JP2022133224A - Apparatus and method for measuring wear amount of furnace wall - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for measuring a wear amount of a furnace wall for performing measurement at a relatively small data processing load by using the same image as a display image.
SOLUTION: A method for measuring a wear amount of a furnace wall whose surface temperature may possibly be within a temperature range including 700°C-1000°C includes the steps of: acquiring an image of the furnace wall by two color cameras spaced apart from each other, while generating a laser line on the furnace wall in a reference state, and acquiring a distance from the two color cameras to the furnace wall by a processor using the image; acquiring an image of the furnace wall by the two color cameras spaced apart from each other, while generating the laser line on the furnace wall in a state after the operation, and acquiring a distance from the two color cameras to the furnace wall by the processor using the image; and acquiring a wear amount of the furnace from a difference between the distances in the reference state and the state after the operation by the processor.
SELECTED DRAWING: Figure 8
COPYRIGHT: (C)2022,JPO&INPIT

Description

本発明は、炉壁の損耗量測定装置及び炉壁の損耗量測定方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a furnace wall wear amount measuring device and a furnace wall wear amount measuring method.

炉の内容物により炉壁が1000℃以上の高温に達する炉においては、高温の内容物によって炉壁が損耗し炉壁の形状が変化する。炉壁の損耗量が大きくなると、炉の破損など重大な事故が生じる恐れがある。したがって、炉壁の損耗量を高精度で測定することが重要である。 In a furnace in which the furnace wall reaches a high temperature of 1000° C. or higher due to the contents of the furnace, the high-temperature contents wear the furnace wall and change the shape of the furnace wall. If the amount of wear on the furnace wall becomes large, there is a risk of a serious accident such as breakage of the furnace. Therefore, it is important to measure the wear amount of the furnace wall with high accuracy.

高温に達する炉壁の損耗量測定を目的として、出願人によってレーザを使用する炉壁の損耗量測定装置及び炉壁の損耗量測定方法が開発されている(特許文献1)。 For the purpose of measuring the amount of wear of a furnace wall that reaches a high temperature, the applicant has developed a wear amount measuring device and a method of measuring the wear amount of a furnace wall using a laser (Patent Document 1).

レーザによる測定方法においては、炉壁上にレーザラインを生成し、レーザの波長のフィルタを備えたモノクロムカメラによって炉壁上のレーザラインのモノクロム画像を取得し、そのモノクロム画像を使用して炉壁の損耗量が測定される。 In the laser measurement method, a laser line is generated on the furnace wall, a monochrome image of the laser line on the furnace wall is acquired by a monochrome camera equipped with a laser wavelength filter, and the monochrome image is used to measure the furnace Wall wear is measured.

他方、操作員が炉壁の状態を観察する場合には、モノクロム画像よりも情報量の多いカラー画像が使用される。したがって、レーザラインのモノクロム画像を取得して炉壁の損耗量を測定する方法においては、炉壁の損耗量測定に使用される特定の波長のモノクロム画像と操作員の観察用のカラー画像とは異なり、炉壁の損耗量の測定及び炉壁の表示を実施する際に同一の画像に基づいて一貫した処理を実施することはできない。 On the other hand, when an operator observes the state of the furnace wall, a color image with a larger amount of information than a monochrome image is used. Therefore, in the method of measuring the amount of wear of the furnace wall by acquiring a monochrome image of the laser line, the monochrome image of a specific wavelength used for measuring the amount of wear of the furnace wall and the color image for operator observation are different. In contrast, it is not possible to perform consistent processing based on the same image when measuring the wear amount of the furnace wall and displaying the furnace wall.

他方、炉壁の損耗量測定にカラー画像を使用するとデータ処理量が膨大となり好ましくない。 On the other hand, if a color image is used to measure the amount of wear of the furnace wall, the amount of data to be processed becomes enormous, which is undesirable.

このように、表示用画像と同一の画像を使用し、比較的小さなデータ処理の負荷で測定を実施する炉壁の損耗量測定装置及び炉壁の損耗量測定方法は開発されていない。 Thus, a furnace wall wear measuring apparatus and a furnace wall wear measuring method that use the same image as the display image and perform measurement with a relatively small data processing load have not been developed.

特許6743316号公報Patent No. 6743316

したがって、表示用画像と同一の画像を使用し、比較的小さなデータ処理の負荷で測定を実施する炉壁の損耗量測定装置及び炉壁の損耗量測定方法に対するニーズがある。本発明の技術的課題は表示用画像と同一の画像を使用し、比較的小さなデータ処理の負荷で測定を実施する炉壁の損耗量測定装置及び炉壁の損耗量測定方法を提供することである。 Therefore, there is a need for a furnace wall wear measuring apparatus and a furnace wall wear measuring method that use the same image as the display image and carry out measurements with a relatively small data processing load. A technical object of the present invention is to provide a furnace wall wear measuring apparatus and a furnace wall wear measuring method that use the same image as the display image and perform measurement with a relatively small data processing load. be.

本発明の第1の態様の炉壁の損耗量測定方法は、表面の温度が700℃-1000℃を含む温度範囲となり得る炉壁の損耗量測定方法であって、基準状態において該炉壁上にレーザラインを生成しながら間隔を空けて配置した2台のカラーカメラによって該炉壁の画像を取得し、該画像を使用してプロセッサによって該2台のカラーカメラから該炉壁までの距離を求めるステップと、操業後の状態において該炉壁上にレーザラインを生成しながら間隔を空けて配置した2台のカラーカメラによって該炉壁の画像を取得し、該画像を使用してプロセッサによって該2台のカラーカメラから該炉壁までの距離を求めるステップと、該プロセッサによって該基準状態及び該操業後の状態における距離の差から該炉壁の損耗量を求めるステップと、を含む。本方法において、該プロセッサがそれぞれのカラーカメラの画像データから、各画素のR値、G値、及びB値のそれぞれに重みを掛けた値を合算した値を各画素の値とするモノクロム画像を生成し、該2台のカラーカメラの画像データから生成されたモノクロム画像を使用して該2台のカラーカメラから該炉壁までの距離を求めるように構成されている。 A method for measuring the amount of wear of a furnace wall according to the first aspect of the present invention is a method for measuring the amount of wear of a furnace wall in which the temperature of the surface can be in a temperature range including 700 ° C.-1000 ° C., and An image of the furnace wall is acquired by two color cameras spaced apart while generating laser lines at , and the image is used by a processor to determine the distance from the two color cameras to the furnace wall. obtaining an image of the furnace wall by two color cameras spaced apart while generating laser lines on the furnace wall in the post-run state, and using the image by a processor to Determining the distance to the furnace wall from two color cameras, and determining the amount of wear of the furnace wall from the difference in distance between the reference condition and the post-run condition by the processor. In this method, from the image data of each color camera, the processor creates a monochrome image in which the value of each pixel is the sum of the values obtained by multiplying the R value, G value, and B value of each pixel by weights. and determine the distance from the two color cameras to the furnace wall using a monochrome image generated from the image data of the two color cameras.

本態様の炉壁の損耗量測定方法においては、カラーカメラの画像データから生成されたモノクロム画像を使用して、比較的低温の領域においては該炉壁上に生成されたレーザラインによって該炉壁上の点が識別され、比較的高温の領域においては該炉壁の表面の温度差による明暗のパターンから該炉壁上の点が識別される。 In the furnace wall wear amount measuring method of this embodiment, a monochrome image generated from image data of a color camera is used, and a laser line generated on the furnace wall in a relatively low temperature region Top points are identified, and in relatively hot regions, points on the furnace wall are identified from the pattern of light and dark due to temperature differences on the surface of the furnace wall.

本態様によれば、カラーカメラの画像データから生成された画像を使用するので表示用画像と同一の画像を使用して炉壁の形状を測定することができる。また、炉壁の損耗量測定にはモノクロム画像を使用するのでデータ処理の負荷を抑えることができる。 According to this aspect, since the image generated from the image data of the color camera is used, the shape of the furnace wall can be measured using the same image as the display image. In addition, since a monochrome image is used to measure the amount of wear on the furnace wall, the data processing load can be reduced.

