(57)【要約】【課題】炉壁全面に分布する角欠け欠損の位置を高速かつ正確に測定し、補修を短時間で行う。【解決手段】コークス炉の炭化室の炉壁を撮影して取得された炉壁画像に基づいて、炉壁の角欠け欠損位置を特定し、当該炉壁画像における炉壁の角欠け欠損位置を表す画像座標を取得する画像座標取得部を備える診断装置と、炉壁の角欠け欠損を補修する補修部と、画像座標に基づいて補修部が移動する補修経路を生成する補修経路生成部と、補修部を補修経路に沿って移動させる制御部と、を備える補修装置と、を有する、炉壁補修システムが提供される。【選択図】図１
2018044161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炭化室の炉壁を撮影して取得された炉壁画像に基づいて、前記炉壁の角欠け欠損位置を特定し、当該炉壁画像における前記炉壁の角欠け欠損位置を表す画像座標を取得する画像座標取得部を備える診断装置と、
前記炉壁の角欠け欠損を補修する補修部と、
前記画像座標に基づいて前記補修部が移動する補修経路を生成する補修経路生成部と、
前記補修部を前記補修経路に沿って移動させる制御部と、
を備える補修装置と、
を有する、炉壁補修システム。
【請求項２】
前記補修装置は、
前記炉壁の少なくとも１つの高さ位置において、当該炉壁の形状を計測する計測装置と、
前記計測装置による計測結果に基づいて、前記炉壁における当該炉壁の窪みの位置を表す計測座標を取得する計測座標取得部と、
前記計測座標に基づいて前記画像座標を補正する補正処理部と、
をさらに備え、
前記補修経路生成部は、前記補正処理部により補正された画像座標に基づいて、前記補修経路を生成する、請求項１に記載の炉壁補修システム。
【請求項３】
前記補正処理部は、
前記画像座標と前記計測座標との、前記炉壁の同一高さ位置における炉長方向の値の差分を算出し、
前記炉長方向の値の差分に基づいて、前記炉長方向における前記炉壁画像の座標系と前記補修装置の座標系との第１のずれ量を算出し、
前記画像座標を前記第１のずれ量で補正する、請求項２に記載の炉壁補修システム。
【請求項４】
前記補正処理部は、前記炉壁画像から特定された角欠け欠損が複数存在するとき、各前記角欠け欠損に対する前記第１のずれ量の平均値を算出し、当該平均値により前記画像座標を補正する、請求項３に記載の炉壁補修システム。
【請求項５】
前記計測装置は、さらに、前記炉壁の少なくとも１つの炉長方向位置において、前記コークス炉の炉高方向における当該炉壁の形状を計測し、
前記計測座標取得部は、前記計測装置により計測された前記炉壁の形状に基づいて前記コークス炉の炉長方向及び炉高方向における前記炉壁の窪みの位置及び深さを特定するとともに、前記計測座標を取得し、
前記補正処理部は、
前記画像座標と前記計測座標とについて、前記炉壁の同一炉長方向位置における炉高方向の値の差分を算出し、
前記炉高方向の値の差分に基づいて、前記炉高方向の前記炉壁画像の座標系と前記補修装置の座標系との第２のずれ量を算出し、
前記画像座標を前記第１のずれ量および前記第２のずれ量で補正する、請求項３または４に記載の炉壁補修システム。
【請求項６】
前記診断装置の前記画像座標取得部は、前記炉壁画像から前記炉壁の目地位置を特定して、前記炉壁画像における前記炉壁の目地位置を表す目地位置画像座標を取得し、
前記補正処理部は、
前記計測装置による異なる２つの前記炉長方向位置における前記計測座標に基づいて、前記目地位置画像座標との炉高方向差分をそれぞれ算出するとともに、前記２つの前記炉長方向位置間の距離を算出し、
前記炉高方向差分と前記距離とに基づいて、前記炉壁画像の座標系と前記補修装置の座標系との回転ずれ量を算出し、
前記画像座標を前記第１のずれ量、前記第２のずれ量及び前記回転ずれ量で補正する、請求項５に記載の炉壁補修システム。
【請求項７】
前記補修装置は、炉底に対する当該補修装置の傾きを測定する傾斜計をさらに備え、
前記補正処理部は、前記傾斜計により測定された前記傾きを前記炉壁画像の座標系と前記補修装置の座標系との回転ずれ量として、前記画像座標を、前記第１のずれ量および前記回転ずれ量で補正する、請求項３または４に記載の炉壁補修システム。
【請求項８】
前記補正処理部は、
下記式（ａ）より第２のずれ量Δｙを算出し、
前記画像座標を、前記第１のずれ量、前記第２のずれ量及び前記回転ずれ量で補正する、請求項７に記載の炉壁補修システム。
Δｙ＝Ｙ０−（Ｘ０×tanθ）−Ｔ×cosθ      ・・・（ａ）
ここで、
Ｙ０：前記炉底から前記補修装置の支点までの炉高方向の距離、
θ：前記傾斜計によって計測された前記補修装置の傾斜角度、
Ｘ０：前記補修装置の支点から前記補修装置の接地部の中心位置までの炉長方向の距離、
Ｔ：前記補修装置が傾斜していないときの前記補修装置の支点から前記補修装置の接地部の底部の接地面までの炉高方向の距離
である。
【請求項９】
前記計測装置は、さらに、前記炉壁の少なくとも１つの炉長方向位置において、前記コークス炉の炉高方向における当該炉壁の形状を計測し、計測された炉壁形状から窪みの位置及び深さを特定し、
前記計測座標取得部は、前記計測装置により測定された前記コークス炉の炉長方向及び炉高方向における前記炉壁の窪みの位置及び深さに基づいて、前記計測座標を取得し、
前記補正処理部は、
前記画像座標と前記計測座標とについて、前記炉壁の同一炉長方向位置における前記画像座標の炉高方向の値と前記計測座標の炉高方向の値との差分を算出し、
前記炉高方向の値の差分に基づいて、前記炉高方向の前記炉壁画像の座標系と前記補修装置の座標系との第２のずれ量を算出し、
前記画像座標を前記第１のずれ量、前記第２のずれ量及び前記回転ずれ量で補正する、請求項７に記載の炉壁補修システム。
【請求項１０】
コークス炉の炭化室の炉壁を撮影し、炉壁画像を取得する炉壁画像取得ステップと、
前記炉壁画像に基づいて、前記炉壁の角欠け欠損位置を特定する角欠け欠損特定ステップと、
前記炉壁の角欠け欠損位置を、前記炉壁画像における画像座標として表す画像座標取得ステップと、
前記画像座標に基づいて、角欠け欠損を補修する補修部が移動する補修経路を生成する補修経路生成ステップと、
補修装置を前記補修経路に沿って移動させ、前記炉壁の角欠け欠損を補修する補修ステップと、
を含む、炉壁補修方法。
【請求項１１】
計測装置により、前記炉壁の少なくとも１つの高さ位置において、当該炉壁の形状を計測する計測ステップと、
前記計測装置による計測結果に基づいて、前記炉壁における当該炉壁の窪みの位置を表す計測座標を取得する計測座標取得ステップと、
前記計測座標に基づいて前記画像座標を補正する補正ステップと、
をさらに含み、
前記補修経路生成ステップは、前記補正ステップにより補正された画像座標に基づいて、前記補修経路を生成する、請求項１０に記載の炉壁補修方法。
【請求項１２】
前記補正ステップでは、
前記画像座標と前記計測座標との、前記炉壁の同一高さ位置における炉長方向の値の差分を算出し、
前記炉長方向の値の差分に基づいて、前記炉長方向における前記炉壁画像の座標系と前記補修装置の座標系との第１のずれ量を算出し、
前記画像座標を前記第１のずれ量で補正する、請求項１１に記載の炉壁補修方法。
【請求項１３】
前記補正ステップでは、前記炉壁画像から特定された角欠け欠損が複数存在するとき、各前記角欠け欠損に対する前記第１のずれ量の平均値を算出し、当該平均値により前記画像座標を補正する、請求項１２に記載の炉壁補修方法。
【請求項１４】
前記計測ステップでは、さらに、前記炉壁の少なくとも１つの炉長方向位置において、前記コークス炉の炉高方向における当該炉壁の形状を計測し、
前記計測座標取得ステップでは、前記計測装置により計測された前記炉壁の形状に基づいて前記コークス炉の炉長方向及び炉高方向における前記炉壁の窪みの位置及び深さを特定するとともに、前記計測座標を取得し、
前記補正ステップでは、
前記画像座標と前記計測座標とについて、前記炉壁の同一炉長方向位置における炉高方向の値の差分を算出し、
前記炉高方向の値の差分に基づいて、前記炉高方向の前記炉壁画像の座標系と前記補修装置の座標系との第２のずれ量を算出し、
前記画像座標を前記第１のずれ量および前記第２のずれ量で補正する、請求項１２または１３に記載の炉壁補修方法。
【請求項１５】
前記画像座標取得ステップでは、前記炉壁画像から前記炉壁の目地位置を特定して、前記炉壁画像における前記炉壁の目地位置を表す目地位置画像座標を取得し、
前記補正ステップでは、
前記計測装置による異なる２つの前記炉長方向位置における前記計測座標に基づいて、前記目地位置画像座標との炉高方向差分をそれぞれ算出するとともに、前記２つの前記炉長方向位置間の距離を算出し、
前記炉高方向差分と前記距離とに基づいて、前記炉壁画像の座標系と前記補修装置の座標系との回転ずれ量を算出し、
前記画像座標を前記第１のずれ量、前記第２のずれ量及び前記回転ずれ量で補正する、請求項１４に記載の炉壁補修方法。
【請求項１６】
炉底に対する前記補修装置の傾きを傾斜計により測定する傾斜測定ステップをさらに含み、
前記補正ステップは、前記傾斜計により測定された前記傾きを前記炉壁画像の座標系と前記補修装置の座標系との回転ずれ量として、前記画像座標を、前記第１のずれ量および前記回転ずれ量で補正する、請求項１２または１３に記載の炉壁補修方法。
【請求項１７】
前記補正ステップでは、
下記式（ａ）より第２のずれ量Δｙを算出し、
前記画像座標を、前記第１のずれ量、前記第２のずれ量及び前記回転ずれ量で補正する、請求項１６に記載の炉壁補修方法。
Δｙ＝Ｙ０−（Ｘ０×tanθ）−Ｔ×cosθ      ・・・（ａ）
ここで、
Ｙ０：前記炉底から前記補修装置の支点までの炉高方向の距離、
θ：前記傾斜計によって計測された前記補修装置の傾斜角度、
Ｘ０：前記補修装置の支点から前記補修装置の接地部の中心位置までの炉長方向の距離、
Ｔ：前記補修装置が傾斜していないときの前記補修装置の支点から前記補修装置の接地部の底部の接地面までの炉高方向の距離
である。
【請求項１８】
前記計測ステップでは、さらに、前記炉壁の少なくとも１つの炉長方向位置において、前記コークス炉の炉高方向における当該炉壁の形状を計測し、計測された炉壁形状から窪みの位置及び深さを特定し、
