(57)【要約】【課題】大物構造物の寸法を容易に計測できる構造物部材の計測装置を得ること。【解決手段】  被測定物１の理論形状から予め定められた大きさに製作されたテンプレート２と、前記テンプレート２を前記被測定物１に固定し、前記テンプレート２と前記被測定物１との相対距離を計測する計測ユニット４と、前記計測ユニット４にて計測された前記被測定物１とテンプレート２の相対距離に基づき前記被測定物の寸法を算出する手段とを備えたことを特徴とする構造物部材の計測装置。【選択図】図１
2009103472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の理論形状から予め定められた大きさに製作されたテンプレートと、
前記テンプレートを前記被測定物に固定し、前記テンプレートと前記被測定物との相対距離を計測する計測ユニットと、
前記計測ユニットにて計測された前記被測定物とテンプレートの相対距離に基づき前記被測定物の寸法を算出する手段とを備えたことを特徴とする構造物部材の計測装置。
【請求項２】
前記テンプレートは、前記被測定物の理論形状よりも予め定められた大きさだけ小さく、かつ、前記被測定物の穴の位置に、前記被測定物の穴の理論形状よりも予め定められた大きさだけ大きな寸法の穴を有することを特徴とする請求項１に記載の構造物部材の計測装置。
【請求項３】
前記計測ユニットは、カメラユニットであることを特徴とする請求項１または２に記載の構造物部材の計測装置。
【請求項４】
前記テンプレートは、前記被測定物の突き出し部の位置に、前記被測定物の突き出し部よりも予め定められた大きさだけ大きな寸法の穴を備えるとともに、この穴の内面に前記計測ユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物部材の計測装置。
【請求項５】
前記計測ユニットは、複数の距離センサを備えることを特徴とする請求項４に記載の構造物部材の計測装置。
【請求項６】
前記テンプレートは複数の部分に分割され、組立可能に構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構造物部材の計測装置。
【請求項７】
被測定物の理論形状から予め定められた大きさに製作されたテンプレートを作成する工程と、
前記テンプレートを前記被測定物に取り付けて固定する工程と、
前記テンプレートと前記被測定物との相対距離を計測する工程と、
計測した相対距離に基づき前記被測定物の寸法を算出する工程と、を備えることを特徴とする構造物部材の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物部材の計測装置および計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントにおいては、長期間の運転で老朽化した部品の一部を交換する工事が行われることがある。このような場合、発電プラント自体や交換される部品が運転中の熱や振動等の外的影響により経年変化し、部品寸法が建設時のものから変化していることがある。この際、建設時と同じ寸法で交換部品を製作し既設部品の一部と交換し再組立すると、経年変化した既設部品との取り合いが合わずに組立調整作業が難航し工程遅延を招く虞がある。このため、老朽化した部品の一部を交換する際には、交換部品と組み合わせる既設部品の寸法を前もって計測しておき、この既設部品の寸法に合う交換部品を製作する必要がある。発電プラントの定期検査では、限られた期間内に既設部品を分解・計測する必要があるため、既設部品の分解を少なくし、かつ素早く精度良く検査する方法が要求される。
【０００３】
このような発電プラントの構造物の計測方法としては、分解した部品を直接計測器で計測する方法がある。また、このほかの計測方法として、被測定物に計測基準とするための点状のターゲットを取り付け、デジタルカメラ映像から計測する方法がある。
【０００４】
また、従来から知られている大きい物体の寸法を計測する装置としては、ＣＣＤカメラを取り付けたＸＹテーブルを精度良く動作し、計測を行うものがある。（例えば特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平４−２６９６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている計測装置では、ＸＹテーブルのサイズの範囲でしかカメラを移動させられないという制限があり、また、ＸＹテーブルを計測場所に設置するスペースを必要とするため、発電プラント構造物部材などの大物構造物の計測には適用ができない。
【０００６】
また、分解した部品を直接計測器で計測する方法を適用する場合には、測定部位周辺を凹凸のない状態にするための測定部位周辺部品の分解作業に時間が掛かり、また、大型の計測器で大物構造物の計測をすると計測器にたわみが生じやすく、精度良く計測を行うことが困難であるという問題点があった。
