JP3895928B2

JP3895928B2 - 壁面観察装置

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Publication number: JP3895928B2
Application number: JP2000605160A
Authority: JP
Inventors: 孝則加治屋; 修治内藤; 雅人杉浦; 正彦横溝; 道隆境田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: EP1167919A4; EP1167919B1; DE60023124T2; DE60023124D1; KR100440628B1; EP1167919A1; KR20020006525A; BR0009266A; CN1166916C; BR0009266B1; CN1347492A; WO2000055575A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、壁面の表面状態を観察する装置に関し、特に、コークス炉炭化室の内壁面プロフィール観察装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばコークス炉は、過酷な条件の下で30〜40年もの長期間に渡り連続操業されるものであり、コークス炉の炭化室を構成する耐火煉瓦は、長期間に渡る加熱およびコークス押出操業の繰返しにより、熱的、機械的要因によって次第に劣化が進行する。炭化室の耐火煉瓦の劣化の進行度合によっては、コークスの押し詰まりや、煉瓦壁の破壊を生じたりする。このような現象が発生すると、大規模な補修作業が必要となり、操業に著しい影響を及ぼすことになる。従って、炭化室の奥行方向各点および高さ方向各点の炉幅又は壁表面位置を測定して側壁面プロフィール（壁面の凹凸、曲り、傾斜）を得て、炭化室の内形状の乱れ、耐火煉瓦の劣化状況を把握し、これらの変化傾向も把握して、補修などの管理をしていくことは、コークス炉の操業および設備管理上極めて重要となる。このため、炭化室の炉幅測定等については現在まで多くの提案がなされている。
【０００３】
例えば、特開平７−243812号公報には、コークス押出機先端のラムヘッドに距離センサを取付けて、コークス押出時にラムヘッドに対する壁面の距離を検出する壁面損耗量測定方法が、また、特開平７−243975号公報には、壁面を CCDカメラで撮影し、画像データを処理してレンガ面と目地とを分離する画像処理方法が開示されている。また、特開平７−316559号公報には、押出ラムに壁面距離を検出するために１対の距離計を備え、しかもラム先端に後端方向からのレーザを折り返し反射する反射鏡を備えて、窯口の外のレーザ距離計が発射するレーザを反射鏡で反射し、レーザ距離計にてラム先端の炭化室進入距離を把握する炭化室プロフィール測定方法が開示されている。
【０００４】
次に、距離計にて壁面距離を計測する方法においては、ラムの傾斜、曲り、振動などにより、測定精度が低い。これを改善するために傾斜や曲りを計測してラムヘッドの位置ずれによる誤差を補償することが行なわれており、測定精度を高くすることは可能であるが、演算が複雑である。１つの距離計で１点の距離計測しかできないので、高密度に測定しにくく、また、高密度にするほど演算量が膨大となり、また壁面劣化の評価データの生成が複雑になる。簡易に壁面劣化の評価をしうる計測データが得られる観察装置を併設するのが好ましいとされている。例えば前述した特開平７−243812号公報に開示されているような、ラムヘッドに距離センサを取付けて、コークス押出時にラムヘッドに対する壁面の距離を検出する壁面損耗量測定方法では、センサ位置を補正するための追加センサを備えているが、尺取り虫的に順次補正していくので、補正誤差が積算されて行き、炉内でのラムの熱変形による距離センサ位置ずれを十分に補償できないという問題がある。