前記計測座標取得ステップでは、前記コークス炉の炉長方向及び炉高方向における前記炉壁の窪みの位置及び深さに基づいて、前記計測座標を取得し、
前記補正ステップでは、
前記画像座標と前記計測座標とについて、前記炉壁の同一炉長方向位置における前記画像座標の炉高方向の値と前記計測座標の炉高方向の値との差分を算出し、
前記炉高方向の値の差分に基づいて、前記炉高方向の前記炉壁画像の座標系と前記補修装置の座標系との第２のずれ量を算出し、
前記画像座標を前記第１のずれ量、前記第２のずれ量及び前記回転ずれ量で補正する、請求項１６に記載の炉壁補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の炭化室の炉壁に生じた角欠け欠損を補修する炉壁補修システム及び炉壁補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭を乾留してコークスを生成するコークス炉は、石炭が装入される炭化室と、炭化室を高温に保持するために燃料ガスの燃焼が行われる燃焼室とからなる。炭化室と燃焼室とは、耐火煉瓦を組み合わせて形成される炉壁によって区切られており、交互に複数並んでいる。生成されたコークスは、押出機により押し出され、炭化室から排出される。
【０００３】
ここで、コークスの押出し時に炉壁に圧力及び摩耗による負荷がかかる。このため、コークス炉の炉壁には、縦亀裂や、縦亀裂に沿って煉瓦の角部が欠けた角欠け欠損が多数生じている。例えば角欠け欠損として、図１８に示すような、炉壁１０の鉛直方向に煉瓦１２を貫く縦亀裂と呼ばれる亀裂１４が多数発生している。例えば、１窯あたり、炭化室の両壁あわせて５０〜１００本以上の縦亀裂が存在することもある。この亀裂１４に沿って煉瓦の角欠け欠損１６が生じており、その断面は、図１９上側に示すように、煉瓦１２の角欠けによりＶ字形状になっている。
【０００４】
このような亀裂１４に沿ったＶ字形状の溝は、コークスを押し出す際の炉壁１０とコークスケーキとの摩擦を高めるため、押出負荷を上昇させ、押詰まりの原因となる。また、亀裂１４の幅が拡大すれば、炉壁１０の強度を低下させ、炉壁１０の倒壊を引き起こす可能性もある。したがって、図１９下側に示すように、Ｖ字形状の溝に補修材２０を吹き付け、平坦に埋める補修技術が求められていた。
【０００５】
コークス炉の炉壁の補修に関して、例えば特許文献１には、コークス炉の燃焼室側から取得した炉壁の画像に基づいて亀裂の開口部の幅寸法を測定し、当該開口部の幅寸法に応じて亀裂への補修材噴射条件を設定して、炭化室側から亀裂に対して補修材を噴射する、コークス炉の炉壁補修方法が開示されている。また、例えば特許文献２には、炭化室壁面との距離を測定する距離計を有する観察診断装置と、壁面に耐火物を溶射して耐火物補修を行う溶射装置とを有する診断補修装置を用いて、コークス炉の炭化室内の壁面を熱間で診断し補修する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−２８８６８５号公報
【特許文献２】特許第４１０２２２５号公報
【特許文献３】特開平１１−１０６７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の技術では、燃焼室から画像を取得して亀裂の寸法測定を行うため、装置の可動範囲に制限があった。また、燃焼室毎に装置を出し入れする必要があるため、測定に時間がかかってしまう。特許文献２に記載の技術では、補修対象が角欠け欠損ではなく、また、観察診断装置と溶射装置とが一体となっているため、補修前に必ず測定を行う必要があった。
【０００８】
さらに、亀裂は細い線状であり、角欠け欠損は煉瓦厚み方向の微小なＶ字形状の凹凸であるため、高分解能の計測を行って角欠け欠損位置を正確に把握するために時間を要する。このため、１窯あたり数１０本の縦亀裂に沿った角欠け欠損を補修するためには、補修装置を長時間炉内に滞在させる必要があり、補修効率が悪かった。そこで、炉壁全面に分布する角欠け欠損の位置を高速かつ正確に測定し、補修を短時間で行う技術が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、コークス炉の炭化室の炉壁を撮影して取得された炉壁画像に基づいて、炉壁の角欠け欠損位置を特定し、当該炉壁画像における炉壁の角欠け欠損位置を表す画像座標を取得する画像座標取得部を備える診断装置と、炉壁の角欠け欠損を補修する補修部と、画像座標に基づいて補修部が移動する補修経路を生成する補修経路生成部と、補修部を補修経路に沿って移動させる制御部と、を備える補修装置と、を有する、炉壁補修システムが提供される。
【００１０】
補修装置は、炉壁の少なくとも１つの高さ位置において、当該炉壁の形状を計測する計測装置と、計測装置による計測結果に基づいて、炉壁における当該炉壁の窪みの位置を表す計測座標を取得する計測座標取得部と、計測座標に基づいて画像座標を補正する補正処理部と、をさらに備え、補修経路生成部は、補正処理部により補正された画像座標に基づいて、補修経路を生成する。
【００１１】
補正処理部は、画像座標と計測座標との、炉壁の同一高さ位置における炉長方向の値の差分を算出し、炉長方向の値の差分に基づいて、炉長方向における炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との第１のずれ量を算出し、画像座標を第１のずれ量で補正してもよい。
【００１２】
また、補正処理部は、炉壁画像から特定された角欠け欠損が複数存在するとき、各角欠け欠損に対する第１のずれ量の平均値を算出し、当該平均値により画像座標を補正してもよい。
【００１３】
計測装置は、さらに、炉壁の少なくとも１つの炉長方向位置において、コークス炉の炉高方向における当該炉壁の形状を計測し、計測座標取得部は、計測装置により計測された炉壁の形状に基づいてコークス炉の炉長方向及び炉高方向における炉壁の窪みの位置及び深さを特定するとともに、計測座標を取得し、補正処理部は、画像座標と計測座標とについて、炉壁の同一炉長方向位置における炉高方向の値の差分を算出し、炉高方向の値の差分に基づいて、炉高方向の炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との第２のずれ量を算出し、画像座標を第１のずれ量および第２のずれ量で補正してもよい。
【００１４】
このとき、診断装置の画像座標取得部は、炉壁画像から炉壁の目地位置を特定して、炉壁画像における炉壁の目地位置を表す目地位置画像座標を取得し、補正処理部は、計測装置による異なる２つの炉長方向位置における計測座標に基づいて、目地位置画像座標との炉高方向差分をそれぞれ算出するとともに、２つの炉長方向位置間の距離を算出し、炉高方向差分と距離とに基づいて、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との回転ずれ量を算出し、画像座標を第１のずれ量、第２のずれ量及び回転ずれ量で補正してもよい。
【００１５】
また、補修装置は、炉底に対する当該補修装置の傾きを測定する傾斜計をさらに備えてもよい。このとき、補正処理部は、傾斜計により測定された傾きを炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との回転ずれ量として、画像座標を、第１のずれ量および回転ずれ量で補正する。
【００１６】
補正処理部は、下記式（ａ）より第２のずれ量Δｙを算出し、画像座標を、第１のずれ量、第２のずれ量及び回転ずれ量で補正してもよい。
Δｙ＝Ｙ０−（Ｘ０×tanθ）−Ｔ×cosθ      ・・・（ａ）
ここで、
Ｙ０：炉底から補修装置の支点までの炉高方向の距離、
θ：傾斜計によって計測された補修装置の傾斜角度、
Ｘ０：補修装置の支点から補修装置の接地部の中心位置までの炉長方向の距離、
Ｔ：補修装置が傾斜していないときの補修装置の支点から補修装置の接地部の底部の接地面までの炉高方向の距離
である。
【００１７】
計測装置は、さらに、炉壁の少なくとも１つの炉長方向位置において、コークス炉の炉高方向における当該炉壁の形状を計測し、計測された炉壁形状から窪みの位置及び深さを特定し、計測座標取得部は、計測装置により測定されたコークス炉の炉長方向及び炉高方向における炉壁の窪みの位置及び深さに基づいて、計測座標を取得し、補正処理部は、画像座標と計測座標とについて、炉壁の同一炉長方向位置における画像座標の炉高方向の値と計測座標の炉高方向の値との差分を算出し、炉高方向の値の差分に基づいて、炉高方向の炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との第２のずれ量を算出し、画像座標を第１のずれ量、第２のずれ量及び回転ずれ量で補正してもよい。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コークス炉の炭化室の炉壁を撮影し、炉壁画像を取得する炉壁画像取得ステップと、炉壁画像に基づいて、炉壁の角欠け欠損位置を特定する角欠け欠損特定ステップと、炉壁の角欠け欠損位置を、炉壁画像における画像座標として表す画像座標取得ステップと、画像座標に基づいて、角欠け欠損を補修する補修部が移動する補修経路を生成する補修経路生成ステップと、補修装置により、補修装置を補修経路に沿って移動させ、炉壁の角欠け欠損を補修する補修ステップと、を含む、炉壁補修方法が提供される。
【００１９】
炉壁補修方法は、計測装置により、炉壁の少なくとも１つの高さ位置において、当該炉壁の形状を計測する計測ステップと、計測装置による計測結果に基づいて、炉壁における当該炉壁の窪みの位置を表す計測座標を取得する計測座標取得ステップと、計測座標に基づいて画像座標を補正する補正ステップと、をさらに含んでもよい。このとき、補修経路生成ステップは、補正ステップにより補正された画像座標に基づいて、補修経路を生成する。
【００２０】
補正ステップでは、画像座標と計測座標との、炉壁の同一高さ位置における炉長方向の値の差分を算出し、炉長方向の値の差分に基づいて、炉長方向における炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との第１のずれ量を算出し、画像座標を第１のずれ量で補正してもよい。
