JP2007155394A - 燃料棒検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動装置の精度に依存せずに、安価で容易に燃料棒全体を高精度に検査できる燃料棒検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】被検査体である燃料棒１００を撮影する検査ヘッド４と、燃料棒１００または検査ヘッド４を移動させる移動手段と、検査ヘッド４で撮影した燃料棒１００の外観画像から外観寸法検査または欠陥検査をする燃料棒検査制御装置６とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料棒集合体に収納される燃料棒を検査する燃料棒検査装置に関する。

燃料棒は、長さ約４ｍの被覆管内に燃料ペレットを封入し、被覆管の両端に端栓を溶接し密閉したものである。この燃料棒は、幾つかの製造工程を経て作られるため、製造工程の途中で被覆管の外表面を損傷してしまう可能性がある。このような損傷の有無は、安全性を確保するために厳正な検査を行う必要がある。

従来の燃料棒の外観検査においては、検査員による目視検査や渦流法を用いた検査などが行われている。目視検査には、検査員の目で直接観察して判定を行う直接目視と、ＴＶカメラで撮影した映像をモニタ上に映し出して検査する間接目視の方法とがある。

一般的に目視検査では、検査を行う人間の観察力や判断力などに依存する割合が高いため、検査員の熟練度により検査結果にバラツキが生じてしまうことが指摘されている。また、同一検査員による目視検査においても、長時間による目視検査により疲労を伴う場合、検査結果に影響を及ぼす可能性がある。

特に燃料棒のような長尺円筒形状の被検体を検査する場合、直接目視検査に要する時間および検査員の疲労の程度は甚大である。このため、検査員の体調などにより検査結果が左右されてしまうことがあり、また、ＴＶカメラなどによる間接目視検査においても、微細な傷をモニタ上で視認できるように拡大撮影する必要があるため、直接目視と同様の問題が生じることとなる。

一方、渦流法を用いた検査方法は、ＪＥＡＧ４２０４により指針化されている。しかし、渦流法による検査では、金属表面の渦電流の変化、すなわちインピーダンス変化を捉える必要があるため、燃料棒表面にプローブ（センサ）を接触あるいは近接させて傷の有無を検査しなければならない。このため、燃料棒付近における空間的な制約が問題となる。

また、使用済燃料棒においては放射線の放出があり、ＭＯＸ（混合酸化物）燃料については新燃料棒の時点で既に放射線の放出があるため、放射線被ばく防護の観点から検査員が近づくことができず、遠隔非接触で検査を行う必要がある。

これらの問題を解決する非接触の燃料棒検査装置が、特許文献１にて提案されている。特許文献１によれば、駆動装置にて燃料棒もしくはカメラを移動させて燃料棒の全面を順次カメラで撮影していき、撮影した複数の画像をつなぎ合わせた展開画像を作成する。この展開画像に画像処理を施し、燃料棒表面の欠陥を自動検出する。
特開２００５−１６４３０１号公報

燃料棒を撮影した複数の画像をつなぎ合わせる方法では、駆動装置の移動制御情報を基に画像のつなぎ合わせを行っているため、画像のつなぎ合わせを正確に行うには、駆動装置の移動精度や、駆動時の機器の位置ずれなどを含めた精度を、画像の画素分解能よりも高精度にする必要がある。

また、燃料棒の検査においては微細な欠陥を検出するため、画像の画素分解能を高精度にする必要があり、燃料棒を撮影した複数の画像をつなぎ合わせる方法では、移動制御が高く高価な駆動装置を用いなければならず、要求される精度によっては実現し難いことが想定される。

さらに、燃料棒を撮影した複数の画像をつなぎ合わせる方法では、駆動装置の移動精度に見合う精度で各機器を設置する必要があるため、機器の設置作業には相当な時間と高度な技術力が必要とされる。

本発明は、上記の問題点を鑑みなされたものであり、駆動装置の精度に依存せずに、安価で容易に燃料棒全体を高精度に効率よく検査できる燃料棒検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る燃料棒検査装置は、請求項１及び２に記載したように、被検査体である燃料棒を撮影する検査ヘッドと、燃料棒または検査ヘッドを移動させる移動手段と、検査ヘッドで撮影した燃料棒の外観画像から外観寸法検査または欠陥検査をする燃料棒検査制御装置とを有することを特徴とする。