また、壁面撮影に関しては、 CCDカメラにより壁面を撮影する観察方法があるが、一画面にて比較的に広い壁面を撮影することができるが、壁面が赤熱し発光しているので、Ｓ／Ｎが低く、撮影画面上で観察しうる壁面欠陥の検出精度が低いという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、壁面状態を比較的に簡易に把握しうる観察装置を提供することを第１の目的とし、壁面凹凸の検出精度が高い観察装置を提供することを第２の目的とし、コークス炉炭化室の炉壁の損傷に伴う変形、局所的な欠損部の位置や大きさ、深さを認識しうる観察装置を提供することを第３の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
【０００７】
（１）ｚ軸を含む平面上において該ｚ軸と直交する軸に対して傾斜したレーザ光線を射出し、観察対象面に、レーザスポットを表す光源；
前記レーザスポットを撮影する、実質上ｚ方向に広がりがある視野を有する撮影手段；
前記光源および撮影手段を搭載した支持台；
前記支持台をｙ方向に移動させる移動手段；
前記撮影手段で撮影した、複数のｙ位置における撮影画像データを記録するメモリ手段；
前記メモリ手段に記録された撮影画像データを基に、観察対象面上のレーザスポット移動軌跡を表示する２次元ディスプレイ；
を備えることを特徴とする壁面観察装置。
【０００８】
（２）前記撮影手段のｙ方向前方にあって前記支持台の備わり、前記光源が投射するレーザを観察対象面に反射し、観察対象面のレーザスポットを撮影手段に反射する反射手段を更に備えることを特徴とする上記（１）記載の壁面観察装置。
【０００９】
（３）前記撮影手段は、ｚ方向を線分状に撮影する１次元カメラであることを特徴とする上記（１）または（２）記載の壁面観察装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次の本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を、参考までに付記した。
【００１１】
先ず、本発明の壁面観察装置は、図３（ｂ）および図１に示すように、ｚ軸を含む平面上において該ｚ軸と直交する軸に対して傾斜（Ae）したレーザ光線（Ｐ１）を射出し、観察対象面（LW）に、レーザスポット（S1／S1a)を現わす光源(8a1) ；
前記レーザスポット（S1／S1a)を撮影する、実質上ｚ方向に広がりがある視野を有する撮影手段（５ａ）；および、
前記光源(8a1) および撮影手段（５ａ）を搭載した支持台（SP１〜SP３，１，２）；
を備える。
【００１２】
これによれば、ｙ軸に対してレーザ光線（Ｐ１）が傾斜（Ae：図３の（ｂ))していると、観察対象面が、ｙ，ｚ平面に平行な完全平面であると、レーザスポット（Ｓ１）はｚ方向の定位置となり、支持台（SP１〜SP３，１，２）をｙ方向に駆動すると、レーザスポット（Ｓ１）の軌跡は、ｙ軸に平行な直線となる。撮影手段（５ａ）の撮影画面上においてレーザスポット像は定位置である。
【００１３】
レーザ光源(8a1) よりカメラ（５ａ）が上にある場合には、観察対象面に窪みがあると、図３の（ｂ）においてＳ１にあるべきレーザスポットが、窪みの深さ分、壁厚方向ｘにシフトした位置のスポット S1aとなり、このシフトすなわち窪みの深さ分、上記定位置よりｚ方向で上側にずれ、撮影手段（５ａ）の画面上においてｚ方向にレーザスポット像(S1i) がずれる（例えば図４（ｃ))。支持台（SP１〜SP３，１，２）をｙ方向に駆動すると、レーザスポットの軌跡は、窪み位置で上突のカーブとなり、撮影手段（５ａ）の撮影画面上に現われるレーザスポット像のｚ位置をｙ位置対応でプロットすると、プロットの連なりも同様に、窪み位置で上に凸のカーブとなる。したがって撮影手段（５ａ）の撮影画面上のレーザスポット像のｚ位置軌跡に、直線とは異なるカーブ又は段差があるかを監視することにより、表面の凹凸を知ることができる。
