炉壁观察及炉壁形状测定装置的制作方法

专利名称：炉壁观察及炉壁形状测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及观察以炼焦炉的炭化室炉壁为代表的高温炉壁的炉壁观察装置，和测定高温炉壁表面形状的炉壁形状测定装置。
背景技术：
在以炼焦炉的炭化室为代表的高温炉室中，构成炉室的炉壁由耐火材料构成，必须准确地掌握该耐火材料的劣化情况。特别是炼焦炉的炭化室是在过于恶劣的条件下要经过通常为20年或以上的长期间连续操作的部分，因此，构成炭化室的耐火砖因热的、化学的和机械的因素将缓慢地劣化。
因此，会发生耐火砖劣化引起的炼焦堆积或者耐火砖脱落。如果发生这样的耐火砖脱落等事故，其修补困难，对操作有很大的影响。因此，经常预先掌握炭化室内的特别是构成炉壁的耐火砖的状况，在炼焦炉的操作管理上极为重要。
在利用操作间隙的短时间从炼焦炉的窑口通过人眼测观察炉内的壁的方法中，由于炉内是高温的，因此，不得不从窑口的外部观察内部，而且，由于碳化室相对于炉的进深深，而其宽度窄，因此，成为从远处以小角度观察炉内的内壁耐火材料，表面的观察非常困难。
作为更正确的掌握炉壁砖状况的手段，有对炉壁的影像进行摄像的方法和测定炉壁凹凸形状的方法。
如果拍摄炉壁的影像，能够在二维视觉上捕捉到砖的龟裂或接缝裂缝的状况。而且，附着碳的部分与周围露出砖的部分相比亮度高，因此，能够从炉壁的影像确定存在的位置。通过测定炉壁的凹凸形状，能够定量的掌握砖的损耗情况。
在炭化室炉壁上的比较小的损伤部分中，热喷涂填补耐火材料，在砖缺落部分，嵌入耐火砖，在砌缝上热喷涂耐火材料进行修补。为此，在炭化室内处于红热状况下，以必要的清晰度观察表面发现损伤并掌握位置是重要的。
作为拍摄炉壁影像的方法，有如下的方法。特开平3-105195号公报中公开了从炼焦炉炭化室的窑口将装载了摄像机(通常为二维ITV摄像机)的摄像机搬运用活动支架插入到炉内，在炉长度方向上移动的同时拍摄炉内壁面的方法。由于炭化室的宽度非常窄，因此，将摄像机正对炭化室内壁时无法获得摄像机和内壁之间的距离，拍摄范围变窄，无法获得必要范围的图像，因此，将摄像机相对于壁面倾斜安装，以浅角度将壁面纳入视野进行拍摄。
在特开2001-3058号公报中记载的方法中，也是从相对于炉壁倾斜的方向用摄像机拍摄。在特开2001-11465号公报记载的方法中，将放置在绝热容器中的摄像机垂直朝向炉壁进行拍摄。
在上述特开2001-3058号公报和特开2001-11465号公报中记载的方法中，将拍摄摄像机或数字录相装置放置在绝热容器的内部。由于不从炉外供给冷却水，因此，不需要冷却水配管。测定和得到的图像数据或测定数据的收录在绝热容器内的检查单元内部完成，形成在高温下不需要炭化室内的信号线和供电线等配设以及不需要这些配线的水冷结构的简单构成，实现壁面检查。
在特开昭61-114085号公报中公开了在水冷箱内内置棱镜和电视摄像机，通过水冷箱的观察窗反射到棱镜，将映出的炉内状况显示到电视摄像机的方法。
在特开平3-105196号公报中记载的方法中，在炼焦挤出机的挤出活塞头上设置耐火性镜面，用配置了变焦镜头的望远电视摄像机拍摄映在镜面上的炭化室内壁面的影像。望远电视摄像机设置在炭化室的炉外，通过窑口拍摄映在炉内镜面上的影像。通过将挤出活塞头从炭化室的窑口移动至反对侧的窑口，能够将炭化室内整个壁面的状况作为图像信息与位置信息合并记录。可以配合镜面和摄像机之间的距离，调整变焦镜头的放大率和焦点。
在特开平3-105195号公报和特开2001-3058号公报中记载的方法中，由于摄像机相对于壁面倾斜安装，以浅角度将壁面纳入视野进行拍摄，因此，接近摄像机侧的图像的拍摄范围窄，相反，远离摄像机侧的图像的拍摄范围广，但只是拍摄对像小，得不到必须的清晰度。而且，用这样的拍摄方法，很难在整个视野中聚焦。
在上述公报记载的方法中，虽然对得到的斜视图像进行图像处理，转换成如同对炉壁正对拍摄的正面图像，但是即使进行这样的图像处理，也无法改变拍摄远处部分的清晰度不足，以及，在整个视野中聚焦困难。而且这样从倾斜方向观察，难以看到炉壁表面上纵向的细裂纹或砖之间的砌缝开裂。
特开2001-11465号公报中记载的将摄像机垂直面向炉壁进行拍摄的方法中，由于炭化室左右炉壁之间的间隔极为狭窄，因此，无法使摄像机镜头与炉壁之间保持足够的距离，用摄像机一个视野能够拍摄的炉壁表面的范围极为狭窄。
在上述特开2001-3058公报和特开2001-11465公报中记载的、将拍摄摄像机和数字收录装置收纳在绝热容器内部的方法，具有将装置轻量化，并能够在挤出机等移动装置上简单装卸的优点。另一方面，由于绝热容器内的装置，与炉外的装置之间无法收发信号，因此，无法直接将得到的图像信息与拍摄摄像机的位置信息结合，难以正确掌握从图像信息得到的损伤部位在炉内的什么位置存在。
而且，由于收录的数据必须从绝热容器取出进行再现，因此，直至取出到炉外的绝热容器充分冷却才能够将数据再现。因此，在观察多个炭化室时，操作效率差。
另外，虽然是绝热容器，但由于仅采用绝热材料隔热，因此，能够在像炼焦炉那样的高温状态的炉内滞留的时间最多也不过3分钟左右。将炼焦炉的挤出机插入到炉内，即使在炉内只往复一次，通常也需要3分钟左右的时间。因此可认为，能够在炉内滞留的时间最大为3分钟，富裕时间少，如果挤出还需要时间，拍摄装置等的电子设备将破损。
在特开昭61-114085号公报中记载的、在箱内内置棱镜和电视摄像机的方法中，如果要拍摄足够广的炉壁面区域，必须扩大箱中开口的观察窗的大小。在不采用水冷箱而使用绝热容器时，从这种大观察窗侵入的热会造成绝热容器内部的温度显著上升，无法在高温炉内仅滞留观察需要的时间。
在特开平3-105196号公报中记载的、在挤出活塞头上设置耐火性镜面，用在炉外配置的望远电视摄像机拍摄映在镜面上的炉壁影像的方法中，特别是拍摄在距电视摄像机远的一侧的窑口附近时，镜面与电视摄像机之间的距离增大。由于炭化室内的粉尘多，因此用炉外的摄像机拍摄映在镜面上的壁面影像是困难的。
另外，耐火性的镜面由于在从常温的炉外插入到高温炉内时温度急剧上升而发生变形，还必须在插入前用预热装置预热。而且，由于暴露在高温的炉内气氛中，因此，在镜面的表面上产生雾，无法经过长时间保持光学性能。
在测定炉壁凹凸形状的方法中，对于炼焦炉的炭化室，以前一直使用炉幅计。在像炼焦炉的炭化室炉壁那样狭小的炉室中，在左右炉壁平行相对时，如果炉壁耐火材料损耗，或者，炼焦挤出时承受的侧压造成炉壁变形，两炉壁之间的距离将增大。因此通过测定两炉壁之间的距离，能够推测构成炉壁的耐火材料的完整情况。
在炉内设置距离计，测定该距离计与炉壁之间的距离时，必须将该距离计正确定位于在炉内规定的位置。另一方面，在如上所述测定炉壁间的距离的方法中，例如，即使存在炉壁测定装置的横向变位，对炉壁间的距离的测定值也不产生很大的误差。因此，在测定炉壁间距离的方法中，不必严格定位测定装置的位置，例如，通过在炼焦炉挤出机的挤出活塞上安装炉宽测定装置，可测定炉宽。
作为这样的炉宽测定装置，例如，在特开昭62-293112号公报中，记载了在炼焦炉挤出机的活塞等上设置分别指向炉壁的一对或者多对非接触式距离计，同时测定从安装位置左右的壁，连续测定从该合计距离得到的炭化室的宽的方法。通过水平移动挤出机，能够连续测定炭化室炉壁宽。
但是，在测定上述炉宽的方法中，无法独立评价左右炉壁各自的凹凸。在特开平8-73860号公报中记载的炼焦炉炉隔壁的损伤部分测定方法中，准备从炼焦炉上方的装炭口或观察孔插入到内部的探头，从配置在该探头中的投光部分以投光轴角度θ向隔壁投射线状光，用摄像部拍摄隔壁，从影像中线状光的变位量测定隔壁的变位和损伤部分的宽、损伤部分的凹凸量。
探头通过循环冷却水被冷却。隔壁的影像用配置在探头内的棱镜进行直角弯曲，用摄像部拍摄。在探头的侧面，从投光部分进行投光并用摄像部拍摄，因此，安装有耐热性玻璃的窗被打开。
这种方法虽然能够独立地评价各炉壁的消耗量，但是由于从炼焦炉上方的装炭口等插入探头，因此，一次测定只能测定1个地方的装炭口等的下方部分，在短时间内评价炭化室纵向宽范围的炉壁状况是困难的。
在评价以炼焦炉的炭化室炉壁为代表的高温炉壁状况的方法中，炉宽测定或者采用线状光进行的凹凸测定，对于在炉壁上的线状部分，能够进行定量的砖损耗量的评价，但是无法掌握二维炉壁整体的状况。反之，在拍摄炉壁影像的方法中，能够掌握二维炉壁整体的状况，但是，无法掌握定量的消耗量。
作为炉宽变窄的原因，虽然有砖壁面本身变形和碳的附着，但在炉宽测定或者通过线状光测定凹凸中，即使可知炉宽变窄，也无法确定是那种原因造成的炉宽变窄。如果附着炭，可以吹入空气进行燃烧使之除去，但如果是壁面本身变形，根据情况需要进行大规模的修补操作。
在特开平8-73860号公报中记载的、探头内安装摄像部和棱镜的方法中，与特开昭61-114085号公报记载的方法同样，如果要拍摄足够宽的炉壁面区域，必须扩大开口于箱或探头的观察窗的大小。
在不采用水冷箱而使用绝热容器时，由于从这种大观察窗侵入的热，绝热容器内的温度显著升高，观察装置不能在高温炉内滞留仅仅是观察所需的时间。
发明公开本发明的第一个目的是提供一种观察炼焦炉的炭化室等的相对的炉壁表面的炉壁观察装置，该装置小型并且轻量，不需要冷却水配管等，能够简单地在挤出机等移动装置上装卸，并且能够观察壁面上所需要的观察范围，具有足够的耐久性。
本发明的第二个目的是提供一种炉壁观察装置，在上述炉壁观察装置中，保持小型轻量并且简便的优点的同时，能够结合拍摄的炉壁图像信息和拍摄位置信息，迅速利用拍摄结果，拟定炉壁修补计划。
本发明的第三个目的是提供一种炉壁观察装置，在上述炉壁观察装置中，保持小型轻量并且简便的优点的同时，能够充分确保在高温炉内的滞留时间。
另外，本发明的第四个目的是提供一种测定以炼焦炉的炭化室的高温炉壁为代表的相对的炉壁表面形状的炉壁形状测定装置，其是能够通过影像评价炉壁二维的宽范围的状况，同时能够定量评价在特定位置的损耗状况的炉壁形状测定装置，而且该装置小型轻量，且不需要冷却水配管等，能够在挤出机等移动装置上简单装卸，并且能够观察壁面上所需的观察范围，具有足够的耐久性。
另外，本发明的第五个目的是提供一种炉壁形状测定装置，在上述炉壁形状测定装置中，保持小型轻量并且简便的优点的同时，能够结合拍摄的炉壁图像信息和拍摄位置信息，并且迅速利用拍摄结果，拟定炉壁修补计划。
进一步，本发明的第六个目的是提供一种炉壁形状测定装置，在上述炉壁形状测定装置中，保持小型轻量并且简便的优点的同时，能够充分确保在高温炉内的滞留时间。
本发明是为了达到上述目的而作出的发明，本发明的炉壁观察装置的宗旨如下。
(1)一种观察相对的炉壁表面的炉壁观察装置，其特征在于，在绝热容器内收纳拍摄装置，在该绝热容器外侧配置镜面，通过上述拍摄装置拍摄反射并映在镜面上的炉壁表面的影像。
