JP7468782B2 - 被測定物の3次元の絶対位置の計測方法、および溶融物位置の検出方法 - Google Patents
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Description
[1] 3次元直交座標系を用いて、被測定物上の任意の3点を含む平面に存在する被測定点の3次元の絶対位置を画像から計測する方法であって、
基準とする点とカメラの相対位置を測定する工程と、
前記被測定点を前記カメラで撮影し画像を取得する工程と、
前記画像から前記被測定点の前記カメラのレンズ位置を原点とする3次元相対位置座標を算出する工程と、
前記相対位置と前記3次元相対位置座標とから前記被測定点の3次元の絶対位置を算出する工程と、を備える被測定物の3次元の絶対位置の計測方法。
[2] 前記平面が、前記3次元直交座標系の直交する3つの軸のうちの2つの軸を含む平面である[1]に記載の被測定物の3次元の絶対位置の計測方法。
[3] 前記被測定点が、前記平面に存在する流体上の点である[1]に記載の3次元の絶対位置の計測方法。
[4] 前記被測定点が、前記平面に存在する流体上の点である[2]に記載の3次元の絶対位置の計測方法。
[5] [1]~[4]のいずれかに記載の3次元の絶対位置の計測方法を用いて、溶鉱炉下部に溶融物を排出する排出孔を有する溶鉱炉から排出される溶融物上の被測定点の3次元の絶対位置を計測する溶融物位置の検出方法。
図1に、カメラと被測定物上の被測定点Pの位置関係を示す。以下、図1を参照しつつ本発明による被測定物16の3次元の絶対位置の計測方法を説明する。
F(X,Y,Z)=0・・・(4)
(4)式を加えることで、点Pとカメラの相対位置を求めることができる。
本発明の妥当性を確認するために、検証実験を行った。図2に検証実験の様子を示す。実験では、高炉を模した円筒形のプラスチック容器に液体を排出できる排出孔22を取り付けた簡易出銑模型21(以下、単に模型ともいう、)を用いて高炉の出銑を模擬した。排出孔22直下には、一定間隔で目盛りが振ってある棒23(以下、単に棒ともいう、)が取り付けられている。実験中は2つのカメラ24とカメラ25を用いて撮影を行った。
Y=0・・・(6)
実施例2では、本技術を用いて溶鉱炉Bから排出される溶融物の位置105の検出を試みる。なお、溶融物の位置105とは、溶鉱炉Bの内部において、炉底から溶融物の上面までの高さを指す。実施例2で行った方法を、図9を用いて説明する。溶鉱炉Bは約5000m3の容量であり、炉下部には溶融物の液溜まり101と溶融物を溶鉱炉Bから取り出すための排出孔102が存在する。溶融物が排出孔102から流れ出ると、溶融物流れ104が放物線状に発生し、溶鉱炉Bの近くに設置されたカメラ103で撮影される。カメラ103の絶対座標における位置とカメラアングルは既知である。実施例2では、図10に示すように、カメラ103によって溶融物流れ104を撮影し、被写体として写っている画像に本技術を適用し、溶融物流れ104上の位置座標を求める。その後、図10に示した溶融物流れ104の放物線107の方程式を求め、そこから溶融物の排出速度と溶融物の位置105を段階的に求める。ここで求まった溶融物位置105と、実測して幾何学的に求めた溶融物の位置105との比較を行い、本技術の位置座標の計測方法の検証を行う。また、実施例2では絶対座標系α’は排出孔102を原点として水平面に対して上向きをZ軸として、溶融物流れ104は常にXZ平面に存在すると仮定した。その時、放物線107の方程式は投射運動の物体が描く軌跡と同様の原理で重力加速度g(m/s2)、溶融物の排出速度vtap(m/s)、溶融物の排出角度θtap(rad)を用いて(7)式で与えられる。
Z=aX2+bX・・・(8)
12:カメラ内のレンズ
13a:撮像素子
13b:仮想の撮像素子
14:画像
15:カメラの光軸
16:被測定物
21:簡易出銑模型
22:排出孔
23:目盛りが振ってある棒
24:カメラ(実測値の測定用)
25:カメラ(本技術の実施用)
41:画像
42:排出流
43:排出流飛距離
44:排出孔高さ
A:被測定点
61:画像
101:溶融物の液溜まり
102:排出孔
103:カメラ
104:溶融物流れ
105:溶融物の位置
106:排出孔高さ
107:溶融物流れの放物線
108:排出距離
B:溶鉱炉
α:絶対座標系
β:写真座標系
α’:絶対座標系(実施例2)
β’:写真座標系(実施例2)
Claims (2)
- 3次元直交座標系を用いて、被測定物上の任意の3点を含む平面に存在する被測定点の3次元の絶対位置を画像から計測する方法であって、
基準とする点とカメラの相対位置を測定する工程と、
前記被測定点を前記カメラで撮影し画像を取得する工程と、
前記画像から前記被測定点の前記カメラのレンズ位置を原点とする3次元相対位置座標を算出する工程と、
前記相対位置と前記3次元相対位置座標とから前記被測定点の3次元の絶対位置を算出する工程と、を備え、
前記被測定点が、前記平面に存在する流体上の点であり、
前記平面が、前記3次元直交座標系の直交する3つの軸のうちの2つの軸を含む平面である、
被測定物の3次元の絶対位置の計測方法。 - 請求項1に記載の3次元の絶対位置の計測方法を用いて、溶鉱炉下部に溶融物を排出する排出孔を有する溶鉱炉から排出される溶融物上の被測定点の3次元の絶対位置を計測する溶融物位置の検出方法。
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