JPS62291505A - 容器の内面形状測定方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、容器の内面形状測定方法に関し、更に詳述す
れば転炉、　ＡＯＤ炉、１ｇ銑鍋等の溶融金属容器の内
面形状測定方法に関する。

〔従来技術〕

転炉、　ＡＯＤ炉、溶銑鍋等の熔融金属容器の内面には
、容器本体の保護のため耐火レンガ等の耐火物が内張す
されており、この耐火物は、容器内部の溶融金属により
、徐々に損耗するため、損耗の進行状況に応じて張り替
える必要がある。

内張り耐火物の損耗は、均一に通行することが望ましい
が、実際には局部的ｔＳ耗は免かれ得す、局部的損耗が
限度以上に進行した場合にも、その部分又は全部の耐火
物の張り替え、上張り等の補修が行われる。

しかしながらこのような耐火物の補修は、容器を一旦冷
却し、先に内張すされた耐火物を除去して新しい耐火物
を内張すせねばならず、多大の労力と時間を要し、特に
転炉、　ＡＯＤ炉等の炉においては補修作業の間、炉の
操業を停止するため、効率的操業の■害要因となってい
た。それ故これらの炉においては耐火物の損耗状態を随
時観察し、必要な場合には局部的損耗部にセラミック等
の耐火性材料を吹きつけて補修し、損耗の進行を抑制し
ている。

このような補修を効果的に行うには、出鋼後の高温状態
にある炉内の内張り耐火物の損耗状態を把握する必要が
生ずるが、炉内が赤熱状態であること、高温のため炉口
近傍に近寄れないこと等の理由により目視による損耗状
態の把握は事実上不可能であり、従来からこのような熔
融金属容器の内面形状を測定するための方法が種々提案
されている。

これらの方法は容器内面にレーザ光等の光を走査させる
ものが主流となっており、これには大きく分けて、投光
部を容器外に設けたものと容器内に設けたものの２通り
の方法がある。前者の代表例は光波距離針と角度測定器
とを有し計算機を内蔵したＡＧＡ　ジオトロニクス社（
スウェーデン）製のプロフィル測定装置を用いる方法で
あり、後者には、例えば特開昭５９−−１４３９０５号
又は特開昭６０＝４６４０６号に開示されている方法が
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第５図は前記プロフィル測定装置を用いて転炉の内面形
状を測定する方法の説明図である。

図において１２は前記プロフィル測定装置であり、出鋼
後その中心軸を水平とし保持された転炉１０の炉口１１
前方に設置される。そしてプロフィル測定装置１２は、
まずそのヘッド部１２ａから炉口１１前面の同一円周上
にある３点り、、Ｄ２．Ｄ３にレーザ光を照射し、各点
り、、Ｄ２．Ｄ、までの距離。

水平角及び垂直角の検出結果から、点ＤＩ＋Ｄ２＋Ｄ３
を頂点とする三角形の重心（炉口１１の中心点）Ｅと、
その点における法線（転炉１０の中心軸）Ｇとを求め、
次いで炉口１１を通して転炉１０の内面の測定点Ｆにレ
ーザ光を照射し、測定点Ｆまでの距離、水平角及び垂直
角を検出し、その検出結果から前記炉口中心点Ｅを基準
点とし、転炉中心軸Ｇを基準線とする円筒座標形におけ
る測定点Ｆの位置を算出して、転炉１０の内面形状を測
定する。

しかしながらこの測定方法においては、ヘッド部１２ａ
の位置から炉口１１を通してレーザ光を走査することが
可能な領域が限定され、その領域内でしか測定できず、
設置位置を変更して測定可能領域を拡大することはでき
るが、転炉、　ＡＯＤ炉等の炉口部がせばまった炉にお
いては、炉口近傍の内面等が死角となり測定不能である
こと、また測定可能領域を拡大するために前述の如く設
置位置を変更すると、その都度前記基準点Ｅ及び基準線
Ｇの決定を繰り返す必要があり、測定に多大の時間を要
すること、更に炉１０の高熱からの保護のため、プロフ
ィル測定装置１２は、炉口１１から十分離隔して設置さ
れるため、ヘッド部１２ａから測定点Ｆまでの距離が大
となり、測定精度が低下するのみならず、安価な半導体
レーザを使用できず、装置自体が高価になること等の難
点があった。

また、特開昭５９−１４３９０５号又は特開昭６０−４
６４０６号に開示されている方法は、転炉の炉口前方に
前後動自在に設置した台車上に、その先端部にレーザ光
投光部と同受光部とを有する中空ランスその軸心用りに
回転自在に取付けて、該中空ランスを炉口部から転炉内
に、その軸心と転炉の中心軸とを一致させるべく挿入し
、台車の前後動及び中空ランスの回転により転炉の内面
にレーザ光を走査して、転炉内面形状を測定するもので
ある。

