JP5515080B2 - 移動物体の温度測定装置 - Google Patents
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本発明は、例えば手動で操作されるタンディッシュから鋳型に注ぎ込まれる溶融した金属溶湯のような揺動しながら移動する移動物体の温度を直接、かつ、正確に測定する移動物体の温度測定装置に関する。
従来から溶融した金属溶湯を自動注湯装置を用いて鋳型に注ぎ込むことによって製造する方法が知られている。近年では、湯回り不良等の温度低下に起因した鋳造欠陥を防止し、良質な製品を製造する目的で、金属溶湯の温度を連続的に測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１に記載された金属溶湯の温度測定方法は、自動注湯装置のタンディッシュの底に設けられた注湯ノズルから鋳型内に落下する金属溶湯を放射温度計を用いて測定し、この測定した金属溶湯の温度を予め設定した補正値にて補正して、タンディッシュ内の金属溶湯の温度を推定する技術である。
鋳込まれた製品のトレーサビリティの観点からすると、本来鋳型に注ぎ込む直前の金属溶湯の温度を直接、かつ、正確に測定することが必要であるにも拘らず、上記特許文献１に記載された金属溶湯の温度測定方法では、推定するしかないといった難点があった。
また、鋳造で多品種少量の製品を製造する場合には、自動注湯装置を使用するのではなく、タンディッシュに替わる取鍋を手動で操作するのが通常である。この場合、取鍋や鋳型に注ぎ込む金属溶湯自体がどうしても揺動してしまうため、上記特許文献１に記載された金属溶湯の温度測定方法のように、タンディッシュから離れた位置に放射温度計を固定設置していたのでは、揺動しながら落下する金属溶湯の温度を計測できないという問題点があった。
上述したように、上記特許文献１に記載された金属溶湯の温度測定方法では、空間を揺動しながら移動する移動物体（例えば、金属溶湯）の温度を直接、かつ、正確に測定できない。
本発明の目的は、空間を揺動しながら移動する移動物体の温度を直接、かつ、正確に測定可能な移動物体の温度測定装置を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
空間を揺動しながら移動する被測定移動物体から発せられた放射光に対して、所定波長以下の放射光を透過させ、前記所定波長を超える放射光は反射させる特性を有したフィルタと、このフィルタを透過した放射光により前記被測定移動物体の所定箇所の温度を測定するための放射温度計と、前記フィルタにより反射した放射光により前記被測定移動物体の画像を形成するための赤外線カメラと、前記フィルタを前記被測定移動物体と前記放射温度計との間に所定の角度で設置することにより、前記放射温度計と前記赤外線カメラを互いの光軸が一致するように支持可能な支持体と、前記赤外線カメラにより形成された前記被測定移動物体の画像から前記被測定移動物体の所定箇所の特徴点を抽出し、この抽出した特徴点に基づいて、前記被測定移動物体の所定箇所が前記被測定移動物体の画像の中央にくるように前記支持体の位置を制御するための制御手段と、を備え、
前記被測定移動物体の所定箇所が前記被測定移動物体の画像の中央にくるように前記制御手段により制御した時の前記放射温度計の出力が前記被測定移動物体の所定箇所の温度となるように構成されたことを特徴とする移動物体の温度測定装置である。
空間を揺動しながら移動する被測定移動物体から発せられた放射光に対して、所定波長以下の放射光を透過させ、前記所定波長を超える放射光は反射させる特性を有したフィルタと、このフィルタを透過した放射光により前記被測定移動物体の所定箇所の温度を測定するための放射温度計と、前記フィルタにより反射した放射光により前記被測定移動物体の画像を形成するための赤外線カメラと、前記フィルタを前記被測定移動物体と前記放射温度計との間に所定の角度で設置することにより、前記放射温度計と前記赤外線カメラを互いの光軸が一致するように支持可能な支持体と、前記赤外線カメラにより形成された前記被測定移動物体の画像から前記被測定移動物体の所定箇所の特徴点を抽出し、この抽出した特徴点に基づいて、前記被測定移動物体の所定箇所が前記被測定移動物体の画像の中央にくるように前記支持体の位置を制御するための制御手段と、を備え、
前記被測定移動物体の所定箇所が前記被測定移動物体の画像の中央にくるように前記制御手段により制御した時の前記放射温度計の出力が前記被測定移動物体の所定箇所の温度となるように構成されたことを特徴とする移動物体の温度測定装置である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記支持体には、レーザポインタが設置され、このレーザポインタの光軸を前記放射温度計の光軸及び前記赤外線カメラの光軸と一致させたことを特徴とする。