【０００７】
また、被測定物にターゲットを取り付けて画像から計測する方法を適用する場合には、被測定物の正確な位置に点状のターゲットを精度良く取り付けることが難しいという問題点がある。ターゲットを精度よく被測定物に取り付けるために、被測定物側に予め位置決めピン、取り付け穴などを設けておく方法もあるが、その場合でもターゲット取り付け作業に時間が掛かることもあって実施例は多くなかった。
【０００８】
一方、原子力発電プラントにおいては、被測定物の被爆線量が高く人間が被測定物に接近して計測することが出来ない環境にあり、大物構造物を遠隔で計測する方法が無かった。
【０００９】
本発明の目的は、大物構造物であってもその寸法を容易に計測できる構造物部材の計測装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明における構造物部材の計測装置は、被測定物の理論形状から予め定められた大きさに製作されたテンプレートと、前記テンプレートを前記被測定物に固定し、前記テンプレートと前記被測定物との相対距離を計測する計測ユニットと、前記計測ユニットにて計測された前記被測定物とテンプレートの相対距離に基づき前記被測定物の寸法を算出する手段とを特徴とする。
【００１１】
また、本発明における構造物部材の計測方法は、被測定物の理論形状から予め定められた大きさに製作されたテンプレートを作成する工程と、前記テンプレートを前記被測定物に取り付けて固定する工程と、前記テンプレートと前記被測定物との相対距離計測する工程と、計測した相対距離に基づき前記被測定物の寸法を算出する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被測定物の理論形状から予め定められた大きさに製作されたテンプレートを用いたので、穴や突き出し部を有する大物構造物部材でも、容易に寸法が測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る、既設プラントの構造物部材の計測装置および方法を示す概略図であり、（ａ）は本実施の形態に係る計測装置の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ｃ断面図である。
【００１５】
本実施の形態は、被測定物の取り外しが容易な場合などに有効な実施の形態であり、複数の同一形状の部品を測定する場合や、長時間計測作業が出来ない場所にある部品を取り外して別の作業場に移動させて計測する場合などに適用することができる。
【００１６】
本実施の形態においては、まず、被測定物１の製品図面の寸法である理論形状に対して数ｍｍ予め小さくオフセットして製作されたテンプレート２を、作業場に仮置きした架台５０の上に設置する。次に、取り外した被測定物１を移動させ、テンプレート２の上に設置することで、テンプレート２を被測定物１に対して固定する。作業場の床面の、被測定物１とテンプレート２が同時に撮影できる位置に、計測ユニットであるカメラユニット４を設置する。このとき、テンプレート２の計測部位には、図示しない位置決めブロックが取り付けられており、この位置決めブロックによって後述するようにカメラユニット４の位置決めを行う。
【００１７】
図２は、本実施の形態の計測装置に用いられるカメラユニット４の構成図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）はカメラユニットの部分拡大図、（ｃ）は、テンプレートを含むカメラユニットを上方から見た拡大図である。なお、図２において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００１８】
カメラユニット４は、図示しない天井クレーンによって吊り下げられ、床面に対して垂直に設けられたカメラユニット操作棒２６と、カメラユニット操作棒２６が貫通して取り付けられて床面に水平に設けられたカメラユニット本体３７と、カメラユニット本体３７の上部に設けられたプレート３２と、プレート３２上に設けられたカップ３４とから構成される。
【００１９】
カメラユニット本体３７の内部には、プレート３２をカメラユニット本体３７に対して上下に移動させるエアシリンダ２７と、カメラブロック３３とが設けられている。カメラブロック３３の内部には、カメラ本体３１が挿入されて固定され、カメラ本体３１の両側に照明３６がさらに挿入可能になっている。プレート３２の上部には、円筒形状のカップ３４が取り付けられている。カメラユニット本体３７の底部には、回転軸２９とリンク２８が設けられている
被測定物１に取り付けられたテンプレート２にはカメラユニット操作棒２６の外径に等しい窪みが設けられた位置決めブロック２５がボルトにて固定されている。
