JP2000266475A - コ−クス炉壁面観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮影ねらい位置の視認を容易にする。壁面状
態を簡易に把握。壁面凹凸の高精度観察。コ−クス炉炭
化室の炉壁の損傷位置や大きさ，深さを容易に認識可。 【解決手段】 ｙ軸に対して傾斜Ａｅしたレ−ザ光線Ｐ
１を射出し、観察面に、スポットＳ１／Ｓ１ａを現わす
光源８ａ；スポットを撮影するための、ｚ方向に延びる
直線視野１１を有するリニアイメ−ジカメラ５ａ；光源
＆カメラを、ｚ軸廻りに旋回駆動するモ−タ６ａ；カメ
ラのｙ前方にあって前記支持台（ＳＰ１〜ＳＰ３，１，
２）に備わり、レ−ザ光線Ｐ１を観察面ＬＷ，ＲＷに反
射し、観察面のレ−ザスポットＳ１／Ｓ１ａをカメラ５
ａに反射する鏡面９Ｌ１，９Ｒ１；および、カメラ５ａ
に固定され、ｚ軸廻りの旋回方向でカメラ視野と同一位
置にスリットレ−ザ光１３ａを投射するプロジェクタ１
２ａ；を備えるコ−クス炉炭化室壁面観察装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コークス炉壁面の
表面状態を観察する装置に関し、特に、これに限定する
意図ではないが、撮影カメラの前方に左壁面ねらいの左
鏡面と右壁面ねらいの右鏡面を置いて、カメラ旋回駆動
して左鏡面と右鏡面に選択的に指向させて、左右壁面を
観察する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−２４３９７５号公報には、壁
面をＣＣＤカメラで撮影し、画像デ−タを処理してレン
ガ面と目地とを分離する画像処理方法を提示している。

【０００３】カメラを壁面に正面対向させて撮影する
と、壁面の自発光が強いので、凹凸が画面上に現れにく
い。カメラの視野中心を壁面の法線より傾けることによ
り、凹突部の把握が比較的に容易になる。横断面がスリ
ット状又はスポット状のレ−ザを壁面に斜めに投射する
と、平面上の凹部又は突部では、レ−ザ光像が、平面の
ときの位置からずれるので、カメラの画面上のレ−ザ光
像の位置ずれより、凹，凸を把握することができ、ま
た、三角測量の原理に従って凹，凸の深さ，高さを算出
することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】いずれにしても、基準
平面に対するカメラの撮影ねらい角が設計値からずれる
と、撮影画像の位置把握に誤差を生ずる。凹，凸の深
さ，高さを算出する場合は、撮影ねらい角のずれは、
凹，凸の深さ，高さ算出値に誤差をもたらす。コ−クス
炉壁面の撮影の場合、カメラのねらい角は、±０．１°
以下の誤差範囲内で設定するのが好ましいが、カメラを
水冷ランスに装備しているので、人がフィンダを覗くこ
とはできず、撮影ねらい角を正確に設定又は調整するの
が難かしい。

【０００５】本発明は、撮影ねらい位置の視認が容易な
コ−クス炉壁面観察装置を提供することを第１の目的と
し、壁面状態を比較的に簡易に把握しうるコ−クス炉壁
面観察装置を提供すること第２の目的とし、壁面凹凸の
検出精度が高いコ−クス炉壁面観察装置を提供すること
を第３の目的とし、コ−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
うるコ−クス炉壁面観察装置を提供することを第４の目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）本発明のコ−クス
炉壁面観察装置は、高さ方向ｚに延びる直線状の視野(1
0c/10,11)を有し、視野中心線(Fcy)の少くとも一部が、
略ｙ，ｚ平面状のコ−クス炉壁面(LW)に平行又は斜め
の、リニアイメ−ジカメラ(5a)；該リニアイメ−ジカメ
ラ(5a)を、ｚ軸廻りに旋回駆動する駆動手段(6a)；該駆
動手段(6a)を支持する支持台(1)；および、前記リニア
イメ−ジカメラ(5a)の旋回方向には視野が一致し該カメ
ラの旋回と共に旋回する、高さ方向ｚに延びる直線状の
光像(13ai)を形成する光を投射する投光器(12a)；を備
える。なお、理解を容易にするためにカッコ内には、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。

