WO2000055575A1

WO2000055575A1 - Dispositif d'observation de surface de paroi

Info

Publication number: WO2000055575A1
Application number: PCT/JP2000/001612
Authority: WO
Inventors: Takanori Kagiya; Shuji Naito; Masato Sugiura; Masahiko Yokomizo; Michitaka Sakaida
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2000-09-21
Also published as: EP1167919A4; EP1167919B1; JP3895928B2; DE60023124T2; DE60023124D1; KR100440628B1; EP1167919A1; KR20020006525A; BR0009266A; CN1166916C; BR0009266B1; CN1347492A

Description

明細書壁面観察装置技術分野

本発明は、壁面の表面状態を観察する装置に関し、特に、コークス炉炭化室の内壁面プ口フィ —ル観察装置に関するものである ..，背景技術

例えばコ一クス炉は、過酷な条件の下で 30〜40年もの長期間に渡り連続操業されるものであり、コークス炉の炭化室を構成する耐火煉瓦は、長期間に渡る加熱およびコ一クス押出操業の繰返しにより、熱的、機械的要因によって次第に劣化が進行する。炭化室の耐火煉瓦の劣化の進行度合によっては、コ一クスの押し詰まりや、煉瓦壁の破壊を生じたりする。このような現象が発生すると、大規模な補修作業が必要となり、操業に著しい影響を及ぼすことになる：従つて、炭化室の奥行方向各点および高さ方向各点の炉幅又は壁表面位置を測定して側壁面ブロフィ —ル（壁面の凹凸、曲り、傾斜）を得て、炭化室の内形状の乱れ、耐火煉瓦の劣化状況を把握し、これらの変化傾向も把握して、補修などの管理をしていくことは、コ一クス炉の操業および設備管理上極めて重要となる。このため、炭化室の炉幅測定等については現在まで多くの提案がなされている。

例えば、特開平 7 - 2438 12号公報には、コ一クス押出機先端のラムへッドに距離センサを取付けて、コ一クス押出時にラムへッドに対する壁面の距離を検出する壁面損耗量測定方法が、また、特開平 7 一 243975号公報には、壁面を CCD力メラで撮影し、画像デ一夕を処理してレンガ面と目地とを分離する画像処理方法が開示されている：また、特開平 7 - 3 16559号公報には、押出ラムに壁面距離を検出するために 1 対の距離計を備え、しかもラム先端に後端方向からのレーザを折り返し反射する反射鏡を備えて、窯口の外のレーザ距離計が発射するレーザを反射鏡で反射し、レーザ距離計にてラム先端の炭化室進入距離を把握する炭化室プロフィール測定方法が開示されている。

次に、距離計にて壁面距離を計測する方法においては、ラムの傾斜、曲り、振動などにより、測定精度が低い。これを改善するために傾斜や曲りを計測してラムヘッドの位置ずれによる誤差を補償することが行なわれており、測定精度を高くすることは可能である力く、演算が複雑である： 1 つの距離計で 1 点の距離計測しかできないので、高密度に測定しにくく、また、高密度にするほど演算量が膨大となり、また壁面劣化の評価データの生成が複雑になる。簡易に壁面劣化の評価をしうる計測データが得られる観察装置を併設するのが好ましいとされている。例えば前述した特開平 7 — 243812号公報に開示されているような、ラムへッドに距離センサを取付けて、コ一クス押出時にラムへッドに対する壁面の距離を検出する壁面損耗量測定方法では、センサ位置を補正するための追加センサを備えているが、尺取り虫的に順次補正していくので、補正誤差が積算されて行き、炉内でのラムの熱変形による距離センサ位置ずれを十分に補償できないという問題がある。また、壁面撮影に関しては、 C CDカメラにより壁面を撮影する観察方法があるが、一画面にて比較的に広い壁面を撮影することができる力壁面が赤熱し発光しているので、 S / Nが低く、撮影画面上で観察しうる壁面欠陥の検出精度が低いという問題がある。発明の開示本発明は、壁面状態を比較的に簡易に把握しうる観察装置を提供することを第 1 の目的とし、壁面凹凸の検出精度が高い観察装置を提供することを第 2 の目的とし、コ一クス炉炭化室の炉壁の損傷に伴う変形、局所的な欠損部の位置や大きさ、深さを認識しうる観察装置を提供することを第 3 の目的とする ,:. すなわち、本発明の要旨は次のとおりである ,：

