JP6957387B2 - 施工データ作成装置および施工データ作成方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、施工データ作成装置および施工データ作成方法に関する。

従来から、３次元形状の施工対象物（ワーク）に対して加工や処理（レーザピーニング、渦電流探傷およびレーザ溶接等）を行う多軸施工装置として、産業用ロボットが利用されているが、この産業用ロボットを動かす上で、産業用ロボットのティーチング（動作設定）に多大な労力を要することから改善が望まれている。

従来のロボットの動作設計手法には、作業現場にて実際にロボットを動作させて教示するオンラインティーチング、またはロボットを動作させる前にコンピュータ等により教示データを作成するオフラインティーチングがある。

オンラインティーチングは、組立作業や溶接作業などあらかじめ決められた動作を行う産業用ボットに広く用いられており、実際の作業環境に合わせた動作の設計が可能であるという利点があるものの、この一方で、ティーチングに多くの時間がかかると共に、動作の設計に熟練を要するといった欠点がある。

オフラインティーチングは、ワークとロボットの干渉を回避するための動作データ(ロボットの関節の動作点の座標や施工部位と距離等)の生成を、コンピュータ支援製造（ＣＡＭ：computer aided manufacturing）システムにてワークのＣＡＤデータを基におおよその施工データを作成した後、ロボットの細かな動きは、ロボットの動作を確認しながらオペレータがデータを修正しながら試行錯誤で行う必要があり、設計と検証に多大な労力が必要となる。

この種の従来の技術として、例えば複雑な３次元形状のワークに対し溶接ロボットの動作を制御するプログラムを自動生成する技術がある（特許文献１参照）。

この技術は、溶接ロボットの可動部分である溶接トーチの、ワークに対する干渉を回避しつつ、複数の溶接ロボットを用いて効率よく施工するために、施工領域を領域分割線で分割し、それぞれの溶接線に対して、各溶接ロボットの溶接方向、溶接順序、溶接経路を決定するようにしている。

ところで、この技術では、領域を分割することで３次元形状のワークに対して溶接トーチが干渉しない溶接動作の制御データについては効率よく作成できるものの、施工領域は、複数の溶接ロボットを動作させる場合は、施工領域を分割して施工するため、溶接トーチの干渉回避以外の条件が必要となる。このように分割後の領域については、現状、溶接ロボットを制御するデータの生成、いわゆるティーチングは難しい。

特開２００４−１２２６号公報

従来の３次元形状のワークに対してレーザピーニング、レーザ溶接、渦電流探傷等を行う多軸の施工装置のオフラインティーチングを行う上で、先端ツールがワークに干渉しない干渉条件のみを考慮しＣＡＭシステムがＣＡＤデータを基に施工用のデータを生成するため、施工領域を分割するような複数の領域に対する施工装置のティーチングが難しく、ティーチング作業に長い期間と労力を要するという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、これまで長い期間と労力が必要であった３次元形状の施工対象物に対する施工装置のティーチング作業を容易に実施することができる施工データ作成装置および施工データ作成方法を提供することにある。

実施形態の施工データ作成装置は、軌跡生成部、施工条件記憶部、施工条件判定部、施工領域分割部を具備する。軌跡生成部は予め設定された施工領域に対して、施工対象物のＣＡＤデータに基づいて施工層対象物への施工を行なう施工ツールが施工領域を施工する施工予定線を生成する。施工条件記憶部には施工予定線が含まれる施工領域の施工密度などの施工条件が記憶されている。施工条件判定部は施工予定線を描く施工ツールの施工が施工条件記憶部の施工条件を満足するか否かを判定する。施工領域分割部は施工条件判定部により施工予定線を描く施工ツールの施工が施工条件を満足していないと判定された場合、施工条件を満足するように施工領域を分割し、分割された領域を施工ツールの新たな施工領域とする。

本発明によれば、これまで長い期間と労力が必要であった３次元形状の施工対象物に対する施工装置のティーチング作業を容易に実施することができる施工データ作成装置および施工データ作成方法を提供することができる。

レーザピーニングシステムを設置する原子炉圧力容器を示す概略断面図である。 図１のレーザピーニングシステムのレーザピーニング装置の機構系を示す断面図である。 図２のレーザピーニング装置の機構系の要部（施工対象部位）の拡大図である。 レーザピーニングシステムの制御系統を示すブロック図である。 円筒状に切り出した施工部を示す図である。 コンピュータの動作例を示すフローチャートである。 分割した領域毎の照射ノズルの姿勢の変化を示す図である。 施工領域を施工する施工軌跡の一例を示す図である。 第２実施形態の構成を示す図である。 第２実施形態の動作例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。図１は加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の圧力容器を加工するレーザピーニングシステムの概略構成を示す断面図、図２は図１のレーザピーニングシステムのレーザピーニング装置の機構系を示す図、図３は図２の機構系の要部拡大図、図４はレーザピーニングシステムの制御系統の構成を示す図である。なお、以下の実施形態は本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
（第１実施形態）
図１乃至図４に示すように、この第１実施形態のレーザピーニングシステムは、地上支援装置１３と、この地上支援装置１３から制御を受けて加工対象部位５をレーザピーニング加工する多軸の施工装置としてのレーザピーニング装置１と、水中監視カメラ１２と噴流ポンプ装置１６と、少なくとも施工条件を満たした施工データを作成し、作成した施工データを地上支援装置１３に渡す施工データ作成装置としてのコンピュータ７０を備える。

図１に示すように、原子炉圧力容器２と原子炉格納容器７を備える。原子炉圧力容器２には、原子炉圧力容器２は、炉心を構成する燃料集合体（図示略）を収容した状態で内部の圧力を保持する容器である。

なお、図示は省略するが、原子炉圧力容器２の内部には、燃料集合体を囲む炉心シュラウドや、燃料集合体を支持する炉心支持部や、原子炉圧力容器の内部で水流を発生させるためのジェットポンプなどの原子炉内構造物が収容されている。原子炉圧力容器２の下部は、半球形状に湾曲された炉底部３となっている。この炉底部３には、核燃料の連鎖反応を制御する制御棒を案内する制御棒案内管や、制御棒を駆動する制御棒駆動機構等も設けられる。

炉底部３には、炉内計装機器（図示略）を保持するための計装管４（インコアモニタハウジング）が設けられる。また、計装管４は、炉底部３に複数本設けられる。これらの計装管４は、炉底部３から垂直方向に延びる筒状をなす部分である。なお、炉内計装機器は、燃料集合体から発せられる中性子線などを計測する機器である。また、原子炉圧力容器２の製造時において、計装管４は、炉底部３に形成された貫通孔に挿入される。そして、計装管４の周囲が炉底部３に溶接されることで、原子炉圧力容器２と一体的に設けられる構造物となる。本実施形態では、計装管４とその周囲（溶接部）がレーザ光６の照射対象部、つまり施工対象部位５となっている（図２、図３参照）。

施工対象部位５は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の圧力容器１０の半球形状の炉底部３に設けられた複数の計装管４それぞれの根元であるため、レーザピーニング装置１を配置するスペースに余裕が無い狭隘部となっている。

レーザピーニングを施工する前に、原子炉圧力容器２の上部の蓋（図示略）が取り外される。また、燃料集合体が原子炉圧力容器２の内部から取り出され、核燃料プールに移動される。さらに、他の炉内構造物なども原子炉圧力容器２の内部から取り出される。なお、レーザピーニングは、原子炉圧力容器２の内部および原子炉格納容器７の上部が水８で満たされた状態で行われる。

