(57)【要約】  【課題】  ＧＰＳやＰＨＳ等の電波を用いた絶対位置検知が困難な場所でも、高精度に自己位置を検知できる技術を提供すると共に、原子炉内検査装置の様に検知対象の移動体速度が遅い場合でも利用出来る検査装置を提供すること。  【解決手段】  加速度検出手段１０１と角速度検出手段１０２の信号を用い、慣性センサ信号処理手段１０３により慣性移動量を算出する。一方、カメラ１０７で捉えた映像を画像情報取得手段１０８で電子化し、その情報と前記の慣性移動量及び慣性センサ信号処理手段１０３で算出した回転角を用い、カメラ相対移動量算出手段１１６により画像の相対移動量を算出する。そして、これらの慣性移動量とカメラ相対移動量を用い、自己位置更新手段１０４により自己位置を更新し、その結果を信号伝送手段１０５を介して絶対位置表示手段１０６に伝送し、位置を表示させる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性移動量検知手段により移動体の慣性移動量を算出し、該慣性移動量から前記移動体の位置を検出する方式の自己位置検知装置において、
前記移動体の前方が視野となるようにして前記移動体に搭載したカメラと、
前記カメラにより撮像した画像情報に基づいて前記移動体のカメラ相対移動量を算出するカメラ相対移動量検知手段と、
前記慣性移動量により表わされている前記移動体の位置を、前記カメラ相対移動量により表わされている前記移動体の位置により補正する自己位置更新手段とが設けられていることを特徴とする自己位置検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自己位置検知装置において、
前記自己位置更新手段が、
前記慣性移動量の時間変化から慣性速度偏差を算出する慣性速度標準偏差算出手段と、
前記カメラ相対移動量の時間変化から画像速度偏差を算出する画像速度標準偏差算出手段と、
前記慣性速度偏差と前記画像速度偏差に基づいてカルマンゲインを更新するゲイン更新手段と、
前記ゲイン更新手段の出力に基づいて前記慣性移動量を更新する絶対位置更新手段とを備えていることを特徴とする自己位置検知装置。
【請求項３】
請求項１に記載の自己位置検知装置において、
慣性移動量検知手段が、
加速度を検知する加速度検知手段と、
角速度を検知する角速度検知手段と、
前記加速度から各軸の速度を算出する軸速度算出手段と、
前記角速度から回転角を算出する回転角算出手段とを備えていることを特徴とする自己位置検知装置。
【請求項４】
請求項２に記載の自己位置検知装置において、
前記自己位置更新手段が、
検知対象物の３次元構造情報が記憶されたマップ記憶手段と、
前記絶対位置更新手段で更新された前記検知対象物の自己位置と前記マップ記憶手段から読出した３次元構造情報により干渉を判定する接触判定手段と、
前記接触判定手段により干渉ありと判定されたとき、前記自己位置を補正する絶対位置補正手段とを備えていることを特徴とする自己位置検知装置。
【請求項５】
請求項１に記載の自己位置検知装置において、
前記移動体が前記カメラの光軸と平行にレーザを照射するマーカレーザ照射手段を備え、
前記カメラ相対移動量検知手段が、
前記カメラで撮像した画像内における前記レーザ光画像の位置に基づいて、前記カメラから前記画像内で中心に撮像されている物体までの間の距離を算出する画像中心距離算出手段を備えていることを特徴とする自己位置検知装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５に記載の自己位置検知装置の何れかが搭載された炉内検査手段を用いて原子炉内を検査するようにした炉内検査方法において、
前記炉内検査手段が、位置姿勢制御手段と該位置姿勢制御手段を操作する遠隔操作手段とを備え、水中を任意に航行可能にした移動体であり、
前記原子炉内にある制御棒案内管の何れかを炉心支持板から外して制御棒及び燃料集合体と共に原子炉内から引き上げた後、前記炉内検査手段を、前記制御棒案内管が取り付けられていた炉心支持板の孔から前記炉心支持板下部に挿入して検査を行なうことを特徴とする炉内検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載の炉内検査方法において、
前記自己位置検知装置が、前記移動体を前記原子炉内のＣＲＤハウジングの上部に接触させたとき、その位置を当該移動体の基準位置として取り込むものであることを特徴とする炉内検査方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５に記載の自己位置検知装置の何れかが搭載された炉内検査手段を用いて原子炉内を検査するようにした炉内検査装置において、
前記炉内検査手段が、位置姿勢制御手段と該位置姿勢制御手段を操作する遠隔操作手段とを備え、水中を任意に航行可能にした移動体であり、
前記自己位置更新手段が、検査目標経路を入力する検査経路入力手段と、前記自己位置検知装置の出力である自己位置と該検査目標経路とを比較し当面の検査目標を設定する検査目標設定手段と、該自己位置と検査目標を比較し前記位置姿勢制御手段を制御する検査装置自動制御手段とを備えていることを特徴とする炉内検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の自己位置を自律的に検知する自己位置検知装置及びそれを用いた炉内検査方法並びにと炉内検査装置に係り、特に水中で遊泳移動する移動体など、移動速度が遅い移動体に好適な自己位置検知装置及びそれを用いた炉内検査方法並びに炉内検査装置に関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、電波を用いたＧＰＳやＰＨＳなどによる位置検知が困難な場所で、自律的に移動体の自己位置を検知する技術に係り、更には、自律的自己位置検知において発生する誤差を抑える手法に関するもので、特に、移動体の速度が遅い場合でも利用できる誤差修正方式を提供するものである。
【０００３】
更に本発明は、原子炉圧力容器内の構造物の検査装置及び検査方法などにも係わり、このとき、原子炉圧力容器内の構造物に、遠隔操作により点検装置を近づけ、該構造物の検査及び清掃等の予防保全を行う検査装置と検査方法に関するもので、特に、カメラで撮像した画像による目視検査、いわゆるＶＴ検査を効率的に行うための技術に関する。
【背景技術】
【０００４】
原子炉内の構造物、例えばシュラウドなどの炉内構造物の検査に際しては、放射能による被ばくを防ぐため、従来から炉内に純水が満たされている状態のままで、検査用の機器を搭載したＲＯＶ(遠隔操作ビークル)などと呼ばれている移動体を水中に沈め、検査員がカメラ画像を監視しながら遠隔監視し、対象部位の検査や清掃など実施している。
【０００５】
このとき、検査用の機器で撮像した映像を安定化させるため、ガイド用ロープを用いるようにした炉内目視検査装置が従来から提案されている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００６】
