JP7769945B2 - 設備温度管理システム、設備温度管理プログラム、設備温度管理システム用のマーカー部材 - Google Patents

Description

本発明は、設備の表面温度を管理する設備温度管理システム及び設備温度管理プログラムに関するものである。

従来、塗装乾燥炉などの設備は、自動車ボディなどのワークに塗布された塗料を乾燥させるために用いられる。このため、乾燥炉には、塗料を確実に乾燥させるために、絶えず熱風が供給されるようになっている。ところが、乾燥炉の劣化などに起因して、乾燥炉に設置された排気ダクト（図示略）や乾燥炉壁面等に亀裂が生じる場合があり、乾燥炉内の熱風が亀裂から外部に漏れることがある。そこで、乾燥炉の表面をサーモカメラで定期的に撮像して表面温度を確認することにより、熱風の漏れを検出する技術が従来提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平１０－１１１７１４号公報（図１等） 特開平６－１３８００３号公報（図１等）

ところが、乾燥炉（設備）周辺の雰囲気温度は、季節によって変化する。これに伴い、サーモカメラで測定される乾燥炉の表面温度も変化してしまうため、表面温度を確認したとしても、異常な温度変化を正確に検出できない可能性がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、雰囲気温度の影響を受けずに異常な温度変化を高精度に検出することができる設備温度管理システム、設備温度管理プログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、設備の表面温度を管理するシステムであって、前記設備の表面に接触して設けられる設備表面温度測定用の第１マーカーと、前記設備の表面から離間して設けられる雰囲気温度測定用の第２マーカーとを備え、前記第１マーカー及び前記第２マーカーは、互いに異なる識別可能な幾何学的特徴を有しており、前記第１マーカーを含む第１領域と前記第２マーカーを含む第２領域とを撮像して可視画像及び熱画像を取得する撮像手段と、前記可視画像に映る前記幾何学的特徴に基づいて、前記撮像手段が撮像したマーカーの種類を判別するマーカー判別手段と、前記第１マーカーであると判別された場合に、前記第１マーカーが映る前記熱画像に基づいて、前記設備の表面温度を算出する設備表面温度算出手段と、前記第２マーカーであると判別された場合に、前記第２マーカーが映る前記熱画像に基づいて、前記第２マーカーの表面温度を算出し、算出した表面温度に基づいて雰囲気温度を決定する雰囲気温度決定手段と、前記設備の表面温度と前記雰囲気温度との温度差を算出する温度差算出手段とを備えたことを特徴とする設備温度管理システムをその要旨とする。

請求項１に記載の発明では、第１マーカーが映る熱画像に基づいて設備の表面温度を算出し、第２マーカーが映る熱画像に基づいて雰囲気温度を決定した後、表面温度と雰囲気温度との温度差を算出することにより、雰囲気温度の変化に起因する表面温度の変化がキャンセルされる。よって、この状態で表面温度を測定すれば、雰囲気温度の影響を受けずに異常な温度変化を高精度に検出することができる。

なお、撮像手段としては、固定式の撮像手段や非固定式の撮像手段が挙げられるが、非固定式の撮像手段を用いることが好ましい。非固定式の撮像手段は固定式のものよりも一般的に安価であるため、設備の表面温度を低コストで管理することができる。しかも、非固定式の撮像手段を用いる場合には、撮像場所を移動することにより、１つの撮像手段で全てのマーカーを撮像することも可能である。よって、各マーカーを撮像するために多数の撮像手段を設置しなくても済む。従って、固定式の撮像手段を用いる場合と比較して、設備の表面温度の管理に必要なコストを大幅に低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記雰囲気温度決定手段は、１つの前記第２マーカーにおける複数の点の温度の平均値を算出し、その算出した平均値を前記雰囲気温度として決定することをその要旨とする。

請求項２に記載の発明では、１つの第２マーカーにおける複数の点の温度の平均値を雰囲気温度とするため、その第２マーカーの表面温度にバラツキがあったとしても、そのバラツキが均平化され、雰囲気温度を精度良く算出することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記第２マーカーは複数箇所に設けられており、前記雰囲気温度決定手段は、複数の前記第２マーカーの表面温度の平均値を算出し、その算出した平均値を前記雰囲気温度として決定することをその要旨とする。

請求項３に記載の発明では、第２マーカーを設備周辺の複数箇所に設け、それぞれの第２マーカーの表面温度の平均値を算出することにより、１つの第２マーカー付近の雰囲気温度ではなく、設備全体における雰囲気温度を得ることができる。従って、設備周辺の温度にバラツキがあったとしても、そのバラツキが均平化され、雰囲気温度を高精度に算出することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記可視画像及び前記熱画像を表示する表示手段を備え、前記表示手段は、前記設備の表面温度から前記雰囲気温度を差し引いた温度を示す画像を補正可視画像として表示することをその要旨とする。

