JPH05158535A - ロボットの距離計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ロボットの配管内における位置を
高速につ正確に測定できるロボットの距離計測装置を提
供することにある。 【構成】 入力手段より入力された距離に基づいて計測
手段より得た走行距離情報を補正するとともに溶接ビー
ドを検出するとその溶接ビードに対応して地図情報デー
タベース手段に記憶されている距離情報に基づいてロボ
ットの位置情報を算出してそれを出力手段より出力する
演算手段と、撮像装置が撮像したこの入力画像データを
分割し、中心画像のみで一次処理し、この結果にて二次
処理するようにし、画像データから溶接ビードを高速に
検出する画像処理手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配管内を走行するロボ
ットの距離計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、原子力発電プラントを走行する
循環水配管の保守・点検作業など、保守員が実際に作業
場所におもむくことのできないような場合、保守員に代
わって保守・点検作業を行うロボットが実用されてい
る。このロボットは、配管内壁を車輪で接触して走行す
る走行機構に、保守・点検作業を行うための作業機構を
搭載したものであり、遠隔にて操作される。

【０００３】ところで、配管は一本の管材で構成される
ことはまれで、通常は、複数の短い管材を溶接して構成
されており、また、左右に曲がったり、垂直に折れ曲が
ったりする部分がある。

【０００４】したがって、左右に曲がる部分では、走行
機構の操舵機構を遠隔操作して、走行方向をその曲がる
方向に沿わせ、また、垂直に折れ曲がっている部分で
は、走行機構の張出機構を作動させて、ロボットを配管
内に保持させるように遠隔操作する必要がある。このた
めに、ロボットを遠隔操作する操作員は、配管内におけ
るロボットの位置を正確に知る必要がある。

【０００５】そこで、走行機構の車輪に走行距離を測定
するための距離測定機構を設け、その距離測定機構から
出力される距離情報に基づいて、ロボットの配管内の位
置を表示するようにしている。

【０００６】ところが、走行機構が車輪を介して配管内
壁に接触しているために、滑りを生じたり、走行機構が
蛇行すると、距離測定機構から出力される距離情報の誤
差が大きくなり、ロボットの配管内における位置の誤差
が非常に大きくなるという不都合が生じていた。

【０００７】このため、配管の継ぎ目に形成されている
溶接ビードの基準位置からの距離を各々の溶接ビードに
ついて記憶した地図情報データベースを基に、ロボット
に付設し配管内を撮像する撮像装置から得られる溶接ビ
ードを検出する画像処理手段を用いて溶接ビードを検出
する毎に距離測定機構から出力される距離情報を校正す
るようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、溶接ビード
を検出する画像処理手段は、撮像装置から得られる全て
の画像データに対して処理を行うようになっていたた
め、１画像データを処理するのに時間がかかり、溶接ビ
ードの検出が間に合わなくなり、距離情報の校正ができ
なくなるという不具合を生じてきた。また、このため、
検出スピードに合わせたロボットの走行スピードに制限
をかける場合があった。

【０００９】本発明はかかる従来の問題点を解決するた
めになされたもので、その目的は、ロボットの配管内に
おける位置を高速につ正確に測定できるロボットの距離
計測装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、配管内を走行
するロボットと、このロボットの走行距離を測定する距
離測定手段と、前記ロボットに設けられ配管内部を撮像
する撮像手段と、配管の継ぎ目に形成されている溶接ビ
ートの位置情報を記憶している地図情報データベース
と、前記撮像手段で得られた画像から溶接ビードの検出
を判断する画像処理手段と、この画像処理手段で溶接ビ
ートが検出されたと判断されるごとに前記地図情報デー
タベースを参照して、前記走行距離を補正する距離演算
処理手段とから成るロボットの距離計測装置において、
前記画像処理手段は、前記撮像手段で得られた画像を分
割し、この分割された画像のうち中心部に位置する中心
画像で溶接ビートを検出する一次処理手段と、この一次
処理手段で溶接ビートが検出された場合に、前記中心画
像の周辺に位置する周辺画像で溶接ビートを検出し、こ
の周辺画像で溶接ビートが検出された場合に溶接ビート
が検出されたと判断する二次処理手段とを具備えたもの
である。

【００１１】

【作用】本発明においては、撮像装置より入力した画像
信号を分割し、分割された画像信号を複数台に割り振
り、各々の小部分について、領域を跨がる線分が存在す
るかいなかを検証する。この結果、領域を跨がる線分が
存在すると判断した場合には、隣接する画像を検証し、
連続を確認し、その各々の連続性を確認することによ
り、線分を検証する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例に係るロボットの距離計
測装置を示すもので、図において、１はロボットを表
す。