また、原子炉圧力容器内の特定箇所に特化した検査装置としては、原子炉のアニュラス部の検査技術に関して幾つかの提案がされている(例えば、特許文献２、特許文献３参照。)。
【０００７】
ここで、自己位置の検知を要する場合には慣性センサ(一般的には３軸加速度計と３軸ジャイロを組合せたセンサ)が用いられるが、この場合、検知誤差を抑制する方法として、カルマンフィルタを適用するのが一般的である。
【０００８】
このとき、慣性センサで検出した位置を較正する必要があるが、このため、ＧＰＳにより検出した絶対位置を用いるようにした方位検出装置が従来から提案されている(例えば、特許文献４参照。)。なお、この場合、ＰＨＳにより絶対位置を検出する方法も適用できる。
【０００９】
また、このとき、停止状態を検出して、慣性速度をリセットするようにした慣性装置も従来から知られている(例えば、特許文献５参照。)。
【００１０】
一方、推進器回転速度と慣性センサで検知した速度を、カルマンフィルタ処理することにより誤差を抑えるようにした水中航走体用速度計測装置も従来から提案されている(例えば、特許文献６参照。)。
【００１１】
更に、このとき、画像処理によって動きを検知し、慣性センサの動きと相互補正して、姿勢を検知する姿勢位置検出装置も従来から提案されている(例えば、特許文献７参照。)。
【特許文献１】特開２００３−１８５７８３号公報
【特許文献２】特開２００３−３３７１９２号公報
【特許文献３】特開２００２−２８６６５２号公報
【特許文献４】特開平６−２８８７７６号公報
【特許文献５】特開平５−２４８８８２号公報
【特許文献６】特開平７−２７０１７６号公報
【特許文献７】特開２０００−９７６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来技術のうち、まず特許文献１乃至特許文献３で開示された従来技術は、現在位置及び検査対象構造物を監視員が目視により把握するものであり、従って、監視員の負担が大きく、また、ひとたび自己位置を見失ってしまうと、自己位置の探索が困難になるという問題がある。
【００１３】
ここで、特許文献４乃至特許文献７に開示の従来技術では、慣性センサを用いて自己位置を検知し、このときの検知誤差はカルマンフィルタを用いて低減しているので、目視検査に際して監視員が目視により位置を把握する必要がない。
【００１４】
しかし、まず、特許文献４により開示されている従来技術は、ＧＰＳによる絶対位置検知を前提としているので、屋内などＧＰＳ電波が受信できない環境のもとでは適用できないという問題があり、次に、特許文献５により開示されている従来技術は、停止状態の検出に車速センサを用いているので、地上走行体など車輪を備えている場合を除いては適用できないという問題がある。
【００１５】
また、特許文献６により開示されている従来技術の場合、移動体の推進器(スクリュー推進器)の回転速度を用いて慣性センサで検知した移動速度を補正しているので、原子炉内の検査装置のように、航行速度が低速の場合には、推進器の回転速度から正確な航行速度を検出するのが難しく、精度の保持に問題がある。
【００１６】
更に、特許文献７により開示されている従来技術では、画像処理によって動きを検知し慣性センサの動きと相互補正して姿勢を検知しているので、最終的に自己の絶対位置が算出できないことと、絶対位置の誤差補正手段を有さないことから、自己位置検知装置としての適用ができないという問題がある。
【００１７】
本発明は、上記の問題を解決し、ＧＰＳやＰＨＳ等の電波を用いた絶対位置検知が困難な場所で、高精度に自己位置を検知する技術を提供し、原子炉内検査装置の様に検知対象の移動体速度が遅い場合でも利用ができる検査装置を提供するものである。
【００１８】
従って、本発明の目的は、環境を問わず自己位置が自律的に精度良く検出できるようにした自己位置検知装置及びそれを用いた炉内検査方法並びに炉内検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するための第１の発明は、慣性移動量検知手段により移動体の慣性移動量を算出し、該慣性移動量から前記移動体の位置を検出する方式の自己位置検知装置において、前記移動体の前方が視野となるようにして前記移動体に搭載したカメラと、前記カメラにより撮像した画像情報に基づいて前記移動体のカメラ相対移動量を算出するカメラ相対移動量検知手段と、前記慣性移動量により表わされている前記移動体の位置を、前記カメラ相対移動量により表わされている前記移動体の位置により補正する自己位置更新手段とが設けられていることを特徴とするものである。
【００２０】
次に、上記目的を達成するための第２の発明は、請求項１に記載の自己位置検知装置において、前記自己位置更新手段が、前記慣性移動量の時間変化から慣性速度偏差を算出する慣性速度標準偏差算出手段と、前記カメラ相対移動量の時間変化から画像速度偏差を算出する画像速度標準偏差算出手段と、前記慣性速度偏差と前記画像速度偏差に基づいてカルマンゲインを更新するゲイン更新手段と、前記ゲイン更新手段の出力に基づいて前記慣性移動量を更新する絶対位置更新手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、上記目的を達成するための第３の発明は、請求項１に記載の自己位置検知装置において、慣性移動量検知手段が、加速度を検知する加速度検知手段と、角速度を検知する角速度検知手段と、前記加速度から各軸の速度を算出する軸速度算出手段と、前記角速度から回転角を算出する回転角算出手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００２２】
更に、上記目的を達成するための第４の発明は、請求項２に記載の自己位置検知装置において、前記自己位置更新手段が、検知対象物の３次元構造情報が記憶されたマップ記憶手段と、前記絶対位置更新手段で更新された前記検知対象物の自己位置と前記マップ記憶手段から読出した３次元構造情報により干渉を判定する接触判定手段と、前記接触判定手段により干渉ありと判定されたとき、前記自己位置を補正する絶対位置補正手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００２３】
同じく、上記目的を達成するための第５の発明は、請求項１に記載の自己位置検知装置において、前記移動体が前記カメラの光軸と平行にレーザを照射するマーカレーザ照射手段を備え、前記カメラ相対移動量検知手段が、前記カメラで撮像した画像内における前記レーザ光画像の位置に基づいて、前記カメラから前記画像内で中心に撮像されている物体までの間の距離を算出する画像中心距離算出手段を備えていることを特徴とするものである。
【００２４】