(2)上述(1)记载的炉壁观察装置，其特征在于，上述镜面由两块角度不同的镜面构成，通过各镜面映出相对的炉壁的各表面。
(3)上述(1)或(2)记载的炉壁观察装置，其特征在于，上述镜面由在内部容纳了冷却水的容器的表面构成。
(4)上述(1)到(3)的任意一项记载的炉壁观察装置，其特征在于，在上述绝热容器内收纳无线传输发射机，在炉外配置无线传输接收机和数据记录装置，将用上述拍摄装置拍摄的信息从上述无线传输发射机发射到无线传输接收机，并记录在数据记录装置中。
(5)上述(1)到(3)的任意一项记载的炉壁观察装置，其特征在于，在上述绝热容器内收纳数据记录装置，将用上述拍摄装置拍摄的信息记录在数据记录装置中。
(6)上述(4)或(5)记载的炉壁观察装置，其特征在于，在上述数据记录装置中同时记录拍摄装置的炉内位置信息。
(7)上述(1)到(6)的任意一项记载的炉壁观察装置，其特征在于，上述绝热容器具有填充了具有吸热能力的液体的套管和覆盖在其外侧的绝热材料4。
(8)上述(1)到(7)的任意一项记载的炉壁观察装置，其特征在于，将上述拍摄装置在炉的进深方向移动的同时进行拍摄，将该拍摄数据记录在上述数据记录装置中。
(9)上述(8)中记载的炉壁观察装置，其特征在于，上述数据记录装置结合进行上述拍摄的多个拍摄数据，得到在炉进深方向的宽范围的图像。
(10)上述(1)到(9)的任意一项记载的炉壁观察装置，其特征在于，上述炉壁是炼焦炉炭化室的炉壁，将上述绝热容器和镜面设置在炼焦炉的挤出机上。
另外，本发明的炉壁形状测定装置的要点如下。
(11)一种测定相对的炉壁的表面形状的炉壁形状测定装置，其特征在于，在绝热容器内收纳光束照射装置和拍摄装置，在绝热容器外侧配置镜面，从上述光束照射装置从相对于炉壁倾斜的方向照射光束，用上述拍摄装置拍摄反射并映在上述镜面上的炉壁表面的影像即包括光束反射光的影像，基于光束反射光的位置测定炉壁形状。
(12)上述(11)中记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，照射在上述炉壁上的光束是相对于炉壁以线状行进照射的。
(13)上述(12)中记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，从上述光束照射装置对炉壁直接照射光束，照射在炉壁上的线状光的方向与壁面和镜面的交线基本平行。
(14)上述(12)中记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，从上述光束照射装置照射被上述镜面反射的光束，照射到炉壁上的线状光的方向与壁面和镜面的交线基本正交。
(15)上述(11)到(14)的任意一项记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，上述光束照射装置是照射波长550nm或以下的光的激光照射装置，上述拍摄装置是彩色拍摄装置。
(16)上述(15)中记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，对用上述拍摄装置拍摄的图像进行图像处理，从光束反射光的位置测定炉壁形状时，强调波长550nm或以下的光成分进行图像处理。
(17)上述(11)到(16)的任意一项记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，具有测定照射上述光束的炉壁表面的自发光强度的装置，根据该测定的自发光强度，调整从上述光束照射装置照射的光束的强度。
(18)上述(11)到(17)的任意一项记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，在上述绝热容器内具备多个光束照射装置，各光束照射装置对相对的炉壁各表面照射光束，上述镜面由两块角度不同的镜面构成，由各镜面映出相对的炉壁各表面即包括光束反射光的面。
(19)上述(11)到(18)的任意一项记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，上述镜面在内部收纳冷却水的容器的表面构成。
(20)上述(11)到(19)的任意一项记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，在上述绝热容器内收纳无线传输发射机，在炉外配置无线传输接收机和数据记录装置，将用上述拍摄装置拍摄的信息从上述无线传输发射机发射到无线传输接收机，记录在数据记录装置中。
(21)上述(11)到(20)的任意一项记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，在上述绝热容器内收纳数据记录装置，将用上述拍摄装置拍摄的信息记录在数据记录装置中。
(22)上述(20)或(21)的任意一项记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，在上述数据记录装置中，同时记录拍摄装置的炉内位置信息。
(23)上述(11)到(22)的任意一项记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，上述绝热容器具有填充了具有吸热能力的液体的套管和覆盖其外侧的绝热材料。
(24)上述(11)到(23)的任意一项记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，上述炉壁是炼焦炉炭化室的炉壁，在炼焦炉的挤出机上设置上述绝热容器和镜面。
附图的简单说明

图1是显示具有填充了液体的套管的本发明的炉壁观察装置的平面图。
图2是显示本发明的炉壁观察装置的斜视图。
图3是显示设置在炼焦挤出机上的本发明的炉壁观察装置或者炉壁形状测定装置的侧面图。
图4是显示具有一块镜面的本发明的炉壁观察装置的平面图。
图5是显示具有两块镜面的本发明的炉壁观察装置的平面图。
图6是显示具有无线传输发射机的本发明的炉壁观察装置的平面图。
图7是显示具有填充了液体的套管的本发明的绝热容器的侧面图。
图8是显示具有无线传输接收机的本发明的机器连接状况的示意图。
图9是显示一例用本发明的炉壁观察装置观察的结果的图。(a)是表示映在两块镜面上的两炉壁的影像的图，(b)是表示在炉壁上发生损伤的地方的影像的图，(c)是表示在炉壁上附着碳的状况的影像的图。
图10是表示另一例用本发明的炉壁观察装置观察的结果的图。
图11是表示本发明的炉壁形状测定装置的平面图。
图12是表示具有两块镜面的本发明的炉壁形状测定装置的概要斜视图。(a)是表示该装置整体概要的图，(b)是表示着眼于一个光束照射装置的情况的概要图。
图13是表示相对于炉壁从倾斜方向照射的光束的状况的示意图。
图14是表示相对于炉壁从倾斜方向以线状照射的光束的状况的示意图。(a)是从横向看炉壁的图，(b)是A-A向视图，(c)B-B向视图。
图15是表示使相对于炉壁从倾斜方向以线状照射的光束在镜面反射后进行照射的状况的示意图。(a)整体示意图，(b)着眼于光束系的B-B向视图。
图16是表示具有一块镜面的本发明的炉壁形状测定装置的平面图。
图17是表示具有两块镜面的本发明的炉壁形状测定装置的平面图。
图18是表示具有无线传输发射机的本发明的炉壁形状测定装置的平面图。
图19是表示具有填充了液体的套管的本发明的绝热容器的侧面图。
图20是表示一例用本发明的炉壁形状测定装置观察的结果的图。(a)是表示映在两块镜面上的两炉壁的影像的图，(b)是表示在炉壁上发生损伤的地方的影像的图。
图21是表示另一例用本发明的炉壁形状测定装置观察的结果的图。(a)是表示映在两块镜面上的两炉壁的影像的图，(b)是表示在炉壁上发生损伤的地方的影像的图，(c)是表示在炉壁上附着碳的状况的影像的图。
图22是表示另一例用本发明的炉壁形状测定装置观察的结果的图。
图23是表示根据自发光强度调整从光束照射装置照射的光束的强度的本发明的图。
实施发明的最佳方案(1)首先，根据图1～图8对本发明的炉壁观察装置进行说明。
本发明的炉壁观察装置(下面有时称为“本发明观察装置”)以在以狭小的间隔具有相对的高温炉壁42a和42b的炉，例如炼焦炉炭化室41的内部使用的炉壁观察装置为对像。
作为拍摄装置8，可以使用CCD照相机和控制其的照相机控制器等。如图2、图4和图5所示，可以将拍摄装置8的视野方向与炉壁42a和42b平行配置。并且，在拍摄装置8的视野方向配置镜面2或者2a和2b，镜面角度要调整为使从拍摄装置8的位置观察时，炉壁表面的影像映在镜面2或者2a和2b上。
通常，如图4和图5所示，如果使镜面2或者2a和2b与炉壁42a和42b的角度为45度，能够得到从垂直方向看见的炉壁表面的影像，因此优选。
正如现有的那样，在从倾斜方向观察炉壁的方法中，存在炉壁表面的纵向细裂纹或砖之间的砌缝开裂不易看见的问题，但是在本发明观察装置中，能够在接近正面观察的状态下拍摄壁面，因此，能够明确地发现纵向细裂纹或砖之间的砌缝开裂。
当然，从倾斜方向看炉壁时，在能够清楚观察炉壁表面的凹凸时，能够使镜面和炉壁的角度为45度之外的角度。
在炉内的观察中，通常，使拍摄装置8和镜面2或者2a和2b的距离为一定。如果加长拍摄装置8和镜面2或者2a和2b的距离，就能够延长与炉壁平行方向的有效镜面长度，并且能够扩大观察镜面的拍摄装置的视野13或者13a和13b的范围(长边侧的长度)。
另一方面，对于与炉壁垂直方向，即宽方向的有效镜面宽度，由于炉壁的间隔小，不能扩大，也不能扩大拍摄装置的视野13或者13a和13b的范围(短边侧的长度)。
在炼焦炉炭化室的观察中，如果使在炉壁表面的拍摄装置视野13或者13a和13b的长边侧长度为500～600mm左右，用一般的CCD照相机可以进行对损伤检查具有足够空间分解能力的约1mm的观察。在炉壁表面的拍摄装置视野13或者13a和13b的短边侧长度，在从垂直方向观察炉壁时为150～200mm左右。
作为镜面或者2a和2b的配置方向，如图1～5所示，可以以镜面的纵向为炉的高度方向，即与炉的进深方向呈直角的方向。炉的进深方向是观察炉壁42a和/或42b的同时移动炉壁观察装置1的方向，通过在移动的同时进行观察，能够累积炉进深方向的炉壁观察结果。
因此，通过使镜面纵向为与炉进深方向(移动方向)呈直角的方向，能够最大限度地采取炉壁表面的拍摄信息。
在本发明中，如图1和图4～6所示，以拍摄装置8为首的电子设备收纳在绝热容器3内，镜面2或2a和2b配置在绝热容器3的外侧。对绝热容器3不从炉外供给冷却水，而且，也不连接电源配线和信号配线。