原子炉格納容器７の上方には、作業者９が作業する作業ブリッジ１０が設けられている。なお、図１では、理解を助けるために一部の構成を省略して図示している。

レーザピーニングを施工する際には、作業者９が、作業ブリッジ１０から操作ポール１１を用いてレーザピーニング装置１を炉底部３まで下すようにしている。この操作ポール１１は、長手方向に複数に分割可能である。

そして、作業者９は、分割された操作ポール１１を連結しつつ（継ぎ足しながら）、レーザピーニング装置１を炉底部３まで下してゆく。このような操作ポール１１を用いることで、水深の深い位置にレーザピーニング装置１を設置する。

また、レーザピーニング装置１の設置状態を監視するための水中監視カメラ１２も水中に投入される。なお、この水中監視カメラ１２は、水中を遊泳可能な水中ロボットであってもよい。本実施形態では、３台のレーザピーニング装置１を用いて作業を行う。

なお、３台のレーザピーニング装置１は、それぞれ同一構成となっている。また３台以上のレーザピーニング装置１を用いて作業を行ってもよく、１台のレーザピーニング装置１を用いて作業を行ってもよい。

また、作業ブリッジ１０の近傍には、レーザピーニング装置１を制御するための地上支援装置１３が設置される。この地上支援装置１３とレーザピーニング装置１とは、主ケーブル１４を介して接続される。また、地上支援装置１３と水中監視カメラ１２とは、カメラ用ケーブル１５を介して接続される。

さらに、原子炉圧力容器２の近傍の原子炉格納容器７の底部には、レーザピーニングの作業時に水中で用いる噴流を発生させるための噴流ポンプ装置１６が設置されている。この噴流ポンプ装置１６とレーザピーニング装置１とは、水流供給ケーブル１７を介して接続される。

レーザピーニング装置１は、原子炉圧力容器２の原子炉内構造物の保全のために、レーザピーニングの施工を行う装置である。なお、レーザピーニングとは、水が接触している金属材料の表面にレーザ光を照射することで発生するプラズマの衝撃波によって、金属材料に圧縮残留応力を付与する技術である。このレーザピーニングを施工することで、金属材料の強度を向上させることができる。

より詳しくは、エネルギーの大きなパルスレーザ光を金属材料の表面に照射すると、金属材料を構成する原子のプラズマが瞬間的に発生する。ここで、プラズマの周囲に水が存在している状態では、プラズマの膨張が妨げられる。そして、このプラズマの反力により衝撃波が発生する。その圧力は、数万気圧になる。この衝撃波が金属材料の中を伝播して、金属材料に圧縮残留応力を付与するようになる。この圧縮残留応力が金属材料に付与されることで、金属材料の応力腐食割れや疲労亀裂などを防ぐ効果がある。つまり、レーザピーニングは、応力腐食割れの原因となる引張残留応力を、圧縮残留応力に変化させることができる。

図２に示すように、レーザピーニング装置１は、レーザ光６を発振するレーザ発振器１８と、このレーザ発振器１８から発振されたレーザ光６の幅やパワーなどを制御するミラーボックス１９と、レーザピーニング装置１に浮力を与えるフロート部２０と、これらの部材を収容する筐体２１とを備える。

筐体２１の上端部には、操作ポール１１が接続される接続部２２が設けられる。接続部２２は、操作ポール１１に対して接続と分離とを行える機構を有する。なお、この接続部２２を駆動するための接続駆動部（図示せず）を備える。筐体２１の側面には、この筐体２１の傾きを計る傾斜計２４が設けられている。

本実施形態では、レーザ発振器１８としてＹＡＧレーザを用いている。なお、ＹＡＧレーザとは、イットリウム・アルミニウム・ガーネットの結晶を使って発振させるレーザのことである。また、レーザ光６により発生するプラズマの熱の影響を抑えるために、レーザ光６のパルス幅を１０ナノ秒（１億分の１秒）以下としている。

また、レーザピーニング装置１の下端部は、計装管４の上部に連結される連結部２５が設けられている。この連結部２５は、下方が開口された筒状をなす部分である。また、連結部２５は、上方から計装管４に嵌まり込む。

なお、連結部２５は、計装管４をクランプするクランプ部２６と、このクランプ部２６を駆動するための連結駆動部２７（図２参照）とを備える。本実施形態では、計装管４に連結部２５を嵌めた状態で、クランプ部２６により計装管４をクランプすると、連結部２５が計装管４に連結される。なお、この設置作業は、作業者９が水中監視カメラ１２でレーザピーニング装置１の状態を確認しながら行う。

連結部２５は、計装管４に連結された状態で支持される。この状態で操作ポール１１を接続部２２から分離することができる。なお、レーザピーニング装置１がフロート部２０により浮力が与えられることで、計装管４に負荷を与えることなく、レーザピーニング装置１を計装管４に固定することができる。

本実施形態では、傾斜計２４でレーザピーニング装置１の傾きを確認しながら連結部２５を計装管４に設置する。作業者９は、傾斜計２４を確認しながら操作ポール１１を用いてレーザピーニング装置１の設置作業を行うので、レーザピーニング装置１の姿勢を保ちつつ、設置できる。また、レーザピーニング装置１を正しく設置できなかった場合は、設置作業をやり直すことができる。

なお、レーザピーニング装置１を計装管４に固定したときに、計装管４の傾き状態が傾斜計２４に反映される。ここで、レーザピーニング装置１を計装管４に正確に固定したにも関わらず、傾斜計２４が傾きを示している場合には、計装管４が傾いていることになる。この計装管４の傾きが所定の許容範囲を超えている場合には、レーザピーニングの施工作業を中止してもよい。このように、傾斜計２４を用いて計装管４の傾きを計ることができるので、作業者９は、レーザピーニングの施工作業を適切に実行可能か否かの判断を行うことができる。

連結部２５の上部には、旋回部２８が水平方向に旋回可能に設けられている。旋回部２８の上方には、筒形の筐体２１を支持する支持部２９が設けられている。この支持部２９の側方には、旋回調節モータ３０が設けられている。この旋回調節モータ３０を駆動することで、旋回部２８が旋回される。なお、前述した筐体２１などは、支持部２９を介して旋回部２８により支持されており、旋回部２８とともに水平方向に旋回可能となっている。

なお、旋回調節モータ３０を駆動して筐体２１が旋回されると、筐体２１と一体の導光管３１を介して接続された照射ノズル３２が連結部２５（計装管４）を中心軸（施工中心）として旋回する。照射ノズル３２は、施工ツールの一つであり、レーザピーニング装置１の可動する先端部（これを「可動端」と称す）に設けられている。つまり、連結部２５と連結された計装管４の周囲のいずれの位置にも照射ノズル３２を移動および配置することができる。

この照射ノズル３２は、予め定められた面積を有する照射対象点にある施工対象物（ワーク）に対してレーザ光６を照射し、これにより照射対象点にある施工対象物の表面の応力状態の改善や表面改質などの施工を行なうものである。施工対象物表面のある照射対象点（第１の施工対象点）において照射ノズル３２による施工が行なわれると、照射ノズル３２を別の照射対象点（第２の施工対象点）に移動させて照射ノズル３２による次の施工を行ない、このように照射ノズル３２の位置を順次変えながら施工を行なうことで、施工対象物の予め定められた範囲の領域（施工領域）の全体の施工を完了させることができる。