同じく、上記目的を達成するための第６の発明は、請求項１乃至請求項５に記載の自己位置検知装置の何れかが搭載された炉内検査手段を用いて原子炉内を検査するようにした炉内検査方法において、前記炉内検査手段が、位置姿勢制御手段と該位置姿勢制御手段を操作する遠隔操作手段とを備え、水中を任意に航行可能にした移動体であり、前記原子炉内にある制御棒案内管の何れかを炉心支持板から外して制御棒及び燃料集合体と共に原子炉内から引き上げた後、前記炉内検査手段を、前記制御棒案内管が取り付けられていた炉心支持板の孔から前記炉心支持板下部に挿入して検査を行なうことを特徴とするものである。
【００２５】
同じく、上記目的を達成するための第７の発明は、請求項６に記載の炉内検査方法において、前記自己位置検知装置が、前記移動体を前記原子炉内のＣＲＤハウジングの上部に接触させたとき、その位置を当該移動体の基準位置として取り込むものであることを特徴とするものである。
【００２６】
同じく、上記目的を達成するための第８の発明は、請求項１乃至請求項５に記載の自己位置検知装置の何れかが搭載された炉内検査手段を用いて原子炉内を検査するようにした炉内検査装置において、前記炉内検査手段が、位置姿勢制御手段と該位置姿勢制御手段を操作する遠隔操作手段とを備え、水中を任意に航行可能にした移動体であり、前記自己位置更新手段が、検査目標経路を入力する検査経路入力手段と、前記自己位置検知装置の出力である自己位置と該検査目標経路とを比較し当面の検査目標を設定する検査目標設定手段と、該自己位置と検査目標を比較し前記位置姿勢制御手段を制御する検査装置自動制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
第１の本発明によれば、電波が利用が出来ない領域や、カメラや超音波発振器等の外部位置検知用インフラを設置出来ない場所においても、慣性センサによる相対位置検知誤差を低減でき、精度の高い絶対自己位置検知が可能になる。
【００２８】
第２の本発明によれば、画像の情報と慣性センサの情報を関連付け、慣性センサの相対位置検知誤差を低減する手段が提供できるので、精度の高い絶対自己位置検知が可能になる。
【００２９】
第３の本発明によれば、更に慣性センサの出力から速度及び位置を算出し、第２の本発明において検出した速度と関連付けているので、第１の発明と同様の効果が得られる。
【００３０】
第４の本発明によれば、慣性センサ及び画像センサにより検知した自己位置の絶対誤差を補正し、蓄積した位置検知誤差を除去することができるので、第１の発明と同様の効果が得られる。
【００３１】
第５の本発明によれば、単一画像情報のみから物体まで距離を算出することが可能になり、第１の発明と同様の効果が得られる。
【００３２】
第６の本発明によれば、原子炉内検査において、自己位置を自動で検知することができ、効率的な検査が可能になる。
【００３３】
第７の本発明によれば、原子炉内での位置の基準点が正しく得られるので、効率的な検査が可能になる。
【００３４】
第８の本発明によれば、原子炉内の検査が自動化できるので、作業員の負担か軽減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明による自己位置検知装置及びそれを用いた炉内検査方法並びに炉内検査装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態で、この実施形態は、本発明を原子炉内の目視検査のための炉内検査装置に適用し、本発明による自己位置検知装置を当該検査装置に搭載することにより、検査作業員の負担軽減が実現できるようにしたものであり、このため、図１に示すように、加速度検出手段１０１と角速度検出手段１０２、それにカメラ(テレビジョンカメラ)１０７を備えている。
【００３７】
ここで、まず、加速度検出手段１０１と角速度検出手段１０２は、検査装置に働く直線加速度と角速度を検出する働きをし、検出した直線加速度と角速度は慣性センサ信号処理手段１０３に供給される。
【００３８】
そこで、慣性センサ信号処理手段１０３は、これら入力された直線加速度と角速度から慣性移動量ＩＭを算出し、自己位置更新手段１０４と画像処理手段１１０に供給する。
【００３９】
一方、カメラ１０７は、検査装置の前方を撮像視野として撮像動作を行ない、画像情報取得手段１０８で電子情報化した画像データを画像処理手段１１０に供給する働きをする。
【００４０】
このとき、レーザマーカ照射手段１０９を用い、被写体に水平の線状光(マーカレーザ光)を照射し、詳しくは後述するが、これにより距離の計測が得られるようにしてある。
【００４１】
そこで、この画像データの供給を受けた画像処理手段１１０は、慣性センサ信号処理手段１０３で算出された回転角を用い、カメラ相対移動量ＯＭを算出し、それを自己位置検出手段１０４に供給する。
【００４２】
そして、自己位置更新手段１０４は、これら慣性移動量ＩＭとカメラ相対移動量ＯＭを用いて自己位置を更新し、その結果を、信号伝送手段１０５を介して絶対位置表示手段１０６に伝送し、これにより検査装置の位置が検査作業員に把握できるようにする。
【００４３】
ここで、慣性センサ信号処理手段１０３の詳細について説明すると、これに含まれている手段の中で、まず、軸速度算出手段１１１は、加速度検出手段１０１から供給される加速度信号からｘ、ｙ、ｚの各軸方向の速度(軸速度)を算出する。
【００４４】
次に、回転角算出手段１１２は、角速度検出手段１０２から供給される角速度信号からｘ、ｙ、ｚの各軸周りの回転角を算出する。そして、慣性移動量算出手段１１３は、軸速度及び回転角を用いて３次元的な移動量、つまり慣性移動量ＩＭを算出するのである。
【００４５】
ここで更に、画像処理手段１１０の詳細について説明すると、これに含まれている手段の中で、まず、画像中心距離算出手段１１４は、画像情報取得手段１０８から供給される画像情報を用い、これから、画像の中心付近にある被写体とカメラの間の距離を算出する。
【００４６】
次に、画像変化量算出手段１１５は、画像情報と回転角慣性移動量を用い、これらの情報から画像の二次元的な移動量を算出する。そして、カメラ相対移動量算出手段１１６は、画像と被写体の距離及び画像の二次元的な移動量を用いて、３次元的な移動量、つまりカメラ相対移動量ＯＭを算出するのである。
【００４７】
次に、自己位置更新手段１０４について説明すると、これに含まれている手段の中で、まず、慣性速度算出手段１１７は、慣性移動量算出手段１１３で算出された慣性移動量ＩＭを微分して慣性速度を算出する働きをする。そして、その結果は慣性速度標準偏差算出手段１１９に記録され、ここで所定時刻から現在までの慣性速度の標準偏差が算出される。
【００４８】
ここで、所定時刻とは、例えば炉内検査において、検査装置の移動時と検査時など、使用(運航)形態が変化したと考えられる時点において、任意に設定する時刻のことである。
【００４９】
同様に、画像速度算出手段１１８は、カメラ相対移動量算出手段１１６で算出されたカメラ相対移動量ＯＭを微分して画像速度を算出する働きをする。そして、その結果は画像速度標準偏差算出手段１２０に記録され、ここで所定時刻から現在までの画像速度の標準偏差が算出される。