因此，能够使配置在炉内的炉壁观察装置轻量并且小型化，并且能够容易地在插入到炉内并且移动的构造物，例如，炼焦炉炭化室41的炼焦挤出机43上装卸(参照图3)。
如图4和图5所示，绝热容器3其表面用绝热材料4覆盖，如果是短时间，能够滞留在高温炉内，使内部的电子设备正常运行。如果在炼焦炉的炭化室41中，由于能够在炉内滞留3分钟，因此，能够确保用于将安装有炉壁观察装置1的炼焦挤出机43插入炉内，观察炉进深方向整个长度然后抽出炉外的最低限时间。
作为覆盖绝热容器3的绝热材料4，例如，可以采用陶瓷纤维板或者硅酸钙板等。
在本发明观察装置中，由于镜面2或2a和2b配置在绝热容器3的外侧，因此，能够将用于确保观察装置视野的绝热容器3的观察窗16保留在最小限度的大小。
在将棱镜收纳在箱内的现有技术中，必须扩大在箱上设置的观察窗的大小，在使用绝热容器3时，存在从观察窗侵入到容器内的辐射热造成容器内的温度急剧上述的问题，但是，如本发明观察装置那样，镜面2或2a和2b配置在绝热容器3的外侧，其结果，由于能够缩小观察窗16，因此从这里侵入的辐射热保留在最小限度，能够防止绝热容器内的温度上升。
在观察窗16中安装石英玻璃等耐热玻璃。耐热玻璃通过金属蒸镀等手段，优选具有透过来自外部的可见光并反射辐射热的功能。
在本发明观察装置中，如图4所示，也可以使镜面为1块镜面2来观察一个炉壁42a。另一方面，也优选如上述(2)的本发明观察装置那样(参照图5)，用角度不同的两块镜面(2a、2b)构成镜面，通过各镜面映出相对的炉壁(42a、42b)的各表面。
在图2和图5所示的本发明观察装置中，第1镜面2a映出第1壁面42a的表面，第2镜面2b映出第2壁面42b的表面，能够由单一的拍摄装置8同时拍摄二者。
由此，通过在炉的进深方向移动一次收纳了一台拍摄装置8的炉壁观察装置，就能够获得左右两侧炉壁表面的观察结果。而且，可以同时比较左右炉壁。
进一步，由于能够用一台拍摄装置8观察左右炉壁，因此，与在绝热容器内部收纳两台拍摄装置的情况相比，能够缩小绝热容器的观察窗16的开口面积，减小辐射热侵入绝热容器内导致温度上升的比例。
本发明观察装置的镜面，由于被配置在绝热容器3的外侧，因此，镜面直接暴露于炉内的高温气氛。在上述(3)的本发明观察装置中，如图5和图6所示，使内部容纳冷却水6的容器11的表面作为镜面(2a和2b)。
本发明观察装置在高温炉内滞留的时间是短时间，如果在该时间内，容器11内的冷却水6温度上升并沸腾，沸腾冷却容器11，可将容器11的温度保持在冷却水的沸点(100℃)，就能够长期保持在容器表面上形成的镜面2和2b的光学性能，同样能够长时间保持镜面2和2b的平面度。
本发明观察装置为了冷却镜面2a和2b，不必从炉外供给冷却水，而且不必使用镜面的预热装置，因此，可以简单地安装在炼焦炉挤出机等移动装置中。
在内部容纳冷却水6的容器11，如图2、图5和图6所示，可制成截面矩形的长形，以4个外面中的两个面为镜面(2a、2b)，剩余两个面根据需要用绝热材料12绝热。容器11本身为不锈钢制，对其表面进行研磨加工和镜面加工是简单的。
用绝热容器内的拍摄装置8拍摄的影像必须记录在数据记录装置中，采用最终记录的数据，作成炉壁的图像信息。数据记录装置22如上述(5)的本发明观察装置那样，可以收纳在绝热容器内(参照图5)。
进一步更优选如上述(4)的本发明观察装置那样，在绝热容器内收纳无线传输发射机18，在炉外配置无线传输接收机21和数据记录装置22(参照图3和图6)。
将用拍摄装置8拍摄的信息从无线传输发射机18传输到无线传输接收机21，记录在数据记录装置22中。在数据记录装置22中，在记录到记录用计算机等处理装置30中的同时，如果要用图像显示装置31显示拍摄图像，则能够在将炉壁观察装置插入到炉内进行观察的同时确认观察结果。
从1000℃的炉内返回的绝热容器，由于外侧变成高温，如果不经过时间，无法取出内部数据。与此不同，采用上述(4)的本发明观察装置，在从炉内抽出炉壁观察装置之后，由于不需要等待该装置冷却后取出图像数据的操作和时间，因此，能够迅速确认炉壁的状况。
而且，能够将从炼焦炉炭化室取出的炉壁观察装置马上用于下一个炭化室的观察。
对于从炉内绝热容器向炉外的无线传输，可使用采用电磁波的无线传输，或者采用可见光或红外线等光的无线传输。进行无线传输时，在朝向绝热容器3的炉外侧的壁上，如图6所示，设置传输用的窗17。
在窗17上安装耐热玻璃，作为传输介质使用电磁波时，为了防止从外部侵入辐射热的涂覆不使用金属涂覆，而进行二氧化硅涂覆那样的非导电材料的涂覆。
如图8所示，在无线传输中可以采用用电波传输数字信号的数字无线发射接收机(27、28)。由于从拍摄装置8输出的是模拟的图像信号，因此，将该信号用A/D转换器26转换成数字信号，将该数字信号用数字无线发射机27发射，用炉外的数字无线接收机28接收。
接收到的数字信号能够用D/A转换器29转换成模拟信号，输出到图像显示装置31，或者直接以数字信号的形式输入处理装置30等中。
在绝热容器内配置无线传输发射机18时，将拍摄信息从绝热容器传输到外部的无线传输接收机21中，将其数据记录在外部的数据记录装置22中。
这时，如上述(6)的本发明观察装置那样，与拍摄信息一起还可以将拍摄装置的炉内位置信息(炉内水平方向的拍摄现在位置数据35)同时记录在数据记录装置22中。
这是因为外部数据记录装置22被配置在炉外，因此，能够从装载拍摄装置8的挤出机43的现在位置数据计算并取入拍摄装置8的拍摄现在位置数据35。
其结果，在外部数据记录装置22中，能够实时使水平方向的拍摄位置与拍摄数据对应，在观察中，能够立即确定炉内的损伤位置和要修补的位置。
也可与上述相反，在绝热容器内设置数据记录装置22和无线传输接收机21，时常从外部对绝热容器无线传输绝热容器的炉内插入时刻和炉内水平方向的拍摄现在位置数据35，同时将拍摄数据和炉内水平方向的排水现在位置数据35记录在绝热容器内的数据记录装置22中。
无线传输发射机18和无线传输接收机21可以采用兼有发射和接收两种功能的发射接收机。
绝热容器3，如上述(7)的本发明观察装置那样(参照图1)，优选具有填充了具有吸热能力的液体7的套管5和覆盖在其外侧的绝热材料4。
通常，液体可以选择单位质量体积热容量大的液体。作为在工业上最容易得到并且作为吸热材料最适合的液体，优选使用水。
在将绝热容器3插入到高温炉内时，由于绝热容器的外侧被绝热材料4覆盖，因此，能够通过绝热材料4减小进入到内部的热量。
进一步，在绝热材料4的内侧，由于存在填充了具有吸热能力的液体7的套管5，因此，侵入内部的热首先消耗在提高该液体7，例如水的温度上。
由于水的热容大，因此能够使绝热容器内部的温度上升变缓。进而，如果水温达到100℃，通过沸腾夺去了大量的汽化热，因此，绝热容器内部不会超过100℃。
由于水温达到100℃开始沸腾时放出水蒸气，因此，在绝热容器3的上部，设置开放口，或者可以设置安全阀。在本发明观察装置中，特征是不连接用于向炉内的炉壁观察中供给或者排出液体的配管。
炼焦炉的炉宽通常为400mm左右，本发明观察装置必须形成在该空间保持富裕能够插入的尺寸。在作为吸热液体使用水时，容纳水的套管要使在炉宽方向上水所占的宽左右各为40mm左右。
作为绝热容器3外周的绝热材料4，例如，可使用陶瓷纤维板，绝热材料4的厚度可为30mm左右。
在使炉壁观察装置的外部尺寸为L500mm×W300mm×H500mm时，容纳炉壁观察装置的内部空间为L380mm×W160mm×H300mm左右。
在将具有这种形状的炉壁观察装置插入到炉内温度1000℃的炼焦炉的炭化室41中时，容纳炉壁观察装置的内部空间的温度随着插入后经过的时间，3分钟后为25℃，5分钟后为40℃，7分钟后为55℃。容纳在绝热容器内的各种电子设备通常使用温度上限为50℃左右，因此，在高温炉内至少能够滞留5分钟。
在通过本发明观察装置进行的炼焦炉炭化室的炉壁观察中，例如，在炼焦挤出机43上搭载本发明的炉壁观察装置1进行测定时，炼焦挤出机43的台车40在轨道上移动的同时，以5～10分钟的间隔连续并反复进行将完成干馏的炭化室的焦挤出的操作，在该操作中，要进行多个炭化室的炉壁观察。
由于通过向炭化室中插入一次，绝热容器内的液体温度就上升，因此，如果不经过时间直接插入到下一个炭化室进行测定，则绝热容器3内的液体7的温度逐渐上升，炉内可滞留的时间将缩短。
如图7所示，在绝热容器3的下部，设置有用于排出内部液体的排出口23，每次完成炉壁观察，排出温度上升的内部液体，加入温度低的新液体，由此能够防止液体的温度上升。在加入新液体时，如果连续从注入口24供给冷的液体并从排出口23排出，也能够降低绝热容器自身的温度。结果，能够确保每次测定足够的炉内滞留时间。
在绝热容器内配置无线传输发射机18时，如图8所示，绝热容器内设置测定绝热容器的温度和套管内的液体温度的温度计36，可通过无线传输发射机18将测定的温度传输到炉外。
由此，能够在炉外掌握目前的炉壁观察装置的温度，在温度接近管理上限时，终止测定，将炉壁观察装置取出到炉外，由此，能够防止异常高温引起的炉壁观察装置的损伤。
本发明观察装置可以预先确定炉内的观察位置，也可以将该位置的炉壁以静止图像来拍摄。由此，能够将预测损伤发生的炉壁位置的状况以图像形式获得。
另一方面，如上述(8)的本发明观察装置所示，更优选将拍摄装置8在炉的进深方向移动的同时进行拍摄，将拍摄数据记录在数据记录装置22中。
拍摄装置8在炉进深方向的移动例如，如图3所示，将容纳拍摄装置8的炉壁观察装置1安装在炼焦炉炭化室41的炼焦挤出机43上，通过活塞驱动装置46的动作，以一定的速度进行将炼焦挤出机43插入到炉内或者抽出的操作。
连续地进行拍摄的同时移动拍摄装置8，可以动画的形式观察拍摄结果。
更加优选地是，如上述(9)的本发明观察装置那样，通过在炉的进深方向移动拍摄装置8的同时进行拍摄，加工结合记录在数据记录装置22中的拍摄数据，能够以一幅静止图像的形式获取炉进深方向的宽范围的图像。
例如，炼焦挤出机的移动速度为300mm/秒，在拍摄装置的静止图像拍摄间隔为1/30秒时，从拍摄一幅静止图像到拍摄下一个静止图像的时间内拍摄装置移动10mm。
因此，如果使一幅静止图像的宽方向(炉的进深方向)的拍摄范围为10mm，合并依次拍摄的静止图像，就能够在移动炼焦挤出机的整个长度上以连续的一幅静止图像的形式获得炉壁表面图像。
或者，也可使宽方向的拍摄范围为100mm，静止图像拍摄间隔为1/3秒进行拍摄。在图10中，将相邻8幅静止图像在图像接合位置15接合，表示形成宽范围的图像14的炉壁画面。这种数据处理能够在数据记录装置22中进行。
在绝热容器内配置无线传输发射机18，在将拍摄信息从绝热容器传输到无线传输接收机21，将其数据记录在外部的数据记录装置22中的同时，将拍摄装置的炉内位置信息(炉内水平方向的拍摄现在位置数据35)同时记录在数据记录装置22中的本发明观察装置中，将拍摄装置8在炉进深方向移动的同时进行拍摄，根据炉内位置信息可以选择静止图像。
