JP6777523B2 - 搬送支援装置及び搬送支援方法 - Google Patents

Description

本開示は、クレーンに接続された吊上げ治具に搬送物を連結して目標位置まで搬送する際に、目標位置に対する吊上げ治具の位置決め作業を支援する搬送支援装置、及び、搬送支援方法に関する。

加圧水型原子炉（ＰＷＲ）は、主として格子状に配列された燃料集合体から構成された炉心を有し、燃料集合体に対して制御棒駆動装置により制御棒クラスタを上方から挿入又は上方へ引抜くことで炉心の反応度を制御する。このような加圧水型原子炉では、原子炉容器の内部構造は上部炉内構造物と下部炉内構造物とに大別される。上部炉内構造物は、支持柱により連結された上部支持板及び上部炉心板に制御棒クラスタ案内管が支持されて構成される。また下部炉内構造物は、炉心槽内で支持柱により連結された下部支持板及び下部炉心板を含んで構成されている。

加圧水型原子炉では、炉心の定期検査の際に燃料集合体を交換する必要がある。燃料集合体を交換するためには、原子炉容器内に収納されている上部炉内構造物を外部に取り出さなければならない。また下部炉内構造物は、上部炉内構造物ほど頻度が高くないものの、検査や改造工事等のために原子炉容器から取り出す場合がある。このように炉内構造物を原子炉容器から取り出す場合には、専用の吊上げ治具を用いた搬送作業が行われる。

特許文献１には、このような用途に用いられる搬送装置の一例として、専用の吊上げ治具としてクレーンに連結された吊上げ枠体を、搬送物である炉内構造物に取り付けて搬送するものが開示されている。そして、吊上げ枠体に連結されて搬送される炉内構造物を目標位置（載置スタンド）に載置する際には、吊上げ枠体に設けられたガイドブッシュに、目標位置に設けられたガイドピンが挿入されるようクレーンを操作することで位置決め作業が行われる。この文献では特に、レーザ光源とカメラからなる光学的位置決め機構を備えることにより、位置決め作業の安全性及び信頼性を向上できることが記載されている。

実開平０６−６９８９５号公報

ところで原子炉容器内に格納されている炉内構造物は高線量物であるため、上述のような搬送作業は、作業現場から隔離された環境にいる作業員によって、カメラの撮像画像を介して遠隔的に行われる。このように直接目視による確認が困難な環境で、限られた視界の撮像画像を参考しながら位置決め作業を実施することは難易度が高く、熟練者の技術が求められる。

本発明の少なくとも１実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、作業者の技量に依存することなく、搬送物の目標位置に対する位置決めを容易且つ精度のよく実施可能な搬送支援装置及び搬送支援方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも１実施形態に係る搬送支援装置は上記課題を解決するために、
クレーンに接続された吊上げ治具に搬送物を連結して目標位置まで搬送する際に、前記目標位置に設けられた複数のガイドピンが、前記吊上げ治具に設けられた複数のガイドブッシュにそれぞれ挿入されるように実施される、前記吊上げ治具の前記目標位置に対する位置決め作業を支援する搬送支援装置であって、
前記複数のガイドブッシュに対する前記複数のガイドピンの相対位置をそれぞれの検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記搬送物の前記目標位置に対する位置関係を演算する演算部と、
前記演算部の演算結果を出力する出力部と、
を備える。

上記（１）の構成によれば、検出部によって、吊上げ治具に設けられた複数のガイドブッシュと、搬送先である目標位置に設けられた複数のガイドピンとの相対位置がそれぞれ検出される。検出部の検出結果は、演算部にて解析されることにより、搬送物の目標位置に対する位置関係が幾何学的に演算され、数値化される。演算部の演算結果は出力部から出力されることで、クレーンを操作する作業者は、目標位置を定量的に把握することができる。その結果、作業者の技量に依存することなく位置決めが可能となる。

（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、
前記検出部は、前記位置決め作業が実施される際に、前記複数のガイドブッシュの各々の上方に配置された撮像装置によって前記複数のガイドブッシュの各々を撮像した撮像画像に基づいて、前記相対位置を検出する。

上記（２）の構成によれば、検出部における相対位置の検出は、ガイドブッシュの上方に配置された撮像装置によってガイドブッシュを撮像することで、位置決め作業の際に、撮像画像から特定されるガイドブッシュ及びガイドピンに基づいて行われる。

（３）幾つかの実施形態では上記（２）の構成において、
前記検出部は、前記撮像画像について、各画素の輝度が所定閾値以上であるか否かを判定することにより二値化処理を実施して、前記複数のガイドブッシュ及び前記ガイドピンを特定する。

