JP6066785B2 - Measuring method for outer shape of iron skin of chaotic car furnace body - Google Patents
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Description
本発明は、混銑車炉体の鉄皮外面形状の測定方法に関するものである。 The present invention relates to a method for measuring the outer shape of an iron skin of a chaotic car furnace body.
混銑車は、「トーピードカー」とも呼ばれており、製鉄所において高炉から出銑された溶銑を溶銑予備処理設備や転炉工場へ運搬する役割を担うものである。混銑車は、溶銑を貯留する容器である炉体、炉体内の溶銑を払い出す際に炉体を回転させるための傾動装置、及び、炉体や傾動装置を支える台車などから構成されており、機関車の牽引により軌道上を走行する。 The chaotic car is also called a “torpedo car” and plays a role of transporting hot metal discharged from a blast furnace to a hot metal pretreatment facility or a converter factory at a steelworks. The kneading vehicle is composed of a furnace body that is a container for storing hot metal, a tilting device for rotating the furnace body when discharging hot metal in the furnace body, and a carriage that supports the furnace body and the tilting device, etc. Drive on the track by towing the locomotive.
図１に示すように、混銑車の炉体１は、その外形がいわゆる魚雷の形をしており、鋼板を溶接して魚雷の形にしてなる鉄皮２の内面に耐火物３（図７参照）を内張りした構造となっている。炉体１の鉄皮２は、円筒形の直胴部２ａと、直胴部２ａの両端それぞれに連なる円錐台形状のコニカル部２ｂとからなっている。直胴部２ａには、溶銑の出入り口となる炉口４が設けられるとともに、エプロン５が設けられている。鉄皮２は、例えば、軸方向の長さＬが、１１０００〜１２５００ｍｍ程度であり、直胴部２ａの外径が、４２００〜４４００ｍｍ程度の大きさのものである。
As shown in FIG. 1, the furnace body 1 of the chaotic vehicle has a so-called torpedo shape, and the refractory 3 (FIG. 7) is formed on the inner surface of the
このように、混銑車の炉体は、鉄皮とその鉄皮内面に内張りされた耐火物とで構成されており、操業に伴って耐火物が損傷・溶損してその厚みが減少するため、耐火物の厚みを測定して耐火物の厚みが一定厚み以下になった場合には、その部分の耐火物の補修を行う必要がある。この場合、耐火物の厚みを測定するためには、その測定箇所において耐火物の厚みの基準となる鉄皮外面の外径寸法を測定することが必要となる。また、鉄皮の経年劣化に伴う変形による事故や故障を防止するために、鉄皮外面の形状を測定する必要がある。 In this way, the furnace body of the kneading car is composed of an iron skin and a refractory lined on the inner surface of the iron skin, and the refractory is damaged and melted with operation, and its thickness decreases. When the thickness of the refractory is measured and the thickness of the refractory is less than a certain thickness, it is necessary to repair the refractory in that portion. In this case, in order to measure the thickness of the refractory, it is necessary to measure the outer diameter of the outer surface of the iron skin that serves as a reference for the thickness of the refractory at the measurement location. In addition, in order to prevent accidents and failures due to deformation caused by aging of the iron skin, it is necessary to measure the shape of the outer surface of the iron skin.
混銑車炉体の鉄皮外面の形状の測定について、従来、例えば、特許文献１、特許文献２に開示された技術が知られている。
Conventionally, for example, techniques disclosed in Patent Document 1 and
特許文献１には、混銑車（トーピードカー）が走行する線路の両側に該線路を挟むようにして２台の超音波センサーを対向させて設置しておき、運行途中の混銑車が所定位置にきたことを検知し、前記２台の超音波センサーにより炉体胴部表面までの距離を連続的に、かつ自動的に測定することにより、炉体胴部の直径寸法と炉体胴部表面形状を測定するようにした技術が開示されている。この技術では、前記２台の超音波センサーの間隔をＸ、一方の超音波センサーの測定値をａ、他方の超音波センサーの測定値をｂとすると、Ｔ＝Ｘ−（ａ＋ｂ）の計算式により、炉体胴部の直径Ｔを求めるようにしている。 In Patent Document 1, two ultrasonic sensors are placed opposite to each other on both sides of a track on which a chaotic vehicle (torpedo car) travels, and the chaotic vehicle in operation has come to a predetermined position. By detecting and continuously and automatically measuring the distance to the furnace body surface by the two ultrasonic sensors, the diameter of the furnace body and the surface shape of the furnace body are measured. Such a technique is disclosed. In this technique, when the interval between the two ultrasonic sensors is X, the measurement value of one ultrasonic sensor is a, and the measurement value of the other ultrasonic sensor is b, the calculation formula of T = X− (a + b) Thus, the diameter T of the furnace body is obtained.
また、特許文献２には、混銑車運用時に炉体の炉底に生じる湯当り部の溶損状況を精度良く測定することを目的として、混銑車炉体の外部に配置した第１のレーザー距離計により、溶銑を排出した後において炉体を９０°傾転させた状態で炉体の受銑口（炉口）を通して、炉体内炉底部のライニング煉瓦形状を測定し、一方、前記第１のレーザー距離計と相対する既知の位置に、炉体の炉底部を挟み込んで測定可能な第２のレーザー距離計を設置し、この第２のレーザー距離計により、炉体の炉底部における鉄皮外面形状を測定し、この鉄皮外面形状データと、前記ライニング煉瓦形状データとから炉体内の炉底部のライニング煉瓦厚みを測定するようにした技術が開示されている。
前述した特許文献１、２に開示された技術では、混銑車炉体の直胴部についての鉄皮外面形状しか測定することができず、直胴部及びコニカル部を含む鉄皮外面全体の形状を測定することができなかった。
In the techniques disclosed in
そこで、本願発明の課題は、混銑車に備えられた炉体の鉄皮外面全体の形状を精度良く短時間で測定することができる、混銑車炉体の鉄皮外面形状の測定方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for measuring the outer shape of the iron skin of a kneading car furnace body, which can accurately and quickly measure the shape of the entire outer skin surface of the furnace body provided in the kneading car. There is.