この中空ランスは、炉口前方から転炉内に挿入するのに
十分な長さを有しており、しかもかなりの重量ＰＩＪで
あるため、自重によりたわみ、その先端部は転炉の中心
軸上に位置せず、そのため測定結果に誤差を生ずること
となり、これらの方法においてはこの誤差を補正するこ
とが必要となる。

それ故、特開昭５９−１４３９０５号の発明では、中空
ランスの軸心に沿ってその基端部から先端部に向けて他
のレーザ光を投射し、そのレーザ光の照射位置の軸心に
対するずれ、即ち中空ランス先端部のたわみ量を、中心
ランス先端部に設けた光点位置検出器にて検出して、そ
の検出結果に基づいて前記誤差を補正しており、特開昭
６０−４６４０６号の発明では、前記台車上に設置した
損傷装置にて中空ランス先端部を撮像し、その画像信号
により中空ランス先端部のたわみ量を検出して、その検
出結果に基づいて前記誤差を補正している。

しかしながらこれらの１ｊｌｌＪ定方法においては、レ
ーザ光が中空ランスの回転及び台車の前後動によって走
査されるため、転炉の炉底部近傍に走査することかでき
ず、その部分での測定ができないこと、また転炉の深さ
方向の位置決めを台車の前後動にて行っているが、台車
はかなりの重量物であり、その位置決めを正確に行うこ
とは困難であるとともに位置決めに多大の時間を要する
こと等の難点があった。

更に前述の補正により、中空ランス先端部のたわみによ
る測定結果の誤差は補正されるが、例えば中空ランス自
体の曲がり等に起因する、その先端部の転炉中心軸に対
する水平方向のずれによる測定結果の誤差の補正が行わ
れないため、測定結果の精度が低いという難点があった
。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされるものであり、熔融
金属容器の内面形状を精度良く、しかも迅速に測定でき
る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〕

本発明に係る容器の内面形状測定方法は、内面形状測定
装置の熔融金属容器に対する相対位置を間接的に求め、
その結果に基づいて内面形状の測定結果を補正するもの
であり、容器の内部に内面形状測定装置の一部又は全部
を挿入し、該装置にて容器内面に走査される光により該
容器の内面形状を測定する方法において、前記容器の外
部の、前記内面形状測定装置にて光走査可能な範囲に、
該容器に対する相対位置が既知である基準較正点を設け
、内面形状測定装置にて該基準較正点の位置を測定し、
この測定結果に基づいて、内面形状測定装置による前記
容器の内面形状測定結果を補正することを特徴とし、更
に内面形状測定装置にて測定される容器内面の各ＪＩＪ
定点の座標を、該装置による基準較正点の位置のヰ★出
結果に基づいて、前記容器内の基準点を原点とする容器
座標形における座標に変換することを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明に係る容器の内面形状測定方法（以下本
発明方法という）により転炉の内面形状の測定を行う場
合の実施状態を示す斜視図である。

図において、１０はその内面に耐火物１０ａを内張すさ
れた転炉であり、該転炉１０は、その外周面の相対する
位置に、夫々半径方向外向きに突設されたトラニオン軸
１０ｂ、　１ｏｂｌｌｊｊりに回動するようになってお
り、該トラニオン軸１０ｂ、　１０ｂ廻りの回動により
、稼働時の炉内１１を鉛直上方に向けた状態から、排滓
時の炉口１１を斜下方に向けた状態まで傾動されるよう
になっている。そしてこの傾動角αはトラニオン軸１０
ｂ、　ＩＱｂに設けた、例えばロークリエンコーダを用
いてなる傾動角検出Ｗ１０ｃにて、転炉１０の中心軸が
水平となった状態から、炉口１１が上方に移動する場合
を正、逆の場合を負として検出されるようになしである
。

そして、転炉１０の中心軸と前記トラニオン軸１０ｂ。

１０ｂの軸心との交点０は、該転炉１０の傾動状態に関
らずその位置が変化しないので、酸点Ｏを転炉基準点と
するきともに、点○を原点とし、トラニオン軸１０ｂ、
　１０ｂの軸心と一致するＺ軸、Ｚ軸と直交する水平軸
であるＸ軸及びＺ軸と直交する鉛直軸であるＹ軸からな
る転炉座標系ｏ−ｘｙｚを定めておく。Ｘ軸は転炉１０
が水平となった場合、またＹ軸は転炉１０が鉛直となっ
た場合、夫々その中心軸と一致し、夫々その場合の炉口
１１の方向を正方向とし、Ｚ軸は炉口１１　Ｉｌｌから
見て右方向を正方向とする。