本発明の第1の態様の第1の実施形態の損耗量測定方法は、該炉壁の損耗量を求めるステップにおいて、該炉壁の表面のそれぞれの区画ごとの損耗量を示す損耗量マップを求める。 In the method for measuring the amount of wear according to the first embodiment of the first aspect of the present invention, in the step of determining the amount of wear of the furnace wall, a wear amount map indicating the amount of wear for each section of the surface of the furnace wall is prepared. Ask.

本実施形態によれば、炉壁の損耗量のマップにより炉壁の損耗の状態を容易に把握することができる。炉壁の損耗量のマップにしたがって炉壁の損耗の状況に応じて炉壁の補修を容易に実施することができる。 According to this embodiment, the state of wear of the furnace wall can be easily grasped from the map of the amount of wear of the furnace wall. The furnace wall can be easily repaired in accordance with the furnace wall wear amount map.

本発明の第1の態様の第2の実施形態の損耗量測定方法において、炉の形状が中心軸の周りにほぼ軸対称な凹面であり、該損耗量マップが該中心軸方向から該炉壁を観察したものであり、該損耗量マップのそれぞれの区画は該中心軸を中心とする複数の同心円及び該中心軸から延伸する放射方向の複数の直線によって区分されるように構成されている。 In the wear amount measuring method of the second embodiment of the first aspect of the present invention, the shape of the furnace is a concave surface that is substantially axially symmetrical about the central axis, and the wear amount map is measured from the central axis direction to the furnace wall. Each section of the wear map is configured to be sectioned by a plurality of concentric circles centered on the central axis and a plurality of radial straight lines extending from the central axis.

本発明の第1の態様の第3の実施形態の損耗量測定方法は、該炉壁の画像と対応する損耗量のマップの半透明な画像とを重ねて表示するステップをさらに含む。 The wear measurement method of the third embodiment of the first aspect of the present invention further includes the step of displaying the image of the furnace wall and the corresponding translucent image of the wear map in an overlapping manner.

本実施形態によれば、半透明な損耗量のマップの各区画の濃度によって炉壁の損耗の状況を容易に把握することができる。 According to this embodiment, the state of wear of the furnace wall can be easily grasped from the density of each section of the semi-transparent wear amount map.

本発明の第2の態様の炉壁補修方法は、上記のいずれかの損耗量測定方法によって該炉壁の損耗量を求めるステップと、該損耗量に基づいて炉壁補修機によって該炉壁の補修を実施するステップと、を含む。 A furnace wall repairing method according to a second aspect of the present invention comprises the steps of determining the amount of wear of the furnace wall by any of the above methods of measuring the amount of wear; and performing the repair.

本態様の炉壁補修方法によれば、上記のいずれかの損耗量測定方法によって測定された炉壁の損耗量に基づいて高い精度で炉壁の補修を実施することができる。 According to the oven wall repair method of this aspect, the oven wall can be repaired with high accuracy based on the amount of wear of the oven wall measured by any one of the above methods of measuring the amount of wear.

本発明の第3の態様の炉壁の損耗量測定装置は、レーザラインジェネレータと、間隔を空けて配置された2台のカラーカメラと、プロセッサと、を含む炉壁の損耗量測定装置である。該損耗量測定装置において、該プロセッサがそれぞれのカラーカメラの画像データから、各画素のR値、G値、及びB値のそれぞれに重みを掛けた値を合算した値を各画素の値とするモノクロム画像を生成し、該2台のカラーカメラの画像データから生成されたモノクロム画像を使用して該2台のカラーカメラから該炉壁までの距離を求め、該距離の経時的な変化から該炉壁の損耗量を求めるように構成されている。 A furnace wall wear amount measuring apparatus according to a third aspect of the present invention is a furnace wall wear amount measuring apparatus including a laser line generator, two color cameras arranged with an interval therebetween, and a processor. . In the apparatus for measuring the amount of wear and tear, the processor determines the value of each pixel by summing the values obtained by multiplying the R value, the G value, and the B value of each pixel by weights from the image data of each color camera. A monochrome image is generated, the distance from the two color cameras to the furnace wall is obtained using the monochrome image generated from the image data of the two color cameras, and the change in the distance over time is used to determine the It is configured to obtain the amount of wear of the furnace wall.

本態様の炉壁の損耗量測定装置においては、カラーカメラの画像データから生成されたモノクロム画像を使用して、比較的低温の領域においては該炉壁上に該レーザラインジェネレータによって生成されたレーザラインによって該炉壁上の点が識別され、比較的高温の領域においては該炉壁の表面の温度差による明暗のパターンから該炉壁上の点が識別される。 In the apparatus for measuring the amount of wear of the furnace wall of this embodiment, the monochrome image generated from the image data of the color camera is used to detect the laser beam generated by the laser line generator on the furnace wall in a relatively low temperature region. Points on the furnace wall are identified by lines, and points on the furnace wall are identified by patterns of light and dark due to temperature differences on the surface of the furnace wall in areas of relatively high temperature.

本態様によれば、カラーカメラの画像データから生成された画像を使用するので表示用画像と同一の画像を使用して炉壁の形状を測定することができる。また、炉壁の損耗量測定にはモノクロム画像を使用するのでデータ処理の負荷を抑えることができる。 According to this aspect, since the image generated from the image data of the color camera is used, the shape of the furnace wall can be measured using the same image as the display image. In addition, since a monochrome image is used to measure the amount of wear on the furnace wall, the data processing load can be reduced.

本発明の第3の態様の第1の実施形態の損耗量測定装置においては、該レーザラインジェネレータ及び該2台のカラーカメラが炉の中心軸付近に該中心軸の周りに回転可能に取り付けられている。 In the wear amount measuring device of the first embodiment of the third aspect of the present invention, the laser line generator and the two color cameras are mounted near the central axis of the furnace so as to be rotatable around the central axis. ing.

本実施形態によれば、該レーザラインジェネレータ及び該2台のカラーカメラを該中心軸の周りに回転させることにより炉壁全体の損耗量を測定することができる。 According to this embodiment, the wear amount of the entire furnace wall can be measured by rotating the laser line generator and the two color cameras around the central axis.

本発明の第4の態様の炉壁補修システムは、上記の炉壁の損耗量測定装置と、該炉壁の損耗量測定装置から受け取った炉壁の損耗量に基づいて炉壁を補修するように構成されている。 A furnace wall repairing system according to a fourth aspect of the present invention comprises the aforementioned furnace wall wear measuring device and a furnace wall wear quantity received from the furnace wall wear measuring device for repairing the furnace wall. is configured to

本態様の炉壁の補修システムによれば、上記の炉壁の損耗量測定装置によって測定された炉壁の損耗量に基づいて高い精度で炉壁の補修を実施することができる。 According to the furnace wall repair system of this aspect, the furnace wall can be repaired with high accuracy based on the amount of wear of the furnace wall measured by the above-described apparatus for measuring the amount of wear of the furnace wall.

本発明の第4の態様の第1の実施形態の炉壁補修システムは、該炉壁補修機が炉の中心軸付近に該中心軸の周りに回転可能な部分を備え、該レーザラインジェネレータ及び該2台のカラーカメラが該回転可能な部分に取り付けられている。 In the furnace wall repairing system of the first embodiment of the fourth aspect of the present invention, the furnace wall repairing machine includes a portion rotatable around the central axis near the central axis of the furnace, the laser line generator and The two color cameras are attached to the rotatable portion.

本実施形態の炉壁補修システムによれば、該回転可能な部分を該中心軸の周りに回転させることにより、該炉壁の任意の個所の損耗量の測定及び補修を短時間で実施することができる。 According to the furnace wall repairing system of the present embodiment, by rotating the rotatable portion around the central axis, the amount of wear and tear of an arbitrary portion of the furnace wall can be measured and repaired in a short time. can be done.