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
請求項１の発明は、混銑車に備えられた炉体の鉄皮外面の形状を測定する混銑車炉体の鉄皮外面形状の測定方法であって、
（イ） 周方向３６０°の鉄皮外面を少なくとも３つの領域に区切ることで、区切られた各領域を設定し、前記区切られた各領域に、少なくとも３つの基準点を設置すること、
（ロ） 前記基準点の設置に際し、前記区切られた各領域において基準点同士における鉄皮軸方向での最大距離をΔＬ、鉄皮周方向での最大角度をΔθとしたとき、下記式（１）の関係を満たす少なくとも１組の基準点と、下記式（２）の関係を満たす少なくとも１組の基準点とが、それぞれ存在するように前記基準点を設置すること、
ΔＬ＞（３σ／ｎ１／２）×Ｌ／Ｒ ……（１）
Δθ＞（３σ／ｎ１／２）×（３６０／２π）／Ｒ ……（２）
ここで、Ｌは鉄皮の軸方向の長さ（ｍｍ）、σは基準点の測定値の標準偏差（ｍｍ）、ｎは前記区切られた各領域に設置される基準点の数、Ｒは基準点間の距離が最大距離 ΔＬのときの測定誤差（３σ／ｎ １／２ ）が、ΔＬが鉄皮の軸方向長さ（鉄皮全長）Ｌに拡大されたときの鉄皮外面形状の測定誤差の許容値（ｍｍ）、である。
（ハ） １台の３次元レーザースキャナを炉体外方の固定された一箇所に設置し、炉体を鉄皮周方向に所定角度ピッチで回転して該所定角度ピッチごとに、前記３次元レーザースキャナにより、鉄皮外面を測定し、前記区切られた各領域の数の、前記区切られた各領域における隣り合う２つの領域が該各領域の前記基準点とともに測定された３次元鉄皮外面部分画像を取得すること、
（ニ） 前記３次元鉄皮外面部分画像での前記基準点の３次元位置情報を用いて、前記区切られた各領域の数の前記３次元鉄皮外面部分画像を１つに統合して３次元鉄皮外面全体画像を取得すること、
を特徴とする混銑車炉体の鉄皮外面形状の測定方法である。
The invention of claim 1 is a method for measuring the outer skin shape of a kneading car furnace body for measuring the outer skin shape of the furnace body provided in the kneading vehicle,
(B) Setting each divided area by dividing the outer surface of the outer skin of 360 ° in the circumferential direction into at least three areas, and setting at least three reference points in each divided area ;
(B) When setting the reference point, when the maximum distance in the core axis direction between the reference points in each of the divided areas is ΔL and the maximum angle in the peripheral direction is Δθ, the following formula (1 ) Installing the reference points such that there are at least one set of reference points satisfying the relationship of (2) and at least one set of reference points satisfying the relationship of the following formula (2):
ΔL> (3σ / n 1/2 ) × L / R (1)
Δθ> (3σ / n 1/2 ) × (360 / 2π) / R (2)
Here, L is the axial length (mm) of the iron skin, σ is the standard deviation (mm) of the measurement value of the reference point, n is the number of reference points installed in each of the divided areas , and R is The measurement error (3σ / n 1/2 ) when the distance between the reference points is the maximum distance ΔL is the shape of the outer surface of the iron skin when ΔL is expanded to the axial length L of the iron skin (full length of the iron skin) L The tolerance of measurement error (mm).
(C) A single three-dimensional laser scanner is installed at a fixed location outside the furnace body, and the furnace body is rotated at a predetermined angular pitch in the circumferential direction of the iron shell, and the three-dimensional laser is rotated at each predetermined angular pitch. the scanner, the steel shell outer surface is measured, the separated number of the regions, the three-dimensional steel shell outer surface portion which is measured together with the reference point of the two regions respective adjacent regions in the divided respective regions Acquiring images,
(D) using 3-dimensional position information of the reference points in the three-dimensional steel shell outer surface portion image, by integrating the three-dimensional steel shell outer surface portion image of the number of the divided respective regions into one 3 Acquiring a whole image of the outer surface of the three-dimensional iron skin,
This is a method for measuring the outer skin shape of a chaotic car furnace body.
請求項２の発明は、請求項１記載の混銑車炉体の鉄皮外面形状の測定方法において、前記（イ）において、周方向３６０°の鉄皮外面を９０°ピッチで区切り、０°以上９０°未満、９０°以上１８０°未満、１８０°以上２７０°未満、２７０°以上３６０°未満、の４つの領域に、それぞれ、少なくとも３つの基準点を設置すること、を特徴とするものである。
The invention of
本願発明による混銑車炉体の鉄皮外面形状の測定方法は、鉄皮周方向に鉄皮外面を少なくとも３つの領域に区切り、１台の３次元レーザースキャナを炉体外方の固定された１箇所に設置し、炉体を鉄皮周方向に所定角度ピッチで回転して該所定角度ピッチごとに、前記３次元レーザースキャナにより鉄皮外面を測定して前記区切られた数の３次元鉄皮外面部分画像を取得し、得られたこれらの３次元鉄皮外面部分画像を１つに統合して３次元鉄皮外面全体画像を得るようにしたので、炉体の鉄皮外面について直胴部だけでなく魚雷の形をした鉄皮外面全体の形状を測定することができ、しかも短時間で測定することができる。
また、形状測定に際し、鉄皮外面の前記区切られた各領域のそれぞれに、少なくとも３つの基準点（位置基準点）を鉄皮外面形状の測定誤差が許容値以内に収まるように設置し、これらの基準点の位置情報を用いて、前記３次元鉄皮外面部分画像を１つに統合して前記３次元鉄皮外面全体画像を得るようにしたので、鉄皮外面全体の形状を精度良く測定することができる。
よって、本願発明による鉄皮外面形状の測定方法によれば、得られた鉄皮外面全体の３次元形状測定データを用いて、鉄皮内面に内張りされた耐火物の厚みを炉体全体にわたって精度良く知ることができ、操業に伴う溶損した耐火物の適切かつ正確な補修を行うことができる。
According to the present invention, the method of measuring the outer surface shape of a chaotic car furnace body is divided into at least three regions in the circumferential direction of the iron skin, and one three-dimensional laser scanner is fixed at one location outside the furnace body. The furnace body is rotated at a predetermined angle pitch in the circumferential direction of the iron shell, and the outer surface of the iron skin is measured by the three-dimensional laser scanner at each predetermined angle pitch, and the divided number of three-dimensional iron skin outer surfaces Since the partial images were acquired and these three-dimensional outer surface partial images obtained were integrated into one to obtain the entire three-dimensional outer surface image, only the straight body portion of the outer surface of the furnace shell was obtained. In addition, the shape of the entire outer surface of the iron skin in the shape of a torpedo can be measured, and it can be measured in a short time.