【０００７】これによれば、支持台(1)をコ−クス炉の
外の、ｙ，ｚ模擬壁面がある試験場に置いて、投光器(1
2a)より光を投射すると、ｙ，ｚ模擬壁面上に、高さ方
向ｚに延びる直線状の光像(13ai)が現われる。この光像
(13ai)は、リニアイメ−ジカメラ(5a)の旋回方向の視野
位置に一致する。したがってｙ，ｚ模擬壁面上で、ｙ，
ｚ平面に対するリニアイメ−ジカメラ(5a)の旋回方向の
視野位置を目視確認でき、便利である。

【０００８】

【発明の実施の形態】（２）ｚ軸を含む平面上において
該ｚ軸と直交する軸(y)に対して傾斜したレ−ザ光線(P
1)を射出し、コ−クス炉壁面(LW)に、レ−ザスポット(S
1/S1a)を現わす光源(8a1)；前記レ−ザスポット(S1/S1
a)を撮影する、高さ方向ｚに延びる直線状の視野(10c/1
0,11)を有するリニアイメ−ジカメラ(5a)；前記光源(8a
1)およびリニアイメ−ジカメラ(5a)を、ｚ軸を中心に旋
回駆動する駆動手段(6a)；該駆動手段(6a)を支持する支
持台(1)；および、前記リニアイメ−ジカメラ(5a)の旋
回方向には視野が一致し該カメラの旋回と共に旋回す
る、高さ方向ｚに延びる直線状の光像(13ai)を形成する
光を投射する投光器(12a)；を備えるコ−クス炉壁面観
察装置。

【０００９】これによれば、ｙ軸に対してレ−ザ光線(P
1)が傾斜(Ae：図３の(b))していると、コ−クス炉壁面
(LW)が、ｘ，ｙ平面に平行な完全平面であると、レ−ザ
スポット(S1)はｚ方向の定位置となり、支持台(1)をｙ
方向に駆動すると、レ−ザスポット(S1)の軌跡は、ｙ軸
に平行な直線となる。リニアイメ−ジカメラ(5a)の撮影
画面上においてレ−ザスポット像(S1)は定位置である。

【００１０】レ−ザ光線(P1)が傾斜(Ae)しているので、
リニアイメ−ジカメラ(5a)が例えばレ−ザスポット(S1/
S1a)を現わす光源(8a1)の上方にある場合(図３の(b))、
コ−クス炉壁面に窪みがあると、図３の（ｂ）において
Ｓ１にあるべきレ−ザスポットが、窪みの深さ分、壁厚
方向ｘにシフトした位置のスポットＳ１ａとなり、この
シフト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、リニアイメ−ジカメラ(5a)の画面上におい
てｚ方向にレ−ザスポット像(S1i)がずれる（例えば図
４の（ｃ））。支持台(1)をｙ方向に駆動すると、レ−
ザスポット(S1a)の軌跡は、窪み位置で上突のカ−ブと
なり、リニアイメ−ジカメラ(5a)の撮影画面上に現われ
るレ−ザスポット像(S1i)のｚ位置をｙ位置対応でプロ
ットすると、プロットの連なりも同様に、窪み位置で上
突のカ−ブとなる。したがってリニアイメ−ジカメラ(5
a)の撮影画面上のレ−ザスポット像(S1i)のｚ位置軌跡
に、直線とは異なるカ−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。

【００１１】すなわち、支持台(1)をｙ方向に移動させ
ながら、リニアイメ−ジカメラ(5a)のｚ方向に延びる線
分状の撮影画面の画像デ−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−タを２次元ディ
スプレイに表示することにより、コ−クス炉壁面（略
ｙ，ｚ平面）上のレ−ザスポット移動軌跡対応の、レ−
ザスポット像軌跡が現われ、ディスプレイ上で、コ−ク
ス炉壁面対応で、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。

