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発明の名称 遠隔目視検査方法と自走式撮像装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−46944(P2007−46944A)
公開日 平成19年2月22日(2007.2.22)
出願番号 特願2005−229467(P2005−229467)
出願日 平成17年8月8日(2005.8.8)
代理人 【識別番号】100093492
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 市郎
発明者 山下 司平 / 会沢 丈司
要約 課題
原子炉圧力容器下部などの接近が難しい場所での目視検査が容易にできる遠隔目視検査方法と自走式撮像装置を提供する。

解決手段
原子炉圧力容器1の制御棒駆動機構用ハウジング2を目視検査する際、原子炉圧力容器下部保温材3の上にビデオカメラを搭載した自走式撮像装置10を載置し、この自走式撮像装置10により撮像した画像を原子炉圧力容器1から離れた位置にある目視検査部20のコントローラ21に伝送してモニタ22に映出し、操作者Pによる目視検査が得られるようにすると共に、モニタ22に映出された画像によりコントローラ21を介して自走式撮像装置10の自走位置が制御されるようにする。このとき自走式撮像装置10には、駆動側車輪が2輪で補助側車輪が1輪の3輪構成とした上で軸重バランスをバランスウエイトで調整することにより、少ない駆動源で障害物の乗り越えを可能にし狭隘部での機動性が確保できるようにする。
特許請求の範囲
【請求項1】
移動手段に搭載したビデオカメラにより複数箇所にある被検査対象部位の画像を撮像し、前記ビデオカメラが撮像した画像の遠隔地でのモニタにより、前記複数箇所にある被検査対象部位の目視検査を行なうようにした遠隔目視検査方法において、
前記移動手段として駆動側車輪が2輪で補助側車輪が1輪の3輪構成の自走手段を用い、
前記自走手段に搭載されているビデオカメラにより撮像した画像を前記遠隔地でモニタすることにより、
前記被検査部位の確認と前記自走手段の位置制御及び前記ビデオカメラの撮像方向の制御の少なくとも一種と前記被検査部位の目視検査が、前記遠隔地において得られるようにしたことを特徴とする遠隔目視検査方法。
【請求項2】
請求項1に記載の遠隔目視検査方法において、
前記被検査対象部位の近傍に配置したマーカを用い、
前記自走手段の位置確認が、前記マーカを撮像した画像のモニタから与えられることを特徴とする遠隔目視検査方法。
【請求項3】
請求項1に記載の遠隔目視検査方法において、
前記被検査対象部位の近傍に配置したICチップを用い、
前記自走手段の位置確認が、前記ICチップに対する電波によるアクセスにより与えられることを特徴とする遠隔目視検査方法。
【請求項4】
2輪の駆動側車輪と1輪の補助側車輪が略三角形に配置された本体フレームと、
前記2輪の駆動側車輪の車軸位置が全体の重心の直下に位置するようにして前記本体フレームに設けられているバランスウエイトと、
前記2輪の駆動側車輪の車軸と直角な方向の一方の側で前記車軸と略平行な方向の一方の側と他方に位置するようにして前記本体フレームの下側に取付けられている前方転倒防止部材と、
前記2輪の駆動側車輪の車軸と直角な方向の他方の側で前記車軸と略平行な方向の一方の側と他方に位置するようにして前記本体フレームの下側に取付けられている左右転倒防止部材と、
前記2輪の駆動側車輪の回転方向と回転数を夫々独立に制御する遠隔制御手段とが設けられ、
前記本体フレームに遠隔操作によるパン機能とチルト機能を備えたビデオカメラを搭載したことを特徴とする自走式撮像装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、ビデオカメラを用いた遠隔目視検査方法と、この方法に使用する自走式撮像装置に係り、特に原子炉圧力容器下部の遠隔目視検査に好適な方法と自走式撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
原子炉圧力容器の下部など環境的及び空間的に人間の接近が難しい場所の目視検査には、ビデオカメラを遠隔操作して検査対象に接近し、撮像した画像をモニタする方法が従来から用いられている。
【0003】
このとき、或る従来技術では、ロッド(棒部材)の先端にCCDカメラを取付け、ロッドによる遠隔操作により撮像を行い、検査対象部位の確認と検査が得られるようにしている(例えば、非特許文献1参照。)。
【0004】
