JPH01121714A - 距離の非接触測定方法 - Google Patents
距離の非接触測定方法Info
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- JPH01121714A JPH01121714A JP27902987A JP27902987A JPH01121714A JP H01121714 A JPH01121714 A JP H01121714A JP 27902987 A JP27902987 A JP 27902987A JP 27902987 A JP27902987 A JP 27902987A JP H01121714 A JPH01121714 A JP H01121714A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000001028 reflection method Methods 0.000 description 2
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は１例−えば工業炉の内部（ＲＨ槽内、混銑車内
等）の耐火物の損耗状態を監視および測定する際などに
用いて好適な、距離の非接触測定方法に関するものであ
る。
等）の耐火物の損耗状態を監視および測定する際などに
用いて好適な、距離の非接触測定方法に関するものであ
る。
［従来の技術］
従来の非接触距離測定方法の一例として、レーザによる
三角温室の概念を第４図に示す。同第４図において、４
は距離を測定される被測定物、６はレーザ投光器、７は
レーザ受光器である。
三角温室の概念を第４図に示す。同第４図において、４
は距離を測定される被測定物、６はレーザ投光器、７は
レーザ受光器である。
被測定物４にレーザ投光器６から水平（または垂直）に
レーザ光線を投射し、同レーザ光線が被測定物４の表面
で乱反射を起し、同乱反射光線を、レーザ投光器６より
予め定められた距離ｄにレーザ投光器６と垂直（または
水平）に設置されたし−ザ受光器７で受けて、受光量の
最大点より受光角度を測定する。
レーザ光線を投射し、同レーザ光線が被測定物４の表面
で乱反射を起し、同乱反射光線を、レーザ投光器６より
予め定められた距離ｄにレーザ投光器６と垂直（または
水平）に設置されたし−ザ受光器７で受けて、受光量の
最大点より受光角度を測定する。
すなわち、レーザ投光器６とレーザ受光器７とを結ぶ直
線に対する、反射光線の入射角θを測定することにより
１次式に基づいて距離Ｘが算出される。
線に対する、反射光線の入射角θを測定することにより
１次式に基づいて距離Ｘが算出される。
ｘ＝ｔａｎθ × ｄ
距１１２１！定方法として、上記三角測定方法以外にも
、光ヘテロダイン方式、光切断方式、ステレオスコープ
方式、超音波マイクロ波反射方式等が、一般に知られて
いる。
、光ヘテロダイン方式、光切断方式、ステレオスコープ
方式、超音波マイクロ波反射方式等が、一般に知られて
いる。
［解決しようとする問題点］
しかしながら、これらの距離測定方法を工業炉内の耐火
物の損耗状態の監視および測定に適用しようとすると、
次のような問題点がある。
物の損耗状態の監視および測定に適用しようとすると、
次のような問題点がある。
（１）レーザによる三角測定方法では距離は測定できる
が、面の状態が把握できない。
が、面の状態が把握できない。
（２）レーザによる三角測定方法では投光器６と受光器
７との距離ｄをある程度以上とる必要があるため、工業
炉内の耐火物監視用としては設備が大きくなる。
７との距離ｄをある程度以上とる必要があるため、工業
炉内の耐火物監視用としては設備が大きくなる。
（３）超音波、マイクロ波反射方式では工業炉内の温度
変化により波形が歪み、距離測定に大きな誤差が生ずる
。
変化により波形が歪み、距離測定に大きな誤差が生ずる
。
本発明は、上記の問題点を解決しようとするもので、小
型で測定面の画像情報も得られる距離の非接触測定方法
を提供することを目的とする。
型で測定面の画像情報も得られる距離の非接触測定方法
を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明の距離の非接触測定方法は、投射方向が一定角度
範囲で往復変動するレーザ光線を測定原点に設置された
レーザ光源から被測定物に投射し、前記被測定物上に前
記レーザ光線により形成された光像を前記測定原点の至
近に設置されたテレビカメラによって撮影して、同テレ
ビカメラの撮影信号をテレビモニタ上に画像表示した後
、同テレビモニタの画面に表示された前記光像の映像の
変動幅を計測して、゛前記測定原点と前記被測定物との
距離を計算することを特徴としている。
範囲で往復変動するレーザ光線を測定原点に設置された
レーザ光源から被測定物に投射し、前記被測定物上に前
記レーザ光線により形成された光像を前記測定原点の至
近に設置されたテレビカメラによって撮影して、同テレ
ビカメラの撮影信号をテレビモニタ上に画像表示した後
、同テレビモニタの画面に表示された前記光像の映像の
変動幅を計測して、゛前記測定原点と前記被測定物との
距離を計算することを特徴としている。
［作用］
本発明は、距離計測装置を可能な限り小型化するという