上記（３）の構成によれば、撮像装置で取得される撮像画像に対して二値化処理を実施することにより、撮像画像をモノクロ画像に変換する。モノクロ画像はデータ容量が少なく、処理速度の向上に貢献する。そのため、本構成では、検出部にて撮像画像からガイドブッシュ及びガイドピンを迅速に特定でき、その結果、リアルタイムな支援制御が可能となる。

（４）幾つかの実施形態では上記（１）から（３）のいずれか１構成において、
前記クレーンはポーラクレーンであり、
前記目標位置は前記ポーラクレーンの回動中心より径方向外側に設定されている。

上記（４）の構成によれば、搬送作業を行うためのクレーンとしてポーラクレーンが採用される。搬送先である目標位置が、ポーラクレーンの回動中心より径方向外側に設定される場合、目標位置が回動中心に近い場合に比べてクレーンの操作難易度が高くなる。このような場合であっても、上述したように、搬送物の目標位置に対する位置関係を定量的に出力することで、作業者は、その出力結果を参照することで、クレーンを容易に操作して精度のよい位置決め作業を行うことができる。

（５）幾つかの実施形態では上記（４）の構成において、
前記複数のガイドピンは、前記目標位置に設置された載置スタンドの周方向に沿って配置されている。

上記（５）の構成によれば、位置決め作業で搬送先を特定するための基準となるガイドピンが載置スタンドに直接設けられる。このような場合、ガイドピンが載置スタンドの周方向に沿って配置されることで、精度のよい位置決めが可能となる。

（６）幾つかの実施形態では上記（４）の構成において、
前記複数のガイドピンは、前記目標位置に設置された載置スタンドに隣接する壁面から突出した突出壁の上面に偏在して設けられている。

上記（６）の構成によれば、位置決め作業で搬送先を特定するための基準となるガイドピンが、目標位置に設置された載置スタンドに隣接する壁面から突出した突出壁の上面に設けられる。このような場合、位置決め作業の精度は、載置スタンドと突出壁との間に存在する誤差等によって少なからず影響を受けやすいが、上述のように演算部の演算結果を定量的に出力することで、作業者の技量に依存することなく精度のよい位置決めが可能となる。

（７）幾つかの実施形態では上記（１）から（６）のいずれか１構成において、
前記吊上げ治具のうち前記ガイドブッシュより上方側には、前記ガイドブッシュを照射する光源が設けられている。

上記（７）の構成によれば、ガイドブッシュの上方側から光源でガイドブッシュを照射することで、位置決め作業の際に、ガイドブッシュと、ガイドブッシュに挿入されるガイドピンとの位置関係を明瞭に検出できる。

（８）幾つかの実施形態では上記（１）から（７）のいずれか１構成において、
前記複数のガイドピンの先端部には、前記ガイドピンの中心軸に対応する位置に反射部材が設けられている。

上記（８）の構成によれば、ガイドピンの中心軸に対応する位置に反射部材が設けられることで、検出部によってガイドピンの中心をより精度よく検出できる。

（９）幾つかの実施形態では上記（１）から（８）のいずれか１構成において、
前記搬送物は原子炉容器内に収納される炉内構造物である。

上記（９）の構成によれば、搬送物が原子炉容器内に格納される高線量物である炉内構造物である場合、上述のような搬送作業は、作業現場から隔離された環境にいる作業員によって、カメラの撮像画像を介して遠隔的に行われるが、演算部の演算結果が定量的に出力されることで、作業者の技量に依存することなく精度のよい位置決めが可能となる。

（１０）本発明の少なくとも１実施形態に係る搬送支援方法は上記課題を解決するために、
クレーンに接続された吊上げ治具に搬送物を連結して目標位置まで搬送する際に、前記目標位置に設けられた複数のガイドピンが、前記吊上げ治具に設けられた複数のガイドブッシュにそれぞれ挿入されるように実施される、前記吊上げ治具の前記目標位置に対する位置決め作業を支援する搬送支援方法であって、
前記複数のガイドブッシュに対する前記複数のガイドピンの相対位置をそれぞれの検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づいて、前記搬送物の前記目標位置に対する位置関係を演算する演算工程と、
前記演算工程の演算結果を出力する出力工程と、
を備える。

上記（１０）の方法は、上述の搬送支援装置（上記各種形態を含む）により好適に実施可能である。

本発明の少なくとも１実施形態によれば、作業者の技量に依存することなく、搬送物の目標位置に対する位置決めを容易且つ精度のよく実施可能な搬送支援装置及び搬送支援方法を提供できる。