また、請求項９及び１０に記載したように、被検査体である燃料棒の周囲において燃料棒の長手方向の所定の位置における全外周を撮影可能な位置に設置された複数の検査ヘッドと、燃料棒または複数の検査ヘッドを燃料棒の長手方向に沿って移動させる移動装置と、検査ヘッドで撮影した燃料棒の外観画像から外観寸法検査または欠陥検査をする燃料棒検査制御装置とを有することを特徴とする。

本発明に係る燃料棒検査装置によると、燃料棒検査を行う際に、駆動装置の精度に依存せず高精度に、安価に、且つ効率よく行うことが可能になった。

本発明に係る燃料棒検査装置の実施形態について、添付図面に基づいて説明する。

〔第１実施形態〕
図１〜図９は、本発明に係る燃料棒検査装置の第１実施形態について示す図である。

図１に示すように、第１実施形態の燃料棒検査装置１は、被検査体である燃料棒１００を保持する燃料棒保持装置２と、燃料棒１００を軸廻りに回転させる回転装置３（移動手段）と、燃料棒１００を撮影する検査ヘッド４及び燃料棒１００を燃料棒１００の長手方向において相対移動させる移動装置５（移動手段）と、回転装置３による回転駆動や移動装置５による移動駆動の制御や、検査ヘッド４で撮影した燃料棒１００の外観画像から外観寸法検査及び欠陥検査を行う燃料棒検査制御装置６とから構成される。

燃料棒保持装置２は、燃料棒１００を例えば両端から挟み込むようにして両持ち保持する燃料棒保持部７を有する。

回転装置３は、燃料棒１００を軸周りに回転させる回転駆動装置（図示せず）を内蔵する回転駆動部８と、回転駆動部８による燃料棒１００の回転を案内する回転ガイド部９とを有する。

検査ヘッド４は、被検査体である燃料棒１００に光（照明）を照射する照明装置（図示せず）や、燃料棒１００の外観を撮影する光学レンズ及びカメラ（図示せず）で構成される。

移動装置５は、検査ヘッド４を燃料棒１００の長手方向に沿って移動させる平行移動駆動部１０を有する。平行移動駆動部１０は、検査ヘッド４の移動を案内する平行移動ガイド部１１を有し、内蔵する移動駆動装置（図示せず）により検査ヘッド４を平行移動ガイド部１１に沿って移動させる。

検査ヘッド４は、平行移動駆動部１０の平行移動ガイド部１１に、検査ヘッド４が移動する際にカメラが常に燃料棒１００と対面するように設置される。また、検査ヘッド４のカメラの水平方向または垂直方向を燃料棒１００の長手方向と平行にして設置することで、撮影画像において燃料棒１００の長手方向が水平方向または垂直方向になるようにする。

燃料棒検査制御装置６は、回転装置３の回転駆動や移動装置５の平行移動駆動を制御する駆動制御装置１２と、検査ヘッド４で撮影された燃料棒１００の外観画像から回転装置３及び移動装置５の移動情報を画像処理にて画像計測する画像計測装置１３と、検査ヘッド４の外観画像から画像処理にて外観寸法検査および欠陥検査を行う画像検査装置１４とから構成される。

燃料棒検査装置１は、燃料棒１００を回転装置３により回転させつつ、検査ヘッド４を移動装置５で燃料棒１００の長手方向に沿って移動させて、燃料棒１００の外観画像を撮影する。

図２に、検査ヘッド４のカメラの水平方向を燃料棒１００の長手方向に一致させた場合の、燃料棒１００の外観画像Ｐ１を示す。

外観画像Ｐ１を撮影する際に、外観画像Ｐ１における燃料棒１００の上縁１０１及び下縁１０２が検査ヘッド４のカメラの撮影範囲内に収まるように検査ヘッド４の光学レンズを選定するとともに、検査ヘッド４と燃料棒１００との相対距離を調整する。

また、検査ヘッド４の光学レンズとして、燃料棒１００からの光を平行光に変換するテレセントリックレンズを用いることで、近くの物体は大きく撮影され、遠くのものは小さく撮影されるといった距離への依存性がなくなる。

これにより、回転装置３による燃料棒１００の回転時や、移動装置５による検査ヘッド４の移動時に各装置間に位置ずれなどが発生し、燃料棒１００と検査ヘッド４との距離が変わった場合でも、一定の燃料棒１００が検査ヘッド４のカメラに撮影される際の撮影範囲を一定に確保でき、燃料棒１００を一定の画素分解能で撮影できる。

