JPH0483106A - 溶炉内壁の測定方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、製鋼工場における取鍋、転炉、ＲＨ槽、電気
炉等の如き溶炉に内張される耐火物の損耗状態を測定す
る方法に間する。

従来技術 取鍋、転炉、ＲＨ槽、電気炉等の溶炉に内張される耐火
物は、溶損により損耗していくことが避けられないが、
損耗が激しくなると、やがては損耗した箇所より鉄皮が
赤熱し、ついには核部より溶銑や溶鋼が洩れ出るように
なる。こうした事故を防ぐためには、耐火物の損耗の程
度を把握し、損耗が一定量以上進行した箇所には耐火物
を吹付けて補修せねばならない、そこで、こうした溶炉
では、耐火物の損耗プロフィルを把握することが必要と
なり、そのため従来は作業者が溶炉内に入り込んで直接
測定したり、レーザ光を直接被測定点に当て、反射する
までの時間を求めて距離を測定していた。

しかしながら溶炉内に人が入り込んで直接測定する前者
の方法による場合、溶炉が冷めて人が入り込めるように
なってからでないと、測定することができず、またレー
ザ光による後者の方法による場合には、−か所の測定に
時間がか−るため測定箇所が制約されてポイントごとの
測定とならざるを得なくなりがちで、全体的なプロフィ
ルの把握が困難である。

溶炉内壁の耐火物の損耗プロフィルを測定する方法とし
てはこのほか、アークランプによって発した光を集光レ
ンズと絞り機構によりスポット光として炉壁に当て、カ
メラ中心線をモニターテレビカメラのセンターラインに
合わせたテレビカメラで上記スポット光を撮像すること
によりモニターテレビカメラの画面に表示されるスポッ
ト光点のセンターラインからの位置をマイクロスケーラ
によって計測し、損耗プロフィルを求める方法が提案さ
れている（特開昭６３−２５２２４２号）。

発明が解決しようとする課題 上述するような従来の方法では、いづれにしても炉壁の
全体的なプロフィルを測定するのにかなりな時間がか＼
る。

本発明は計測をリアルタイムで行って炉壁の全体的なプ
ロフィルの測定を短時間で精度よく自動的に行えるよう
にしたものである。

課題の解決手段 本発明はそのため、ＣＯＤカメラ、テレビカメラ等の如
き撮像装置の両側よりレーザ光を撮像装置の画角の中心
線に対し、それぞれ一定の角度で交叉するようにして照
射し、炉壁に当る両レーザスポットを撮像装置で撮像し
て画像上における各スポット光点の重心位置の座標を画
素又は解像線数から求め、ついで両スポット光点の重心
位置間の距離を算出する過程を経て撮像装置から炉壁ま
での距離を算出するようにしたもので、撮像装置から炉
壁までの距Ｍ１１は次の数式から求められる。

（ｈ＋　　”ｈａ）　　Ｚａ ここでＺｏｚｉｉｉ像の一座標軸上における画素又は解
像線の総数 り、、ｈ、：撮像装置とレーザ光の照射位置間の距離 θ１．θ□　：撮像装置の画角の中心線に対するレーザ
光の照射角度 θ：撮像装置の画角の１／２ ２：上記座標軸上における両スポット 光点の重心位置間の画素又は解像 線の数 作用 第３図に示すように、撮像装置の両側よりレーザ光を、
撮像装置の画角２θの中心線に対し、−方のレーザ光は
炉壁の被測定点１に角度θ１で、他方のレーザ光は被測
定点すに角度θ２でそれぞれ照射し、炉壁上のレーザス
ポットを撮像装置で撮像する。そして画像処理する。こ
れにより炉壁上の上記中心線から距１１ｙ＋Ｉｌｌれた
被測定点ａは、画像上ではセンターラインから距１１１
！Ｚ、　Ｍれたレーザスポット光点として、炉壁上の中
心線から距ｊｌｆｙｚｌｌれた被測定点すは、上記セン
ターラインから距離２．離れたレーザスポット光点とし
てそれぞれ表わされる（第４図）、スポット光点の座標
は、該光点上の画素又は解像線の座標から求められるが
、スポット光点は複数の画素又は解像線上にまたがって
いるため先ず、その重心位置が算出される。ついでセン
ターラインからの距離Ｚｌ、Ｚｔが算出される。