【００２１】
また、補正ステップでは、炉壁画像から特定された角欠け欠損が複数存在するとき、各角欠け欠損に対する第１のずれ量の平均値を算出し、当該平均値により画像座標を補正してもよい。
【００２２】
計測ステップでは、さらに、炉壁の少なくとも１つの炉長方向位置において、炉壁の形状を計測し、計測座標取得ステップでは、計測装置により計測された炉壁の形状に基づいてコークス炉の炉長方向及び炉高方向における炉壁の窪みの位置及び深さを特定するとともに、計測座標を取得し、補正ステップでは、画像座標と計測座標とについて、炉壁の同一炉長方向位置における炉高方向の値の差分を算出し、炉高方向の値の差分に基づいて、炉高方向の炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との第２のずれ量を算出し、画像座標を第１のずれ量および第２のずれ量で補正してもよい。
【００２３】
また、画像座標取得ステップでは、炉壁画像から炉壁の目地位置を特定して、炉壁画像における炉壁の目地位置を表す目地位置画像座標を取得し、補正ステップでは、計測装置による異なる２つの炉長方向位置における計測座標に基づいて、目地位置画像座標との炉高方向差分をそれぞれ算出するとともに、２つの炉長方向位置間の距離を算出し、炉高方向差分と距離とに基づいて、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との回転ずれ量を算出し、画像座標を第１のずれ量、第２のずれ量及び回転ずれ量で補正してもよい。
【００２４】
炉壁補修方法は、炉底に対する補修装置の傾きを傾斜計により測定する傾斜測定ステップをさらに含んでもよい。このとき、補正ステップは、傾斜計により測定された傾きを炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との回転ずれ量として、画像座標を、第１のずれ量および回転ずれ量で補正する。
【００２５】
補正ステップでは、下記式（ａ）より第２のずれ量Δｙを算出し、画像座標を、第１のずれ量、第２のずれ量及び回転ずれ量で補正してもよい。
Δｙ＝Ｙ０−（Ｘ０×tanθ）−Ｔ×cosθ      ・・・（ａ）
ここで、
Ｙ０：炉底から補修装置の支点までの炉高方向の距離、
θ：傾斜計によって計測された補修装置の傾斜角度、
Ｘ０：補修装置の支点から補修装置の接地部の中心位置までの炉長方向の距離、
Ｔ：補修装置が傾斜していないときの補修装置の支点から補修装置の接地部の底部の接地面までの炉高方向の距離
である。
【００２６】
計測ステップでは、さらに、炉壁の少なくとも１つの炉長方向位置において、コークス炉の炉高方向における当該炉壁の形状を計測し、計測された炉壁形状から窪みの位置及び深さを特定し、計測座標取得ステップでは、コークス炉の炉長方向及び炉高方向における炉壁の窪みの位置及び深さに基づいて、計測座標を取得し、補正ステップでは、画像座標と計測座標とについて、炉壁の同一炉長方向位置における画像座標の炉高方向の値と計測座標の炉高方向の値との差分を算出し、炉高方向の値の差分に基づいて、炉高方向の炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との第２のずれ量を算出し、画像座標を第１のずれ量、第２のずれ量及び回転ずれ量で補正してもよい。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、炉壁全面に分布する角欠け欠損の位置を高速かつ正確に測定し、補修を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る炉壁補修システムの補修装置の装置構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る炉壁補修システムの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図３】同実施形態に係る炉壁補修方法を示すフローチャートである。
【図４】同実施形態に係る炉壁補修の手順を説明するための説明図であって、炉壁画像から角欠け欠損位置を特定し、画像座標を取得する処理を示す。
【図５】同実施形態に係る炉壁補修の手順を説明するための説明図であって、レーザ変位計により炉壁の凹凸を検出し、画像座標のずれ量を取得する処理を示す。
【図６】同実施形態に係る炉壁補修の手順を説明するための説明図であって、補修経路を生成する処理を示す。
【図７】炉長方向のずれ量を算出する他の手法を説明するための説明図である。
【図８】図７の手法に基づき得られた補修経路を示す説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る炉壁補修システムの補修装置の装置構成を示す概略構成図である。
【図１０】同実施形態に係る炉壁補修システムの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】炉高方向及び回転方向の座標系のずれの補正量を傾斜計による計測値を用いて算出する場合の、炉壁補修方法を示すフローチャートである。
【図１２】炉壁画像の座標系Σｄと補修装置の座標系（すなわち、計測画像座標系）Σｒとの関係を示す説明図である。
【図１３】レーザ変位計により炉高方向の位置を２回計測して炉高方向及び回転方向の座標系のずれを算出し、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との補正を行う場合の、炉壁補修の手順を説明するための説明図である。
【図１４】炉高方向及び回転方向の座標系のずれの補正量を２回の炉高方向の計測値を用いて算出する場合の、炉壁補修方法を示すフローチャートである。
【図１５】炉高方向に関してレーザ変位計により炭化室の炉壁表面の凹凸を計測する処理を示す説明図である。
【図１６】炉壁画像の座標系と補修装置の座標系とが、炉長方向、炉高方向及び炉壁面内における回転方向にずれているときの炉壁画像の角欠け欠損位置と補修経路とのずれを示す説明図である。
【図１７】回転ずれ量Δθを２つの角欠け欠損の計測位置での炉高方向の炉壁表面の凹凸の計測座標と、水平目地の目地位置画像座標とから求める処理を説明する説明図である。
【図１８】炉壁の縦亀裂を示す説明図である。
【図１９】炉壁に生じた角欠け欠損の断面形状を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
＜１．概要＞
本実施形態に係る炉壁補修システムは、コークス炉の炉壁を補修するためのシステムであり、炉壁の角欠け欠損位置を取得するための診断装置と、診断装置により特定された炉壁の角欠け欠損を補修する補修装置とを備える。診断装置は、炉壁を撮影して炉壁の画像を取得する撮像装置から炉壁画像を取得し、炉壁画像に基づき角欠け欠損位置を特定し、補修装置へ出力する。補修装置は、この特定した炉壁の角欠け欠損位置に基づいて補修経路を生成し、補修材を炉壁の角欠け欠損に対して溶射する溶射装置を補修経路に基づいて制御して、角欠け欠損の補修を行う。なお、本実施形態において、角欠け欠損とは、図１８及び図１９上側に示すような複数の煉瓦を縦方向に貫く縦亀裂に沿って生じた、煉瓦１２の角部が欠けた角欠けをいい、炉壁画像を画像解析することで、欠損であることが明確に判断される程度のものをいう。
【００３１】
このような炉壁補修システムでは、診断装置にて、炉壁画像から角欠け欠損位置を点群座標として特定し、これらの点を結んで角欠け欠損を表す。すなわち、炉壁画像に対して画像処理を行うことで角欠け欠損の位置を特定する。炉壁に生じた角欠け欠損位置は変化しないため、炉壁画像は頻繁に取得する必要はなく、また、必ずしも補修作業の直前に角欠け欠損位置を測定しなくともよい。また、画像処理による角欠け欠損の特定は、炉壁の深さ情報を必要としないため、炉壁画像の取得タイミングは、角欠け欠損のＶ字形状の溝にカーボンが堆積した状態であってもよい。したがって、炉壁の撮像前に予め炉壁のカーボンを焼き飛ばさなくてもよい。このように、炉壁画像を用いて角欠け欠損位置を特定することで、補修作業の時間を短縮でき、柔軟に補修の計画を立てることが可能となる。
【００３２】
例えば、従来は、補修装置で角欠け欠損位置を特定するための測定を行った後、続けて角欠け欠損の補修作業を行うため、角欠け欠損位置の測定と補修作業とに必要な、まとまった時間だけ操業を中断する時間があったが、本発明では、例えば測定だけを先行して行い、全窯の角欠け欠損位置をデータベース化し、補修計画を練ってから、操業の短い中断時間等を利用して溶射を行う、といった効率的な補修が可能になる。
【００３３】
また、炉壁補修システムの診断装置と補修装置とは一体に構成することも可能であるが、これらを別々の装置とし、診断装置から補修装置へ角欠け欠損位置に関する情報を受け渡すことで、角欠け欠損補修作業を高速化することが可能となる。一般に、多関節マニピュレータである補修装置（溶射装置）は、狭隘な炭化室の空間的な制約のもと、高精度な位置決めを実現するために機体の剛性が必要であり、可動範囲が限定される。このため、補修装置の機構で角欠け欠損を特定するための測定を行うと、部分的な範囲でしか測定できないため、広範囲の高精度な測定には不向きである。したがって、診断装置と補修装置とを別々の装置とし、診断装置から補修装置へ角欠け欠損位置に関する情報を受け渡すことで、角欠け欠損補修作業の高速化が可能になる。
【００３４】
角欠け欠損位置に関する情報を診断装置から補修装置へと受け渡し、補修装置が溶射を行う点を、実際の炉壁の角欠け欠損位置に正確に位置決めするためには、診断装置と補修装置、それぞれの持つ座標系が表す角欠け欠損の位置を一致させることが望ましい。そこで、本実施形態に係る炉壁補修システムでは、補修装置によってレーザ変位計で簡易な炉壁の計測を行い、炉壁画像の画像座標と計測座標とを比較して、座標系の違いに起因する角欠け欠損位置のずれを補正することも可能にしている。
【００３５】