本発明の少なくとも１実施形態に係る搬送支援装置を、支援対象である搬送装置とともに示す模式図である。 ガイドピンが挿入されたガイドブッシュを上方から示す模式図である。 図１のカメラ及び光源の近傍を側方から示す模式図である。 ガイドピンの先端部のバリエーションを示す拡大図である。 図１の制御装置の内部構成を機能的に示すブロック図である。 搬送作業が実施される現場レイアウトの一例である。 図６における搬送作業を工程毎に示すフローチャートである。 図７の搬送作業における様子を段階的に示す模式図である。 図７の搬送作業における様子を段階的に示す模式図である。 図７のステップＳ１０２及びＳ１０５における位置決め作業を工程毎に示すフローチャートである。 図１０のステップＳ２０２のサブルーチンを示すフローチャートである。 図１０のステップＳ２０１で取得される撮像画像の模式図である。 図１２の撮像画像を二値化処理した模式図である。 撮像画像から特定されるガイドブッシュ、ガイドピン、吊上げ治具及び目標位置の位置関係を示す模式図である。 図１の出力デバイスにおける表示例である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は本発明の少なくとも１実施形態に係る搬送支援装置１を、支援対象である搬送装置２とともに示す模式図である。以下の説明では、搬送装置２の搬送対象として、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の原子炉容器の内部に収納される炉内構造物４を採用した場合を例に述べる。尚、本実施形態では、搬送対象である炉内構造物４として上部炉内構造物を例示しているが、下部炉内構造物であっても特段の記載がない限りにおいて同様である。

搬送装置２は、オペレータによって操作可能なクレーン６と、クレーン６に吊上げ支持される吊上げ治具８と、搬送先である目標位置１０に設置された載置スタンド１１と、を含む。ここで、クレーン６はポーラクレーンである。

吊上げ治具８は金属部材が組み合わされてなる枠体であり、その上端側がクレーン６により吊り下げ支持されるとともに、下端側に炉内構造物４が連結可能に構成されている。吊上げ治具８は、クレーン６に吊り下げられた状態において、鉛直方向に沿って互いに平行に設けられる３本の支柱１３を有する。３本の支柱１３は、それぞれの上端が三角形状をなすスプレッダ１４に連結される。スプレッダ１４には、三角錐形状をなす３本のスリングロッド１５が連結され、その三角錐（３本のスリングロッド１５）の頂部には、クレーンによって支持されるブロックスリング１６が取り付けられている。また各支柱１３の下端側には、サポートリング１７が固着される。サポートリング１７には、３つのガイドブッシュ１８がそれぞれ固着されている。
尚、本実施形態ではガイドブッシュ１８が３つ設けられた場合について例示するが、このガイドブッシュ１８は少なくとも２つ以上あればよい。

ガイドブッシュ１８は、図２に示されるように、後述するガイドピン２４が挿入可能な開口１８ａを有する。図２は、ガイドピン２４が挿入されたガイドブッシュ１８を上方から示す模式図である。ガイドブッシュ１８の開口１８ａの内径は、ガイドピン２４の外径より若干大きく設計されており、ガイドピン２４との間に数ｍｍ程度の隙間２２が形成されている。これにより、ガイドブッシュ１８にガイドピン２４がスムーズに挿入できるとともに、挿入されたガイドピン２４の水平方向のズレが規制されるように構成されている。

また吊上げ治具８の下端側には、不図示のラッチ機構が設けられている。ラッチ機構は、吊上げ治具８が搬送対象である炉内構造物４上に載置された際に、炉内構造物４の上面に設けられた被係合部と係合可能な係合部を含み、吊上げ治具８と炉内構造物４とを連結可能に構成されている。

吊上げ治具８には、上端側に設けられた操作台からアームを介して、ガイドブッシュ１８の直上に対応する位置に、それぞれカメラ２５及び光源２６が取り付けられている。カメラ２５は吊上げ治具８の位置監視用カメラであり、カメラ２５の撮像画像は、搬送作業現場から隔離された監視室に設置されたモニタ（不図示）を介してオペレータにより認識されるようになっている。オペレータは、カメラ２５の撮像画像をモニタ上で監視することで、クレーン６によって支持される吊上げ治具８の位置を認識し、クレーン６の操作を行う。これにより、オペレータは放射線量が高い搬送作業現場に近づくことなく、クレーン６による搬送作業が可能となっている。

図３は図１のカメラ２５及び光源２６の近傍を側方から示す模式図である。カメラ２５は、ガイドブッシュ１８より上方側に配置されている。搬送対象である炉内構造物４は高線量物であるためキャビティに貯留された水中に配置されているが、カメラ２５は、吊上げ治具８が鉛直下方の最下端位置に降ろされた際であっても、キャビティの水面上に位置するように配置されている。そのため、カメラ２５は防水仕様である必要はなく、低コストな撮像装置を採用できる。

