(57)【要約】【課題】原子炉などの構造物内の形状を高精度かつ効率的に計測する。【解決手段】このプラント構造物形状計測装置は、レーザマーカ１２と水中カメラ１３とをほぼ同方向に向けて固定した架台（計測モジュール１０）と、マスト部５の軸に沿って昇降自在および旋廻自在、マスト部５の軸に対して直交方向に移動自在に設けられ、制御信号により架台を各方向へ移動すると共にその移動に伴う位置データを送信する駆動機構４と、制御信号をマスト部５内に挿通したケーブル８を通じて駆動機構４およびレーザマーカ１２に与えて架台の移動および姿勢の制御とレーザビームＸの照射制御を行うと共に、水中カメラ１３により撮像された画像を取得して計測部位Ｐの３次元データを生成する遠隔ユニット１とを備える。【選択図】図１
2008111780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空間が設けられた構造物の上部の蓋部に設けられた孔から挿入可能であり、先端部が、前記構造物の底部に設けられた凹部または凸部に係合される棒状の支持体と、
制御信号により所定の範囲にレーザ光を振って計測部位へ照射可能なレーザ照射機と、
前記レーザ照射機のレーザ光照射範囲を撮像可能な撮像ユニットと、
前記レーザ照射機と前記撮像ユニットとをほぼ同方向に向けて固定した計測モジュールと、
前記支持体の軸に沿って昇降自在および旋廻自在、前記支持体の軸に対して直交方向に移動自在に設けられ、制御信号により前記計測モジュールを各方向へ移動すると共にその移動に伴う位置データを送信する駆動機構と、
前記制御信号を前記支持体内に挿通したケーブルを通じて前記駆動機構および前記レーザ照射機に与えて前記計測モジュールの移動および姿勢の制御とレーザ光の照射制御を行うと共に、前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記レーザ照射機から前記構造物に照射されたレーザ光を含む前記撮像ユニットの画像から、レーザ光の画像を抽出する画像処理部と、
前記構造物の設計データが記憶された記憶部と、
前記記憶部から読み出した前記構造物の設計データと、前記画像処理部により抽出されたレーザ光の画像と、前記駆動機構から入力された位置データとを基に、前記レーザ光が当たった構造物の位置座標を求め、この位置座標と前記駆動機構から入力された位置データとを基に、前記計測モジュールから構造物までの距離を算出する距離算出部と、
前記距離算出部により算出された前記計測モジュールから構造物までの距離を基に、前記構造物の形状を示す立体データを生成するシミュレータと
を具備したことを特徴とする形状計測装置。
【請求項２】
前記計測モジュールは、
前記レーザ照射機および前記撮像ユニットを固定した施工ヘッド取付板と、
前記施工ヘッド取付板を水平および垂直の少なくとも一方向に回動可能な回動機構と、
前記回動機構を前記駆動機構に取り付ける台座部と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項３】
前記構造物内の所定位置に設けられた特徴部を含むように前記撮像ユニットで撮像された画像から前記距離算出部が算出した前記特徴部の位置座標と、前記記憶部から読み出した前記特徴部の設計データとを基に前記駆動機構および前記計測モジュールの位置データを補正する補正部を具備したことを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項４】
前記棒状の支持体は、
前記蓋部の穴の近傍に設けられた位置決め用のピンに係合する係止部を具備したことを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項５】
前記計測モジュールに設けられ、前記計測モジュールから前記構造物までの距離を検出する距離センサと、
前記距離センサにより検出された前記計測モジュールから前記構造物までの距離と、前記駆動機構からの位置データと、前記記憶部から読み出した判定用のデータとを基に前記構造物との干渉の有無、または前記構造物に対する前記計測モジュールの姿勢の正否を判定する判定部と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項６】
前記記憶部に予め形状データが記憶され、前記支持体のレーザ光照射範囲内に固定された位置校正用の部材を具備したことを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項７】
前記画像処理部は、
前記撮像ユニットにより撮像された画像から、レーザ光の画像を抽出する抽出部と、
抽出されたレーザ光の画像に対し、前記記憶部から読み出した設計データにより補正処理を行うことで、補正したレーザ光の画像を前記距離算出部へ出力する補正部と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項８】
前記画像処理部は、
前記記憶部より読み出した設計データから、前記レーザ光の画像に相当する部位のノミナル値を算出する手段と、
前記ノミナル値を前記レーザ光の位置座標に対応させて置換した後、所定値膨張させた画像マスク用のデータを生成する手段と、
前記画像マスク用のデータをカメラ座標系に変換することで画像マスクを生成する手段と、
前記画像マスクとレーザ光の画像との論理和をとることで、レーザ光の画像から不要部分を除去する手段と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項９】
前記距離算出部は、
前記記憶部より読み出した設計データから、前記レーザ光の画像に相当する部位のノミナル値を算出する手段と、
前記ノミナル値を所定値膨張させた画像マスクに相当する距離データを生成する手段と、
前記画像処理部から入力されたレーザ光の画像を距離データへ変換する手段と、
変換されたレーザ光の距離データと前記画像マスクに相当する距離データとの論理和をとることで、レーザ光の距離データから不要部分を除去する手段と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項１０】
前記撮像ユニットは、
前記レーザ照射機を挟んで配置された複数のカメラを備え、
前記画像処理部は、
前記複数のカメラによりそれぞれ撮像された画像を基にレーザ光が当たった部位の画像を抽出することを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項１１】
前記撮像ユニットおよびレーサ照射機の少なくとも一方は、
互いの配置方向と異なる方向へ光学系を向けてなることを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項１２】
内部に空間が設けられた構造物の上部の蓋部に設けられた孔に挿入可能であり、先端部が、前記構造物の底部に設けられた凹部または凸部に係合される棒状の支持体と、制御信号により所定の範囲にレーザ光を振って計測部位へ照射可能なレーザ照射機と、前記レーザ照射機のレーザ光照射範囲を撮像可能な撮像ユニットと、前記レーザ照射機と前記撮像ユニットとを同方向に向けて固定した計測モジュールと、前記支持体の軸に沿って昇降自在および旋廻自在、前記支持体の軸に対して直交方向に移動自在に設けられ、制御信号により前記計測モジュールを各方向へ移動すると共にその移動に伴う位置データを送信する駆動機構と、前記制御信号を前記支持体内に挿通したケーブルを通じて前記駆動機構および前記レーザ照射機に与えて前記計測モジュールの移動および姿勢の制御とレーザ光の照射制御を行うと共に、前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する制御装置と、前記構造物の設計データが記憶された記憶部とを備えた形状計測装置における形状計測方法において、
前記制御装置が、
前記レーザ照射機から前記構造物に照射されたレーザ光を含む前記撮像ユニットの画像から、レーザ光の画像を抽出するステップと、
前記記憶部から読み出した前記構造物の設計データと、抽出されたレーザ光の画像と、前記駆動機構から入力された位置データとを基に、前記レーザ光が当たった構造物の位置座標を算出するステップと、
算出された位置座標と前記駆動機構から入力された位置データとを基に、前記計測モジュールから構造物までの距離を算出するステップと、
算出された前記計測モジュールから構造物までの距離を基に、前記構造物の形状を示す立体データを生成するステップと
を有することを特徴とする形状計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば比較的規模の大きな生産設備（以下プラントと称す）の構造物の形状を計測するための形状計測装置および形状計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
実際に施工されたプラント（実プラントという）の構造物は、部品の取付位置が微妙にずれたり、経年変化が起こしていたり、あるいは修理が行われるなどして、設計データと部分的に異なっている場合が多い。
【０００３】
プラントの構造物として、例えば原子力プラントの原子炉などは、一度稼動すると、放射能の影響などで炉内に入れないことはもちろん、原子炉付近でも人が長い時間、作業を続けられないため、定期的または所定の時期に、設計データを基にカメラやレーザ照射機などの施工装置を遠隔制御または自動制御を行うことによって、実プラントにある構造物を検査し、検査結果に応じた処置を行う必要がある。検査結果で問題がない場合は処置の必要はないが、検査結果、設計データと異なる箇所が発見された場合は部品交換や修理などを行うことになる。
【０００４】
また、原子炉は、上部に制御棒挿入用の孔が設けられているだけであるため、外部から内部が見通せるわけではなく、設計データと異なる箇所があるような場合、カメラやレーザ照射機などの施工装置を狭い孔から原子炉に入れて内部の状況をチェックする必要があるが、施工装置を原子炉内に入れた時点で内部の構造物と干渉したり、または目的のものとは異なる箇所を誤って検査または施工するといったトラブルが発生することも少なくない。
【０００５】
特に人が容易に立ち入れない実プラントにおいては、遠隔制御、自動制御での検査または施工が必須であり、何らかの手段を講じて、構造物の実際の形状データを収集し、収集した形状データを基に施工装置が干渉を起こすことなく目的位置に移動し動作するように位置決め制御、姿勢制御を行う必要がある。
