JP7173872B2 - Ranging device and ranging method - Google Patents

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Description

本発明は、測距装置および測距方法に関する。 The present invention relates to a rangefinder and a rangefinder method.

ゴミ焼却施設において、ゴミ焼却炉およびこれと通じる配管には、ゴミ焼却によって発生した粉塵等が堆積した堆積物(例えば、クリンカ)が付着し、堆積物が徐々に成長する。ゴミ焼却炉に堆積物が成長すると、堆積物が炉内の気体の対流を阻害し、焼却不良が発生する。配管に堆積物が成長すると、配管を通る気体の流れが悪くなり、最悪、配管が詰まる。このため、ゴミ焼却炉および配管に付着した堆積物の厚みを監視する必要がある。 2. Description of the Related Art In a garbage incineration facility, deposits (for example, clinker) formed by accumulated dust and the like generated by garbage incineration adhere to the refuse incinerator and the pipes communicating therewith, and the deposits grow gradually. When deposits grow in a garbage incinerator, the deposits obstruct gas convection in the furnace, resulting in poor incineration. As deposits grow in the pipes, the flow of gas through the pipes is impeded and, at worst, the pipes become clogged. For this reason, it is necessary to monitor the thickness of deposits attached to garbage incinerators and pipes.

例えば、特許文献1は、ステレオカメラを用いた測距によって、高温炉(例えば、ゴミ焼却炉)に堆積した堆積物の厚みを監視する技術を開示する。例えば、特許文献2は、レーザ光を用いた測距によって、ゴミ焼却炉と連結された配管に堆積した堆積物の厚みを監視する技術を開示する。 For example, Patent Literature 1 discloses a technique for monitoring the thickness of sediments deposited in a high-temperature furnace (for example, a garbage incinerator) by distance measurement using a stereo camera. For example, Patent Literature 2 discloses a technique for monitoring the thickness of deposits deposited on a pipe connected to a refuse incinerator by distance measurement using laser light.

ステレオカメラを用いた測距とは、複数箇所に設置されたカメラが撮影した測距対象の画像を基にして、三角測量の原理で測距対象までの距離を測定する。 Distance measurement using a stereo camera measures the distance to a distance measurement target using the principle of triangulation based on images of the distance measurement target captured by cameras installed at multiple locations.

レーザ光を用いた測距とは、レーザ光を測距対象に照射し、測距対象から反射されてきた反射光を基にして、測距対象までの距離を測定する。レーザ光を用いた測距の方式には、三角測距方式、位相差検出方式、TOF(Time of Flight)方式がある。光源としてレーザ装置の替わりにLEDを用いることもできるので、レーザ光を用いた測距の替わりに、光ビームを用いた測距と記載する。 Distance measurement using a laser beam irradiates an object for distance measurement with a laser beam, and measures the distance to the object for distance measurement based on reflected light reflected from the object for distance measurement. Distance measurement methods using laser light include a triangulation distance measurement method, a phase difference detection method, and a TOF (Time of Flight) method. Since an LED can be used as a light source in place of a laser device, distance measurement using a light beam is described instead of distance measurement using a laser beam.

特開2014-85069号公報JP 2014-85069 A 特開2017-219440号公報JP 2017-219440 A

ステレオカメラを用いた測距、光ビームを用いた測距は、それぞれ長所と短所を有する。本発明者は、測距対象が置かれた環境に応じて、これらの測距を使い分けることができる測距技術について検討した。 Ranging using a stereo camera and ranging using a light beam each have advantages and disadvantages. The inventors have studied a distance measurement technique that can use these distance measurements differently depending on the environment in which the distance measurement target is placed.

本発明の目的は、測距対象が置かれた環境に応じて、ステレオカメラを用いた測距と光ビームを用いた測距とを使い分けることができる測距装置および測距方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a distance measuring apparatus and a distance measuring method capable of selectively using distance measurement using a stereo camera and distance measurement using a light beam according to the environment in which the distance measurement target is placed. is.

本発明の第1局面に係る測距装置は、ステレオカメラと、発光部と、前記ステレオカメラが撮影した測距対象の画像を基にして、前記測距対象までの距離を測定する第1の測距と、前記発光部が前記測距対象に光ビームを照射して、反射されてきた反射光を基にして、前記測距対象までの距離を測定する第2の測距と、を選択して実行する測距部と、前記測距対象までの空間に存在する粉塵により、前記第1の測距ができるか否かを判定する判定部と、を備え、前記測距部は、前記第1の測距ができない判定がされたとき、前記第2の測距を実行し、前記第1の測距ができる判定がされたとき、前記第1の測距を実行する。 A distance measuring device according to a first aspect of the present invention comprises a stereo camera, a light emitting unit, and a first method for measuring a distance to a distance measuring object based on an image of the distance measuring object photographed by the stereo camera. A second range finding method in which the light emitting unit irradiates the target with a light beam and measures the distance to the target based on the reflected light. and a judgment unit for judging whether or not the first distance measurement can be performed based on dust present in a space up to the distance measurement object, wherein the distance measurement unit When it is determined that the first distance measurement cannot be performed, the second distance measurement is performed, and when it is determined that the first distance measurement can be performed, the first distance measurement is performed.

本発明者は、測距対象までの空間に存在する粉塵(塵埃)に着目した。第1の測距(ステレオカメラを用いた測距)は、測距範囲が広い長所を有し、測距対象までの空間に浮遊する粉塵の影響を受けやすい短所を有する(粉塵の濃度が高くなると、測距が不可能となる)。第2の測距(光ビームを用いた測距)は、測距対象までの空間に浮遊する粉塵の影響を受けにくい長所を有し(粉塵の濃度が高くても測距が可能である)、測距範囲が狭い短所を有する。 The inventor paid attention to the dust existing in the space up to the distance measurement object. The first ranging (ranging using a stereo camera) has the advantage of a wide ranging range, but has the disadvantage of being easily affected by dust floating in the space up to the ranging target (the concentration of dust is high). distance measurement becomes impossible). The second ranging (ranging using a light beam) has the advantage of being less susceptible to dust floating in the space up to the ranged object (ranging is possible even if the concentration of dust is high). , has the disadvantage of a narrow ranging range.

本発明の第1局面に係る測距装置は、測距対象までの空間に浮遊する粉塵により、第1の測距ができない判定をしたとき、第2の測距を実行し、第1の測距ができる判定をしたとき、第1の測距を実行する。従って、本発明の第1局面に係る測距装置によれば、測距対象が置かれた環境に応じて、ステレオカメラを用いた測距と光ビームを用いた測距とを使い分けることができる。 The distance measuring device according to the first aspect of the present invention performs the second distance measurement and performs the first distance measurement when it is determined that the first distance measurement cannot be performed due to dust floating in the space up to the distance measurement target. When it is determined that the distance can be obtained, the first distance measurement is performed. Therefore, according to the distance measuring device according to the first aspect of the present invention, distance measurement using a stereo camera and distance measurement using a light beam can be selectively used according to the environment in which the distance measurement object is placed. .

上記構成において、前記判定部は、前記粉塵の濃度を示す指標値を予め定められたしきい値と比較し、前記指標値が前記しきい値を超えているとき、前記第1の測距ができないと判定し、前記指標値が前記しきい値以下のとき、前記第1の測距ができると判定し、前記指標値は、前記画像に対するエッジ検出によって検出された、前記画像に写る前記測距対象のエッジを構成する画素の数を基にしている。 In the above configuration, the determination unit compares the index value indicating the concentration of the dust with a predetermined threshold value, and when the index value exceeds the threshold value, the first distance measurement is performed. determining that the first distance measurement can be performed when the index value is equal to or less than the threshold value, and the index value is determined to be the measurement reflected in the image detected by edge detection for the image; It is based on the number of pixels that make up the edge of the distance object.

