(57)【要約】【課題】  不透明な容器に収納された内容物（すなわち液体または固体）の高さを、その容器の寸法や材質に関わらず、簡便な手段で精度良く測定する方法および装置を提供する。【解決手段】  容器の側壁外面に金色の目盛りを明示し、容器の側壁内面が内容物に接触する収納部位の側壁外面と、容器の側壁内面が大気に接触する空間部位の側壁外面と、目盛りとを同一視野内に入れて赤外線カメラで撮影し、得られた映像における収納部位と空間部位の温度差に起因して側壁外面の放射率が変化する位置が内容物の上面位置を示すと判定し、映像における上面位置と目盛りとを用いて上面位置の高さを測定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不透明な容器に収納された内容物の高さを測定する高さ測定方法において、前記容器の側壁外面に金色の目盛りを明示し、前記容器の側壁内面が前記内容物に接触する収納部位の側壁外面と、前記容器の側壁内面が大気に接触する空間部位の側壁外面と、前記目盛りとを同一視野内に入れて赤外線カメラで撮影し、得られた映像における前記収納部位と前記空間部位の温度差に起因して前記側壁外面の放射率が変化する位置が前記内容物の上面位置を示すと判定し、前記映像における前記上面位置と前記目盛りとを用いて前記上面位置の高さを測定することを特徴とする容器内の内容物の高さ測定方法。
【請求項２】
前記内容物が液体であることを特徴とする請求項１に記載の容器内の内容物の高さ測定方法。
【請求項３】
側壁外面に金色の目盛りを明示した不透明な容器に収納された内容物の高さを測定する高さ測定装置であって、前記側壁外面を撮影する赤外線カメラと、前記赤外線カメラによって撮影された映像から前記側壁外面の放射率を算出する放射率演算装置と、前記放射率を表示する放射率表示装置とを有することを特徴とする容器内の内容物の高さ測定装置。
【請求項４】
前記放射率が変化する位置が前記内容物の上面位置を示すと判定し、前記映像における前記上面位置と前記目盛りとを比較して、前記上面位置の高さを算出する高さ演算装置と、前記上面位置の高さを表示する高さ表示装置とを有することを特徴とする請求項３に記載の容器内の内容物の高さ測定装置。
【請求項５】
前記目盛りが前記赤外線カメラの視野内に入るように、前記目盛りを感知して前記赤外線カメラの方向を調整する撮影角度制御装置を有することを特徴とする請求項３または４に記載の容器内の内容物の高さ測定装置。
【請求項６】
前記内容物が液体であることを特徴とする請求項３、４または５に記載の容器内の内容物の高さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不透明な容器に収納された内容物の高さを測定する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業的に使用される物質あるいは日常的に使用される物質は、様々の容器（たとえば大量かつ長期間にわたって貯蔵するための大型のタンク，持ち運び可能な小型の缶やビン等）に収納される。これらの物質（すなわち液体または固体）を収納する容器のうち、タンクは外壁が鋼材で構成されており、外部から内容物を見ることはできない。缶も鋼板で構成されており、外部から内容物を見ることはできない。またビンは、自然光で変質しやすい物質を収納する場合には、着色された不透明なビンを使用する。
【０００３】
これらの不透明な容器に収納される内容物の体積を測定する方法は、容器の開口部（たとえばタンクの屋根のマンホール，缶やビンの蓋の取付け部等）を開放し、さらに容器内に巻尺や物差しを装入して、容器の底から内容物の上面までの高さを測定する方法が一般的である。容器内の内容物の高さを測定すれば、その容器の形状から、内容物の体積を算出することができる。さらに内容物の密度を用いて、その重量を算出することも可能である。したがって、不透明な容器に収納された内容物の高さを測定することは、重要な意味を持つ。
【０００４】
ところが容器の開口部を開放することによって、内容物が気化し、さらにそのガスを作業員が吸引する可能性がある。特に、内容物から発生したガスが有毒物質である場合には、作業員の健康を損なう惧れがある。そこで不透明な容器に収納された内容物の高さを、容器の外部から測定する技術が種々検討されている。
たとえば特許文献１には、液体を収納した不透明な容器の背後にヒーターパネルを設置して赤外線カメラで撮像することによって液体の高さを検出する技術が開示されている。この技術を適用するためには、赤外線カメラのみならずヒーターパネルも使用する必要があり、しかもヒーターパネル，液体を収納した不透明な容器，赤外線カメラの配置（すなわち赤外線カメラの視野や角度）を細かく調整する必要がある。したがって特許文献１には、ヒーターパネルと赤外線カメラの位置を固定し、その中間を不透明な容器が順次走行する構成で撮像する方法が開示されている。このような撮像方法は、工業的に大量生産される液体を収納した同一寸法の多数の容器（たとえば缶，ビン等）には容易に適用できる。
【０００５】
