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TWI570379B - Furnace wall shape measuring device, furnace wall shape measuring system, and furnace wall shape measuring method - Google Patents

Furnace wall shape measuring device, furnace wall shape measuring system, and furnace wall shape measuring method Download PDF

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Publication number
TWI570379B
TWI570379B TW100148947A TW100148947A TWI570379B TW I570379 B TWI570379 B TW I570379B TW 100148947 A TW100148947 A TW 100148947A TW 100148947 A TW100148947 A TW 100148947A TW I570379 B TWI570379 B TW I570379B
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TW
Taiwan
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furnace wall
image
shape measuring
self
laser light
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Application number
TW100148947A
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English (en)
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TW201241387A (en
Inventor
山平尚史
兒玉俊文
Original Assignee
Ｊｆｅ鋼鐵股份有限公司
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Publication date
Application filed by Ｊｆｅ鋼鐵股份有限公司 filed Critical Ｊｆｅ鋼鐵股份有限公司
Publication of TW201241387A publication Critical patent/TW201241387A/zh
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Description

爐壁形狀測定裝置、爐壁形狀測定系統、及爐壁形狀測定方法
本發明係關於一種爐壁形狀測定裝置、爐壁形狀測定系統、及爐壁形狀測定方法。
就對於工業用爐的爐體壽命有所影響之爐壁表面附著物而言，例如有附著在煉焦爐的爐壁表面之碳。在煉焦爐中反覆進行所謂將投入爐內的媒碳經過一定時間碳化，再將得到的紅熱焦炭利用焦炭押出裝置排出到爐外的作業。當進行這樣的作業時，在煉焦爐的爐壁表面會使碳析出，不均勻成長。當繼續該成長時，會有造成析出碳的一部份剝離，掉落在爐內的情況。
又構成爐壁表面之耐火磚係承受媒碳投入時的機械性或熱能之衝擊、或是承受由於與在壁面成長之碳一起使耐火磚的一部份剝離等造成的緩慢侵蝕。其結果為造成煉焦爐的爐壁表面凹凸，在焦炭押出作業時造成窯堵塞的原因。窯堵塞不只是使煉焦爐的作業效率降低，而且對於爐體也造成很大的負荷，更甚者會縮短爐體的壽命。尤其是當附著及成長於爐壁表面的碳剝離時，由於使根據發生在爐壁表面上的凹凸造成的段差變大之情況為多，在焦炭押出時也易於發生窯堵塞。因此，在煉焦爐中保持壁面的平滑度係在煉焦爐的作業上為非常重要的。