支持部２９の内部には、導光管３１を縦移動させるための縦調節モータ３３が収容されている。この縦調節モータ３３は、スプライン軸と外筒とから構成されるボールスプラインなどの駆動機構３４を介して導光管３１に接続されており、導光管３１が動作することで、照射ノズル３２を縦方向（上下方向）に移動させることができる。

つまり、縦調節モータ３３を駆動させることによって、照射ノズル３２の上下位置を変更することができ、垂直方向に延びる計装管４に沿って照射ノズル３２を移動させることができる。

レーザ発振器１８の下部には、ミラーボックス１９が設けられている。このミラーボックス１９の下部は、出力部４１とされ、レーザ光６を出力する。出力部４１には、導光管３１が接続されている。導光管３１は、ミラーボックス１９からレーザ光６を下方の照射ノズル３２へ導くものであり、筐体２１の下部から下方に向かって延びている。

この導光管３１は、レーザ光６を平行光の状態で導く管状をなす部材（管状部）である。この導光管３１の先端部には、レーザ光６を所定の方向に向かって照射するための照射ノズル３２が設けられている。この照射ノズル３２は、連結部２５の側方近傍に配置されている。

ミラーボックス１９から出力されたレーザ光６は、導光管３１の内部の空洞を通って照射ノズル３２まで導かれる。この光路には、レーザ光６を集光させる集光レンズ４２が設けられている。この集光レンズ４２は、導光管３１に設けられたレンズ配置部４３の内部に収容されている。

また、集光レンズ４２は、縦方向（上下方向）に移動可能となっている。なお、集光レンズ４２を縦移動させるためのレンズ用モータ４４がレンズ配置部４３の内部に収容されている。このレンズ用モータ４４は、ボールスプラインなどの駆動機構４５を介して集光レンズ４２に接続されている。

つまり、レンズ用モータ４４を駆動させることによって、計装管４の周囲の溶接部（施工対象部位５）から集光レンズ４２までの光学的距離を変更することができる。このため、レーザ光６の焦点位置４６（照射点）を変更することができる。つまりレンズ用モータ４４は、集光レンズ４２を移動させる移動部である。

また、前述したレーザ発振器１８とミラーボックス１９とは、筐体２１の内部で横方向（水平方向）に移動可能となっている。さらに、ミラーボックス１９に接続された導光管３１は、ミラーボックス１９とともに横方向（水平方向）に移動可能となっている。

筐体２１の内部には、横調節モータ３５が収容されている。この横調節モータ３５は、ミラーボックス１９などを横移動させるためのものであり、ボールスプラインなどの駆動機構３６を介してミラーボックス１９に接続されている。したがって、導光管３１が動作することで、照射ノズル３２を横方向（計装管４の径方向）に移動させることができる。

つまり、横調節モータ３５を駆動させることによって、照射ノズル３２と計装管４との間の距離を変更することができ、照射ノズル３２を計装管４に近づけたり遠ざけたりすることができる。

図３に示すように、照射ノズル３２は、関節部３７を介して導光管３１に接続されている。関節部３７の内部には、照射ノズル３２の傾斜角度に合わせてレーザ光６を導くためにプリズム装置（図示せず）が設けられている。このプリズム装置は、関節部３７を中心として下方の照射ノズル３２がいずれの方向に揺動されても、レーザ光６を照射ノズル３２の先端部に向かって導くようになっている。なお、導光管３１の下部開口は、プリズム装置により封止されており、プリズム装置よりも上方に浸水しないようになっている。

この関節部３７には、傘歯車３８が設けられている。この傘歯車３８は、角度調節モータ３９の軸歯車４０に噛合されている。つまり、角度調節モータ３９を駆動させることによって、照射ノズル３２の傾斜角度を変化させることができる。関節部３７と角度調節モータ３９によって、原子炉圧力容器２の炉底部３などの傾斜した部分に計装管４が設置されている場合、この傾斜に応じて照射ノズル３２を適切な角度に傾斜させることが可能である。

例えば、原子炉圧力容器２の炉底部３の傾斜の高い側（山側）の計装管４の側面部にレーザピーニングを施工する場合は、照射ノズル３２の傾きを水平に近づけることができる。一方、計装管４と炉底部３との境界部分にレーザピーニングを施工する場合は、照射ノズル３２の傾きを垂直に近づけることができる。

レーザピーニング装置１は、上記構成の他、図４に示すように、音波検知部４８、測定部４９、焦点変更部５０、照射ノズル３２の側方に設けられた確認用カメラ５１などを備える。照射ノズル３２から計装管４の周囲の溶接部位５などの金属材料にレーザ光６が照射されると、金属材料の表面が振動して超音波が発生する。音波検知部４８は、このときの超音波を検知するためのものであり、照射ノズル３２の側方に設けられている。

測定部４９は、音波検知部４８が検知した超音波に基づいて、金属材料（照射対象部）から照射ノズル３２までの距離を測定する。焦点変更部５０は、測定部４９が測定した距離に基づいて、施工対象部位５（溶接部）から集光レンズ４２までの光学的距離を変更する制御を行う。

確認用カメラ５１の撮影方向は、レーザ光６が照射される方向に向けられている。なお、レーザピーニングが施工された金属材料の表面は、色が変化するので、この色の変化を、確認用カメラ５１を用いて目視または検出された輝度などを測定することで、レーザピーニングを実行した後の金属材料の状態を確認することができる。すなわち、レーザピーニングが必要な範囲に施工されたか否かを確認することができる。

また、照射ノズル３２には、噴流ポンプ装置１６（図１参照）から延びる水流供給ケーブル１７が接続されている。水流供給ケーブル１７により照射ノズル３２の内部に水流が導かれ、照射ノズル３２の先端部からレーザ光６とともに水流が噴き出すようになっている。このように、レーザピーニングを行う際に噴流を生じさせる。

なお、レーザ光６を金属材料に照射すると、その照射された部分から微細な気泡やクラッド（剥離膜）が生じる。本実施形態では、レーザ光６の照射部分に発生する気泡などを水流（噴流）により押し流すことで良好なレーザピーニングを行うことができる。

図４に示すように、地上支援装置１３は、水中監視カメラ１２を制御するための水中監視部５５と、レーザピーニング装置１を制御するための主制御部５６と、レーザピーニング装置１の接続部２２と操作ポール１１との接続または分離を遠隔操作で行うための遠隔操作部５７と、レーザ発振器１８に清浄度の高い空気を供給するための空気供給部５８（ドライヤー）と、レーザ発振器１８を一定温度以下に保つための冷却水を供給するための冷却水供給部５９と、レーザピーニング装置１に電力を供給する電源６０とを備える。なお、地上支援装置１３には、これらの機器以外の機器が含まれていてもよい。

また、地上支援装置１３において、水中監視部５５と水中監視カメラ１２とはカメラ用ケーブル１５で接続される。また、主制御部５６とレーザピーニング装置１とは制御信号線６１で接続される。また、遠隔操作部５７とレーザピーニング装置１とは遠隔操作用信号線６２で接続される。

また、空気供給部５８とレーザピーニング装置１とは空気供給用ホース６３で接続される。また、冷却水供給部５９とレーザピーニング装置１とは冷却水供給用ホース６４で接続される。また、電源６０とレーザピーニング装置１とは電力供給線６５で接続される。

