(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査および補修の少なくとも一方を含む整備を行う整備装置を動かす範囲を含めた所定の範囲における被整備対象の形状を表す形状計測データと与えられた設定とに従って前記整備装置の移動軌跡位置となる候補点を決定し、決定した候補点の各々に対して、座標値を取得し、前記決定した候補点から順次選択される一つの注目候補点に隣接する隣接候補点によって包囲される領域を一つの平面とみなし、みなした平面について法線ベクトルを求め、前記注目候補点の各々の座標値、各々の注目候補点と対応して求まる法線ベクトル、および与えられる前記整備装置が備える整備ヘッドの整備時における移動量を加味して前記整備装置の移動軌跡位置となる軌道点の座標値を求め、与えられる前記整備ヘッドを動かす方向に従って前記軌道点を結んだ前記整備装置の全移動軌跡を生成する移動軌跡生成手段と、
前記移動軌跡生成手段が生成した前記軌道点の座標を、前記整備装置の基準座標系に変換する座標変換手段と、
与えられる前記整備ヘッドの大きさおよび形状の情報と、前記移動軌跡生成手段が求めた軌道点の各々と、前記軌道点の各々と対応する前記法線ベクトルおよび前記平面の各々とに基づいて、前記軌道点の各々に対して、前記軌道点に対して位置決めが完了した位置にある前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離を計算し、当該計算結果から得られる前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離が所定距離を超えているか否かを判定する判定手段と、を具備することを特徴とする軌道データ生成装置。
【請求項２】
前記被整備対象の形状を計測する計測ヘッドと前記計測ヘッドを平行移動および回転駆動させる駆動機構とを備える形状計測手段が計測した計測データと、前記計測ヘッドの前記駆動機構が基準とする座標系における原点からの位置および姿勢を制御する計測ヘッド位置姿勢制御手段から前記計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報とを受け取り、前記計測データと計測時の前記計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報とを関連付けた前記形状計測データを得る形状計測データ取得手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の軌道データ生成装置。
【請求項３】
前記形状計測データ取得手段は、
前記形状計測手段と、
前記計測ヘッド位置姿勢制御手段から計測時の前記計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報を受け取る形状計測位置姿勢情報取得手段と、
前記計測データと前記計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報とを受け取り、関連付けて前記形状計測データを得る形状計測データ受信手段とを備えることを特徴とする請求項２記載の軌道データ生成装置。
【請求項４】
前記形状計測データ取得手段は、前記被整備対象の形状を示す前記形状計測データと前記被整備対象の整備に使用する整備装置を特定する情報を受け取り、前記形状計測データと前記整備装置を特定する情報とを関連付ける関連付け手段をさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載の軌道データ生成装置。
【請求項５】
前記移動軌跡生成手段は、
取得する前記形状計測データ毎に、計測時に前記被整備対象の形状を計測する計測ヘッドの走査方向に沿う計測ライン上の点から前記与えられた設定に従って前記所定の範囲内に在る前記整備装置の移動軌跡位置となる候補点を決定し、決定した候補点の集まりを個別の移動軌跡として取り扱う個別移動軌跡生成手段と、
順次選択される一つの注目候補点を包囲する領域を一つの平面とみなし、みなした平面について法線ベクトルを求め、前記注目候補点の各々の座標値、各々の注目候補点と対応して求まる法線ベクトル、および与えられる前記整備ヘッドの整備時における移動量を加
味して前記整備装置の移動軌跡位置となる軌道点の座標値を求め、与えられる前記整備ヘッドを動かす方向に従って前記軌道点を結んだ前記整備装置の全移動軌跡を生成する全移動軌跡生成手段と、を備えることを特徴とする請求項１記載の軌道データ生成装置。
【請求項６】
前記個別移動軌跡生成手段は、
取得する前記形状計測データ毎に、計測時における前記計測ヘッドの走査方向に沿う計測ライン、前記形状計測データに基づく前記被整備対象の形状および与えられる前記被整備対象の所望する整備範囲の情報に従って前記計測ライン上に位置する前記候補点を検出する軌道候補点検出手段と、
前記形状計測データと当該形状計測データから検出される前記候補点とを対応付ける対応付け手段と、を備えることを特徴とする請求項５記載の軌道データ生成装置。
【請求項７】
前記個別移動軌跡生成手段は、
複数の異なる前記形状計測データの基準座標の位置合わせを行うデータ間位置合わせ手段と、
取得する前記形状計測データ毎に、計測時における計測ヘッドの走査方向に沿う計測ライン、前記形状計測データに基づく前記被整備対象の形状および与えられる前記被整備対象の所望する整備範囲の情報に従って前記計測ライン上に位置する前記候補点を検出する軌道候補点検出手段と、
前記形状計測データと当該形状計測データから検出される前記候補点とを対応付ける対応付け手段と、を備えることを特徴とする請求項５記載の軌道データ生成装置。
【請求項８】
前記軌道候補点検出手段は、与えられる前記被整備対象内に含まれる複数の特徴点および当該特徴点の位置の情報と、前記複数の特徴点を含んで計測された前記計測時の前記計測ライン上の座標点の情報とに基づいて、前記計測ライン上に位置する前記複数の特徴点を位置合わせした後、前記与えられる前記被整備対象の所望する整備範囲の情報に基づいて、前記候補点の検出を開始する開始点を前記複数の特徴点の何れか１点と与えられる前記複数の特徴点の何れか１点からの移動方向および移動量に基づいて決定し、与えられる検出間隔の情報に従って記整備範囲内にある前記計測ライン上に位置する前記候補点を前記開始点から前記検出間隔毎に自動的に検出し、さらに、当該計測ラインと前記整備範囲の外縁との交点を当該計測ライン上に前記候補点の終端点として自動的に検出するように構成されることを特徴とする請求項６または７に記載の軌道データ生成装置。
【請求項９】
前記個別移動軌跡生成手段は、前記軌道候補点検出手段が、第１の計測ライン上に位置すべき前記候補点を検出できなかった場合、前記第１の計測ライン上に位置すべき前記候補点と隣接する前記第１の計測ライン上の前記候補点の座標と、前記第１の計測ラインと隣接する計測ライン上に位置し前記第１の計測ライン上に位置すべき前記候補点と隣接する前記候補点の座標とを用いて、前記第１の計測ライン上に位置すべき前記候補点を補間する軌道候補点補間手段をさらに備えることを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載の軌道データ生成装置。
【請求項１０】
前記全移動軌跡生成手段は、
前記個別の移動軌跡を統合する移動軌跡統合手段と、
前記移動軌跡統合手段によって統合される移動軌跡に含まれる前記決定した候補点各々に対して、選択される一つの前記注目候補点の隣接候補点によって包囲される領域を、前記注目候補点を頂点に有する複数の三角形に分解し、分解した三角形の各々に対して、頂点を通る平面の法線ベクトルを求め、前記領域を、前記分解した三角形の頂点を通る平面の法線ベクトルの各々の平均を法線ベクトルに持つ一つの平面とみなし、みなした平面について法線ベクトルを求める法線ベクトル算出手段と、
前記注目候補点の各々の座標値、各々の注目候補点と対応して求まる法線ベクトル、お
よび与えられる前記整備ヘッドの整備時における移動量を加味して前記整備装置の移動軌跡位置となる軌道点の座標値を求め、与えられる前記整備ヘッドを動かす方向に従って前記軌道点を結んだ前記整備装置の全移動軌跡を生成する全移動軌跡データ生成手段と、を備えることを特徴とする請求項５から９の何れか１項に記載の軌道データ生成装置。
【請求項１１】
前記全移動軌跡生成手段は、
前記個別の移動軌跡を統合する移動軌跡統合手段と、
前記移動軌跡統合手段によって統合される移動軌跡に含まれる前記決定した候補点各々に対して、選択される一つの前記注目候補点と当該注目候補点の隣接候補点と最小二乗法とを用いて平均平面の方程式を求め、求めた平均平面の法線ベクトルを算出する法線ベクトル算出手段と、
前記注目候補点の各々の座標値、各々の注目候補点と対応して求まる法線ベクトル、および与えられる前記整備ヘッドの整備時における移動量を加味して前記整備装置の移動軌跡位置となる軌道点の座標値を求め、与えられる前記整備ヘッドを動かす方向に従って前記軌道点を結んだ前記整備装置の全移動軌跡を生成する全移動軌跡データ生成手段と、を備えることを特徴とする請求項５から９の何れか１項に記載の軌道データ生成装置。
【請求項１２】
前記全移動軌跡生成手段は、
前記個別の移動軌跡を統合して得られる全移動軌跡に含まれる前記決定した候補点各々に対して、当該候補点と隣接する候補点の各々との関係が、許容可能な高低差の範囲内にあるか否かに基づいて当該候補点をノイズと判定するノイズ判定手段と、
前記ノイズ判定手段がノイズと判定した当該候補点を候補点から除外する一方、当該候補点と隣接する候補点の各々を用いて、当該候補点を補間する軌道候補点補間手段をさらに備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の軌道データ生成装置。
【請求項１３】
前記形状計測データ、前記形状計測データに基づく前記被整備対象の３次元モデル、前記移動軌跡生成手段が求めた軌道点の各々、前記軌道点と対応する法線ベクトルの各々、および前記判定手段の判定結果から選択される情報のうち、表示要求のあった情報を表示する表示手段をさらに具備することを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に軌道データ生成装置。
【請求項１４】
検査および補修の少なくとも一方を含む整備を行う整備装置を動かす範囲を含めた所定の範囲における被整備対象の形状を表す形状計測データと与えられた設定とに従って前記整備装置の移動軌跡位置となる候補点を決定し、決定した候補点の各々に対して、座標値を取得し、前記決定した候補点から順次選択される一つの注目候補点に隣接する隣接候補点によって包囲される領域を一つの平面とみなし、みなした平面について法線ベクトルを求め、前記注目候補点の各々の座標値、各々の注目候補点と対応して求まる法線ベクトル、および与えられる前記整備装置が備える整備ヘッドの整備時における移動量を加味して前記整備装置の移動軌跡位置となる軌道点の座標値を求め、与えられる前記整備ヘッドを動かす方向に従って前記軌道点を結んだ前記整備装置の全移動軌跡を生成する移動軌跡生成手段、前記移動軌跡生成手段が生成した前記軌道点の座標を、前記整備装置の基準座標系に変換する座標変換手段、並びに与えられる前記整備ヘッドの大きさおよび形状の情報と、前記移動軌跡生成手段が求めた軌道点の各々と、前記軌道点の各々と対応する前記法線ベクトルおよび前記平面の各々とに基づいて、前記軌道点の各々に対して、前記軌道点に対して位置決めが完了した位置にある前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離を計算し、当該計算結果から得られる前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離が所定距離を超えているか否かを判定する判定手段として機能するコンピュータを用いた軌道データ生成方法であって、