距離Ｚｒ、Ｚｚは三角法により次のように表わすことが
できる。

ｊ、ｔａａ　　θ、−ｈ、ｚ。

Ｚ＋” ｊｌｔａａθ　　　　　２ ｊ、ｔａｎ　　θ、−ｈ、ｚ。

Ｚｘ” １、ｔａｎθ　　　　　２ したがって両スポット光点の重心位置間の距離２は、 ２−２．＋２゜ ｊ＋（ｔａｎ　　θ＋　　＋ｔａｎ　　＃１）−（ｈ＋
　　＋　ｈｔ）　　　　　Ｚ＊ｊ、ｔａｎ　　θ　　　
　　　　　　　　　　　　　２として表され、撮像装置
から炉壁までの距離！。

は、 （ｔａｎ　　θ、　　＋ｔａｎ　　θｘ）　　Ｚ＊　−
２Ｚ　ｔａｎ　　θ・・・・・・　α） として求められる。

距Ｈｉｒはａ点或いはｂ点の距ｇｌ　ｚ　＋或いはＺよ
の上記式から求めることもできるが、ａｂ間の距離２と
して求めることにより上記座標軸上における距離が拡大
して検出され（ｈｌ＝ｈよ、θ１＝θ。

とし・ｙｌ＝ｙ！とすると、センターラインからスポッ
ト光点までの距離が２倍に拡大して検出される）、距離
２０判別が容易となる。

以上のようにして撮像装置から炉壁までの距離が求めら
れるが、溶炉内壁の測定は、撮像装置として例えば画面
走査時間が１／６ｏ秒のテレビカメラを用いて撮像した
場合、６分間で３６０か所、すなわちｌｏづ＼行うこと
ができる。

実施例 第１図は本発明方法で使用する測定装置の一例を示すも
ので、耐熱性を有し、透明な撮影用窓を備えた筒状本体
１内には、撮像装置としてのＣＣＤカメラ２と、その上
下に配置されるレーザ光源３及びレーザ光源３から発す
るレーザ光を所定角度に屈折させるプリズム４とを備え
ている。

ＣＣＤカメラ２で撮像された画像は第２図に示されるよ
うに、モニターテレビ５に写し出されるとともに光ディ
スク６に記録され、かつ画像処理装置７に送られて二値
化及びノイズ処理されたのちその出力画像がフレームメ
モリ８に記憶される。

画像処理装置７からの出力画像に基づいてまた、演算処
理装置（パソコン）９がスポット光点の画素の座標、重
心位置の座標及び画像上におけるセンターラインからの
距離を順に算出する。そしてこれより上記１式に基づい
てＣＣＤカメラ２と溶炉内壁の距ＭＪ＋を算出する。Ｃ
ＣＤカメラ２が１回転する間、円周上の各点における距
離が算出され、プロフィルがＣＲＴＩＩ上にグラフィッ
ク表示される。

なお、クレームメモリ８に記憶された出力画像は、演算
処理装置９からの出力信号に基づいて随時プリンタ１２
からプリントアウトされる。

次に本装置を使用して第５図に示すようなＲＨ槽１４に
内張すされる耐火物１５．の溶損プロフィルを測定する
方法の一例について説明する。

先ず、測定装置をＲＨ浸漬管下部より測定箇所まで挿入
し、そのときのＣＣＤカメラ２の高さ及び方位角を演算
処理装置９に入力する。ついで装置を一回転させ、その
周りの耐火物の溶損プロフィルを次のようにして求める
。