すなわち、燃料棒検査制御装置６に燃料棒１００及び検査ヘッド４間の距離を計測する３次元計測を設置する必要がなくなった分、処理が簡素化される。また、３次元計測を必要としないことから３次元計測時の計測誤差を省くことができ、検査性能を向上させることが可能となる。

次に、燃料棒検査装置１を用いて燃料棒１００の検査を行う際の手順を説明する。

燃料棒１００は、燃料棒保持装置２の燃料棒保持部７に、軸廻りにおいて回転自在に保持される。また、検査ヘッド４は、移動装置５の平行移動ガイド部１１に移動自在に設置される。

回転装置３は、駆動制御装置１２で制御されて燃料棒１００を回転させる。また、検査ヘッド４は、駆動制御装置１２に制御されて燃料棒１００の長手方向に沿って移動しながら燃料棒１００の外観画像を連続的に撮影する。このとき、回転装置３の回転及び移動装置５の移動は、連続する外観画像の一部が重なり合うように駆動制御装置１２で制御される。

まず、検査ヘッド４を定位置に静止させて燃料棒１００を軸廻りに回転させながら、燃料棒１００の撮影を行う。

画像計測装置１３では、検査ヘッド４により連続的に撮影した外観画像から、回転装置３により回転させた燃料棒１００の回転角度と回転時の燃料棒１００の位置ずれとを、画像処理にて計測する。

図３及び図４に示す外観画像Ｐ２及びＰ３は、連続的に撮影された２枚の外観画像を示していて、位置合わせの際の目安となり得る特徴的構造位置１０４が撮影されている。外観画像Ｐ２及びＰ３から、燃料棒１００の回転時に燃料棒１００の位置ずれが発生し、燃料棒１００の撮影位置が画像垂直方向及び水平方向にずれていることこがわかる。

まず、燃料棒１００の垂直方向の位置ずれを補正する。画像計測装置１３は、線分を検出する手法として一般的に用いられるハフ変換等の画像処理を行って、外観画像における燃料棒１００の上縁１０１、下縁１０２を抽出し、上縁１０１、下縁１０２から外観画像における燃料棒１００の長手方向の中央線１０３を求める。この中央線１０３の位置を一致させるように外観画像Ｐ２またはＰ３を垂直方向に移動させることで、燃料棒１００の垂直方向の位置ずれを補正することができる。

次に、燃料棒１００の水平方向の位置ずれを補正する。画像計測装置１３は、中央線１０３を頂点として、外観画像における燃料棒１００の上縁１０１、下縁１０２間を円柱展開する。図５及び図６に、燃料棒１００の外観画像Ｐ２及びＰ３をそれぞれ展開した円柱展開画像Ｐ４及びＰ５を示している。

画像計測装置１３は、この円柱展開画像Ｐ４及びＰ５において、例えば特徴的構造位置１０４に基づいてマッチング処理を実行し、円柱展開画像Ｐ４及びＰ５間の位置合わせを行い、図７に示すような円柱展開画像Ｐ４及びＰ５の合成画像Ｐ６を作成し、画像間の垂直ずれ量Ｄ１と水平ずれ量Ｄ２とを求める。

画像計測装置１３は、垂直ずれ量Ｄ１から燃料棒１００の回転角度を計算するとともに、水平ずれ量Ｄ２から燃料棒１００の水平方向の位置ずれを補正する。また、画像計測装置１３は、円柱展開画像Ｐ４及びＰ５を合成させて、図８に示すような周方向展開画像Ｐ７を作成する。なお、周方向展開画像とは、燃料棒１００を複数の周方向から連続的に撮影した画像を合成して、燃料棒１００の全外周分の展開画像としたものである。

外観画像Ｐ１及びＰ２にはハレーション領域（白く飽和した領域）が発生する可能性がある。すなわち、燃料棒１００のような円柱をカメラで撮影した場合、撮影した画像の一定の位置にハレーション領域（白く飽和した領域）が発生し、画像検査が不可能なことがある。

しかしながら、燃料棒１００を周方向の異なった角度から撮影した複数の円柱展開画像を利用して、ハレーション領域を除いた周方向展開画像を作成することができる。すなわち、周方向展開画像Ｐ７を作成する際にハレーション領域を除いて円柱展開画像Ｐ４及びＰ５を合成することで、ハレーション領域のない周方向展開画像Ｐ７を作成することができる。

また、外観画像Ｐ２及びＰ３および円柱展開画像Ｐ４及びＰ５を拡大した後で、中央線１０３の計測やマッチング処理を行うことで、１画素以下の計測値が得られ高精度な位置ずれ補正や回転角度計測が可能となる。