前記移動軌跡生成手段が、前記形状計測データと与えられた設定とに従って前記候補点
を決定し、決定した候補点の各々に対応する前記法線ベクトルを求め、前記注目候補点の各々の座標値、各々の候補点と対応して求まる前記法線ベクトル、および与えられる前記整備ヘッドの整備時における移動量を加味して前記軌道点の座標値を求め、与えられる前記整備ヘッドを動かす方向に従って前記軌道点を結んだ前記整備装置の全移動軌跡を生成するステップと、
前記座標変換手段が、前記整備装置の全移動軌跡を生成するステップで生成した前記軌道点の座標を前記整備装置の基準座標系に変換するステップと、
前記判定手段が、前記整備ヘッドの大きさおよび形状の情報と、前記軌道点の各々と、前記軌道点の各々と対応する前記法線ベクトルおよび前記平面の各々とに基づいて、前記軌道点の各々に対して、前記軌道点に対して位置決めが完了した位置にある前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離を計算し、当該計算結果から得られる前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離が所定距離を超えているか否かを判定するステップとを具備することを特徴とする軌道データ生成方法。
【請求項１５】
前記整備装置の全移動軌跡を生成するステップは、
前記移動軌跡生成手段が、複数の異なる前記形状計測データの基準座標の位置合わせするステップと、
前記移動軌跡生成手段が、取得する前記形状計測データ毎に、計測時に前記被整備対象の形状を計測する計測ヘッドの走査方向に沿う計測ライン、前記形状計測データに基づく前記被整備対象の形状および与えられる前記被整備対象の所望する整備範囲の情報に従って前記計測ライン上に位置する前記候補点を検出するステップと、
前記移動軌跡生成手段が、前記形状計測データと当該形状計測データから検出される前記候補点とを対応付けて個別の移動軌跡を生成するステップと、
前記移動軌跡生成手段が、前記個別の移動軌跡を統合するステップと、
前記移動軌跡生成手段が、前記統合するステップで統合される移動軌跡に含まれる前記決定した候補点各々に対して、選択される一つの前記注目候補点の隣接候補点によって包囲される領域を、前記注目候補点を頂点に有する複数の三角形に分解し、分解した三角形の各々に対して、頂点を通る平面の法線ベクトルを求め、前記領域を、前記分解した三角形の頂点を通る平面の法線ベクトルの各々の平均を法線ベクトルに持つ一つの平面とみなし、みなした平面について法線ベクトルを求めるステップと、
前記移動軌跡生成手段が、前記注目候補点の各々の座標値、各々の注目候補点と対応して求まる法線ベクトル、および与えられる前記整備ヘッドの整備時における移動量を加味して前記整備装置の移動軌跡位置となる軌道点の座標値を求め、与えられる前記整備ヘッドを動かす方向に従って前記軌道点を結んだ前記整備装置の全移動軌跡を生成するステップと、を備えることを特徴とする請求項１４記載の軌道データ生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道データ生成装置および軌道データ生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）の一次冷却系において、例えば原子炉容器出入口管台（ＲＶ管台）などに適用されている６００系のＮｉ（ニッケル）基合金の溶接部では、多数の応力腐食割れ（ＳＣＣ）が発見されており、ＰＷＲ一次系環境中における応力腐食割れ（ＰＷＳＣＣ：Primary Water Stress Corrosion Cracking）に対する安全性および信頼性向上のため、検査技術および補修技術の確立が急務となっている。
【０００３】
また、ＰＷＲにおいては、炉内計装筒（ＢＭＩ：Bottom Mounted Instrumentation）管台のＪ溶接部に対する表面検査技術、およびＪ溶接部に欠陥が発見された場合に適用可能な、簡便で恒久的な補修技術の確立が国内外から望まれている。
【０００４】
狭隘な溶接箇所の検査および補修の技術の一案となり得る技術として、ロボットによる自動的な検査および補修（メンテナンス）がある。このようなロボットの動作制御、すなわち、ロボットの移動軌跡のデータ生成は、メンテナンスの対象箇所を含むメンテナンスの対象物の設計図面に基づいて行われていることが一般的である。
【０００５】
また、上記ロボットによる自動的な検査および補修（メンテナンス）の場合、当該ロボットの動作制御のため、例えば、教示点を記憶させる等の作業を行うことによって、ロボットがどのように動けばよいかを記憶させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２７７０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ロボットによる自動的な検査および補修（メンテナンス）を有用性のある技術とするためには、少なくともメンテナンスに要する時間および労力を従来よりも低減することが必要である。メンテナンスに要する時間および労力を低減するために重要となるのが、ロボットの移動軌跡のデータ生成を如何にして省力化するかである。メンテナンスの対象箇所の形状を自動的に計測し、得られる計測結果からロボットの移動軌跡を示す軌道データを生成できれば、ロボットの軌道データの生成が従来よりもかなり省力化されるため、ロボットによる自動的な検査および補修（メンテナンス）に要する時間および労力もかなり低減されることが期待される。
【０００８】
しかしながら、現在のところ、狭隘なメンテナンスの対象箇所の形状を自動的に計測し、得られる計測結果からロボットの軌道データを生成する技術は確立されていない。そのため、従前は、設計図面から軌道データを生成し、ロボットの移動軌跡を設定していたが、例えばＪ溶接部等のように狭隘な溶接箇所では、多数ある機器や検査の距離間隔等から相当な時間と労力を要していた。
【０００９】
また、各溶接部分の次溶接狙い位置を教示する技術はあるものの、当該技術を補修溶接に適用する場合には、開先形状に沿って溶接ビードの凹凸形状（表面形状）が変わるため、補修に必要なロボットの移動軌跡となる計測点の情報を形状データから取得する技術が必要となる。また、計測点の情報は、溶接層ごとに必要となる。
【００１０】
一方、検査に適用する場合にも課題はある。検査に適用する場合には、既に溶接済みや表面を研磨した後等の形状データから検査に必要なロボットの移動軌跡となる計測点の情報を取得する技術が必要となる。
【００１１】
さらに、補修溶接および検査の何れに適用する場合においても、その対象となる設備が運用期間中の摩耗、損傷、劣化、または補修等により、設計図に示される状態から寸法および形状が変化しているのが通常であり、設計図面から軌道データを生成したとしても、ロボットの移動軌跡データが、実際の寸法および形状との間でズレを生じていることが少なくない。
【００１２】
ロボットの移動軌跡データを生成する際に必要な形状データとなる溶接ビードの頂点や谷点、その他の形状特徴点を正確に位置同定ができない場合、生成された移動軌跡データに従うロボットの移動軌跡が実際の形状とズレが生じてしまい、周辺に配設される機器や装置等と干渉する場合がある。装置等との干渉は、当該装置等の損傷や故障の原因と成り得るため、発生を確実に回避したい事象である。
【００１３】
本発明の実施形態は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、検査、補修等の整備（メンテナンス）が行われる対象（被整備対象）の実際の形状と整合した、整備をするためのロボット等の整備装置の軌道データを自動的に生成する軌道データ生成装置および軌道データ生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本実施形態に係る軌道データ生成装置は、上述した課題を解決するため、検査および補修の少なくとも一方を含む整備を行う整備装置を動かす範囲を含めた所定の範囲における被整備対象の形状を表す形状計測データと与えられた設定とに従って前記整備装置の移動軌跡位置となる候補点を決定し、決定した候補点の各々に対して、座標値を取得し、前記決定した候補点から順次選択される一つの注目候補点に隣接する隣接候補点によって包囲される領域を一つの平面とみなし、みなした平面について法線ベクトルを求め、前記注目候補点の各々の座標値、各々の注目候補点と対応して求まる法線ベクトル、および与えられる前記整備装置が備える整備ヘッドの整備時における移動量を加味して前記整備装置の移動軌跡位置となる軌道点の座標値を求め、与えられる前記整備ヘッドを動かす方向に従って前記軌道点を結んだ前記整備装置の全移動軌跡を生成する移動軌跡生成手段と、前記移動軌跡生成手段が生成した前記軌道点の座標を、前記整備装置の基準座標系に変換する座標変換手段と、与えられる前記整備ヘッドの大きさおよび形状の情報と、前記移動軌跡生成手段が求めた軌道点の各々と、前記軌道点の各々と対応する前記法線ベクトルおよび前記平面の各々とに基づいて、前記軌道点の各々に対して、前記軌道点に対して位置決めが完了した位置にある前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離を計算し、当該計算結果から得られる前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離が所定距離を超えているか否かを判定する判定手段と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
本実施形態に係る軌道データ生成方法は、上述した課題を解決するため、検査および補修の少なくとも一方を含む整備を行う整備装置を動かす範囲を含めた所定の範囲における被整備対象の形状を表す形状計測データと与えられた設定とに従って前記整備装置の移動軌跡位置となる候補点を決定し、決定した候補点の各々に対して、座標値を取得し、前記決定した候補点から順次選択される一つの注目候補点に隣接する隣接候補点によって包囲される領域を一つの平面とみなし、みなした平面について法線ベクトルを求め、前記注目候補点の各々の座標値、各々の注目候補点と対応して求まる法線ベクトル、および与えられる前記整備装置が備える整備ヘッドの整備時における移動量を加味して前記整備装置の移動軌跡位置となる軌道点の座標値を求め、与えられる前記整備ヘッドを動かす方向に従って前記軌道点を結んだ前記整備装置の全移動軌跡を生成する移動軌跡生成手段、前記移動軌跡生成手段が生成した前記軌道点の座標を、前記整備装置の基準座標系に変換する座標変換手段、並びに与えられる前記整備ヘッドの大きさおよび形状の情報と、前記移動軌跡生成手段が求めた軌道点の各々と、前記軌道点の各々と対応する前記法線ベクトルおよび前記平面の各々とに基づいて、前記軌道点の各々に対して、前記軌道点に対して位置決めが完了した位置にある前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離を計算し、当該計算結果から得られる前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離が所定距離を超えているか否かを判定する判定手段として機能するコンピュータを用いた軌道データ生成方法であって、前記移動軌跡生成手段が、前記形状計測データと与えられた設定とに従って前記候補点を決定し、決定した候補点の各々に対応する前記法線ベクトルを求め、前記注目候補点の各々の座標値、各々の候補点と対応して求まる前記法線ベクトル、および与えられる前記整備ヘッドの整備時における移動量を加味して前記軌道点の座標値を求め、与えられる前記整備ヘッドを動かす方向に従って前記軌道点を結んだ前記整備装置の全移動軌跡を生成するステップと、前記座標変換手段が、前記整備装置の全移動軌跡を生成するステップで生成した前記軌道点の座標を前記整備装置の基準座標系に変換するステップと、前記判定手段が、前記整備ヘッドの大きさおよび形状の情報と、前記軌道点の各々と、前記軌道点の各々と対応する前記法線ベクトルおよび前記平面の各々とに基づいて、前記軌道点の各々に対して、前記軌道点に対して位置決めが完了した位置にある前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離を計算し、当該計算結果から得られる前記整備ヘッドと前記被整備対象の表面との間の距離が所定距離を超えているか否かを判定するステップとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本実施形態によれば、被整備対象の実際の形状と整合した整備装置の軌道データを自動的に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る軌道データ生成装置の機能的な構成を示す機能ブロック図。