一方面，在現在進行的作業中，於煉焦爐中使凹凸發 生在爐壁表面者為不可避免的。因此為了儘可能延長爐體的壽命，掌握發生在爐壁表面的凹凸，適當進行有效地將凹凸平滑化的修補為必要的。
為此，作為爐壁形狀測定裝置，其係例如利用線性影像攝影機拍攝爐壁面圖像的同時，而且使用光點狀的雷射光進行凹凸形狀測量之技術為悉知的(參照專利文獻1)。又使相同的拍攝裝置將隙縫狀的雷射光照射在爐壁表面進行凹凸形狀測量，而且拍攝爐壁表面的自發光之技術也是悉知的(參照專利文獻2)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
[專利文獻1]日本特開2000-266475號公報
[專利文獻2]日本特開2004-77019號公報
然而，專利文獻1所記載之技術，其係因為將光點狀的雷射光1點照射在各爐壁磚而得到爐壁的凹凸資訊，因此無法取得爐壁整面的凹凸資訊。又專利文獻2所記載之技術，其係使隙縫狀的雷射光照射角度為淺，相對於爐壁表面無法廣泛取得垂直方向的可測量範圍，又雖然同時利用1台的拍攝裝置取得關於凹凸資訊的雷射光及自發光，但是會造成所謂以雷射光及自發光不會暈光的方式調整亮度等級(進入照相機之光量)為困難之問題。因此，期許 一種使用以測定爐壁表面的凹凸形狀之雷射光與自發光不會相互干擾，而且相對於爐壁表面使垂直方向的可測量範圍及雷射光的照射範圍為寬廣之爐壁形狀測定裝置。
本發明係有鑑於上述而開發出來的，其目的係為提供一種雖然同時取得用以測定爐壁表面的凹凸形狀之雷射光與自發光，但是雷射光與自發光不會相互干擾，而且相對於爐壁表面使垂直方向之可測量範圍及雷射光的照射範圍為寬廣之爐壁形狀測定裝置、爐壁形狀測定系統、及爐壁形狀測定方法。
關於本發明之爐壁形狀測定裝置，其特徵為配置在具有隙縫狀窗之隔熱性保護箱內，具備：射出隙縫狀雷射光之隙縫雷射光源；反射前述雷射光並且透過前述窗朝向爐壁表面照射該雷射光之雷射光用鏡；將透過前述窗射入到前述隔熱性保護箱內之根據前述雷射光照射之來自爐壁表面的反射光與前述爐壁表面產生的自發光予以反射之拍攝用鏡；及透過光學濾波器拍攝從前述拍攝用鏡所反射之前述自發光與前述反射光之拍攝裝置。
關於本發明之爐壁形狀測定系統，其特徵為具備：關於本發明之爐壁形狀測定裝置；檢測前述爐壁形狀測定裝置的位置之位置檢測手段；及從利用前述爐壁形狀測定裝置的拍攝裝置所拍攝的圖像、與前述爐壁形狀測定裝置的位置，產生前述爐壁表面之自發光圖像與凹凸形狀圖像之 圖像處理手段。
關於本發明之爐壁形狀測定系統，其特徵為具備：將朝向爐壁表面照射之隙縫狀雷射光的反射光、與該爐壁表面產生的自發光可在1個圖像內分離拍攝之爐壁形狀測定裝置；檢測前述爐壁形狀測定裝置的爐內位置之位置檢測手段；及從利用前述爐壁形狀測定裝置的拍攝裝置所拍攝的圖像與前述爐壁形狀測定裝置的爐內位置，產生前述爐壁表面之自發光圖像與凹凸形狀圖像之圖像處理手段。
關於本發明之爐壁形狀測定方法，其特徵為包含：使位置檢測手段檢測爐壁形狀測定裝置的爐內位置之位置檢測步驟；使前述爐壁形狀測定裝置將朝向爐壁表面照射之隙縫狀雷射光的反射光、與該爐壁表面產生的自發光在1個圖像內分離拍攝之拍攝步驟；使圖像處理手段抽出前述自發光所拍攝的圖像區域之中垂直方向1線的1次元自發光線之1次元自發光線抽出步驟；使前述圖像處理手段依據三角測量原理從前述反射光所拍攝的圖像區域之中前述隙縫狀雷射光的圖像算出爐壁垂直方向的1次元凹凸形狀線之凹凸形狀算出步驟；及使前述圖像處理手段使用根據前述位置檢測步驟所檢測之前述爐壁形狀測定裝置的爐內位置、根據前述1次元自發光線抽出步驟所抽出之1次元自發光線、及根據前述凹凸形狀算出步驟所抽出之1次元凹凸形狀線，產生前述爐壁表面之自發光圖像與凹凸形狀圖像之圖像產生步驟。
根據關於本發明之爐壁形狀測定裝置、爐壁形狀測定系統、及爐壁形狀測定方法，雖然同時取得用以測定爐壁表面的凹凸形狀之雷射光與爐壁自發光，但是雷射光與自發光不會相互干擾，而且相對於爐壁表面可以使垂直方向的可測量範圍及雷射光的照射範圍變寬廣。