【００５０】
次に、ゲイン更新手段１２１は、慣性速度標準偏差算出手段１１９及び画像速度標準偏差算出手段１２０で算出した標準偏差に基づいてカルマンゲインを更新する働きをし、絶対位置更新手段１２２は、このカルマンゲインと絶対位置保存手段１２６に保存された直前の位置に基づいて絶対位置を更新する働きをする。
【００５１】
ここで、自己位置検知を開始したときは、画像表示手段１０６から初期化手段１２７に初期化命令が入力され、これにより絶対位置及び回転角の初期化が行われるようになっている。
【００５２】
次に、図１に示した自己位置検知装置を搭載した水中泳動型の炉内検査装置について、図２により説明する。ここで、この図２には炉内検査装置２０１が示され、これには、まず、慣性センサ部２０２が設置されており、その中には、加速度センサ２０３とジャイロ２０４が内蔵されている。ここで、このときの加速度センサ２０３とジャイロ２０４の設置方向については後述する。
【００５３】
次に、この炉内検査装置２０１には、画像取込部２０５が設置してあり、更にカメラ２０６(図１の１０７に相当)とマーカレーザ２０７(図１の１０９に相当)が設置してあって、これらは画像取込部２０５に接続され、これによりカメラ２０６で撮像した画像信号が画像取込部２０５に取り込まれ、同時にマーカレーザ２０７が駆動されるようになっている。
【００５４】
また、この炉内検査装置２０１には、姿勢位置制御部２０８と、これに接続された３方向のスラスタ２０９が設置してあり、これにより炉内検査装置２０１の姿勢と位置が制御されるようになっている。
【００５５】
そして、この炉内検査装置２０１には、更にＲＯＶ側信号伝送部２１０が設置され、これに慣性センサ部２０２、画像取込み部２０５及び姿勢位置制御部２０８が接続されている。
【００５６】
このとき、ＲＯＶ側信号伝送部２１０には信号伝送線２１１が接続してあり、これにより、ＲＯＶ側信号伝送部２１０は、制御装置側信号伝送部２１２を介して制御装置２１３に接続されている。
【００５７】
従って、炉内検査装置２０１を検査対象となる原子炉内に移し、水中泳動型のＲＯＶとして水中に遊泳させた後、この炉内検査装置２０１は、原子炉外にある制御装置２１３から信号伝送線２１１を介して遠隔制御されることになる。
【００５８】
次に、慣性センサ部２０２に内蔵されている加速度センサ２０３とジャイロ２０４の配置方向について、図３により説明する。
【００５９】
いま、この図３に示す三次元の各軸について、Ｘ軸を炉内検査装置２０１の前後方向とし、Ｙ軸を左右方向、そしてＺ軸を上下方向とする。そうすると、この場合、図示のように、Ｘ軸回りがロール角θR でＹ軸回りがピッチ角θP、そしてＺ軸回りがヨー角θY となる。
【００６０】
そして、まず、３軸加速度センサ３０１は、それによる３方向の検出軸が各々Ｘ軸とＹ軸、それにＺ軸に平行になるようにして配置する。そうすると、この３軸加速度センサ３０１からは、Ｘ軸とＹ軸、それにＺ軸の３種の軸方向加速度が検出されてくる。
【００６１】
次に、ジャイロ３０２、３０３、３０４は、各々の検出軸がＸ軸とＹ軸、それにＺ軸に平行になるようにして配置する。そうすると、これらジャイロ３０２、３０３、３０４からは、各々Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの軸周りの角速度が検出されてくることになる。
【００６２】
そこで、図１の慣性センサ信号処理手段１０３は、加速度検出手段１０１(図３では３軸加速度センサ３０１となる)で検知した３軸方向の加速度信号を、軸速度算出手段１１１により時間積分して各軸方向の速度を算出し、角速度検出手段１０２(図３ではジャイロ３０２、３０３、３０４となる)で検知した３軸周りの角速度は、回転角算出手段１１２により時間積分して各軸周りの回転角を算出する。
【００６３】
そして、これらの各軸方向の速度と角軸周りの回転角から、慣性移動量算出手段１１３により相対的な移動量を算出するのである。
【００６４】
次に、絶対位置表示手段１０６について、図４を用いて説明すると、まず、これには表示装置が備えられていて、その表示画面４０１には、操作部４０２と水平位置表示部４０３、垂直位置表示部４０４、それにカメラ画像表示部４０５の各表示領域が映し出せるようになっている。なお、この実施形態では、更にそれらの履歴を記録し再生する機能が備えられている。
【００６５】
ここで、操作部４０２には、監視と履歴再生の切替えや、水平位置表示部４０３と垂直位置表示部４０４の表示サイズの切替え、カメラの切替え、目標設定、目標表示その他のアイコン表示と、報知のための表示がなされる。
【００６６】
次に、この実施形態の動作について、図５により説明すると、この図５は処理の全体を表わした流れ図であり、ここでＲＯＶ位置検知を開始したら(ステップ１)、この後、まず、初期位置と初期方位を入力する(ステップ２)。これは、図１の初期化手段１２７からの初期化命令によるもので、図６で後述する方法により絶対位置及び回転角を初期化する。
【００６７】
次いで、終了命令が入力されるまで(ステップ３)、慣性移動量算出処理(ステップ４)、カメラ相対移動量算出処理(ステップ５)、絶対位置更新処理(ステップ６)、絶対位置出力(ステップ７)の各処理を繰り返す。そして、終了命令が入力されたらＲＯＶ位置検知を終了するのである(ステップ８)。
【００６８】
次に、図５のステップ２における初期位置を与える方法について、図６を用いて説明すると、この図６は原子炉内の構造を簡略化して示したもので、この例では、下鏡６０１上にＣＲＤスタブ６０２とＣＲＤハウジング６０３が設置され、その上に制御棒案内管６０４が設置されており、ここで、制御棒案内管６０４は、炉心支持板６０５に設けてある孔(設置孔)から挿入され、ＣＲＤハウジング６０３に固定される。
【００６９】
そして、この実施形態による炉内検査装置６０７(図２では２０１)は、予め１本の制御棒案内管６０４を引き抜いておき、その孔６０６から挿入し、ＣＲＤハウジング上に一旦、停止させる。そして、このとき停止させた位置を初期位置として与えるのである。
【００７０】
この実施形態では、初期位置の３次元座標を検査の都度、操作者(検査作業を行なう人員)が入力することを想定しているが、予め初期位置の３次元座標をメモリしておき、初期化命令に従ってその位置を読み出して与えるようにしても良い。
【００７１】
次に、図５のステップ２における初期方位を与える方法について、図７を用いて説明する。ここで、この図７は、原子炉の底部を上部から見た簡略図で、炉心支持板７０１(図６の６０５)に開けられている制御棒案内管設置孔７０２には制御棒案内管７０３(図６の６０４)が設置されているので、炉内検査装置７０５(図６の６０７)は制御棒案内管７０３が引き抜かれている孔７０４(図６の６０６)から挿入してゆく。
【００７２】
