(57)【要約】  光電式距離計を用いて、信号・所要時間の方法により目標とする空間を記録するための装置は、光信号、特にレーザー信号を送出するための送信器（Ｓ）と、目標とする空間内に有る物体によって反射された光信号、特にレーザー光線を受けるための受信器（Ｅ）とを備えている。更に、送信器（Ｓ）と受信器（Ｅ）の光軸を、有利には二つの直交する方向の間で偏向させるための走査器が配備されている。送信器（Ｓ）と受信器（Ｅ）の光軸は、ほぼ平行に延びる。更に、送出した光信号の所要時間又は位相位置から、距離値を算出して、この距離値と走査器の光線の偏向角とから個々のデータ要素の空間座標を得るための評価機器が有る。この装置は、架台（２１，２２，２４）の中空軸（３３，３４）を用いて軸支されている回転する測定ヘッド（８）と、中空軸（３３，３４）に対して軸方向に入射する光線を半径方向に偏向可能とするとともに、その逆も可能とする、測定ヘッド（８）に対して固定して配置されたミラー機器（４１，４２）とを備えている。位置を固定して配置された送信器（Ｓ）の光線を、中空軸（３３，３４）に対して軸方向に誘導することが可能であるとともに、ミラー機器（４１，４２）によって、半径方向に送出することが可能である。それに対して、目標とする空間内に有る物体によって反射された光線を、ミラー機器（４１，４２）によって、中空軸（８，３３，３４）の軸の方向に偏向することが可能であるとともに、同じく位置を固定して配置された受信器（Ｅ）に供給することが可能である。
2007512523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電式距離計を用いて、信号・所要時間の方法により目標とする空間を記録するための装置であって、光信号、特にレーザー信号を送出するための送信器（Ｓ）と、目標とする空間内に有る物体によって反射された光信号、特にレーザー光線を受けるための受信器（Ｅ）と、更に送信器（Ｓ）と受信器（Ｅ）の光軸が、ほぼ平行に延びる形で、送信器（Ｓ）と受信器（Ｅ）の光軸を、有利には二つの直交する方向の間で偏向させるための走査器と、更に送出した光信号の所要時間又は位相位置から、距離値を算出して、この距離値と走査器の光線の偏向角とから個々のデータ要素の空間座標を得るための評価機器とを備えた装置において、
回転する測定ヘッド（８）が、架台（２１，２２，２４）の中空軸（３３，３４）を用いて軸支されており、測定ヘッド（８）に対して固定して配置されたミラー機器（４１，４２）によって、中空軸（３３，３４）に対して軸方向に入射する光線を半径方向に偏向可能であるとともに、その逆も可能であり、この場合に、位置を固定して配置された送信器（Ｓ）の光線を、中空軸（３３，３４）に対して軸方向に誘導することが可能であるとともに、ミラー機器（４１，４２）によって、半径方向に送出することが可能であり、そして目標とする空間内に有る物体によって反射された光線を、ミラー機器（４１，４２）によって、中空軸（３３，３４）の軸の方向に偏向することが可能であるとともに、同じく位置を固定して配置された受信器（Ｅ）に供給することが可能であることを特徴とする目標とする空間を記録するための装置。
【請求項２】
モーター（Ｍ）によって駆動される、回転する測定ヘッド（８）が、架台（２１，２２，２４）の両方の脚（２１，２２）の間に配置されるとともに、中空軸（３３，３４）上に軸支されており、この場合に、測定ヘッド（８）内には、中空軸（３３，３４）の軸方向に対して二つのミラー（４１，４２）が固定されており、第一のミラー（４１）は、中空軸（３３，３４）を通って軸方向に入射する、送信器（Ｓ）又は場合によっては間に接続された光ガイド（３９）の光線を、中空軸（３３，３４）の軸に対して半径方向に偏向して、有利には配備したビーム成形器の後に送出し、第二のミラー（４２）は、目標とする空間内に有る物体によって反射されて、送信光線とほぼ平行に入射する光線を、有利にはビーム成形器の後に、場合によっては光ガイド（４４）を間に接続した形で、中空軸（３３，３４）に対して軸方向に受信器（Ｅ）の方に偏向することを特徴とする請求項１に記載の目標とする空間を記録するための装置。
【請求項３】