また、他の従来技術では、CCDカメラを自走式の移動台車に搭載して検査対象に接近させるようにした自走式カメラ装置が、配管内部などの目視検査に際して用いられていた(例えば、非特許文献2参照。)。
【非特許文献1】エベレストVIT株式会社製「CA−ZOOM PAN−TILT−ZOOMシステム」カタログ
【非特許文献2】株式会社キュー・アイ社製「管内検査用TVカメラ装置pv−2000」カタログ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記従来技術は、ビデオカメラの操作性について配慮がされておらず、作業に多大の労力を要するという問題があった。
【0006】
上記ロッドを用いた従来技術の場合、カメラの遠隔操作による目視検査が可能になるが、ロッドの操作と検査に多くの労力と時間を要し、特にロッドが水平状態にあるときに多大の労力と時間が要してしまうという問題があった。
【0007】
また、自走式カメラ装置を用いた従来技術の場合は、自走装置がキャタピラ駆動式や多輪駆動式になっているので、構造が複雑になり、且つ大型になって狭隘部での小回りが難しいことに加え、軽量化が困難で、剛性に乏しい走行面では、装置自体の重量により走行面に損傷を与えてしまう虞があるなどの問題があった。
【0008】
本発明の目的は、原子炉圧力容器下部などの環境的及び空間的に接近が難しい場所での目視検査が容易に得られるようにした遠隔目視検査方法と自走式撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的は、移動手段に搭載したビデオカメラにより複数箇所にある被検査対象部位の画像を撮像し、前記ビデオカメラが撮像した画像の遠隔地でのモニタにより、前記複数箇所にある被検査対象部位の目視検査を行なうようにした遠隔目視検査方法において、前記移動手段として駆動側車輪が2輪で補助側車輪が1輪の3輪構成の自走手段を用い、前記自走手段に搭載されているビデオカメラにより撮像した画像を前記遠隔地でモニタすることにより、前記被検査部位の確認と前記自走手段の位置制御及び前記ビデオカメラによる撮像方向の制御の少なくとも一種と前記被検査部位の目視検査が、前記遠隔地において得られるようにして達成される。
【0010】
このとき、前記被検査対象部位の近傍に配置したマーカを用い、前記自走手段の位置確認が、前記マーカを撮像した画像のモニタから与えられるようにしてもよく、前記被検査対象部位の近傍に配置したICチップを用い、前記自走手段の位置確認が、前記ICチップに対する電波によるアクセスにより与えられるようにしてもよい。
【0011】
同じく上記目的は、2輪の駆動側車輪と1輪の補助側車輪が略三角形に配置された本体フレームと、前記2輪の駆動側車輪の車軸位置が全体の重心の直下に位置するようにして前記本体フレームに設けられているバランスウエイトと、前記2輪の駆動側車輪の車軸と直角な方向の一方の側で前記車軸と略平行な方向の一方の側と他方に位置するようにして前記本体フレームの下側に取付けられている前方転倒防止部材と、前記2輪の駆動側車輪の車軸と直角な方向の他方の側で前記車軸と略平行な方向の一方の側と他方に位置するようにして前記本体フレームの下側に取付けられている左右転倒防止部材と、前記2輪の駆動側車輪の回転方向と回転数を夫々独立に制御する遠隔制御手段とが設けられ、前記本体フレームに遠隔操作によるパン機能とチルト機能を備えたビデオカメラを搭載することにより達成される。
【発明の効果】
【0012】
本発明の遠隔目視検査方法によれば、狭隘な場所でも短時間で、且つ低コストで環境的及び空間的に人間の接近が難しい部位の確認及び検査を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明による遠隔目視検査方法と自走式撮像装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0014】
ここで、まず、図1は本発明に係る自走式撮像装置を用い、原子力発電所における原子力圧力容器下部の遠隔目視検査に本発明の方法を適用した場合の一実施形態であり、この図には、原子炉圧力容器1と制御棒駆動機構用ハウジング2、それに保温材(原子炉圧力容器下部保温材)3が示されている。
【0015】
このとき、図2に更に詳細に示されているように、制御棒駆動機構用ハウジング2は原子炉圧力容器1の下鏡部に多数本、等間隔に配置されていて、保温材3は、これら制御棒駆動機構用ハウジング2の夫々を横断するようにして設置され、その上に、本発明の実施形態に係る自走式撮像装置10が載置されるようになっている。そして、この自走式撮像装置10にケーブル23が接続され、上にはビデオカメラ14が搭載されている。
【0016】
