(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の発熱物体の外壁の熱画像を赤外線カメラで測定、記録する方法において、赤外線カメラにより測定された熱画像中に発熱物体の外形に対応して複数の判定ポイントを設け、熱画像から求めた該判定ポイントの温度がすべて予め設定された温度範囲にある場合にのみ、測定された熱画像を画像処理・記録装置に記録することを特徴とする発熱物体の熱画像測定記録方法。
【請求項２】
判定ポイントの画素数を、赤外線カメラが熱画像を１フレーム取り込む間に移動する発熱物体の熱画像の画素数より大きく設定するとともに、熱画像から求められる判定ポイントの各画素の温度のうちの特定値を該判定ポイントの温度とし、判定ポイントの温度がすべて予め設定された温度範囲にある場合にのみ、測定された熱画像を画像処理・記録装置に記録することを特徴とする請求項１記載の発熱物体の熱画像測定記録方法。
【請求項３】
判定ポイントの画素数を、赤外線カメラが熱画像を１フレーム取り込む間に移動する発熱物体の熱画像の画素数より大きく設定するとともに、熱画像から求められる判定ポイントの各画素の温度のうちの最高値を該判定ポイントの温度とし、判定ポイントの温度がすべて予め設定された温度範囲にある場合にのみ、測定された熱画像を画像処理・記録装置に記録することを特徴とする請求項１記載の発熱物体の熱画像測定記録方法。
【請求項４】
走行する発熱物体が複数あり、これらの発熱物体の熱画像を測定する赤外線カメラがそれぞれ異なる場合、走行する発熱物体が、該発熱物体の熱画像を測定すべき赤外線カメラの視野内に入るのを予め検知するための検知センサを発熱物体の走行途上に配設することを特徴とする請求項１記載の発熱物体の熱画像測定記録方法。
【請求項５】
走行する発熱物体がトーピードカーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発熱物体の熱画像測定記録方法。
【請求項６】
予め設定された温度範囲が２００〜５００℃であることを特徴とする請求項５記載の発熱物体の熱画像測定記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、発熱物体の熱画像測定記録方法、特に高炉で製造された高温の溶銑を転炉へ輸送するためのトーピードカー（Ｔｏｒｐｅｄｏ  ｌａｄｌｅ  Ｃａｒ  、以下、ＴＬＣ）の外壁の熱画像を測定、記録するに好適な発熱物体の熱画像測定記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑を輸送する魚雷型のＴＬＣは、耐火物により内張りされているが、内張りされた耐火物に欠陥が生じたり、内張りの施工が不適切な場合には、耐火物が局部的に浸食され、溶銑が流出するという事故を起こすおそれがある。また、溶銑中のスラグとの接触部分や流動溶銑と接触する部分は、他の個所と比べて耐火物の損耗が生じ易いから、過度の損耗が生じる前に内張り耐火物の補修を行うことが必要である。
【０００３】
従来、内張り耐火物の損耗状態を確認するために、ＴＬＣの内壁面を目視観察する方法が行われたが、溶銑を除き、温度を低下させた状態で観察しなければならないため、検査準備に多くの時間を要し、連続操業における生産性を低下させる。検査作業も大変である。
【０００４】
ＴＬＣの外壁の温度分布を測定し、異常に温度の高い部分を内張り耐火物の損耗個所と判定する方法も行われている。ＴＬＣの外壁の温度分布測定には赤外線カメラが使用されており、温度分布の測定は、赤外線カメラの視野内にＴＬＣが入るようにＴＬＣを停止させて手動でシャッターを切り、あるいは低速で走行しているＴＬＣを光センサなどで検知してシャッターを切ることにより熱画像を測定して、測定された熱画像を画像処理装置を介して解析する手法により行われている。
【０００５】