In the shape measurement, at least three reference points (position reference points) are set in each of the divided areas of the outer surface of the iron skin so that the measurement error of the outer surface shape of the iron skin falls within an allowable value. Since the three-dimensional iron skin outer surface partial image is integrated into one by using the position information of the reference point, the entire three-dimensional iron skin outer surface image is obtained, so the shape of the whole iron skin outer surface is measured with high accuracy. can do.
Therefore, according to the method of measuring the outer surface shape of the iron skin according to the present invention, the thickness of the refractory lined on the inner surface of the iron shell is accurately measured over the entire furnace body using the obtained three-dimensional shape measurement data of the entire outer surface of the iron skin. It is possible to know well and to perform appropriate and accurate repair of the refractory that has been melted and lost during operation.
以下、本発明についてその実施形態とともに説明する。 Hereinafter, the present invention will be described together with embodiments thereof.
本発明による鉄皮外面形状の測定方法では、１台の３次元レーザースキャナを炉体外方の固定された１箇所に設置し、炉体を鉄皮周方向に所定角度ピッチで回転して該所定角度ピッチごとに、前記３次元レーザースキャナにより鉄皮外面を測定して３次元鉄皮外面部分画像を取得し、得られたこれらの３次元鉄皮外面部分画像を１つに統合して鉄皮外面全体をとらえた３次元鉄皮外面全体画像を得るようにしている。 In the method for measuring the outer shape of the iron skin according to the present invention, one three-dimensional laser scanner is installed at one fixed position outside the furnace body, and the furnace body is rotated at a predetermined angular pitch in the circumferential direction of the iron skin. For each angle pitch, the outer surface of the iron skin is measured by the three-dimensional laser scanner to obtain a three-dimensional outer surface partial image, and the obtained three-dimensional outer surface partial images are integrated into one. A whole three-dimensional iron skin outer surface image that captures the entire outer surface is obtained.
このため、本発明による測定方法では、周方向３６０°の鉄皮外面を鉄皮周方向において少なくとも３つの領域に区切る必要がある。これにより、３次元レーザースキャナによる測定により、鉄皮周方向における隣り合う３次元鉄皮外面部分画像同士が互いに共通する鉄皮外面測定部分を有する少なくとも３つの３次元鉄皮外面部分画像が得られ、これらの３次元鉄皮外面部分画像を前記共通する鉄皮外面測定部分に設置した基準点（位置基準点）の３次元位置情報を利用して１つに統合して、３次元鉄皮外面全体画像を得ることができる。 For this reason, in the measuring method according to the present invention, it is necessary to divide the outer surface of the steel skin in the circumferential direction 360 ° into at least three regions in the circumferential direction of the iron skin. Accordingly, at least three three-dimensional iron outer surface partial images having iron outer surface measuring portions in which adjacent three-dimensional iron outer surface partial images in the peripheral direction of the iron shell are common to each other are obtained by measurement with a three-dimensional laser scanner. These three-dimensional skin outer surface partial images are integrated into one using the three-dimensional position information of the reference point (position reference point) installed in the common skin outer surface measurement part, and the three-dimensional skin outer surface is integrated. A whole image can be obtained.
そして、互いに共通する鉄皮外面測定部分を有する２つの３次元鉄皮外面部分画像を、前記共通する鉄皮外面測定部分に設置した基準点の３次元位置情報を利用して座標（座標値）の変換により繋ぎ合わせるためには、前記の区切られた各領域に、詳しくは、前記の区切られた各領域における前記共通する鉄皮外面測定部分に、それぞれ、少なくとも３つの基準点を設置する必要がある。３次元レーザースキャナによって得られる３次元鉄皮外面部分画像を構成する測定データ（点群データ）には、３次元空間における３つの自由度があることから、前記座標変換には少なくとも３つの基準点が必要となる。なお、基準点の数が３つを超えても原理的に前記座標変換は可能であり、基準点の数を増やすことで、基準点の測定値の誤差に伴う座標変換後の測定データの誤差を小さくすることができる。 Then, coordinates (coordinate values) of two three-dimensional skin outer surface portion images having a common outer skin surface measurement portion using the three-dimensional position information of a reference point installed in the common outer skin surface measurement portion. In order to connect them by conversion, it is necessary to install at least three reference points in each of the divided areas, specifically, in each of the common outer surface measurement portions of the divided areas. There is. Since the measurement data (point cloud data) constituting the three-dimensional iron skin outer surface partial image obtained by the three-dimensional laser scanner has three degrees of freedom in a three-dimensional space, at least three reference points are used for the coordinate conversion. Is required. Note that even if the number of reference points exceeds three, the coordinate conversion is theoretically possible, and by increasing the number of reference points, the error in the measurement data after coordinate conversion accompanying the error in the measurement value of the reference point Can be reduced.
図２は、本発明において鉄皮外面の区切られた各領域での基準点同士における最大距離ΔＬと最大角度Δθとを説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the maximum distance ΔL and the maximum angle Δθ between the reference points in each region where the outer surface of the iron skin is divided in the present invention.
鉄皮外面の区切られた各領域に、それぞれ、３つの基準点Ａ，Ｂ，Ｃが設置されている場合、図２に示すように、この例では、基準点Ａ，Ｃ間の鉄皮軸方向における距離が、基準点Ａ，Ｂ，Ｃ同士における鉄皮軸方向での最大距離ΔＬとなる。また、基準点Ａ，Ｂ間の鉄皮周方向における角度が、基準点Ａ，Ｂ，Ｃ同士における鉄皮周方向での最大角度Δθとなる。 In the case where three reference points A, B, and C are installed in each of the regions separated from the outer surface of the iron skin, as shown in FIG. 2, in this example, the iron core between the reference points A and C is used. The distance in the direction is the maximum distance ΔL in the core axis direction between the reference points A, B, and C. Further, the angle between the reference points A and B in the peripheral direction of the iron skin is the maximum angle Δθ in the peripheral direction between the reference points A, B and C.