( 1 ) z軸を含む平面上において該 z軸と直交する軸に対して傾斜したレーザ光線を射出し、観察対象面に、レーザスボッ卜を現わす光源；

前記レーザスポッ卜を撮影する、実質上 z方向に広がりがある視野を有する撮影手段；および、

前記光源および撮影手段を搭載した支持台；

を備える壁面観察装置。

( 2 ) 前記撮影手段の前方にあって観察対象面のレーザスポッ卜を撮影手段に反射する、前記支持台に装備した反射手段；を更に備える上記（ 1 ) の壁面観察装置。

( 3 ) z軸を含む平面上において該 z軸と直交する軸に対して傾斜したレーザ光線を射出し、観察対象面に、レーザスポッ卜を現わす光源；

前記レーザスポッ卜を撮影するための、実質上 z方向に広がりがある視野を有する撮影手段；

前記光源および撮影手段を、 z軸を中心に旋回駆動する駆動手段該駆動手段を支持する支持台；および、

前記撮影手段の y方向前方にあつて前記支持台に備わり、前記光源が投射するレーザを観察対象面に反射し、観察対象面のレーザスポットを撮影手段に反射する反射手段；を備える壁面観察装置：

( 4 ) 撮影手段は、 z方向を線分状に撮影する 1 次元力メラである、上記（ 1 ) 〜（ 3 ) のいずれかの項に記載の壁面観察装置。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の一実施例の外観を示す斜視図である.：

図 2 は、図 1 に示す垂直柱 1 の、透光板 3 a , 4 a部の拡大縦断面図である：

図 3 (： a ) は、図 1 に示す垂直柱 1 およびミラ一管 2 の、透光板 3 a部の水平断面図である：（ b ) は、図 2 に示すレーザ光源 8a l 〜8a4 が出射したレーザ光 P 1 〜 P 4 力く、鏡面 9L 1で反射されて垂直面にレーザスボッ卜 S 1 〜 S 4 を表わし、これらのスポットをカメラ 5 aが撮影する光路の概要を示す斜視図である。

図 4 ( a ) は、図 1 に示す垂直柱 1 の内部にあるカメラの画像デ —夕を記憶したメモリの、画像データ群の切取処理の概要を示す平面図である。（ b ) は、切取った画像データ群の中のレーザスポット始点位置を決定するためのデ一タ処理の概要を示す平面図である： ( c ) は、始点位置からスポット位置追跡によって得るスポッ卜軌跡を示すグラフである。

図 5 は、レーザスポット始点位置からスボット位置追跡を行なうための、画処理対象画像データの摘出と処理を示す平面図である。発明を実施するための最良の形態

次の本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解を容易にするためにカツコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を、参考までに付記した。

先ず、本発明の壁面観察装置は、図 3 ( b ) および図 1 に示すように、 z軸を含む平面上において該 z軸と直交する軸に対して傾斜 (Ae) したレーザ光線（ P 1 ) を射出し、観察対象面（LW) に、レ —ザスポット（SlZSla)を現わす光源（8al) ；

前記レーザスポット（Sl/Sla)を撮影する、実質上 z方向に広がりがある視野を有する撮影手段（ 5 a ) ；および、

前記光源（8al) および撮影手段（ 5 a ) を搭載した支持台（SP 1 〜SP 3， 1 , 2 ) ；

を備える。

これによれば、 y軸に対してレーザ光線（ P 1 ) が傾斜（ Ae：図 3の（ b ))していると、観察対象面が、 y， z平面に平行な完全平面であると、レーザスポット（ S 1 ) は z方向の定位置となり、支持台（SP 1〜SP3 , 1， 2 ) を y方向に駆動すると、レーザスボット（ S 1 ) の軌跡は、 y軸に平行な直線となる。撮影手段（ 5 a ) の撮影画面上においてレーザスポッ卜像は定位置である。