【００１２】リニアイメ−ジカメラ(5a)が、高さ方向ｚ
に延びる直線状の視野(10c/10,11)を有するものである
ので、該カメラ(5a)の旋回方向の視野幅は極く狭いの
で、レ−ザスポット像(S1i)が該カメラ(5a)の視野から
外れ易い。支持台(1)をコ−クス炉の外の、ｙ，ｚ模擬
壁面がある試験場に置いて、光源(8a1)および投光器(12
a)より光を投射すると、ｙ，ｚ模擬壁面上に、光源(8a
1)によるレ−ザスポット像(S1i)、および、投光器(12a)
による高さ方向ｚに延びる直線状の光像(13ai)が現われ
る。この光像(13ai)は、リニアイメ−ジカメラ(5a)の旋
回方向の視野位置に一致する。したがってｙ，ｚ模擬壁
面上で、ｙ，ｚ平面に対するリニアイメ−ジカメラ(5a)
の旋回方向の視野位置、ならびに、該視野位置の、レ−
ザスポット像(S1i)に相対位置(例えば位置ずれ)を目視
確認でき、便利である。 （３）前記リニアイメ−ジカメラ(5a)の前方にあってコ
−クス炉壁面(LW)の光をリニアイメ−ジカメラ(5a)に反
射する、前記支持台(1)に装備した反射手段(2,9L1,9L2,
9R1,9R2)；を更に備える。

【００１３】これによれば、狭いコ−クス炉炭化室内に
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−ザスポット像の認
知，切出しが容易かつ正確となる。

【００１４】例えばコ−クス炉炭化室の相対向する垂直
２壁面(LW,RW)を、駆動手段(6a)にて光源(8a1)およびリ
ニアイメ−ジカメラ(5a)の向きを、一方の壁面(LW)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
その逆に切換えて、２面の観察を選択的に行なうことが
できる。

【００１５】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１６】

【実施例】図１に、本発明の一実施例の外観を示す。中
空のベ−スビ−ムＢＢと中空のアッパビ−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−管２が、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−スビ−ムＢ
Ｂ，アッパビ−ムＵＢ，垂直柱１およびミラ−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。

【００１７】垂直柱１の側面には、透光板３ａ〜３ｄ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４ａ，４ｂで閉じた、線状のレ−ザ光
線を出射するための４個の窓があり、更に、左垂直壁面
ＬＷおよび右垂直片面ＲＷの距離を計測するレ−ザ距離
計（３対、計６個）のレ−ザ透光用の、透光板４ｃ〜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３ｅで閉じた、天井面撮影カメラ用の１個
ののぞき窓があり、垂直柱１の下端には、透光板３ｆで
閉じた、床面撮影カメラ用の１個ののぞき窓がある。

【００１８】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−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−管２および垂直柱１を室内に入れ
て、コ−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−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
−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。

【００１９】図２に、垂直柱１の、透光板３ａ，４ａ部
の拡大縦断面を示す。垂直柱１の内部には、透光板３ａ
に対向して第１のリニアイメ−ジカメラ５ａが配置さ
れ、透光板４ａの内側には、第１組のレ−ザ投光器８ａ
１〜８ａ４および第２組のレ−ザ投光器８ｂ１〜８ｂ４
が配置されている。第１のカメラ５ａとレ−ザ投光器の
間には減速機内蔵の第１の電気モ−タ６ａが配置され、
この電気モ−タ６ａが垂直柱１に固定されている。電気
モ−タ６ａの回転軸（出力軸）にカメラ５ａおよび支持
板７ａが結合しており、この支持板７ａに第１組および
第２組のレ−ザ投光器８ａ１〜８ａ４，８ｂ１〜８ｂ４
が固定されている。

【００２０】カメラ５ａにスリットレ−ザプロジェクタ
１２ａが固定されており、これが、横断面がｚ方向に延
びる直線（スリット）状であって、カメラ５ａのｚ軸廻
りの旋回方向では、カメラ５ａの視野と同一位置となる
レ−ザを、透光板３ａの前方に射出する。カメラ５ａは
電気モ−タ６ａにてｚ軸廻りに旋回駆動され、したがっ
てプロジェクタ１２ａも同時に旋回しそれが出射するレ
−ザは常に、旋回方向での、カメラ５ａの視野位置にあ
る。