このとき作業者は、上部から観察すると共に、画像中心距離算出手段１１４の出力を監視し、その値が最小になるようにスラスタ２０９(図２)で炉内検査装置７０７の姿勢方位を調整する。そして、画像中心距離算出手段１１４の出力が最小になったとき回転角を初期化し、位置検知を始めるのである。
【００７３】
なお、この初期回転角を与える手法には、炉内検査装置６０７に取付られているカメラで前方を監視し、直近の制御棒案内管、例えば制御棒案内管７０６を表示面で目視し、それが正面になるように姿勢方位を制御する方法もある。
【００７４】
次に、図５のステップ４における慣性移動量算出処理について、図８を用いて詳述する。ここで、まずステップ１で処理を開始したら、初めに加速度信号、角速度信号が入力される(ステップ２)。次に、３軸それぞれについて、ステップ４から５の手順で、回転角を算出する(ステップ３)。
【００７５】
まず、角速度信号からオフセット電圧を減ずる(ステップ４)。このオフセット電圧は、通常、ジャイロ固有のスペックとして一定値が示されているが、この実施形態では、ローパスフィルタを用いて角速度信号から直流成分を抽出し、それを基準電圧とする。
【００７６】
次に、この角速度信号からオフセット電圧を減じた信号を積分し、自己の姿勢角(θR、θP、θY)を検知すると共に、前回更新時からの差分として、単位時間回転角(ωR、ωP、ωY)を算出する(ステップ５)。次に、この姿勢角(θR、θP、θY)を用い、(1)式により、重力方向の単位ベクトル(ｇx、ｇy、ｇz)を自己座標系で表現する(ステップ７)。
【数１】
2005315709.tif 000003
【００７７】
次に、加速度データを用い、ステップ８からステップ１０の処理を実行して、各軸の慣性移動量を算出する(ステップ７)。このため、まず、測定した加速度データ(Ａx、Ａy、Ａz)の基本処理を実行し、必要な加速度信号(ＡＣx、ＡＣy、ＡＣz)を抽出する。
【００７８】
このとき、各軸のセンサに固有のゲインをＧx、Ｇy、Ｇz、同じくオフセットをＶox、Ｖoy、Ｖozとし、且つ、重力加速度をＧＶとすると、(2)式となる。
【数２】
2005315709.tif 000004
【００７９】
そこで、この(2)式により算出した各軸の加速度を積分し、軸速度を算出する(ステップ９)。但し、直前の時間のカメラ相対移動量(図９のステップ９で後述)がゼロ、つまりカメラが移動していないと判定されたときは、このステップ９における軸速度は、全軸ともゼロとする。
【００８０】
これにより得られた各軸の軸速度を積分し、慣性移動量を算出する(ステップ１０)。最後に、慣性移動量及び単位時間回転角を出力し(ステップ１１)、処理を終了するのである(ステップ１２)。
【００８１】
次に、図５のステップ５におけるカメラ相対移動量算出処理について、図９を用いて詳述する。処理が開始されたら(ステップ１)、初めにカメラ画像が入力される(ステップ２)。次にステップ４からステップ７の処理により、画像中心距離を算出する(ステップ３)。なお、画像中心距離の算出方法については、図１０を用いて後述する。
【００８２】
次に、画像変化量算出処理として、ステップ８からステップ２０の処理により、画像の二次元シフト量を算出する(ステップ７)。なお、画像変化量の算出方法については、図１１を用いて後述する。
【００８３】
次いで、画像中心距離及び画像変化量を用いて、画像情報からの相対移動量を算出し(ステップ２１)、その結果を出力して(ステップ２２)、終了する(ステップ２３)。
【００８４】
ここで、図９のステップ３における画像中心距離算出処理について、図１０を用いて詳述する。この処理は、カメラ１００１(図２の２０６に相当)による撮像視野の中心付近にある対象物とカメラ間の距離を算出するもので、このため、まず、カメラ１００１とマーカレーザ光源１００２(図２の２０７に相当)を距離ｄ離して平行に設置し、測定対象物１００３に照射されたマーカレーザ光１００４の位置を分析し、距離Ｌを求めるのである。
【００８５】
すなわち、図１０において、得られたカメラ画像１００５の中で、マーカレーザ光による画像１００６とカメラ画像のＹ軸方向中心線１００７の間の画素数１００８をpic１とし、画像１００５のＹ軸方向の画素数の半値１００９をpic２とし、カメラ１００１のＹ方向の視野角をαとすると、カメラ１００１から対象物１００３までの距離Ｌは(3)式により算出できる。
【数３】
2005315709.tif 000005
【００８６】
そこで、ステップ３においては、レーザライン(マーカレーザ光による画像１００６)が写り込んだ画像を二値化し(ステップ４)、画像中心とレーザライン間の距離を検出する(ステップ５)。そして、(3)式を用いて対象物とカメラ間の距離Ｌを算出するのである。
【００８７】
次に、画像変化量算出処理として、画像と平行面の移動量を算出する方法を、図１１を用いて詳述する。いま、現在時刻をｉとして、直前の時刻ｉ−１のウィンドウ画像１１０１を読み込むと、その中には対象物１１０２が写っている。
【００８８】
次に、現在の全画像１１０３の中から、中心部分１１０４を切出し、現時刻のウィンドウ画像１１０５とする。そして、時刻ｉと、直前の時刻ｉ−１のウィンドウ画像の二次元相互相関を求めると、同一物である対象物１１０２と対象物１１０６のずれに応じたシフト量(ξ、η)を算出することができる。
【００８９】
このときの計算手順について、図８のステップ８からステップ２０に従って説明する。まず、直前のウィンドウ画像Ｉｉ−１、現在の画像を入力する(ステップ８、９)。ここにおける現在の画像は、自己位置の変化だけではなく、その他、自己の姿勢変化の影響も含まれているため、慣性センサで検知した姿勢角を用いて、この影響を補正する(ステップ１０)。
【００９０】
まず、姿勢角(θR、θP、θY)を入力し(ステップ１１)、それと直前の回転角の差分を回転角変化量(ωR、ωP、ωY)として算出する(ステップ１２)。ここで、図２の実施形態の場合、カメラ２０６の中心軸はＸ軸と一致させてあるため、画像の回転角変化量は、Ｘ軸周りの回転角変化量、すなわちωR となる。
【００９１】
そこで、画像の任意点の座標を(Ｘ、Ｙ)とすると、回転後の座標(Ｘ’、Ｙ’)は次の(4)式で算出される。
【数４】
2005315709.tif 000006
【００９２】
次に、この(4)式を用いて画像全体を回転させる(ステップ１３)。次に、Ｙ軸回り、Ｚ軸周りの回転の影響を補正するのであるが、このときＹ軸回りとＺ軸周りの回転(ωP、ωY)は、画像上では夫々垂直方向、水平方向の平行移動として近似することができる。
【００９３】
すなわち、ここで平行移動前の座標を(Ｘ’、Ｙ’)、平行移動後の座標を(Ｘ”、Ｙ”)とすると、これらは、(3)式で算出した対象物までの距離Ｌから、(5)式により近似出来る。
【数５】
2005315709.tif 000007
【００９４】
そこで、この(5)式を用いて画像全体をシフトし、姿勢角の補正を完了する(ステップ１４)。次に、設定した範囲(ξ１→ξ２、η１→η２)において二次元的に画像をシフトし、二次元相互相関係数を算出する処理を繰り返す(ステップ１５)。