レーザ光源（8al) よりカメラ（ 5 a ) が上にある場合には、観察対象面に窪みがあると、図 3の（ b ) において S I にあるべきレ一ザスポッ卜力、窪みの深さ分、壁厚方向 X にシフ卜した位置のスポッ卜 Slaとなり、このシフ卜すなわち窪みの深さ分、上記定位置より z方向で上側にずれ、撮影手段（ 5 a ) の画面上において z方向にレーザスボッ卜像（Sli) がずれる（例えば図 4 ( c ) ) 支持台（ SP 1〜SP3， 1， 2 ) を y方向に駆動すると、レーザスボッ卜の軌跡は、窪み位置で上突の力一ブとなり、撮影手段（ 5 a ) の撮影画面上に現われるレーザスポット像の z位置を y位置対応でプロットすると、プロッ卜の連なりも同様に、窪み位置で上に凸のカーブとなる。したがつて撮影手段（ 5 a ) の撮影画面上のレーザスポッ卜像の z位置軌跡に、直線とは異なるカーブ又は段差があるかを監視することにより、表面の凹凸を知ることができる。また、本発明における壁面観察装置は、上述した構成に加え、図 1、図 2 、図 3 に示すように、前記撮影手段（ 5 a ) の前方にあつて観察対象面（LW) のレーザスポット（SlZSla)をリニアイメージ力メラを用いる撮影手段（ 5 a ) に反射する、前記支持台（SP 1〜 SP 3 , 1， 2 ) に装備した反射手段（9L1， 9L2) ；を更に備える。 . これによれば、狭い炭化室内において、内壁面に面対向して内壁面を撮影するのと同様な撮影画像が得られ、画面上でのレーザスポッ卜像の認知、切出しが容易かつ正確となる

更に、本発明による壁面観察装置は、図 2 、図 3 に示すように、 z軸を含む平面上において該 z軸と直交する軸に対して傾斜したレ一ザ光線（ P 1 ) を射出し、観察対象面に、レーザスボット（S1Z Sla)を現わす光源（8al) ；

前記レーザスボット（SlZSla)を撮影するための、実質上 z方向に広がりがある視野を有する撮影手段（ 5 a ) ；

前記光源（8al) および撮影手段（ 5 a ) を、 z軸を中心に旋回駆動する駆動手段（ 6 a ) ；

該駆動手段（ 6 a ) を支持する支持台（SP 1〜SP3， 1， 2 ) ；および、

前記撮影手段（ 5 a ) の y方向前方にあつて前記支持台（SP 1〜 SP 3， 1， 2 ) に備わり、前記光源（8al) が投射するレーザ（ P 1 ) を観察対象面（U'， R ) に反射し、観察対象面（U'， RW) のレーザスポッ卜（Sl/Sla)を撮影手段（ 5 a ) に反射する反射手段（ 9L 1， 9L2, 9R1, 9R2) ；

を備える壁面観察装置である。

これは、例えば、炭化室の略相対向する垂直 2壁面（LW, R ) を、駆動手段（ 6 a ) にて光源（8al) および撮影手段（ 5 a ) の向きを、一方の壁面（L¾'〉に対向する反射面と他方の壁面（RW) に対向する反射面に、又その逆に W換えて、 2面の観察を選択的に行なうことができる：， - 上述した壁面観察装置に装着される撮影手段（ 5 a ) は、 z方向を線分（1 1 ) 状に撮影する 1 次元カメラである：これによれば、支持台（SP 1 〜SP 3 ， 1 ， 2 ) を y方向に移動させながら、撮影手段 ( 5 a ) の z方向に延びる線分状の撮影画面の画像データを、 y位置対応で、 y， z平面画像メモリに書込み、その画像データを 2 次元ディスプレイに表示することにより、観察対象面（略 y， z平面 ) 上のレーザスポッ卜移動軌跡対応の、レーザスポッ卜像軌跡が現われ、ディスプレイ上で観察対象面対応で、面の窪み、突起、曲り、傾斜（図 4 の（ c ) の曲線部）を認識することができる。実施例