【０００６】
実プラントにある構造物の形状データを収集するには、遠隔制御または自動制御で形状計測できる装置が必要である。
【０００７】
構造物の形状データを収集するための従来の形状計測技術としては、テレビカメラと線光源またはスポット光源とを組み合わせた光切断法（三角測量する方式）、レーザ光を用いて伝播時間を計測する方式、干渉縞を用いる方式、左右２台のテレビカメラの画像を用いて視差から距離を求める方式、接触センサを用いる方式などがある。どのような形状計測方式を採用するかは、検査または施工の目的、計測精度、計測時間、計測範囲、計測環境によって異なる。
【０００８】
一般の組立工場やデモ等で用いる形状計測装置は、環境条件（温度、湿度、放射線、圧力、照明、振動）が良好になるように整備されており、要求した精度で正確な形状計測を実現している。
【０００９】
しかしながら、実際に稼動している原子力プラントなどは、形状計測装置にとって適した環境ではなく、一般の組立工場などに導入されているような形状計測装置をそのまま適用するわけには行かず、実プラントに適用できるように、形状計測装置および計測方法を工夫する必要がある。
【００１０】
実プラントにおいて、形状計測装置は、小型で簡素で丈夫で高速・高精度（１ｍｍ以下）に計測できるものが好ましい。
【００１１】
このような条件を満たす技術として、通常、常温の気中環境にある実プラントでは、スリット状のレーザ光源とそれを映像化するカメラから構成される光切断法が多く用いられている（例えば特許文献１参照）。
【００１２】
特に狭隘な実プラントに用いる形状計測装置は、小型で簡素であることが必須となる。形状計測装置の小型化を図るためには、センサ部と信号処理部とを分離する必要がある。センサ部と信号処理部とを分離した形状計測装置にする場合、センサ部と信号処理部とを接続するケーブル長を長くしても、ノイズ等の影響が受けないものが好ましい。
【００１３】
装置の簡素化を図るためには、センサ部に駆動機構、信号処理回路ができるだけ少ないものが好ましい。また、多少構造物と接触しても構造物側を破損させないとともに、形状計測装置自身が破損しないことが要求されるため、丈夫であることが好ましい。
【００１４】
環境条件（温度、湿度、放射線、圧力、照明、振動）の厳しい実プラントでは、高速性、高信頼性に優れた形状計測装置が好ましい。計測対象物の表面が鋭角的であったり、殆ど反射しない面があったり、非常に光沢のある面が対象となる実プラントでは、計測精度（能力）が高いものが必須となる。
【００１５】
計測環境条件の厳しい原子力発電所の原子炉などでは、放射線雰囲気の水深３０ｍにある炉底部やシュラウドの溶接部近傍にレーザピーニングや磨き加工などの施工を遠隔制御で実施する必要がある。
【００１６】
溶接部近傍の構造物形状は、溶接の肉盛り状態や経年変化で、設計した形状とかなり異なっている場合もある。形状計測を行わずにオペレータが目視（外部テレビカメラ映像の監視）によって、変形個所に対する遠隔操縦で施工装置の位置・姿勢などを補正して施工するのは、信頼性に乏しく、しかも施工時間がかかり、またオペレータの負担が非常に大きいため、非常に困難である。
【００１７】
このため、一般的な形状計測方法で構造物の形状を計測するには計測環境条件の厳しいため、構造物の３次元形状データの正確な収集を実現することが厳しい。
【００１８】
このように実プラントの遠隔操作による形状計測には、形状計測装置の小型化、耐放射線構造（簡素化）、耐水構造化、耐ノイズなどの解決しなければならない課題が多く、遠隔制御で、計測条件の厳しいプラントに適用できる計測精度の良い形状計測装置の開発が必要とある。また、収集した形状データから遠隔自動制御で施工するための制御データを生成するためのツールを開発する必要がある。
【特許文献１】特開平５−２６６３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記のように、狭隘で計測環境条件の厳しいプラントの構造物、例えば原子力発電所の原子炉の炉底部などでは、上述した従来の光切断法による形状計測を行う場合、以下のような問題がある。
・一般に画像内の輝点位置を予め校正することにより輝点間の相対位置を算出するため、ある空間座標系における絶対位置の算出はできないか、特別な工夫が必要となる。
・通常スリット光源とカメラとを固定して移動することにより対象物の計測を行うため、計測系を移動して測定することは、物理的、精度的に問題がある。
【００２０】
具体的には、原子炉には水が充填されているため、レーザ反射光以外に外乱光や、計測対象物の形状によっては２次反射光等のノイズが写りこむ可能性がある。また原子炉の底部、つまり水中３０ｍ近くまで計測機器を移動する場合、そこに到達するまでの機器の移動誤差等のため、ある座標系での複数の絶対位置、形状の計測を行うことは精度の面でも困難であった。さらに、原子炉内部は狭隘であるため、カメラを物理的に傾けて対象物の映像を撮るようになるため、反射状態などにより鮮明な映像が撮れないことで位置精度が低下するという問題もある。
・狭隘で計測環境条件の厳しい実プラントにおいて、オペレータがテレビカメラの映像を監視しつつ施工装置を遠隔操縦するには、長時間神経を集中したオペレーションを強いられるためオペレータに負担がかかるという問題があった。
【００２１】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、実プラントにおいて構造物の形状を高精度かつ効率的に計測することができる形状計測装置および形状計測方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記した目的を達成するために、本発明の形状計測装置は、内部に空間が設けられた構造物の上部の蓋部に設けられた孔から挿入可能であり、先端部が、前記構造物の底部に設けられた凹部または凸部に係合される棒状の支持体と、制御信号により所定の範囲にレーザ光を振って計測部位へ照射可能なレーザ照射機と、前記レーザ照射機のレーザ光照射範囲を撮像可能な撮像ユニットと、前記レーザ照射機と前記撮像ユニットとをほぼ同方向に向けて固定した計測モジュールと、前記支持体の軸に沿って昇降自在および旋廻自在、前記支持体の軸に対して直交方向に移動自在に設けられ、制御信号により前記計測モジュールを各方向へ移動すると共にその移動に伴う位置データを送信する駆動機構と、前記制御信号を前記支持体内に挿通したケーブルを通じて前記駆動機構および前記レーザ照射機に与えて前記計測モジュールの移動および姿勢の制御とレーザ光の照射制御を行うと共に、前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記レーザ照射機から前記構造物に照射されたレーザ光を含む前記撮像ユニットの画像から、レーザ光の画像を抽出する画像処理部と、前記構造物の設計データが記憶された記憶部と、前記記憶部から読み出した前記構造物の設計データと、前記画像処理部により抽出されたレーザ光の画像と、前記駆動機構から入力された位置データとを基に、前記レーザ光が当たった構造物の位置座標を求め、この位置座標と前記駆動機構から入力された位置データとを基に、前記計測モジュールから構造物までの距離を算出する距離算出部と、前記距離算出部により算出された前記計測モジュールから構造物までの距離を基に、前記構造物の形状を示す立体データを生成するシミュレータとを具備したことを特徴とするを具備したことを特徴としている。
【００２３】
上記形状計測装置において、計測モジュールは、レーザ照射機および前記撮像ユニットを固定した施工ヘッド取付板と、施工ヘッド取付板を水平および垂直の少なくとも一方向に回動可能な回動機構と、回動機構を前記駆動機構に取り付ける台座部とを備える。
上記形状計測装置は、構造物内の所定位置に設けられた特徴部を含むように前記撮像ユニットで撮像された画像から前記距離算出部が算出した前記特徴部の位置座標と、前記記憶部から読み出した前記特徴部の設計データとを基に前記駆動機構および前記計測モジュールの位置データを補正する補正部を備える。
上記形状計測装置において、棒状の支持体は、蓋部の穴の近傍に設けられた位置決め用のピンに係合する係止部を備える。
【００２４】
上記形状計測装置は、計測モジュールに設けられ、計測モジュールから構造物までの距離を検出する距離センサと、距離センサにより検出された前記計測モジュールから前記構造物までの距離と、前記駆動機構からの位置データと、記憶部から読み出した判定用のデータとを基に前記構造物との干渉の有無、または構造物に対する計測モジュールの姿勢の正否を判定する判定部とを備える。
【００２５】
上記形状計測装置は、記憶部に予め形状データが記憶され、支持体のレーザ光照射範囲内に固定された位置校正用の部材を備える。
上記形状計測装置において、画像処理部は、撮像ユニットにより撮像された画像から、レーザ光の画像を抽出する抽出部と、抽出されたレーザ光の画像に対し、記憶部から読み出した設計データにより補正処理を行うことで、補正したレーザ光の画像を距離算出部へ出力する補正部とを備える。
【００２６】
上記形状計測装置において、画像処理部は、記憶部より読み出した設計データから、レーザ光の画像に相当する部位のノミナル値を算出する手段と、ノミナル値をレーザ光の位置座標に対応させて置換した後、所定値膨張させた画像マスク用のデータを生成する手段と、画像マスク用のデータをカメラ座標系に変換することで画像マスクを生成する手段と、画像マスクとレーザ光の画像との論理和をとることで、レーザ光の画像から不要部分を除去する手段とを備える。
上記形状計測装置において、距離算出部は、記憶部より読み出した設計データから、レーザ光の画像に相当する部位のノミナル値を算出する手段と、ノミナル値を所定値膨張させた画像マスクに相当する距離データを生成する手段と、前記画像処理部から入力されたレーザ光の画像を距離データへ変換する手段と、変換されたレーザ光の距離データと前記画像マスクに相当する距離データとの論理和をとることで、レーザ光の距離データから不要部分を除去する手段とを備える。
【００２７】
上記形状計測装置において、撮像ユニットは、前記レーザ照射機を挟んで配置された複数のカメラを備え、前記画像処理部は、前記複数のカメラによりそれぞれ撮像された画像を基にレーザ光が当たった部位の画像を抽出することを特徴とする。
上記形状計測装置において、撮像ユニットおよびレーサ照射機の少なくとも一方は、互いの配置方向と異なる方向へ光学系を向けてなることを特徴とする。