そして、本発明による測定方法では、鉄皮外面の区切られた各領域に、それぞれ、少なくとも３つの基準点を設置するに際し、これらの基準点同士における鉄皮軸方向での最大距離ΔＬが下記式（１）の関係を満たす少なくとも１組の基準点（例えば図２の基準点Ａ，Ｃ）と、炉体周方向での最大角度Δθが下記式（２）の関係を満たす少なくとも１組の基準点（例えば図２の基準点Ａ，Ｂ）とが、別々に存在するように基準点を設置することが必要である（基準点設置要件）。
ΔＬ＞（３σ／ｎ１／２）×Ｌ／Ｒ ……（１）
Δθ＞（３σ／ｎ１／２）×（３６０／２π）／Ｒ ……（２）
ここで、Ｌは鉄皮の軸方向の長さ（ｍｍ）、σは基準点の測定値の標準偏差（ｍｍ）、ｎは各領域に設置される基準点の数、Ｒは鉄皮外面形状の測定誤差の許容値（ｍｍ）、である。
In the measurement method according to the present invention, when installing at least three reference points in each of the divided areas on the outer surface of the iron skin, the maximum distance ΔL in the iron core direction between these reference points is expressed by the following equation: At least one set of reference points satisfying the relationship of (1) (for example, reference points A and C in FIG. 2) and at least one set of reference satisfying the relationship of the following formula (2) in which the maximum angle Δθ in the circumferential direction of the furnace body It is necessary to install the reference points so that the points (for example, the reference points A and B in FIG. 2) exist separately (reference point installation requirement).
ΔL> (3σ / n 1/2 ) × L / R (1)
Δθ> (3σ / n 1/2 ) × (360 / 2π) / R (2)
Here, L is the axial length (mm) of the iron skin, σ is the standard deviation (mm) of the measurement value of the reference point, n is the number of reference points installed in each region, and R is the shape of the outer surface of the iron skin The allowable value (mm) of the measurement error.
前記の式（１）、式（２）について説明する。図３に示すように、基準点間の距離が最大距離ΔＬのときの測定誤差（３σ／ｎ１／２）が、ΔＬが鉄皮の軸方向長さ（鉄皮全長）Ｌに拡大されたときに、鉄皮外面形状の測定誤差の許容値Ｒ内に収まるようにするには、［（（３σ／ｎ１／２）／ΔＬ）×Ｌ］＜Ｒ という条件を満たすように、基準点を設置する必要がある。この条件から前記式（１）が導かれる。なお、前記（３σ／ｎ１／２）は、ｎ個の基準点の測定値の平均誤差を示すものといえる。
鉄皮周方向についても、同様の考え方により、［（（３σ／ｎ１／２）／Δθ）×（３６０／２π）］＜Ｒ という条件から、前記式（２）が導かれる。
The above formulas (1) and (2) will be described. As shown in FIG. 3, the measurement error (3σ / n 1/2 ) when the distance between the reference points is the maximum distance ΔL is expanded to the axial length L of the iron skin (full length of the iron skin) L. Sometimes, in order to be within the tolerance R of the measurement error of the outer shape of the iron skin, the reference point is set so as to satisfy the condition [((3σ / n 1/2 ) / ΔL) × L] <R. Need to be installed. From this condition, the formula (1) is derived. Note that the above (3σ / n 1/2 ) can be said to indicate the average error of the measured values of n reference points.
Regarding the peripheral direction of the iron skin, the above formula (2) is derived from the condition [((3σ / n 1/2 ) / Δθ) × (360 / 2π)] <R based on the same concept.
図４は、本発明の実施形態において鉄皮外面の区切られた４つの領域と各領域に設置された基準点とを説明するための展開図である。この図は、鉄皮（炉体）を軸方向に沿って半割りして１８０°折り返した図となっている。なお、本実施形態では、溶銑積載量２７０トンの炉体を測定対象とした。 FIG. 4 is a development view for explaining four divided areas of the outer surface of the skin and reference points installed in each area in the embodiment of the present invention. In this figure, the iron skin (furnace body) is divided in half along the axial direction and turned 180 °. In the present embodiment, a furnace body with a hot metal load of 270 tons is set as a measurement target.
図４に示すように、周方向３６０°の鉄皮外面が９０°ピッチで区切られ、０°以上９０°未満の第１領域１０、９０°以上１８０°未満の第２領域２０、１８０°以上２７０°未満の第３領域３０、２７０°以上３６０°未満の第４領域４０、の４つの領域に、それぞれ、３つの基準点が設置されている。
As shown in FIG. 4, the outer surface of the outer periphery in the circumferential direction of 360 ° is divided by 90 ° pitch, the
すなわち、前記第１領域１０には、第１基準点１１（１０°，＋２７００ｍｍ）、第２基準点１２（２７°，−２９８０ｍｍ）、及び第３基準点１３（３７°，＋２７３０ｍｍ）の３つの基準点が設置されている。また、前記第２領域２０には、第４基準点２１（１０５°，−２９００ｍｍ）、第５基準点２２（１３５°，＋２１２０ｍｍ）、及び第６基準点２３（１６５°，−２３００ｍｍ）の３つの基準点が設定されている。
That is, the
また、前記第３領域３０には、第７基準点３１（１９５°，＋２８００ｍｍ）、第８基準点３２（２２５°，−２９００ｍｍ）、及び第９基準点３３（２５５°，＋２８００ｍｍ）の３つの基準点が設定されている。また、前記第４領域４０には、第１０基準点４１（２８５°，−２６００ｍｍ）、第１１基準点４２（３１５°，＋２９００ｍｍ）、及び第１２基準点４３（３４５°，−２８００ｍｍ）の３つの基準点が設定されている。
The
前記各基準点の位置は、鉄皮周方向については、図４に示すように、炉口４のある頂部を周方向０°として、この０°の位置からの角度で示している。また、鉄皮軸方向については、側面視において炉口４の中心を通る鉄皮軸方向中心線ＣＬからの距離で示している（中心線に対し図４における左側半分部分ではプラス符号、右側半分部分ではマイナス符号を付している。）。 As shown in FIG. 4, the position of each reference point is indicated by an angle from this 0 ° position, with the top portion of the furnace port 4 being 0 ° in the circumferential direction as shown in FIG. 4. Further, the iron axis direction is indicated by a distance from the iron axis direction center line CL passing through the center of the furnace port 4 in a side view (a plus sign in the left half portion in FIG. The part has a minus sign.)
