JPS6344153A - 目標領域の観測方法及び装置 - Google Patents

目標領域の観測方法及び装置

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JPS6344153A
JPS6344153A JP18788487A JP18788487A JPS6344153A JP S6344153 A JPS6344153 A JP S6344153A JP 18788487 A JP18788487 A JP 18788487A JP 18788487 A JP18788487 A JP 18788487A JP S6344153 A JPS6344153 A JP S6344153A
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JP
Japan
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target area
combustion chamber
light
preselected
observation
Prior art date
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Pending
Application number
JP18788487A
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English (en)
Inventor
ジェフリー・デビッド・タフト
ジェームス・フランス・エリソン
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.)
Westinghouse Electric Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of JPS6344153A publication Critical patent/JPS6344153A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

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】 本発明は、燃焼室の壁及び内部構造を遠隔観Jt:1す
るために使用される観測方法及び装置に関i〜、特に、
石炭、ガス又は石油燃焼炉もしくは燃(+’a室で使用
される観測方法及び′A置に関する。
九丘該J塑説ユ 燃焼室の内壁及び内部構造物を運転中に検査する場合に
は、大きな問題がある9即ち、燃焼による火炎からの強
い光は、コントラストの欠如のため、人間が裸眼のまま
で細部を把U7することを不可能ではないにしても非常
に+mにする。
観察名が燃焼室を観測ボートから検査する場合には、こ
の問題は特に面倒となる。ス護眼鏡又は保護着衣の形態
の特別の装!」は、明らかに過酷て゛ある環境において
、長時間に亘ってI’P業し観察を続けることと困難に
する。例えば、保護眼窺を使Jffすると、全可視スベ
クj・ルに互って光を減衰させるので、重要な細部の観
察が困難となる。
遠隔観測は、過酷な環境から観察者を排除することにな
るので望ましい、遠隔観測技術を用いた場合、装置の欠
陥のため所皐の結果をマ゛)ることか時に困難となる。
例えば、米国特許第4,539,588号明細書の装置
においては、熔融床(shoe l t bad)のた
めの遠隔観a男装置は、赤外線撮像検出器又はビジコン
管を備えたビデオカメラを含んでいる。
対物レンズが像をt+liらえ、この対物レンズとビン
 “コン管との間に介在した光学フィルタが煙による干
渉を避けるように約1μlよりも短波長の放射を遷択的
に排除する。また、この光学フィルタは、限定された範
囲の放射以外のものを全て排除するようにも選定されて
いる0例えば、光学フィルタの中心波長は約1.68μ
l、帯域幅は約0.07)txである。この米国特許に
よる先行技術の問題は、熔融床を照射するために火炎中
の光以外の照明源が利用され得ないことである。
米国特許第4,225,771号においては、高強度の
単色光源が、選定された角度で溶接アークに向けて投光
される。この単色光源の波長に同調されたフィルタは、
溶接アークの反対側において選定された角度で遠隔観測
カメラの前方に配設されている。光によって溶接アーク
の背景を強調し、フィルタによってカメラに到達する溶
接アーク照明を減衰させ、溶接アークと熔融金属と周囲
領域との間のコントラスI・比を増強する。この米国特
許による先行技術は、開示された特別の角度観測装置に
限定されている。
米1皿特許第4,084,188号には、空間中に配置
されて周囲光にさらされた3次元の物体又は2次元の文
書を走査するための光走査装置が開示されている。比較
的低強度のレーザー光は、ビーム分割器及び走査偏向器
を通るように指向されている。
物体からの散乱光は、狭帯域フィルタ、レンズ及び光検
出器を含む光センサに、前記ビーム分割器及び走査偏向
器を介j〜て反射される。レーザー光は、搬送波の周波
数によって変調され、光検出器からの電気信号は復調さ
れ、ビデオ信号を発生させる0周囲光は、狭帯域フィル
タによって濾波される。この方式には、本発明では必要
ない光変調を含めて1文書複製のための非常に複雑な撮
像技術が用いられている。
従って、壁面及び内部tM造の側部を強調し、観察者に
よる直接観察又は遠隔観察に適合し、比較的容易に実施
可能なように改良された、燃焼室の壁面及び内部構造の
観測方法及び装置が要望されている。
正Jb失IL 本発明は、燃焼室の観測方法及び装置に向けらtしてい
る6本発明による方式は、所定の強度及び波長の光を発
生させるように作動可能で燃焼室内の目標領域を照射す
るように焦点合わせされるコヒーレント光の光源を備え
ている。目標領域から反射されたコヒーレント光は光源
の波長で濾波され、火炎から発生した周囲光の大部分が
阻止される。光源の波長は約633〜約780 nxの
帯域に選定される。この波長は、粒子を保持した燃焼ガ
スを透過しつるように十分に長く、しがも燃焼室内の高
温物体からの熱放射に対して識別可能である。
11測は、局所的に行うが又は遠隔カメラにより行ない
うる。カメラからの画像は、画像処理装置において処理
される。コヒーレント光は、カメラのスィーブもしくは
掃引に同期(ヒされた1対の検流計式走査器を用いて、
ラスク一方式で目標領域上を走査される。
本発明のその他の利点及び用途は、添叶図面に示した実
施例についての以下の詳細な説明によって一層よく理解
されよう。