請求項４に記載の発明では、設備の表面温度を示す画像ではなく、設備の表面温度から雰囲気温度を差し引いた温度を示す画像、即ち、雰囲気温度の変化に起因する表面温度の変化がキャンセルされた画像を、表示手段に表示している。これにより、作業者は、設備の表面のどの部分の温度変化が大きいのか、即ち、設備の表面のどの部分で異常な温度変化が生じているのかを、正確に認識することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記第２マーカーは、熱伝導性が高い材料からなる基体の表面に、明度が異なる複数種類の色からなる幾何学模様が表示されたマーカー部材であることをその要旨とする。

請求項５に記載の発明では、第２マーカーを構成する基体が熱伝導性が高い材料からなるため、第２マーカーの表面温度は、周囲の雰囲気温度に追従しやすくなる。その結果、第２マーカーを撮像手段で撮像すれば、熱画像に映る第２マーカーに基づいて、第２マーカーの表面温度を正確に算出することができる。また、基体の表面に表示される幾何学模様が、明度が異なる複数種類の色からなるため、幾何学模様を認識しやすくなり、ひいては、異なる幾何学的特徴を有する他のマーカーとの判別が容易になる。

なお、基体を構成する熱伝導性が高い材料は、金属などの材料であることが好ましく、具体的には、銅（熱伝導率：４０３［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、アルミニウム（熱伝導率：２３６［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、亜鉛（熱伝導率：１１６［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、鉄（熱伝導率：８３．５［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、ニッケル（熱伝導率：９１［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、コバルト（熱伝導率：６９［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、マグネシウム（熱伝導率：１５６［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、クロム（熱伝導率：９０．３［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、またはこれらの合金などを挙げることができる。即ち、基体を構成する材料の熱伝導率は、５０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上であることが好ましく、１００［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上であることがより好ましい。

請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記第２マーカーは、前記基体の表面に反射防止処理が施されていることをその要旨とする。

例えば、第２マーカーが周囲の熱を反射する場合、第２マーカーに対する撮像の角度によって熱反射量が異なるため、第２マーカーを撮像手段で撮像したとしても、熱画像に映る第２マーカーの表面温度を正確に算出できない可能性がある。そこで、請求項６に記載の発明は、第２マーカーを構成する基体の表面に反射防止処理を施している。このようにすれば、第２マーカーが熱を反射しにくくなり、熱反射量の大小による影響を受けにくくなるため、熱画像に映る第２マーカーの表面温度を正確に算出することができる。なお、反射防止処理としては、基体の表面に艶消し塗装を施す処理や、基体の表面の表面粗さを粗くする処理などが挙げられる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項において、前記温度差の範囲が所定範囲外にある場合に警告を発する警告手段をさらに備えたことをその要旨とする。

請求項７に記載の発明では、温度差の範囲が所定範囲外にあることを警告するため、設備の表面温度の変化が大き過ぎることを作業者に確実に気付かせることができる。その結果、表面温度の異常に対して迅速に対応することが可能となる。

なお、警告手段としては、例えば、温度差の範囲が所定範囲外にあることを発光（点灯・点滅等）にて警告するランプ等の発光手段、温度差の範囲が所定範囲外にあることを音声（警告音等）にて警告するアラーム等の音声出力手段、温度差の範囲が所定範囲外にあることを表示（文字、記号、絵等）にて警告する液晶式表示装置等の表示手段、などが挙げられる。

請求項８に記載の発明は、設備の表面に接触して設けられる設備表面温度測定用の第１マーカーを含む第１領域と、前記設備の表面から離間して設けられる雰囲気温度測定用の第２マーカーを含む第２領域とを撮像して、可視画像及び熱画像を取得する撮像手段を備えた設備温度管理システムを制御するプロセッサに、前記可視画像に映る幾何学的特徴に基づいて、前記撮像手段が撮像したマーカーの種類を判別するマーカー判別ステップと、前記第１マーカーであると判別された場合に、前記第１マーカーが映る前記熱画像に基づいて、前記設備の表面温度を算出する設備表面温度算出ステップと、前記第２マーカーであると判別された場合に、前記第２マーカーが映る前記熱画像に基づいて、前記第２マーカーの表面温度を算出し、算出した表面温度に基づいて雰囲気温度を決定する雰囲気温度決定ステップと、前記設備の表面温度と前記雰囲気温度との温度差を算出する温度差算出ステップとを実行させるための設備温度管理プログラムをその要旨とする。