【００２０】
なお、図２に示したカメラユニット４は、作業場床面とほぼ水平に載置されたテンプレート２を撮影する場合、すなわちカメラユニット４のカメラ本体３１が上向きになっている例であるが、床面とほぼ垂直のテンプレート２を撮影する場合には、横向きのカメラ本体３１を設けた同様の構造のカメラユニット４を用いることで、同様に本実施の形態に係る計測方法を実施することができる。
【００２１】
カメラユニット４を位置決めする際には、カメラユニット４に設けられているカメラユニット操作棒２６を、テンプレート２に取り付けられている位置決めブロック２５の窪みに挟んで固定し、カメラユニット本体３７が作業場の床面につくように配置する。このようにすることによって、カメラユニット４を所定の位置に位置決めできる。その後、エアシリンダ２７を稼動させて上下にプレート３２を動かすことによって、カメラユニットのカップ３４をテンプレート２に押し付け、被測定物１とカメラユニット４が一定距離を保った状態で撮影する。撮影中は、カメラ３１の両側に設置された照明３６によってカップ３４の内部を一定の照度に保つようにする。
【００２２】
床面とテンプレート２が水平でない場合には、リンク２８を、回転軸２９を中心にシーソーのように動かすことによって、カメラユニット４をテンプレート２と水平になるように設置することができる。
【００２３】
このような構成からなる本実施の形態において、カメラユニット４を、位置決めブロック２５を利用して位置決めするにことよって、被測定物１と、被測定物１に固定されたテンプレート２とを撮影する。撮影された映像を録画してデジタル画像に変換し、画像計測ソフトで被測定物１とテンプレート２との相対距離を計測する。そして、計測した被測定物１とテンプレート２との相対距離のデータを、例えば図示しない電子計算機などに取り込み、この相対距離のデータに基づいて被測定物１の寸法を算出する。
【００２４】
なお、位置決めブロック２５は、テンプレート２のうち計測が必要な箇所全てに設けられており、一箇所の計測が終わったら、次の位置決めブロック２５へとカメラユニット４を移動させて同様に計測を行う。なお、計測した被測定物１とテンプレート２との相対距離のデータに基づく被測定物１の寸法の算出については、カメラユニット４による全ての箇所における相対距離の計測が終わった後に、全ての相対距離のデータを用いてまとめて行うこともできる。
【００２５】
ところで、被測定物１にはボルト穴等が設けられている場合がある。このような場合に、以下に、本実施の形態の計測装置であるテンプレート２とカメラユニット４を用いて被測定物１を具体的に計測する方法を図３から図５を参照して述べる。
【００２６】
図３は、本実施の形態に係る計測装置のうち、被測定物の輪郭形状を計測する場合に用いられるテンプレートの部分拡大図である。図３において、図１と同一の構成については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００２７】
図３に示したように、被測定物１に取り付けられるテンプレート２には、被測定物１の輪郭形状を測定するために、罫書き線１２と位置情報１４が予め刻印されている。このようにして、罫書き線１２と位置情報１４が刻印されたテンプレート２を基準に被測定物１の撮影を行い、被測定物１とテンプレート２の寸法を比較して、被測定物１の正確な輪郭形状の寸法を算出する。
【００２８】
このようにすることで、容易に被測定物１の外形寸法を計測することができる。
【００２９】
図４は、本実施の形態に係る計測装置のうち、被測定物に設けられた穴の形状を計測する場合に用いられるテンプレートの部分拡大図である。図４において、図１と同一の構成については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００３０】
図４に示したように、被測定物１に設けられた穴１８を計測するためには、被測定物１に取り付けられるテンプレート２に、穴１８の理論形状よりも数ｍｍ大きな基準穴１６を予め設けておく。さらにテンプレート２のこの基準穴１６の円周に、罫書き線１７、方向２０、穴番号１９を予め刻印しておく。また、この罫書き線１７上には、点４１と点４２を刻印しておく。
【００３１】
このようにして被測定物１に設けられた穴１８を計測する場合には、基準穴１６を設けるとともに、それぞれの基準穴１６に罫書き線１７，方向２０，穴番号１９，罫書き線上の点４１，４２を刻印したテンプレート２に、カメラユニット４を接触させて一定距離かつ垂直な方角から撮影する。撮影された映像を録画してデジタル画像に変換し、画像計測ソフトでテンプレート穴と被測定物穴の輪郭から３点ずつ選択し、３点円弧法にて個々の中心座標を求める。この中心座標との差分から被測定物穴の位置や寸法を算出する。