測距対象までの空間に浮遊する粉塵の濃度が低いとき、ステレオカメラが撮影した画像には、測距対象が有する凹凸形状が反映され、凹凸形状を有する測距対象が写る。これに対して、測距対象までの空間に浮遊する粉塵の濃度が高いとき、ステレオカメラが撮影した画像には、測距対象が有する凹凸形状が反映されず、平坦な測距対象が写る。 When the concentration of dust floating in the space up to the distance measurement object is low, the uneven shape of the distance measurement object is reflected in the image captured by the stereo camera, and the distance measurement object having the uneven shape is captured. On the other hand, when the density of dust floating in the space up to the distance measurement object is high, the image captured by the stereo camera does not reflect the uneven shape of the distance measurement object and shows a flat distance measurement object.

本発明者は、ステレオカメラが撮影した測距対象の画像に対するエッジ検出によって検出された、その画像に写る測距対象のエッジを構成する画素の数と、粉塵の濃度とは正の相関関係を有することを見出した。従って、上記画素の数を基にして、粉塵の濃度を示す指標値を定めることができる。判定部は、この指標値を用いて、第1の測距ができるか否かを判定する。 The inventors of the present invention found that the number of pixels constituting the edge of the object for distance measurement in the image detected by edge detection for the image of the object for distance measurement photographed by a stereo camera and the density of dust have a positive correlation. found to have Therefore, an index value indicating the density of dust can be determined based on the number of pixels. The determination unit uses this index value to determine whether or not the first distance measurement can be performed.

上記構成において、前記エッジ検出によって検出された前記測距対象のエッジを構成する画素の数をn1とし、前記画像に写る、前記測距対象が発生するエリアの面積を構成する画素の数をn2とし、前記エッジ検出によって検出されたエッジを構成する画素の数をn3とし、前記エッジ検出によって検出された前記エリアの形状を示すエッジを構成する画素の数をn4としたとき、前記指標値は下記式で示される。
n1=n3-n4
指標値=n1/n2
In the above configuration, let n1 be the number of pixels forming the edge of the object for distance measurement detected by the edge detection, and n2 be the number of pixels forming the area of the area in which the object for distance measurement appears in the image. and n3 is the number of pixels forming the edge detected by the edge detection, and n4 is the number of pixels forming the edge indicating the shape of the area detected by the edge detection, the index value is It is shown by the following formula.
n1=n3-n4
Index value = n1/n2

この構成は、指標値の一例を示す。なお、n1自体を指標値にしてもよい。ここでは、レンズが粉塵に汚染されてステレオカメラの視野が狭くなる等の要因によって測距対象が発生するエリアの計測面積が変化することを考慮して、n1/n2を指標値として挙げている。 This configuration shows an example of an index value. Note that n1 itself may be used as an index value. Here, n1/n2 is used as an index value, considering that the measurement area of the area where the range-finding object occurs changes due to factors such as the lens being contaminated with dust and the field of view of the stereo camera narrowing. .

上記構成において、前記測距装置は、ゴミ焼却炉および前記ゴミ焼却炉と連結された配管の少なくとも一方である製品の外部に配置され、前記製品に設けられた、前記製品の内部につながる貫通穴を介して、前記内部に発生した前記測距対象までの距離を測定する。 In the above configuration, the distance measuring device is arranged outside the product, which is at least one of the waste incinerator and the pipe connected to the waste incinerator, and is provided in the product through a through hole leading to the inside of the product. to measure the distance to the range-finding object generated inside.

製品の内部(ゴミ焼却炉内、配管内)には、測距対象となる堆積物が堆積するので、測距装置を用いて堆積物の厚みを監視する必要がある。測距装置が製品の内部に配置される場合、測距装置を冷却するための設備(冷却用配管等)も製品の内部に配置される必要がある。この場合、測距装置、および、これを冷却するための設備が、製品の内部に配置されているので、これらのメンテナンスに手間を要する。この構成によれば、測距装置、および、これを冷却するための設備が、製品の外部に配置されるので、これらのメンテナンスに手間がかかることはない。 Deposits to be distance-measured accumulate inside the product (inside the garbage incinerator, inside the piping), so it is necessary to monitor the thickness of the deposits using a distance measuring device. When the distance measuring device is arranged inside the product, it is also necessary to arrange facilities for cooling the distance measuring device (cooling pipes, etc.) inside the product. In this case, since the distance measuring device and the equipment for cooling it are arranged inside the product, maintenance of these devices requires time and effort. According to this configuration, the distance measuring device and the equipment for cooling it are arranged outside the product, so that maintenance thereof is not troublesome.

測距装置が製品の内部に配置される場合、測距装置に測距対象が付着することにより、ステレオカメラの視野が妨げられることがある。この構成によれば、測距装置が製品の外部に配置されるので、このようなことは発生しない。 When the distance measuring device is arranged inside the product, the view of the stereo camera may be obstructed by the distance measuring object adhering to the distance measuring device. With this configuration, the distance measuring device is arranged outside the product, so this does not occur.

上記構成において、前記ステレオカメラを構成する一方のカメラと他方のカメラとの間隔は、前記一方のカメラおよび前記他方のカメラが前記貫通穴を介して前記測距対象の撮影が可能となる前記間隔の最大値である。 In the above configuration, the distance between the one camera and the other camera that constitute the stereo camera is the distance that allows the one camera and the other camera to photograph the range-finding target through the through hole. is the maximum value of

一方のカメラと他方のカメラとの間隔が大きいほど、第1の測距の精度が向上する。測距装置は、製品の外部に配置されており、これらのカメラは、貫通穴を介して製品の内部の測距対象を撮影する。このため、これらのカメラの視野をそれぞれ確保するために、これらのカメラの間隔は、貫通穴の直径の制約を受け、上限値(最大値)がある。この構成によれは、その間隔を最大値に設定することにより、第1の測距の精度を可能な限り向上させている。 The accuracy of the first ranging improves as the distance between one camera and the other camera increases. The range finder is arranged outside the product, and these cameras photograph the target for range measurement inside the product through the through hole. Therefore, in order to secure the field of view of each of these cameras, the interval between these cameras is subject to the restriction of the diameter of the through hole and has an upper limit (maximum value). According to this configuration, the accuracy of the first distance measurement is improved as much as possible by setting the interval to the maximum value.

上記構成において、前記発光部は、赤色の波長帯より短い波長帯に含まれる波長を有する前記光ビームを前記測距対象に照射し、前記測距装置は、前記ステレオカメラと前記貫通穴との間に配置され、前記光ビームの波長に対して透過性を有し、前記赤色の波長帯以上をカットする光学フィルタをさらに備え、前記測距部は、前記ステレオカメラを構成するカメラの一つを用いて撮影された前記反射光の画像を基にして、三角測量方式で前記測距対象までの距離を測定する前記第2の測距を実行する。 In the above configuration, the light-emitting unit irradiates the range-finding object with the light beam having a wavelength included in a wavelength band shorter than the wavelength band of red, and the range-finding device provides a distance between the stereo camera and the through-hole. An optical filter that is disposed between and has transparency to the wavelength of the light beam and cuts the red wavelength band or higher, wherein the distance measuring unit is one of the cameras that constitute the stereo camera The second distance measurement for measuring the distance to the object for distance measurement is performed by triangulation based on the image of the reflected light photographed using the .

製品の内部は、高温なので、内部から検出される光は、赤色の波長帯以上の波長帯の強度が高い。このため、赤色の波長帯以上の波長帯では、ノイズの強度も高くなる。この構成では、光学フィルタ(例えば、バンドパスフィルタ)によって、赤色の波長帯以上をカットしている。従って、ステレオカメラで撮影された測距対象の画像、および、ステレオカメラを構成するカメラの一つを用いて撮影された反射光の画像は、それぞれ、SN比を向上させることができる。 Since the inside of the product is at a high temperature, the light detected from the inside has a high intensity in the wavelength band above the red wavelength band. Therefore, the intensity of noise increases in the wavelength band equal to or higher than the red wavelength band. In this configuration, an optical filter (for example, a bandpass filter) cuts off the red wavelength band and above. Therefore, the SN ratio of the image of the target for distance measurement captured by the stereo camera and the image of the reflected light captured by one of the cameras constituting the stereo camera can be improved.