ここで、診断装置の座標系、及び補修装置の座標系は、コークス炉の任意の点を原点とするそれぞれの装置の持つ座標系であり、例えば、炉長方向の原点として炭化室炉壁の押出機側の窯入口位置、炉高方向の原点として炉底高さを指定する。一般に、別々に駆動される装置、または異なる台車上に設置された装置同士では、本実施形態に係る炉壁補修システムのようにシステムを構成する各装置が大型になると、駆動装置の精度や環境的な外乱により、各座標系を正確に一致させて駆動し、同一位置に位置決めすることは難しい。そのため、炉壁上の任意の位置に対して、装置が異なると数ｃｍ程度の座標のずれが発生する可能性がある。特に炉長方向は可動するストロークが長いため、炉高方向に比べてずれ量が大きくなる。したがって、診断装置と補修装置を異なる装置とする場合、亀裂のような細い線状の角欠け欠損部位に正確に位置決めを行うためには、各装置の座標系の違いに起因する角欠け欠損位置のずれの補正処理が重要となる。
【００３６】
以下、本実施形態に係る炉壁補修システムとこれによる炉壁補修方法について、詳細に説明していく。
【００３７】
＜２．第１の実施形態＞
［２−１．構成］
（１）補修装置構成
図１に、本発明の第１の実施形態に係る炉壁補修システムの補修装置１２０の装置構成について説明する。図１は、本実施形態に係る炉壁補修システムの補修装置１２０の装置構成を示す概略構成図である。
【００３８】
補修装置１２０は、コークス炉の炭化室に挿入され、診断装置により特定されたと壁の角欠け欠損を補修する装置である。補修装置１２０は、図１に示すように、炭化室と燃焼室とが交互に配置されたコークス炉の炉団方向に移動可能な台車２００に載置され、補修対象の炭化室の位置に移動可能に設けられている。
【００３９】
台車２００は、補修装置１２０の基部１０１が載置される載置台２０１と、載置台２０１を支持する一対の脚部２０２、２０３とからなる。脚部２０２、２０３は台車軌条２１１、２１３上に置かれており、台車２００はコークス炉の炉団方向に延設された台車軌条２１１、２１３に沿って移動される。載置台２０１には、補修装置１２０の基部１０１を支持する支持機構２２０が設けられている。支持機構２２０は、例えば図１に示すように、複数の支持ローラ２２１〜２２４から構成されている。補修装置１２０の基部１０１は、支持ローラ２２１〜２２４上を移動することで、補修装置１２０の先端部分に設けられたレーザ変位計（計測装置）１２１及び溶射装置１２６を炭化室内に挿入させたり、炭化室内から退避させたりすることができる。
【００４０】
補修装置１２０は、基部１０１と、本体部１０２と、接地部１０３と、位置決め機構１０５と、レーザ変位計１２１と、溶射装置１２６とを備える。基部１０１は、補修装置１２０の本体部１０２から炭化室外に向かって延設されており、台車２００上に載置されている。一方、接地部１０３、位置決め機構１０５、レーザ変位計１２１及び溶射装置１２６は、本体部１０２に対して基部１０１とは反対側に設けられている。接地部１０３は、本体部１０２が押出機側（ＰＳ）からガイド車側（ＣＳ）へ所定の距離以上炭化室内に挿入されると、炭化室内の炉底に接地し、本体部１０２を支持する。位置決め機構１０５は、補修装置１２０の先端部分に設けられたレーザ変位計１２１及び溶射装置１２６を所望の位置に移動させるための機構である。
【００４１】
位置決め機構１０５は、一端が本体部１０２に固定され、他端に接続部１０５ｂが設けられた、炉長方向に伸縮可能な第１の位置決め装置１０５ａと、一端が接続部１０５ｂに固定され、他端にレーザ変位計１２１及び溶射装置１２６が設けられた、炉高方向に移動可能な第２の位置決め装置１０５ｃとからなる。なお、本実施形態に係る第２の位置決め装置１０５ｃは、接続部１０５ｂを中心として炉高方向に回転することで、レーザ変位計１２１及び溶射装置１２６を炉高方向に上下に移動させるが、本発明はかかる例に限定されず、炉高方向に平行移動させる装置であってもよい。このような位置決め機構１０５により、補修装置１２０の先端部分のレーザ変位計１２１及び溶射装置１２６を、炉壁の所定の位置に移動させることができる。
【００４２】
レーザ変位計１２１は、コークス炉の炉壁表面の凹凸を計測する計測装置である。レーザ変位計１２１は、コークス炉の炭化室に挿入され、炉長方向に炭化室側の壁面を走査する。溶射装置１２６は、炉壁の角欠け欠損に対して補修材を吹き付ける装置である。溶射装置１２６は、位置決め機構１０５によって炉壁に対する溶射位置へ移動され、角欠け欠損へ向けて補修材の吹き付けを行う。角欠け欠損に沿って順次補修材が吹き付けられていくことで、炉壁が補修される。
【００４３】
（２）炉壁補修システム構成
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態に係る炉壁補修システム１００の構成について説明する。なお、図２は、本実施形態に係る炉壁補修システム１００の機能構成を示す機能ブロック図である。
【００４４】
本実施形態に係る炉壁補修システム１００は、図２に示すように、診断装置１１０と、補修装置１２０とを備える。
【００４５】
（診断装置）
診断装置１１０は、コークス炉の炭化室の炉壁の画像を撮像し、角欠け欠損位置を特定する装置である。診断装置１１０は、図２に示すように、撮像装置１１１と、炉壁画像取得部１１３と、画像座標取得部１１５と、画像データ記憶部１１７とを備える。
【００４６】
撮像装置１１１は、コークス炉の炉壁の画像を取得する装置である。撮像装置１１１は、コークス炉の炭化室に挿入され、炭化室側の炉壁の画像（以下、「炉壁画像」ともいう。）を取得する。撮像装置１１１としては、例えばラインカメラが用いられる。ラインカメラは、その視野を線状またはスリット状として画像を撮影するカメラであり、例えば、ＣＣＤ(Charge  Coupled  Device)等の撮像素子を直線状に配列して構成することができる。撮像装置１１１は、炉長方向に沿って移動されつつ、炭化室側の炉壁を撮影する。撮像装置１１１は、炉壁全体のうち少なくとも補修対象となる領域の画像を取得可能であればよく、取得された各領域の画像から炉壁全体の画像を生成してもよい。撮像装置１１１により取得された炉壁の画像は、炉壁画像取得部１１３へ出力される。
【００４７】
炉壁画像取得部１１３は、撮像装置１１１から入力された炉壁画像を取得し、画像座標取得部１１５へ出力する。また、炉壁画像取得部１１３は、炉壁画像を画像データ記憶部１１７に記録する。
【００４８】
画像座標取得部１１５は、撮像装置１１１により取得された炉壁画像から角欠け欠損を特定し、特定した角欠け欠損を炉壁画像における座標情報として表す。炉壁画像から特定された角欠け欠損の座標を、画像座標ともいう。画像座標は、炉壁画像に基づき診断装置１１０の座標系で表される、炉壁面内における角欠け欠損の位置を表す（ｘ，ｙ）座標である。炉壁画像に含まれる角欠け欠損の特定は、例えば炉壁画像の輝度の相違に基づき特定することができる。画像座標取得部１１５は、角欠け欠損の画像座標を補修装置１２０へ出力する。
【００４９】
画像データ記憶部１１７は、撮像装置１１１により取得された炉壁画像及びこれに関する情報を記憶する。画像データ記憶部１１７は、少なくとも炉壁画像を保持し、炉壁画像及びこれに関する情報として例えば画像座標取得部１１５により取得された角欠け欠損の画像座標を記憶してもよい。
【００５０】
（補修装置）
補修装置１２０は、コークス炉の炉壁に生じた角欠け欠損を補修する装置であって、レーザ変位計１２１と、計測座標取得部１２２と、補正処理部１２３と、補修経路生成部１２４と、制御部１２５と、溶射装置１２６とからなる。
【００５１】
レーザ変位計１２１は、コークス炉の炉壁表面の凹凸を計測する計測装置である。レーザ変位計１２１は、コークス炉の炭化室に挿入され、炉長方向に炭化室側の壁面を走査する。レーザ変位計１２１は、少なくとも１回、炉長方向に壁面を走査し、炉壁表面の凹凸を、炉壁のある高さ位置における炉長方向の位置及び炉壁の厚さ方向の深さを計測する。レーザ変位計１２１による計測結果は、計測座標取得部１２２へ出力される。
【００５２】
計測座標取得部１２２は、レーザ変位計１２１による計測結果に基づいて、炉壁の炉長方向における角欠け欠損の位置を特定し、座標情報として表す。レーザ変位計１２１による計測結果に基づき得られた座標情報を、計測座標ともいう。計測座標は、補修装置１２０に搭載された計測装置（レーザ変位計１２１）によって炉壁の厚さ方向の深さが測定されたときの計測装置の位置を表す、補修装置１２０の座標系での座標（ｘ，ｙ）である。計測座標では、炉長方向（Ｘ方向）及び炉高方向（Ｙ方向）における位置に加え、炉壁の厚さ方向（Ｚ方向）も表してもよい。これにより、炉壁面において角欠け欠損が生じている炉壁の厚さ方向の位置もわかるようになる。計測座標取得部１２２は、角欠け欠損の計測座標を補正処理部１２３へ出力する。
【００５３】
補正処理部１２３は、画像座標により特定された角欠け欠損位置を、計測座標を用いて補正する。画像座標は、炉壁画像上での角欠け欠損位置を表しており、補修装置１２０の座標系における角欠け欠損位置とずれが生じる場合もある。補正処理部１２３は、画像座標を、補修装置１２０によって炉壁を走査して取得された計測座標に基づき、上記のずれを補正する。なお、補正処理部１２３による具体的な座標補正処理については後述する。補正処理部１２３は、補正後の画像座標を補修経路生成部１２４へ出力する。
【００５４】
補修経路生成部１２４は、画像座標に基づいて、補修装置１２０により角欠け欠損を補修するために溶射装置１２６を移動させる経路を表す補修経路情報を生成する。補修経路情報は、角欠け欠損の画像座標を結んだ線情報であり、補修材を吹き付ける順序を示す。補修経路情報は、補正処理部１２３により補正された画像座標を用いて生成されることにより、より正確に角欠け欠損に対して補修材を吹き付けることが可能となる。なお、炉壁画像と実際の炉壁との誤差が小さい場合等では、画像座標取得部１１５にて取得された画像座標をそのまま用いて補修経路情報を生成してもよい。補修経路生成部１２４は、生成した補修経路情報を制御部１２５へ出力する。
【００５５】