またカメラ２５は、その撮像方向が鉛直下方（すなわち下方側に設置されたガイドブッシュ１８）を向くように光軸Ｌが設定されている。そのため、カメラ２５の撮像範囲には、鉛直下方に位置するガイドブッシュ１８が含まれる。好ましくは、カメラ２５の撮像範囲の略中央に、ガイドブッシュ１８の開口１８ａが位置するように設定されるとよい。またカメラ２５及びガイドブッシュ１８は直線上に取り付けられているため、カメラ２５とガイドブッシュ１８との位置関係は常に一定に維持されている。

光源２６は、カメラ２５より上方に配置されており、鉛直下方に向けて光を照射するように取り付けられている。すなわち、光源２６は下方に配置されたガイドブッシュ１８を照射し、カメラ２５はその反射波を受光することにより、ガイドブッシュ１８の近傍の明瞭な撮像画像を取得できるように構成されている。特に、ガイドブッシュ１８にガイドピン２４が挿入されている場合、カメラ２５の撮像画像には、ガイドブッシュ１８とともにガイドピン２４が含まれることとなる。

目標位置１０に設置された載置スタンド１１は、上面に搬送物である炉内構造物４を載置可能なスタンドリング２７と、スタンドリング２７を床面に対して支持する４本の支持脚２８と、を含む。スタンドリング２７の上面には、吊上げ治具８が有する３本のガイドブッシュ１８に対応する３本のガイドピン２４が立設されている。ガイドピン２４は、スタンドリング２７から鉛直上方に向けて延在し、吊上げ治具８が載置スタンド１１の直上に位置する場合に、吊上げ治具８がクレーン６により降ろされることにより、ガイドブッシュ１８に挿入されることでガイドする。３本のガイドピン２４は、目標位置１０に設置された載置スタンド１１の周方向に沿って配置されている。このようにガイドピン２４が載置スタンド１１の周方向に沿って配置されることで、精度のよい位置決めが可能となる。
尚、本実施形態では３つのガイドブッシュ１８に対応するようにガイドピン２４も３つ設けられた場合について例示するが、このガイドピン２４はガイドブッシュ１８に対応する数が設けられていればよい。すなわち、ガイドピン２４は上述のガイドブッシュ１８と同様に少なくとも２つ以上あればよい。

ガイドピン２４は、例えば反射率が高い金属材料から形成される。そのため、上方に配置された光源２６によって照らされた場合に、光源２６からの光がガイドピン２４によって好適に反射され、カメラ２５でガイドピン２４の存在を明瞭に認識できるようになっている。

また図４に示されるように、ガイドピン２４の先端部２０には、ガイドピン２４の中心軸に対応する位置に反射部材２９が設けられていてもよい。ここで図４は、ガイドピン２４の先端部２０のバリエーションを示す拡大図である。

図４では、ガイドピン２４の先端部２０は平坦面２３を有しており、平坦面２３のうちガイドピン２４の中心軸（光軸Ｌ）が通る位置に反射部材２９が設けられている。反射部材２９はガイドピン２４を構成する材料より反射率が高い材料から形成されており、ガイドブッシュ１８より上方に配置される光源２６から照射される光を好適に反射する。特に反射部材２９は、平坦面２３の全体ではなく中心軸（光軸Ｌ）が通る位置に局所的に設けられることにより、上方にある光源２６から照射された際に、カメラ２５の撮像画像においてガイドピン２４の中心軸が明瞭に認識できるようになっている。

またガイドピン２４の滑らかな外表面は、平坦面２３との境界にて不連続的に変化している。そのため当該境界では周囲に比べて輝度が大きく変化し、カメラ２５の撮像画像に表示されやすくなっている。

尚、反射部材２９は例えば取り扱いが容易な脱着可能なシール部材であってもよい。

また搬送支援装置１は、コントロールユニットである制御装置３０を備える。制御装置３０はコンピュータ等の電子演算装置から構成されており、予め記憶された所定プログラムを実行することにより、本実施形態に係る搬送支援装置として機能する。ここで図５は図１の制御装置３０の内部構成を機能的に示すブロック図である。図５に示されるように、制御装置３０は、制御装置で実施される制御を実行するために必要な各種データを入力可能な入力部３２と、上述の所定プログラムをはじめ、制御装置３０で実施される制御を実行するために必要な各種データを記憶可能な記憶部３４と、入力部３２への入力内容及び記憶部３４の記憶内容に基づいて制御に必要な演算を実施可能な演算部３６と、演算部３６の演算結果を出力デバイス３１（図１を参照）に出力可能な出力部３９と、を備える。

制御装置３０の入力部３２には、カメラ２５で取得された撮像画像が電気的信号として入力される。入力部３２に取り込まれた撮像画像は、演算部３６に送られ、画像解析がなされる。演算部３６は、取得した撮像画像に基づいてガイドブッシュ１８に対するガイドピン２４の相対位置をそれぞれの検出する検出部３８と、炉内構造物（搬送物）４の目標位置１０に対する位置関係を算出する算出部４０と、を備える。