【００１３】ロボット１は、配管内を走行する車輪系の
走行機構に、配管の保守・点検作業を行うための作業機
構を搭載しており、その適宜な箇所には、配管の内部を
撮像できるようにＩＴＶカメラ（撮像装置）２が固設さ
れている。なお、このＩＴＶカメラ２の撮像位置を照明
する照明装置（図示せず）も付設されている。また、ロ
ボット１には、車輪１ａの回転に応じて走行距離情報を
出力するための距離センサ（測定手段）３が設けられて
いる。ロボット１は、ケーブル４の信号線４ａを介して
距離演算処理装置５および画像処理装置６に接続されて
いる。距離センサ３の出力は、ケーブル４の信号線４ｂ
を介して距離演算処理装置５に入力される。また、ＩＴ
Ｖカメラ２の撮像データは、ケーブル４の信号線４ｃを
介して画像処理装置６に加えられている。キーボード装
置（入力手段）７は、ロボット１の運転を遠隔操作する
とともに、走行開始時の距離情報などを操作入力するた
めのものである。出力装置（出力手段）８は、ロボット
１の配管基準位置からの距離などを表示出力するもので
ある。

【００１４】地図情報データベース装置９は、配管を構
成している管材の継ぎ目に形成されている溶接ビードの
位置情報などからなる地図情報を記憶するためのもので
ある。 画像処理装置（画像処理手段）６は、ＩＴＶカ
メラ２の撮像データに基づいて、配管内壁に現れる溶接
ビードを検出するためのものであり、この画像データを
分割し、中心画像のみで一次処理し、この結果にて二次
処理するようにし、撮像データから溶接ビードを高速に
検出すると、その旨を距離演算処理装置５に通知する。

【００１５】距離演算処理装置（演算手段）５は、距離
センサ３より出力される走行開始位置情報と、画像処理
装置６より入力した溶接ビードの検出情報と、地図情報
データベース装置９の記憶情報に基づいて、ロボット１
の配管基準位置からの距離を演算し、現在位置を決定す
るものである。その演算結果は、出力装置８により表示
出力される。ここで、配管について説明する。

【００１６】前述したように、配管は複数の短い管材を
溶接することで、任意に屈曲されており、例えば、図２
に示すように、曲がったり、あるいは、垂直に立ち上が
ったりして、所定の配管経路に沿って走っている。

【００１７】図３に示すように、管材１１を溶接した部
分は、ある程度の膨らみを持ち、それが管材１１の接合
面にわたって形成されているため、その溶接部分の膨ら
みは、管材１１の円周に沿って輪状に現れる。この輪状
の膨らみを溶接ビード１２と称している。

【００１８】したがって、配管１０の曲がり部、あるい
は、垂直部は、ロボット１の走行方向に対して、いずれ
かの溶接ビード１２が位置しており、この溶接ビード１
２を目印に用いることで、配管１０の内部地図を形成す
ることができる。また、特に、配管１０の曲がり部にお
いては、溶接部分が密集する部分１３であり、溶接ビー
ド１２の検出も頻繁になる。ところが、ＩＴＶカメラ２
が撮像して得られた画像データには、図４に示すよう
に、溶接ビード１２は影のある太い直線１４のように現
れる。

【００１９】そこで、画像処理装置６は、このような直
線１４が画面を横切った時に、溶接ビード１２を検出し
たとすれば良いのであるが、得られた全ての画像を処理
すると、非常に多くの時間がかかる。

【００２０】なぜなら、得られた画像は、ドットと呼ば
れる画素の集まりであり、その数は数万から百万を越え
るものであり、また、その一点づつに濃淡データを持っ
ているからである。

【００２１】一枚の画像データの中に、直線１４が存在
するかどうかは、各ドットに対してその周辺のデータと
の比較を行うことにより検出処理する。そのために、一
回に処理するデータは、膨大な量になる。したがって、
逆に一回に処理するデータ（ドット数）は少ないほど処
理時間は減少する。このために、画像処理装置６に入力
する画像を分割して少ないデータに注目することによ
り、処理量を抑えることが必要である。図５は、ロボッ
ト１を走行させる時に画像処理装置６が実行する溶接ビ
ード１２を検出する時の処理例を示す。

【００２２】まず、画像処理装置６は、ロボット１の走
行信号が入力されるまで待機し（判断６０１のＮＯルー
プ）、走行中の信号が入力されると、ＩＴＶカメラ２か
らの画像データを入力し、画像データの領域分割を行う
（処理６０２、６０３）。この分割された領域から予め
決定しておいた中心画像２０の部分データを取り出し、
線分検出の処理を行う（処理６０４）。この処理の結果
を判断し（判断６０５）、直線が検出できなかった場合
は、元に戻って処理６０１から繰り返し処理を継続す
る。

