JP5154042B2 - 炉室壁の損耗量の計測システム及び炉室壁の損耗量の計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、灰溶融炉の炉室壁の損耗量を求めるための芯出治具、計測システム、及び計測方法に関する。

ごみ焼却灰等の灰を溶融処理する灰溶融炉においては、炉室内の高温雰囲気と灰が含有する腐食成分との影響により、耐火材により形成された炉室壁が損耗する。したがって、損耗量が一定限度を越えた場合は、炉室壁を補修する必要がある。

しかし、炉室壁の損耗量は灰が含有する成分の違いや灰溶融炉の運転条件により異なるため、適切な補修時期を判断することは難しい。

特許文献１は、耐火材を冷却する冷却水の流量と、冷却水の入口温度と出口温度の差と、炉室の温度とに基づいて、耐火材の推定損耗量を算出する方法を開示している。しかし、現実の損耗量ではない推定損耗量は、補修時期を判断する根拠としては説得力に欠ける面もある。

一方、特許文献２は、レーザー計測技術を応用した寸法の計測方法を開示している。この方法においては、構造物にパルスレーザー光を掃引照射して構造物からの反射光を受光し、光電変換して反射点の位置データを収集する。そして、収集した位置データに基づいてこの構造物の３次元ＣＡＤデータを生成し、３次元ＣＡＤデータからこの構造物の寸法を求めることとしている。

ここで、灰溶融炉の炉室壁の損耗量は、炉室壁の厚さの変化から求めることも可能であるようにみえる。炉室壁の厚さは、炉室壁の表面上の点の座標と、表面の反対側の裏面上の点の座標とが得られれば、２点間の距離として求めることが可能である。しかし、炉室壁の裏面は露出していないから、上述した寸法の計測方法をそのまま適用して炉室壁の厚さを求めることができない。

レーザ計測技術や写真を用いて計測対象物体の３次元ＣＡＤデータを取得する写真計測技術に例示される光学的計測技術は、手作業で計測する場合に比較して精度の高いデータを取得可能である、或いは、現場での作業時間が短縮される等の利点を有している。

灰溶融炉の炉室壁の現実の損耗量を光学的計測技術により求めることを可能とする技術が必要とされている。
特開２００３−２９４３７２号公報 特開２００３−２７９３３３号公報

本発明の目的は、灰溶融炉の炉室壁の現実の損耗量を光学的計測技術を利用して求めるための芯出治具、計測システム、計測方法を提供することである。

以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による芯出治具は、灰溶融炉（１）の外殻構造（２）に対して位置決めされる基部（２１）と、前記灰溶融炉の炉室（３）に配置されるように前記基部に支持される基準物体（２５）とを具備している。

本発明によれば、外殻構造（２）に対して位置決めされて炉室（３）に配置される基準物体（２５）を基準として、炉室壁（４、５、６）の現実の損耗量を光学的計測技術を利用して求めることが可能となる。

本発明による芯出治具においては、前記灰溶融炉の上側へ貫通する貫通穴（７）が前記炉室の天井（４）に設けられてもよい。前記基部は、前記外殻構造に対して位置決めされた状態で上を向く平面（２１ａ）を備え、前記状態において前記貫通穴の上方に配置されてもよい。前記基準物体は、前記基部から前記平面が向いている方向の逆方向に延びる第１ポール（２６）と、前記第１ポールに垂直となるように前記第１ポールに取り付けられる第２ポール（２７）と、前記第１ポールの所定の位置に取り付けられるボール（３１）とを備えてもよい。ここで、前記第１ポールは前記平面に垂直である。

本発明においては、平面（２１ａ）が水平となるとき、第１ポール（２６）は鉛直方向を規定し、第２ポール（２７）は水平面内の所定の方向を規定し、ボール（３１）は第１ポール（２６）上の所定の位置を規定する。このような基準物体（２５）の構成は、損耗前の炉室壁面（４ａ、５ａ、６ａ）と損耗後の炉室壁面（４ａ’、５ａ’、６ａ’）とを比較するために好適である。

本発明による芯出治具は、前記第１ポールの前記基部側の部分に設けられた複数のリブ（２４）を具備してもよい。前記複数のリブは、前記第１ポールを軸とする放射状に配置される。前記複数のリブの各々は、前記基部に接合した基部側端縁（２４ａ）と、前記第１ポールに接合した第１ポール側端縁（２４ｂ）と、前記第１ポールの反対側に配置された外側端縁（２４ｃ）とを備えている。前記外側端縁は、前記第１ポールを中心軸とする仮想的な円錐面上に配置される。前記円錐面は、前記逆方向に向かって狭くなることが好ましい。

本発明によれば、外側端縁（２４ｃ）と貫通穴（７）の内側に設けられた内筒部（８）と係り合うため、基準物体（２５）は、外殻構造（２）に対して大まかに位置決めされる。大まかに位置決めされていれば、その後に精密に位置決めすることが容易になる。

本発明による芯出治具においては、前記基準物体は３つのボール（３１、３２）を備えていることが好ましい。ここで、前記３つのボールは、仮想的な三角形が有する３つの頂点に配置されている。

本発明においては、同一直線上にない異なる３点を基準とし、損耗前の炉室壁面（４ａ、５ａ、６ａ）と損耗後の炉室壁面（４ａ’、５ａ’、６ａ’）とを比較し、損耗量を求めることが可能である。また、ボール（３１、３２）はどの方向から見ても同じ形状をしているから、基準となる３点の位置を精度よく求めることができる。