制御部１２５は、補修経路生成部１２４から入力された補修経路情報に基づいて、補修部である溶射装置１２６を駆動させる。溶射装置１２６は、炉壁の角欠け欠損に対して補修材を吹き付ける装置であって、制御部１２５の制御情報に基づき動作する。具体的には、溶射装置１２６は、補修経路情報に基づく制御部１２５の指示により、炉壁に対する溶射位置へ移動し、角欠け欠損へ向けて補修材の吹き付けを行う。角欠け欠損に沿って順次補修材が吹き付けられていくことで、炉壁が補修される。
【００５６】
以上、本実施形態に係る炉壁補修システム１００の機能構成について説明した。なお、診断装置１１０及び補修装置１２０は、補修装置１２０について示した図１のように、これらの装置を炭化室内へ挿入可能な機構を有する台車に搭載され、挿入された各炭化室について、炉壁の状態を表す情報の取得、または炉壁の補修を行う。各装置は、同一の台車に設置されてもよく、異なる台車にそれぞれ設置されてもよい。
【００５７】
［２−２．炉壁補修方法］
以下、図３〜図６に基づいて、本実施形態に係る炉壁補修システム１００による炉壁補修方法について説明する。なお、図３は、本実施形態に係る炉壁補修方法を示すフローチャートである。図３〜図６は、炉壁補修の手順を説明するための説明図である。以下において、Ｘ方向は炉長方向であり、水平方向あるいは押出方向でもある。Ｙ方向は炉高方向である。また、Ｚ方向は炉幅方向であり、炉壁の「厚さ方向」ともいう。したがって、炉壁の「高さ」はＹ方向における長さを表しており、炉壁の「深さ」はＺ方向における長さを表している。
【００５８】
（炉壁画像取得）
実施形態に係る炉壁補修システム１００による炉壁補修方法では、図３に示すように、まず、撮像装置１１１によりコークス炉の炭化室の炉壁を撮影し、炉壁画像の取得が行われる（Ｓ１００）。炉壁画像は、少なくとも補修装置１２０にて補修可能な領域について取得されればよいが、炉壁全体について補修を行う場合には、炉壁全体の画像が取得されるとよい。炉壁画像の取得は、例えば特許文献３に記載の技術を用いて行ってもよい。特許文献３に記載の技術では、視野が線状またはスリット状のカメラをコークス炉の炭化室内部に挿入して炉長方向への移動と撮影とを繰り返し行い、取得された複数の画像を順次つなぎ合わせて炉壁全体の画像を生成することが可能である。本実施形態では、炉壁画像は炉壁全体の画像であるとする。この場合、炉壁全体の画像は、図４右上に示す炉壁画像５０−１、５０−２、５０−３、・・・のように、炭化室（窯）毎にそれぞれ取得される。撮像装置１１１は、取得した炉壁画像を炉壁画像取得部１１３へ出力する。
【００５９】
（画像座標取得）
次いで、画像座標取得部１１５は、炉壁画像取得部１１３から入力された炉壁画像から炉壁に生じた角欠け欠損位置を特定し、画像座標として表す（Ｓ１１０）。画像座標は、炉壁画像での基準位置に対する角欠け欠損位置を数値的に表す情報である。ここで、図４に、炉壁全体の炉壁画像中の一部の領域Ａについての拡大画像５０Ａを示す。拡大画像５０Ａでは、３本の角欠け欠損＃１、＃２、＃３が確認されている。炉壁画像から角欠け欠損を特定する方法としては、例えば輝度値の違いより行うことができる。炉壁画像中において、組み合わされた煉瓦の目地や角欠け欠損は、損傷のない煉瓦面と大きく異なる輝度値で現れる。例えば、煉瓦面が黒に近い（すなわち、輝度値が０に近い）状態で炉壁画像に現れるとき、角欠け欠損は白に近い（すなわち、輝度値が大きい）状態で現れる。このように、画像座標取得部１１５は、炉壁画像に基づき角欠け欠損を特定することができる。
【００６０】
そして、画像座標取得部１１５は、炉壁画像から特定した角欠け欠損位置を座標により表す。角欠け欠損位置は、角欠け欠損の中心を通る線上のある位置を示しており、角欠け欠損位置を結ぶことで角欠け欠損の中心を通る線を得ることができる。図４に示すように、炉壁画像の座標を炉長方向Ｘｄ、炉高方向Ｙｄとして、炉壁画像における各角欠け欠損位置（すなわち、角欠け欠損位置を表す画像座標）Ｐｄｉは（ｘｄｉ、ｙｄｉ）で表される。添字ｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｎ）は、角欠け欠損を表す点群の各点を示している。各点の間隔は、隣接する点を結ぶ線分と実際の角欠け欠損とのずれが、角欠け欠損を平坦に補修する上で許容可能な程度に十分小さければよい。このように、角欠け欠損位置を点群の座標で表すことで、角欠け欠損が生じている位置を正確に表すことができ、角欠け欠損に対して補修を的確に行うことが可能となる。
【００６１】
（計測座標取得）
一方で、レーザ変位計１２１により炭化室の炉壁表面の凹凸が計測され、計測結果に基づき炉壁表面の凹凸を表す計測座標が取得される（Ｓ１２０）。レーザ変位計１２１は、炉壁の炉高方向の位置を固定した状態で、レーザを炉壁に照射し、炉長方向（Ｘ方向）に炭化室内を走査する。これにより、炉壁表面の凹凸形状が計測される。レーザ変位計１２１の計測結果は計測座標取得部１２２に出力され、計測座標取得部１２２により計測座標として表される。
【００６２】
計測座標は、図５に示すように、炉長方向Ｘｒ、炉高方向Ｙｒとして、（ｘｒｊ，ｙｒｊ，ｚｒｊ）（ｊ＝１、２、・・・、ｍ）で表される、補修装置１２０の座標系で表された座標である。なお、計測座標の添字ｊは、各炉壁における走査線Ｌｓを表す各計測点を示している。計測点の間隔は、少なくとも炉長方向における角欠け欠損の位置、または角欠け欠損の溝形状を識別できる程度であればよい。図５の例では、レーザ変位計１２１による走査線Ｌｓは高さ位置ｙＬでの１本であるから、この走査線Ｌｓの計測座標は（ｘｒｊ，ｙＬ，ｚｒｊ）で表される。走査線Ｌｓの数は、各炉壁画像について少なくとも１つ以上あればよい。レーザ変位計１２１の測定結果により得られた計測座標より、実際に炉壁に生じている角欠け欠損のＶ字形状の溝の位置、及び健全な炉壁面から溝の深さ（すなわち、炉壁の厚さ方向（Ｚｒ方向）における溝の深さ）ｈがわかる。図５では、走査線Ｌｓを模式的に示しており、計測位置ｙＬにおいて炉壁面より窪んでいる部分を突出した形状で表している。すなわち、走査線Ｌｓの突出部分は、角欠け欠損が生じ、図１９に示したようなＶ字形状の溝となっている部分である。
【００６３】
（座標のずれ量算出）
その後、補正処理部１２３により、ステップＳ１１０にて取得された画像座標と計測座標とのずれ量が算出される（Ｓ１３０）。画像座標は、撮像装置１１１により取得された炉壁画像の座標系における値であり、補修装置１２０の座標系との間にずれが生じている場合もある。画像座標が補修装置１２０の座標系からずれたままであると、角欠け欠損の位置が正確に表されないため、炉壁の補修を正しく行うことができない。そこで、補正処理部１２３は、ステップＳ１２０で取得された計測座標を用いて、画像座標と計測座標とのずれ量を算出する。
【００６４】
画像座標と計測座標とのずれ量は、具体的には、図５に示すように、ステップＳ１１０にて特定された角欠け欠損の、炉壁の炉高方向（Ｙｒ方向）の位置ｙＬにおける走査線Ｌｓの突出部分と角欠け欠損の位置との炉長方向（Ｘｒ方向）における差である。炉壁画像が補修装置１２０の座標系に一致していると、走査線Ｌｓの突出部分は角欠け欠損の位置と略一致する。しかし、炉壁画像が補修装置１２０の座標系からずれると、走査線Ｌｓの突出部分は炉壁画像中の角欠け欠損の位置からずれた位置に現れる。炉壁の角欠け欠損は、実際にはこの走査線Ｌｓの突出部分にあることから、補正処理部１２３は、走査線Ｌｓの突出部分の位置に炉壁画像中の角欠け欠損が位置するように、炉長方向におけるずれ量Δｘを算出する。なお、炉高方向のずれ量については、例えば、上記特許文献３の図２に記載の装置や、上記特許文献２の図１に記載の装置のように、炉底に着地する構造の装置を用いることで、炉底を基準として高さを正確に位置決めできる。このため、画像座標と計測座標との炉高方向のずれ量は十分小さく、無視できる。
【００６５】
具体的には、走査を行った高さ位置ｙＬにおける角欠け欠損の画像座標と、当該角欠け欠損に最も近い走査線Ｌｓの突出部分との距離の差を取ることで、ずれ量（第１のずれ量）Δｘを算出することができる（すなわち、Δｘ＝ｘｒ−ｘｄ）。図５の例では、炉壁画像中の角欠け欠損＃１はずれ量Δｘ１だけずれており、角欠け欠損＃２はずれ量Δｘ２だけずれており、角欠け欠損＃３はずれ量Δｘ３だけずれている。なお、画像座標の補正は、各角欠け欠損について求めたずれ量（Δｘ１、Δｘ２、・・・）をそれぞれ用いてもよく、あるいはすべての角欠け欠損について同一のずれ量Δｘを設定してもよい。同一のずれ量Δｘを設定する場合、当該ずれ量Δｘは、例えば各角欠け欠損のずれ量（Δｘ１、Δｘ２、・・・）の平均値としてもよく、各角欠け欠損のずれ量（Δｘ１、Δｘ２、・・・）のうち任意に選択された１つとしてもよい。
【００６６】
（画像座標の補正）
そして、補正処理部１２３は、ステップＳ１３０にて取得されたずれ量Δｘを用いて画像座標を補正し、補修装置１２０の溶射装置１２６から見た角欠け欠損位置座標とする（Ｓ１４０）。すなわち、各角欠け欠損の座標は（ｘｄｉ＋Δｘ、ｙｄｉ）で表される。炉長方向（Ｘｒ方向）における角欠けのずれ量Δｘは、同一の角欠け欠損についてはほぼ同一であり、炉高方向（Ｙｒ方向）においてずれ量Δｘはほとんど変化しない。したがって、レーザ変位計１２１による走査は、炉壁の炉高方向に少なくとも１回行えばよい。したがって、角欠け欠損＃１、角欠け欠損＃２、角欠け欠損＃３を表す画像座標は、すべてずれ量Δｘ（角欠け毎にずれ量が設定される場合にはそれぞれのずれ量）により補正される。こうして、補修装置１２０の座標系に対応した角欠け欠損位置座標を取得することができる。
【００６７】
（補修経路生成、補修作業）
ステップＳ１４０にて角欠け欠損位置座標が取得されると、補修経路生成部１２４は、炉壁の炉高方向に隣接する角欠け欠損位置座標（ｘｄｉ＋Δｘ、ｙｄｉ）を結び、溶射装置１２６により補修材を吹き付ける補修経路Ｌを生成する（Ｓ１５０）。ここで、効率的に補修材の吹き付けを行うため、補修経路Ｌは角欠け欠損を一筆書きに繋ぐ経路とするのがよい。例えば、図６に示すように、角欠け欠損＃１の上部から下部に向かって順に補修材の溶射を行った後、次に角欠け欠損＃２の下部から上部に向かって補修材を投射する。そして、角欠け欠損＃３の上部から下部に向かって順に補修材を溶射する。このように、ジグザグな補修経路Ｌを設定することで、溶射装置１２６の移動及び補修作業を効率よく行うことができる。なお、補修装置１２０を炉高方向へ移動させ、角欠け欠損＃１、＃２、＃３を補修する補修区間では、補修装置１２０は適量の補修材を吹き付けるための所定の速度で移動されるが、補修が完了した角欠け欠損の位置から次の補修対象の角欠け欠損の位置へ移動する移動区間では、補修装置１２０は高速で移動される。