また、原子炉圧力容器1から離れた位置(遠隔地)には目視検査部20が設置されていて、そこにはコントローラ21とモニタ22が設けてある。そして、このコントローラ21からケーブル23が自走式撮像装置10に接続されており、これにより自走式撮像装置10は、このケーブル23を介してコントローラ21から制御され、自走式撮像装置10からコントローラ21に画像が伝送されることになる。
【0017】
そこで、モニタ22には、自走式撮像装置10に搭載されているビデオカメラ14で撮像した画像が映出され、これにより操作者(検査員)Pによる画像の監視と自走式撮像装置10の制御が得られるようになっている。なお、このときのケーブル23に代え、無線伝送手段を用い、ワイヤレスによる操作信号や映像信号の送受信が得られるようにしてもよい。
【0018】
このとき操作者Pは、自走式撮像装置10のビデオカメラによる被検査部位の撮像が可能になる位置まで、モニタ28に映出された映像を観察しながら制御棒駆動機構用ハウジング2の間を縫うようにして自走式撮像装置10を自走させ、モニタ28に映出された被検査部位の映像を観察して被検査部位の確認と検査を行う。
【0019】
次に、本発明の一実施形態に係る自走式撮像装置10について説明すると、これは、図3と図4に示すように、本体フレーム11を備え、これに駆動能力を持った左右2個の駆動側車輪12A、12Bと、駆動能力を持たない補助側車輪13を設けて自走可能にし、これに撮像能力を持ったカメラ、すなわちビデオカメラ14を搭載したものである。
【0020】
このとき、ビデオカメラ14は、遠隔操作によるパン機能とチルト機能を備えた台座、いわゆる自動雲台に据えられていて、コントローラ21により、撮像方向が左右上下の任意の方向にリモートコントロールできるようになっている。
【0021】
そして、本体フレーム11には、更に駆動源15A、15Bと動力伝達機構16A、16B、バランスウエイト17、左右対になった2個の前方転倒防止部材18A、18B、それに同じく左右対になった2個の横方転倒防止部材19A、19Bが設けられているものである。なお、これら図3と図4においては、左が自走式撮像装置10の前方で、右が後方である。
【0022】
そして、まず、駆動源15A、15Bは電動機で構成され、動力伝達機構16A、16Bを介して左右2個の駆動側車輪12A、12Bを夫々独立して回転駆動する。このための電力はケーブル23を介してコントローラ21から供給されるようになっている。なお、ケーブル23に代えて無線伝送手段を用いたワイヤレス方式の場合は、別途、電池などの電源装置の搭載を要する。
【0023】
次に補助側車輪13は、図示は省略してあるが、本体フレーム11に対して垂直軸により回動可能に支持してあり、しかも、このときの垂直軸の位置と車軸位置にオフセットが設けてあって、いわゆるキャスタとしての機能が備えられているものである。
【0024】
そこで、駆動側車輪12A、12Bの回転数(回転速度)と回転方向を独立に制御することにより、停止したままの旋回も含めてコントローラ21により自由自在に前進後進や斜め走行、カーブ走行などがリモートコントロールできるようになっている。
【0025】
このとき、これら駆動側車輪12A、12Bと補助側車輪13は、特に図4から明らかなように、本体フレーム11に対してほぼ三角形の各頂点に位置するようにして取付けられ、これにより、走行面に対して三点支持となり、かなりの凹凸面でも車輪の浮き上がりが抑えられ、良好な路面接地性が与えられるようにしてある。
【0026】
次に、バランスウエイト17は、駆動側車輪12A、12Bと補助側車輪13の間の軸重バランスを調整する働きをし、自走式撮像装置10全体の重心位置の直下に駆動側車輪12A、12Bの2輪の車軸が位置するように重量と位置が設定してある。
【0027】
更に、前方転倒防止部材18A、18Bと横方向転倒防止部材19A、19Bは、例えばコイルバネなど適度の弾性力を持った部材で構成され、上記した2輪の駆動側車輪12A、12Bと1輪の補助側車輪13による走行面との三点支持に、通常の走行時には大きな影響を与えない長さで本体フレーム11の下面から突き出されているものであり、その機能については後述する。
【0028】
次に、この自走式撮像装置10の動作について説明すると、これは、上記したように、左右の駆動側車輪12A、12Bの回転数がコントローラ21により夫々独立して制御することができる。そこで、例えば図2に示すように、原子炉圧力容器1の下鏡部にある保温材3の上に載置してやれば、保温材3の床面で前後進走行と旋回動作を自由自在に行なわせ、制御棒駆動機構用ハウジング2の間を縫って任意の位置にビデオカメラ14を移動させ、撮像を行うことができる。