図 1 に、本発明の一実施例の外観を示す。中空のベースビーム BB と中空のアツパビーム UBは平行梁であって一体に固着され、それらに中空の垂直柱 1 が、内空間を連続にして一体に固着されているこの垂直柱 1 に平行なミラー管 2力垂直柱 1 と内空間を連続にして一体に固着されている：これら、ベースビーム BB、ァツバビーム UB、垂直柱 1 およびミラー管 2 は 2重管であり、内管と外管の間を冷却水が通流する。これらの組体を以下、水冷ランスと称す:

垂直柱 1 の側面には、透光板 3 a〜 3 dで閉じた、垂直壁面撮影カメラ用の 4個ののぞき窓があり、また、透光板 4 a , 4 bで閉じた、線状のレーザ光線を出射するための 2 個の窓があり、更に、左垂直壁面 U'および右垂直壁面 R¾'の距離を計測するレーザ距離計（ 3 対、計 6 個）のレーザ透光用の、透光板 4 c〜 4 e で閉じた、 3対、計 6個の窓がある。垂直柱 1 の上端には、透光板 3 e で閉じた、天井面撮影力メラ用の 1 個ののぞき窓があり、垂直柱 1 の下端には透光板 3 f で閉じた、床面撮影力メラ用の 1 個ののぞき窓がある垂直柱 1 の下端位置に、床面に乗ったシュ— SHがあり、これを介して水冷ランスの先端部が床面で支持される .:. 水冷ランスの後端は、図示しないコークス押出機の押出ラムに装着され支持されている：炭化室の窯口から、ミラー管 2 および垂直拄 1 を室内に入れて、コ一クス押出機にて水冷ランスを炭化室内に押し込んで行くことにより、ミラー管 2 および垂直柱 1 が水平 y方向に移動し炭化室の奥に進入する図 1 には、ミラ一管 2 および垂直柱 1 が炭化室内にある状態を示し、図 1上の右方が炭化室の奥側、左方が窯口側であり、窯口から奥を見て、左側にある垂直壁面を左壁面 LWと称し、右側にある垂直壁面を右壁面 RWと称する。

図 2 に、垂直柱 1 の、透光板 3 a ， 4 a部の拡大縦断面を示す。垂直柱 1 の内部には、透光板 3 a に対向して第 1 のリニアイメージカメラ 5 aが配置され、透光板 4 a の内側には、第 1組のレーザ投光器 8 a l〜8a4 および第 2組のレーザ投光器 8b l〜8b4 が配置されている。第 1 のカメラ 5 a とレーザ投光器の間には減速機内蔵の第 1 の電気モー夕 6 aが配置され、この電気モータ 6 aが垂直柱 1 に固定されている。電気モ一夕 6 a の回転軸（出力軸）にカメラ 5 a および支持板 7 aが結合しており、この支持板 7 a に第 1組および第 2組のレーザ投光器 8a l〜8a4， 8b l〜8b4 が固定されている。第 1 組のレーザ投光器 8 a l〜8 a4 は、その上方にあるカメラ 5 a で撮影するレーザスポッ卜を形成するためのもの、第 2組のレーザ投光器 8b l〜8b4 は、その下方にある図示しない第 2 のリニァィメージカメラ 5 bで撮影するレーザスポットを形成するためのものである：，カメラ 5 b は、透光板 3 b (図 1 ) に対向し、第 1 のカメラ 5 a を、 z方向に下方にずらしたものに相当する。カメラ 5 b は力メラ 5 a と同様に、垂直柱 1 に固定された、減速機内蔵の、図示しない第 2 の電気モータ 6 bの回転軸に結合している ,:，ただし、この第 2 のカメラ 5 bおよび電気モー夕 6 bには、レーザ投光器は結合されていない：

第 1 のカメラ 5 aならびに第 1 および第 2 のレ一ザ投光器 8al〜 8a4, 8bl〜8b4 がミラ一管 2 の管軸をねらっている状態で、電気モ —夕 6 aが正転すると、カメラ 5 a およびレ一ザ投光器 8al〜8a4, 8bl〜8b4 が、同時に、左壁面に対面する方向に同一角度回動する電気モータ 6 aが逆転したときは、右壁面 RWに対面する方向に回動する。第 2 のカメラ 5 b も、 z方向には視野位置が異なる力、他の方向ではカメラ 5 bの視野方向と同一方向となるように、電気乇一夕 6 b によつて回転駆動される。