さて本発明方法に用いる内面形状の測定装置としては、
例えば本願出願人による特願昭５９−−２０８９８３号
の発明によるものを用いればよい。

この内面形状測定装置は、プローブ挿出入用台車２と該
台車２の上側に配設された測定プローブ３とにて構成さ
れている。

プローブ挿出入用台車２は、転炉１ｏがその中心軸を水
平とするまで傾倒された場合の炉口１１の前方に設けた
レール２Ｌ　２１上を、図示しない走行用モータにて回
転される車輪２２．２２．・・・にて自走し、前記転炉
座標系〇−ｘｙｚのＸ＠に平行に進退する。

また測定プローブ３は、前記台車２上に軸心調整ソリン
ダ２３．２３を介して上下動自在に取付けた支持管４と
、該支持管４の先端の同一軸心上に連結した連結管７と
、該連結管７の先端の同一軸心上に、該軸心用りに回動
自在に取付けた第１の回動ヘッド８と、該回動へノド８
の先端部に、その他心と直交する軸心用りに回動自在に
取付けた第２の回動ヘッド９等にて構成されており、軸
心調整シリンダ２３．２３の進退動作により、支持管４
の軸心を前記Ｘ軸の高さ位置まで昇降させ、プローブ挿
出入用台車２の走行により、炉口１１から転炉１０の内
部に、Ｘ軸に沿って挿出入されるようになっている。

第２図は測定プローブ３先端部の鰭断面図である。

前記支持管４は、管４２と有底管４３とからなる多重管
の外周を耐火物４１で被覆したものであり、その先端内
部にはレーザ距離計５が内蔵されている。

レーザ距離計５はレーザ光の光源を有し、該光源から発
せられる位相及び振幅の一様なレーザ光をＡＭ変調して
、支持管４の軸心上を測定プローブ３の先端に向けて投
射し、後述する反射鏡８９．９９を介して該レーザ光が
照射される測定点からの反射波を、再び反射１９９．８
９を介して捉えて、投射波と反射波との位相差により、
測定点までの距履ｌを測定するものである。

前記連結管７は、管７２の外周に耐火物７１を被覆した
ものであり、該管７２の先端には歯車管７３がベアリン
グ７４にて支持されて内嵌されている。歯車管７３の管
７２の先端側の一端部にばかさ歯車７５が、またその他
端部の外周には平歯車７６が夫々形成されており、該平
歯車７６は管７２の内面に設置したパルスモータ７７の
駆動軸に取付けたピニオン７８に嵌合されて、該パルス
モータ７７の回転により、歯車管７３は管７２に対して
回転されるようになっている。

第１の回動ヘッド８は、Ｌ形管８２の外周を耐火物８１
にて被覆したものであり、該り形管８２の一端部は前記
歯車管７３にベアリング８４にて支持されて内嵌されて
おり、該り字管８２の歯車管７３から突出した端部外周
には平歯車８６が形成され、該平歯車８６は前記管７２
の内面に設置したパルスモータ８７の駆動軸に取付けた
ビニオン８８に嵌合されて、該パルスモータ８７の回転
により、Ｌ形管８２、即ち第１の回動ヘッド８は、管７
２、即ち連結管７に対して回転するようになっている。

またＬ字管８２の屈曲部には連結管７の軸心に対して４
５°傾斜させて第１の反射鏡８９が取付けられており、
該反射鏡８９は前記レーザ距離計５から投射され、連結
管７側の開口部からＬ字管８２に入光するレーザ光を他
方の開口部の軸心に向けて９０°屈折させる。

第２の回動ヘッド９は有底管９２の外周を耐火物９１に
て被覆したものであり、前記り字管８２の他方の端部に
、ベアリング９４にて支持されて外嵌されており、該有
底管９２の開口端部に形成されたカサ歯車９５を前記歯
車管７３の先端部に形成されたカサ歯車７４に噛合して
、歯車管７３の回転、即ち前記パルスモータ７７の回転
に応して、前記第１の回動ヘッド８と直交する軸廻りに
回転するようになっている。また有底管９２の底部には
、該管９２の軸心に対して４５°傾斜させて第２の反射
鏡９９が取付けられており、該反射鏡９９は前記第１の
反射鏡８９にて９０°屈折されたレーザ光の光軸を、更
に９０”屈折させ、第２の回動ヘッド９の周面に設けた
没受光窓９６から外部へ投射させるようになっている。