本発明の炉壁の損耗量測定装置の構成を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a furnace wall wear amount measuring device according to the present invention; 2台のカラーカメラと、レーザラインジェネレータと、を炉に設置した状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a state in which two color cameras and a laser line generator are installed in a furnace; 2台のカメラによる炉壁の形状測定の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the shape measurement of the furnace wall by two cameras. フィルタを備えた一方のカラーカメラによる、バッチ処理直後の炉壁の画像を示す図である。Fig. 2 shows an image of the furnace wall immediately after batch processing by one color camera with a filter; 上記のカラーカメラによる、バッチ処理後の補修作業によってスラリー状の耐火物を吹き付けた後の炉壁の画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the furnace wall after spraying slurry-like refractories by the repair work after batch processing by said color camera. 本発明による炉壁の形状測定方法を説明するための流れ図である。1 is a flowchart for explaining a method for measuring the shape of a furnace wall according to the present invention; 図6のステップS1030を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining step S1030 in FIG. 6; FIG. 本発明の炉壁の損耗量測定方法を説明するための流れ図である。1 is a flowchart for explaining a method for measuring the amount of wear of a furnace wall according to the present invention; 定期修理後の製鋼用電気炉の上面図である。It is a top view of the steelmaking electric furnace after periodic maintenance. 定期修理後の製鋼用電気炉の側面図である。It is a side view of the steelmaking electric furnace after periodic maintenance. バッチ処理後の製鋼用電気炉の上面図である。It is a top view of the steelmaking electric furnace after batch processing. バッチ処理後の製鋼用電気炉の側面図である。It is a side view of the steelmaking electric furnace after batch processing. バッチ処理直後の製鋼用電気炉の炉壁の損耗量のマップの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a map of the amount of wear of the furnace wall of the steelmaking electric furnace immediately after batch processing. 図13で示されるバッチ処理直後の炉壁210に対して、ステップS4010-ステップS4030を部分的に実施した後の炉壁の損耗量のマップを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a map of the wear amount of the furnace wall after partially performing steps S4010 to S4030 on the furnace wall 210 immediately after the batch processing shown in FIG. 13; 補修機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a repair machine. 本発明の炉壁補修システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a furnace wall repair system of the present invention; FIG. 本発明による炉壁補修方法を説明するための流れ図である。1 is a flowchart for explaining a furnace wall repairing method according to the present invention; 一方のカラーカメラで撮影した炉壁の画像を示す写真である。It is the photograph which shows the image of the furnace wall image|photographed with one color camera. 図18の写真に図8のステップS3040で求めた炉壁の損耗量のマップを重ね合わせた画面の写真である。FIG. 19 is a photograph of a screen in which the map of the amount of wear of the furnace wall obtained in step S3040 of FIG. 8 is superimposed on the photograph of FIG. 18. FIG.

本発明による炉壁の損耗量測定装置は、炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)を測定し、炉壁の形状の経時的な変化から炉壁の損耗量を測定する。以下において、最初に炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)の測定方法を説明した後に炉壁の損耗量の測定方法を説明する。なお、測定点については後で説明する。 The furnace wall wear amount measuring apparatus according to the present invention measures the shape of the furnace wall (the distance from the measurement point to the furnace wall), and measures the amount of wear of the furnace wall from changes in the shape of the furnace wall over time. In the following, first, the method of measuring the shape of the furnace wall (the distance from the measurement point to the furnace wall) will be described, and then the method of measuring the wear amount of the furnace wall will be described. Note that the measurement points will be described later.

図1は、本発明の炉壁の損耗量測定装置100の構成を示す図である。本発明の炉壁の損耗量測定装置100は、2台のカラーカメラ110A及び110Bと、レーザラインジェネレータ120と、プロセッサ130と、を含む。カラーカメラ110A及び110Bには、それぞれフィルタ111A及び111Bが備わる。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a furnace wall wear amount measuring apparatus 100 according to the present invention. A furnace wall wear measuring apparatus 100 of the present invention includes two color cameras 110A and 110B, a laser line generator 120, and a processor . Color cameras 110A and 110B are provided with filters 111A and 111B, respectively.

図2は、2台のカラーカメラ110A及び110Bと、レーザラインジェネレータ120と、を炉200に設置した状態を示す図である。図2は、炉200の平面図と炉の中心軸AXを含む断面図とを含む。図2に示した炉200は製鋼用の電気炉である。炉200は、図2に示す中心軸AXの周りにほぼ軸対称で凹面の炉壁210を有する。2台のカラーカメラ110A、110B及びレーザラインジェネレータ120は、中心軸AX付近に中心軸AXの周りに回転可能に設置される。レーザラインジェネレータ120は、中心軸AXを含む平面及び炉壁210の表面のほぼ交線上にレーザラインを生成するように設置される。カラーカメラ110A及び110Bは、図2の平面図に示すように、2台のカメラの互いに平行な視野中心軸と垂直な方向に間隔を空けて炉の中心軸AX付近に配置され、炉壁210の画像を取得する。カメラ110A及びカメラ110Bが配置された炉の中心軸AX付近の位置を測定点と呼称する。図2に2台のカラーカメラ110A及び110Bのカメラ視野並びにレーザラインの描画範囲を破線で示す。2台のカラーカメラ110A及び110Bと、レーザラインジェネレータ120とを中心軸AXの周りに回転させることによって、炉壁210の全範囲がレーザラインによって走査され、また炉壁の210の全範囲のレーザラインを含む画像が取得される。 FIG. 2 shows a state in which the two color cameras 110A and 110B and the laser line generator 120 are installed in the furnace 200. As shown in FIG. FIG. 2 includes a plan view of furnace 200 and a cross-sectional view including the central axis AX of the furnace. Furnace 200 shown in FIG. 2 is an electric furnace for steelmaking. The furnace 200 has a concave furnace wall 210 that is substantially axially symmetrical about the central axis AX shown in FIG. Two color cameras 110A and 110B and a laser line generator 120 are installed near the central axis AX so as to be rotatable around the central axis AX. The laser line generator 120 is installed to generate a laser line substantially on the line of intersection of the plane containing the central axis AX and the surface of the furnace wall 210 . As shown in the plan view of FIG. 2, the color cameras 110A and 110B are arranged in the vicinity of the central axis AX of the furnace with an interval in the direction perpendicular to the parallel visual field central axes of the two cameras. Get an image of A position near the central axis AX of the furnace where the cameras 110A and 110B are arranged is called a measurement point. In FIG. 2, the camera fields of view of the two color cameras 110A and 110B and the drawing range of the laser lines are indicated by dashed lines. By rotating the two color cameras 110A and 110B and the laser line generator 120 about the central axis AX, the entire extent of the furnace wall 210 is scanned by the laser line and the laser beam of the entire extent of the furnace wall 210 is scanned. An image containing lines is acquired.

図2に示した炉の半径は3メートル、 炉底を基準としてカラーカメラ110A、110B及びレーザラインジェネレータ120の設置面の高さは4.3メートル、炉壁面に沿ったレーザラインの長さは約4メートルである。また、2台のカラーカメラ間の間隔は0.5メートルである。 The radius of the furnace shown in FIG. It is about 4 meters. Also, the distance between the two color cameras is 0.5 meters.

図3は、2台のカメラによる炉壁の形状測定の原理を説明するための図である。2台のカメラ110A及び110Bによって炉壁上の点P1を測定した場合の視差は、θ1+φ1である。炉壁210の位置が損耗などによって変化した後に炉壁上の点P2を測定した場合の視差は、θ2+φ2である。2台のカメラ110A及び110Bの間隔及び視差から三角測量によって測定点から炉壁210上の任意の点までの距離を求めることができる。炉壁210上の任意の点までの距離が求まれば、炉壁の形状を求めることができる。 FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of furnace wall shape measurement using two cameras. The parallax when the point P1 on the furnace wall is measured by the two cameras 110A and 110B is θ1+φ1. The parallax when the point P2 on the furnace wall is measured after the position of the furnace wall 210 has changed due to wear or the like is θ2+φ2. From the distance and parallax between the two cameras 110A and 110B, the distance from the measurement point to any point on the furnace wall 210 can be determined by triangulation. If the distance to any point on the furnace wall 210 is obtained, the shape of the furnace wall can be obtained.

ところで、測定点から炉壁上の点までの距離を視差によって求めるためには、2台のカメラによって取得された炉壁の画像において当該炉壁上の点が認識される必要がある。仮に炉壁の面が滑らかであればその画像は一様となり、画像において炉壁上の点を識別することはできない。この結果、2台のカメラの炉壁の画像を使用して当該点までの距離を測定することはできない。 By the way, in order to obtain the distance from the measurement point to the point on the furnace wall by parallax, it is necessary to recognize the point on the furnace wall in the image of the furnace wall acquired by the two cameras. If the surface of the oven wall is smooth, the image will be uniform and no point on the oven wall will be discernible in the image. As a result, it is not possible to measure the distance to the point using the images of the furnace wall from the two cameras.