上述の 2組のカメラ 5 a， 5 b、レーザ投光器 8al〜8a4， 8bl〜 8b4 および電気モータ 6 a， 6 bを 1 グループとすると、このグル —プと同様な構成の第 1 グループが、透光板 3 c， 4 bおよび 3 d の領域にある。すなわち、第 1 のカメラ 5 a に対応する第 3 のカメラ 5 cが透光板 3 c の内側にあり、第 1 および第 2 のレーザ投光器 8al〜8a4， 8bl~8b に対応する第 3 および第 4 のレーザ投光器 8 cl~8c4， 8dl〜8d4 が透光板 4 bの内側にあり、第 2 のカメラ 5 b に対応する第 4 のカメラ 5 dが透光板 3 dの内側にある .：

図 3 の（ a ) に、垂直柱 1 とミラー管 2 の水平断面を示す。上述のようにカメラおよびレーザ投光器を、垂直 z軸を中心に旋回駆動しうる。ミラ一管 2 には、左壁面 LWの正面（90度）観察用の第 1左鏡面 9L1および斜め 45度観察用の第 2左鏡面 9L2、ならびに、右壁用の正面観察用の第 1右鏡面 9R1および斜め 45度観察用の第 2右鏡面 9R2があり、カメラ 5 a (およびレーザ投光器 8al〜8a4)を、例えば第 1左鏡面 9いをねらう位置に回動させると、レーザ投光器 8a l〜8a4 が出射するレ―ザ光線 P 1 〜 P 4 が第 1 左鏡面 9L 1に当つて反射され、そして左壁面 LWに当り、レーザスホット（短ライン：本実施例では、 y , z基準平面上で y方向 30匪、 z方向 2 mmの各幅）が左壁面 L 'に現われる。壁面は微視的には荒れた面であるので、レーザスポットから各方向にレーザが散乱する。その一部が第 1 左鏡面 9L 1に当ってそこで反射されてカメラ 5 a に入る。

カメラ 5 a は、 z方向を撮影するリニアイメージカメラ（ 1 次元カメラ）であり、例えば第 1左鏡面 9L 1をねらっているときには、図 3 の（ b ) に示す、 z方向に延びる直線 10 (ただし、 X方向にも少々の幅がある）が撮影視野であり、視野中心線 Fcyは、水冷ランスが水平であるときには、水平であり、略 y方向に延びる。視野中心線 Fcyの y , z平面上の投影線が y軸に平行である。

レーザ光がカメラ視野の端から斜めに入射する場合は、透過波長が短い方へシフ卜する。したがってレーザ投光器 8a l〜8a4 は、力メラ 5 a の視野中心付近にスポッ卜を形成するものは 685nm、視野周辺部にスポッ卜を形成するものでは 670nmの波長のレーザ光を出射するものとしている。

図 3 の（ b ) に、第 1組のレーザ投光器 8 a l〜8a4 が出射するレ一ザ光線 P 1 〜 P 4 の光路（実線）および壁面上に現われるレーザスポッ卜 S 1 〜 S 4 を示す：なお、スボッ卜 S 1 〜 S 4 は、壁面力く垂直かつ完全な平面であると仮定した場合のものである

レーザ投光器 8a lから出射され鏡面（9L 1 ) に至るまでのレーザ光線 P 1 は、カメラ 5 a の視野中心線 Fcyおよび z軸を含む平面上にあり、しかも実質上水平な視野中心線 Fcyに対して上向きに角度 Ae をなす：他のレーザ投光器 8a2〜8a4 が出射するレーザ光線 P 2 〜 P 4 も、同様に視野中心線 Fcyに対して上向きに傾斜している。ここでレーザ光線 P 1 に注曰すると、鏡面を介して、カメラ 5 aの壁面上の視野が、図 3 の（ b ) に示す 11であるとし、壁面が完全垂直平面であると、壁面に、レーザ光線 P 1 のスホット S 1が現われる：ここで、壁面が下がる（鏡面 Z壁面間距離が増大する）と、レーザ光線 P 1 が水平線（Fcy ) に対して角度 Aeの傾斜があるので、レーザ光線 P 1 の壁面上のスポットは S 1 から Sl aに移る。カメラ 5 a の画面上では、スポッ卜像力〈 S 1 から Sl iに移動する。すなわち z 方向に上シフ卜する。壁面が迫る（鏡面/壁面間距離が減少する）と、逆に下シフ卜する。すなわち壁面が窪んでいる所で、撮影画面上のレーザスポッ卜像が上シフトし、突出している所で下シフ卜する