このように測定プローブ３は、レーザ距離計５から支持
管４先端部の軸心方向に投射されたレーザ光の光軸を、
第１の回動ヘッド８の回動により前記軸心に垂直な平面
内で回転させ、更に第２の回動ヘッド９の回動により前
記軸心に平行な甲面内で回転させて、前記レーザ光の投
射方向をあらゆる方向に変更する。第１の回動ヘッドβ
の回動角φ及び第２の回動ヘッド９の回動角θは、前記
パルスモーク８７及びパルスモータ７７の回転Ｍｆｒロ
ークリエンコーダ８７ａ、　７７ａを用いて検出し、そ
の検出結果に基づいて算出されるようになっており、こ
れらの値とレーザ距離計５にて検出される測定点までの
距離ｌとにより測定点の位置が特定される。

回動角φ、θの検出方法は前述の方法に躍らず例えばジ
ャイロを用いる方法、角度計を複数個用いる方法等であ
ってもよい。

さて、レーザ距離計５から投射されるレーザ光の第１の
反射鏡８９表面の照射点○′の位置は、前記回動ヘッド
８，９が回動した場合においても変化しないので、この
０′点をプローブ基準点とする。

そして、プローブ基準点Ｏ′を原点とし、レーザ距離計
５から投射されるレーザ光の光軸方向のＸ′軸と、該Ｘ
′軸に垂直な平面内の互いに直交するＹ′軸及びＺ′軸
とからなる第３図に示す如きプローブ座標計○’−ｘ’
ｙ’ｚ’において、反射鏡８９．９９にて反射された前
記レーザ光が照射される測定点Ｆの座標（ＸＦ　　’、
　　ＹＦ　　’、　　ＺＦ　　’）は次式により算出さ
れる。

βＦはレーザ距離計５による測定点Ｆまでの距離測定値
であり、この値は第１の反射鏡８９上の点０′にて反射
されたレーザ光の第２の反射鏡９９表面の照射点○″か
ら測定点Ｆまでの距離である。

またｍは点０′と点○“との間の直線距離であり、測定
プローブ３に固有の値である。

さて、転炉ＩＯがその中心軸を水平とするまで傾倒され
た場合の炉口１１の前方には本発明方法の特徴となって
いる基準較正板１が設置されている。

該較正板ｌは第１図に示す如く炉口１１の前方に固設し
て設けてもよく、移動可能としてもよいが、炉口１１に
対向する側の面１ａが前記転炉座標系のＹ−−２平面と
平行になるように設置され、その相対位置が転炉１０に
対して、換言すれば転炉座標系〇−ＸＹＺにおいて既知
であること、また転炉１０内に挿入固定された測定プロ
ーブ３先端の投受光窓９６から投射されるレーザ光が照
射可能な位置に設置されることが必要である。基準較正
板１は、転炉１０の炉口１１からの輻射熱に耐え得るよ
う、例えばセラミック等の耐火性材料にて製作されてお
り、その炉口１１に対向する燗の面１ａ上には１点以上
の基準較正点（本実施例においては３点）が設定されて
いる。これらの基準較正点は、面１ａ上を走査されるレ
ーザ光にて識別できることが必要であり、前記基準較正
ｉ１の面ｌａ上の所定位置に、例えば四部、凸部、孔等
を形成することにより実現される。なお、基準較正板１
としてダイオードリニアアレイを用いてもよいが、これ
は高価であり、しかも耐熱性に劣るので本実施例におい
てはセラミック板を用いている。

前記３点の基準較正点Ａ、Ｂ、Ｃ（第４図参照）は、乙
ＡＢＣが直角である直角三角形をなし、ＡＣが前記転炉
座標系ｏ−ｘｙｚのＺ軸と平行となるよう、またＢＣが
同Ｙ軸と平行となるよう設定されており、転炉座標系ｏ
−ｘｙｚにおける各点の座標Ａ　（ＸＡ、ＹＡ、ＺＡ）
、Ｂ　（Ｘｓ、Ｙｅ。

Ｚｅ）、Ｃ（Ｘｃ、ｙＣ，ｚｃ）は夫々既知である。

さて以上の如く構成された装置を用いて本発明方法を実
施する場合の手頃について説明する。

出ＳＶＪ後の転炉１０を第１図に示す如く略水平になる
まで回動させ、プローブ１市出入用台車２及び基準較正
板１に炉口１１を対向させ、この状態で内面形状のへ１
１定を行う。その際転炉１０を完全に水平としてもよい
が、微小角度αだけいずれかの方向に傾動させてもよい
。この時の傾動角αは前述の如く傾動角検出器にて検出
されている。