【図２】本実施形態に係る軌道データ生成装置が具備する形状計測データ取得手段の機能的な構成を示す機能ブロック図。
【図３】本実施形態に係る軌道データ生成装置が具備する個別移動軌跡生成手段の機能的な構成を示す機能ブロック図。
【図４】被整備対象の計測ラインと整備装置の候補点との関係を説明する説明図。
【図５】整備装置の候補点および軌道点のまとめ方を説明する説明図。
【図６】本実施形態に係る軌道データ生成装置が具備する全移動軌跡生成手段の機能的な構成を示す機能ブロック図。
【図７】部分面法線ベクトルと全体法線ベクトルとの関係を説明する説明図。
【図８】本実施形態に係る軌道データ生成方法の一例（軌道データ生成手順）の処理ステップの流れを説明する処理フロー図。
【図９】軌道データ生成手順の移動軌跡データ生成工程における個別移動軌跡データ生成工程の処理ステップの流れを説明する処理フロー図。
【図１０】軌道データ生成手順の移動軌跡データ生成工程における全移動軌跡データ生成工程の処理ステップの流れを説明する処理フロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る軌道データ生成装置および軌道データ生成方法について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る軌道データ生成装置の一例である軌道データ生成装置１０の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【００２０】
軌道データ生成装置１０は、検査、補修等の整備（メンテナンス）を行う対象となる構造物（以下、単に「被整備対象」とする。）１の実際の形状を示す形状データを自動的に計測し、得られる計測結果からロボット等の整備装置の移動軌跡を示す軌道データを自動的に生成する装置である。軌道データ生成装置１０は、例えば、補修の前後で行う検査や補修等の整備内容に応じて使用する整備装置に対して装置を自動的に移動させて所望の整備をするための軌道データを生成する。
【００２１】
軌道データ生成装置１０が生成した軌道データは、整備装置に与えられ、例えば、周辺に多数の機器等が配設され、狭隘で複雑な形状の被整備対象１に対しても、周辺に配設される機器等と干渉することなく、整備装置を自動的に移動させ、当該整備装置による自動的な整備を可能とする。
【００２２】
軌道データ生成装置１０は、例えば、形状計測データ取得手段１１と、移動軌跡生成手段としての個別移動軌跡生成手段１２および全移動軌跡生成手段１３と、整備装置座標変換手段１４と、非接触判定手段１５と、整備装置情報入力手段１６と、出力手段１７と、記憶手段１８とを具備する。また、記憶手段１８には、例えば、形状計測データ２１、個別移動軌跡データ２２、および全移動軌跡データ２３が読み出し可能に記憶されている。
【００２３】
形状計測データ取得手段１１は、例えば、３次元形状装置等の３次元形状を計測可能な形状計測手段が計測した計測データを受信する機能（計測データ受信機能）と、計測時の形状計測手段の位置および姿勢の情報を取得する機能（位置姿勢情報取得機能）と、計測データと当該計測時の形状計測手段の位置および姿勢の情報とを関連付ける機能（形状計測データ取得機能）とを有する。
【００２４】
形状計測データ取得手段１１は、形状計測手段が被整備対象１の形状を計測して得られた計測データと形状計測手段が基準とする座標系における原点からの位置および姿勢を示す情報とを受け取り、受け取った計測データと計測時の計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報とを関連付けて形状計測データを得る。従って、形状計測データには、単なる形状を示すデータの他、当該データがどの位置および姿勢で取得されたかの情報が含まれる。
【００２５】
形状計測データ取得手段１１は、計測データ受信機能、位置姿勢情報取得機能および形状計測データ取得機能の他、例えば、３次元形状を計測する機能（３次元形状計測機能）と、３次元形状を計測する計測ヘッドを平行移動および回転駆動させる機能（計測ヘッド駆動機能）と、計測ヘッドの駆動を制御する機能（計測ヘッド駆動制御機能）と、計測ヘッドの現在の位置および姿勢の情報を取得する機能（位置姿勢情報取得機能）とを有していてもよい。
【００２６】
被整備対象１は毎回同じとは限らない点や被整備対象１の形状には様々な形状が考えられる点から、形状計測データ取得手段１１が３次元形状計測機能を有していれば、様々な被整備対象１に対しても３次元の形状計測データを取得することができる。また、形状計測データ取得手段１１が計測ヘッド駆動機能と、計測ヘッド駆動制御機能と、位置姿勢情報取得機能とを有していれば、様々な形状を有する被整備対象１に対しても、計測ヘッドを平行移動および回転駆動させ、各軸の原点からの位置（移動量）および姿勢（回転している角度）に基づいて３次元の形状計測データを取得することができる。
【００２７】
形状計測データ取得手段１１を用いて３次元の形状計測データを取得する場合、被整備対象１等の形状が計測される被形状計測対象に対して、予め設計図面等から計測範囲を確認し、多軸ロボット等の整備装置が、計測ヘッドを移動させる軌道を、当該計測ヘッドの計測中心を計測の狙い位置（狙い位置は計測対象の任意の位置を原点と設定し、原点に対する３軸方向の座標と姿勢角度から構成される）として求め、整備装置の基準座標系に変換することで行われる。
【００２８】
個別移動軌跡生成手段１２は、例えば、被整備対象１の形状を表す形状計測データ２１のうち取得するものの選択を受け付ける機能と、選択を受け付けた形状計測データ２１を取得する機能（形状計測データ取得機能）と、取得する形状計測データ２１毎に、計測時における計測ヘッドの走査方向に沿って線上に計測された計測点の集合である計測ライン、形状計測データ２１に基づく被整備対象１の形状および与えられる被整備対象１の所望する整備範囲の情報に従って当該計測ライン上に位置する整備装置の移動軌跡（軌道）位置となる軌道候補点（以下、単に「候補点」とする。）を検出する機能（軌道候補点検出機能）と、形状計測データ２１と当該形状計測データ２１から検出される各候補点とを対応付ける機能（対応付け機能）とを有する。
【００２９】
個別移動軌跡生成手段１２は、形状計測データ２１のうち取得するものの選択を受け付けると、選択を受け付けた形状計測データ２１を形状計測データ取得手段１１または記憶手段１８から受け取る。個別移動軌跡生成手段１２は、形状計測データ２１を受け取ると、受け取った形状計測データ２１に基づく被整備対象１の形状および与えられる被整備対象１の所望する整備範囲の情報に従って当該計測ライン上に位置する候補点を検出する。
【００３０】
個別移動軌跡生成手段１２は、候補点を検出して決定すると、決定した候補点の各々と検出元となる形状計測データ２１とを対応付ける。決定した候補点の各々と検出元となる形状計測データ２１とを対応付けたデータは、個別移動軌跡データ２２として後段の全移動軌跡生成処理手段１３に与えられ、必要に応じて記憶手段１８に保存される。
【００３１】
また、軌道データ生成装置１０では、例えば、検出し難い箇所である等の事情から計測ライン上に位置するはずの候補点が検出できない場合や候補点の座標が誤計測されている場合に備え、個別移動軌跡生成手段１２が、形状計測手段が計測した自己および周囲の計測ライン上に位置する計測結果を含むデータから当該候補点の座標を補間して求める機能（軌道候補点補間機能）を有する。
【００３２】
個別移動軌跡生成手段１２が軌道候補点補間機能を有することで、計測ライン上に位置するはずの候補点が検出できない場合や候補点の座標が誤計測されている場合であっても、候補点の座標を決定し、個別移動軌跡データ２２を生成することができる。
【００３３】
全移動軌跡生成手段１３は、例えば、全軌道候補点抽出機能と、ノイズ判定機能と、部分面法線ベクトル算出機能および全体法線ベクトル算出機能を有する法線ベクトル算出機能と、軌道データ生成機能とを有する。
【００３４】
ここで、全軌道候補点抽出機能は、取得する個別移動軌跡データ２２から当該個別移動軌跡データ２２に含まれる全ての候補点を抽出する機能である。ノイズ判定機能は、隣接する候補点との関係が、例えば、許容可能な高低差の範囲内にある等の設定される所定関係を満足するか否かを判定し、所定関係を満足していない場合に当該候補点は誤った候補点（ノイズ）であると判定する機能である。
【００３５】
なお、隣接する候補点とは、計測時における計測ヘッドの走査方向に沿う各計測ライン上に位置する複数個の候補点のうち、全方向に対して隣接する位置にある候補点である。従って、同一面上に所定間隔をもって引かれる計測ラインの端点から等距離に候補点を選定させる場合、計測ラインに沿う方向を前後方向とし、計測ラインと直交する方向（計測ラインが並ぶ方向）を左右方向とすれば、候補点は前後方向および左右方向の２次元的に存在するので、ある候補点に対して隣接する候補点は、前、右前、右、右後、後、左後、左および左前の各方向で存在し、合計８個となる。
【００３６】
部分面法線ベクトル算出機能は、個別移動軌跡データ２２に含まれる全ての候補点から順次選択される一つの候補点（以下、「注目候補点」とする。）に隣接する隣接候補点によって包囲される領域（図４および図７に例示される領域Ｒに相当）を、各々が注目候補点と少なくとも２個の隣接候補点とを含む領域（以下、単に「分割領域」とする。）の集合体に分割し、得られる各々の分割領域に対して垂直な法線ベクトル（以下、「部分面法線ベクトル」とする。）を算出する機能である。
【００３７】
全体法線ベクトル算出機能は、注目候補点を取り囲む隣接候補点を結んで形成される領域を一つの平面とみなし、みなした平面に対して垂直な法線ベクトル（以下、「全体法線ベクトル」とする。）を算出する機能である。
【００３８】
全体法線ベクトルを算出する手法は幾つか考えられるが、例えば、部分面法線ベクトル算出機能を用いて求められた個々の微小平面の法線ベクトルの平均を算出する手法（以下、「第１の全体法線ベクトル算出手法」とする。）、または注目候補点および当該注目候補点を取り囲む隣接候補点の座標値と最小二乗法とを用いて、平均平面（最小二乗平面）の方程式を求め、求めた平均平面の法線ベクトルを算出する手法（以下、「第２の全体法線ベクトル算出手法」とする。）を用いて、全体法線ベクトルを求めることができる。
【００３９】
ここで、全体法線ベクトル算出機能のうち、第１の全体法線ベクトル算出手法を用いて法線ベクトルの平均を算出する機能を「第１の全体法線ベクトル算出機能」とし、第２の全体法線ベクトル算出手法を用いて法線ベクトルの平均を算出する機能を「第２の全体法線ベクトル算出機能」とする。
【００４０】
