BRPI0909279B1

BRPI0909279B1 - Método e aparelho de inspeção do interior de um forno

Info

Publication number: BRPI0909279B1
Application number: BRPI0909279-0A
Authority: BR
Inventors: Takao Kurata; Michio Nitta; Taijiro Matsui
Original assignee: Nippon Steel Corporation; Ihi Inspection And Instrumentation Co., Ltd.
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2019-06-18
Also published as: CN101978256A; KR20100132488A; WO2009119501A1; JP5452473B2; KR101221014B1; CN101978256B; BRPI0909279A2; JPWO2009119501A1

Abstract

método e aparelho de inspeção do interior de um forno um aparelho de inspeção de forno compreendendo um aparelho de oscilação de laser (1) para irradiação dos feixes de laser (l), uma lente projetora (2) que permite ajuste de uma faixa de irradiação, espelho de projeção (3) que irradia uma porção desejada a ser observada, uma primeira janela de observação (4) que permite que o feixe de laser (l) passe através, uma segunda janela de observação (5) que permite luz refletida (r) a passar através dele, um espelho de recepção de luz (6) que reflete a luz refletida (r), uma lente de recepção de luz (7) que pode ajustar uma faixa de imagem, um dispositivo de formação de imagem (8) que captura uma imagem pela recepção da luz refletida (r), um motor de projeção (9) que aciona o espelho de projeção (3), um motor de recepção de luz (10) que aciona o espelho de recepção de luz (6), e um meio de controle (11) que controla o acionamento do motor de projeção (9) e o motor de recepção de luz (10). a faixa de irradiação e a faixa de formação de imagem são ajustadas para ser geralmente iguais em tamanho e intertravada para combinar geralmente uma com outra.

Description

“MÉTODO E APARELHO DE INSPEÇÃO DO INTERIOR DE UM FORNO”

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Campo Técnico da Invenção [001] A presente invenção diz respeito a um método de inspeção do interior do forno e um aparelho de inspeção do interior do forno que observa o interior de um forno, tal como um forno de aquecimento com ar que está emitindo luz com radiação luminosa e, particularmente, a um método de inspeção do interior do forno e um aparelho de inspeção do interior do forno que são usados quando um sistema de projeção de luz e um sistema de recepção de luz têm diferentes janelas de observação.

Descrição da Técnica Relacionada [002] Por exemplo, um forno de aquecimento com ar que supre ar quente a alta temperatura a um alto-forno para fabricação de ferro tem uma altura de cerca de 50 m do chão, e um diâmetro interno de 10 m ou mais, e a temperatura da parede interna atinge cerca de 1.600°C durante operação, e atinge cerca de 1.400°C mesmo quando o sopro é interrompido. Adicionalmente, uma vez que este forno de aquecimento com ar é uma instalação de grandes dimensões, seu período de construção pode demorar até cerca de três anos, e o forno é continuamente operado por um longo período de tempo de cerca de 20 anos depois do término. Dessa maneira, uma vez que operação tem que ser interrompida por um período de tempo prolongado se pelo menos um forno for colocado em um estado inutilizável, a manutenção de diagnóstico do interior do forno torna-se periodicamente importante. Como uma medida para isto, o monitoramento da situação de dano de uma parede do forno é realizada por um longo tempo.

[003] Como um método de inspeção do interior do forno, um método de irradiar uma superfície de parede com luz laser, tais como raios infravermelhos, para medir uma distância, medindo assim o grau do dano, ou

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 12/37 / 21 um método de formar imagem em uma parede do forno com um dispositivo de formação de imagem, tal como uma câmara CCD, para realizar processamento de imagem, etc., medindo assim o grau de dano já existente. Por exemplo, um aparelho de observação da parede do forno descrito no relatório descritivo de patente 1 tem um dispositivo de iluminação que irradia uma parede do forno com luz, e um dispositivo de formação de imagem que forma imagem na parede do forno irradiada com esta luz. O dispositivo de iluminação e o dispositivo de formação de imagem são acomodados em um alojamento, e a luz do dispositivo de iluminação é irradiada de uma janela de observação para a imagem formada no alojamento.

[004] [Relatório descritivo da patente 1] Pedido de patente japonês em aberto 2005-146164 [005] Entretanto, no aparelho de observação de parede do forno descrito no relatório descritivo de patente 1, existe um problema em que somente uma imagem de baixo contraste é obtida em virtude de o brilho da radiação luminosa ser intenso em um caso onde o interior do forno é exposto a alta temperatura e a parede do forno estar emitindo luz com radiação luminosa, como o forno de aquecimento com ar supradescrito, ou um problema em que é difícil fotografar uma sombra de uma cavidade ou uma trinca, e em que a influência da luz dispersa é facilmente exercida em virtude de a direção de formação de imagem e a direção de iluminação serem praticamente a mesma.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] A invenção foi feita em vista dos problemas supramencionados, e o seu objetivo é prover um método de inspeção do interior do forno e um aparelho de inspeção do interior do forno capaz de adquirir uma imagem de alto contraste, e facilitar discriminar uma sombra de irregularidades ou uma trinca de uma parede do forno, mesmo se a parede do forno estiver emitindo luz com radiação luminosa.

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 13/37 / 21 [007] De acordo com a invenção, é provido um método de inspeção do interior do forno para observar o interior de um forno que está emitindo luz com radiação luminosa. O método inclui: usar um aparelho de inspeção do interior do forno que tem um dispositivo de oscilação de laser que irradia luz laser, um espelho de projeção de luz que reflete a luz laser para iluminar uma porção observada desejada, uma primeira janela de observação que transmite a luz laser do espelho de projeção de luz, uma segunda janela de observação que transmite a luz refletida pela porção observada, um espelho de recepção de luz que reflete a luz refletida transmitida através da segunda janela de observação, e um dispositivo de formação de imagem que recebe a luz refletida pelo espelho de recepção de luz para adquirir uma imagem, e ajustar o dispositivo de oscilação de laser e o dispositivo de formação de imagem de forma que a área de radiação da luz laser e a área de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem tenham praticamente o mesmo tamanho, intertravar o espelho de projeção de luz com o espelho de recepção de luz de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra, e adquirir uma imagem da porção observada para observar o interior do forno.