架台（２１，２２，２４）は、回転テーブル（４５）上に搭載されており、このテーブルは、測定ヘッド（８）の回転軸（２７）に対して直角に延びる軸の周りを旋回することが可能であるとともに、モーターによって駆動することが可能であることと、
有利には、この回転テーブル（４５）は、有利には円筒形の支持パイプ（１０）上に固定されており、この場合に、回転テーブル（４５）の旋回軸が、支持パイプ（１０）の軸に対して平行の方向を向いている、有利にはその軸と一致し、この場合に、有利には次の特徴、
（ａ）測定光線の入射用と出射用の窓（２９，５２）が回転テーブル（４５）と反対の方向を向いている静  止位置に有る測定ヘッド（８）の外側の輪郭（６１）が、架台（２１，２２，２４）の輪郭と適合して、  これらと共に、例えば、円蓋等の形状を形成すること（図４ａと４ｂ）、
（ｂ）架台（２１，２２，２４）と前記の静止状態に有る測定ヘッド（８）が、支持パイプ（１０）に対し  て直径を階段状に凹まされており、この場合に、第二のパイプ（５９）が、長手方向に移動可能な形で支  持パイプ（９又は１０）上に配置されるとともに、この架台（２１，２２，２４）と静止状態に有る測定  ヘッド（８）の直径を凹ませた領域に渡って移動することが可能であり、前方に移動された状態では、架  台（２１，２２）と、回転テーブル（４５）と、測定ヘッド（８）とをほぼ密閉した形で閉鎖すること（  図４ａと４ｂ）、
（ｃ）支持パイプ（１０）は、架台（２１，２２，２４）と測定ヘッド（８）とともに、測定する目標物体  （１）に対して所定の再現可能な位置に運ぶことが可能な台車（１１）上に配置されていること、
の中の少なくとも一つを有することとを特徴とする請求項１又は２に記載の目標とする空間を記録するための装置。
【請求項４】
架台（２１，２２，２４）と支持パイプ（１０）の両方又は一方が、冷却部、特に液体式冷却部（４８，５７）を備えているか、断熱部（４９）を備えてるか、その両方を備えており、液体式冷却部の場合には、架台と場合によっては支持パイプ（１０）に対する冷却用液体の供給と排出を、支持パイプ（１０）の内部を通るチューブ管（６２）を通して行うことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の目標とする空間を記録するための装置。
【請求項５】
測定ヘッド（８）は、圧縮空気によって冷却することが可能であり、この場合に、圧縮空気は、中空軸（３３，３４）の一方の側（３３）を通して測定ヘッド（８）内に導入することが可能であるとともに、その他方の側（３４）を通して測定ヘッドから排出することが可能であり、この場合に、圧縮空気の供給を、支持パイプ（１０）の内部のチューブ管を通して行う一方、この冷却用空気を、支持パイプ（１０）を通して直接排出することが可能であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の目標とする空間を記録するための装置。
【請求項６】
この装置を、活動的な液体、特に溶融金属用の容器及びタンク車（１）を計測及び検査するために使用することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の目標とする空間を記録するための装置。
【請求項７】
当該の測定光線の入射用及び出射用の窓の前に、それぞれ一つのミラー（５３）を配置し、このミラーが、測定ヘッド（８）に対してほぼ接線方向に測定光線を偏向する（図３）ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の目標とする空間を記録するための装置。
【請求項８】
特に請求項１から７までのいずれか一つに記載の装置を用いて、目標とする空間を記録するための方法において、
次の方法における措置、
（ｆ）縦軸を持つ縦長の測定構成を配備する措置、
（ｇ）この縦長の測定構成を、溶融金属用容器の内壁によって仕切られた中空空間に挿入する措置、
（ｈ）この測定構成の測定ヘッドを、その縦軸の周りで回転させる措置、
（ｉ）この測定構成を縦軸の周りで回転させる間に、測定構成と内壁との間隔を測定する措置、
（ｊ）場合によっては、測定した間隔データを保存する措置、