さて以上の如く転炉１０が傾動され、炉口１１がプロー
ブ挿出入用台車２に対向した後、該台車２を前進させ、
その上側に配設した測定プローブ３を炉口１１から転炉
１０内部に挿入する。この時本発明方法においては、前
記プローブ基準点０′と転炉基嘔点Ｏとを正確に一致さ
せる必要はなく、可及的に一致させるようにプローブ挿
出入用台車２の前後動と軸心調整シリンダ２３．２３の
進退動作とにて測定プローブ３を位置決めする。このと
き、前記プローブ基準点○′と転炉基準点Ｏとが一致し
ていないだけでなく、測定プローブ３のたわみのために
プローブ座標系○’−ｘ’ｙ’ｚ’は転炉座標系０−Ｘ
ＹＺに対して傾いている。

次いで測定プローブ３内のレーザ距離計５を動作させ、
まず該レーザ距離計５から発射されるレーザ光を、回動
ヘッド８，９の回動により炉口１１を通して炉外の基準
較正板１の面１ａ全面に走査させて該面１ａ上の基準較
正点Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ−ｔ−識別する。

第４図は基準較正点Ａ、Ｅ、Ｃの識別方法の説明図であ
る。

レーザ距離計５から発射されたレーザ光は、前述の如く
第１の反射鏡８９の鏡面上の点０′において９０°屈折
され、次いで第２の反射鏡９９の鏡面上の点Ｏ〃におい
て９０°屈折されて、第４図に２点鎖線にて示す如く基
準較正板１に向けて投射される。そして例えば以下の如
き手順により基準較正板１の面１ａの全面に前記レーザ
光を走査させる。

まず、回動ヘッド８，９を手動にて回動させ、基準較正
Ｆｉ１の角部近傍の走査開始点Ｓにレーザ光が照射され
るように調節し、その時の回動ヘッド８，９夫々の回動
角φＳ、θ８を求めておく。

そしてφをφＳとしたままθをθＳからΔθビフチで徐
々に増加させると、前記レーザ光の照射点はφに対応す
る角度だけ傾斜した直線上を移動し、次いでφをφ８＋
ΔφとしてθをΔθピッチで減少させると、同様にレー
ザ光の照射点はφ＋Δφに対応する角度だけ傾斜した直
線上を先の移動方向と逆方向に移動する。

更にφをΔφピッチで増加させつつ前述の動作を繰り返
し行えば、前記レーザ光は面１ａ上を第４ズに示す如く
矩形波状に走査される。そして以上の如くレーザ光が走
査されている間、レーザ距離計５は、θ又はφが変化す
る都度、その時の照射点までの距離βを検出しており、
この検出値ｌと、０′点とＯ〃との間の直線距離ｍとに
より、プローブ基準点○′と照射点との間の距離Ｉ、を
次式により算出する。

Ｌ＝−／Ｉ！”　＋ｍ”　　　　　　　　　　　　−（
２）さて、前記レーザ光が面ｌａ上に四部を形成してな
る前記基準・較正点Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかの位置に照射
された場合には、（２）式にて求められるしの値が、そ
の前後のＪ、ｌＩ定僅に基づく■−の値に比較して凹部
の深さに応して大きくなる。それ故、レーザ光を走査し
ている間、式（２）にて算出されるＬの値が急に増加し
、その後増加前の値に近い値に戻ったとき、その時の１
１３射位置に基準較正点Ａ、Ｂ。

Ｃが位置することになる。

このようにして基準較正点Ａ、Ｂ、Ｃが識別されたとき
の第１の回動ヘッド８の回動角の検出値を夫々φ４．φ
Ｂ、φ０．第２の回動ヘッド９の回動角の検出値を夫々
θ、、θ８．θ。、照射点までの距離の検出値を夫々ｔ
！、、ｎ８，１ｏとすると、まずｌ＾、ｎ６．ＩＩｃの
与信がら式（２）にて算出されるＬ＾、ＬＢ、Ｌｏの与
信と、基準較正点Ａ、Ｂ、Ｃの転炉座標系ｏ−ｘｙｚに
おける既知の座標（Ｘ＾、ＹＡ、Ｚ＾）、　　（ＸＢ、
Ｙ８゜Ｚａ）、　　（Ｘ（、Ｙ（、ＺＣ）の与信とによ
り、プローブ基準点Ｏ′の０−ＸＹＺ座標系における座
標（Ｘｏ　、Ｙｏ　、Ｚｏ　）を次の連立方程式を解く
ことにより求める。