【００９５】
ここで、ξ及びηは、Ｘ方向、Ｙ方向の夫々の画素の移動数である。そこで、まず、画像を(ξ、η)だけシフトし(ステップ１６)、中心部分のウィンドウＩｉを切出す(ステップ１７)。
【００９６】
そして、直前のウィンドウＩｉ−１と、現在のＩｉの画像に関して、夫々平均強度＜Ｉｉ−１＞、＜Ｉｉ＞を算出し(ステップ１８)、これらを用い、(6)式により相互相関係数Ｃ(ξ、η)を算出する(ステップ１９)。このときの(6)式における(ｊ、ｋ)はウィンドウ内の座標を示す。
【数６】
2005315709.tif 000008
【００９７】
このように、(6)式を用い、設定した範囲(ξ１→ξ２、η１→η２)の全ての相互相関係数Ｃ(ξ、η)を求め、Ｃ(ξ、η)が最小となる(ξ、η)を、画像変化量、すなわち画像の中心が平行移動した量として算出する(ステップ２０)。
【００９８】
次に、こうして算出した画像の平行移動量から、カメラの光軸に対する垂直面内の平行移動量を算出する。この場合、図１０に示した画像の縦方向の画素数の半値pic２、カメラの視野角α、それにステップ６で算出したカメラと画像中心対象物の間の距離Ｌを用い、(7)式により、カメラの平行移動量(ΔＸＰ、ΔＹＰ)を算出する(ステップ２１)。
【数７】
2005315709.tif 000009
【００９９】
更に、ステップ６で求めた距離Ｌの差分から、カメラと画像中心の対象物の間の距離の変化量、すなわちカメラの光軸方向の移動量ΔＬを計算し、３次元的な自己位置変化量を、ステップ２１で求めた変化量との二乗平均から、(8)式によりカメラ相対移動量ΔＰとして算出する(ステップ２２)。
【数８】
2005315709.tif 000010
【０１００】
そして、その結果を出力し(ステップ２３)、処理を終了する(ステップ２４)のである。
【０１０１】
次に、図５のステップ６における、絶対位置更新処理の流れについて、図１２を用いて詳述する。処理が開始されたら(ステップ１)、ステップ３からステップ５により慣性速度標準偏差を算出する(ステップ２)。
【０１０２】
まず、慣性移動量を取り込み(ステップ３)、直前の値との差分を取り、慣性速度とする(ステップ４)。このとき、この値は初期状態から蓄積しておき、標準偏差を順次更新していく(ステップ５)。そして、同様な処理により、ステップ７からステップ９により画像速度標準偏差を算出する(ステップ６)。
【０１０３】
次に、カルマンゲインを以下の方法で更新する(ステップ１０)。まず、(9)式で表わされる運動方程式及び(10)式で表わされる観測方程式を構築する。
【数９】
2005315709.tif 000011
【数１０】
2005315709.tif 000012
【０１０４】
ここで、Ｘｋは３次元の自己位置を表わすが、ｕｋは慣性センサからの入力で、(11)式に示すように、慣性移動量(Ｐx、Ｐy、Ｐz)と、単位時間回転角(ωR、ωP、ωY)を要素とするベクトルである。
【数１１】
2005315709.tif 000013
【０１０５】
ここで、Ｙｋは画像情報から求めた３次元位置を表わすが、Ａ、Ｂ、Ｃは、これらの情報を関連付ける観測行列であり、予め、本発明の検査装置を用いて決定しておく。
【０１０６】
そして、ここに示したＧｋとＨｋがカルマンゲインで、これは次の(12)式により算出する。なお、この(12)式中のＵとＷは、ステップ５及びステップ９で算出した慣性速度標準偏差及び画像速度標準偏差である。
【数１２】
2005315709.tif 000014
【０１０７】
そこで、次に、いま算出した(更新した)カルマンゲインＧｋ及びＨｋと、直前の絶対位置Ｘｋ−１、ｕｋを用い、(13)式により絶対位置を算出し更新する(ステップ１１)。
【数１３】
2005315709.tif 000015
【０１０８】
この後、いま更新した自己位置により接触を判定し、構造物と干渉した場合には絶対位置を補正する(ステップ１２)。すなわち、以下に説明するように、ステップ１３で非接触と判定されるまで、ステップ１４からステップ２３による処理を繰り返えすのである。
【０１０９】
初めに、ステップ１１で更新した絶対位置の周囲のＮ点で接触判定をする(ステップ１４)。このＮ点は、中心位置に対する相対位置(δｘ、δｙ、δｚ)として、次の式(14)に予め任意に設定しておく。
【０１１０】
このとき、(Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０)は搭載機器の中心座標であり、ステップ１１で更新される座標のことで、これに対して周囲点(Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ)を次の(14)式で定義する。
【数１４】
2005315709.tif 000016
【０１１１】
次に、予め記憶してある構造物の３次元ビットマップデータを呼び出す。この処理は、ステップ１５で算出した干渉チェック点において構造物の有無を確認するものであり、ステップ１７において１か０の戻り値が得られる。そして、戻り値が０であれば非接触、１であれば接触と判定するのてある。
【０１１２】
この判定をＮ個の全周囲点で行い、何れの点でも接触と判定されなくなったら接触判定・絶対位置補正処理を完了する。一方、何れかの点で接触と判定されていれば、ステップ２１からステップ２３までの処理後、再度、ステップ１４からステップ１９の処理を行うことになる。
【０１１３】
まず、絶対位置を更新する前の位置、つまりステップ１１で更新する前の位置に戻す(ステップ２１)。その上で、Ｚ軸回りの回転角θY を搭載機器の移動方向に、一定角δθarr 分を補正し(ステップ２２)、再度、ステップ１１と同等の処理により絶対位置を更新する(ステップ２３)のである。
【０１１４】
こうして接触判定・絶対位置補正処理したら、この後は絶対値を保存し(ステップ２４)、更新処理を終了する(ステップ２５)。
【０１１５】
なお、ステップ２１からステップ２３の補正方式は、補正量が最も小さくなる範囲で、且つ構造物と干渉しない位置に移動させる方法であれば、他の方法でも適用できる。
【０１１６】
例えば、慣性移動量を保持し、干渉しなくなる範囲で方位を最小限回転させ、補正した回転角の補正履歴を記憶しておき、角度補正の平均値から回転角の系統誤差を算出し、回転角そのものを補正する方法もあり、この方法を適用しても良い。
【０１１７】
従って、以上に説明した一実施形態によれば、慣性センサ及び画像情報を用いてカルマンフィルタを構築し、誤差の小さい自己位置検知を実現すると共に、絶対位置補正手段により、より実効的に炉内検査にける自己位置検知が可能になる。
【０１１８】
次に、本発明の他の一実施形態に係る炉内検査装置について、図１３から図１５を用いて説明する。
【０１１９】
