JP3001200B1 - 溶融金属等の表面レベル計測装置 - Google Patents
溶融金属等の表面レベル計測装置Info
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Abstract
【要約】
【課題】 溶融金属等の測定表面の変位を光学式三角
測量等にて測定を行なう場合において、測定表面が乱反
射面であっても、鏡面反射面であっても、非接触で連続
的な変位計測を可能とする。 【解決手段】 可視光線２を薄厚平面状に照射する可
視光ラインマーカー２と、該可視光ラインマーカー２に
より照射されて現れる可視像３を撮像する撮像カメラ４
とを具備し、溶融金属ａ等の表面変位を計測する際にお
いて、可視光ラインマーカー２から照射される可視光線
２’を、所定の傾斜角度を介して測定表面ａ１とこれに
直交する壁面１ａとに照射し、測定表面ａ１の反射率に
よって略Ｌ字型若しくは略Ｖ字型に結像する可視像３を
撮像カメラ４にて撮像し、その可視像３の屈折点の座標
を画像処理により求め、それぞれの測定表面の変位計測
結果として演算して出力するものである。
測量等にて測定を行なう場合において、測定表面が乱反
射面であっても、鏡面反射面であっても、非接触で連続
的な変位計測を可能とする。 【解決手段】 可視光線２を薄厚平面状に照射する可
視光ラインマーカー２と、該可視光ラインマーカー２に
より照射されて現れる可視像３を撮像する撮像カメラ４
とを具備し、溶融金属ａ等の表面変位を計測する際にお
いて、可視光ラインマーカー２から照射される可視光線
２’を、所定の傾斜角度を介して測定表面ａ１とこれに
直交する壁面１ａとに照射し、測定表面ａ１の反射率に
よって略Ｌ字型若しくは略Ｖ字型に結像する可視像３を
撮像カメラ４にて撮像し、その可視像３の屈折点の座標
を画像処理により求め、それぞれの測定表面の変位計測
結果として演算して出力するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属等の液面
のように、計測する対象表面の反射率が大きく変化する
測定表面のレベルを計測する装置に関し、さらに詳しく
は、例えば溶融金属の液面等のように、その表面に形成
される酸化層が厚いときは、反射率が低く、反対に、上
記酸化層が全くなくなれば、全反射面になってしまうよ
うな、表面の反射率が大きく異なる場合において、任意
の光線を光源として、光学的に安定して当該表面の変位
を計測するための溶融金属等の表面レベル計測装置に関
する。
のように、計測する対象表面の反射率が大きく変化する
測定表面のレベルを計測する装置に関し、さらに詳しく
は、例えば溶融金属の液面等のように、その表面に形成
される酸化層が厚いときは、反射率が低く、反対に、上
記酸化層が全くなくなれば、全反射面になってしまうよ
うな、表面の反射率が大きく異なる場合において、任意
の光線を光源として、光学的に安定して当該表面の変位
を計測するための溶融金属等の表面レベル計測装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば溶融金属等の液面のレベル
変位を計測する手段としては、レーザスポットを測定表
面に照射し、その光学像を別のＣＣＤカメラなどで撮影
することにより、カメラ視野内の上下方向の光学像の変
位量を計測し、その光学的な位置関係から実際の測定表
面変位を求める三角測量法が一般的に行なわれている。
変位を計測する手段としては、レーザスポットを測定表
面に照射し、その光学像を別のＣＣＤカメラなどで撮影
することにより、カメラ視野内の上下方向の光学像の変
位量を計測し、その光学的な位置関係から実際の測定表
面変位を求める三角測量法が一般的に行なわれている。
【０００３】しかし、上記した如き測定法においては、
計測すべき表面の反射率が大きすぎると、照射されたレ
ーザスポットは、測定する対象物の表面に殆ど像を結ぶ
事なく、反射角の方向にある物体、例えば天井などにス
ポット像が現れて、ＣＣＤカメラ等の計測視野から外れ
てしまうため、計測不能となる事が多い。したがって、
反射率の大きい材料や、或いは、人手により行なう酸化
層の除去作業などによって、測定表面の反射率が大きく
変化し得る溶融金属等の表面の変位計測には三角測量法
の適用が困難であった。
計測すべき表面の反射率が大きすぎると、照射されたレ
ーザスポットは、測定する対象物の表面に殆ど像を結ぶ
事なく、反射角の方向にある物体、例えば天井などにス
ポット像が現れて、ＣＣＤカメラ等の計測視野から外れ
てしまうため、計測不能となる事が多い。したがって、
反射率の大きい材料や、或いは、人手により行なう酸化
