JPH09210622A - Method and device for measuring distance to high-temperature object - Google Patents

Method and device for measuring distance to high-temperature object

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JPH09210622A
JPH09210622A JP8021403A JP2140396A JPH09210622A JP H09210622 A JPH09210622 A JP H09210622A JP 8021403 A JP8021403 A JP 8021403A JP 2140396 A JP2140396 A JP 2140396A JP H09210622 A JPH09210622 A JP H09210622A
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JP
Japan
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light
distance
temperature
measurement object
reflected
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JP8021403A
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Japanese (ja)
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Toshiya Ori
俊哉 小里
Ikuo Hoshikawa
郁生 星川
Jun Azuma
洵 東
Shigenobu Takada
重信 高田
Takao Yamazaki
隆雄 山崎
Shuji Kobayashi
周司 小林
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JFE Steel Corp
Kobe Steel Ltd
JFE Engineering Corp
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
Kawasaki Steel Corp
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain even distance to a measurement object even if the measurement object emits light by increasing its temperature. SOLUTION: In a distance measurement method for measuring distance to a measurement object 7 by the triangulation method by projecting light to the measurement object 7 and receiving light reflected from the above measurement object 7, light projected to the measurement object 7 is light with a shorter wavelength than that of light emitted by the measurement object 7 whose temperature is increased to the extent for emitting light and light reflected from the measurement object 7 is passed through a filter for passing only the light with the above short wavelength and is received.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高温物体までの距
離を3角測量方式で求める距離測定方法及び装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring method and apparatus for obtaining a distance to a high temperature object by a triangulation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】工業炉、例えばRH脱ガス設備の真空槽
の内壁は、耐火物(レンガ)で覆われており、この耐火
物は、溶鋼に直接さらされるため溶損する。この溶損量
が限度を超えると、真空槽の外壁である鉄皮が赤熱さ
れ、鉄皮も溶損するなどのトラブルにより安定した操業
ができなくなる。
2. Description of the Related Art The inner wall of a vacuum chamber of an industrial furnace, for example, an RH degassing facility is covered with refractory material (brick), and this refractory material is directly exposed to molten steel and thus melts. If this amount of melting damage exceeds the limit, the iron shell, which is the outer wall of the vacuum chamber, becomes red-heated, and the iron shell also melts, which prevents stable operation.

【0003】このため、炉内を頻繁に監視して早期に耐
火物の溶損を検出しようとすると、いきおい炉の温度低
下を招く。したがって、高温状態での計測が要求され
る。そこで、従来、水冷した観測筒の中に、3角測量方
式により耐火物までの距離を測定する距離測定装置を内
蔵させ、前記観測筒を高温の真空槽内に挿入して、炉内
において昇降旋回することにより広範囲に炉内の内壁を
観察し、異常のないことを確認する技術が提案されてい
る(特開平1−145511号公報参照)。
Therefore, if the inside of the furnace is frequently monitored to detect the melting loss of the refractory material at an early stage, the temperature of the furnace is drastically lowered. Therefore, measurement in a high temperature state is required. Therefore, conventionally, a water-cooled observation tube has a built-in distance measuring device for measuring the distance to the refractory by a triangulation method, and the observation tube is inserted into a high-temperature vacuum chamber to move up and down in the furnace. A technique has been proposed in which the inner wall of the furnace is observed in a wide range by swirling and it is confirmed that there is no abnormality (see JP-A-1-145511).

【0004】3角測量方式の測定原理は、図5に示すよ
うなものである。距離測定装置30は、レーザ光源31
とカメラ32とからなる。レーザ光源31から測定対象
物である耐火物33にレーザ光を投射し、耐火物33か
らの反射像をカメラ32で撮影し、耐火物33に写った
レーザ光のスポットの位置34より耐火物33までの距
離を求める。
The measurement principle of the triangulation method is as shown in FIG. The distance measuring device 30 includes a laser light source 31.
And a camera 32. Laser light is projected from the laser light source 31 to the refractory 33 that is the object to be measured, the reflected image from the refractory 33 is captured by the camera 32, and the refractory 33 is detected from the position 34 of the spot of the laser light reflected on the refractory 33. Find the distance to.

【0005】つまり、測定対象物である耐火物33まで
の距離Lは次式(1)に基づいて求められる。 L=(H+H0)tanθ (式1) ここで、Hはカメラ32によって撮像された画像35中
におけるレーザスポット光34と画像中心36との間の
距離、H0はレーザ光源31からカメラ32までの距
離、θはレーザ光源31から耐火物33に対して投射さ
れるレーザ光の角度である。
That is, the distance L to the refractory 33, which is the object to be measured, is calculated based on the following equation (1). L = (H + H0) tan θ (Equation 1) where H is the distance between the laser spot light 34 and the image center 36 in the image 35 captured by the camera 32, and H0 is the distance from the laser light source 31 to the camera 32. , Θ is the angle of the laser light projected from the laser light source 31 onto the refractory 33.

