JPH06186071A - レーザ測距装置によるモールド内溶鋼湯面計測方法 - Google Patents

レーザ測距装置によるモールド内溶鋼湯面計測方法

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JPH06186071A
JPH06186071A JP33774692A JP33774692A JPH06186071A JP H06186071 A JPH06186071 A JP H06186071A JP 33774692 A JP33774692 A JP 33774692A JP 33774692 A JP33774692 A JP 33774692A JP H06186071 A JPH06186071 A JP H06186071A
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JP
Japan
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laser
pulse
laser pulse
molten steel
time difference
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Pending
Application number
JP33774692A
Other languages
English (en)
Inventor
Kozo Oba
厚三 大場
Haruhiko Yoshida
晴彦 吉田
Takashi Hatta
孝 八田
Yukio Takeuchi
幸男 竹内
Yasuhiro Maeda
保裕 前田
Kazufumi Ekoshi
和文 江越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanadevia Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 レーザパルスを使用してモールド内の溶鋼湯
面3を測定する計測方法であって、発射レーザパルスと
反射レーザパルスとの到達時間差を検出する際に、発射
レーザパルスおよび反射レーザパルスの検出レベルをそ
のピーク値に対して50%となるようにする。 【効果】 モールド内の溶鋼湯面をレーザパルスを使用
して計測するため、γ線式レベル計などで計測する場合
に比べて、その測定範囲が広くなり、また発射レーザパ
ルスと反射レーザパルスとの到達時間差を求める際に、
各レーザパルスのピーク値の50%の箇所を検出レベル
としたので、例えばレーザパルスのピーク値が変化する
ことにより発生する検出時間の測定誤差をできるだけ少
なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ測距装置による
モールド内溶鋼湯面計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、連続鋳造設備においては、溶鋼
湯面の自動制御が行われているが、この自動制御を行う
ためには、溶鋼湯面を連続的にかつ自動的に測定する必
要がある。
【0003】従来、このようなモールド内の溶鋼湯面
は、γ線式レベル計、渦電流式レベル計、またはITV
(工業テレビカメラ)若しくは熱電対を利用したものが
使用されていた。
【0004】上記γ線式レベル計は、放射線の透過量の
変化により湯面のレベルを計測するものであり、また渦
電流式レベル計は湯面との間でのインダクタンスの変化
量を計測するものであり、またITVを利用したもの
は、湯面をテレビカメラにより観察するとともに、その
観察画像を画像処理することにより湯面のレベルを計測
するものであり、さらに熱電対を利用したものは、所定
箇所に配置された熱電対の温度変化を測定することによ
り湯面のレベルを計測するものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のγ線式
レベル計、渦電流式レベル計、またはITVを利用した
ものによると、その計測範囲が狭く、湯面までの計測距
離に限界があるという問題があり、また熱電対を利用し
たものにおいては、計測精度が劣るという問題があっ
た。
【0006】そこで、本発明は上記問題を解消し得るレ
ーザ測距装置におけるモールド内溶鋼湯面の計測方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のレーザ測距装置におけるモールド内溶鋼湯
面の計測方法は、レーザ駆動回路部、レーザ発光部、お
よびレーザ受光部からなる検出部と、上記レーザ駆動回
路部に制御パルス信号を送るパルス発生器、上記レーザ
発光部からの発射レーザパルスおよびレーザ受光部から
の反射レーザパルスを入力してこれらレーザパルスを電
気信号に変換する光検出素子、この光検出素子からの電
気信号を入力して発射レーザパルスと反射レーザパルス
との到達時間差を測定する時間差測定回路、およびこの
時間差測定回路により得られた到達時間差を入力して溶
鋼湯面までの距離を演算する信号処理回路部を有する制
御部とからなるレーザ測距装置により、モールド内溶鋼
湯面を計測する方法であって、上記発射レーザパルスと
反射レーザパルスとの到達時間差を検出する際に、少な
くとも反射レーザパルスの検出レベルをそのピーク値に
対して常に所定比率となるようにする方法である。
【0008】
【作用】上記の計測方法によると、モールド内の溶鋼湯
面をレーザパルスを使用して計測するため、例えばγ線