周方向展開画像Ｐ７を得るために、燃料棒１００を軸廻りに１周以上回転させるか、または、画像計測装置１３で計算した回転角度が１周以上になるまで順次繰り返す。

次に、移動装置５にて検査ヘッド４を燃料棒１００の長手方向に沿って移動させる。移動装置５は、検査ヘッド４により撮影された連続する外観画像の一部が燃料棒１００の長手方向において重なり合うように、駆動制御装置１２で制御される。

移動装置５により検査ヘッド４を移動させた後、検査ヘッド４を静止させ、回転装置３にて燃料棒１００を回転させ周方向展開画像を作成する処理を行う。得られた周方向展開画像は、燃料棒１００の撮影位置が画像の垂直方向と水平方向においてずれる。

垂直方向のずれは、検査ヘッド４の移動時に発生した検査ヘッド４の位置ずれによるもので、水平方向のずれは、検査ヘッド４の位置ずれと検査ヘッド４の移動によるものである。

図９に示した周方向展開画像Ｐ８は、検査ヘッド４を燃料棒１００の長手方向に沿って移動させるとともに燃料棒１００を軸廻りに回転させて得られたものである。画像計測装置１３は、図９に示すように、周方向展開画像Ｐ７とＰ８間でマッチング処理を実行し、画像間の位置合わせを行って水平ずれ量Ｄ３を求める。そして、画像計測装置１３は、検査ヘッド４の位置ずれを含めた検査ヘッド４の移動量を水平ずれ量Ｄ３から計算する。

また、画像計測装置１３は、周方向展開画像Ｐ８に対応した外観画像から求めた燃料棒１００の中央線を水平ずれ量Ｄ３の分だけシフトさせ、この中央線と周方向展開画像Ｐ７の外観画像から求めた中央線１０３が交わるように垂直方向にシフトさせる。これにより、検査ヘッド４の移動時の垂直方向の位置ずれを補正することが可能である。

この際、画像計測装置１３は、図９のＰ８のＰ７に対して画像垂直方向にはみ出た領域Ｒ１を、周方向において一回転させた位置にはめ合わせて、図１０に示すような周方向展開画像Ｐ７とＰ８とを合成した周方向展開画像Ｐ９を作成する。

そして、周方向展開画像を作成する処理を、駆動制御装置１２にて移動装置５を制御して燃料棒１００の両端部間繰り返すか、または、画像計測装置１３で計算した移動量が燃料棒１００の両端部間の長さになるまで順次繰り返す。

これにより、回転装置３の回転精度と移動装置５の移動精度とが外観画像の画素分解能よりも低い場合や、移動時に機器の位置ずれが発生した場合においても、外観画像の画素分解能と同等以上の精度で外観画像の位置合わせや位置補正が可能となる。

次に、画像検査装置１４が、周方向展開画像を作成する処理で得られた外観画像及び展開画像に画像処理を施し、外観寸法検査と欠陥検査とを行う。

始めに外観寸法検査について説明する。画像検査装置１４は、燃料棒１００の位置ずれを補正した後の外観画像における燃料棒１００の上縁１０１及び下縁１０２の位置を、燃料棒１００の回転角度により、図１１に示すように３次元空間（ｘ，ｙ，ｚ）にプロットする。

画像検査装置１４は、図１２に示すように、３次元空間にプロットしたデータについて、検査ヘッド４の位置ずれを補正した後の検査ヘッド４の移動量Ｄ４を基に合成する。この合成を燃料棒１００の一方の端から他方の端まで繰り返すことにより、図１３に示すように、燃料棒１００の３次元形状を復元することができる。

画像検査装置１４では、この３次元の外観形状を用いて、例えば燃料棒の長さＤ５、直径Ｌ、曲がりＤ６などの寸法を計測し、寸法が規定内であるかの寸法検査を行う。

次に欠陥検査について図１４のフローチャートに基づいて説明する。画像検査装置１４は、展開画像に画像処理を施し燃料棒１００の外観に発生した欠陥を認識し検出する。

画像検査装置１４は、まず欠陥の輪郭線を求めるために濃淡（階調）の変化量を求める微分処理（Ｓ１）を施す。そして、画像検査装置１４は、微分処理によって求められた微分成分の大きさが予め設定された閾値以上である（Ｓ２）場合は、その領域を抽出する２値化処理（Ｓ３）を行う。

