JP6640643B2 - 水中点検装置及び水中点検方法 - Google Patents
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Description
[第1の実施形態]
第1の実施形態に係る水中点検装置及び点検方法について、図1乃至図7を用いて説明する。なお、本実施形態では点検対象設備がタンクの例を説明するが、原子炉容器や燃料プール、又は一般の容器にも適用可能である。
第1の実施形態に係る水中点検装置10は、図1に示すように、水等の液体が満たされている点検対象設備20内の水面上を移動可能な移動体(ビークル)101と、水中にある機器や構造物の点検に使用するセンサ群(例えば、可視カメラ、超音波センサ等)が配置されたセンサ部102と、移動体101からケーブル112によりセンサ部102を水中に投下又は引上げるためのセンサ部昇降装置103と、移動体101に接続された制御ケーブル、電源ケーブル等からなるケーブル113を移動体101の移動に合わせて繰出し又は巻取るケーブル駆動装置104と、移動体101、センサ部102、センサ部昇降装置103及びケーブル駆動装置104を制御する制御装置105と、点検対象設備20内に設置され、点検対象設備20内の移動体101等を撮像する移動体撮像装置106と、移動体101の下部に設けられセンサ部102等を撮像するセンサ部撮像装置107と、位置算出処理を行うデータ処理装置108と、算出した位置等の情報を出力する表示装置109と、から構成される。
移動体101は、例えばスラスタ等の推進装置111を用いて水上を移動可能な船型又はホバー型の移動体(ビークル)が用いられ、制御装置105により移動制御される。この移動体101には、センサ部102、センサ部昇降装置103及びセンサ部撮像装置107が搭載され、センサ部102には点検内容に応じて、可視カメラ、赤外線カメラ、超音波センサ、放射線検出器、温度計、等からなるセンサ群が配置される。
〈水中点検作業フロー〉
本実施形態に係る水中点検装置10を用いて点検対象設備20内の保守点検作業を行う際の水中点検作業フローを図3により説明する。
次に、データ処理装置108による移動体101の三次元位置データの算出フロー及びセンサ部102の三次元相対位置データの算出フローについて、図4及び図5により説明するが、両者は基本的なフローは同じなので、ここでは移動体101の三次元位置データの算出フローについて説明する。
次に、S21で抽出した特徴点a1〜a3、a1’〜a3’の近傍に設定された特徴量算出領域b1〜b3、b1’〜b3’における色情報や輝度勾配情報を基にした特徴量(例えば、HOG(Histogram of Oriented Gradients)特徴量)c1〜c3、c1’〜c3’を算出する(S22)。
なお、図5(a)、(b)では、便宜上、特徴点がそれぞれ3つ図示されているが、実際の特徴点の数は4以上となる場合もある。
次に、S24で算出された移動体101の3カ所以上の対応点の三次元座標と、移動体101の実際の特徴点の配置・寸法情報を表した既知の三次元データとを照合することで(S25)、点検対象設備20内の三次元空間における移動体101の実際の位置・姿勢を表す三次元位置データを算出する(S26)。
そして、センサ部の絶対的な三次元位置データは、図3のS7で説明したように、移動体101の三次元位置データとセンサ部102の三次元相対位置データを統合することにより算出される。
図4のS23における対応点の抽出ステップでは、時系列的に取得した三次元画像から対応点の位置を追跡することも可能であり、2回目以降の位置計測処理においては、特徴点抽出から対応点抽出までの処理を省略することで処理時間を短縮することができる。
さらに、特徴点の追跡処理手法としては、例えば特徴点周辺画像のテンプレートマッチングによる追跡や、Lucas-Kanade法、Mean-Shift法などの手法が適用可能である。
データ処理装置108は、図6及び図7に示すように、移動体101及びセンサ部102の三次元位置データに基づいて、移動体101及びセンサ部102の位置を点検対象設備20の画像上に描画した上面図や側面図(図6参照)、又は三次元画像(図7参照)を作成し、表示装置109に適宜組み合わせて出力する。
以上、説明したように本第1の実施形態によれば、点検対象設備20が、アクセス経路が限られているタンク等の場合であっても、特徴量の比較手法を用いた三次元位置データ算出手段により、点検対象設備20内における移動体101及びセンサ部102の位置を高精度で求めることができる。
また、移動体101及びセンサ部102の位置を可視化された画像で表示することで、保守点検作業の効率化を図ることができる。
第2の実施形態に係る水中点検装置及び点検方法について、図8乃至図10を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同一又は類似の構成については同一の符号を付し、重複説明を省略する。
本第2の実施形態では、図8に示すように、センサ部102が水中で移動するためのセンサ部移動装置110(例えば、スラスタ、クローラ等)を備えるとともに、移動体撮像装置106及びセンサ部撮像装置107として、例えば測定対象の表面形状を取得可能な三次元形状撮像装置(三次元スキャナ)を用いる構成としている。