式レベル計、渦電流式レベル計、またはITVを使用し
たものに比べて、その測定範囲が広くなり、さらに熱電
対を使用したものに比べて、溶鋼湯面までの距離を非常
に正確に計測することができ、しかも発射レーザパルス
と反射レーザパルスとの到達時間差を求める際に、各レ
ーザパルスのピーク値の所定比率の箇所を検出レベルと
したので、例えば反射レーザパルスのピーク値が異なる
ことにより発生する測定誤差をできるだけ小さくするこ
とができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例におけるモールド内
溶鋼湯面の計測方法を図1〜図5に基づき説明する。
【0010】まず、本発明に係る溶鋼湯面の計測方法に
使用するレーザ測距装置の構成を図1に基づき説明す
る。すなわち、このレーザ測距装置は、センサーヘッド
部(検出部)1およびセンサーコントローラ部(制御
部)2とから構成されている。
【0011】上記センサーヘッド部1には、レーザ駆動
回路部11と、レーザ発光部12と、受光レンズ部(レ
ーザ受光部)13と、上記レーザ発光部12からモール
ド内の溶鋼湯面3に発射された発射レーザパルスの反射
レーザパルスを上記受光レンズ部13に導く穴空きミラ
ー14とが配置されている。
【0012】また、上記センサーコントローラ部2に
は、上記レーザ駆動回路部11に制御パルス信号を送り
出すためのパルス発生器21と、上記レーザ発光部12
からの発射レーザパルスおよび受光レンズ部13からの
反射レーザパルスを入力するとともにこれら入力された
レーザパルスを電気信号に変換する第1および第2光検
出素子22,23と、この第1光検出素子22からの発
射レーザパルスの電気信号を第1増幅器24を介して入
力するとともに、反射レーザパルスの電気信号を第2増
幅器25を介して入力して、各レーザパルスのピーク値
の所定比率例えば50%を検出レベルとしてその検出時
間を計測する定比率−パルス−高さ弁別器(consatnt f
raction :定比弁別器)26と、この定比率−パルス−
高さ弁別器26からの検出時間を入力して両電気信号の
到達時間差を測定する時間差測定回路27と、各増幅器
24,25からの出力に応じてゲインを自動調節するゲ
イン自動調節器(AGC)28と、上記時間差測定回路
27で得られた到達時間差を入力して溶鋼湯面3までの
距離を演算する信号処理回路部29とが設けられてい
る。なお、この信号処理回路部29で得られた距離信号
は、表示器30に送られて表示され、また電流出力部3
1および電圧出力部32にも送られる。
【0013】そして、さらに上記センサーヘッド部1か
らの発射レーザパルスおよび反射レーザパルスを、セン
サーコントローラ部2に伝送するための伝送経路として
は、光ファイバー41が使用されている。なお、パルス
発生器21で発生された制御パルス信号の伝送経路は、
電線42が使用されている。
【0014】上記構成において、パルス発生器21から
制御パルス信号がレーザ駆動回路部11に送られて、レ
ーザ発光部12から測定用の発射レーザパルスが溶鋼湯
面3に発射されるとともに、光ファイバー41を介して
センサーコントローラ部2の第1光検出素子22にも送
られる。
【0015】溶鋼湯面3で反射した反射レーザパルスは
穴空きミラー14を介して受光レンズ部13に入射され
た後、同様に、光ファイバー41を介して第2光検出素
子23に送られる。
【0016】上記発射レーザパルスおよび入射レーザパ
ルスが第1および第2光検出素子22,23に入り電気
信号に変換された後、それぞれ増幅器24,25を介し
て、定比率−パルス−高さ弁別器26に入力される。
【0017】そして、この定比率−パルス−高さ弁別器
26においては、図2(a)に示すように、各レーザパ
ルスのピーク値の50%の立ち上がり部分が検出レベル
(スレッシュレベル)とされて、その箇所の立ち上がり
部における検出時間(T)が時間差測定回路27に送ら
れて、ここで両レーザパルスの到達時間差が測定され
る。
【0018】ここで得られた到達時間差は信号処理回路
部29に入力され、溶鋼湯面3までの距離が演算されて
その結果が表示器30に送られて表示される。なお、そ
の結果は、電流出力部31および電圧出力部32にも送
られる。
【0019】このように、第1および第2光検出素子2
2,23から出力されるレーザパルスを検出する際に、
そのピーク値の50%の立ち上がり部を検出レベルとし
て検出するようにしたので、定比率−パルス−高さ弁別
器26を設けない装置に比べて、測定誤差が大幅に改善
される。
【0020】例えば、定比率−パルス−高さ弁別器26
を設けた場合には、図2の(a)に示すように、レーザ
パルスのピーク値の変動幅をdとすると、この変動幅に
対する移動時間はt1 となり、これに対して、定比率−
パルス−高さ弁別器26を設けない場合には、図2の
(b)に示すように、レーザパルスのピーク値の変動幅
を(a)と同様にdとすると、この変動幅に対する移動
時間はt2 となる。
【0021】これら図2(a)および(b)から明らか
なように、t1 <t2 となり、測定誤差となる移動時間
が、定比率−パルス−高さ弁別器26を設けた場合の方
が、非常に小さくなっているのがよく分かる。
【0022】また、ここで上記計測方法における測定範
囲を確かめるために、白色の紙を使用して3000mmま
での計測実験した結果について示すと、図3のようにな
る。この図3から明らかなように、レーザ発光部までの
距離が3000mmであっても、レベル計表示位置(実線