【００２８】
本発明の形状計測方法は、内部に空間が設けられた構造物の上部の蓋部に設けられた孔に挿入可能であり、先端部が、前記構造物の底部に設けられた凹部または凸部に係合される棒状の支持体と、制御信号により所定の範囲にレーザ光を振って計測部位へ照射可能なレーザ照射機と、前記レーザ照射機のレーザ光照射範囲を撮像可能な撮像ユニットと、前記レーザ照射機と前記撮像ユニットとを同方向に向けて固定した計測モジュールと、前記支持体の軸に沿って昇降自在および旋廻自在、前記支持体の軸に対して直交方向に移動自在に設けられ、制御信号により前記計測モジュールを各方向へ移動すると共にその移動に伴う位置データを送信する駆動機構と、前記制御信号を前記支持体内に挿通したケーブルを通じて前記駆動機構および前記レーザ照射機に与えて前記計測モジュールの移動および姿勢の制御とレーザ光の照射制御を行うと共に、前記撮像ユニットにより撮像された画像を取得する制御装置と、前記構造物の設計データが記憶された記憶部とを備えた形状計測装置における形状計測方法において、前記制御装置が、前記レーザ照射機から前記構造物に照射されたレーザ光を含む前記撮像ユニットの画像から、レーザ光の画像を抽出するステップと、前記記憶部から読み出した前記構造物の設計データと、抽出されたレーザ光の画像と、前記駆動機構から入力された位置データとを基に、前記レーザ光が当たった構造物の位置座標を算出するステップと、算出された位置座標と前記駆動機構から入力された位置データとを基に、前記計測モジュールから構造物までの距離を算出するステップと、算出された前記計測モジュールから構造物までの距離を基に、前記構造物の形状を示す立体データを生成するステップとを有することを特徴とする。
【００２９】
本発明では、狭隘な実プラント、形状計測する条件の厳しい実プラント、例えば原子炉の底部などにおいて、構造物の形状を遠隔操作で短時間に精度良く計測できる。また、小型化、耐放射線構造（簡素化）、耐水構造化、耐ノイズ化等の耐環境性に優れた形状計測装置の構成・構造を提供できる。さらに、形状計測装置が計測したデータからオペレータが施工装置を効率的に遠隔操縦できる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、実プラントにおいて構造物の形状を高精度かつ効率的に計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一つの実施形態に係るプラント構造物形状計測装置の構成を示す図、図２は測定モジュールの光学系の構成を示す図、図３はプラント構造物形状計測装置の遠隔ユニットの構成を示す図である。
【００３２】
なお、この実施形態では、狭隘で計測環境条件の厳しい原子力発電所の原子炉の炉底部（水深３０ｍ程度）の形状計測を行うケースについて説明するが、本発明は原子炉のみに適用されるものではなく、他のプラントおよび施設の容器状の構造物についても適宜適用可能である。
【００３３】
（第１実施形態）
図１において、符号２２は、原子力プラントの構造物としての原子炉内の炉底部である。原子炉は、上部に開口を有する容器状のものであり、内部に水が充填されている。原子炉には、上部の開口を塞ぐ蓋部である炉心支持板２４が設けられている。
【００３４】
炉心支持板２４には、制御棒挿入用の開口２５が多数設けられている。各開口２５の近傍には、挿入される制御棒の回動防止、つまり位置決め用のピン２６（以下、位置決めピン２６と称す。）が突設されている。
【００３５】
一方、原子炉の炉底部２２には、制御棒駆動機構ハウジング２１（以下「ＣＲＤハウジング２１」と称す。）を突設したスタブチューブ２０が設けられている。ＣＲＤハウジング２１を突設したスタブチューブ２０は、上方の開口２５より挿入された制御棒が嵌合する断面凹形状の制御棒支持部である。なお、この部分の形状は、断面凹形状を一例にしたが断面凸形状でも良い。
【００３６】
第１実施形態のプラント構造物形状計測装置は、棒状の支持体であるマスト部５、駆動機構４、計測モジュール１０からなる計測ユニット９と、この計測ユニット９とケーブル８を介して接続された遠隔ユニット１とを備えている。
【００３７】
マスト部５は、内部が中空構造となっており、上方からケーブル８が挿通されている。マスト部５の下部には、駆動機構４が昇降自在に配置されている。ケーブル８は、駆動機構４の取り付け位置上部に設けられた開口から引き出すように配線されている。
【００３８】
マスト部５の下方先端部は、断面凹形状のＣＲＤハウジング２１に嵌合する嵌合部５ａが設けられている。マスト部５の上部の他の一端には、クレーンでマスト部５を吊り下げるための吊り輪部５ｂが設けられている。
【００３９】
吊り輪部５ｂには、環状部５ｃが設けられており、この環状部５ｃにクレーンのワイヤー先端部のカギ形状の引っ掛け部がかけられる。
【００４０】
マスト部５の吊り輪部５ｂ近傍には、位置決めピン２６に係合する係止部５ｄが突設されている。係止部５ｄは、位置決めピン２６を中心位置に導いてマスト部５の位置決めを行うためのＶ字状の溝を有している。
【００４１】
駆動機構４は、昇降・旋回部４１、伸縮機構部４２などを有している。駆動機構４は、各方向のアクチュエータと各アクチュエータに取り付いた位置センサ（ロータリエンコーダなど）とを備えており、位置センサから発生される位置検出信号を基にアクチュエータ（昇降方向Ａ、旋廻方向Ｂ、伸縮方向（前後方向）Ｃへ計測モジュール１０を移動するためのスライド方向Ｄ、水平回転方向Ｅの各軸のモータと関連する部材）を動作させて駆動する。
【００４２】
昇降・旋回部４１は、マスト部５の軸方向（昇降方向Ａ）に昇降自在および旋廻方向Ｂに旋回自在にマスト部５に支持されている。昇降・旋回部４１には、伸縮機構部４２を介して計測モジュール１０が取り付けられている。伸縮機構部４２は、マスト部５の軸方向（昇降方向Ａ）と直交する方向Ｃ（以下、「前後方向Ｃ」と称す。）へ計測モジュール１０を移動自在に設けられている。
【００４３】
計測モジュール１０は、架台とこの架台に支持された施工部とで構成されている。架台は、台座部１５、水平回動部１６、施工ヘッド取付板１７などを備えている。施工部は、撮像ユニットとしてのテレビカメラ１３（以下、「水中カメラ１３」と称す。）およびレーザ照射機１２（以下、レーザマーカ１２と称す。）などの光学系のユニットを備えている。
【００４４】
駆動機構４は、遠隔ユニット１からケーブル８を通じて入力される制御信号により計測モジュール１０を各方向へ移動すると共にその移動に伴い位置センサが発生する位置検出信号をケーブル８を通じて遠隔ユニット１へ送信する。
【００４５】
水平回動部１６は、ケーブル８から入力された制御信号により施工ヘッド取付板１７を水平回転方向Ｅに回動させる回動機構である。
【００４６】
図２に示すように、施工ヘッド取付板１７は、水中カメラ１３とレーザマーカ１２とをほぼ同方向に向けて固定している。
【００４７】
レーザマーカ１２は、入力された制御信号により所定の範囲にレーザ光Ｘ（以下、「レーザビームＸ」と称す。）を走査、つまりレーザビームＸを振って計測部位Ｐ（図１参照）へ照射可能なものである。
【００４８】
水中カメラ１３は、レーザマーカ１２のレーザビーム走査範囲を少なくともカバーする範囲を撮像可能な画角Ｙを有する防水構造の映像撮影装置である。
【００４９】
すなわち、計測モジュール１０は、形状解析装置６０からの指示により計測部位ＰにレーザビームＸを扇状の範囲に振って照射するレーザマーカ１２と、照射状態の映像を撮影する水中カメラ１３とを備える。
【００５０】
この例では、原子炉の炉底部２２の構造物の少なくとも一部（スタブチューブ２０、ＣＲＤハウジング２１およびインコアモータハウジング（ＩＣＭハウジングとも言う）の溶接部およびその近傍）が測定部位である。遠隔ユニット１は、原子炉の外部、例えばオペレーションフロアや監視室などに配設されている。
【００５１】
図３に示すように、遠隔ユニット１は、形状解析装置６０と、この形状解析装置６０と通信線を介して接続された駆動制御ユニット５０とを備えている。形状解析装置６０は、専用の装置として構成してもよく、汎用のコンピュータに形状解析ツールなどのプログラムをインストールすることで、コンピュータとソフトウェアとで構成しても良い。
【００５２】
ケーブル８は、形状解析装置６０と計測ユニット９とを接続するケーブル８ａと、駆動制御ユニット５０と計測ユニット９とを接続するケーブル８ｂとからなる。ケーブル８ａは、形状解析装置６０と計測ユニット９との間の信号を伝送する形状計測および映像信号伝送用のケーブルである。ケーブル８ｂは、駆動機構４と駆動制御ユニット５０との間の信号を伝送する駆動信号および位置検出信号伝送用のケーブルである。
【００５３】
形状解析装置６０は、レーザ制御信号をケーブル８ａを通じて送信する一方、ケーブル８ａを通じて映像信号を受信する。駆動制御ユニット５０は、駆動制御信号をケーブル８ｂを通じて送信する一方、ケーブル８ｂから位置検出信号を受信する。駆動制御ユニット５０は、駆動機構４を遠隔で駆動制御する駆動機構制御装置である。
【００５４】
このプラント構造物形状計測装置は、小型化、耐水性・耐放射線性強化を図るため、計測ユニット９（センサ部およびレーザマーカ部）と遠隔ユニット１（信号処理部および制御部など）とを分離したタイプのものである。
【００５５】
形状解析装置６０は、レーザビーム制御回路６７、映像キャプチャー回路６１、画像処理回路６２、距離算出回路６３、シミュレータ６４、記憶部６５、入力部６８、ディスプレイ６９などを備える。
【００５６】
映像キャプチャー回路６１は、受信された映像信号（アナログ信号）を画像データ（デジタルデータ）としてキャプチャーする。
【００５７】
画像処理回路６２は、映像キャプチャー回路６１によりキャプチャーされた画像と記憶部６５に記憶されている設計データなどから、レーザビームＸの当たった位置の座標を検出する。また、画像処理回路６２は、水中カメラ１３により撮像されて映像キャプチャー回路６１により取り込まれた画像から、レーザビームＸの画像を抽出する抽出部として機能する。
【００５８】
さらに、画像処理回路６２は、抽出されたレーザビームＸの画像に対し、記憶部６５から読み出した設計データを用いて補正処理を行うことで、補正したレーザビームＸの画像から位置座標を求めて、距離算出回路６３へ出力する補正部として機能する。つまり画像処理回路６２は、入力されたカメラ画像からレーザビームＸの当たった位置の座標を検出する。
【００５９】