本発明による芯出治具２０においては、前記基準物体が塗装されていることが好ましい。

例えば、基準物体（２５）に白色塗装を施しておけば、三次元レーザスキャナーによる読み取りが容易になる。なお、一般に炉室（３）に配置される構造体は、灰溶融処理時に高温にさらされるため、塗装が施されることはない。

本発明による計測システムは、記憶部（４４）と、計測部（４１）と、座標基準点算出部（４２）と、三次元ＣＡＤデータ生成部（４３）と、損耗量分布算出部（４５）と、画像データ生成部（４６）とを具備している。前記記憶部は、灰溶融炉（１）の炉室壁（４、５、６）の損耗前の表面（４ａ、５ａ、６ａ）を第１座標基準点（７０）を基準として表す損耗前表面三次元ＣＡＤデータ（６１）を記憶する。前記計測部は、前記炉室壁が損耗して露出した損耗後の表面（４ａ’、５ａ’、６ａ’）上の第１点群の第１座標系における三次元位置を示す第１点群データ（５７）を前記第１点群からの反射光に基づいて収集し、前記灰溶融炉の炉室（３）に配置された基準物体（２５）の表面（２５ａ）上の第２点群の前記第１座標系における三次元位置を示す第２点群データ（５８）を前記第２点群からの反射光に基づいて収集する。前記座標基準点算出部は、前記第２点群データから第２座標基準点（７０’）を求める。前記三次元ＣＡＤデータ生成部は、前記第１点群データから、前記損耗後の表面を前記第２座標基準点を基準として表す損耗後表面三次元ＣＡＤデータ（６０）を生成する。前記損耗量分布算出部は、前記損耗前表面三次元ＣＡＤデータ及び前記損耗後表面三次元ＣＡＤデータから前記炉室壁の損耗量の分布（６２）を算出する。前記画像データ生成部は、前記分布を濃淡分布として示す画像（８１、８４、８５、８６）の画像データ（６３、６４）を生成する。そして、前記炉室に配置された前記基準物体を支持する基部（２１）は、前記灰溶融炉の外殻構造（２）に対して位置決めされる。前記第１座標基準点は、前記外殻構造を基準として定められる。

本発明によれば、炉室壁（４、５、６）の損耗量分布を濃淡分布として示す画像（８１、８４、８５、８６）を出力することが可能である。したがって、炉室壁４〜６の損耗状態が容易に把握される。

本発明による計測システムにおいては、前記画像データ生成部は、前記炉室壁の天井壁面（４ａ）、側壁面（５ａ）、又は炉底壁面（６ａ）のいずれかのオルソ画像（８４、８５、８６）としての前記画像の前記画像データを生成してもよい。

本発明によれば、損耗量分布を歪みのないオルソ画像として出力することが可能となる。

本発明による計測システムは、前記画像と、カーソル（８２）とを表示する画面（４７ａ）を備えた出力部（４７）と、検出部（４９）とを具備することが好ましい。この場合、前記画像データ生成部は、前記炉室壁上の第１位置（Ｐ）における前記損耗量を表す濃淡情報が表示される前記画面上の第２位置（ｐ）と、前記第１位置における前記損耗量を示す数値（Ｄ）とを対応させた対応データ（６５）を生成する。前記検出部は、前記対応データから、前記カーソルが指定する前記第２位置としてのカーソル指定位置（ｐ１）と対応された前記数値としての第１数値（Ｄ１）を検出する。前記出力部は、前記第１数値を前記画面に表示する。

本発明によれば、炉室壁（４、５、６）上の任意の位置を指定して、その位置における損耗量を示す数値を表示することが可能となる。

本発明による計測方法は、灰溶融炉（１）の炉室壁（４、５、６）の損耗前の表面（４ａ、５ａ、６ａ）を第１座標基準点（７０）を基準として表す損耗前表面三次元ＣＡＤデータ（６１）を取得するステップと、前記炉室壁が損耗して露出した損耗後の表面（４ａ’、５ａ’、６ａ’）上の第１点群の第１座標系における三次元位置を示す第１点群データ（５７）を前記第１点群からの反射光に基づいて収集し、前記灰溶融炉の炉室（３）に配置された基準物体（２５）の表面（２５ａ）上の第２点群の前記第１座標系における三次元位置を示す第２点群データ（５８）を前記第２点群からの反射光に基づいて収集するステップと、前記第２点群データから第２座標基準点（７０’）を求めるステップと、前記第１点群データから、前記損耗後の表面を前記第２座標基準点を基準として表す損耗後表面三次元ＣＡＤデータ（６０）を生成するステップと、前記損耗前表面三次元ＣＡＤデータ及び前記損耗後表面三次元ＣＡＤデータから前記炉室壁の損耗量の分布（６２）を算出するステップと、前記分布を濃淡分布として示す画像（８１、８４、８５、８６）の画像データ（６３、６４）を生成するステップとを具備している。前記炉室に配置された前記基準物体を支持する基部（２１）は、前記灰溶融炉の外殻構造（２）に対して位置決めされる。前記第１座標基準点は、前記外殻構造を基準として定められる。