【0006】また、前記レーザ光源としては、一般に、
He−Neレーザ(赤色)、レーザダイオード(赤色)
が用いられる。これら赤色のレーザ光源は、その装置が
小型であるので、観測筒に内蔵させるのに適している。
As the laser light source, generally,
He-Ne laser (red), laser diode (red)
Is used. Since these red laser light sources are small in size, they are suitable for being incorporated in the observation tube.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、測定対象で
あるの耐火物は、高温になると自ら赤熱し、ついには、
可視光(赤色が支配的)を発してしまう。したがって、
上記従来のものでは、耐火物が高温の場合、照射したレ
ーザ光と測定対象物が発する光との識別ができなくな
る。
However, the refractory, which is the object of measurement, glows red when it reaches a high temperature, and finally,
It emits visible light (red is dominant). Therefore,
In the above-mentioned conventional one, when the refractory material is at a high temperature, it becomes impossible to distinguish between the irradiated laser light and the light emitted by the measurement object.

【0008】つまり、耐火物33の表面温度が比較的低
温(1100°C)の場合、カメラ32の走査出力波形
信号は、図6(a)に示すようになり、レーザスポット
光の部分37と、耐火物33等からの自然放射光の部分
38との強度差は大きく、レーザスポット光の識別は容
易である。一方、耐火物33の表面温度が1200°C
となると、カメラ32の走査出力波形信号は、図6
(b)に示すように耐火物33等からの自然放射光の部
分38の強度が高くなり、レーザスポット光の部分37
の識別が困難となる。
That is, when the surface temperature of the refractory material 33 is relatively low (1100 ° C.), the scanning output waveform signal of the camera 32 becomes as shown in FIG. The intensity difference between the spontaneous emission light from the refractory 33 and the portion 38 is large, and the laser spot light can be easily identified. On the other hand, the surface temperature of the refractory 33 is 1200 ° C.
Then, the scanning output waveform signal of the camera 32 is as shown in FIG.
As shown in (b), the intensity of the portion 38 of the spontaneous emission light from the refractory 33 or the like is increased, and the portion 37 of the laser spot light is increased.
Is difficult to identify.

【0009】また、耐火物33の表面温度分布が均一で
ない場合には、光強度が高い部分が、高温部分であるの
か、レーザスポット光の部分であるのか識別が困難であ
る。そこで、本発明は、このような実情に鑑み、測定対
象物が高温化して発光するものであっても、その測定対
象物までの距離を求めることができる距離測定方法及び
装置を提供することを目的とする。
If the surface temperature distribution of the refractory material 33 is not uniform, it is difficult to identify whether the high light intensity portion is the high temperature portion or the laser spot light portion. Therefore, in view of such a situation, the present invention provides a distance measuring method and device capable of obtaining a distance to a measurement target even if the measurement target is heated and emits light. To aim.

【0010】また、本発明は、そのような装置を簡素・
小型化できるようにすることを目的とする。
The present invention also simplifies such a device.
The purpose is to enable miniaturization.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、測定対象物へ
光を投射し、前記測定対象物から反射した光を受光し、
3角測量方式によりその測定対象物までの距離を測定す
る距離測定方法において、上記課題を解決するために次
の技術的手段を講じた。すなわち、前記測定対象物へ投
射する光は、発光する程度に高温化した当該測定対象物
の発する光より短波長の光であり、前記測定対象物から
反射した光を、前記短波長の光のみを通過させるフィル
ターに通過させて受光することを特徴とするものであ
る。
According to the present invention, light is projected onto an object to be measured and light reflected from the object is received,
In the distance measuring method for measuring the distance to the object to be measured by the triangulation method, the following technical measures were taken to solve the above problems. That is, the light projected onto the measurement object is light having a shorter wavelength than the light emitted from the measurement object that has been heated to such a degree that it emits light, and the light reflected from the measurement object is the short wavelength light only. It is characterized in that the light is passed through a filter for passing light.