下面将在宽方向上以100mm间距采取静止图像，将该静止图像接合，制成在炉的进深方向宽范围的炉壁图像的情况作为例子进行说明。
例如以1/30秒间距将拍摄的静止图像依次传输到外部的数据记录装置。在炉外的数据记录装置22中，根据炉内位置信息，拍摄装置每次到达100mm间距的静止图像采取位置，选择此时接收到的静止图像。
由此，结果通过以在宽方向上以100mm间距获取静止图像并接合这些静止图像，可以制作在炉的进深方向的宽范围内的炉壁图像。如果采用这种方法，搭载了绝热容器的炼焦挤出机的行走速度即使例如发生改变，也可以以等间隔获得静止图像。
在绝热容器内配置无线传输接收机，将炉内位置信息从炉外传输到绝热容器中时，在绝热容器内，可以进行与上述同样的数据处理。
而且，在配置能够进行绝热容器内和炉外双方的发射接收的无线传输接收机时，将炉内位置信息从炉外传输到绝热容器，在绝热容器内以一定的间隔选择静止图像，能够只将选择的静止图像无线传输发射到炉外。
在将拍摄装置8在炉的进深方向移动的同时进行拍摄，获取静止图像，接合这些静止图像，制作在炉的进深方向的宽范围的炉壁图像的本发明观察装置中，还可以以在相邻的静止图像彼此间产生重复部分的方式进行拍摄。
例如，如果在宽方向上进行大致100mm间距的拍摄，使各静止图像的宽方向的大小为150mm，则产生50mm的重复部分。在重复部分中，由于拍摄有炉壁相同的部分，因此，通过根据炉壁的影像进行图像匹配处理，能够使两幅图像进行正确的位置对合并使其一致化。
如果采用这种方法，即使拍摄各静止图像的炉内位置信息有一些偏移，也能够自动修正这些偏移，制作正确的炉的进深方向的宽范围的炉壁图像。
进而，即使在不能使用炉内位置信息的情况下，对于相邻图像中有重复部分时系列获取的图像组，能够用图像匹配处理确定图像的重叠范围，彼此连接，制作正确的炉壁图像。
例如，在观察炼焦炉炭化室的情况下，炉壁由于高温而自发光，通过用拍摄装置拍摄该自发光，能够观察炉壁。
这样，作为拍摄装置，通常使用CCD照相机时，可以使快门速度为1/1000秒左右来拍摄。如果是这么快的快门速度，即使炼焦挤出机的移动速度为300mm/秒，也能够得到没有照相机色彩不均的清晰图像。
如上所述，在炉的进深方向，通过与移动装置一起移动拍摄装置，可以将整个长度的炉壁表面收在一幅静止图像上。
另一方面，在炉的高度方向上，要根据镜面和拍摄装置的距离，但是，通常500～600mm的范围成为拍摄范围。因此，在炉的高度方向上，一次能够拍摄的范围是有限的。
另一方面，例如，在炼焦炉炭化室中，炉壁耐火材料的损伤特别严重的部分，例如限于炉高方向煤的装入线附近等部位。
因此，如果将本发明观察装置设置在能够观察煤装入线附近的位置，即使例如炉高方向的观察范围被限定，也可以获得足够有用的数据。当然，通过在炼焦挤出机中在高度方向上设置多个炉壁观察装置，一次就可以在炉高方向的宽范围观察炉壁。
本发明的观察装置，由于形状为小型并且轻量，不需要设置冷却配管等，因此，安装在挤出机上的高度可容易更改，而且，改变每个给定各高度上的安装位置进行测定，能够获得炉整个高度的炉壁观察数据。
在本发明观察装置中，由于测定中无法从外部供给操作电源，因此，在绝热容器内部具有电源装置10。拍摄装置8和数据记录装置22、无线传输发射机18通过从该电源装置10供给的电力运行。作为电源装置10，可以使用干电池、充电式蓄电池等。
作为电源装置10如果使用无法充电的电池，每次换电池，必须打开绝热容器。而且，即使在作为电源装置10使用可充电的电源时，在充电电缆连接插头位于绝热容器内部时，每次充电必须打开绝热容器。
作为电源装置使用可充电的电源，进一步如图7所示，通过在绝热容器3的外部具备充电电缆连接插头25，可以不打开绝热容器进行充电，能够改善操作性。
充电电缆连接插头25在插入炉内时被绝热材料盖34覆盖其外部，在充电时可以只将绝热材料盖34拆卸，连接充电电缆。
下面显示本发明观察装置的实施例。
(实施例)
基于观察炼焦炉炭化室的炉壁表面的目的，采用图1所示的炉壁观察装置。炉壁观察装置1的外形尺寸为高500mm、宽300mm、长500mm，总重量约为50kg。
作为炉壁观察装置的绝热容器3，使用在外周覆盖了陶瓷纤维板作为绝热材料4的绝热容器。绝热材料的厚度为30mm。在绝热材料的内侧，配置不锈钢制的套管。在套管内填充共计30升的水7。在绝热容器3面对炉壁的部分，水层的厚度为40mm。
在绝热容器内部，配置作为拍摄装置8的CCD照相机。用拍摄装置拍摄的图像信号通过无线传输发射机18被传输到炉外。在绝热容器和绝热材料上，设置观察窗16和传输窗17，在观察窗上安装进行了金属蒸镀的石英玻璃。另外，作为电源装置10，配置充电式蓄电池，作为对拍摄装置、无线传输发射机以及控制它们的控制装置的供给电源。
在绝热容器的前方，如图1所示，配置镜面2a和2b。镜面纵向是炉的高度方向，两块镜面2a和2b与炉壁42呈45度角，能够在拍摄装置8的视野中同时拍摄到左右炉壁42a和42b。通过该镜面的配置，拍摄装置的视野13a和13b在每个左右炉壁上长边侧长度成为600mm，短边侧长度成为200mm。
镜面使用对内部容纳冷却水6的不锈钢钢板制的容器11的表面进行镜面研磨得镜面。容器11如图2所示，是截面矩形的长的形状，4面的外面中有两面为镜面，剩余的两面为由绝热材料12绝热的结构。
将炉壁观察装置和镜面安装在挤出机43上。炉壁观察装置的总重量约为50kg，是比较轻量的，进而，由于不需要配置冷却水配管和信号电缆，因此，能够容易地安装在挤出活塞44的高度方向的任意位置。
在本实施例中，如图3所示，在挤出活塞44后面的炉壁观察装置1的位置，采用支撑装置45来安装，或者，安装在活塞横梁47上的炉壁观察装置1’的位置。这样，在各高度，通过依次进行炉壁观察，就能够获取宽范围的炉壁观察数据。
无线传输采用使用数字信号的电波的无线通信。将拍摄装置的输出和测定测定单元内温度的温度计36的输出用A/D转换器26转换成数字信号，送至数字信号无线发射机27。数字信号无线发射机27作为无线传输发射机18发挥作用，将无线传输信号19传输到炉外的无线传输接收机21。
在绝热容器中，在电波通过的部分设置传输窗17，配置已实施了二氧化硅涂覆的石英玻璃。这种二氧化硅涂覆阻断来自炉的辐射热，并且由于不是金属涂覆，因此不妨碍电波的传送。
在炉外，作为无线传输接收机21，配置有数字信号无线接收机28，作为数据记录装置22，配置有处理装置30和图像显示装置31。用数字信号无线接收机28接收的数字信号传输到D/A转换器29和处理装置30。
已送至处理装置30的数据被记录在计算机内，同时，被加工形成拍摄信号容易分解的图形信息的、从D/A转换器29输出的模拟信号被送至图像显示装置31。
向数据记录装置22中，由于还传输了基于挤出活塞44的现在位置数据求出的拍摄现在位置数据35，因此，该数据也被传输到处理装置30和图像显示装置31。
在图像显示装置31中，根据拍摄现在位置数据35排列在各时刻拍摄的拍摄信息，能够生成在炭化室进深方向整个长度的一幅静止图像，能够确定炉壁损伤发生的位置。
具体的说，伴随着挤出机43的移动，拍摄现在位置数据35每增加150mm，就将传输的静止图像读取到处理装置30。由于静止图像的炉宽方向(短边侧)的长度为200mm，因此相邻图像具有50mm的重叠部分。
采用该重叠部分进行图像匹配处理，能够对图像的重叠进行微调。这样，能够制成在炭化室进深方向整个长度的一幅静止图像。
在图9表示一例观察炉壁的结果。图9的(a)是在拍摄装置整体的视野9中，映在镜面2a的炉壁42a的影像和映在镜面2b的炉壁42b的影像。在任意一个影像中，都能明确地识别砖48的砌缝49。
图9(b)是观察在炉壁上发生损伤的位置的影像。除了正常的砌缝49之外可观察到砌缝开裂50。而且，能够观察到炉壁纵向裂缝51。在图9的(c)中所示的影像中，还可观察到炉壁的碳附着52。
进而，通过结合伴随挤出机43的移动连续获取的静止图像，能够获得在炉的进深方向上的宽范围的炉壁图像。
在图10，表示在图像接合位置15接合相邻的八幅静止图像制成了宽范围图像14的炉壁画面。在宽范围的图像中，容易确定损伤部位，并且一看就能掌握整体的损伤情况，因此，在进行炉体诊断和管理上是有用的。
在测定中，依次向数据记录装置22传输数据，因此，不需要在测定结束后打开绝热容器，能够大幅度提高测定的操作性。而且，在测定中用实时捕捉炉壁损伤，能够正确地确定该损伤的发生位置，因此，能够不延误地确定该炭化室的修补计划。
在完成一个炭化室的炉壁观察之后，在接着进行下一个炭化室的炉壁观察之前，打开绝热容器下部的排出口23，在排出温度上升的冷却水7的同时，从上部的注入口24注入常温的水。在注入15升的水，降低绝热容器3的温度之后，关闭绝热容器下部的排出口23，在绝热容器内中填充水。
这样，由于在每次将绝热容器和绝热容器内的水温降低得足够多之后进行下一次测定，因此，在连续进行炭化室的炉壁观察时，也能够确保每次5分钟或以上的测定时间。
作为测定装置内的电源装置10使用的充电式蓄电池，具有能够连续测定10个炭化室炉宽测定的容量。在充电时，由于能够与在配置在绝热容器外部的充电电缆连接插头25连接充电电缆进行充电，因此，不需要为了充电打开绝热容器，能够以良好的操作性进行充电。
(2)接着，根据图3、图8和图11～23说明本发明的炉壁形状测定装置(下面有时称为“本发明测定装置”)。
如图11所示，本发明的炉壁形状测定装置61，在其内部容纳有光束照射装置62a和62b以及拍摄装置8。炉壁形状测定装置61接近炉壁42a和42b配置。在炼焦炉炭化室内插入炉壁形状测定装置61时，由于相对的炉壁(42a、42b)之间的距离狭窄，因此，插入到炭化室的宽中央，接近双方炉壁来配置。
从光束照射装置62a和62b对炉壁42a和42b从倾斜方向照射光束63a和63b。在图11中，以角度θ照射光束。炉壁表面上的光束照射部分反射光束发光，形成光点64a和64b。
拍摄装置8基于尽量从与炉壁垂直的方向拍摄包括该光束反射光的炉壁表面的目的被配置。作为拍摄装置8可以使用CCD照相机和控制其的照相机控制器等。如图11和图12所示，可将拍摄装置8的视野方向与炉壁42a和42b平行配置。
这样，在拍摄装置8的视野方向配置镜面，镜面的角度要调整到在从拍摄装置8的位置观察时，炉壁表面的影像映在镜面上。
如图11所示，通常如果使镜面2a和2b与炉壁42a和42b的角度为45度，由于能够获得从垂直方向看炉壁表面的影像，因此优选。当然，从倾斜方向看炉壁时，在达到能够明确观察炉壁表面的凹凸时，可以使镜面和炉壁的角度在45度之外。
