特開 2022-136685 形状計測装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022136685

(43)【公開日】2022-09-21

(54)【発明の名称】形状計測装置および方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20220913BHJP

【ＦＩ】

G01B11/24 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021036408

(22)【出願日】2021-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋本 達矢

【テーマコード（参考）】

2F065

【Ｆターム（参考）】

2F065AA53

2F065DD06

2F065GG04

2F065HH05

2F065HH12

2F065JJ03

2F065JJ26

2F065MM14

2F065MM15

2F065PP25

2F065QQ05

2F065SS13

(57)【要約】

【課題】形状計測装置および方法において、形状計測時間を短縮することで作業性の向上を図る。
【解決手段】計測対象物に向けてライン光を照射可能な光照射装置と、光照射装置を移動することでライン光を走査可能な駆動装置と、計測対象物を撮影して輝線画像を取得可能な撮影装置と、ライン光を走査したときの輝線画像におけるライン光に基づいて光照射装置の照射位置および照射角度を設定する位置角度設定部と、光照射装置の照射位置および照射角度と輝線画像におけるライン光に基づいて計測対象物の３次元形状を算出する３次元形状算出部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

計測対象物に向けてライン光を照射可能な光照射装置と、
前記光照射装置を移動することで前記ライン光を走査可能な駆動装置と、
前記計測対象物を撮影して輝線画像を取得可能な撮影装置と、
前記ライン光を走査したときの前記輝線画像における前記ライン光に基づいて前記光照射装置の照射位置および照射角度を設定する位置角度設定部と、
前記光照射装置の照射位置および照射角度と前記輝線画像における前記ライン光に基づいて前記計測対象物の３次元形状を算出する３次元形状算出部と、
を備える形状計測装置。

【請求項2】

前記駆動装置は、前記ライン光の照射位置を水平方向に移動することで前記ライン光を走査させる、
請求項１に記載の形状計測装置。

【請求項3】

前記駆動装置は、前記ライン光の照射角度を変更することで前記ライン光を走査させる、
請求項１に記載の形状計測装置。

【請求項4】

前記位置角度設定部が前記光照射装置の照射位置および照射角度を設定するときの前記ライン光の走査速度は、前記３次元形状算出部が前記計測対象物の３次元形状を算出するときの前記ライン光の走査速度より高速に設定される、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の形状計測装置。

【請求項5】

前記輝線画像に基づいて前記ライン光が前記計測対象物の表面に照射されたときの前記光照射装置の位置および角度を、前記位置角度設定部は、前記照射位置および前記照射角度に設定する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の形状計測装置。

【請求項6】

前記ライン光を走査したときの前記輝線画像の明るさに基づいて前記光照射装置のライン光の出力を設定する出力設定部が設けられる、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の形状計測装置。

【請求項7】

前記出力設定部は、前記ライン光を走査したときの前記輝線画像における前記ライン光の幅に基づいて前記光照射装置のライン光の出力を設定する、
請求項６に記載の形状計測装置。

【請求項8】

前記計測対象物に対して異なる複数の方向からライン光を照射可能な複数の前記光照射装置を有する、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の形状計測装置。

【請求項9】

前記複数の前記光照射装置は、異なる色のライン光を照射可能である、
請求項８に記載の形状計測装置。

【請求項10】

光照射装置から計測対象物に向けてライン光を照射すると共に前記ライン光を走査させる工程と、
前記計測対象物を撮影して調整用輝線画像を取得する工程と、
前記調整用輝線画像における前記ライン光に基づいて前記光照射装置の照射位置および照射角度を設定する工程と、
前記照射位置および前記照射角度が設定された前記光照射装置から前記計測対象物に向けてライン光を照射する工程と、
前記計測対象物を撮影して形状計測用輝線画像を取得する工程と、
前記光照射装置の照射位置および照射角度と前記形状計測用輝線画像における前記ライン光に基づいて前記計測対象物の３次元形状を算出する工程と、
を有する形状計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、計測対象部材の形状を３次元計測する形状計測装置および方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

