(57)【要約】【課題】高炉の炉壁に形成された出銑口の開孔作業の効率を改善することができる制御装置を提供する。【解決手段】出銑口Ａを開孔する開孔ロッド１０１の位置を決定する制御装置２０は、開孔ロッド１０１の先端部１０１ａ及び閉塞材５の被挿通面が撮影された位置決め用画像を取得する画像取得部と、先端部１０１ａの実空間における位置と対応する位置決め用画像上の位置を示す先端基準位置情報と、被挿通面の実空間における位置と対応する位置決め用画像上の位置を示す被挿通基準位置情報と、を取得する位置情報取得部と、先端基準位置情報、被挿通基準位置情報、及び、目標相対位置情報に基づいて、先端部１０１ａの移動距離を算出する移動距離演算部と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の炉壁に形成された出銑口を閉塞する閉塞材に挿通されることで当該出銑口を開孔する開孔ロッドの位置を決定する制御装置であって、
前記開孔ロッドの先端部及び前記閉塞材の被挿通面が撮影された位置決め用画像を取得する画像取得部と、
前記先端部の実空間における位置と対応する前記位置決め用画像上の位置を示す先端基準位置情報と、前記被挿通面の実空間における位置と対応する前記位置決め用画像上の位置を示す被挿通基準位置情報と、を取得する位置情報取得部と、
前記先端基準位置情報、前記被挿通基準位置情報、及び、前記開孔ロッドの進出方向が前記被挿通面を向く状態で前記位置決め用画像が取得された場合に、当該位置決め用画像上における前記先端基準位置情報及び前記被挿通基準位置情報の各々が示す位置の相対的な位置関係を示す目標相対位置情報に基づいて、前記先端部の移動距離を算出する移動距離演算部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記画像取得部は、
前記先端部に固定されたマーカーが撮影された前記位置決め用画像を取得し、
前記位置情報取得部は、
前記位置決め用画像を構成する画素のうち、前記マーカーに付された色に対応する色情報を有する画素を特定することで、前記先端基準位置情報を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記画像取得部は、
前記閉塞材の一つであるマッド材に周囲を囲まれて配される前記閉塞材の一つであるコア材が撮影された前記位置決め用画像を取得し、
前記位置情報取得部は、
前記コア材の露出面を前記被挿通面として前記被挿通基準位置情報を取得する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記画像取得部は、
前記コア材を内包する筒状の保持管が撮影された前記位置決め用画像を取得し、
前記位置情報取得部は、
前記位置決め用画像上における前記保持管の端面の位置及び形状を検出するとともに、当該検出した位置及び形状に基づいて前記被挿通基準位置情報を取得する
ことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記開孔ロッドの進出の圧力を示す圧力情報を取得する圧力情報取得部と、
前記先端部の進退方向の位置を示す進退位置情報を取得する進退位置取得部と、
取得された前記圧力情報及び前記進退位置情報に基づいて、前記先端部が前記コア材に挿通されているか否かを判定する挿通判定部と、
をさらに備える請求項３または請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の制御装置と、
前記開孔ロッドと、
前記開孔ロッドの先端部及び前記閉塞材の被挿通面を撮影する撮影装置と、
を備える開孔システム。
【請求項７】
高炉の炉壁に形成された出銑口を閉塞する閉塞材に挿通されることで当該出銑口を開孔する開孔ロッドの位置を決定しながら前記出銑口を開孔する開孔方法であって、
前記開孔ロッドの先端部及び前記閉塞材の被挿通面が撮影された位置決め用画像を取得し、
前記先端部の実空間における位置と対応する前記位置決め用画像上の位置を示す先端基準位置情報と、前記被挿通面の実空間における位置と対応する前記位置決め用画像上の位置を示す被挿通基準位置情報と、を取得し、
前記先端基準位置情報、前記被挿通基準位置情報、及び、前記開孔ロッドの進出方向が前記被挿通面を向く状態で前記位置決め用画像が取得された場合に、当該位置決め用画像上における前記先端基準位置情報及び前記被挿通基準位置情報の各々が示す位置の相対的な位置関係を示す目標相対位置情報に基づいて、前記先端部の移動距離を算出する
ことを特徴とする開孔方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の炉壁に形成された出銑口を開孔するための制御装置、開孔システム及び開孔方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の炉壁に形成された出銑口を開孔する開孔装置は、開孔ロッドを回転、打撃及び前進させることで閉塞材によって閉塞された出銑口を開孔する。ここで、従来の開孔装置を用いる場合、作業者は、開孔ロッドの先端を閉塞材の所望する箇所に挿通させるために、目視により手動でその先端の位置決めを行っている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０００／６５１０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の開孔装置を用いて開孔作業を行う場合、目視及び手動による位置決めを作業者自身が行うため、開孔作業に手間及び時間がかかり、作業効率が悪い状態にあった。
【０００５】
発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであって、高炉の炉壁に形成された出銑口の開孔作業の効率を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、高炉の炉壁に形成された出銑口を閉塞する閉塞材に挿通されることで当該出銑口を開孔する開孔ロッドの位置を決定する制御装置であって、前記開孔ロッドの先端部及び前記閉塞材の被挿通面が撮影された位置決め用画像を取得する画像取得部と、前記先端部の実空間における位置と対応する前記位置決め用画像上の位置を示す先端基準位置情報と、前記被挿通面の実空間における位置と対応する前記位置決め用画像上の位置を示す被挿通基準位置情報と、を取得する位置情報取得部と、前記先端基準位置情報、前記被挿通基準位置情報、及び、前記開孔ロッドの進出方向が前記被挿通面を向く状態で前記位置決め用画像が取得された場合に、当該位置決め用画像上における前記先端基準位置情報及び前記被挿通基準位置情報の各々が示す位置の相対的な位置関係を示す目標相対位置情報に基づいて、前記先端部の移動距離を算出する移動距離演算部と、を備える制御装置である。
このような構成によれば、位置決め用画像上における開孔ロッドの先端部の位置と被挿通面の位置とが目標相対位置情報に基づく位置関係となり、これにより、開孔ロッドの進出方向が被挿通面を向く状態となるように位置決めが成される。したがって、閉塞材の被挿通面が如何なる位置に配されていたとしても、先端部の位置が被挿通面に向けられる。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上述の制御装置において、前記画像取得部が、前記先端部に固定されたマーカーが撮影された前記位置決め用画像を取得し、前記位置情報取得部は、前記位置決め用画像を構成する画素のうち、前記マーカーに付された色に対応する色情報を有する画素を特定することで、前記先端基準位置情報を取得することを特徴とする。