(用以實施發明之形態)
以下，根據圖面詳細說明本發明之實施形態。又並非利用本實施形態限定本發明。
第1圖係為關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1的概略構成圖。如第1圖所示，爐壁形狀測定裝置1，其係配置在具有隙縫狀窗2之隔熱性保護箱3中，具備：射出隙縫狀雷射光之隙縫雷射光源4；反射雷射光並且透過窗2將其導向爐壁表面之雷射光用鏡5；反射爐壁表面產生的自發光與根據雷射光之來自爐壁表面的反射光之拍攝用鏡6；及透過光學濾波器7拍攝從拍攝用鏡6所反射的自發光與反射光之拍攝裝置8。
本實施形態之爐壁形狀測定裝置1係為可同時測定右側的爐壁形狀與左側的爐壁形狀之構成，隙縫雷射光源4、雷射光用鏡5、及拍攝用鏡6係各自構成為所謂右爐壁用隙縫雷射光源4r與左爐壁用隙縫雷射光源4l、右爐壁用雷射光用鏡5r與左爐壁用雷射光用鏡5l、及右爐壁 用拍攝用鏡6r及左爐壁用拍攝用鏡6l的一對。又光學濾波器7及拍攝裝置8係在右側的爐壁形狀測定與左側的爐壁形狀測定中為共同使用的構成。以下，就關於右側的爐壁形狀測定之構成要素與關於左側的爐壁形狀測定之構成要素係利用參考符號的附加字「r」「l」予以區別，在沒有特別需要區別兩者時，使用省略該附加字的參考符號。又說明中的右側與左側係以圖中箭頭方向A方向為基準予以定義。
本實施形態之爐壁形狀測定裝置1的隙縫雷射光源4係對於隔熱性保護箱3的長度面為平行配置，使隙縫狀雷射光的剖面對於隔熱性保護箱3的長度面成為平行的方式射出雷射光。雷射光用鏡5係對於上述隔熱性保護箱3的長度面配置為形成30度以上的角度，並且配置為使雷射光的射入角成為60度以下。
此時，用來測定右側的爐壁形狀之右爐壁用隙縫雷射光源4r係配置在隔熱性保護箱3的長度面之中左側的長度面3l的附近，用以測定左側的爐壁形狀之左爐壁用隙縫雷射光源4l係配置在隔熱性保護箱3的長度面之中右側的長度面3r的附近。換言之，從右爐壁用隙縫雷射光源4r與左爐壁用隙縫雷射光源4l所射光的雷射光係各自利用右爐壁用雷射光用鏡5r與左爐壁用雷射光用鏡5l予以反射後，使光路徑交叉後照射到爐壁的構成。
本實施形態之爐壁形狀測定裝置1係根據上述構成，使隔熱性保護箱3雖然小但可以有效延長雷射光的光路 徑。藉由使隔熱性保護箱3變小，可以抑制冷卻的容積變小的同時，而且藉由延長光路徑，利用1台爐壁形狀測定裝置1在煉焦爐的高度方向可以確保可測定的範圍變大。因此，為了測量煉焦爐的整體，將複數台爐壁形狀測定裝置1在高度方向並列使用時，可以將台數抑制為少。例如利用關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1之煉焦爐中的壁面間距離的最短距離為300mm程度。因此，必須使爐壁形狀測定裝置1的寬幅(也就是隔熱性保護箱3的寬幅)構成為比上述300mm更小。例如在本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1中，即使將隔熱性保護箱3設計為寬幅250mm、長度方向長度500mm的情況下，也可以有效使用斜角穿過隔熱性保護箱3的距離量。因此，可以將雷射光的光路徑長度確保在250~500mm程度。此時，若是使用廣角為90度的隙縫雷射光源4，可以將雷射光的線方向(隙縫方向)的照射範圍寬廣確保在500~1000mm程度。
本實施形態之爐壁形狀測定裝置1的拍攝裝置8係透過根據右爐壁用拍攝用鏡6r及左爐壁用拍攝用鏡6l的反射同時拍攝右側爐壁與左側爐壁的圖像。此時，如後述所示，利用光學濾波器7，將爐壁表面產生的自發光與根據雷射光之來自爐壁表面的反射光分離拍攝。換言之，拍攝裝置8係可以同時取得右側爐壁中之自發光與雷射光的反射光、及左側爐壁中之自發光與雷射光的反射光。
又右爐壁用拍攝用鏡6r及左爐壁用拍攝用鏡6l係透 過設置在隔熱性保護箱3的左右對稱位置之右爐壁用拍攝用窗2及左爐壁用拍攝用窗2，以可以適當拍攝右側爐壁與左側爐壁的方式，配置為相互呈約略90度的角度。