原子炉で発生した放射性廃棄物は、例えば、廃棄貯蔵庫の水中で保管される。貯蔵庫に保管された放射性廃棄物は、必要に応じて遠隔で操作されるロボットにより取り出される。放射性廃棄物は、貯蔵庫に多数保管され、貯蔵庫の上部に配置されたロボットが放射性廃棄物を把持して取り出す。このとき、放射性廃棄物は、投棄貯蔵されており、乱雑に積み重なっていることから、事前に形状を計測する必要がある。部材の形状を計測する技術としては、下記特許文献に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１１１７８０号公報

【特許文献2】特開２０１４－０９８６０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したように、貯蔵庫に保管された放射性廃棄物は、投機貯蔵されており、乱雑に積み重なっていることから、取り出す前に積重形状を計測する必要がある。形状計測方法としては、例えば、レーザ光源とカメラを用いた光切断法がある。この場合、放射性廃棄物に対してレーザ光源からレーザを照射し、カメラがレーザ光のレーザラインを撮影し、その撮影画像に基づいて形状を特定する。ところが、放射性廃棄物は、貯蔵庫に保管された状態で、形状だけでなくその位置が不確定である。そのため、放射性廃棄物に対して正確にレーザを照射することが困難となり、作業時間が長くなってしまうという課題がある。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、形状計測時間を短縮することで作業性の向上を図る形状計測装置および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】

【0006】

上記の目的を達成するための本開示の形状計測装置は、計測対象物に向けてライン光を照射可能な光照射装置と、前記光照射装置を移動することで前記ライン光を走査可能な駆動装置と、前記計測対象物を撮影して輝線画像を取得可能な撮影装置と、前記ライン光を走査したときの前記輝線画像における前記ライン光に基づいて前記光照射装置の照射位置および照射角度を設定する位置角度設定部と、前記光照射装置の照射位置および照射角度と前記輝線画像における前記ライン光に基づいて前記計測対象物の３次元形状を算出する３次元形状算出部と、を備える。

【0007】

上記の目的を達成するための本開示の形状計測方法は、光照射装置から計測対象物に向けてライン光を照射すると共に前記ライン光を走査させる工程と、前記計測対象物を撮影して調整用輝線画像を取得する工程と、前記調整用輝線画像における前記ライン光に基づいて前記光照射装置の照射位置および照射角度を設定する工程と、前記照射位置および前記照射角度が設定された前記光照射装置から前記計測対象物に向けてライン光を照射する工程と、前記計測対象物を撮影して形状計測用輝線画像を取得する工程と、前記光照射装置の照射位置および照射角度と前記形状計測用輝線画像における前記ライン光に基づいて前記計測対象物の３次元形状を算出する工程と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示の形状計測装置および方法によれば、形状計測時間を短縮することで作業性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態の形状計測装置を表す概略構成図である。

【図2】図２は、第１実施形態の形状計測方法を表すフローチャートである。

【図3】図３は、レーザプロジェクタの走査方法を表す説明図である。

【図4】図４は、レーザプロジェクタの走査方法の変形例を表す説明図である。

【図5】図５は、計測対象物に対するレーザプロジェクタとＣＣＤカメラとの位置関係を表す側面図である。

【図6】図６は、輝度画像を表す概略図である。

【図7】図７は、放射性廃棄物の貯蔵庫を表す概略図である。

【図8】図８は、第２実施形態の形状計測装置における計測対象物に対するレーザプロジェクタとＣＣＤカメラとの位置関係を表す平面図である。

【図9】図９は、計測対象物に対するレーザプロジェクタとＣＣＤカメラとの位置関係を表す側面図である。

【図10】図１０は、計測対象物に対するレーザプロジェクタとＣＣＤカメラとの位置関係を表す背面図である。

【図11】図１１は、輝度画像を表す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0011】

［第１実施形態］
＜放射性廃棄物の貯蔵庫＞
図７は、放射性廃棄物の貯蔵庫を表す概略図である。

【0012】

図７に示すように、貯蔵庫１００は、貯蔵容器１０１と、上蓋１０２とを有する。貯蔵容器１０１は、上部が開放され、上蓋１０２が着脱自在に装着される。貯蔵容器１０１は、内部に水が貯留され、多数の放射性廃棄物Ｍが水中に貯留されて収容される。上蓋１０２は、取出装置１０３と形状計測装置１０が装着される。取出装置１０３は、上蓋１０２の上部に配置され、上蓋１０２の図示しない開口部から貯蔵容器１０１の内部に垂下する多関節アーム１０４を有する。多関節アーム１０４は、先端部に放射性廃棄物Ｍを把持可能なハンド部１０５が装着される。