本発明によれば、灰溶融炉の炉室壁の現実の損耗量を光学的計測技術を利用して求めるための芯出治具、計測システム、計測方法が提供される。

添付図面を参照して、本発明による芯出治具、計測システム、及び計測方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。

図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の実施形態に係る芯出治具２０、計測システム４０、及び計測方法が適用される灰溶融炉１を示している。灰溶融炉１は、外殻構造２と、外殻構造２の内側に設けられた天井壁４、側壁５、及び炉底壁６とを備えている。外殻構造２に対して定義される灰溶融炉１の中心軸Ｌは、通常、鉛直方向に平行となされている。天井壁４、側壁５、炉底壁６は、耐火レンガのような耐火材で形成されている。炉室３は、天井壁４、側壁５、炉底壁６に囲まれた円柱形状をした空間である。炉室３の天井の中心部には、図示しない主電極を設置するための電極貫通口７が上下方向に貫通して設けられている。炉室３の床に相当する炉底には、電極貫通口７と対向するように炉底電極９が設けられている。灰溶融炉１の上側に開口する電極貫通口７の開口部にはフランジ１１が設けられている。フランジ１１は、上向きの平面としての上面１１ａを備えている。上面１１ａは、中心軸Ｌに垂直である。フランジ１１は、外殻構造２に対する相対位置が変化しないように外殻構造２に固定されている。灰溶融炉１には、出滓口１０、灰投入口１５、及びマンホール１６が設けられている。

灰溶融炉１においては、灰投入口１５から炉室３に灰が投入され、灰が投入された状態で主電極と炉底電極９との間に直流電流が流される。このとき炉室３に発生するプラズマアークによる熱と、両電極間を流れる電流によるジュール熱により灰が溶融して溶融スラグとなる。溶融スラグは、灰溶融炉１に設けられた出滓口１０から排出される。

灰溶融炉１が灰溶融処理を実行すると、天井壁４、側壁５、炉底壁６が損耗し、損耗前の天井壁面４ａ、側壁面５ａ、炉底壁面６ａが、損耗後の天井壁面４ａ’、側壁面５ａ’、炉底壁面６ａ’にまで後退する。天井壁４、側壁５、炉底壁６の補修時期を判断するためにこれらの損耗量を知る必要がある。

そこで、本発明の実施形態においては、電極貫通口７に芯出治具２０が設置され、三次元レーザスキャナーのような計測部４１が天井壁４、側壁５、炉底壁６の表面の三次元座標を取得する。このとき計測部４１は、芯出治具２０の三次元座標も取得する。芯出治具２０を灰溶融処理によって損耗等しない外殻構造２に対して位置決めすることにより、計測部４１を有する計測システム４０は、芯出治具２０を基準として用いて損耗量を求めることが可能である。

以下、芯出治具２０及び計測システム４０について詳細に説明する。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、芯出治具２０を示している。芯出治具２０は、基部２１と、ボルト２２と、ナット２３と、リブ２４と、基準物体２５とを備えている。基部２１は、板形状をしており、その厚さ方向を向く主面としての主平面２１ａと、主平面２１ａに垂直な側面２１ｂ〜２１ｄとを備えている。図６に示されるように、側面２１ｂと側面２１ｃとは９０°をなし、側面２１ｂと側面２１ｄとは１８０°をなして互いに反対方向を向いている。基部２１の四隅には、基部２１を厚さ方向に貫通する雌ねじ穴が設けられ、そこにボルト２２がねじ込まれる。ボルト２２の頭部は主平面２１ａ側に配置される。ナット２３は、ボルト２２がねじ込まれ、ボルト２２の頭部と基部２１との間に配置される。

基準物体２５は、第１ポール２６と、第２ポール２７と、ブラケット２８と、ボール３１と、ボール３２とを備えている。第１ポール２６は、主平面２１ａに垂直となるように、主平面２１ａの中心２１ｅの反対側に溶接されている。したがって、第１ポール２６は、基部２１から主平面２１ａが向く方向の逆方向に延びている。

第１ポール２６の基部２１側の部分には複数のリブ２４が設けられ、基部２１と第１ポール２６との結合が強固なものとなされている。複数のリブ２４は、第１ポール２６を軸とする放射状に配置されている。リブ２４は、基部２１に接合した端縁２４ａと、第１ポール２６に接合した端縁２４ｂと、第１ポールの反対側に配置された端縁２４ｃとを備えている。端縁２４ｃは第１ポール２６を中心軸とする仮想的な円錐面上に配置されていることが好ましい。この仮想的な円錐面は、基部２１から第１ポールの先端に接近する方向に狭くなっている。第１ポール２６の先端には、ボール３１が取りつけられる。第１ポール２６上の基部２１及びボール３１の間には、ブラケット２８が固定されている。ブラケット２８は、第２ポール２７が第１ポール２６に対して垂直となるように第２ポール２７を支持する。第２ポール２７の先端には、ボール３２が取り付けられる。主平面２１ａとボール３１との距離Ｈ１は、所定の値に設定されている。

ボール３１、３２は、どの方向から見ても同じ形状をしているから、損耗量を精度よく求めることに貢献する。

芯出治具２０、特に基準物体２５においては、塗装が施されていることが好ましい。この塗装は白色塗装であることがより好ましい。一般的に炉室３に配置される構造物は塗装されないが、芯出治具２０が塗装されていると、三次元レーザスキャナーによる読み取りが容易になる。