層の除去作業などによって、測定表面の反射率が大きく
変化し得る溶融金属等の表面の変位計測には三角測量法
の適用が困難であった。
【０００４】したがって、例えば亜鉛めっき浴でのレベ
ル測定等では、所謂セラミックフロートを浮かべて、そ
の変位をポテンショメータなどにより計測する接液型の
変位計に依存せざるを得なかった。しかし、溶融金属に
対する接液型の変位測定は、地金が接液部に付着する事
により、誤差が生じること、又は接液部の材料が溶融金
属内へ溶出、または剥離浮遊する事で、誤差の発生と不
純物の混入を生じるという問題点を抱えていた。
ル測定等では、所謂セラミックフロートを浮かべて、そ
の変位をポテンショメータなどにより計測する接液型の
変位計に依存せざるを得なかった。しかし、溶融金属に
対する接液型の変位測定は、地金が接液部に付着する事
により、誤差が生じること、又は接液部の材料が溶融金
属内へ溶出、または剥離浮遊する事で、誤差の発生と不
純物の混入を生じるという問題点を抱えていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、溶融
金属等の表面の変位を、光学式三角測量等の計測方法を
用いて計測する場合において、その計測対象となる表面
が乱反射面であっても、若しくは鏡面反射面であって
も、非接触で且つ連続的な変位計測を可能とすることに
ある。
金属等の表面の変位を、光学式三角測量等の計測方法を
用いて計測する場合において、その計測対象となる表面
が乱反射面であっても、若しくは鏡面反射面であって
も、非接触で且つ連続的な変位計測を可能とすることに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の溶融金属等の表面レベル計測装置は、
以下に記する如き手段を講じたものである。照射光源か
ら発せられる光を薄厚平面状の可視光線として照射する
可視光ラインマーカーと、該可視光ラインマーカーによ
り照射される可視光線が結像することにより現れる可視
像を撮像する撮像カメラとを具備し、溶融金属等の測定
表面の変位を計測する際において、上記可視光ラインマ
ーカーから照射される可視光線を、鉛直軸に対して０゜
若しくは９０゜以外の傾斜角度を介して、同溶融金属の
測定表面と、該測定表面と垂直に交わる壁面とに亘って
照射し、上記溶融金属等の測定表面の反射率が比較的低
い状態にあって、同測定表面上から上記壁面に亘って略
Ｌ字型に屈折した線として可視像が結像する場合、上記
可視像の屈折点部位を上記撮像カメラにて撮像し、その
屈折点の座標を任意の画像処理により求め、且つ、上記
溶融金属等の測定表面の反射率が比較的高い状態であっ
て、該測定表面にて可視光線が反射されて、上記壁面に
直接結像する可視光線とその反射像とが同壁面上にてＶ
字型に屈折した線として結像する場合、この可視像の屈
折点部位を上記撮像カメラにて撮像し、その可視像の屈
折点の座標を任意の画像処理により求め、上記それぞれ
の測定表面の変位計測結果として演算して出力するよう
に構成したものである。
ために、本発明の溶融金属等の表面レベル計測装置は、
以下に記する如き手段を講じたものである。照射光源か
ら発せられる光を薄厚平面状の可視光線として照射する
可視光ラインマーカーと、該可視光ラインマーカーによ
り照射される可視光線が結像することにより現れる可視
像を撮像する撮像カメラとを具備し、溶融金属等の測定
表面の変位を計測する際において、上記可視光ラインマ
ーカーから照射される可視光線を、鉛直軸に対して０゜
若しくは９０゜以外の傾斜角度を介して、同溶融金属の
測定表面と、該測定表面と垂直に交わる壁面とに亘って
照射し、上記溶融金属等の測定表面の反射率が比較的低
い状態にあって、同測定表面上から上記壁面に亘って略
Ｌ字型に屈折した線として可視像が結像する場合、上記
可視像の屈折点部位を上記撮像カメラにて撮像し、その
屈折点の座標を任意の画像処理により求め、且つ、上記
溶融金属等の測定表面の反射率が比較的高い状態であっ
て、該測定表面にて可視光線が反射されて、上記壁面に
直接結像する可視光線とその反射像とが同壁面上にてＶ
字型に屈折した線として結像する場合、この可視像の屈
折点部位を上記撮像カメラにて撮像し、その可視像の屈
折点の座標を任意の画像処理により求め、上記それぞれ
の測定表面の変位計測結果として演算して出力するよう
に構成したものである。
【０００７】上記した手段によれば、可視光ラインマー
カーから照射される薄厚平面状の可視光線は、垂直軸に
対して０゜若しくは９０゜以外の適宜な傾斜角度を介し
て測定表面及び該表面と直交する壁面に向けて照射し、
その際に結像する可視光線による可視像の屈折点の座標
