17 ジャイロ(第1検出手段)
18 傾斜計(第1検出手段)
19 地磁気センサ(第1検出手段)
21a,21b カメラ(第1検出手段)
23 深度センサ(第1検出手段)
24 流速計(相対流速検出器、第2検出手段)
25 加速度センサ(加速度検出器、第2検出手段)
26 張力用検出器(張力用検出手段、第2検出手段)
28 スラスタ(推進機構)
29 ウインチ
42b 支援装置用操作レバー(ウインチ用操作手段)
141 ウインチ
142 水中支援装置(水中移動体、支援装置)
143 水中検査装置(水中移動体)
146 表示装置(報知手段)
148 制御装置(位置・姿勢演算手段、外力演算手段、推進機構制御手段、ウインチ制御手段、異常判定手段、制御モード設定手段)
149 二次ケーブル
150 一次ケーブル
151 地上支援装置
9 Underwater inspection equipment (underwater moving body)
10
13 Display device (notification means)
17 Gyro (first detection means)
18 Inclinometer (first detection means)
19 Geomagnetic sensor (first detection means)
21a, 21b Camera (first detection means)
23 Depth sensor (first detection means)
24 Current meter (relative flow velocity detector, second detection means)
25 Acceleration sensor (acceleration detector, second detection means)
26 Tension detector (tension detection means, second detection means)
28 Thruster (propulsion mechanism)
29 winch 42b support lever operating lever (winch operating means)
141
143 Underwater inspection equipment (underwater moving body)
146 Display device (notification means)
148 Control device (position / attitude calculation means, external force calculation means, propulsion mechanism control means, winch control means, abnormality determination means, control mode setting means)
149
Claims (12)
前記水中移動体に設けられ、前記本体に加わる前記推進機構の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する第2検出手段と、
前記第2検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる外力を演算する外力演算手段と、
前記位置・姿勢演算手段で演算した前記水中移動体の位置や姿勢と前記外力演算手段で演算した前記水中移動体に加わる外力に基づき、前記推進機構を制御する推進機構制御手段とを備え、
前記推進機構制御手段は、前記外力演算手段で演算した外力が予め設定された所定の閾値を越えた場合、前記推進機構を停止させることを特徴とする水中移動体制御システム。 An underwater moving body having a propulsion mechanism for applying thrust to a main body; a first detecting means for detecting a state quantity related to a position and posture of the underwater moving body; and the underwater moving body based on a detection result of the first detecting means. Underwater vehicle control system equipped with position / posture calculation means for calculating the position and posture of
A second detecting means provided on the underwater moving body for detecting a state quantity directly related to an external force other than a thrust of the propulsion mechanism applied to the main body;
An external force calculation means for calculating an external force applied to the underwater moving body based on a detection result of the second detection means;
A propulsion mechanism control means for controlling the propulsion mechanism based on the position and posture of the underwater moving body calculated by the position / posture calculating means and the external force applied to the underwater moving body calculated by the external force calculating means ;
The underwater vehicle control system, wherein the propulsion mechanism control means stops the propulsion mechanism when the external force calculated by the external force calculation means exceeds a predetermined threshold value set in advance .
前記第2検出手段は、前記水中移動体に対する周囲流体の相対流速を検出する相対流速検出器を有し、
前記外力演算手段は、前記相対流速検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる流体抗力を演算することを特徴とする水中移動体制御システム。 The underwater vehicle control system according to claim 1,
The second detection means has a relative flow velocity detector that detects a relative flow velocity of the surrounding fluid with respect to the underwater moving body,
The underwater moving body control system, wherein the external force calculating means calculates a fluid drag force applied to the underwater moving body based on a detection result of the relative flow velocity detector.