にて示す)と実測値(白丸印で示す)とが一致している
のがよく分かる。なお、この値は、従来のγ線式レベル
計、渦電流式レベル計またはITVを利用したものに比
較して、充分に広い範囲、すなわち充分な距離の測定が
可能であることを示している。
【0023】また、上記計測方法を使用した場合の測定
誤差を確かめるために、900mm〜1100mmの測定範
囲内において、白色の紙を少しづつ移動させて、紙まで
の距離を測定した結果を、図4に示す。この図4から分
かるように、この場合にも、レベル計表示位置(実線に
て示す)と実測値(白丸印で示す)とが一致しているの
がよく分かる。すなわち、測定精度が極めて良好である
ことが分かる。
【0024】さらに、定比率−パルス−高さ弁別器26
を使用した効果について調べた結果を、図5に示す。な
お、測定方法としては、受光素子の電圧を変化させて反
射レーザパルスのピーク値を変化させ、そして定比率−
パルス−高さ弁別器26を使用した場合と、使用しない
場合との測定誤差を調べた。
【0025】すなわち、図5の実線には、定比率−パル
ス−高さ弁別器26を使用した場合のグラフを示し、破
線には、定比率−パルス−高さ弁別器を使用しない場合
(スレッシュレベルが一定である場合)を示した。この
図5から明らかなように、定比率−パルス−高さ弁別器
26を使用した方が、使用しない場合よりも、測定誤差
が大幅に改善されていることがよく分かる。
【0026】また、各受光素子22,23、増幅器2
4,25、定比率−パルス−高さ弁別器26,時間差測
定回路27およびゲイン自動制御装置28は、温度制御
がされており、さらに各レーザパルスの伝送経路とし
て、光ファイバー41を使用しているので、伝送経路途
中において、ノイズが混入することはない。
【0027】なお、上記実施例においては、レーザをパ
ルス状に変調したレーザパルスを使用したが、正弦波を
変調したレーザを使用することもできる。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明の計測方法による
と、モールド内の溶鋼湯面をレーザパルスを使用して計
測するため、従来のように、γ線式レベル計、渦電流式
レベル計、またはITVを使用したものに比べて、その
測定範囲が広くなり、さらに熱電対を使用したものに比
べて、溶鋼湯面までの距離を非常に正確に計測すること
ができ、また発射レーザパルスと反射レーザパルスとの
到達時間差を求める際に、各レーザパルスのピーク値の
所定比率の箇所を検出レベルとしたので、例えば溶鋼湯
面の状態により、反射レーザパルスのピーク値が変化す
ることにより発生する検出時間の測定誤差をできるだけ
少なくすることができ、したがって測定精度の向上を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるレーザ測距装置の概
略構成を示すブロック図である。
【図2】同実施例における測定方法を説明する時間と反
射レーザパルスの受光レベルとの関係を示すグラフであ
る。
【図3】同実施例の計測方法における測定範囲を示すグ
ラフである。
【図4】同実施例の計測方法における測定精度を示すグ
ラフである。
【図5】同実施例の計測方法における測定誤差を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
1 センサーヘッド部 2 センサーコントローラ部 11 レーザ駆動回路部 12 レーザ発光部 13 受光レンズ部 21 パルス発生器 22 第1光検出素子 23 第2光検出素子 26 定比率−パルス−高さ弁別器 27 時間差測定回路 26 信号処理回路部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 幸男 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 前田 保裕 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 江越 和文 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ駆動回路部、レーザ発光部、および
    レーザ受光部からなる検出部と、上記レーザ駆動回路部
    に制御パルス信号を送るパルス発生器、上記レーザ発光
    部からの発射レーザパルスおよびレーザ受光部からの反
    射レーザパルスを入力してこれらレーザパルスを電気信
    号に変換する光検出素子、この光検出素子からの電気信
    号を入力して発射レーザパルスと反射レーザパルスとの
    到達時間差を測定する時間差測定回路、およびこの時間
    差測定回路により得られた到達時間差を入力して溶鋼湯
    面までの距離を演算する信号処理回路部を有する制御部
    とからなるレーザ測距装置により、モールド内溶鋼湯面
    を計測する方法であって、上記発射レーザパルスと反射
    レーザパルスとの到達時間差を検出する際に、少なくと
    も反射レーザパルスの検出レベルをそのピーク値に対し
    て常に所定比率となるようにすることを特徴とするレー
    ザ測距装置によるモールド内溶鋼湯面計測方法。
JP33774692A 1992-12-18 1992-12-18 レーザ測距装置によるモールド内溶鋼湯面計測方法 Pending JPH06186071A (ja)

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