【0013】

形状計測装置１０は、放射性廃棄物Ｍの形状を計測するものである。放射性廃棄物Ｍは、貯蔵容器１０１の内部に煩雑に収容されていることから、取出装置１０３が放射性廃棄物Ｍを把持する場合、位置や姿勢を特定する必要がある。形状計測装置１０は、上蓋１０２に装着された移動装置１０６から貯蔵容器１０１の内部に垂下する多関節アーム１０７の先端部に装着される。

【0014】

取出装置１０３が貯蔵容器１０１に収容された放射性廃棄物Ｍを外部に取り出すとき、まず、形状計測装置１０が放射性廃棄物Ｍの位置や姿勢を特定する。次に、取出装置１０３の多関節アーム１０４が作動し、ハンド部１０５が特定した放射性廃棄物Ｍを把持する。

【0015】

＜形状計測装置の構成＞
図１は、第１実施形態の形状計測装置を表す概略構成図である。

【0016】

第１実施形態では、図１に示すように、形状計測装置１０は、水中にある放射性廃棄物Ｍを計測対象物Ｍとし、計測対象物Ｍの３次元形状を計測するものとして説明する。形状計測装置１０は、レーザプロジェクタ（光照射装置）１１と、駆動装置１２と、出力調整装置１３と、ＣＣＤカメラ（撮影装置）１４と、制御装置１５と、操作装置１６と、表示装置１７とを備える。そして、制御装置１５は、位置角度設定部２１と、出力設定部２２と、３次元形状算出部２３とを備える。

【0017】

レーザプロジェクタ１１は、計測対象物Ｍに向けてライン光であるレーザ光Ｌを照射可能である。駆動装置１２は、レーザプロジェクタ１１を移動することでレーザ光Ｌを走査可能である。出力調整装置１３は、レーザプロジェクタ１１が照射するレーザ光Ｌの出力を調整可能である。ＣＣＤカメラ１４は、計測対象物Ｍを撮影して輝線画像Ｓ（図６参照）を取得可能である。

【0018】

制御装置１５は、レーザプロジェクタ１１と駆動装置１２と出力調整装置１３とに接続される。制御装置１５は、レーザプロジェクタ１１を制御することで、レーザ光Ｌを照射可能である。制御装置１５は、駆動装置１２と出力調整装置１３を制御可能である。また、制御装置１５は、ＣＣＤカメラ１４が接続される。制御装置１５は、ＣＣＤカメラ１４が撮影した画像を処理可能である。操作装置１６は、制御装置１５に接続される。操作装置１６は、作業者が操作することで、制御装置１５に対して各種の指令信号を入力可能である。表示装置１７は、制御装置１５に接続される。表示装置１７は、ＣＣＤカメラ１４が撮影した輝線画像Ｓや制御装置１５が処理した処理結果などを表示可能である。

【0019】

位置角度設定部２１は、レーザ光Ｌを走査したときに取得した輝線画像Ｓにおけるレーザ光Ｌに基づいてレーザプロジェクタ１１の照射位置および照射角度を設定する。出力設定部２２は、レーザ光Ｌを走査したときの輝線画像Ｓの明るさに基づいてレーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌの出力を設定する。具体的に、出力設定部２２は、レーザ光Ｌを走査したときの輝線画像Ｓにおけるレーザ光Ｌの幅に基づいてレーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌの出力を設定する。３次元形状算出部２３は。レーザプロジェクタ１１の照射位置および照射角度と輝線画像Ｓにおけるレーザ光Ｌに基づいて計測対象物Ｍの３次元形状を算出する。