前記第2検出手段は、前記水中移動体が周囲構造物と衝突したときに生じる衝撃力に直接係わる前記水中移動体の加速度を検出する加速度検出器を有し、
前記外力演算手段は、前記加速度検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる衝撃力を演算することを特徴とする水中移動体制御システム。 In the underwater vehicle control system according to claim 1 or 2 ,
The second detection means includes an acceleration detector that detects an acceleration of the underwater moving body directly related to an impact force generated when the underwater moving body collides with a surrounding structure.
The underwater moving body control system, wherein the external force calculating means calculates an impact force applied to the underwater moving body based on a detection result of the acceleration detector.
前記第2検出手段は、前記水中移動体に接続されたケーブルの張力に直接係わる状態量を検出する張力用検出手段を有し、
前記外力演算手段は、前記張力用検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わるケーブル張力を演算することを特徴とする水中移動体制御システム。 The underwater vehicle control system according to any one of claims 1 to 3 ,
The second detection means has tension detection means for detecting a state quantity directly related to the tension of the cable connected to the underwater moving body,
The underwater moving body control system, wherein the external force calculating means calculates a cable tension applied to the underwater moving body based on a detection result of the tension detecting means.
前記水中移動体は、ケーブルの送り出し及び巻き取りを行うウインチを有し、
前記第2検出手段は、前記ウインチの回転角を検出する回転角検出器を有し、
前記外力演算手段は、前記回転角検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる回転モーメントを演算することを特徴とする水中移動体制御システム。 The underwater vehicle control system according to any one of claims 1 to 4 ,
The underwater vehicle has a winch that feeds and winds the cable,
The second detection means includes a rotation angle detector that detects a rotation angle of the winch,
The underwater moving body control system, wherein the external force calculating means calculates a rotational moment applied to the underwater moving body based on a detection result of the rotation angle detector.
前記水中移動体に設けられ、前記本体に加わる前記推進機構の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する第2検出手段と、A second detecting means provided on the underwater moving body for detecting a state quantity directly related to an external force other than a thrust of the propulsion mechanism applied to the main body;
前記第2検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる外力を演算する外力演算手段と、An external force calculation means for calculating an external force applied to the underwater moving body based on a detection result of the second detection means;
前記位置・姿勢演算手段で演算した前記水中移動体の位置や姿勢と前記外力演算手段で演算した前記水中移動体に加わる外力に基づき、前記推進機構を制御する推進機構制御手段とを備え、A propulsion mechanism control means for controlling the propulsion mechanism based on the position and posture of the underwater moving body calculated by the position / posture calculating means and the external force applied to the underwater moving body calculated by the external force calculating means;
前記第2検出手段は、前記水中移動体が周囲構造物と衝突したときに生じる衝撃力に直接係わる前記水中移動体の加速度を検出する加速度検出器を有し、The second detection means includes an acceleration detector that detects an acceleration of the underwater moving body directly related to an impact force generated when the underwater moving body collides with a surrounding structure.
前記外力演算手段は、前記加速度検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる衝撃力を演算することを特徴とする水中移動体制御システム。The underwater moving body control system, wherein the external force calculating means calculates an impact force applied to the underwater moving body based on a detection result of the acceleration detector.
前記第2検出手段は、前記水中移動体に接続されたケーブルの張力に直接係わる状態量を検出する張力用検出手段を有し、The second detection means has tension detection means for detecting a state quantity directly related to the tension of the cable connected to the underwater moving body,
前記外力演算手段は、前記張力用検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わるケーブル張力を演算することを特徴とする水中移動体制御システム。The underwater moving body control system, wherein the external force calculating means calculates a cable tension applied to the underwater moving body based on a detection result of the tension detecting means.
前記水中移動体は、ケーブルの送り出し及び巻き取りを行うウインチを有し、The underwater vehicle has a winch that feeds and winds the cable,
前記第2検出手段は、前記ウインチの回転角を検出する回転角検出器を有し、The second detection means includes a rotation angle detector that detects a rotation angle of the winch,
前記外力演算手段は、前記回転角検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる回転モーメントを演算することを特徴とする水中移動体制御システム。The underwater moving body control system, wherein the external force calculating means calculates a rotational moment applied to the underwater moving body based on a detection result of the rotation angle detector.