観点でなされたもので、機器外形寸法的には、従来例第
４図の投光器６と受光器７との距離ｄを殆ど零とした場
合に相当する。
観点でなされたもので、機器外形寸法的には、従来例第
４図の投光器６と受光器７との距離ｄを殆ど零とした場
合に相当する。
狭い一定角度で光束を発する点光源を仮定し、その光束
をスクリーンに投射したときの光点′の大きさを考える
と、それは点光源とスクリーンとの距離に比例する。こ
の光点の大きさをテレビカメラで識別できれば１間接的
にスクリーンとの距離を知ることができる。
をスクリーンに投射したときの光点′の大きさを考える
と、それは点光源とスクリーンとの距離に比例する。こ
の光点の大きさをテレビカメラで識別できれば１間接的
にスクリーンとの距離を知ることができる。
本発明においては、レーザ光源によって点光源の機能を
実現し、レーザビームを一定角度範囲で偏向させて被測
定物に投射して、同被測定物上の光彩をテレビカメラで
撮影し、その信号をテレビモニタで画像再生し、再生画
像の大きさを計測することにより、被測定物の距離を計
算している。
実現し、レーザビームを一定角度範囲で偏向させて被測
定物に投射して、同被測定物上の光彩をテレビカメラで
撮影し、その信号をテレビモニタで画像再生し、再生画
像の大きさを計測することにより、被測定物の距離を計
算している。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。
第１図は実施例の測定方法による装置の斜視図であって
、１は測定原点に設置され投射方向を一定角度範囲αで
往復変動させなからレーザ光線を被測定物４に投射する
レーザ光源、２はレーザ光源１の近傍に設置され被測定
物４上に前記レーザ光線により作り出された光像を撮影
するテレビカメラ、３は同テレビカメラ２の撮影信号を
画像表示するテレビモニタである。
、１は測定原点に設置され投射方向を一定角度範囲αで
往復変動させなからレーザ光線を被測定物４に投射する
レーザ光源、２はレーザ光源１の近傍に設置され被測定
物４上に前記レーザ光線により作り出された光像を撮影
するテレビカメラ、３は同テレビカメラ２の撮影信号を
画像表示するテレビモニタである。
また、第２図において、５はテレビカメラ２のレンズで
ある。
ある。
ここで、前述（１）式の算出根拠を説明する。
第２図において、テレビカメラ２のレンズ５が測定原点
からＫだけ被測定物４に近い、位置にあるとして、前記
被測定物４上の実像ｔ１を焦点距離ｆなるレンズ５を通
してＬなる距離に写し出した像の大きさをｔ２ とした
とき Ｌ／（ｘ−Ｋ）＝（Ｌ−ｆ）／ｆ より１、／ｆ
＝（１／Ｌ）＋（１／（ｘ−Ｋ））−−（２）ｔ １／
ｔ ｚ ＝ （ｘ −Ｋ）／ Ｌ よりｔ
１／１２＝（ｘ−に−ｆ）／ｆ −−−−−−・−
Ｃ３）が成り立つ。
からＫだけ被測定物４に近い、位置にあるとして、前記
被測定物４上の実像ｔ１を焦点距離ｆなるレンズ５を通
してＬなる距離に写し出した像の大きさをｔ２ とした
とき Ｌ／（ｘ−Ｋ）＝（Ｌ−ｆ）／ｆ より１、／ｆ
＝（１／Ｌ）＋（１／（ｘ−Ｋ））−−（２）ｔ １／
ｔ ｚ ＝ （ｘ −Ｋ）／ Ｌ よりｔ
１／１２＝（ｘ−に−ｆ）／ｆ −−−−−−・−
Ｃ３）が成り立つ。
ここで、投射光方向変化の偏向中心が前記測定原点と一
致するようにレーザ光源１を配置したとすると、被測定
物４上のレーザ光線の変化（実像の寸法）１１は ｔ１＝ｘＩＩｔａｎα・・・・・・・・・・・・・９拳
（４）で表され、従って、テレビカメラ２で撮像した映
像の大きさｔ２は、 ｔ２＝ｘ−ｔａｎｃｚ・ｆ／（ｘ−に−ｆ）−−”（５
）となる。
致するようにレーザ光源１を配置したとすると、被測定
物４上のレーザ光線の変化（実像の寸法）１１は ｔ１＝ｘＩＩｔａｎα・・・・・・・・・・・・・９拳
（４）で表され、従って、テレビカメラ２で撮像した映
像の大きさｔ２は、 ｔ２＝ｘ−ｔａｎｃｚ・ｆ／（ｘ−に−ｆ）−−”（５
）となる。
テレビカメラ２とテレビモニタ３の組合せが一定である
とき、テレビモニタ３上の像の大きさｔと前記テレビカ
メラ２で撮像した映像の大きさｔ２ との比は変らず、
また、カメラ２の焦点距離ｆ、レーザ光偏向角度αを一
定としたとすると、ｔ＝Ａ−ｘ／（ｘ−に−ｆ）
・−−・・（１）Ａ：定数 の関係が成立する。
とき、テレビモニタ３上の像の大きさｔと前記テレビカ
メラ２で撮像した映像の大きさｔ２ との比は変らず、
また、カメラ２の焦点距離ｆ、レーザ光偏向角度αを一
定としたとすると、ｔ＝Ａ−ｘ／（ｘ−に−ｆ）
・−−・・（１）Ａ：定数 の関係が成立する。
本実施例の測定方法による装置はこのように構成されて
おり、この装置による距離測定は次のように行われる。
おり、この装置による距離測定は次のように行われる。
先ず、第１図のように被測定物４に対してレーザ光源１
、テレビカメラ２を配置し、テレビモニタ３にレーザ光
の映像を得るように調整する。テレビカメラ２の焦点調
整後に、テレビモニタ３画面上の偏向レーザ光の映像の
大きさｔを計測する。
、テレビカメラ２を配置し、テレビモニタ３にレーザ光
の映像を得るように調整する。テレビカメラ２の焦点調
整後に、テレビモニタ３画面上の偏向レーザ光の映像の
大きさｔを計測する。