軌道データ生成機能は、注目候補点の各々の座標値、各々の注目候補点と対応して求まる法線ベクトル、および与えられる整備時における整備装置の整備ヘッドの移動量を加味して整備ヘッドの移動軌跡（軌道）上に位置する軌道点の座標値を求め、整備ヘッドを動かす方向に従って軌道点を結んだ整備装置の全移動軌跡を示す軌道データ、すなわち、全移動軌跡データ２３を生成する機能である。
【００４１】
整備ヘッドの移動量は、整備内容、すなわち、使用する整備装置と関連する。例えば、整備内容が被整備対象１の探傷（検査）であり、探傷検査装置を使用する場合、整備ヘッドとしての探傷センサは、被整備対象１に対して押し付けた状態で探傷する必要がある。従って、整備装置が探傷検査装置である場合、探傷検査装置における軌道点は、決定した候補点よりも下側（沈埋する方向）に押し下げる必要があり、この押し下げ量が整備ヘッドの移動量として設定される。
【００４２】
全移動軌跡生成手段１３は、全移動軌跡を生成するにあたり、まず、個別移動軌跡データ２２に含まれる全ての候補点を抽出して候補点を決定する。続いて、決定した候補点の各々に対して、座標値を取得し、決定した候補点から順次選択される一つの注目候補点に隣接する隣接候補点によって包囲される領域（後述する図４および７に例示される領域Ｒに相当）を一つの平面とみなし、みなした平面について法線ベクトル、すなわち、全体法線ベクトルを求める。
【００４３】
ここで求めた全体法線ベクトルは、平面とみなしている領域に含まれる注目候補点へ整備ヘッドを被整備対象１（図１）に対して接離（近づけたり遠ざけたり）させる際の方向を決定したり、整備ヘッドの押し下げ方向を決定したり、整備ヘッドと被整備対象１との接触状態（表面に接触できるか否か）を判定したり、整備ヘッドから表面までの距離を算出したりする際に使用される。
【００４４】
軌道データ生成装置１０において、一つの注目候補点に隣接する隣接候補点によって包囲される領域を一つの平面とみなしているのは、被整備対象１が複雑な形状を有する構造物の場合等、必ずしも平面になるとは限らないためである。軌道データ生成装置１０では、上記領域を一つの平面とみなす（近似する）手法を導入することで、複雑な形状を有する構造物の表面に対しても、全体法線ベクトルを算出できるようにしている。
【００４５】
全移動軌跡生成手段１３は、各注目候補点に対してその隣接候補点によって包囲される各領域の全体法線ベクトルを求めると、続いて、注目候補点の各々の座標値、各々の注目候補点と対応して求まる法線ベクトル、および与えられる整備装置が備える整備ヘッドの整備時における移動量を加味して整備装置の移動軌跡位置となる軌道点の座標値を求め、与えられる整備ヘッドを動かす方向に従って軌道点を結んだ整備装置の全移動軌跡を生成する。
【００４６】
全移動軌跡生成手段１３は、全移動軌跡を生成すると、生成した全移動軌跡と生成元となる個別移動軌跡データ２２とを対応付ける。生成元となる個別移動軌跡データ２２と対応付けられた全移動軌跡のデータは、全移動軌跡データ２３として後段の整備装置座標変換手段１４に与えられ、必要に応じて記憶手段１８に保存される。
【００４７】
なお、第２の法線ベクトル算出手法を用いて全体法線ベクトルを算出するように全移動軌跡生成手段１３を構成する場合、全移動軌跡生成手段１３は、必ずしも、部分面法線ベクトル算出機能を有している必要はない。法線ベクトル算出機能として、平面とみなす領域に含まれる候補点と最小二乗法とを用いて、平均平面の方程式を求める機能を有していればよい。
【００４８】
整備装置座標変換手段１４は、全移動軌跡生成処理手段１３によって生成された全移動軌跡データ２３に含まれる全軌道点の座標を整備装置の基準座標系に変換する機能を有する。
【００４９】
整備装置座標変換手段１４は、例えば、逆運動解析等を用いて、全移動軌跡データ２３に含まれる全軌道点の座標値を、被整備対象１（図１）の基準座標系から整備装置の基準座標系に変換する。整備装置座標変換手段１４は、逆運動解析等を用いて全軌道点の座標値を整備装置の基準座標系に変換することで、実際の整備装置を動作するために必要な位置と姿勢角度を演算する。
【００５０】
非接触判定手段１５は、補修や点検等の整備実施時に整備装置に備えられる整備ヘッドが被整備対象１の表面に対して、非接触の状態にあるか否（接触の状態にある）かを判定する。なお、本実施形態の説明において、非接触とは、必ずしも物理的な非接触ではなく、被整備対象１の表面から設定した距離（以下、「要求乖離距離」とする。）を超えて離れている場合をいう。
【００５１】
例えば、整備装置が、探傷センサを被整備対象１の表面に接触させて検査を行う探傷検査装置の場合、信頼性ある検査結果を得るためには、望ましくは探傷センサの乖離距離をゼロとする（物理的に接触させる）必要があるが、乖離距離が小さい場合、生じる誤差は小さい。そこで、使用する検査装置の計測誤差等を考慮して、所望の信頼性をもった検査結果を得るための要求乖離距離を設定しておき、設定した要求乖離距離を超えている場合、非接触判定手段１５は、非接触と判定する。一方、物理的には被整備対象１の表面と非接触であっても設定した要求乖離距離を超えていない場合、非接触判定手段１５は、接触と判定する。
【００５２】
また、探傷検査装置等の検査装置の場合、探傷センサ等の検査プローブが同じ軌道点上を複数回通過する場合もあるため、通過の度に非接触か否かの判定を行うようにし、非接触と判定した回数を軌道点毎に積算してもよい。この場合、積算値の大小をもって非接触の可能性の大小を表すことができる。
【００５３】
これに対して、補修装置としての溶接装置の場合等のように、例えば溶接トーチ等の整備ヘッドが被整備対象１の表面から所定距離以上に離れていることが要求される整備装置もある。このような所定距離以上の乖離距離を確保することが要求される整備装置では、所望の信頼性をもった補修結果を得るために確保が必要な要求乖離距離を設定しておき、設定した要求乖離距離を超えている場合、非接触判定手段１５は、非接触と判定する。一方、物理的には被整備対象１の表面と非接触であっても設定した要求乖離距離を超えていない場合、非接触判定手段１５は、接触と判定する。
【００５４】
非接触か否かは、被整備対象１の形状計測データから得られる各軌道点と、各軌道点と対応する各法線ベクトル（全体法線ベクトル）と、全体法線ベクトルを有する各領域（平面とみなしている領域）と、整備装置情報入力手段１６から与えられる整備装置のヘッドの大きさ、形状および姿勢の情報を含む整備装置情報とに基づいて判定される。
【００５５】
非接触となるか否かの判定結果は、ユーザが所望の信頼性を確保した整備が可能であるか否かを判断する判断材料と成り得る情報であり、後段の出力手段１７に与えられて出力される。また、非接触となるか否かの判定結果は、必要に応じて記憶手段１８に保存される。
【００５６】
整備装置情報入力手段１６は、情報の入力を受け付ける機能と、入力を受け付けた情報を非接触判定手段１５へ与える機能を有する。整備装置情報入力手段１６が受け付ける情報は、整備装置の整備ヘッドの大きさ、形状および姿勢の情報を含む整備装置情報であり、非接触判定手段１５が、整備装置が被整備対象１の表面に対して、非接触か否（接触）かを判定する際に使用される。
【００５７】
出力手段１７は、例えば、ディスプレイ等の表示手段を備えて構成される。また、出力手段１７は、例えば、プリンタ等の印字出力手段や音を出力する音声出力手段等の表示以外の他の方式による出力手段をさらに備える場合もある。出力手段１７は表示要求を受け取ると、当該表示要求に応じた内容を表示手段に画面表示する。
【００５８】
軌道データ生成装置１０では、表示手段に、例えば、非接触判定手段１５が行った、被整備対象１の表面に対して、整備装置の整備ヘッドが非接触となるか否かの判定結果を表示させたり、読み出した全移動軌跡データ２３に基づく整備ヘッドの移動軌跡を、被整備対象１の３次元ＣＡＤデータに基づく被整備対象１の３次元モデル上に表示させたりすることもできる。
【００５９】
なお、出力手段１７は、必ずしも軌道データ生成装置１０に具備されている必要ない。軌道データ生成装置１０とは別の装置である出力装置を、出力手段１７として適用することもできる。
【００６０】
記憶手段１８は、電子情報の読み出し（リード）および書き込み（ライト）が可能な記憶領域を備え、当該記憶領域に電子情報を保持する機能を有する。軌道データ生成装置１０では、例えば、形状計測データ２１、個別移動軌跡データ２２、および全移動軌跡データ２３が、記憶手段１８に読み出し可能に保持されている。
【００６１】
なお、形状計測データ２１、個別移動軌跡データ２２、および全移動軌跡データ２３は、必ずしもデータとして保存される必要はなく、生成されたデータが直ちに使用されてもよい。
【００６２】
続いて、形状計測データ取得手段１１、個別移動軌跡生成手段１２、および全移動軌跡生成手段１３について、もう少し詳細に説明する。
【００６３】
図２は、形状計測データ取得手段１１の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【００６４】
形状計測データ取得手段１１は、例えば、平行移動および回転駆動可能な、被整備対象１の形状を計測する計測ヘッド（図示せず）を備える形状計測手段１１１と、計測ヘッドの位置および姿勢を制御する位置姿勢制御手段１１２と、形状計測手段１１１が計測した計測データと位置姿勢制御手段１１２から計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報とを受け取り、計測データと計測時の計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報とを関連付けた形状計測データを得る形状計測データ受信手段１１３とを備える。
【００６５】
形状計測手段１１１は、例えば、形状計測機能を有する計測ヘッドを搭載した平行移動および回転駆動する多軸ロボット等で構成される。当該構成により、計測ヘッドを平行移動および回転駆動させて形状を適切に計測可能な位置および姿勢で固定することができ、被整備対象１の形状を計測することができる。
【００６６】
位置姿勢制御手段１１２は、形状計測手段１１１が備える計測ヘッドの位置および姿勢の情報を保持する機能と、保持する計測ヘッドの位置および姿勢の情報を形状計測データ受信手段１１３へ与える機能と、所望する計測ヘッドの位置および姿勢となるように計測ヘッドを動かす旨の指令を受け取り、当該指令に従う位置および姿勢となるように計測ヘッドの位置および姿勢を制御する機能とを有する。
【００６７】
位置姿勢制御手段１１２は、計測ヘッドを動かす旨の指令を受け取ると、当該指令に含まれる、所望する計測ヘッドの位置および姿勢となるように、現在の計測ヘッドの位置および姿勢と所望する計測ヘッドの位置および姿勢とが合致するように、形状計測手段１１１を平行移動および回転駆動させて計測ヘッドの位置および姿勢を制御する。計測時の計測ヘッドの位置および姿勢の情報は、位置姿勢制御手段１１２から形状計測データ受信手段１１３へ与えられる。
【００６８】
形状計測データ受信手段１１３は、例えば、形状計測手段１１１から計測データを受け取る機能と、位置姿勢制御手段１１２から計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報を受け取る機能と、計測データと計測時の計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報とを関連付ける機能とを有する。
【００６９】
形状計測データ受信手段１１３は、形状計測手段１１１が計測した計測データと位置姿勢制御手段１１２から計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報とを受け取り、計測データと計測時の計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報とを関連付け、計測データと計測時の計測ヘッドの位置および姿勢を示す情報とが関連付けた形状計測データを得る。形状計測データは、後段のデータ処理手段である個別移動軌跡生成手段１２へ送られる。また、必要に応じて、記憶手段１８へ送られる。