このような構成によれば、撮影されたマーカーに付された色に対応する色情報を有する画素を特定することで、位置決め用画像上における先端部の位置を特定することができるので、画像取得部による先端部の位置の特定の精度が向上する。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上述の制御装置において、前記画像取得部が、前記閉塞材の一つであるマッド材に周囲を囲まれて配される前記閉塞材の一つであるコア材が撮影された前記位置決め用画像を取得し、前記位置情報取得部は、前記コア材の露出面を前記被挿通面として前記被挿通基準位置情報を取得することを特徴とする。
このような構成によれば、位置情報取得部が、位置決め用画像上におけるコア材の露出面（被挿通面）の位置を示す被挿通基準位置情報を取得するので、開孔ロッドの先端部が、コア材の露出面の位置との相対的な位置関係に基づいて位置決めされる。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上述の制御装置において、前記画像取得部が、前記コア材を内包する筒状の保持管が撮影された前記位置決め用画像を取得し、前記位置情報取得部は、前記位置決め用画像上における前記保持管の端面の位置及び形状を検出するとともに、当該検出した位置及び形状に基づいて前記被挿通基準位置情報を取得することを特徴とする。
このような構成によれば、位置決め用画像上におけるコア材の露出面（被挿通面）の位置を、保持管の端面の位置及び形状に基づいて特定することができる。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上述の制御装置において、前記開孔ロッドの進出の圧力を示す圧力情報を取得する圧力情報取得部と、前記先端部の進退方向の位置を示す進退位置情報を取得する進退位置取得部と、取得された前記圧力情報及び前記進退位置情報に基づいて、前記先端部が前記コア材に挿通されているか否かを判定する挿通判定部と、をさらに備える。
このような構成によれば、位置決め処理を行った後の開孔ロッドの進出処理において、先端部がコア材に挿通されていない場合に、最初の位置決めが適切でなかったと判断することができる。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上述の制御装置と、前記開孔ロッドと、前記開孔ロッドの先端部及び前記閉塞材の被挿通面を撮影する撮影装置と、を備える開孔システムである。
このような構成によれば、位置決め用画像上における開孔ロッドの先端部の位置と被挿通面の位置とが目標相対位置情報に基づく位置関係となり、これにより、開孔ロッドの進出方向が被挿通面を向く状態となるように位置決めが成される。
【００１２】
また、本発明の一態様は、高炉の炉壁に形成された出銑口を閉塞する閉塞材に挿通されることで当該出銑口を開孔する開孔ロッドの位置を決定しながら前記出銑口を開孔する開孔方法であって、前記開孔ロッドの先端部及び前記閉塞材の被挿通面が撮影された位置決め用画像を取得し、前記先端部の実空間における位置と対応する前記位置決め用画像上の位置を示す先端基準位置情報と、前記被挿通面の実空間における位置と対応する前記位置決め用画像上の位置を示す被挿通基準位置情報と、を取得し、前記先端基準位置情報、前記被挿通基準位置情報、及び、前記開孔ロッドの進出方向が前記被挿通面を向く状態で前記位置決め用画像が取得された場合に、当該位置決め用画像上における前記先端基準位置情報及び前記被挿通基準位置情報の各々が示す位置の相対的な位置関係を示す目標相対位置情報に基づいて、前記先端部の移動距離を算出することを特徴とする開孔方法である。
このような構成によれば、位置決め用画像上における開孔ロッドの先端部の位置と被挿通面の位置とが目標相対位置情報に基づく位置関係となり、これにより、開孔ロッドの進出方向が被挿通面を向く状態となるように位置決めが成される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の制御装置によれば、開孔ロッドの進出方向が被挿通面を向く状態となるように位置決めが成される。したがって、高炉の炉壁に形成された出銑口の開孔作業の効率を改善することができる。
【００１４】
請求項２に記載の制御装置によれば、画像取得部による先端部の位置の特定の精度を向上させることができるので、より精度よく開孔ロッドの位置決めを行うことができる。
【００１５】
請求項３に記載の制御装置によれば、マッド材に周囲を囲まれたコア材の位置との相対的な位置関係に基づいて位置決めされるので、開孔ロッドの先端部を露出面積の小さいコア材に挿通する場合でも対応することができる。
【００１６】
請求項４に記載の制御装置によれば、コア材に対応する位置としてマーカーを付す必要がなくなるため、開孔の作業負担を軽減することができる。
【００１７】
請求項５に記載の制御装置によれば、粉塵等の影響により開孔ロッドの位置決めが意図通りになされなかった場合であっても、そのことを検出して直ちに開孔作業をやり直すことができるので、開孔作業を円滑化することができる。
【００１８】
請求項６に記載の開孔システムによれば、予め規定された位置決め用画像上における相対的な位置関係となるように、開孔ロッドが位置決めされる。したがって、高炉の炉壁に形成された出銑口の開孔作業の効率を改善することができる。
【００１９】
請求項７に記載の開孔方法によれば、予め規定された位置決め用画像上における相対的な位置関係となるように、開孔ロッドが位置決めされる。したがって、高炉の炉壁に形成された出銑口の開孔作業の効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る開孔システムの全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る閉塞材の態様を説明する図である。
【図３】第１の実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る制御装置におけるＣＰＵの処理フローを示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る撮影装置の撮影方向から見た場合における開孔ロッド及び金属管の位置関係を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る位置情報取得部の機能を説明する図である。
【図７Ａ】第１の実施形態に係る移動距離演算部の機能を説明する第１の図である。
【図７Ｂ】第１の実施形態に係る移動距離演算部の機能を説明する第２の図である。
【図７Ｃ】第１の実施形態に係る移動距離演算部の機能を説明する第３の図である。
【図８】第２の実施形態に係る撮影装置の撮影方向から見た場合における開孔ロッド及び金属管の位置関係を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る位置情報取得部の機能を説明する図である。
【図１０】第３の実施形態に係る開孔システムの全体構成を示す図である。
【図１１】第３の実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。
【図１２】第３の実施形態に係る挿通判定部の機能を説明する図である。
【図１３】第３の実施形態に係る制御装置におけるＣＰＵの処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る開孔システムを、図面を参照ながら説明する。