図３は、ブラケット２８を示している。ブラケット２８には、第１ポール２６がブラケット２８を貫通するように挿入されるポール貫通穴２８ａと、ブラケット２８の表面からポール貫通穴２８ａに達するねじ穴２８ｂと、ブラケット２８の表面からポール貫通穴２８ａの方向へ延びるねじ穴２８ｃとが設けられている。ねじ穴２８ｂ及びねじ穴２８ｃは、その内周に雌ねじが設けられ、ポール貫通穴２８ａに対して垂直に延びている。ブラケット２８は、ポール貫通穴２８ａに第１ポール２６が挿入された状態でねじ穴２８ｂに六角穴付き全ねじ３０がねじ込まれ、第１ポール２６に対して固定される。六角穴付き全ねじ３０の外周面全体には雄ねじが設けられている。

図４は、第２ポール２７及びボール３２のブラケット２８への取り付け方を示している。第２ポール２７には、その一方側の端部に第２ポール２７の軸心線方向に延びるねじ穴２７ａが設けられ、その他方側の端部に第２ポール２７の軸心線方向に延びるねじ穴２７ｂが設けられている。ボール３２には、その表面から中心に向かって延びるねじ穴３２ａが設けられている。ねじ穴２７ａ、ねじ穴２７ｂ、及びねじ穴３２ａの内周には雌ねじが設けられている。ねじ穴２８ｃには、六角スタッド２９の一方の雄ねじ部が羅着される。六角スタッド２９の他方の雄ねじ部には、ねじ穴２７ａが羅着される。ねじ穴２７ｂには、六角穴付き全ねじ３０が羅着される。六角穴付き全ねじ３０のねじ穴２７ｂから露出した部分には、ねじ穴３２ａが羅着される。したがって、第２ポール２７及びボール３２は、第１ポール２６に対して着脱可能に取り付けられる。

図７は、計測システム４０を示している。計測システム４０は、計測部４１と、座標基準点算出部４２と、三次元ＣＡＤデータ生成部４３と、記憶部４４と、損耗量分布算出部４５と、画像データ生成部４６と、出力部４７と、位置指定部４８と、検出部４９とを備えている。計測部４１は、物体の表面上に分布する点群で反射された反射光５２に基づいて、点群の三次元位置を示す点群データを取得する。計測部４１としては、三次元レーザスキャナーが好適に用いられる。三次元レーザスキャナーは、計測対象となる物体にレーザー光としての照射光５１を照射し、物体で反射された反射光５２に基づいてその物体についての点群データを取得する。

以下、計測部４１が三次元レーザスキャナーである場合について説明するが、計測部４１として写真計測装置を用いることも可能である。写真計測装置は、物体を異なる方向から撮像した複数の写真からその物体についての点群デ−タを取得する。

図１１に示されたフローチャートに沿って本発明の実施形態に係る計測方法について説明する。本計測方法においては、灰溶融炉１の炉室壁４〜６の損耗量を芯出治具２０及び計測システム４０を用いて計測する。

損耗量の計測方法は、損耗前の炉室壁面４ａ〜４ｃについての損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ実測データ５６を取得するステップＳ１と、損耗後の炉室壁面４ａ’〜４ｃ’についての損耗後炉室壁面三次元ＣＡＤデータ６０を取得するステップＳ２と、損耗量分布の算出をするステップＳ３と、損耗量分布の出力をするステップＳ４とを具備している。

（ステップＳ１）
ステップＳ１は、灰溶融炉１を新設し、又は既設灰溶融炉１の炉室壁４〜６の補修をした後、灰溶融炉１を灰溶融処理に使用する前に実行される。

はじめに、図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、芯出治具２０を灰溶融炉１に設置し、計測部４１を炉室３に設置する。

芯出治具２０の設置をするために、芯出治具２０の一部としてのセンター部３３を準備する。センター部３３は、基部２１と、リブ２４と、第１ポール２６と、ブラケット２８と、ボール３１とを備えているが、第２ポール２７及びボール３２は備えていない。センター部３３をボール３１の方から電極貫通口７を通して炉室３に挿入する。

このとき、図５に示されるように、端縁２４ｃが電極貫通口７の内側に設けられた内筒部８と係り合うため、センター部３３は、外殻構造２に対して大まかに位置決めされる。具体的には、センター部３３は、水平方向位置と、高さ方向位置とが大まかに位置決めされ、且つ、主平面２１ａがほぼ水平となるように位置決めされる。センター部３３が端縁２４ｃによって大まかに位置決めされるため、センター部３３を精密に位置決めする作業が容易になる。

センター部３３の水平方向位置は、例えば、中心２１ｅが中心軸Ｌ上に配置されるように位置決めする。

主平面２１ａの水平を水準器で確認しながら、基部２１の四隅に配置されたボルト２２を使用して主平面２１ａの上面１１ａに対する高さＨ２が所定の値となるように調節して、センター部３３の高さ方向位置を合わせ、主平面２１ａの水平をとる。

センター部３３の外殻構造２に対する位置決めが終了したら、図６に示されるように、位置決め面１２ａを側面２１ｂに当接させた状態で位置決め用部材１２を上面１１ａ上に固定し、位置決め面１３ａを側面２１ｃに当接させた状態で位置決め用部材１３を上面１１ａ上に固定し、位置決め面１４ａを側面２１ｄに当接させた状態で位置決め用部材１４を上面１１ａ上に固定する。ここで、位置決め面１２ａと位置決め面１４ａとは、互いに反対方向を向くが、図６に示されるように互いに対向しないで配置されてもよく、互いに対向して配置されてもよい。この状態で位置決め用部材１２〜１４と基部２１とを点付け溶接すれば、計測部４１による計測中にセンター部３３が外殻構造２に対して位置ずれすることが防がれる。