請求項８に記載の発明では、設備表面温度算出ステップにおいて、第１マーカーが映る熱画像に基づいて設備の表面温度を算出し、雰囲気温度決定ステップにおいて、第２マーカーが映る熱画像に基づいて雰囲気温度を決定する。その後、温度差算出ステップにおいて、設備の表面温度と雰囲気温度との温度差を算出することにより、雰囲気温度の変化に起因する表面温度の変化がキャンセルされる。よって、この状態で表面温度を測定すれば、雰囲気温度の影響を受けずに異常な温度変化を高精度に検出することができる。

また、上記設備温度管理システム用のマーカー部材に係る参考発明は、撮像手段によって撮像され、設備の表面温度を管理する設備温度管理システムに用いられるマーカー部材であって、熱伝導性が高い材料からなる基体の表面に、明度が異なる複数種類の色からなる幾何学模様が表示され、反射防止処理が施されていることをその要旨とする。

参考発明では、マーカー部材を構成する基体が熱伝導性が高い材料からなるため、マーカー部材の表面温度は、周囲の雰囲気温度に追従しやすくなる。その結果、マーカー部材を撮像手段で撮像して熱画像を取得すれば、熱画像に映るマーカー部材に基づいて、マーカー部材の表面温度、ひいては雰囲気温度を正確に算出することができる。そして、設備の表面温度と雰囲気温度との温度差を算出すれば、雰囲気温度の変化に起因する設備の表面温度の変化がキャンセルされるため、この状態で設備の表面温度を測定すれば、雰囲気温度の影響を受けずに異常な温度変化を高精度に検出することが可能となる。また、基体の表面に表示される幾何学模様が、明度が異なる複数種類の色からなるため、幾何学模様を認識しやすくなり、ひいては、異なる幾何学的特徴を有する他のマーカーとの判別が容易になる。

以上詳述したように、請求項１～８に記載の発明によると、雰囲気温度の影響を受けずに異常な温度変化を高精度に検出することができる。

本実施形態における設備温度管理システムを示す概略構成図。 第１マーカーを含む第１領域が映る第１の可視画像を示す写真。 第２マーカーを含む第２領域が映る第２の可視画像を示す写真。 第１の熱画像を示す写真。 第２の熱画像を示す写真。 乾燥炉の表面温度を管理する処理を示すフローチャート。 補正可視画像を示す写真。 各部の温度の測定結果及び温度差の算出結果を示す表。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施形態の設備温度管理システム１は、乾燥炉１０（設備）の表面温度を管理するシステムである。乾燥炉１０は、塗装ブース（図示略）を通過したワークＷ１（本実施形態では自動車ボディ）の表面に塗布された塗料を乾燥させるためのものである。また、乾燥炉１０は、例えば鉄板などの壁材を用いて略直方体状に形成されており、天井部１１、床部１２及び一対の側壁１３を備えている。さらに、乾燥炉１０の内面全体には断熱材（図示略）が貼付されている。また、乾燥炉１０の床部１２にはコンベア２１が設けられている。コンベア２１は、ワークＷ１を載置した複数の台車２２を搬送方向（図１では右方向）に沿って搬送する装置である。

図１，図２に示されるように、乾燥炉１０の側壁１３には、複数枚の設備表面温度測定用の第１マーカー３１が搬送方向に沿って設けられている。各第１マーカー３１は、乾燥炉１０における特定の測定点Ａ１～Ａ１３ごとにそれぞれ設けられている。また、各第１マーカー３１は、測定点Ａ１～Ａ１３ごとに異なる識別可能な幾何学的特徴を有するとともに、乾燥炉１０の表面１０ａに貼付される二次元的な板状部材である。つまり、各第１マーカー３１は、乾燥炉１０の表面１０ａに接触して設けられている。なお、本実施形態の第１マーカー３１は、熱伝導性が高い材料（アルミニウム）からなる矩形状の基体３２の表面３３に、明度が異なる２種類の色（白及び黒）からなる幾何学模様３４が表示されたマーカー部材（ArUcoマーカー）である。

さらに、図１，図３に示されるように、乾燥炉１０の側壁１３には、１枚の雰囲気温度測定用の第２マーカー４１が設けられている。第２マーカー４１は、工場内において日光の影響を受けない箇所、具体的には、乾燥炉１０における特定の測定点Ａ０に設けられている。また、第２マーカー４１は、各第１マーカー３１とは異なる識別可能な幾何学的特徴を有するとともに、側壁１３近傍に設置されたマーカー支持フレーム１４の梁部１５から吊り下げられる二次元的な板状部材である。なお、第２マーカー４１は、乾燥炉１０の表面１０ａから１００ｍｍ以上離間した位置に設けられている。

また、本実施形態の第２マーカー４１は、熱伝導性が高い材料（アルミニウム）からなる矩形状の基体４２の表面４３に、明度が異なる２種類の色（白及び黒）からなる幾何学模様４４が表示されたマーカー部材（ArUcoマーカー）である。さらに、基体４２の表面４３には、反射防止処理（具体的には、艶消し塗装）が施されている。なお本実施形態では、第１マーカー３１の基体３２の表面３３に反射防止処理は施されていないが、反射防止処理が施されていても構わない。第１マーカー３１に反射防止処理が施されていれば、その第１マーカー３１を、第１マーカー３１としても第２マーカー４１としても使用することができる。