本発明の第2局面に係る測距方法は、ステレオカメラが撮影した測距対象の画像を基にして、前記測距対象までの距離を測定する第1の測距と、発光部が前記測距対象に光ビームを照射して、反射されてきた反射光を基にして、前記測距対象までの距離を測定する第2の測距と、を選択して実行する測距方法であって、前記測距対象までの空間に存在する粉塵により、前記第1の測距ができるか否かを判定する判定ステップと、前記第1の測距ができない判定がされたとき、前記第2の測距を実行し、前記第1の測距ができる判定がされたとき、前記第1の測距を実行する測距ステップと、を備え、前記判定ステップは、前記粉塵の濃度を示す指標値を予め定められたしきい値と比較し、前記指標値が前記しきい値を超えているとき、前記第1の測距ができないと判定し、前記指標値が前記しきい値以下のとき、前記第1の測距ができると判定し、前記指標値は、前記画像に対するエッジ検出によって検出された、前記画像に写る前記測距対象のエッジを構成する画素の数を基にしている。 A distance measurement method according to a second aspect of the present invention includes first distance measurement for measuring a distance to a distance measurement target based on an image of the distance measurement target taken by a stereo camera, and A distance measurement method for selectively executing a second distance measurement in which a distance target is irradiated with a light beam and the distance to the distance measurement object is measured based on the reflected light. a determination step of determining whether or not the first distance measurement can be performed due to dust existing in the space up to the distance measurement object; and when it is determined that the first distance measurement cannot be performed, the second a distance measurement step of executing distance measurement, and executing the first distance measurement when it is determined that the first distance measurement can be performed, wherein the determination step includes an index value indicating the density of the dust. is compared with a predetermined threshold value, and when the index value exceeds the threshold value, it is determined that the first distance measurement cannot be performed, and when the index value is equal to or less than the threshold value, It is determined that the first distance measurement can be performed, and the index value is based on the number of pixels constituting the edge of the distance measurement target in the image, detected by edge detection on the image .

本発明の第2局面に係る測距方法は、本発明の第1局面に係る測距装置を方法の観点から規定しており、本発明の第1局面に係る測距装置と同様の作用効果を有する。 The distance measuring method according to the second aspect of the present invention defines the distance measuring apparatus according to the first aspect of the present invention from the viewpoint of the method, and has the same effects as the distance measuring apparatus according to the first aspect of the present invention. have

本発明によれば、測距対象が置かれた環境に応じて、ステレオカメラを用いた測距と光ビームを用いた測距とを使い分けることができる。 According to the present invention, distance measurement using a stereo camera and distance measurement using a light beam can be selectively used according to the environment in which the distance measurement target is placed.

実施形態に係る測距装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring device according to an embodiment; FIG. ガス化溶融炉の一部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a part of gasification melting furnace. 図1に示す測距装置と、この測距装置が配置された配管との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the distance measuring device shown in FIG. 1, and the piping in which this ranging device is arrange|positioned. ポートを上方からみた平面図である。It is the top view which looked at the port from upper direction. 溶融炉の内部で燃焼中に、配管の内部で測定されたスペクトルを示すグラフである。Fig. 3 is a graph showing spectra measured inside a pipe during combustion inside a melting furnace; 配管の内部に浮遊する粉塵の濃度が低い状態において、ステレオカメラが撮影した配管の内部の画像を示す画像図である。FIG. 4 is an image diagram showing an image of the inside of a pipe captured by a stereo camera in a state where the concentration of dust floating inside the pipe is low. 配管の内部に浮遊する粉塵の濃度が高い状態において、ステレオカメラの一方のカメラが撮影した配管の内部の画像を示す画像図である。FIG. 4 is an image diagram showing an image of the inside of a pipe taken by one camera of the stereo camera in a state where the concentration of dust floating inside the pipe is high. 指標値を算出する工程を説明するフローチャートである。4 is a flow chart for explaining a process of calculating an index value; 二値化処理された画像の一例を示す画像図である。FIG. 4 is an image diagram showing an example of a binarized image; エッジ検出処理がされた画像の一例を示す画像図である。FIG. 10 is an image diagram showing an example of an image subjected to edge detection processing; 堆積物のエッジを示す画像の一例を示す画像図である。FIG. 4 is an image diagram showing an example of an image showing edges of deposits; 実施形態に係る測距装置の動作を説明するフローチャートである。4 is a flowchart for explaining the operation of the distance measuring device according to the embodiment;

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合にはハイフンを省略した参照符号で示し(例えば、カメラ20)、個別の構成を指す場合にはハイフンを付した参照符号で示す(例えば、カメラ20-1、カメラ20-2)。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. In each figure, the configurations denoted by the same reference numerals indicate the same configuration, and the description of the content of the configuration that has already been described will be omitted. In this specification, reference numerals without hyphens are used when referring to generically (for example, camera 20), and reference numerals with hyphens are used when referring to individual components (for example, camera 20-1, camera 20-2).

図1は、実施形態に係る測距装置100の構成を示すブロック図である。図2は、ガス化溶融炉200の一部を示す模式図である。図3は、測距装置100と、測距装置100が配置された配管203との関係を示す模式図である。図2を参照して、ガス化溶融炉200は、溶融炉201と、ボイラ202と、これらをつなぐ配管203と、を備える。溶融炉201には、ゴミが熱分解されることによって生成された可燃性ガスおよびチャー(炭状の未然物)が供給される。溶融炉201で、これらが燃焼される。燃焼により生成されたスラグは、出滓口204から排出される。燃焼により発生した熱は、ボイラ202によって回収され、蒸気が発生する。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring device 100 according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing a part of the gasification melting furnace 200. As shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the distance measuring device 100 and the pipe 203 in which the distance measuring device 100 is arranged. Referring to FIG. 2, gasification melting furnace 200 includes melting furnace 201, boiler 202, and piping 203 connecting these. The melting furnace 201 is supplied with combustible gas and char (coal-like unprocessed matter) generated by thermal decomposition of waste. In the melting furnace 201 these are burned. Slag produced by combustion is discharged from the slag outlet 204 . Heat generated by combustion is recovered by boiler 202 to generate steam.

配管203の内壁には、測距対象の一例である堆積物300が付着している。堆積物300は、クリンカ(溶結状の灰)であり、溶融炉201で可燃性ガスおよびチャーが燃焼されたときに発生した粉塵が堆積することにより生成される。配管203の内壁に付着した堆積物300の厚みを監視するために、測距装置100が用いられる。測距装置100の配置位置P1は、配管203の外部の上側である。 A deposit 300 , which is an example of a target for distance measurement, adheres to the inner wall of the pipe 203 . The deposits 300 are clinker (sintered ash), and are produced by accumulating dust generated when combustible gas and char are burned in the melting furnace 201 . A distance measuring device 100 is used to monitor the thickness of deposits 300 adhering to the inner wall of pipe 203 . An arrangement position P<b>1 of the distance measuring device 100 is outside and above the pipe 203 .

図1および図3を参照して、測距装置100は、本体部1と、ステレオカメラ2と、バンドパスフィルタ3と、発光部4と、筐体5と、を備える。本体部1、ステレオカメラ2、バンドパスフィルタ3および発光部4は、筐体5の内部に配置されている。筐体5の前面には、ガラス窓部50が形成されている。 Referring to FIGS. 1 and 3 , distance measuring device 100 includes main unit 1 , stereo camera 2 , bandpass filter 3 , light emitting unit 4 and housing 5 . Main unit 1 , stereo camera 2 , bandpass filter 3 and light emitting unit 4 are arranged inside housing 5 . A glass window portion 50 is formed on the front surface of the housing 5 .

