JPH0556801B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

この発明は例えば原子炉用の燃料集合体を被検
査物体として、燃料集合体の検査に際し該燃料集
合体のラツパ管表面に存在する傷、欠陥等による
不連続部の段差を非接触式に測定する被検査物体
の表面不連続部の段差測定装置に関する。

【従来技術とその問題点】

被検査物体の表面に存在する傷、凹凸等による
不連続部の段差の測定を、光学顕微鏡を用いた光
切断法により非接触方式で行う測定方法が従来よ
り知られている。ここで前記の光切断法による測
定原理を第７図により説明すると、図において１
は被検査物体、１ａがその表面に存在する傷、欠
陥等の不連続部、２はITVカメラ等を使用した
光学顕微鏡、３は照明用投光器、４は視覚センサ
２の画像モニタ用テレビである。ここで傷、欠陥
等による不連続部の段差ｈを測定するには、まず
不連続部１ａの存在箇所に前記した光学顕微鏡２
および投光器３を接近して対向位置させた上で、
不連続部１ａの走る方向に沿つて斜め方向からス
リツトを通して板状の平行光線３ａを照射し、か
つ被検査物体１における平行光線１ａの照射点を
平行光線と直角方向にセツトされた光学顕微鏡２
を通じて得た光切断像をモニタテレビ４のスクリ
ーン上に写し出し、ここで不連続部１ａの段差ｈ
を測定する。 ところで従来におけるこの種の測定方式では、
光学顕微鏡を検査テーブル等に対して所定の測定
位置に固定的に据付けた上で、あらかじめその存
在位置が判明している被検査物体の表面不連続部
の検査箇所を光学顕微鏡の光軸上に位置させ、こ
の状態で前述した光切断法により傷、欠陥等の不
連続部段差を測定するようにしている。したがつ
て検査箇所を光学顕微鏡の測定位置に正しく対向
させるには、被検査物体をテーブル上で移動操作
してその表面に存在する不連続部を光学顕微鏡の
測定位置まで移動させることが必要であり、この
ために次記のような問題が発生する。すなわち、
被検査物体が頭記した燃料集合体等のように長
尺、重量物である場合にはその測定範囲が広範囲
となるために、被検査物体を乗せる検査テーブル
が大形となり、さらに傷等の不連続部の方向性が
一定せずランダムな方向に生じている場合には投
光方向と不連続部との向きを正しく合わせるため
に、被検査物体を単に直角座標軸方向に平行移動
するだけでは不充分であり、被検査物体の光学顕
微鏡に対する向きを様々に変える回転移動も必要
となる。この結果として検査設備の規模が大形化
して据付床面積も増大するし、さらにこの際の被
検査物体の移動を仮に手動操作で行うとすると、
前記燃料集合体等のように放射性物体を取り扱う
場合にはオペレータが放射線被曝を受ける危険も
伴う。

【発明の目的】

この発明は上記の点にかんがみなされたもので
あり、燃料集合体等の大形、重量物を被検査物体
として、その表面に存在する不連続部の段差測定
を、被検査物体を所定の測定位置に固定支持した
まま遠隔操作方式による自動運転で安全に測定で
きるようにした被検査物体の表面不連続部の段差
測定装置を提供することを目的とする。

【発明の要点】

上記目的を達成するために、この発明は被検査
物体を所定の検査位置に直立支持する被検査物体
支持部と、被検査物体の側方に対向配備した光学
顕微鏡および照明用投光器を搭載の光学ヘツド
と、被検査物体に対し前記光学ヘツドを３次元の
直角座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向およびＸ軸の回り
でそれぞれ遠隔操作式に前進後退、横行、上昇下
降および旋回操作させる前後移動機構、横移動機
構、上下移動機構および旋回機構を具備して構成
し、前記光学ヘツドを遠隔操作で被検査物体上の
不連続部位置まで移動することにより、被検査物
体を所定の測定位置に直立支持のままの状態で、
被検査物体の表面に存在する不連続部の段差を非
接触式に測定できるようにしたものである。

