JPH04175602A - 核融合炉第１壁の形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核融合炉においてプラズマを囲繞して配設さ
れる第１壁の、プラズマと対面する面の損耗等の検査を
行う装置に関するものである。

〔従来の技術］ 核融合炉における第１壁は、高温プラズマに直面してい
るために高温プラズマとの接触などにより、表面が溶融
、昇華などにより損耗を受け、健全性の阻害等を生じる
可能性を有しており、健全性を維持する上でその看視あ
るいは検査の実施は必要不可欠のものである。それの実
行に際し従来から種々の発明がなされ、実施されて来た
。

典型的な先行技術では、特開昭６３−８３６３７号公報
、特開昭６０−１６９７４５号公報などに開示されてい
るように、照明装置および観察装置を炉内に挿入し、第
１壁面を外部より目視観察する方法がある。

しかしこのような先行技術では、検査が定性的であるほ
か、目視観察のため照明用光源が大きく、それに伴なう
冷却装置が必要になり、構造が複雑化するという不具合
を有していた。

物体表面形状を測定する第２の先行技術は、特開昭６０
−９３４２４号公報に開示されている。

第２の先行技術では、固定位置関係にスリット光投光器
とカメラを配置し、被計測物体の表面に照射したスリッ
ト光反射光をカメラで撮像し、該光像の形状から被計測
物体のスリット光断面の形状を計測し、次いでスリット
光投光器とカメラを一体で平行移動し、順次被計測物体
のスリット光断面の計測を繰り返し、所要の範囲の被計
測物体の表面形状を計測するものである。

上記で引用した第２の従来技術では、スリット光源とイ
メージセンサを使用し、被写体の表面の３次元形状を三
角測量の原理によって定量的に測定することが可能であ
ること、および光源にも第１の先行技術に較べはるかに
小さな容量で済むことから、簡便な構成で比較的精度が
高いという利点を有している方法であるが、前記従来技
術はイメージセンサに固定焦点レンズを使用していたこ
とと、スリット光源と被写体とイメージセンサとの幾何
学的位置関係が固定であったため、撮像レンズに広角レ
ンズを使用し、視野が広い場合には広範囲の核融合炉第
１壁面を測定できるが、測定精度が低く、逆に撮像レン
ズに望遠レンズを使用し視野が狭い場合、測定精度が高
くなるが壁面全体の測定が完了するのに長時間を要する
という不具合を有していた。

第６図は第３の従来技術の例で、上記の不具合を解消す
る目的で、本願発明者が先に発明し、特願平２−４５４
８８号にて出願した核融合炉第１壁形状測定装置の基本
構成を示す図である。

第６図において、被写体７３にレーザ光７４を照射する
投光部７１と、レーザ光７４を照射された被写体７３を
撮像するイメージセンサである受光部７２がガイドバー
を有する移動リンク７６に固定され、前記移動リンク７
６は伸縮シリンダ７５を伸縮させることによって被写体
７３側に接近あるいは離反する。伸縮シリンダ７５の一
端を揺動自在に支持するとともに移動リンク７６の一端
を固定した駆動装置７７はパーソナルコンピュータ８０
からの信号に基づいて移動し得る。

まず最初に受光部７２が移動リンク７６に固定されてい
る場合、第８図に示すように駆動装置７７と移動リンク
７６を作動させてレーザ光７４と受光部７２の中心線が
交わる点の位置を撮像対象の被写体７３表面のレベルに
ほぼ一致させ、このレベルを保持するように駆動装Ｗ７
７と移動リンク７６とを調節しながら投光部７１と受光
部７２を被写体７３の表面にほぼ平行に移動させ、受光
部７２によって被写体７３の表面状態の連続測定を行う
。受光部７２でとらえた被写体７３上のレーザ光７４の
反射光は、電気信号に変換されてイメージプロセッサ（
画像処理装置）７８に送られ、モニターテレビ７９の画
面に表示させるとともにパーソナルコンピュータ８０に
送られる。