なお、地上支援装置１３と各レーザピーニング装置１とを接続する主ケーブル１４は、制御信号線６１と遠隔操作用信号線６２と空気供給用ホース６３と冷却水供給用ホース６４と電力供給線６５とを束ねたケーブルとなっている。

また、噴流ポンプ装置１６と各レーザピーニング装置１とが水流供給ケーブル１７を介して接続される。なお、この水流供給ケーブル１７は、各レーザピーニング装置１の照射ノズル３２に接続される（図３参照）。なお、特に図示はしないが、噴流ポンプ装置１６は、水を吸い込む吸込口と、水を吸い込むためのポンプ部と、吸い込んだ水を浄化するフィルタとを備える。

図４に示すように、レーザピーニング装置１は、各部を制御してレーザピーニングを実行するピーニング制御部６６と、レーザ発振器１８と、ミラーボックス１９と、測定部４９と、音波検知部４８と、傾斜計２４と、確認用カメラ５１と、接続駆動部２３と、焦点変更部５０と、レンズ用モータ４４と、角度調節モータ３９と、横調節モータ３５と、縦調節モータ３３と、旋回調節モータ３０と、連結駆動部２７とを備える。

ピーニング制御部６６は、前述の各種モータを駆動して照射ノズル３２の位置や角度を計装管４の周囲の溶接部５の形状に対応して適宜変更しつつ、レーザピーニングを実行する。ピーニング制御部６６は、各モータを制御して照射ノズル３２から噴き出される水流５４が溶接部（施工部位５）に充分に届く距離になるように照射ノズル３２を移動する。

なお、地上支援装置１３の主制御部５６やレーザピーニング装置１のピーニング制御部６６は、プロセッサやメモリなどのハードウエア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウエアによる情報処理がハードウエア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。なお、各装置（地上支援装置１３やレーザピーニング装置１）は、それぞれの制御部とデータ通信を行うための通信部を有する。

なお、地上支援装置１３とレーザピーニング装置１の構成要素についてはいずれに配置してもよい。この例では、レーザピーニング装置１に、ピーニング制御部６６と焦点変更部５０と測定部４９とを設けているが、これら各部を地上支援装置１３に設けてもよい。つまり、レーザピーニング装置１の制御の全てを地上支援装置１３で行ってもよい。

なお、作業者９は、操作ポール１１を用いてレーザピーニング装置１を計装管４に設置した後、操作ポール１１をレーザピーニング装置１から分離する。また、操作ポール１１の分離作業は、地上支援装置１３の遠隔操作部５７を用いて行うことができる。

そして、作業者９は、遠隔操作部５７を操作することより地上支援装置１３の主制御部５６にレーザピーニングの開始を指示する。この指示により、主制御部５６は各部の制御を開始し、レーザピーニング装置１がレーザピーニングの施工を開始する。

レーザピーニング装置１のピーニング制御部６６は、レーザピーニングに必要な制御プログラムやデータベースを予め有しており、予め設定された手順に従ってレーザピーニングを自律的に実行する。

なお、作業者９は、レーザピーニング装置１がレーザピーニングの施工を開始すると、他のレーザピーニング装置１に操作ポール１１を接続する。また、操作ポール１１の接続作業は、地上支援装置１３の遠隔操作部５７を用いて行うことができる。そして、この他のレーザピーニング装置１を他の計装管４に設置する作業を行うことができる。

本実施形態では、作業者９が操作ポール１１の接続または分離を適宜行うことで、計装管４にレーザピーニング装置１を設置してレーザピーニングを実行しているときに、他の計装管４に他のレーザピーニング装置１を設置する作業を行うことができるので、作業の効率化を図ることができる。

コンピュータ７０は、メモリ、ハードディスク装置などの記憶部、ＣＰＵなどの制御部、キーボード、マウスなどの入力装置、液晶モニタなどの表示装置との通信インターフェースを備えたコンピュータであり、記憶部には、ＣＡＤ／ＣＡＭやＯＳ（オペレーティングシステム）などのプログラム、施工条件、干渉条件などの判定用の情報、施工対象のワークのＣＡＤデータなどが記憶されている。

このコンピュータ７０では、ＣＰＵが記憶部に記憶されたプログラムを読み出し、読み出したプログラムを実行することで、レーザピーニング装置１がワークを施工するための施工軌跡（施工パス）を描く点や方向、レーザ照射角度、レーザ照射位置、レーザピーニング装置１の姿勢等を含む施工データの作成と、レーザピーニング装置１自体の動作（多軸の関節の動き）を制御する制御データの作成を行い、地上支援装置１３に渡す。

コンピュータ７０は、機能的には、図４に示すように、記憶部７１、軌跡生成部７３、算出部７３、施工条件判定部７５、施工領域分割部７６等を有する。コンピュータ７０には入力装置９１や表示装置９２が接続されている。

記憶部７１には、ＣＡＤ／ＣＡＭやＯＳ（オペレーティングシステム）などのプログラム、施工条件、干渉条件などの判定用の情報、レーザピーニング装置１や施工対象物であるワーク（計装管４を含む炉底部３）の３次元の形状データであるＣＡＤデータ等が記憶されている。

詳細に説明すると、記憶部７１は、ＣＡＤデータ記憶部７１ａ、施工パラメータ記憶部７１ｂ、施工領域記憶部７１ｃ、施工条件記憶部７１ｄ、施工軌跡記憶部７１ｅ、などの記憶領域を有する。ＣＡＤデータ記憶部７１ａには、施工装置（レーザピーニング装置１）とこの施工装置により施工される３次元形状の施工対象物（ワーク）のＣＡＤデータが記憶されている。

施工パラメータ記憶部７１ｂには、入力装置９１から入力された施工パラメータ（施工部位の位置、照射ノズル３２の施工姿勢、施工速度や施工ピッチ）が記憶されている。施工パラメータは、施工ツールの一例である照射ノズル３２が実際に施行を行なう際の位置、姿勢、施工速度や施工ピッチ（施工密度）の値であり、施工時に設定された施工パラメータを目標値として施工ツールの実際の制御が行なわれる。施工領域記憶部７１ｃには、施工パラメータおよびＣＡＤデータを基に領域設定部７２により設定される施工領域８２（図５参照）のデータが記憶される。

施工条件記憶部７１ｄには、入力装置９１から入力された施工条件が記憶される。施工条件は、施工ツールの一例である照射ノズル３２により施工についての条件であり、例えば照射ノズル３２の施工姿勢（施工面に対する照射ノズル３２の傾斜角度）、施工予定線としての施工軌跡９３（図８参照）の単位長さ当たりの施工点の数などの施工ピッチ（施工密度）等の許容値が記憶される。施工姿勢の許容値は、施工面の法線に対して施工角度が例えば３０°〜４５°の範囲内にあること、また、施工ピッチ（施工密度）の許容値としては、施工軌跡９３に沿った施工点（レーザ光６の照射点）の間隔が例えば３ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にあること（もしくは、施工点の数が例えば１０ｍｍ当たり２．５〜３．３個の範囲内にあること）、といった条件で指定される。

すなわち、施工条件記憶部７１ｄには、照射ノズル３２が動作して施工領域９０（図８参照）に施工軌跡９３を描きながら施工する際に所望の効果を得るための条件である施工条件が記憶されている。施工軌跡記憶部７１ｅには、軌跡生成部により生成されて施工条件を満たした施工軌跡のデータが記憶される。本実施形態においては、施工条件として、施工ツールの一例である照射ノズル３２の施工姿勢と施工密度を例示したが、施工条件は、これらの少なくともいずれか一方でもよく、またこれらの条件とは異なる別の条件としても構わない。