続いて上記構成を有する搬送装置２を用いた搬送作業について説明する。ここで図６は搬送作業が実施される現場レイアウトの一例である。この例では、キャビティ４１内に貯留された水中に原子炉容器４２が配置されており、その内部に搬送物である炉内構造物４が収納されている。原子炉容器４２は、平常時には不図示の蓋部によって閉じられているが、本実施形態では定期点検等のために予め蓋部が取り外され、炉内構造物４が外部に対して露出した状態になっている。

蓋部が取り外された原子炉容器４２の上面にはフランジ部４２ａが設けられており、フランジ部４２ａには、その上面に鉛直上方に向けて延在する３本のガイドピン２４ｃが、周方向の異なる位置に設けられている。尚、ガイドピン２４ｃは平常に原子炉容器４２に蓋部材を固定するための複数のボルトがそれぞれ挿入される複数の穴部（不図示）のうち任意に選択された３箇所に立設されている。

原子炉容器４２から離れた位置には、２つの載置スタンド１１ａ、１１ｂがクレーン６の径方向に沿って設置されている。２つの載置スタンド１１ａ、１１ｂは、例えば炉内構造物４を構成する上部炉内構造物及び下部炉内構造物にそれぞれ対応する。

載置スタンド１１ａは、図１に示されたように、スタンド本体に対して周方向の異なる位置に直接的に３本のガイドピン２４ａが設けられている。一方、載置スタンド１１ｂは、スタンド本体に隣接する壁面から突出した突出壁４４の上面から鉛直上方に向けて２本のガイドピン２４ｂが立設されている（すなわち載置スタンド１１ｂのガイドピン２４ｂは、スタンド本体とは独立して設けられている）。また載置スタンド１１ｂ側の２本のガイドピン２４ｂは、載置スタンド１１の一方側に設けられた突出壁４４に２つ偏在している。

尚、以下の説明では、２つの載置スタンド１１ａ、１１ｂを区別しない場合には符号“１１”で総称することとする。またガイドピン２４ａ、２４ｂ、２４ｃを区別しない場合もまた符号“２４”で総称することとする。

図７は図６における搬送作業を工程毎に示すフローチャートであり、図８及び図９は図７の搬送作業における様子を段階的に示す模式図である。
まずクレーン６のオペレータは、図８（ａ）に示されるように、クレーン６に連結された吊上げ治具８を原子炉容器４２の上方に搬送し（ステップＳ１０１）、吊上げ治具８のガイドブッシュ１８と、フランジ部４２ａに設けられたガイドピン２４との位置決め作業を行う（ステップＳ１０２）。

位置決め作業が完了すると、図８（ｂ）に示されるように、オペレータはクレーン６を操作することにより、吊上げ治具８を原子炉容器４２に収納された炉内構造物４に向けて降ろし、吊上げ治具８と炉内構造物４とを連結する（ステップＳ１０３）。このとき、吊上げ治具８に設けられたガイドブッシュ１８に、フランジ部４２ａに立設されたガイドピン２４が挿入されることにより、吊上げ治具８はガイドされながら降ろされる。そして吊上げ治具８が炉内構造物４上に載置されると、吊上げ治具８の下端に設けられたラッチ機構（不図示）によって、吊上げ治具８と炉内構造物４とが連結される。

続いて吊上げ治具８と連結された炉内構造物４は、図８（ｃ）に示されるように、クレーン６によって吊上げ治具８とともに引き上げられる。その後、吊上げ治具８と連結された炉内構造物４は、図９（ｄ）に示されるように、載置スタンド１１が設置された目標位置１０の上方に搬送される（ステップＳ１０４）。そして、吊上げ治具８のガイドブッシュ１８と、目標位置１０に設けられたガイドピン２４との位置決め作業が行われる（ステップＳ１０５）。この位置決め作業は、ガイドピン２４が設けられている場所に違いがあるものの、上記ステップＳ１０２と実質的に同じである。

位置決め作業が完了すると、図９（ｅ）に示されるように、クレーン６によって炉内構造物が目標位置１０に設置された載置スタンド１１に向けて降ろされる（ステップＳ１０６）。このとき、吊上げ治具８に設けられたガイドブッシュ１８には、目標位置１０に設けられたガイドピン２４が挿入されることによりガイドされる。そして炉内構造物４が載置スタンド１１上に載置されると、吊上げ治具８の下端に設けられたラッチ機構（不図示）によって、吊上げ治具８と炉内構造物４とが隔離される（ステップＳ１０７）。その後、吊上げ治具８はクレーン６によって引き上げられることにより撤去され（ステップＳ１０８）、一連の搬送作業が完了する（終了）。