図１に示されるように、設備温度管理システム１は、非固定式（即ち可搬式）の撮像手段であるサーモカメラ５０を備えている。サーモカメラ５０は、第１マーカー３１を含む第１領域３１ａ（図２参照）を撮像することにより、第１の可視画像５１ａ（図２参照）及び第１の熱画像５２ａ（図４参照）を同時に取得する。また、サーモカメラ５０は、第２マーカー４１を含む第２領域４１ａ（図３参照）を撮像することにより、第２の可視画像５１ｂ（図３参照）及び第２の熱画像５２ｂ（図５参照）を同時に取得する。そして、サーモカメラ５０は、取得した可視画像５１ａ，５１ｂ及び熱画像５２ａ，５２ｂの画像データを出力する。なお、可視画像５１ａ，５１ｂはカラー画像であり、熱画像５２ａ，５２ｂは赤外線画像である。

次に、設備温度管理システム１の電気的構成について説明する。

図１に示されるように、設備温度管理システム１はパソコン（図示略）を備えており、パソコンは、システム全体を統括的に制御する制御装置６０（プロセッサ）を備えている。制御装置６０は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３等からなる周知のコンピュータにより構成されている。ＣＰＵ６１には、パソコンのキーボード６４、パソコンのディスプレイ６５（表示手段）及びアラーム６６が電気的に接続されている。また、本実施形態では、制御装置６０にサーモカメラ５０をＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルを介して接続することにより、ＣＰＵ６１にサーモカメラ５０が電気的に接続される。そして、ＲＡＭ６３には、サーモカメラ５０が取得した可視画像５１ａ，５１ｂ及び熱画像５２ａ，５２ｂが記憶されるようになっている。また、ＲＯＭ６２には、設備温度管理システム１を制御するためのプログラム（設備温度管理プログラム）が記憶されている。

次に、乾燥炉１０の温度管理方法を説明する。

まず、作業者は、サーモカメラ５０を把持して乾燥炉１０の表面１０ａを測定点Ａ０～Ａ１３ごとに撮像し、各測定点Ａ０～Ａ１３のそれぞれにおいて可視画像５１ａ，５１ｂ及び熱画像５２ａ，５２ｂを取得する。即ち、本実施形態のサーモカメラ５０は、ハンディタイプのカメラであり、共通の光軸で可視画像５１ａ，５１ｂ及び熱画像５２ａ，５２ｂを同時に取得する。なお、作業者による各測定点Ａ０～Ａ１３の撮像は、定期的（例えば１か月ごと）に行われる。

そして、各測定点Ａ０～Ａ１３の撮像が終了する度に、作業者は、ＵＳＢケーブルを用いてサーモカメラ５０をパソコンの制御装置６０に接続する。この時点で、サーモカメラ５０は、取得した可視画像５１ａ，５１ｂ及び熱画像５２ａ，５２ｂの画像データをＣＰＵ６１に出力する。そして、ＣＰＵ６１は、入力された画像データが示す可視画像５１ａ，５１ｂ及び熱画像５２ａ，５２ｂをＲＡＭ６３に記憶する。さらに、ＣＰＵ６１は、ＲＡＭ６３に記憶されている可視画像５１ａ，５１ｂ及び熱画像５２ａ，５２ｂをディスプレイ６５に表示させる制御を行う。

次に、ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶されている設備温度管理プログラムに基づいて、乾燥炉１０の表面温度を管理する制御を行う。まず、ＣＰＵ６１は、マーカー判別ステップの処理を行い、可視画像５１ａ，５１ｂに映る幾何学的特徴に基づいて、サーモカメラ５０が撮像したマーカー３１，４１の種類を判別する。即ち、ＣＰＵ６１は、『マーカー判別手段』としての機能を有している。

具体的に言うと、ＣＰＵ６１は、図６に示されるステップＳ１０において、ＲＡＭ６３に記憶されている全ての可視画像５１ａ，５１ｂに対して、２値化、輪郭抽出、交点の算出などの処理を行い、各可視画像５１ａ，５１ｂ内のマーカー３１，４１を抽出する制御を行う。続くステップＳ２０において、ＣＰＵ６１は、抽出したマーカー３１，４１のＩＤ番号（０～１３）を、幾何学模様３４，４４の形状から算出する。なお、ＩＤ番号（０～１３）は、測定点Ａ０～Ａ１３ごとに対応付けられた番号である。