領域設定部７２は、設定された施工パラメータ（施工部位の位置、照射ノズル３２の施工姿勢、施工ピッチ）とＣＡＤデータとを基に、レーザピーニング装置１が施工するワークの表面（施工部位）の施工領域８２を施工領域記憶部７１ｃに設定する。すなわち、領域設定部７２は、施工パラメータおよびＣＡＤデータを基に施工領域８２を設定し、施工領域記憶部７１ｃに記憶する。

軌跡生成部７３は、予め施工領域記憶部７１ｃに設定された施工領域８２または分割後の領域８２ａ、８２ｂに対して、ＣＡＤデータ記憶部７１ａに記憶されたＣＡＤデータを基に、レーザピーニング装置１の可動端に設けた照射ノズル３２がその領域を施工（走査）する施工軌跡９３（図８参照）を生成する。

本実施形態で例示する施工領域８２は、図３に示したように傾斜する炉底部３に計装管４が溶接された部位である。すなわち、施工領域８２は、計装管４の中心軸（図５および図７の基準軸８１）を中心とした円をこの中心軸に沿って炉底部３に投影した部分であり、中心軸と炉底部３との交点を施工中心とする形状を有している。

このように、施工領域８２の形状が施工中心を用いて定義できる形状である場合（円形や楕円形のほか、施工中心からの距離ｒと角度θを用いた極座標系で表現可能な形状の場合）には、算出部７４は施工領域８２を形成する施工中心に近い内周側の線８３と外周側の線８４どうしの間隔が最短の第１距離（領域幅の狭い部分の長さ）と最長の第２距離（領域幅の広い部分の長さ）を算出する。

施工条件判定部７５は、施工軌跡９３を描く照射ノズル３２の動作（施工）が施工条件記憶部７１ｄの施工条件を満足するか否かを判定する。施工条件の一つに例えば施工ピッチ（施工密度）があるが、この条件で判定する場合、施工条件判定部７５は、算出部７４により算出された第１距離の間隔と第２距離の間隔を通過する施工軌跡９３の一筆書きで往復する横線（周方向の線）の本数が施工条件の施工ピッチの条件を満たすか否かを判定する。

施工条件判定部７５による判定の結果、施工軌跡９３を描く照射ノズル３２の動作（施工）が施工条件を満足すると判定された場合、軌跡生成部７３により生成された施工軌跡９３（のデータ）が施工軌跡記憶部７１ｅに記憶される。

一方、施工条件判定部７５による判定の結果、施工軌跡９３を描く照射ノズル３２の動作（施工）が施工条件を満足しないと判定された場合、施工領域分割部７６は、施工条件の上記施工ピッチ等の条件を満たすように施工領域８２を径方向に分割し、分割した領域を照射ノズル３２の新たな施工領域（例えば、分割後の領域８２ａ、８２ｂ）として施工領域記憶部７１ｃに記憶させる。

より具体的には、施工領域分割部７６は、施工領域８２の、施工ピッチの条件を満たさない位置（例えば第１距離が施工条件を満たさない位置、つまり領域幅が規定の施工ピッチでは線が通らない狭くなる位置）に分割曲線８７（図５参照）を配置し、その分割曲線８７を境にして施工領域８２を複数の領域（例えば領域８２ａ、８２ｂ等）に分割する。

施工条件を満たす方法としては、施工領域８２を分割する以外に、例えば施工パラメータを順に変更（例えば施工軌跡９３を描く際の施工領域幅内に往復する線の本数を１本ずつ少なくする、または施工速度を上下させる）等の方法が考えられる。

また、施工条件に例えば照射ノズル３２の姿勢変化率の許容値（閾値）が設定されており、施工軌跡９３を描く際の姿勢変化率が施工条件にある姿勢変化率の許容値に収まらず、施工条件を満たさない場合は、施工条件を満たすように施工領域分割部７６が施工領域８２を分割してもよく、また、領域設定部７２か施工領域分割部７６が照射ノズル３２の姿勢の設定を変更してもよい。つまり照射ノズル３２の姿勢の設定である照射ノズル３２の姿勢の角度の施工パラメータを例えば数度ずつ順に変更してもよい。

なお、施工領域分割部７６は、施工領域８２を設定する領域設定部７２と一体的に設けても構わず、単一のソフトウエアやプログラムによりＣＰＵなどの制御部により動作させるような構成としてもよい。

以下、図５乃至図８を参照してこの第１実施形態のレーザピーニングシステムの動作を説明する。図５は圧力容器１０の炉底部３の計装管４の固定部分（溶接部）を円柱状に切り出した一部分を示す図である。

ここでは、レーザピーニングシステムにおいて、施工領域が３次元曲面となる立体（３次元形状）のワーク（湾曲した炉底部３）に対して、ワークの応力改善のために行うレーザピーニング加工の例（施工例）について説明する。

湾曲した面の炉底部３に対してレーザピーニングを行う場合は、照射ノズル３２から照射するレーザ光６の照射点における大きさを表すスポット径とパルスレーザ周波数と、照射ノズル３２の移動速度と送り量との関係から定義したレーザ照射密度を予め施工条件として記憶部７１に記憶しておくものとする。

そして、このレーザ照射密度を施工条件として、設定した範囲内に収まるように施工領域全体を走査する施工を行う。

走査の仕方には様々な方法があるが、連続したレーザ照射施工動作を１パスとし、次のパスは領域の端部において一定量もしくは設定した量だけ送り、これを繰り返すことで施工領域全体をカバーする方法がある。

以降、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）圧力容器の炉底部にある中性子計装筒（ＢＭＩ）管台の溶接部にレーザピーニング施工を行うレーザピーニング装置１用の施工データ（および施工制御データ）を作成する例を説明する。

図５は半球形状の原子炉圧力容器１０を計装管４の１本の周囲で切り出した一部分を示している。図６はコンピュータ７０による施工データ作成動作を示すフローチャートである。施工データ作成動作における各ステップの機能は、施工データ作成プログラムとしてコンピュータ７０に実装されている。

図５において、計装管４は、原子炉圧力容器１０の炉底部３に溶接されており、計装管４を中心とした溶接部（施工対象部位５）を含む周辺領域がレーザピーングの施工領域８２である。

以下、図６のフローチャートを参照してこのレーザピーニングシステムにおけるコンピュータ７０の動作を各ステップの順に説明する。
（施工領域設定ステップＳ１０１）
施工領域設定ステップＳ１０１では、施工領域を設定する。
この場合、同一中心で半径が異なる二つの円８３、８４を計装管４の上方から原子炉圧力容器１０に投影する。内側の円８３を施工領域８２の内円（領域内側の輪郭線）といい、外側の円８４を施工領域８２の外円（領域外外側の輪郭線）という。この２つの円８３、８４の間の範囲を施工領域８２として設定する。

（施工軌跡生成ステップＳ１０２）
この施工軌跡生成ステップＳ１０２では、施工領域設定ステップＳ１０１で設定した施工範囲８２に多軸の施工装置の先端ツールである照射ノズル３２にてレーザを照射するための施工軌跡を生成する。施工軌跡は、具体的にはレーザ照射点の位置情報の他、レーザ照射点におけるレーザ照射角度を決めるための照射ノズル３２の姿勢情報を含めたデータ列が考えられる。