其次，一邊參照第2圖，一邊針對關於本實施形態之爐壁形狀測定裝置1的拍攝視野F及可測量範圍R進行說明。
第2圖係為只顯示關於爐壁形狀測定裝置1中之右側爐壁的測量之構成的部份構成圖，因為關於本實施形態之爐壁形狀測定裝置1係形成為左右對稱的構成，因此省略關於左側爐壁的測量之構成。如第2圖所示，從隙縫雷射光源4所射出的雷射光係照射拍攝裝置8的拍攝視野F的一部份。此時，從隙縫雷射光源4所射出的雷射光係因為利用照射角度θ(在此稱為雷射光與隔熱性保護箱3的長度面之角度)照射爐壁，因此在拍攝視野F之中有爐壁凹凸的情況，會使雷射光的照射位置有所變化。在第2圖中，在高度h的突部位於拍攝視野F之情況下，顯示使雷射光的照射位置從視野端變化到x的位置。
從以上的觀察，關於本實施形態之爐壁形狀測定裝置1的可測量範圍R係利用拍攝視野F及照射角度θ予以定義，可測量範圍R=拍攝視野F×tanθ …(式1)得知可以成立所謂上式的關係。
因此，將針對關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1之合適尺寸或構成如以下所示予以引導。
利用關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1之煉焦爐的壁面間距離之最短距離為300mm。因此，爐壁形狀測定裝置1的寬幅，也就是隔熱性保護箱3的寬幅必須構成為比上述的300mm更小，伴隨此點，拍攝用鏡6的尺寸係在左右的單側必須收納在150mm寬幅之中。再者，在150mm的寬幅之中，必須構成隔熱性保護箱3的厚度或拍攝用鏡6安裝夾具(例如，扣件、框、殼體等)所用的空間。因此，拍攝用鏡6係在寬幅方向形成收納在100mm程度之中的尺寸。其結果為即使考量了根據拍攝裝置8的視角之寬廣部份，拍攝裝置8的拍攝視野F最大也只有120mm程度。
一方面，煉焦爐的壁面間距離之最大距離為450mm程度。又，當考量由於煉磚劣化造成之凹凸的範圍約為50mm時，爐壁表面最長寬幅450mm-裝置寬幅約300mm+凹凸範圍約50mm=200mm係為被要求的可測量範圍R。其中，當考量(式1)的關係時，因為120mm×tan(60°)≒200mm，因此導入在關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1中必須使照射角度θ為60度以上。
又在雷射光的射入角、與上述的照射角度θ之中，180度=2 +θ具有以上的關係。從該關係，所謂上述的照射角度θ為60度以上的條件係藉由將雷射光用鏡5對於隔熱性保護箱3的長度面呈30度以上的角度予以配置，配置為使射入角成為60度以下予以滿足。
其次，一邊參照第3及4圖，一邊針對關於本實施形態之爐壁形狀測定裝置1的光學濾波器7之作用效果進行說明。
第3圖係為顯示拍攝裝置8在拍攝爐壁表面時之爐壁表面產生的自發光與根據雷射光之來自爐壁表面的反射光之光路徑。如第3圖所示，爐壁表面產生的自發光與根據雷射光之來自爐壁表面的反射光係在透過設置在隔熱性保護箱3之窗2射入到隔熱性保護箱3，並且利用拍攝用鏡6予以反射後，透過光學濾波器7射入到拍攝裝置8之點為相同的。然而在自發光與反射光之中，穿透的光學濾波器7的區域為不同的。在第3圖所示之例子中，反射光係穿透光學濾波器7之反射光穿透區域7a，自發光係穿透光學濾波器7之自發光穿透區域7b。
第4圖係為擴大光學濾波器7的模式圖。在第4圖中，反射光穿透區域7a係為光學濾波器7中央的帶狀區域，自發光穿透區域7b係在反射光穿透區域7a的兩側邊緣的帶狀區域。反射光穿透區域7a係形成為使隙縫雷射光源4的雷射光波長穿透之窄頻帶帶通濾波器，自發光穿 透區域7b係形成為使爐壁的自發光穿透之寬頻帶帶通濾波器。因此，光學濾波器7之反射光穿透區域7a的帶狀區域係以來自隙縫雷射光源4之根據雷射光的爐壁表面反射光可以穿透的方式，在與隙縫方向平行，也就是與爐壁的垂直方向相同之方向，作為帶狀區域予以構成。又光學濾波器7之自發光穿透區域7b的帶狀區域係因為是反射光穿透區域7b的兩側邊緣的帶狀區域，因此必然是形成與隙縫方向平行之帶狀區域予以構成。