本実施形態においては、炉壁に設けられた出銑口が、比較的固いマッド材と、比較的柔らかいコア材と、の２種類の閉塞材により閉塞されている。具体的には、出銑口の内側にマッド材が充填され、更にその内側に筒状の金属管（保持管）がコア材を内包しながら設けられる。金属管及びコア材は、マッド材から炉外方向に突出して設けられている（図２等を参照）。本実施形態においては、筒状の金属管に内包されるコア材の露出面を「被挿通面」とする。そして、本実施形態に係る開孔システムは、当該コア材の露出面（被挿通面）に開孔ロッドを挿通することで炉壁に形成された出銑口を開孔する。
【００２２】
［全体構成］
図１は、第１の実施形態に係る開孔システムの全体構成を示す図である。
図１に示すように、開孔装置１０と、制御装置２０と、撮影装置４０と、を備えている。
開孔装置１０は、高炉３０の炉壁３１に形成された出銑口Ａを開孔する装置であって、炉外側に固定設置される。図１に示すように、開孔装置１０は、開孔ロッド１０１、ガイドレール１０２、進退駆動部１０３、油圧モータ１０４、及び、面内方向駆動部１０５を備えている。なお、図１に示す出銑口Ａは閉塞材５（後述するマッド材５１、コア材５２（図２））等で閉塞されている。
開孔ロッド１０１は、出銑口Ａを閉塞する閉塞材５に挿通され、当該閉塞された出銑口Ａを開孔する部材である。開孔ロッド１０１は、進退駆動部１０３の駆動により、その延在方向（ガイドレール１０２が案内する方向）に沿って進退（進出または後退）する。なお、先端部１０１ａは、開孔ロッド１０１の進出方向の先端において閉塞材５の被挿通面Ｓ（図２）に対向する面である。そして、その近傍には、当該先端部１０１ａの実空間内の位置を特定する印（マーカー）が付されたマーカー板１０１ｂが設けられている。
ガイドレール１０２は、開孔ロッド１０１の進退方向（延在方向）に沿って延在し、当該開孔ロッド１０１を支持する。これにより、ガイドレール１０２は、開孔ロッド１０１の進退方向を案内（ガイド）する。
進退駆動部１０３は、油圧モータ１０４により供給される動力に基づいて、開孔ロッド１０１をガイドレール１０２に沿って進退させる。
油圧モータ１０４は、油圧ポンプを動かして得た油圧から動力を供給する装置である。
面内方向駆動部１０５は、ガイドレール１０２を上側（＋Ｚ方向側）から支持する。また、面内方向駆動部１０５は、制御装置２０から供給される面内方向駆動信号（後述）に基づいて駆動し、ガイドレール１０２の姿勢を変更する。面内方向駆動部１０５は、左右位置調整用シリンダーと上下位置調整用シリンダーとを有してなる。そして、この左右位置調整用シリンダー及び上下位置調整用シリンダーが、面内方向駆動信号に基づいて、先端部１０１ａの実空間内における位置を左右方向（±Ｙ方向）及び上下方向（±Ｚ方向）の各々に移動させるように駆動する。これにより、面内方向駆動部１０５は、開孔ロッド１０１の先端部１０１ａを、その進退方向（延在方向）に垂直な面の面内方向に移動させることができる。なお、以下の説明においては、上記「開孔ロッド１０１の進退方向（延在方向）に垂直な面」を、図１におけるＹＺ平面とし、開孔ロッド１０１の進退方向（延在方向）を±Ｘ方向とする。また、当該ＹＺ平面の面内方向における先端部１０１ａの移動の向き及び距離を、±Ｙ方向、±Ｚ方向の各々についての数値（例えば、＋Ｙ方向に６ｍｍ、−Ｚ方向に３ｍｍ等）で表す。
【００２３】
撮影装置４０は、汎用のビデオカメラであって、所定の撮影範囲を撮影可能な装置である。ここで、撮影装置４０は、精密機械であり、高温に晒されると故障する可能性があるため、炉壁３１の近傍には配置できない。また、撮影装置４０は、開孔装置１０との物理的に干渉する位置にも配置できない。このような事情により、本実施形態に係る撮影装置４０は、開孔ロッド１０１の進退方向に対して交差する方向であって炉壁３１から離れた後方側（−Ｘ方向側）から、当該先端部１０１ａと、閉塞材５の被挿通面Ｓ（図２）と、が共に撮影範囲に含まれるように配されている。
【００２４】
制御装置２０は、出銑口Ａを閉塞する閉塞材５に開孔ロッド１０１を挿通する際の、当該開孔ロッド１０１の位置を決定する装置である。制御装置２０の具体的な機能構成については後述する。
【００２５】
［閉塞材の構造］
図２は、第１の実施形態に係る閉塞材の態様を説明する図である。
図２（ａ）は、炉外側の出銑口Ａを正面（−Ｘ方向側）からみた図であり、図２（ｂ）は、出銑口Ａ及び閉塞材５等の側断面（ＸＺ平面の断面）を模式的に示す図である。
図２（ａ）に示すように、炉外における出銑口Ａは、閉塞材５として、マッド材５１及びコア材５２によって閉塞されている。このコア材５２は、マッド材５１に比べて柔らかい材料で形成される。また、出銑口Ａには、マッド材５１とコア材５２との領域を仕切るように金属管５３（保持管）が設けられている。金属管５３（保持管）は、出銑口Ａの閉塞作業時においてコア材５２の保持に用いられるものであって、筒の中にコア材５２を内包したままマッド材５１から一部が露出するように埋め込まれる。なお、本実施形態において、金属管５３は、金属が形成されてなるものとして説明するが、他の実施形態においては、保持管は、金属以外の材料で形成されてもよい。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、出銑口Ａの内側にはマッド材５１が配される。そして、そのマッド材５１に周囲を囲まれながらコア材５２を内包する金属管５３が配される。この金属管５３及びコア材５２は、マッド材５１から炉外方向（−Ｘ方向）に突出するように設けられている。出銑口Ａを塞ぐように配されたマッド材５１及びコア材５２は、炉内の溶銑の熱により焼成されることで強度を増し出銑口Ａを閉塞する。なお、金属管５３の一部は溶銑の温度により溶けてなくなり、図２（ｂ）に示すように、炉外側に突出する部分が残る。
このような構成によれば、開孔装置１０が出銑口Ａを開孔する際に、開孔ロッド１０１を、比較的柔らかいコア材５２に挿通させることで、開孔に要する圧力（開孔ロッド１０１のフィード圧、打撃圧、回転圧等）を軽減でき、開孔作業を円滑に進めることができる。本実施形態では、上述の金属管５３の内径は、例えば、５０ｍｍ前後であり、これに対し、先端部１０１ａの径は、４０ｍｍ前後である。
【００２７】
なお、図２（ａ）、（ｂ）は、例として、コア材５２及び金属管５３が出銑口Ａの開口面の中央に配されている状態を示しているが、実際には、コア材５２及び金属管５３が配される位置は、閉塞作業ごとに変化する場合がある。即ち、コア材５２及び金属管５３は、必ずしも上記開口面の中央等の特定の位置に配されているとは限らない。したがって、作業者は、開孔作業の度に、当該コア材５２及び金属管５３の位置に対する開孔ロッド１０１の位置を決定する必要がある。
【００２８】
本実施形態に係る開孔ロッド１０１は、被挿通面Ｓとして、金属管５３の筒に内包されたコア材５２の露出面を挿通するように位置決めが成される。
【００２９】
［制御装置の機能構成］
図３は、第１の実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。
図３に示すように、制御装置２０は、通常の端末装置と同様の形態を成し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２００と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２１０と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２１１と、操作入力部２１２と、画像表示部２１３と、外部接続インターフェイス２１４と、システムバス２１５と、を備えている。