【発明の実施例】

第１図ないし第４図は頭記した原子炉用燃料集
合体を被検査物体としたこの発明の実施例による
被検査物体の表面不連続部の段差測定装置の構成
図、第５図はその制御系統のブロツク図、第６図
は不連続部の光切断像をモニタテレビに写し出し
た画像図を示すものである。まず装置の外観を示
す第１図において、５は被検査物体である燃料集
合体６を所定の測定位置に直立姿勢で支持、旋回
する被検査物体の支持部、７はその側方に位置す
るコラム、８は測定ユニツト９を搭載して前記コ
ラム７に沿い矢印Ｚ方向に昇降移動操作される昇
降台、１０は前記昇降台９を上下方向に移動操作
する上下移動機構、１１はコラム７に設置した燃
料集合体６の転倒防止用支持アームである。な
お、装置本体上には前記燃料集合体６に対して図
示のようにＸ（前後方向）、Ｙ（横方向）、Ｚ（上下
方向）で示す３次元の直角座標系が設定されてい
る。 また前記した測定ユニツト８は第２図ないし第
４図にその詳細構造を示すように、照明用投光器
１２と対物レンズ１３、ITV等の視覚センサ１
４を組合せた光学顕微鏡を搭載した光学ヘツド１
５と、該光学ヘツド１５を駆動モータ１６の駆動
によりＸ軸の回りでθ方向に旋回駆動する旋回機
構１７と、前記光学ヘツドおよび旋回機構を搭載
し、光学ヘツド１５を燃料集合体６に対し先記直
角座標系のＸ軸方向に沿つて矢印Ｘ方向へ前進、
後退移動操作する前後移動機構１８と、該移動機
構１８を搭載し昇降台８の上で座標系のＹ軸方向
に沿つて矢印Ｙ方向へ横行操作する横移動機構１
９との組立体として成る。ここで前記の前後移動
機構１８は、微動用駆動モータ２０、微動台２１
から成る微動移動機構２２と、粗動用駆動モータ
２３、粗動台２４からなる粗動移動機構２５とを
組合せた粗動、微動機構に分けて構成されてい
る、また一方の横移動機構１９は昇降台８に据付
けたガイドレール２６と、該ガイドレール２６の
上に配置した横行台２７と、該横行台２７をガイ
ドレール２６に沿い送りねじ２８を介して移動操
作する横行駆動モータ２９との組立体としてな
る。さらに先述した上下移動機構１０は、第４図
に示すようにコラム７内に収容した駆動モータ３
０と、コラム７に沿つて敷設し、前記駆動モータ
３０にタイミングベルト３１を介して伝動連結さ
れた送りねじ３２、および昇降台８の昇降ガイド
レール３３から成り、かつ昇降台８の基部が前記
送りねじ３２にねじ結合されている。 一方、前記した光学ヘツド１５のＸ軸方向の微
動変移移動量を検出する手段として、微動移動機
構２２の微動台２１に対し、微動台２１に結合の
ピン３３の先端に取付けた変位測定子３４、およ
び微動台２１の移動に伴う前記測定子３４の変位
量を検出した上で電気量に変換して出力する差動
トランス３５が配備されている。 また第５図は上記装置の制御系統図を示し、図
中３４はコンピユータ、入出力インタフエース、
測定データの収集機能等を含む制御装置であつ
て、この制御装置３４に先記した光学ヘツド１
５、各駆動モータ１６，２０，２３，３０、およ
差動トランス３５、画像モニタ用テレビ４、測定
データを帳標出力するプリンタ３６、およびオペ
レータから操作指令を与えるキーボード３７が接
続されている。ここで制御装置３４はオペレータ
からの指令により、先記した各異動機構の位置決
め、フイードバツク制御、さらに光学ヘツドの光
学顕微鏡で得た画像のモニタテレビへの出力転
送、不連続部段差の計測およびそのデータの収集
等の各種処理を行うものである。 次に前記構成による被検査物体に存在する不連
続部の段差の測定操作に付いて説明すると、まず
被検査物体である燃料集合体６を装置本体の被検
査物体支持部５および支持機構１１で直立姿勢に
支持し、続いて支持部５の操作で燃料集合体６の
対象検査面が測定ユニツト９に正しく向き合うよ
うにその軸の回りで旋回する。次にあらかじめ判
つている燃料集合体上の不連続部の存在位置を基
に、その番地を指定してキーボードへ入力するこ
とにより、制御装置３４からの位置決め指令によ
りまず上下移動機構１０、横移動機構１９および
前後方向の粗動移動機構２５を直角座標軸Ｘ、
Ｙ、Ｚに沿つて移動操作し、光学ヘツド１５を指
定された不連続部へ接近させるように遠隔操作式
に移動する。またこの場合に光学ヘツド１５の光
学顕微鏡で撮影した画像がモニタテレビ４に出力
転送されて写し出される。次にオペレータがモニ
タテレビ４の画像を目視しながらキーボードの操
作で光学ヘツド１５の旋回機構１７を遠隔操作
し、第７図で述べたように不連続部１ａの走る方
向に対して光学顕微鏡の対物レンズおよび投光器
の向きを正しく設定するとともに、さらに微動移
動機構２２を操作して第６図に示すようにモニタ
テレビ４に写し出された不連続部１ａの光切断像
ａに付いて、その被検査物体の表面画像がモニタ
スクリーンの基準十字線４ａと一致する位置まで
移動調整する。続いてこの位置から微動移動機構
２１を再度移動操作して光学ヘツド１５と被検査
物体の表面との間の距離を若干ずらし、これによ
り第７図に示した平行光線の照射位置を被検査物
体の表面上で不連続部の溝に沿つて移動させる。
このようにして得た新たな光切断像を第６図のｂ
で示すようにモニタテレビ４のスクリーン上で不
連続部の光切断像ｂの溝底面が前記した基準十字
線４ａの中心に位置するように移動設定すれば、
光切断像ａとｂとの間の偏差が不連続部１ａの溝
深さに相当する段差ｈを表示することになる。ま
たこの際の光切断像の変位移動量は差動トランス
３５を介して検出され、デジタル量としてモニタ
テレビに表示されるとともに同時にコンピユータ
に入力してデジタルカウンタで読み取り、必要時
にコンピユータより読み出してプリンタへ出力
し、数値データとして帳標される。 なお、燃料集合体６の別な側面に存在する不連
続部の段差を測定する場合には、被検査物体支持
部を旋回操作してその向きを変えた上で前回と同
様な操作手順を測定を行うことにより、この側面
に存在する不連続部の段差を測定することができ
る。