ＣＡＭの軌跡生成機能では、施工開始位置を表す始端境界線と施工終了位置を表す終端境界線を選択し、二つの境界線の端点を結んだ施工領域を指定した走査数で、分割した領域毎に施工軌跡８２を生成する。

図５の例の場合、軌跡生成部７３は、計装管４を中心軸として、放射方向（径方向）に引いた線（立体的には曲線）を始端境界線８５とし、終端境界線も始端境界線８５を選択した場合に、施工領域８２全体の施工軌跡を生成する。

（施工条件の判定ステップＳ１０３）
次の施工条件の判定ステップＳ１０３では、施工軌跡生成ステップＳ１０２で生成された施工軌跡８２に対して施工条件を判定する。レーザピーニングの場合、施工条件の一つとしてレーザ照射密度がある。レーザ照射密度は、パルスレーザの場合は、単位面積当たりのレーザ照射数で定義されるため、施工装置を一定速度で走査する場合には、隣り合う施工軌跡間距離によってレーザ照射密度が決まる。レーザピーニングの場合のレーザ照射密度は許容範囲が下限値と上限値で決められるため、施工軌跡間距離の下限値と上限値を満たせば施工条件を満足することになる。

施工軌跡生成ステップＳ１０２では、ＣＡＭの機能で施工領域８２内の走査数を設定するため、計装管４を中心軸とした施工領域の内側の輪郭を描く円８３（内周の線）と施工領域の外側の輪郭を描く円８４（外周の線）を結ぶ径方向の曲線が最大長さとなる位置で施工軌跡間距離が最大となり、径方向の曲線が最小長さとなる位置で施工軌跡間距離が最小となる。

したがって、施工条件の判定ステップＳ１０３では、施工領域８２内において計装管４を中心軸とした径方向の線８６を始端境界線８５から終端境界線まで走査した際の最大値と最小値からレーザ照射密度の施工条件判定を行うことができる。

図５の例では、施工領域内で径方向曲線長さが最も長い位置を始端境界線８５として選択しており、この始端境界線８５を施工軌跡間距離の上限値すなわちレーザ照射密度の下限値となるように走査数（分割数）を決定する。

始端境界線８５を開始位置として、計装管４を上方から見て判定用曲線である線８６を時計回り（矢印ａの方向）に移動していった場合、施工条件判定部７４は、線８６の長さが施工軌跡間距離の下限値、すなわちレーザ照射密度の上限値となる位置が存在するかを判定する。

計装管４を中心軸として時計回りに移動した線８６が一回りして元の始端境界線８５の位置まで戻ってきた場合に、施工領域８２の全範囲においてレーザ照射密度の条件（施工条件）を満足する施工軌跡のデータが得られるので、その得られた施工軌跡のデータを用いて、一括で施工軌跡（のデータ）を施工軌跡記憶部７１ｅに記憶する。

一方、判定用の曲線である線８６の長さが途中で施工軌跡間距離の下限値となった場合には、次の施工領域分割ステップＳ１０５の処理を行う。

（施工領域分割ステップＳ１０５）
施工領域分割ステップＳ１０５では、図５の例における線８６の長さが施工軌跡間距離の下限値となった位置に分割曲線８７を設定し、設定した分割曲線８７を境に始端境界線８５と分割曲線８７の間の領域８２ａを施工領域８２から分離（分割）し、残りの領域８２ｂを新たに施工領域として再設定する。再設定した施工領域８２ｂの開始点を分割曲線８７の位置とし、この位置に新たな始端境界線８５を再設定し、残りの領域８２ｂに対して施工条件の判定ステップＳ１０３以降を繰り返すこととなる。

図５の例の場合、分割曲線８７の位置を新たな始端境界線８５とした場合に判定用曲線である線８６は、ここを開始位置とした場合に時計回りにさらに短くなっていくことがわかっているため、始端境界線８５を施工軌跡間距離の上限値として残りの領域８２ｂに対する走査数（走査線の本数）を減らす等して決定し、施工条件の判定ステップＳ１０３から施工領域分割ステップＳ１０５を繰り返す。

上記の処理を施工領域８２の全領域に対して実施した結果、当初の施工領域８２に対して施工条件を満たすように分割する。

図５の例では、施工領域設定ステップＳ１０１において、分割した領域８２ａ、８２ｂそれぞれに対して走査数を例えば１本減らす等のパラメータ変更を行うことで、以前と異なる走査数を新たに設定し、最終的に施工軌跡生成ステップＳ１０２において、それぞれの施工領域に対する施工軌跡を生成する。

そして、最終的に、施工条件を満たした施工軌跡（のデータ）が施工軌跡記憶部７１ｅに記憶される（ステップＳ１０６）。

以上、実施の形態を説明してきたが、判定用曲線である線８６は、始端境界線８５から順に走査する必要はなく、施工領域８２が円を投影した場合等、ある程度施工領域形状が既知であれば、線８６の長さが最短となる個所および最長となる個所が想定できるため、その位置での施工軌跡間距離が最短および最長となるように分割曲線８７を設定することも可能である。

また、上述した例では、施工条件の判定ステップＳ１０３において、判定に用いた施工条件をレーザ照射密度とし、施工軌跡間距離を判定に用いたが、照射ノズル３２の姿勢で決まるレーザ照射角度を施工条件に含めてもよい。この場合、図７に示すように、計装管４の中心軸を基準軸８１として、この基準軸８１に対してある一定角度傾けた照射ノズル３２の姿勢３２ａを設定して施工軌跡生成ステップＳ１０２にて始端境界線８５から時計回り（矢印ａの方向）に施工軌跡を生成する。

レーザピーニングの場合、レーザ照射角度に上限値、下限値の範囲があり、傾斜面である炉底部３と照射ノズル３２のなす角度（レーザ照射角度）の許容範囲を施工条件判定ステップＳ１０３において施工条件として設定しておき、この角度の許容範囲の施工条件を満たさなくなる個所に分割曲線８７を配置し、その分割曲線８７を境にして施工領域を領域８２ａ、８２ｂに分割し、領域８２ａの範囲では、照射ノズル３２を姿勢３２ａで設定して施工軌跡を作成し、残りの領域８２ｂでは、照射ノズル３２の姿勢をより傾斜させた例えば図７の照射ノズル３２の姿勢３２ｂで施工を行うことで、最終的に施工対象の施工領域全体に対して施工条件を満たした施工軌跡を生成することができる。

また、上記施工条件の判定ステップＳ１０３において、レーザピーニング装置１の端部の照射ノズル３２と施工対象物（計装管４や炉底部３の面）との干渉の有無を判定するステップを追加してもよい。この場合、施工領域分割部７６は、照射ノズル３２がワークと干渉する位置で施工領域８２を領域８２ａ、８２ｂなどに分割し、照射ノズル３２がワークと干渉しない姿勢でまず領域８２ａを施工した後、照射ノズル３２を残りの領域８２ｂの施工開始点に移動し、照射ノズル３２がワークと干渉しない姿勢で領域８２ｂに対して改めて施工軌跡９３を生成する。

なお、上記実施形態は、レーザピーニングシステムを一例として説明したが、本発明は、レーザピーニングに限らず原子炉内構造物の補修のためのレーザ溶接装置やき裂検査のための渦電流検査装置などのセンシングツールの走査にも適用可能である。