[008] Uma condição na qual o espelho de projeção de luz é intertravado com o espelho de recepção de luz de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra pode ser adquirida com base nos dados do desenho do forno, e o meio de controle pode intertravar o espelho de projeção de luz com o espelho de recepção de luz de acordo com a condição. Em vez disso, o meio de controle pode intertravar o espelho de projeção de luz com o espelho de recepção de luz com base na imagem adquirida pelo dispositivo de formação de imagem de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra.

[009] Adicionalmente, o aparelho de inspeção do interior do forno

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 14/37 / 21 pode ser rotacionado para adquirir uma imagem da porção observada, ou as imagens obtidas em cada área de formação de imagem podem ser sintetizadas para observar o interior do forno.

[0010] De acordo com a invenção, é provido um aparelho de inspeção do interior do forno que observa o interior de um forno que está emitindo luz com radiação luminosa, o aparelho compreendendo: um dispositivo de oscilação de laser que irradia luz laser; uma lente de projeção de luz capaz de ajustar a área de radiação da luz laser; um espelho de projeção de luz que reflete a luz laser e ilumina uma porção observada desejada; uma primeira janela de observação que transmite a luz laser do espelho de projeção de luz; uma segunda janela de observação que transmite luz refletida pela porção observada desejada; um espelho de recepção de luz que reflete a luz refletida transmitida através da segunda janela de observação; uma lente de recepção de luz que condensa a luz refletida pelo espelho de recepção de luz, e é capaz de ajustar uma área de formação de imagem; um dispositivo de formação de imagem que recebe a luz refletida condensada pela lente de recepção de luz e adquire uma imagem; um motor para projeção de luz que aciona o espelho de projeção de luz; um motor para recepção de luz que aciona o espelho de recepção de luz; e meio de controle que controla o acionamento do motor para projeção de luz e o motor para recepção de luz. A lente de projeção de luz e a lente de recepção de luz são ajustadas de forma que a área de radiação da luz laser e a área de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem tenham praticamente o mesmo tamanho, e o meio de controle intertrava o espelho de projeção de luz com o espelho de recepção de luz de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra.

[0011] Uma condição na qual o espelho de projeção de luz é intertravado com o espelho de recepção de luz de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 15/37 / 21 com a outra pode ser estabelecida com base nos dados do desenho do forno, e o meio de controle pode intertravar o espelho de projeção de luz com o espelho de recepção de luz de acordo com a condição. Em vez disso, o meio de controle pode intertravar o espelho de projeção de luz com o espelho de recepção de luz com base na imagem adquirida pelo dispositivo de formação de imagem de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra.

[0012] Adicionalmente, o aparelho de inspeção do interior do forno pode incluir adicionalmente um alojamento cilíndrico que tem a primeira janela de observação e a segunda janela de observação formadas em uma face lateral deste e tem o dispositivo de oscilação de laser, o espelho de projeção de luz, o espelho de recepção de luz, e o dispositivo de formação de imagem arranjados nele, e dispositivo de acionamento que gira o alojamento em torno de um eixo. Além disso, o aparelho de inspeção do interior do forno pode incluir adicionalmente dispositivo de processamento de imagem que sintetiza imagens obtidas em cada área de formação de imagem.

[0013] De acordo com o método de inspeção do interior do forno e aparelho de inspeção do interior do forno da invenção supradescritos, o sistema de projeção de luz e o sistema de recepção de luz têm diferentes janelas de observação (a primeira janela de observação e a segunda janela de observação). Portanto, é possível irradiar e iluminar obliquamente uma porção observada no forno com luz laser, é possível projetar uma sombra de irregularidades ou uma trinca da parede do forno claramente, e é possível observar um estado danificado da parede do forno facilmente. Adicionalmente, à medida que o eixo ótico do sistema de projeção de luz e o eixo ótico do sistema de recepção de luz são deslocados, a luz dispersa causada por sujeira ou similares quando luz laser é irradiada no forno, a luz refletida na janela de observação, etc. tem pouca influência no sistema de recepção de luz, e é possível obter uma imagem com pouco ruído.

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 16/37 / 21 [0014] Além disso, fazendo-se um ajuste de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem tenham praticamente o mesmo tamanho, é possível formar imagem em uma área estreita nitidamente. Adicionalmente, intertravando-se o espelho de projeção de luz com o espelho de recepção de luz de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra, é possível formar imagem em uma parede do forno de área ampla com uma pluralidade de imagens. Além disso, sintetizando-se essas imagens, é possível observar facilmente a imagem geral da parede do forno.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [0015] A figura 1 é uma vista da configuração ilustrando um aparelho de inspeção do interior do forno relacionado com a invenção.

[0016] A figura 2 é uma vista ilustrando a operação do aparelho de inspeção do interior do forno relacionado com a invenção.

[0017] A figura 3 é um diagrama de blocos ilustrando dispositivo de processamento de imagem que sintetiza imagens obtidas em cada área de formação de imagem.

[0018] A figura 4 é uma vista da configuração esquemática ilustrando uma segunda modalidade do aparelho de inspeção do interior do forno relacionado com a invenção.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERIDA [0019] A seguir, será descrita uma modalidade da invenção com referência às figuras 1 a 4. Aqui, a figura 1 é uma vista da configuração ilustrando um aparelho de inspeção do interior do forno relacionado com a invenção.