在炉内的形状测定中，通常，使拍摄装置和镜面的距离一定。拍摄装置和镜面的距离越长，越能够延长与炉壁平行方向的有效镜面长度，能够扩大观察镜面的拍摄装置视野13的范围(长边侧的长度)。
另一方面，对于与炉壁垂直的方向，即宽方向的有限镜面宽度，由于炉壁的间隔狭窄，因此，无法扩大，也不能扩大拍摄装置视野13的范围(短边侧的长度)。
在观察炼焦炉炭化室时，如果使炉壁表面的拍摄装置视野13的长边侧长度为500～600mm左右，采用通常的CCD照相机，就能够进行对损伤检出来说足够的空间分辩能力约1mm的观察。炉壁表面上拍摄装置视野13的短边侧长度在从垂直方向观察炉壁时为150～200mm左右。
如图13所示，光束63是从光束照射装置62对炉壁表面66b从倾斜方向照射。在图13中，以角度θ照射。因此，如果炉壁形状测定装置61(光束照射装置62)和炉壁之间的距离只改变Δx，光束63和炉壁表面66b交叉的点(光点)的位置从64a变至64b，光束反射光的位置只改变Δy。
拍摄装置8由于拍摄包括光束反射光的炉壁表面66，因此，炉壁形状测定装置61和炉壁42之间的距离变化，即炉壁变形可以作为拍摄图像内的光束反射光的位置变化来获得。
因此，采用通过拍摄装置8得到的图像，可以评价炉壁二维宽范围的状况，同时能够定量地评价特定位置，即在光束照射位置消耗的状况。
从光束照射装置62照射的光束63能够形成点状的光束。这样，在炉壁的一点处，能够评价与炉壁形状测定装置61之间的距离。
另一方面，从光束照射装置62照射的光束6 3如图14的(a)和(b)所示，在照射到炉壁上时，可以以反射光变成线状光65的方式进行照射。作为光束光源使用激光这样的点光源时，通过在光源之前配置能够仅在单轴方向扩展点光的圆筒面透镜，可以形成产生这种线状光65的光束。
例如，如图14的(c)所示，在炉壁表面66上存在沟状损耗位置67的情况下，对该炉壁表面66照射光束63，在产生线状光65时，与损耗位置67对应，如图14的(b)所示，能够在线状光65上看到偏移68。
如果损耗位置67的深度为Δx，偏移68的大小Δy形成Δy＝Δx/tanθ的关系。由此就能够在产生线状反射光的线状部分中，定量掌握表面的凹凸。
在进深长的炼焦炉的炭化室41中，在从一端插入炉壁形状测定装置61时，将炉壁形状测定装置61和炉壁表面(炉壁基准面)66的间隔通常保持一定是困难的。这里所谓的炉壁基准面是指炉壁表面66没有损耗时的基准面，可以认为是炉壁损耗量为0的炉壁表面。因此，在使光束63为点状光束时，能够使在反射的光束点64上的炉壁表面66和炉壁形状测定装置61之间的距离为一定，但是，确定炉壁损耗量的绝对值有困难。
另一方面，在炉壁表面66中，什么地方是完整部分，什么地方是损耗发生部分，通过观察用拍摄装置8拍摄的图像就能大概知道。
本发明测定装置由于能够同时进行通过影像评价炉壁二维的宽范围的状况和定量评价特定位置的损耗状况，因此，通过照射光束，在产生线状反射光时，在线状部分中能同时包括炉壁完整部分和损耗发生部分。
如果进行这样的测定，在线状光65的范围内，能够确定炉壁表面66中的相对的凹凸量。因此，在本发明测定装置中，例如即使不能确定炉壁形状测定装置61和炉壁基准面之间的距离，也可以确定完整部分和损耗发生部分之间相对深度的差，并确定损耗发生部分中的损耗量。
这里将包括照到炉壁上并产生线状光65的光束63的面称为光束面。线状光65的位置当然与光束面和炉壁表面66的交叉线一致。
而且，如图14的(b)和(c)所示，在产生线状光65的光束63中，在以光束宽方向中央的点状光束作为中心光束69时，是包括中心光束69的面，这里，将与炉壁表面66垂直的面称为中心光束垂直面。
在光束面和中心光束垂直面平行，即一致时，即使在炉壁表面66上存在凹凸，反射光也保持直线，即使观察反射光，也无法评价炉壁的损耗量。
在光束面和中心光束垂直面相互呈直角时，能够最有效地检出炉壁表面66的凹凸，线状光65的位置变化，即偏移68。在如图14的(b)和(c)所示的例子中，光束面和中心光束垂直面相互呈直角。
炉壁构成的平面和镜面构成的平面交叉的线在这里形成交线70。在图12的(b)所示的例子中，交线70形成垂直方向的线。
如图12的(a)所示，考虑在拍摄装置8的附近设置光束照射装置62a和62b，光束63a和63b未被反射到镜面2a和2b，而是直接照射在炉壁表面66上的情况。
这时，如果线状光65的方向与交线70正交，这时就相当于上述光束面与中心光束垂直面平行的情况，无法评价炉壁的消耗量。
为了形成能够有效检出凹凸的方案，即形成光束面和中心光束垂直面相互呈直角度方案，同样，如图12的(a)所示，可以使照射在炉壁的线状光65的方向与上述壁面和镜面的交线70基本平行。
下面，如图15的(a)和(b)所示，考虑从光束照射装置62反射到镜面2b，并将光束63照射到炉壁表面66的情况。为了反射到镜面2b并对炉壁表面66从倾斜方向照射光束，如图15的(a)所示，必须将光束照射装置62和拍摄装置8离开配置。
离开的方向是与上述壁面和镜面的交线70平行的方向。这时，如果从炉壁表面66的位置看映在镜面2b上的光束照射装置62，光束照射装置62可在图15的(a)中的62a位置看见。采用这样的配置，如果线状光65的方向与交线70平行，这时，与上述光束面和中心光束垂直面平行时相当，无法评价炉壁的损耗量。
为了形成能够有效地检出凹凸的方案，即形成光束面和中心光束垂直面相互呈直角的方案，如图15的(a)所示，可以使照射到炉壁的线状光65的方向与炉壁和镜面的交线70基本正交。
作为光束照射装置62，优选使用激光照射装置(激光光源)。这是因为如果是激光光源，能够产生细点状光并且强的光束。为了形成照射在炉壁并成为线状反射光的光束，使用圆筒面透镜，可以将点光只在单轴方向上扩展。扩展的角度，即在炉壁面上的线状反射光的长度由圆筒面透镜的焦点距离确定。
在高温炭化室的内部，炉壁表面66因自发光在红色区域发光。特别是，附着碳的部分52，燃烧形成高温，红色的发光强度强。如果激光波长在红色区域，不敌炉壁表面的自发光，光束反射光难以检出。
作为可搭载在绝热容器内的小型激光光源，目前使用的是红色激光二极管，波长为633nm或者670nm。其具有与炉壁表面66的自发光相同的波长范围，在附着碳的部分52这样的高温区域，有时无法充分检出光束的反射光。
在本发明测定装置中，优选光束照射装置62为照射波长550nm或以下的光的激光光照射装置，拍摄装置8为彩色拍摄装置。如果使波长在550nm或以下，由于与炉壁表面66的自发光的强波长区域不同，因此，在拍摄的彩色图像中，线状光被强调显示。
通过采用图像处理从拍摄的图像强调取出波长550nm或以下的成分，能够将线状光65更加明确化。
在拍摄由高温炉壁的自发光产生的影像时的本发明测定装置中，自发光的强度根据炉壁的温度而变化。如果炉壁温度高，自发光产生的炉壁亮度高，如果炉壁温度低，炉壁亮度低。特别是附着碳的部分，由于碳燃烧而变成高温，该部分的亮度高。
在拍摄装置8，根据炉壁表面的亮度，通过调节光学系统的光圈，或者调节曝光时间，能够得到最佳的炉壁表面影像。通常，通过拍摄装置8的自动曝光机能，能够自动获得最佳影像。
另一方面，如果通过光束照射装置62照射的光束63的强度一定，在炉壁温度明显高的情况下，炉壁表面的自发光比光束反射光形成更高的亮度，拍摄装置8的曝光由炉壁表面66的亮度确定，因此，光束反射光相对变暗，无法充分捕捉到光束反射光，也就无法确定光束反射光的位置。
反之，在炉壁温度低时，由于与炉壁表面自发光的低亮度一致来调整拍摄装置的曝光，因此，光束反射光过强，产生光晕，无法正确确定光束反射光的位置。
在本发明测定装置中，由于具有测定照射光束的炉壁表面自发光强度的装置，因此，根据该测定的自发光强度，能够调整从光束照射装置62照射的光束63的强度，也就可以解决这个问题。
在炉壁表面自发光强度高时，增强光束63的强度，使通过拍摄装置8正确地捕捉光束反射光的位置成为可能。而在炉壁表面自发光强度低时，减弱光束63的强度，能够防止光束反射光的光晕。
向光束照射装置62供给的电力是从收纳在绝热容器内的电源装置10供给的。为了延长从电源装置10的充电到下一次充电的使用时间，光束照射装置62的电力消耗量越少越好。
如果如本发明测定装置那样根据炉壁自发光强度调整光束的强度，能够降低光束照射装置62的电力消耗量。
在测定炉壁表面的自发光强度时，可以直接使用拍摄装置8的自动曝光装置的评价结果。或者，如图23所示，可以设置光量计71作为拍摄装置8之外的测定光量的装置。而且，也可以测定炉壁表面66的温度，根据普朗克(プランク)的黑体放射式从温度来推测自发光强度。
由于本发明测定装置在炉内移动，作为温度测定装置，优选使用放射温度计。进而在测定自发光强度时，虽然可以测定可见光整个波长的平均光强度，但也可以只取出以照射的光束波长为中心的波长范围的光强度进行测定。
在测定自发光强度时，在照射光束的炉壁表面中，还能够测定用拍摄装置8拍摄的拍摄装置视野13的平均光强度。而且，限定在照射拍摄装置视野13中的光束的区域，也可以测定光强度。
在本发明测定装置中，对于炉壁的线状部分，能够定量地评价炉壁表面的凹凸量，同时能够将包括该线状部分的二维的炉壁整体状况以影像形式来掌握。其结果，例如，在获得在炉壁表面上产生膨胀叠层的数据时，能够根据图像明确地区分该膨胀叠层是由砖壁面本身变形引起的，还是由附着碳引起的。
因此，根据形状测定结果可以确立正确的修补计划。具体地说，如果是碳附着，吹入空气进行燃烧除去，如果发生壁面本体变形，根据情况，确立大规模的修补操作计划。
作为镜面的设置方向，如图12的(b)所示，可以使炉壁和镜面的交线70与炉高方向即炉的进深方向成直角。炉的进深方向是观察炉壁42a和42b的同时移动炉壁形状测定装置61的方向，通过在移动的同时进行观察，可以累积炉进深方向的炉壁形状测定结果。
因此，通过使炉壁和镜面的交线为与炉的进深方向(移动方向)成直角的方向，可以最大限度采取炉壁表面的拍摄信息。
在本发明测定装置中，如图11和图16～图18所示，以光束照射装置62或拍摄装置8为代表的电子设备，收纳在绝热容器3内，镜面2或者2a和2b配置在绝热容器3的外侧。对于绝热容器3，不从炉外供给冷却水，而且，也不连接电源配线和信号配线。
因此，能够将设置在炉内的炉壁形状测定装置61轻量并且小型化，能够在插入到炉内并且移动的结构物，例如炼焦炉炭化室41的炼焦挤出机43上容易地装卸(参照图3)。
如图16和图17所示，绝热容器3的表面被绝热材料4覆盖，因此，如果在短时间内，能够滞留在高温炉内并正常地运行内部的电子设备。
绝热容器3，由于可以在炼焦炉的炭化室41内部滞留3分钟，因此，能够确保将安装有炉壁形状测定装置61的炼焦挤出机43插入到炉内，在炉的进深方向的整个长度上观察炉壁，并抽出到炉外的最低限度的时间。