【0012】この場合、測定対象物が高温化して発光し
ていても、その光より短波長の光を投射し、フィルター
を介してその短波長の光のみを受光するので、測定対象
物へ投射された光は、測定対象物から発せられる光に埋
没することなく、確実に判別される。また本発明は、内
部を低温に保つ冷却機構を有する中空の収納体が炉内に
軸心方向に移動自在に挿入され、この収納体の内部に、
前記炉の内壁に光を投射する投光系と、その内壁から反
射した反射光を受けるべく前記投光系から当該収納体の
軸心方向に一定距離だけ離れた位置に設けられている受
光部とを備え、前記投光系と受光部までの距離と、前記
投光系からの投射光の傾斜角度とに基づいて、前記収納
体から前記内壁への垂直距離を求めるようにした高温物
体の距離測定装置において、上記課題を解決するために
次の技術的手段を講じた。
In this case, even if the object to be measured emits light due to high temperature, light having a shorter wavelength than that light is projected and only light having the shorter wavelength is received through the filter, so that it is projected onto the object to be measured. The emitted light is reliably discriminated without being buried in the light emitted from the measurement object. Further, the present invention, a hollow container having a cooling mechanism for keeping the inside at a low temperature is movably inserted into the furnace in the axial direction, and inside the container,
A light projecting system for projecting light on the inner wall of the furnace, and a light receiving unit provided at a position apart from the light projecting system in the axial direction of the container to receive reflected light reflected from the inner wall. Of a high-temperature object that is configured to obtain a vertical distance from the storage body to the inner wall based on a distance between the light projecting system and the light receiving unit and an inclination angle of light projected from the light projecting system. In the distance measuring device, the following technical measures have been taken to solve the above problems.

【0013】すなわち、前記投光系は発光する程度に高
温化した前記内壁の発する光より短波長の光源に接続さ
れているとともに、前記受光部が受光する光のうち前記
短波長の光のみを通過させるフィルターが設けられてい
ることを特徴とするものである。さらに本発明は、前記
投光系の光源は、同投光系と光ファイバーによって接続
され、かつ前記収納体の外部に設けられているレーザ発
光器よりなるものとすることができる。
That is, the light projecting system is connected to a light source having a shorter wavelength than the light emitted from the inner wall, which has been heated to a temperature high enough to emit light, and only the light having the short wavelength is received from the light received by the light receiving section. It is characterized in that a filter for passing the light is provided. Further, according to the present invention, the light source of the light projecting system may be a laser light emitter which is connected to the light projecting system by an optical fiber and is provided outside the housing.

【0014】すなわち、3角測量方式により炉の内壁ま
での距離を求めるには、測定部を高温状態の炉内に挿入
させる必要があり、そのために、測定部を冷却機構を有
する収納体内部に設けて、その収納体内部を低温に保
ち、高温下でも測定が行えるようにしている。ところ
が、高温化した炉内壁の発する光は赤色が支配的であ
り、それより短波長の光を発する光源は、装置として大
型であるのが現状である。
That is, in order to obtain the distance to the inner wall of the furnace by the triangulation method, it is necessary to insert the measuring unit into the furnace in a high temperature state. Therefore, the measuring unit is placed inside the container having the cooling mechanism. It is provided so that the inside of the container can be kept at a low temperature and measurement can be performed even at a high temperature. However, the red light is dominant in the light emitted from the inner wall of the furnace whose temperature has risen, and the light source that emits light of a shorter wavelength than that is large in size at present.

【0015】したがって、そのような光源を炉内に挿入
される収納体に内蔵させるのは、困難であり、装置の大
型化を招く。本発明は、そのような光源であっても、測
定部の光源として採用できるように、収納体の外部にレ
ーザ発光器を設け、その光源と測定部とを光ファイバー
で接続したものである。
Therefore, it is difficult to incorporate such a light source in the container inserted into the furnace, which causes an increase in the size of the apparatus. According to the present invention, a laser light emitter is provided outside the housing so that even such a light source can be used as a light source for the measuring unit, and the light source and the measuring unit are connected by an optical fiber.

【0016】さらにまた、本発明は、前記受光部には、
受光した前記反射光の位置を検出する2次元位置検出セ
ンサーが設けられているものとすることができる。この
場合、受光した光の位置は、2次元位置検出センサーに
よって直接求めることができるので、位置を求めるため
の特別な処理をする必要がない。
Still further, according to the present invention, the light receiving section includes:
A two-dimensional position detection sensor that detects the position of the received reflected light may be provided. In this case, since the position of the received light can be directly obtained by the two-dimensional position detecting sensor, it is not necessary to perform special processing for obtaining the position.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明を採用した距離測定
装置1を示している。この距離測定装置1は、遠隔操作
により炉2(RH脱ガス設備の真空槽等)の観察を行う
ためのものであり、レール3上を走行する走行台車4
と、この走行台車4によって支持される昇降旋回装置5
と、昇降旋回装置5によって昇降旋回される収納体6と
から構成され、収納体6の内部には、炉2の内壁である
耐火物7までの距離を求める測定部8が設けられてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a distance measuring device 1 adopting the present invention. This distance measuring device 1 is for remotely observing a furnace 2 (a vacuum tank of an RH degassing facility, etc.), and a traveling carriage 4 traveling on a rail 3.
And a lifting and turning device 5 supported by the traveling carriage 4.
And a container 6 that is vertically rotated by an up-and-down rotating device 5. Inside the container 6, a measuring unit 8 for determining the distance to the refractory 7 which is the inner wall of the furnace 2 is provided.