為了使關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1利用拍攝裝置8拍攝雷射光的照射位置，必須滿足使根據雷射光的反射光亮度比爐壁的自發光亮度更大之條件A。然而，假設將具有單一波長特性之光學濾波器7使用在爐壁形狀測定裝置1的情況下，以滿足條件A的方式進行隙縫雷射光源4的輸出調整為困難的。因此，在關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1中，藉由在光學濾波器7製作波長特性不同的區域，在雷射光所拍攝的範圍中通常會使根據雷射光的反射光亮度比爐壁的自發光亮度更大。
其次，針對關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定方法進行說明。在以下，雖然是根據使用關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1之爐壁形狀測定系統進行爐壁形狀測定方法的說明，但是關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定方法的實施係不限於使用爐壁形狀測定裝置1之爐壁形狀測定系統。
第5圖係為顯示利用拍攝裝置8拍攝煉焦爐內的圖像之一部份、及將上述一部份圖像的橫方向亮度分布在縱方向平均數值化的圖表進行對比者。第5圖中的上圖像係從利用拍攝裝置8拍攝煉焦爐內的1張圖像之中，在截取與左側爐壁對應之圖像的左半部後，截取其縱方向的一部份之圖像，其係為包含左側爐壁表面產生的自發光與從左側爐壁所反射之隙縫狀雷射光的區域。第5圖所示之圖像亮度係利用256灰階加以取得，將該亮度在圖像的縱方向平均數值化的圖表數值(也就是縱軸)也成為256灰階。
第5圖之上圖像的左端附近(橫方向之0~50像素的位置)係為將透過光學濾波器7的自發光穿透區域7b、又剩餘的區域(橫方向之50~150像素的位置)係透過光學濾波器7的反射光穿透區域7a所取得的光線進行圖像化者。以下，將透過光學濾波器7的反射光穿透區域7a所取得之光線圖像稱為反射光圖像，透過光學濾波器7的自發光穿透區域7b所取得之光線圖像稱為自發光圖像。又第5圖的上圖像中之相當於反射光圖像的區域稱為反射光圖像區域，相當於自發光圖像的區域稱為自發光圖像區域。
從第5圖之上圖像及下圖表能夠理解的方式，在左端附近之自發光圖像區域中，使雷射光的峰值亮度與自發光的亮度成為相同等級的亮度，但是在右側的反射光圖像區域中，使根據雷射光的反射光亮度比爐壁的自發光亮度更大。因此，若是根據本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝 置1，藉由使光學濾波器7具備反射光穿透區域7a及自發光穿透區域7b，以根據雷射光之反射光與自發光不會引起相互暈光的方式，可以同時取得反射光與自發光。在以下，一邊參照第6圖的流程圖，一邊針對從以第5圖為代表之圖像合成爐壁的自發光圖像與形狀圖像的順序予以說明。
第6圖係為顯示將構成關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定方法的一部份之合成爐壁自發光圖像與形狀圖像之方法的流程圖。
如第6圖所示，合成上述爐壁的自發光圖像與形狀圖像之方法，其係在煉焦爐碳化室內使爐壁形狀測定裝置1移動，利用各位置中的下述處理之迴圈予以構成。上述迴圈係從測定煉焦爐碳化室內之爐壁形狀測定裝置1的現在位置X開始(步驟S1)。此時，爐壁形狀測定裝置1的現在位置X係利用使用爐壁形狀測定裝置1之爐壁形狀測定系統另外具備之檢測爐壁形狀測定裝置1的位置之位置檢測手段予以測定。
檢測爐壁形狀測定裝置1的位置之位置檢測手段，係可以利用PLG等測定驅動爐壁形狀測定裝置1之驅動馬達的旋轉之方法、或是藉由使用根據飛行時間法的距離計之方法予以實現。
其次，抽出自發光圖像區域之左端附近縱方向的1線作為在拍攝時點之自發光部，並且使其與爐壁形狀測定裝置1的現在位置X對應記憶在記憶手段(步驟S2)。又步 驟S2的記憶手段係可以利用爐壁形狀測定系統具備之圖像處理手段所具有的記憶體予以實現。自發光圖像區域中的縱1線，也就是爐壁的垂直方向1線的選取方法係可以在沒有發生暈光下自發光為適當強度之範圍內任意選擇。