しかし、寸法の異なる様々な不透明な容器に収納された内容物の高さを測定する場合に特許文献１の技術を適用するためには、各容器ごとにヒーターパネル，不透明な容器，赤外線カメラの配置を調整しなければならないので、多大な時間と労力を要する。また、大型のタンクに収納された内容物の高さを測定する場合に特許文献１に開示された技術を適用するためには、タンクの背後にヒーターパネルを設置して、タンク全体を赤外線カメラで撮像する必要があるので、技術的に極めて困難である。
【特許文献１】特公平7-6821号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような問題を解消し、不透明な容器に収納された内容物の高さを、その容器の寸法や材質に関わらず、簡便な手段で精度良く測定する方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、赤外線カメラを使用するにあたって、ヒーターパネル等の付帯装置を使用せず不透明な容器を撮影することによって、内容物の高さを測定する技術について鋭意検討した。その結果、特定の塗料を用いて容器の側壁外面に目盛りを明示して、赤外線カメラで撮影すれば、内容物の高さを測定することが可能であることが分かった。
本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
すなわち本発明は、不透明な容器に収納された内容物の高さを測定する高さ測定方法において、容器の側壁外面に金色の目盛りを明示し、容器の側壁内面が内容物に接触する収納部位の側壁外面と、容器の側壁内面が大気に接触する空間部位の側壁外面と、目盛りとを同一視野内に入れて赤外線カメラで撮影し、得られた映像における収納部位と空間部位の温度差に起因して側壁外面の放射率が変化する位置が内容物の上面位置を示すと判定し、映像における上面位置と目盛りとを用いて上面位置の高さを測定する容器内の内容物の高さ測定方法である。
【０００９】
本発明の測定方法は、不透明な容器に収納された液体の高さを測定する際に適用するのが好ましい。
また本発明は、側壁外面に金色の目盛りを明示した不透明な容器に収納された内容物の高さを測定する高さ測定装置であって、側壁外面を撮影する赤外線カメラと、赤外線カメラによって撮影された映像から側壁外面の放射率を算出する放射率演算装置と、放射率を表示する放射率表示装置とを有する容器内の内容物の高さ測定装置である。
【００１０】
本発明の測定装置は、放射率が変化する位置が内容物の上面位置を示すと判定し、映像における上面位置と目盛りとを比較して、上面位置の高さを算出する高さ演算装置と、上面位置の高さを表示する高さ表示装置とを有することが好ましい。また目盛りが赤外線カメラの視野内に入るように、目盛りを感知して赤外線カメラの方向を調整する撮影角度制御装置を有することが好ましい。
【００１１】
さらに本発明の測定装置は、不透明な容器に収納された液体の高さを測定するために使用するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、不透明な容器に収納された内容物の高さを、その容器の寸法や材質に関わらず、簡便な手段で精度良く測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の測定方法を適用する赤外線カメラと容器の配置の例を模式的に示す斜視図である。不透明な容器２に収納された内容物１は、液体または固体いずれであっても本発明を適用することは可能である。ここでは内容物１が液体である場合の本発明の測定方法について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、不透明な容器２の側壁外面に目盛り３が明示されている。この目盛り３は、金色の塗料を使用する。ただし目盛り３を明示する方法は、金色の塗料を側壁外面の所定の位置に塗り付けても良いし、あるいは予め金色に印刷したステッカーを側壁外面の所定の位置に貼り付けても良い。このようにして容器２の側壁外面に金色の目盛り３を明示することによって、赤外線カメラ４で撮影した映像に目盛り３を標示することができる。
【００１４】
容器２の内部は、底面から高さＨまでの内容物１が収納されている部位（以下、収納部位という）と、内容物１の上方の空間（以下、空間部位という）とに大別される。収納部位では、容器２の側壁内面は内容物１に接触し、空間部位では側壁内面は大気に接触する。したがって、内容物１と大気との温度差に応じて、液面５の上方と下方の側壁の温度に差が生じる。その液面５の近傍を赤外線カメラ４で撮影すれば、温度差が放射率の差として標示される。
【００１５】
そこで、赤外線カメラ４で容器２の側壁外面を撮影する際に、液面５（すなわち側壁外面の放射率が変化する位置）と目盛り３とを同一視野に入れて撮影する。赤外線カメラ４の映像に標示される液面５と目盛り３とを比較することによって、内容物１の高さＨを測定できる。
以上、内容物１が液体である場合の測定方法について説明したが、内容物１が固体（たとえば粒子状の物体，塊状の物体）である場合にも本発明の測定方法を適用することは可能である。ただし、内容物１が固体であれば、その粒子あるいは塊の隙間に大気が侵入するので、収納部位と空間部位の側壁の温度差が減少する。しかも内容物１の上面が平坦にならない。その結果、内容物１の高さＨを測定する精度が低下する。