をもって、上記測定表面変位を求めるものである。
カーから照射される薄厚平面状の可視光線は、垂直軸に
対して０゜若しくは９０゜以外の適宜な傾斜角度を介し
て測定表面及び該表面と直交する壁面に向けて照射し、
その際に結像する可視光線による可視像の屈折点の座標
をもって、上記測定表面変位を求めるものである。
【０００８】例えば、溶融金属の測定表面が、酸化層で
覆われて乱反射面である際には、撮像カメラと対向する
測定表面と壁面とに亘り、可視光ラインマーカーの可視
光線が照射されることにより、上記測定表面と壁面との
接触位置を屈折点とするＬ字型の可視像として結像す
る。一方、溶融金属の測定表面が、酸化層によって全く
覆われていない鏡面反射面の状態では、測定表面に照射
される可視光線が略全反射され、可視光ラインマーカー
の可視光線による可視像が壁面上において略Ｖ字型の可
視像となって現れる（鏡面反射面に写る虚像をも併せて
みれば、Ｘ字型となる）。
覆われて乱反射面である際には、撮像カメラと対向する
測定表面と壁面とに亘り、可視光ラインマーカーの可視
光線が照射されることにより、上記測定表面と壁面との
接触位置を屈折点とするＬ字型の可視像として結像す
る。一方、溶融金属の測定表面が、酸化層によって全く
覆われていない鏡面反射面の状態では、測定表面に照射
される可視光線が略全反射され、可視光ラインマーカー
の可視光線による可視像が壁面上において略Ｖ字型の可
視像となって現れる（鏡面反射面に写る虚像をも併せて
みれば、Ｘ字型となる）。
【０００９】尚、上記した測定表面の変位と、屈折点の
座標（主にＹ軸方向の座標）は、ほぼ良い直線関係が得
られるので、事前に変換係数を校正により求めておくと
よい。即ち、照射光源の設置位置が変わらない限り、同
じ表面変位におけるＬ字型の屈折点座標と、Ｖ字型の屈
折点座標とは一致するので、いずれか一方の状態におい
て校正しておくと良い。また、上記可視像の屈折点の座
標は、Ｌ字型またはＶ字型の可視像における２通りの直
線の交点座標を連立方程式の解から求めても、或いは２
値化した画像の屈折点周辺部分の画像の重心を求める等
の演算方法を用いることにより導いてもよい。即ち、上
記屈折点の座標は、既存の演算方法を任意に用いて求め
る。
座標（主にＹ軸方向の座標）は、ほぼ良い直線関係が得
られるので、事前に変換係数を校正により求めておくと
よい。即ち、照射光源の設置位置が変わらない限り、同
じ表面変位におけるＬ字型の屈折点座標と、Ｖ字型の屈
折点座標とは一致するので、いずれか一方の状態におい
て校正しておくと良い。また、上記可視像の屈折点の座
標は、Ｌ字型またはＶ字型の可視像における２通りの直
線の交点座標を連立方程式の解から求めても、或いは２
値化した画像の屈折点周辺部分の画像の重心を求める等
の演算方法を用いることにより導いてもよい。即ち、上
記屈折点の座標は、既存の演算方法を任意に用いて求め
る。
【００１０】請求項２記載の溶融金属等の表面レベル計
測装置は、上記撮像カメラと対向する壁面上に結像され
る可視像を同撮像カメラにより撮像して任意の画像処理
を行ない、上記可視像の形態が略Ｌ字型であるか、Ｖ字
型であるかを判定することにより、上記測定表面の反射
率若しくは溶融金属表面の表層酸化膜の厚みを判定する
ことが可能となる。上記した手段によれば、溶融金属の
測定表面及び、壁面の上に現れる可視像の形態（Ｌ字
型，Ｖ字型）を撮像カメラにて撮像して監視すること
で、上記溶融金属の測定表面が鏡面反射状態であるか、
若しくは酸化膜を生じた乱反射状態であるか、その液表
面の性状を判定することができる。
測装置は、上記撮像カメラと対向する壁面上に結像され
る可視像を同撮像カメラにより撮像して任意の画像処理
を行ない、上記可視像の形態が略Ｌ字型であるか、Ｖ字
型であるかを判定することにより、上記測定表面の反射
率若しくは溶融金属表面の表層酸化膜の厚みを判定する
ことが可能となる。上記した手段によれば、溶融金属の
測定表面及び、壁面の上に現れる可視像の形態（Ｌ字
型，Ｖ字型）を撮像カメラにて撮像して監視すること
で、上記溶融金属の測定表面が鏡面反射状態であるか、
若しくは酸化膜を生じた乱反射状態であるか、その液表
面の性状を判定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明を実施した溶融金属
等の表面レベル計測装置を示している。この装置は、溶
融金属ａを収容する収容槽１と、光源として薄厚平面状
のレーザビームを照射する可視光ラインマーカー２と、
該可視光ラインマーカー２から照射されるレーザビーム
２’を、溶融金属ａの測定表面ａ１と、収容槽１内側の
壁面１ａとに亘って照射することによって結像する可視