【００３０】
ＣＰＵ２００は、制御装置２０の動作全体を司る。ＣＰＵ２００は、所定の記憶領域（ＲＡＭ２１０等）に読み込まれた位置決め用プログラムに基づいて動作することで、画像取得部２０１、位置情報取得部２０２、移動距離演算部２０３及び駆動制御部２０４としての機能を発揮する。これらの各機能構成については後述する。
ＲＡＭ２１０は、測定用プログラムに基づいて動作するＣＰＵ２００のワークエリアとなる記憶領域である。
ＨＤＤ２１１は、各種プログラムや映像情報を記憶する記憶手段である。
操作入力部２１２は、例えばマウス、キーボード、タッチパネル等のユーザーインターフェイスであって、作業者等による各種操作の入力を受け付ける。
画像表示部２１３は、液晶ディスプレイ等であって、作業者等の操作において必要な情報や、撮影装置４０によって取得された画像等を表示する。
外部接続インターフェイス２１４は、外部装置との通信を行うための通信インターフェイスであり、特に本実施形態においては、専用の通信ケーブルを介して撮影装置４０と、開孔装置１０の面内方向駆動部１０５と、に接続される。
なお、図３に示すように、ＣＰＵ２００、ＲＡＭ２１０、ＨＤＤ２１１、操作入力部２１２、画像表示部２１３及び外部接続インターフェイス２１４の各々は、システムバス２１５を介して相互に情報を伝送することができる。
【００３１】
次に、ＣＰＵ２００における画像取得部２０１、位置情報取得部２０２、移動距離演算部２０３及び駆動制御部２０４としての機能について説明する。
画像取得部２０１は、外部接続インターフェイス２１４を通じて、撮影装置４０によって撮影された画像（位置決め用画像Ｐ）を取得する。上述した通り、この位置決め用画像Ｐには、開孔ロッド１０１の進退方向に対して交差する方向から、開孔ロッド１０１の先端部１０１ａと、閉塞材５の被挿通面Ｓ（コア材５２の露出面）とが撮影されている（図５参照）。
【００３２】
位置情報取得部２０２は、画像取得部２０１により取得された位置決め用画像Ｐ上において先端部１０１ａが撮影されている位置を特定し、これを先端基準位置情報として取得する。また、位置情報取得部２０２は、位置決め用画像Ｐ上において被挿通面Ｓが撮影されている位置を特定し、これを被挿通基準位置情報として取得する。上述の「先端基準位置情報」及び「被挿通基準位置情報」は、位置決め用画像Ｐ上の位置を特定するための情報であって、例えば、マトリクス状に配列され、当該位置決め用画像Ｐを構成する複数の画素の各々を特定する座標情報（ｉ、ｊ）からなる。
なお、撮影装置４０が固定設置され、かつ、位置決め処理直前の段階における先端部１０１ａと被挿通面Ｓとの進退方向（±Ｘ方向）の間隔を予め定められた規定値としておくことで、先端部１０１ａ及び被挿通面Ｓの各々の実空間における位置と、位置決め用画像Ｐ上に撮影された位置と、が一対一に対応する。
【００３３】
移動距離演算部２０３は、位置情報取得部２０２が取得した先端基準位置情報、被挿通基準位置情報、及び、予め定められた目標相対位置情報に基づいて、先端部１０１ａの移動距離を算出する。「目標相対位置情報」については後述する。
【００３４】
駆動制御部２０４は、移動距離演算部２０３によって算出された移動距離に応じた距離だけ開孔ロッド１０１を移動させる。具体的には、駆動制御部２０４は、算出された移動距離を情報として含む面内方向駆動信号を、外部接続インターフェイス２１４を通じて面内方向駆動部１０５に出力する。面内方向駆動信号には、例えば、面内方向（±Ｙ方向、±Ｚ方向）の各々についての移動距離を示す数値（Ｙ：＋６ｍｍ、Ｚ：−３ｍｍ等）が含まれる。面内方向駆動部１０５は、面内方向駆動信号の入力を受け付けると、当該信号に示された距離だけ先端部１０１ａを移動させる。
【００３５】
［制御装置の動作］
図４は、第１の実施形態に係る制御装置におけるＣＰＵの処理フローを示す図である。
以下、本実施形態に係るＣＰＵ２００の処理フローについて順を追って説明する。
図４に示す通り、まず、ＣＰＵ２００（画像取得部２０１）は、撮影装置４０が撮影により生成した位置決め用画像Ｐを取得する（ステップＳ０１）。ここで、撮影装置４０が生成する位置決め用画像Ｐについて、図５を参照しながら説明する。
【００３６】
図５は、第１の実施形態に係る撮影装置の撮影方向から見た場合における開孔ロッド及び金属管の位置関係を示す図である。
【００３７】
本実施形態に係る撮影装置４０は、開孔ロッド１０１の先端部１０１ａと、閉塞材５の被挿通面Ｓ（図２）とを、当該開孔ロッド１０１の進退方向に対して傾斜して交差する方向から撮影する。この撮影処理により、撮影装置４０は、例えば、図５に示したような態様の画像、即ち、画像左下に開孔ロッド１０１及びその先端部１０１ａの像が描写され、画像右上に被挿通面Ｓ及び金属管５３等の像が描写された位置決め用画像Ｐを生成する。
【００３８】
ここで、図５に示すように、先端部１０１ａには、その周に接するようにマーカー板１０１ｂが付されている。マーカー板１０１ｂは、その板面が開孔ロッド１０１の進退方向の軸Ｏ１に対し垂直に取り付けられて、先端部１０１ａと一体に移動する。マーカー板１０１ｂの板面には、縦方向（±Ｚ方向）及び横方向（±Ｙ方向）の各々に沿って第１マーカーｃ１及び第２マーカーｃ２が付されている。第１マーカーｃ１は例えば緑色に、第２マーカーｃ２は例えば赤色に付されている。
なお、本実施形態において、「先端部１０１ａの実空間における位置」とは、具体的には、先端部１０１ａの近傍において付された当該第１マーカーｃ１、第２マーカーｃ２各々の実空間における位置である。
【００３９】
同様に、図５に示すように、コア材５２の被挿通面Ｓには、縦方向（±Ｚ方向）及び横方向（±Ｙ方向）の各々に沿って第３マーカーｃ３及び第４マーカーｃ４が付されている。第３マーカーｃ３は例えば黄色に、第４マーカーｃ４は例えば青色に付されている。
ここで、本実施形態において、「被挿通面Ｓの実空間における位置」とは、具体的には、被挿通面Ｓの面内に付された当該第３マーカーｃ３、第４マーカーｃ４各々の実空間における位置である。また、第３マーカーｃ３及び第４マーカーｃ４は、コア材５２の表面に直接色付け等されて付されるものとする。
【００４０】
なお、図５に示す例では、開孔ロッド１０１の進出方向（軸Ｏ１の＋Ｘ方向側）が、金属管５３の端面Ｇの内側の被挿通面Ｓ（コア材５２の露出面）を向く状態となっている。開孔ロッド１０１は、この状態で進出（＋Ｘ方向に移動）することで、先端部１０１ａが金属管５３の端面Ｇに接触することなくコア材５２の露出面（被挿通面Ｓ）に挿通される。つまり、図５に示す態様において、開孔ロッド１０１は、被挿通面Ｓに対して適正な位置に配されている。
【００４１】
次に、図４において、ＣＰＵ２００（位置情報取得部２０２）は、ステップＳ０１で取得された位置決め用画像Ｐに対し所定の画像解析処理を行って、先端部１０１ａ及び被挿通面Ｓ各々の実空間の位置に対応する、位置決め用画像Ｐ上における位置情報（先端基準位置情報、被挿通基準位置情報）を取得する（ステップＳ０２）。ここで、位置情報取得部２０２が実施する画像解析処理について、図６を参照しながら説明する。
【００４２】
図６は、第１の実施形態に係る位置情報取得部の機能を説明する図である。
図６には、位置決め画像Ｐのうち第１マーカーｃ１〜第４マーカーｃ４が撮影されている部分のみを示している。本実施形態に係る位置情報取得部２０２は、位置決め画像Ｐを構成する各画素を座標情報（ｉ、ｊ）（図６）をもって、当該位置決め用画像Ｐ上の位置を特定する。図６に示すように、位置情報取得部２０２は、画像解析処理により、位置決め用画像Ｐに撮影されている第１マーカーｃ１〜第４マーカーｃ４の各々の、位置決め用画像Ｐ上の位置を特定する。