その後、レーザ光源１とテレビカメラ２の和室位置を変
えないようにしながら、テレビカメラ２との距離Ｘを任
意に変更できるスクリーン（図示せず）を撮影するよう
にし、テレビモニタ３画面上の偏向レーザ光の映像の大
きさｔｏが前記ｔと同じとなるＸを計測すると、そのＸ
が求める距離Ｘとなる。
えないようにしながら、テレビカメラ２との距離Ｘを任
意に変更できるスクリーン（図示せず）を撮影するよう
にし、テレビモニタ３画面上の偏向レーザ光の映像の大
きさｔｏが前記ｔと同じとなるＸを計測すると、そのＸ
が求める距離Ｘとなる。
この場合、事前にスクリーンとの距離Ｘとテレビモニタ
３画面上の偏向レーザ光の映像の大きさｔｏの対応を計
測して、較正表を用意しておいてもよいのは、勿論であ
る。
３画面上の偏向レーザ光の映像の大きさｔｏの対応を計
測して、較正表を用意しておいてもよいのは、勿論であ
る。
以下、計測の具体例を示す。
第１図のようにテレビカメラ２の直ぐ横にレーザ光源１
を設置し、同レーザ光源１を一定角度α（実験では５°
）振らし、被測定物４に投射した。
を設置し、同レーザ光源１を一定角度α（実験では５°
）振らし、被測定物４に投射した。
被測定物４とレーザ光源１との距離Ｘを変えて、テレビ
カメラ２からの信号をテレビモニタ３に送第１表 信し、被測定物４の画像を写し出し、テレビモニタ３上
に写し出されたレーザ光線の変化幅ｔを測定した。ｔと
Ｘのデータを第１表に示す。それをグラフにしたのが第
３図で、テレビモニタ３上の映像の大きさｔから距離Ｘ
を一義的に求めることができるのがわかる。
カメラ２からの信号をテレビモニタ３に送第１表 信し、被測定物４の画像を写し出し、テレビモニタ３上
に写し出されたレーザ光線の変化幅ｔを測定した。ｔと
Ｘのデータを第１表に示す。それをグラフにしたのが第
３図で、テレビモニタ３上の映像の大きさｔから距離Ｘ
を一義的に求めることができるのがわかる。
次に、レーザ光源１とテレビカメラ２の位置関係を変え
ないで距離Ｘ既知の熱処理炉内壁をａ察用小窓を通じ計
測して、同様の精度を確認した。
ないで距離Ｘ既知の熱処理炉内壁をａ察用小窓を通じ計
測して、同様の精度を確認した。
このとき、従来の計測方法（第４図の方法）に比し、レ
ーザ光の光彩がはるかに明瞭であることが観察された。
ーザ光の光彩がはるかに明瞭であることが観察された。
これは、高温の炉内は赤色に発光しているためレーザ光
彩のコントラストが得にくいが、本実施例方法において
は、照射光軸と撮影光軸が略同方向で輝度の高い直接反
射光を取り込むことができ、コントラストが改善される
ためである。
彩のコントラストが得にくいが、本実施例方法において
は、照射光軸と撮影光軸が略同方向で輝度の高い直接反
射光を取り込むことができ、コントラストが改善される
ためである。
このように、本実施例の方法による測定装置で。
入口開口部の小さい炉の内部の壁までの距離を正確に測
定し、あわせて、内壁の表面状況をモニタ画面で視認す
ることができた。使用したレーザ光源及びテレビカメラ
は小型で、かつ、近接配置しであるので、操作性が良好
であった。
定し、あわせて、内壁の表面状況をモニタ画面で視認す
ることができた。使用したレーザ光源及びテレビカメラ
は小型で、かつ、近接配置しであるので、操作性が良好
であった。
［発明の効果］
本発明の距離の非接触測定方法は、投射方向が一定角度
範囲で往復変動するレーザ光線を測定原点に設置された
レーザ光源から被測定物に投射し。
範囲で往復変動するレーザ光線を測定原点に設置された
レーザ光源から被測定物に投射し。
前記被測定物上に前記レーザ光線により形成された光像
を前記測定原点の至近に設置されたテレビカメラによっ
て撮影して、同テレビカメラの撮影信号をテレビモニタ
上に画像表示した後、同テレビモニタの画面に表示され
た前記光像の映像の変動幅を計測して、前記測定原点と
前記被測定物との距離を計算するので、 （１）距離測定が、炉内温度の影響等を受けず正確に行
える。
を前記測定原点の至近に設置されたテレビカメラによっ
て撮影して、同テレビカメラの撮影信号をテレビモニタ
上に画像表示した後、同テレビモニタの画面に表示され
た前記光像の映像の変動幅を計測して、前記測定原点と
前記被測定物との距離を計算するので、 （１）距離測定が、炉内温度の影響等を受けず正確に行
える。
（２）被測定物の表面が目で見ることができる。
（３）レーザ光源とカメラをより近づけて測定装置が構
成できるので、装置が小型化できる。
成できるので、装置が小型化できる。
（４）レーザ光彩が明瞭で、高い炉内温度でも測定が容
易である。
易である。
以上の優れた効果が得られる。
第１図は実施例の測定方法による装置の斜視図、第２図
は同方法の光学系を説明する図、第３図は実測結果を示
すグラフ、第４図は従来のレーザ三角測定方法による装
置の側面図である。−１・・・・・・レーザ光源、２・
・・・・・テレビカメラ、３・・・・・・テレビモニタ
、４・・・・・・被測定物、５・・・・・・レンズ。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼所 代理人 弁理士 小 林 傅 第１図 第２図 第３図 Ｘ （ｍｍ） 第４図
は同方法の光学系を説明する図、第３図は実測結果を示