ここで、図１で説明した一実施形態では、検査装置に信号処理部を全て搭載し、最終自己位置検知結果だけを伝送していたが、この図１３以降で説明する他の一実施形態では、慣性センサ及び画像取得情報だけを伝送し、制御装置側で自己位置の更新及び遠隔操作を行うようにしたものである。
【０１２０】
ここで、この他の一実施形態では、角度を検出する方式として、絶対方位を検出する手段を適用しているため、慣性センサ信号処理手段が異なっている。そこで、この他の一実施形態についての以下の説明では、既に説明した一実施形態と異なっている点に重点をおいて説明する。
【０１２１】
まず、図１３において、この他の一実施形態の場合、加速度検出手段１３０１(図２の１０１に相当)と方位検出手段１３０２、カメラ１３０３(同、１０７)、画像情報取得手段１３０４(同、１０８)、それに位置姿勢制御手段１３０５がＲＯＶ側、つまり図２に示した炉内検査装置２０１に搭載されている。
【０１２２】
なお、この図１３の実施形態でも、図１の実施形態において示されているレーザマーカ照射手段１０９に相当する手段を備えているが、この図１３では省略してある。
【０１２３】
このときの位置姿勢制御手段１３０５は、図２における位置姿勢制御部２０８とスラスタ２０８に相当し、これらも含めて、ＲＯＶ側の加速度検出手段１３０１と方位検出手段１３０２、画像情報取得手段１３０４は、夫々信号伝達手段１３０６を介して制御装置１３０８(図２の２１３に相当)に接続されている。
【０１２４】
従って、ここでの信号伝達手段１３０６は、図２におけるＲＯＶ側信号伝送部２１０と信号伝送線２１１、それに制御装置側信号伝送部２１２を併せたものに相当していることになる。
【０１２５】
これにより、制御装置１３０７は、信号伝送手段１３０６を介して、加速度検出手段１３０１と方位検出手段１３０２、それに画像情報取得手段１３０４からの情報を取り込むと共に、位置姿勢制御手段１３０５には、信号伝送手段１３０６を介して制御信号を伝送する。
【０１２６】
そして、まず、制御装置１３０７には、慣性センサ信号処理手段１３０８が備えられている。そして、これにより加速度信号と方位信号を処理するようになっているが、ここで、この慣性センサ信号処理手段１３０８については、後で図１５により詳述する。
【０１２７】
また、制御装置１３０８には、カメラ相対移動量算出手段１３０９と自己位置更新手段１３１０が備えられているが、これらは各々図１の実施形態におけるカメラ相対移動量算出手段１１６と自己位置更新手段１０４に相当する。
【０１２８】
そして、まず、カメラ相対移動量検知手段１３０９により、画像情報から３次元的な移動量を算出する。そして、自己位置更新手段１３１０は、これら画像慣性センサ信号処理手段１３０８とカメラ相対移動量検知手段１３０９の情報に基づいて自己位置を更新する。
【０１２９】
なお、このときのカメラ相対移動量検知手段１３０９と自己位置更新手段１３１０による信号処理手順については、図１の実施形態におけるカメラ相対移動量算出手段１１６と自己位置更新手段１０４による処理手順と同一であるので、説明は省略する。
【０１３０】
ここで、この図１３の実施形態の特徴として、制御装置１２０７が検査経路入力手段１３１２を備えていることがある。そして、作業者は、検査に先立って、予め炉内を検査して行く経路について計画を立て、検査経路入力手段１３１２により、予め計画しておいた検査経路を入力しておき、以後、順次、検査目標となる対象物の位置を更新していくようになっている点がある。
【０１３１】
そして、この検査経路入力手段１３１２により入力された目標位置は逐次、検査目標設定手段１３１３に送られ、自己位置更新手段１３１０により更新された自己位置と比較され、これにより進行方位が決定されるようになっている。
【０１３２】
そこで、このとき決定された方位(進行方位)は、検査装置自動制御手段１３０５に供給され、これに応じて位置姿勢制御手段１３０５が備えている複数台のスラスタの中で駆動すべきスラスタを選別し、選別したスラスタの駆動力を決定して遠隔操作手段１３１１に伝え、ここで当該スラスタのモータに印加すべき端子電圧を決定し、炉内検査装置の位置が制御されるようにする。
【０１３３】
ここで、この図１３の実施形態における制御装置１３０７の場合、手動操作入力手段１３１５が備えている。そして、これから供給された手動操作制御入力が遠隔操作手段１３１１に供給されるようになっていて、緊急時などにも対応できるようになっている。
【０１３４】
そして、これら自己位置更新手段１３１０、検査経路入力手段１３１２、検査目標設定手段１３１３の情報は、表示手段１３１６に伝送され、表示されるようになっている。
【０１３５】
次に、この図１３の実施形態における処理の流れについて、図１４を用いて詳述する。この図１４において、ＲＯＶの制御を開始したら(ステップ１)、まず、検査経路・最終目標位置を入力する(ステップ２)。そうすると、これに応じて、最終目標位置に到達するまで、ステップ４からステップ１６の処理を繰り返す(ステップ３)。
【０１３６】
ここで、目標位置に到達しない場合、まず、ステップ５からステップ７に示す処理を実行し、これにより目標経路を設定する(ステップ４)。そして、まず、初めに向かうべき目標位置を暫定目標位置として設定し(ステップ５)、次に３次元ビットマップを呼び出し(ステップ６)、続いて構造物に干渉することのない最短経路を設定するのである(ステップ７)。
【０１３７】
このときの最短経路の決定方法としては、現在位置と目標位置間を３次元ビットマップ上で直線近似し、構造物を回避するようにして現在位置側から修正していく方式を採用すれば良いが、これに代えて、例えばダイクストラ法や、ウォーシャルフロイド法などを用いた、いわゆる最小コスト問題として決定することも可能である。
【０１３８】
そして、設定した最短距離に従って暫定目標に到達するまでＲＯＶ(ここでは炉内検査装置のこと)を駆動する(ステップ８)。すなわち、まず、ＲＯＶ駆動操作として(ステップ９)、各駆動装置(スラスタ)の駆動量を設定し(ステップ１０)、実際にスラスタなどのモータを駆動する(ステップ１１)。なお、この実施形態では、ＲＯＶが水中泳動型になっているので、駆動装置がスラスタで、このスラスタの制御になっているが、自走式の場合、駆動輪モータの制御となる。
【０１３９】
次に、自己位置更新手段１３１０により、図１の実施形態における自己位置更新手段１０４で説明したようにして、自己位置を更新し(ステップ１２)、次いで、目標位置に対して、現在位置における現在の駆動方向が適しているか否かを判定すし(ステップ１３)、判定した結果、必要であれば、駆動装置の現在の駆動量を調整する(ステップ１４)。
【０１４０】
このとき、上記したように、この図１３の実施形態では、手動による停止も受付けるようにしてある。そこで、次に手動停止信号の有無を判定し(ステップ１５)、もしも手動停止があった場合には、最終目標に到達していなくても、ここで処理ルーチンを終了する(ステップ１６)。
【０１４１】