〈水中点検作業フロー〉
本第2の実施形態に係る水中点検装置10を用いて点検対象設備20内の保守点検作業を行う際の水中点検作業フローを図9により説明する。なお、第1の実施形態(図3)と同じ動作をする部分については説明を省略し、相違する部分のみを説明する。
S33で計測した移動体101の位置が点検対象位置の上部(目標位置)に到達していなければ、S31に戻り、移動体101を再度移動させる。
次に、第2の実施形態に係るデータ処理装置108による移動体101の位置計測処理フロー及びセンサ部102の相対位置計測処理フローについて説明する。
データ処理装置108は、算出した移動体位置及びセンサ部位置を描画した画像に加え、図10に示すように、点検対象設備20内の点検対象箇所の点検を行う際の移動体101の目標位置101a、及びセンサ部102の目標位置102aを画像上に重ね合わせて描画した画像を生成し、表示装置109に出力する。
また、移動体101及びセンサ部102の三次元位置情報と、それぞれの目標位置101a、102aからのずれ量を数値として画面上に描画することも可能である。
以上、説明したように第2の実施形態によれば、三次元スキャナ等で取得した三次元形状データを用いることで移動体101及びセンサ部102の三次元位置を高精度で算出することが可能となる。
Claims (6)
- 点検対象設備内の水面上を移動可能な移動体と、前記移動体にケーブルを介して昇降可能に設置され、目標位置にある点検対象物を保守点検するセンサ部と、前記点検対象設備内に設置され移動体を撮像する移動体撮像装置と、前記移動体の下部に設けられ前記センサ部を撮像するセンサ部撮像装置と、前記移動体撮像装置とセンサ部撮像装置から入力されたデータを処理するデータ処理装置と、を備えた水中点検装置において、
前記データ処理装置は、前記移動体撮像装置から入力された前記移動体の撮像画像に基づいて算出された当該移動体の三次元位置データと、前記センサ部撮像装置から入力された前記センサ部の撮像画像に基づいて算出された当該センサ部の三次元相対位置データを統合することにより、前記センサ部の三次元位置を算出することを特徴とする水中点検装置。 - 点検対象設備内の水面上を移動可能な移動体と、前記移動体にケーブルを介して昇降可能に接続され、目標位置にある点検対象物を保守点検するセンサ部と、前記点検対象設備内に設置され移動体を撮像する移動体撮像装置と、前記移動体の下部に設けられ前記センサ部を撮像するセンサ部撮像装置と、前記移動体撮像装置とセンサ部撮像装置から入力されたデータを処理するデータ処理装置と、を備えた水中点検装置を用いて前記センサ部の三次元位置を算出する水中点検方法において、
前記データ処理装置は、前記移動体撮像装置から入力された移動体の撮像画像に基づいて算出された前記移動体の三次元位置データと、前記センサ部撮像装置から入力されたセンサ部の撮像画像に基づいて算出された前記センサ部の三次元相対位置データを統合することにより、前記センサ部の三次元位置を算出し、前記算出された三次元位置が前記目標位置に近接するまで前記移動体を移動させることを特徴とする水中点検方法。 - 前記データ処理装置は、前記移動体撮像装置が時系列的に撮像した複数の撮像画像から、それぞれ複数の特徴点及び特徴量を求め、前記複数の撮像画像との間で前記複数の特徴量の類似性を判断することにより前記複数の特徴点の対応付けを行い、現時刻における前記移動体の三次元座標を求めるとともに当該移動体の実寸法情報と照合することで、現時刻における前記移動体の三次元位置データを算出することを特徴とする請求項2記載の水中点検方法。
- 前記データ処理装置は、前記センサ部撮像装置が時系列的に撮像した複数の撮像画像から、それぞれ複数の特徴点及び特徴量を求め、前記複数の撮像画像との間で前記複数の特徴量の類似性を判断することにより前記複数の特徴点の対応付けを行い、現時刻における前記センサ部の三次元座標を求めるとともに当該センサ部の実寸法情報と照合することで、現時刻における前記センサ部の三次元相対位置データを算出することを特徴とする請求項2又は3記載の水中点検方法。
- 前記移動体撮像装置及び/又は前記センサ部撮像装置は三次元形状測定装置からなり、前記データ処理装置で算出された当該移動体及び/又は当該センサ部の三次元形状データと、当該移動体及び/又は当該センサ部の三次元実形状情報とを照合することで前記移動体及び/又は前記センサ部の三次元位置データを算出することを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の水中点検方法。
- 前記データ処理装置により算出された前記移動体の三次元位置データ及び前記センサ部の三次元位置データと、前記移動体及び前記センサ部の目標位置を表示装置に表示することにより、前記移動体及び前記センサ部の移動制御を行うことを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載の水中点検方法。
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