【００４３】
具体的には、例えば、位置情報取得部２０２は、第１マーカーｃ１として付される緑色の色情報を有する画素を抽出するとともに、当該抽出した画素が縦方向（行列の列方向）に所定幅以上（例えば、４画素以上）連続する領域を特定する。さらに、位置情報取得部２０２は、当該領域の横方向（行方向）の位置を特定し、横方向の先端基準位置情報である座標情報“ｊ１”を取得する（図６参照）。
同様に、位置情報取得部２０２は、第２マーカーｃ２として付される赤色の色情報を有する画素を抽出するとともに、当該抽出した画素が横方向（行列の行方向）に所定幅以上連続する領域を特定する。そして、位置情報取得部２０２は、当該領域の縦方向（列方向）の位置を特定し、縦方向の先端基準位置情報である座標情報“ｉ１”を取得する（図６参照）。
これにより、位置情報取得部２０２は、先端部１０１ａの実空間における位置（第１マーカーｃ１及び第２マーカーｃ２の実空間における位置）に対応する位置決め用画像Ｐ上の位置を示す先端基準位置情報（即ち、座標情報（ｉ１、ｊ１））を取得する。
ここで、「色情報」とは、位置決め用画像Ｐを構成する画素ごとの色を特定する情報であって、一般には、“Ｒ”（赤）、“Ｇ”（緑）、“Ｂ”（青）それぞれの色の度合いを示す数値の組み合わせからなる。
【００４４】
位置情報取得部２０２は、同様の手順を経て、被挿通面Ｓの実空間における位置（第３マーカーｃ３及び第４マーカーの実空間における位置）に対応する位置決め用画像Ｐ上の位置を示す被挿通基準位置情報（即ち、座標情報（ｉ２、ｊ２））を取得する。
【００４５】
なお、他の実施形態に係る位置情報取得部２０２が実施する処理は、上述の処理に限定されない。例えば、第１マーカーｃ１の色に対応する画素が、位置決め用画像Ｐ上における縦方向のみならず、横方向についても連続して抽出される場合が想定される。この場合、位置情報取得部２０２は、その連続数が短い方を短軸とし、その短軸方向に渡って配される画素の横方向（行方向）の座標位置の平均値を算出し、これを先端基準位置情報“ｊ１”としてもよい。他のマーカーについても同様である。
【００４６】
次に、図４において、ＣＰＵ２００（移動距離演算部２０３）は、ステップＳ０２で取得された各種位置情報及び予め定められた目標相対位置情報に基づいて、先端部１０１ａの移動距離を算出する（ステップＳ０３）。
【００４７】
なお、「目標相対位置情報」とは、開孔ロッド１０１の進出方向（軸Ｏ１の＋Ｘ方向側）が被挿通面Ｓを向いている状態（図５に示す状態）において、「先端基準位置情報」が示す位置決め用画像Ｐ上の座標位置（ｉ１ｓ、ｊ１ｓ）と、「被挿通基準位置情報」が示す位置決め用画像Ｐ上の座標位置（ｉ２ｓ、ｊ２ｓ）と、の相対的な位置関係を示す情報である。具体的には、目標相対位置情報は、位置決め用画像Ｐを構成する画素の位置関係を示す座標情報（Δｉｓ、Δｊｓ）からなる（ここで、Δｉｓ＝ｉ２ｓ−ｉ１ｓ、Δｊｓ＝ｊ２ｓ−ｊ１ｓ）。
画像上における先端部１０１ａの位置と被挿通面Ｓの位置との位置関係は、開孔ロッド１０１の進退方向に対し傾斜して交差する撮影装置４０の撮影方向に応じて変化するので、作業者は、撮影装置４０を固定した上で、予め目標相対位置情報を取得しておく。本実施形態に係る制御装置２０は、予め取得された目標相対位置情報（Δｉｓ、Δｊｓ）を、ＨＤＤ２１１等に記憶している。
以下の説明においては、例として、目標相対位置情報は、Δｉｓ＝−６、Δｊｓ＝＋７と記憶されているものとする。
【００４８】
次いで、ＣＰＵ２００（駆動制御部２０４）は、算出された移動距離を示す数値を含む面内方向駆動信号を面内方向駆動部１０５に向けて出力する。ここで、移動距離演算部２０３が実施する移動距離の演算処理及びこれに基づいて先端部１０１ａが移動する様子を、図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら説明する。
【００４９】
図７Ａは、初期状態（位置決め処理前の段階）において取得された位置決め用画像Ｐ（図７Ａ（ａ））と、同段階における先端部１０１ａ及び被挿通面Ｓを炉外側（−Ｘ方向側）から見た位置関係（図７Ａ（ｂ））とを示している。ステップＳ０２において、位置情報取得部２０２は、図７Ａ（ａ）に示す位置決め用画像Ｐから先端基準位置情報（ｉ１ａ、ｊ１ａ）及び被挿通基準位置情報（ｉ２ａ、ｊ２ａ）を取得している。
まず、移動距離演算部２０３は、図７Ａにおける先端基準位置情報（ｉ１ａ、ｊ１ａ）及び被挿通基準位置情報（ｉ２ａ、ｊ２ａ）のずれ幅（Δｉａ、Δｊａ）を算出する（図７Ａ（ａ）参照）。ここで、Δｉａ＝ｉ２ａ−ｉ１ａ、Δｊａ＝ｊ２ａ−ｊ１ａである。算出されたΔｉａ、Δｊａは、先端部１０１ａ及び被挿通面Ｓの、実空間（ＹＺ平面の面内方向）における相対的な位置関係（ΔＹａ、ΔＺａ）に対応している（図７Ａ（ｂ）参照）。
図７Ａ（ａ）に示す例では、ｉ１ａ＝１５、ｉ２ａ＝１１であるから、Δｉａ＝−４、また、ｊ１ａ＝２９、ｊ２ａ＝２４であるから、Δｊａ＝−５となる。
【００５０】
次に、移動距離演算部２０３は、ＨＤＤ２１１に記憶される目標相対位置情報Δｊｓを参照して、移動距離ΔＹｍ＝Ｑ（Δｊａ−Δｊｓ）を算出する（図４のステップＳ０３）。ここで算出されるΔＹｍ［ｍｍ］は、先端部１０１ａの±Ｙ方向についての移動情報である。また、補正係数Ｑ［ｍｍ／単位画素］は、位置決め用画像Ｐ上における移動距離と実空間における移動距離とを対応付ける係数であって、予め取得されている数値である。駆動制御部２０４は、算出された移動距離ΔＹｍ［ｍｍ］に基づいて、先端部１０１ａを±Ｙ方向にΔＹｍ［ｍｍ］だけ移動させる（図４のステップＳ０４）。
【００５１】
先端部１０１ａが±Ｙ方向にΔＹｍ［ｍｍ］だけ移動すると、マーカーｃ１の位置決め用画像Ｐ上の位置は、初期の位置ｊ１ａ（２９）からΔｊａ−Δｊｓ（＝−５−７）＝−１２だけ横方向（行方向）に移動する。したがって、この時点における先端基準位置情報（ｉ１ａ、ｊ１ｂ）（ｊ１ｂ＝２９−１２＝１７）及び被挿通基準位置情報（ｉ２ａ、ｊ２ａ）（ｊ２ａ＝２４）の横方向（行方向）のずれ幅（ｊ２ａ−ｊ１ｂ）は、目標基準位置情報Δｊｓ（＝＋７）と一致する（図７Ｂ（ａ）参照）。また、位置決め用画像Ｐ上における先端部１０１ａと被挿通面Ｓとの横方向（行方向）の相対的な位置関係がΔｊｓとなっているので、このときの先端部１０１ａ及び被挿通面Ｓの、実空間（ＹＺ平面の面内方向）における相対的な位置関係は（０、ΔＺａ）となる（図７Ｂ（ｂ）参照）。
【００５２】
次に、移動距離演算部２０３は、ＨＤＤ２１１に記憶される目標相対位置情報Δｉｓを参照して、移動距離ΔＺｍ＝Ｑ（Δｉａ−Δｉｓ）を算出する。ここで算出されるΔＺｍ［ｍｍ］は、先端部１０１ａの±Ｚ方向についての移動情報である（図４のステップＳ０３）。駆動制御部２０４は、算出された移動距離ΔＺｍ［ｍｍ］に基づいて、先端部１０１ａを±Ｚ方向にΔＺｍ［ｍｍ］だけ移動させる（図４のステップＳ０４）。
【００５３】
先端部１０１ａが±Ｚ方向にΔＺｍ［ｍｍ］すると、マーカーｃ２の位置決め用画像Ｐ上の位置は、初期の位置ｉ１ａ（１５）からΔｉａ−Δｉｓ（＝−４＋６）＝＋２だけ縦方向（列方向）に移動する。したがって、この時点における先端基準位置情報（ｉ１ｂ、ｊ１ｂ）（ｉ１ｂ＝１５＋２＝１７）及び被挿通基準位置情報（ｉ２ａ、ｊ２ａ）（ｉ２ａ＝１１）の縦方向のずれ幅（ｉ２ａ−ｉ１ｂ）は目標基準位置情報Δｉｓ（＝−６）と一致する（図７Ｃ（ａ）参照）。また、位置決め用画像Ｐ上における先端部１０１ａと被挿通面Ｓとの縦方向の相対的な位置関係がΔｉｓとなっているので、このときの先端部１０１ａ及び被挿通面Ｓの、実空間（ＹＺ平面の面内方向）における相対的な位置関係は（０、０）となる（図７Ｃ（ｂ）参照）。即ち、開孔ロッド１０１の進出方向が被挿通面Ｓを向く状態（図５に示す状態）が再現される。