【００６８】
補修経路生成部１２４は、補修経路Ｌを生成すると制御部１２５へ出力する。制御部１２５は、補修経路生成部１２４から入力された補修経路Ｌにしたがって、溶射装置１２６が補修材を炉壁の角欠け欠損に対して吹き付けるように溶射装置１２６を駆動する。溶射装置１２６による溶射条件は、角欠け欠損のＶ字形状の溝の断面形状が略一定である知見に基づき、すべての角欠け欠損の深さがｈであるとして設定してもよい。これにより、図１９下側に示すように角欠け欠損のＶ字形状の溝に対して補修材が吹き付けられ、炉壁が補修される（Ｓ１６０）。
【００６９】
［２−３．まとめ］
以上、本発明の第１の実施形態に係るコークス炉の炉壁補修システム１００とこれによる炉壁補修方法について説明した。本実施形態に係る炉壁補修方法では、診断装置１１０により炉壁画像に対して画像処理を行うことで炉壁の角欠け欠損位置を特定するので、補修装置によって炉壁を測定して角欠け欠損位置を特定する場合と比較して、高速に角欠け欠損位置を特定することが可能となる。また、炉壁画像の画像処理から角欠け欠損位置を特定することにより、診断装置１１０による角欠け欠損位置を特定する処理と、補修装置１２０により炉壁の補修を行う処理とを切り分けることが可能となる。したがって、角欠け欠損の補修を行うより前に角欠け欠損位置の特定をしておき、炉壁の補修作業が可能となったときには、予め作成された補修経路Ｌに従って補修を行うといった作業が可能となる。これにより、炉壁に生じた角欠け欠損の補修を短時間で、かつ効率的に行うことが可能となる。
【００７０】
したがって、従来、作業時間がかかるために作業機会に制限のあった角欠け欠損の補修を、適切なタイミングで実施することが可能になり、その結果、角欠け欠損のＶ字形状の溝に起因するコークス押出時の抵抗が減り、押詰まりを回避できるため、コークスの減産を減らすことができる。また、炉壁の強度低下を低減することができ、コークス炉の設備寿命を延命できる。さらに、炉壁に発生した角欠け欠損の位置を計測する計測時間が短縮されるため、炉内が空である時間を短縮できる。コークス炉の炉壁は珪石煉瓦で構成され、冷却時の急激な膨張収縮によって損傷しやすいが、炉内が空となる時間が短縮されることで、炉壁の冷却に伴う煉瓦の損傷を最小限にすることができる。
【００７１】
なお、上記説明では、炉壁画像の座標系と補修装置１２０の座標系と炉長方向のずれを、任意の１つの炉高方向における高さ位置における角欠け欠損の画像座標と、当該角欠け欠損に最も近い走査線Ｌｓの突出部分との距離の差を取り求めたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば図７に示すように、レーザ変位計１２１により２つの高さ位置ｙＬ１、ｙＬ２について走査を行い、各角欠け欠損＃１、＃２、＃３についてそれぞれ２箇所で炉長方向のずれ量を求め、その平均値を各角欠け欠損＃１、＃２、＃３のずれ量Δｘ１、Δｘ２、Δｘ３としてもよい。すなわち、角欠け欠損＃１について、高さ位置ｙＬ１でのずれ量がｄ１、高さ位置ｙＬ２でのずれ量がｄ３であったとき、角欠け欠損＃１としてのずれ量Δｘはｄ１とｄ３との平均値となる。同様に、角欠け欠損＃３について、高さ位置ｙＬ１でのずれ量がｄ２、高さ位置ｙＬ２でのずれ量がｄ４であったとき、角欠け欠損＃３としてのずれ量Δｘはｄ２とｄ４との平均値となる。かかるずれ量に基づき、上記説明のように、図８の補修経路Ｌが作成される。このようにずれ量を決定することで、炉壁画像の座標系と補修装置１２０の座標系との補正をより高精度に行うことができる。
【００７２】
＜３．第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態の炉壁補修システムについて説明する。本実施形態に係る炉壁補修システムは、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との補正を、炉長方向だけでなく、炉高方向あるいは炉壁面内における回転方向についても行う点で第１の実施形態と相違する。炉高方向及び回転方向の補正は、例えば、傾斜計を用いて行う方法、レーザ変位計１２１により炉高方向の位置を２回計測して行う方法がある。以下、各方法についてそれぞれ説明する。なお、以下では、第２の実施形態の炉壁補修システムについて第１の実施形態との相違点を主として説明し、同一の構成及び機能についての詳細な説明は省略する。
【００７３】
（Ａ．傾斜計を用いた補正方法）
まず、図９〜図１２に基づいて、傾斜計を用いて炉壁面内における回転方向の座標系のずれ、さらには炉高方向の座標系のずれを算出し、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との補正を行う場合について説明する。
【００７４】
［Ａ−１．構成］
（１）補修装置構成
図９に、本実施形態に係る炉壁補修システムの補修装置１２０の装置構成を示す。本実施形態に係る補修装置１２０は、図１に示した第１の実施形態と同様であるが、補修装置１２０の本体部１０２に、炭化室の炉底に対する補修装置１２０の傾きを測定する傾斜計１２７及び炉底計測計１２８を備える点で相違する。
【００７５】
補修装置１２０は、本体部１０２が押出機側（ＰＳ）からガイド車側（ＣＳ）へ所定の距離以上炭化室内に挿入されると、図９に示すように、基部１０１が台車２００の支持機構２２０の炭化室側にもっとも近い支持ローラ２２４との接触点Ｐ１を支点として、炉高方向に回転する。その結果、本体部１０２に設けられた接地部１０３の底部１０４が炉底に着地する。補修装置１２０は炉底に対して傾斜角度θ（Δθ（後述の「回転ずれ量」に相当））だけ傾いた状態で、補修作業を行うことになる。なお、底部１０４は、接地部１０３に対し、接地部１０３との接続部である中心位置１０４ａにおいて回転可能に設けられている。傾斜計１２７は、傾斜角度θを測定する装置である。補修装置１２０の傾斜は、このような補修装置１２０を炭化室に所定の距離以上挿入されたときに生じる装置が前傾する場合以外にも、台車軌条２１１、２１３のレベル差による台車２００の傾きに起因する場合や、位置決め機構１０５の撓み等によっても生じる。
【００７６】
そこで、本実施形態では、補修装置１２０に傾斜計１２７を設け、測定された補修装置１２０の傾斜角度θに基づき炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との補正を行うことで、より正確な補修経路を生成できるようにしている。この際、レーザ変位計１２１の炉底からの高さ位置を測定するため、補修装置１２０の先端部分には炉底計測計１２８が設けられている。炉底計測計１２８は、例えばレーザ距離計等であって、レーザ変位計１２１の近傍に設けられる。補修装置１２０の接地部１０３の底部１０４が着地した位置において炉底に堆積物が存在すると、傾斜計１２７により測定された傾斜角度θのみから算出されるレーザ変位計１２１の炉底からの距離にずれが生じる。あるいは、補修装置１２０が台車２００に対して傾きつつあるが、接地部１０３の底部１０４が炉底に着地していない場合にも、傾斜計１２７により測定された傾斜角度のみから算出されるレーザ変位計１２１の炉底からの距離にずれが生じる。そこで、炉底計測計１２８によりレーザ変位計１２１の炉底からの高さ位置Ｈを測定することで、実際のレーザ変位計１２１の高さ位置を正確に測定することができる。
【００７７】
（２）炉壁補修システム構成
本実施形態に係る炉壁補修システム１００の機能構成を図１０に示す。図１０に示すように、炉壁補修システム１００は、第１の実施形態と同様、診断装置１１０と、補修装置１２０とを備える。
【００７８】
診断装置１１０は、第１の実施形態と同様に構成される。すなわち、コークス炉の炭化室の炉壁の画像を撮像し、角欠け欠損位置を特定する装置である。診断装置１１０は、図２に示すように、撮像装置１１１と、炉壁画像取得部１１３と、画像座標取得部１１５と、画像データ記憶部１１７とを備えている。
【００７９】
補修装置１２０は、コークス炉の炉壁に生じた角欠け欠損を補修する装置であって、レーザ変位計１２１と、計測座標取得部１２２と、補正処理部１２３と、補修経路生成部１２４と、制御部１２５と、溶射装置１２６と、傾斜計１２７と、炉底計測計１２８とからなる。レーザ変位計１２１、計測座標取得部１２２、補正処理部１２３、補修経路生成部１２４、制御部１２５及び溶射装置１２６については、第１の実施形態と同様に機能するため、ここでは説明を省略する。詳細な処理の違いについては、後述の炉壁補修方法の説明にて行う。
【００８０】
傾斜計１２７及び炉底計測計１２８を備える点で、第１の実施形態に係る補修装置１２０と異なる。傾斜計１２７により測定された傾斜角度θ及び炉底計測計１２８により測定されたレーザ変位計の炉底からの高さ位置Ｈは補正処理部１２３に入力され、補正処理部１２３により補正処理が行われる。なお、少なくとも傾斜計１２７による補修装置１２０の傾斜角度θが測定されれば、炉高方向における補正は可能であるため、補修装置１２０は必ずしも炉底計測計１２８を備えていなくともよい。炉底計測計１２８を備えることで、より正確にレーザ変位計１２１の炉底からの高さ位置を測定できる。
【００８１】
［Ａ−２．炉壁補修方法］
以下、図１１に基づいて、炉長方向の座標系のずれと、傾斜計１２７による計測値（すなわち傾斜角度θ）を用いた回転方向の座標系のずれを算出し、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との補正を行う場合の本実施形態に係る炉壁補修システム１００による炉壁補修方法について説明する。なお、図１１は、回転方向の座標系のずれの補正量を傾斜計による計測値を用いて算出する場合の、炉壁補修方法を示すフローチャートである。