画像処理回路６２は、記憶部６５より読み出した設計データから、レーザビームＸの画像に相当する部位のノミナル値を算出する手段と、ノミナル値をレーザビームＸの位置座標に対応させて置換した後、所定値膨張させた画像マスク用のデータを生成する手段と、画像マスク用のデータをカメラ座標系に変換することで画像マスクを生成する手段と、画像マスクとレーザビームＸの画像との論理和をとることで、レーザ光の画像から不要部分を除去する手段として機能する。
【００６０】
入力部６８は、キーボード、マウスおよびＧＵＩ画面などで実現される。ＧＵＩとは、グラフィックユーザインターフェースの略称である。入力部６８は、オペレータによる入力操作（指示）を受け付け、その指示をシミュレータ６４へ渡す。
【００６１】
ディスプレイ６９は、映像キャプチャー回路６１によりキャプチャーされた画像、および画像処理回路６２で画像処理された画像、シミュレータ６４でシミュレーションされた画像などを表示（出力）する。
【００６２】
記憶部６５は、メモリまたはハードディスク装置などにより実現される。記憶部６５には、原子炉の設計データおよび判定用のデータ（許容値、偏差の許容範囲を示すデータ（偏差データ）、距離データ校正用の係数など）が予め記憶されている。記憶部６５には、各回路による処理結果のデータが記憶される。
【００６３】
距離算出回路６３は、画像処理回路６２で検出したレーザビームの位置座標から計測モジュール１０から計測部位Ｐまでの距離を算出する。距離算出回路６３は、画像処理で求めた画像中心から画像内の各点までの距離を、記憶部６５に予め記憶されている校正用の係数により補正し、計測モジュール１０から計測部位Ｐまで実際の距離に換算する。
【００６４】
距離算出回路６３は、記憶部６５より読み出した設計データから、レーザビームＸの画像に相当する部位のノミナル値を算出する手段と、ノミナル値を所定値膨張させた画像マスクに相当する距離データを生成する手段と、画像処理回路６２より入力されたレーザビームＸの画像を距離データへ変換する手段と、変換されたレーザビームＸの距離データと画像マスクに相当する距離データとの論理和をとることで、レーザビームＸの距離データから不要部分を除去する手段として機能する。
【００６５】
なお、距離算出回路６３に、記憶部６５から読み出した原子炉の設計データと、画像処理回路６２により抽出されたレーザビームＸの画像と、駆動機構４から入力された位置データとを基に、レーザビームＸが当たった原子炉の計測部位Ｐの位置座標を算出させても良い。つまり、画像処理回路６２と距離算出回路６３で一つの機能を構成してもよい。
【００６６】
この場合、画像処理回路６２および距離算出回路６３は、記憶部６５から読み出した構造物の設計データと、抽出したレーザ光の画像と、駆動機構４から入力された位置データとを基に、レーザ光が当たった構造物の位置座標を求め、この位置座標と駆動機構４から入力された位置データとを基に、計測モジュール１０から構造物までの距離を算出する距離算出部として機能する。
【００６７】
シミュレータ６４は、例えばセントラルプロセッシングユニット（以下ＣＰＵと称す。）などにより実現され、上記各回路を制御すると共に、入力部６８からの指示により、駆動制御ユニット５０へ制御命令を送る。
【００６８】
シミュレータ６４は、距離算出回路６３で算出された距離データと駆動制御ユニット５０からの位置座標データとを収集し、駆動機構４に対し基準座標からの測定部位の座標を算出し計測部位Ｐの立体的な形状をシミュレーションする。また、シミュレータ６４は、算出した座標データを記憶部６５へ保存する。
【００６９】
次に、図４乃至図７を参照してこの第１実施形態のプラント構造物形状計測装置による炉底部２２溶接部近傍の形状計測方法について説明する。図４は形状計測を行い収集される水中カメラ１３の映像例を示す図、図５はこの装置でスタブチューブ２０、ＣＲＤハウジング２１全周の形状計測を行った結果の一例を示す図、図６はこの計測ユニット９を３０度毎に旋回させ、離散的に形状計測を行った場合の形状計測データの収集位置を示す図である。
【００７０】
図４に示すように、スタブチューブ２０およびＣＲＤハウジング２１の溶接部およびその近傍の形状を計測する場合、形状計測作業は、上記４軸構成の駆動機構４を取り付けたマスト部５の嵌合部５ａを、計測・施工対象であるＣＲＤハウジング２１に嵌合させて固定した上で行う。
【００７１】
炉底部２２溶接部近傍の形状計測に用いる計測モジュール１０は、耐環境性強化と小型化を図るため、遠隔ユニット１と分離されたタイプである。ケーブル８には、水深の３０ｍ以上ある防水シールドケーブルが用いられている。また、レーザマーカ１２および水中カメラ１３などの施工部は、３気圧の水圧に耐えられるように密封構造のものを採用している。
【００７２】
レーザマーカ１２は、ＣＲＤハウジング２１の中心位置から放射状にレーザビームＸを走査して照射する。
【００７３】
このプラント構造物形状計測装置の場合、レーザマーカ１２によるレーザ照射と水中カメラ１３による撮影とを１セットにして、駆動機構４の昇降・旋回部４１を所定角度ずつ順に旋回させて、スタブチューブ２０、ＣＲＤハウジング２１の全周の形状を計測する。
【００７４】
レーザマーカ１２は、ある面に対して垂直にかつ走査範囲を扇形にしてレーザビームＸを照射し、相手対象面の形状に応じた輝点の軌跡を形成する。
【００７５】
水中カメラ１３に映し出されるレーザビームＸの映像は、図４に示すように、計測部位Ｐの凹凸形状に応じて輝点の間隔が変わるため輝点の集合としてディスプレイ６９に映し出される。なお、レーザビームＸが当たる面が平面の場合は輝点の集合がほぼ直線状に観測される。
【００７６】
図５に、形状解析装置６０が収集した計測部位Ｐの形状の計測データと、計測データを画像処理して、３次元データを作成した結果、つまり計測部位Ｐの計測データを画像化し線の集まりでシュミレーションした結果（立体形状）を示す。
【００７７】
計測データの数値Ｔ０，Ｔ３０，Ｔ６０，Ｔ９０，Ｔ１２０，Ｔ１５０，Ｔ１８０は、ある位置からのステップ動作で計測モジュール１０を３０度毎に順に旋回させて計測したときの角度を示す。
【００７８】
図６において、溶接部Ｊは、スタブチューブ２０とＣＲＤハウジング２１との溶接部である。コーナー部Ｊ１は、炉底部２２の構造物であるスタブチューブ２０の予め位置が明らかな特徴点（構造物座標既知点）であり、その位置座標のデータ（設計データ）が記憶部６５に記憶されている。
【００７９】
このコーナー部Ｊ１を含むレーザ照射映像を収集することで、形状解析装置６０のシミュレータ６４が形状計測データの信号処理を行う際の計測データに対して、駆動機構４の位置ずれ補正の処理や絶対座標の指定による位置決め処理を行う。
【００８０】
これらの処理結果は、記憶部６５に記憶され、計測データを正確に求めるのに利用される。また、記憶部６５に記憶されたデータは、画像上の原点位置と構造物の位置とをシミュレータ６４が補正するのに用いられる。
【００８１】
すなわち、この実施形態のプラント構造物形状計測装置は、原子炉内の所定位置（炉底部２２のスタブチューブ２０の位置）に設けられたコーナー部Ｊ１を含むように水中カメラ１３で撮像された画像から距離算出回路６３（位置座標算出部）が算出したコーナー部Ｊ１の位置座標と、記憶部６５から読み出したコーナー部Ｊ１の設計データとを基に、駆動機構４および計測モジュール１０の位置データを補正するシミュレータ６４（補正部）を備えている。
【００８２】
このような構成のプラント構造物形状計測装置において、構造物の形状計測を行う場合、シミュレータ６４は、予め記憶部６５に記憶されている計測部位Ｐの位置データを読み出して駆動命令を駆動制御ユニット５０へ送る。
【００８３】
駆動制御ユニット５０は、入力された駆動命令に従って、計測モジュール１０を取付けた駆動機構４を駆動し、計測モジュール１０を計測部位Ｐの近傍位置まで接近させる。
【００８４】
その後、シミュレータ６４は、計測モジュール１０に対してレーザ制御信号をレーザマーカ１２へ送り、レーザマーカ１２は、レーザビームＸを計測部位Ｐに照射し、このときの映像が水中カメラ１３により撮影されて照射状態の映像がケーブル８を通じて形状解析装置６０に入力されて映像キャプチャー回路６１でキャプチャー処理されてディスプレイ６９に映し出される。
【００８５】
ここで、周囲構造物と干渉チェックが行われる。干渉チェックには、自動モードと手動モードがある。手動モードの場合は、ディスプレイ６９に映し出された映像を、オペレータが確認することで、計測条件を満たす位置にあるか、周囲構造物と干渉しない位置・姿勢にあるかを確認する。
【００８６】
ディスプレイ６９の映像から、計測モジュール１０が、計測部位Ｐに対して計測範囲内にあり、周囲構造物と干渉しない位置・姿勢にあることが確認できた場合、オペレータは、入力部６８によるキー操作などで計測開始を形状解析装置６０に指示する。
【００８７】
自動モードの場合は、形状解析装置６０のシミュレータ６４が自動的に干渉チェック処理を実行し、計測モジュール１０が周囲の構造物と干渉しない位置・姿勢にあることが確認された場合、干渉チェック結果として「干渉なし」などのメッセージをディスプレイ６９に表示する。
【００８８】
オペレータは、このチェック結果のメッセージを確認した後、入力部６８によるキー操作などで計測開始を形状解析装置６０に指示する。
【００８９】
形状解析装置６０では、シミュレータ６４が計測開始の指示を受け付けると、シミュレータ６４は、駆動制御ユニット５０に対して計測開始の命令を発行する。駆動制御ユニット５０は、入力された命令に従って駆動制御信号を計測ユニット９の駆動機構４へ送る。
【００９０】
このようにして形状解析装置６０は、駆動機構４を遠隔制御して駆動させながら計測部位Ｐの形状計測を行う。
【００９１】
次に、まず、このプラント構造物形状計測装置の概要動作を説明する。このプラント構造物形状計測装置の場合、遠隔ユニット１側において、オペレータが形状解析装置６０の入力部６８を操作してレーザ照射を指示すると、レーザビーム制御回路６７は、計測モジュール１０のレーザマーカ１２に対してレーザ制御信号を送信し、レーザマーカ１２からレーザビームＸが計測部位Ｐへ照射される。
【００９２】
水中カメラ１３は、計測部位Ｐにレーザ照射した状態の映像を撮影し、映像信号を形状解析装置６０へ入力する。
【００９３】
形状解析装置６０では、入力された映像信号を映像キャプチャー回路６１が画像として取り込み、取り込んだ画像を画像処理回路６２に渡す。画像処理回路６２は、画像からレーザビームＸの座標値を計算により検出する。