作为覆盖绝热容器3的绝热材料4，例如，可以使用陶瓷纤维板或者硅酸钙板等。
在本发明测定装置中，由于在绝热容器3的外侧配置镜面2或者2a和2b，能够将保证拍摄装置视野的绝热容器3的观察窗16保留在最小限度的大小。
在将棱镜收纳在箱内并确保宽视野的现有技术中，必须扩大设置在箱上的观察窗的大小，在使用绝热容器时，存在从观察窗进入到容器内的辐射热造成容器内温度急剧上升的问题，但是像本发明测定装置那样，将镜面配置在绝热容器的外侧，结果，能够缩小观察窗16，因此，将从此侵入的辐射热减至最小，能够防止绝热容器内的温度上升。
在观察窗16上安装石英玻璃等耐热玻璃。耐热玻璃优选通过金属蒸镀等手段具有反射从外部来的辐射热的功能的玻璃。
在本发明测定装置中，可以如图16的(a)所示，采用一块镜面，观察一侧的炉壁42a。这时，光束照射装置62也只对安在观察一侧的炉壁42a照射光束63。
另外，优选如图17所示，在绝热容器内具备多个光束照射装置62a和62b，在相对的炉壁表面66a和66b上照射光束63a和63b，通过角度不同的两块镜面2a和2b映出包括相对炉壁42a和42b的光束反射光的面。
在图12和图17所示的例子中，第1镜面2a映出第1炉壁42a的表面，第2镜面2b映出第2炉壁42b的表面，通过单一的拍摄装置8可同时拍摄二者。
由此，采用收纳有一台拍摄装置8和两台光束照射装置62a和6b的炉壁形状测定装置61，通过在炉的进深方向移动一次，就能够测定左右两侧的炉壁表面形状。
另外，通过上述移动，可以同时比较左右炉壁。进而，由于可以用一台拍摄装置8观察左右炉壁，因此，与在绝热容器内收纳两台拍摄装置的情况相比，能够减小绝热容器的观察窗16的开口面积，并减小辐射热侵入绝热容器内导致温度上升的比例。
在将炉壁形状测定装置安装在炼焦炉的挤出机等上，从炼焦炉炭化室的一端插入进行炭化室内的测定时，难以将炉壁形状测定装置正确配置在两侧的炉壁基准面的中心，从中心发生偏移。
因此，在仅对一方炉壁照射光束时，获得实际的炉壁表面以炉壁基准面有多少损耗的绝对值是困难的。
在采用两台光束照射装置和两块镜面同时测定左右两侧的炉壁表面形状的本发明测定装置中，可同时测定炉壁形状测定装置和左右两侧的炉壁表面的测定部位的距离。由该测定值可以算出左右两侧炉壁表面的测定部位之间的距离。
由于知道了在未发生损耗的初期阶段的炉壁之间的距离，因此基于该测定值，能够算出左右两侧的合计损耗量。至少如果左右两侧的观察部位是无法观察局部的损耗的完整部位，可以认为左右的损耗均等进行，因此，可以将测定的合计损耗量的一半作为完整部位的炉壁损耗量进行评价。
通过观察线状光65，可以检出线状光产生范围内完整部位和局部损耗部分之间的相对损耗量的差，如上所述，还能够评价完整部位的炉壁损耗量，因此，采用这些值，还可以推测局部损耗部分的损耗量绝对值。
在本发明测定装置中，由于镜面被配置在绝热容器3的外侧，因此，镜面直接暴露于炉内的高温气氛。在本发明测定装置中，如图17所示，使内部收纳冷却水6的容器11的表面成为镜面2a和2b。
本发明测定装置61滞留在高温炉内的时间为短时间，如果在这样的时间内，容器11内的冷却水6的温度上升沸腾，沸腾冷却容器11，可以将容器11的温度保持在冷却水的沸点(100℃)，能够长时间保持在容器表面形成的镜面2a和2b的光学性能的同时，同样可长时间维持镜面2a和2的平面度。
在本发明测定装置中，不需要从炉外供给用于冷却镜面2a和2b的冷却水，也不必使用预热镜面的预热装置，因此，可以在炼焦挤出机等移动装置上简单地装卸。
内部容纳冷却水6的容器11，如图12和图17所示，为截面矩形的长形，以四个外面中的两面为镜面，对于剩余的两面，根据需要，可用绝热材料12绝热。
容器11本身为钢制的，在要作为镜面的两面上可粘贴进行了镜面加工的不锈钢板来构成。另外，也可以容器11本身为不锈钢制，对其表面进行镜面加工。
绝热容器内用拍摄装置8拍摄的影像记录在数据记录装置22中，最终必须采用记录的数据制作炉壁的图像信息。数据记录装置22可以收纳在绝热容器内(参照图16和图17)。
另一方面，更为优选在绝热容器内收纳无线传输发射机18，在炉外，设置无线传输接收机21和数据记录装置22。
将用拍摄装置8拍摄的信息从无线传输发射机18发射到设置在炉外的无线传输接收机21，记录在数据记录装置22中。在数据记录装置22中，如果在输入到记录用计算机等处理装置30中的同时，用图像显示装置31显示拍摄图像，就可以在将炉壁形状测定装置插入到炉内进行观察的同时确认观察结果。
从1000℃的炉内返回的绝热容器3，由于外侧成为高温，因此，如果不花费时间，就无法取出内部数据。与此相对，如果采用上述发射接收体系，就不需要从炉内抽出炉壁形状测定装置61，等待装置冷却，取出图像数据的时间和操作，因此，能够迅速确认炉壁的形状。而且，可以立即将从炭化室内部取出的炉壁形状测定装置61用于下一个炭化室的观察中。
对于从炉内的绝热容器向炉外进行的无线传输，可以采用使用电磁波的无线发射或者使用可见光或者红外光等光的无线传输。
在进行无线传输的情况下，在绝热容器朝向炉外侧的壁上设置传输用的窗17。在窗17上安装耐热玻璃，在使用电磁波作为传输介质的情况下，作为用于防止来自外部的辐射热的侵入的涂覆，不使用金属膜涂覆，而使用二氧化硅涂覆这样的非导电性涂覆。
如图8所示，无线传输可以使用通过电波将数字信号传输的数字信号无线发射接收机(27、28)。从拍摄装置8输出模拟的图像信号，因此，用A/D转换机26将该信号转变成数字信号，将该数字信号用数字信号无线发射机27发射，用炉外的数字信号无线接收机28接收。
接收的数字信号用D/A转换器29转换成模拟信号，输出到图像显示装置31，或者直接将数字信号输入到处理装置30等中。
在绝热容器内配置无线传输发射机18时，将拍摄装置从绝热容器送至外部的无线传输接收机21，将其数据记录在外部的数据记录装置22中。这时，与拍摄信息一起还可同时将拍摄装置的炉内位置信息(炉内水平方向的拍摄现在位置数据35)记录在数据记录装置22中。
外部的数据记录装置22，由于配置在炉外，因此能从搭载有拍摄装置8的挤出机43的现在位置数据算出并取入拍摄装置8的拍摄现在位置数据35。
其结果，在外部的数据记录装置22中，可以实时地使水平方向的拍摄位置和拍摄数据相对应，在观察中，能够立即确定炉内损伤位置可要修补的位置。
与上述不同，在绝热容器内设置数据记录装置22和无线传输接收机21，对于绝热容器，经常从外部无线发送绝热容器的炉内插入时间和炉内水平方向的拍摄现在位置数据35，同时，将拍摄数据和炉内水平方向的拍摄现在位置数据35记录在绝热容器内的数据记录装置22中。
无线传输发射机18和无线传输接收机21可以使用兼有发射和接收双方功能的发射接收机。
绝热容器3如图11和图19所示，优选具有填充了具有吸热能力的液体7的套管5和覆盖其外侧的绝热材料4的容器。
一般来说，液体可以选择单位质量、体积的热容大的液体。作为在工业上最容易获得并且最适合作为吸热材料的液体，优选水。
由于绝热容器3的外侧被绝热材料4覆盖，因此，在将绝热容器3插入到高温炉内时，通过绝热材料4，可以缩小侵入到内部的热量。
进而，在绝热材料4的内侧，由于存在着填充了具有吸热能力的液体7的套管5，因此，侵入到内部的热首先消耗在提高该液体例如水的温度上。由于水的热容大，因此，能够使绝热容器内部的温度上升变迟缓。
进而，如果水温达到100℃，通过沸腾夺取了大量的汽化热，因此，绝热容器内部的温度不超过100℃。由于水温达到100℃开始沸腾时释放出水蒸气，因此，在绝热容器3的上部可设置开口或者设置安全阀。
在本发明测定装置中，具有在炉内的炉壁形状测定中不连接用于供给排出液体的配管的特征。
炼焦炉炭化室41的炉宽通常为400mm左右，本发明测定装置必须形成在该空间内留有余地可以插入的尺寸。在作为吸热液体使用水时，容纳水的套管在炉宽方向上水所占的宽左右分别为40mm左右。
作为绝热容器外周的绝热材料4，例如，使用陶瓷纤维板，使绝热材料4的厚度为30mm左右。在使炉壁形状测定装置的外部尺寸为L500mm×W300mm×H500mm时，容纳炉壁形状测定装置的内部空间为L380mm×W160mm×H300mm左右。
在将这种形状的本发明测定装置插入到炉内温度1000℃的炼焦炉的炭化室41中时，容纳炉壁形状测定装置的内部空间的温度随着插入后经过的时间，3分钟后为25℃，5分钟后为40℃，7分钟后为55℃。容纳在绝热容器内的各种电子设备通常使用的温度上限为50℃左右，因此，在高温炉内至少能够滞留5分钟。
在采用本发明测定装置进行的炼焦炉炭化室的炉壁形状测定中，例如，在炼焦挤出机43上搭载本发明炉壁测定装置61进行测定时，炼焦挤出机43的台车40在轨道上移动的同时，以5～10分钟的间隔连续并反复进行将完成干馏的炭化室的焦挤出的操作，与此同时，进行多个炭化室的炉壁形状测定。
通过向炭化室中插入一次，绝热容器内的液体温度上升，因此，如果不经过时间直接插入到下一个炭化室，绝热容器内的液体7的温度逐渐上升，炉内可滞留的时间将缩短。
如图19所示，在绝热容器3的下部，设置用于排出内部液体的排出口23，每次完成炉壁形状测定，排出温度上升的内部液体，加入温度低的新液体，由此能够防止液体的温度上升。
在加入新液体时，如果连续从注入口24供给冷的液体并从排出口23排出，也能够降低绝热容器自身的温度。结果，能够确保每次有足够的炉内滞留时间。
在绝热容器内配置无线传输发射机18时，如图8所示，在绝热容器内设置测定绝热容器的温度或套管内的液体温度的温度计36，可通过无线传输发射机18将测定的温度传输到炉外。
由此，能够在炉外掌握目前的炉壁形状测定装置的内部温度，在温度接近管理上限时，终止测定，将炉壁形状测定装置取出到炉外，可将异常高温引起的炉壁观察装置的损伤防患于未然。
本发明测定装置可以预先确定炉内的观察位置，将该位置的炉壁以静止图像进行拍摄。由此，能够将预测损伤发生的炉壁位置的状况以图像形式获得。
而且，更优选将拍摄装置8在炉的进深方向移动的同时进行拍摄，将拍摄数据记录在数据记录装置22中。拍摄装置8在炉进深方向的移动，例如如图3所示，将容纳有拍摄装置8的绝热容器3安装在炼焦挤出机43上，通过活塞驱动装置46的动作，以一定的速度进行将炼焦挤出机43插入或者抽出炉内的操作。能够连续地进行拍摄的同时移动拍摄装置8，并以动画的形式观察拍摄结果。
更加优选地是，通过在炉的进深方向移动拍摄装置8的同时进行拍摄，加工结合记录在数据记录装置22中的拍摄数据，能够以一幅静止图像的形式获取炉进深方向的宽范围的图像。例如，可使炼焦挤出机的移动速度为300mm/秒，宽方向的拍摄范围为100mm，静止图像的拍摄间隔为1/3秒进行拍摄。