ここで、本発明が適用される対象の一例である製鋼用電気炉について説明する。なお、本発明の対象は一般的に700℃―1000℃を含む広い温度範囲となり得る炉壁であり、製鋼用電気炉の炉壁に限定されない。 Here, an electric steelmaking furnace, which is an example of a target to which the present invention is applied, will be described. The object of the present invention is generally a furnace wall that can be in a wide temperature range including 700° C.-1000° C., and is not limited to the furnace wall of an electric steelmaking furnace.

原料のスクラップ及び副原料の石灰石が投入された製鋼用の電気炉は鉄の溶融温度まで加熱される。電気炉内のスクラップは溶鋼となる。電気炉内においてスクラップ中の不純物を吸収した石灰石によってスラグが生成される。スラグは、溶鋼よりも比重が小さいので電気炉内において不純物が除かれた溶鋼上に浮上する。スラグと溶鋼は電気炉から別々に取り出される。製鋼用の電気炉においては、原料及び副原料の投入からスラグ及び溶鋼の取り出しまでのバッチ処理が繰り返される。炉壁は耐火物によって覆われているが、上記のバッチ処理が繰り返されることにより炉壁の耐火物は損耗し炉壁の形状は変化する。炉壁の局所的な損耗が進行すると重大な事故が発生する危険がある。炉壁の局所的な損耗を防止するために、バッチ処理の合間に、炉壁の形状を観察し、損耗が大きな箇所に補修機によってスラリー状の耐火物を吹き付ける炉壁の補修作業が実施される。この場合に局所的な損耗を防止するための炉壁の補修作業を適切に実施するためには、炉壁の形状を高精度で測定する必要がある。 A steelmaking electric furnace charged with raw material scrap and secondary raw material limestone is heated to the melting temperature of iron. Scrap in the electric furnace becomes molten steel. Slag is produced in the electric furnace by limestone that has absorbed impurities in the scrap. Since slag has a lower specific gravity than molten steel, it floats on molten steel from which impurities have been removed in an electric furnace. Slag and molten steel are removed separately from the electric furnace. 2. Description of the Related Art In an electric furnace for steelmaking, batch processing is repeated from charging raw materials and auxiliary raw materials to taking out slag and molten steel. Although the furnace wall is covered with a refractory material, the refractory material on the furnace wall is worn and the shape of the furnace wall changes due to the repetition of the above-described batch processing. If the localized wear of the furnace wall progresses, there is a danger of a serious accident occurring. In order to prevent localized damage to the furnace wall, the shape of the furnace wall is observed between batch processes, and repair work is carried out by spraying slurry-like refractory with a repair machine on areas where wear is large. be. In this case, it is necessary to measure the shape of the furnace wall with high accuracy in order to properly perform the repair work of the furnace wall to prevent local wear and tear.

製鋼用の電気炉はバッチ処理が繰り返され所定の期間使用された後、操業を停止した状態で修理が実施される。この修理は定期修理と呼称され、定期修理によって電気炉の耐火物は基準状態に復元される。定期修理後の炉壁の形状を基準の形状としてバッチ処理の合間に測定した炉壁の形状に基づいて炉壁の補修作業を実施してもよい。 Electric furnaces for steelmaking are subjected to repeated batch processes and used for a predetermined period of time, and then repaired while the operation is stopped. This repair is called a turnaround repair, which restores the refractories of the electric furnace to a standard state. The shape of the furnace wall after periodic repair may be used as a reference shape, and the repair work of the furnace wall may be performed based on the shape of the furnace wall measured between batch processes.

定期修理後の炉壁の温度は常温である。バッチ処理直後の炉壁の温度は1650℃に達する。また、バッチ処理後の補修作業によってスラリー状の耐火物を吹き付けたのちの炉壁の温度は常温に近くなる。したがって、炉壁の損耗量測定装置100は常温から1650℃までの温度範囲で炉壁の形状を測定することができるのが好ましい。 The temperature of the furnace wall after regular maintenance is room temperature. The temperature of the furnace wall immediately after batch processing reaches 1650°C. In addition, the temperature of the furnace wall after spraying the slurried refractory due to the repair work after batch processing becomes close to room temperature. Therefore, it is preferable that the furnace wall wear measuring apparatus 100 can measure the shape of the furnace wall in a temperature range from room temperature to 1650°C.

通常のカラーカメラの画像は対象が1000℃を超える高温となるとハレーションによって対象の色及び濃淡の差を明確に識別することができない。したがって、対象が高温の炉壁である場合に炉壁上の点を明確に識別することはできないので、カラーカメラの画像を使用して炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)を求めることはできない。 When the temperature of the object exceeds 1000° C., the image of a normal color camera cannot clearly distinguish the color and shade of the object due to halation. Therefore, when the object is a high-temperature furnace wall, it is not possible to clearly identify points on the furnace wall. I cannot ask.

そこで、本発明のカラーカメラ110A及び110Bは、それぞれフィルタ111A及び111Bを備える。フィルタ111A及び111Bは、減光フィルタ及び赤外カットフィルタを含む。減光フィルタ及び赤外カットフィルタによってハレーションを防止することができる。 Therefore, color cameras 110A and 110B of the present invention are provided with filters 111A and 111B, respectively. Filters 111A and 111B include a neutral density filter and an infrared cut filter. Halation can be prevented by a neutral density filter and an infrared cut filter.

図4は、フィルタを備えた一方のカラーカメラによる、バッチ処理直後の炉壁の画像を示す図である。この場合の炉壁の温度は1000℃以上である。 FIG. 4 shows an image of the furnace wall immediately after batch processing by one color camera with a filter. The temperature of the furnace wall in this case is 1000° C. or higher.

図4に示す炉壁は高温であるので、図4の画像において高温の炉壁の放射による色及び濃淡の差によって生じるパターンをはっきり識別することができる。したがって、2台のカメラによる画像において上記のパターンによって炉壁上の点を識別し、2台のカメラによる画像から炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)を求めることができる。他方、図4の画像において炉壁上に生成されたレーザラインは識別できない。 Since the furnace wall shown in FIG. 4 is hot, the pattern caused by the radiant color and shade differences of the hot furnace wall can be clearly discerned in the image of FIG. Therefore, the points on the furnace wall can be identified by the above patterns in the images captured by the two cameras, and the shape of the furnace wall (the distance from the measurement point to the furnace wall) can be obtained from the images captured by the two cameras. On the other hand, the laser line produced on the furnace wall cannot be discerned in the image of FIG.

図5は、上記のカラーカメラによる、バッチ処理後の補修作業によってスラリー状の耐火物を吹き付けた後の炉壁の画像を示す図である。上述のようにこの場合の炉壁の温度は常温に近い。 FIG. 5 is a diagram showing an image of the furnace wall after the slurry refractory is sprayed by the repair work after batch processing, using the color camera described above. As described above, the temperature of the furnace wall in this case is close to room temperature.

図5に示す炉壁は常温に近いので、図5の画像において炉壁の色及び濃淡の差によって生じるパターンは識別することはできないが、レーザラインは鮮明に識別することができる。したがって、2台のカメラによる画像においてレーザラインによって炉壁上の点を識別し、2台のカメラによる画像から炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)を求めることができる。 Since the oven wall shown in FIG. 5 is near room temperature, the pattern caused by the difference in color and shade of the oven wall cannot be discerned in the image of FIG. 5, but the laser lines can be clearly discerned. Therefore, points on the furnace wall can be identified by laser lines in images captured by the two cameras, and the shape of the furnace wall (distance from the measurement point to the furnace wall) can be obtained from the images captured by the two cameras.

一般的に、700℃以上の場合など炉壁の温度が比較的高い場合には、炉壁の色及び濃淡の差によって生じるパターンによって炉壁上の点が識別される。700度未満の場合など炉壁の温度が比較的低い場合には、炉壁上に描画されたレーザラインによって炉壁上の点が識別される。このように本発明による炉壁の形状測定方法によれば、常温から1650℃までに広い温度範囲の炉壁の形状を高精度に測定することができる。 In general, when the temperature of the furnace wall is relatively high, such as 700° C. or higher, the points on the furnace wall are identified by the patterns caused by the differences in color and shade of the furnace wall. When the temperature of the furnace wall is relatively low, such as below 700 degrees, points on the furnace wall are identified by laser lines drawn on the furnace wall. As described above, according to the method for measuring the shape of the furnace wall according to the present invention, the shape of the furnace wall can be measured in a wide temperature range from room temperature to 1650° C. with high accuracy.