【００１４】
また、本発明における壁面観察装置は、上述した構成に加え、図１、図２、図３に示すように、前記撮影手段（５ａ）の前方にあって観察対象面（LW）のレーザスポット（S1／S1a)をリニアイメージカメラを用いる撮影手段（５ａ）に反射する、前記支持台（SP１〜SP３，１，２）に装備した反射手段（9L1, 9L2）；を更に備える。これによれば、狭い炭化室内において、内壁面に面対向して内壁面を撮影するのと同様な撮影画像が得られ、画面上でのレーザスポット像の認知、切出しが容易かつ正確となる。
【００１５】
更に、本発明による壁面観察装置は、図２、図３に示すように、ｚ軸を含む平面上において該ｚ軸と直交する軸に対して傾斜したレーザ光線（Ｐ１）を射出し、観察対象面に、レーザスポット（S1／S1a)を現わす光源(8a1) ；
前記レーザスポット（S1／S1a)を撮影するための、実質上ｚ方向に広がりがある視野を有する撮影手段（５ａ）；
前記光源(8a1) および撮影手段（５ａ）を、ｚ軸を中心に旋回駆動する駆動手段（６ａ）；
該駆動手段（６ａ）を支持する支持台（SP１〜SP３，１，２）；および、
前記撮影手段（５ａ）のｙ方向前方にあって前記支持台（SP１〜SP３，１，２）に備わり、前記光源(8a1) が投射するレーザ（Ｐ１）を観察対象面（LW, RW）に反射し、観察対象面（LW, RW）のレーザスポット（S1／S1a)を撮影手段（５ａ）に反射する反射手段（9L1, 9L2, 9R1, 9R2）；
を備える壁面観察装置である。
【００１６】
これは、例えば、炭化室の略相対向する垂直２壁面（LW, RW）を、駆動手段（６ａ）にて光源(8a1) および撮影手段（５ａ）の向きを、一方の壁面（LW）に対向する反射面と他方の壁面（RW）に対向する反射面に、又その逆に切換えて、２面の観察を選択的に行なうことができる。
【００１７】
上述した壁面観察装置に装着される撮影手段（５ａ）は、ｚ方向を線分（11）状に撮影する１次元カメラである。これによれば、支持台（SP１〜SP３，１，２）をｙ方向に移動させながら、撮影手段（５ａ）のｚ方向に延びる線分状の撮影画面の画像データを、ｙ位置対応で、ｙ，ｚ平面画像メモリに書込み、その画像データを２次元ディスプレイに表示することにより、観察対象面（略ｙ，ｚ平面）上のレーザスポット移動軌跡対応の、レーザスポット像軌跡が現われ、ディスプレイ上で観察対象面対応で、面の窪み、突起、曲り、傾斜（図４の（ｃ）の曲線部）を認識することができる。
【００１８】
【実施例】
図１に、本発明の一実施例の外観を示す。中空のベースビームBBと中空のアッパビームUBは平行梁であって一体に固着され、それらに中空の垂直柱１が、内空間を連続にして一体に固着されている。この垂直柱１に平行なミラー管２が、垂直柱１と内空間を連続にして一体に固着されている。これら、ベースビームBB、アッパビームUB、垂直柱１およびミラー管２は２重管であり、内管と外管の間を冷却水が通流する。これらの組体を以下、水冷ランスと称す。
【００１９】
垂直柱１の側面には、透光板３ａ〜３ｄで閉じた、垂直壁面撮影カメラ用の４個ののぞき窓があり、また、透光板４ａ，４ｂで閉じた、線状のレーザ光線を出射するための２個の窓があり、更に、左垂直壁面LWおよび右垂直壁面RWの距離を計測するレーザ距離計（３対、計６個）のレーザ透光用の、透光板４ｃ〜４ｅで閉じた、３対、計６個の窓がある。垂直柱１の上端には、透光板３ｅで閉じた、天井面撮影カメラ用の１個ののぞき窓があり、垂直柱１の下端には、透光板３ｆで閉じた、床面撮影カメラ用の１個ののぞき窓がある。