【0020】

＜形状計測方法＞
図２は、第１実施形態の形状計測方法を表すフローチャート、図３は、レーザプロジェクタの走査方法を表す説明図、図４は、レーザプロジェクタの走査方法の変形例を表す説明図、図５は、計測対象物に対するレーザプロジェクタとＣＣＤカメラとの位置関係を表す側面図、図６は、輝度画像を表す概略図である。

【0021】

第１実施形態の形状計測方法は、レーザプロジェクタ１１から計測対象物Ｍに向けてレーザ光（ライン光）Ｌを照射すると共にレーザ光Ｌを走査させる工程と、計測対象物Ｍを撮影して調整用輝線画像を取得する工程と、調整用輝線画像におけるレーザ光Ｌに基づいてレーザプロジェクタ１１の照射位置および照射角度を設定する工程と、照射位置および照射角度が設定されたレーザプロジェクタ１１から計測対象物Ｍに向けてレーザ光Ｌを照射する工程と、計測対象物Ｍを撮影して形状計測用輝線画像を取得する工程と、レーザプロジェクタ１１の照射位置および照射角度と形状計測用輝線画像におけるレーザ光Ｌに基づいて計測対象物Ｍの３次元形状を算出する工程とを有する。

【0022】

以下、第１実施形態の形状計測方法について具体的に説明する。図１および図２に示すように、ステップＳ１１にて、作業者は、操作装置１６により制御装置１５に対して計測開始指令信号を出力する。すると、制御装置１５は、水中にある計測対象物Ｍに対する形状計測処理を実行する。ステップＳ１２にて、制御装置１５は、レーザプロジェクタ１１を制御することで、計測対象物Ｍに向けてレーザ光Ｌを照射する。また、制御装置１５は、駆動装置１２を制御することで、レーザプロジェクタ１１を高速で移動してレーザ光Ｌの走査を開始する。

【0023】

図３に示すように、ＣＣＤカメラ１４は、計測対象物Ｍに対して鉛直方向であるＺ方向の上方に配置され、計測対象物Ｍを含む所定の領域を撮影可能な撮影範囲Ａが設定されている。この場合、計測対象物Ｍの位置や形状が不明であることから、ＣＣＤカメラ１４の撮影範囲Ａを広く設定することが好ましい。また、レーザプロジェクタ１１は、計測対象物Ｍに対してＺ方向の上方で、ＣＣＤカメラ１４に対して水平方向であるＹ方向の一方に所定間隔を空けて配置される。レーザプロジェクタ１１は、計測対象物Ｍに対して所定の角度でレーザ光Ｌを照射可能である。

【0024】

駆動装置１２は、レーザプロジェクタ１１のＺ方向の位置（高さ）とレーザプロジェクタ１１によるレーザ光Ｌの照射角度を一定に維持したままで、レーザプロジェクタ１１をＹ方向に沿って所定距離だけ移動する。すると、レーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌａがレーザ光Ｌｂまで移動することで、レーザ光Ｌにより計測対象物Ｍを走査することとなる。なお、駆動装置１２によるレーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌによる計測対象物Ｍの走査方向は、この方向に限定されるものではない。図４に示すように、駆動装置１２は、レーザプロジェクタ１１におけるＹ方向およびＺ方向の位置を一定に維持したままで、レーザプロジェクタ１１によるレーザ光Ｌの照射角度を所定角度だけ変更する。すると、レーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌｃがレーザ光Ｌｄまで移動することで、レーザ光Ｌにより計測対象物Ｍを走査することとなる。

【0025】

ここで、レーザプロジェクタ１１によるレーザ光Ｌの走査は、高速で実施することが好ましい。すなわち、図２に示すように、ステップＳ１２におけるレーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌによる計測対象物Ｍの走査速度は、後述する３次元形状算出部２３が計測対象物Ｍの３次元形状を算出するときのレーザ光Ｌの走査速度より高速に設定される。

【0026】

図１および図２に示すように、ステップＳ１３にて、レーザプロジェクタ１１によりレーザ光Ｌを高速で走査するとき、ＣＣＤカメラ１４は、計測対象物Ｍおよび計測対象物Ｍに投影されたレーザ光Ｌを撮影している。制御装置１５は、ＣＣＤカメラ１４が撮影した計測対象物Ｍおよび計測対象物Ｍの調整用輝度画像Ｓを取得する。この場合、制御装置１５は、ＣＣＤカメラ１４が撮影した調整用輝度画像Ｓを動画で取得してもよいし、所定時間ごとの静止画で取得してもよい。ステップＳ１４にて、制御装置１５は、取得した調整用輝度画像Ｓに計測対象物Ｍに向けて照射されたレーザ光Ｌ、つまり、レーザラインが有るかどうかを判定する。