[0020] Um aparelho de inspeção do interior do forno da invenção ilustrado na figura 1 é um aparelho de inspeção do interior do forno que observa o interior de um forno que está emitindo luz com radiação luminosa

H, e tem um dispositivo de oscilação de laser 1 que irradia luz laser L, uma

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 17/37 / 21 lente de projeção de luz 2 capaz de ajustar a área de radiação da luz laser L, um espelho de projeção de luz 3 que reflete a luz laser L e ilumina uma porção observada desejada, uma primeira janela de observação 4 que transmite a luz laser L do espelho de projeção de luz 3, uma segunda janela de observação 5 que reflete luz refletida R na porção observada desejada, um espelho de recepção de luz 6 que reflete a luz refletida R transmitida através da segunda janela de observação 5, uma lente de recepção de luz 7 que condensa a luz refletida R no espelho de recepção de luz 6, e é capaz de ajustar uma área de formação de imagem, um dispositivo de formação de imagem 8 que recebe a luz refletida R condensada pela lente de recepção de luz 7 e adquire uma imagem, um motor 9 para projeção de luz que aciona o espelho de projeção de luz 3, um motor 10 para recepção de luz que aciona o espelho de recepção de luz 6, e meio de controle 11 que controla o acionamento do motor 9 para projeção de luz e o motor 10 para recepção de luz. A lente de projeção de luz 2 e a lente de recepção de luz 7 são ajustadas de forma que a área de radiação da luz laser L e a área de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem 8 tenham praticamente o mesmo tamanho, e o meio de controle 11 intertrava o espelho de projeção de luz 3 com o espelho de recepção de luz 6 de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra.

[0021] O dispositivo de oscilação de laser 1 é um dispositivo que irradia a iluminação (luz laser L) para iluminar uma porção observada no forno. Uma vez que a parede do forno emite luz com radiação luminosa H, a fim de iluminar uma porção observada com iluminação desejada, é necessário irradiar luz laser L mais intensamente que a radiação luminosa H. Por exemplo, em um forno de aquecimento com ar para um alto-forno, a radiação luminosa H é luz que tem um comprimento de onda de pico em uma faixa infravermelha de 2 a 3 μm. Neste caso, por exemplo, um dispositivo laser de Nd:YAG com um comprimento de onda de 1,06 μm ou 0,53 μm (uma

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 18/37 / 21 segunda onda harmônica) é adotado como o dispositivo de oscilação de laser

1. Naturalmente, se o dispositivo de oscilação de laser 1 for um dispositivo capaz de irradiar a luz laser L com um comprimento de onda suficientemente separado do comprimento de onda de pico (2 a 3 pm) da radiação luminosa H, preferivelmente um comprimento de onda de um faixa de luz visível (0,38 a 0,77 pm), o dispositivo de oscilação de laser não está limitado ao dispositivo laser de Nd:YAG, e é devidamente selecionado de acordo com os tipos de fornos (um forno de aquecimento com ar, um forno de coque, um convertedor, etc.) ou a intensidade da radiação luminosa. Adicionalmente, a fim de iluminar uma porção observada contra a radiação luminosa H, é preferível ajustar o ângulo de divergência ao mínimo possível. Além do mais, uma fonte de alimentação 12 que dá a energia que excita o cristal ou elementos é conectada no dispositivo de oscilação de laser 1.

[0022] A lente de projeção de luz 2 é um instrumento que ajusta a área de radiação da luz laser L. Embora seja preferível usar um tipo de lente confocal para a lente de projeção de luz 2, por exemplo, um tipo de lente de um único foco pode ser usado. A lente de projeção de luz 2 é ajustada de forma que luz laser L ultrafina (cerca de 1 mm de diâmetro) irradiada pelo dispositivo de oscilação de laser 1 forme uma área de radiação de cerca de 50 cm de diâmetro em uma porção observada (parede do forno de cerca de 8 m à frente). Além do mais, desde que o ângulo de divergência seja suficientemente pequeno por causa da linearidade da luz laser L e seja possível ajustar a área de radiação somente pelo dispositivo de oscilação de laser 1, ou desde que seja possível assegurar uma área de radiação desejada, a lente de projeção de luz 2 pode ser omitida. Adicionalmente, embora o dispositivo de oscilação de laser 1 e a lente de projeção de luz 2 sejam diretamente conectados um no outro na figura 1, o dispositivo de oscilação de laser e a lente de projeção de luz podem ser conectados um no outro usando um tubo de transmissão, tal como uma fibra ótica. Pelo uso do tubo de

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 19/37 / 21 transmissão, é possível arranjar o dispositivo de oscilação de laser 1 e a lente de projeção de luz 2 separados um do outro, e é possível aumentar os graus de liberdade no esquema.

[0023] O espelho de projeção de luz 3 é um instrumento que reflete a luz laser L irradiada pelo dispositivo de oscilação de laser 1 e ilumina uma porção observada desejada. O motor 9 para projeção de luz é conectado no espelho de projeção de luz 3 ilustrado na figura 1, e é construído de forma que o espelho possa ser articulado em uma dada direção e o ângulo do espelho possa ser alterado. Adicionalmente, um segundo motor para projeção de luz que muda o ângulo do espelho 3 para projeção de luz em uma direção substancialmente perpendicular à direção de oscilação pode ser conectado. Além do mais, um filtro ótico 13 pode ser arranjado entre a lente de projeção de luz 2 e o espelho de projeção de luz 3 (à montante do espelho de projeção de luz 3). O filtro ótico 13 deixa passar somente o comprimento de onda da luz laser L por ele, e corta os outros comprimentos de onda. Por exemplo, um filtro de interferência é usado para o filtro ótico 13. Adicionalmente, o filtro ótico 13 pode ser arranjado entre o espelho de projeção de luz 3 e a primeira janela de observação 4 (à jusante do espelho de projeção de luz 3).