【００２１】第１組のレ−ザ投光器８ａ１〜８ａ４は、
その上方にあるカメラ５ａで撮影するレ−ザスポットを
形成するためのもの、第２組のレ−ザ投光器８ｂ１〜８
ｂ４は、その下方にある図示しない第２のリニアイメ−
ジカメラ５ｂで撮影するレ−ザスポットを形成するため
のものである。カメラ５ｂは、透光板３ｂ（図１）に対
向し、第１のカメラ５ａを、ｚ方向に下方にずらしたも
のに相当する。カメラ５ｂはカメラ５ａ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−タ６ｂの回転軸に結合している。ただし、この第
２のカメラ５ｂおよび電気モ−タ６ｂには、レ−ザ投光
器は結合されていない。カメラ５ｂにも、プロジェクタ
１２ａと同様な図示しないプロジェクタ１２ｂが固定さ
れており、このプロジェクタ１２ｂは、カメラ５ｂのｚ
軸廻りの旋回方向の視野位置にレ−ザを出射する。

【００２２】第１のカメラ５ａならびに第１および第２
のレ−ザ投光器８ａ１〜８ａ４，８ｂ１〜８ｂ４がミラ
−管２の管軸をねらっている状態で、電気モ−タ６ａが
正転すると、カメラ５ａおよびレ−ザ投光器８ａ１〜８
ａ４，８ｂ１〜８ｂ４が、同時に、左壁面ＬＷに対面す
る方向に同一角度回動する。電気モ−タ６ａ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５ｂも、ｚ方向には視野位置が異なるが、他の方
向ではカメラ５ｂの視野方向と同一方向となるように、
電気モ−タ６ｂによって回転駆動される。

【００２３】上述の２組のカメラ５ａ，５ｂ、レ−ザ投
光器８ａ１〜８ａ４，８ｂ１〜８ｂ４，電気モ−タ６
ａ，６ｂおよびプロジェクタ１２ａ，１２ｂを１グル−
プとすると、このグル−プと同様な構成の第２グル−プ
が、透光板３ｃ，４ｂおよび３ｄの領域にある。すなわ
ち、第１のカメラ５ａに対応する第３のカメラ５ｃが透
光板３ｃの内側にあり、第１および第２のレ−ザ投光器
８ａ１〜８ａ４，８ｂ１〜８ｂ４に対応する第３および
第４のレ−ザ投光器８ｃ１〜８ｃ４，８ｄ１〜８ｄ４が
透光板４ｂの内側にあり、第２のカメラ５ｂに対応する
第４のカメラ５ｄが透光板３ｄの内側にある。カメラ５
ｃおよび５ｄにも、図示しないプロジェクタ１２ｃおよ
び１２ｄが同様な態様で装着されている。

【００２４】図３の（ａ）に、垂直柱１とミラ−管２の
水平断面を示す。上述のようにカメラおよびレ−ザ投光
器を、垂直ｚ軸を中心に旋回駆動しうる。ミラ−管２に
は、左壁面ＬＷの正面（９０度）観察用の第１左鏡面９
Ｌ１および斜め４５度観察用の第２左鏡面９Ｌ２、なら
びに、右壁面ＲＷ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
５ａ（およびレ−ザ投光器８ａ１〜８ａ４）を、例えば
第１左鏡面９Ｌ１をねらう位置に回動させると、レ−ザ
投光器８ａ１〜８ａ４が出射するレ−ザ光線Ｐ１〜Ｐ４
が第１左鏡面９Ｌ１に当って反射され、そして左壁面Ｌ
Ｗに当り、レ−ザスポット（短ライン：本実施例では、
ｙ，ｚ基準平面上でｙ方向３０ｍｍ、ｘ方向２ｍｍの各
幅）が左壁面ＬＷに現われる。壁面は微視的には荒れた
面であるので、レ−ザスポットから各方向にレ−ザが散
乱する。その一部が第１左鏡面９Ｌ１に当ってそこで反
射されてカメラ５ａに入る。