前記支持体には、レーザポインタが設置され、このレーザポインタの光軸を前記放射温度計の光軸及び前記赤外線カメラの光軸と一致させたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記レーザポインタの出射光の形状は、前記被測定移動物体の所定箇所上で直線が交差した形状であることを特徴とする。
前記レーザポインタの出射光の形状は、前記被測定移動物体の所定箇所上で直線が交差した形状であることを特徴とする。
本発明によれば、
空間を揺動しながら移動する被測定移動物体から発せられた放射光に対して、所定波長以下の放射光を透過させ、前記所定波長を超える放射光は反射させる特性を有したフィルタと、このフィルタを透過した放射光により前記被測定移動物体の所定箇所の温度を測定するための放射温度計と、前記フィルタにより反射した放射光により前記被測定移動物体の画像を形成するための赤外線カメラと、前記フィルタを前記被測定移動物体と前記放射温度計との間に所定の角度で設置することにより、前記放射温度計と前記赤外線カメラを互いの光軸が一致するように支持可能な支持体と、前記赤外線カメラにより形成された前記被測定移動物体の画像から前記被測定移動物体の所定箇所の特徴点を抽出し、この抽出した特徴点に基づいて、前記被測定移動物体の所定箇所が前記被測定移動物体の画像の中央にくるように前記支持体の位置を制御するための制御手段と、を備え、
前記被測定移動物体の所定箇所が前記被測定移動物体の画像の中央にくるように前記制御手段により制御した時の前記放射温度計の出力が前記被測定移動物体の所定箇所の温度となるように構成されているため、空間を揺動しながら移動する移動物体の温度を直接、かつ、正確に測定可能な移動物体の温度測定装置を実現できる。
空間を揺動しながら移動する被測定移動物体から発せられた放射光に対して、所定波長以下の放射光を透過させ、前記所定波長を超える放射光は反射させる特性を有したフィルタと、このフィルタを透過した放射光により前記被測定移動物体の所定箇所の温度を測定するための放射温度計と、前記フィルタにより反射した放射光により前記被測定移動物体の画像を形成するための赤外線カメラと、前記フィルタを前記被測定移動物体と前記放射温度計との間に所定の角度で設置することにより、前記放射温度計と前記赤外線カメラを互いの光軸が一致するように支持可能な支持体と、前記赤外線カメラにより形成された前記被測定移動物体の画像から前記被測定移動物体の所定箇所の特徴点を抽出し、この抽出した特徴点に基づいて、前記被測定移動物体の所定箇所が前記被測定移動物体の画像の中央にくるように前記支持体の位置を制御するための制御手段と、を備え、
前記被測定移動物体の所定箇所が前記被測定移動物体の画像の中央にくるように前記制御手段により制御した時の前記放射温度計の出力が前記被測定移動物体の所定箇所の温度となるように構成されているため、空間を揺動しながら移動する移動物体の温度を直接、かつ、正確に測定可能な移動物体の温度測定装置を実現できる。
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る移動物体の温度測定装置の概略構成を説明するためのものであり、（ａ）は同装置と被測定移動物体としての金属溶湯５間の光の流れを模式的に示す模式説明図、（ｂ）は同装置の赤外線カメラ３から支持体１までの信号の流れを模式的に示す模式説明図である。
図１において、１は支持体、２、３、４はそれぞれ光軸を予め一致させて支持体１に支持された放射温度計、赤外線カメラ、レーザポインタ、５は空間を揺動しながら移動する被測定移動物体としての金属溶湯、６は金属溶湯５上の所定箇所としてのターゲット、７はフィルタ、８はホットミラー、９は反射ミラー、１０は制御手段、１１は駆動機構、２０は金属溶湯５から放射された放射光、２０ａは放射光２０がフィルタ７を透過した放射光、２０ｂは放射光２０がフィルタ７で反射され、さらにホットミラー８で反射した放射光、３０はレーザポインタ４から出射されターゲット６に当たる波長λが６３５ｎｍの出射光である。
図２はフィルタ７の光学特性図（入射角４５°の場合）であり、波長λが（例えば、所定波長としての）約６００ｎｍ以下を透過し、これを超えると反射する特性を有している。また、図３はホットミラー８の光学特性図（入射角４５°の場合）であり、波長λが（例えば、所定波長としての）約７００ｎｍ以下を透過し、これを超えると反射する特性を有している。
また、図１（ａ）において、フィルタ７、ホットミラー８、反射ミラー９が、放射温度計２、赤外線カメラ３、レーザポインタ４に対して、例えば、所定角度がそれぞれ４５°になるように設置されているため、放射温度計２と赤外線カメラ３とレーザポインタ４を互いの光軸が一致するように、かつ、同じ側に揃えて支持体１で支持できる。
したがって、金属溶湯５から放射された放射光２０の内の波長λが約６００ｎｍ以下の放射光がフィルタ７を透過し、検出部の測定中心波長λが例えば、５５０ｎｍである放射温度計２に垂直に入射されることにより、金属溶湯５の温度が測定できる。また、金属溶湯５から放射された放射光２０の内の波長λが約６００ｎｍを超える放射光は、フィルタ７で直角に反射され、さらにホットミラー８で波長λが約７００ｎｍを超える放射光が直角に反射され、赤外線カメラ３に垂直に入射することにより、金属溶湯５の画像が形成できる。