を有することを特徴とする方法。
【請求項９】
当該の方法における措置（ｊ）の前に、当該の方法における措置（ｈ）と（ｉ）によって得られたデータを、当該の容器の中空空間の三次元画像に組み合わせることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
当該の測定データに対する比較データを、有利には三次元画像として保存しておき、当該の方法における措置（ｉ）を実行した後に、その測定したデータと比較することを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電式距離計を用いて、信号・所要時間の方法により目標とする空間を記録するための装置であって、光信号、特にレーザー信号を送出するための送信器と、目標とする空間内に有る物体によって反射された光信号、特にレーザー光線を受けるための受信器とを備えた装置に関する。立体的な構造を検知し、記録するために、そのような受信器は、送信器と受信器の光軸を偏向させるための走査器と組み合わされ、その場合に、これらのほぼ平行に延びる光軸は、有利には二つの直交する方向の間で偏向される。この装置は、更に評価機器を備えており、この評価機器は、光信号の所要時間又は位相位置から、距離値を算出して、この距離値及び同時に検知した走査器の角度値から個々のデータ要素の空間座標を構成する。この発明は、特に目標とする空間を記録するための方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の周知の装置は、建物、土地の構造、機械、設備等を計測するために用いられる。一般的に、このシステムは、測定光線を高速度で、例えば９０°の制限角度内のおいて扇状に偏向する測定ヘッドを備えている。測定光線の偏向は、旋回する鏡、回転鏡を付けた車輪等を用いて行われる。この測定ヘッドは、通常の手法で比較的遅い往復運動を行う回転テーブル上に取り付けられている。この旋回角は、用途に応じて、典型的な手法では９０°〜１８０°の範囲に有る。
【０００３】
このシステムは、ほぼ完全な立体角を記録することが求められる場合、限定された形でのみ使用することが可能である。そのような用途は、例えば、建物の内部空間の計測、トンネル工事又は採鉱での掘削作業時における空洞や穴の計測等である。特別に困難な条件下での用途は、鉄鋼産業における、銑鉄や鋼鉄の溶融物用の転炉と運搬容器の計測である。
【０００４】
動作上及びエネルギー上の理由から、融解した金属は、何回も製造地点から処理地点に運搬される。鉄鋼産業では、溶けた銑鉄を高炉から転炉に、場合によっては転炉から鋳造所に、特に連続鋳造設備に運んで、そこで圧延プロセス用の一次生産物としてスラブを鋳造するために、それに対応した容器、所謂トーピード式取鍋を使用している。このトーピード式取鍋は、数百トンの鉄又は鋼鉄の溶融物を収容することが可能であり、断熱体であると同時に容器の鋼製被甲を溶融物の影響から保護する内張りを施されている。鋼鉄用転炉と同様に、そのようなトーピード式取鍋の内張りも消耗に曝されており、特に内張りの個々の石材が剥離する可能性が有る。そのような損傷が、安全と周囲環境に重大な影響を与える場合が有るので、この運搬車両の内張りは、定期的に点検、整備或いは更新されなければならず、それは、当然に大きなコストを生じさせることとなる。そのような点検のためには、トーピード式取鍋は（或いはその他の如何なる鋼鉄又は鉄用の容器も）、冷却して、次に再びゆっくりと動作温度（〜１３００°Ｃ）に持って行かなければならない。そのため、相当な動作の中断が発生し、それに対応して、大きなコストを生じることとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のことから、この発明では、そのような容器の内部空間の精確な計測を可能とする装置を提案する。最初の運転開始時における基準となる記録（そして、この場合、データを記憶装置に保存する）とその時点の各記録との差分演算によって、石材の消耗や剥離などの内張りにおける変化を精確に求めることができる。