【００９４】
距離算出回路６３は、画像処理回路６２により検出されたレーザビーム座標値から計測モジュール１０から計測部位Ｐまでの距離を算出する。
【００９５】
シミュレータ６４は、距離算出回路６３により算出された距離データと駆動制御ユニット５０からの計測モジュール１０の座標値データとを収集し、駆動機構４の基準位置の座標からの計測部位Ｐの座標値を算出し、その結果を記憶部６５に記憶する。
【００９６】
以上のように計測部位Ｐの形状を計測することで、原子炉の圧力容器内の構造物、特に狭隘で形状計測条件の厳しい炉底部２２溶接部近傍の正確な形状計測を実現できる。
【００９７】
このようにこのプラント構造物形状計測装置では、駆動機構４および駆動制御ユニット５０により決められた手順で計測モジュール１０を原子炉内で目標の計測部位Ｐへ移動しながらデータを取得しそれを形状解析装置６０にて処理して形状を計測する。また構造物の既知の特徴点を計測することにより、計測モジュール１０の位置ずれの有無をチェックし、位置ずれがあれば補正することで、計測ユニット９を他の位置に移動した場合にもその時点において互いのデータを重ね合わすことができるので、広域のデータを正確に取得することができる。
【００９８】
ここで、図７のフローチャートを参照してステップ動作モードによる形状計測処理を詳細に説明する。なお、ステップ動作モードとは、駆動機構を形状計測姿勢にして停止させ、レーザマーカ１２を制御してレーザビームＸを照射して、水中カメラ１３で照射面が映った映像（１シーン）を収集し、収集後に次の形状計測姿勢に駆動機構を移動させ、映像を収集する手順でプラント機器の形状を計測する動作モードである。
【００９９】
この場合、図７に示すように、遠隔ユニット１では、形状解析装置６０を起動したときに、シミュレータ６４は、記憶部６５に予め記憶されている制御プログラムと計測部位Ｐのデータを読み出して、形状計測するときの計測モジュール１０の座標値、駆動機構４の各機構の位置・姿勢データ（旋回方向、昇降方向、伸縮方向、水平回転方向の各方向の目標駆動位置データ）を作成し、駆動制御ユニット５０へ送信する。
【０１００】
駆動制御ユニット５０は、計測モジュール１０の座標値、駆動機構４の各機構の位置・姿勢データを受け取ると、まず、計測モジュール１０の位置を校正するため、駆動機構４へ駆動制御信号を送り、計測モジュール１０を校正位置へ移動させる制御を行う。駆動制御信号には、位置・姿勢データ（各方向の機構の目標駆動位置データ）が含まれている。
【０１０１】
駆動機構４は、計測モジュール１０の位置・姿勢が、駆動制御ユニット５０から入力された駆動制御信号によって示される校正位置・姿勢になるように、各アクチュエータに取り付いた位置センサの位置検出信号を基にアクチュエータ（旋回、昇降、前後、水平回転の各軸のモータ）をサーボコントロールして、計測モジュール１０を校正位置へ移動する（ステップ１０１）。以下、ステップをＳと省略する。
【０１０２】
駆動機構４の動作に伴い、駆動機構４から位置検出信号がケーブル８を通じて駆動制御ユニット５０に入力されるので、駆動制御ユニット５０は、入力された位置検出信号により、校正位置のデータを生成し、駆動機構４の校正処理を行う（Ｓ１０２）。校正処理では、レーザ照射座標、距離、変換テーブルが作成される。
【０１０３】
校正処理が終了すると、駆動制御ユニット５０は、形状解析装置６０に対して校正処理が終了した通知信号を送り、形状計測開始の指示待ち状態になる。
【０１０４】
形状解析装置６０では、シミュレータ６４が通知信号を受けて、記憶部６５に予め記憶されている設計データと計測部位Ｐのデータを読み出して、駆動機構４の形状計測動作条件を作成し（Ｓ１０３）、形状計測開始の指示と共に駆動制御ユニット５０へ出力する。
【０１０５】
駆動制御ユニット５０は、形状計測開始の指示と駆動機構４の形状計測動作条件に含まれる計測位置・姿勢データを基に駆動機構４を制御して計測モジュール１０を計測位置へ移動すると共に（Ｓ１０４）、計測モジュール１０を計測姿勢にする。
【０１０６】
この場合、駆動制御ユニット５０は、計測位置・姿勢データの最初のデータを駆動制御信号として駆動機構４へ出力する。
【０１０７】
駆動機構４は、各方向の機構の姿勢が駆動制御ユニット５０から入力された位置・姿勢データになるように、各アクチュエータに取り付いた位置センサの位置検出信号を基にアクチュエータをサーボコントロールして、計測モジュール１０を計測位置へ移動する。
【０１０８】
位置・姿勢データとは旋回、昇降、前後、水平回転の各方向の目標駆動位置データである。アクチュエータは、旋回、昇降、前後、水平回転の各方向の駆動用のモータである。
【０１０９】
駆動機構４の動作に伴い、駆動機構４からの制御状態データが出力されてケーブル８を通じて形状解析装置６０に入力される。
【０１１０】
形状解析装置６０では、駆動機構４が計測モジュール１０を形状計測の位置へ移動し、計測モジュール１０の姿勢が計測部位Ｐに向いたことが確認される。
【０１１１】
駆動機構４からは、各方向（各軸）の位置検出信号が駆動制御ユニット５０へ出力されるので、駆動制御ユニット５０は、位置検出信号を受信して、計測モジュール１０の位置・姿勢データを収集し、収集した位置・姿勢データから計測モジュール１０の座標値を算出する。
【０１１２】
駆動制御ユニット５０は、算出した計測モジュール１０の座標値データと計測開始要求信号を形状解析装置６０へ出力する。
【０１１３】
形状解析装置６０では、駆動制御ユニット５０からの座標値データおよび計測開始要求信号をシミュレータ６４が受信する。
【０１１４】
すると、シミュレータ６４は、レーザビーム制御回路６７を制御してレーザマーカ１２からライン状のレーザビームＸを照射させる。これと共に、映像キャプチャー回路６１は、水中カメラ１３からの映像信号を画像として取り込み、その画像をディスプレイ６９へ出力し、ディスプレイ６９に画像が表示される。
【０１１５】
これと共に、形状解析装置６０では、映像キャプチャー回路６１が取り込んだ画像が、画像処理回路６２へ渡されるので、画像処理回路６２は、入力された画像（カメラ画像）からレーザマーカ１２で照射したライン状のレーザ映像の画素のみを抽出し、その画素座標データリストを作成し、シミュレータ６４へ出力する。
【０１１６】
シミュレータ６４は、入力された画素座標データリストと上記算出した映像入力時の計測モジュール１０の座標値データとから、座標変換処理を行い、１ライン分の形状計測データを生成し、記憶部６５に記憶する。このようにして１ライン分の形状計測データが記憶（収集）される（Ｓ１０５）。
【０１１７】
また、シミュレータ６４は、画素座標データリストが入力されたことで、次のレーザ照射位置座標データを作成し（Ｓ１０６）、駆動制御ユニット５０からの計測開始要求信号を待つ。
【０１１８】
シミュレータ６４は、形状計測データの生成結果を基に２次元（Ｘ−Ｚ座標）の表示データを作成し（Ｓ１０７）、ディスプレイ６９へ出力するので、２次元のシミュレーション画像がディスプレイ６９に表示される。
【０１１９】
遠隔ユニット１では、形状解析装置６０から駆動制御ユニット５０に渡された位置・姿勢データがなくなるまで、形状解析装置６０と駆動制御ユニット５０とで上記処理を繰り返し行う（Ｓ１０３〜Ｓ１０８のＹｅｓ）。
【０１２０】
そして、位置・姿勢データがなくなると（Ｓ１０８のＮｏ）、駆動制御ユニット５０が形状解析装置６０のシミュレータ６４へ通知し、シミュレータ６４は、記憶部６５に記憶（収集）した１計測分の２次元形状データ（Ｘ1−Ｚ1・・・Ｘn−Ｚn）から、３次元形状データ（Ｘ1、Ｙ1,Ｚ1・・・Ｘn、Ｙn,Ｚn）を生成する（Ｓ１０９）。
【０１２１】
このようにこの第１実施形態のプラント構造物形状計測装置によれば、製造過程の気中においても、運転開始後の定期点検中おいても原子炉内の形状をアズビルトで把握できるので、検査、補修、交換、予防保全工事を行う場合に、測定モジュール１０との干渉や設計の裕度を確認することができ、工事の工期短縮および信頼性を向上することができる。なおアズビルトとは製造後の実機形状を言う。
【０１２２】
次に、図８を参照してこのプラント構造物形状計測装置にて炉底部２２の他の部位を計測する動作について説明する。
炉底部２２には、図８に示すように、スタブチューブ２０、ＣＲＤハウジング２１の他にインコア案内管２７が設けられている。インコア案内管２７は、ＣＲＤハウジング２１を突設したスタブチューブ２０が設置されている間に配置されている。
【０１２３】
スタブチューブ２０、ＣＲＤハウジング２１とこのような配置関係にあるインコア案内管２７の肉盛座を計測する場合、スタブチューブ２０の円周方向だけの移動や回動動作だけでは、その形状を計測できない。
【０１２４】
このため、昇降・旋回部４２と計測モジュール１０との間に設けた水平回転方向Ｅに回動する駆動機構である水平回動部１６を、図のように、矢印Ｅ１，Ｅ２の方向へ回動させて、レーザビームＸが常にインコア案内管２７の中心に向くように計測モジュール１０の姿勢を制御して計測する。
【０１２５】
このようにインコア案内管２７を計測する場合は、計測モジュール１０に設けた水平回動部１６を動作させることで、駆動機構４の中心以外に中心を持つ、または円周方向に対して角度を持った線上の形状を計測できるので、測定後のデータ変換が必要なくなり、時間短縮が図れると同時に、目的対象となる形状の計測が容易になる。
【０１２６】
つまり、水平回転軸をレーザマーカ１２と同軸芯上に備えたことで、収集した形状計測データから距離データを算出し、駆動機構４の原点からの座標値を算出する処理を簡易化することができる。
【０１２７】
（第２実施形態）
次に、図９、図１０を参照して第２実施形態のプラント構造物形状計測装置およびこのプラント構造物形状計測装置による原子炉の炉底部２２の形状計測方法について説明する。
【０１２８】
図９に示すように、この例の駆動機構４には、旋回方向、昇降方向、伸縮方向の３軸方向の他に、施工ヘッド取付板１７をチルト方向へ回転させるチルト機構部１８が備えられている。
【０１２９】
すなわち、この例の駆動機構４は、旋回方向、昇降方向、伸縮方向の３軸の他に、施工ヘッド取付板１７を上または下に傾かせる方向Ｆ（以下、傾斜方向Ｆと称す。）へ回動させるチルト機構部１８を備える。このチルト機構部１８および上記伸縮機構部４２は、施工ヘッド取付板１７を水平および垂直の少なくとも一方向へ回動可能な回動機構である。