算出されたＩＤ番号が「１」～「１３」のいずれかである場合、ＣＰＵ６１は、撮像したマーカーが第１マーカー３１であると判別する。この場合、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３０（設備表面温度算出ステップ）の処理を行い、第１マーカー３１が映る第１の熱画像５２ａに基づいて、乾燥炉１０の表面温度を算出する。詳述すると、ＣＰＵ６１は、第１の熱画像５２ａの各ピクセルのうち、第１マーカー３１の表面３３上に位置するピクセル（点）の温度を測定する。そして、ＣＰＵ６１は、測定したピクセルの温度を、乾燥炉１０の表面温度として決定する。即ち、ＣＰＵ６１は、『設備表面温度算出手段』としての機能を有している。

また、算出されたＩＤ番号が「０」である場合、ＣＰＵ６１は、撮像したマーカーが第２マーカー４１であると判別する。この場合、ＣＰＵ６１は、ステップＳ４０（雰囲気温度決定ステップ）の処理を行い、第２マーカー４１が映る第２の熱画像５２ｂに基づいて、第２マーカー４１の表面温度を算出し、算出した表面温度に基づいて雰囲気温度を決定する。詳述すると、ＣＰＵ６１は、第２の熱画像５２ｂの各ピクセルのうち、第２マーカー４１の表面４３上に位置する複数のピクセル（点）の温度をそれぞれ測定する。そして、ＣＰＵ６１は、測定した各ピクセルの温度の平均値を算出し、その算出した平均値を雰囲気温度として決定する。即ち、ＣＰＵ６１は、『雰囲気温度決定手段』としての機能を有している。また、本実施形態では、算出されたＩＤ番号が「０」である場合に、撮像したマーカーを第２マーカー４１であると判別しているが、ＩＤ番号が「０」以外である場合に、撮像したマーカーを第２マーカー４１であると判別するように設定することも可能である。

そして、ＣＰＵ６１は、ステップＳ５０（温度差算出ステップ）の処理を行い、ステップＳ３０において算出された乾燥炉１０の表面温度と、ステップＳ４０において決定された雰囲気温度との温度差を算出する。即ち、ＣＰＵ６１は、『温度差算出手段』としての機能を有している。なお、温度差は、乾燥炉１０の表面温度が雰囲気温度よりも高い場合に算出される温度差である。また、ＣＰＵ６１は、全ての測定点Ａ１～Ａ１３において、ステップＳ１０～Ｓ３０，Ｓ５０の処理を順番に実行させ、乾燥炉１０の表面温度と雰囲気温度との温度差を算出する。

続くステップＳ６０において、ＣＰＵ６１は、乾燥炉１０の表面温度から雰囲気温度を差し引いた温度を示す画像、換言すると、雰囲気温度の変化に起因する表面温度の変化がキャンセルされた画像を、補正可視画像５３（図７参照）としてディスプレイ６５に表示させる制御を行う。また、ＣＰＵ６１は、今回の補正可視画像５３と、過去（例えば３か月前）に取得した補正可視画像５３とを比較する。詳述すると、ＣＰＵ６１は、今回の補正可視画像５３の各ピクセルにおける温度と、過去に取得した補正可視画像５３の各ピクセルにおける温度との差分を算出する。そして、ＣＰＵ６１は、差分のレベル（大きさ）に応じて色画像５４，５５を設定するか否かを判定する。具体的に言うと、今回の補正可視画像５３が示す温度が過去に取得した補正可視画像５３が示す温度よりも高い場合であって、例えば５０℃以上の温度上昇である場合には、赤色の色画像５４となる。また、１０℃以上５０℃未満の温度上昇である場合には、青色の色画像５５となる。一方、１０℃未満の温度上昇である場合や、今回の補正可視画像５３が示す温度が過去に取得した補正可視画像５３が示す温度よりも低い場合には、色画像５４，５５が設定されることはない。

次に、ＣＰＵ６１は、設定した色画像５４，５５をディスプレイ６５に表示させる制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ６１は、補正可視画像５３上における対応した箇所（ピクセル）に色画像５４，５５を重畳してディスプレイ６５に表示させる制御を行う。その結果、対応する測定点における乾燥炉１０の表面１０ａにおいて、温度上昇が大きいと判断された部分が、色分けして表示される。これにより、作業者は、乾燥炉１０の表面１０ａのどの部分の温度上昇が大きいのか、即ち、乾燥炉１０の表面１０ａのどの部分で熱風が漏れているのかを、正確に認識することができる。

また、上記した温度差の範囲が所定範囲外である（本実施形態では、１０℃よりも高い）と判定された場合、ＣＰＵ６１は、異常が発生しているとして、アラーム６６に駆動信号を出力し、警告手段であるアラーム６６を作動させる制御を行う。これにより、乾燥炉１０の表面１０ａが高温であるために乾燥炉１０内の熱風が漏れている可能性が高いことが作業者に警告される。