【００２０】
垂直柱１の下端位置に、床面に乗ったシューSHがあり、これを介して水冷ランスの先端部が床面で支持される。水冷ランスの後端は、図示しないコークス押出機の押出ラムに装着され支持されている。炭化室の窯口から、ミラー管２および垂直柱１を室内に入れて、コークス押出機にて水冷ランスを炭化室内に押し込んで行くことにより、ミラー管２および垂直柱１が水平ｙ方向に移動し炭化室の奥に進入する。図１には、ミラー管２および垂直柱１が炭化室内にある状態を示し、図１上の右方が炭化室の奥側、左方が窯口側であり、窯口から奥を見て、左側にある垂直壁面を左壁面LWと称し、右側にある垂直壁面を右壁面RWと称する。
【００２１】
図２に、垂直柱１の、透光板３ａ，４ａ部の拡大縦断面を示す。垂直柱１の内部には、透光板３ａに対向して第１のリニアイメージカメラ５ａが配置され、透光板４ａの内側には、第１組のレーザ投光器 8a1〜8a4 および第２組のレーザ投光器 8b1〜8b4 が配置されている。第１のカメラ５ａとレーザ投光器の間には減速機内蔵の第１の電気モータ６ａが配置され、この電気モータ６ａが垂直柱１に固定されている。電気モータ６ａの回転軸（出力軸）にカメラ５ａおよび支持板７ａが結合しており、この支持板７ａに第１組および第２組のレーザ投光器 8a1〜8a4, 8b1〜8b4 が固定されている。
【００２２】
第１組のレーザ投光器 8a1〜8a4 は、その上方にあるカメラ５ａで撮影するレーザスポットを形成するためのもの、第２組のレーザ投光器 8b1〜8b4 は、その下方にある図示しない第２のリニアイメージカメラ５ｂで撮影するレーザスポットを形成するためのものである。カメラ５ｂは、透光板３ｂ（図１）に対向し、第１のカメラ５ａを、ｚ方向に下方にずらしたものに相当する。カメラ５ｂはカメラ５ａと同様に、垂直柱１に固定された、減速機内蔵の、図示しない第２の電気モータ６ｂの回転軸に結合している。ただし、この第２のカメラ５ｂおよび電気モータ６ｂには、レーザ投光器は結合されていない。
【００２３】
第１のカメラ５ａならびに第１および第２のレーザ投光器 8a1〜8a4, 8b1〜8b4 がミラー管２の管軸をねらっている状態で、電気モータ６ａが正転すると、カメラ５ａおよびレーザ投光器 8a1〜8a4, 8b1〜8b4 が、同時に、左壁面LWに対面する方向に同一角度回動する。電気モータ６ａが逆転したときは、右壁面RWに対面する方向に回動する。第２のカメラ５ｂも、ｚ方向には視野位置が異なるが、他の方向ではカメラ５ｂの視野方向と同一方向となるように、電気モータ６ｂによって回転駆動される。
【００２４】
上述の２組のカメラ５ａ，５ｂ、レーザ投光器 8a1〜8a4, 8b1〜8b4 および電気モータ６ａ，６ｂを１グループとすると、このグループと同様な構成の第２グループが、透光板３ｃ，４ｂおよび３ｄの領域にある。すなわち、第１のカメラ５ａに対応する第３のカメラ５ｃが透光板３ｃの内側にあり、第１および第２のレーザ投光器 8a1〜8a4, 8b1〜8b4 に対応する第３および第４のレーザ投光器 8c1〜8c4, 8d1〜8d4 が透光板４ｂの内側にあり、第２のカメラ５ｂに対応する第４のカメラ５ｄが透光板３ｄの内側にある。
【００２５】