配管203には、配管203の内部を観察できるポート7が形成されている。ポート7はノズルと称されることがある。ポート7は、ポート本体71と、フランジ72と、を備える。ポート本体71は、配管203と通じる貫通穴73を有する短い筒状の部材である。フランジ72は、ポート本体71の上端部の周囲に形成されている。測距装置100は、ガラス窓部50を貫通穴73と対向させて、フランジ72に固定される。 The pipe 203 is formed with a port 7 through which the inside of the pipe 203 can be observed. Port 7 is sometimes referred to as a nozzle. The port 7 has a port body 71 and a flange 72 . Port body 71 is a short tubular member having a through hole 73 that communicates with tubing 203 . A flange 72 is formed around the upper end of the port body 71 . Rangefinder 100 is fixed to flange 72 with glass window 50 facing through hole 73 .

ステレオカメラ2は、2台のカメラ20により構成される。カメラ20は、可視光カメラである。カメラ20-1のレンズ21-1の前面にはバンドパスフィルタ3-1が取り付けられており、カメラ20-2のレンズ21-2の前面にはバンドパスフィルタ3-2が取り付けられている。バンドパスフィルタ3の詳細は、後で説明する。 The stereo camera 2 is composed of two cameras 20 . Camera 20 is a visible light camera. A bandpass filter 3-1 is attached to the front surface of the lens 21-1 of the camera 20-1, and a bandpass filter 3-2 is attached to the front surface of the lens 21-2 of the camera 20-2. Details of the bandpass filter 3 will be described later.

カメラ20-1のレンズ21-1は、ガラス窓部50-1と対向して配置されている。カメラ20-1の画角は、ガラス窓部50-1および貫通穴73を介して 配管203の内部に設定されている。同様に、カメラ20-2のレンズ21-2は、ガラス窓部50-2と対向して配置されている。カメラ20-2の画角は、ガラス窓部50-2および貫通穴73を介して 配管203の内部に設定されている。 The lens 21-1 of the camera 20-1 is arranged to face the glass window 50-1. The angle of view of the camera 20-1 is set inside the pipe 203 through the glass window 50-1 and the through hole 73. As shown in FIG. Similarly, the lens 21-2 of the camera 20-2 is arranged to face the glass window 50-2. The angle of view of the camera 20-2 is set inside the pipe 203 via the glass window 50-2 and the through hole 73. As shown in FIG.

カメラ20の画角(視野)に堆積物300が存在すると、堆積物300の厚みが大きくなるに従って、測定された距離が短くなる。配管203の内部に堆積物300が存在しない状態で測定された距離と、配管203の内部に堆積物300が存在した状態で測定された距離との差が、堆積物300の厚みとなる。 When the deposit 300 exists in the angle of view (field of view) of the camera 20, the measured distance becomes shorter as the thickness of the deposit 300 increases. The difference between the distance measured without the deposit 300 inside the pipe 203 and the distance measured with the deposit 300 inside the pipe 203 is the thickness of the deposit 300 .

発光部4は、例えば、レーザダイオードである。発光部4の出力は、例えば、40mWである。発光部4が出射する光ビームLの波長は、例えば、520nmである。レーザダイオードの替わりに発光ダイオードでもよい。 The light emitting unit 4 is, for example, a laser diode. The output of the light emitting section 4 is, for example, 40 mW. The wavelength of the light beam L emitted by the light emitting unit 4 is, for example, 520 nm. A light-emitting diode may be used instead of the laser diode.

発光部4は、ガラス窓部50-3と対向して配置されている。発光部4は、ガラス窓部50-3および貫通穴73を介して、配管203の内部の測定点P2に光ビームLを照射する。測定点P2は、カメラ20-1の画角およびカメラ20-2の画角に入る範囲に設定されている。測定点P2に堆積物300が存在すると、堆積物300の厚みが大きくなるに従って、測定点P2までの距離が短くなる。配管203の内部に堆積物300が存在しない状態で測定された測定点P2までの距離と、配管203の内部に堆積物300が存在した状態で測定された測定点P2までの距離との差が、堆積物300の厚みとなる。 The light emitting section 4 is arranged to face the glass window section 50-3. The light emitting unit 4 irradiates the measuring point P2 inside the pipe 203 with the light beam L through the glass window 50-3 and the through hole 73. As shown in FIG. The measurement point P2 is set within a range within the angle of view of the camera 20-1 and the angle of view of the camera 20-2. When the deposit 300 exists at the measurement point P2, the distance to the measurement point P2 decreases as the thickness of the deposit 300 increases. The difference between the distance to the measurement point P2 measured with no deposit 300 inside the pipe 203 and the distance to the measurement point P2 measured with the deposit 300 inside the pipe 203 is , the thickness of the deposit 300 .

図1を参照して、本体部1は、機能ブロックとして、制御処理部10と、通信部11と、測距部12と、判定部13と、を備えるコンピュータ装置である。制御処理部10、測距部12および判定部13は、ハードウェアプロセッサである。詳しくは、これらは、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及び、HDD(Hard Disk Drive)等のハードウェア、上記機能ブロックの機能を実行するためのプログラム及びデータ等によって実現される。 Referring to FIG. 1, main unit 1 is a computer device that includes a control processing unit 10, a communication unit 11, a distance measurement unit 12, and a determination unit 13 as functional blocks. The control processing unit 10, the distance measurement unit 12 and the determination unit 13 are hardware processors. More specifically, these include hardware such as a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), and HDD (Hard Disk Drive), and hardware for executing the functions of the above functional blocks. It is implemented by programs, data, and the like.

制御処理部10は、本体部1の各部(通信部11、測距部12、判定部13)を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するための装置である。 The control processing unit 10 is a device for controlling each unit (the communication unit 11, the distance measurement unit 12, the determination unit 13) of the main unit 1 according to the function of each unit.

通信部11は、制御処理部10の制御に従って通信を行うための通信回路である。通信部11は、ガス化溶融炉200(図2)を制御する中央制御室400に配置されたコンピュータ装置401と通信する。通信部11は、通信インターフェース回路によって実現される。 The communication section 11 is a communication circuit for performing communication under the control of the control processing section 10 . The communication unit 11 communicates with a computer device 401 arranged in a central control room 400 that controls the gasification melting furnace 200 (FIG. 2). The communication unit 11 is implemented by a communication interface circuit.

測距部12は、第1の測距と第2の測距とを選択的に実行する。第1の測距は、ステレオカメラ2を用いた測距である。測距部12は、ステレオカメラ2が撮影した堆積物300の画像、すなわち、カメラ20-1およびカメラ20-1がそれぞれ撮影した堆積物300の画像を基にして、三角測量方式で堆積物300までの距離を測定する。測距部12は、測定した距離を基にして堆積物300の厚みを算出する。 The distance measurement unit 12 selectively performs the first distance measurement and the second distance measurement. The first ranging is ranging using the stereo camera 2 . Based on the image of the deposit 300 captured by the stereo camera 2, that is, the image of the deposit 300 captured by the camera 20-1 and the camera 20-1, the ranging unit 12 measures the deposit 300 by triangulation. Measure the distance to The distance measurement unit 12 calculates the thickness of the deposit 300 based on the measured distance.

第2の測距は、光ビームLを用いた測距である。第2の測距には、発光部4とステレオカメラ2の一方のカメラ20が用いられる。一方のカメラ20は、発光部4が測定点P2に光ビームLを照射して、反射されてきた反射光の画像を撮影する。測距部12は、反射光の画像を基にして、三角測量方式で、測定点P2までの距離を測定する。測距部12は、測定した距離を基にして、堆積物300の厚みを算出する。 The second ranging is ranging using the light beam L. FIG. One camera 20 of the light emitting unit 4 and the stereo camera 2 is used for the second distance measurement. One camera 20 captures an image of the reflected light from the light-emitting unit 4 that irradiates the measurement point P2 with the light beam L. The distance measuring unit 12 measures the distance to the measurement point P2 by triangulation based on the image of the reflected light. The distance measurement unit 12 calculates the thickness of the deposit 300 based on the measured distance.

制御処理部10は、コンピュータ装置401を宛先として、測距部12が算出した堆積物300の厚みを示す厚み情報を、通信部11に送信させる。コンピュータ装置401は、受信した厚み情報が示す厚みを、コンピュータ装置401のディスプレイに表示させる。 The control processing unit 10 causes the communication unit 11 to transmit thickness information indicating the thickness of the deposit 300 calculated by the distance measuring unit 12 to the computer device 401 as a destination. The computer device 401 causes the display of the computer device 401 to display the thickness indicated by the received thickness information.