[0024] A primeira janela de observação 4 e a segunda janela de observação 5 são janelas de observação para observar o interior do forno (especialmente a parede do forno). A primeira janela de observação 4 e a segunda janela de observação 5 são formadas em uma porção do forno ou em uma parte inserida no forno. Adicionalmente, uma vez que o interior do forno está em um estado de alta temperatura, a primeira janela de observação 4 e a segunda janela de observação 5 são feitas de vidro resistente ao calor. Como ilustrado na figura 1, um recurso da invenção é que diferentes janelas de observação (a primeira janela de observação 4 e a segunda janela de observação 5) são usadas por um sistema de projeção de luz e um sistema de recepção de luz. Por meio desta configuração, é possível deslocar os eixos

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 20/37 / 21 óticos do sistema de projeção de luz e do sistema de recepção de luz, é possível irradiar a luz laser L obliquamente a uma porção observada, é possível projetar uma sombra de irregularidades ou uma trinca da parede do forno para que ela fique grande, e é possível formar imagem na porção da sombra como uma imagem.

[0025] Adicionalmente, um obturador resistente ao calor 14 pode ser arranjado do lado de fora da primeira janela de observação 4 e da segunda janela de observação 5. O obturador resistente ao calor 14 é composto de um disco resistente ao calor 14d com um furo entalhado que deixa passar a luz laser L, e um motor 14m que aciona rotacionalmente o disco resistente ao calor 14d. Dessa maneira, se o disco resistente ao calor 14d for rotacionado pelo motor 14m, é possível irradiar a luz laser L somente quando o furo entalhado tiver movimentado para a posição da primeira janela de observação 4 e da segunda janela de observação 5, e é possível manter um estado onde a primeira janela de observação 4 e a segunda janela de observação 5 são fechadas em outros momentos. Dessa maneira, é possível impedir que a radiação luminosa H penetre em um instrumento no momento em que radiação da luz laser L é desnecessária, e é possível proteger instrumentos do calor. Além do mais, a velocidade rotacional do motor 14m é controlada pelo meio de controle 11 que será descrito posteriormente de forma que os tempos nos quais radiação da luz laser L e o furo entalhado passam através da primeira janela de observação 4 e da segunda janela de observação 5 sejam intertravados.

[0026] O espelho de recepção de luz 6 é um instrumento que reflete a luz refletida R da luz laser L transmitida através da segunda janela de observação 5, e faz a luz refletida entrar no dispositivo de formação de imagem 8. O motor 10 para recepção de luz é conectado no espelho de recepção de luz 6 ilustrado na figura 1, e o motor 10 é construído de forma que o espelho 6 possa articular em uma dada direção e o ângulo do espelho

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 21/37 / 21 possa ser alterado. Adicionalmente, um segundo motor para recepção de luz que muda o ângulo do espelho 6 para recepção de luz em uma direção substancialmente perpendicular à direção de oscilação pode ser conectado. Além do mais, um filtro ótico 15 pode ser arranjado à jusante do espelho de recepção de luz 6. O filtro ótico 15 deixa passar somente o comprimento de onda da luz laser L através dele, e corta os outros comprimentos de onda. Por exemplo, um filtro de interferência é usado para o filtro ótico 15. Adicionalmente, o filtro ótico 15 pode ser arranjado à montante do espelho de recepção de luz 6.

[0027] A lente de recepção de luz 7 é um instrumento que ajusta a área de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem 8. É preferível usar, por exemplo, um tipo de lente telescópica para a lente de recepção de luz 7. Ajustando-se o diafragma e ponto focal desta lente telescópica, a área de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem 8 é ajustada de maneira a ter o mesmo tamanho da área de radiação da luz laser L. Embora seja preferível que a área de radiação e a área de formação de imagem idealmente coincidam uma com a outra, o ajuste é feito de forma que pelo menos a área de radiação seja incluída na área de formação de imagem, e ao máximo possível outras porções não sejam incluídas. Por exemplo, o ajuste é feito de forma que uma área de formação de imagem com um diâmetro de cerca de 50 cm seja formada em uma porção observada (parede do forno de cerca de 8 m à frente). Além do mais, a lente de recepção de luz 7 não está limitada ao tipo de lente telescópica, e pode ser um tipo capaz de ajustar o ponto focal por meio de uma combinação de uma pluralidade de lentes.

[0028] O dispositivo de formação de imagem 8 é um instrumento que recebe a luz refletida R pela lente de recepção de luz 7 e adquire uma imagem. Por exemplo, uma câmara CCD é usada para o dispositivo de formação de imagem 8. O dispositivo de formação de imagem 8 ilustrado na

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 22/37 / 21 figura 1 tem um obturador de alta velocidade 16 entre o dispositivo de formação de imagem e a lente de recepção de luz 7. O obturador de alta velocidade 16 é aberto e fechado pelo meio de controle 11 em sincronismo com o tempo de radiação da luz laser L. Arranjando-se este obturador de alta velocidade 16, é possível tornar mais difícil para a radiação luminosa H penetrar no dispositivo de formação de imagem 8, e é possível proteger o dispositivo de formação de imagem 8 do calor. Naturalmente, desde que o obturador resistente ao calor 14 seja satisfatório, o obturador de alta velocidade 16 pode ser omitido, ou o obturador resistente ao calor 14 pode ser arranjado somente na primeira janela de observação 4 de forma que o obturador de alta velocidade 16 fique arranjado no dispositivo de formação de imagem 8. Além do mais, o obturador de alta velocidade 16 pode ser construído em uma câmara CCD, ou pode ser um obturador digital que corta uma imagem digitalmente.