次に、乾燥炉１０の温度管理の検証方法及びその結果を説明する。

まず、冬期、中間期、夏期のそれぞれにおいて、乾燥炉１０の表面温度を測定した（図８の「表面温度（測定値）」の欄を参照）。また、冬期、中間期、夏期のそれぞれにおいて雰囲気温度を測定した後、乾燥炉１０の表面温度と雰囲気温度との温度差、即ち、補正後の表面温度を算出した（図８の「表面温度（補正後）」の欄を参照）。なお、乾燥炉１０の内部（設備内部）の温度は、常時２５０℃とした。図８は、各部の温度の測定結果及び温度差の算出結果を示す表である。

その結果、補正前の表面温度（測定値）は、季節による温度差（夏期－冬期）が、２９．１℃にも達することが確認された。一方、補正後の表面温度は、季節による温度差（夏期－冬期）が０．９℃に抑えられるため、乾燥炉１０の本来の表面温度を測定できることが確認された。よって、補正後の表面温度（即ち、乾燥炉１０の表面温度と雰囲気温度との温度差）の範囲が所定範囲外（例えば１０℃以上）にあるか否かを確認すれば、熱風の漏れを正確に検出できることが確認された。なお、図８に示す各部の温度の数値は、ディスプレイ６５の表示画面上に表示されていてもよい。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態の設備温度管理システム１では、第１マーカー３１が映る第１の熱画像５２ａに基づいて乾燥炉１０の表面温度を算出し、第２マーカー４１が映る第２の熱画像５２ｂに基づいて雰囲気温度を決定した後、表面温度と雰囲気温度との温度差を算出する。これにより、雰囲気温度の変化に起因する表面温度の変化がキャンセルされるため、この状態で表面温度の推移を測定すれば、雰囲気温度の影響を受けずに乾燥炉１０内の熱風の漏れを高精度に検出することができる。

（２）本実施形態では、第１マーカー３１を構成する基体３２が、熱伝導性が高く、数百℃（少なくとも１００℃以上）の温度に耐えうる耐熱性を有するアルミニウムからなるため、第１マーカー３１の表面温度は、乾燥炉１０の表面温度に追従しやすくなる。同様に、第２マーカー４１を構成する基体４２もアルミニウムからなるため、第２マーカー４１の表面温度は、周囲の雰囲気温度に追従しやすくなる。その結果、マーカー３１，４１をサーモカメラ５０で撮像すれば、熱画像５２ａ，５２ｂに映るマーカー３１，４１に基づいて、表面温度や雰囲気温度を正確に算出することができる。また、基体３２，４２の形成材料として、樹脂などの可燃物は用いられていないため、マーカー３１，４１を、熱風を用いる乾燥炉１０に好適に用いることができる。

（３）例えば、第２マーカー４１が周囲の熱を反射する場合、第２マーカー４１を撮像手段で撮像したとしても、第２の熱画像５２ｂに映る第２マーカー４１の表面温度を正確に算出できない可能性がある。また、サーモカメラ５０が第２マーカー４１を撮像する角度によって、算出される第２マーカー４１の表面温度が変わる可能性もある。そこで、本実施形態では、第２マーカー４１を構成する基体の表面に反射防止処理を施している。このようにすれば、第２マーカー４１が熱を反射しにくくなる。また、第２マーカー４１を撮像する角度が変わったとしても、得られる表面温度の誤差が小さくなる。よって、第２の熱画像５２ｂに映る第２マーカー４１の表面温度を正確に算出することができる。

（４）本実施形態の第２マーカー４１は、乾燥炉１０の表面１０ａから１００ｍｍ以上離間した位置に設けられているため、乾燥炉１０の表面温度の影響を受けにくくなる。よって、第２マーカー４１の表面温度、ひいては雰囲気温度を正確に算出することができる。

（５）例えば、各測定点Ａ０～Ａ１３にそれぞれ温度センサを設置し、各温度センサによって乾燥炉１０の表面温度や雰囲気温度を測定することが考えられる。しかし、この場合、それぞれの温度センサをパソコン（のＣＰＵ６１）に電気的に接続しなければならない。しかも、温度センサは、パソコンから最大で数百ｍも離れている。よって、各温度センサを各測定点Ａ０～Ａ１３に設置する作業は大変である。