【００２５】カメラ５ａは、ｚ方向を撮影するリニアイ
メ−ジカメラ（１次元カメラ）であり、例えば第１左鏡
面９Ｌ１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。

【００２６】レ−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トする。したがっ
てレ−ザ投光器８ａ１〜８ａ４は、カメラ５ａの視野中
心付近にスポットを形成するものは６８５ｎｍ、視野周
辺部にスポットを形成するものでは６７０ｎｍの波長の
レ−ザ光を出射するものとしている。

【００２７】図３の（ｂ）に、第１組のレ−ザ投光器８
ａ１〜８ａ４が出射するレ−ザ光線Ｐ１〜Ｐ４の光路
（実線）および壁面上に現われるレ−ザスポットＳ１〜
Ｓ４を示す。なお、スポットＳ１〜Ｓ４は、壁面が垂直
かつ完全な平面であると仮定した場合のものである。

【００２８】レ−ザ投光器８ａ１から出射され鏡面（９
Ｌ１）に至るまでのレ−ザ光線Ｐ１は、カメラ５ａ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Ａ
ｅをなす。他のレ−ザ投光器８ａ２〜８ａ４が出射する
レ−ザ光線Ｐ２〜Ｐ４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−ザ光線Ｐ１に注
目すると、鏡面を介して、カメラ５ａ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−ザ光線Ｐ１のスポットＳ
１が現われる。ここで、壁面が下がる（鏡面／壁面間距
離が増大する）と、レ−ザ光線Ｐ１が水平線（Ｆｃｙ）
に対して角度Ａｅの傾斜があるので、レ−ザ光線Ｐ１の
壁面上のスポットはＳ１からＳ１ａに移る。カメラ５ａ
の画面上では、スポット像がＳ１からＳ１ｉに移動す
る。すなわちｚ方向に上シフトする。壁面が迫る（鏡面
／壁面間距離が減少する）と、逆に下シフトする。すな
わち壁面が窪んでいる所で、撮影画面上のレ−ザスポッ
ト像が上シフトし、突出している所で下シフトする。

【００２９】カメラ５ａ（および５ｃ）はレ−ザ投光器
８ａ１〜８ａ４（８ｃ１〜８ｃ４）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−
ザスポット像が上シフトし、突出している所で下シフト
するが、カメラ５ｂ（および５ｄ）はレ−ザ投光器８ｂ
１〜８ｂ４（８ｄ１〜８ｄ４）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−ザ
スポット像が下シフトし、突出している所で上シフトす
る。

【００３０】この実施例では、各レ−ザ光線Ｐ１〜Ｐ４
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−ザスポットＳ１〜Ｓ４を表わし、
観察対象面が、ｙ，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−ザスポットＳ１〜Ｓ４が現われる。

【００３１】レ−ザ光線Ｐ１〜Ｐ４は、概要で線状であ
るが、レ−ザスポットが基準位置Ｓ１〜Ｓ４からｙ方向
にずれてもカメラ５ａ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３０ｍｍ、ｘ方
向２ｍｍの各幅）。Ｚ方向に延びる略直線（図３の
（ｂ）の１１）の視野を有するリニアイメ−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−ザ光線Ｐ１
〜Ｐ４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５ａの画像信号上で高いＳ／Ｎ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−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−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
スポットを現わすようにしている。

【００３２】水冷ランスをコ−クス炉の外の、ｙ，ｚ模
擬壁面がある試験場に置いて、プロジェクタ１２ａおよ
びレ−ザ投光器８ａ１〜８ａ４より光を投射すると、
ｙ，ｚ模擬壁面上に、上述のレ−ザスポットＳ１〜Ｓ４
が現われる。カメラ５ａの、ｙ，ｚ模擬壁面に対するｚ
方向の視野長は略１ｍである。プロジェクタ１２ａのレ
−ザの、ｙ，ｚ模擬壁面上の光像１３ａｉのｚ方向の長
さは略５０ｃｍであり、その上端が大略で、カメラ５ａ
のｚ方向視野の中央に位置し、図３の（ｂ）に示すよう
に、高さ方向ｚに延びる直線状の光像１３ａｉが現われ
る。この光像１３ａｉは、リニアイメ−ジカメラ５ａの
旋回方向の視野位置に一致する。