なお、この実施形態では、前記第１〜第１２の基準点として、直径１４０ｍｍのプラスチック製の球体を使用し、この球体をマグネットで着脱自在に鉄皮２の外面に設置するようにしている。
In this embodiment, a plastic sphere having a diameter of 140 mm is used as the first to twelfth reference points, and the sphere is detachably installed on the outer surface of the
そして、前記４つの領域の前記各３つの基準点は、本発明で規定する前述した基準点設置要件を満たすように設置されている。この点について説明すると、この実施形態では、前記式（１），（２）において、鉄皮軸方向の長さ（鉄皮全長）Ｌは、Ｌ＝１２３１０ｍｍである。また、基準点の測定値の標準偏差σは、σ＝０．６ｍｍである。この値は、使用する３次元レーザースキャナの仕様から、１０ｍ離れた位置における基準点（反射率９０％）の測定値の標準偏差の値を用いた。 Each of the three reference points in the four areas is installed so as to satisfy the above-described reference point installation requirement defined in the present invention. This point will be described. In this embodiment, in the above formulas (1) and (2), the length in the iron-skin axial direction (full iron-sheath length) L is L = 112310 mm. The standard deviation σ of the measured value at the reference point is σ = 0.6 mm. For this value, the standard deviation value of the measured value of the reference point (reflectance 90%) at a position 10 m away from the specification of the three-dimensional laser scanner to be used was used.
また、鉄皮外面形状の測定誤差の許容値Ｒは、Ｒ＝１０ｍｍである。これは、鉄皮外面形状の測定結果を利用して、鉄皮内面に内張りされている耐火物の厚みを測定する場合を想定すると、溶銑と接する耐火物稼動面におけるスラグ浸潤層（最大約１０ｍｍ）が剥離してしまうことを考慮して、鉄皮外面形状は１０ｍｍ以内の誤差での測定が必要となるためである。また、基準点の数ｎは、ｎ＝３である。 In addition, the allowable value R of the measurement error of the outer shape of the iron skin is R = 10 mm. Assuming that the thickness of the refractory lined on the inner surface of the iron skin is measured using the measurement result of the outer shape of the iron skin, the slag infiltrating layer (up to about 10 mm at the refractory working surface in contact with the hot metal This is because the outer surface shape of the iron skin needs to be measured with an error of 10 mm or less in view of the fact that it is peeled off. The number n of reference points is n = 3.
これらにより、前記式（１）から、最大距離ΔＬ＞１２８０ｍｍ、最大角度Δθ＞６．０°となる。そして、鉄皮外面の前記第１領域１０では、第２基準点１２と第３基準点１３とによる最大距離ΔＬ＝５７１０ｍｍ、第１基準点１１と第３基準点１３とによる最大角度Δθ＝２７°、となり、式（１）を満たす１組の基準点１２，１３と、式（２）を満たす１組の基準点１１，１３とが別々に存在するように、３つの基準点１１〜１３が設置されている。
また、前記第２領域２０では、第４基準点２１と第５基準点２２とによる最大距離ΔＬ＝５０２０ｍｍ、第４基準点２１と第６基準点２３とによる最大角度Δθ＝６０°、となり、式（１）を満たす１組の基準点２１，２２と、式（２）を満たす１組の基準点２１，２３とが別々に存在するように、３つの基準点２１〜２３が設置されている。
Accordingly, from the above equation (1), the maximum distance ΔL> 1280 mm and the maximum angle Δθ> 6.0 °. In the
In the second region 20, the maximum distance ΔL = 5020 mm between the
また、前記第３領域３０では、第８基準点３２と第９基準点３３とによる最大距離ΔＬ＝５７００ｍｍ、第７基準点３１と第９基準点３３とによる最大角度Δθ＝６０°、となり、式（１）を満たす１組の基準点３２，３３と、式（２）を満たす１組の基準点３１，３３とが別々に存在するように、３つの基準点３１〜３３が設置されている。
また、前記第４領域４０では、第１１基準点４２と第１２基準点４３とによる最大距離ΔＬ＝５７００ｍｍ、第１０基準点４１と第１２基準点４３とによる最大角度Δθ＝６０°、となり、式（１）を満たす１組の基準点４２，４３と、式（２）を満たす１組の基準点４１，４３とが別々に存在するように、３つの基準点４１〜４３が設置されている。
In the
In the fourth region 40, the maximum distance ΔL = 5700 mm between the eleventh reference point 42 and the
このように、形状測定に際し、鉄皮２の外面の前記区切られた４つの各領域１０〜４０のそれぞれに、３つの基準点を、鉄皮外面形状の測定誤差が許容値Ｒ以内に収まるように設置したので、鉄皮外面全体の形状を精度良く測定することができる。
As described above, in the shape measurement, three reference points are set in each of the four divided
図５は、本発明の実施形態において鉄皮外面の形状測定の様子を説明するための模式図である。 FIG. 5 is a schematic view for explaining a state of shape measurement of the outer surface of the iron skin in the embodiment of the present invention.
図５において、６は、公知の３次元レーザースキャナである。この３次元レーザースキャナ６は、レーザービームが測定対象物（鉄皮外面）で反射して帰ってくるまでの時間から距離を算出し、また、レーザービームの発射方向角度から角度を算出し、この距離・角度情報から測定対象点の三次元位置情報を取得するものである。 In FIG. 5, 6 is a known three-dimensional laser scanner. This three-dimensional laser scanner 6 calculates the distance from the time it takes for the laser beam to return after being reflected by the object to be measured (iron skin outer surface), and calculates the angle from the laser beam launch direction angle. The three-dimensional position information of the measurement target point is acquired from the distance / angle information.