妬盗号よ」UむυV几 本発明による観測装置10は、第1図を参照することに
よって理解されよう。コヒーレント又はレーザー光源1
2(例えば、II e N c又はレーザーダイオード
)は、観察ポートPを備えた壁Wとして略示された燃焼
室C内の11標領域′「を照射するようになっている。
ffl測ボートPは、開放されていても、図示のように
ガラスがらできていてもよい。レーザー光源12は入射
ビーム[liを発生させ、この入射ビームlliは、走
査検流計18に各々組み合わされてこれにより駆動され
る1対のミラー16を含む既知構造の偏向器1・tを経
て目標領」或Tに;般送される。
偏向器14は、図示のようにラスター走査パターンR″
′C″目標領域Tを走査する。電荷結22置(CCD)
であるビデオカメラ20のような固体素子カメラは、■
(1T域Tを観測する。ラスターとカメラ20の走査と
は同期さhている。入射ビームBiは目標表面によって
散乱され、反射ビームDrの一部はカメラ20によって
受光される。カメラ20の出力は、画像処理装置22及
び1°Vモニタ24に結合されている。
燃焼の結果として発生した周囲光(周囲放射)LL、カ
メラ20に直接に、又は目標領域Tからの散乱によって
指向される。カメラ20は、レーザー波長に同調された
狭帯域光学フィルタ (フィルタ手段)26を備えてい
る。フィルタ26は、反射ビームBr(散乱光も含む)
の光路においてレンズ分覆って、即ちその前端に配置さ
れ、実質的に全部の周囲光も古め、レーザー波長以外の
全てのものを選択的に阻止もしくは除去する。
燃焼ガス(図示せず)中の粒子(やはり図示せず)は、
燃焼室C内の光の大部分を散乱させる。レーザー光Jg
、12は、次の2つの考察をバランスさせろ成る特定の
波J′、、に同調されている。第1に、燃焼室C内の粒
子保持ガスをレーザー光源] 2 h)3tL過しうる
ように長波1(を使用する必要がある。また、反射ビー
ムllrが燃焼室C内の高温物体からの熱放射1’rか
ら識別されてこれと混同されないことら必要である。約
f333へ一部780 nzの範囲の波長が有用なこと
が分かっている。光学フィルタ26は、レーザー波長を
中心とした狭帯域の光を通過させることによって、前記
の周囲光と同様に、予想される熱波長も排除するように
jハ定されている。
入射ビーl\B1はこのように燃焼室C内の粒子保持ガ
ス(図示せず)f!:透過してラスクー走査パターンI
iで目標領域Tに入射する。散乱しp波された反射ビー
ム[lrはカメラ20によって検出される。晋1囲光し
及び熱放射′rrは、狭帯域の光学フィルタ26によっ
てろ波される。この光学フィルタは、光源12によって
発生された狭帯域の波長以外の実τ1的に全てを除去す
る。
本発明は、特別の赤外線カメラ等を用いる必要なしにテ
レビジョン又はビジコン検出に容易に適合可能なレーザ
ー走査のユニークな1?徴を利用する利点がある。レー
ザーは、目標領域Tを照射する高強度の入射ビーム1l
if!:発生させる。この照射は、十分に長い波長をも
つため、燃焼室C内の粒子保持ガスを透過し、再びガス
を透過するに足る大きなエネルギで散乱し、燃焼室Cか
ら離れて検出される。
本発明は、レーザー光源12の波長分中心とした狭帯域
の光学フィルタ26を収り叶けた眼鏡又は顔板企着用し
た観察者(図示せず)が目標領域を目視観察しうるよう
にすることを配慮している。光源12は、成る意味では
、目標領域Tの↑l定の点を照射する高強度のフラッシ
ュライトとして用いられる。レーザー光源は手動操作し
てもよい。
第2図は、本発明を実施する際に有用な代表的な画像処
理装置22又は画像強調装置を示している。
画像処理装置22は、ミニコンピユータ即ちCPU 3
0と、ビデオ信号デジタイザ32と、2次元の線状デジ
タルフィルタ34と、フレーム記憶装置36と、演算+
A置18とを備えている。
TVカメラ20は、既知のRS−170ビデオ信じを発
生させ、このビデオ信号は、デジタイザ32に結合され
、デジタルデータ流に形成される。デジタルフィルり3
4は、3×3係τ父窓(coefficient wi
ndow)を有し、nフレームレートで有限インパルス
応答(非反復的)濾波を行なう。フレーム記憶装置36
は、ビデオデータの2完全フレームを保持することがで
きる。演算装置38は、フレーム記憶!装置36及びフ
ィルタ34に応答して、デジタルビデオ信号データ流を
受けて、論理算術演算3行ない、これ等のデータ流を結
合して、画素ごとの単一の出力流とする。算術演算の出
力は、モニタ24川のr■画(偵に変えられるように、
デジタイザ:(2に結合される。
CI’tl 30は、デジタイザ32、フィルタ34、
フレーム記憶装置36及び演算装置38のそれぞれの出
力に、Vi、線40によって接続されている。 CPU
 30に接続されたCRT42は、実時間のl1M察の
他にワード・データ操作のために使用しうる。
画像処理装置22は、t、ゑ端強調のための高帯域濾波
、画素ベースの時間領域アベレージング又は平滑化のた
めの低域p波、過渡状態の影響を除くための¥i延フレ
ーム画素増倍、並びにヒストグラム修正及び疑似カラー
(psCudocolor)を行なう、モニタ24は、
デジタイザ32に結合されており、実時間観察のために
用いることができる0画像処理袋7722は、好ましく
は、次の市販されている機2=を含む。
ビデオデジタイザ32・・・データキューブDIGIM
AX(Dataeube  DI(:INAX)デジタ
ルフィルタ34・・・3×3係数窓を含むデータキュー
ブVFI!< フレーム記憶装置36・・・データキューブ・フレーム
−ス)−7(FRAME S’rO1IE)イ・寅  
算  装  置38・・・データキューブMAX−Sl
lCP    IJ30・−・M680017” D 
セッサー、512にバイドラム (bytes ras)、2直列ボート及び 実時間クロック 1′1:            線・・・VME以上
に説明したように、燃焼室等の苛酷な環境内にある加熱
表面及びtjり遺物を目視によって遠隔検査するための
方法及び装置が本発明によって提倶される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、遠島観測カメラ及びレーザー光源用走査偏向
器を含む本発明の一実施例による観am装置の概要図、
第2図は、画像強調装置を示すブロック図である。 10・・・観測装′I112・・・光源14・・・偏向
器     20・・・ビデオカメラ26・・・フィル
タ(フィルタ手段) C・・・燃焼室     T・・・1]標領域■一・・
・周囲光(周囲放射) 出願人 ウェスチングハウス・エレク トリック・コーポレーション