【発明の効果】

以上述べたようにこの発明によれば、被検査物
体を所定の検査位置に直立支持する被検査物体支
持部と、被検査物体の側方に対向配備した光学顕
微鏡および照明用投光器を搭載の光学ヘツドと、
被検査物体に対し前記光学ヘツドを３次元の直角
座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向およびＸ軸の回りでそ
れぞれ遠隔操作式に前進後退、横行、上昇下降お
よび旋回操作させる前後移動機構、横移動機構、
上下移動機構および旋回機構を具備して構成した
ことにより、例えば原子炉用燃料集合体を被検査
物体としてその表面に存在する傷、欠陥等による
不連続部の段差を測定する場合にも、被検査物体
を所定の測定位置に直立支持したままの状態で光
学ヘツドを遠隔操作式に移動操作して測定を行う
ことができ、装置全体の設備規模、所要床面積が
小形化できるとともに、燃料集合体等の放射性の
被検査物体に対しても放射線被曝の危険なしに安
全に取り扱うことができる等、実用的価値の高い
被検査物体の表面不連続部の段差測定装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の実施例による
被検査物体の表面不連続部段差測定装置を示すも
のであり、第１図は装置全体の外観図、第２図、
第３図および第４図はそれぞれ第１図における要
部の詳細構造を示す正面図、側面図および平面
図、第５図は装置の制御系統を表すブロツク図、
第６図はモニタテレビに写し出された不連続部の
光切断像の画像図、第７図は光切断法による被検
査物体の不連続部表面段差の測定原理図である。
各図において、 ５：被検査物体の支持台、６：被検査物体とし
ての燃料集合体、１０：上下移動機構、１２：投
光器、１３：光学顕微鏡の対物レンズ、１４：光
学顕微鏡の視覚センサ、１５：光学ヘツド、１
７：旋回機構、１８：前後移動機構、１９：横移
動機構、２２：微動移動機構、２５：粗動移動機
構、Ｘ，Ｙ，Ｚ：直角座標軸、θ：旋回方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検査物体の表面に存在する傷、欠陥等によ
   る不連続部の段差を光学顕微鏡を用いて光切断法
   により測定する被検査物体の表面不連続部の段差
   測定装置であつて、被検査物体を所定の検査位置
   に直立支持する被検査物体支持部と、被検査物体
   の側方に対向配備した光学顕微鏡および照明用投
   光器を搭載の光学ヘツドと、被検査物体に対し前
   記光学ヘツドを３次元の直角座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚの
   各方向およびＸ軸の回りでそれぞれ遠隔操作式に
   前進後退、横行、上昇下降および旋回操作させる
   前後移動機構、横移動機構、上下移動機構および
   旋回機構を具備して構成したことを特徴とする被
   検査物体の表面不連続部の段差測定装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の測定装置におい
   て、前後移動機構が粗動移動機構と微動移動機構
   との組合せからなることを特徴とする被検査物体
   の表面不連続部の段差測定装置。