【００３２】
このようにすることで、容易に被測定物１の穴１８の位置と寸法を計測することができる。
【００３３】
このとき、カメラユニット４にて撮影された映像の例を図５として示す。なお、図５において、図４と同一の構成については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００３４】
このようにして、撮影映像が傾いた場合であっても、罫書き線１７上に予め刻印した点４１と点４２から傾き分を求めることができる。
【００３５】
このようにすることで、Ｘ成分、Ｙ成分の誤差を正確に評価することができ、傾きのない映像と同様に寸法の算出ができる。
【００３６】
さらに、複数の同一形状の部品を測定する場合は、一つのテンプレートを所定の位置にセットし、複数の同一形状部品をカセットの様に差換える。
【００３７】
これによって、同じ条件で連続的に位置関係を把握することが出来る。
【００３８】
このような本実施の形態によれば、長時間計測作業が出来ない場所にある部品を取り外して別の作業場に移動させて計測することが可能となる。例えば、原子力発電所の線量が高い場所にある被測定物を計測する場合には、被測定物を取り外さずに計測しようとすると、センサやカメラ等の電子機器自体が放射能の影響を受けるため、長時間の計測作業が行えない。このような場合に本実施の形態を用い、被測定部材１をたとえば燃料プールやＤＳピット等の線量が低い場所に設けた作業場に移動して計測することで、放射線量の高い場所の部材でも、容易に計測を行うことが出来る。
【００３９】
また、本実施の形態においては、被測定物１の製品図面の寸法である理論形状を基準に、被測定物１の輪郭や穴１８に応じた加工を行ったテンプレート２を用い、このテンプレート２を被測定物１に固定することで被測定物１の計測を行うので、被測定物１に穴がある場合でも一度の計測で寸法が算出できる。
【００４０】
また、被測定物１にテンプレート２を設置するだけで、精密な作業を必要としないので、遠隔操作によっても計測を行うことができる。
【００４１】
また、テンプレート２はカメラユニット操作棒の形状に合せた位置決めブロック２５が取り付けられているため、カメラユニット４を精密に移動させなくても、カメラユニット操作棒２６を位置決めブロック２５の窪みにはさむように移動させることによって、所定の位置に配置できる。また、カメラユニット４のカップ３４をテンプレート２に押しつけているため、常に一定の距離、つまりはカップ３４の高さを保った状態で撮影でき、また、カップ３４内を照明３６で照らしているため、外部で他の点検作業等が行われていて発光があったとしても、外部の明かりを遮断して、影響を受けることなく撮影ができる。
【００４２】
なお、発電プラント構造物の部材のように大物部材が被測定物１となる場合、計測に適用するテンプレート２も大型となることから、一体構造では運搬が難しくなる。このような場合、計測に用いるテンプレート２を工場で複数に分割して製造することも可能である。このような場合の例を本実施の形態の変形例として図６を参照して説明する
図６は、本実施の形態の変形例に係る計測装置の分割式テンプレートの分割部分を拡大した部分構造図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。この分割テンプレート２ａは、分割部分を接続プレート５１と位置決めピン５２、ボルト５３で固定することにより組み立てられる。輪郭を計測するために分割テンプレート２ａに設けられる罫書き線や位置情報などの刻印、また穴や突き出し部の計測のための基準穴やその刻印については、分割テンプレート２ａを組み立てた状態にて加工する。輸送時や廃却時には、接続プレート５１、位置決めピン５２、ボルト５３を取り外して分割して運搬する。これにより、大形のテンプレートも容易に運搬できるようになる。
【００４３】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る、既設プラントの構造物部材の計測装置および方法を示す概略図であり、（ａ）は本実施の形態に係る計測装置を被測定物に取り付けた際の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ｃ断面図である。
【００４４】
本実施の形態は、被測定物の取り外しが困難な場合などに有効な実施の形態である。本実施の形態は、被測定物１の製品図面の寸法である理論形状に対して数ｍｍ予め小さくオフセットして製作されたテンプレート２を、被測定物１に取り付けて固定し、被測定物１とテンプレート２が同時に撮影できる位置に設置した計測ユニットであるカメラユニット４を設置する。
【００４５】