従って、内張りの整備は、本当に必要な場合にだけ実施する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、この発明にもとづき、中空軸を用いて架台上に軸支された、回転する測定ヘッドを備えている。更に、この測定ヘッドに対して固定して配置されたミラー機器が配備されており、この機器により、中空軸に対して軸方向に入射する光線を半径方向に、並びにその逆の向きに偏向することが可能であり、この場合に、光線を、中空軸に関して軸方向に向かって、位置を固定して配置された送信器に導入することが可能であるとともに、このミラー機器によって、半径方向に送出することが可能であり、目標とする空間内に有る目標物により反射された光線を、ミラー機器によって、中空軸の軸の方向に偏向させることが可能であるとともに、同じく位置を固定して配置された受信器に供給することが可能である。
【０００７】
このミラー機器は、確かに様々な手法で実現することが可能であり、例えば一つ以上の鏡と全体的に又は部分的に鏡面加工されたプリズムの両方又は一方から構成することができる。例えば、送信路と受信路に対して共通の光学系上に同軸に配置した場合、これらの経路の分割は、例えば、ハーフミラーによって行われ、その場合には、単一のミラー又は相応の一つのプリズムで十分である。しかし、この発明の有利な改善構成では、この装置は、モーターで駆動され、回転する測定ヘッドを備えており、この測定ヘッドは、架台の両方の脚の間に配置されるとともに、中空軸上に軸支されており、この場合に、測定ヘッド内には、中空軸に対して軸方向に向かって、二つのミラーが固定されており、第一のミラーは、送信器又は場合によっては間に接続された光ガイドの、中空軸を軸方向に通って入射する光線を、中空軸の軸に関して半径方向に偏向して、有利には配備されたビーム成形器の後に送出し、第二のミラーは、目標とする空間内に有る目標物に反射され、送信光に対してほぼ平行に入射する光を、有利にはビーム成形器の後に、中空軸に対して軸方向に、場合によっては光ガイドを間に接続した形で受信器の方に偏向するものである。
【０００８】
有利には、架台は、周知の手法で回転テーブル上に搭載され、このテーブルは、測定ヘッドの回転軸に対して直交して延びる軸の周りを旋回させることが可能であるとともに、モーターによって駆動させることが可能である。
【０００９】
この発明の有利な改善構成では、狭い通路を通して、例えば、容器の充填用ソケットを通して、測定システムを中空空間内に入れることを可能とするために、回転テーブルを、有利には円筒形の支持パイプ上に固定し、この場合に、回転テーブルの旋回軸は、この支持パイプの軸に対して平行の方向を向いている、有利にはこの支持パイプの軸と一致する。
【００１０】
トーピード式取鍋又は溶融金属用のその他の容器の検査の場合、特に溶けた銑鉄又は鋼鉄用の容器の検査の場合、ほぼ動作温度で当該の検査を実施することができることと、特に容器を冷却する必要がないこととが重要である。そのために、有利には、架台と支持パイプの両方又は一方、或いは測定ヘッドが、冷却部、特に液体式冷却部を備えているか、或いは断熱体を配備されており、この場合に、架台と支持パイプの両方又は一方用の冷却用液体の供給と排出は、支持パイプの内部を通るチューブ管を経由して行われる。
【００１１】
即ち、このような冷却部と断熱部の両方又は一方によって、容器を冷却するためのコスト又はそれに対応した中断時間を節約することが、初めて可能となる。従って、この又はこれらの措置は、ミラー機器の構成と配置及び測定ヘッドの回転にも関係なく、独自の発明と看做される。当業者が従来から常に求めていたことを超えるものとしては、測定ヘッドを計測する容器の外に配置することが有るが、そのためには、他方において、容器に関する方向付けの措置が更に必要となる。
【００１２】
これに追加して、或いはこれに代わって、有利には、この測定ヘッドは、ガス（フレオンなどの気化可能な冷媒のガスも）を用いて、特に圧縮空気によって冷却可能であり、その場合に、例えば、このガスは、測定ヘッド内の中空軸の一方の側を通して導入可能であり、その他方の側を通して、そこから排出可能であるとともに、ガスの供給は、支持パイプの内部のチューブ管を通して行う一方、このガスは、支持パイプを通して排出可能である。
【００１３】