其次，在反射光圖像區域內對於每個各橫方向1線進行亮度的峰值搜尋，得到1線的峰值位置資料(步驟S3)。根據步驟S3的處理所求得的雷射光之峰值位置係藉由拍攝裝置與雷射光的位置關係予以決定，可以藉由使用依據三角測量原理之一般性的復原計算，轉換為以爐壁形狀測定裝置1為中心之三次元位置(參考第2圖)(步驟S4)。
藉由在根據上述處理所得到之1線形狀的三次元位置加上爐壁形狀測定裝置1的現在位置X，作為煉焦爐碳化室中的爐長方向，也就是與水平方向位置對應之爐壁形狀的三次元資料進行保存(步驟S5)。
利用步驟S1~S5，藉由一邊使爐壁形狀測定裝置1前進或後退，一邊重覆上述處理，得到與爐壁形狀測定裝置1的現在位置X對應之自發光與爐壁形狀垂直方向之1線的資料。第7圖係為概念顯示在每個爐壁形狀測定裝置1的現在位置X所得到之自發光與爐壁形狀的1線資料之圖面。
如此一來，藉由將在每個爐壁形狀測定裝置1的現在位置X所得到之自發光與爐壁形狀的1線資料與爐壁形狀測定裝置1的現在位置X相關並列，可以構成爐壁的自發光圖像與形狀圖像(步驟S6)。又因為煉焦爐碳化室係 具有某種程度的高度，因此藉由將爐壁形狀測定裝置1在爐的高度方向並列進行測定，在該高度方向可以得到整體的爐壁自發光圖像與形狀圖像。
第8圖係為將使用關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1所拍攝之爐壁磚的自發光圖像與爐壁凹凸形狀進行灰度顯示的圖像。在第8圖中，在上段的自發光圖像中，以灰度顯示爐壁磚的自發光亮度，下段之顯示爐壁凹凸形狀的圖像係以灰度顯示深度方向距離。第8圖所示之圖像係可以從利用爐壁形狀測定裝置1的拍攝裝置8所取得之圖像(例如第5圖所示之圖像)、與爐壁形狀測定裝置1的爐內位置予以產生。為此，使用關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1之爐壁形狀測定系統係另外具備：測定爐壁形狀測定裝置1的爐內位置之手段；從利用拍攝裝置8所取得之圖像產生爐壁表面的自發光圖像與凹凸形狀圖像之圖像處理手段。根據第8圖，可以確認關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1係能夠同時取得磚的自發光圖像與凹凸形狀兩者。
由以上，關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1係因為配置在具有隙縫狀窗2之隔熱性保護箱3內部，具備：射出隙縫狀雷射光之隙縫雷射光源4；反射雷射光並且透過窗2朝向爐壁表面照射雷射光之雷射光用鏡5；將透過窗2射入到隔熱性保護箱3內部之根據雷射光照射的爐壁表面反射光與爐壁表面產生的自發光予以反射之拍攝用鏡6；及透過光學濾波器7拍攝從拍攝用鏡6所反射 的自發光與反射光之拍攝裝置8，因此可以使雷射光的照射角度變深，而且可以確保雷射光的光路徑長度為長。其結果為不會使爐壁形狀測定裝置1變大，並且可以寬廣取得對爐壁表面呈垂直方向的可測量範圍及雷射光的照射範圍。
又關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1，其中，因為光學濾波器7具有：使雷射光波長穿透之窄頻帶帶通特性之反射光穿透區域7a、及使自發光波長穿透之寬頻帶帶通特性之自發光穿透區域7b，因此即使同時測量爐壁的凹凸形狀與自發光也不會引起暈光。
再者，使用關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1之爐壁形狀測定系統，其係因為具備：檢測爐壁形狀測定裝置1的位置之位置檢測手段；及從利用爐壁形狀測定裝置1的拍攝裝置8所拍攝的圖像、與爐壁形狀測定裝置1的位置，產生爐壁表面之自發光圖像與凹凸形狀圖像之圖像處理手段，因此可以複合性掌握爐的劣化狀態。從凹凸形狀圖像可以判斷出凹凸性的劣化狀態的同時，另一方面從自發光圖像可以判斷出每塊磚的熱傳導差或磚的表面狀態。藉由從此等資訊進行戰略性的爐修補，可以達到爐的壽命延長。