在图22中，表示将相邻的8幅静止图像在图像在接合位置73接合，形成宽范围的图像72的炉壁图像。在这个宽范围的图像中，每100mm间距的静止图像映出用光束照射装置62照射的光束反射光。
如图22所示，如果光束反射光是线状光65，线状光65的方向与炉的进深方向平行，以整体上长长的一根线状光，连续映出。如果光束反射光是线状光，线状光的方向与炉的高度方向平行，以100mm间距映出朝向高度方向的线状光。该数据处理可以在数据记录装置22中进行。
在绝热容器内配置无线传输发射机18时，在从绝热容器向外部的无线传输接收机21传输拍摄信息，将该数据记录在外部的数据记录装置22中的，同时，将拍摄装置的炉内位置信息(炉内水平方向的拍摄现在位置数据35)同时记录在数据记录装置22的本发明测定装置中，可以将拍摄装置8在炉的进深方向移动并进行拍摄，根据炉内位置信息选择静止图像。
下面以在宽方向上以100mm间距采取静止图像，将该静止图像接合，制成在炉的进深方向宽范围的炉壁图像的情况作为例子进行说明。例如以1/30秒间距将拍摄的静止图像依次传输到外部的数据记录装置。
在炉外的数据记录装置22中，根据炉内位置信息，拍摄装置每次达到100mm间距的静止图像采取位置，选择此时接收的静止图像。
由此，结果通过在宽方向上以100mm间距获取静止图像并接合这些静止图像，可以制作在炉的进深方向宽范围内的炉壁图像。如果采用这种方法，搭载有绝热容器的炼焦挤出机的行走速度即使例如发生改变，也可以以等间隔获得静止图像。
在绝热容器内配置无线传输接收机，将炉内位置信息从炉外传输到绝热容器中时，在绝热容器内，可以进行与上述同样的数据处理。
另外，在配置能够进行绝热容器内和炉外双方的发射接收的无线传输发射接收机时，将炉内位置信息从炉外传输到绝热容器，在绝热容器内以一定的间隔选择静止图像，能够只将选择的静止图像无线传输发射到炉外。
在将拍摄装置8在炉的进深方向移动的同时进行拍摄，获取静止图像，接合这些静止图像，制作在炉的进深方向的宽范围的炉壁图像的本发明观察装置中，还可以以在相邻的静止图像彼此间产生重复部分的方式进行拍摄。
例如，如果在宽方向上进行大约100mm间距的拍摄，使各静止图像的宽方向的大小为150mm，产生50mm的重复部分。在重复部分，由于拍摄炉壁相同的部分，因此，根据炉壁的影像通过，进行图像匹配处理，能够使两幅图像进行正确的位置对合并使之一致化。
如果采用这种方法，即使在拍摄各静止图像的炉内位置信息上有一些偏移，也能够自动修正这些偏移，制作正确的炉的进深方向宽范围的炉壁图像。
进而，即使在不能使用炉内位置信息的情况下，对于相邻图像中有重复部分时系列采取的图像组，能够用图像匹配处理确定图像重叠的范围，彼此连接，制作正确的炉壁图像。
例如，在观察炼焦炉炭化室的情况下，炉壁由于高温而红热自发光，通过用拍摄装置拍摄该自发光，能够观察炉壁。这样，作为拍摄装置，使用通常的CCD照相机时，可以使快门速度为1/1000秒左右进行拍摄。
如果是这么快的快门速度，即使炼焦挤出机的移动速度为300mm/秒，也能够得到没有照相机色彩不均的鲜明的图像。
下面对图像分析拍摄的光束图像并进行定量的形状测定的具体方法进行描述。光束光源使用绿色激光。分解彩色CCD摄像机的各彩色成分，即R(红)、G(绿)、B(蓝)各成分读取在记录装置30中。
形状测定的图像解析对与激光波长对应的G成分图像进行。在G成分图像中，炉壁的自发光非常弱，光束反射光可被明显观察。因此，通过双值化处理，可以抽出光束反射光的线段。
如果炉壁砖完全没有损伤是平坦的，该线段是直线，如图14的(a)、(b)和(c)所示，如果炉壁上有Δx的凹陷，在光束反射光的线段上产生Δy的变形。这样，在图像上计数变形量Δy的像素数。
如果是照相机从相对于炉壁的垂直方向拍摄时，从Δx＝tanθ×Δy的关系可求出Δx。另外图像上的像素数和实际的距离的关系可预先求出。
对于炉的进深方向，可通过与移动装置一起移动拍摄装置，将整个长度的炉壁表面收在一幅静止图像上。对于炉的高度方向，也可以根据镜面和拍摄装置的距离，但是，通常500～600mm左右的范围是拍摄范围。因此，对炉的高度方向，一次能够拍摄的范围是有限的。
在炼焦炉炭化室中，炉壁耐火材料的损伤特别严重的部分，例如大多限于炉高方向煤的装入线附近等部位。
因此，如果使本发明测定位置的设置位置为能够观察煤装入线附近的位置，即使例如炉高方向的观察范围被限定，也可以获得足够有用的数据。
当然，通过在炼焦挤出机中在高度方向上设置多个炉壁形状测定装置，一次就可以在炉高方向的宽范围观察炉壁。
本发明的测定装置，由于形状为小型并且轻量，不需要设置冷却配管等，因此，安装在挤出机上的高度容易进行任意变更，而且，通过改变在每个给定各高度上的安装位置进行测定，能够获得炉整个高度的炉壁形状测定数据。
在本发明测定装置中，由于测定中无法从外部供给操作电源，因此，在绝热容器内部具备电源装置10。光束照射装置62、拍摄装置8或数据记录装置22、无线传输发射机18，通过从该电源装置10供给的电力运行。作为电源装置10，可以使用干电池、充电式蓄电池等。
作为电源装置10如果使用无法充电的电池，每次换电池都必须打开绝热容器。另外，即使作为电源装置10使用可充电的电源时，在充电电缆连接插头位于绝热容器内部时，每次充电必须打开绝热容器。
作为电源装置使用可充电的电源，进一步如图19所示，通过在绝热容器3的外部具备充电电缆连接插头25，可以不打开绝热容器进行充电，能够改善操作性。
充电电缆连接插头25在插入炉内时被绝热材料盖34覆盖其外部，在充电时可以只将绝热材料盖34拆卸连接充电电缆。
下面显示本发明测定装置的实施例。
(实施例)基于观察炼焦炉炭化室的炉壁表面的目的，采用图11所示的炉壁形状测定装置。炉壁形状测定装置61的外形尺寸为高500mm、宽300mm、长500mm，总重量约为50kg。
作为炉壁观察装置的绝热容器3，使用外周覆盖作为绝热材料4的陶瓷纤维板的绝热容器。
绝热材料的厚度为30mm。在绝热材料的内侧，配置有不锈钢制的套管5。在套管内填充共计30升的水7。在绝热容器3面对炉壁的部分，水层的厚度为40mm。
在绝热容器内部，配置作为光束照射装置的波长532nm的两台小型激光照射装置，作为拍摄装置8的彩色CCD照相机。用拍摄装置拍摄的图像信号通过无线传输发射机18传输到炉外。
在绝热容器和绝热材料上，设置观察窗16和传输窗17，在观察窗16上安装进行过金属蒸镀的石英玻璃。
另外，作为电源装置10配置充电式蓄电池，并作为对拍摄装置、光束照射装置、无线传输发射机以及控制它们的控制装置的供给电源。作为光束照射装置，可以使用波长405nm的蓝色半导体激光。
如图23所示，在绝热容器3内的拍摄装置8的附近，设置光量计71。光量计71以光二极管作为受光元件，测定与拍摄装置8基本同一视野的炉壁表面的平均光量(自发光强度)。来自光量计的信号被送至光束照射装置的电压控制装置75。
电压控制装置75基于光量计的信号，调整向作为光束照射装置的激光器供给的电源的电压。根据光量计71的输出和激光施加电压的关系，预先进行实验性研究，可以以根据炉壁的自发光强度的最佳强度进行激光照射。
在绝热容器3的前方，如图11所示，配置镜面2a和2b。炉壁表面66和镜面的交线70的方向是炉的高度方向，两块镜面2a和2b与炉壁42a和42b呈45度角，能够在拍摄装置8的视野中同时拍摄到左右炉壁42a和42b。
通过该镜面的配置，拍摄装置的视野13a和13b在每个左右炉壁上长边侧长度为600mm，短边侧长度为200mm。镜面使用对内部容纳冷却水6的不锈钢钢板制的容器11的表面进行镜面研磨的镜面。容器11的结构，如图2(a)所示，是截面矩形的长形状，4个面中有两面为镜面，剩余的两面由绝热材料12绝热构成。
光束照射装置62a和62b的配置位置，在第1实施例中，如图12的(a)所示，具有与拍摄装置8同样的高度，照射产生线状光65的光束63。中心光束69的照射方向为水平方向，与炉壁表面66的角度θ＝30度，从倾斜方向照射。
线状光65在炉壁表面66朝向高度方向，线状光65在炉壁表面66上的长度为200mm。
在第2实施例中，如图15的(a)和(b)所示，将光束照射装置62设置在拍摄装置8的更上方，使光束63被镜面反射照射在炉壁表面66上。
中心光束69的照射方向是水平方向，与炉壁表面66的角度θ＝60度，从倾斜方向照射。线状光65在炉壁表面66朝向炉的进深方向，线状光65在炉壁表面66上的长度为200mm。
将炉壁形状测定装置和镜面安装在挤出机43上。炉壁形状测定装置的总重量约为50kg，是比较轻量的，进而，由于不需要配置冷却水的配管或信号电缆，因此，能够容易地安装在挤出活塞44的高度方向的任意位置。
在本实施例中，如图3所示，在挤出活塞44后面的炉壁形状测定装置61的位置采用支撑装置45来安装，或者，安装在活塞横梁47上的炉壁观察装置61’的位置。这样，在各高度，通过依次进行炉壁形状测定，就能够获取宽范围的炉壁形状测定数据。
无线传输采用使用数字信号的电波的无线通信。将拍摄装置的输出和测定测定单元内温度的温度计36的输出用A/D转换器26转换成数字信号，送至数字信号无线发射机27。数字信号无线发射机27作为无线传输发射机18发挥作用，将无线传输信号19传输到炉外的无线传输接收机21。
在绝热容器中，在通过电波的部分设置传输窗17，配置施以了二氧化硅涂覆的石英玻璃。这种二氧化硅涂覆阻断来自炉的辐射热，并且由于不是金属涂覆因此不妨碍电波的传送。
在炉外，作为无线传输接收机21，配置数字信号无线接收机28，作为数据记录装置22，配置处理装置30和图像显示装置31。用数字信号无线接收机28接收的数字信号传输到D/A转换器29和处理装置30。
送至处理装置30的数据被记录在计算机内，同时，从D/A转换器29输出的模拟信号被送至图像显示装置31，加工成容易解析的实时测定的拍摄信号的图像信息。
向数据记录装置22还传输了基于挤出活塞44的现在位置数据求出的拍摄现在位置数据35，因此，该数据也被传输到处理装置30和图像显示装置31。
在处理装置30中，根据拍摄现在位置数据35排列在各时刻拍摄的拍摄信息，能够生成在炭化室进深方向整个长度的一幅静止图像，能够确定炉壁损伤发生的位置。
具体的说，伴随着挤出机43的移动，拍摄现在位置数据35每增加150mm，就将传输的静止图像取入到处理装置30。静止图像的炉宽方向(短边侧)的长度为200mm，因此相邻图像具有50mm的重叠部分。采用该重叠部分进行图像匹配处理，能够对图像的重叠进行微调。这样，能够生成在炭化室进深方向整个长度的一幅静止图像。
在炉的进深方向，在以150mm间距获取的一幅静止图像中，映出了通过光束照射装置的照射光产生的线状光65。在处理装置30中，对于强调波长532nm附近的光的彩色成份的图像，通过二值化处理取出线状光65的信息，再次将该线状光65的信息以原来图像的形式取入。