２値化処理にて抽出した領域は、欠陥の輪郭線であるため輪郭線で囲まれた領域を欠陥領域とする閉領域埋込み処理（Ｓ４）を行う。

閉領域埋込み処理にて抽出された領域の面積が予め設定された閾値以上である（Ｓ５）場合には、この抽出された領域を欠陥領域として選択する欠陥領域選択処理（Ｓ６）を実行する。このようにして、画像検査装置１４は欠陥領域を抽出する。

第１実施形態の燃料棒検査装置１によれば、外観画像から駆動装置の移動量および各機器の位置ずれを補正することにより、外観画像の画素分解能よりも位置精度の低い駆動装置を用いた場合においても、外観画像の画素分解能と同じ精度で燃料棒の外観寸法検査と欠陥検査を行うことが可能となる。

また、燃料棒１００の軸廻りの回転時、あるいは検査ヘッド４の燃料棒１００の長手方向に沿った移動時に、各機器に位置ずれが発生した場合でも、外観画像の画素分解能と同じ精度で燃料棒の外観寸法検査と欠陥検査を行うことが可能となる。

〔第２実施形態〕
本発明に係る燃料棒検査装置の第２実施形態について図１５に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第２実施形態の燃料棒検査装置１Ａは、第１実施形態の燃料棒検査装置１において、検査ヘッド４の代わりに燃料棒１００を燃料棒１００の長手方向に沿って移動させるようにしたものである。

すなわち、図１５に示すように、燃料棒検査装置１Ａは、燃料棒１００を保持する燃料棒保持装置２Ａと、燃料棒１００を軸廻りに回転させる回転装置３（移動手段）と、燃料棒１００を撮影する検査ヘッド４及び燃料棒１００を燃料棒１００の長手方向に沿って相対移動させる移動装置５Ａと、回転装置３の回転駆動や移動装置５Ａの移動駆動の制御や、検査ヘッド４で撮影した燃料棒１００の外観画像から外観寸法検査及び欠陥検査を行う燃料棒検査制御装置６とから構成される。

燃料棒保持装置２Ａは、燃料棒１００を保持する燃料棒保持部７を有する。

回転装置３は、燃料棒１００を軸廻りに回転させる駆動装置（図示せず）を内蔵する回転駆動部８と、回転駆動部８による燃料棒１００の回転を案内する回転ガイド部９とを有する。

移動装置５Ａは、燃料棒１００を長手方向に沿って移動させる平行移動駆動部１５を有する。平行移動駆動部１５は、燃料棒１００を保持する燃料棒保持装置２Ａの移動を、燃料棒１００の長手方向に沿って案内する平行移動ガイド部１６を有し、内蔵する駆動装置（図示せず）により燃料棒保持装置２Ａを平行移動ガイド部１６に沿って移動させる。

燃料棒検査制御装置６は、第１実施形態の場合と同様に、回転装置３の回転駆動や移動装置５Ａの水平駆動を制御する駆動制御装置１２と、検査ヘッド４で撮影された燃料棒１００の外観画像から回転装置３及び移動装置５Ａの移動情報を画像処理にて画像計測する画像計測装置１３と、検査ヘッド４の外観画像から画像処理にて外観寸法検査および欠陥検査を行う画像検査装置１４とから構成される。

第２実施形態の燃料棒検査装置１Ａは、燃料棒１００を軸廻りに回転させる回転装置３、及び、燃料棒１００を保持した燃料棒保持装置２Ａを燃料棒１００の長手方向に沿って移動させる移動装置５Ａを用いるとともに、検査ヘッド４をカメラが燃料棒１００に常に対面する位置に固定して、燃料棒１００の外観画像を撮影する。

そして、第１実施形態の場合と同様に、撮影された外観画像から燃料棒検査制御装置６にて燃料棒１００の外観寸法検査、欠陥検査を行う。

第２実施形態の燃料棒検査装置１Ａによれば、回転装置３と移動装置５Ａとを用いて燃料棒を回転及び平行移動させることにより、外観画像の画素分解能よりも位置精度の低い駆動装置を用いた場合においても、外観画像の画素分解能と同じ精度で燃料棒の外観寸法検査と欠陥検査を行うことが可能となる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明に係る燃料棒検査装置の第３実施形態について図１６及び図１７に基づいて説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第３実施形態の燃料棒検査装置１Ｂは、第２実施形態の燃料棒検査装置１Ａにおいて、燃料棒１００を軸廻りに回転させる代わりに、検査ヘッド４を燃料棒１００の軸廻りに回転させるようにしたものである。