一方、本実施形態では、各測定点Ａ０～Ａ１３に設置されたマーカー３１，４１をサーモカメラ５０で撮像し、撮像したマーカー３１，４１に基づいて、乾燥炉１０の表面温度や雰囲気温度を算出している。この場合、非固定式のサーモカメラ５０をＵＳＢケーブルを介してパソコンに接続するだけで済み、多数のマーカー３１，４１をパソコンに電気的に接続する必要がないため、表面温度や雰囲気温度を得る作業を容易に行うことができる。また、本実施形態のＣＰＵ６１は、サーモカメラ５０で撮像したマーカー３１，４１のＩＤ番号を自動的に読み取って、設備表面温度測定用の第１マーカー３１であるか雰囲気温度測定用の第２マーカー４１であるかを自動的に判定し、表面温度や雰囲気温度を自動的に算出する。このため、作業者自身がマーカーを判定したり、表面温度や雰囲気温度を算出したりする作業が不要になる。よって、作業者の作業負荷がよりいっそう軽減される。

なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態のＣＰＵ６１は、１つの第２マーカー４１における複数のピクセル（点）の温度の平均値を算出し、算出した平均値を雰囲気温度として決定していた。しかし、第２マーカー４１を乾燥炉１０周辺の複数箇所に設け、ＣＰＵ６１は、各第２マーカー４１の表面温度の平均値を算出し、その算出した平均値を雰囲気温度として決定してもよい。このようにすれば、１つの第２マーカー４１付近の雰囲気温度ではなく、乾燥炉１０全体における雰囲気温度を得ることができる。従って、乾燥炉１０周辺の温度にバラツキがあったとしても、そのバラツキが均平化され、雰囲気温度を高精度に算出することができる。

・上記実施形態のＣＰＵ６１は、１つの第２マーカー４１における複数のピクセル（点）の温度の平均値を算出し、その算出した平均値を雰囲気温度として決定していた。しかし、ＣＰＵ６１は、１つの第２マーカー４１における各ピクセルの温度の最大値や最小値等を、雰囲気温度として決定してもよい。さらに、ＣＰＵ６１は、１つの第２マーカー４１における１つの点（例えばピクセル）の温度を算出し、その算出した温度を雰囲気温度として決定してもよい。

・上記実施形態のマーカー３１，４１には、明度が異なる２種類の色（白及び黒）からなる幾何学模様３４，４４が表示されていたが、３種類以上の色からなる幾何学模様が表示されていてもよい。

・上記実施形態のマーカー３１，４１は、二次元的なArUcoマーカーであったが、ＱＲコード（株式会社デンソーウェーブの登録商標）やAprilTag等の他の二次元的なマーカーであってもよい。また、絵、文字、記号等の他の二次元的なものをマーカーとして用いてもよい。さらに、設備の表面に存在する部品等の三次元的なものを、マーカーとして用いてもよい。

・上記実施形態では、乾燥炉１０の表面温度が雰囲気温度よりも所定範囲（ここでは１０℃）を超えて高くなっている場合に、アラーム６６を作動させて作業者に警告を発していた。しかし、表面温度が雰囲気温度よりも所定範囲（例えば－１０℃）を超えて低くなっている場合に、アラーム６６を作動させて作業者に警告を発するようにしてもよい。このようにすれば、例えば化学プラント等において、設備内の冷気の漏れを検出することが可能となる。

・上記実施形態では、第１マーカー３１を含む第１領域３１ａと第２マーカー４１を含む第２領域４１ａとを撮像して可視画像５１ａ，５１ｂ及び熱画像５２ａ，５２ｂを取得するサーモカメラ５０が、撮像手段として用いられていた。しかし、撮像手段は、可視画像５１ａ，５１ｂを取得する可視画像撮像カメラ（撮像手段）と、可視画像撮像カメラとは別々に設けられ、熱画像５２ａ，５２ｂを取得する熱画像撮像カメラ（撮像手段）とからなっていてもよい。なお、可視画像撮像カメラ及び熱画像撮像カメラは、極力近接して配置されることが好ましい。

・上記実施形態では、全ての測定点Ａ０～Ａ１３が、非固定式のサーモカメラ５０によって撮像されていた。しかし、各測定点Ａ０～Ａ１３の一部を、固定式のサーモカメラで撮像するようにしてもよいし、各測定点Ａ０～Ａ１３の全てを、固定式のサーモカメラで撮像するようにしてもよい。

・上記実施形態のサーモカメラ５０は、ＵＳＢケーブルを介して画像データを制御装置６０に送信していたが、他の手段を用いて画像データを制御装置６０に送信してもよい。例えば、サーモカメラ５０は、Bluetooth（ブルートゥース エスアイジー，インコーポレイテッドの登録商標）、赤外線通信、インターネット回線（電話回線等）などの通信手段を介して、画像データを制御装置６０に送信してもよい。

・上記実施形態の設備温度管理システム１は、乾燥炉１０の表面温度を管理するシステムであったが、加温・冷却を行う生産設備や用役設備、化学プラント等の他の設備の表面温度を管理するシステムであってもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記温度差は、前記設備の表面温度が前記雰囲気温度よりも高い場合に算出される温度差であることを特徴とする設備温度管理システム。