しかして、以上の制御により最終目標に到達したと判断された場合は、ここでＲＯＶの制御を終了するのである(ステップ１７)。
【０１４２】
次に、図１５を用いて、慣性センサ信号処理手段１３０８による処理について説明する。ここで、この図１３の実施形態では、ＲＯＶの姿勢を検出するため、加速度検出手段(加速度センサ)１３０１と方位検出手段(方位センサ)１３０２が用いられており、このとき方位検出手段１３０２には磁気方位センサ(地磁気センサ)が用いられている。
【０１４３】
この図１５の処理を開始したら(ステップ１)、まず、方位検出手段(地磁気センサ)１３０２の信号を処理し、地磁気方位角(Ｘ軸から磁北までの回転角)を算出する(ステップ２)。このため、最初、地磁気センサの信号を入力する(ステップ３)。
【０１４４】
このとき、地磁気センサは、Ｘ軸とＹ軸の２信号を出力し、その逆正接により方位が算出できるようになっている。そこで、各軸の地磁気信号からオフセットを減じ、ゲインを掛けて基本処理をする(ステップ４)。そして、基本処理後のＸ軸、Ｙ軸の信号を夫々Ｍｘ、Ｍｙとすると、地磁気方位角θMAG は、次の(15)式により算出できる。
【０１４５】
ここで、この地磁気方位角θMAG はＸ軸から磁北までの角度を表わしたもので、Ｘ軸とＹ軸を含む平面を水平面に投影した際のＸ軸の回転角を示す。
【数１５】
2005315709.tif 000017
【０１４６】
次に、加速度検出手段１３０２の信号を入力し(ステップ６)、この後、重力方向単位ベクトルを算出する(ステップ７)。すなわち、まず、周波数が１Ｈｚ以下のローパスフィルタで信号を処理し、実効値を演算して各軸の加速度の直流成分を抽出する(ステップ８)。なお、このステップは、ローパスフィルタによる処理以外に、フーリエ変換の結果として得られる直流成分の値を用いても良い。
【０１４７】
次に、各軸のオフセットを減じ、ゲインを掛けて重力成分を抽出する。そこで得られたベクトル(ＧｘＲ、ＧｙＲ、ＧｚＲ)を単位ベクトル化し、重力方向単位ベクトル(Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ)とする(ステップ９)。
【０１４８】
次に、ステップ９で得られた重力方向単位ベクトル(Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ)を法線ベクトルとし、自己位置を通る平面に対し、ステップ５で得られた磁北を本来の北に併せて得られるＸ−Ｙ軸に投影する(ステップ１１)。
【０１４９】
次に、Ｚ軸を回転させ、重力方向単位ベクトルのＸ−Ｙ軸と、投影によるＸ−Ｙ軸を併せ、Ｚ軸回りの回転角θY とする。次に、Ｚ軸が鉛直になるようにＹ軸回りに平面を回転させ、回転角θP とする。そして、最後に、平面が水平になるようにＸ軸回りに回転させ、回転角θR とするのである(以上、ステップ１２)。
【０１５０】
次いで、こうして得られた回転角(θR、θP、θY)から、前回の更新時からの差分として、単位時間回転角(ωR、ωP、ωY)を算出する。なお、加速度検出手段１３０１の信号を処理し、慣性移動量を算出する部分以降の処理(ステップ１４からステップ１９)は、既に図８で説明した実施形態その１の場合と同じであるので省略する。
【０１５１】
従って、図１３で説明した実施形態によれば、検査の自動化が可能になり、検査効率の向上が、より一層図られるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明は、原子炉圧力容器内構造物の検査装置及び検査方法等に係り、特に原子炉圧力容器内構造物において、遠隔操作によりカメラを搭載した点検装置を近づけ、該構造物の目視検査、いわゆるＶＴ検査を効率的に行ない、清掃等の予防保全を行う場合など、３次元的な移動物体の自己位置検知に広く適用出来るものであり、特に、ＧＰＳやＰＨＳ等の電波が使えない環境での使用、さらには、低速移動物体に対する使用に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明に係る自己位置検知装置の一実施形態を示すブロック構成図である。
【図２】本発明に係る自己位置検知装置を炉内検査用に適用した場合の一実施形態を示すブロック構成図である。
【図３】本発明の一実施形態における慣性センサの配置状況の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における表示画面の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による処理の全体を示す流れ図である。
【図６】本発明の一実施形態における初期位置設定方法の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態における初期位置設定方法の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態における慣性移動量算出処理を詳述した流れ図である。
【図９】本発明の一実施形態におけるカメラ相対移動量算出処理を詳述した流れ図である。
【図１０】本発明の一実施形態における対物距離算出方法の説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態におけるカメラ相対移動量算出方法の説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態における絶対位置更新処理を詳述した流れ図である。
【図１３】本発明に係る自己位置検知装置の他の一実施形態を示すブロック構成図である。
【図１４】本発明の他の一実施形態における処理の全体を示す流れ図である。
【図１５】本発明の他の一実施形態における慣性移動量算出処理を詳述した流れ図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０３：慣性センサ信号処理手段
１０４：自己位置更新手段
１１０：カメラ相対移動量算出手段
１１９：慣性速度標準偏差算出手段
１２０：画像速度標準偏差算出手段
【図１】
2005315709.tif 000018
【図２】
2005315709.tif 000019
【図３】
2005315709.tif 000020
【図４】
2005315709.tif 000021
【図５】
2005315709.tif 000022
【図６】
2005315709.tif 000023
【図７】
2005315709.tif 000024
【図８】
2005315709.tif 000025
【図９】
2005315709.tif 000026
【図１０】
2005315709.tif 000027
【図１１】
2005315709.tif 000028
【図１２】
2005315709.tif 000029
【図１３】
2005315709.tif 000030
【図１４】
2005315709.tif 000031
【図１５】
2005315709.tif 000032