【００８２】
（炉壁画像取得）
本実施形態に係る炉壁補修システム１００による炉壁補修方法では、図１１に示すように、まず、撮像装置１１１によりコークス炉の炭化室の炉壁を撮影し、炉壁画像の取得が行われる（Ｓ２００）。ステップＳ２００の処理は、第１の実施形態に係るステップＳ１００の処理と同様に行うことができる。
【００８３】
（画像座標取得）
次いで、画像座標取得部１１５は、炉壁画像取得部１１３から入力された炉壁画像から炉壁に生じた角欠け欠損位置を特定し、画像座標として表す（Ｓ２１０）。ステップＳ２１０の処理は、第１の実施形態に係るステップＳ１１０の処理と同様に行うことができる。
【００８４】
（計測座標取得）
一方で、レーザ変位計１２１により炭化室の炉壁表面の凹凸が計測され、計測結果に基づき炉壁表面の凹凸位置を表す計測座標が取得される（Ｓ２２０）。ステップＳ２２０の処理は、第１の実施形態に係るステップＳ１２０の処理と同様に行うことができる。レーザ変位計１２１は、炉壁の炉高方向の位置を固定した状態で、レーザを炉壁に照射し、炉長方向（Ｘ方向）に炭化室内を走査する。これにより、炉壁表面の凹凸形状が計測される。レーザ変位計１２１の計測結果は計測座標取得部１２２に出力され、計測座標取得部１２２により計測座標として表される。
【００８５】
（座標のずれ量算出）
その後、補正処理部１２３により、ステップＳ２１０にて取得された画像座標と計測座標との炉長方向におけるずれ量Δｘが算出される（Ｓ２３０）。ステップＳ２３０の処理は、第１の実施形態に係るステップＳ１３０の処理と同様に行うことができる。
【００８６】
（回転ずれ量測定）
また、傾斜計１２７により、補修装置１２０の傾斜角度θが測定される（Ｓ２４０）。傾斜計１２７により測定される補修装置１２０の傾斜角度θは、炉長方向をＸ方向、炉高方向をＹ方向としたとき、ＸＹ平面で表される炉壁面に対する画像座標系の回転ずれ量Δθと考えられる。傾斜計１２７は、測定した補修装置１２０の傾斜角度θを回転ずれ量Δθとして補正処理部１２３へ出力する。なお、炉底計測計１２８も補修装置１２０に設けられているときには、この際、傾斜計１２７による傾斜角度θの測定とともに炉底計測計１２８によりレーザ変位計１２１の炉底からの高さ位置Ｈも測定してもよい。炉底計測計１２８により測定された高さ位置Ｈは、補正処理部１２３へ出力される。
【００８７】
（画像座標の補正）
そして、補正処理部１２３は、ステップＳ２３０にて取得された炉長方向のずれ量Δｘ及びステップＳ２４０にて取得された回転ずれ量Δθ、さらにレーザ変位計１２１の炉底からの高さ位置Ｈも取得されている場合には炉高方向のずれ量Δｙを用いて画像座標を補正し、補修装置１２０の溶射装置１２６から見た角欠け欠損位置座標とする（Ｓ２５０）。
【００８８】
炉高方向のずれ量（第２のずれ量）Δｙは、炉長方向のずれ量Δｘと同様にして求められる。すなわち、走査を行った炉長位置ＸＬにおける角欠け欠損の画像座標と、当該角欠け欠損に最も近い走査線Ｌｓｘにおいて炉幅方向に突出する（図１５においては便宜上、炉長方向に突出するように図示している）突出部分との、炉高方向の距離を取ることで、炉高方向のずれ量Δｙを算出することができる（すなわち、「Δｙ＝ｙｒ−ｙｈ」。「ｙｈ」は予め設計上決定された既知の水平目地高さを示す）。後述する図１６の例では、炉壁画像中の角欠け欠損＃１は炉高方向にずれ量Δｙ１だけずれており、角欠け欠損＃２は炉高方向にずれ量Δｙ２だけずれており、角欠け欠損＃３は炉高方向にずれ量Δｙ３だけずれている。なお、画像座標の補正は、各角欠け欠損について求めた炉高方向のずれ量（Δｙ１、Δｙ２、・・・）をそれぞれ用いてもよく、あるいはすべての角欠け欠損について同一のずれ量Δｙを設定してもよい。同一のずれ量Δｙを設定する場合、当該ずれ量Δｙは、例えば各角欠け欠損の炉高方向のずれ量（Δｙ１、Δｙ２、・・・）の平均値としてもよく、各角欠け欠損の炉高方向のずれ量（Δｙ１、Δｙ２、・・・）のうち任意に選択された１つとしてもよい。
【００８９】
また、炉高方向のずれ量（第２のずれ量）Δｙは、補修装置１２０の接地部１０３の底部１０４が堆積物上に着地した際の底部１０４から炉底までの距離に等しいため、以下の手順で算出してもよい。
【００９０】
まず、補修装置１２０の接地部１０３を炉底に設置する。この際、支持ローラ２２４と補修装置１２０の基部１０１との接触点Ｐ１（すなわち、補修装置１２０の支点）から接地部１０３の中心位置１０４ａまでの炉長方向の距離Ｘ０を、補修装置１２０の基部１０１に設けられたロータリーエンコーダ（図示せず。）を用いて取得する。また、炉底から支持ローラ２２４と補修装置１２０の基部１０１との接触点Ｐ１（補修装置１２０の支点）までの炉高方向の距離Ｙ０を、レベル計（図示せず。）を用いて計測する。そして、補修装置１２０に設けられた傾斜計１２７を用いて補修装置１２０の傾斜角度θを計測する。
【００９１】
なお、補修装置１２０が傾斜していない状態から、炉内に着地するまでの際に、接地部１０３の底部１０４が下降する距離をＦ（図９参照）とすると、距離Ｆは炉長方向の距離Ｘ０と傾斜角度θを用いて、Ｆ＝Ｘ０×tanθによって算出される。また、図１に示すように、補修装置１２０が傾斜していないときの、接触点Ｐ１（すなわち、補修装置１２０の支点）から接地部１０３の底部１０４の接地面までの炉高方向の距離をＴとする。距離Ｔは補修装置１２０の仕様より予め決定されている値である。
【００９２】
このようにして取得された距離Ｘ０、距離Ｙ０、傾斜角度θ、距離Ｔを用いて、補修装置１２０は、炉長方向のずれ量である第２のずれ量（Δｙ）を以下の式（ａ）を用いて導出する。
【００９３】
Δｙ＝Ｙ０−Ｆ−Ｔ×cosθ
＝Ｙ０−（Ｘ０×tanθ）−Ｔ×cosθ      ・・・（ａ）
【００９４】
ここで、図１２に、炉壁画像の座標系Σｄと補修装置１２０の座標系（すなわち、計測画像座標系）Σｒとの関係を示す。補修装置１２０に傾斜が生じている場合、図１２に示すように、補修装置１２０の座標系Σｒは、炉壁画像の座標系Σｄに対して、炉長方向におけるずれ量（第１のずれ量）Δｘと回転ずれ量Δθとが生じている。さらに、補修装置１２０の接地部１０３が炉底に着地していなかったり、炉底の堆積物上に接地部１０３が着地してしまったりした場合には、炉高方向におけるずれ量（第２のずれ量）Δｙも生じる。これらのずれ量を考慮して炉壁画像により特定された角欠け欠損位置座標（ｘｄｉ、ｙｄｉ）を補正すると、各角欠け欠損の角欠け欠損位置座標（ｘｒｉ、ｙｒｉ）は下記式（１）で表すことができる。
【００９５】
【数１】
2018044161.tif 000003
【００９６】
なお、上記式（１）を下記式（１）’で表すと、各項は以下の内容を表している。
【００９７】
【数２】
2018044161.tif 000004
【００９８】
なお、上記式（１）において、第１の実施形態のように炉長方向のずれ量Δｘのみを補正するときには、Δθ及びΔｙは０となる。また、本実施形態において炉底計測計１２８による測定値（高さ位置Ｈ）を考慮しない場合には、Δｙは０となる。こうして、補修装置１２０の座標系に対応した角欠け欠損位置座標を取得することができる。
【００９９】
（補修経路生成、補修作業）
ステップＳ２５０にて角欠け欠損位置座標が取得されると、補修経路生成部１２４は、炉壁の炉高方向に隣接する角欠け欠損位置座標（ｘｄｉ、ｙｄｉ）を結び、補修装置１２０により補修材を吹き付ける補修経路Ｌを生成する（Ｓ２６０）。ステップＳ２６０の処理は、第１の実施形態に係るステップＳ１５０の処理と同様に行うことができる。補修経路生成部１２４は、補修経路Ｌを生成すると制御部１２５へ出力する。制御部１２５は、補修経路生成部１２４から入力された補修経路Ｌにしたがって、溶射装置１２６が補修材を炉壁の角欠け欠損に対して吹き付けるように溶射装置１２６を駆動する。これにより、図１９下側に示すように角欠け欠損のＶ字形状の溝に対して補修材が吹き付けられ、炉壁が補修される（Ｓ２７０）。
【０１００】
（Ｂ．炉高方向の位置を２回計測して行う補正方法）
次に図１３〜図１７に基づいて、レーザ変位計１２１により炉高方向の位置を２回計測して炉高方向の座標系のずれ、さらに回転方向の座標系のずれを算出し、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との補正を行う場合について説明する。
【０１０１】
［Ｂ−１．構成］
炉高方向の位置を２回計測して炉高方向の座標系のずれ、さらに回転方向の座標系のずれを算出する場合、炉壁補修システム１００の構成は、第１の実施形態と同様とすることができる。すなわち、上記のように、補修装置１２０に傾斜計１２７及び炉底計測計１２８を設けなくともよい。このため、傾斜計１２７により補修装置１２０の傾斜角度θを測定する場合と比較して装置構成を簡易にすることができる。炉壁補修システム１００の構成は、第１の実施形態と同様のため、ここでは説明を省略する。
【０１０２】
［Ｂ−２．炉壁補修方法］
本方法では、レーザ変位計１２１により炉高方向の位置を２回計測して炉高方向の座標系のずれ、さらに回転方向の座標系のずれを算出し、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との補正を行う。このため、図１３に示すように、第１の実施形態と同様に炉壁画像から特定される角欠け欠損（＃１、＃２、＃３）の角欠け欠損位置（すなわち、角欠け欠損位置を表す画像座標）Ｐｄｉは（ｘｄｉ、ｙｄｉ）を取得するとともに、炉高方向のずれ量を算出するために、炉壁画像から特定される炉高方向の目地位置を表す水平目地高さＹｈｉの特定が行われる。炉壁画像中において、組み合わされた煉瓦の目地は、損傷のない煉瓦面と大きく異なる輝度値で現れることから、水平目地高さは炉壁画像に基づき特定することができる。また、炉長方向において異なる２つの位置において炉高方向のずれ量を算出することで、回転ずれ量Δθを算出することができる。
【０１０３】