（２）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記第１マーカーは、熱伝導性が高い材料からなる基体の表面に、明度が異なる複数種類の色からなる幾何学模様が表示されたマーカー部材であることを特徴とする設備温度システム。

（３）技術的思想（２）において、前記第１マーカーは、前記基体の表面に反射防止処理が施されていることを特徴とする設備温度管理システム。

（４）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記第１マーカー及び前記第２マーカーは、前記設備における特定の測定点ごとに設けられ、前記第１マーカー及び前記第２マーカーには、前記測定点ごとに対応付けられたＩＤ番号が付与されていることを特徴とする設備温度管理システム。

１…設備温度管理システム
１０…設備としての乾燥炉
１０ａ…設備の表面
３１…第１マーカー
３１ａ…第１領域
４１…第２マーカー
４１ａ…第２領域
４２…基体
４３…基体の表面
４４…幾何学模様
５０…撮像手段としてのサーモカメラ
５１ａ…可視画像としての第１の可視画像
５１ｂ…可視画像としての第２の可視画像
５２ａ…熱画像としての第１の熱画像
５２ｂ…熱画像としての第２の熱画像
５３…補正可視画像
６０…プロセッサとしての制御装置
６１…マーカー判別手段、設備表面温度算出手段、雰囲気温度決定手段及び温度差算出手段としてのＣＰＵ
６５…表示手段としてのディスプレイ
６６…警告手段としてのアラーム

Claims (8)

1. 設備の表面温度を管理するシステムであって、
   前記設備の表面に接触して設けられる設備表面温度測定用の第１マーカーと、前記設備の表面から離間して設けられる雰囲気温度測定用の第２マーカーとを備え、前記第１マーカー及び前記第２マーカーは、互いに異なる識別可能な幾何学的特徴を有しており、
   前記第１マーカーを含む第１領域と前記第２マーカーを含む第２領域とを撮像して可視画像及び熱画像を取得する撮像手段と、
   前記可視画像に映る前記幾何学的特徴に基づいて、前記撮像手段が撮像したマーカーの種類を判別するマーカー判別手段と、
   前記第１マーカーであると判別された場合に、前記第１マーカーが映る前記熱画像に基づいて、前記設備の表面温度を算出する設備表面温度算出手段と、 前記第２マーカーであると判別された場合に、前記第２マーカーが映る前記熱画像に基づいて、前記第２マーカーの表面温度を算出し、算出した表面温度に基づいて雰囲気温度を決定する雰囲気温度決定手段と、
   前記設備の表面温度と前記雰囲気温度との温度差を算出する温度差算出手段と
   を備えたことを特徴とする設備温度管理システム。
2. 前記雰囲気温度決定手段は、１つの前記第２マーカーにおける複数の点の温度の平均値を算出し、その算出した平均値を前記雰囲気温度として決定することを特徴とする請求項１に記載の設備温度管理システム。
3. 前記第２マーカーは複数箇所に設けられており、
   前記雰囲気温度決定手段は、複数の前記第２マーカーの表面温度の平均値を算出し、その算出した平均値を前記雰囲気温度として決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の設備温度管理システム。
4. 前記可視画像及び前記熱画像を表示する表示手段を備え、
   前記表示手段は、前記設備の表面温度から前記雰囲気温度を差し引いた温度を示す画像を補正可視画像として表示する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の設備温度管理システム。
5. 前記第２マーカーは、熱伝導性が高い材料からなる基体の表面に、明度が異なる複数種類の色からなる幾何学模様が表示されたマーカー部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の設備温度管理システム。
6. 前記第２マーカーは、前記基体の表面に反射防止処理が施されていることを特徴とする請求項５に記載の設備温度管理システム。
7. 前記温度差の範囲が所定範囲外にある場合に警告を発する警告手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の設備温度管理システム。
8. 設備の表面に接触して設けられる設備表面温度測定用の第１マーカーを含む第１領域と、前記設備の表面から離間して設けられる雰囲気温度測定用の第２マーカーを含む第２領域とを撮像して、可視画像及び熱画像を取得する撮像手段を備えた設備温度管理システムを制御するプロセッサに、
   前記可視画像に映る幾何学的特徴に基づいて、前記撮像手段が撮像したマーカーの種類を判別するマーカー判別ステップと、
   前記第１マーカーであると判別された場合に、前記第１マーカーが映る前記熱画像に基づいて、前記設備の表面温度を算出する設備表面温度算出ステップと、 前記第２マーカーであると判別された場合に、前記第２マーカーが映る前記熱画像に基づいて、前記第２マーカーの表面温度を算出し、算出した表面温度に基づいて雰囲気温度を決定する雰囲気温度決定ステップと、
   前記設備の表面温度と前記雰囲気温度との温度差を算出する温度差算出ステップと
   を実行させるための設備温度管理プログラム。