すなわち、図１６に示すように、燃料棒検査装置１Ｂは、燃料棒１００を固定した状態で保持する燃料棒保持装置２Ｂと、燃料棒保持装置２Ｂを燃料棒１００の長手方向に沿って移動させる移動装置５Ｂ（移動手段）と、被検査体である燃料棒１００を撮影する検査ヘッド４と、検査ヘッド４を燃料棒１００の周囲において燃料棒１００の軸廻りに回転させる検査ヘッド回転装置１７（移動手段）と、検査ヘッド回転装置１７の回転や移動装置５Ｂの移動の制御や、検査ヘッド４で撮影した燃料棒１００の外観画像から外観寸法検査及び欠陥検査を行う燃料棒検査制御装置６とから構成される。

燃料棒保持装置２Ｂは、燃料棒１００を保持する燃料棒保持部７を有する。

移動装置５Ｂは、燃料棒保持装置２Ｂを燃料棒１００の長手方向に沿って移動させる平行移動駆動部１５を有する。平行移動駆動部１５は、燃料棒１００を保持する燃料棒保持装置２Ｂの移動を、燃料棒１００の長手方向に沿って案内する平行移動ガイド部１６を有し、内蔵する駆動モータ（図示せず）により燃料棒保持装置２Ｂを平行移動ガイド部１６に沿って平行移動させる。

検査ヘッド回転装置１７は、図１７に示すように、燃料棒１００の長手方向を中心軸とした円環状に形成され、燃料棒１００の長手方向を回転軸として回転する。また、検査ヘッド回転装置１７の外周上に、検査ヘッド４が検査ヘッド回転装置１７の回転の際に常に燃料棒１００と対面するように設置される。

燃料棒検査制御装置６は、検査ヘッド回転装置１７の回転駆動や移動装置５Ｂの平行移動駆動を制御する駆動制御装置１２と、検査ヘッド４で撮影された燃料棒１００の外観画像から検査ヘッド回転装置１７及び移動装置５Ｂの移動情報を画像処理にて画像計測する画像計測装置１３と、検査ヘッド４の外観画像から画像処理にて外観寸法検査および欠陥検査を行う画像検査装置１４とから構成される。

第３実施形態の燃料棒検査装置１Ｂは、検査ヘッド回転装置１７を用いて、検査ヘッド４を燃料棒１００の中心軸を回転軸として回転させ、移動装置５Ｂを用いて燃料棒保持装置２Ｂに保持された燃料棒１００を長手方向に沿って移動させて、燃料棒１００の全検査面の外観画像を撮影する。

そして、第１実施形態の場合と同様に、撮影された外観画像から燃料棒制御装置４にて燃料棒１００の外観寸法検査、欠陥検査を行う。

第３実施形態によれば、燃料棒１００を長手方向に沿って移動させ、検査ヘッド４を燃料棒１００の長手方向を回転軸として回転させることにより、外観画像の画素分解能よりも位置精度の低い駆動装置を用いた場合においても、外観画像の画素分解能と同じ精度で燃料棒の外観寸法検査と欠陥検査を行うことが可能となる。

なお、第３実施形態では、燃料棒保持装置２Ｂを燃料棒１００の長手方向に沿って移動させたが、検査ヘッド４を移動させるようにしてもよい。

〔第４実施形態〕
次に、本発明に係る燃料棒検査装置の第４実施形態について図１８及び図１９に基づいて説明する。なお、第１実施形態〜第３実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第４実施形態の燃料棒検査装置１Ｃは、第３実施形態の燃料棒検査装置１Ｂにおいて、検査ヘッド４を燃料棒１００の長手方向を回転軸として回転させる代わりに、燃料棒１００の周囲に複数の検査ヘッド４Ａ〜４Ｄを設けたものである。

すなわち、図１８に示すように、燃料棒検査装置１Ｃは、燃料棒１００を固定した状態で保持する燃料棒保持装置２Ｃと、燃料棒１００を長手方向に沿って移動させる移動装置５Ｃ（移動手段）と、被検査体である燃料棒１００を撮影する複数の検査ヘッド４と、移動装置５Ｃの移動の制御や、検査ヘッド４Ａ〜４Ｄで撮影した燃料棒１００の外観画像から外観寸法検査及び欠陥検査を行う燃料棒検査制御装置６とから構成される。