判定部13は、堆積物300までの空間に存在する粉塵(塵埃)により、第1の測距ができるか否かを判定する。測距部12は、判定部13が第1の測距をできない判定をしたとき、第2の測距を実行し、判定部13が第1の測距をできる判定をしたとき、第1の測距を実行する。 The determination unit 13 determines whether or not the first distance measurement can be performed based on the dust present in the space up to the deposit 300 . The distance measurement unit 12 executes the second distance measurement when the determination unit 13 determines that the first distance measurement cannot be performed, and performs the first distance measurement when the determination unit 13 determines that the first distance measurement can be performed. Perform ranging.

ステレオカメラ2と発光部4の配置関係について説明する。図4は、ポート7を上方からみた平面図である。図3および図4を参照して、ポート7に形成された貫通穴73の直径Dは、例えば、80mmであり、フランジ72を含むポート7の直径は、例えば、160mmである。ステレオカメラ2を構成するカメラ20-1とカメラ20-2との間隔Sは、カメラ20-1およびカメラ20-2が貫通穴73を介して堆積物300(測距対象)の撮影が可能となる間隔Sの最大値にされている。 A positional relationship between the stereo camera 2 and the light emitting unit 4 will be described. FIG. 4 is a plan view of the port 7 viewed from above. 3 and 4, the diameter D of the through hole 73 formed in the port 7 is, for example, 80 mm, and the diameter of the port 7 including the flange 72 is, for example, 160 mm. The distance S between the camera 20-1 and the camera 20-2 constituting the stereo camera 2 is such that the camera 20-1 and the camera 20-2 can photograph the deposit 300 (distance measurement target) through the through hole 73. is set to the maximum value of the interval S.

2つのカメラ20の間隔Sが大きいほど、ステレオカメラ2を用いた測距(第1の測距)の精度が向上する。測距装置100は、配管203の外部に配置されており、2つのカメラ20は、貫通穴73を介して配管203の内部の堆積物300を撮影する。このため、2つのカメラ20のそれぞれの視野を確保するために、2つのカメラ20の間隔Sは、貫通穴73の直径Dの制約を受け、上限値(最大値)がある。実施形態によれは、間隔Sを最大値に設定することにより、ステレオカメラ2を用いた測距の精度を可能な限り向上させている。 The accuracy of distance measurement (first distance measurement) using the stereo camera 2 improves as the distance S between the two cameras 20 increases. The distance measuring device 100 is arranged outside the pipe 203 , and the two cameras 20 photograph deposits 300 inside the pipe 203 through the through holes 73 . Therefore, in order to ensure the respective fields of view of the two cameras 20, the distance S between the two cameras 20 is restricted by the diameter D of the through hole 73 and has an upper limit (maximum value). According to the embodiment, by setting the distance S to the maximum value, the precision of distance measurement using the stereo camera 2 is improved as much as possible.

具体的に説明する。平面視した貫通穴73の中心を中央にして、一方側にカメラ20-1が配置され、他方側にカメラ20-2が配置されている。中央からカメラ20-1までの距離、中央からカメラ20-2までの距離がそれぞれ、40mmとする(従って、2つカメラ20の間隔Sは、80mmとなる)。この場合、計算によれば、ステレオカメラ2を用いた測距(第1の測距)は、誤差±35mm程度にできることが分かった。 A specific description will be given. The camera 20-1 is arranged on one side and the camera 20-2 is arranged on the other side with the center of the through-hole 73 in plan view as the center. The distance from the center to the camera 20-1 and the distance from the center to the camera 20-2 are each 40 mm (therefore, the distance S between the two cameras 20 is 80 mm). In this case, according to calculations, it was found that distance measurement using the stereo camera 2 (first distance measurement) can be performed with an error of about ±35 mm.

発光部4は、カメラ20-1とカメラ20-2との間であって、平面視した貫通穴73の中心に配置されている。発光部4とカメラ20-1との間隔および発光部4とカメラ20-1との間隔はそれぞれ、40mmとなる。この場合、計算によれば、光ビームLを用いた測距(第2の測距)の誤差は、±100mm程度にできることが分かった。 The light emitting unit 4 is arranged between the cameras 20-1 and 20-2 and at the center of the through hole 73 in plan view. The distance between the light emitting unit 4 and the camera 20-1 and the distance between the light emitting unit 4 and the camera 20-1 are each 40 mm. In this case, according to calculations, it was found that the error in distance measurement using the light beam L (second distance measurement) can be reduced to about ±100 mm.

バンドパスフィルタ3(光学フィルタの一例)について説明する。図5は、溶融炉201の内部で燃焼中に、配管203(図2)の内部で測定されたスペクトルを示すグラフである。グラフの横軸は、スペクトルの波長を示す。グラフの左縦軸は、分光器が出力した分光強度を示す。グラフの右縦軸は、ハイパースペクトルカメラが出力した分光強度を示す。分光器、ハイパースペクトルカメラのそれぞれを用いて、スペクトルを測定した。 A bandpass filter 3 (an example of an optical filter) will be described. FIG. 5 is a graph showing spectra measured inside pipe 203 (FIG. 2) during combustion inside melting furnace 201 . The horizontal axis of the graph indicates the wavelength of the spectrum. The left vertical axis of the graph indicates the spectral intensity output from the spectrometer. The right vertical axis of the graph indicates the spectral intensity output by the hyperspectral camera. Spectra were measured using a spectrometer and a hyperspectral camera.

溶融炉201の内部は、高温なので、これと接続された配管203の内部も高温となる。従って、測定されたスペクトルは、赤色の波長帯以上の波長帯の強度が高い。このため、赤色の波長帯以上の波長帯では、ノイズの強度も高くなる。また、Na等の元素に起因する輝線を示す波長があり(例えば、580nm付近)、これはノイズとなる。バンドパスフィルタ3は、光ビームLの波長(例えば、520nm)を含む波長帯(例えば、524nm±46nm)に対して透過性を有し、これ以外の波長帯をカットする。従って、ステレオカメラ2(カメラ20-1,20-2)で撮影された堆積物300の画像、および、ステレオカメラ2を構成するカメラ20の一つを用いて撮影された反射光の画像は、それぞれ、SN比を向上させることができる。 Since the inside of the melting furnace 201 is at a high temperature, the inside of the piping 203 connected thereto is also at a high temperature. Therefore, the measured spectrum has high intensity in the red wavelength band and above. Therefore, the intensity of noise increases in the wavelength band equal to or higher than the red wavelength band. Also, there is a wavelength (for example, around 580 nm) showing a bright line caused by an element such as Na, which becomes noise. The bandpass filter 3 is transparent to a wavelength band (eg, 524 nm±46 nm) including the wavelength of the light beam L (eg, 520 nm), and cuts other wavelength bands. Therefore, the image of the deposit 300 captured by the stereo camera 2 (cameras 20-1 and 20-2) and the reflected light image captured by one of the cameras 20 constituting the stereo camera 2 are Each can improve the SN ratio.

図1および図3を参照して、判定部13は、配管203の内部に浮遊している粉塵の濃度を示す指標値を予め定められたしきい値と比較し、指標値がしきい値を超えているとき、第1の測距ができないと判定し、指標値がしきい値以下のとき、第1の測距ができると判定する。指標値は、ステレオカメラ2が撮影した堆積物300の画像に対するエッジ検出によって検出された、その画像に写る堆積物300のエッジを構成する画素の数を基にしている。 1 and 3, determination unit 13 compares an index value indicating the concentration of dust floating inside pipe 203 with a predetermined threshold value, and determines whether the index value exceeds the threshold value. When the index value exceeds the threshold value, it is determined that the first distance measurement cannot be performed, and when the index value is equal to or less than the threshold value, it is determined that the first distance measurement can be performed. The index value is based on the number of pixels constituting the edge of the deposit 300 captured in the image detected by the edge detection of the image of the deposit 300 captured by the stereo camera 2 .