測定装置を狭い通路を通して運び入れる際に、回転可能な形で軸支された測定ヘッド、しかし特に距離測定システムの入射用及び出射用の窓が汚染及び損傷されることから保護するために、測定光線のための入射用及び出射用窓が回転テーブルと反対の方向を向いている静止位置に有る場合に、この静止位置に有る測定ヘッドの外側の輪郭を架台の輪郭に適合させており、この場合に、これらの輪郭は、一緒になって、例えば、円蓋等の形状を形成する。
【００１４】
この測定システムの更なる保護は、架台と静止位置に有る測定ヘッドの直径を支持パイプに対して階段状に凹ませて、その場合に、第二のパイプが、長手方向に移動可能な形で支持パイプ上に配置されており、この架台及び静止位置に有る測定ヘッドの直径を凹ませた領域に渡って移動することが可能であるとともに、前方に移動した状態において、架台、回転テーブル及び測定ヘッドをほぼ密閉した形で閉鎖することによって実現することができる。
【００１５】
有利には、この支持パイプは、架台及び測定ヘッドと共に、測定物体に対して所定の再現可能な位置に運ぶことが可能な台車上に配置される。
【００１６】
有利には、この発明による装置は、活動的な液体、特に溶融金属用の容器及びタンク車を計測、検査するために使用される。
【００１７】
測定光線が、測定ヘッドからほぼ半径方向に送出される場合、架台又は回転テーブルによって、支持パイプ等の周りをぐるりと取り囲む領域に陰影が生じることとなる。この測定システムは、典型的には容器の充填用ソケットを介して、容器内に運び入れられるので、このことは、ちょうど積載時と排出時の両方又は一方において、溶融物が大きな流速で流れて、従ってそこでは最も大きな消耗が生じると想定される、充填用ソケットの周りをぐるりと取り囲む領域に対して、この測定システムが、「盲」となることを意味する。前述した陰影を防止するとともに、この臨界領域も計測可能とするために、この発明では、測定光線の入射用と出射用の窓の前に、それぞれ測定光線を測定ヘッドに対してほぼ接線方向に偏向させるミラーを一つずつ配置することを提案する。
【００１８】
また、この発明は、以下の方法における措置を有する方法に関する。
【００１９】
（ａ）縦軸を持つ縦長の測定構成を配備する措置
（ｂ）この縦長の測定構成を溶融金属用の容器の内壁によって仕切られた中空空間に挿    入する措置
（ｃ）この測定構成の測定ヘッドを、この縦軸の周りで回転させる措置
（ｄ）この測定構成を縦軸の周りで回転させる間に、測定構成と内壁との間隔を測定す    る措置
（ｅ）場合によっては、測定した間隔データを保存する措置
この場合、データの収集は、方法における措置（ｅ）の前に、方法における措置（ｃ）と（ｄ）によって得られたデータを容器の中空空間の三次元画像に組み合わせる形で行うのが最善である。
【００２０】
これに追加して、或いはこれに代わって、測定データに対する比較データを、有利には三次元画像として保存して、方法における措置（ｄ）を実行した後に、測定したデータと比較するのが有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明の更なる特徴は、以下における図面と関連した幾つかの実施例の記述から明らかとなる。
【００２２】
図１では、トーピード式取鍋を横断面で模式的に図示しており、符号１で表示している。トーピード式取鍋は、通常充填又は排出用ソケット２を備えた円筒形の中央部を有する。この中央部の両側には、円錐形の部分が繋がっており、これらの部分は、それぞれ一本の軸支柱で終端しており、この軸支柱上に、この取鍋が回転可能な形で軸支されている。これら両方の軸受は、それぞれ軌道設備上を走行可能な一つのボギー上に支持されている。そのようなボギーの軸３と軌道４を模式的に図示している。トーピード式取鍋１は、鋼製被甲５を有する。その内部空間は、内張り６を備えており、この内張りは、通常内側の消耗層６ａと外側の安全用内張り６ｂの二つの層から構成されている。この取鍋の円錐形の領域の一つを符号７で表示している。トーピード式取鍋１に充填するためには、この取鍋は、図１に図示した位置を出発点として９０°時計周りに旋回させられて、その結果充填用ソケット２が上方に向き、排出するためには、この取鍋は、更に１８０°回転させられる。図１に図示した中間位置は、排出後に内張りの検査が開始されるところである。