以下、図１４に基づいて、炉長方向の座標系のずれと、２回の炉高方向位置の計測から炉高方向の座標系のずれ、さらに回転方向の座標系のずれを算出し、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との補正を行う場合の本実施形態に係る炉壁補修システム１００による炉壁補修方法について説明する。なお、図１４は、炉高方向の座標系のずれ、さらに回転方向の座標系のずれの補正量を２回の炉高方向の計測値を用いて算出する場合の、炉壁補修方法を示すフローチャートである。
【０１０４】
（炉壁画像取得）
本実施形態に係る炉壁補修システム１００による炉壁補修方法では、図１４に示すように、まず、撮像装置１１１によりコークス炉の炭化室の炉壁を撮影し、炉壁画像の取得が行われる（Ｓ３００）。ステップＳ３００の処理は、第１の実施形態に係るステップＳ１００の処理と同様に行うことができる。
【０１０５】
（画像座標取得）
次いで、画像座標取得部１１５は、炉壁画像取得部１１３から入力された炉壁画像から炉壁に生じた角欠け欠損位置を特定し、画像座標として表す（Ｓ３１０）。ステップＳ３１０の処理は、第１の実施形態に係るステップＳ１１０の処理と同様に行うことができる。
【０１０６】
（計測座標取得（炉長方向））
一方で、まず、炉長方向に関してレーザ変位計１２１により炭化室の炉壁表面の凹凸が計測され、計測結果に基づき炉壁表面の凹凸を表す計測座標が取得される（Ｓ３２０）。ステップＳ３２０の処理は、第１の実施形態に係るステップＳ１２０の処理と同様に行うことができる。レーザ変位計１２１は、炉壁の炉高方向の位置を固定した状態で、レーザを炉壁に照射し、炉長方向（Ｘ方向）に炭化室内を走査する。これにより、炉壁表面の凹凸形状が計測される。レーザ変位計１２１の計測結果は計測座標取得部１２２に出力され、計測座標取得部１２２により計測座標として表される。
【０１０７】
（座標のずれ量算出（炉長方向））
その後、補正処理部１２３により、ステップＳ２１０にて取得された画像座標と計測座標との炉長方向におけるずれ量Δｘが算出される（Ｓ３３０）。ステップＳ３３０の処理は、第１の実施形態に係るステップＳ１３０の処理と同様に行うことができる。
【０１０８】
（計測座標取得（炉高方向））
次に、炉高方向に関して、レーザ変位計１２１により炭化室の炉壁表面の凹凸が計測され、計測結果に基づき炉壁表面の凹凸を表す計測座標が取得される（Ｓ３４０）。ステップＳ３４０の処理は、ステップＳ３２０の処理を炉高方向に行ったものであり、例えば図１５に示すように、計測位置ｘＬ１、ｘＬ２において、レーザ変位計１２１は、炉長方向の位置を固定した状態で、レーザを炉壁に照射し、走査線Ｌｓｘ１、Ｌｓｘ２に沿って炉高方向（Ｙ方向）に炭化室内を走査する。これにより、炉壁表面の炉高方向における凹凸形状が計測される。レーザ変位計１２１の計測結果は計測座標取得部１２２に出力され、計測座標取得部１２２により計測座標として表される。
【０１０９】
（座標のずれ量算出（炉高方向、回転方向））
その後、補正処理部１２３により、ステップＳ３４０にて取得された画像座標と計測座標との炉長方向におけるずれ量Δｙ及び回転ずれ量Δθが算出される（Ｓ３５０）。炉長方向におけるずれ量ΔｙはステップＳ３３０の処理を炉高方向に同様に行えばよい。回転ずれ量Δθは、炉長方向に沿った目地である水平目地の目地位置画像座標に基づき算出される。目地位置画像座標は、炉高画像における目地位置の座標である。
【０１１０】
ここで、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系とが、炉長方向だけでなく、炉高方向及び炉壁面内における回転方向においてもずれが生じている場合、図１６に示すように、炉壁画像から特定された角欠け欠損が生じている位置（角欠け欠損＃１、＃２、＃３）と、レーザ変位計１２１に基づき生成された補修経路とには炉長方向のずれ量Δｘと、炉高方向のずれ量Δｙ、回転ずれ量Δθが生じている。これを補正するため、ステップＳ３３０にて炉長方向のずれ量Δｘを算出し、ステップＳ３５０にて炉高方向のずれ量Δｙ及び回転ずれ量Δθが求められる。
【０１１１】
回転ずれ量Δθは、図１７に示すように、２つの角欠け欠損の計測位置ｘＬ１、ｘＬ２での炉高方向の炉壁表面の凹凸の計測座標と、水平の目地位置画像座標とから求めることができる。具体的には、まず、図１７上側に示すように、ある水平目地の炉高方向位置を基準として、これに対応する計測位置ｘＬ１、ｘＬ２での炉壁表面の凹凸位置をそれぞれ特定する。このとき、対応する水平目地の炉高方向位置からの計測位置ｘＬ１での凹凸位置の炉高方向へのずれ量をΔｙ１、対応する水平目地の炉高方向位置からの計測位置ｘＬ２での凹凸位置の炉高方向へのずれ量をΔｙ２とする。また、２つの角欠け欠損の計測位置ｘＬ１、ｘＬ２の炉長方向位置間距離（ｘＬ２−ｘＬ１）を算出する。回転ずれ量Δθは、２つの角欠け欠損の計測位置ｘＬ１、ｘＬ２の炉長方向位置間距離（ｘＬ２−ｘＬ１）に対する炉高方向へのずれ量の差分（Δｙ２−Δｙ１）より算出することができる。算出された回転ずれ量Δθは補正処理部１２３へ出力される。
【０１１２】
（画像座標の補正）
そして、補正処理部１２３は、ステップＳ３３０にて取得された炉長方向のずれ量Δｘ及びステップＳ３５０にて取得された回転ずれ量Δθ及び炉高方向のずれ量Δｙを用いて画像座標を補正し、補修装置１２０の溶射装置１２６から見た角欠け欠損位置座標とする（Ｓ３６０）。ステップＳ３６０での画像座標の補正は、上記式（１）に基づき行えばよい。
【０１１３】
（補修経路生成、補修作業）
ステップＳ３６０にて角欠け欠損位置座標が取得されると、補修経路生成部１２４は、炉壁の炉高方向に隣接する角欠け欠損位置座標（ｘｄｉ、ｙｄｉ）を結び、補修装置１２０により補修材を吹き付ける補修経路Ｌを生成する（Ｓ３７０）。ステップＳ３７０の処理は、第１の実施形態に係るステップＳ１５０の処理と同様に行うことができる。補修経路生成部１２４は、補修経路Ｌを生成すると制御部１２５へ出力する。制御部１２５は、補修経路生成部１２４から入力された補修経路Ｌにしたがって、溶射装置１２６が補修材を炉壁の角欠け欠損に対して吹き付けるように溶射装置１２６を駆動する。これにより、図１９下側に示すように角欠け欠損のＶ字形状の溝に対して補修材が吹き付けられ、炉壁が補修される（Ｓ３８０）。
【０１１４】
以上、本発明の第２の実施形態に係るコークス炉の炉壁補修システム１００とこれによる炉壁補修方法について説明した。本実施形態に係る炉壁補修方法では、第１の実施形態と同様、診断装置１１０により炉壁画像に対して画像処理を行うことで炉壁の角欠け欠損位置を特定するので、補修装置によって炉壁を測定して角欠け欠損位置を特定する場合と比較して、高速に角欠け欠損位置を特定することが可能となる。また、炉壁画像の画像処理から角欠け欠損位置を特定することにより、診断装置１１０による角欠け欠損位置を特定する処理と、補修装置１２０により炉壁の補修を行う処理とを切り分けることが可能となる。したがって、角欠け欠損の補修を行うより前に角欠け欠損位置の特定をしておき、炉壁の補修作業が可能となったときには、予め作成された補修経路Ｌに従って補修を行うといった作業が可能となる。これにより、炉壁に生じた角欠け欠損の補修を短時間で、かつ効率的に行うことが可能となる。
【０１１５】
したがって、従来、作業時間がかかるために作業機会に制限のあった角欠け欠損の補修を、適切なタイミングで実施することが可能になり、その結果、角欠け欠損のＶ字形状の溝に起因するコークス押出時の抵抗が減り、押詰まりを回避できるため、コークスの減産を減らすことができる。また、炉壁の強度低下を低減することができ、コークス炉の設備寿命を延命できる。さらに、炉壁に発生した角欠け欠損の位置を計測する計測時間が短縮されるため、炉内が空である時間を短縮できる。コークス炉の炉壁は珪石煉瓦で構成され、冷却時の急激な膨張収縮によって損傷しやすいが、炉内が空となる時間が短縮されることで、炉壁の冷却に伴う煉瓦の損傷を最小限にすることができる。
【０１１６】
さらに本実施形態に係る炉壁補修方法では、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との補正を、炉長方向だけでなく、炉高方向あるいは炉壁面内における回転方向についても行う。このため、より高精度に炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との補正を行うことができ、その結果、角欠け欠損の補修をより精度よく行うことができる。
【０１１７】
なお、上記説明では、炉長方向におけるずれ量Δｘと回転ずれ量Δθについて補正する場合を説明したが、炉高方向におけるずれ量Δｙが得られる場合には、例えば炉長方向によるずれ量Δｘと炉高方向におけるずれ量Δｙとに基づき、炉壁画像の座標系と補修装置の座標系との補正を行ってもよい。
【０１１８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１９】
例えば、上記実施形態では、補修装置１２０では計測座標を用いて画像座標の補正を行ったが、本発明はかかる例に限定されない。補正処理部１２３による補正処理は必ずしも必要でなく、補正を行わない場合には、画像座標を角欠け欠損位置座標として、補修経路Ｌを生成してもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１０      炉壁
１２      煉瓦
１４      亀裂
１６      角欠け欠損
２０      補修材
１００    炉壁補修システム
１１０    診断装置
１０３    接地部
１０４    底部
１１１    撮像装置
１１３    炉壁画像取得部
１１５    画像座標取得部
１１７    画像データ記憶部
１２０    補修装置
１２１    レーザ変位計（計測装置）
１２２    計測座標取得部
１２３    補正処理部
１２４    補修経路生成部
１２５    制御部
１２６    溶射装置（補修部）
１２７    傾斜計
１２８    炉底計測計
２００    台車
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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