【０１３０】
チルト機構部１８は、台座部１５に取り付けられる。チルト機構部１８には、施工ヘッド取付板１７が取り付けられる。チルト機構部１８に取り付けられた施工ヘッド取付板１７に施工部（レーザマーカ１２および水中カメラ１３）が固定されている。
【０１３１】
以下、このようなチルト機構部１８を有する装置で計測する部位について説明する。駆動機構４の下部には台４４が設けられている。この台４４の上に位置校正用の部材である校正ブロック２３が固定されている。校正ブロック２３の固定位置は、駆動機構４の下部だけでなく、マスト部５の嵌合部５ａ付近でも良い。つまり、校正ブロック２３は、この装置のレーザ光照射範囲内（撮影範囲内）に固定されていればよい。
【０１３２】
すなわち、駆動機構４の下部の所定位置、例えば水中カメラ１３の画面の中央付近に昇降・旋回部４１を含む映像が得られる位置に、縦、横、高さなどの寸法データが予め明らかな校正ブロック２３を取り付けて固定しておく。「寸法データが明らかな」とは、校正ブロック２３のサイズデータ、つまり縦、横、高さなどの寸法データが予め記憶部６５に記憶されていることを言う。校正ブロック２３の形状データは、記憶部６５に予め記憶されている。
【０１３３】
この校正ブロック２３は、一例として、例えば高さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍとし、中央付近で高さ計測が可能なように中央から１２．５ｍｍを切り欠いた構造とする。
【０１３４】
装置運用中に計測ユニット９を原子炉から引き上げて、オペレーションフロアで計測モジュール１０の校正作業を行うこと無く、駆動制御ユニット５０が、駆動機構４を制御して計測モジュール１０を計測ユニット９の昇降・旋回部４１の位置へ引き戻したときに、画像上の距離校正を手動操作または校正用プログラムに従って行う。
【０１３５】
例えば校正用プログラムに従って形状解析装置６０が自動的に距離を校正する場合、事前に指定された計測範囲を撮像するよう水中カメラ１３を計測位置へ移動し、その位置で水中カメラ１３が撮像した画像データを形状解析装置６０が取得して基準画像として記憶部６５に保存しておく。
【０１３６】
形状解析装置６０は、記憶部６５に記憶しておいた基準画像と、水中カメラ１３が実際に原子炉内の計測位置で撮像した校正ブロック２３を含む画像とをパターンマッチング（画像の比較）を行い、そのパターンマッチングで生じた画像の差を所定のしきい値（許容値）で判定することにより駆動系の位置（駆動機構４）およびレーザマーカ１２や水中カメラ１３の光学系にズレが生じていないかどうかを確認できる。
【０１３７】
また、計測データから直線とコーナーを検出することにより、校正ブロック２３の寸法で幅２５．０ｍｍ，１２．５ｍｍ，５０ｍｍと高さ５０ｍｍとを比較して計測誤差が許容値以内であることを確認する。
【０１３８】
形状解析装置６０は、画像どうしを比較した結果、許容値から外れていた場合、計測値が校正ブロック２３の寸法に一致するように計測パラメータを変更する。
【０１３９】
このようこの第２実施形態のプラント構造物形状計測装置によれば、計測ユニット９の下方の所定位置に校正ブロック２３を取り付けておき、測定時にチルト機構部１８により計測モジュール１０を計測ユニット９の側に傾けて校正ブロック２３を含む映像を撮影して校正処理を行うことにより、計測するデータの信頼性を向上させることができる。
【０１４０】
また、何らかの原因でデータが正しく計測できなかった場合に調査するなどといった後戻り工程を排除できるので、結果的に計測全体にかかる作業時間を短縮することができる。
【０１４１】
（第３実施形態）
次に、図１０を参照して第３実施形態のプラント構造物形状計測装置について説明する。
【０１４２】
図１０に示すように、原子炉の上部に設けられた炉心支持板２４には、複数の開口２５が設けられている。各開口２５の近傍には、挿入される制御棒の回動防止、つまり位置決めピン２６が突設されている。
【０１４３】
計測ユニット９は、棒状のマスト部５に支持されているだけのため、単純に開口２５から挿入して炉底部２２のＣＲＤハウジング２１にマスト部５の先端の嵌合部５ａを勘合させるだけでは、計測時に駆動機構４を動作させた駆動力が加わったときに計測ユニット９全体が回ってしまう。
【０１４４】
そこで、この実施形態では、炉心支持板２４に突設された位置決めピン２６に係合する係止部５ｄをマスト部５の上部に突設し、炉心支持板２４の部分で回転防止を図る。係止部５ｄは、位置決めピン２６をガイドして中心部に導くためのＶ字状の溝を有している。
【０１４５】
ここで、このプラント構造物形状計測装置の移送方法について説明する。このプラント構造物形状計測装置を原子炉内へ移送する場合、駆動機構４の伸縮軸の機構を伸縮し、昇降軸の機構を原点位置に移動した後、計測ユニット９を吊り輪部５ｂの環状部５ｃにクレーンのワイヤー先端部を引っ掛け、クレーンでこの装置を吊り上げて炉心支持板２４の、計測対象の開口２５の上方の位置までに移動し、下方に下ろしてゆき開口２５に挿通し、原子炉内へ沈めてゆく。
【０１４６】
そして、マスト部５の先端の嵌合部５ａを、炉底部２２のＣＲＤハウジング２１に嵌入する。この際、炉心支持板２４に設けられた位置決めピン２６を係止部５ｄに係合させて固定する。これにより、マスト部５の回動防止がなされる。
【０１４７】
下方の嵌合部５ａが炉底部２２のＣＲＤハウジング２１へ着座する直前に、マスト部５の係止部５ｄが、炉心支持板２４の位置決めピン２６と勘合するように位置決めした後、クレーンを下げて嵌合部５ａをＣＲＤウジング２１へ着座させる。
【０１４８】
位置決めピン２６は、炉心支持板２４の開口２５の中心からの角度が一定のため、炉底部２２に対するマスト部５の台４４の角度（位置）が決定される。
【０１４９】
次に、遠隔ユニット１におけるオペレータの指示操作で、駆動制御ユニット５０は、駆動機構４を制御して、計測ユニット９を、旋回方向、昇降方向、伸縮方向の各方向へ昇降、旋回および伸縮させて、計測モジュール１０を計測位置に移動し、形状解析装置６０によりレーザビーム照射を行い、水中カメラ１３の画像を取り込み、画像処理して形状データを取得する。この場合、任意の角度、伸縮位置でデータを取得することが可能である。
【０１５０】
計測中または計測の前後に計測モジュール１０を校正ブロック２３の位置に合わせることにより、水中カメラ１３およびレーザマーカ１２の位置関係のずれや経時変化を計測し、基点の位置を補正することができる。
【０１５１】
このように第３実施形態のプラント構造物形状計測装置によれば、マスト部５の上部に係止部５ｄを設けたことで、原子炉下部の炉底部２２では嵌合部５ａで固定され、原子炉上部の炉心支持板２４の開口２５では、その近傍に突設された位置決めピン２６で係止部５ｄが固定（支持）され、計測ユニット９全体が位置決めできるので、炉底部２２の形状を信頼性高くかつ短時間に計測することができる。
【０１５２】
これにより、従来計測が困難であった原子炉の炉底部２２に設置されたスタブチューブ２０の溶接部、ＣＲＤハウジング２１からスタブチューブ２０にかけての溶接部のアズビルトの形状を精度良く計測し、検査、補修、交換、予防保全工事を行う場合に、装置との干渉や装置設計の裕度を確認することができ、工事の工期短縮を図ると共に、信頼性を向上することができる。
【０１５３】
（第４実施形態）
次に、図１１、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）を参照して第４実施形態について説明する。この第４実施形態は、炉底部２２とは異なる原子炉内の箇所、例えば原子炉内のシュラウド部の溶接部の形状を計測する例である。このシュラウド部も狭隘な条件で計測する必要がある測定部位である。
【０１５４】
原子炉内のシュラウド部には、図１１に示すように、シュラウド３０とアニュラス部３８が存在する。
【０１５５】
シュラウド３０は、横溶接箇所、縦溶接箇所が５〜７箇所ある大型円筒形状の容器部分である。アニュラス部３８は、シュラウド３０とその外側の隔壁３９との間の気密性の高い円環状空間を示す部分である。アニュラス部３８には、シュラウド３０と隔壁３９との隙間のうち、ジェットポンプが配置されている部分がある。その部分は、ジェットポンプの厚みの分だけ隔壁３９とシュラウド３０との隙間が狭くなっており、この部分を計測するためには、厚みの無い計測機が必要である。
【０１５６】
図１２（Ａ）に示すように、計測ユニット９は、アニュラス部３８を通過して施工位置であるシュラウド３０の溶接部３１ａ，３１ｂの位置へ移動するための駆動機構として、昇降動作と旋回動作とを行う板状の昇降・旋回部４１、伸縮動作（前後方向への動作）を行う伸縮機構部４２およびチルト機構部１８を有している。
【０１５７】
この場合の昇降・旋回部４１は、シュラウド３０の周囲を周回するよう上部で支持されている。伸縮機構部４２は、一端が昇降・旋回部４１にスライド自在に設けられた２本のアーム４２ａを有しており、それぞれの他端が連結され、その部分が昇降・旋回部４１の軸に対して直交する方向（前後方向）に移動するようになっている。
【０１５８】
チルト機構部１８は、上または下の傾斜方向Ｆ（傾斜軸の方向）へ計測モジュール１０を傾ける機構である。
【０１５９】
計測モジュール１０の施工ヘッド取付板１７には、その板面と直交する方向にレーザビームＸを扇状に振って照射することが可能なレーザマーカ１２と、レーザビームＸと同方向を撮像可能であり水中で使用できるように密封構造とされた水中カメラ１３とが取付けられている。これにより、計測モジュール１０は、伸縮軸、傾斜軸の方向の任意の位置に移動し姿勢を保持した上で、計測部位Ｐに対する施工が可能とされている。
【０１６０】
シュラウド３０の溶接部近傍には、垂直面３６とコーナー部３７があるが、１台の計測ユニット９で両者の形状を計測できることが望ましい。
【０１６１】
そこで、この第４実施形態は、垂直面３６とコーナー部３７の両者を、計測ユニット９で計測を行えるように構成した。
【０１６２】
但し、昇降・旋回部４１は、アニュラス部３８を通過できるように薄く縦に長い構造になってしまうため、計測モジュール１０を取付ける先端部の位置決め精度がかなり悪い。このため、計測モジュール１０の上下に距離センサ３２a、３２ｂを備える。
【０１６３】
距離センサ３２a、３２ｂは、計測部位Ｐの形状計測位置データを取り込み、駆動制御ユニット５０が算出する距離データの補正を行い、計測精度を向上する。