【００２３】
トーピード式取鍋１を検査するために、充填用ソケット２を通して、測定ヘッド８を空の取鍋内に挿入する。測定ヘッド８は、液体により冷却されたパイプ９上に配置されており、その延長部１０は、台車１１内において、移動可能な形で軸支されている。このパイプ１０の自由端には、測定ヘッド８のレーザー距離計の電子機器と走査器の制御部を収容する筐体が配置されている。パイプ９，１０の内部には、測定ヘッド８へのデータケーブル、制御ケーブル、電力ケーブルが通されている。レーザー送出器又は送信器Ｓ、レーザーエコーパルス用光電式受信器Ｅ、これらと接続された全体の評価器が、筐体１２内に配置されて、光ファイバーケーブル６４（図４ａ）を介して測定ヘッド８と接続されている。それに対応して、この評価器自身は、符号１２であることが分かる。
【００２４】
同様に、パイプ９，１０の内部には、測定ヘッド８自体を冷却するための冷媒用配管と圧縮空気用配管が通されている。設備全体は、電子計算機Ｃと接続されている制御とデータケーブル１３を介して制御され、この計算機は、オンライン又はオフラインで、評価器１２により算出された測定値から、周知の手法で容器１の内部の３Ｄモデルを計算して、この目的に適うこととして、その付属の記憶装置にも保存するものである。電力ケーブルを符号１４で、圧縮空気用配管を符号１５で、冷媒用供給管と排出管を符号１６で表示している。これらの機器をトーピード式取鍋の充填用ソケット２内に運び入れるのを容易にするために、パイプ１０上に固定した光線保護プレート１７を配備している。更に、パイプ１０上には、ダウエルピン１９を備えた板１８が固定されており、このピンは、充填用ソケット２のデッキ面２０の対応する穴に嵌合し、それによって測定ヘッド８をトーピード式取鍋１に対して正しい位置に合わせている。
【００２５】
測定ヘッド８、パイプ９，１０、筐体１２、板１８、保護プレート１７から成る測定設備をクレーンに固定することは、この発明の目的に適うことであり、その場合、この吊るしは、当該の設備の重心で行う。そのような変化形態では、測定設備の測定位置を大まかに設定するだけで、測定設備をトーピード式取鍋１に素早く、最適な方向に向けることもできる。
【００２６】
測定システムを取鍋１に精確に向けることは、その場合にのみその時点の記録の古い記録との比較又は差分演算を実施することが可能である限りにおいて、特に重要である。機械的な方向調整に代わって、基準点の計測によって、このシステムをトーピード式取鍋に対して正しい方向に向けることも可能である。
【００２７】
測定の際に、測定ヘッド８は、架台の両方の脚２１と２２の間において矢印２３の方向に回転する。図１から、測定光線が、測定装置の足部２４（図２）に当たって（その上には、脚２１と２２も配置されている、図２、４ａを参照）、充填用ソケット２の周りをぐるりと取り囲む内張りに到達することができないので、パイプ９の周りをぐるりと取り囲む円錐形の領域２５に陰影が付けられているのが分かる。測定ヘッド８を矢印２６の方向に回転することによって、この領域２５を除いて、トーピード式取鍋１の完全な内部空間が記録される。各個別のデータ要素に対して、距離値及び同時に検知した走査器の光線の偏向の角度値から空間座標が得られる。すべてのデータ要素全体から、取鍋１の内部空間の３Ｄモデルを作成することができる。同じトーピード式取鍋１の古い記録が存在する場合、差分演算によって、内張りの表面の変化を算出することができる。この古い記録は、例えば、コンピュータＣの記憶装置に保存されており、測定ヘッド８から入って来た測定データと直接又はコンピュータＣの記憶装置に一時的に保存した後のどちらかにより比較することができる。
【００２８】