【００３３】レ−ザスポットＳ１〜Ｓ４をリニアイメ−
ジカメラ５ａで撮影するためには、レ−ザスポットＳ１
〜Ｓ４のｙ方向幅(３０ｍｍ)内にカメラ５ａの視野が定
まっていなければならない。

【００３４】プロジェクタ１２ａが出射するレ−ザは、
鏡面９Ｌ１に直線１３ａｒ状に当って反射してｙ，ｚ模
擬壁面上に光像１３ａｉを形成し、この光像１３ａｉ
が、カメラ５ａの、ｙ，ｚ模擬壁面上の視野１１と重っ
ている。この光像１３ａｉの、レ−ザスポットＳ１〜Ｓ
４に対するｙ方向（ｚ軸廻りの旋回方向）相対位置が、
これらのスポットＳ１〜Ｓ４に対するカメラ５ａの視野
位置であり、光像１３ａｉがレ−ザスポットＳ１〜Ｓ４
のｙ方向幅の中央に位置すると、カメラ５ａのｚ方向狙
い角と、レ−ザ投光器８ａ１〜８ａ４のｚ方向投光角の
両者が適切であると言える。スポットＳ１〜Ｓ４のそれ
ぞれのｙ位置は、レ−ザ投光器８ａ１〜８ａ４の図示し
ない支持機構の支持角度を調整することによって同一に
する。スポットＳ１〜Ｓ４に対するカメラ５ａの視野１
１（１３ａｉ）のｙ位置は、モ−タ６ａの回転軸に固定
されカメラ５ａを支持する機構の支持角度を調整するこ
とによって、スポットＳ１〜Ｓ４のｙ方向中央に調整す
る。ｙ，ｚ模擬壁面上で、スポットＳ１〜Ｓ４に対する
リニアイメ−ジカメラ５ａの視野位置を、レ−ザ光像１
３ａｉにて目視確認でき、便利である。

【００３５】再度図２を参照すると、第２組のレ−ザ投
光器８ｂ１〜８ｂ４は、ミラ−管２に対して下向き傾斜
でレ−ザ光線を出射する。透光板３ｂの内側にある、図
示しない第２カメラ５ｂと第２組のレ−ザ投光器８ｂ１
〜８ｂ４との組合せは、第１カメラ５ａおよび第１組の
レ−ザ投光器８ａ１〜８ａ４を、透光板４ａ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−ザスポットの撮影と同様な撮影を行なう。
すなわち、第２組のレ−ザ投光器８ｂ１〜８ｂ４が出射
するレ−ザ光線の壁面上のスポットを撮影する。この第
２カメラ５ｂの画面上では、第２カメラ５ｂがレ−ザ投
光器８ｂ１〜８ｂ４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−ザスポット像が下シフトし、
突出している所で上シフトする。

【００３６】再度図１を参照する。上述の第１カメラ５
ａ，プロジェクタ１２ａ，第１および第２組のレ−ザ投
光器８ａ１〜８ａ４，８ｂ１〜８ｂ４ならびに第２カメ
ラ５ｂおよびプロジェクタ１２ｂ（透光板３ｂの内側に
存在）の組合せすなわち組体、と同様な組体が、透光体
３ｃ，４ｂ，３ｄの内側にある。したがって、多数のレ
−ザ光線（Ｐ１等）が垂直柱１からミラ−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
上レンガピッチで分布する多数のレ−ザスポット（Ｓ１
等）が現われる。透光板３ａ，３ｂ，３ｃおよび３ｄの
内側に各一個、計４台のリニアイメ−ジカメラ（５ａ
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−ザスポットを撮影する。図３の（ａ）を参
照すると、カメラ（およびレ−ザ光線）の指向方向を第
１左鏡面９Ｌ１にすると、左壁面ＬＷを正面対向で見る
画像が得られ、第２左鏡面９Ｌ２にすると、左壁面ＬＷ
を４５度方向斜めに見る画像が得られ、第２右鏡面９Ｒ
２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９Ｒ１にすると、右壁面ＲＷを正面
対向で見る画像が得られる。