【０１６４】
駆動制御ユニット５０は、計測モジュール１０の上下に備えた距離センサ３２a、３２ｂからの距離データを基に駆動機構４の垂直傾きを求め、チルト機構部１８で計測モジュール１０が計測姿勢になるように計測位置の補正をかけると共に、伸縮機構部４２で計測可能な距離になるように計測モジュール１０の位置の補正を行う。
【０１６５】
すなわち、この第４実施形態のプラント構造物形状計測装置は、計測モジュール１０から垂直面３６またはコーナー部３７までの距離を検出する距離センサ３２a、３２bと、駆動制御ユニット５０とを備える。
【０１６６】
駆動制御ユニット５０は、距離センサ３２a、３２ｂにより検出された計測モジュール１０から垂直面３６またはコーナー部３７までの距離と、駆動機構４からの位置データと、記憶部６５から読み出した判定用のデータとを基に計測モジュール１０と垂直面３６またはコーナー部３７との干渉の有無を判定する判定部として機能する。
【０１６７】
また、駆動制御ユニット５０は、距離センサ３２a、３２ｂにより検出された計測モジュール１０から垂直面３６またはコーナー部３７までの距離と、駆動機構４からの位置データと、記憶部６５から読み出した判定用のデータとを基に、垂直面３６またはコーナー部３７に対する計測モジュール１０の姿勢の正否を判定する判定部として機能する。
【０１６８】
この実施形態では、シュラウド３０の垂直面３６にある溶接部３１ａに対して、図１２（Ａ）に示すように、駆動制御ユニット５０は、計測モジュール１０の位置および姿勢を、壁面と平行にして、レーザビームＸの照射と計測部位Ｐの撮影を行う。
【０１６９】
また、シュラウド３０のコーナー部３７にある溶接部３１ｂに対して、図１２（Ｂ）に示すように、駆動制御ユニット５０は、計測モジュール１０の位置および姿勢を傾斜させて、レーザビームＸの照射と計測部位Ｐの撮影を行う。
【０１７０】
駆動制御ユニット５０は、駆動機構４を制御して計測モジュール１０を旋回させながらリアルタイムに測定部位を計測する場合、位置の補正が困難であるため、形状計測データと駆動機構４の姿勢データと距離センサ３２ａ、３２ｂの距離データを、データ収集毎に記憶部６５へ保存しておく。そして、駆動制御ユニット５０は、後処理の際に、記憶部６５に記憶しておいたデータを読み出して補正をかける、などの方法をとることで、計測部位Ｐの正しい計測値を得る。
【０１７１】
この第４実施形態のプラント構造物形状計測装置によれば、１台でシュラウド３０の溶接部近傍の垂直面３６とコーナー部３７の両方の部分の形状を信頼性高くかつ短時間に計測できるようになり、従来計測が困難であった溶接部のアズビルトの形状を精度良く計測し、検査、補修、交換、予防保全工事を行う場合に、装置との干渉や装置設計の裕度を確認することができ、工事の工期短縮を図ると共に、信頼性を向上することができる。
【０１７２】
（第５実施形態）
次に、図１３、図１４を参照して第５実施形態について説明する。この第５実施形態は、原子炉内のシュラウド部の溶接部において同一の駆動機構で形状計測とレーザ光を用いた施工（ピーニング、研磨、溶接）とを行うケースの例である。
【０１７３】
図１３、図１４に示すように、計測ユニット９は、上記第４実施形態と同様であり、シュラウド３０の周囲を周回する昇降・旋回部４１、伸縮動作（前後方向への移動動作）を行う伸縮機構部４２およびチルト機構部１８などの駆動機構を有している。なお計測ユニット９は、図１と同様にケーブル８により遠隔ユニット１に接続されている。
【０１７４】
チルト機構部１８には、施工ヘッド取付板１７が取付けられている。施工ヘッド取付板１７には、測定部位撮影用のレーザ光を扇状に照射するレーザマーカ１２と、レーザピーニング用のレーザビーム照射ヘッド３３（以下、加工ヘッド３３と称す。）と、水中で使用できるように密封構造とされ、フィルタ３５をレンズ部分に取り付けた水中カメラ３４とが取り付けられている。
【０１７５】
水中カメラ３４に取り付けられているフィルタ３５は、遠隔ユニット１からの遠隔制御で光に入射量を制御するノッチフィルタであり、加工ヘッド３３から照射される高レベルのレーザ光が水中カメラ３４の内部に入射して破損するのを防ぐものである。
【０１７６】
このプラント構造物形状計測装置では、加工ヘッド３３で施工する部位の形状計測を行い、計測により収集した形状データから３次元形状データを作成し、３次元形状データとノミナル値（設計データ）との偏差を確認する。
【０１７７】
記憶部６５には偏差の許容範囲を示す許容データが予め記憶されており、駆動制御ユニット５０は、記憶部６５から許容データを読み出し、３次元形状データとノミナル値（設計データ）との偏差と許容データとを比較して偏差の正否を確認する。
【０１７８】
偏差の正否を確認した結果、駆動制御ユニット５０は、偏差が許容データ以内であれば、予め用意した施工データを用いて施工を行う。
【０１７９】
また、上記偏差の正否を確認した結果、偏差が許容データを超える場合、駆動制御ユニット５０は、所定の計算式に従って、偏差を補正する値の施工データを新たに作成し、対象部位の施工を行う。
【０１８０】
なお、形状を計測するための駆動装置と、施工を行う駆動装置とが別の装置の場合、駆動装置の原点姿勢が計測した場合と施工する場合とで同じであれば、問題は生じないが、形状の計測と施工とで駆動系が異なるケースの場合も想定される。このケースの場合、作成した施工データで設定した箇所の施工を正確にできる保証が乏しくなってしまう。
【０１８１】
本実施形態の場合、計測モジュール１０と加工ヘッド３３とを同一の駆動装置に取り付けているので、駆動装置の原点姿勢が変動することがほぼ無いと言える。
【０１８２】
施工中に形状計測を行うことができれば、施工中の位置ずれ量を検知することができ、異常施工を停止・保護や補正することができる。
【０１８３】
但し、大パワーのレーザ光を照射する施工時に形状計測を行う場合、高レベルの光が入射することで、形状計測用の水中カメラ３４が破損してしまうことも起こり得る。
【０１８４】
このような場合を想定し、この実施形態では、水中カメラ３４のレンズ部分を覆うように遠隔ユニット１からの制御で光に入射量を制御するノッチフィルタ３５を取り付けている。
【０１８５】
遠隔ユニット１は、加工ヘッド３３に大パワーのレーザ光を照射させるタイミングで、フィルタ３５を制御し、入射光量を制限することで水中カメラ３４が破損することがなくなる。
【０１８６】
また、施工しないときにはフィルタ３５による入射光量の制限を外すことで、通常の水中カメラ３４として機能させることができる。
【０１８７】
施工時、大パワーのレーザ光を照射時はフィルタ３５により入射光量を制限して得られるレーザ光を含む映像を収集し、大パワーのレーザ光を照射しないときは、フィルタ３５による入射光量の制限を外し、水中カメラ３４によって得られるレーザ光の映像を収集する。このようにすることで、計測モジュール１０の水中カメラ３４を破損させることなく、形状計測、施工の一連の作業を、１台の計測ユニット９で効率良く、かつ高精度に行うことができる。
【０１８８】
（第６実施形態）
次に図１および図１５を参照して第６実施形態について説明する。この第６実施形態は、図１のプラント構造物形状計測装置による各ユニットの詳細とその動作例である。
【０１８９】
この第６実施形態の場合、遠隔ユニット１の形状解析装置６０では、レーザビーム制御回路６７は、計測モジュール１０の水中カメラ１３で撮影される映像に、例えば計測部位Ｐの面からのレーザビームＸの強度が最適で外乱光、２次反射の影響などの光学的な影響が無くなるように、レーザマーカ１２の光量調整を行う（図１５のＳ２０１）。
【０１９０】
光量調整の後、駆動制御ユニット５０からの制御信号により、レーザマーカ１２からレーザビームＸが計測部位Ｐへ照射され、その計測部位Ｐを含む映像が水中カメラ１３より撮影されて、ケーブル８を通じて映像キャプチャー回路６１に取り込まれる（Ｓ２０２）。
【０１９１】
映像キャプチャー回路６１は、取り込んだ映像（レーザ照射した対象物映像）をデジタル画像として画像処理回路６２に渡す。
【０１９２】
画像処理回路６２は、前処理として、記憶部６５から読み出した判定用のデータを用いて無効レベル、閾値レベルの調整を行い、２値化処理を行い、次に孤立点除去等のノイズ除去処理（Ｓ２０３）、平均化処理を行い（Ｓ２０４）、データ収集時の振動や反射光の影響を除去し、画像処理回路６２へ出力する。
【０１９３】
レーザマーカ１２の光量調整、画像処理回路６２で行う無効レベル、閾値レベルの調整に必要な判定用のデータは、計測位置に応じて予めデータベース化し記憶部６５に記憶しておく。
【０１９４】
判定用のデータは、映像キャプチャー回路６１で予め取込んだ画像の濃度ヒストグラム等から求め、記憶部６５に記憶しておく。
【０１９５】
続いて、距離算出回路６３は、画像処理回路６２から入力された画像と、記憶部６５から読み出した設計データを用いて距離センサ３２ａ，３２ｂと計測部位Ｐとの間の各画素の距離を算出し（Ｓ２０５）、シミュレータ６４へ出力する。
【０１９６】
シミュレータ６４は、距離算出回路６３から各画素の距離が入力されると、画像の駆動軸を原点として基準パターンを補正し、３Ｄ座標データを作成する（Ｓ２０６）。
【０１９７】
シミュレータ６４は、作成した３Ｄ座標データから面データ（立体データ）を作成して（Ｓ２０７）、ディスプレイ６９へ出力する。これによりディスプレイ６９には、状態データが表示される（Ｓ２０８）。つまりディスプレイ６９に計測部位Ｐのシミュレーション画像が表示される。
【０１９８】
また、シミュレータ６４は、例えばスプライン曲線近似処理などを行うことで形状データを定義し（Ｓ２０９）、施工データを作成し（Ｓ２１０）、記憶部６５に記憶する。
【０１９９】
続いて、図１および図１６を参照して、水中カメラ１３から取り込んだ画像からノイズを除去し、正しいレーザビームＸの照射部位を出力するための第１処理例について説明する。
【０２００】
この第１処理例の場合、計測モジュール１０の水中カメラ１３で撮影した計測部位Ｐから得られたレーザビームＸの映像は、形状解析装置６０の映像キャプチャー回路６１により取り込まれる。
【０２０１】
図１６に示すように、映像キャプチャー回路６１によって取り込まれた後、画像処理回路６２へ入力される画像データ３００（以下、入力画像データ３００と称す。）は、計測部位ＰにレーザビームＸが当たった輝点の集まりの画像であり、右上がりの放物線の形状であったものとする。
【０２０２】