レーザの波長は緑色の波長域とするのが好ましい。一例としてレーザの波長は520ナノメータである。レーザの波長を緑色の波長域とする理由は、一般的なカラーカメラの感度がこの波長域で最も高いからである。 The wavelength of the laser is preferably in the green wavelength range. As an example, the wavelength of the laser is 520 nanometers. The reason why the wavelength of the laser is in the green wavelength range is that the sensitivity of general color cameras is highest in this wavelength range.

図6は本発明による炉壁の形状測定方法を説明するための流れ図である。 FIG. 6 is a flow chart for explaining the furnace wall shape measuring method according to the present invention.

図6のステップS1010において、レーザラインジェネレータ120によって炉壁210上にレーザラインを生成する。 In step S1010 of FIG. 6, a laser line is generated on the furnace wall 210 by the laser line generator 120 .

図6のステップS1020において、2台のカラーカメラ110A及び110Bによって炉壁210の画像を取得する。 At step S1020 in FIG. 6, images of the furnace wall 210 are acquired by the two color cameras 110A and 110B.

図6のステップS1030において、2台のカラーカメラ110A及び110Bのカラーの画像データからモノクロム画像を生成する。ステップS1030の詳細については後で説明する。 In step S1030 of FIG. 6, a monochrome image is generated from the color image data of the two color cameras 110A and 110B. Details of step S1030 will be described later.

カラー画像から生成したモノクロム画像を使用する理由は以下のとおりである。第一に、カラー画像の大量の情報を活用できる。第二に、カラーカメラの画像データの各画素のR値、G値、及びB値のそれぞれに重みを掛けることにより、炉壁の色及び濃淡の差によって生じるパターンによって炉壁上の点を識別しやすくするように画像を調整ができる。第三に、最終的にモノクロム画像とすることによってデータ処理の負荷を低減できる。 The reason for using a monochrome image generated from a color image is as follows. First, it can take advantage of the large amount of information in color images. Second, by multiplying the R value, G value, and B value of each pixel of the image data of the color camera with weights, the points on the furnace wall are identified by the patterns caused by the differences in the color and shade of the furnace wall. You can adjust the image to make it easier. Thirdly, the load of data processing can be reduced by finally converting to a monochrome image.

カラー画像から生成したモノクロム画像を使用することにより、炉壁の色及び濃淡の差によって生じるパターンを高い精度で識別することができる。他方、モノクロムカメラによるモノクロム画像では炉壁の色及び濃淡の差によって生じるパターンを高い精度で識別することができない。 By using a monochrome image generated from a color image, patterns caused by color and shade differences in the furnace wall can be identified with high accuracy. On the other hand, a monochrome image obtained by a monochrome camera cannot accurately identify the pattern caused by the difference in color and shade of the furnace wall.

なお、カラーの画像データからからモノクロム画像を生成する方法は、本出願の出願人による特願2020-003664号(特許6734999号)に説明されている。 A method for generating a monochrome image from color image data is described in Japanese Patent Application No. 2020-003664 (Patent No. 6734999) filed by the applicant of the present application.

図7は、図6のステップS1030を説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining step S1030 in FIG.

図7のステップS2010において、プロセッサ130は2台のカラーカメラ110A及び110Bから画像の各画素のRGB値から構成される画像データを受け取りメモリに記憶する。プロセッサ310は画像データからR画像データ、G画像データ及びB画像データを生成する。R画像データ、G画像データ及びB画像データは、各画素の値が、それぞれRの値、Gの値及びBの値であるデータである。RGB値を含むカラー画像の画素のデータ量が24ビットであるのに対し、R画像、G画像及びB画像の各画素のデータ量は8ビットである。 At step S2010 of FIG. 7, the processor 130 receives image data consisting of RGB values of each pixel of the image from the two color cameras 110A and 110B and stores in memory. Processor 310 generates R image data, G image data and B image data from the image data. R image data, G image data, and B image data are data in which each pixel has an R value, a G value, and a B value, respectively. The amount of data for pixels of a color image containing RGB values is 24 bits, while the amount of data for each pixel of the R, G, and B images is 8 bits.

図7のステップS2020において、プロセッサ130は、各画素のR値、G値、及びB値のそれぞれに重みc1、c2及びc3を掛けた値を合算した値を各画素の値とするモノクロム画像を生成する。画像内の画素の位置を(i,j)で表し、R画像、G画像、B画像及びモノクロム画像の(i,j)の位置の画素値をそれぞれ R(i,j)、G(i,j)、B(i,j)及びM(i,j)で表すと以下の関係が成立する。

M(i,j)=c1・R(i,j)+c2・G(i,j)+c3・B(i,j)

ここで、c1、c2及びc3の和は1.0である。プロセッサ310に接続されたディスプレイ320に生成されたモノクロム画像を表示させて観察しながらモノクロム画像ができるだけ鮮明になるようにc1、c2及びc3の値を定める。c1、c2及びc3の値は、それぞれ0から0.8の範囲である。一例として、c1、c2及びc3の値は、それぞれ0.2,0.5及び0.3である。
In step S2020 of FIG. 7, the processor 130 creates a monochrome image in which the value of each pixel is the sum of the values obtained by multiplying the R value, G value, and B value of each pixel by weights c1, c2, and c3. Generate. The position of the pixel in the image is represented by (i, j), and the pixel values at the position (i, j) of the R image, G image, B image and monochrome image are represented by R(i, j) and G(i, j), B(i,j) and M(i,j), the following relationships hold.

M(i,j)=c1・R(i,j)+c2・G(i,j)+c3・B(i,j)

Here, the sum of c1, c2 and c3 is 1.0. While displaying and observing the generated monochrome image on the display 320 connected to the processor 310, the values of c1, c2 and c3 are determined so that the monochrome image becomes as clear as possible. The values of c1, c2 and c3 each range from 0 to 0.8. As an example, the values of c1, c2 and c3 are 0.2, 0.5 and 0.3 respectively.

他の実施形態において、c1、c2及びc3の和は1.0であり、c1、c2及びc3の値は、それぞれ0から0.8の範囲である場合に、c1、c2及びc3のそれぞれの値をR値の関数、G値の関数、B値の関数またはR値、G値、及びB値の合計値の関数として定めてもよい。 In other embodiments, when the sum of c1, c2 and c3 is 1.0 and the values of c1, c2 and c3 each range from 0 to 0.8, then each of c1, c2 and c3 is The value may be defined as a function of the R value, a function of the G value, a function of the B value, or a function of the sum of the R, G and B values.

一般的にc1、c2及びc3の和は正の定数であればよい。該正の定数をc0とすると、c1、c2及びc3の値は、それぞれ0から0.8×c0の範囲である。 In general, the sum of c1, c2 and c3 should be a positive constant. Letting the positive constant be c0, the values of c1, c2 and c3 each range from 0 to 0.8×c0.

図6のステップS1040において、2台のカラーカメラ110A及び110Bの画像データから生成されたモノクロム画像を使用して測定点から炉壁までの距離を求める。 In step S1040 of FIG. 6, the monochrome image generated from the image data of the two color cameras 110A and 110B is used to determine the distance from the measurement point to the furnace wall.

2台のカラーカメラ110A及び110Bと、レーザラインジェネレータ120とを中心軸AXの周りに回転させながら図6のステップS1010―S1040を繰り返すことによってほぼ炉の中心軸AX上の測定点から炉壁上の各点までの距離が求まり炉壁全体の形状を求めることができる。 By repeating steps S1010 to S1040 in FIG. 6 while rotating the two color cameras 110A and 110B and the laser line generator 120 around the central axis AX, the measurement point on the furnace wall from the measurement point on the central axis AX of the furnace From this, the shape of the entire furnace wall can be obtained.