【００３７】垂直柱１の上端の上向きの透光板３ｅおよ
び下部の下向きの透光板３ｆ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−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。

【００３８】ベ−スビ−ムＢＢ，アッパビ−ムＵＢ，垂
直柱１およびミラ−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−管２の、鏡面９Ｌ１，９Ｌ２，
９Ｒ１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、クロムメッキ
を施したものであり、鏡面も高耐熱である。

【００３９】次に、上述の壁面観察装置の使用態様を説
明する。カメラ５ａの指向方向を第１右鏡面９Ｒ１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＋２）を前進させながら、水冷ランス
の移動１ｍｍ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
１ｍｍ進行する毎に、透光板３ａ〜３ｄ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３ｅ，３ｆ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、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４ｃ〜４ｅ（計６
個）の内側にある各距離計（計６個）の計測距離デ−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。

【００４０】コ−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５ａの指向方向を第１左鏡
面９Ｌ１又は第２左鏡面９Ｌ２に設定して、水冷ランス
（ＢＢ＋ＵＢ＋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３ｅ，３ｆの内側にある各カメラによる
撮影は、行なう必要はない。

【００４１】次に上述のようにして得た右壁面の画像デ
−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−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−タを切捨てる。次に、窯口に
入った画像始端からｚ方向ｐmmの始端範囲の画像デ−タ
にシェ−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ｐmm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−タ
を規格化する。すなわち平均輝度に対する輝度差デ−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−タを積算し、図４の（ｃ）に示す
ように、積算値がピ−クとなるｚ方向画素位置を、レ−
ザスポット軌跡の開始点（ｙ０，ｚ０）と定める。

【００４２】次に、図５の（ａ）に示すように、開始点
ｙ０からｙ方向ｍ画素（ｍmm)進んだ位置ｙ１＝ｙ０＋
ｍの、ｙ方向の３画素の輝度平均値を算出してｚ方向の
輝度ピ−ク位置ｚ１を求める。そしてスポット軌跡メモ
リにｙ１対応でｚ１を書込む。次には、ｙ１からｙ方向
ｍ画素進んだ位置ｙ２＝ｙ０＋２ｍの、ｚ方向の、ｚ１
を中央とするｎ画素の画像デ−タ群をｚ方向にフィルタ
処理してｚ方向の輝度ピ−ク位置ｚ２を求める。そして
スポット軌跡メモリにｙ２対応でｚ２を書込む。以下同
様な処理を繰返すことによってスポット軌跡を追跡し、
ｙ方向ｍ画素ピッチで、ｚ方向のスポット位置デ−タを
スポット軌跡メモリに書込む。

【００４３】ｙｉ位置においてｎ画素の画像デ−タ群か
ら抽出した輝度ピ−ク値が設定レベルより低い（スポッ
トが不明瞭な）場合は、図５の（ｂ）および（ｃ）に示
すように、ｙ方向に１ピッチ（ｍ画素）進めて、ｙ（ｉ
＋１）位置のピ−ク位置ｚ（ｉ＋１）を算出し、ｚｉ
を、〔ｚ（ｉ−１）＋ｚ（ｉ＋１）〕／２とする。

【００４４】上述のスポット軌跡の追跡を終了し、スポ
ット軌跡メモリの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
て示すスポット軌跡（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，下ピ−ク位置の差
（Δｚ）が、凹凸の深さ又は高さ（Δｘ）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。