そして、第２ポール２７及びボール３２をブラケット２８に対してねじ止めすれば、芯出治具２０の灰溶融炉１への設置が終了する。このとき、基準物体２５は、炉室３に配置されるように基部２１に支持される。第２ポール２７とブラケット２８とを着脱可能とすることで、第２ポール２７の長さを長くすることが可能である。第２ポール２７が長ければ、損耗量を精度よく求めることが可能となる。なお、第２ポール２７及びボール３２の組は、一つのブラケット２８に対して複数組取りつけられてもよい。また、第１ポール２６上に複数のブラケット２８が設けられてもよい。この場合、少なくとも一つのブラケット２８には、９０°ごとに４本の第２ポール２７が取り付けられることが好ましい。互いに９０°をなす２本の第２ポール２７は、互いに垂直、且つ、第１ポール２６に垂直な２方向を規定する。また、互いに１８０°をなす２本の第２ポール２７は、基準物体２５の重量バランスに貢献する。

つぎに、炉室３に設置された計測部４１は、炉室壁面４ａ〜６ａ及び基準物体２５の表面２５ａに対して照射光５１を掃引照射し、照射光５１が反射された反射光５２に基づいて、炉室壁面４ａ〜６ａ上の点群の三次元位置を示す損耗前炉室壁面点群データ５３と、表面２５ａ上の点群の三次元位置を示す座標基準データ５４とを、共通の座標系における三次元位置を示すデータとして収集し、出力する。計測部４１の設置場所を変更して損耗前炉室壁面点群データ５３及び座標基準データ５４を収集する操作を何回か繰り返す。

座標基準点算出部４２は、座標基準データ５４から座標基準点７０を求め、座標基準点７０を示す座標基準データ５５を出力する。

三次元ＣＡＤデータ生成部４３は、炉室壁面４ａ〜６ａを座標基準点７０を基準として表す損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ実測データ５６を損耗前炉室壁面点群データ５３から生成して出力する。

記憶部４４は、損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ実測データ５６を記憶する。

計測部４１による炉室壁面４ａ〜６ａ及び表面２５ａの計測が終了したら、計測部４１と芯出治具２０とを灰溶融炉１から取り除く。芯出治具２０は、芯出治具２０を設置したときと逆の手順で取り除くが、位置決め用部材１２〜１４は取り除かないで残しておく。

（ステップＳ２）
ステップＳ２は、灰溶融炉１を灰溶融処理に使用した後に実行される。灰溶融処理により炉室壁４〜６が損耗するため、炉室壁面４ａ’〜６ａ’が露出する。

はじめに芯出治具２０を灰溶融炉１に設置し、計測部４１を炉室３に設置する。芯出治具２０を設置する手順はステップＳ１と同様であるが、フランジ１１に位置決め用部材１２〜１４が設けられているため、水平方向の位置決めと、水平面内の向きの決定が容易である。

つぎに、炉室３に設置された計測部４１は、炉室壁面４ａ’〜６ａ’及び表面２５ａに対して照射光５１を掃引照射し、照射光５１が反射された反射光５２に基づいて、炉室壁面４ａ’〜６ａ’上の点群の三次元位置を示す損耗後炉室壁面点群データ５７と、表面２５ａ上の点群の三次元位置を示す座標基準データ５８とを、共通の座標系における三次元位置を示すデータとして収集し、出力する。計測部４１の設置場所を変更して損耗後炉室壁面点群データ５７及び座標基準データ５８を収集する操作を何回か繰り返す。

座標基準点算出部４２は、座標基準データ５８から座標基準点７０’を求め、座標基準点７０’を示す座標基準データ５９を出力する。

三次元ＣＡＤデータ生成部４３は、炉室壁面４ａ’〜６ａ’を座標基準点７０’を基準として表す損耗後炉室壁面三次元ＣＡＤデータ６０を損耗後炉室壁面点群データ５７から生成して出力する。

（ステップＳ３）
記憶部４４は、記憶していた損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ実測データ５６を損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤデータ６１として出力する。

損耗量分布算出部４５は、損耗後炉室壁面三次元ＣＡＤデータ６０及び損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤデータ６１から炉室壁４〜６の損耗量の分布を示す損耗量分布データ６２を算出して出力する。

図８は、炉室壁４〜６の損耗量分布を求める方法を模式的に示している。図８には、損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤデータ６１が表す炉室壁面４ａ〜６ａと、損耗後炉室壁面三次元ＣＡＤデータ６０が表す炉室壁面４ａ’〜６ａ’とが示されている。座標基準点７０及び座標基準点７０’は、外殻構造２に対して定められた共通の基準点である。ここで、座標基準点７０及び座標基準点７０’は、仮想的な三角形の３つの頂点に配置された３つのボール３１、３２の位置を示す点であってもよく、ボール３１の位置を示す点と、第１ポール２６及び１本の第２ポール２７のそれぞれを示す点あってもよく、基準物体２５が有する全てのボール３１、３２の位置を示す点であってもよい。