前記水中移動体に設けられ、前記本体に加わる前記推進機構の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する第2検出手段と、A second detecting means provided on the underwater moving body for detecting a state quantity directly related to an external force other than a thrust of the propulsion mechanism applied to the main body;
前記第2検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる外力を演算する外力演算手段と、An external force calculation means for calculating an external force applied to the underwater moving body based on a detection result of the second detection means;
前記位置・姿勢演算手段で演算した前記水中移動体の位置や姿勢と前記外力演算手段で演算した前記水中移動体に加わる外力に基づき、前記推進機構を制御する推進機構制御手段とを備え、A propulsion mechanism control means for controlling the propulsion mechanism based on the position and posture of the underwater moving body calculated by the position / posture calculating means and the external force applied to the underwater moving body calculated by the external force calculating means;
前記第2検出手段は、前記水中移動体に接続されたケーブルの張力に直接係わる状態量を検出する張力用検出手段を有し、The second detection means has tension detection means for detecting a state quantity directly related to the tension of the cable connected to the underwater moving body,
前記外力演算手段は、前記張力用検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わるケーブル張力を演算することを特徴とする水中移動体制御システム。 The underwater moving body control system, wherein the external force calculating means calculates a cable tension applied to the underwater moving body based on a detection result of the tension detecting means.
前記水中移動体は、ケーブルの送り出し及び巻き取りを行うウインチを有し、The underwater vehicle has a winch that feeds and winds the cable,
前記第2検出手段は、前記ウインチの回転角を検出する回転角検出器を有し、The second detection means includes a rotation angle detector that detects a rotation angle of the winch,
前記外力演算手段は、前記回転角検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる回転モーメントを演算することを特徴とする水中移動体制御システム。The underwater moving body control system, wherein the external force calculating means calculates a rotational moment applied to the underwater moving body based on a detection result of the rotation angle detector.
前記水中移動体に設けられ、前記本体に加わる前記推進機構の推力以外の外力に直接係わる状態量を検出する第2検出手段と、A second detecting means provided on the underwater moving body for detecting a state quantity directly related to an external force other than a thrust of the propulsion mechanism applied to the main body;
前記第2検出手段の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる外力を演算する外力演算手段と、An external force calculation means for calculating an external force applied to the underwater moving body based on a detection result of the second detection means;
前記位置・姿勢演算手段で演算した前記水中移動体の位置や姿勢と前記外力演算手段で演算した前記水中移動体に加わる外力に基づき、前記推進機構を制御する推進機構制御手段とを備え、A propulsion mechanism control means for controlling the propulsion mechanism based on the position and posture of the underwater moving body calculated by the position / posture calculating means and the external force applied to the underwater moving body calculated by the external force calculating means;
前記第2検出手段は、前記ウインチの回転角を検出する回転角検出器を有し、The second detection means includes a rotation angle detector that detects a rotation angle of the winch,
前記外力演算手段は、前記回転角検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる回転モーメントを演算することを特徴とする水中移動体制御システム。The underwater moving body control system, wherein the external force calculating means calculates a rotational moment applied to the underwater moving body based on a detection result of the rotation angle detector.
前記第2検出手段は、前記水中移動体に対する周囲流体の相対流速を検出する相対流速検出器を有し、The second detection means has a relative flow velocity detector that detects a relative flow velocity of the surrounding fluid with respect to the underwater moving body,
前記外力演算手段は、前記相対流速検出器の検出結果に基づき前記水中移動体に加わる流体抗力を演算することを特徴とする水中移動体制御システム。The underwater moving body control system, wherein the external force calculating means calculates a fluid drag force applied to the underwater moving body based on a detection result of the relative flow velocity detector.
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