レーザ溶接装置でのレーザ溶接の場合は施工条件の判定ステップＳ１０３において照射密度ではなく、レーザ照射角度やレーザ照射ノズルの姿勢変化率を施工条件として施工領域を分割することが考えられる。姿勢変化率とは、複数の点からなるレーザ照射パスのうち一つ前の点と一つ後の点でレーザ照射ノズルの姿勢（角度）がどの程度変化したかを示す値である。

渦電流検査装置の場合には、渦電流を検出するセンサ部を施工対象部位に垂直に押し当てるようにセンサ部の姿勢を施工条件として設定し、装置が干渉する場合は施工領域を分割し、センサ部の垂直軸回りの自由度を用いて干渉を回避できる姿勢を求めて施工領域全体の施工軌跡を生成する。

（第２実施形態）
この第２実施形態では、第１実施形態の動作と同じように図６のフローチャートに従い処理を行うが、施工領域８２の形状が円もしくは楕円を投影した３次元形状以外の形状（施工中心からの距離ｒと角度θを用いた極座標系で表現できないような形状）の場合に対応できるようにしたものである。

第１実施形態では、施工条件判定ステップＳ１０３において、計装管４を中心軸とした径方向の判定用曲線である境界線８６に対して施工条件を基に判定し施工領域８２を分割したが、施工領域８２の形状によっては判定境界線８６の取り方が困難な場合がある。その場合でも施工軌跡間距離を算出する方法を、図８に示す３次元曲面の一部を施工領域９０とする場合を例として説明する。

はじめに、施工軌跡生成ステップＳ１０２において、生成された施工軌跡９３の各線に対して始端境界線８５を開始点として等間隔点９２を設定する。このとき、等間隔点９２の間隔は施工条件のうち施工ピッチ（施工密度）の許容値の範囲内とすることが好ましく、施工パラメータの施工ピッチ（施工密度）の値に対して予め定めた範囲内に設定することがより好ましい。少なくとも、等間隔点９２の間隔は施工ピッチの許容値のうちの上限値以下とし、施工ピッチの許容値の上限値を上回らないように設定する。この処理は施工軌跡生成ステップＳ１０２で行うものとする。

続く施工条件判定ステップＳ１０３では、施工軌跡９３上に設定されたすべての等間隔点９２について、各等間隔点９２を取り囲むように隣接する等間隔点９２のうち、施工軌跡９３上の前後にある等間隔点９２以外の等間隔点９２に対する最短距離を算出する。

すなわち、これにより、各等間隔点９２に対して、この等間隔点９２を取り囲む施工軌跡９３上の別の等間隔点９２までの距離のうちの最短距離を求めることができる。なお、最短距離を算出する際に対象となる各等間隔点９２に対し施工軌跡９３上の前後にある等間隔点９２を除くのは、等間隔点９２の間隔を施工ピッチ（施工密度）の許容値のうちの上限値以下となるように設定していることによるものであり、等間隔点９２の間隔を施工ピッチ（施工密度）に比較して十分に小さい値に設定した場合に、各等間隔点９２に対し施工軌跡９３上の前後に配置される等間隔点９２までの距離が最短距離にならないようにするためである。

等間隔点９２の間隔を、施工ピッチ（施工密度）の許容値の範囲内であり施工パラメータとして定められた実際の施工ピッチ（施工密度）に対して予め定めた範囲に設定する場合などには、最短距離を算出する際に対象となる各等間隔点９２に対し施工軌跡９３上の前後にある等間隔点９２も含めた隣接する等間隔点９２までの距離のうち最短のものを求めるように構成しても構わない。

この処理により各等間隔点９２に対して施工領域９０内において隣接する等間隔点９２までの最短距離が得られるので、施工軌跡間距離の上限値、下限値の判定を行い、条件を満たさない場合にその点を含む境界線を分割線８７として設定することができる。

このようにこの第２実施形態によれば、施工領域９０の形状が施工中心からの距離ｒと角度θを用いた極座標系で表現できないような複雑な形状の場合であっても対応でき、施工データ作成装置としてコンピュータ７０の汎用性を高めることができる。

（第３実施形態）
次に、図９、図１０を参照して第３実施形態を説明する。なお、この第３実施形態において第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。すなわちこの第３実施形態は、第１実施形態の構成にさらに以下の構成を有する。

図９に示すように、コンピュータ７０は、制御データ生成部７７と干渉判定部７８とを有し、記憶部７１には、制御データ記憶部７１ｆと干渉条件記憶部７１ｇとを備える。

干渉条件記憶部７１ｇには、施工ツールが移動しつつ施工予定線を描く際に施工ツールが施工対象物と干渉しないように施工対象物と施工ツールとの距離を含む干渉条件が記憶されている。制御データ生成部７７は、施工軌跡記憶部７１ｅに記憶された施工軌跡９３のデータと施工パラメータ、ＣＡＤデータを用いて、レーザピーニング装置１の動作を制御する制御データを生成する制御データ生成する。

制御データ生成部７７は、施工装置が、例えばレーザピーニング装置１などのように回転関節および／または直動関節を有する複数の軸を駆動する多軸施工装置である場合、軌跡生成部７３により生成された施工軌跡９３を基に、複数の軸の動作を制御するデータを生成する。本発明は、上記レーザピーニング装置１の他、例えば渦電流探傷装置およびレーザ溶接装置などの多軸施工装置のティーチングにも適用できる。

干渉判定部７８は、施工ツールが施工予定線を描く中で干渉条件記憶部７１ｇに記憶されている干渉条件を満たすか否かを判定する。より具体的には、干渉判定部７８は、例えば３次元シミュレータなどであり、制御データにより動作するレーザピーニング装置１の動作のシミュレーションを行い、干渉条件記憶部７１ｇの干渉条件を基にレーザピーニング装置１がワークに干渉するか否かの判定を行い、干渉がない場合に制御データを制御データ記憶部７１ｆに記憶する。

続いて、図１０のフローチャートを参照して第３実施形態の動作を説明する。この第３実施形態では、ステップＳ１０６の処理までは、第１実施形態と同じように処理を行うためその手順の説明は省略する。

この第３実施形態は、図１０に示すように、生成された施工軌跡９３のデータを用いて、レーザピーニング装置１の動作を制御する制御データを生成する制御データ生成ステップＳ１０７と、その制御データを用いて照射ノズル３２を含むレーザピーニング装置１全体と施工対象物（ワーク）との干渉判定を行う干渉判定ステップＳ１０８、Ｓ１０９とをさらに有する。

（制御データ生成ステップＳ１０７）
制御データ生成ステップＳ１０７では、レーザ照射点の位置情報の他、レーザ照射点における照射ノズル３２の姿勢情報を含めたデータ列をインプット情報として、レーザピーニング装置１の照射ノズル３２がその位置及び姿勢となるためのレーザピーニング装置１の各軸（ジョイント）の値を算出する処理を行う。この制御データ生成ステップＳ１０７の処理の結果、レーザピーニング装置１の制御データが得られる。

（干渉判定ステップＳ１０８、Ｓ１０７）
干渉判定ステップＳ１０８では、ワークおよびレーザピーニング装置１の３次元形状データを表示装置９２に表示し、例えば３次元シミュレーションを行い、ワークとレーザピーニング装置１全体との干渉（接触や近接など）を判定する。干渉の判定は、３次元シミュレーションによるワークとレーザピーニング装置１との動的な当たりチェックだけでなく、ワークとレーザピーニング装置１のＣＡＤデータから互いの形状（外形）を重ね合わせて行う静的な判定であってもよい。