【００７０】
形状計測データ取得手段１１は、データの管理容易性等の観点から、被整備対象１の形状を示す形状計測データ２１と、被整備対象１を特定する情報、被整備対象１の整備に使用する整備装置を特定する情報、または施工する整備の名称および施工日時等の整備内容を特定する情報等が含まれる被整備対象１の整備情報とを関連付ける関連付け手段１１５および被整備対象１の整備情報の入力を受け付ける整備情報入力手段１１６をさらに備えていてもよい。この場合、関連付け手段１１５が整備装置を特定する情報との関連付けを行う形状計測データ２１は、形状計測データ受信手段１１３から与えられる。
【００７１】
軌道データ生成装置１０では、関連付け手段１１５を備える形状計測データ取得手段１１を構成することで、整備情報に基づく形状計測データ２１の分類を自動化することができ、多数の被整備対象１を施工する場合等において、データの管理負担が格段に軽減される。
【００７２】
図３は、個別移動軌跡生成手段１２の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【００７３】
個別移動軌跡生成手段１２は、例えば、データ選択手段１２１と、データ間位置合わせ手段１２２と、境界検出手段１２３と、軌道候補点検出手段１２４と、軌道候補点補間手段１２５と、対応付け手段１２６とを備える。
【００７４】
データ選択手段１２１は、個別移動軌跡データ２２の生成に使用する形状計測データ２１の選択を受け付ける機能と、選択を受け付けた形状計測データ２１について選択する指令を形状計測データ取得手段１１へ与える機能とを有する。
【００７５】
データ選択手段１２１は、個別移動軌跡データ２２の生成に使用する形状計測データ２１の選択を受け付けると、選択を受け付けた形状計測データ２１について選択する指令を形状計測データ取得手段１１へ与える。データ選択手段１２１から形状計測データ２１の選択指令を受け取った形状計測データ取得手段１１は、自己または記憶手段１８から選択指令に基づく形状計測データ２１をデータ間位置合わせ手段１２２へ与える。
【００７６】
データ間位置合わせ手段１２２は、複数の異なる形状計測データ２１のデータ間の位置合わせを行い１個のデータとして合成する機能（データ合成機能）を有する。複数の形状計測データ２１のデータ合成機能は、例えば、１回分の計測で取得される形状計測データ２１では整備範囲の全範囲をカバーできない場合等に用いられる。複数の異なる形状計測データ２１のデータ間の位置合わせを行い１個のデータとして合成する演算処理は、下記式（１）で表される。すなわち、位置合わせ合成処理後の座標は、下記式（１）と位置合わせ合成処理前の座標とを用いて演算処理することで算出される。
【００７７】
【数１】
0006602688.tif 000002
【００７８】
個別移動軌跡生成手段１２は、データ合成機能を有するデータ間位置合わせ手段１２２を備えることで、複数の異なる形状計測データ２１間における位置を合わせて合成することができ、より広範な整備範囲にも対応することができる。
【００７９】
境界検出手段１２３は、被計測対象１（図１）が異なる形状の複合体である場合に形状の異なる境界を検出する機能を有する。境界検出手段１２３は、例えば、被計測対象１における検査等が必要な範囲が、当該境界を基準にして決定されている場合等に用いる。
【００８０】
境界検出手段１２３は、直線から曲線に変化する位置を境界として検出する場合、例えば、ハフ変換等の形状的な特徴（ここでは直線）を抽出する技術を用いて当該直線を検出する。なお、検出した直線が傾いている場合、単純な座標値の比較による場所の特定が行えないため、必要に応じて、検出した直線を任意の数学座標系に沿って鉛直変換する。この鉛直変換により、座標値を用いた比較が可能となる。
【００８１】
座標値を用いた比較により、座標値が任意に設定した閾値以上に大きくなった場合、すなわち、上記例においては、直線から離れる距離が所定以上となる点を、直線から曲線に形状が変化する境界（境界点）として検出する。候補点の検出を開始する開始点は、開始点から候補点を順次検出していく場合に、検査等に必要な範囲が全て包含されるように設定される。
【００８２】
なお、境界検出手段１２３による境界検出は、必要時に行われるものであり、被計測対象１が単純な立体である場合等の境界が存在しない被計測対象１や当該境界を用いなくても開始点を正確に設定できる様な事情がある場合には省略することもできる。
【００８３】
軌道候補点検出手段１２４は、与えられる情報に従い、形状計測データ２１に対して、計測時における計測ヘッドの走査方向に沿う計測ライン上であって所望する整備範囲内に位置する候補点の座標値を検出する機能（候補点検出機能）を有する。
【００８４】
軌道候補点検出手段１２４は、例えば、候補点の検出を開始する開始点と候補点の検出を終了する終端点との間に位置する整備範囲内から幾つの候補点を抽出するかを指定しておき、開始点と終端点とを決定することで、計測ライン上に位置する候補点の検出間隔を決定し、指定した個数の候補点を検出する方法や、候補点の検出間隔を指定しておき、開始点から整備範囲内を通って整備範囲外となる位置まで計測ライン上に位置する候補点の座標値を順次検出する方法等を用いて計測ライン上に位置する開始点から終端点までの候補点を検出する。
【００８５】
開始点については、例えば、被計測対象１の形状等を考慮して、座標値で具体的に設定される場合や形状の異なる境界からの距離が設定される場合がある。軌道候補点検出手段１２４は、上記設定に従って開始点の座標値を具体的に決定する。
【００８６】
一方、終端点については、例えば、与えられる整備範囲の情報を取得することで、開始点を決定する際に計測ラインと取得した情報に基づく整備範囲の外縁との交点を終端点として決定するように設定する場合や、取得した情報に基づく整備範囲、決定した開始点、および指定した候補点の検出間隔に基づいて開始点から指定した検出間隔で候補点の検出を行い、計測ライン上であって整備範囲の外縁を超えた最初の候補点を終端点として決定するように設定する場合がある。軌道候補点検出手段１２４は、上記設定に従って終端点の座標値を具体的に決定する。
【００８７】
ここで、整備範囲の外縁とは、整備範囲とその他の範囲との境界線であって、開始点から遠い側の境界線をいう。従って、開始点が整備範囲外に設定される場合、開始点から検出方向に進行すると、整備範囲とその他の範囲との境界線に２回到達するが、このうち、最後に到達する、開始点から遠い側の境界線が整備範囲の外縁となる。一方、開始点が整備範囲内に設定される場合には、開始点から検出方向に進行すると、整備範囲とその他の範囲との境界線に１回到達することになるが、この場合には到達した境界線が整備範囲の外縁となる。
【００８８】
軌道候補点補間手段１２５は、部分的に計測結果（座標値）が欠損している等の事情により、計測ライン上に位置すべき候補点の座標値を検出できなかった場合、当該計測ライン上に位置する検出されるべき候補点に隣接する候補点等の位置関係が明らかな候補点に対して、その座標値を抽出し、抽出した座標値および当該座標値を持つ候補点との上記位置関係とを用いて、座標値を検出できなかった候補点の座標値を補間する。なお、補間の際に使用される候補点の座標は、必ずしも全ての候補点の座標を用いる必要はなく一部を選択して使用してもよい。
【００８９】
対応付け手段１２６は、形状計測データ２１と当該形状計測データ２１から検出した候補点とを対応付ける機能を有する。対応付け手段１２６が検出し、検出元となる形状計測データ２１と対応付けられた候補点は、個別移動軌跡データ２２として生成される。生成された個別移動軌跡データ２２は、個別移動軌跡生成手段１２に対して後段の全移動軌跡生成処理手段１３に与えられ、必要に応じて記憶手段１８に保存される。
【００９０】
なお、個別移動軌跡生成手段１２において、データ選択手段１２１、データ間位置合わせ手段１２２、境界検出手段１２３および軌道候補点補間手段１２５は、個別移動軌跡データ２２を生成する際に付加的な機能を提供する手段であるため、一部または全部が省略されていてもよい。すなわち、個別移動軌跡生成手段１２を、軌道候補点検出手段１２４と対応付け手段１２６を備える構成としてもよい。
【００９１】
続いて、個別移動軌跡生成手段１２（境界検出手段１２３、軌道候補点検出手段１２４、および軌道候補点補間手段１２５）における、候補点の検出処理および補間処理の内容についてより具体的に説明する。
【００９２】
図４は被整備対象１（図１）の計測ラインＬ１〜Ｌｋ（ｋは任意の自然数）とロボット等の整備装置の候補点Ｐ１１〜Ｐｊｋ（ｊは任意の自然数）との関係を説明する説明図である。
【００９３】
図４に例示される被整備対象１は、原子炉圧力容器２を貫通する計装管３を含む炉内構造物である。なお、図４においては、手前側半分の範囲を図示しており、残りの奥側半分を省略している。
【００９４】
まず、整備装置の候補点Ｐ１１〜Ｐｊｋを検出するにあたり、整備範囲をカバーする計測データ２１（図１）を用意する必要がある。整備範囲をカバーする計測データ２１は、１個の計測データ２１で十分な場合もあれば、異なる範囲を計測している複数個の計測データ２１が必要となる場合もある。複数の計測データ２１が必要となる場合には、データ間位置合わせ手段１２２による計測データ間の位置合わせを行う。
【００９５】
ここで、整備範囲をカバーする計測データ２１が、被整備対象１に対して、例えば、ｋ個計測されており、その計測結果を示す計測ラインＬ１〜Ｌｋが計装管３を中心として放射状の線上に並んでいる場合、個別移動軌跡生成手段１２（図３）は、計測ラインＬ１〜Ｌｋ毎に開始点Ｐｓ１〜Ｐｓｋを選定し、当該開始点Ｐｓ１〜Ｐｓｋを開始位置として、最終的に整備装置の軌道上に位置する候補点を検出する。
【００９６】
計測ラインＬｋに対して、候補点Ｐ１ｋ〜Ｐｊｋは、例えば、開始点Ｐｓｋと、計測ラインＬｋ上であって整備装置による整備範囲の外縁である候補点Ｐｊｋとの間をｊ個に等分して得られる候補点Ｐ１ｋ〜Ｐｊｋを検出したり等、開始点Ｐｓｋと与えられる設定に応じて検出される。
【００９７】
また、開始点Ｐｓｋについては、例えば、原子炉圧力容器２と計装管３との境界から移動させる距離を所望する整備範囲を考慮して与えておくことで、境界検出手段１２３（図３）が原子炉圧力容器２および計装管３等の異なる形状の境界を自動的に検出し、続いて軌道候補点検出手段１２４（図３）が検出した境界から整備範囲が残る計装管３側に与えられている距離だけ移動させた位置を開始点として自動的に決定する。
【００９８】
個別移動軌跡生成手段１２（図３）は、計測ラインＬ１〜Ｌｋ毎に整備装置の候補点Ｐ１１〜Ｐ１ｋ，…，Ｐ１１〜Ｐｊｋを検出すると、各計測ラインＬ１〜Ｌｋに対して、検出したｊ×ｋ個の候補点Ｐ１１〜Ｐｊｋにおける座標値を取得する。座標値を取得する際に、座標が欠損している等の事情により、候補点の座標値を検出できなかった場合、当該計測ライン上に位置する検出されるべき候補点に隣接する候補点等の座標値を用いて、候補点の座標値を補間する。
【００９９】
このようにして、ｊ×ｋ個の候補点Ｐ１１〜Ｐｊｋにおける座標値を取得したら、個別移動軌跡生成手段１２（図３）は、各候補点Ｐ１１〜Ｐｊｋに対して、検出元となる形状計測データ２１との対応付けを行い、検出元となる形状計測データ２１と対応付けられた候補点Ｐ１１〜Ｐｊｋは、個別移動軌跡データ２２として生成される。
【０１００】
なお、図４に示される領域Ｒは、候補点Ｐｍを注目候補点とする場合に当該注目候補点Ｐｍに対する８個の隣接候補点Ｐｎによって包囲される領域であり、後述する図７において例示される領域Ｒに相当する。