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)可視スペクトル内の予め選定された帯域幅内に実質
    的にある所定強度のコヒーレント光で目標領域の一部を
    照射し、実質的に周囲放射よりも狭い予め選定された帯
    域幅のみを通すように、観測すべき前記目標領域から反
    射された光を濾波する、ステップを含む、目標領域の観
    測方法。 2)燃焼室の外部にあって、予め選定された波長帯域に
    実質的に入る所定強度の光を発生するよう作動可能であ
    ると共に、前記燃焼室内の目標領域を照射すべく指向さ
    れるよう作動可能であるコヒーレント光の光源を含む、
    前記燃焼室内の内部表面を観察する第1の観測手段と、
    該第1の観測手段を経た前記予め選定された波長帯域の
    みを通過させるように、前記目標領域から反射された光
    を濾波し、前記燃焼室内において生じた他の放射源は除
    去するフィルタ手段を含む、前記目標領域の一部を観測
    する第2の観測手段とを備える、目標領域の観測装置。
JP18788487A 1986-07-31 1987-07-29 目標領域の観測方法及び装置 Pending JPS6344153A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US89103786A 1986-07-31 1986-07-31
US891037 1986-07-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6344153A true JPS6344153A (ja) 1988-02-25

Family

ID=25397520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18788487A Pending JPS6344153A (ja) 1986-07-31 1987-07-29 目標領域の観測方法及び装置

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JP (1) JPS6344153A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0423889A (ja) * 1990-05-17 1992-01-28 Sumitomo Heavy Ind Ltd コークス炉の炉口状況認識装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5262458A (en) * 1975-11-19 1977-05-23 Osaka Transformer Co Ltd Apparatus for observing arc welded places
JPS5487714A (en) * 1977-12-23 1979-07-12 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Monitor for high temperature body

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