すなわち、制御データ生成ステップＳ１０７で生成された制御データを基に３次元シミュレータ内のレーザピーニング装置１をシミュレーション動作させることでワークとの干渉を判定する。

この干渉判定の結果、干渉すると判定、つまりレーザピーニング装置１とワークとの干渉箇所が明らかとなった場合には（ステップＳ１０９のＹｅｓ）、処理を施工軌跡生成ステップＳ１０２に戻し、照射ノズル３２の施工開始姿勢を施工条件範囲内で変更するなどしてレーザピーニング装置１が干渉しないよう施工パラメータのレーザピーニング装置１姿勢のパラメータを調整し、ステップ１０３以下の手順を再度実行する。

このようにこの第３実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加えて、制御データ生成部７７および干渉判定部７８を備えることで、ワークと動くレーザピーニング装置１全体との干渉判定を行うことで、施工時にワークと干渉しない、より確かなレーザピーニング装置１の施工制御データを生成することができる。

以上説明したように少なくとも一つの実施形態によれば、レーザピーニング装置１の動作を制御するデータを作成する上で、ＣＡＤデータ上の干渉判定だけでなく、ＣＡＭ機能により、予め設定した施工領域８２をレーザピーニング装置１の可動部先端の照射ノズル３２が動く施工軌跡を描き、その照射ノズル３２の動きが施工条件を満たすか否かを判定し、施工条件を満たさない場合は施工領域８２を分割し分割した新たな領域で施工データを生成するので、これまで長い期間と労力が必要であった３次元形状のワークに対するティーチング作業を短期間でかつ労力を要せずに実施することができる。

さらに、施工条件を満たした領域をレーザピーニング装置１が施工する際に、照射ノズル３２だけでなくレーザピーニング装置１全体がワークに干渉するか否かの干渉判定を行うので、より確実な施工データを生成することができる。

また、上記実施形態によれば、レーザピーニング装置１等の施工装置を新規設計する際にも、作成した施工制御データを基にして施工条件を満足する施工装置を設計できるようになり、施工装置の設計段階で、施工が正常にできるかどうかといった施工の成立性を事前に確認することができる。

本発明の実施形態をいくつか説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

また上記実施形態に示したＣＡＤ／ＣＡＭ用のコンピュータ７０の各構成要素を、汎用のコンピュータのハードディスク装置などのストレージにインストールしたプログラムで実現してもよく、また上記プログラムを、コンピュータ読取可能な電子媒体：electronic mediaに記憶しておき、プログラムを電子媒体からコンピュータに読み取らせることで本発明の機能をコンピュータが実現するようにしてもよい。電子媒体としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やフラッシュメモリ、リムーバブルメディア：Removable media等が含まれる。さらに、ネットワークを介して接続した異なるコンピュータに構成要素を分散して記憶し、各構成要素を機能させたコンピュータ間で通信することで実現してもよい。

１…レーザピーニング装置、２…原子炉圧力容器、３…炉底部、４…計装管、５…溶接部、６…レーザ光、７…原子炉格納容器、８…水、９…作業者、１０…作業ブリッジ、１１…操作ポール、１２…水中監視カメラ、１３…地上支援装置、１４…主ケーブル、１５…カメラ用ケーブル、１６…噴流ポンプ装置、１７…水流供給ケーブル、１８…レーザ発振器、１９…ミラーボックス、２０…フロート部、２１…筐体、２２…接続部、２３…接続駆動部、２４…傾斜計、２５…連結部、２６…クランプ部、２７…連結駆動部、２８…旋回部、２９…支持部、３０…旋回調節モータ、３１…導光管、３２…照射ノズル、３３…縦調節モータ、３４…駆動機構、３５…横調節モータ、３６…駆動機構、３７…関節部、３８…傘歯車、３９…角度調節モータ、４０…軸歯車、４１…出力部、４２…集光レンズ、４３…レンズ配置部、４４…レンズ用モータ、４５…駆動機構、４６…焦点位置、４８…音波検知部、４９…測定部、５０…焦点変更部、５２…撮影方向、５４…水流、５５…水中監視部、５６…主制御部、５７…遠隔操作部、５８…空気供給部、５９…冷却水供給部、６０…電源、６１…制御信号線、６２…遠隔操作用信号線、６３…空気供給用ホース、６４…冷却水供給用ホース、６５…電力供給線、６６…ピーニング制御部、７０…コンピュータ、７１…記憶部、７１ａ…ＣＡＤデータ記憶部、７１ｂ…施工パラメータ記憶部、７１ｃ…施工領域記憶部、７１ｄ…施工条件記憶部、７１ｅ…施工軌跡記憶部、７１ｆ…制御データ記憶部、７１ｇ…干渉条件記憶部、７２…領域設定部、７３…軌跡生成部、７４…算出部、７５…施工条件判定部、７６…施工領域分割部、７７…制御データ生成部、７８…干渉判定部、９１…入力装置、９２…表示装置。

Claims (7)

1. 予め設定された施工領域に対して、施工対象物のＣＡＤデータに基づいて前記施工対象物への施工を行なう施工ツールの施工予定線を生成する軌跡生成部と、
   前記施工ツールによる施工についての施工条件が記憶された施工条件記憶部と、
   前記施工予定線を描く前記施工ツールの施工が前記施工条件を満足するか否かを判定する施工条件判定部と、
   前記施工条件判定部により前記施工予定線を描く前記施工ツールの施工が前記施工条件を満足していないと判定された場合、前記施工領域を分割して新たな施工領域に設定する施工領域分割部と
   を具備する施工データ作成装置。
2. 前記施工条件は、施工密度の許容値および前記施工ツールの施工姿勢の許容値の少なくともいずれかを含む請求項１記載の施工データ作成装置。
3. 前記施工領域分割部は、
   前記施工条件判定部により前記施工ツールの動作が前記施工条件を満足していないと判定された場合、前記施工条件の裕度の中で施工パラメータを変更する請求項１または請求項２記載の施工データ作成装置。
4. 前記施工条件は、前記施工ツールの移動に伴い前記施工ツールの姿勢が走査方向の前後で変化する姿勢変化率の許容値を含む請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の施工データ作成装置。
5. 前記施工ツールと前記施工対象物との干渉条件が記憶された干渉条件記憶部と、
   前記施工ツールが前記施工予定線を描く中で前記干渉条件を満たすか否かを判定する干渉条件判定部と
   を備え、
   前記施工領域分割部は、
   前記干渉条件を満たさない場合、前記施工領域を分割する請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の施工データ作成装置。
6. 前記施工ツールが、回転関節および／または直動関節を有する複数の軸を駆動する施工装置に設けられ、
   前記軌跡生成部により生成された前記施工予定線を基に、前記複数の軸の動作を制御するデータを生成する制御データ生成部をさらに備える、請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の施工データ作成装置。
7. 予め設定された施工領域に対して、施工対象物のＣＡＤデータに基づいて前記施工対象物への施工を行なう施工ツールの施工予定線を生成し、
   前記施工ツールによる施工についての施工条件を記憶し、
   前記施工予定線を描く前記施工ツールの施工が前記施工条件を満足するか否かを判定し、
   前記施工予定線を描く前記施工ツールの施工が前記施工条件を満足していないと判定した場合、前記施工領域を分割し、分割した領域を前記施工ツールの新たな施工領域とする
   施工データ作成方法。

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