図３の（ａ）に、垂直柱１とミラー管２の水平断面を示す。上述のようにカメラおよびレーザ投光器を、垂直ｚ軸を中心に旋回駆動しうる。ミラー管２には、左壁面LWの正面（90度）観察用の第１左鏡面 9L1および斜め45度観察用の第２左鏡面 9L2、ならびに、右壁用RWの正面観察用の第１右鏡面 9R1および斜め45度観察用の第２右鏡面 9R2があり、カメラ５ａ（およびレーザ投光器 8a1〜8a4)を、例えば第１左鏡面 9L1をねらう位置に回動させると、レーザ投光器 8a1〜8a4 が出射するレーザ光線Ｐ１〜Ｐ４が第１左鏡面 9L1に当って反射され、そして左壁面LWに当り、レーザスポット（短ライン：本実施例では、ｙ，ｚ基準平面上でｙ方向30mm、ｚ方向２mmの各幅）が左壁面LWに現われる。壁面は微視的には荒れた面であるので、レーザスポットから各方向にレーザが散乱する。その一部が第１左鏡面 9L1に当ってそこで反射されてカメラ５ａに入る。
【００２６】
カメラ５ａは、ｚ方向を撮影するリニアイメージカメラ（１次元カメラ）であり、例えば第１左鏡面 9L1をねらっているときには、図３の（ｂ）に示す、ｚ方向に延びる直線10（ただし、ｘ方向にも少々の幅がある）が撮影視野であり、視野中心線 Fcyは、水冷ランスが水平であるときには、水平であり、略ｙ方向に延びる。視野中心線 Fcyのｙ，ｚ平面上の投影線がｙ軸に平行である。
【００２７】
レーザ光がカメラ視野の端から斜めに入射する場合は、透過波長が短い方へシフトする。したがってレーザ投光器 8a1〜8a4 は、カメラ５ａの視野中心付近にスポットを形成するものは 685nm、視野周辺部にスポットを形成するものでは 670nmの波長のレーザ光を出射するものとしている。
【００２８】
図３の（ｂ）に、第１組のレーザ投光器 8a1〜8a4 が出射するレーザ光線Ｐ１〜Ｐ4 の光路（実線）および壁面上に現われるレーザスポットＳ１〜Ｓ４を示す。なお、スポットＳ１〜Ｓ４は、壁面が垂直かつ完全な平面であると仮定した場合のものである。
【００２９】
レーザ投光器 8a1から出射され鏡面(9L1) に至るまでのレーザ光線Ｐ１は、カメラ５ａの視野中心線 Fcyおよびｚ軸を含む平面上にあり、しかも実質上水平な視野中心線 Fcyに対して上向きに角度Aeをなす。他のレーザ投光器 8a2〜8a4 が出射するレーザ光線Ｐ２〜Ｐ４も、同様に視野中心線 Fcyに対して上向きに傾斜している。ここでレーザ光線Ｐ１に注目すると、鏡面を介して、カメラ５ａの壁面上の視野が、図３の（ｂ）に示す11であるとし、壁面が完全垂直平面であると、壁面に、レーザ光線Ｐ１のスポットＳ１が現われる。ここで、壁面が下がる（鏡面／壁面間距離が増大する）と、レーザ光線Ｐ１が水平線(Fcy) に対して角度Aeの傾斜があるので、レーザ光線Ｐ１の壁面上のスポットはＳ１から S1aに移る。カメラ５ａの画面上では、スポット像がＳ１から S1iに移動する。すなわちｚ方向に上シフトする。壁面が迫る（鏡面／壁面間距離が減少する）と、逆に下シフトする。すなわち壁面が窪んでいる所で、撮影画面上のレーザスポット像が上シフトし、突出している所で下シフトする。
【００３０】
カメラ５ａ（および５ｃ）はレーザ投光器 8a1〜8a4 (8c1〜8c4)の上方にあるので、上述のように壁面が窪んでいる所で、撮影画面上のレーザスポット像が上シフトし、突出している所で下シフトするが、カメラ５ｂ（および５ｄ）はレーザ投光器 8b1〜8b4 (8d1〜8d4)の下方にあるので、上記とは逆に、壁面が窪んでいる所で、撮影画面上のレーザスポット像が下シフトし、突出している所で上シフトする。この実施例では、各レーザ光線Ｐ１〜Ｐ４は、ｙ，ｚ基準垂直面上には、炉壁レンガのｚ方向分布ピッチで分布するレーザスポットＳ１〜Ｓ４を表わし、観察対象面が、ｙ，ｚ基準垂直面を形成するレンガ表面であるときには、ｚ方向分布の各レンガのｚ方向中央位置にレーザスポットＳ１〜Ｓ４が現われる。
【００３１】