すグラフ、第４図は従来のレーザ三角測定方法による装
置の側面図である。−１・・・・・・レーザ光源、２・
・・・・・テレビカメラ、３・・・・・・テレビモニタ
、４・・・・・・被測定物、５・・・・・・レンズ。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼所 代理人 弁理士 小 林 傅 第１図 第２図 第３図 Ｘ （ｍｍ） 第４図
Claims (1)
- （１）被測定物までの距離を非接触で測定する距離の非
接触測定方法において、投射方向が一定角度範囲で往復
変動するレーザ光線を測定原点に設置されたレーザ光源
から被測定物に投射し、前記被測定物上に前記レーザ光
線により形成された光像を前記測定原点の至近に設置さ
れたテレビカメラによって撮影して、同テレビカメラの
撮影信号をテレビモニタ上に画像表示した後、同テレビ
モニタの画面に表示された前記光像の映像の変動幅ｔを
計測して、下式（１）により前記測定原点と前記被測定
物との距離ｘを計算することを特徴とする距離の非接触
測定方法。 ｔ＝Ａ・ｘ／（ｘ−Ｋ−ｆ）………（１） ただし、 ｆ：テレビカメラのレンズの焦点距離 Ｋ：測定原点からテレビカメラのレンズまでの距離 Ａ：前記テレビカメラおよびテレビモニタの仕様と投射
レーザ光線の往復変動角度とから予め決定される定数
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27902987A JPH01121714A (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 距離の非接触測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27902987A JPH01121714A (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 距離の非接触測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01121714A true JPH01121714A (ja) | 1989-05-15 |
Family
ID=17605400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27902987A Pending JPH01121714A (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 距離の非接触測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01121714A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0421808U (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-24 | ||
| JP2007163363A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 距離測定装置 |
| JP2007187581A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Casio Comput Co Ltd | 測距装置及び測距方法 |
| JP2011164114A (ja) * | 2011-04-08 | 2011-08-25 | Casio Computer Co Ltd | 測距装置及び測距方法 |
| CN110940312A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-31 | 的卢技术有限公司 | 一种结合激光设备的单目相机测距方法及系统 |
-
1987
- 1987-11-06 JP JP27902987A patent/JPH01121714A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0421808U (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-24 | ||
| JP2007163363A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 距離測定装置 |
| JP2007187581A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Casio Comput Co Ltd | 測距装置及び測距方法 |
| JP2011164114A (ja) * | 2011-04-08 | 2011-08-25 | Casio Computer Co Ltd | 測距装置及び測距方法 |
| CN110940312A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-31 | 的卢技术有限公司 | 一种结合激光设备的单目相机测距方法及系统 |
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