像３を撮像する撮像カメラ、即ち、ＣＣＤカメラ４とを
具備している。
基づいて説明する。図１は、本発明を実施した溶融金属
等の表面レベル計測装置を示している。この装置は、溶
融金属ａを収容する収容槽１と、光源として薄厚平面状
のレーザビームを照射する可視光ラインマーカー２と、
該可視光ラインマーカー２から照射されるレーザビーム
２’を、溶融金属ａの測定表面ａ１と、収容槽１内側の
壁面１ａとに亘って照射することによって結像する可視
像３を撮像する撮像カメラ、即ち、ＣＣＤカメラ４とを
具備している。
【００１２】収容槽１は、例えば亜鉛メッキやアルミ等
の溶融金属ａを収容する略升型の槽である。上記収容槽
１は、溶融金属ａの補充と排出を行なうことにより、同
収容槽１内に収容される溶融金属ａの測定表面ａ１のレ
ベルが変位する。また、上記収容槽１内に収容される溶
融金属ａの測定表面ａ１は、酸化膜が形成された状態で
は、表面反射率が低くなって乱反射面となる。これとは
反対に、上記酸化膜が取り除かれた状態では、溶融金属
ａの測定表面ａ１の表面反射率が高くなって鏡面反射面
となる。即ち、上記溶融金属ａの測定表面ａ１の状態
は、酸化膜の厚い乱反射面であるか、若しくは酸化膜の
ない鏡面反射面であるかによって、その反射率が大きく
変化することになる。
の溶融金属ａを収容する略升型の槽である。上記収容槽
１は、溶融金属ａの補充と排出を行なうことにより、同
収容槽１内に収容される溶融金属ａの測定表面ａ１のレ
ベルが変位する。また、上記収容槽１内に収容される溶
融金属ａの測定表面ａ１は、酸化膜が形成された状態で
は、表面反射率が低くなって乱反射面となる。これとは
反対に、上記酸化膜が取り除かれた状態では、溶融金属
ａの測定表面ａ１の表面反射率が高くなって鏡面反射面
となる。即ち、上記溶融金属ａの測定表面ａ１の状態
は、酸化膜の厚い乱反射面であるか、若しくは酸化膜の
ない鏡面反射面であるかによって、その反射率が大きく
変化することになる。
【００１３】図４及び図５は照射光源２ａとしてレーザ
を使用した本実施例の可視光ラインマーカー２によって
照射されるレーザビーム２’と、軸状に照射する通常の
スポットレザーとを比較したものである。図４（ａ），
（ｂ）にて示すように、本実施例に使用した可視光ライ
ンマーカー２は、平面視略三角形でかつ薄厚平面状のレ
ーザビーム２’を照射することを示している。尚、上記
可視光ラインマーカー２は、構造の簡便さからレーザを
照射光源２ａとしたものを使用したが、日色光源を光学
的に平行光線として使用して、同様の可視像３を結んで
も良い。また、上記ラインマーカーは紫外線を光源とし
て使用し、紫外線を認識できるカメラにて画像認識する
こともできる。
を使用した本実施例の可視光ラインマーカー２によって
照射されるレーザビーム２’と、軸状に照射する通常の
スポットレザーとを比較したものである。図４（ａ），
（ｂ）にて示すように、本実施例に使用した可視光ライ
ンマーカー２は、平面視略三角形でかつ薄厚平面状のレ
ーザビーム２’を照射することを示している。尚、上記
可視光ラインマーカー２は、構造の簡便さからレーザを
照射光源２ａとしたものを使用したが、日色光源を光学
的に平行光線として使用して、同様の可視像３を結んで
も良い。また、上記ラインマーカーは紫外線を光源とし
て使用し、紫外線を認識できるカメラにて画像認識する
こともできる。
【００１４】上記した可視光ラインマーカー２は、上記
した如く薄厚平面状に照射されるレーザビーム２’を、
鉛直軸に対して０゜若しくは９０゜以外の傾斜角度、例
えば４５゜前後の傾斜角度を介して、測定表面ａ１とこ
れと垂直に交わる収容槽１の壁面１ａとに亘って照射す
る（図１）。したがって、可視光ラインマーカー２は、
上記レーザビーム２’の傾斜角度が得られる状態であれ
ば、十分な光量が得られる限り、収容槽１の上方の遠隔
の所定位置に設置して固定することができる
した如く薄厚平面状に照射されるレーザビーム２’を、
鉛直軸に対して０゜若しくは９０゜以外の傾斜角度、例
えば４５゜前後の傾斜角度を介して、測定表面ａ１とこ
れと垂直に交わる収容槽１の壁面１ａとに亘って照射す
る（図１）。したがって、可視光ラインマーカー２は、
上記レーザビーム２’の傾斜角度が得られる状態であれ
ば、十分な光量が得られる限り、収容槽１の上方の遠隔
の所定位置に設置して固定することができる
【００１５】上記した如く、溶融金属ａの測定表面ａ１
と、該測定表面ａ１から垂直に立ち上がる収容槽１内側
の壁面１ａとに亘って結像する可視像３は、前記したよ
うに溶融金属ａの測定表面ａ１の状態によって可視像３
の屈折形状が異なる。例えば、測定表面ａ１が、酸化層