レーザ光線Ｐ１〜Ｐ４は、概要で線状であるが、レーザスポットが基準位置Ｓ１〜Ｓ４からｙ方向にずれてもカメラ５ａによる撮影を可とするために、横断面形状を、ｙ，ｚ基準垂直面上においてｚ方向幅は狭いが、ｙ方向には広い矩形状としている（短ライン：本実施例では、ｙ，ｚ基準平面上でｙ方向30mm、ｚ方向２mmの各幅）。ｚ方向に延びる略直線（図３の（ｂ）の11）の視野を有するリニアイメージカメラ５ａを用いて、上述の壁面のｘ方向の位置ずれをｚ方向の位置ずれとして観察する計測原理から、レーザ光線Ｐ１〜Ｐ４の、ｙ，ｚ基準垂直面の現われるスポット形状は、ｙ方向幅は広くてかまわないが、ｚ方向幅は、スポット光をカメラ５ａの画像信号上で高いＳ／Ｎで摘出しうる限り、狭い程好ましい。ｙ方向幅が広く輝度が均一なレーザ光源は、大型化し高価となる。そこでこの実施例では、小型、安価なレーザ光源を用いてｚ方向幅は狭く、ｙ方向幅は該光源に対して取り得る広幅の、矩形状スポットを現わすようにしている。
【００３２】
再度図２を参照すると、第２組のレーザ投光器 8b1〜8b4 は、ミラー管２に対して下向き傾斜でレーザ光線を出射する。透光板３ｂの内側にある、図示しない第２カメラ５ｂと第２組のレーザ投光器 8b1〜8b4 との組合せは、第１カメラ５ａおよび第１組のレーザ投光器 8a1〜8a4 を、透光板４ａの中心点に関して略、上下対称な関係にあり、上述の第１カメラ５ａによるレーザスポットの撮影と同様な撮影を行なう。すなわち、第２組のレーザ投光器 8b1〜8b4 が出射するレーザ光線の壁面上のスポットを撮影する。この第２カメラ５ｂの画面上では、第２カメラ５ｂがレーザ投光器 8b1〜8b4 の下方にあるので、壁面が窪んでいる所で、撮影画面上のレーザスポット像が下シフトし、突出している所で上シフトする。
【００３３】
再度図１を参照する。上述の第１カメラ５ａ、第１および第２組のレーザ投光器 8a1〜8a4, 8b1〜8b4 ならびに第２カメラ５ｂ（透光板３ｂの内側に存在）の組合せすなわち組体、と同様な組体が、透光板３ｃ，４ｂ，３ｄの内側にある。したがって、多数のレーザ光線（Ｐ１等）が垂直柱１からミラー管２に出射されそこで反射されて壁面に当り、壁面にはｚ方向に実質上レンガピッチで分布する多数のレーザスポット（Ｓ１等）が現われる。透光板３ａ，３ｂ，３ｃおよび３ｄの内側に各一個、計４台のリニアイメージカメラ（５ａ等）のそれぞれが、ミラー管１の鏡面を介してそれぞれ複数個のレーザスポットを撮影する。図３の（ａ）を参照すると、カメラ（およびレーザ光線）の指向方向を第１左鏡面 9L1にすると、左壁面LWを正面対向で見る画像が得られ、第２左鏡面 9L2にすると、左壁面LWを45度方向斜めに見る画像が得られ、第２右鏡面 9R2にすると、右壁面RWを45度方向斜めに見る画像が得られ、第１右鏡面 9R1にすると、右壁面RWを正面対向で見る画像が得られる。
【００３４】
垂直柱１の上端の上向きの透光板３ｅおよび下部の下向きの透光板３ｆの内側には、それぞれ一台の、天井面全幅（ｘ方向）および床面全幅（ｘ方向）の視野を有するリニアイメージカメラが装備されており、これらは、直接に天井面および床面を撮影する。壁面の凹凸の識別を容易にするために、これらのカメラの視野中心線は、水平面に対して45度の角度（45度ねらい）に設定されている。
【００３５】
ベースビームBB、アッパビームUB、垂直柱１およびミラー管２ならびにそれらを接続する中継管のすべてが、高耐熱のステンレス２重管であり、それらの内管と外管の間を冷却水が通流し、それらを内部から強制冷却する。ミラー管２の、鏡面 9L1, 9L2, 9R1および 9R2は、ステンレス管表面を平面に研磨し、そして鏡面研磨をして鏡面とした後、クロムメッキを施したものであり、鏡面も高耐熱である。
【００３６】