ここで上記ステップＳ１０２及びＳ１０５における位置決め作業は、図２を参照して上述したように、ガイドブッシュ１８及びガイドピン２４間の隙間２２が数ｍｍ程度と小さいため、高度なクレーン技術が要求される。特に、原子炉容器４２内に格納されている炉内構造物４は高線量物であるため、上述のような位置決め作業は、作業現場から隔離された環境にいる作業員によって、カメラ２５の撮像画像を介して遠隔的に行われる。このように直接目視による確認が困難な環境で、限られた視界の撮像画像を参考しながら位置決め作業を実施することは難易度が高いが、搬送支援装置１を利用することにより、作業者の技量に依存することなく、搬送物の目標位置に対する位置決めを容易且つ精度のよく実施できる。

続いて、図７のステップＳ１０２及びＳ１０５における位置決め作業について詳しく説明する。図１０は図７のステップＳ１０２及びＳ１０５における位置決め作業を工程毎に示すフローチャートであり、図１１は図１０のステップＳ２０２のサブルーチンを示すフローチャートである。

まず搬送支援装置１は、入力部３２でカメラ２５から撮像画像を取得する（ステップＳ２０１）。ここで図１２は図１０のステップＳ２０１で取得される撮像画像の模式図である。この撮像画像には、図２に対応するように、ガイドブッシュ１８とともに、吊上げ治具８の下方に位置するガイドピン２４が含まれる。吊上げ治具８はオペレータのクレーン操作によって、予めガイドピン２４の上方に大まかに位置決めされるため、ガイドピン２４の少なくとも一部は、撮像画像において、ガイドブッシュ１８の開口１８ａの内側に表示される。
尚、図１２ではガイドブッシュの開口１８ａの中心がガイド線Ａ（実線）で示されるとともに、ガイドピン２４の中心がガイド線Ｂ（破線）で示されている。

続いて検出部３８は、ステップＳ２０１で取得された撮像画像からガイドブッシュ１８及びガイドピン２４間の相対位置を検出する（ステップＳ２０２）。このような検出部３８による検出処理は、図１１に示されるように、まずカメラ２５から取得した撮像画像に対して二値化処理を実施する（ステップＳ３０１）。ここで図１３は図１２の撮像画像を二値化処理した模式図である。二値化処理は、撮像画像に含まれる各画素の輝度を検知し、当該輝度が所定閾値以上であるか否かに基づいて行われる。図１３では、輝度が所定値以上である画素を白色で表示するとともに、輝度が所定値未満である画素を黒色で表示することにより、二値化処理された撮像画像を、モノクロ画像として表示している。このような二値化処理によって、撮像画像の低容量化がなされ、演算負担の軽減によって処理速度が向上し、リアルタイム処理が可能となる。

本実施形態では、カメラ２５より上方に配置された光源２６によって、ガイドブッシュ１８及びガイドピン２４が照射されるため、撮像画像中にガイドブッシュ１８及びガイドピン２４が明瞭に表示される。その結果、上述の二値化処理によって、ガイドブッシュ１８及びガイドピン２４が良好に特定される。
尚、実際の二値化処理では光源２６からの照射光が周囲で反射等することにより、図１３のような鮮明な画像が得られない場合もあるが、比較的不鮮明な画像であってもガイドブッシュ１８及びガイドピン２４の形状輪郭を特定することで、両社の位置関係を特定するとよい。この場合、時間的な平均化処理を行ってノイズ成分を除去することで、画像を鮮明化してもよい。

また搬送物である炉内構造物４は高線量物であるため、搬送作業中においてもキャビティ４１に貯留された水中にあることが望ましい。この場合、上方に位置するカメラ２５と下方に位置するガイドブッシュ１８との間に水面が存在することとなるため、光源２６からの照射光は、少なからず水面で反射または屈折することで散乱され、カメラ２５によるガイドブッシュ１８及びガイドピン２４の認識精度が低下するおそれがある。このような場合、検出部３８は、上述の二値化処理に加え、時間的に平均処理を実施することにより、認識精度の改善を図ってもよい。

続いてステップＳ３０１で二値化処理が実施された撮像画像に基づいて、ガイドブッシュ１８及びガイドピン２４の中心をそれぞれ特定する（ステップＳ３０２）。二値化処理が実施された撮像画像では、図１３に示されるように、白色表示された画素に基づいて、ガイドブッシュ１８及びガイドピン２４が形状的に認識される。撮像画像の状態によっては、ガイドブッシュ１８及びガイドピン２４が完全な円形状として表示されない場合もあるが、このような場合には、表示内容に基づいてガイドブッシュ１８及びガイドピン２４の形状を推定してもよい。そして、ガイドブッシュ１８及びガイドピン２４の形状に基づいて、それぞれの中心が特定される。
尚、カメラ２５、ガイドブッシュ１８は共通の吊上げ治具に取り付けられているため、撮像画像ではガイドブッシュ１８は静止している。このため、撮像画像をもとに手動でガイドブッシュ中心を特定することは可能である。