で覆われて乱反射面である時は、収容槽１の壁面１ａと
測定表面ａ１とに亘って、両者１ａ，ａ１の境界部を屈
折点３ａとする略Ｌ字型の可視像３が現れる（図１）。
と、該測定表面ａ１から垂直に立ち上がる収容槽１内側
の壁面１ａとに亘って結像する可視像３は、前記したよ
うに溶融金属ａの測定表面ａ１の状態によって可視像３
の屈折形状が異なる。例えば、測定表面ａ１が、酸化層
で覆われて乱反射面である時は、収容槽１の壁面１ａと
測定表面ａ１とに亘って、両者１ａ，ａ１の境界部を屈
折点３ａとする略Ｌ字型の可視像３が現れる（図１）。
【００１６】これとは反対に、測定表面ａ１が、酸化層
の全くない鏡面反射面である時には、測定表面ａ１に照
射されるレーザビーム２’が殆ど反射されるため、図２
にて示すように、収容槽１の壁面１ａに測定表面ａ１を
屈折点３ｂとする略Ｖ字型の可視像が現れる（鏡面への
虚像をも併せてみれば、Ｘ字型となる）。尚、上記した
如くＬ字型（乱反射面）若しくはＶ型或いはＸ型（鏡面
反射面）に結像される可視像３の実際の形態を図６，図
７のスケッチにて示す。尚、図７（鏡面反射面）のＸ型
の上半部は、収容槽１の内側の壁面に結像した可視像３
であり、下半部は鏡面反射面状の測定表面ａ１に写され
た虚像３’である。
の全くない鏡面反射面である時には、測定表面ａ１に照
射されるレーザビーム２’が殆ど反射されるため、図２
にて示すように、収容槽１の壁面１ａに測定表面ａ１を
屈折点３ｂとする略Ｖ字型の可視像が現れる（鏡面への
虚像をも併せてみれば、Ｘ字型となる）。尚、上記した
如くＬ字型（乱反射面）若しくはＶ型或いはＸ型（鏡面
反射面）に結像される可視像３の実際の形態を図６，図
７のスケッチにて示す。尚、図７（鏡面反射面）のＸ型
の上半部は、収容槽１の内側の壁面に結像した可視像３
であり、下半部は鏡面反射面状の測定表面ａ１に写され
た虚像３’である。
【００１７】一方、ＣＣＤカメラ４は、液面境界部を視
野に収める撮像装置であり、該ＣＣＤカメラ４により撮
像して得られた画像データーを、パソコン等から成る信
号処理部５によって、Ｌ字型若しくはＶ字型に屈折する
可視像３として判別する画像処理を行なうと共に、これ
ら可視像３の屈折点３ａ，３ｂの位置を算出して測定液
面ａ１変位量に変換する。そして、信号処理部５は液面
の変位量を電気信号として送り出す外部出力６を有し、
これと同時に、ＣＣＤカメラ４の画像又は画像処理され
た後の画像を図６又は図７のような姿で外部表示するた
めのモニター７に表示する（図１）。尚、上記ＣＣＤカ
メラ４は、壁面１ａと対向する所定の位置に設置して固
定する。
野に収める撮像装置であり、該ＣＣＤカメラ４により撮
像して得られた画像データーを、パソコン等から成る信
号処理部５によって、Ｌ字型若しくはＶ字型に屈折する
可視像３として判別する画像処理を行なうと共に、これ
ら可視像３の屈折点３ａ，３ｂの位置を算出して測定液
面ａ１変位量に変換する。そして、信号処理部５は液面
の変位量を電気信号として送り出す外部出力６を有し、
これと同時に、ＣＣＤカメラ４の画像又は画像処理され
た後の画像を図６又は図７のような姿で外部表示するた
めのモニター７に表示する（図１）。尚、上記ＣＣＤカ
メラ４は、壁面１ａと対向する所定の位置に設置して固
定する。
【００１８】ところで、上記した実施例においては、収
容槽１の内側の壁面１ａを、可視光ラインマーカー２に
よって照射するレーザビーム２’の照射部位の垂直面と
して利用した。しかし、上記壁面１ａに凝固物などが堆
積したりして、十分な平面性が得られない場合や、収容
槽１自体の寸法が大きすぎて同収容槽１の内側の壁面１
ａを計測部位として利用できない場合には、新たな壁面
となる写像材７の一部を溶融金属ａに浸漬させ、可視光
ラインマーカー２によるレーザビーム２’の可視像３を
上記写像材７の表面にて結像させてもよい（図３）。
容槽１の内側の壁面１ａを、可視光ラインマーカー２に
よって照射するレーザビーム２’の照射部位の垂直面と
して利用した。しかし、上記壁面１ａに凝固物などが堆
積したりして、十分な平面性が得られない場合や、収容
槽１自体の寸法が大きすぎて同収容槽１の内側の壁面１
ａを計測部位として利用できない場合には、新たな壁面
となる写像材７の一部を溶融金属ａに浸漬させ、可視光
ラインマーカー２によるレーザビーム２’の可視像３を
上記写像材７の表面にて結像させてもよい（図３）。
【００１９】図３にて示す溶融金属等の表面レベル計測
装置は、前記した装置と同様に構成してあるが、可視光
ラインマーカー２によって照射するレーザビーム２’の
照射部位の垂直面として板状の写像材８を利用してい
る。上記写像材８は、収容槽１の溶融金属ａの測定表面