テンプレート２の被測定物１への固定は、被測定物１に設けられているボルト穴を利用し、このボルト穴にボルト３を締結することで行われる。その後は、第１の実施の形態と同様に、テンプレート２を被測定物１に取り付けて被測定物１の計測を行う。
【００４６】
ところで、被測定物１には突き出し部等が設けられている場合がある。このような場合に、以下に、本実施の形態の計測装置であるテンプレート２とカメラユニット４を用いて被測定物１の突き出し部６を具体的に計測する方法を図８を参照して述べる。
【００４７】
図８は、本実施の形態に係る計測装置のうち、被測定物に設けられた突き出し部形状を計測する場合に用いられるテンプレートの部分拡大図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示した断面図である。
【００４８】
図８に示したように、被測定物１に設けられた突き出し部６を計測するためには、被測定物１に取り付けられるテンプレート２に、突き出し部６の理論形状よりも大きな基準穴２１を設けておく。そしてこの基準穴２１の内壁面には、計測ユニットである複数の非接触型の距離センサ２２を配置しておく。
【００４９】
このようにして、テンプレート２を被測定物１に取り付けて固定すると、テンプレート２の基準穴２１に被測定物１に設けられた突き出し部６が挿入される。そして、基準穴２１の内壁面に組み込まれた複数の被接触型の距離センサ２２により測定を行いたい突き出し部６までの距離を計測することができる。
【００５０】
このようにすることで、容易に被測定物１の突き出し部６の寸法を計測することができる。
【００５１】
また、被測定物に穴が設けられている場合は、被測定物１を取り外さない状態で、テンプレート２を被測定物１に取り付けて固定したのち、第１の実施の形態と同様に、穴の位置と寸法を計測することができる。
【００５２】
本実施の形態によれば、被測定物１を取り外すことなく計測するので、被測定物を取り外す場合に比べて、分解・組立作業時間の削減ができ、特に発電プラントのように構造物の分解に数日かかるものがある場合には、工期を大幅に短縮することができる。また、分解した構造物部材を置くスペースが不要となる。
【００５３】
なお、本実施の形態で示した突き出し部の計測方法は、被測定物１を取り外して計測する第１の実施の形態においても、同様に被測定物に突き出し部が設けられている場合には適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る計測装置および方法を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ｃ断面図。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の計測装置で用いる計測ユニットであるカメラユニットの概略構成図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）はカメラユニットの部分拡大図、（ｃ）は、テンプレートを含むカメラユニットを上方から見た拡大図。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態の計測装置で用いるテンプレートの部分拡大図。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態の計測装置で用いるテンプレートの部分拡大図。
【図５】カメラユニットにて撮影した映像を示す説明図。
【図６】本発明に係る第１の実施の形態の変形例の計測装置で用いる分割式テンプレートの部分構造図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る計測装置および方法を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ｃ断面図。
【図８】本発明に係る第１の実施の形態の計測装置で用いるテンプレートの部分拡大図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１…被測定物、２…テンプレート、３…ボルト、４…カメラユニット、６…突き出し部、１２…罫書き線、１４…位置情報、１６…基準穴、１７…罫書き線、１８…（被測定物）穴、１９…穴番号、２０…方向、２２…距離センサ、２５…位置決めブロック、２６…カメラユニット操作棒、２７…エアーシリンダ、２８…リンク、２９…回転軸、３１…カメラ本体、３２…プレート、３３…カメラブロック、３４…カップ、３６…照明、４０…罫書き線、４１…点（罫書き線上の選択位置）、４２…点（罫書き線上の選択位置）、５０…架台。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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