Ｏ′点をｏ−ｘｙｚ座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ！＋ｂ方向
に、夫々Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏだけ平行移動すると○′点は
０点に重なるが、プローブ座標系０′−Ｘ’Ｙ’Ｚ’の
Ｘ′軸は、測定プローブ３のたわみ及び曲りにより、転
炉座標系ｏ−ｘｙｚのＸ軸に対して傾いており、○’−
ｘ’ｙ’ｚ’座標系の座標をｏ−ｘｙｚ座標系の座標に
変換するには、前述の如く平行移動を行なった後、両座
標系間の傾き角に応じてＱ′−Ｘ′Ｙ′Ｚ′座標系を回
転する。

さて前述の如く基準較正点Ａ、Ｂ、Ｃは線分ＢＣがＺ軸
に平行となるように、また線分ＡＣがＹ軸と平行となる
ように設定されているので、基準較正点Ｂ、Ｃにおける
測定結果により、プローブ座標系ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’に
対するＺ軸の方向余弦を、また基準較正点Ａ、Ｃにおけ
る測定結果により、同Ｙ軸の方向余弦を、更にこれらの
結果から同Ｘ軸の方向余弦を夫々求めることができる。

まず基準較正点Ａ、Ｂ、Ｃの識別時の第１の回動ヘッド
８の回動角の検出値、φ＾、φＢ、φ０と、第２の回動
ヘッド９の回動角の検出値θ４゜θ８．００と、照射点
までの距離の検出値Ｉ！４゜’Ｂ＋　　ＩＩＣとから、
式（１）と同様にプローブ座標系ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’に
おける基準較正点Ａ、　　Ｂ。

Ｃの各座標（ＸＡ　’、ＹＡ　’、Ｚ＾’）　、　　（
、Ｘ８　’。

Ｙａ　’、　　Ｚａ　’）　、　　（ＸＣ’、　’／Ｃ
’、　　ＺＣ’）を夫々次式により求める。

（以　下　余　白） 次に式（７）にて求めた基準較正点Ｂの座標（Ｘ［ｌ’
。

ｙＢ’、ｚａ　’）と、式（８）にて求めた基準較正点
Ｃの座標（Ｘｃ　’、　Ｙｃ　’、　　Ｚｃ　’）とに
より、Ｚ軸の方向余弦（ＩＩ）３．Ｑ３．ｒ３）を次式
により求める。

ｐ３　＝　（Ｘｓ、　’　　：＜ｃ　　’　）　／ＢＣ
−（９）ｑ３−（Ｙｅ　　’　　Ｙｃ　　’　）　／Ｂ
Ｃ−（１０）ｒ３　＝　（Ｚｓ　　’　　Ｚｃ　　’）
　／ＢＣ−（１１）同様に式（６）及び式（８）の結果
から、Ｙ軸の方向余弦（１）２．Ｑ２．ｒ２）を次式に
より求める。

１：’２　＝　（ＸＡ　’　　Ｘ。’）／ＡＣ・・・（
１２）Ｑ２　＝　（ＹＡ　’　　Ｙｃ　’　）　／ＡＣ
−（１３）ｒ２＝　（ＺＡ　’　　Ｚｃ　’）　／ＡＣ
−（１４）式（９）　、　（１０）　、　（１１）にお
けるＢＣ及び式（１２）　、　（１３）　。

（１４）におけるＡＣは夫々基準較正点ＢとＣとの間及
び基準較正点ＡとＣとの間の距離であり、これらはとも
に既知の値である。

またＸ軸の方向余弦（ｐ＋、　　ｑ＋＋　　ｒｌ）は・
方向余弦間の既知の関係を示す次式により求める。

ｐ１２＋ｐ２２＋ｐ３２＝１　　　　・・・（１５）ｑ
１２＋ｑ２２＋ｑ３２−１　　　　・・・（１６）ｒ　
Ｈ２＋　ｒ　２２＋　ｒ　３２：　ｌ　　　　　・・・
（１７）式（３１，＋４１．　（５１にて求めたプロー
ブ基準点Ｏ′の座標（Ｘｏ　、　　Ｙｏ　、　　Ｚｏ　
）と、式（９）〜式（１７）にて求めた転炉座標系○−
ｘｙｚのＸ軸、Ｙ軸。