尚、上記ステップＳ３０２では、図４を参照して上述したように、ガイドピン２４の先端部２０の中心に対応する位置に反射部材２９が配置されている場合には、当該反射部材２９に基づいてガイドピン２４の中心を特定してもよい。この場合、反射部材２９は周囲に比べて反射率が高いため、より明瞭に中心位置を特定することができる。

続いてステップＳ３０２で特定されたガイドブッシュ１８及びガイドピン２４の中心に基づいて、ガイドブッシュ１８及びガイドピン２４の相対位置を算出する（ステップＳ３０３）。このような相対位置の算出は、ガイドブッシュ１８及びガイドピン２４の中心間のベクトル差を求めることにより行われる。

再び図１０に戻って、演算部３６は、ステップＳ２０２における相対位置の検出が吊上げ治具８に設けられた３つのカメラ２５にて正常に行われたか否かを判定する（ステップＳ２０３）。いずれかのカメラ２５にて正常に相対位置の検出が行われなかった場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、処理はステップＳ２０１に戻され、上記各工程が繰り返される。

各カメラ２５にて正常に相対位置の検出が行われた場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、演算部３６は、ステップＳ２０２で算出された各相対位置に基づいて、吊上げ治具８の目標位置１０に対する位置関係を算出する（ステップＳ２０４）。ここで図１４は、撮像画像から特定されるガイドブッシュ１８、ガイドピン２４、吊上げ治具８及び目標位置１０の位置関係を示す模式図である。図１４では、３つのガイドブッシュ１８の中心Ｐ１、Ｐ２及びＰ３、３つのガイドピン２４の中心Ｐ１’、Ｐ２’及びＰ３’、吊上げ治具８の中心Ｏ、並びに、目標位置１０に対応する位置Ｏ’が示されている。吊上げ治具８の中心Ｏは、ガイドブッシュ１８の中心Ｐ１、Ｐ２及びＰ３、ガイドピン２４の中心Ｐ１’、Ｐ２’及びＰ３’に基づいて幾何学的に算出される。このように吊上げ治具８の中心Ｏと、目標位置１０に対応する位置Ｏ’とが特定されることにより、吊上げ治具８の目標位置１０に対する位置関係が算出される。

続いて演算部３６は、ステップＳ２０４で算出された位置関係に基づいて出力データを作成する（ステップＳ２０５）。そして演算部３６で作成された出力データは出力部３９からモニタ等の出力デバイス３１（図１を参照）に送られ、所定の出力表示がなされる（ステップＳ２０６）。ここで図１５は図１の出力デバイス３１における表示例である。出力デバイス３１による表示内容は、ステップＳ２０４で算出された位置関係に基づいて得られる任意のパラメータを広く含んでよいが、図１５では例として、撮像画像におけるガイドブッシュ１８の中心Ｐ１の座標、ガイドピン２４の中心Ｐ１’の座標、ガイドブッシュ１８の内径、ガイドピン２４の外径、吊上げ治具８の目標位置１０に対する差分ピクセル量、差分ピクセル量を実空間に変換して得られる差分距離がそれぞれ表示されている。

尚、撮像画像におけるピクセル量と実空間の座標系への変換は、撮像画像における表示位置と実空間における座標系との対応関係が予め記憶部３４に記憶されているので、当該対応関係を参照することにより行われる。

また出力部３９の表示内容は、クレーン６の操作量に変換されてもよいが、この場合、実際のクレーン６にはポーラクレーンが移動するレールに存在するガタ等に起因する誤差が含まれてしまう。そのため、出力部３９の表示内容は、位置に関するパラメータとすることで、オペレータがクレーン６を操作する際に参照可能な情報とすることが好ましい。

このように搬送支援装置では、複数のガイドブッシュ１８と複数のガイドピン２４との相対位置に基づいて、吊上げ治具８の目標位置１０に対する相対位置が幾何学的に演算され、数値化された情報として表示される。これらの情報は、クレーンを操作するオペレータにとって有用な情報として提供されることにより、オペレータのクレーン操作を有効に支援する。

特に図６に示されるように搬送先である載置スタンド１１ａ、１１ｂが、クレーン６の回動中心より径方向外側に設定される場合、目標位置が回動中心に近い場合に比べてクレーン６の操作難易度が高くなる。このような場合であっても、上述したように、搬送物の目標位置に対する位置関係を定量的に出力することで、作業者は、その出力結果を参照することで、クレーンを容易に操作して精度のよい位置決め作業を行うことができる。