パーソナルコンピュータ８０には予め被写体７３が健全
な状態時における測定データを入力して置く。核融合炉
を一定期間供用後再び前記要碩によって炉内の被写体７
３０表面状態を測定し、その結果ヲパーソナルコンピュ
ータ８０内に入力して健全な状態時の測定データと比較
し、損耗された部位の特定と、損耗量の概略値を求める
。被写体の損耗量が予め定めた一定の許容限界を越えて
いる場合にはその部位に対して更に詳細な再測定を行う
。すなわち、パーソナルコンピュータ８０からの指令に
基づいて駆動装置７７および移動リンク７６を作動させ
て受光部７２を対象被写体７３に可能な限り接近させ被
写体７３０表面状態の詳細なデータを採取する。損耗量
が許容値を越えた総ての被写体７３に対して上記操作を
繰り返して必要なデータを得る。テレビカメラにズーム
レンズあるいは異なった焦点距離を有する複数のレンズ
を組み合わせて使用した場合には、更に解像力を増して
、より精密な損耗量を測定することが可能になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように上記第３の従来技術においては、第２の従来
技術の不具合を解消し、従来よりも短い時間内に第１壁
の損耗部位を特定して損耗部位の状態を把握することが
可能であった。

しかしながら上記従来の技術においては、測定装置が第
１壁面に対して垂直ではないほか、その移動方向が第１
壁面に完全に平行であるとは限らず、第１壁表面形状の
高さの測定データは一定ではないので、損耗深さを求め
るには、非損耗部位の面を基準に計算処理する必要があ
った。し７かし第１壁表面形状測定データの３次元座標
値を非損耗部位面に平行な座標系での座標値に変換する
には、３次元座標ベクトルに３×３次行列を乗する計算
処理が必要であり、かつ形状の測定データは莫大であり
、この計算処理を実時間で行なうのは困難であった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたもので、簡潔
な構成によって速やかに損耗部位を特定し、その状態を
定量的に把握させる装置を提供することを目的としてい
る。

［課題を解決づ°るための手段］ 上記の目的は前記特許請求の範囲に記載された核融合炉
第１壁の形状測定装置によって達成される。すなわち、
スリット光を照射し得るレーザ投光部と、該レーザ投光
部を測定対象第１壁と平行に移動させ得る手段と、スリ
・ノドレーザ光照射部までの距離を測定するズーＪ、レ
ンズを具備した視覚センサと、該視覚センサの姿勢をス
リットレーザ光受光部と垂直をなす方向に保持させて測
定対象第１壁と平行に移動させる手段とを有する核融合
炉第１壁の形状測定装置である。

以下本発明の作用等について実施例に基づいて説明する
。

〔実施例〕

第１図は本発明の基本的な測定原理を説明引る図で、第
２図はそれぞれの座標系の相関を説明する図である。第
１〜２図において、１は核融合炉保護材として使用され
るタイル、２．２′は投光部、３．３′はスリット光、
４ば受光部、５は１１ポツトである。

測定に際して、まずロボット５のノ＼ンドに投光部２と
受光部４からなる視覚センサを取着する。

ハンドを操作して視覚センサを測定対象タイル１を直視
し得る位置に移動させ、その位置で視覚センサにより、
タイル１の表面を１スリ・ント分撮像し、タイル両端エ
ツジ点（ｐ、、、Ｐ、□）の座標を求める。次に視覚セ
ンサの向く方向（センサ座標系Ｚ軸方向）を直線ＰＩＩ
＋Ｐ１２に垂直になるようにハンドの姿勢を変える。こ
の時点ではノ＼ンドはタイル１の表面に対してまだ垂直
にはなっていない。上記のハンドの姿勢修正後、タイル
１の表面を１スリット分撮像し、タイル１の工・ノジ点
ＰＩｌ＋Ｐ＋ｚを再計測する。次にロボット５のノ＼ン
ドをセンサ座標系のｙ、ｚ方向と垂直な方向（Ｘ方向）
に一定路Ｍ　（ｄｃａｂ）離れた位置に姿勢一定で動作
させる。その位置でタイル１の表面を１スリット分撮像
し、タイル１のエツジ点Ｐ２Ｉ、　　Ｐｚ□を計測する
。次にセンサ座標系でＰＩｌ＋Ｐｌ！をｙ軸、点Ｐ□の
方向をＸ軸方向となるようにノ＼ンドの姿勢を変える。

このとき、点ｐｔ＋はＸ軸上にある必要はない。この結
果、センサ座標系ｘ−ｙ平面はタイル１０表面に平行に
なり、ハンドは姿勢一定でセンサ座標系Ｘ軸方向に動か
せば、センサはタイル１の表面と常に一定の距離を保持
する。従ってこの時点から後の測定データは基本的に総
て２軸方向の差だけで計算することが可能になる。