【0018】収納体6(以下、観測筒という)は円筒状
であり、昇降旋回装置5によって炉2内部に挿入され、
観測筒6内部の測定部8により耐火物7までの距離を求
めて炉内表面の形状を測定し、耐火物7の溶損状況を観
察するためのものである。観測筒6は、図示はしない
が、内部が中空で、3重壁構造となっており、3重壁内
部を冷却水が循環している。このため、高温状態の炉2
内においても、観測筒6内部は低温であり、安定して測
定部8による測定が行えるようになっている。
The housing 6 (hereinafter referred to as an observation tube) has a cylindrical shape, and is inserted into the furnace 2 by the lifting / lowering and turning device 5.
This is for observing the melting state of the refractory 7 by measuring the shape of the furnace inner surface by obtaining the distance to the refractory 7 by the measuring unit 8 inside the observation tube 6. Although not shown, the observation tube 6 has a hollow inside and has a triple wall structure, and cooling water circulates inside the triple wall. Therefore, the furnace 2 in the high temperature state
Even in the inside, the inside of the observation tube 6 is at a low temperature, and the measurement unit 8 can stably perform the measurement.

【0019】測定部8は、3角測量方式により耐火物7
との間の距離を求めるものであり、図2に示すように、
観測筒6外のレーザ発光器9からレーザ光を観測筒6内
部に導く光ファイバー10と、そのレーザ光を絞り、耐
火物7に対して角度を持って照射する投光系(レンズ)
11とからなる光源部12を備えると共に、耐火物7に
当たったレーザ光(スポット光)14を受ける受光部と
してミラー13を設け、そのミラー13に写った像を撮
影するカメラ15を備えている。
The measuring unit 8 is a refractory 7 by a triangulation method.
The distance between and is calculated as shown in FIG.
An optical fiber 10 that guides a laser beam from the laser emitter 9 outside the observation tube 6 to the inside of the observation tube 6, and a projection system (lens) that narrows the laser light and irradiates the refractory 7 at an angle.
11, a mirror 13 is provided as a light receiving portion for receiving a laser beam (spot light) 14 that hits the refractory 7, and a camera 15 that captures an image reflected on the mirror 13 is provided. .

【0020】レーザ発光器9、光ファイバー10、投光
系11は、それぞれ3系統設けられている。これは、測
定可能な距離範囲を広くとるためのものである。つま
り、測定部8から耐火物7までの距離は、耐火物7の溶
損状況によって7A,7B,7C,7Dのように変化す
るものであり、その変化によって耐火物7に写ったレー
ザスポット光14の位置は上下する。レーザスポット光
14の位置が、その変化により、カメラ15によって撮
影可能な範囲(ミラー11に写る範囲)を超えると撮影
不能であり、距離を求めることができない。3系統の光
源部12を用意し、耐火物7へ投射する角度をそれぞれ
異ならせておけば、いずれかの光源部12からのレーザ
スポット光14がカメラ15の撮影可能範囲に入るの
で、耐火物7までの距離の変化に対応できるようにな
る。
The laser light emitting device 9, the optical fiber 10, and the light projecting system 11 are respectively provided in three systems. This is to widen the measurable distance range. In other words, the distance from the measurement unit 8 to the refractory 7 changes like 7A, 7B, 7C, 7D depending on the melting damage state of the refractory 7, and the laser spot light reflected on the refractory 7 is changed by the change. The position of 14 moves up and down. If the position of the laser spot light 14 exceeds the range that can be captured by the camera 15 (the range captured by the mirror 11) due to the change, the image cannot be captured and the distance cannot be obtained. If the light sources 12 of three systems are prepared and the angles of projection on the refractory 7 are made different, the laser spot light 14 from any one of the light sources 12 falls within the image capturing range of the camera 15, so It becomes possible to cope with changes in the distance up to 7.