【００５４】
駆動制御部２０４が横方向（±Ｙ方向）及び縦方向（±Ｚ方向）それぞれの位置合わせを完了すると（ステップＳ０５：Ｙ）、ＣＰＵ２００は、位置決め処理を終了する。
【００５５】
［作用効果］
上述した制御装置２０によれば、取得された位置決め用画像Ｐに基づいて、自動的に、開孔ロッド１０１の進出方（軸Ｏ１の＋Ｘ方向）が金属管５３の端面Ｇの内側の被挿通面Ｓを向くように位置決めが成される。特に、制御装置２０は、被挿通面Ｓと開孔ロッド１０１の先端部１０１ａとの位置関係が、予め規定された位置決め用画像Ｐ上における相対的な位置関係と一致するように位置決めをしている。したがって、マッド材５１内において被挿通面Ｓ（即ち金属管５３内のコア材５２）が如何なる位置に配されていたとしても、常に、先端部１０１ａの位置を被挿通面Ｓに向けることができる。これにより、作業者が目視により手動でその先端の位置決めを行う手間を省くことができ、開孔作業に要する労力及び時間を軽減することができる。
また、本実施形態においては、開孔ロッド１０１が金属管５３の内側に配されるコア材５２の位置との相対的な位置関係に基づいて位置決めされるので、先端部１０１ａを、精度よく径の細い金属管５３の内側に挿通することができる。
【００５６】
また、撮影装置４０は、開孔システム１の構成上、高炉の付近に配されるため、粉塵等の影響により鮮明でない画像が取得される場合が想定される。しかしながら、本実施形態においては、先端部１０１ａ及び被挿通面Ｓのそれぞれに、縦方向（±Ｚ方向）かつ横方向（±Ｙ方向）の両方に伸びる形状のマーカー（第１マーカーｃ１〜第４マーカーｃ４）を付すものとしている。このようにすることで、各マーカーが、画像の縦方向（列方向）、横方向（行方向）の各々について特徴的な形状を有して撮影されるため、位置情報取得部２０２が当該画像上における各マーカーの縦方向、横方向各々の位置（座標情報）を正しく識別しやすくなり、精度よく先端基準位置情報及び被挿通基準位置情報を取得することができる。
【００５７】
以上、第１の実施形態に係る制御装置によれば、高炉の炉壁に形成された出銑口の開孔作業の効率を改善することができる。
【００５８】
なお、第１の実施形態において、先端部１０１ａに付されるマーカー板１０１ｂは、開孔ロッド１０１の進出の際に、金属管５３等と衝突することで剥落可能な態様で取り付けられるのが好ましい。このようにすることで、マーカー板１０１ｂが被挿通面Ｓへの挿通を妨げることを防止することができる。
また、第１の実施形態において、に第３マーカーｃ３及び第４マーカーｃ４は、コア材５２の表面に直接色付け等が成されて付される態様として説明したが、他の実施形態においては、この態様には限定されない。例えば、金属管５３の外周縁に別途のマーカー板を設け、当該マーカー板に第３マーカーｃ３及び第４マーカーｃ４が付される態様であってもよい。
【００５９】
また、上述の第１の実施形態に係る移動距離演算部２０３は、位置決め用画像Ｐ上における横方向（行方向）の移動が、実空間における横方向（±Ｙ方向）の移動に対応するものとし、位置決め用画像Ｐ上における縦方向（列方向）の移動が、実空間における縦方向（±Ｚ方向）の移動に対応するものとして説明した。しかし、撮影装置４０の撮影方向や姿勢によっては、必ずしも実空間（ＹＺ平面）における縦横方向と、位置決め用画像Ｐ上における縦横方向が一致するとは限らない。
この場合、作業者は、先端部１０１ａの位置決め用画像Ｐ上における横方向（行方向）の移動に応じて、当該先端部１０１ａが実空間の横方向（±Ｙ方向）、縦方向（±Ｚ方向）に、それぞれどの程度移動するかの度合い（補正係数Ｑｙ、Ｑｚ）を予め求めておく。移動距離演算部２０３は、先端部１０１ａの位置決め用画像Ｐ上における横方向（行方向）の移動距離（Δｊａ−Δｊｓ）に、上記補正係数Ｑｙ、Ｑｚの各々を乗じた値を±Ｙ方向及び±Ｚ方向の各々の移動距離とする。先端部１０１ａの位置決め用画像Ｐ上における縦方向（列方向）の移動についても同様である。
【００６０】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る開孔システムを、図面を参照ながら説明する。
第１の実施形態に係る開孔システムは、位置決め用画像Ｐ上における各マーカーの認識精度を高める目的で、先端部１０１ａ及び被挿通面Ｓのそれぞれに、縦方向（±Ｚ方向）かつ横方向（±Ｙ方向）に延伸する形状のマーカーを付すこととしたが、第２の実施形態に係る開孔システムは、マーカーを付す作業負担を軽減可能とする。
なお、第２の実施形態に係る開孔システム１の全体構成及び制御装置２０の機能構成については、第１の実施形態とほぼ同一であるため詳細な説明を省略する。ただし、以下に説明するように、第２の実施形態に係る開孔システムは、位置情報取得部２０２の具体的な処理内容（図９で説明）が第１の実施形態と異なる。
【００６１】
［制御装置の動作］
図８は、第２の実施形態に係る撮影装置の撮影方向から見た場合における開孔ロッド及び金属管の位置関係を示す図である。
本実施形態に係る撮影装置４０は、第１の実施形態と同様に、開孔ロッド１０１の先端部１０１ａと、閉塞材５の被挿通面Ｓ（図２）とを、当該開孔ロッド１０１の進退方向に対して傾斜して交差する方向から撮影する。この撮影処理により、撮影装置４０は、例えば、図８に示したような態様の画像（位置決め用画像Ｐ）を生成する。
【００６２】
ここで、図８に示すように、先端部１０１ａに接する側面の一部（撮影装置４０の死角とならない位置）において、点状の先端マーカーｃ５が付されている。この先端マーカーｃ５は、例えば赤色で付されている。
本実施形態において、「先端部１０１ａの実空間における位置」とは、具体的には、先端部１０１ａに接する側面の一部に付された先端マーカーｃ５の実空間における位置である。
一方、図８に示すように、コア材５２の露出面（被挿通面Ｓ）には特別なマーカー等は付されていない。本実施形態における被挿通面Ｓの実空間における位置とは、円形の端面Ｇ内に配される被挿通面Ｓの中心位置である。
【００６３】
図９は、第２の実施形態に係る位置情報取得部の機能を説明する図である。
本実施形態に係る位置情報取得部２０２は、位置情報取得部２０２は、先端マーカーｃ５として付される赤色の色情報を有する画素を抽出する。そして、当該赤色の色情報を有する画素の縦方向（列方向）の位置及び横方向（行方向）の位置を特定し、先端基準位置情報（ｉ１、ｊ１）を取得する（図９参照）。
【００６４】
さらに、本実施形態に係る位置情報取得部２０２は、金属管５３の端面Ｇが撮影されている部分を抽出する。具体的には、位置情報取得部２０２は、金属管５３の端面Ｇの色（例えば黒色）の色情報を有する画素を抽出するとともに、当該抽出した画素が円形（又は楕円形）に配される領域を特定する。さらに、位置情報取得部２０２は、当該特定した円形領域の中心位置Ｇ０の座標位置を特定する。具体的には、位置情報取得部２０２は、横方向（行方向）の両端を示す座標情報“ｊ２ｌ”、“ｊ２ｒ”から、その中央位置ｊ２をｊ２＝（ｊ２ｌ＋ｊ２ｒ）／２により求める。同様に、位置情報取得部２０２は、当該特定した円形領域の縦方向（列方向）の両端を示す座標情報“ｉ２ｕ”、“ｉ２ｄ”から、その中央位置ｉ２をｉ２＝（ｉ２ｕ＋ｉ２ｄ）／２により求める。このようにして、位置情報取得部２０２は、端面Ｇ内に配される被挿通面Ｓの中心位置に対応する画像上の位置（中心位置Ｇ０）を示す被挿通基準位置情報（ｉ２、ｊ２）を取得する。