カメラ 5 a (および 5 c ) はレーザ投光器 8a l〜8a4 ( 8c l〜8c4 ) の上方にあるので、上述のように壁面が窪んでいる所で、撮影画面上のレーザスボッ卜像が上シフ卜し、突出している所で下シフ卜するが、カメラ 5 b (および 5 d ) はレ一ザ投光器 8bl〜8b4 ( 8d l〜 8d4 )の下方にあるので、上記とは逆に、壁面が窪んでいる所で、撮影画面上のレーザスポッ卜像が下シフトし、突出している所で上シフ卜する。

この実施例では、各レーザ光線 P 1 〜 P 4 は、 y， z基準垂直面上には、炉壁レンガの z方向分布ピッチで分布するレーザスボッ卜 3 1 〜 5 4 を表ゎし、観察対象面が、 ₇， z基準垂直面を形成するレンガ表面であるときには、 z方向分布の各レンガの z方向中央位置にレーザスポット S 1 〜 S 4が現われる：

レ一ザ光線 P 1 〜 P 4 は、概要で線状であるが、レーザスポッ卜が基準位置 S 1 〜 S 4 から y方向にずれてもカメラ 5 a による撮影を可とするために、横断面形状を、 y， z基準垂直面上において z 方向幅は狭いが、 y方向には広い矩形状としている（短ライン：本実施例では、 y， z基準平面上で y方向 30 、 z方向 2 mmの各幅） z方向に延びる略直線（図 3 の（ b ) の 1 1 ) の視野を有するリニアイメ一ジカメラ 5 aを用いて、上述の壁面の X方向の位置ずれを z方向の位置ずれとして観察する計測原理から、レーザ光線 P 1 〜 P 4 の、 y， z基準垂直面の現われるスポット形状は、 y方向幅は広くてかまわないが、 z方向幅は、スポット光をカメラ 5 a の画像 ί言号上で高い S / Νで摘出しうる限り、狭い程好ましい： y方向幅が広く輝度が均一なレーザ光源は、大型化し高価となる。そこでこの実施例では、小型、安価なレーザ光源を用いて z方向幅は狭く、 y方向幅は該光源に対して取り得る広幅の、矩形状スボッ卜を現わすようにしている：，

再度図 2 を参照すると、第 2組のレーザ投光器 8b l〜8b4 は、ミラ一管 2 に対して下向き傾斜でレーザ光線を出射する。透光板 3 b の内側にある、図示しない第 2 カメラ 5 b と第 2組のレーザ投光器 8b l〜8b4 との組合せは、第 1 カメラ 5 aおよび第 1組のレーザ投光器 8a l〜8a4 を、透光板 4 aの中心点に関して略、上下対称な関係にあり、上述の第 1 カメラ 5 a によるレーザスポッ卜の撮影と同様な撮影を行なう。すなわち、第 2組のレーザ投光器 8b l〜8b4 が出射するレーザ光線の壁面上のスホットを撮影する：この第 2 カメラ 5 b の画面上では、第 2 カメラ 5 bがレ一ザ投光器 8b l〜8b4 の下方にあるので、壁面が窪んでいる所で、撮影画面上のレーザスボッ卜像が下シフ卜し、突出している所で上シフ卜する。

再度図 1 を参照する。上述の第 1 カメラ 5 a、第 1 および第 2組のレーザ投光器 8a l〜8a4， 8b l〜 8b4 ならびに第 2 カメラ 5 b (透光板 3 bの内側に存在）の組合せすなわち組体、と同様な組体が、透光板 3 c , 4 b， 3 dの内側にある。したがって、多数のレーザ光線（ P 1 等）が垂直柱 1 からミラー管 2 に出射されそこで反射されて壁面に当り、壁面には z方向に実質上レンガピツチで分布する多数のレーザスポット（ S 1 等）が現われる透光板 3 a , 3 b , 3 c および 3 dの内側に各一個、計 4台のリニアイメージカメラ（ 5 a等）のそれぞれが、ミラ—管 1 の鏡面を介してそれぞれ複数個のレーザスポッ卜を撮影する。図 3 の（ a ) を参照すると、カメラ