【0029】
このとき、この自走式撮像装置10は、補助側車輪13が1輪にしてあるので、本体フレーム11のスリム化が図れ、しかも停止したまま、その位置で旋回できるので、いわゆる小回りが効き、この結果、旋回時に必要なスペースが少なくて済み、狭隘部にも容易に接近させることができる。
【0030】
従って、この自走式撮像装置10によれば、原子炉圧力容器1から離れた位置にある目視検査部20のモニタ22に、操作者Pが必要とする被検査対象部位の画像を任意に選択して映出させることができ、上記した原子炉圧力容器下部などの環境的及び空間的に接近が難しい場所での目視検査を容易に行うことができる。
【0031】
次に、ここでいま、図5と図6に示すように、自走式撮像装置10が、障害物Sが存在する走行面30を走行し、駆動側車輪12A、12Bと補助側車輪13が夫々障害物Sに接触したとする。このとき駆動側車輪12A、12B及び補助側車輪13の軸重バランスにより、図5の場合は、駆動側車輪12A、12Bの回転による推進力により障害物Sを乗り越え、図6の場合は、駆動側車輪12A、12Bの回転による進行方向への推進力と、補助側車輪13自身の回転の合力によって生じる上方向の僅かな力で補助側車輪13が動かされ、障害物20を乗り越えることができる。
【0032】
また、図7に示すように、起伏のある走行面31を走行した場合には、駆動側車輪12A、12Bと補助側車輪13の軸重バランスにより、前傾姿勢による転倒の可能性が大きくなるが、このとき前方転倒防止部材18A(18B)4と横方転倒防止部材19A(19B)が走行面31に接触し、転倒を抑えることができる。
【0033】
従って、この自走式撮像装置10によれば、駆動側車輪12A、12Bと補助側車輪13からなる3輪の走行機構によっても転倒の虞なくビデオカメラ14を移動させることができ、この結果、本体構造が単純化され、メンテナンス性の向上と軽量化が図れることになる。
【0034】
また、この結果、車輪による接地圧が抑えられるので、障害物Sを有する走行面30や起伏のある走行面31が、剛性に乏しい場合でも、それらに損傷を与える虞がなく、容易に遠隔目視検査を可能にすることができる。
【0035】
次に、本発明の実施形態による自走式撮像装置10の位置を確認する方法について説明する。この場合、自走式撮像装置10の位置は、ビデオカメラ14により撮像し、モニタ22に映出される自走式撮像装置10の周辺の景色から判断することができるが、このとき、図8は、目視可能な目印として、予め走行面30の必要な位置にマーカ40を配置するようにした場合の一実施形態である。
【0036】
この図8の実施形態の場合、操作者Pは、マーカ40がモニタ22に映出されたことを確認して、自走式撮像装置10が予めマーカ40が配置させておいた位置に到達したことを知ることができるので、より正確に自走式撮像装置10の現在位置が確認でき、被検査部位に短時間で正確に自走式撮像装置10を誘導させることができる。
【0037】
このとき、接近が難しい場所にマーカ40を設置する場合には、当該マーカ40を帯状の物体、例えば帯鋼41に規則的に取り付け、図9に示すように、帯鋼41が備えている剛性を利用して、接近が難しい場所の周辺部、例えば保温材3の周辺部から帯鋼41を挿入し、接近が難しい場所まで押し込むようにして延ばしてゆき、必要な位置に設置するようにする。
【0038】
この場合、帯鋼41を規則的に複数配置して、接近が難しい場所にある全ての位置にマーカ40を設置することにより、自走式撮像装置10の位置を確認しながら操作を行うことができるので、例えば、上記した制御棒駆動機構用ハウジング2などの被検査部位にも、短時間で正確に自走式撮像装置10を誘導させることができる。
【0039】
次に、図10は、位置確認用のマーカとして、走行位置情報が記録されているICチップ42を用い、これに応じて自走式撮像装置10には読取装置43を設けたものである。ここで、ICチップ42としてはRFIDなどのICチップが使用できる。なお、このRFIDとは「Radio Frequency ID」のことであり、電波によるアクセスに応じて応答する機能をち、且つ、位置情報だけに限らず、製品又は部位の情報などユーザの要求に応じた情報も格納できる。
【0040】
このとき読取装置43はICチップ読取用としての機能を備えていて、ICチップ42に電波でアクセスし、そこに記録されている走行位置情報を読み込むICチップ読取用としての機能を備えているが、これと共に、自走式撮像装置10が走行した走行ルート35を情報として記憶し、自走式撮像装置10の動作を制御する為の計算機能を備えている。但し、この読取装置43による自走式撮像装置10の駆動系制御機能を、遠隔地にある目視検査部20のコントローラ21に設けるようにしてもよい。