指標値について詳しく説明する。図6は、配管203の内部に浮遊する粉塵の濃度が低い状態において、ステレオカメラ2が撮影した配管203の内部の画像Im1を示す画像図である。図3および図6を参照して、画像Im1-1は、カメラ20-1(左カメラ)が撮影した画像である。画像Im1-2は、カメラ20-2(右カメラ)が撮影した画像である。画像Im1は、貫通穴73を介して撮影されているので、配管203の内部のうち、貫通穴73と対向する部分が写されている。この部分に堆積した堆積物300が画像Im1に写るので、この部分を、堆積物300が堆積するエリア301(測距対象が発生するエリア)とする。エリア301の全体に堆積物300が堆積している。貫通穴73の内壁に堆積物(不図示)が堆積していなければ、エリア301の形状は、円形となる。貫通穴73の内壁に堆積物(不図示)が堆積していれば、エリア301の形状は、円形とならずに、この堆積物の形状を反映したいびつな形状となる。 Explain the metric value in detail. FIG. 6 is an image diagram showing an image Im1 inside the pipe 203 captured by the stereo camera 2 in a state where the concentration of dust floating inside the pipe 203 is low. 3 and 6, image Im1-1 is an image captured by camera 20-1 (left camera). Image Im1-2 is an image captured by camera 20-2 (right camera). Since the image Im1 is captured through the through hole 73, the portion of the interior of the pipe 203 facing the through hole 73 is shown. Since the deposits 300 deposited on this portion appear in the image Im1, this portion is defined as an area 301 where the deposits 300 are deposited (an area where the object for distance measurement occurs). Deposits 300 are deposited over the entire area 301 . If no deposit (not shown) is deposited on the inner wall of the through hole 73, the shape of the area 301 will be circular. If a deposit (not shown) is deposited on the inner wall of the through-hole 73, the shape of the area 301 will not be circular, but will have a distorted shape reflecting the shape of this deposit.

配管203の内部に浮遊する粉塵(測距対象までの空間に浮遊する粉塵)の濃度が低いとき、ステレオカメラ2が撮影した画像Im1には、堆積物300が有する凹凸形状が反映され、凹凸形状を有する堆積物300が写る。画像Im1-1に写された堆積物300の一部分302と、画像Im1-2に写された堆積物300の一部分303とは同じである。堆積物300の一部分302,303は、見やすくするために、白点線で囲む処理がされている。 When the concentration of dust floating inside the pipe 203 (dust floating in the space up to the object of distance measurement) is low, the image Im1 captured by the stereo camera 2 reflects the uneven shape of the deposit 300, and the uneven shape A deposit 300 having A portion 302 of the deposit 300 photographed in the image Im1-1 and a portion 303 of the deposit 300 photographed in the image Im1-2 are the same. Portions 302 and 303 of the deposit 300 have been processed to be surrounded by white dotted lines for better visibility.

これに対して、配管203の内部に浮遊する粉塵の濃度が高いとき、ステレオカメラ2が撮影した画像Im1には、堆積物300が有する凹凸形状が反映されず、平坦な堆積物300が写る。これを図7に示す。図7は、配管203の内部に浮遊する粉塵の濃度が高い状態において、ステレオカメラ2の一方のカメラ20-1(左カメラ)が撮影した配管203の内部の画像Im1-3を示す画像図である。画像Im1-3において、堆積物300の表面の凹凸形状がほとんど写されていない。なお、画像Im1-3は、発光部4が光ビームLを堆積物300に照射した状態で撮影されており、光ビームLの反射光RLは写されている。 On the other hand, when the density of the dust floating inside the pipe 203 is high, the uneven shape of the deposit 300 is not reflected in the image Im1 captured by the stereo camera 2, and the deposit 300 is flat. This is shown in FIG. FIG. 7 is an image diagram showing an image Im1-3 inside the pipe 203 captured by one camera 20-1 (left camera) of the stereo camera 2 in a state where the concentration of dust floating inside the pipe 203 is high. be. In the image Im1-3, the uneven shape of the surface of the deposit 300 is hardly captured. Note that the images Im1-3 were taken in a state in which the light beam L was applied to the deposit 300 by the light emitting unit 4, and the reflected light RL of the light beam L was captured.

本発明者は、ステレオカメラ2が撮影した堆積物300の画像Im1に対するエッジ検出によって検出された、画像Im1に写る堆積物300のエッジを構成する画素の数と、粉塵の濃度とは正の相関関係を有することを見出した。従って、上記画素の数を基にして、粉塵の濃度を示す指標値を定めることができる。判定部13は、この指標値を用いて、第1の測距ができるか否かを判定する。 The inventors have found that the number of pixels constituting the edge of the deposit 300 captured in the image Im1 detected by edge detection for the image Im1 of the deposit 300 captured by the stereo camera 2 and the density of the dust are positively correlated. found to be related. Therefore, an index value indicating the density of dust can be determined based on the number of pixels. The determination unit 13 uses this index value to determine whether or not the first distance measurement can be performed.

指標値の例を説明する。エッジ検出によって検出された堆積物300(測距対象)のエッジを構成する画素の数をn1とし、画像Im1に写る、エリア301(測距対象が発生するエリア)の面積を構成する画素の数をn2とし、エッジ検出によって検出されたエッジを構成する画素の数をn3とし、エッジ検出によって検出されたエリア301の形状(外形)を示すエッジを構成する画素の数をn4としたとき、指標値は下記式で示される。
n1=n3-n4
指標値=n1/n2
An example of index values will be described. Let n1 be the number of pixels forming the edge of the deposit 300 (object of distance measurement) detected by edge detection, and the number of pixels forming the area of area 301 (area where the object of distance measurement occurs) captured in image Im1. is n2, the number of pixels forming an edge detected by edge detection is n3, and the number of pixels forming an edge showing the shape (outline) of area 301 detected by edge detection is n4, the index The value is shown by the following formula.
n1=n3-n4
Index value = n1/n2

この指標値を算出する工程について説明する。図8は、この工程を説明するフローチャートである。図1および図8を参照して、判定部13は、ステレオカメラ2の一方のカメラ20が撮影した堆積物300の画像Im1(不図示)に対して、二値化処理をする(ステップS1)。これにより、二値化処理された画像Im2が生成される。図9は、画像Im2の一例を示す画像図である。 A process for calculating this index value will be described. FIG. 8 is a flow chart explaining this process. 1 and 8, determination unit 13 binarizes an image Im1 (not shown) of deposit 300 captured by one camera 20 of stereo camera 2 (step S1). . As a result, a binarized image Im2 is generated. FIG. 9 is an image diagram showing an example of the image Im2.

判定部13は、画像Im2に対してエッジ検出処理をする(ステップS2)。これにより、エッジ検出処理がされた画像Im3が生成される。図10は、画像Im3の一例を示す画像図である。エリア301内において、堆積物300の複数のエッジ304が検出されている。これらのエッジ304を構成する画素の数が、n1となる。これに加えて、エリア301の形状(外形)を示す線もエッジ305として検出されている。エッジ305を構成する画素の数が、n4となる。従って、エッジ検出によって検出されたエッジを構成する画素の数n3は、n1+n4となる(すなわち、n1=n3-n4)。 The determination unit 13 performs edge detection processing on the image Im2 (step S2). As a result, an image Im3 that has undergone edge detection processing is generated. FIG. 10 is an image diagram showing an example of the image Im3. Within area 301, multiple edges 304 of deposit 300 are detected. The number of pixels forming these edges 304 is n1. In addition, a line indicating the shape (outline) of area 301 is also detected as edge 305 . The number of pixels forming the edge 305 is n4. Therefore, the number n3 of pixels forming an edge detected by edge detection is n1+n4 (that is, n1=n3-n4).