Ｚ軸の方向余弦（ｐ＋、Ｑ＋＋　　ｒ＋）、　　（＋）
２゜ｑ２・　ｒ２）・　（ｐ３・　ｑ３・　ｒ３）とに
より・プローブ座標系○’−ｘ’ｙ’ｚ’における座標
（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）を転炉座標系０−ＸＹＺにおける
座標（Ｘ、　　Ｙ、　　Ｚ）に変換する座標変換式％式
％ さて、この座標変換式（１８）にて、プローブ座標系○
’−Ｘ’Ｙ’Ｚ’における座標（Ｘ’、Ｙ’。

Ｚ’）が、転炉座標系〇−ＸＹＺにおける座標＜Ｘ、Ｙ
、Ｚ）に変換されるが、前述の如く転炉１０の内面形状
の４１定は、該転炉１０を水平状態から適宜の角度αだ
け傾動させて行うので、測定時の転炉座標系は、０−Ｘ
ＹＺ座標系をトラニオン軸１０ｂ、　１０ｂ、即ちＺ軸
を中心として角度αだけ回転させた座標系となる。それ
故測定時の転炉座標系を〇−Ｘ＃Ｙ＃Ｚ＃とすると、０
−ＸＹＺ座標系からｏ−ｘ’ｙ″Ｚ″座標系への変換式
は次のようになる。

以上の如く本発明方法においては、ぶ！１定プローブ３
内のレーザ距離計５から発射されるレーザ光を基準較正
板１上に走査させ、該較正板１上の基準較正点Ａ、Ｂ、
Ｃを夫々識別し、各基準較正点Ａ、Ｂ、Ｃにおける回動
ヘッド８，９の回動角の検出値φ、θ及びレーザ距離計
５の距離検出値ｌから、プローブ座標系０’−Ｘ’Ｙ’
Ｚ’から転炉座標系〇−ＸＹＺへの座標変換式（１８）
を求め、更にその時の転炉１０の傾動角の検出値αから
、測定時の転炉座標系Ｏ−Ｘ″Ｙ″Ｚ″への座標変換式
（１９）を求める。

基準較正板１上へのレーザ光の照射が終了した後、回動
ヘッド８，９を回動させ、レーザ距離計５から発射され
るレーザ光を転炉１０内部の内張り耐火物１０ａ表面上
の測定点Ｆ上に照射し、その時の回動ヘッド８，９の回
動角の検出値φ、θと、レーザ距離計５の距離検出値β
Ｆとから式ｆｉｌにより、プローブ座標系ｏ’−ｘ’ｙ
’ｚ’における座標（ＸＦ　　’、　　ＹＦ　　’、　
　ＺＦ　　’）を算出し、先に求めた座標変換式（１８
）、　　（１９）を用いて、測定時の転炉座標系Ｏ−Ｘ
″Ｙ″Ｚ″における座標（ＸＦ　’、ｙ、　　“、　　
ＺＦ　　”）を算出する。

更に予め設定された角度変更手順に基づいて回動ヘッド
８．９を順次回動させつつ、転炉１０内部の内張り耐火
物１０ａ表面上にレーザ光を走査させ、耐火物１０ａ表
面の多数のＩＩＪ定点Ｆの座標（Ｘ、’。

ｙ、’、ｚ、　”）を求めることにより転炉１０の内面
形状を測定する。

このように本発明方法においては、各測定点Ｆの位置が
転炉基準点０を原点とする座標系において求められるの
で測定プローブ３のたわみ及び曲りに拘わらず、各７．
１１定点Ｆの転炉１０内における絶対位置が明らかとな
り、これらの各位置と、耐火物１０ａ内張り直後の転炉
１０の内面形状のデータとにより、各位置における耐火
物１０ａの損耗量又はその残厚を求めることができる。

また、百（人物１０ａ表面上にレーザ光を走査させる場
合に、前述の如く回動ヘッド８．９０回動角φ、θを、
予め設定された角度変更手順に基づいて制御すると、転
炉１０内での測定プローブ３の位置、換言すればプロー
ブ基準点Ｏ′と転炉基準点０との位置関係を内面形状の
ａｌｌ定を行う都度一致させなければ、レーザ光の走査
位置が異なり、各測定時における測定結果を重ね合わせ
て比較することができない。そこで前述の座標変換式（
１８）　。

（１９）を求めた後、これを逆に利用して転炉１０内に
予め設定しである多数の測定点ＦのＯ−Ｘ″Ｙ″Ｚ″座
標系における座標（ＸＦ　　、ＹＦ″、　　ＺＦ　″）
をプローブ座標系ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’における座標（Ｘ
Ｆ　　’、　ＹＦ　　’、　　Ｚｐ　　’）に変換して
、レーザ光を該座標（ＸＦ　　’、　ＹＦ　　’　ＺＦ
　　’）に向けて投射すべく回動ヘッド８，９の回動角
φ、θを制御しつつ、内張り耐火物１０ａ上にレーザ光
を走査させるようにしてもよい。このようにレーザ光を
走査させると、各測定時における測定結果を重ね合わせ
て比較できるとともに、転炉１０内の各測定点における
損耗履歴を作成することも可能となり、例えば転炉の操
業方法、耐火物の内張り方法等へのフィードパ・ツク効
果をも期待できる。