【0021】なお、レーザ発光器9、光ファイバー1
0、投光系11は、何系統としてよく、それによって、
測定距離範囲が変化するだけであるので適宜変更可能で
ある。レーザ発光器9は、緑色のレーザ光を発するYA
Gレーザであり、このYAGレーザや、その他、赤色光
より短い波長のレーザ光の光源は、He−Neレーザ等
に比べて装置が大きく、観測筒6に内蔵することができ
ないので、観測筒6外部に設けられている。
The laser emitter 9 and the optical fiber 1
0, the projection system 11 may be any system, and
Since the measurement distance range only changes, it can be changed appropriately. The laser emitter 9 is a YA that emits a green laser beam.
This is a G laser, and this YAG laser and other light sources of laser light having a wavelength shorter than red light have a larger device than a He-Ne laser or the like and cannot be incorporated in the observation cylinder 6, so the observation cylinder 6 It is provided outside.

【0022】この場合、レーザ光としては、炉2の耐火
物7が発する光と確実に区別するために、波長550n
m以下の光であることが望ましい。しかも、可視光であ
れば、カメラ15として、特殊なもの(例えば、紫外線
用)等を用いる必要がなく好適である。緑色のレーザ光
は、耐火物7に向けて投射される。この場合、耐火物7
が高温化し、赤熱したときに放射する光は、赤色が支配
的であるが、レーザ光は、緑色(赤色より波長が短い)
であるので、耐火物7の表面にスポット光14として写
し出すことができる。
In this case, the laser light has a wavelength of 550 n in order to be surely distinguished from the light emitted from the refractory 7 of the furnace 2.
Light of m or less is desirable. Moreover, as long as it is visible light, it is not necessary to use a special camera (for example, for ultraviolet light) as the camera 15, which is preferable. The green laser light is projected toward the refractory material 7. In this case, refractory 7
The light emitted when the temperature rises and becomes red hot is red, but the laser light is green (wavelength is shorter than red).
Therefore, it can be projected as spot light 14 on the surface of the refractory material 7.

【0023】また、耐火物7の表面に写しだされたスポ
ット光14は、耐火物7の発する光と色が異なるので、
明瞭に把握でき、観察筒6内に別途目視観察用のテレビ
カメラ(図示省略)を設けて、目視によって観察する場
合にも適している。カメラ15は、ミラー13を介して
レーザスポット光14の写し出された耐火物7の表面の
状況を撮影するものである。このカメラ15は、カメラ
15の焦点合わせ等を行うカメラコントローラ16を介
して情報処理装置17に接続されている。
Since the spot light 14 projected on the surface of the refractory 7 has a different color from the light emitted by the refractory 7,
This is also suitable for a case where a clear visual observation is made, and a television camera (not shown) for visual observation is separately provided in the observation cylinder 6 for visual observation. The camera 15 photographs the condition of the surface of the refractory 7 on which the laser spot light 14 is projected via the mirror 13. The camera 15 is connected to the information processing device 17 via a camera controller 16 for focusing the camera 15.

【0024】情報処理装置17は、撮影された画像の信
号を処理して画像中におけるレーザスポット光の位置を
もとめる信号処理部18と、前記3角測量方式に基づき
耐火物7までの距離を求め、炉2の形状を測定する演算
処理部19と、測定された炉2の形状を表示する表示部
20とからなる。耐火物7までの距離Lは、投光系11
とミラー13との距離をH0とし、カメラ15によって
撮像された画像中におけるレーザスポット光と画像中心
との間の距離をHとし、投光系11から耐火物7に対し
て投射されるレーザ光の角度をθとして、前記の式
(1)に基づき3角測量方式によって求めればよい。
The information processing device 17 obtains the distance to the refractory 7 based on the signal processing unit 18 which processes the signal of the photographed image to find the position of the laser spot light in the image and the triangulation method. The processing unit 19 for measuring the shape of the furnace 2 and the display unit 20 for displaying the measured shape of the furnace 2. The distance L to the refractory 7 is equal to the projection system 11
The distance between the laser 13 and the mirror 13 is H0, the distance between the laser spot light in the image captured by the camera 15 and the image center is H, and the laser light projected from the light projecting system 11 onto the refractory 7 is shown. The angle may be θ, and the angle may be calculated by the triangulation method based on the above equation (1).

【0025】カメラ15の前面には、干渉フィルター2
1が設けられている。この干渉フィルター21は、波長
532nmの光(緑色)を通過させるものであり、その
他の光、例えば、耐火物7の発する光等の距離測定の障
害となる光を遮断することができる。したがって、カメ
ラ15は、干渉フィルター21を通過した光のみを把え
ることとなり、カメラ15の走査出力波形信号は、図3
に示すように、干渉フィルター21を用いない場合と比
較して、レーザスポット光の部分25の光強度もやや減
衰するが、耐火物7等からの自然放射光の部分26の光
強度は激減している。
On the front of the camera 15, the interference filter 2
1 is provided. The interference filter 21 allows light having a wavelength of 532 nm (green) to pass therethrough, and can block other light, for example, light emitted by the refractory 7 that interferes with distance measurement. Therefore, the camera 15 can grasp only the light that has passed through the interference filter 21, and the scanning output waveform signal of the camera 15 is as shown in FIG.
As shown in, the light intensity of the portion 25 of the laser spot light is slightly attenuated as compared with the case where the interference filter 21 is not used, but the light intensity of the portion 26 of the spontaneous emission light from the refractory 7 or the like is drastically reduced. ing.

