原子力プラントにおける補修機器特定手法の開発
公開日:
カテゴリ: 第16回
原子カプラントにおける補修機器特定手法の開発
Development of Identification Method of Equipments for Repair in Nuclear Plant
日立製作所
0村田 幸弘
Yukihiro MURATA
Non-member
日立製作所
新間 大輔
Daisuke SHINMA
Non-member
日立製作所
関 洋
Hiroshi SEKI
Non-member
日立製作所
杉本 洋平
Youhei SUGIMOTO
Non-member
日立製作所
河野 尚幸
Naoyuki KOUNO
Member
日立 GE
大城戸 忍
Shinobu OOKIDO
Non-member
日立 GE
花木 洋
Hiroshi HANAKI
Non-member
We have developed a method using mobile devices to identify plant equipments, especially for repair. After the accident of March 2011 at Fukushima, many nuclear plant operations have still been downed and it leads to the insufficiency of mature experience. The work assistance with IT is getting required under this situation. The IT device can provide appropriate information, e.g. operating instructions, to workers depending on the situation. In order to recognize the current location the arrangement information of surrounding pipes is used. The mobile device with 3-D depth acquisition can extract a plurality of pipes, collate its feature amount with the DB, identify the plant equipment and the location. In this presentation, we report the method and verification results.
Keywords: Equipment identification, Feature value matching, Mobile device
1 緒言
原子カプラントの長期稼働停止による経験者の減 少で、IT による現場支援ニーズが高まっている[1]。プラント設備は複雑で多岐にわたっており、補修対象機器を確実に認識して作業を進めることは安全な保全活動につながる。そこで、無線インフラ不要で単独動作する機器特定技術を開発した。モバイル端末のカメラ画像から特徴点を用いて複数配管候補を抽出し、配管に接続される機器を間接的に特定する。本発表で概要を報告する。
〒319-1221 茨城県日立市大みか町7-2-1
（株）日立製作所 研究開発グループエネルギーイノベーションセンタ
原子カシステム研究部 村田幸弘
E-mail: yukihiro.murata.sf hitachi.com
2 補修対象機器特定技術
機器特定概要
無線などのインフラを用いずにプラント内機器を特定する手法を開発した。プラント内には類似機器が多数存在する場合もあるため、機器そのものの画像認識ではなく、現在位置情報を取得しその周辺機器情報から対象機器の候補を絞り込み特定する。位置特定には、現在位置周辺のカメラ画像から特徴点を抽出し、事前に取得したプラント内特徴点データベースと比較照合することで現在位置を特定する方法が知られている[2]。本手法によれば、現在位置情報を簡便に入手できるが、プラント内特徴点データベースを事前に作成する必要があり、日々進捗するプラント情報をどのタイミングで取得するかも測位精度を決める重要な要素となる。そこで本報告では絶対位置補正を施した自律航法による現在位置取得方法を
用した。 的には、プラント内エ 入り などの絶対位置情報がわかっている地点を起点としてSLAM(Simultaneous Localization And Mapping)技術を用いて相対的な移動量を算出する。常時エ 内絶対位置を取得するには更に最低ーか所の絶対位置情報が必要とな
るが、これには周囲に存在する弁や機器を特定してその座標を用いる。周囲の弁や機器の特定には、そこに接続される複数配管の特徴量情報を用いて間接的に行う。
的には、カメラで撮影した画像から配管特徴量を算出し、事前に設計図面から取得した配管特徴量データベースと比較照合して、接続先の弁や機器を特定する。認識対象が配管のみであるため、弁や機器形状がモデルと異なる場合にも対応できる特徴がある。機器にマーカーを設置できれば絶対位置情報は容易に得られるが、それが
されない場合にも対応する。
機器特定までの大まかな流れは、(1)相対位置座標取得、(2)画像 、(3)配管特定、( )弁特定、( )位置特定、(6) 機器特定である。流れ図をFig.1 に示す。(1)相対位置座標取得に用いる自律航法にはMicrosoft 社が開発したモバイル端末HoloLens に実装されているSpatial Mapping を用いる。(2)画像 部において、モバイル端末に備えた赤外線カメラを用いて6 0x 80 画素の2 次元距離データを取得し、(3)配管特定部において配管側線（距離データの非連続部）を抽出して、Fig.2 左に示すように配管特徴量(配管径, 配管長, 配管の向き)を算出する。事前に用意したデータベース（ 下DB）と照合し、配管候補を表示する。 ( )弁特定部においては、弁に対して配管がどの で接続されているかに関する情報（例えばFig.2 右では弁に水平配管1 と鉛直配管2 が 番に接続されている）が記録されているDB と比較し、合致した場合はそこに接続されている弁を表示する。( )位置特定部でその弁に紐づけられた位置情報を取得する。上記位置からの移動量については自律航法を用いて現在位置を特定する。これにより任意の場所の絶対位置座標を取得できる。(6)機器特定部で現在位置周辺の機器を スト ップし該当情報を提示する。
測位誤差検討
位置検出に際して、上記の例では弁の位置情報を現在位置として絶対位置座標を決定した。しかし現在位置と弁の位置には正確には誤差が存在する。例えば、約30m 離れた地点で絶対位置補正した場合、弁の位置と現在位置との誤差が約0. m 度であれば補正誤差は約2 である。この場合、約 0m 四方のエ に外挿しても測位誤差は1m 下である。
社内施設で位置検出システム開 地点と弁特定地点の2 か所の位置情報と自律航法により、現在位置情報を取得した。誤差が であれば開 地点に戻れば座標は原点に戻ることになる。検証試験では、起点を出発して約20m
四方のエ 内を歩行し起点に戻った際の測位誤差は約
0.3m であった。
3 結言
無線やマーカを利用できない環境下において作業者の現在位置を特定する手法を提案し、社内施設にて予備検証試験を行った。計算量の低いモバイル端末を用いることを想定し、プラント設備そのものの画像認識ではなく、そこに接続される配管の接続状態をDB と照合し、間接的にプラント設備を特定して位置情報を得る。検証試験では、エ 内での作業者の現在位置を検出し、 ルタイムにエ 平面図上に表示することができた。
Step2 1
Step2 2
Fig.1 Flow chart of equipment detection.
seq
E11F002A
Fig.2 Extraction of pipe feature (left) and connection status (right).
参考文献
H. Ishii, International ournal of Nuclear Safety and Simulation,
Vol. 8, No. 3, pp. 183-192, 2017
T. Hollerer et al., Proc. Int. Symp. on Wearable omputers, San Francisco, A, Oct. 18-19, 1999, pp. 79-86