さらに、図１（ｂ）に示すように、赤外線カメラ３により撮像された金属溶湯５の画像から金属溶湯５上のターゲット６の特徴点を抽出し、この抽出した特徴点に基づいて、ターゲット６が金属溶湯５の画像の中央にくるように、制御手段１０の指示に従って駆動機構１１を駆動し、支持体１の位置を制御する。
本願発明の請求項１に係る発明（以下、「請求項１に係る発明」という）を特定するためには、必ずしも上述したレーザポインタ４、ホットミラー８、反射ミラー９は必須ではなく、支持体１、放射温度計２、赤外線カメラ３、フィルタ７、制御手段１０を少なくとも備え、ターゲット６が赤外線カメラ３により形成された金属溶湯５の画像の中央にくるように制御手段１０により制御した時の放射温度計２の出力がターゲット６の温度となるように構成されていればよい。すなわち、請求項１に係る発明を採用することにより、空間を揺動しながら移動する金属溶湯５の温度を直接、かつ、正確に測定可能な温度測定装置を実現できる。
また、図１（ａ）において、レーザポインタ４の出射光３０は、反射ミラー９で直角に反射され、ホットミラー８を透過し、さらにフィルタ７で直角に反射され、ターゲット６に当たる。このレーザポインタ４の出射光３０は赤色であるため、ターゲット６の位置を可視化できる。
図４は、図１（ａ）に示すレーザポインタ４の出射光３０の金属溶湯５上のターゲット６に表示される形状を模式的に示す拡大模式説明図である。図４において、金属溶湯５上のターゲット６に表示される出射光３０の形状は、ターゲット６上で直線３０ａと直線３０ｂが交差した形状をなしているため、ターゲット６の位置がより鮮明になり、一段とターゲット６の視認性が向上する。このように、出射光３０の形状が、金属溶湯５のターゲット６上で直線が交差した形状であれば、ターゲット６の位置がより鮮明になり、一段とターゲット６の視認性が向上する。
なお、本実施形態においては、空間を揺動しながら移動する被測定移動物体として、金属溶湯を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、空間を揺動しながら移動し、かつ放射光を発する移動物体に対して広く適応可能である。
１：支持体
２：放射温度計
３：赤外線カメラ
４：レーザポインタ
５：金属溶湯
６：ターゲット
７：フィルタ
８：ホットミラー
９：反射ミラー
１０：制御手段
１１：駆動機構
２０：放射光
２０ａ：放射光２０がフィルタ７を透過した放射光
２０ｂ：放射光２０がフィルタ７で反射され、さらにホットミラー８で反射した放射光
３０：レーザポインタ４の出射光
３０ａ、３０ｂ：出射光３０のターゲット６上に表示された形状（直線）
２：放射温度計
３：赤外線カメラ
４：レーザポインタ
５：金属溶湯
６：ターゲット
７：フィルタ
８：ホットミラー
９：反射ミラー
１０：制御手段
１１：駆動機構
２０：放射光
２０ａ：放射光２０がフィルタ７を透過した放射光
２０ｂ：放射光２０がフィルタ７で反射され、さらにホットミラー８で反射した放射光
３０：レーザポインタ４の出射光
３０ａ、３０ｂ：出射光３０のターゲット６上に表示された形状（直線）
Claims (3)
- 空間を揺動しながら移動する被測定移動物体から発せられた放射光に対して、所定波長以下の放射光を透過させ、前記所定波長を超える放射光は反射させる特性を有したフィルタと、このフィルタを透過した放射光により前記被測定移動物体の所定箇所の温度を測定するための放射温度計と、前記フィルタにより反射した放射光により前記被測定移動物体の画像を形成するための赤外線カメラと、前記フィルタを前記被測定移動物体と前記放射温度計との間に所定の角度で設置することにより、前記放射温度計と前記赤外線カメラを互いの光軸が一致するように支持可能な支持体と、前記赤外線カメラにより形成された前記被測定移動物体の画像から前記被測定移動物体の所定箇所の特徴点を抽出し、この抽出した特徴点に基づいて、前記被測定移動物体の所定箇所が前記被測定移動物体の画像の中央にくるように前記支持体の位置を制御するための制御手段と、を備え、
前記被測定移動物体の所定箇所が前記被測定移動物体の画像の中央にくるように前記制御手段により制御した時の前記放射温度計の出力が前記被測定移動物体の所定箇所の温度となるように構成されたことを特徴とする移動物体の温度測定装置。 - 前記支持体には、レーザポインタが設置され、このレーザポインタの光軸を前記放射温度計の光軸及び前記赤外線カメラの光軸と一致させたことを特徴とする請求項１に記載の移動物体の温度測定装置。
- 前記レーザポインタの出射光の形状は、前記被測定移動物体の所定箇所上で直線が交差した形状であることを特徴とする請求項２に記載の移動物体の温度測定装置。
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