図２には、測定装置の構造の軸方向の断面が図示されている。測定ヘッド８は、軸２７に対して円筒形の筐体２８を備えている。この円筒形外装には、送信及び受信測定光線用のほぼ長方形の窓２９が配置されている。筐体２８内には、窓２９の後方に、測定光線用の二つのレンズ３０，３１（送信光線用のコリメータレンズと反射されたエコー信号用の集光レンズ）が有る。これらのガラス部材２９〜３１の重量は、筐体２８内に配置された釣合い錘３２によって補償されている。筐体２８は、軸２７の周りを回転可能である。測定ヘッド８は、中空軸の支柱３３，３４上に軸支されている。両方の軸支柱３３，３４は、模式的に示した軸受３５，３６内に軸支され、通されている。測定ヘッド８は、モーターＭによって駆動されており、そのピニオン３７は、中空軸に対して同軸に筐体２８の壁面上に固定された内歯リングギヤ３８と噛み合っている。これに代わって、測定ヘッド８を、外側に誘導した駆動部によって、場合によっては手によって駆動することも考えられる。
【００２９】
測定の際に、測定ヘッド８は、比較的大きな回転数で矢印４６の方向に回転する。送信光線は、光ファイバー３９を介して測定ヘッド８に供給される。この光線は、ミラー４０によって、中空軸を通して軸方向に測定ヘッド内に偏向され、そこで鏡面加工されたプリズム面４１によって、コリメータレンズ３０に供給される。目標の物体によって反射された光線は、窓２９を通って測定ヘッド８内に入射して、集光レンズ３１によって二回偏向された後、鏡面加工されたプリズム面４２に、そしてミラー４３によって、エコー信号を距離計の受信器に転送する光ファイバー４４に集束される。
【００３０】
架台２１，２２，２４は、その両方の脚２１と２２により回転テーブル４５上に配置されている。この回転テーブル４５は、矢印４７の方向に両向きの動きを行う。完全な立体角の走査の場合、この角度は、少なくとも１８０°、有利には３６０°である。そのために、この回転テーブルは、その内部において、破線で示した歯付きロールｔｒを介して、モーターＭ１によって駆動される。この歯付きロールｔｒは、一点鎖線で図示した内歯ｉｇと噛み合う。
【００３１】
架台２１，２２，２４の両方の脚２１と２２及び回転テーブル４５は、模式的に図示された液体式冷却器４８と断熱層４９の両方又は一方で取り囲まれており、これら自体は、鋼製被甲５０で包まれている。冷媒としては、水か、さもなければオイルを使用することもできる。極端な温度負荷の場合、測定ヘッド８は、更にガス式（例えば、フレオンなどの気化可能なガスも）又は圧縮空気式冷却部を備えることが可能であるが、この冷却部は、温度負荷が小さい場合に単独で使用することもできる。この目的のために、この発明の実施例の場合、架台２１，２２，２４の一つの脚２２に、図示していない圧縮空気用配管を通しており、この配管は、図示していない手法で中空軸支柱３３に接続されている。この圧縮空気（又はその他のガス）は、比較的速い速度で測定ヘッド８を貫流して、中空軸支柱３４を通って測定ヘッド８から流れ出て、架台２１，２２の脚２１を通って出て行く。空気又はガスによる最適な冷却作用を実現するために、測定ヘッドの内部に、冷却フィンを配置することができる。
【００３２】
前記の例で示した通り、測定光線が、測定ヘッドから半径方向に出射する、或いは測定ヘッドに入射する場合、光線が架台２１，２２，２４の底部２４又は回転テーブル４５によって遮られるので、陰影を付けた、即ち、測定光線が到達しない比較的大きな立体角２５が生じる。
【００３３】
図３には、この陰影の効果を低減する、或いは測定ヘッドの相応の設計により大体防止することができる解決法を模式的に図示している。この発明では、窓２９の代わりに、その面５３が鏡面加工されたプリズム５２を配備している。この測定ヘッド８の変化形態では、測定光線は、半径方向ではなく、ほぼ接線方向に出射又は入射する。測定光線のビーム５６の内側の境界５５の間隔５４が、少なくとも架台２１，２２，２４の底部２４又は回転テーブル４５の半径と一致するように、このプリズム５２が構成されている場合、この陰影効果は生じない。回転テーブル４５が、測定ヘッド８と共に架台２１，２２，２４を１８０°旋回させた場合、プリズム５２と測定光線のビーム５６は、破線で示した位置（５２’又は５６’）を占める。この手法で修正した測定装置を用いて、充填用又は排出用開口部２の周りをぐるりと取り囲む要求されている極端に大きなゾーンも検査することができる。
【００３４】