被測定面上のレーザスポットをＣＣＤカメラ２で撮像し
、それを光ディスク６に記録するとともに画像処理装置
７で画像処理する０次に演算処理装置９が処理された画
像上のレーザスポット光点の画素の座標を読取り、つい
でその重心位置の座標、つ−゛いて両スポットの重心位
置間の距離を算出する。そしてこれより上記１式に基づ
いてＣＣＤカメラ２よりレーザスポット間の被測定面ま
での距離が算出される。

本装置によれば、例えば装置の旋回速度を５　ｒｐｍと
すると、１２秒間で一回転することとなり、画像処理装
置として１秒間に３０画像処理できるものを使用した場
合、Ｉｏごとに溶損状況を測定できることになる。した
がって新品時に４５０φのＲＨ槽である場合、円周方向
に約４−ピッチで溶損状況を測定することができる。

以上は円周方向の溶損プロフィルを測定する例について
示すものであるが、高さ方向の溶損プロフィルを測定す
る場合には、装置を上昇或いは陣下させる０例えば装置
の昇降速度を９層／　顛ｆ　ｎとすると、９０００ｍｍ
／６０秒Ｘ３０画像＝５Ｉｌ■ノヒッチテ溶損状況を測
定することができる。

上記実施例は、本発明をＲＨ槽の溶損ブロフィルを測定
するのに適用した例を示したが、別の実施例では取鍋、
転炉、電気炉その他溶炉のｔｌｌｔＭプロフィルを測定
するのに適用される。

発明の効果 本発明は以上のように、撮像装置の両側よりレーザ光を
炉壁に当て、炉壁上の両レーザスポット光を撮像装置で
撮像して画像処理したのち画像上の両レーザスポット光
の重心位置間の距離を画素又は解像線の数より求め、つ
いで撮像装置より炉壁までの距離を求めるようにしたも
ので、炉壁の表面形状の測定を自動的に、しかもリアル
タイムで行うことができるとともに短時間で多数の測定
を行うことができるため測定箇所の制約がなく、炉壁の
全体的なプロフィルの把握が可能となる。

また炉壁上にレーザスポットを−か所当て一画像上にお
けるセンターラインからのスポット光の距離を求めるよ
りもスポット光の重心位置間の距離が拡大して検出され
るため重心位置の判別が容易となり、炉壁までの距離の
測定精度を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法で使用する測定装置の略図、第２図
は同装置全体のブロック図、第３図は線図、第４図は画
像上のレーザスポットの位置を示す図、第５図はＲＨ槽
の横断面図である。 ２・・ＣＣＤカメラ　３・・レーザ光源６・・光ディス
ク　７・・画像処理装置８・・クレームメモリ　９・・
演算処理装置出願人　日新製鋼株式会社　外１名

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像装置の両側よりレーザ光を撮像装置の画角の
   中心線に対し、それぞれ一定の角度で交叉するようにし
   て照射し、炉壁に当る両レーザスポットを撮像装置で撮
   像して画像上における各スポット光点の重心位置の座標
   を画素又は解像線数から求め、ついで両スポット光点の
   重心位置間の距離を算出する過程を経て撮像装置から炉
   壁までの距離を算出するようにしたことを特徴とす溶炉
   内壁の測定方法。
2. （２）撮像装置から炉壁までの距離ｌ＿１を次の数式か
   ら求めることを特徴とする請求項１記載の溶炉内壁の測
   定方法。 ｌ＿１＝｛（ｈ＿１＋ｈ＿２）Ｚ＿ｏ｝／｛（ｔａｎθ
   ＿１＋ｔａｎθ＿２）Ｚ＿ｏ−２Ｚｔａｎθ｝ここでＺ
   ｏ：画像の一座標軸上における画素又は解像線の総数 ｈ＿１、ｈ＿２：撮像装置とレーザ光の照射位置間の距
   離 θ＿１、θ＿２：撮像装置の画角の中心線に対するレー
   ザ光の照射角度 θ：撮像装置の画角の１／２ Ｚ：上記座標軸上における両スポット光点の重心位置間
   の画素又は解像線の数