[0029] O meio de controle 11 é um instrumento que controla o tempo de radiação do dispositivo de oscilação de laser 1, os tempos de abertura e fechamento do obturador resistente ao calor 14 e do obturador de alta velocidade 16, os tempos de oscilação do espelho de projeção de luz 3 e do espelho de recepção de luz 6, etc. O meio de controle 11 intertrava o tempo de radiação do dispositivo de oscilação de laser 1 com os tempos com que o obturador resistente ao calor 14 e o obturador de alta velocidade 16 são abertos. Por meio deste processamento, é possível irradiar a luz laser L em uma porção observada em um tempo exigido, e receber a luz refletida R para adquirir uma imagem e, quando a luz laser L não é irradiada, é possível impedir a incidência da radiação luminosa H em um instrumento. Adicionalmente, o meio de controle 11 intertrava o espelho de projeção de luz 3 com o espelho de recepção de luz 6 de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra. Especificamente, o espelho de projeção de luz 3 e o espelho de recepção de

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 23/37 / 21 luz 6 são intertravados um no outro controlando-se o motor 9 para projeção de luz e o motor 10 para recepção de luz. Por exemplo, sensores tais como codificadores rotativos capazes de detectar o valor rotacional são instalados no motor 9 para projeção de luz e o motor 10 para recepção de luz, e os espelhos são intertravados um no outro enquanto os dados dos sensores são medidos. Uma vez que as condições (os valores rotacionais do motor 9 para projeção de luz e do motor 10 para recepção de luz) nas quais a área de radiação e a área de formação de imagem são feitas coincidir uma com a outra variam dependendo de condições, tais como a configuração do aparelho de inspeção do interior do forno, e o arranjo (distância) das janelas de observação, é preferível obter condições de intertravamento (os valores rotacionais do motor 9 para projeção de luz e do motor 10 para recepção de luz) realizando-se teste ou simulação de antemão de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam uma com a outra em condições de uso reais.

[0030] A fim de adquirir as condições de intertravamento, é possível usar dados do desenho do forno 44. Ou seja, com base nos dados do desenho do forno 44, é possível adquirir condições nas quais o espelho de projeção de luz 3 com o espelho de recepção de luz 6 são intertravados um no outro de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra. Por exemplo, como as condições de intertravamento, o relacionamento do ângulo de rotação entre o ângulo de rotação do motor 9 para projeção de luz e o ângulo de rotação do motor 10 para recepção de luz é estimado ou calculado de antemão. A estimativa ou cálculo do relacionamento do ângulo de rotação pode ser realizada por meio de um computador 17 entrando com os dados do desenho do forno 44 no computador 17. Neste caso, o meio de controle 11 intertrava o espelho de projeção de luz 3 com o espelho de recepção de luz 6 de acordo com as condições citadas (a saber, o relacionamento do ângulo de rotação).

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 24/37 / 21 [0031] A fim de adquirir as condições de intertravamento, é possível usar uma imagem adquirida pelo dispositivo de formação de imagem 8 em vez disso. Neste caso, o meio de controle 11 intertrava o espelho de projeção de luz 3 com o espelho de recepção de luz 6 com base na imagem adquirida pelo dispositivo de formação de imagem 8 de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra. Especificamente, o meio de controle 11 determina se a área de radiação e a área de formação de imagem coincidem ou não substancialmente uma com a outra com base na luminância dos respectivos pixels na imagem. Se for determinado que a área de radiação e a área de formação de imagem não coincidem substancialmente uma com a outra, o meio de controle corrige o ângulo de rotação do motor 9 para projeção de luz ou motor 10 para recepção de luz de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra.

[0032] Além do mais, a fim de realizar o intertravamento, uma pessoa pode observar o imagem adquirida pelo dispositivo de formação de imagem 8, e corrigir manualmente o ângulo de rotação do motor 9 para projeção de luz ou motor 10 para recepção de luz. Por exemplo, se uma pessoa observa uma imagem, e determina que a área de radiação e a área de formação de imagem não coincidem uma com a outra, o valor ajustado do ângulo de rotação do motor 9 para projeção de luz ou motor 10 para recepção de luz é alimentado no meio de controle 11, e assim o meio de controle 11 corrige o ângulo de rotação do motor 9 para projeção de luz ou motor 10 para recepção de luz com base neste valor ajustado. Depois esta correção, a pessoa observa a imagem adquirida pelo dispositivo de formação de imagem 8, e determina se a área de radiação e a área de formação de imagem coincidem ou não ma com a outra. Se a áreas não coincidirem uma com a outra, a entrada de um valor ajustado, e a correção pelo meio de controle 11 com base nesta entrada, são realizadas novamente. Tal correção é realizada em um estágio de teste. O

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 25/37 / 21 valor de entrada ajustado torna-se uma condição de intertravamento. Depois da correção, quando o interior do forno 44 é realmente observado, o meio de controle 11 intertrava o espelho de projeção de luz 3 com o espelho de recepção de luz 6 de acordo com as condições (a saber, o valor ajustado).