損耗量分布算出部４５は、炉室壁面４ａ〜６ａに垂直なベクトルＶと炉室壁面４ａ〜６ａとの交点の位置Ｐと、ベクトルＶと炉室壁面４ａ’〜６ａ’との交点の位置Ｐ’とから、炉室壁４〜６の損耗量Ｄを位置Ｐから位置Ｐ’への後退量を表す数値として求める。例えば、天井壁面４ａに垂直なベクトルＶと天井壁面４ａとの交点の位置Ｐと、ベクトルＶと天井壁面４ａ’との交点の位置Ｐ’とから、天井壁４の損耗量Ｄを求める。損耗量分布データ６２は、各位置Ｐに対して損耗量Ｄを対応付けている。

（ステップＳ４）
図９に示されるように、出力部４７は、三次元ビューワ画像８１を表示することが可能な画面４７ａを備えている。画像データ生成部４６は、三次元ビューワ画像８１を表示させるための画像データ６３を損耗量分布データ６２から生成する。画像データ６３は、画面４７ａ上の位置ｐの各々に対して色の濃淡Ｃを対応付けている。画像データ生成部４６は、三次元ビュ−ワ画像のデータを生成するための規則にしたがって位置Ｐから位置ｐを求め、所定の規則にしたがって損耗量Ｄから濃淡Ｃを求める。

出力部４７は、画像データ６３に基づいて三次元ビューワ画像８１を画面４７ａに表示する。三次元ビューワ画像８１は、天井壁面表示領域８１ａと、側壁面表示領域８１ｂと、炉底壁面表示領域８１ｃとを含んでいる。ここで、天井壁面表示領域８１ａには天井壁面４ａ上の損耗量Ｄの分布が濃淡Ｃの分布として表示され、側壁面表示領域８１ｂには側壁面５ａ上の損耗量Ｄの分布が濃淡Ｃの分布として表示され、炉底壁面表示領域８１ｃには炉底壁面６ａ上の損耗量Ｄの分布が濃淡Ｃの分布として表示される。

損耗量分布が濃淡分布として表示されるから、炉室壁４〜６の損耗状態が容易に把握される。

また、出力部４７は、カーソル８２が指定する画面４７ａ上の位置ｐ１に対応する炉室壁面４ａ〜６ａ上の位置Ｐ１における損耗量を数値で損耗量表示領域８３に表示してもよい。

画像データ生成部４６は、位置ｐの各々に対して位置Ｐと損耗量Ｄとを対応付けた対応データ６５を生成する。

位置指定部４８は、マウス等のポインティングデバイスからの指令６９に基づいて、カーソル８２が指定すべき画面４７ａ上の位置ｐ１を示す位置指定データ６６を生成する。

出力部４７は、位置指定データ６６に基づいて、カーソル８２が位置ｐ１を指定するように画面４７ａに表示する。

検出部４９は、位置ｐとしての位置ｐ１と対応された損耗量Ｄとしての損耗量Ｄ１を対応データ６５から検出し、損耗量Ｄ１を示す数値データ６７を生成する。ここで、損耗量Ｄ１は、位置ｐ１と対応された位置Ｐとしての位置Ｐ１における損耗量を表している。

出力部４７は、数値データ６７に基づいて、損耗量Ｄ１を「−１３２．８」のように画面４７ａ上の損耗量表示領域８３に表示する。

また、出力部４７は、図１０に示すように、炉室壁面４ａ〜６ａが正射投影されたオルソ画像８４〜８６を表示しても良い。

画像データ生成部４６は、天井壁面オルソ画像８４、側壁面オルソ画像８５、炉底壁面オルソ画像８６を表示させるための画像データ６４を損耗量分布データ６２から生成する。画像データ６４は、位置ｐの各々に対して濃淡Ｃを対応付けている。この場合、画像データ生成部４６は、オルソ画像のデータを生成するための規則にしたがって位置Ｐから位置ｐを求める。

出力部４７は、画像データ６４に基づいて、天井壁面オルソ画像８４と、側壁面オルソ画像８５と、炉底壁面オルソ画像８６とを画面４７ａに表示する。ここで、天井壁面オルソ画像８４には天井壁面４ａ上の損耗量Ｄの分布が濃淡Ｃの分布として表示され、側壁面オルソ画像８５には側壁面５ａ上の損耗量Ｄの分布が濃淡Ｃの分布として表示され、炉底壁面オルソ画像８６には炉底壁面６ａ上の損耗量Ｄの分布が濃淡Ｃの分布として表示される。

損耗量分布が濃淡分布として表示されるから、炉室壁４〜６の損耗状態が容易に把握される。また、オルソ画像とすることで、歪みのない画像が表示され、画面４７ａ上の炉室壁面の面積と、現実の炉室壁面の面積とが正確に対応する。画像データ６４は、歪みのないデータであるから、図面と同等な扱いが可能であり、且つ検証・管理が容易に可能となる。

この場合も、出力部４７は、カーソル８２が指定する位置ｐ１に対応された損耗量Ｄ１を損耗量表示領域８３に表示することが可能である。

記憶部４４は、損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ実測データ５６を損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤデータ６１として出力するかわりに、三次元ＣＡＤシステム５０が生成した炉室壁面４ａ〜６ｂの設計データとしての損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ設計データ６８を記憶し、損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ設計データ６８を損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤデータ６１として出力してもよい。損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ設計データ６８も損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ実測データ５６と同様に座標基準点７０を基準としている。