【０１０１】
続いて、検出したロボット等の整備装置の候補点および軌道点のまとめ方について説明する。
【０１０２】
図５は、ロボット等の整備装置の候補点および軌道点のまとめ方を説明する説明図である。
【０１０３】
各計測ラインＬ１〜Ｌｋの候補点Ｐ１１〜Ｐｊｋは、例えば、整備装置が整備を開始する側から終了する側へ向かって等、整備ヘッドを移動させる方向を決定できるように集約する必要がある。そこで、軌道データ生成装置１０では、候補点Ｐ１１〜Ｐｊｋを計測ライン数ｋと整備装置が備える整備ヘッドが通る移動軌跡の数ｊとで管理し、例えば、整備ヘッドを移動させる方向に対して昇順に番号を付す等、整備ヘッドを移動させる方向を特定できるように番号を付す。
【０１０４】
図５に例示される、計測ラインＬ１〜Ｌｋ上の候補点Ｐ１１〜Ｐｊｋに対しては、計測ライン番号を示すｋは、例えば、上方から下方へ向けて大きくなるように、移動軌跡の数ｊは、左方から右方にかけて大きくなるようにまとめられている。このように候補点Ｐ１１〜Ｐｊｋをまとめることで、整備ヘッドが移動するライン毎に軌道データ（図４に例示されるＤ１〜Ｄｊに相当）を生成することができる。
【０１０５】
なお、候補点は軌道点を決定する候補となる点であり、軌道点と一対一で対応する関係にある。従って、軌道点についても、候補点と同様にしてまとめることができる。
【０１０６】
図６は、全移動軌跡生成手段１３の機能的な構成を示す機能ブロック図である。また、図７は、全移動軌跡生成手段１３が求める領域Ｒの分割領域Ｒ１〜Ｒ８に対する各部分面法線ベクトルＶ１〜Ｖ８と領域Ｒに対する全体法線ベクトルＶとの関係を説明する説明図である。
【０１０７】
全移動軌跡生成手段１３（図６）は、例えば、個別移動軌跡選択手段１３１と、移動軌跡統合手段１３２と、ノイズ判定手段１３３と、軌道候補点補間手段１３４と、法線ベクトル算出手段１３６と、全移動軌跡データ生成手段１３７とを備える。
【０１０８】
個別移動軌跡選択手段１３１は、全移動軌跡データ２３の生成に使用する個別移動軌跡データ２２の選択を受け付ける機能と、選択を受け付けた個別移動軌跡データ２２について選択する指令を個別移動軌跡生成手段１２へ与える機能とを有する。
【０１０９】
個別移動軌跡選択手段１３１は、全移動軌跡データ２３の生成に使用する個別移動軌跡データ２２の選択を受け付けると、選択を受け付けた個別移動軌跡データ２２について選択する指令を個別移動軌跡生成手段１２へ与える。個別移動軌跡選択手段１３１から個別移動軌跡データ２２の選択指令を受け取った個別移動軌跡生成手段１２は、自己または記憶手段１８から選択指令に基づく個別移動軌跡データ２２を移動軌跡統合手段１３２へ与える。
【０１１０】
移動軌跡統合手段１３２は、複数の個別移動軌跡としての個別移動軌跡データ２２を統合する機能を有し、選択される複数の個別移動軌跡データ２２を統合したデータを生成する。
【０１１１】
また、移動軌跡統合手段１３２は、個別移動軌跡データ２２内に、ノイズ判定手段１３３がノイズであると判定した注目候補点がある場合、当該注目候補点について座標値を補間する旨の指令を軌道候補点補間手段１３４に与え、軌道候補点補間手段１３４から補間結果である座標値を受け取る機能を有する。移動軌跡統合手段１３２は、当該注目候補点について補間で得られた座標値を用いて選択される複数の個別移動軌跡データ２２を統合する。
【０１１２】
ノイズ判定手段１３３は、ノイズ判定機能を有し、注目候補点と当該注目候補点と隣接する隣接候補点との関係が設定される所定関係にあるか否かを判定した結果に基づいて注目候補点がノイズであるか否かを判定する。ノイズであるか否かは、例えば、注目候補点と当該注目候補点との高さ方向の変化量が設定した閾（しきい）値を超えているか否か、すなわち、許容可能な高低差の範囲内にあるか否かで判定する。
【０１１３】
ノイズ判定用に設定する閾値は、事前に整備範囲の設計図や３次元ＣＡＤデータ等から想定される変化量を考慮した上で決定する。従って、ノイズ判定手段１３３は、ノイズ判定用に設定する閾値を超える高低差が生じている場合には形状計測データに含まれる注目候補点はノイズ、すなわち、読み出した注目候補点を規定する座標値は形状計測時に誤計測された座標値であると判定する。一方、ノイズ判定用に設定する閾値を超える高低差が生じていない場合、形状計測データに含まれる注目候補点はノイズではないと判定する。
【０１１４】
注目候補点がノイズであるか否かの判定結果は、ノイズ判定手段１３３から移動軌跡統合手段１３２に与えられ、注目候補点における補間の要否を判断する際に使用される。
【０１１５】
軌道候補点補間手段１３４は、候補点の座標値を補間する機能を有し、例えば隣接候補点等の位置関係が明らかな候補点の座標値を用いて補間することにより得られた座標値を取得する。軌道候補点補間手段１３４は、移動軌跡統合手段１３２から注目候補点について座標値を補間する旨の指令を受け取ると、当該注目候補点について座標値を補間により取得し、取得した補間結果を移動軌跡統合手段１３２に与える。
【０１１６】
法線ベクトル算出手段１３６は、法線ベクトル算出機能を有しており、整備を行う範囲内であって、統合された個別移動軌跡データ２２に含まれる全ての候補点から順次選択される一つの注目候補点の隣接候補点によって包囲される領域を平面とみなし、みなした平面に対する法線ベクトル（全体法線ベクトル）を算出する。
【０１１７】
法線ベクトル算出手段１３６は、法線ベクトル算出機能として、例えば、部分面法線ベクトル算出機能と上述した第１の全体法線ベクトル算出機能とを有する、または第２の全体法線ベクトル算出機能を有する。
【０１１８】
部分面法線ベクトル算出機能と第１の全体法線ベクトル算出機能とを有する法線ベクトル算出手段１３６では、まず、部分面法線ベクトル算出機能を用いて、統合された個別移動軌跡データ２２に含まれる全ての候補点から順次選択される一つの注目候補点の隣接候補点によって包囲される領域を特定し、特定した領域を分割領域の集合体に分解し、各分割領域に対して、部分面法線ベクトルを求める。
【０１１９】
図７に示される領域Ｒを例に説明すると、法線ベクトル算出手段１３６は、一つの注目候補点の隣接候補点によって包囲される領域Ｒを特定し、特定した領域Ｒを、分割領域の一例として、注目候補点Ｐ２２とその隣接候補点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ２１，Ｐ２３，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３のうち互いに隣接する２個の隣接候補点とを選択して形成される８個の三角形（分割領域）Ｒ１〜Ｒ８の集合体に分解する。その後、各分割領域Ｒ１〜Ｒ８に対して、部分面法線ベクトルＶ１〜Ｖ８を求める。
【０１２０】
図７に例示される各分割領域Ｒ１〜Ｒ８は、何れも三角形であるため、当該三角形の頂点を通る平面の方程式を一義的に求めることができ、求まる平面の方程式からその法線ベクトルである部分面法線ベクトルＶ１〜Ｖ８を求めることができる。
【０１２１】
ＸＹＺの直交三次元座標系における一般的な平面の方程式は、例えば、下記式（３）の様に表すことができ、下記式（３）で表される、Ｘ，Ｙ，Ｚの各係数（ｅ，ｆ，ｇ）が、当該平面の法線ベクトルとなる。
［数２］
ｅＸ＋ｆＹ＋ｇＺ＋ｈ＝０  …（３）
【０１２２】
部分面法線ベクトルが求まると、法線ベクトル算出手段１３６は、続いて、全体法線ベクトル算出機能を用いて、特定した領域の全体法線ベクトルを算出する。特定した領域の全体法線ベクトルは、求めた各平面に対する法線ベクトル（部分面法線ベクトル）の平均を求めることで算出される。図７に示される領域Ｒを例に説明すれば、部分面法線ベクトルＶ１〜Ｖ８の平均が、領域Ｒの全体法線ベクトルＶとなる。
【０１２３】
一方、第２の全体法線ベクトル算出機能を有する法線ベクトル算出手段１３６は、全体法線ベクトル算出機能を用いて、統合された個別移動軌跡データ２２に含まれる全ての候補点から順次選択される一つの注目候補点の隣接候補点によって包囲される領域を特定し、特定した領域に含まれる候補点の座標値と最小二乗法とを用いて、平均平面（最小二乗平面）の方程式を求め、求めた平均平面（最小二乗平面）の方程式から全体法線ベクトルを算出する。
【０１２４】
平均平面の方程式についても、上述した一般的な平面の方程式と同様に表すことができる。従って、平均平面の方程式が前記式（３）で表される場合、Ｘ，Ｙ，Ｚの各係数（ｅ，ｆ，ｇ）が、平均平面の法線ベクトル、すなわち、特定した領域の全体法線ベクトルとなる。
【０１２５】
法線ベクトル算出手段１３６において、算出される全体法線ベクトルＶ（図７）は、平面とみなした領域Ｒ（図７）と一対一に対応する関係にある。また、順次選択される１個の注目候補点Ｐ２２（図７）に対して１個の平面とみなす領域Ｒを設定しているため、当該領域Ｒと注目候補点Ｐ２２とも一対一に対応する関係となる。従って、領域Ｒの全体法線ベクトルＶを領域Ｒの注目候補点Ｐ２２に対する垂直方向を決定する情報として活用することができる。
【０１２６】
ここで、全体法線ベクトル算出機能を用いる利点は、被整備対象１が複雑な形状を有する構造物であっても、より精度良く法線ベクトルを求めることができる点である。従って、全体法線ベクトル算出機能を有する軌道データ生成装置１０では、様々な形状を有する構造物を被整備対象１とすることができる。また、法線ベクトルを用いて決定される、整備ヘッドの姿勢方向、移動方向、または移動量等の情報をより精度良く得られるので、整備装置で軌道点を狙う際の位置や方向の正確性や整備装置と被整備対象１との接触または非接触の判定の精度等をより高めることができる。
【０１２７】
また、整備装置が検査装置であり、整備ヘッドが探傷センサである場合、検査時には、探傷センサを押し付けて探傷する必要があるため、候補点の座標は、形状計測データ２１から得られる被整備対象１（図１）の座標値よりも下側（被整備対象１に沈埋する方向）に探傷センサを押し下げる必要がある。従って、整備ヘッドが探傷センサである場合、この押し付け量を考慮して注目候補点の座標値を移動させる。すなわち、注目候補点の座標値を、当該注目候補点を含む領域の全体法線ベクトルに平行であって被整備対象１に沈埋する方向に押し付け量の分だけ移動させた後の座標値を新たな候補点の座標値として設定する。
【０１２８】
法線ベクトル算出手段１３６は、一つの注目候補点の隣接候補点によって包囲される領域を一つの平面とみなし、みなした平面について法線ベクトル（全体法線ベクトル）を求めると、求めた全体法線ベクトルを全移動軌跡データ生成手段１３７へ与える。
【０１２９】
全移動軌跡データ生成手段１３７は、例えば、全移動軌跡データ生成機能を有し、整備装置の整備ヘッドの移動軌跡（軌道）上に位置する軌道点の座標値を求め、整備ヘッドを動かす方向に従って軌道点を結ぶことによって全移動軌跡データ２３を生成する。全移動軌跡データ生成手段１３７は、整備装置の全移動軌跡を示す軌道データとしての全移動軌跡データ２３を生成すると、後段の整備装置座標変換手段１４に与えられ、必要に応じて記憶手段１８に保存される。
【０１３０】
なお、全移動軌跡生成手段１３において、個別移動軌跡選択手段１３１、ノイズ判定手段１３３および軌道候補点補間手段１３４は、全体移動軌跡データ２３を生成する際に付加的な機能を提供する手段であるため、一部または全部が省略されていてもよい。すなわち、全移動軌跡生成手段１３を、移動軌跡統合手段１３２と、法線ベクトル算出手段１３６と、全移動軌跡データ生成手段１３７とを備える構成としてもよい。
【０１３１】
また、上述した法線ベクトル算出手段１３６では、複数の候補点の座標値と最小二乗法とを用いて、求まる平均平面の方程式から法線ベクトルを算出する手法を、第２の全体法線ベクトル算出手法で全体法線ベクトルを求める場合に適用した例を説明しているが、第１の全体法線ベクトル算出手法において部分面法線ベクトルを算出する際にも適用することができる。