再者，使用關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置1之爐壁形狀測定系統，其中，前述圖像處理手段係根據藉由將自發光所拍攝的圖像區域之中垂直方向1線的1次元自發光線；及依據三角測量原理從反射光所拍攝的圖 像區域之中隙縫狀雷射光的圖像算出爐壁垂直方向1線的凹凸形狀之1次元凹凸形狀線，與位置檢測手段所檢測之爐壁形狀測定裝置1的爐內位置相關並進行整列，產生爐壁表面之自發光圖像及凹凸形狀圖像，可以同時取得爐壁磚的自發光圖像與凹凸形狀兩者。
再者，關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定系統，因為具備：將朝向爐壁表面照射之隙縫狀雷射光的反射光、及該爐壁表面產生的自發光可以在1個圖像內分離拍攝之爐壁形狀測定裝置1；檢測爐壁形狀測定裝置1的爐內位置之位置檢測手段；及從利用爐壁形狀測定裝置1的拍攝裝置8所拍攝的圖像、與爐壁形狀測定裝置1的爐內位置，產生爐壁表面之自發光圖像及凹凸形狀圖像之圖像處理，可以複合性掌握爐的劣化狀態。從凹凸形狀圖像可以判斷出凹凸性的劣化狀態的同時，另一方面從自發光圖像可以判斷出每塊磚的熱傳導差或磚的表面狀態。藉由從此等資訊進行戰略性的爐修補，可以達到爐的壽命延長。
再者，關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定系統，其中，圖像處理手段係根據藉由將自發光所拍攝的圖像區域之中垂直方向1線的1次元自發光線；及依據三角測量原理從反射光所拍攝的圖像區域之中隙縫狀雷射光的圖像算出爐壁垂直方向1線的凹凸形狀之1次元凹凸形狀線，與位置檢測手段所檢測之爐壁形狀測定裝置1的爐內位置相關並進行整列，產生爐壁表面之自發光圖像及凹凸形狀圖像，可以同時取得爐壁磚的自發光圖像與凹凸形狀兩 者。
又關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定方法，根據包含：使位置檢測手段檢測爐壁形狀測定裝置1的爐內位置之位置檢測步驟；使爐壁形狀測定裝置1將朝向爐壁表面照射之隙縫狀雷射光的反射光、與該爐壁表面產生的自發光在1個圖像內分離拍攝之拍攝步驟；使圖像處理手段抽出自發光所拍攝的圖像區域之中垂直方向1線的1次元自發光線之1次元自發光抽出步驟；使圖像處理手段依據三角測量原理從反射光所拍攝的圖像區域之中前述隙縫狀雷射光的圖像算出爐壁垂直方向的1次元凹凸形狀線之凹凸形狀算出步驟；及使圖像處理手段使用根據位置檢測步驟所檢測之爐壁形狀測定裝置的爐內位置、根據1次元自發光線抽出步驟所抽出之1次元自發光線、及根據凹凸形狀算出步驟所抽出之1次元凹凸形狀線，產生爐壁表面之自發光圖像及凹凸形狀圖像之圖像產生步驟，可以複合性掌握爐的劣化狀態。從凹凸形狀圖像可以判斷出凹凸性的劣化狀態的同時，另一方面從自發光圖像可以判斷出每塊磚的熱傳導差或磚的表面狀態。藉由從此等資訊進行戰略性的爐修補，可以達到爐的壽命延長。
再者，關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定方法，其中，圖像產生步驟係使圖像處理手段利用藉由將根據1次元自發光線抽出步驟所抽出之1次元自發光線、及根據凹凸形狀算出步驟所抽出之1次元凹凸形狀線，與爐壁形狀測定裝置1的爐內位置相關並進行整列，產生前述爐壁 表面之自發光圖像及凹凸形狀圖像，可以同時取得爐壁磚的自發光圖像與凹凸形狀兩者。
1‧‧‧爐壁形狀測定裝置
2‧‧‧窗
3‧‧‧隔熱性保護箱
4‧‧‧隙縫狀雷射光源
5‧‧‧雷射光用鏡
6‧‧‧拍攝用鏡
7‧‧‧光學濾波器
8‧‧‧拍攝裝置
第1圖係為關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置之概略構成圖。
第2圖係為關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定裝置之部份構成圖。
第3圖係為顯示自發光與反射光的光路徑之圖面。