判定部13は、画像Im3からエッジ305を除去する(ステップS3)。これにより、堆積物300のエッジ304を示す画像Im4が生成される。図11は、画像Im4の一例を示す画像図である。 The determination unit 13 removes the edge 305 from the image Im3 (step S3). This produces an image Im4 showing the edge 304 of the deposit 300 . FIG. 11 is an image diagram showing an example of the image Im4.

判定部13は、図11に示す画像Im4に写された堆積物300のエッジ304を構成する画素の数n1をカウントし、図9に示す画像Im2に写されたエリア301の面積を構成する画素の数n2をカウントする(ステップS4)。 The determination unit 13 counts the number n1 of pixels forming the edge 304 of the deposit 300 shown in the image Im4 shown in FIG. is counted (step S4).

判定部13は、指標値(=n1/n2)を算出する(ステップS5)。 The determination unit 13 calculates an index value (=n1/n2) (step S5).

次に、測距装置100の動作について説明する。図12は、この動作を説明するフローチャートである。図1および図12を参照して、測距装置100に測距を開始する命令がされると、判定部13は、指標値を算出する(ステップS11)。これについては、図8で説明した。判定部13は、指標値が予め定められたしきい値を超えているか否かを判断する(ステップS12)。 Next, the operation of rangefinder 100 will be described. FIG. 12 is a flow chart explaining this operation. Referring to FIGS. 1 and 12, when rangefinder 100 is instructed to start rangefinding, determination unit 13 calculates an index value (step S11). This was explained in FIG. The determination unit 13 determines whether or not the index value exceeds a predetermined threshold (step S12).

判定部13が、指標値がしきい値以下と判定したとき(ステップS12でNo)、測距部12は、第1の測距(ステレオカメラ2を用いた測距)を実行する(ステップS13)。測距部12は、測距を終了する命令がされたか否かを判断する(ステップS14)。測距部12は、測距を終了する命令がされたと判断したとき(ステップS14でYes)、測距を終了する(ステップS15)。測距部12は、測距を終了する命令がされていないと判断したとき(ステップS14でNo)、測距装置100は、ステップS11の処理に戻る。 When the determination unit 13 determines that the index value is equal to or less than the threshold value (No in step S12), the distance measurement unit 12 executes first distance measurement (distance measurement using the stereo camera 2) (step S13). ). The distance measurement unit 12 determines whether or not an instruction to end the distance measurement has been issued (step S14). When the distance measuring unit 12 determines that an instruction to end the distance measurement has been issued (Yes in step S14), the distance measurement ends (step S15). When the distance measuring unit 12 determines that the instruction to end the distance measurement has not been issued (No in step S14), the distance measuring device 100 returns to the process of step S11.

判定部13が、指標値がしきい値を超えていると判定したとき(ステップS12でYes)、測距部12は、第2の測距(光ビームLを用いた測距)を実行し(ステップS16)、測距装置100はステップS14を実行する。 When the determination unit 13 determines that the index value exceeds the threshold value (Yes in step S12), the distance measurement unit 12 executes second distance measurement (distance measurement using the light beam L). (Step S16), the distance measuring device 100 executes step S14.

実施形態の主な効果を説明する。図3を参照して、本発明者は、配管203(測距対象までの空間)に浮遊する粉塵に着目した。第1の測距(ステレオカメラ2を用いた測距)は、測距範囲が広い長所を有し、配管203に存在する粉塵の影響を受けやすい短所を有する(粉塵の濃度が高くなると、測距が不可能となる)。第2の測距(光ビームLを用いた測距)は、配管203に浮遊する粉塵の影響を受けにくい長所を有し(粉塵の濃度が高くても測距が可能である)、測距範囲が狭い短所を有する。 Main effects of the embodiment will be described. Referring to FIG. 3, the inventor focused on dust floating in pipe 203 (the space up to the object of distance measurement). The first distance measurement (distance measurement using the stereo camera 2) has the advantage of a wide distance measurement range, but has the disadvantage of being easily affected by dust present in the pipe 203 (when the concentration of dust increases, the measurement becomes more difficult). distance becomes impossible). The second distance measurement (distance measurement using the light beam L) has the advantage of being less susceptible to dust floating in the pipe 203 (distance can be measured even if the concentration of dust is high). It has the disadvantage of having a narrow range.

図3および図12を参照して、測距装置100は、配管203に浮遊する粉塵により、第1の測距ができない判定をしたとき(ステップS12でYes)、第2の測距を実行し(ステップS16)、第1の測距ができる判定をしたとき(ステップS12でNo)、第1の測距を実行する(ステップS13)。従って、実施形態によれば、堆積物300(測距対象)が置かれた環境に応じて、ステレオカメラ2を用いた測距と光ビームLを用いた測距とを使い分けることができる。 Referring to FIGS. 3 and 12, distance measuring apparatus 100 executes second distance measurement when it is determined that the first distance measurement cannot be performed due to dust floating in pipe 203 (Yes in step S12). (Step S16) When it is determined that the first distance measurement can be performed (No in step S12), the first distance measurement is performed (step S13). Therefore, according to the embodiment, ranging using the stereo camera 2 and ranging using the light beam L can be selectively used according to the environment in which the deposit 300 (target for ranging) is placed.

測距装置100が配管203(製品)の内部に配置される場合、測距装置100を冷却するための設備(冷却用配管等)も配管203の内部に配置される必要がある。この場合、測距装置100、および、これを冷却するための設備が、配管203の内部に配置されているので、これらのメンテナンスに手間を要する。実施形態によれば、測距装置100、および、これを冷却するための設備(不図示)が、配管203の外部に配置されるので、これらのメンテナンスに手間がかかることはない。 When the distance measuring device 100 is arranged inside the pipe 203 (product), equipment for cooling the distance measuring device 100 (cooling pipe, etc.) also needs to be arranged inside the pipe 203 . In this case, since the distance measuring device 100 and the equipment for cooling it are arranged inside the pipe 203, it takes time and effort to maintain them. According to the embodiment, the distance measuring device 100 and the equipment (not shown) for cooling it are arranged outside the pipe 203, so maintenance thereof is not troublesome.

測距装置100が配管203の内部に配置される場合、測距装置100に堆積物300が付着することにより、ステレオカメラ2の視野が妨げられることがある。実施形態によれば、測距装置100が配管203の外部に配置されるので、このようなことは発生しない。 When the distance measuring device 100 is arranged inside the pipe 203 , deposits 300 adhering to the distance measuring device 100 may obstruct the field of view of the stereo camera 2 . According to the embodiment, the ranging device 100 is arranged outside the pipe 203, so this does not occur.

2 ステレオカメラ
20(20-1,20-2) カメラ
3(3-1,3-2) バンドパスフィルタ
4 発光部
7 ポート(ノズル)
71 ポート本体
72 フランジ
73 貫通穴
100 測距装置
203 配管
300 堆積物(測距対象の一例)
301 堆積物が堆積するエリア
302,303 堆積物の一部分
304,305 エッジ
D 貫通穴の直径
L 光ビーム
P1 配置位置
P2 測定点
RL 反射光
S 2つのカメラの間隔
2 Stereo camera 20 (20-1, 20-2) Camera 3 (3-1, 3-2) Bandpass filter 4 Light emitting unit 7 Port (nozzle)
71 Port main body 72 Flange 73 Through hole 100 Rangefinder 203 Piping 300 Deposits (an example of a target for range measurement)
301 deposit area 302, 303 deposit portion 304, 305 edge D through-hole diameter L light beam P1 placement position P2 measurement point RL reflected light S distance between two cameras

Claims (7)