上述のように本発明によれば、カラーカメラの画像データから生成された画像を使用するので表示用画像と同一の画像を使用して炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)を測定することができる。さらに、本発明は、レーザラインの画像をモノクロムカメラで取得する方法と比較して以下のその他の利点も有する。第一に、バッチ処理の間に比較的温度の高い炉壁を短時間で測定するには、画像処理量の観点から、レーザラインによるよりも炉壁の色及び濃淡の差によって生じるパターンによって炉壁上の点を識別する方が有利である。その理由は、炉壁の色及び濃淡の差によって生じるパターンによって炉壁上のある領域の全ての点を識別するために必要な画像数は、レーザラインに同一の領域の全ての点を識別するために必要な画像数よりも少ないからである。第二に、炉壁の色及び濃淡の差によって生じるパターンによって炉壁上の点を識別する場合には、炉壁上の一つの点を繰り返し測定することによってノイズを削減し測定精度を向上させることが期待できる。 As described above, according to the present invention, since the image generated from the image data of the color camera is used, the shape of the furnace wall (the distance from the measurement point to the furnace wall) can be determined using the same image as the display image. can be measured. Furthermore, the present invention has the following other advantages compared to acquiring images of laser lines with a monochrome camera. First, in terms of the amount of image processing required to measure a relatively hot furnace wall during batch processing in a short period of time, it is preferable to use patterns caused by color and shade differences on the furnace wall rather than laser lines. It is more advantageous to identify points on the wall. The reason for this is that the number of images required to identify all points in an area on the furnace wall by the pattern caused by the color and shade differences in the furnace wall does not allow the laser line to identify all points in the same area. This is because the number of images is smaller than the number of images required for Second, when points on the furnace wall are identified by patterns caused by differences in color and shade of the furnace wall, noise is reduced and measurement accuracy is improved by repeatedly measuring one point on the furnace wall. can be expected.

以下において、炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)の経時的な変化に基づく炉壁の損耗量の測定方法を説明する。 A method of measuring the amount of wear of the furnace wall based on the change in the shape of the furnace wall (the distance from the measurement point to the furnace wall) over time will be described below.

図8は本発明の炉壁の損耗量測定方法を説明するための流れ図である。 FIG. 8 is a flow chart for explaining the method of measuring the amount of wear of the furnace wall according to the present invention.

図8のステップS3010において、図6に示した方法にしたがって、基準状態における炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)を求める。基準状態とは、一例として製鋼用電気炉の定期修理後の状態であってもよい。 In step S3010 of FIG. 8, the shape of the furnace wall (the distance from the measurement point to the furnace wall) in the reference state is obtained according to the method shown in FIG. The reference state may be, for example, the state after regular maintenance of the steelmaking electric furnace.

図9は定期修理後の製鋼用電気炉の上面図である。 FIG. 9 is a top view of a steelmaking electric furnace after regular maintenance.

図10は定期修理後の製鋼用電気炉の側面図である。 FIG. 10 is a side view of a steelmaking electric furnace after regular maintenance.

図9及び図10において、図6に示した方法にしたがって求めた測定点から炉壁までの距離を濃度によって示している。濃度の高い箇所は測定点からの距離が大きい。 In FIGS. 9 and 10, the distance from the measurement point to the furnace wall obtained according to the method shown in FIG. 6 is indicated by concentration. Locations with high concentrations are located at large distances from the measurement point.

図9及び図10は定期修理後で炉壁がほぼ常温の状態を示す。したがって、図9及び図10に示す炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)は、主にレーザラインによって炉壁上の点を識別することによって測定されたものである。 FIGS. 9 and 10 show the condition that the furnace wall is almost normal temperature after the regular maintenance. Therefore, the furnace wall shape (the distance from the measurement point to the furnace wall) shown in FIGS. 9 and 10 was measured mainly by identifying points on the furnace wall with a laser line.

図8のステップS3020において、図6に示した方法にしたがって、損耗量を求める対象の炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)を求める。損耗量を求める対象の炉壁の形状は、一例として製鋼用電気炉のバッチ処理後の状態であってもよい。 In step S3020 in FIG. 8, the shape of the furnace wall (the distance from the measurement point to the furnace wall) for which the amount of wear is to be obtained is obtained according to the method shown in FIG. The shape of the furnace wall for which the amount of wear is to be obtained may be, for example, the state after the batch processing of the steelmaking electric furnace.

図11はバッチ処理後の製鋼用電気炉の上面図である。 FIG. 11 is a top view of a steelmaking electric furnace after batch processing.

図12はバッチ処理後の製鋼用電気炉の側面図である。 FIG. 12 is a side view of the steelmaking electric furnace after batch processing.

図11及び図12において、図6に示した方法にしたがって求めた、カメラ110A及びカメラ110Bが配置された測定点から炉壁までの距離を濃度によって示している。濃度の高い箇所は測定点からの距離が大きい。図9と図11及び図10と図12をそれぞれ比較すると、図11において濃度の高い部分が図9よりも増加し、図12において濃度の高い部分が図10よりも増加している。このように炉壁の少なくとも一部において、バッチ処理後の炉壁の測定点からの距離は、定期修理後の炉壁の測定点からの距離よりも大きくなっている。 In FIGS. 11 and 12, the distance from the measurement point where the cameras 110A and 110B are arranged to the oven wall, which is obtained according to the method shown in FIG. 6, is shown by concentration. Locations with high concentrations are located at large distances from the measurement point. Comparing FIGS. 9 and 11, and between FIGS. 10 and 12, the high-density portion in FIG. 11 is greater than in FIG. 9, and the high-density portion in FIG. 12 is greater than in FIG. Thus, in at least a part of the furnace wall, the distance from the measurement point on the furnace wall after batch processing is greater than the distance from the measurement point on the furnace wall after periodic maintenance.

図11及び図12はバッチ処理直後で炉壁が1000℃以上の高温の状態を示す。したがって、図11及び図12に示す炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)は、主に炉壁の色及び濃淡の差によって生じるパターンによって炉壁上の点を識別することによって測定されたものである。 11 and 12 show the state of the furnace wall at a high temperature of 1000° C. or higher immediately after batch processing. Therefore, the shape of the furnace wall (the distance from the measurement point to the furnace wall) shown in FIGS. It is what was done.

図8のステップS3030において、ステップS3010で求めた炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)とステップS3020で求めた炉壁の形状(測定点から炉壁までの距離)との差から炉壁の損耗量を求める。一例として、1回または複数回のバッチ処理後の、定期修理後を基準とした炉壁の損耗量が求まる。 In step S3030 of FIG. 8, from the difference between the furnace wall shape (distance from the measurement point to the furnace wall) obtained in step S3010 and the furnace wall shape (distance from the measurement point to the furnace wall) obtained in step S3020, Obtain the amount of wear on the furnace wall. As an example, the amount of wear of the furnace wall after one or more batches of processing and after regular maintenance is determined.

図8のステップS3040において、ステップS3030で求めた炉壁の損耗量を使用して炉壁の損耗量のマップを求める。 In step S3040 of FIG. 8, a furnace wall wear amount map is obtained using the furnace wall wear amount obtained in step S3030.

図13は、バッチ処理直後の製鋼用電気炉の炉壁の損耗量のマップの一例を示す図である。本例の損耗量のマップにおいては、図9及び図11に示すような製鋼用電気炉の上面図において、電気炉200のほぼ中心軸AX上に位置する測定点を原点とする極座標(r,θ)を使用してマップ上の位置が表される。rは炉壁上のある点の中心軸AXからの距離であり、θは、マップの平面に相当するその点を含み中心軸AXに垂直な平面において、中心軸AXの位置を原点として原点を通る基準方向の直線に対する原点とその点を結ぶ直線の角度である。マップは、原点に中心を有し、半径の差が所定の大きさの複数の同心円、及び原点を通り、θの差が所定の角度の複数の直線によって複数の区画に分けられる。区画ごとに損耗量の平均値が求められその平均値がその区画の損耗量とされる。図13に示す損耗量のマップにおいて、濃度によって損耗量が表される。すなわち、濃度が高いほど損耗量が大きい。 FIG. 13 is a diagram showing an example of a map of the amount of wear of the furnace wall of the steelmaking electric furnace immediately after batch processing. In the map of the amount of wear in this example, the polar coordinates (r, θ) is used to represent the position on the map. r is the distance from the center axis AX of a certain point on the furnace wall, and θ is a plane perpendicular to the center axis AX that includes the point corresponding to the plane of the map, with the origin being the position of the center axis AX. It is the angle of the straight line connecting the origin and the point with respect to the straight line in the reference direction. The map is centered at the origin and divided into sections by a plurality of concentric circles of a given size with a difference in radius and a plurality of straight lines passing through the origin with a given angle of difference in θ. An average value of the amount of wear is obtained for each section, and the average value is taken as the amount of wear for that section. In the map of the amount of wear shown in FIG. 13, the amount of wear is represented by density. That is, the higher the concentration, the greater the amount of wear.