ａ１に下端部分を浸漬させた状態で垂直に取り付け支持
し、その垂直面を前記した収容槽１の内側の壁面１ａと
して利用したものである。即ち、上記した装置は、同写
像材８をＣＣＤカメラ４の視野内にて垂直に浸漬させる
ことで、可視光ラインマーカー２のレーザビーム２’に
よるＬ字型若しくはＶ字型の可視像３を同写像材８表面
と測定表面ａ１との上に結像することが可能である。
装置は、前記した装置と同様に構成してあるが、可視光
ラインマーカー２によって照射するレーザビーム２’の
照射部位の垂直面として板状の写像材８を利用してい
る。上記写像材８は、収容槽１の溶融金属ａの測定表面
ａ１に下端部分を浸漬させた状態で垂直に取り付け支持
し、その垂直面を前記した収容槽１の内側の壁面１ａと
して利用したものである。即ち、上記した装置は、同写
像材８をＣＣＤカメラ４の視野内にて垂直に浸漬させる
ことで、可視光ラインマーカー２のレーザビーム２’に
よるＬ字型若しくはＶ字型の可視像３を同写像材８表面
と測定表面ａ１との上に結像することが可能である。
【００２０】
【表１】 表１は、図１及び図３にて示す如く構成した本発明の溶
融金属等の表面レベル計測装置により変位測定して得ら
れた距離特性を示す。Ｘ軸は、他の変位測定手段で求め
た液面変位の実測値で「真値」をあらわし、Ｙ軸は、Ｌ
字又はＶ字のレーザビーム像の屈折点の座標のＹ座標値
を「計測値」として示す。尚、本発明の溶融金属等の表
面レベル計測装置は、溶融金属や液体の他に、固体金属
板などの表面変位計測においても、或いは、異なる反射
率を有する材料が入れ替わる場合の表面変位計測につい
ても、同様に適用し得るものである。
融金属等の表面レベル計測装置により変位測定して得ら
れた距離特性を示す。Ｘ軸は、他の変位測定手段で求め
た液面変位の実測値で「真値」をあらわし、Ｙ軸は、Ｌ
字又はＶ字のレーザビーム像の屈折点の座標のＹ座標値
を「計測値」として示す。尚、本発明の溶融金属等の表
面レベル計測装置は、溶融金属や液体の他に、固体金属
板などの表面変位計測においても、或いは、異なる反射
率を有する材料が入れ替わる場合の表面変位計測につい
ても、同様に適用し得るものである。
【００２１】
【発明の効果】本発明の溶融金属等の表面レベル計測装
置によれば、例えば溶融金属等の表面の変位を光学式三
角測量を行なう場合において、その計測対象となる測定
表面が乱反射面であっても、若しくは鏡面反射面であっ
ても、非接触状態にて測定表面の変位計測を連続的且つ
正確に行なうことができる。したがって、従来の接液型
の測定のように、溶融金属の地金が接液部に付着する事
により、誤差が生じることや、接液部材が剥離浮遊する
事で、誤差の発生と不純物の混入を生じるという問題を
解消することがてきる。さらに、溶融金属等の表面変位
を、その表面が乱反射面であるか鏡面反射面であるかに
関わらず、一組の可視光ラインマーカーと撮像カメラの
みで、光学的に安定した計測が可能となり、簡素な構成
と変位計製造コストの低廉化を実現できる。
置によれば、例えば溶融金属等の表面の変位を光学式三
角測量を行なう場合において、その計測対象となる測定
表面が乱反射面であっても、若しくは鏡面反射面であっ
ても、非接触状態にて測定表面の変位計測を連続的且つ
正確に行なうことができる。したがって、従来の接液型
の測定のように、溶融金属の地金が接液部に付着する事
により、誤差が生じることや、接液部材が剥離浮遊する
事で、誤差の発生と不純物の混入を生じるという問題を
解消することがてきる。さらに、溶融金属等の表面変位
を、その表面が乱反射面であるか鏡面反射面であるかに
関わらず、一組の可視光ラインマーカーと撮像カメラの
みで、光学的に安定した計測が可能となり、簡素な構成
と変位計製造コストの低廉化を実現できる。
【００２２】請求項２記載の溶融金属等の表面レベル計
測装置にあっては、測定表面及び、撮像カメラと対向す
る壁面の上に現れる可視光ラインマーカーの撮像形状
（Ｌ字型，Ｖ字型）を撮像カメラにて撮像しつつ監視す
ることで、上記溶融金属の液表面が鏡面反射状態である
か、若しくは乱反射状態であるか、その液表面の性状を
判定することが可能である。
測装置にあっては、測定表面及び、撮像カメラと対向す
る壁面の上に現れる可視光ラインマーカーの撮像形状
（Ｌ字型，Ｖ字型）を撮像カメラにて撮像しつつ監視す
ることで、上記溶融金属の液表面が鏡面反射状態である
か、若しくは乱反射状態であるか、その液表面の性状を
判定することが可能である。
【００２３】例えば、一般に亜鉛めっきなどの溶融金属
の地金表面は鏡面反射面であるが、高温空気によって表
層が酸化されるにしたがって、酸化膜厚みが成長し、次