しかしながら、ＴＬＣを停止させたり、低速で走行させるために、時間的なロスが生じ、シャッターを切るための要員も確保しなければならない。光センサを用いる場合にも、ＴＬＣの形状による誤信号が生じる場合もあり、複数台のＴＬＣが連結、走行している場合の各ＴＬＣの識別が難しいなどの問題もある。光センサの信頼性を高めるために、複数の光センサを試行錯誤的に配設する必要があるから、装置構成が複雑になったり、センサの維持管理が煩雑になるなどの問題も生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＴＬＣの外壁の温度分布を測定し、異常に温度の高い部分を内張り耐火物の損耗個所と判定する方法における上記従来の問題点を解消するためになされたものであり、ＴＬＣを停止させたり、低速で走行させたりすることなく、通常走行中にＴＬＣのみを識別して、ＴＬＣの外壁の熱画像を自動的に測定し、記録する方法に関するものであり、ＴＬＣのみでなく、走行しているすべての発熱物体の外壁の温度分布を測定、記録するために好適な発熱物体の熱画像測定記録方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明による発熱物体の熱画像測定記録方法は、走行中の発熱物体の外壁の熱画像を赤外線カメラで測定、記録する方法において、赤外線カメラにより測定された熱画像中に発熱物体の外形に対応して複数の判定ポイントを設け、熱画像から求めた該判定ポイントの温度がすべて予め設定された温度範囲にある場合にのみ、測定された熱画像を画像処理・記録装置に記録することを基本的な特徴とする。
【０００８】
また、判定ポイントの画素数を、赤外線カメラが熱画像を１フレーム取り込む間に移動する発熱物体の熱画像の画素数より大きく設定するとともに、熱画像から求められる判定ポイントの各画素の温度のうちの特定値を該判定ポイントの温度とし、判定ポイントの温度がすべて予め設定された温度範囲にある場合にのみ、測定された熱画像を画像処理・記録装置に記録することを第２の特徴とし、判定ポイントの画素数を、赤外線カメラが熱画像を１フレーム取り込む間に移動する発熱物体の熱画像の画素数より大きく設定するとともに、熱画像から求められる判定ポイントの各画素の温度のうちの最高値を該判定ポイントの温度とし、判定ポイントの温度がすべて予め設定された温度範囲にある場合にのみ、測定された熱画像を画像処理・記録装置に記録することを第３の特徴とする。
【０００９】
さらに、走行する発熱物体が複数あり、これらの発熱物体の熱画像を測定する赤外線カメラがそれぞれ異なる場合、走行する発熱物体が、該発熱物体の熱画像を測定すべき赤外線カメラの視野内に入るのを予め検知するための検知センサを発熱物体の走行途上に配設することを第４の特徴とする。
【００１０】
本発明による発熱物体の熱画像測定記録方法は、また、走行する発熱物体がトーピードカーであること、および、走行する発熱物体がトーピードカーであり、この場合、予め設定された温度範囲が２００〜５００℃であることに存する。
【００１１】
例えば、発熱物体をトーピードカー（ＴＬＣ）として本発明を説明すると、まず、前方を走行、通過するＴＬＣの一台分が赤外線カメラの視野内に入るよう、赤外線カメラのＴＬＣからの距離を決定し、赤外線カメラにより熱画像の連続測定を行う。
【００１２】
熱画像の連続測定を行っている赤外線カメラの視野内には、ＴＬＣ以外にも、赤外線カメラの前方を走行、通過する種々の発熱物体、例えば、ＴＬＣが走行するためのレールの後方に道路がある場合には、高温の鋼材を積載したトラックなどが頻繁に往来する。ＴＬＣを牽引する機関車自体も発熱物体である。このような状況下で、ＴＬＣと他の発熱物体とを区別し、複数台連結されたＴＬＣも一台毎に識別して、赤外線カメラの視野内の特定位置、例えば中央部にＴＬＣが到達した瞬間にその外壁の熱画像を測定、記録する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による熱画像の測定、記録のための好ましい装置構成の一例を図１に示す。図１に示すように、複数台のＴＬＣ３が機関車４に牽引され、または押されてレール上を走行する。赤外線カメラ１は、一台のＴＬＣが適当な大きさで視野に収まる位置に設置される。２は測定された熱画像を処理記録するための画像処理・記録装置である。ＴＬＣが一台の場合でも、この装置構成は変わらない。８は、レール後方にある道路であり、高温の鋼材など、発熱物体を積載したトラック、自動車９などが往来している。