つぎに炉壁の補修について詳細に説明する。炉壁の補修は、損耗が大きな箇所にスラリー状の耐火物を吹き付ける補修機300によって実施される。 Next, the repair of the furnace wall will be explained in detail. The furnace wall is repaired by a repairing machine 300 that sprays slurry-like refractory material on the portion where wear is large.

図15は補修機300の構成を示す図である。補修機300は支柱310と、支柱310に取り付けられたクレーン320と、クレーンによって昇降する昇降部330と、昇降部330に回転可能に取り付けられた回転軸340と、回転軸340に取り付けられ、炉壁210にスラリー状の耐火物を吹き付けるノズル部350と、を含む。ノズル部350は、回転軸340を含む面内において鉛直方向に吹き付け位置を変えることができるように関節を介して動作可能に回転軸340に取り付けられている。クレーン320によって回転軸340の位置を定める。回転軸340を回転させることによってノズル350の極座標θを定め、回転軸340を含む面内において鉛直方向にノズル350の方向を変えることによって吹き付け位置の極座標rを定めることができる。このようにして、炉壁上210の任意の極座標(r,θ)の位置にノズル350によってスラリー状の耐火物を吹き付けることができる。 FIG. 15 is a diagram showing the configuration of the repair machine 300. As shown in FIG. The repairing machine 300 includes a support 310, a crane 320 attached to the support 310, an elevating section 330 that is lifted and lowered by the crane, a rotating shaft 340 rotatably attached to the elevating section 330, and a rotating shaft 340 attached to the furnace. and a nozzle portion 350 for spraying the wall 210 with a slurry of refractory material. The nozzle part 350 is operably attached to the rotating shaft 340 via a joint so that the spraying position can be changed in the vertical direction within a plane including the rotating shaft 340 . A crane 320 locates the axis of rotation 340 . The polar coordinate θ of the nozzle 350 can be determined by rotating the rotating shaft 340 , and the polar coordinate r of the spraying position can be determined by changing the direction of the nozzle 350 in the vertical direction in the plane including the rotating shaft 340 . In this way, the slurried refractory can be sprayed from the nozzle 350 to an arbitrary polar coordinate (r, θ) position on the furnace wall 210 .

ここでカメラ110A、カメラ110B及びレーザラインジェネレータ120は回転軸340に取り付けられ、回転軸340とともに回転する。データ伝送ユニット135は、回転軸340を取り囲むように昇降部330に設置される。データ伝送ユニット135は、回転軸340とともに回転するカメラ110A及びカメラ110Bの画像データを取得し、プロセッサ130へ伝送する。 Here, camera 110A, camera 110B and laser line generator 120 are attached to rotating shaft 340 and rotate together with rotating shaft 340. FIG. The data transmission unit 135 is installed on the elevator 330 so as to surround the rotating shaft 340 . The data transmission unit 135 acquires the image data of the camera 110A and the camera 110B rotating together with the rotating shaft 340 and transmits them to the processor 130 .

図16は本発明の炉壁補修システム500の構成を示す図である。炉壁補修システム500は、補修機300の回転軸340に取り付けられたカメラ110A、カメラ110B及びレーザラインジェネレータ120と、補修機300の昇降部330に設置されたデータ伝送ユニット135と、炉壁損耗量測定用のプロセッサ130と、補修機コントローラ140と、補修機300と、を含む。上述のようにカメラ110A、カメラ110B及びレーザラインジェネレータ120は補修機300の回転軸340に取り付けられているので、プロセッサ130は補修機コントローラ140から補修機の300の回転軸340の回転方向位置を受け取ることによってカメラ110A及びカメラ110Bの視野中心軸の方向を把握することができる。プロセッサ130は、回転軸340の回転方向位置によってカメラ110A及びカメラ110Bの視野中心軸の極座標θを求め、カメラ110A及びカメラ110Bから取得した画像と結びつけて記憶する。 FIG. 16 is a diagram showing the configuration of a furnace wall repair system 500 of the present invention. Furnace wall repair system 500 includes cameras 110A, 110B, and laser line generator 120 attached to rotation shaft 340 of repair machine 300, data transmission unit 135 installed in lifting section 330 of repair machine 300, and furnace wall wear and tear. It includes a quantity measurement processor 130 , a repair machine controller 140 and a repair machine 300 . Since the camera 110A, the camera 110B and the laser line generator 120 are attached to the rotating shaft 340 of the repairing machine 300 as described above, the processor 130 obtains the rotating direction position of the rotating shaft 340 of the repairing machine 300 from the repairing machine controller 140. By receiving it, the direction of the visual field center axis of the camera 110A and the camera 110B can be grasped. The processor 130 obtains the polar coordinates θ of the visual field center axes of the cameras 110A and 110B from the rotation direction position of the rotation axis 340, and stores them in association with the images acquired from the cameras 110A and 110B.

図17は本発明による炉壁補修方法を説明するための流れ図である。 FIG. 17 is a flow chart for explaining the furnace wall repair method according to the present invention.

図17のステップS4010において、プロセッサ130は損耗量のマップから炉壁210の補修対象区画及び当該区画の損耗量を求める。本ステップにおいて使用される損耗量のマップは一例として図13に示したものである。 In step S4010 of FIG. 17, the processor 130 obtains the repair target section of the furnace wall 210 and the wear amount of the section from the wear amount map. An example of the wear amount map used in this step is shown in FIG.

図17のステップS4020において、プロセッサ130は補修対象区画の損耗量からスラリー状の耐火物の吹き付け量を求める。 At step S4020 of FIG. 17, the processor 130 determines the spray amount of slurry refractory from the amount of wear in the section to be repaired.

図17のステップS4030において、補修機コントローラ140はプロセッサ130から補修対象区画の吹き付け量を受け取り、補修機300が当該補修対象区画に当該吹き付け量を吹き付けるように補修機300を制御する。 In step S4030 of FIG. 17, the repair machine controller 140 receives the spray amount of the section to be repaired from the processor 130, and controls the repair machine 300 so that the repair machine 300 sprays the spray amount to the section to be repaired.

ステップS4010-ステップS4030において、プロセッサ130は極座標(r,θ)によって補修対象区画を特定し、補修対象区画の極座標(r,θ)を補修機コントローラ140に送り、補修機コントローラ140は補修対象区画の極座標(r,θ)にしたがって回転軸340の回転位置及びノズル350の方向を定めるようにしてもよい。 In steps S4010-S4030, the processor 130 identifies the section to be repaired by the polar coordinates (r, θ), sends the polar coordinates (r, θ) of the section to be repaired to the repair machine controller 140, and the repair machine controller 140 determines the section to be repaired. The rotational position of the rotating shaft 340 and the direction of the nozzle 350 may be determined according to the polar coordinates (r, θ) of .

損耗量のマップ上の区画の大きさを、ノズル350の一回の噴射によるスラリー状の耐火物が炉壁上に広がる面積にしたがって決めれば、該区画の損耗量の平均値からノズル350の噴出量を決めることができるので好ましい。 If the size of the section on the wear amount map is determined according to the area where the slurry refractory spreads on the furnace wall by one injection of the nozzle 350, the average value of the wear amount of the section will be the ejection of the nozzle 350. It is preferable because the amount can be determined.

ステップS4020-ステップS4030は、上述のようにプロセッサ130及び補修機コントローラ140によって実施してもよいし操作員が実施してもよい。 Steps S4020-S4030 may be performed by processor 130 and repair machine controller 140, as described above, or by an operator.