この発明による測定装置は、製鉄所での使用の場合、特にトーピード式取鍋の内張りの計測の場合、幾つかの点において、極端な負荷がかかる。先ずは、特殊な措置を必要とする約１３００°Ｃの高い動作温度である。取鍋に測定システムを運び入れる場合、充填用ソケット２の内壁と衝突する可能性が有り、それによって、鋼鉄、スラグ或いは内張りの破片が、壁から剥がれて、窓２９又はプリズム５２を汚染するか、測定装置全体を破損するか、その両方の可能性が有る。図４ａと４ｂには、トーピード式取鍋１の内部に運び入れる危険な段階の間に、前述したリスクに対して測定装置を十分に保護する形の測定装置を模式的に、そして部分的に断面で図示している。脚２１と２２は、それぞれ雷文模様に形成された銅製細管５７の一つの冷却用外被部によって取り囲まれている。この冷却用外被部は、断熱層４９によって取り囲まれており、この断熱層自身は、鋼製被甲５０によって包まれている。架台２１，２２，２４は、回転テーブル４５上に搭載されており、このテーブルは、同様の手法で銅製細管５７によって冷却されるとともに、断熱層４９によって取り囲まれている。回転テーブル４５は、パイプ１０のフランジ５８上に固定されており、このパイプは、同じく液体式冷却部と断熱層を備えている。この冷却、断熱されたパイプは、回転テーブル４５と共に薄肉の金属管９で覆われている。
【００３５】
この管９と架台２１，２２，２４を超えて移動可能な形で、パイプ５９が配置されている。このパイプ５９は、測定システムの静止位置では、図４ａに図示した位置に着いており、このパイプ５９は、動作位置では、少なくとも回転テーブル４５にまで引き戻されている（図４ｂ参照）。システムをスイッチオフする場合、測定ヘッド８を制御することによって、このパイプは、図４ａと４ｂに図示した位置に動かされる。このパイプ５９と測定ヘッド８の駆動部は、電気的に互いに逆にロックされ、その結果測定ヘッドの駆動部は、パイプ５９が引き戻されている場合にのみスイッチオンとすることができる。これに代わって、測定ヘッドの駆動部が、確かに使用者によってスイッチオンとされているが、このパイプが引き戻されていない場合に、パイプ５９と協力して動作する位置センサーが信号を出力する。そのような場合、このセンサーの信号は、次にパイプ５９の引き戻しを使用者に注意換気する通報を引き起こすか、或いはこのセンサーの信号によって自動的に駆動されるサーボモーターを用いて、このパイプは、このパイプが引き戻し位置に達するまで移動されることとなる。
【００３６】
特に図４ｂから明らかな通り、架台２１，２２，２４の両方の脚２１と２２は、有利には面６０において階段状に凹まされている。脚２１と２２の自由端及び測定ヘッド８の筐体の上半分６１は、半球形に形成されている。測定システムをトーピード式取鍋１内に運び入れるために、測定ヘッド８が、図４ａと４ｂに図示した位置に有る場合、パイプ５９は、図４ａの通り前方に動かされ、その結果この発明による測定ヘッド８は、十分に保護される。測定構成の自由端の球形の形状によって、開口部が比較的狭い場合でも、容器への運び入れが、大幅に軽減される。この構成の自由端は、楕円体の形状に形成することもできる。
【００３７】
測定ヘッド、回転テーブル４５、並びに冷却器に対する全ての配管を、冷却したパイプ９内に通している。架台２１，２２，２４及び回転テーブル４５用冷媒に関する供給管及び排出管を符号６２で、測定ヘッド８及び回転テーブル４５用制御、電力並びにデータ配線を符号６３で、測定ヘッドとの光ファイバーケーブルを符号６５で表示している。パイプ９又は１０用冷却装置への冷媒の供給管を符号６５で表示している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】所謂トーピード式取鍋を計測するための装置の模式図
【図２】この発明による測定ヘッドを架台及び回転テーブルと共に図解した軸方向の断面図
【図３】測定ヘッドの細部の模式的な横断面図
【図４ａ】この発明による測定装置の一部を断面で、一部を平面で示した図
【図４ｂ】この発明による測定装置の側面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【国際調査報告】
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