【００２３】直線を検出した場合には、検出精度を高め
るため、周辺エリアの部分でも直線が検出されるかどう
かを判定するために、処理６０４で使用した中心部分の
画像データの内、線分が部分データのエッジ部分に接す
るエッジを決定し、このエッジ部分の直線を示すＸまた
はＹ座標と同じ座標を持つ画像データをこのエッジに隣
接する周辺エリアと称し、この領域を決定する（図６の
（ａ）参照、処理６０６）。図６の（ａ）において、２
１が決定された周辺エリアを表す。

【００２４】ここで、周辺エリアを決定するのは、例え
ば、図６の（ｂ）に示すように、分割された領域内に入
るゴミのような線（溶接ビードと間違えるもの）２２を
誤検出するのを避けるためである。

【００２５】周辺エリアの決定がされない場合（例え
ば、図６の（ｃ）の状態、処理６０７）は、溶接ビード
１２が検出されなかったとして、元に戻って処理６０１
から繰り返し処理を継続する。周辺エリアが決定された
場合は、その決定された周辺エリアの画像データを用い
て直線の検出処理を行う（処理６０８）。

【００２６】この時、検出できなかったと判断された場
合（例えば、図６の（ｃ）のように線分データにゴミな
どにより濃淡データがはっきりしない（濃淡が淡く線分
として検出されない部位２３））場合など、判断６０
９）は、再度処理６０６に戻り、別の周辺エリアを決定
し処理を行う。処理６０９の結果、直線が検出されたと
すれば、溶接ビード１２を検出したとして、この結果を
距離演算処理装置５に通知する。

【００２７】図６の（ａ）〜（ｃ）のような３＊３の分
割の例では、これまでの処理時間に比べて、約２／９倍
から１／３倍程度の処理時間で溶接ビード１２の検出が
可能となる。

【００２８】このようにして、本実施例では、溶接ビー
ド１２の検出を行う際に、全ての入力画像データを先ず
最初に実行せずに、分割画像を用いて一次処理を行い、
その後に検出データを確実にするために、二次処理を行
うので、処理スピードが増し、溶接ビードが検出できな
いといった問題が抑制でき、また、ロボットの走行スピ
ードを向上させることができる。

【００２９】なお、本発明は、上記実施例に限らず、例
えば、画像を入力する際に、予め画像を分割して、その
結果を複数の画像処理装置にて同時に実施・検出するよ
うにしても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、全ての
入力画像データを、まず最初に実行せずに、分割画像を
用いて一次処理および二次処理を行うので、処理スピー
ドが増し、溶接ビードが検出できないといった問題を抑
制でき、また、溶接ビードの検出処理スピードが向上で
きることから、ロボットの位置校正が確実にでき、さら
に、スピードアップにより、ロボットの走行スピードを
上げることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るロボットの制御装置を
示すブロック図。

【図２】配管の一例を示す概略図。

【図３】溶接ビードを説明するための概略図。

【図４】溶接ビードの撮像例を示す概略図。

【図５】画像処理装置の処理例を示すフローチャート
図。

【図６】画像処理装置内で処理される画像データの概略
図。

【符号の説明】

１…ロボット、２…ＩＴＶカメラ、３…距離センサ、４
…ケーブル、５…距離演算処理装置、６…画像処理装
置、７…キーボード装置、８…出力装置、９…地図情報
データベース装置、１０…配管、１１…管材、１２…溶
接ビード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管内を走行するロボットと、このロボ
   ットの走行距離を測定する距離測定手段と、前記ロボッ
   トに設けられ配管内部を撮像する撮像手段と、配管の継
   ぎ目に形成されている溶接ビートの位置情報を記憶して
   いる地図情報データベースと、前記撮像手段で得られた
   画像から溶接ビードの検出を判断する画像処理手段と、
   この画像処理手段で溶接ビートが検出されたと判断され
   るごとに前記地図情報データベースを参照して、前記走
   行距離を補正する距離演算処理手段とから成るロボット
   の距離計測装置において、前記画像処理手段は、前記撮
   像手段で得られた画像を分割し、この分割された画像の
   うち中心部に位置する中心画像で溶接ビートを検出する
   一次処理手段と、この一次処理手段で溶接ビートが検出
   された場合に、前記中心画像の周辺に位置する周辺画像
   で溶接ビートを検出し、この周辺画像で溶接ビートが検
   出された場合に溶接ビートが検出されたと判断する二次
   処理手段とを具備することを特徴とするロボットの距離
   計測装置。