【0026】したがって、カメラ15によって撮影され
た画像27には、図3に示すように、レーザスポット光
14以外は殆ど何も写らず、この画像信号を処理して耐
火物7までの距離を求めるのに極めて都合のよいものと
なっている。つまり、カメラ15の走査出力波形信号の
うち、その強度が一定のレベルを超えるのは、レーザス
ポット光の部分25のみであり、その一定のレベル以上
となった部分を検出するだけで、レーザスポット光14
の位置を知ることができ、複雑な画像処理を行う必要が
ない。
Therefore, as shown in FIG. 3, almost nothing except the laser spot light 14 is captured in the image 27 taken by the camera 15, and this image signal is processed to obtain the distance to the refractory 7. It is extremely convenient for That is, in the scanning output waveform signal of the camera 15, it is only the portion 25 of the laser spot light whose intensity exceeds a certain level, and only by detecting the portion having a certain level or more, the laser spot is detected. Light 14
The position of can be known and complicated image processing need not be performed.

【0027】また、耐火物7に反射したレーザスポット
光14を把えるものとしては、上記のようなカメラ15
ではなく、図5に示すような、2次元位置検出センサー
28とすることができる。この2次元位置検出センサー
28は、PSD素子と呼ばれるものであって、センサー
28表面にレーザスポット光14が当たると、その光1
4の位置、つまりセンサー28表面上で最も明るい点の
2次元での位置をアナログ信号として出力するものであ
る。
Further, as a means for grasping the laser spot light 14 reflected on the refractory 7, the camera 15 as described above is used.
Instead, a two-dimensional position detection sensor 28 as shown in FIG. 5 can be used. The two-dimensional position detection sensor 28 is called a PSD element, and when the laser spot light 14 hits the surface of the sensor 28, the light 1
4 position, that is, the two-dimensional position of the brightest point on the surface of the sensor 28 is output as an analog signal.

【0028】さらに詳細に説明すると、センサー28表
面にレーザスポット光14が当たると、そのレーザスポ
ット光14のX方向の位置に依存した値の光電流X1,
X2と、Y方向の位置に依存した値の光電流Y1,Y2
が発生する。これらX1,X2とY1.Y2とから演算
部29a,bによってX方向、Y方向の位置を求める。
More specifically, when the laser spot light 14 strikes the surface of the sensor 28, the photocurrent X1, whose value depends on the position of the laser spot light 14 in the X direction.
X2 and the photocurrents Y1 and Y2 whose values depend on the position in the Y direction
Occurs. These X1, X2 and Y1. The positions in the X direction and the Y direction are calculated from Y2 by the calculation units 29a and 29b.

【0029】演算部29a,bによって位置を求めるの
は、X,Y方向とも同様であるので、ここでは、X方向
の位置を演算部29aによって求める場合のみを述べ
る。センサ14によって発生する光電流X1,X2は、
レーザスポット光14の位置がX方向の一方よりになれ
ばX1の値は増加し、X2は減少し、また、レーザスポ
ット光14の位置が他方よりになれば、X2の値が増加
し、X1が減少するものである。
Since the positions are calculated by the calculation units 29a and 29b in the X and Y directions, only the case where the position in the X direction is calculated by the calculation unit 29a will be described here. The photocurrents X1 and X2 generated by the sensor 14 are
When the position of the laser spot light 14 is one side of the X direction, the value of X1 increases and X2 decreases, and when the position of the laser spot light 14 is the other side, the value of X2 increases and X1 Will decrease.

【0030】したがって、X1,X2の差がレーザスポ
ット光14のX方向における位置を表しており、演算部
29aにおいてX1,X2の差を求め、さらに、その差
を、X1,X2の和で割ることにより、レーザスポット
光14の光強度によらず(光強度が変化すれば、発生す
る光電流も変化する)、演算部29aの出力の大きさが
レーザスポット光14のX方向における位置を表すこと
になる。
Therefore, the difference between X1 and X2 represents the position of the laser spot light 14 in the X direction, the difference between X1 and X2 is calculated in the arithmetic unit 29a, and the difference is divided by the sum of X1 and X2. As a result, the magnitude of the output of the calculation unit 29a represents the position of the laser spot light 14 in the X direction regardless of the light intensity of the laser spot light 14 (if the light intensity changes, the generated photocurrent also changes). It will be.