次に、上述の壁面観察装置の使用態様を説明する。カメラ５ａの指向方向を第１右鏡面 9R1又は第２右鏡面 9R2に設定して、炭化室内に水冷ランス（BB＋UB＋１＋２）を前進させながら、水冷ランスの移動１mmごとに１パルスの割合で発せられる移動同期パルスが、１パルス発生する毎に、すなわちｙ方向に１mm進行する毎に、透光板３ａ〜３ｄの内側にある各カメラの１ライン分の画像信号をＡ／Ｄ変換して、各カメラ宛ての右壁面用メモリ領域に書込み、同時に、透光板３ｅ，３ｆの内側にある各カメラの１ライン分の画像信号をＡ／Ｄ変換して、天井面宛ておよび床面宛てのメモリ領域に書込み、しかも、透光板４ｃ〜４ｅ（計６個）の内側にある各距離計（計６個）の計測距離データを、距離計宛てのメモリ領域に書込む。水冷ランスは、蛇行や左右に振れながら前進するので、凹凸計算値を補正するために、先端部に図示しない蛇行センサを、同じく先端部に図示しない傾斜計も備えている。これらの計測値もメモリに書込む。
【００３７】
コークス炉炭化室のほぼ全長に渡って、上述の計測を終えると、カメラ５ａの指向方向を第１左鏡面 9L1又は第２左鏡面 9L2に設定して、水冷ランス（BB＋UB＋１＋２）を後退させながら、同様に計測を行なう。ただし、天井面および床面の撮影は済んでいるので、透光板３ｅ，３ｆの内側にある各カメラによる撮影は、行なう必要はない。
【００３８】
次に上述のようにして得た右壁面の画像データの処理を説明する。右壁面用メモリ領域の、各カメラの画像データを、順次に指定して、図４の（ａ）に示すように不要部の画像データを切捨てる。次に、窯口に入った画像始端からｚ方向ｐmmの始端範囲の画像データにシェーディング補正を施し、そして図４の（ｂ）に示すように、ｚ方向ｐmmの始端範囲を、ｚ方向小領域区分した各領域の平均輝度を求めて、各領域内の画像データを規格化する。すなわち平均輝度に対する輝度差データに変換する。そしてｚ方向各画素位置につき、同一画素位置にある輝度差データを積算し、図４の（ｃ）に示すように、積算値がピークとなるｚ方向画素位置を、レーザスポット軌跡の開始点（ｙ０，ｚ０）と定める。
【００３９】
次に、図５の（ａ）に示すように、開始点ｙ０からｙ方向ｍ画素（ｍmm）進んだ位置ｙ１＝ｙ０＋ｍの、ｙ方向の３画素の輝度平均値を算出してｚ方向の輝度ピーク位置ｚ１を求める。そしてスポット軌跡メモリにｙ１対応でｚ１を書込む。次には、ｙ１からｙ方向ｍ画素進んだ位置ｙ２＝ｙ０＋２ｍの、ｚ方向の、ｚ１を中央とするｎ画素の画像データ群をｚ方向にフィルタ処理してｚ方向の輝度ピーク位置ｚ２を求める。そしてスポット軌跡メモリにｙ２対応でｚ２を書込む。以下同様な処理を繰返すことによってスポット軌跡を追跡し、ｙ方向ｍ画素ピッチで、ｚ方向のスポット位置データをスポット軌跡メモリに書込む。
【００４０】
ｙｉ位置においてｎ画素の画像データ群から抽出した輝度ピーク値が設定レベルより低い（スポットが不明瞭な）場合は、図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、ｙ方向に１ピッチ（ｍ画素）進めて、ｙ（ｉ＋１）位置のピーク位置ｚ（ｉ＋１）を算出し、ｚｉを、〔ｚ（ｉ−１）＋ｚ（ｉ＋１）〕／２とする。
【００４１】
即ち、図５（ｂ）に示すように、ｙ１の位置でレーザーラインが不明瞭な場合には、ｙ１でｚ座標の輝度ピークがあるレベルより小さい場合、ｚ１の値は０とｚ２の中間値とする。また、図５（ｃ）に示すように、ｙ２の位置でレーザーラインが不明瞭な場合には、ｙ２でｚ座標の輝度ピークがあるレベルより小さい場合、ｚ２を定義せず、（ｙ１，ｚ１）を新たな（ｙ０，ｚ０）として計算を進めるようにする。
【００４２】