【００１４】
本発明による発熱物体の識別は、発熱物体の形状と外壁の温度範囲を組合わせることによって行われる。赤外線カメラにより測定された熱画像中に発熱物体の外形に対応して複数の判定ポイントを設ける。図２は、赤外線カメラで測定されるＴＬＣの熱画像の輪郭であり、ＴＬＣの形状に応じて、例えば、この熱画像中に２５点の判定ポイント（Ｋ１  〜Ｋ２５）を設定する。
【００１５】
各判定ポイントは、例えば、図３に示すように、横５、縦３、合計１５の画素（熱画像構成画素）から成り立っており、判定ポイントの各画素の温度（Ｔ１，１  〜Ｔ５，３  ）のうちの特定値、例えば最高値（ｍａｘ．Ｔｉ，ｊ  ）を当該判定ポイントの温度（ＴＫ  ）とする。
【００１６】
ＴＬＣの外壁温度は、耐火物の厚みが十分であれば、通常２００〜３００℃程度であるが、耐火物の損耗が進んで厚みが減少すると、４００〜５００℃程度に上昇するので、ＴＬＣの外壁温度を２００〜５００℃の範囲に設定する。すなわち、画像処理・記録装置を介して熱画像から求められる２５点の判定ポイントの温度（例えば、判定ポイントの各画素の温度のうちの最高値）がすべて予め設定された２００〜５００℃の温度範囲にある場合にのみ、ＴＬＣが赤外線カメラの視野内に入ったものと認識し、測定された熱画像を画像処理・記録装置に記録する。
【００１７】
具体的には、各判定ポイントのＫのＴＫ  が設定温度の２００〜５００℃の範囲内にある場合には判定関数ＵＫ  ＝１とし、範囲外にある場合にはＵＫ  ＝０とし、すべての判定ポイントにおいて判定関数が１であり、Ｘを認識関数として、Ｘ＝ΣＵＫ  ＝２５であれば、ＴＬＣが赤外線カメラの視野内に入ったものと認識して、熱画像を記録し、Ｘ＜２５であれば、ＴＬＣとして認識せず、次のフレームの熱画像を測定することとなる。
【００１８】
赤外線カメラは、毎秒１０フレーム（動画像を構成する単位となる静止画像）の熱画像を測定することができる。ＴＬＣの走行速度は１ｍ／秒程度であるから、赤外線カメラが１フレームの熱画像を測定する間に、ＴＬＣは１０ｃｍ移動する。ＴＬＣの胴体の長さは１５ｍ程度であり、この胴体長さが画面いっぱいになるよう赤外線カメラを設置する。
【００１９】
熱画像は、例えば横３２０、縦２４０の画素で構成されているので、１画素相当の大きさは、１５００ｃｍ／３２０＝４．６ｃｍ、１フレームを取り込む間に移動するＴＬＣの移動距離は１０ｃｍは、１０ｃｍ／４．６ｃｍ＝２．１画素分となる。従って、ＴＬＣの走行方向における判定ポイントの画素数を、赤外線カメラが熱画像を１フレーム取り込む間に移動する発熱物体の熱画像の画素数より大きく設定することによって、１フレームの熱画像を測定中にＴＬＣの移動の影響を受けるのを回避することができる。例えば、判定ポイントの画素数を横３画素、縦３画素とする。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例１
図４に示すように、２系統のレール、レーン１およびレーン２の上を、機関車４に牽引されたＴＬＣ３が交互に走行する。２台の赤外線カメラ１Ａ、１Ｂが、レールを挟んで配置されており、機関車４に牽引されて赤外線カメラ１Ａ、１Ｂの前を通過するＴＬＣ３の外壁の熱画像をＴＬＣ３の両側面から測定する。２は赤外線カメラから得られる熱画像信号を処理および記録する画像処理・記録装置である。
【００２１】
この場合、ＴＬＣ３がレーン１上を走行するときは赤外線カメラ１Ａが判定用カメラとなり、ＴＬＣ３がレーン２上を走行するときは赤外線カメラ１Ｂが判定用カメラとなるものとする。
【００２２】
ＴＬＣの外壁の温度分布測定は、ＴＬＣ３が溶銑を積載して製鋼工場へ移動するときに行わなければならないから、ＴＬＣの走行途上に光センサ５Ａ（投光器）、５Ｂ（受光器）、６Ａ（投光器）、６Ｂ（受光器）を配置し、走行してくるＴＬＣが、その熱画像を測定すべき赤外線カメラの視野内に入るのを予め検知する。
【００２３】