第4圖係為擴大光學濾波器的模式圖。
第5圖係為利用拍攝裝置所拍攝之圖像及其亮度分布圖表。
第6圖係為顯示構成關於本發明之實施形態的爐壁形狀測定方法的一部份之合成爐壁自發光圖像與形狀圖像之方法的流程圖。
第7圖係為概念顯示在每個爐壁形狀測定裝置1的現在位置X所得到之自發光與爐壁形狀的1線資料之圖面。
第8圖係為爐壁磚之自發光圖像與凹凸形狀圖像。
1‧‧‧爐壁形狀測定裝置
2‧‧‧窗
3‧‧‧隔熱性保護箱
3r‧‧‧隔熱性保護箱的右側長度面
3l‧‧‧隔熱性保護箱的左側長度面
4r‧‧‧右爐壁用隙縫狀雷射光源
4l‧‧‧左爐壁用隙縫狀雷射光源
5r‧‧‧右爐壁用雷射光用鏡
5l‧‧‧左爐壁用雷射光用鏡
6r‧‧‧右爐壁用拍攝用鏡
6l‧‧‧左爐壁用拍攝用鏡
7‧‧‧光學濾波器
8‧‧‧拍攝裝置

Claims (6)

  1. 一種爐壁形狀測定裝置，其特徵為：配置在具有隙縫狀窗之隔熱性保護箱內，具備：射出隙縫狀雷射光，前述雷射光之光軸對於前述隔熱性保護箱的長度面為平行配置之隙縫雷射光源；反射前述雷射光並且透過前述窗朝向爐壁表面照射該雷射光之雷射光用鏡；將透過前述窗射入到前述隔熱性保護箱內之根據前述雷射光照射的反射光、與前述爐壁表面產生的自發光予以反射之拍攝用鏡；及透過光學濾波器拍攝從前述拍攝用鏡所反射之前述自發光與前述反射光之拍攝裝置，將雷射光用鏡對於隔熱性保護箱3的長度面呈30度以上的角度予以配置，前述雷射光對前述雷射光用鏡之射入角為60度以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之爐壁形狀測定裝置，其中，前述光學濾波器係具有：有使前述雷射光波長穿透之窄頻帶帶通特性之第1穿透區域、及有使前述自發光波長穿透之寬頻帶帶通特性之第2穿透區域。
  3. 一種爐壁形狀測定系統，其特徵為具備：如申請專利範圍第1或2項之爐壁形狀測定裝置；檢測前述爐壁形狀測定裝置的爐內位置之位置檢測手段；及 從利用前述爐壁形狀測定裝置的拍攝裝置所拍攝的圖像、與前述爐壁形狀測定裝置的位置，產生前述爐壁表面之自發光圖像及凹凸形狀圖像之圖像處理手段。
  4. 如申請專利範圍第3項之爐壁形狀測定系統，其中，前述圖像處理手段係藉由將前述自發光所拍攝的圖像區域之中垂直方向1線的1次元自發光線；及依據三角測量原理從前述反射光所拍攝的圖像區域之中前述隙縫狀雷射光的圖像算出爐壁垂直方向1線的凹凸形狀之1次元凹凸形狀線，與前述位置檢測手段所檢測之前述爐壁形狀測定裝置的爐內位置相關並進行整列，產生前述爐壁表面之自發光圖像及凹凸形狀圖像。
  5. 一種爐壁形狀測定系統，其特徵為具備：爐壁形狀測定裝置；檢測前述爐壁形狀測定裝置的爐內位置之位置檢測手段；及從利用前述爐壁形狀測定裝置的拍攝裝置所拍攝的圖像、與前述爐壁形狀測定裝置的爐內位置，產生前述爐壁表面之自發光圖像及凹凸形狀圖像之圖像處理手段，前述爐壁形狀測定裝置係配置在具有隙縫狀窗之隔熱性保護箱內，具備：射出隙縫狀雷射光，前述雷射光之光軸對於前述隔熱性保護箱的長度面為平行配置之隙縫雷射光源；反射前述雷射光並且透過前述窗朝向爐壁表面照射該雷射光之雷射光用鏡； 將透過前述窗射入到前述隔熱性保護箱內之根據前述雷射光照射的反射光、與前述爐壁表面產生的自發光予以反射之拍攝用鏡；及透過光學濾波器拍攝從前述拍攝用鏡所反射之前述自發光與前述反射光之拍攝裝置，並且將雷射光用鏡對於隔熱性保護箱3的長度面呈30度以上的角度予以配置，前述雷射光對前述雷射光用鏡之射入角為60度以下。
  6. 如申請專利範圍第5項之爐壁形狀測定系統，其中，前述圖像處理手段係藉由將前述自發光所拍攝的圖像區域之中垂直方向1線的1次元自發光線；及依據三角測量原理從前述反射光拍攝的圖像區域之中前述隙縫狀雷射光的圖像算出爐壁垂直方向1線的凹凸形狀之1次元凹凸形狀線，與前述位置檢測手段所檢測之前述爐壁形狀測定裝置的爐內位置相關並進行整列，產生前述爐壁表面之自發光圖像及凹凸形狀圖像。
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