(およびレーザ光線）の指向方向を第 1左鏡面 9L 1にすると、左壁面 'を正面対向で見る画像が得られ、第 2左鏡面 9 L2にすると、左壁面を 45度方向斜めに見る画像が得られ、第 2右鏡面 9R2にすると、右壁面 RWを 45度方向斜めに見る画像が得られ、第 1右鏡面 9R 1 にすると、右壁面 RWを正面対向で見る画像が得られる c

垂直柱 1 の上端の上向きの透光板 3 e および下部の下向きの透光板 3 f の内側には、それぞれ一台の、天井面全幅（ X方向）および床面全幅（ X方向）の視野を有するリニアイメージカメラが装備されており、これらは、直接に天井面および床面を撮影する。壁面の凹凸の識別を容易にするために、これらのカメラの視野中心線は、水平面に対して 45度の角度（45度ねらい）に設定されている。

ベースビーム BB、アツパビーム UB、垂直柱 1 およびミラ一管 2 ならびにそれらを接続する中継管のすべてが、高耐熱のステンレス 2 重管であり、それらの内管と外管の間を冷却水が通流し、それらを内部から強制冷却する：ミラー管 2 の、鏡面 9L 1， 9L2 , 9R 1および

9R2は、ステンレス管表面を平面に研磨し、そして鏡面研磨をして鏡面とした後、クロムメツキを施したものであり、鏡面も高耐熱である。

次に、上述の壁面観察装置の使用態様を説明する。カメラ 5 a の指向方向を第 1右鏡面 9R 1又は第 2右鏡面 9R2に設定して、炭化室内に水冷ランス（ BB + UB + 1 十 2 ) を前進させながら、水冷ランスの移動 1 mmごとに 1 パルスの割合で発せられる移動同期パルスが、 1 パルス発生する毎に、すなわち y方向に 1匪進行する毎に、透光板 3 a 〜 3 d の内側にある各カメラの 1 ライン分の画像信号を A / D変換して、各カメラ宛ての右壁面用メモリ領域に書込み、同時に、透光板 3 e , 3 f の内側にある各カメラの 1 ライン分の画像信号を A Z D変換して、天井面宛ておよび床面宛てのメモリ領域に書込み、しかも、透光板 4 c 〜 4 e (計 6 個）の内側にある各距離計（計 6 個）の計測距離データを、距離計宛てのメモリ領域に書込む.：水冷ランスは、蛇行や左右に振れながら前進するので、凹凸計算値を補正するために、先端部に図示しない蛇行センサを、同じく先端部に図示しない傾斜計も備えている -. これらの計測値もメモリに書込む

コークス炉炭化室のほぼ全長に渡って、上述の計測を終えると、カメラ 5 a の指向方向を第 1 左鏡面 9L 1又は第 2左鏡面 9L2に設定して、水冷ランス（ BB十 UB十 1 2 ) を後退させながら、同様に計測を行なう：ただし、天井面および床面の撮影は済んでいるので、透光板 3 e , 3 f の内側にある各カメラによる撮影は、行なう必要はな、：.,