【０１３２】
例えば、分割領域が４個以上の候補点を頂点とする三角形以外の多角形の場合、当該多角形を形成する候補点から選択される候補点の座標値と最小二乗法とを用いて、平均平面（最小二乗平面）の方程式を求め、求めた平均平面（最小二乗平面）の方程式から部分面法線ベクトルを算出するようにしてもよい。
【０１３３】
次に、本実施形態に係る軌道データ生成方法の一例として、軌道データ生成装置１０が行う軌道データ生成手順について説明する。
【０１３４】
図８は軌道データ生成手順（ステップＳ１〜ステップＳ４）の処理ステップの流れ（メインルーチン）を説明する処理フロー図である。
【０１３５】
軌道データ生成手順（ステップＳ１〜ステップＳ４：図８）は、例えば、形状計測データ取得工程（ステップＳ１）と、個別移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２１）と全移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２２）とを備える移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２）と、接触／非接触判定工程（ステップＳ３）と、基準座標系変換工程（ステップＳ４）とを具備する。
【０１３６】
軌道データ生成装置１０は、軌道データ生成手順を開始すると（ＳＴＡＲＴ）、まず、形状計測データ２１を準備するため、必要に応じて形状計測データ取得工程（ステップＳ１）を行う。
【０１３７】
形状計測データ取得工程（ステップＳ１）では、形状計測データ取得手段１１が被整備対象１の形状を表す形状計測データ２１（図１）を取得する。形状計測データ２１が既に準備できている場合には、本工程を省略することもできる。形状計測データ２１が準備できたら、形状計測データ取得工程は完了し、続いて、移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２）が行われる。
【０１３８】
移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２）では、まず、個別移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２１）（詳細は後述する図９）が行われ、個別移動軌跡データ生成工程が完了すると、続いて、全移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２２）（詳細は後述する図１０）が行われる。
【０１３９】
個別移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２１）では、移動軌跡生成手段としての個別移動軌跡生成手段１２が、形状計測データ２１を用いて個別移動軌跡データ２２（図１）を生成する。また、全移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２２）では、移動軌跡生成手段としての全移動軌跡生成処理手段１３が、個別移動軌跡データ２２を用いて全移動軌跡データ２３（図１）を生成する。
【０１４０】
全移動軌跡データ２３が生成され、全移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２２）が完了すると、移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２）は完了し、続いて、接触／非接触判定工程（ステップＳ３）行われる。
【０１４１】
接触／非接触判定工程（ステップＳ３）では、非接触判定手段１５が、全移動軌跡データ２３から得られる各軌道点の座標値および全体法線ベクトル、各軌道点を含む形状データ２１、並びに整備装置のヘッドの大きさ、形状および姿勢の情報を含む整備装置情報に基づいて、整備時に整備ヘッドが被整備対象１と接触するか否（非接触）かを判定する。各軌道点における接触可否の判定結果は、例えば、記憶手段１８（図１）に読み出し可能に保持される。
【０１４２】
基準座標系変換工程（ステップＳ４）では、整備装置座標変換手段１４が、全移動軌跡データ２３（軌道データ生成装置１０の基準座標系）を整備装置の基準座標系へ変換する。全移動軌跡データ２３が軌道データ生成装置１０の基準座標系から整備装置の基準座標系へ変換されると、基準座標系変換工程は完了する。このようにして、形状計測データ取得工程（ステップＳ１）、移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２）、接触／非接触判定工程（ステップＳ３）、および基準座標系変換工程（ステップＳ４）が完了すると、図８に例示される軌道データ生成手順は、全処理ステップを終了する（ＥＮＤ）。
【０１４３】
なお、図８に例示される軌道データ生成手順では、移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２）が行われた後に、接触／非接触判定工程（ステップＳ３）が行われ、続いて、基準座標系変換工程（ステップＳ４）が行われているが、基準座標系変換工程（ステップＳ４）が移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２）に引き続いて接触／非接触判定工程（ステップＳ３）よりも先に行われてもよい。
【０１４４】
図９は軌道データ生成手順の移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２：図８）における個別移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２１：図８）の処理ステップ（ステップＳ２１１〜ステップＳ２１６）の流れ（サブルーチン）を説明する処理フロー図である。
【０１４５】
個別移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２１１〜ステップＳ２１６）は、例えば、計測データ読み込みステップ（ステップＳ２１１）と、計測データ位置合わせステップ（ステップＳ２１２）と、候補点検出ステップ（ステップＳ２１３）と、候補点検出確認ステップ（ステップＳ２１４）と、候補点補間ステップ（ステップＳ２１５）と、個別移動軌跡データ生成ステップ（ステップＳ２１６）とを備える。
【０１４６】
軌道データ生成手順のメインルーチン（図８）から個別移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２１：図８）のサブルーチンに入ると（ＥＮＴＥＲ）、個別移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２１１〜ステップＳ２１６）の最初の処理ステップとして、計測データ読み込みステップ（ステップＳ２１１）が行われる。
【０１４７】
計測データ読み込みステップ（ステップＳ２１１）では、個別移動軌跡生成手段１２が、形状計測データ２１を読み込む。個別移動軌跡データ２２の生成に必要な形状計測データ２１の読み込みが完了したら、続いて、計測データ位置合わせステップ（ステップＳ２１２）が行われる。
【０１４８】
計測データ位置合わせステップ（ステップＳ２１２）では、個別移動軌跡生成手段１２が、複数の異なる形状計測データ２１のデータ間の位置合わせを行い１個のデータとして合成する。すなわち、より広範囲な１個の形状計測データを得る。複数の異なる形状計測データ２１からより広範囲な１個の形状計測データを得られたら、続いて、候補点検出ステップ（ステップＳ２１３）が行われる。
【０１４９】
候補点検出ステップ（ステップＳ２１３）では、個別移動軌跡生成手段１２が、取得する形状計測データ２１毎に、計測時における計測ヘッドの走査方向に沿う計測ライン、形状計測データ２１に基づく被整備対象１の形状および与えられる被整備対象の所望する整備範囲の情報に従って計測ライン上に位置する候補点を検出する。全ての候補点が検出されたら、続いて、候補点検出確認ステップ（ステップＳ２１４）が行われる。
【０１５０】
候補点検出確認ステップ（ステップＳ２１４）では、個別移動軌跡生成手段１２が、候補点検出ステップにおいて検出できなかった候補点の有無を確認する。確認の結果、候補点検出ステップにおいて検出できなかった候補点が有る場合（ステップＳ２１４でＹＥＳの場合）、個別移動軌跡生成手段１２は、続いて候補点補間ステップ（ステップＳ２１５）を行う。
【０１５１】
候補点補間ステップ（ステップＳ２１５）では、個別移動軌跡生成手段１２が、計測ライン上に位置する候補点のうち、検出できなかった候補点について、検出されるべき候補点に隣接する候補点等の座標値を用いて、候補点の座標値を補間する。候補点の補間が完了すると、個別移動軌跡生成手段１２は、続いて個別移動軌跡データ生成ステップ（ステップＳ２１６）を行う。
【０１５２】
個別移動軌跡データ生成ステップ（ステップＳ２１６）は、個別移動軌跡生成手段１２が、形状計測データ２１、計測ラインＬ１〜Ｌｋおよび計測ラインＬ１〜Ｌｋ上に位置する候補点Ｐ１１〜Ｐｊｋの対応付けを行い、計測ラインＬ１〜Ｌｋ毎の候補点の座標情報をまとめた個別移動軌跡データ２２（図１）を生成する。個別移動軌跡データ２２が生成されると、個別移動軌跡データ生成ステップは完了する。
【０１５３】
個別移動軌跡データ生成ステップ（ステップＳ２１６）が完了すると、図８に示される軌道データ生成手順のサブルーチンである個別移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２１１〜ステップＳ２１６）の全処理ステップは完了し、軌道データ生成手順のメインルーチン（図８）へ戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。
【０１５４】
一方、候補点検出ステップにおいて検出できなかった候補点が無い場合（ステップＳ２１４でＮＯの場合）、個別移動軌跡データ生成工程の処理フローは、ステップＳ２１４からステップＳ２１６に進み、ステップＳ２１６以降の処理ステップが行われる。
【０１５５】
なお、上述した個別移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２１１〜ステップＳ２１６：図９）において、整備範囲を１個の形状計測データ２１でカバーできる場合、すなわち、１個の形状計測データ２１から個別移動軌跡データ２２を生成する場合、計測データ位置合わせステップ（ステップＳ２１２）は省略される。
【０１５６】
図１０は軌道データ生成手順における移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２：図８）のうち、全移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２２：図８）の処理ステップ（ステップＳ２２１〜ステップＳ２２９）の流れ（サブルーチン）を説明する処理フロー図である。
【０１５７】
なお、図１０に例示される全移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２２１〜ステップＳ２２９）は、全移動軌跡生成手段１３が第１の全体法線ベクトル算出手法を用いて全移動軌跡データ２３を生成する場合の処理ステップである。
【０１５８】
個別移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２２１〜ステップＳ２２９）は、例えば、個別移動軌跡統合ステップ（ステップＳ２２１）と、候補点決定ステップ（ステップＳ２２２〜ステップＳ２２５）と、部分面法線ベクトル算出ステップ（ステップＳ２２６）と、全体法線ベクトル算出ステップ（ステップＳ２２７）と、軌道点選定ステップ（ステップＳ２２８）と、全移動軌跡データ生成ステップ（ステップＳ２２９）とを備える。