第に乱反射面となっていく。したがって、前記可視光ラ
インマーカーの壁面上での光学像の形状の監視、判別及
びＸ型の場合には、上半部と下半部の像の光量差（又は
比）の定量化等により、表面反射率の変化の度合い、す
なわち測定表面の酸化膜厚みの推定も可能となるので、
酸化膜の除去装置（ポンプ排出など）の駆動操作は、単
純に液面変位を一定に制御するのではなく、液表面の酸
化膜厚み、例えばＸ型光学像の上部光量と下部光量の差
又は比が一定になるように液面変位を操作することが可
能となる。このことは、亜鉛めっき鋼板の製造ラインに
おいては、めっき浴槽の単なるレベル安定化の効果のみ
ならず、亜鉛浴表面の品質維持管理に直接的に貢献し得
ることを示すものである。
の地金表面は鏡面反射面であるが、高温空気によって表
層が酸化されるにしたがって、酸化膜厚みが成長し、次
第に乱反射面となっていく。したがって、前記可視光ラ
インマーカーの壁面上での光学像の形状の監視、判別及
びＸ型の場合には、上半部と下半部の像の光量差（又は
比）の定量化等により、表面反射率の変化の度合い、す
なわち測定表面の酸化膜厚みの推定も可能となるので、
酸化膜の除去装置（ポンプ排出など）の駆動操作は、単
純に液面変位を一定に制御するのではなく、液表面の酸
化膜厚み、例えばＸ型光学像の上部光量と下部光量の差
又は比が一定になるように液面変位を操作することが可
能となる。このことは、亜鉛めっき鋼板の製造ラインに
おいては、めっき浴槽の単なるレベル安定化の効果のみ
ならず、亜鉛浴表面の品質維持管理に直接的に貢献し得
ることを示すものである。
【図１】 本発明を実施した溶融金属等の表面レベル
計測装置を一部切欠して示す斜視図であり、乱反射面状
態における可視像を示す。
計測装置を一部切欠して示す斜視図であり、乱反射面状
態における可視像を示す。
【図２】 同溶融金属等の表面レベル計測装置を一部
切欠して示す斜視図であり、鏡面反射面状態における可
視像を示す。
切欠して示す斜視図であり、鏡面反射面状態における可
視像を示す。
【図３】 写像材を溶融金属に浸漬し、該写像材に可
視像を結像させるように構成した溶融金属等の表面レベ
ル計測装置を示す斜視図。
視像を結像させるように構成した溶融金属等の表面レベ
ル計測装置を示す斜視図。
【図４】 本発明に使用する可視光ラインマーカーの
レーザビームの形状を示すものであり、（ａ）は、レー
ザビームの側面形状を示し、（ｂ）は同レーザビームの
平面図を示す。
レーザビームの形状を示すものであり、（ａ）は、レー
ザビームの側面形状を示し、（ｂ）は同レーザビームの
平面図を示す。
【図５】 一般的なスポットレーザビームをの形状を
示すものであり、（ａ）は、レーザビームの側面形状を
示し、（ｂ）は同レーザビームの平面図を示す。
示すものであり、（ａ）は、レーザビームの側面形状を
示し、（ｂ）は同レーザビームの平面図を示す。
【図６】 溶融金属の測定表面が乱反射面状態にある
時に現れる略Ｌ字型の可視像のスケッチ図。
時に現れる略Ｌ字型の可視像のスケッチ図。
【図７】 溶融金属の測定表面が鏡面反射面状態にあ
る時に現れる略Ｘ字型の可視像のスケッチ図。
る時に現れる略Ｘ字型の可視像のスケッチ図。
ａ・・・溶融金属 ａ１・・・測定表面 １・・・収容槽 １ａ・・・壁面 ２・・・可視光ラインマーカー ２’・・・レーザビーム ２ａ・・・照射光源 ３・・・可視像 ３ａ・・・屈折点（Ｌ字型） ３ｂ・・・屈折点（Ｖ字型） ４・・・ＣＣＤカメラ ５・・・信号処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 23/28
Claims (2)
- 【請求項１】 照射光源から発せられる光を薄厚平面
状の可視光線として照射する可視光ラインマーカーと、
該可視光ラインマーカーにより照射される可視光線が結
像することにより現れる可視像を撮像する撮像カメラと
を具備し、溶融金属等の測定表面の変位を計測する際に
おいて、上記可視光ラインマーカーから照射される可視
光線を、鉛直軸に対して０゜若しくは９０゜以外の傾斜
角度を介して、同溶融金属の測定表面と、該測定表面と
垂直に交わる壁面とに亘って照射し、上記溶融金属等の
測定表面の反射率が比較的低い状態にあって、同測定表
面上から上記壁面に亘って略Ｌ字型に屈折した線として
可視像が結像する場合、上記可視像の屈折点部位を上記
撮像カメラにて撮像し、その屈折点の座標を任意の画像
処理により求め、且つ、上記溶融金属等の測定表面の反
射率が比較的高い状態であって、該測定表面にて可視光
線が反射されて、上記壁面に直接結像する可視光線とそ
の反射像とが同壁面上にてＶ字型に屈折した線として結