次に上述のようにして得た右壁面の画像データの処理を説明する - 右壁面用メモリ領域の、各カメラの画像データを、順次に指定して、図 4 の（ a ) に示すように不要部の画像データを切捨てる。次に、窯口に入つた画像始端から z方向 p 匪の始端範囲の画像デー夕にシヱ一ディング補正を施し、そして図 4 の（ b ) に示すように、 z方向 p mmの始端範囲を、 z方向小領域区分した各領域の平均輝度を求めて、各領域内の画像データを規格化する ,：すなわち平均輝度に対する輝度差データに変換する。そして z方向各画素位置につき、同一画素位置にある輝度差データを積算し、図 4 の（ c ) に示すように、積算値がビークとなる z方向画素位置を、レーザスポット軌跡の開始点（ y 0 ，― z 0 ) と定める c. 次に、図 5 の（ a ) に示すように、開始点 y 0 から y方向 m画素 ( rn ram ) 進んだ位置 y 1 = y 0 の、 y方向の 3-画素の輝度平均値を算出して z方向の輝度ヒーク位置 z 1 を求める：. そしてスポット軌跡メモリに y 1 対応で z 1 を書込む。次には、 y 1 から y方向 m画素進んだ位置 y 2 = y 0 2 mの、 z方向の、 z 1 を中央とする n画素の画像データ群を z方向にフィルタ処理して z方向の輝度ビーク位置 z 2 を求める。そしてスポッ卜軌跡メモリに y 2対応で z 2 を書込む：. 以下同様な処理を繰返すことによってスボッ卜軌跡を追跡し、 y方向 m画素ピッチで、 z方向のスポッ卜位置デ一夕をスポット軌跡メモリに書込む：

y i 位置において n画素の画像データ群から抽出した輝度ピーク値が設定レベルより低い（スボッ卜が不明瞭な）場合は、図 5 ( b ) および（ c ) に示すように、 y方向に 1 ビツチ（ m画素）進めて y ( i + 1 ) 位置のピーク位置 z ( i 十 1 ) を算出し、 z i を、 [ z ( i - 1 ) 十 z ( i + 1 ) 〕 Z 2 とする：.

即ち、図 5 ( b ) に示すように、 y 1 の位置でレーザーラインが不明瞭な場合には、 y 1 で z座標の輝度ピークがあるレベルより小さい場合、 z 1 の値は 0 と z 2 の中間値とする：，また、図 5 ( c ) に示すように、 y 2 の位置でレーザ一ラインが不明瞭な場合には、 y 2 で z座標の輝度ピークがあるレベルより小さい場合、 z 2 を定義せず、（ y 1 z 1 ) を新たな（ y 0 , z 0 ) として計算を進めるようにする。

上述のスポッ卜軌跡の追跡を終了しスポッ卜軌跡メモリの z位置を、 y方向で隣り合うものの間を線で結ぶ形で、 2 次元（ y , z ) ディスプレイに表示することにより、図 4 の（ c ) に「切り出し画像」として示すスポッ卜軌跡（横線）が現われる。これらの横線上の z方向に上下している位置が、壁面上の凹凸位置であり、 y平行線に対する Z方向の上、下ヒーク位置の差（ △ Z ) が、凹凸の深さ又は高さ（ Δ χ ) に対応する：観察面が傾斜又は湾曲している所では、横線が y軸に対して傾斜したものとなり、傾斜角が観察面の傾斜角又は曲り半径に対応する：，

産業上の利用可能性

以上の通り、上述の実施例によれば、コークス炭化室のほぼ全長にわたつて、三角測量の原理で壁面の凹凸、傾斜、曲りを表わす計測データを得ることができる— 複数本のレーザ光線は、炉壁画像との重ね合せで同時に撮影されるので、損傷位置（ y , z ) の把握や、振動によるレーザスホッ卜の乱れを容易に判別出来る。損傷部位とレンガの位置の対応付けができるので、補修（例えば溶射補修）位置を特定できる。

Claims

請求の範囲

1 . z軸を含む平面上において該 z軸と直交する軸に対して傾斜したレーザ光線を射出し、観察対象面に、レーザスポッ卜を現わす光源；

前記光源および撮影手段を搭載した支持台；

を備える壁面観察装置。

2 . 前記撮影手段の前方にあって観察対象面のレーザスポッ卜を撮影手段に反射する、前記支持台に装備した反射手段；を更に備える請求項 1 の壁面観察装置。

3 . z軸を含む平面上において該 z軸と直交する軸に対して傾斜したレーザ光線を射出し、観察対象面に、レーザスポッ卜を現わす光源；

前記撮影手段の y方向前方にあって前記支持台に備わり、前記光源が投射するレーザを観察対象面に反射し、観察対象面のレーザスポッ卜を撮影手段に反射する反射手段；

を備える壁面観察装置。

4 . 撮影手段は、 z方向を線分状に撮影する 1 次元カメラである、請求項 1 〜 3 のいずれかの項に記載の壁面観察装置。