【0027】

ここで、調整用輝度画像Ｓにレーザラインがないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ１２に戻って処理を継続する。一方、調整用輝度画像Ｓにレーザラインが有ると判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ１５にて、調整用輝度画像Ｓにレーザラインを見つけたときのレーザ照射位置（角度）を検出する。例えば、図３に示すように、駆動装置１２によりレーザプロジェクタ１１をＹ方向に沿って移動すると、レーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌａは、計測対象物Ｍの表面に照射されていない。そして、レーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌａをレーザ光Ｌｂ側に移動すると、途中でレーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌが計測対象物Ｍの表面に照射されることとなる。このとき、制御装置１５は、調整用輝度画像Ｓに計測対象物Ｍのレーザラインが有ると判定する。そして、ステップＳ１５では、このときのＹ方向におけるレーザプロジェクタ１１の位置を検出する。なお、図４に示すように、駆動装置１２によりレーザプロジェクタ１１によるレーザ光Ｌの照射角度を変更した場合、制御装置１５は、調整用輝度画像Ｓに計測対象物Ｍのレーザラインが有ると判定したときのレーザプロジェクタ１１によるレーザ光Ｌの照射角度を検出する。

【0028】

図１および図２に示すように、ステップＳ１６にて、レーザプロジェクタ１１によるレーザ光Ｌの照射角度に基づいて、レーザプロジェクタ１１から計測対象物Ｍの表面までの距離（高さ）を算出する。すなわち、Ｙ方向におけるレーザプロジェクタ１１の位置とレーザプロジェクタ１１によるレーザ光Ｌの照射角度に基づいてＺ方向におけるレーザプロジェクタ１１の位置、つまり、計測対象物Ｍの表面からレーザプロジェクタ１１までの高さを算出する。そして、ステップＳ１７にて、位置角度設定部３１は、ステップＳ１５およびステップＳ１６で求めたレーザプロジェクタ１１の角度と高さを、３次元形状計測を実施するときの照射角度と照射位置に設定する。

【0029】

ステップＳ１８からステップＳ２２にて、出力設定部２２は、調整用輝線画像の明るさに基づいてレーザプロジェクタ１１のレーザ光の出力を設定する。すなわち、ステップＳ１８にて、調整用輝線画像の二値化処理を実行する。ここで、二値化処理を実行するときの閾値が予め設定される。調整用輝線画像を二値化処理すると、レーザ光Ｌの照射位置がレーザラインとして白色に表示され、その他が黒色に表示される。ステップＳ１９にて、白色表示されたレーザラインの幅を計測する。ステップＳ２０にて、計測したレーザラインの幅が予め設定された所定値以下かどうかを判定する。

【0030】

計測対象物Ｍが貯留された水は透明度が低いことがあり、レーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌの出力が低いと、レーザ光Ｌが計測対象物Ｍに十分に届かず、レーザ光Ｌのレーザラインが不鮮明になる。そのため、調整用輝線画像を二値化処理したレーザ光Ｌのレーザラインの鮮明度を用いて水の透明度（濁度）を推定する。レーザ光Ｌの出力が適切であればレーザラインの幅が狭く、濃くなって鮮明度が高くなる。ステップＳ２０では、レーザラインの表示が鮮明である所定値以上であるかどうかを判定する。ここで、レーザラインの鮮明度が所定値より小さいと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ２１にて、レーザプロジェクタ１１のレーザ出力が高くなるように調整し、ステップＳ２２に移行する。一方、レーザラインの鮮明度が所定値以上であると判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ２２に移行し、レーザプロジェクタ１１のレーザ出力を現在の出力または調整後の出力に設定する。そして、ステップＳ２３にて、３次元形状算出部２３は、計測対象物Ｍの３次元形状計測を実施する。