燃料棒保持装置２Ｃは、燃料棒１００を保持する燃料棒保持部７を有する。

移動装置５Ｃは、燃料棒保持装置２を燃料棒１００の長手方向に沿って移動させる平行移動駆動部１５を有する。平行移動駆動部１５は、燃料棒１００を保持する燃料棒保持装置２Ｃの移動を、燃料棒１００の長手方向に沿って案内する平行移動ガイド部１６を有し、内蔵する駆動モータ（図示せず）により燃料棒保持装置２Ｃを平行移動ガイド部１６に沿って平行移動させる。

また、図１９に示すように、複数の、例えば４体の検査ヘッド４Ａ〜４Ｄを、検査ヘッド４Ａ〜４Ｄにより燃料棒１００の長手方向の所定の位置において全周囲を撮影できるように、燃料棒１００の周囲を取り囲むように設置する。このとき、検査ヘッド４Ａ〜４Ｄは、各々が燃料棒１００に対して等距離となる位置に設置されるとよい。そして、移動装置５Ｃにより燃料棒保持装置２に保持された燃料棒１００を長手方向に沿って移動させながら、燃料棒１００全体の外観画像を撮影する。

第４実施形態では、４台の検査ヘッド４Ａ〜４Ｄを使用しているが、３台以上の検査ヘッドを設置すれば全検査面の外観画像が得られ、欠陥検査が可能である。

第４実施形態の燃料棒検査装置１Ｃは、周方向に対して燃料棒１００が曲がった場合でも、曲がりＤ６の寸法検査が可能である。

ここで、第１実施形態〜第３実施形態では、周方向展開画像の作成時にハレーションが発生した箇所を、燃料棒１００、または検査ヘッド４を回転させて得られた外観画像から補うことができるが、第４実施形態では、燃料棒１００、検査ヘッド４Ａ〜４Ｄが共に回転しないために、ハレーション領域を補うことが不可能である。

そこで、第４実施形態では、各検査ヘッド４Ａ〜４Ｄが備えた照明装置を切り替えて外観画像を撮影する。

すなわち、検査ヘッド４Ａで撮影する際には、始めに検査ヘッド４Ａの証明をＯＮにし、その他の検査ヘッド４Ｂ〜４Ｄの照明をＯＦＦにして、外観画像を撮影する。次に、検査ヘッド１７Ｃの照明をＯＮにし、その他の検査ヘッド４Ａ、４Ｂ、４Ｄの照明をＯＦＦにして、外観画像を撮影する。最後に、検査ヘッド４Ｄの照明をＯＮにし、その他の検査ヘッド４Ａ〜４Ｃの照明をＯＦＦにして検査ヘッド４Ａで外観画像を撮影する。

そして、検査ヘッド４Ｂ〜４Ｄで撮影する際にも、同様の手法を用いて、燃料棒１００の外観画像を撮影する。

このように照明を切り替えることで、ハレーションが発生する箇所を変更することができる。証明を切り替えて撮影された外観画像を用いて、相互にハレーション領域を補うことで、ハレーション領域のない外観画像を作成することができる。

検査ヘッド４Ｂ〜４Ｄについても同様に証明を切り替えて外観画像を撮影し、外観画像から燃料棒１００の外観寸法検査及び欠陥検査を行う。

第４実施形態によれば、燃料棒１００を長手方向に沿って移動するとともに燃料棒の周囲に複数の検査ヘッド４Ａ〜４Ｄを設置し、燃料棒検査の際の回転移動を省略することにより、回転時の機器の位置ずれと回転角度を計測する必要がなくなり燃料棒検査の処理を簡素化できる。

なお、第４実施形態では、燃料棒保持装置２Ｃを燃料棒１００の長手方向に沿って移動させたが、複数の検査ヘッド４Ａ〜４Ｄを移動させるようにしてもよい。

本発明に係る燃料棒検査装置の第１実施形態を示す構成図。 第１実施形態における燃料棒の外観画像を示す図。 第１実施形態における燃料棒の外観画像を示す図。 第１実施形態における燃料棒の外観画像を示す図。 第１実施形態における燃料棒の円柱展開画像を示す図。 第１実施形態における燃料棒の円柱展開画像を示す図。 第１実施形態における燃料棒の周方向展開画像を示す図。 第１実施形態における燃料棒の周方向展開画像を示す図。 第１実施形態における燃料棒の周方向展開画像を示す図。 第１実施形態における燃料棒の周方向展開画像を示す図。 第１実施形態における外観寸法検査を示す説明図。 第１実施形態における外観寸法検査を示す説明図。 第１実施形態における外観寸法検査を示す説明図。 第１実施形態における欠陥検査のフローチャート。 本発明に係る燃料棒検査装置の第２実施形態を示す構成図。 本発明に係る燃料棒検査装置の第３実施形態を示す構成図。 第３実施形態における検査ヘッド回転装置を示す説明図。 本発明に係る燃料棒検査装置の第４実施形態を示す構成図。 第４実施形態における複数の検査ヘッドを示す説明図。