【0031】レーザスポット光14のY方向の位置もX
方向と同様に求められ、演算部29a,bの出力は情報
処理装置17に与えられる。この場合、レーザスポット
光14の位置は、2次元位置検出センサー28と演算部
29a,bによって直接求めることができ、カメラ15
で受光した場合のように、カメラ15で撮影した画像
を、信号処理部18によって画像処理する必要がないの
で、情報処理装置17における処理が容易になる。
The position of the laser spot light 14 in the Y direction is also X.
It is obtained in the same manner as the direction, and the outputs of the arithmetic units 29a and 29b are given to the information processing device 17. In this case, the position of the laser spot light 14 can be directly obtained by the two-dimensional position detection sensor 28 and the calculation units 29a and 29b, and the camera 15
Since it is not necessary to perform image processing on the image captured by the camera 15 by the signal processing unit 18 as in the case where the light is received by, the processing in the information processing device 17 is facilitated.

【0032】なお、上記した実施の形態は例示的なもの
であって限定的なものではない。すなわち、本発明の範
囲は前記した特許請求の範囲によって示され、その請求
項の意味に入るすべての変形例は本願発明に含まれるも
のである。すなわち、例えば、緑色のレーザ光でなくと
も、発光する程度に高温化した測定対象物の発する光よ
り短い波長の光であれば何色の光でもよく、また、可視
光である必要もない。
The above-described embodiment is merely an example and not a limitation. That is, the scope of the present invention is defined by the appended claims, and all modifications that fall within the meaning of the claims are included in the present invention. That is, for example, even if the light is not a green laser light, any color of light may be used as long as the light has a wavelength shorter than the light emitted from the measurement target that has been heated to a temperature sufficient to emit light, and need not be visible light.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定対象物が高温化して発光していても、その光より短
波長の光を投射し、フィルターを介してその短波長の光
のみを受光するので、測定対象物へ投射された光は、測
定対象物から発せられる光に埋没することなく、確実に
判別され、測定対象物までの距離を求めることができ
る。
As described above, according to the present invention,
Even if the measurement object becomes hot and emits light, it projects light of a shorter wavelength than that light and receives only light of that short wavelength through the filter, so the light projected onto the measurement object is measured. It is possible to reliably determine the distance to the object to be measured without being buried in the light emitted from the object.

【0034】また、測定部の光源を収納体外部に設けた
ことにより、収納体を大型化させることなく、光源の装
置として大型なものでも採用できる。さらに、炉内壁か
ら反射した光は、2次元位置検出センサーによって受光
されるので、受光した光の位置は、2次元位置検出セン
サーによって直接求めることができ、位置を求めるため
の特別な処理をする必要がなく、装置の簡素化を図れ
る。
Since the light source of the measuring unit is provided outside the housing, a large light source device can be adopted without enlarging the housing. Further, since the light reflected from the inner wall of the furnace is received by the two-dimensional position detecting sensor, the position of the received light can be directly obtained by the two-dimensional position detecting sensor, and special processing for obtaining the position is performed. There is no need, and the device can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る距離測定装置を示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing a distance measuring device according to the present invention.

【図2】同じく構成図である。FIG. 2 is a block diagram similarly.

【図3】カメラの走査出力波形信号図である。FIG. 3 is a scan output waveform signal diagram of a camera.

【図4】カメラで撮影した画像図である。FIG. 4 is an image view taken by a camera.

【図5】2次元位置検出センサーの概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram of a two-dimensional position detection sensor.

【図6】3角測量方式の原理図である。FIG. 6 is a principle diagram of a triangulation method.