図５に示すように、１台の３次元レーザースキャナ６を炉体外方の固定された１箇所に設置し、炉体１を図示しない傾動装置によって鉄皮周方向に９０°ピッチで回転して該９０°ピッチごとに、３次元レーザースキャナ６により、鉄皮外面を測定し、４つの、前記区切られた４つの領域１０〜４０における隣り合う２つの領域が該各領域の前記基準点とともに測定された３次元鉄皮外面部分画像を取得する。この実施形態では、３次元レーザースキャナ６として、市販されているＦＡＲＯ社製の「３次元レーザースキャナＬａｓｅｒ Ｓｃａｎｎｅｒ Ｆｏｃｕｓ ３Ｄ」を用いた。３次元レーザースキャナ６は、混銑車の軌道中心から鉄皮直胴部側面の外方へ８ｍ離れた位置に設置した。
As shown in FIG. 5, one three-dimensional laser scanner 6 is installed at one fixed position outside the furnace body, and the furnace body 1 is rotated at a 90 ° pitch in the circumferential direction by a tilting device (not shown). At each 90 ° pitch, the outer surface of the iron skin is measured by the three-dimensional laser scanner 6, and two adjacent regions in the four divided
すなわち、炉体１を回転させ、３次元レーザースキャナ６に対して鉄皮直胴部２ａの鉄皮周方向０°位置がほぼ正面になるように炉体１を位置させて、３次元レーザースキャナ６によるレーザービームのスキャニングを行うことにより、鉄皮２の外面の前記第４領域４０と前記第１領域１０とを形状測定する。この測定により、隣り合う第４領域４０と第１領域１０とが各領域４０，１０の前記基準点４１〜４３，１１〜１３とともに、鉄皮周方向のほぼ全域、かつ鉄皮軸方向の全域にわたって測定された点群データからなる第１の３次元鉄皮外面部分画像を得た。
That is, the furnace body 1 is rotated and the furnace body 1 is positioned so that the position of the
次いで、炉体１をさらに９０°回転させて停止し、３次元レーザースキャナ６に対して鉄皮直胴部２ａの鉄皮周方向９０°位置がほぼ正面になるように炉体１を位置させて、３次元レーザースキャナ６によるレーザービームのスキャニングを行うことにより、鉄皮の外面の前記第１領域１０と前記第２領域２０とを形状測定する。この測定により、隣り合う第１領域１０と第２領域２０とが各領域１０，２０の前記基準点１１〜１３，２１〜２３とともに、鉄皮周方向のほぼ全域、かつ鉄皮軸方向の全域にわたって測定された点群データからなる第２の３次元鉄皮外面部分画像を得た。
Next, the furnace body 1 is further rotated by 90 ° and stopped, and the furnace body 1 is positioned so that the 90 ° position in the circumferential direction of the iron shell
次いで、炉体１をさらに９０°回転させて停止し、３次元レーザースキャナ６に対して鉄皮直胴部２ａの鉄皮周方向１８０°位置がほぼ正面になるように炉体１を位置させて、３次元レーザースキャナ６によるレーザービームのスキャニングを行うことにより、鉄皮２の外面の前記第２領域２０と前記第３領域３０とを形状測定する。この測定により、隣り合う第２領域２０と第３領域３０とが各領域２０，３０の前記基準点２１〜２３，３１〜３３とともに、鉄皮周方向のほぼ全域、かつ鉄皮軸方向の全域にわたって測定された点群データからなる第３の３次元鉄皮外面部分画像を得た。
Next, the furnace body 1 is further rotated by 90 ° and stopped, and the furnace body 1 is positioned so that the position of the 180 ° circumferential direction of the iron shell
次いで、炉体１をさらに９０°回転させて停止し、３次元レーザースキャナ６に対して鉄皮直胴部２ａの鉄皮周方向２７０°位置がほぼ正面になるように炉体１を位置させて、３次元レーザースキャナ６によるレーザービームのスキャニングを行うことにより、鉄皮２の外面の前記第３領域３０と前記第４領域４０とを形状測定する。この測定により、隣り合う第３領域３０と第４領域４０とが各領域３０，４０の前記基準点３１〜３３，４１〜４３とともに、鉄皮周方向のほぼ全域、かつ鉄皮軸方向の全域にわたって測定された点群データからなる第４の３次元鉄皮外面部分画像を得た。
Next, the furnace body 1 is further rotated by 90 ° and stopped, and the furnace body 1 is positioned so that the 270 ° position in the iron shell
このようにして、３次元レーザースキャナ６によって前記の第１から第４の４つの３次元鉄皮外面部分画像を得た。そして、これらの３次元鉄皮外面部分画像を３次元レーザースキャナ６からパソコンに取り込み、前記４つの３次元鉄皮外面部分画像を１つに統合して、スキャナ設置位置を原点とする測定器座標系での３次元鉄皮外面全体画像を取得し、この３次元鉄皮外面全体画像から鉄皮座標系（測定物座標系）での鉄皮外面全体の３次元形状測定データを得た。これらの処理には、この実施形態では、市販されているＩｎｎｏｖＭｅｔｒｉｃ社製の３Ｄ編集ソフト「Ｐｏｌｙｗｏｒｋｓ」を使用した。 In this way, the first to fourth three-dimensional iron skin outer surface partial images were obtained by the three-dimensional laser scanner 6. Then, these three-dimensional skin outer surface partial images are taken into the personal computer from the three-dimensional laser scanner 6, and the four three-dimensional iron outer surface partial images are integrated into one, and the measuring device coordinates with the scanner installation position as the origin A three-dimensional whole skin outer surface image in the system was acquired, and three-dimensional shape measurement data of the whole iron outer surface in the iron coordinate system (measurement coordinate system) was obtained from this three-dimensional whole iron outer surface image. In this embodiment, commercially available 3D editing software “Polyworks” manufactured by InnovMetric was used for these processes.