第３〜４図はＬ記の姿勢制御を行う際の視覚センサの傾
き角度θを求める計算要領を説明する図で、第３図は計
算データから視覚センサの向く方向を直線ＰｚＰ＋ｚに
垂直になるように制御する場合、第４図は視覚センサの
向く方向を直線１）ｌ＋　Ｉ）ｚ　＋に垂直になるよう
に制御する場合を示している。

受光部３にズームレンズを採用した場合には下記のよう
にまず粗計測を行って損耗部を検知し、ついで当該損耗
部を精密に測定することによって更に効率的に測定を行
うことが可能になる。すなわち次の手順■〜■によって
ます粗計測を行う。

■　ハンドを姿勢（方向）を保持したまま、８１測開始
点に移動する。

■　ハンドをセンサ座標系Ｘ軸方向に一定ピッチで移動
させ、各位置で視覚センサによりタイル１の表面を計測
する。

■　粗計測で設定値以上の損耗が発見されたら、その損
耗領域の属性パラメータ（ｘ、ｙ軸方向最大長さＬｘ、
Ｌｙ、中心座標値）をロボット５に送る。

次に■〜■の手順によって損耗部の精密な測定を行う。

■　精密計測するためのアーム動作を計画する。

■　視覚センサへのズームアツプ信号を送る。

■　精密測定のためのアーム動作計画に基づき、視覚セ
ンサで損耗領域を走査、計測する。

第５図は、上記手順をプログラムによって行う際のフロ
ーチャートを示す。

（発明の効果〕 本発明によれば上記実施例において説明したように、核
融合炉第１壁保護材の損耗量等の測定に際して下記に示
す効果を奏する。

（１）従来の測定が多くが目視によって損耗箇所の特定
し、その損耗箇所の状況を判断すると言う定性的なもの
であったのに対して、本発明によればそれ等を定量的に
測定することが可能になる。

（２）視覚センサによって測定されたデータは膨大な数
に及ぶが、本発明のおいては視覚センサを測定対象面と
平行に移動させながら計測を行うことにより、それ等の
測定値を一々変換することなく、単純な計算によって損
耗量を定量的に知り得ることから、計算に要する時間を
著しく短縮させ得る。

（３）従来の目視による観察の場合には大きな光量が必
要とされた外、それに付随して測定装置を冷却する装置
が必要であった。それに対して本発明においては冷光源
であるレーザを使用することにより、大規模な冷却装置
が不要となり、設備費および測定時の動力費を低減する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な測定原理を説明する図で、第
２図はそれぞれの座標系の相関を説明する図である。第
３〜４図は視覚センサの姿勢制御を行う際の傾き角度を
求める計算要領を説明する図、第５図は本発明において
、プログラムによって粗計測から精密測定を行う際のフ
ローチャートを示す図である。 第６図は従来技術の例である。 １・・・タイル、２．２′・・・投光部、３．３′・・
・スリット光、４・・・受光部、５・・・ロボット、ｘ
、ｙ。 ２・・・座標軸、θ・・・視覚センサの傾き角度、ＰＩ
Ｉ＋Ｐ１□＋　　Ｐ　！ｌ＋　　Ｐ　１２・・・タイル
エツジ点、７１・・・投光部、７２・・・受光部、７３
’、７３’、７３＃′・・・被写体、７４・・・レーザ
光、７５・・・移動シリンダ、７６・・・移動リンク、
７７・・・駆動装置、７８・・・イメージプロセッサ、
７９・・・モニターテレビ、８０・・・パーソナルコン
ピュータ、８１・・・炉内側、８２・・・炉外側、θ′
、θ“、θ′・・・レーザ光とレーザ光を照射された被
写体とを結ぶ線と、該被写体と受光部とを結ぶ線の間の
角度。 代理人　弁理士　本　間　　　崇 坪　１　図 第　２　回 θ８た□−・ｚ１２−Ｚ・・ ｙｔｚ　　７ｔｔ 第　３　図 θ−７ａｎ−’フ２／−Ｚニ アＳ；ｎ−′：ＩＳｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スリット光を照射し得るレーザ光投光部とズームレンズ
   を具備した受光部とによって構成される視覚センサと、
   該受光部の向きをスリットレーザ光受光部の両端部を結
   ぶ線と垂直方向に調節させる手段と、上記視覚センサを
   測定対象第１壁と平行に移動させる手段とを有すること
   を特徴とする核融合炉第１壁の形状測定装置。