【０１５９】
軌道データ生成手順のメインルーチン（図８）から全移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２２：図８）のサブルーチンに入ると（ＥＮＴＥＲ）、全移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２２１〜ステップＳ２２９）の最初の処理ステップとして、個別移動軌跡統合ステップ（ステップＳ２２１）が行われる。
【０１６０】
個別移動軌跡統合ステップ（ステップＳ２２１）では、全移動軌跡生成手段１３が選択を受け付けた個別移動軌跡データ２２を統合する。個別移動軌跡データ２２の統合が完了すると、続いて、候補点決定ステップ（ステップＳ２２２〜ステップＳ２２５）が行われる。
【０１６１】
候補点決定ステップ（ステップＳ２２２〜ステップＳ２２５）は、隣接候補点抽出ステップ（ステップＳ２２２）と、ノイズ判定ステップ（ステップＳ２２３）と、注目候補点座標補間ステップ（ステップＳ２２４）と、候補点決定終了判定ステップ（ステップＳ２２５）とを有する。候補点決定ステップでは、まず、隣接候補点抽出ステップが行われる。
【０１６２】
隣接候補点抽出ステップ（ステップＳ２２２）では、全移動軌跡生成手段１３が、統合された個別移動軌跡データ２２に含まれる全ての候補点から一つの注目候補点を選定し、選定した注目候補点に対する隣接候補点を抽出する。選定した一つの注目候補点に対する隣接候補点の抽出が完了すると、続いて、ノイズ判定ステップ（ステップＳ２２３）が行われる。
【０１６３】
ノイズ判定ステップ（ステップＳ２２３）では、全移動軌跡生成手段１３が、隣接候補点抽出ステップにおいて、選定した一つの注目候補点と抽出した当該注目候補点の隣接候補点との高低差が、ノイズ判定用に設定した閾値を超えているか否かを判定することで、選定した一つの注目候補点がノイズであるか否かを判定する。
【０１６４】
判定の結果、選定した一つの注目候補点と抽出した当該注目候補点の隣接候補点との高低差が設定した閾値を超えている場合（ステップＳ２２３でＹＥＳの場合）、すなわち、選定した一つの注目候補点がノイズであると判定される場合、候補点の座標を補間する必要があるため、ノイズ判定ステップに続いて注目候補点座標補間ステップ（ステップＳ２２４）が行われる。
【０１６５】
注目候補点座標補間ステップ（ステップＳ２２４）では、全移動軌跡生成手段１３が、ノイズ判定ステップにおいて、隣接候補点との高低差が設定した閾値を超えていると判定した注目候補点に対して、例えば隣接候補点等の位置関係が明らかな候補点の座標値を用いて補間することにより得られた座標値を取得し、取得した座標値を当該注目候補点の座標として決定する。注目候補点の座標の補間が完了すると、続いて候補点決定終了判定ステップ（ステップＳ２２５）が行われる。
【０１６６】
候補点決定終了判定ステップ（ステップＳ２２５）では、全移動軌跡生成手段１３が全ての候補点を注目候補点として、隣接候補点抽出ステップ、ノイズ判定ステップおよび注目候補点座標補間ステップ（ステップＳ２２２〜ステップＳ２２４）を行っているか否かを判定する。
【０１６７】
上記判定の結果、全ての候補点を注目候補点として、隣接候補点抽出ステップ、ノイズ判定ステップおよび注目候補点座標補間ステップを完了している場合（ステップＳ２２５でＹＥＳの場合）、続いて部分面法線ベクトル算出ステップ（ステップＳ２２６）が行われる。
【０１６８】
部分面法線ベクトル算出ステップ（ステップＳ２２６）では、全移動軌跡生成手段１３が、候補点決定ステップ（ステップＳ２２２〜ステップＳ２２５）で決定した各候補点を、順次、注目候補点として一つ選択し、選択した注目候補点の隣接候補点によって包囲される領域の各分割領域に対して、部分面法線ベクトルを求める。
【０１６９】
部分面法線ベクトルは、各注目候補点と一対一で対応する領域に対して、それぞれ求められる。各領域に対して、当該領域を構成する分割領域の各々について部分面法線ベクトルが求まると、続いて全体法線ベクトル算出ステップ（ステップＳ２２７）が行われる。
【０１７０】
全体法線ベクトル算出ステップ（ステップＳ２２７）では、全移動軌跡生成手段１３が、各注目候補点と一対一で対応する領域毎に、部分面法線ベクトル算出ステップで得られた部分面法線ベクトルの平均を求め、求まる部分面法線ベクトルの平均を、当該領域の全体法線ベクトルとして算出する。ここで、算出する領域の全体法線ベクトルは、当該領域の注目候補点と一対一で対応する。全体法線ベクトルが算出されると、続いて軌道点選定ステップ（ステップＳ２２８）が行われる。
【０１７１】
軌道点選定ステップ（ステップＳ２２８）では、全移動軌跡生成手段１３が、候補点決定ステップ（ステップＳ２２２〜ステップＳ２２５）において決定した候補点に対して、候補点の各々の座標値、全体法線ベクトル算出ステップ（ステップＳ２２７）において算出した各候補点と対応する全体法線ベクトル、および与えられる整備時における整備装置の整備ヘッドの移動量を加味した位置（座標値）を求め、求まる位置（座標値）を軌道点として選定する。各候補点に対応する軌道点が選定されると、続いて全移動軌跡データ生成ステップ（ステップＳ２２９）が行われる。
【０１７２】
全移動軌跡データ生成ステップ（ステップＳ２２９）では、全移動軌跡生成手段１３が、軌道点選定ステップで選定した軌道点を結んで全移動軌跡データ２３を生成する。全移動軌跡データ２３が生成されると、全移動軌跡データ生成ステップは完了する。
【０１７３】
全移動軌跡データ生成ステップが完了すると、図８に示される軌道データ生成手順のサブルーチンである全移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２２１〜ステップＳ２２９）の全処理ステップが完了し、軌道データ生成手順のメインルーチン（図８）へ戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。
【０１７４】
一方、ステップＳ２２３において、全移動軌跡生成手段１３が選定した一つの注目候補点と抽出した当該注目候補点の隣接候補点との高低差が設定した閾値以内である場合（ステップＳ２２３でＮＯの場合）、候補点の座標を補間する必要はないため、全移動軌跡データ生成工程の処理フローは、注目候補点座標補間ステップ（ステップＳ２２４）がスキップされて、ステップＳ２２３からステップＳ２２５に進み、ステップＳ２２５以降の処理ステップが実行される。
【０１７５】
すなわち、全移動軌跡生成手段１３は、選定した一つの注目候補点はノイズではないと判定し、現在、個別移動軌跡データ２２から取得している注目候補点の座標値を、当該注目候補点の座標として決定する。
【０１７６】
また、ステップＳ２２５において、判定の結果が、注目候補点としていない候補点がまだ残っている場合（ステップＳ２２５でＮＯの場合）、全移動軌跡データ生成工程の処理フローは、ステップＳ２２２に戻り、ステップＳ２２２〜ステップＳ２２５の処理ステップが行われる。
【０１７７】
なお、図１０に例示される全移動軌跡データ生成工程（ステップＳ２２１〜ステップＳ２２９）は、第１の全体法線ベクトル算出手法を用いて全移動軌跡データ２３を生成する場合を示しているが、第２の全体法線ベクトル算出手法を用いることもできる。
【０１７８】
第２の全体法線ベクトル算出手法を用いる場合、図１０に例示される全移動軌跡データ生成工程から部分面法線ベクトル算出ステップ（ステップＳ２２６）が省略され、候補点決定ステップ（ステップＳ２２２〜ステップＳ２２５）に続いて、全体法線ベクトル算出ステップ（ステップＳ２２７）が行われることになる。全体法線ベクトル算出ステップでは、最小二乗法により求まる平均平面（最小二乗平面）の法線ベクトルが全体法線ベクトルとして算出される。
【０１７９】
以上、軌道データ生成装置１０および軌道データ生成方法によれば、検査や補修等の整備を行う際に、被整備対象１の表面形状を計測し、計測して得られた形状計測データに基づいて、検査ロボットや補修ロボット等の整備装置が備える整備ヘッドを移動させる道筋（軌道）を示す軌道データを自動的に生成することができる。軌道データ生成装置１０および軌道データ生成方法によって生成される軌道データは、実際の被整備対象１の表面形状を計測して得られた形状計測データに基づいているため、整備中の整備装置と被整備対象１とが干渉するリスクを低減することができる。
【０１８０】
また、軌道データ生成装置１０および軌道データ生成方法によれば、自動的な軌道データの生成が可能であるため、軌道データの生成に係る労力を従来よりも省力化することができ、整備に要する時間やコストを削減することができる。
【０１８１】
さらに、軌道データ生成装置１０および軌道データ生成方法によれば、整備に先立ち、整備装置の整備ヘッドが被整備対象１の表面に対して、非接触の状態にあるか否（接触の状態にある）かを判定し、当該判定結果をユーザに提供できる。ユーザは提供される上記判定結果を確認することで、所望の信頼性をもった整備結果（検査または補修の結果）を得ることができるか否かを整備を実行する前（整備装置を稼動させる前）に判断することができる。
【０１８２】
また、軌道データ生成装置１０および軌道データ生成方法によれば、個々の候補点に対して平面とみなす領域を設定し、みなした平面の法線ベクトルを求めることで、複雑な表面形状を有する被整備対象１についても、より精度良く法線ベクトルを求めることでき、整備装置で軌道点を狙う際の位置や方向の正確性や整備装置と被整備対象１との接触または非接触の判定の精度等をより高めることができる。
【０１８３】
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能である。本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行うことができる。これら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。
【符号の説明】
【０１８４】
１…被整備対象、２…原子炉圧力容器、３…計装管、１０…軌道データ生成装置、１１…形状計測データ取得手段、１１１…形状計測手段、１１２…位置姿勢制御手段、１１３…形状計測データ受信手段、１１５…関連付け手段、１１６…整備情報入力手段、１２…個別移動軌跡生成手段、１２１…データ選択手段、１２２…データ間位置合わせ手段、１２３…境界検出手段、１２４…軌道候補点検出手段、１２５…軌道候補点補間手段、１２６…対応付け手段、１３…全体移動軌跡生成手段、１３１…個別移動軌跡選択手段、１３２…移動軌跡統合手段、１３３…ノイズ判定手段、１３４…軌道候補点補間手段、１３６…法線ベクトル算出手段、１３７…全移動軌跡データ生成手段１４…整備装置座標変換手段、１５…非接触判定手段、１６…整備装置情報入力手段、１７…出力手段、１８…記憶手段、２１…形状計測データ、２２…個別移動軌跡データ、２３…全体移動軌跡データ、Ｌ１〜Ｌｋ…計測ライン、Ｐ１１〜Ｐｊｋ…候補点、Ｐｍ…注目候補点、Ｐｎ…隣接候補点、Ｄ１〜Ｄｊ…軌道データ、Ｖ…全体法線ベクトル、Ｖ１〜Ｖ８…部分面法線ベクトル、Ｒ…領域、Ｒ１〜Ｒ８…分割領域。
【図１】
0006602688.tif 000003
【図２】
0006602688.tif 000004
【図３】
0006602688.tif 000005
【図４】
0006602688.tif 000006
【図５】
0006602688.tif 000007
【図６】
0006602688.tif 000008
【図７】
0006602688.tif 000009
【図８】
0006602688.tif 000010
【図９】
0006602688.tif 000011
【図１０】
0006602688.tif 000012