【００６５】
なお、先端基準位置情報（ｉ１、ｊ１）及び被挿通基準位置情報（ｉ２、ｊ２）を取得した後の処理については、第１の実施形態と同等であるため詳細な説明を省略する。ただし、目標相対位置情報の内容は、図８に示す状態において取得される先端基準位置情報及び被挿通基準位置情報の相対的な位置関係に応じた値となるように適宜調整される。
【００６６】
［作用効果］
上述した制御装置２０によれば、第１の実施形態と同様に、取得した位置決め用画像Ｐに基づいて、自動的に、開孔ロッド１０１の進退方向の軸Ｏ１が金属管５３の端面Ｇの内側に配される被挿通面Ｓ（コア材５２の露出面）と重なるように位置決めを行う。これにより、作業者が目視により手動でその先端の位置決めを行う手間を省くことができ、開孔作業に要する労力及び時間を軽減することができる。
【００６７】
また、本実施形態においては、先端部１０１ａに点状の先端マーカーｃ５のみを付すものとし、被挿通面Ｓの位置の特定には金属管５３の端面Ｇを用いている。このようにすることで、開孔作業の度に専用のマーカーを付す作業を配することができ、作業負担及びコストを軽減することができる。
【００６８】
なお、上述の第１、第２の実施形態においては、先端部１０１ａの実空間における位置は、第１マーカーｃ１、第２マーカーｃ２、又は先端マーカーｃ５等によって示されるものとして説明したが、他の実施形態においてはこのような態様に限定されない。例えば、先端部１０１ａには一切のマーカーが付されていない態様であってもよい。この場合、当該他の実施形態に係る位置情報取得部２０２は、取得された位置決め用画像Ｐに所定の画像処理（エッジ検出等）を行い、画像上における先端部１０１ａの位置を特定してもよい。このようにすることで、先端部１０１ａにマーカーを付する必要がなくなるので、作業負担を一層軽減することができる。
【００６９】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係る開孔システムを、図面を参照ながら説明する。
第１、第２の実施形態に係る開孔システムは、開孔ロッドや閉塞材に予め付されたマーカー等に基づいて自動で位置決めを行うことを特徴としている。本実施形態に係る開孔システムは、さらに、開孔ロッドの進出の際、その進出距離及び駆動圧力等を示す情報を取得して、開孔ロッド１０１が閉塞材に接触しているか否かを判定する。
【００７０】
［全体構成］
図１０は、第３の実施形態に係る開孔システムの全体構成を示す図である。
図１０に示すように、本実施形態に係る油圧モータ１０４には、当該油圧モータ１０４内に生じる油圧の圧力を検出可能な圧力センサ１０４ａと、当該油圧モータ１０４における回転量を検出可能なエンコーダ１０４ｂが搭載されている。
なお、第１、第２の実施形態と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
［制御装置の機能構成］
図１１は、第３の実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。
図１１に示すように、本実施形態に係るＣＰＵ２００は、第１、第２の実施形態の態様に加え、更に、圧力情報取得部２０５、進退位置取得部２０６及び挿通判定部２０７としての機能を発揮する。
圧力情報取得部２０５は、圧力センサ１０４ａ（図１０）を介して、開孔ロッド１０１の進出の際に、その動力源である油圧モータ１０４内に生じる油圧の圧力（フィード前進圧）を示す圧力情報を取得する。この圧力情報は、開孔ロッド１０１が挿通される物質の硬くなるほど高い値を示す。
進退位置取得部２０６は、エンコーダ１０４ｂを介して、先端部１０１ａの進退方向（開孔ロッド１０１の延在方向）における位置を示す進退位置情報を取得する。具体的には、進退位置取得部２０６は、エンコーダ１０４ｂが検出する油圧モータ１０４の回転量を示す信号に基づいて、先端部１０１ａの進出方向についての位置を示す進退位置情報を算出して取得する。
挿通判定部２０７は、取得された圧力情報及び進退位置情報に基づいて、先端部１０１ａが金属管５３の端面Ｇの内側に挿通されているか否かを判定する。
【００７２】
図１２は、第３の実施形態に係る挿通判定部の機能を説明する図である。
図１２（ａ）、（ｂ）は、進退位置取得部２０６が取得する先端部１０１ａの進退方向の位置（開孔ロッド先端位置）を横軸に示し、圧力情報取得部２０５が取得する油圧モータ１０４の圧力（フィード前進圧）を縦軸に示している。
ここで、先端部１０１ａが金属管５３の内側（コア材５２）に挿通される場合、先端部１０１ａの進退方向の位置と、油圧モータ１０４における圧力と、の関係は、図１２（ａ）に示すようなグラフとなる。即ち、先端部１０１ａの初期位置Ｘ０から先端部１０１ａが被挿通面Ｓに接触する位置Ｘ１までの間は、先端部１０１ａは空気中を移動するため大きな圧力を要しない。したがって、この間における油圧モータ１０４の圧力は、予め定められた所定の判定閾値Ｐｔｈ以下となっている。
【００７３】
先端部１０１ａが位置Ｘ１まで進出した際に何らかの物体に接触した場合、Ｘ１以降に進出するためには、その物体の硬さに応じた圧力を要する。
図１２（ａ）に示す例では、油圧モータ１０４の圧力が、比較的柔らかい材質のコア材５２に応じた圧力Ｐ１を上回った時点で、先端部１０１ａが位置Ｘ１を超えて進出している。したがって、この場合、挿通判定部２０７は、位置Ｘ１における油圧モータ１０４の圧力が判定閾値Ｐｔｈを上回っていないことをもって、先端部１０１ａが金属管５３の端面Ｇの内側に挿通されていると判定する。
なお、作業者は、予め、先端部１０１ａがコア材５２を進行する際に要する圧力（圧力Ｐ１）を測定し、上記判定閾値Ｐｔｈを圧力Ｐ１よりも大きい値に設定しておく。
【００７４】
一方、先端部１０１ａが金属管５３の端面Ｇと接触する場合、先端部１０１ａの進退方向の位置と、油圧モータ１０４における圧力と、の関係は、図１２（ｂ）に示すようなグラフとなる。即ち、図１２（ａ）と同様に、先端部１０１ａの初期位置Ｘ０から先端部１０１ａが被挿通面Ｓに接触する位置Ｘ１までの間は、予め定められた判定閾値Ｐｔｈ以下となっている。
【００７５】
しかしながら、図１２（ｂ）に示す例では、先端部１０１ａが、硬い材質の金属管５３の端面Ｇと接触しているため、判定閾値Ｐｔｈを超えた圧力Ｐ２に達しても、先端部１０１ａが位置Ｘ１の先に進出していない。したがって、この場合、挿通判定部２０７は、位置Ｘ１における油圧モータ１０４の圧力が判定閾値Ｐｔｈを上回っていることをもって、先端部１０１ａが金属管５３の端面Ｇ等と接触していると判定する。
【００７６】
なお、作業者は、上記判定閾値Ｐｔｈを先端部１０１ａがマッド材５１を進行する際に要する圧力よりも低い値に設定しておくのが好ましい。このようにすることで、挿通判定部２０７は、先端部１０１ａがコア材５２や金属管５３ではなくマッド材５１に接触しているか否かについても識別することができる。
【００７７】
図１３は、第３の実施形態に係る制御装置におけるＣＰＵの処理フローを示す図である。
以下、本実施形態に係るＣＰＵ２００の処理フローについて順を追って説明する。
図１３に示す通り、本実施形態に係るＣＰＵ２００は、第１、第２の実施形態と同様に、ステップＳ０１からステップＳ０５の位置決め処理を実行する。各処理の具体的な内容については、第１、第２の実施形態と同等であるため、詳細な説明を省略する。