[0033] Adicionalmente, o meio de controle 11 é conectado no computador 17, e é ajustado e opera de maneira a realizar o processamento supramencionado com base em um comando do computador 17. O computador 17 inclui dispositivos de armazenamento tais como uma CPU (unidade de processamento central), uma RAM, uma ROM, e um disco rígido, dispositivos de entrada tal como um teclado, e dispositivos de saída tal como um monitor, e constitui dispositivo de processamento de imagem que processa uma imagem adquirida pelo dispositivo de formação de imagem 8. Aqui, a figura 3 é um diagrama de blocos ilustrando o dispositivo de processamento de imagem que sintetiza imagens obtidas em cada área de formação de imagem. Imagens P1, P2 e P3 obtidas em cada área de formação de imagem são armazenadas no dispositivo de armazenamento 31 do computador 17. O dispositivo de processamento de imagem 32 a ser operado pela CPU do computador 17 busca as imagens P1, P2 e P3 armazenadas no dispositivo de armazenamento 31, e produz uma imagem panorâmica P4 obtida realizando-se síntese panorâmica das imagens P1 P2, e P3 para os dispositivos de saída, tal como um monitor. Por meio deste processamento, é possível formar a figura da imagem geral da parede do forno onde a imagem foi formada. Além do mais, o dispositivo de processamento de imagem 32 é também capaz de processar ajuste do contraste, equilíbrio de branco, sincronismo, etc. das imagens P1, P2 e P3 obtido em cada área de formação de imagem, extração de uma sombra de irregularidades ou uma trinca da superfície de parede, etc., além da síntese de imagem supramencionada.

[0034] Em seguida, será descrita a operação do aparelho de inspeção do interior do forno relacionado com a invenção. Aqui, a figura 2 é uma vista

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 26/37 / 21 ilustrando a operação do aparelho de inspeção do interior do forno relacionado com a invenção. Além do mais, os mesmos números de referência serão atribuídos aos mesmos elementos da figura 1, e a configuração do aparelho de inspeção do interior do forno está ilustrada de forma simples.

[0035] Como ilustrado na figura 2, um aparelho de inspeção do interior do forno 21 é arranjado do lado de fora do forno em que a primeira janela de observação 4 e a segunda janela de observação 5 são formadas. Uma porção da superfície de parede 22 em que a primeira janela de observação 4 e a segunda janela de observação 5 são formadas pode ser uma parede externa do forno, e pode ser um alojamento envolvendo o aparelho de inspeção do interior do forno 21 inserido no forno através de uma abertura do forno. Adicionalmente, o aparelho de inspeção do interior do forno 21 é ajustado de forma que a área de radiação do dispositivo de oscilação de laser 1 e a área de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem 8 tenham praticamente o mesmo tamanho (uma porção observada S hachurada no desenho) na parede do forno 23 que é uma porção observada. Uma vez que o relacionamento de posição e distância entre a parede do forno 23 e a primeira janela de observação 4 ou a segunda janela de observação 5 muda dependendo dos fornos, é preferível fazer o ajuste de antemão utilizando-se uma instalação de teste que simula um lugar de instalação de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem tenham praticamente o mesmo tamanho. Naturalmente, o ajuste pode ser feito de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem tenham praticamente o mesmo tamanho depois que o aparelho de inspeção do interior do forno 21 for instalado em um lugar predeterminado, ou um ajuste fino pode ser feito depois da instalação. Além do mais, a lente de projeção de luz 2 e a lente de recepção de luz 7 que estão ilustradas na figura 1 são usadas no ajuste da área de radiação e da área de formação de imagem.

[0036] Na invenção, a primeira janela de observação 4 do sistema de

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 27/37 / 21 projeção de luz e a segunda janela de observação 5 do sistema de recepção de luz são formadas separadamente. Adotando-se esta configuração, é possível irradiar a luz laser L de um ângulo na porção observada S, e é possível projetar uma sombra de irregularidades ou uma trinca na porção observada S ampla e claramente. Adicionalmente, é possível impedir que luz refletida W na primeira janela de observação 4 ou luz dispersa D causada por sujeira ou similares no forno penetre no dispositivo de formação de imagem 8, e é possível adquirir uma imagem com pouco ruído.

[0037] Adicionalmente, a porção observada S é varrida em uma direção predeterminada da parede do forno 23 mantendo ainda um estado onde a área de radiação do dispositivo de oscilação de laser 1 e a área de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem 8 coincidem substancialmente uma com a outra como ilustrado na figura 2 à medida que o meio de controle 11 aciona o motor 9 para projeção de luz e o motor 10 para recepção de luz, girando assim o espelho de projeção de luz 3 e o espelho de recepção de luz 6 de uma maneira intertravada. Embora o caso onde a porção observada S é varrida em uma direção AB do desenho esteja ilustrado aqui, é possível varrer a porção observada S em uma direção perpendicular à direção AB instalandose adicionalmente motores separados no espelho de projeção de luz 3 e no espelho de recepção de luz 6. Adicionalmente, o espelho de projeção de luz 3 e o espelho de recepção de luz 6 podem ser girados suavemente a uma velocidade constante, pelo motor 9 para projeção de luz e pelo motor 10 para recepção de luz, podem ser girados intermitentemente a um intervalo de fase predeterminado, ou podem ser girados em sincronismo com o tempo de radiação da luz laser L.

[0038] Como aqui descrito, fazendo-se um ajuste de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem tenham praticamente o mesmo tamanho, é possível formar imagem nitidamente em uma área estreita, como ilustrado pela porção observada S. Adicionalmente, intertravando-se o

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 28/37 / 21 espelho de projeção de luz 3 com o espelho de recepção de luz 6 de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam substancialmente uma com a outra, é possível formar imagem na parede do forno de área ampla 23 como uma pluralidade de imagens. Além disso, realizando-se síntese panorâmica dessas imagens como ilustrado na figura 3, é possível observar facilmente a imagem geral da parede do forno 23.

[0039] Em seguida, será descrita uma outra modalidade do aparelho de inspeção do interior do forno relacionado com a invenção. Aqui, a figura 4 é uma vista da configuração esquemática ilustrando uma segunda modalidade do aparelho de inspeção do interior do forno relacionado com a invenção. Além do mais, os mesmos números de referência serão atribuídos aos mesmos elementos do aparelho de inspeção do interior do forno ilustrado na figura 1, e descrição em duplicata será omitida.