符号の説明

１、１Ａ〜１Ｃ 燃料棒検査装置
２、２Ａ〜２Ｃ 燃料棒保持装置
３ 回転装置
４、４Ａ〜４Ｄ 検査ヘッド
５、５Ａ〜５Ｃ 移動装置
６ 燃料棒検査制御装置
７ 燃料棒保持部
８ 回転駆動部
９ 回転ガイド部
１０、１５ 平行移動駆動部
１１、１６ 平行移動ガイド部
１２ 駆動制御装置
１３ 画像計測装置
１４ 画像検査装置
１７ 検査ヘッド回転装置
１００ 外観画像における燃料棒
１０１ 外観画像における燃料棒の上縁
１０２ 外観画像における燃料棒の下縁
１０３ 外観画像における燃料棒の中央線
１０４ 外観画像における燃料棒の特徴的構造位置
Ｐ１〜Ｐ９ 画像

Claims (12)

1. 被検査体である燃料棒を撮影する検査ヘッドと、
   燃料棒または検査ヘッドを移動させる移動手段と、
   検査ヘッドで撮影した燃料棒の外観画像から外観寸法検査をする燃料棒検査制御装置とを有することを特徴とする燃料棒検査装置。
2. 被検査体である燃料棒を撮影する検査ヘッドと、
   燃料棒または検査ヘッドを移動させる移動手段と、
   検査ヘッドで撮影した燃料棒の外観画像から欠陥検査をする燃料棒検査制御装置とを有することを特徴とする燃料棒検査装置。
3. 前記移動手段は、燃料棒または検査ヘッドを燃料棒の軸廻りに回転させる回転装置であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料棒検査装置。
4. 前記移動手段は、燃料棒または検査ヘッドを燃料棒の長手方向に沿って移動させる移動装置であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料棒検査装置。
5. 前記移動手段は、燃料棒を軸廻りに回転させる回転装置と、検査ヘッドを燃料棒の長手方向に沿って移動させる移動装置とを有する請求項１または２記載の燃料棒検査装置。
6. 前記移動手段は、燃料棒を軸廻りに回転させる回転装置と、燃料棒を燃料棒の長手方向に沿って移動させる移動装置とを有する請求項１または２記載の燃料棒検査装置。
7. 前記移動手段は、検査ヘッドを燃料棒の軸廻りに回転させる回転装置と、燃料棒を燃料棒の長手方向に沿って移動させる移動装置とを有する請求項１または２記載の燃料棒検査装置。
8. 前記移動手段は、検査ヘッドを燃料棒の軸廻りに回転させる回転装置と、検査ヘッドを燃料棒の長手方向に沿って移動させる移動装置とを有する請求項１または２記載の燃料棒検査装置。
9. 被検査体である燃料棒の周囲において燃料棒の長手方向の所定の位置における全外周を撮影可能な位置に設置された複数の検査ヘッドと、
   燃料棒または複数の検査ヘッドを燃料棒の長手方向に沿って移動させる移動装置と、
   検査ヘッドで撮影した燃料棒の外観画像から外観寸法検査をする燃料棒検査制御装置とを有することを特徴とする燃料棒検査装置。
10. 被検査体である燃料棒の周囲において燃料棒の長手方向の所定の位置における全外周を撮影可能な位置に設置された複数の検査ヘッドと、
    燃料棒または複数の検査ヘッドを燃料棒の長手方向に沿って移動させる移動装置と、
    検査ヘッドで撮影した燃料棒の外観画像から欠陥検査をする燃料棒検査制御装置とを有することを特徴とする燃料棒検査装置。
11. 燃料棒に照明を照らす複数の照明装置を備え、前記複数の照明装置のＯＮ・ＯＦＦ切り替えにより照明を照らす位置を変えながら複数の検査ヘッドにて燃料棒を撮影することを特徴とする請求項９または１０記載の燃料棒検査装置。
12. 検査ヘッドが燃料棒からの光を平行光に変換するレンズを備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか記載の燃料棒検査装置。

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