位置決め処理を完了した後、ＣＰＵ２００は、以下に説明する開孔ロッド１０１の進出処理を実行する。
【００７８】
まず、ＣＰＵ２００（圧力情報取得部２０５、進退位置取得部２０６）は、圧力センサ１０４ａ及びエンコーダ１０４ｂを介して、油圧モータ１０４の油圧を示す圧力情報及び先端部１０１ａの進退方向についての位置を示す進退位置情報を取得する（ステップＳ１０）。次いで、ＣＰＵ２００（挿通判定部２０７）は、図１２で説明したように、先端部１０１ａが位置Ｘ１に位置する時点における油圧モータ１０４の圧力が、判定閾値Ｐｔｈを上回っているか否かを判定する（ステップＳ１１）。油圧モータ１０４の圧力が判定閾値Ｐｔｈ以下の場合には（ステップＳ１１：Ｎ）、ＣＰＵ２００は、油圧モータ１０４及び進退駆動部１０３を通じて開孔ロッド１０１の進出を行う（ステップＳ１２）。一方、油圧モータ１０４の圧力が判定閾値Ｐｔｈを上回る場合には（ステップＳ１１：Ｙ）、ＣＰＵ２００は、先端部１０１ａが金属管５３等に接触していると判断し、当該先端部１０１ａの位置を初期位置Ｘ０に戻す処理を行う（ステップＳ１３）とともに、ステップＳ０１に戻り、位置決め処理（ステップＳ０１〜ステップＳ０５）を再度実行する。
また、ステップＳ１２における開孔ロッド１０１の進出の都度、ＣＰＵ２００は、コア材５２及びマッド材５１の開孔が完了したか否かを判定する（ステップＳ１４）。開孔が完了していない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ２００は、ステップＳ１０に戻って開孔ロッド１０１の進出処理を継続する。一方、開孔が完了した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２００は、進出処理を終了する。
なお、本実施形態に係るＣＰＵ２００は、ステップＳ１４における開孔が完了したか否かの判定を、作業者自身の操作（進出停止操作）に応じた信号入力の有無に基づいて行ってもよい。この場合、作業者は、コア材５２及びマッド材５１の開孔が成されたか否かを目視で判断し、コア材５２及びマッド材５１が開孔されたと判断した場合に、制御装置２０に対し所定の進出停止操作を行う。
ただし、他の実施形態においてはこの態様に限定されることはなく、ＣＰＵ２００は、例えば、開孔が完了した際に生じる油圧モータ１０４の圧力の変化や先端部１０１ａの位置の変化を感知することで“開孔が完了した”と判断し、自動的に進出処理を終了するものであってもよい。
【００７９】
［作用効果］
ここで、上述したように、各実施形態に係る撮影装置４０は、粉塵等の影響により、不鮮明な位置決め用画像Ｐを取得する場合が想定される。この場合、位置情報取得部２０２が位置決め用画像Ｐから各マーカー（第１マーカーｃ１等）を精度よく識別できず、結果として、位置決めが意図どおりに成されない場合が想定される。
しかし、図１３で示したように、本実施形態に係る制御装置２０は、開孔ロッド１０１の進出の際、圧力センサ１０４ａ及びエンコーダ１０４ｂを通じて先端部１０１ａが金属管５３等に接触していることを検出し、再度の位置決め処理に移行する。したがって、本実施形態に係る制御装置２０によれば、位置決め処理を行った後の実際の進出処理において、最初の位置決めが適切でなかったことを判定した場合に、自動的に位置決め処理が再実行（リトライ）される。
このようにすることで、粉塵等の影響により開孔ロッド１０１の位置決めが意図通りになされなかった場合であっても自動的にリトライが成されるので、開孔作業を円滑化することができる。
【００８０】
以上、第３の実施形態に係る制御装置によれば、高炉の炉壁に形成された出銑口の開孔作業の効率を一層改善することができる。
【００８１】
以上に述べた各実施形態は、上述の態様に限定されることはなく、以下のようにも変形可能である。
例えば、上述の第１、第２の実施形態においては、一種類の目標相対位置情報（Δｉｓ、Δｊｓ）に基づいて、先端部１０１ａの空間内における横方向（±Ｙ方向）及び縦方向（±Ｚ方向）の移動距離を算出するものとして説明した（図４のステップＳ０３等）。しかし、他の実施形態に係る開孔システムは、この態様に限定されず、例えば、二種類以上の目標相対位置情報を予め記憶して、これを適切に使い分けるようにしてもよい。
例えば、開孔ロッド１０１の進退方向の軸Ｏ１が、被挿通面Ｓを向いている状態（正しく位置決めが成された状態）であっても、出銑口Ａに配される金属管５３の位置や姿勢が変わると、位置決め用画像Ｐ上における相対的な位置関係も変化することが想定される。そこで、出銑口Ａにおいて金属管５３が配される位置や、マッド材５１から突出している金属管５３の長さ等を画像処理により特定して、当該特待された位置や長さ等に応じて、複数記憶された目標相対位置情報の中から適切なものを選択してもよい。
【００８２】
また、上述の各実施形態においては、制御装置２０は、閉塞材５の開孔処理を行う専用の装置であるものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。例えば、制御装置２０は、開孔された出銑口Ａの閉塞処理を行う閉塞装置（マッドガン）と一体となった開孔閉塞装置にも適用可能である。
【００８３】
また、上述の各実施形態においては、出銑口Ａにおいて２種類の閉塞材５（マッド材５１、コア材５２）及び金属管５３が配されて閉塞されている態様をもって説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、出銑口Ａにおいて単一の閉塞材５（マッド材５１）のみによって閉塞されている場合であっても上述の制御装置２０は適用可能である。
【００８４】
また、上述の各実施形態においては、ＣＰＵ２００の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各手順を行うものとしている。ここで、上述したＣＰＵ２００の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また、ＣＰＵ２００の各機能構成が、ネットワークで接続される複数の装置に渡って具備される態様であってもよい。
【００８５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８６】
１  開孔システム
１０  開孔装置
１０１  開孔ロッド
１０１ａ  先端部
１０１ｂ  マーカー板
１０２  ガイドレール
１０３  進退駆動部
１０４  油圧モータ
１０４ａ  圧力センサ
１０４ｂ  エンコーダ
１０５  面内方向駆動部
２０  制御装置
２００  ＣＰＵ
２０１  画像取得部
２０２  位置情報取得部
２０３  移動距離演算部
２０４  駆動制御部
２０５  圧力情報取得部
２０６  進退位置取得部
２０７  挿通判定部
２１０  ＲＡＭ
２１１  ＨＤＤ
２１２  操作入力部
２１３  画像表示部
２１４  外部接続インターフェイス
２１５  システムバス
３０  高炉
３１  炉壁
４０  撮影装置
５  閉塞材
５１  マッド材
５２  コア材
５３  金属管（保持管）
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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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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