損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ設計データ６８を損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤデータ６１として用いる場合、例えば、図１Ａに示すように、第２ポール２７の一本が出滓口１０の方向を指し示していることが基準物体２５の外殻構造２に対する水平面内の回転角度を定める上で好ましい。ここで、基準物体２５の外殻構造２に対する水平面内の回転角度を規定する基準として出滓口１０を用いるかわりに、灰投入口１５やマンホール１６等を基準として用いることも可能である。

出力部４７は、画面４７ａを備える液晶表示装置のような表示装置であることが好ましいが、画像８１、８４、８５、８６を印刷するプリンタであってもよい。

図１Ａは、本発明の実施形態に係る芯出治具が設置される灰溶融炉の上面図である。 図１Ｂは、本発明の実施形態に係る芯出治具が設置される灰溶融炉の側面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る芯出治具を示す図である。図２（ａ）は、芯出治具の側面図である。図２（ｂ）は、芯出治具の基部の上面図である。 図３は、ブラケットについて示す図である。図３（ａ）は、ブラケットの上面図である。図３（ｂ）は、ブラケットの側面図である。図３（ｃ）は、ブラケットの断面図である。図３（ｄ）は、ブラケットの断面図である。 図４は、芯出治具の組み立て方法を説明するための図である。 図５は、芯出治具を灰溶融炉の外殻構造に対して位置決めする方法について説明するための一の図である。 図６は、芯出治具を灰溶融炉の外殻構造に対して位置決めする方法について説明するための他の図である。 図７は、本発明の実施形態に係る計測システムのブロック図である。 図８は、炉室壁の損耗量分布を求める方法を示す模式図である。 図９は、出力部が表示する三次元ビューワ画像を示す図である。 図１０は、出力部が表示するオルソ画像を示す図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る計測方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１…灰溶融炉
２…外殻構造
３…炉室
４…天井壁
４ａ、４ａ’…天井壁面
５…側壁
５ａ、５ａ’…側壁面
６…炉底壁
６ａ、６ａ’…炉底壁面
７…電極貫通口
８…内筒部
９…炉底電極
１０…出滓口
１１…フランジ
１１ａ…上面
１２、１３、１４…位置決め用部材
１２ａ、１３ａ、１４ａ…位置決め面
１５…灰投入口
１６…マンホール
２０…芯出治具
２１…基部
２１ａ…主平面
２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ…側面
２２…ボルト
２３…ナット
２４…リブ
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ…端縁
２５…基準物体
２５ａ…表面
２６…第１ポール
２７…第２ポール
２７ａ、２７ｂ…ねじ穴
２８…ブラケット
２８ａ…ポール貫通穴
２８ｂ、２８ｃ…ねじ穴
２９…六角スタッド
３０…六角穴付き全ねじ
３１、３２…ボール
３２ａ…ねじ穴
３３…センター部
４０…計測システム
４１…計測部
４２…座標基準点算出部
４３…三次元ＣＡＤデータ生成部
４４…記憶部
４５…損耗量分布算出部
４６…画像データ生成部
４７…出力部
４７ａ…画面
４８…位置指定部
４９…検出部
５０…三次元ＣＡＤシステム
５１…照射光
５２…反射光
５３…損耗前炉室壁面点群データ
５４、５８…基準物体点群データ
５５、５９…座標基準点データ
５６…損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ実測データ
５７…損耗後炉室壁面点群データ
６０…損耗後炉室壁面三次元ＣＡＤデータ
６１…損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤデータ
６２…損耗量分布データ
６３、６４…画像データ
６５…対応データ
６６…位置指定データ
６７…数値データ
６８…損耗前炉室壁面三次元ＣＡＤ設計データ
６９…指令
７０、７０’…座標基準点
８１…三次元ビューワ画像
８１ａ…天井壁面表示領域
８１ｂ…側壁面表示領域
８１ｃ…炉底壁面表示領域
８２…カーソル
８３…損耗量表示領域
８４…天上壁面オルソ画像
８５…側壁面オルソ画像
８６…炉底壁面オルソ画像

Claims (10)