【００４５】以上の通り、上述の実施例によれば、コ−
クス炭化室のほぼ全長にわたって、三角測量の原理で壁
面の凹凸，傾斜，曲りを表わす計測デ−タを得ることが
できる。複数本のレ−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−ザスポット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。水冷ランス
をコ−クス炉外の試験場の模擬壁面の場所においたとき
には、プロジェクタより光を出射して、模擬壁面上でレ
−ザ光線のスポット像に対するカメラ視野（プロジェク
タの光像）の相対位置を視認することができ、便利であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の外観を示す斜視図であ
る。

【図２】 図１に示す垂直柱１の、透光板３ａ，４ａ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−
管２の、透光板３ａ部の水平断面図である。（ｂ）は、
図２に示すレ−ザ光源８ａ１〜８ａ４が出射したレ−ザ
光Ｐ１〜Ｐ４が、鏡面９Ｌ１で反射されて垂直面にレ−
ザスポットＳ１〜Ｓ４を表わし、これらのスポットをカ
メラ５ａ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−タを記憶したメモリの、画像デ−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−タ群の中のレ−ザスポット始点位置を決定
するためのデ−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
スポット軌跡を示すグラフである。

【図５】 レ−ザスポット始点位置からスポット位置追
跡を行なうための、画処理対象画像デ−タの摘出と処理
を示す平面図である。

【符号の説明】

ＢＢ：ベ−スビ−ム ＵＢ：アッパビ
−ム ＳＨ：シュ− ９Ｒ１，９Ｒ
２：第１，第２右鏡面 １：垂直柱 ２：ミラ−管 ３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｅ：透光板 Ｌｗ：左壁面 ＲＷ：右壁面 ＣＷ：天井面 ＦＷ：床面 ５ａ：リニアイ
メ−ジカメラ ６ａ：電気モ−タ ７ａ：支持板 ８ａ１〜８ａ４，８ｂ１〜８ｂ４：レ−ザ光源 ９Ｌ１，９Ｌ２：第１，第２左鏡面 ９Ｒ１，９Ｒ
２：第１，第２右左鏡面 Ｐ１〜Ｐ４：レ−ザ光線 ＳＰ１〜ＳＰ
３：固定の支持板 １０：鏡面上のカメラ視野 １１：基準垂直
面上のカメラ視野 Ｓ１〜Ｓ４，Ｓ１ａ：レ−ザスポット Ｓ１ｉ：カメラ５ａで見たレ−ザスポット像 Ｆｃｙ，Ｆｃｘ：カメラ５ａの光軸 Ａｅ：傾斜角 １２ａ：スリットレ−ザプロジェクタ １３ａ：スリッ
トレ−ザ １３ａｉ，１３ａｒ：スリットレ−ザ光像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉 浦 雅 人 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 横 溝 正 彦 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 境 田 道 隆 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 Ｆターム(参考） 4K056 AA16 BA01 FA21 FA23 FA24 FA25

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高さ方向ｚに延びる直線状の視野を有し、
   視野中心線の少くとも一部が、略ｙ，ｚ平面状のコ−ク
   ス炉壁面に平行又は斜めの、リニアイメ−ジカメラ；該
   リニアイメ−ジカメラを、ｚ軸廻り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、 前記リニアイメ−ジカメラの旋回方向には視野が一致し
   該カメラの旋回と共に旋回する、高さ方向ｚに延びる直
   線状の光像を形成する光を投射する投光器；を備えるコ
   −クス炉壁面観察装置。
2. 【請求項２】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−ザ光線を射出し、コ−クス炉
   壁面に、レ−ザスポットを現わす光源；前記レ−ザスポ
   ットを撮影する、高さ方向ｚに延びる直線状の視野を有
   するリニアイメ−ジカメラ；前記光源およびリニアイメ
   −ジカメラを、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、 前記リニアイメ−ジカメラの旋回方向には視野が一致し
   該カメラの旋回と共に旋回する、高さ方向ｚに延びる直
   線状の光像を形成する光を投射する投光器；を備えるコ
   −クス炉壁面観察装置。
3. 【請求項３】前記リニアイメ−ジカメラの前方にあって
   コ−クス炉壁面の光をリニアイメ−ジカメラに反射す
   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又は請求項２の壁面観察装置。