由此，作为图像整体，清楚地显示出炉壁的影像，同时，由光束照射产生的线状光65也可以清楚地显示在其中。对每幅静止图像评价显示出的线状光的偏移状况，算出在线状光范围内的局部损耗部分的损耗深度。
第1实施例中的炉壁观察结果在图20的(a)和(b)显示。在该例中，线状光的方向与炉壁表面和镜面的交线70平行，即设置在炉的高度方向。图20的(a)是在拍摄装置整体的视野9中，映在镜面2a的炉壁42a的影像和映在镜面2b的炉壁42b的影像。
不管是那一种，砖48的砌缝49都能清楚辨认，并且映出了由光束照射产生的线状光65a和65b。
图20(b)是观察在炉壁上发生损伤的位置的影像。除了正常的砌缝49之外可观察到砖的部分缺陷76。纵截砖的部分缺陷76，映出线状光65，从线状光65的偏移68可以定量地评价包括砖部分缺陷76的损耗量的形状。
第2实施例中的炉壁观察结果在图21的(a)、(b)和(c)显示。在该例中，线状光的方向与炉壁表面和镜面的交线70垂直，即设置在炉的进深方向。图21的(a)是在拍摄装置整体的视野9中，映在镜面2a的炉壁42a的影像和映在镜面2b的炉壁42b的影像。
不管是那一种，砖48的砌缝49都能清楚辨认，并且映出了由光束照射产生的线状光65a和65b。
图21(b)是观察在炉壁上发生损伤的位置的影像。除了正常的砌缝49之外可观察到砌缝开裂50、炉壁纵向裂缝51。横截砌缝开裂50和炉壁纵向裂缝51，映出线状光65，从线状光65的偏移68c和68d可以定量地评价包括砌缝开裂50和炉壁纵向裂缝51的损耗量的形状。
在图21(c)表示的影像中，观察碳附着52，横截碳附着52，映出线状光65。从线状光65的偏移68e可以定量地评价碳附着52的附着量。
进而，通过结合随着挤出机43的移动连续获取的静止图像，能够获得在炉的进深方向上的宽范围的炉壁图像。
在图22，显示在图像接合位置73接合相邻的八幅静止图像制成宽范围的图像72的炉壁画面。由光束照射产生的线状光65与炉的进深方向平行配置，形成以在进深方向基本连续的一条直线进行观察。
从线状光65中的偏移68a、68b和68c可以定量地评价损耗部分的损耗量和碳附着的附着量。在宽范围的图像中，容易确定损耗部位，进而，由于一看就能掌握整体的损伤状况，因此在进行炉体诊断和管理方面是有用的。
在测定中，依次向数据记录装置22传输数据，因此，不需要在测定结束后打开绝热容器，能够大幅度提高测定的操作性。而且，在测定中用实时捕捉炉壁损伤，能够正确地确定该损伤发生的位置，因此，能够不延迟地确定该炭化室的修补计划。
在进行完一个炭化室的炉壁观察之后，在接着进行下一个炭化室的炉壁观察之前，打开绝热容器下部的排出口23，在排出温度上升的冷却水7的同时，从上部的注入口24注入常温的水。
在注入15升的水，使绝热容器3的温度降低之后，关闭绝热容器下部的排出口23，在绝热容器内中填充水。这样，由于在每次将绝热容器和绝热容器内的水温降低得足够多之后进行下一次测定，因此，在连续进行炭化室的炉壁观察时，也能够确保每次5分钟或以上的测定时间。
作为测定单元内的电源装置10使用的充电式蓄电池具有能够连续测定10个炭化室炉宽测定的容量。在充电时，由于能够在配置在绝热容器外部的充电电缆连接插头25上连接充电电缆进行充电，因此，不需要为了充电打开绝热容器，能够以良好的操作性进行充电。
工业上的可利用性在本发明的炉壁观察装置和炉壁形状测定装置中，在绝热容器内收纳拍摄装置，在绝热容器的外侧配置镜面，通过用上述拍摄装置拍摄在镜面上反射映出的炉壁表面的影像，装置小型并且轻量，不需要冷却水配管等，能够在挤出机等移动装置上容易地装卸，并且，能够观察壁面上所需的观察范围。
在本发明的炉壁形状测定装置中，从光束照射装置对炉壁从倾斜方向照射光束，用拍摄装置拍摄在镜面上反射映出的炉壁表面的影像即包括光束反射光的影像，基于光束反射光的位置测定炉壁形状，由此，通过影像评价炉壁二维的宽范围的状况，同时能够定量地评价特定位置的损耗状况。
而且，根据本发明的两个装置，通过使用无线传输发射接收机在炉外记录数据，可以保持所谓小型轻量并且简便的优点，并且能够结合拍摄的炉壁图像信息和拍摄位置信息，迅速利用拍摄结果确立炉壁修补计划。
另外，根据本发明的两个装置，通过接合连续获取的静止图像，可以得到炉的进深方向宽范围的炉壁图像。在宽范围的图像中，容易确定损失部位，进而，一看就能够把握整体的损伤状况，因此，在炉体的诊断和管理上是有用的。
根据本发明的两个装置，通过使用具有填充了具有吸热能力的液体的套管以及覆盖其外侧的绝热材料的绝热容器，可以保持小型、轻量并且简便的优点，同时可充分确保高温的炉内滞留时间。
权利要求
1.一种观察相对的炉壁表面的炉壁观察装置，其特征在于，在绝热容器内收纳拍摄装置，在该绝热容器外侧配置镜面，通过上述拍摄装置拍摄反射并映在镜面上的炉壁表面的影像。
2.权利要求1所述的炉壁观察装置，其特征在于，上述镜面由两块角度不同的镜面构成，通过各镜面映出相对的炉壁的各表面。
3.权利要求1或2所述的炉壁观察装置，其特征在于，上述镜面由在内部容纳冷却水的容器的表面构成。
4.权利要求1～3的任意一项所述的炉壁观察装置，其特征在于，在上述绝热容器内收纳无线传输发射机，在炉外配置无线传输接收机和数据记录装置，将用上述拍摄装置拍摄的信息从上述无线传输发射机发射到无线传输接收机，并记录在数据记录装置中。
5.权利要求1～3的任意一项所述的炉壁观察装置，其特征在于，在上述绝热容器内收纳数据记录装置，将用上述拍摄装置拍摄的信息记录在数据记录装置中。
6.权利要求4或5所述的炉壁观察装置，其特征在于，在上述数据记录装置中同时记录拍摄装置的炉内位置信息。
7.权利要求1～6的任意一项所述的炉壁观察装置，其特征在于，上述绝热容器具有填充了具有吸热能力的液体的套管和覆盖在其外侧的绝热材料。
8.权利要求1～7的任意一项所述的炉壁观察装置，其特征在于，将上述拍摄装置在炉的进深方向移动的同时进行拍摄，将该拍摄数据记录在上述数据记录装置中。
9.权利要求8中记载的炉壁观察装置，其特征在于，上述数据记录装置结合进行上述拍摄的多个拍摄数据，得到在炉进深方向的宽范围的图像。
10.权利要求1～9的任意一项所述的炉壁观察装置，其特征在于，上述炉壁是炼焦炉炭化室的炉壁，将上述绝热容器和镜面设置在炼焦炉的挤出机上。
11.一种测定相对的炉壁的表面形状的炉壁形状测定装置，其特征在于，在绝热容器内收纳光束照射装置和拍摄装置，在上述绝热容器外侧配置镜面，从上述光束照射装置从相对于炉壁倾斜的方向照射光束，用上述拍摄装置拍摄反射并映在上述镜面上的炉壁表面的影像即包括光束反射光的影像，基于光束反射光的位置测定炉壁形状。
12.权利要求11中所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，照射在上述炉壁上的光束是相对于炉壁以线状行进照射的。
13.权利要求12中所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，从上述光束照射装置对炉壁直接照射光束，照射在炉壁上的线状光的方向与壁面和镜面的交线基本平行。
14.权利要求12中所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，从上述光束照射装置照射被上述镜面反射的光束，照射到炉壁上的线状光的方向与壁面和镜面的交线基本正交。
15.权利要求11～14的任意一项所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，上述光束照射装置是照射波长550nm或以下的光的激光照射装置，上述拍摄装置是彩色拍摄装置。
16.权利要求15中所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，对用上述拍摄装置拍摄的图像进行图像处理，从光束反射光的位置测定炉壁形状时，强调波长550nm或以下的光成分进行图像处理。
17.权利要求11～16的任意一项所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，具有测定照射上述光束的炉壁表面的自发光强度的装置，根据该测定的自发光强度，调整从上述光束照射装置照射的光束的强度。
18.权利要求11～17的任意一项所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，在上述绝热容器内具备多个光束照射装置，各光束照射装置对相对的炉壁各表面照射光束，上述镜面由两块角度不同的镜面构成，由各镜面映出相对的炉壁各表面即包括光束反射光的面。
19.权利要求11～18的任意一项所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，上述镜面在内部收纳冷却水的容器的表面构成。
20.权利要求11～19的任意一项所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，在上述绝热容器内收纳无线传输发射机，在炉外配置无线传输接收机和数据记录装置，将用上述拍摄装置拍摄的信息从上述无线传输发射机发射到无线传输接收机，记录在数据记录装置中。
21.权利要求11～20的任意一项所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，在上述绝热容器内收纳数据记录装置，将用上述拍摄装置拍摄的信息记录在数据记录装置中。
22.权利要求20或21的任意一项所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，在上述数据记录装置中，同时记录拍摄装置的炉内位置信息。
23.权利要求11～22的任意一项所述的炉壁形状测定装置，其特征在于，上述绝热容器具有填充了具有吸热能力的液体的套管和覆盖其外侧的绝热材料。
24.权利要求11～23的任意一项记载的炉壁形状测定装置，其特征在于，上述炉壁是炼焦炉炭化室的炉壁，在炼焦炉的挤出机上设置上述绝热容器和镜面。
全文摘要
在观察炼焦炉炭化室等的相对炉壁表面的炉壁观察装置和测定该炉壁表面形状的炉壁形状测定装置中，在绝热容器中收纳光束照射装置和拍摄装置，在绝热容器的外侧配置镜面，用拍摄装置拍摄在镜面上反射映出的炉壁表面的影像。
文档编号F27D21/00GK1496397SQ0380005
公开日2004年5月12日 申请日期2003年1月8日 优先权日2002年1月9日
发明者杉浦雅人, 江川秀, 内藤修治, 横沟正彦, 境田道隆, 国永学, 彦, 治, 隆 申请人:新日本制铁株式会社