また図６の載置スタンド１１ｂでは、ガイドピン２４が突出壁４４の上面に偏在して設けられている。このような場合、位置決め作業の精度は、載置スタンドと突出壁との間に存在するガタ等によって少なからず影響を受けやすく、載置スタンド１１ａに比べてクレーンの操作難易度が高くなるが、上述のように演算部の演算結果を定量的に出力することで、作業者の技量に依存することなく精度のよい位置決めが可能となる。

以上説明したように本実施形態によれば、作業者の技量に依存することなく、搬送物の目標位置に対する位置決めを容易且つ精度のよく実施可能な搬送支援装置及び搬送支援方法を提供できる。

本発明の少なくとも１実施形態は、クレーンに接続された吊上げ治具に搬送物を連結して目標位置まで搬送する際に、目標位置に対する搬送物の位置調整作業を支援する搬送支援装置、及び、搬送支援方法に利用可能である。

１ 搬送支援装置
２ 搬送装置
４ 炉内構造物
６ クレーン
８ 治具
１０ 目標位置
１１ 載置スタンド
１３ 支柱
１４ スプレッダ
１５ スリングロッド
１６ ブロックスリング
１７ サポートリング
１８ ガイドブッシュ
１８ａ 開口
２０ 先端部
２２ 隙間
２３ 平坦面
２４ ガイドピン
２５ カメラ
２６ 光源
２７ スタンドリング
２８ 支持脚
２９ 反射部材
３０ 制御装置
３１ 出力デバイス
３２ 入力部
３４ 記憶部
３６ 演算部
３８ 検出部
３９ 出力部
４０ 算出部
４１ キャビティ
４２ 原子炉容器
４２ａ フランジ部
４４ 突出壁

Claims (8)

1. クレーンに接続された吊上げ治具に搬送物を連結して目標位置まで搬送する際に、前記目標位置に設けられた複数のガイドピンが、前記吊上げ治具に設けられた複数のガイドブッシュにそれぞれ挿入されるように実施される、前記吊上げ治具の前記目標位置に対する位置決め作業を支援する搬送支援装置であって、
   前記複数のガイドブッシュに対する前記複数のガイドピンの相対位置をそれぞれの検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に基づいて、前記搬送物の前記目標位置に対する位置関係を演算する演算部と、
   前記演算部の演算結果を出力する出力部と、
   を備え、
   前記複数のガイドピンは、前記目標位置に設置された載置スタンドに隣接する壁面から突出した突出壁の上面に偏在して設けられている、搬送支援装置。
2. 前記検出部は、前記位置決め作業が実施される際に、前記複数のガイドブッシュの各々の上方に配置された撮像装置によって前記複数のガイドブッシュの各々を撮像した撮像画像に基づいて、前記相対位置を検出する、請求項１に記載の搬送支援装置。
3. 前記検出部は、前記撮像画像について、各画素の輝度が所定閾値以上であるか否かを判定することにより二値化処理を実施して、前記複数のガイドブッシュ及び前記ガイドピンを特定する、請求項２に記載の搬送支援装置。
4. 前記クレーンはポーラクレーンであり、
   前記目標位置は前記ポーラクレーンの回動中心より径方向外側に設定されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の搬送支援装置。
5. 前記吊上げ治具のうち前記ガイドブッシュより上方側には、前記ガイドブッシュを照射する光源が設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の搬送支援装置。
6. 前記複数のガイドピンの先端部には、前記ガイドピンの中心軸に対応する位置に反射部材が設けられている、請求項１から５のいずれか１項に記載の搬送支援装置。
7. 前記搬送物は原子炉容器内に収納される炉内構造物である、請求項１から６のいずれか１項に記載の搬送支援装置。
8. クレーンに接続された吊上げ治具に搬送物を連結して目標位置まで搬送する際に、前記目標位置に設けられた複数のガイドピンが、前記吊上げ治具に設けられた複数のガイドブッシュにそれぞれ挿入されるように実施される、前記吊上げ治具の前記目標位置に対する位置決め作業を支援する搬送支援方法であって、
   前記複数のガイドブッシュに対する前記複数のガイドピンの相対位置をそれぞれの検出する検出工程と、
   前記検出工程の検出結果に基づいて、前記搬送物の前記目標位置に対する位置関係を演算する演算工程と、
   前記演算工程の演算結果を出力する出力工程と、
   を備え、
   前記複数のガイドピンは、前記目標位置に設置された載置スタンドに隣接する壁面から突出した突出壁の上面に偏在して設けられている、搬送支援方法。
   

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