【００１６】
したがって本発明の測定方法は、不透明な容器２に収納された液体の高さＨを測定する際に適用するのが好ましい。
図２は、本発明の測定装置の例を模式的に示すフロー図である。不透明な容器２に収納された内容物は、液体または固体いずれであっても本発明の装置を使用することは可能である。ここでは内容物が液体である場合に使用する本発明の測定装置について、図２を参照して説明する。
【００１７】
図２に示すように、不透明な容器２の側壁外面に目盛り３が明示されている。この目盛り３は、金色の塗料を使用する。ただし目盛り３を明示する方法は、金色の塗料を側壁外面の所定の位置に塗り付けても良いし、あるいは予め金色に印刷したステッカーを側壁外面の所定の位置に貼り付けても良い。
容器２の内部は、内容物（すなわち液体）が収納されている収納部位と、液面の上方の空間部位とに大別される。収納部位では容器２の側壁内面は内容物に接触し、空間部位では側壁内面は大気に接触する。したがって、内容物と大気との温度差に応じて、液面の上方と下方の側壁の温度に差が生じる。
【００１８】
そこで、赤外線カメラ４で容器２の側壁外面を撮影する際に、液面に相当する位置（すなわち側壁外面の温度が変化する位置）と目盛り３とを同一視野に入れて撮影する。撮影された映像は放射率演算装置６に伝送され、側壁外面の放射率を算出し、得られた放射率を放射率表示装置７に表示する。放射率表示装置７は、ＣＲＴや液晶ディスプレイ等を用いて画面に表示しても良いし、あるいは各種プリンターを用いて印刷しても良い。いずれの放射率表示装置７を用いても、容器２内の液面の上方と下方の側壁に生じる温度差に起因して放射率が変化する位置（すなわち液面の位置）および目盛り３が表示されるので、内容物の高さを測定できる。つまり、内容物の高さは、放射率表示装置７に表示された液面と目盛り３に基づいて作業員が求めることができる。
【００１９】
あるいは、放射率演算装置６で演算されたデータを用いて自動的に算出することも可能である。その場合は、放射率演算装置６で演算されたデータを高さ演算装置８に伝送して内容物の高さを算出し、その結果を高さ表示装置９に表示する。高さ表示装置９は、ＣＲＴや液晶ディスプレイ等を用いて画面に表示しても良いし、あるいは各種プリンターを用いて印刷しても良い。また、放射率表示装置７と高さ表示装置９を兼用することも可能である。
【００２０】
さらに赤外線カメラ４に目盛り３を感知する機能を搭載すれば、赤外線カメラ４の方向を調整する装置（図示せず）を併用することによって、撮影角度を自動的に制御することも可能である。
以上、内容物が液体である場合の測定測定について説明したが、内容物が固体（たとえば粒子状の物体，塊状の物体）である場合にも本発明の測定装置を使用することは可能である。ただし、内容物が固体であれば、その粒子あるいは塊の隙間に大気が侵入するので、収納部位と空間部位の側壁の温度差が減少する。しかも内容物の上面が平坦にならない。その結果、内容物の高さを測定する精度が低下する。
【００２１】
したがって本発明の測定装置は、不透明な容器に収納された液体の高さを測定する際に使用するのが好ましい。
【実施例】
【００２２】
図１に示すように、不透明の容器２として屋外のタンクを使用し、その内容物１としてコールタールを収納した。タンクの側壁外面はベージュ色（放射率 0.5以下）に塗装されており、その塗装の表面に金色の塗料（放射率 0.1以下）を塗り付けて目盛り３を明示した。
さらに図２に示すように、赤外線カメラ４を用いて、タンクの側壁外面を目盛り３に沿って上下方向に視野を移動させながら撮影し、その放射率を放射率表示装置７に表示した。次いで、放射率が変化する位置と、その同一視野に撮影された目盛り３とを用いて、作業員がコールタールの高さ（すなわちタンクの底面からコールタールの液面までの高さ）を求めた。これを発明例１とする。
【００２３】
また発明例２として、発明例１と同じタンクにコールタールを収納し、その側壁外面に、予め金色に印刷されたステッカーを貼り付けて目盛り３を明示した。さら発明例１と同様に、放射率が変化する位置と目盛り３とを同一視野で撮影し、高さ演算装置８を用いて高さを算出した。
一方、従来は、タンクの屋根に設けられるマンホールから巻尺を垂下して、コールタールの高さを測定していた。
【００２４】
発明例１，２では、タンクの外部から赤外線カメラで撮影することによって、タンク内のコールタールの高さを測定することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用する赤外線カメラと容器の配置の例を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の測定装置の例を模式的に示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  内容物
２  容器
３  目盛り
４  赤外線カメラ
５  液面
６  放射率演算装置
７  放射率表示装置
８  高さ演算装置
９  高さ表示装置
【図１】
2006258643.tif 000003
【図２】
2006258643.tif 000004