像する場合、この可視像の屈折点部位を上記撮像カメラ
にて撮像し、その可視像の屈折点の座標を任意の画像処
理により求め、上記それぞれの測定表面の変位計測結果
として演算して出力するように構成した溶融金属等の表
面レベル計測装置。 - 【請求項２】 上記撮像カメラと対向する壁面上に結
像される可視像を同撮像カメラにより撮像して任意の画
像処理を行ない、上記可視像の形態が略Ｌ字型である
か、Ｖ字型であるかを判定することにより、上記測定表
面の反射率若しくは溶融金属表面の表層酸化膜の厚みを
判定する請求項１記載の溶融金属等の表面レベル計測装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3155999A JP3001200B1 (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 溶融金属等の表面レベル計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3155999A JP3001200B1 (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 溶融金属等の表面レベル計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3001200B1 true JP3001200B1 (ja) | 2000-01-24 |
| JP2000230850A JP2000230850A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12334544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3155999A Expired - Fee Related JP3001200B1 (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 溶融金属等の表面レベル計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3001200B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117647295A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-05 | 合肥金星智控科技股份有限公司 | 基于机器视觉的熔池液位测量方法、电子设备及存储介质 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6677075B2 (ja) * | 2016-05-19 | 2020-04-08 | 富士通株式会社 | 水位計測装置、方法及びプログラム |
| TWI590196B (zh) * | 2016-06-06 | 2017-07-01 | 財團法人成大水利海洋研究發展文教基金會 | 液面監測方法 |
| FI130293B (fi) * | 2018-06-28 | 2023-06-06 | Planmeca Oy | Stereolitografialaitteisto varustettu havaitsemaan hartsin määrä, ja menetelmä saman laitteiston käyttämiseksi |
| CN111397692B (zh) * | 2020-06-03 | 2020-08-21 | 成都科睿埃科技有限公司 | 基于视觉非接触的液位检测方法 |
-
1999
- 1999-02-09 JP JP3155999A patent/JP3001200B1/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117647295A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-05 | 合肥金星智控科技股份有限公司 | 基于机器视觉的熔池液位测量方法、电子设备及存储介质 |
| CN117647295B (zh) * | 2024-01-30 | 2024-05-14 | 合肥金星智控科技股份有限公司 | 基于机器视觉的熔池液位测量方法、电子设备及存储介质 |
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|---|---|
| JP2000230850A (ja) | 2000-08-22 |
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