1. 灰溶融炉の炉室壁の損耗前の表面を第１座標基準点を基準として表す損耗前表面三次元ＣＡＤデータを記憶する記憶部と、
   前記炉室壁が損耗して露出した損耗後の表面上の第１点群の第１座標系における三次元位置を示す第１点群データを前記第１点群からの反射光に基づいて収集し、前記灰溶融炉の炉室に配置された基準物体の表面上の第２点群の前記第１座標系における三次元位置を示す第２点群データを前記第２点群からの反射光に基づいて収集する計測部と、
   前記第２点群データから第２座標基準点を求める座標基準点算出部と、
   前記第１点群データから、前記損耗後の表面を前記第２座標基準点を基準として表す損耗後表面三次元ＣＡＤデータを生成する三次元ＣＡＤデータ生成部と、
   前記損耗前表面三次元ＣＡＤデータ及び前記損耗後表面三次元ＣＡＤデータから前記炉室壁の損耗量の分布を算出する損耗量分布算出部と、
   前記分布を濃淡分布として示す画像の画像データを生成する画像データ生成部と
   を具備し、
   前記計測部は、更に、前記炉室壁の損耗前に、前記炉室壁の表面及び前記基準物体の表面からの反射光に基づいて、前記炉室壁の損耗前の表面上の点群の３次元位置を示す損耗前炉室壁面点群データと、前記基準物体の表面上の点群の三次元位置を示す座標基準データとを、共通の座標系における三次元位置を示すデータとして収集し、
   前記座標基準点算出部は、更に、前記座標基準データから、前記第１座標基準点を求め、
   前記三次元ＣＡＤデータ生成部は、損耗前炉室壁面点群データから、前記損耗前の表面の三次元位置を前記第１座標基準点を基準として表すデータを、前記損耗前表面三次元ＣＡＤデータとして生成し、
   前記炉室に配置された前記基準物体を支持する基部は、前記灰溶融炉の外殻構造に対して位置決めされ、
   前記第１座標基準点と前記第２座標基準点とは、共通である
   炉室壁の損耗量の計測システム。
2. 前記画像データ生成部は、前記炉室壁の天井壁面、側壁面、又は炉底壁面のいずれかのオルソ画像としての前記画像の前記画像データを生成する
   請求項１の炉室壁の損耗量の計測システム。
3. 前記画像と、カーソルとを表示する画面を備えた出力部と、
   検出部と
   を具備し、
   前記画像データ生成部は、前記炉室壁上の第１位置における前記損耗量を表す濃淡情報が表示される前記画面上の第２位置と、前記第１位置における前記損耗量を示す数値とを対応させた対応データを生成し、
   前記検出部は、前記対応データから、前記カーソルが指定する前記第２位置としてのカーソル指定位置と対応された前記数値としての第１数値を検出し、
   前記出力部は、前記第１数値を前記画面に表示する
   請求項１又は２の炉室壁の損耗量の計測システム。
4. 前記炉室壁は、天井壁、側壁、炉底壁のいずれかである
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の炉室壁の損耗量の計測システム。
5. 前記炉室の天井には、前記灰溶融炉の上側へ貫通する貫通穴が設けられ、
   前記基部は、前記外殻構造に対して位置決めされた状態で上を向く平面を備え、前記状態において前記貫通穴の上方に配置され、
   前記基準物体は、前記基部から前記平面が向いている方向の逆方向に延びる第１ポールと、前記第１ポールに垂直となるように前記第１ポールに取り付けられる第２ポールと、前記第１ポールの所定の位置に取り付けられるボールとを備え、
   前記第１ポールは前記平面に垂直である
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の炉室壁の損耗量の計測システム。
6. 前記第１ポールの前記基部側の部分に設けられた複数のリブを具備し、
   前記複数のリブは、前記第１ポールを軸とする放射状に配置され、
   前記複数のリブの各々は、前記基部に接合した基部側端縁と、前記第１ポールに接合した第１ポール側端縁と、前記第１ポールの反対側に配置された外側端縁とを備え、
   前記外側端縁は、前記第１ポールを中心軸とする仮想的な円錐面上に配置され、
   前記円錐面は、前記逆方向に向かって狭くなる
   請求項５の炉室壁の損耗量の計測システム。
7. 前記基準物体は３つのボールを備え、
   前記３つのボールは、仮想的な三角形が有する３つの頂点に配置される
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の炉室壁の損耗量の計測システム。
8. 前記基準物体は塗装されている
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の炉室壁の損耗量の計測システム。
9. 灰溶融炉の炉室壁の損耗前の表面を第１座標基準点を基準として表す損耗前表面三次元ＣＡＤデータを取得するステップと、
   前記炉室壁が損耗して露出した損耗後の表面上の第１点群の第１座標系における三次元位置を示す第１点群データを前記第１点群からの反射光に基づいて収集し、前記灰溶融炉の炉室に配置された基準物体の表面上の第２点群の前記第１座標系における三次元位置を示す第２点群データを前記第２点群からの反射光に基づいて収集するステップと、
   前記第２点群データから第２座標基準点を求めるステップと、
   前記第１点群データから、前記損耗後の表面を前記第２座標基準点を基準として表す損耗後表面三次元ＣＡＤデータを生成するステップと、
   前記損耗前表面三次元ＣＡＤデータ及び前記損耗後表面三次元ＣＡＤデータから前記炉室壁の損耗量の分布を算出するステップと、
   前記分布を濃淡分布として示す画像の画像データを生成するステップと
   を具備し、
   前記損耗前表面三次元ＣＡＤデータを取得するステップは、
   前記炉室壁の損耗前に、前記炉室壁の表面及び前記基準物体の表面からの反射光に基づいて、前記炉室壁の損耗前の表面上の点群の３次元位置を示す損耗前炉室壁面点群データと、前記基準物体の表面上の点群の三次元位置を示す座標基準データとを、共通の座標系における三次元位置を示すデータとして収集するステップと、
   前記座標基準データから、前記第１座標基準点を求めるステップと、
   損耗前炉室壁面点群データから、前記損耗前の表面の三次元位置を前記第１座標基準点を基準として表すデータを、前記損耗前表面三次元ＣＡＤデータとして生成するステップとを備え、
   前記炉室に配置された前記基準物体を支持する基部は、前記灰溶融炉の外殻構造に対して位置決めされ、
   前記第１座標基準点と前記第２座標基準点とは、共通である
   炉室壁の損耗量の計測方法。
10. 前記炉室壁は、天井壁、側壁、炉底壁のいずれかである
    請求項９の炉室壁の損耗量の計測方法。

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