この入力画像データ３００には、レーザビームＸ以外に外乱光で放物線の形状が伸びたり短くなったり、さらには計測部位Ｐの形状によっては２次反射光等のノイズが写り込んでいる可能性がある。
【０２０３】
そこで、画像処理回路６２は、記憶部６５に予め格納されている計測部位Ｐを含む測定対象物の設計図面データを読み出して、該当箇所のノミナル値３０１を求め、このノミナル値３０１を入力画像データ３００の座標系に変換し、所定値膨張させた画像マスクデータ３０２を求め、この画像マスクデータ３０２と入力画像データ３００の論理積（アンド）をとることで、ノイズ除去したレーザビームＸの画像データ３０３（以下、ノイズ除去画像データ３０３と称す。）を抽出（生成）する。ノミナル値とは、設計上の基準値、規格値、公称値をいう。
【０２０４】
そして、画像処理回路６２は、生成したノイズ除去画像データ３０３の各画素の位置座標を距離に換算して、実際の距離データ３０４を求める。
【０２０５】
このようにこの動作例によれば、画像マスクデータ３０２の範囲内の入力画像データ３００だけを取り出して処理することで、外乱光や写りこみ等の影響を大幅に減少させることができる。
【０２０６】
次に図１および図１７を参照して、水中カメラ１３から取り込んだ画像からノイズを除去し、正しいレーザビームＸの照射部位を出力するための第２処理例について説明する。
【０２０７】
第２処理例の場合、形状解析装置６０の映像キャプチャー回路６１で取り込んだ映像（レーザ照射した対象物映像）は、図１７に示すように、入力画像データ３００として示す。
【０２０８】
画像処理回路６２に入力される入力画像データ３００には、上記同様にレーザビームＸ以外に外乱光や、計測対象物の形状によっては２次反射光等のノイズが写り込む可能性があり、そのままの画像のデータを、距離算出回路６３が距離データに変換するとノイズ含む距離データ３０４ｂとなる。
【０２０９】
そこで、この第２処理例では、距離算出回路６３が、記憶部６５に記憶されている測定対象物の設計図面データを読み出して、ノミナル値３０１を求め、このノミナル値３０１を所定値膨張させたマスクデータ３０１ｂを求め、このマスクデータ３０１ｂとノイズ含む距離データ３０４ｂとの論理積（アンド）をとることで、ノイズ除去した距離データ３０４を算出する。
【０２１０】
この第２処理例によれば、マスクデータ範囲内の距離データだけを取り出して処理することで、外乱光や写りこみ等の影響を大幅に減少させることができる。
【０２１１】
次に、図１および図１８を参照してこのプラント構造物形状計測装置の計測モジュール１０の他の実施形態について説明する。
【０２１２】
この実施形態の計測モジュール１０は、１台のレーザマーカ１２と、２台の水中カメラ１３ａ，１３ｂからなる撮像ユニットとで構成している。レーザマーカ１２は、レーザビームＸを扇状に走査して照射する。２台の水中カメラ１３ａ，１３ｂは、レーザマーカ１２の両側に配置されており、それぞれレーザビームＸの照射部位の映像が映るように所定の角度で固定されている。２台の水中カメラ１３ａ，１３ｂは撮影範囲としての画角Ｙを有している。
【０２１３】
この実施形態の場合、レーザマーカ１２の両側に固定された２台の水中カメラ１３ａ，１３ｂの映像を映像キャプチャー回路６１が同時に、または映像を切り替えて画像データとして取込み、画像処理回路６２へ渡す。
【０２１４】
画像処理回路６２は、映像キャプチャー回路６１から入力された２つの画像データを基にノイズを除去する。つまり画像処理回路６２は、映像キャプチャー回路６１から入力された２つの映像データを比較して、異なる画素データをノイズとして除去することにより、外乱光や写りこみ等の影響を大幅に減少させることができる。
【０２１５】
このようにこの実施形態によれば、撮像ユニットを２台の水中カメラ１３ａ，１３ｂで構成することで、レーザビームの画像から、不要なノイズの画像を単純な画像の比較処理で除去でき、外乱光や写りこみ等の影響を大幅に減少させることができる。
【０２１６】
次に、図１および図１９を参照してこのプラント構造物形状計測装置の計測モジュール１０の他の実施形態について説明する。
【０２１７】
この実施形態の計測モジュール１０は、レーザマーカ１２ａと水中カメラ１３ｃとで構成されている。レーザマーカ１２ａは、光軸を本体方向（長手方向）とは異なる方向に向けてレーザビームＸを照射可能なものである。この例の場合、本体方向に対してほぼ９０度の角度の方向にレーザビームＸを扇状に走査して照射するようにされている。
【０２１８】
水中カメラ１３ｃは、光軸を本体方向とは異なる方向に向けて映像を撮像可能なものである。この例では、水中カメラ１３ｃは、画角Ｙを有しており、レーザマーカ１２ｂから照射されるレーザビームＸを含む範囲が映るように固定されている。
【０２１９】
一般に、レーザマーカ１２ｂおよび水中カメラ１３ｃなどの光学機器は、光学系の配置やケーブルの引き回し等のため本体の長さが、どうしても長くなる傾向にある。このため、上記図２および図１８のように本体方向と光軸方向とが同じくなり、この場合、これらを固定する施工ヘッド取付板１７を小型化するには限界がある。
【０２２０】
そこで、この実施形態では、レーザマーカ１２ｂおよび水中カメラ１３の先端のレンズ部にプリズムまたは反射鏡を利用して光を直角方向へ屈折させる光学ユニット１２ｂ，１３ｄを取り付けている。
【０２２１】
これにより、施工ヘッド取付板１７ａには、計測方向に対してほぼ直交する方向にレーザマーカ１２ｂおよび水中カメラ１３ｃを固定できるようになり、施工ヘッド取付板１７ａの幅Ｔを短くできる。
【０２２２】
このようにこの実施形態によれば、レーザマーカ１２ｂおよび水中カメラ１３ｃの少なくとも一方を、本体の配置方向と異なる方向へ光学系を向けて、幅Ｔの狭い施工ヘッド取付板１７ａに固定することで、例えば原子炉のアニュラス部などの狭い空間へも計測モジュール１０を挿入して空間内の計測部位Ｐの形状を計測することが可能になり、計測が難しかった箇所に対する作業効率および計測精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２３】
【図１】本発明の一つの実施形態のプラント構造物形状計測装置の構成を示す図である。
【図２】測定モジュールの光学系の構成を示す図である。
【図３】プラント構造物形状計測装置の遠隔ユニットの構成を示す図である。
【図４】炉底部形状計測（ＣＲＤハウジング・スタブチューブ）の形状を計測したときのディスプレイ表示を示す図である。
【図５】炉底部形状計測箇所と形状計測結果の一例を示す図である。
【図６】炉底部形状計測箇所の特徴部を示す図である。
【図７】このプラント構造物形状計測装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】このプラント構造物形状計測装置において、インコア案内管の形状を計測するときの動作を示す図である。
【図９】校正ブロックを固定したプラント構造物形状計測装置の構成を示す図である。
【図１０】位置決めピンに係止される係止部の一例を示す図である。
【図１１】原子炉のシュラウドの外観を示す図である。
【図１２】（Ａ）は、シュラウドの垂直面を計測する様子を示す図である。（Ｂ）は、シュラウドのコーナー部を計測する様子を示す図である。
【図１３】シュラウドのコーナー部をレーザピーニングする様子を示す図である。
【図１４】フィルタ付き水中カメラと加工ヘッドを取り付けた計測モジュールの一例を示す図である。
【図１５】形状解析装置の処理を示すフローチャートである。
【図１６】水中カメラから取り込んだ画像からノイズを除去する第１処理例を示す図である。
【図１７】水中カメラから取り込んだ画像からノイズを除去する第２処理例を示す図である。
【図１８】計測モジュールの他の実施形態を示す図である。
【図１９】計測モジュールの他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０２２４】
１…遠隔ユニット、４…駆動機構、５…マスト部、５ａ…嵌合部、５ｂ…吊り輪部、５ｃ…環状部、５ｄ…係止部、８…ケーブル、８ａ…ケーブル、８ｂ…ケーブル、９…計測ユニット、１０…計測モジュール、１２、１２ａ…レーザ照射機（レーザマーカ）、１２ｂ，１３ｄ…光学ユニット、１３、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…水中カメラ、１５…台座部、１６…水平回動部、１７…施工ヘッド取付板、１７ａ…施工ヘッド取付板、１８…チルト機構部、２０…スタブチューブ、２１…ＣＲＤハウジング、２２…炉底部、２３…校正ブロック、２４…炉心支持板、２５…開口、２６…位置決めピン、２７…インコア案内管、３０…シュラウド、３１ａ，３１ｂ…溶接部、３２ａ，３２ｂ…距離センサ、３３…レーザピーニング用のレーザビーム照射ヘッド（加工ヘッド）、３４…水中カメラ、３５…フィルタ、３６…垂直面、３７…コーナー部、３８…アニュラス部、３９…隔壁、４１…昇降・旋回部、４２…伸縮機構部、４２ａ…アーム、４４…台、５０…駆動制御ユニット、６０…形状解析装置、６１…映像キャプチャー回路、６２…画像処理回路、６３…距離算出回路、６４…シミュレータ、６５…記憶部、６７…レーザビーム制御回路、６８…入力部、６９…ディスプレイ、Ｊ…溶接部、Ｊ１…コーナー部。
【図１】
2008111780.tif 000003
【図２】
2008111780.tif 000004
【図３】
2008111780.tif 000005
【図４】
2008111780.tif 000006
【図５】
2008111780.tif 000007
【図６】
2008111780.tif 000008
【図７】
2008111780.tif 000009
【図８】
2008111780.tif 000010
【図９】
2008111780.tif 000011
【図１０】
2008111780.tif 000012
【図１１】
2008111780.tif 000013
【図１２】
2008111780.tif 000014
【図１３】
2008111780.tif 000015
【図１４】
2008111780.tif 000016
【図１５】
2008111780.tif 000017
【図１６】
2008111780.tif 000018
【図１７】
2008111780.tif 000019
【図１８】
2008111780.tif 000020
【図１９】
2008111780.tif 000021