[0040] Um aparelho de inspeção do interior do forno 41 ilustrado na figura 4 tem um alojamento cilíndrico 42 que tem a primeira janela de observação 4 e a segunda janela de observação 5 formadas em uma face lateral deste e tem o dispositivo de oscilação de laser 1, a lente de projeção de luz 2, o espelho de projeção de luz 3, o espelho de recepção de luz 6, a lente de recepção de luz 7, o dispositivo de formação de imagem 8, etc. arranjados nele, e dispositivo de acionamento 43 que gira o alojamento 42 em torno de um eixo. O aparelho de inspeção do interior do forno 41 é inserido no forno, por exemplo, por uma abertura formada em uma porção superior do forno 44, e é arranjado de forma que a primeira janela de observação 4 e a segunda janela de observação 5 fiquem voltadas para a parede do forno que é uma porção observada. Então, girando-se o espelho de projeção de luz 3 e o espelho de recepção de luz 6 de uma maneira intertravada, é possível varrer a porção observada S ao longo da direção vertical da parede do forno. Além do mais, no aparelho de inspeção do interior do forno 41 ilustrado na figura 4, é ilustrado o caso onde o dispositivo de oscilação de laser 1 e a lente de

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 29/37 / 21 projeção de luz 2 são conectados um no outro por fibra ótica 18.

[0041] Uma vez que o alojamento 42 é inserido no forno em um estado de alta temperatura, o alojamento preferivelmente tem uma camisa de resfriamento com água. Dessa maneira, o alojamento 42 é construído de forma que água de resfriamento possa ser injetada na camisa de resfriamento com água pelo lado de fora, e que a água de resfriamento possa ser drenada para o lado de fora. Adicionalmente, uma engrenagem conectada no dispositivo de acionamento 43 é formada em uma porção periférica externa de uma extremidade superior do alojamento 42. O dispositivo de acionamento 43 é composto de um motor 43m que é arranjado de maneira a ser acionado rotacionalmente, e uma engrenagem 43g conectada na ponta do motor 43m. Adicionalmente, o motor 43m é conectado no meio de controle 11 do aparelho de inspeção do interior do forno 41, e é acionado rotacionalmente com base em um comando do meio de controle 11 ou do computador 17. Além do mais, a configuração do dispositivo de acionamento 43 não está limitada à ilustrada, e pode ser uma configuração capaz de ser rotacionada manualmente, ou pode ser uma configuração capaz de ser rotacionado por acionamento de correia ou acionamento de corrente. Adicionalmente, o alojamento 42 e o dispositivo de acionamento 43 podem ser mecanismos providos no forno 44. Neste caso, o aparelho de inspeção do interior do forno 41 com o dispositivo de oscilação de laser 1, a lente de projeção de luz 2, o espelho de projeção de luz 3, o espelho de recepção de luz 6, a lente de recepção de luz 7, o dispositivo de formação de imagem 8, etc. tem somente que ser inserido no alojamento 42.

[0042] É possível varrer a porção observada S ao longo da direção horizontal da parede do forno arranjando-se o dispositivo de acionamento 43 de forma que o aparelho de inspeção do interior do forno 41 em si possa ser rotacionado em relação ao forno 44 como na segunda modalidade. Dessa maneira, é possível obter uma imagem em uma ampla área da parede do forno

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 30/37 / 21 simplesmente pelo uso de um aparelho de inspeção do interior do forno 41. O aparelho de inspeção do interior do forno 41 pode ser rotacionado lenta e suavemente pelo dispositivo de acionamento 43, ou pode ser rotacionado intermitentemente pelo dispositivo de acionamento a um intervalo de fase predeterminado depois que a varredura vertical for completada.

[0043] Como ilustrado na figura 4, inserindo-se o aparelho de inspeção do interior do forno 41 pelo centro superior do forno 44, é possível manter a distância entre a primeira janela de observação 4 ou a segunda janela de observação 5 e a parede do forno constante, mesmo se o aparelho de inspeção do interior do forno 41 tiver sido rotacionado pelo dispositivo de acionamento 43, e é possível omitir o ajuste fino do tamanho e posição da área de radiação e área de formação de imagem girando-se o aparelho de inspeção do interior do forno 41. Além do mais, em um caso onde a distância entre a primeira janela de observação 4 ou a segunda janela de observação 5 e a parede do forno muda dependendo da rotação do aparelho de inspeção do interior do forno 41, o tamanho e posição da área de radiação e da área de formação de imagem podem ser ajustados finamente para cada rotação, ou o tamanho e posição da área de radiação e da área de formação de imagem podem ser ajustados automaticamente em conjunto com uma fase de rotação, adquirindose dados de antemão.

[0044] Além disso, o dispositivo de acionamento 43 não está limitado a um que aciona rotacionalmente o aparelho de inspeção do interior do forno 41, e pode ser um que é acionado retilineamente, ou pode ter tanto a função de acionamento rotacional quanto a função de acionamento retilíneo. Acionando-se retilineamente o aparelho de inspeção do interior do forno 41, é possível observar a porção que não pode ser formada imagem somente pela operação do espelho de projeção de luz 3 e o espelho de recepção de luz 6. Em um caso onde o aparelho de inspeção do interior do forno 41 é acionado retilineamente, o comprimento do alojamento 42 tem somente ser igual ou

Petição 870190013165, de 08/02/2019, pág. 31/37 / 21 maior que o comprimento do acionamento retilíneo, e o alojamento 42 tem somente que ser acionado por um macaco ou um atuador. Adicionalmente, o aparelho de inspeção do interior do forno 41 pode ser montado e acionado por um carro móvel ou um robô de superfície de parede que é acionado em um forno, tal como uma parede do forno ou uma superfície do piso.