図14は、図13の損耗量のマップで示されるバッチ処理直後の炉壁に対して、ステップS4010-ステップS4030を部分的に実施した後の炉壁の損耗量のマップを示す図である。図14の炉壁の損耗量のマップを図13の炉壁の損耗量のマップと比較すると、損耗量が大きいことを示す濃度の高い区画が大幅に減少している。他方、補修が実施されていない区画は濃度が高いままである。 FIG. 14 is a diagram showing a map of the amount of wear of the furnace wall after partial execution of steps S4010 to S4030 for the furnace wall immediately after the batch processing shown in the map of the amount of wear in FIG. Comparing the map of the amount of wear of the furnace wall in FIG. 14 with the map of the amount of wear of the furnace wall in FIG. On the other hand, plots without remediation remain highly concentrated.

図18は、一方のカラーカメラで撮影した炉壁210の画像を示す写真である。 FIG. 18 is a photograph showing an image of the furnace wall 210 taken by one of the color cameras.

図19は、図18の写真に図8のステップS3040で求めた炉壁の損耗量のマップを重ね合わせた画面の写真である。上記の画面は図16に図示しない、プロセッサ130に接続された表示装置に表示してもよい。炉壁の画像に重ね合わされる損耗量のマップは半透明であり、損耗量の大きさは濃淡で示される。損耗量の大きな区画の濃度は高い。図19の画面に示された半透明な損耗量のマップの各区画の濃度によって操作員は炉壁の補修の進捗状況を容易に把握することができる。 FIG. 19 is a photograph of a screen in which the map of the amount of wear of the furnace wall obtained in step S3040 of FIG. 8 is superimposed on the photograph of FIG. The above screens may be displayed on a display device connected to the processor 130, not shown in FIG. The map of the amount of wear superimposed on the image of the furnace wall is translucent, and the magnitude of the amount of wear is indicated by shading. The concentration is high in the compartment with the large amount of wastage. The operator can easily grasp the progress of the repair of the furnace wall by the density of each section of the semi-transparent wear amount map shown on the screen of FIG.

Claims (9)

表面の温度が700℃-1000℃を含む温度範囲となり得る炉壁の損耗量測定方法であって、
基準状態において該炉壁上にレーザラインを生成しながら間隔を空けて配置した2台のカラーカメラによって該炉壁の画像を取得し、該画像を使用してプロセッサによって該2台のカラーカメラから該炉壁までの距離を求めるステップと、
操業後の状態において該炉壁上にレーザラインを生成しながら間隔を空けて配置した2台のカラーカメラによって該炉壁の画像を取得し、該画像を使用してプロセッサによって該2台のカラーカメラから該炉壁までの距離を求めるステップと、
該プロセッサによって該基準状態及び該操業後の状態における距離の差から該炉壁の損耗量を求めるステップと、を含み、
該プロセッサがそれぞれのカラーカメラの画像データから、各画素のR値、G値、及びB値のそれぞれに重みを掛けた値を合算した値を各画素の値とするモノクロム画像を生成し、該2台のカラーカメラの画像データから生成されたモノクロム画像を使用して該2台のカラーカメラから該炉壁までの距離を求めるように構成された炉壁の損耗量測定方法。
A method for measuring the amount of wear of a furnace wall whose surface temperature can be in a temperature range including 700 ° C.-1000 ° C.,
An image of the furnace wall is acquired by two color cameras spaced apart while generating a laser line on the furnace wall in a reference condition, and the image is used by a processor to generate a laser line from the two color cameras. determining the distance to the furnace wall;
Images of the furnace wall are acquired by two color cameras spaced apart while producing laser lines on the furnace wall in the post-run state, and the images are used by a processor to detect the two color determining the distance from the camera to the furnace wall;
determining, by the processor, the amount of wear of the furnace wall from the difference in distance between the base condition and the after-run condition;
The processor generates, from the image data of each color camera, a monochrome image in which the value of each pixel is the sum of the values obtained by multiplying the R value, G value, and B value of each pixel by weights, A method for measuring the amount of wear of a furnace wall, wherein a monochrome image generated from image data of two color cameras is used to obtain a distance from the two color cameras to the furnace wall.
該炉壁の損耗量を求めるステップにおいて、該炉壁の表面のそれぞれの区画ごとの損耗量を示す損耗量マップを求める請求項1に記載の炉壁の損耗量測定方法。 2. The method of measuring the amount of wear of the furnace wall according to claim 1, wherein in the step of determining the amount of wear of the furnace wall, a wear amount map showing the amount of wear for each section of the surface of the furnace wall is obtained. 炉の形状が中心軸の周りにほぼ軸対称な凹面であり、該損耗量マップが該中心軸方向から該炉壁を観察したものであり、該損耗量マップのそれぞれの区画は該中心軸を中心とする複数の同心円及び該中心軸から延伸する放射方向の複数の直線によって区分されるように構成された請求項2に記載の損耗量測定方法。 The shape of the furnace is a concave surface that is substantially axially symmetrical about the central axis, the wear amount map is obtained by observing the furnace wall from the direction of the central axis, and each section of the wear amount map has the central axis. 3. The method of measuring the amount of wear according to claim 2, wherein the area is divided by a plurality of concentric circles and a plurality of radial straight lines extending from the central axis. 該炉壁の画像と対応する損耗量のマップの半透明な画像とを重ねて表示するステップをさらに含む請求項2または3に記載の炉壁の損耗量測定方法。 4. The furnace wall wear measurement method according to claim 2, further comprising the step of displaying an image of the furnace wall and a semi-transparent image of the corresponding wear map in an overlapping manner. 炉壁の補修を実施する炉壁補修方法であって、
請求項1から4のいずれかに記載の損耗量測定方法によって該炉壁の損耗量を求めるステップと、
該損耗量に基づいて炉壁補修機によって該炉壁の補修を実施するステップと、を含む炉壁補修方法。
A furnace wall repair method for repairing a furnace wall,
obtaining the amount of wear of the furnace wall by the method of measuring the amount of wear according to any one of claims 1 to 4;
and a step of repairing the furnace wall by a furnace wall repairing machine based on the amount of wear.
レーザラインジェネレータと、間隔を空けて配置された2台のカラーカメラと、プロセッサと、を含む炉壁の損耗量測定装置であって、該プロセッサがそれぞれのカラーカメラの画像データから、各画素のR値、G値、及びB値のそれぞれに重みを掛けた値を合算した値を各画素の値とするモノクロム画像を生成し、該2台のカラーカメラの画像データから生成されたモノクロム画像を使用して該2台のカラーカメラから該炉壁までの距離を求め、該距離の経時的な変化から該炉壁の損耗量を求めるように構成された炉壁の損耗量測定装置。 A furnace wall wear measurement device including a laser line generator, two spaced apart color cameras, and a processor, wherein the processor detects each pixel from the image data of each color camera. A monochrome image is generated in which each pixel value is the sum of the weighted values of the R value, G value, and B value, and the monochrome image generated from the image data of the two color cameras is generated. A furnace wall wear measuring device configured to obtain the distance from the two color cameras to the furnace wall and to obtain the wear of the furnace wall from changes in the distance over time. 該レーザラインジェネレータ及び該2台のカラーカメラが炉の中心軸付近に該中心軸の周りに回転可能に取り付けられた請求項6に記載の損耗量測定装置。 7. The apparatus for measuring the amount of wear and tear according to claim 6, wherein said laser line generator and said two color cameras are mounted near the central axis of the furnace so as to be rotatable around said central axis. 請求項6に記載の炉壁の損耗量測定装置と、
該炉壁の損耗量測定装置から受け取った炉壁の損耗量に基づいて炉壁を補修するように構成された炉壁補修機と、を備えた炉壁補修システム。
A furnace wall wear amount measuring device according to claim 6;
and a furnace wall repairing machine configured to repair the furnace wall based on the amount of wear of the furnace wall received from the wear amount measuring device of the furnace wall.
該炉壁補修機が炉の中心軸付近に該中心軸の周りに回転可能な部分を備え、該レーザラインジェネレータ及び該2台のカラーカメラが該回転可能な部分に取り付けられた請求項8に記載の炉壁補修システム。 9. The furnace wall repairing machine according to claim 8, wherein the furnace wall repairing machine comprises a part rotatable around the central axis near the central axis of the furnace, and the laser line generator and the two color cameras are mounted on the rotatable part. A furnace wall repair system as described.
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