ステレオカメラと、
発光部と、
前記ステレオカメラが撮影した測距対象の画像を基にして、前記測距対象までの距離を測定する第1の測距と、前記発光部が前記測距対象に光ビームを照射して、反射されてきた反射光を基にして、前記測距対象までの距離を測定する第2の測距と、を選択して実行する測距部と、
前記測距対象までの空間に存在する粉塵により、前記第1の測距ができるか否かを判定する判定部と、を備え、
前記測距部は、前記第1の測距ができない判定がされたとき、前記第2の測距を実行し、前記第1の測距ができる判定がされたとき、前記第1の測距を実行し、
前記判定部は、前記粉塵の濃度を示す指標値を予め定められたしきい値と比較し、前記指標値が前記しきい値を超えているとき、前記第1の測距ができないと判定し、前記指標値が前記しきい値以下のとき、前記第1の測距ができると判定し、
前記指標値は、前記画像に対するエッジ検出によって検出された、前記画像に写る前記測距対象のエッジを構成する画素の数を基にしている、測距装置。
a stereo camera,
a light emitting unit;
first distance measurement for measuring the distance to the distance measurement target based on the image of the distance measurement target captured by the stereo camera; a distance measurement unit that selects and executes a second distance measurement that measures the distance to the distance measurement object based on the reflected light that has been received;
a determination unit that determines whether or not the first distance measurement can be performed based on dust existing in the space up to the distance measurement target,
The distance measurement unit executes the second distance measurement when it is determined that the first distance measurement cannot be performed, and performs the first distance measurement when it is determined that the first distance measurement is possible. and run
The determination unit compares an index value indicating the density of the dust with a predetermined threshold value, and determines that the first distance measurement cannot be performed when the index value exceeds the threshold value. determining that the first distance measurement can be performed when the index value is equal to or less than the threshold;
The distance measuring device, wherein the index value is based on the number of pixels forming an edge of the object of distance measurement in the image, which is detected by edge detection on the image.
前記エッジ検出によって検出された前記測距対象のエッジを構成する画素の数をn1とし、前記画像に写る、前記測距対象が発生するエリアの面積を構成する画素の数をn2とし、前記エッジ検出によって検出されたエッジを構成する画素の数をn3とし、前記エッジ検出によって検出された前記エリアの形状を示すエッジを構成する画素の数をn4としたとき、前記指標値は下記式で示される、請求項1記載の測距装置。
n1=n3-n4
指標値=n1/n2
Let n1 be the number of pixels forming the edge of the target for distance measurement detected by the edge detection, n2 be the number of pixels forming the area of the area in which the target for distance measurement is generated in the image, and n2 be the number of pixels forming the edge. When the number of pixels forming an edge detected by detection is n3, and the number of pixels forming an edge showing the shape of the area detected by the edge detection is n4, the index value is expressed by the following formula. 2. The range finder of claim 1, wherein
n1=n3-n4
Index value = n1/n2
前記測距装置は、ゴミ焼却炉および前記ゴミ焼却炉と連結された配管の少なくとも一方である製品の外部に配置され、前記製品に設けられた、前記製品の内部につながる貫通穴を介して、前記内部に発生した前記測距対象までの距離を測定する、請求項に記載の測距装置。 The distance measuring device is arranged outside the product, which is at least one of a garbage incinerator and a pipe connected to the garbage incinerator, through a through hole provided in the product that leads to the inside of the product, 2. The range finder according to claim 1 , which measures the distance to said range-finding object generated inside said range finder. ステレオカメラと、
発光部と、
前記ステレオカメラが撮影した測距対象の画像を基にして、前記測距対象までの距離を測定する第1の測距と、前記発光部が前記測距対象に光ビームを照射して、反射されてきた反射光を基にして、前記測距対象までの距離を測定する第2の測距と、を選択して実行する測距部と、
前記測距対象までの空間に存在する粉塵により、前記第1の測距ができるか否かを判定する判定部と、を備える測距装置であって
前記測距部は、前記第1の測距ができない判定がされたとき、前記第2の測距を実行し、前記第1の測距ができる判定がされたとき、前記第1の測距を実行し、
前記測距装置は、ゴミ焼却炉および前記ゴミ焼却炉と連結された配管の少なくとも一方である製品の外部に配置され、前記製品に設けられた、前記製品の内部につながる貫通穴を介して、前記内部に発生した前記測距対象までの距離を測定する、測距装置。
a stereo camera,
a light emitting unit;
first distance measurement for measuring the distance to the distance measurement target based on the image of the distance measurement target captured by the stereo camera; a distance measurement unit that selects and executes a second distance measurement that measures the distance to the distance measurement object based on the reflected light that has been received;
a determination unit that determines whether or not the first distance measurement can be performed based on dust present in a space up to the distance measurement target, the distance measuring device comprising:
The distance measurement unit executes the second distance measurement when it is determined that the first distance measurement cannot be performed, and performs the first distance measurement when it is determined that the first distance measurement is possible. and run
The distance measuring device is arranged outside the product, which is at least one of a garbage incinerator and a pipe connected to the garbage incinerator, through a through hole provided in the product that leads to the inside of the product, A ranging device that measures a distance to the ranging object generated inside the device.
前記ステレオカメラを構成する一方のカメラと他方のカメラとの間隔は、前記一方のカメラおよび前記他方のカメラが前記貫通穴を介して前記測距対象の撮影が可能となる前記間隔の最大値である、請求項4に記載の測距装置。 The distance between one camera and the other camera constituting the stereo camera is the maximum value of the distance at which the one camera and the other camera can photograph the range-finding object through the through hole. 5. The rangefinder according to claim 4, wherein 前記発光部は、赤色の波長帯より短い波長帯に含まれる波長を有する前記光ビームを前記測距対象に照射し、
前記測距装置は、前記ステレオカメラと前記貫通穴との間に配置され、前記光ビームの波長に対して透過性を有し、前記赤色の波長帯以上をカットする光学フィルタをさらに備え、
前記測距部は、前記ステレオカメラを構成するカメラの一つを用いて撮影された前記反射光の画像を基にして、三角測量方式で前記測距対象までの距離を測定する前記第2の測距を実行する、請求項4または5に記載の測距装置。
The light emitting unit irradiates the range-finding object with the light beam having a wavelength included in a wavelength band shorter than the wavelength band of red,
The distance measuring device further comprises an optical filter disposed between the stereo camera and the through hole, having transparency to the wavelength of the light beam, and cutting the red wavelength band or higher,
The second distance measuring unit measures the distance to the distance measuring object by a triangulation method based on the image of the reflected light captured by one of the cameras constituting the stereo camera. 6. A ranging device according to claim 4 or 5, for performing ranging.
ステレオカメラが撮影した測距対象の画像を基にして、前記測距対象までの距離を測定する第1の測距と、発光部が前記測距対象に光ビームを照射して、反射されてきた反射光を基にして、前記測距対象までの距離を測定する第2の測距と、を選択して実行する測距方法であって、
前記測距対象までの空間に存在する粉塵により、前記第1の測距ができるか否かを判定する判定ステップと、
前記第1の測距ができない判定がされたとき、前記第2の測距を実行し、前記第1の測距ができる判定がされたとき、前記第1の測距を実行する測距ステップと、を備え、
前記判定ステップは、前記粉塵の濃度を示す指標値を予め定められたしきい値と比較し、前記指標値が前記しきい値を超えているとき、前記第1の測距ができないと判定し、前記指標値が前記しきい値以下のとき、前記第1の測距ができると判定し、
前記指標値は、前記画像に対するエッジ検出によって検出された、前記画像に写る前記測距対象のエッジを構成する画素の数を基にしている、測距方法。
A first distance measurement for measuring the distance to the distance measurement object based on the image of the distance measurement object taken by the stereo camera, and a light emitting unit irradiating the distance measurement object with a light beam, a second distance measurement for measuring the distance to the distance measurement target based on the reflected light obtained from the distance measurement method, wherein
a determination step of determining whether or not the first distance measurement can be performed by dust existing in the space up to the distance measurement target;
a ranging step of performing the second ranging when it is determined that the first ranging cannot be performed, and performing the first ranging when it is determined that the first ranging can be performed; and
The determining step compares an index value indicating the density of the dust with a predetermined threshold value, and determines that the first distance measurement cannot be performed when the index value exceeds the threshold value. determining that the first distance measurement can be performed when the index value is equal to or less than the threshold;
The distance measurement method according to claim 1, wherein the index value is based on the number of pixels forming an edge of the distance measurement object appearing in the image, detected by edge detection for the image.
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