なお、本実施例においては、転炉１０の内張り耐火物１
０ａ表面にレーザ光を走査させる動作に先立って基準較
正板１の面１ａ上にレーザ光を走査させる手順にてＪ、
１１定を行なっているが、まず転炉１０内部にレーザ光
を走査させ、耐火物１０ａ上の各測定点Ｆにおける測定
データを採取しておき、その後基準較正板１の面１ａ上
にレーザ光を走査させ、基準較正点Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ
における測定結果から前記測定データを変換する手順に
てａｌＪ定を行なってもよく、更には転炉１０内部にレ
ーザ光を走査させる前後に基準較正板１上にレーザ光を
走査させるようにしてもよい。

また本実施例に示す如く３点以上の基準較正点を設ける
と、測定プローブ３の転炉１０に対する相対位置及びあ
らゆる方向への傾きに応じた測定結果の補正が可能であ
るが、基準較正点は１点又は２点としてもよく、１点で
ある場合には前記相対位置に応じた補正が、また２点で
ある場合には、前記相対位置及び所定の方向への傾きに
応した補正が可能である。

更に基準較正点を３点設ける場合においても、それらの
相互間の位置関係は未実施例に示すものに限らず、転炉
に対する相対位置が既知であればどのような位置に設け
てもよい。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明方法によれば、容器の内面形状
を該容器内面に光を走査して測定する内面形状測定装置
にて測定するに当り、該測定装置からの光を、前記容器
に対する位置が既知である基準較正点に照射し、酸点の
位置を測定して、そのｕ１１定結果に基づいて内面形状
のヘリ定結果が補正されるので、前記測定装置の容器に
対する位置に拘わりなくその内面形状を精度よく測定で
き、しかも測定装置の位置決めに要する時間が大幅に短
縮でき、迅速な測定が可能となる等優れた効果を奏する
。

なお、本実施例においては転炉における測定方法につい
て説明したが、高炉、　ＡＯＤ炉、′ｆ６銑鍋等の／８
励金属容器、またはこれらに限らないあらゆる容器に対
して本発明方法が適用可能であることは言うまでもない
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示すものであり、第１図は本
発明方法の実施状態を示す斜視図、第２図は本発明方法
に用いる測定プローブ先端部の縦断面図、第３図は測定
点の座標算出方法の説明図、第４図は基準較正点の識別
方法の説明図、第５図は従来の内面形状判定方法の説明
図である。 １・・・基準較正板　３・・・測定プローブ　５・・・
レーザ距離計　８・・・第１の回動ヘッド　９・・・第
２の回動ヘッド　１０・・・転炉　Ａ、Ｂ、Ｃ・・・基
準較正点○・・・転炉基準点　Ｏ′・・・プローブ基準
点特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁
理士　　河　　野　　登　　夫Ｙ′ 犠　３　図 第　４　ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、容器の内部に内面形状測定装置の一部又は全部を挿
   入し、該装置にて容器内面に走査される光により該容器
   の内面形状を測定する方法において、 前記容器の外部の、前記内面形状測定装置 にて光走査可能な範囲に、該容器に対する相対位置が既
   知である基準較正点を設け、 内面形状測定装置にて該基準較正点の位置 を測定し、 この測定結果に基づいて、内面形状測定装 置による前記容器の内面形状測定結果を補正することを
   特徴とする容器の内面形状測定方法。 ２、容器の内部に内面形状測定装置の一部又は全部を挿
   入し、該装置にて容器内面に走査される光により該容器
   の内面形状を測定する方法において、 前記容器内の基準点を原点とする容器座標 系と、前記内面形状測定装置内の基準点を原点とする装
   置座標系とを定める一方、容器の外部の、内面形状測定
   装置にて光走査可能な範囲に、前記容器座標系における
   座標が既知である基準較正点を設け、 内面形状測定装置にて該基準較正点の前記 装置座標系における座標を測定し、 この測定結果と前記容器座標系における基 準較正点の座標とにより、内面形状測定装置にて測定さ
   れる容器内面の各測定点の前記装置座標系における座標
   を、前記容器座標系における座標に変換することを特徴
   とする容器の内面形状測定方法。