【0041】
そこで、このICチップ42を、図11に示すように、例えば制御棒駆動機構用ハウジング2などの走行を阻害する構造物の間で、自走式撮像装置10が走行可能なポイント部に設置する。そして、自走式撮像装置10を保温材3の上で自走させたとき、読取装置43はICチップ42から位置情報を読取り、読取った情報と自走式撮像装置10の走行ルート35の履歴情報から、自走式撮像装置10が目的とする検査位置の座標に向かうように、自走式撮像装置10の駆動系を制御する。
【0042】
このとき、自走式撮像装置10の目的検査位置座標からの帰りの走行ルートも、読取装置43に記憶した走行ルート35の履歴情報に基づいて設定することができるので、目的検査位置座標に向かう走行ルートを反対に進む戻り走行ルートに従って自動的に戻ってくるように制御することも可能である。
【0043】
そして、この実施形態のように、位置を表わすマーカとして、ICチップ42を用いた場合には、発信機能を持つアクティブ型のICチップなどを用いることができ、この場合、読取装置43は、読取装置43自体とICチップ42の相対位置関係を、駆動系を制御するための情報の一種として入手可能になるので、上記した走行ルート35に従った自走式撮像装置10の誘導が、より精度良く行えることになる。
【0044】
従って、この実施形態によれば、目的とする検査位置座標までの自走式撮像装置10の移動に関して、走行ルート35に従った自走式撮像装置10の誘導が自動的に、しかも高精度で得られることになり、この結果、この実施形態によれば、上記した原子炉圧力容器下部などの環境的及び空間的に接近が難しい場所での目視検査を、自走式撮像装置10の自動走行により、容易に、しかも短時間で行うことができる。
【0045】
次に、図12は、自走式撮像装置10の別の一実施形態で、これは、図3の実施形態における駆動側車輪12A、12Bの駆動を、スプロケット37と履帯ベルト38によるキャタピラ駆動方式にしたもので、他の構成には変りはない。このとき、動力伝達機構16A、16Bはスプロケット37に動力を伝達するように構成されているのは、いうまでもない。
【0046】
この図12の実施形態によれば、従来技術において用いられている車輪全体をキャタピラ駆動にする方式に比較して軽量化及び構造の簡素化が実現されると共に、前記の狭隘部での機動性を確保しつつ、高い障害物でも乗り越えることができるので、更に機動性の良い走行移動が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明による遠隔目視検査方法の第1の実施形態を示す説明図である。
【図2】本発明による遠隔目視検査方法の第1の実施形態の動作説明図である。
【図3】本発明による自走式撮像装置の第1の実施形態を示す側面図である。
【図4】本発明による自走式撮像装置の第1の実施形態を示す底面図である。
【図5】本発明による自走式撮像装置の第1の実施形態による障害物走行動作の説明図である。
【図6】本発明による自走式撮像装置の第1の実施形態による障害物走行動作の説明図である。
【図7】本発明による自走式撮像装置の第1の実施形態による傾斜路走行動作の説明図である。
【図8】本発明による自走式撮像装置の第2の実施形態を示す側面図である。
【図9】本発明による自走式撮像装置の第2の実施形態による走行動作の説明図である。
【図10】本発明による自走式撮像装置の第3の実施形態を示す側面図である。
【図11】本発明による遠隔目視検査方法の第3の実施形態による走行動作の説明図である。
【図12】本発明による自走式撮像装置の第4の実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
【0048】
1:原子炉圧力容器
2:制御棒駆動機構用ハウジング
3:保温材(原子炉圧力容器下部保温材)
10:自走式撮像装置(本体)
11:本体フレーム
12A、12B:駆動側車輪
13:補助側車輪
14:ビデオカメラ
15A、15B:駆動源
16A、16B:動力伝達機構
17:バランスウエイト17
18A、18B:前方転倒防止部材
19A、19B:横方転倒防止部材
20:目視検査部(遠隔地)
21:コントローラ
22:モニタ
23:ケーブル
30:走行面
31:起伏のある走行面
35:走行ルート
37:スプロケット
38:履帯ベルト(無限軌道)
40:マーカ(目印)
41:帯鋼
42:ICチップ
43:読取装置
P:操作者(検査員)
S:障害物




 

 


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