【0031】

すなわち、図５および図６に示すように、まず、レーザプロジェクタ１１をステップＳ１７で設定したレーザ光Ｌの照射角度と照射位置に設定する。次に、駆動装置１２によりレーザプロジェクタ１１を低速で移動してレーザ光Ｌにより計測対象物Ｍを走査する。そして、レーザプロジェクタ１１によりレーザ光Ｌを走査したときのＣＣＤカメラ１４が撮影した計測対象物Ｍの形状計測用輝度画像Ｓを取得する。形状計測用輝度画像Ｓには、レーザ光ＬのレーザラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３が表示される。ここで、レーザ光Ｌの照射角度θと、Ｙ方向におけるレーザラインＬ１とレーザラインＬ２，Ｌ３との距離Ｙ１とに基づいて、計測対象物ＭのＺ方向の長さ（高さ）Ｚ１を算出する。取得した複数の形状計測用輝度画像Ｓに対して同様の処理をすることで、計測対象物Ｍの３次元形状を算出する。

【0032】

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態の形状計測装置における計測対象物に対するレーザプロジェクタとＣＣＤカメラとの位置関係を表す平面図、図９は、計測対象物に対するレーザプロジェクタとＣＣＤカメラとの位置関係を表す側面図、図１０は、計測対象物に対するレーザプロジェクタとＣＣＤカメラとの位置関係を表す背面図、図１１は、輝度画像を表す概略図である。なお、第２実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態とほぼ同様であり、図１を用いて説明し、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0033】

第２実施形態において、図１および図８に示すように、形状計測装置１０は、レーザプロジェクタ１１，１８と、駆動装置１２と、出力調整装置１３と、ＣＣＤカメラ（撮影装置）１４と、制御装置１５と、操作装置１６と、表示装置１７とを備える。そして、制御装置１５は、位置角度設定部２１と、出力設定部２２と、３次元形状算出部２３とを備える。

【0034】

第２実施形態では、図８から図１０に示すように、形状計測装置１０は、２つのレーザプロジェクタ１１，１８を有する。駆動装置１２と出力調整装置１３とＣＣＤカメラ１４と操作装置１６と表示装置１７は、第１実施形態とほぼ同様である。２つのレーザプロジェクタ１１，１８は、計測対象物Ｍに対して異なる複数の方向からレーザ光Ｌを照射可能である。レーザプロジェクタ１１は、ＣＣＤカメラ１４に対してＹ方向の一方側に配置され、レーザ光Ｌの照射角度θ１に設定される。レーザプロジェクタ１８は、ＣＣＤカメラ１４に対してＸ方向の一方側に配置され、レーザ光Ｌの照射角度θ２に設定される。すなわち、レーザプロジェクタ１１とレーザプロジェクタ１８は、９０度ずれた位置から計測対象物Ｍに対してレーザ光Ｌを照射する。なお、レーザプロジェクタ１８は、上述した位置に限らず、図８に二点鎖線で示すように、ＣＣＤカメラ１４に対してＹ方向の他方側に配置し、レーザプロジェクタ１１に対して１８０度ずれた位置から計測対象物Ｍに対してレーザ光Ｌを照射するようにしてもよい。また、レーザプロジェクタを３個以上配置してもよい。そして、レーザプロジェクタ１１，１８は、異なる色（例えば、赤色と緑色）のレーザ光Ｌを照射する。

【0035】

形状計測装置１０による形状計測方法は、第１実施形態とほぼ同様である。すなわち、図２のフローチャートの処理にて、ステップＳ１１からステップＳ２２までの処理で、レーザプロジェクタ１１，１８の照射角度と照射高さの設定は、第１実施形態と同様の方法で、レーザプロジェクタ１１，１８の両方、または、一方に対して実施すればよい。また、ステップＳ２３の３次元形状計測の処理は、以下の方法で実施すればよい。