光センサ５Ａ、５ＢがＴＬＣを検知した場合は赤外線カメラ１Ａを判定カメラとし、光センサ６Ａ、６ＢがＴＬＣを検知した場合は赤外線カメラ１Ｂを判定カメラとする。レールの近傍には、ＴＬＣの車体番号を識別するための無線装置のアンテナ７が設置され、測定した熱画像のデータファイルとＴＬＣの種類および識別番号を確実に対応させることができるようになっている。
【００２４】
図５に、測定されたＴＬＣの外壁の熱画像を示す。ＴＬＣの外形に沿って、判定ポイントを１２点配置し、各判定ポイントは、図６に示すように、横３、縦３の９画素から構成するようにした。熱画像は横３２０、縦２４０の画素からなり、判定ポイントの配置座標は表１のとおりである。
【００２５】
【表１】
0003560277.tif 000002
【００２６】
判定ポイントの大きさ（画素数）は、前記のように、１フレームの熱画像を測定する間に移動するＴＬＣの移動距離（１０ｃｍ）、ＴＬＣの胴体長さ（１５００ｃｍ）を考慮すると、１画素相当の大きさ、１５００ｃｍ／３２０画素＝４．６ｃｍ／１画素、１フレームの熱画像を取り込む間に移動するＴＬＣの移動距離１０ｃｍは、１０ｃｍ／４．６ｃｍ／１画素＝２．１画素となるから、１フレームの熱画像を測定中にＴＬＣに移動の影響を受けないように、横３、縦３の９画素とした。
【００２７】
図７は、赤外線カメラでＴＬＣの外壁の熱画像を連続的に測定した場合における時間経過に伴う認識関数Ｘ（Ｘ＝ΣＵＫ  、ＵＫ  は判定関数で、画像処理・記録装置２を介して熱画像から求められた温度が２００〜５００℃の範囲内であればＵＫ  ＝１、２００〜５００℃の範囲外であればＵＫ  ＝０）の表示の一例であり、▲１▼はＴＬＣを牽引する機関車の信号、▲２▼、▲３▼はＴＬＣの信号である。▲４▼、▲５▼は、外を走行する自動車、トラックなどＴＬＣ以外のノイズである。
【００２８】
ＴＬＣの外壁の熱画像の連続測定において、認識関数Ａが１２となったとき、ＴＬＣが赤外線カメラの画面の中央部を通過したものとして、測定されたＴＬＣの両外側面の熱画像を正確に取り込み、車体番号識別アンテナ７からの情報とともに画像処理・記録装置２に記録する。図８は、実施例１におけるＴＬＣの外壁の熱画像測定、記録システムをフローチャートで示したものである。Ａはレーン１を走行するＴＬＣ、Ｂはレーン２を走行するＴＬＣである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、走行する発熱物体の外壁の熱画像を、通常の走行速度を保持したまま正確に測定、記録することが可能となり、とくに走行するトーピードカーに適用した場合、その外壁温度の完全自動測定を行うことができ、内張り耐火物の適正な管理および管理の省力化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における装置構成の一例を示す概略図である。
【図２】トーピードカーの熱画像中に設定された判定ポイントを示す図である。
【図３】図２の各判定ポイントにおける画素の配置を示す図である。
【図４】本発明における装置構成の実施例を示す概略図である。
【図５】トーピードカーの熱画像中に設定された判定ポイントを示す図である。
【図６】図５の各判定ポイントにおける画素の配置を示す図である。
【図７】図４〜６に基づく熱画像の測定において、時間経過に伴う認識関数の値を示す図である。
【図８】ＴＬＣの外壁の熱画像測定および記録システムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  赤外線カメラ
１Ａ  赤外線カメラ
１Ｂ  赤外線カメラ
２  熱画像処理・記録装置
３  トーピードカー
４  機関車
５Ａ    光センサ（投光器）
５Ｂ    光センサ（受光器）
６Ａ    光センサ（投光器）
６Ｂ    光センサ（受光器）
７  車体番号識別アンテナ
８  道路
９  トラック、自動車
【図１】
0003560277.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003560277.tif 000009
【図８】
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