前記の第１から第４の４つの３次元鉄皮外面部分画像を１つに統合して、３次元鉄皮外面全体画像を得るに際し、前記第１の３次元鉄皮外面部分画像と前記第２の３次元鉄皮外面部分画像とにおいて共通する３つの基準点１１〜１３が存在し、両画像におけるこれらの基準点１１〜１３の基準点間距離（計算値）は変わらない。
また、前記第２の３次元鉄皮外面部分画像と前記第３の３次元鉄皮外面部分画像とにおいて共通する３つの基準点２１〜２３が存在し、両画像におけるこれらの基準点２１〜２３の基準点間距離は変わらない。
また、前記第３の３次元鉄皮外面部分画像と前記第４の３次元鉄皮外面部分画像とにおいて共通する３つの基準点３１〜３３が存在し、両画像におけるこれらの基準点３１〜３３の基準点間距離は変わらない。
また、前記第４の３次元鉄皮外面部分画像と前記第１の３次元鉄皮外面部分画像とにおいて共通する３つの基準点４１〜４３が存在し、両画像におけるこれらの基準点４１〜４３の基準点間距離は変わらない。
このように、両画像における共通する３つの基準点の基準点間距離が変わらないことを利用して、座標の変換を行うことにより、前記の第１から第４の４つの３次元鉄皮外面部分画像を順次繋ぎ合わせて１つに統合して、３次元鉄皮外面全体画像を得ることができる。
When the first to fourth four-dimensional three-dimensional skin outer surface partial images are integrated into one to obtain a whole three-dimensional iron skin outer surface image, the first three-dimensional skin outer surface partial image and the first There are three
In addition, there are three
Further, there are three reference points 31 to 33 that are common to the third three-dimensional outer skin partial image and the fourth three-dimensional outer skin partial image, and these reference points 31 to 33 in both images. The distance between the reference points does not change.
In addition, there are three
In this way, by using the fact that the distance between the reference points of the three reference points that are common in both images does not change, by performing coordinate conversion, the first to fourth three-dimensional iron skin outer surfaces described above. The partial images can be sequentially connected and integrated into one to obtain a whole image of the three-dimensional iron skin outer surface.
図６は、本発明の実施形態において鉄皮外面の形状測定結果の一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the shape measurement result of the outer surface of the iron skin in the embodiment of the present invention.
図６は、鉄皮外面の形状の測定結果を、鉄皮軸方向中心とこの中心からの距離５００ｍｍごとに輪切りの輪郭線にして示したものである（図４における鉄皮軸方向中心線ＣＬより左側半分部分）。図６では、炉心を通る上下方向における鉄皮外径寸法と左右方向における鉄皮外径寸法を示してある。なお、鉄皮外面は、図６では左右方向に比べて上下方向が長く図示されているが、これは画像処理の際のアスペクト比の変更によるためであり、実際は、図６に示す外径寸法通り、左右方向の外径が上下方向の外径よりも長くなっている。 FIG. 6 shows the measurement result of the shape of the outer surface of the iron skin as a contour line of a ring cut for each distance of 500 mm from the center of the iron skin axis direction (the core axis direction center line CL in FIG. 4). The left half part). FIG. 6 shows the outer diameter of the outer skin in the vertical direction passing through the core and the outer diameter of the outer skin in the left-right direction. In FIG. 6, the outer surface of the iron skin is longer in the vertical direction than in the left-right direction, but this is due to the change in the aspect ratio during image processing. In practice, the outer diameter dimension shown in FIG. As shown, the outer diameter in the left-right direction is longer than the outer diameter in the up-down direction.
図７は、本発明の実施形態において鉄皮外面の形状測定結果の精度を確認するために実施した耐火物の抜き彫りによる鉄皮内径の実測を説明するための断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining an actual measurement of the inner diameter of the iron skin by excavation of a refractory performed in order to confirm the accuracy of the shape measurement result of the outer surface of the iron skin in the embodiment of the present invention.
図７に示すように、試験として実際に炉体１の耐火物３を鉄皮軸方向の６箇所で抜き彫りして、物差し７を用いて鉄皮２の内径を実測した。そして、鉄皮２の厚みは３２ｍｍであるので、（鉄皮厚み３２ｍｍ＋鉄皮内径実測値＋鉄皮厚み３２ｍｍ）にて鉄皮内径実測値に基づく鉄皮外径推定値を計算により求め、この鉄皮外径推定値と本実施形態による鉄皮外径測定値とを比較した。その結果を表１に示す。
As shown in FIG. 7, as a test, the refractory 3 of the furnace body 1 was actually cut out at six locations in the axial direction of the iron skin, and the inner diameter of the
表１に示すように、本実施形態による鉄皮外径測定値と鉄皮内径実測値に基づく鉄皮外径推定値との差異は、１０ｍｍ以内であり、本実施形態による鉄皮外面形状の測定方法では、鉄皮外面全体の形状を精度良く測定することができた。 As shown in Table 1, the difference between the outer skin outer diameter measurement value according to the present embodiment and the outer skin outer diameter estimation value based on the actual iron core inner diameter measurement value is within 10 mm. In the measurement method, the shape of the entire outer surface of the iron skin could be measured with high accuracy.