上述のスポット軌跡の追跡を終了し、スポット軌跡メモリのｚ位置を、ｙ方向で隣り合うものの間を線で結ぶ形で、２次元（ｙ，ｚ）ディスプレイに表示することにより、図４の（ｃ）に「切り出し画像」として示すスポット軌跡（横線）が現われる。これらの横線上のｚ方向に上下している位置が、壁面上の凹凸位置であり、ｙ平行線に対するｚ方向の上、下ピーク位置の差（Δｚ）が、凹凸の深さ又は高さ（Δｘ）に対応する。観察面が傾斜又は湾曲している所では、横線がｙ軸に対して傾斜したものとなり、傾斜角が観察面の傾斜角又は曲り半径に対応する。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、コークス炭化室のほぼ全長にわたって、三角測量の原理で壁面の凹凸、傾斜、曲りを表わす計測データを得ることができる。複数本のレーザ光線は、炉壁画像との重ね合せで同時に撮影されるので、損傷位置（ｙ，ｚ）の把握や、振動によるレーザスポットの乱れを容易に判別出来る。損傷部位とレンガの位置の対応付けができるので、補修（例えば溶射補修）位置を特定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す垂直柱１の、透光板３ａ，４ａ部の拡大縦断面図である。
【図３（ａ）】（ａ）は、図１に示す垂直柱１およびミラー管２の、透光板３ａ部の水平断面図である。
【図３（ｂ）】（ｂ）は、図２に示すレーザ光源 8a1〜8a4 が出射したレーザ光Ｐ１〜Ｐ４が、鏡面 9L1で反射されて垂直面にレーザスポットＳ１〜Ｓ４を表わし、これらのスポットをカメラ５ａが撮影する光路の概要を示す斜視図である。
【図４（ａ）】（ａ）は、図１に示す垂直柱１の内部にあるカメラの画像データを記憶したメモリの、画像データ群の切取処理の概要を示す平面図である。
【図４（ｂ）】（ｂ）は、切取った画像データ群の中のレーザスポット始点位置を決定するためのデータ処理の概要を示す平面図である。
【図４（ｃ）】（ｃ）は、始点位置からスポット位置追跡によって得るスポット軌跡を示すグラフである。
【図５】レーザスポット始点位置からスポット位置追跡を行なうための、画処理対象画像データの摘出と処理を示す平面図である。
【符号の説明】
BB…ベースビーム
UB…アッパビーム
SH…シュー
１…垂直柱
２…ミラー管
３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｅ…透光板
LW…左壁面
RW…右壁面
CW…天井面
FW…床面
５ａ…リニアイメージカメラ
６ａ…電気モータ
７ａ…支持板
8a1〜8a4, 8b1〜8b4 …レーザ光源
9L1, 9L2…第１、第２左鏡面
9R1, 9R2…第１、第２右鏡面
Ｐ１〜Ｐ４…レーザ光線
SP１〜SP３…固定の支持板
10…鏡面上のカメラ視野
11…基準垂直面上のカメラ視野
Ｓ１〜Ｓ４，S1a…レーザスポット
S1i…カメラ５ａで見たレーザスポット像
Fcy, Fcx…カメラ５ａの光軸
Ae…傾斜角

Claims

ｚ軸を含む平面上において該ｚ軸と直交する軸に対して傾斜したレーザ光線を射出し、観察対象面に、レーザスポットを表す光源；
前記レーザスポットを撮影する、実質上ｚ方向に広がりがある視野を有する撮影手段；
前記光源および撮影手段を搭載した支持台；
前記支持台をｙ方向に移動させる移動手段；
前記撮影手段で撮影した、複数のｙ位置における撮影画像データを記録するメモリ手段；
前記メモリ手段に記録された撮影画像データを基に、観察対象面上のレーザスポット移動軌跡を表示する２次元ディスプレイ；
を備えることを特徴とする壁面観察装置。
前記撮影手段のｙ方向前方にあって前記支持台の備わり、前記光源が投射するレーザを観察対象面に反射し、観察対象面のレーザスポットを撮影手段に反射する反射手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の壁面観察装置。
前記撮影手段は、ｚ方向を線分状に撮影する１次元カメラであることを特徴とする請求項１または２記載の壁面観察装置。