【図7】従来の距離測定装置におけるカメラの走査出力
信号である。
FIG. 7 is a scan output signal of a camera in a conventional distance measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 距離測定装置 2 炉 6 観測筒 7 耐火物 8 測定部 9 レーザ発光器 10 光ファイバー 11 投光系 12 光源部 13 ミラー 14 カメラ 21 干渉フィルター 1 distance measuring device 2 furnace 6 observation tube 7 refractory 8 measuring unit 9 laser light emitter 10 optical fiber 11 light projecting system 12 light source unit 13 mirror 14 camera 21 interference filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000004123 日本鋼管株式会社 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 (72)発明者 小里 俊哉 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 星川 郁生 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 東 洵 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 高田 重信 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目 川崎製鉄 株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 山崎 隆雄 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 小林 周司 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (71) Applicant 000004123 Nippon Steel Tube Co., Ltd. 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo (72) Inventor Toshiya Kosato 1 Kanazawa-machi, Kakogawa-shi, Hyogo Kamido Steel Works, Ltd. Kakogawa Steel Works (72) Inventor Ikuo Hoshikawa 1 Kanazawa-machi, Kakogawa City, Hyogo Prefecture Kamido Steel Works Co., Ltd.Kakogawa Steel Works (72) Inventor Toko, Kanazawa-machi, Kakogawa City, Hyogo Prefecture Kakogawa Steel Works Co., Ltd. (72) Inventor Shigenobu Takada 1-chome, Mizushima Kawasaki-dori, Kurashiki-shi, Okayama Mizushima Steel Works, Ltd. (72) In-house Takao Yamazaki 4-53, Kitahama, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Sumitomo Metal Industries, Ltd. (72) Inventor Shuji Kobayashi 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Steel Tube Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定対象物(7)へ光を投射し、前記測
定対象物(7)から反射した光を受光し、3角測量方式
によりその測定対象物(7)までの距離を測定する距離
測定方法において、 前記測定対象物(7)へ投射する光は、発光する程度に
高温化した当該測定対象物(7)の発する光より短波長
の光であり、 前記測定対象物(7)から反射した光を、前記短波長の
光のみを通過させるフィルター(21)に通過させて受
光することを特徴とする高温物体の距離測定方法。
1. The light is projected onto the measuring object (7), the light reflected from the measuring object (7) is received, and the distance to the measuring object (7) is measured by a triangulation method. In the distance measuring method, the light projected onto the measurement object (7) has a shorter wavelength than the light emitted by the measurement object (7) that has been heated to a temperature that emits light, and the measurement object (7) A method for measuring a distance to a high-temperature object, characterized in that the light reflected from is passed through a filter (21) that passes only the light of the short wavelength and is received.
【請求項2】 内部を低温に保つ冷却機構を有する中空
の収納体(6)が炉(2)内に軸心方向に移動自在に挿
入され、この収納体(6)の内部に、前記炉(2)の内
壁(7)に光を投射する投光系(11)と、その内壁
(7)から反射した反射光を受けるべく前記投光系(1
1)から当該収納体(6)の軸心方向に一定距離だけ離
れた位置に設けられている受光部(13)とを備え、 前記投光系(11)と受光部(13)までの距離と、前
記投光系(11)からの投射光の傾斜角度とに基づい
て、前記収納体(6)から前記内壁(7)への垂直距離
を求めるようにした高温物体の距離測定装置において、 前記投光系(11)は発光する程度に高温化した前記内
壁(7)の発する光より短波長の光源に接続されている
とともに、 前記受光部(13)が受光する光のうち前記短波長の光
のみを通過させるフィルター(21)が設けられている
ことを特徴とする高温物体の距離測定装置。
2. A hollow container (6) having a cooling mechanism for keeping the inside at a low temperature is inserted into the furnace (2) so as to be movable in the axial direction, and the furnace is placed inside the container (6). A light projecting system (11) for projecting light onto the inner wall (7) of (2) and the light projecting system (1) for receiving the reflected light reflected from the inner wall (7).
A light receiving part (13) provided at a position apart from the container (6) in the axial direction of the storage body (6) by a certain distance, and the distance from the light projecting system (11) to the light receiving part (13). And a distance measuring device for a high temperature object, wherein a vertical distance from the housing (6) to the inner wall (7) is obtained based on the inclination angle of the projection light from the light projecting system (11), The light projecting system (11) is connected to a light source having a wavelength shorter than that of the light emitted from the inner wall (7) that has been heated to a temperature high enough to emit light, and the short wavelength of the light received by the light receiving unit (13) is used. A distance measuring device for a high-temperature object, which is provided with a filter (21) which allows only the light of (1) to pass therethrough.
【請求項3】 前記投光系(11)の光源(9)は、同
投光系(11)と光ファイバー(10)によって接続さ
れ、かつ前記収納体(6)の外部に設けられているレー
ザ発光器よりなる請求項2記載の高温物体の距離測定装
置。
3. A laser which is connected to the light projecting system (11) by an optical fiber (10) and which is provided outside the housing (6). The distance measuring device for a high-temperature object according to claim 2, comprising a light emitter.
【請求項4】 前記受光部(13)には、受光した前記
反射光の位置を検出する2次元位置検出センサー(2
8)が設けられている請求項2又は3記載の高温物体の
距離測定装置。
4. The two-dimensional position detection sensor (2) for detecting the position of the received reflected light in the light receiving section (13).
8) The distance measuring device for a high temperature object according to claim 2 or 3, further comprising:
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