【0036】

図９から図１１に示すように、まず、レーザプロジェクタ１１を設定したレーザ光Ｌの照射角度と照射位置に設定する。次に、駆動装置１２によりレーザプロジェクタ１１を低速で移動してレーザ光Ｌにより計測対象物Ｍを走査する。そして、レーザプロジェクタ１１によりレーザ光Ｌを走査したときのＣＣＤカメラ１４が撮影した計測対象物Ｍの形状計測用輝度画像Ｓを取得する。形状計測用輝度画像Ｓには、レーザ光ＬのレーザラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３が表示される。同様に、レーザプロジェクタ１８を設定したレーザ光Ｌの照射角度と照射位置に設定する。次に、駆動装置１２によりレーザプロジェクタ１８を低速で移動してレーザ光Ｌにより計測対象物Ｍを走査する。そして、レーザプロジェクタ１８１によりレーザ光Ｌを走査したときのＣＣＤカメラ１４が撮影した計測対象物Ｍの形状計測用輝度画像Ｓを取得する。形状計測用輝度画像Ｓには、レーザ光ＬのレーザラインＬ４，Ｌ５，Ｌ６が表示される。

【0037】

そして、レーザ光Ｌの照射角度θ１と、Ｙ方向におけるレーザラインＬ１とレーザラインＬ２，Ｌ３との距離Ｙ１とに基づいて、計測対象物ＭのＺ方向の長さ（高さ）Ｚ１を算出する。また、レーザ光Ｌの照射角度θ１と、Ｘ方向におけるレーザラインＬ４とレーザラインＬ５，Ｌ６との距離Ｘ１とに基づいて、計測対象物ＭのＺ方向の長さ（高さ）Ｚ２を算出する。取得した複数の形状計測用輝度画像Ｓに対して同様の処理をすることで、計測対象物Ｍの３次元形状を算出する。

【0038】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る形状計測装置は、計測対象物Ｍに向けてレーザ光（ライン光）Ｌを照射可能なレーザプロジェクタ（光照射装置）１１と、レーザプロジェクタ１１を移動することでレーザ光Ｌを走査可能な駆動装置１２と、計測対象物Ｍを撮影して輝線画像を取得可能なＣＣＤカメラ（撮影装置）と、レーザ光Ｌを走査したときの輝線画像におけるレーザ光Ｌに基づいてレーザプロジェクタ１１の照射位置および照射角度を設定する位置角度設定部２１と、レーザプロジェクタ１１の照射位置および照射角度と輝線画像におけるレーザ光Ｌに基づいて計測対象物Ｍの３次元形状を算出する３次元形状算出部２３とを備える。

【0039】

第１の態様に係る形状計測装置によれば、計測対象物Ｍの３次元形状計測処理を実行する前に、レーザ光Ｌを走査し、このときの輝線画像に基づいて計測対象物Ｍの位置を特定することで、３次元形状算出処理を実行するときのレーザプロジェクタ１１の照射位置および照射角度を設定することができる。つまり、事前にレーザ光Ｌの走査で対象物Ｍの位置を特定し、位置角度設定部２１が、２次元形状算出時のレーザ光Ｌの照射位置および照射角度を設定することで、３次元形状算出の際に計測対象物Ｍ以外の位置にレーザ光Ｌを照射してしまい、形状測定時間が長くなることを防止しやすくなる。その結果、計測対象物Ｍを３次元形状計測するときの形状計測時間を短縮することで、作業性の向上を図ることができる。

【0040】

第２の態様に係る形状計測装置は、駆動装置１２は、レーザ光Ｌの照射位置を水平方向に移動することでレーザ光Ｌを走査させる。これにより、広い範囲にレーザ光Ｌを走査させることで、計測対象物Ｍを検出することができる。

【0041】

第３の態様に係る形状計測装置は、駆動装置１２は、レーザ光Ｌの照射角度を変更することでレーザ光Ｌを走査させる。これにより、広い範囲にレーザ光Ｌを走査させることで、計測対象物Ｍを検出することができる。

【0042】

第４の態様に係る形状計測装置は、位置角度設定部１２１がレーザプロジェクタ１１の照射位置および照射角度を設定するときのレーザ光Ｌの走査速度は、３次元形状算出部２３が計測対象物Ｍの３次元形状を算出するときのレーザ光Ｌの走査速度より高速に設定される。これにより、レーザ光Ｌの走査時間を短くして短時間で計測対象物Ｍを検出することができる。