このように、この実施形態による鉄皮外面形状の測定方法は、鉄皮周方向に鉄皮２の外面を４つの領域１０，２０，３０，４０に区切り、１台の３次元レーザースキャナ６を炉体外方の固定された１箇所に設置し、炉体１を鉄皮周方向９０°ピッチで回転して該９０°ピッチごとに、３次元レーザースキャナ６により鉄皮外面を測定し、４つの、前記４つの領域における隣り合う２つの領域が該各領域の３つの基準点とともに測定された３次元鉄皮外面部分画像を取得し、得られた４つの３次元鉄皮外面部分画像を１つに統合して３次元鉄皮外面全体画像を得るようにしたので、鉄皮２の外面について直胴部２ａだけでなく魚雷の形をした鉄皮外面全体の形状を測定することができ、しかも、スケールを使用しての人手による測定などに比べてはるかに短時間で測定することができる。
As described above, in the method for measuring the outer shape of the iron skin according to this embodiment, the outer surface of the
また、形状測定に際し、鉄皮外面の前記区切られた４つの各領域１０，２０，３０，４０に、それぞれ、３つの基準点１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３，４１〜４３を鉄皮外面形状の測定誤差が許容値以内に収まるように設置し、これらの基準点１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３，４１〜４３の位置情報を用いて、前記４つの３次元鉄皮外面部分画像を１つに統合して前記３次元鉄皮外面全体画像を得るようにしたので、鉄皮外面全体の形状を精度良く測定することができる。
In measuring the shape, three
よって、この実施形態による鉄皮外面形状の測定方法によれば、得られた鉄皮外面全体の３次元形状測定データを用いて、鉄皮内面に内張りされた耐火物２の厚みを炉体１全体にわたって精度良く知ることができ、操業に伴う溶損した耐火物２の適切かつ正確な補修を行うことができる。 Therefore, according to the method for measuring the outer surface shape of the iron shell according to this embodiment, the thickness of the refractory 2 lined on the inner surface of the iron shell is determined using the three-dimensional shape measurement data of the entire outer surface of the iron shell 1. It can be known with high accuracy throughout, and appropriate and accurate repair of the refractory 2 that has melted and lost during operation can be performed.
１…炉体 ２…鉄皮 ２ａ…直胴部 ２ｂ…コニカル部 ３…耐火物
４…炉口 ５…エプロン ６…３次元レーザースキャナ ７…物差し
１０…第１領域 １１…第１基準点 １２…第２基準点 １３…第３基準点
２０…第２領域 ２１…第４基準点 ２２…第５基準点 ２３…第６基準点
３０…第３領域 ３１…第７基準点 ３２…第８基準点 ３３…第９基準点
４０…第４領域 ４１…第１０基準点 ４２…第１１基準点
４３…第１２基準点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (2)
（イ） 周方向３６０°の鉄皮外面を少なくとも３つの領域に区切ることで、区切られた各領域を設定し、前記区切られた各領域に、少なくとも３つの基準点を設置すること、
（ロ） 前記基準点の設置に際し、前記区切られた各領域において基準点同士における鉄皮軸方向での最大距離をΔＬ、鉄皮周方向での最大角度をΔθとしたとき、下記式（１）の関係を満たす少なくとも１組の基準点と、下記式（２）の関係を満たす少なくとも１組の基準点とが、それぞれ存在するように前記基準点を設置すること、
ΔＬ＞（３σ／ｎ１／２）×Ｌ／Ｒ ……（１）
Δθ＞（３σ／ｎ１／２）×（３６０／２π）／Ｒ ……（２）
ここで、Ｌは鉄皮の軸方向の長さ（ｍｍ）、σは基準点の測定値の標準偏差（ｍｍ）、ｎは前記区切られた各領域に設置される基準点の数、Ｒは基準点間の距離が最大距離 ΔＬのときの測定誤差（３σ／ｎ １／２ ）が、ΔＬが鉄皮の軸方向長さ（鉄皮全長）Ｌに拡大されたときの鉄皮外面形状の測定誤差の許容値（ｍｍ）、である。
（ハ） １台の３次元レーザースキャナを炉体外方の固定された一箇所に設置し、炉体を鉄皮周方向に所定角度ピッチで回転して該所定角度ピッチごとに、前記３次元レーザースキャナにより、鉄皮外面を測定し、前記区切られた各領域の数の、前記区切られた各領域における隣り合う２つの領域が該各領域の前記基準点とともに測定された３次元鉄皮外面部分画像を取得すること、
（ニ） 前記３次元鉄皮外面部分画像での前記基準点の３次元位置情報を用いて、前記区切られた各領域の数の前記３次元鉄皮外面部分画像を１つに統合して３次元鉄皮外面全体画像を取得すること、
を特徴とする混銑車炉体の鉄皮外面形状の測定方法。 A method for measuring an outer skin shape of a chaotic car furnace body for measuring a shape of an outer skin surface of a furnace body provided in a chaotic vehicle,
(B) Setting each divided area by dividing the outer surface of the outer skin of 360 ° in the circumferential direction into at least three areas, and setting at least three reference points in each divided area ;
(B) When setting the reference point, when the maximum distance in the core axis direction between the reference points in each of the divided areas is ΔL and the maximum angle in the peripheral direction is Δθ, the following formula (1 ) Installing the reference points such that there are at least one set of reference points satisfying the relationship of (2) and at least one set of reference points satisfying the relationship of the following formula (2):
ΔL> (3σ / n 1/2 ) × L / R (1)
Δθ> (3σ / n 1/2 ) × (360 / 2π) / R (2)
Here, L is the axial length (mm) of the iron skin, σ is the standard deviation (mm) of the measurement value of the reference point, n is the number of reference points installed in each of the divided areas , and R is The measurement error (3σ / n 1/2 ) when the distance between the reference points is the maximum distance ΔL is the shape of the outer surface of the iron skin when ΔL is expanded to the axial length L of the iron skin (full length of the iron skin) L The tolerance of measurement error (mm).
(C) A single three-dimensional laser scanner is installed at a fixed location outside the furnace body, and the furnace body is rotated at a predetermined angular pitch in the circumferential direction of the iron shell, and the three-dimensional laser is rotated at each predetermined angular pitch. the scanner, the steel shell outer surface is measured, the separated number of the regions, the three-dimensional steel shell outer surface portion which is measured together with the reference point of the two regions respective adjacent regions in the divided respective regions Acquiring images,
(D) using 3-dimensional position information of the reference points in the three-dimensional steel shell outer surface portion image, by integrating the three-dimensional steel shell outer surface portion image of the number of the divided respective regions into one 3 Acquiring a whole image of the outer surface of the three-dimensional iron skin,
A method for measuring the outer shape of the iron skin of a chaos car furnace body.
を特徴とする請求項１記載の混銑車炉体の鉄皮外面形状の測定方法。 In (a) above, the outer surface of the iron skin in the circumferential direction 360 ° is divided at a 90 ° pitch, and is 0 ° or more and less than 90 °, 90 ° or more and less than 180 °, 180 ° or more and less than 270 °, 270 ° or more and less than 360 °. Installing at least three reference points in each of the four areas;
The method for measuring the outer skin shape of a chaotic car furnace body according to claim 1.
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