[0045] É natural que a invenção não esteja limitada à modalidade supradescrita, mas várias modificações podem ser feitas sem fugir do espírito da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de inspeção do interior de um forno para observar o interior de um forno que está emitindo luz com radiação luminosa (H), caracterizado pelo fato de que o método compreende:

usar um aparelho de inspeção do interior do forno (21, 41) que tem um dispositivo de oscilação de laser (1) que irradia luz laser (L) mais intensamente que a radiação luminosa (H), um espelho de projeção de luz (3) que reflete a luz laser (L) e irradia a luz laser (L) obliquamente a uma porção observada desejada (S) em uma superfície de parede interna do forno, uma primeira janela de observação (4) que transmite a luz laser (L) do espelho de projeção de luz (3), uma segunda janela de observação (5) que transmite a luz refletida (R) pela porção observada (S), um espelho de recepção de luz (6) que reflete a luz refletida (R) transmitida através da segunda janela de observação (5), e um dispositivo de formação de imagem (8) que recebe a luz refletida (R) pelo espelho de recepção de luz (6) para adquirir uma imagem, e ajustar o dispositivo de oscilação de laser (1) e o dispositivo de formação de imagem (8) de forma que a área de radiação da luz laser (L) e uma área de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem (8) tenham o mesmo tamanho, intertravar o espelho de projeção de luz (3) com o espelho de recepção de luz (6) de forma que a área de radiação se estenda em duas dimensões da superfície de parede interna e as áreas de formação de imagem coincidam uma com a outra, e adquirir uma imagem da porção observada (S) para observar o interior do forno.
2. Método de inspeção do interior de um forno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma condição na qual o espelho de projeção de luz (3) é intertravado com o espelho de recepção de luz (6) de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam uma com a outra é adquirida com base nos dados do desenho do forno, e o meio de controle (11) intertrava o espelho de projeção de luz (3)

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2 / 4 com o espelho de recepção de luz (6) de acordo com a condição.
3. Método de inspeção do interior do forno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de controle (11) intertrava o espelho de projeção de luz (3) com o espelho de recepção de luz (6) na base da imagem adquirida pelo dispositivo de formação de imagem (8) de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam uma com a outra.
4. Método de inspeção do interior de um forno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aparelho de inspeção do interior do forno (21, 41) é rotacionado para adquirir uma imagem da porção observada (S).
5. Método de inspeção do interior de um forno, de acordo com a reivindicação 1 ou 4, caracterizado pelo fato de que imagens obtidas em cada área de formação de imagem são sintetizadas para observar o interior do forno.
6. Aparelho de inspeção do interior de um forno (21, 41) que observa o interior de um forno que está emitindo luz com radiação luminosa (H), o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende:

um dispositivo de oscilação de laser (1) que irradia luz laser (L) mais intensamente que a radiação luminosa (H);

uma lente de projeção de luz (2) capaz de ajustar a área de radiação da luz laser (L);

um espelho de projeção de luz (3) que reflete a luz laser (L) e radia a luz laser (L) obliquamente a uma porção observada desejada (S) em uma superfície de parede interna do forno;

uma primeira janela de observação (4) que transmite a luz laser (L) do espelho de projeção de luz (3);

uma segunda janela de observação (5) que transmite luz refletida (R) a partir da porção observada desejada (S);

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3 / 4 um espelho de recepção de luz (6) que reflete a luz refletida (R) transmitida através da segunda janela de observação (5);

uma lente de recepção de luz (7) que condensa a luz refletida (R) pelo espelho de recepção de luz (6), e é capaz de ajustar uma área de formação de imagem;

um dispositivo de formação de imagem (8) que recebe a luz refletida (R) condensada pela lente de recepção de luz e adquire uma imagem;

um motor (9) para projeção de luz que aciona o espelho de projeção de luz (3);

um motor (10) para recepção de luz que aciona o espelho de recepção de luz (6); e meio de controle (11) que controla o acionamento do motor para projeção de luz e o motor para recepção de luz, em que a lente de projeção de luz e a lente de recepção de luz são ajustadas de forma que a área de radiação da luz laser (L) e a área de formação de imagem do dispositivo de formação de imagem (8) tenham o mesmo tamanho, e o meio de controle (11) intertrava o espelho de projeção de luz (3) com o espelho de recepção de luz (6) de forma que a área de radiação se estendo em duas dimensões da superfície de área interna e a área de formação de imagem coincidam uma com a outra.
7. Aparelho de inspeção do interior do forno (21, 41), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que uma condição na qual o espelho de projeção de luz (3) é intertravado com o espelho de recepção de luz (6) de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam uma com a outra é estabelecida com base nos dados do desenho do forno, e o meio de controle (11) intertrava o espelho de projeção de luz (3) com o espelho de recepção de luz (6) de acordo com a condição.
8. Aparelho de inspeção do interior de um forno (21, 41), de

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4 / 4 acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o meio de controle (11) intertrava o espelho de projeção de luz (3) com o espelho de recepção de luz (6) com base na imagem adquirida pelo dispositivo de formação de imagem (8) de forma que a área de radiação e a área de formação de imagem coincidam uma com a outra.
9. Aparelho de inspeção do interior de um forno (21, 41), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um alojamento cilíndrico (22, 42) que tem a primeira janela de observação (4) e a segunda janela de observação (5) formadas em uma face lateral deste e tem o dispositivo de oscilação de laser (1), o espelho de projeção de luz (3), o espelho de recepção de luz (6), e o dispositivo de formação de imagem (8) arranjados nele, e dispositivo de acionamento (43) que gira o alojamento em torno de um eixo.
10. Aparelho de inspeção do interior de um forno (21, 41), de acordo com a reivindicação 6 ou 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente dispositivo de processamento de imagem (32) que sintetiza imagens obtidas em cada área de formação de imagem.