【0043】

第５の態様に係る形状計測装置は、輝線画像に基づいてレーザ光Ｌが計測対象物Ｍの表面に照射されたときのレーザプロジェクタ１１の位置および角度を、位置角度設定部２１は、照射位置および照射角度に設定する。これにより、３次元形状算出処理を実行するときに、計測対象物Ｍに対して的確にレーザ光Ｌを走査することができる。

【0044】

第６の態様に係る形状計測装置は、レーザ光Ｌを走査したときの輝線画像の明るさに基づいてレーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌの出力を設定する出力設定部２２が設けられる。これにより、計測対象物Ｍの周囲の環境に応じて、レーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌの出力を適正値に調整することとなり、計測対象物Ｍの３次元形状計測の精度を向上することができる。例えば、計測対象物Ｍが水中に載置されている場合であっても、レーザ光Ｌの出力を調整することで、レーザ光Ｌを適切に計測対象物Ｍに照射することができる。

【0045】

第７の態様に係る形状計測装置は、出力設定部２２は、レーザ光Ｌを走査したときの輝線画像におけるレーザ光Ｌの鮮明度に基づいてレーザプロジェクタ１１のレーザ光Ｌの出力を設定する。これにより、レーザ光Ｌの出力を適正値に容易に設定することができる。

【0046】

第８の態様に係る形状計測装置は、計測対象物Ｍに対して異なる複数の方向からレーザ光Ｌを照射可能な複数のレーザプロジェクタ１１，１８を有する。これにより、死角の少ない３次元形状計測を行うことができる。

【0047】

第９の態様に係る形状計測装置は、複数のレーザプロジェクタ１１，１８は、異なる色のレーザ光Ｌを照射可能である。これにより、計測対象物Ｍに照射された複数のレーザ光Ｌがどのレーザプロジェクタ１１，１８から照射されたものかを明確にできるため、複数のレーザプロジェクタから同時にレーザ光Ｌを照射して、計測対象物Ｍを３次元形状計測するときの形状計測時間を短縮することで、作業性の向上を図ることができる。

【0048】

第１０の態様に係る形状計測方法は、レーザプロジェクタ１１から計測対象物Ｍに向けてレーザ光（ライン光）Ｌを照射すると共にレーザ光Ｌを走査させる工程と、計測対象物Ｍを撮影して調整用輝線画像を取得する工程と、調整用輝線画像におけるレーザ光Ｌに基づいてレーザプロジェクタ１１の照射位置および照射角度を設定する工程と、照射位置および照射角度が設定されたレーザプロジェクタ１１から計測対象物Ｍに向けてレーザ光Ｌを照射する工程と、計測対象物Ｍを撮影して形状計測用輝線画像を取得する工程と、レーザプロジェクタ１１の照射位置および照射角度と形状計測用輝線画像におけるレーザ光Ｌに基づいて計測対象物Ｍの３次元形状を算出する工程とを有する。これにより、計測対象物Ｍを３次元形状計測するときの形状計測時間を短縮することで、作業性の向上を図ることができる。

【0049】

なお、上述した実施形態では、計測対象物を放射性廃棄物として説明したが、これに限定されるものではない。また、計測対象物を水中で保管されるものとしたが、気中に保管されるものであってもよい。さらに、計測対象物を動かない状態で形状計測するように構成したが、計測対象物が、例えば、コンベア上で動いている状態で形状計測するように構成してもよい。

【符号の説明】

【0050】

１０ 形状計測装置
１１ レーザプロジェクタ（光照射装置）
１２ 駆動装置
１３ 出力調整装置
１４ ＣＣＤカメラ（撮影装置）
１５ 制御装置
１６ 操作装置
１７ 表示装置
２１ 位置角度設定部
２２ 出力設定部
２３ ３次元形状算出部
１００ 貯蔵庫
１０１ 貯蔵容器
１０２ 上蓋
１０３ 取出装置
１０４ 多関節アーム
１０５ ハンド部
１０６ 移動装置
１０７ 多関節アーム
Ｌ レーザ光（ライン光）
Ｍ 計測対象物（放射性廃棄物）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】