JPH0656329B2 - Moving object temperature measuring device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば真空再溶解装置内の粒滴状溶解金属の
ように落下する移動物体の温度を測定する移動物体の温
度測定装置の改良に関する。Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement of a moving object temperature measuring device for measuring the temperature of a moving object falling like a droplet of molten metal in a vacuum remelting device. .
真空再溶解装置は、真空容器内に被溶解材をセットし、
この被溶接材にアーク,プラズマ,電子等のエネルギー
を与えて溶解させ、この溶解した粒滴状の金属を下部に
設けられた鋳型に落下させて凝固させることによりイン
ゴットを製造するものであり、与えるエネルギーの種類
により真空アーク再溶解法(Vacuum Arc R
emelting,VAR)、真空プラズマビーム再溶
解法(Vacuum Plasma Beem Rem
elting,VPBR)、電子ビーム再溶解法(El
ectron Beem Remelting,EB
R)などがある。The vacuum remelting device sets the material to be melted in the vacuum container,
Energy is applied to the material to be welded, such as arc, plasma, or electron, to melt it, and the melted droplet-shaped metal is dropped into a mold provided at the bottom to solidify, thereby producing an ingot. The vacuum arc remelting method (Vacuum Arc R
(emelting, VAR), vacuum plasma beam remelting method (Vacuum Plasma Beam Rem)
ELTING, VPBR), electron beam remelting method (El
electron Beam Remelting, EB
R) etc.
第4図は前記電子ビーム再溶解装置の構成を示す断面図
である。同図において1は透明の真空容器であり、この
真空容器1の上部には電子銃2が設けられ、下部には水
冷銅モール3が設けられている。また、真空容器1の側
部には被溶解材4がセットされており、前記電子銃2か
ら電子ビーム2aが照射されると、被溶解材4は加熱溶
解され、粒滴状の溶解金属4aが水冷銅モールド3に落
下し、この水冷銅モールド3において凝固され、インゴ
ット5が製造されるものとなっている。FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the electron beam remelting apparatus. In the figure, reference numeral 1 denotes a transparent vacuum container, an electron gun 2 is provided on the upper part of the vacuum container 1, and a water-cooled copper molding 3 is provided on the lower part. Further, a material 4 to be melted is set on a side portion of the vacuum container 1, and when the electron beam 2a is irradiated from the electron gun 2, the material 4 to be melted is heated and melted to form a droplet-shaped molten metal 4a. Fall into the water-cooled copper mold 3 and are solidified in the water-cooled copper mold 3 to produce the ingot 5.
ところで、上記溶解金属4aの温度は、インゴット5が
凝固形成されるときの内部組織を支配するものであり、
インゴット5の品質を決定する重要な因子となってい
る。したがって、上記溶解金属4aの温度を測定して制
御することにより、高品質で均一なインゴット5が安定
して鋳造されることになる。By the way, the temperature of the molten metal 4a controls the internal structure when the ingot 5 is solidified and formed,
It is an important factor that determines the quality of the ingot 5. Therefore, by measuring and controlling the temperature of the molten metal 4a, a high quality and uniform ingot 5 can be stably cast.
一般に、上記溶解金属4aの温度を測定する手段として
は、溶解金属4aに熱電対を浸透させ、熱電対に発生す
る熱起電力により温度を測定する手段、あるいは溶解金
属4aが放射する熱エネルギーを熱エネルギーセンサに
て検出することにより温度を測定する手段等がある。し
かしながら、これらの手段では、粒滴状の溶解金属4a
の大きさが10〜15mm程度と非常に小さく、しかも、
これが自然落下運動をしており、さらには溶解金属4a
が真空容器内に存在するので、溶解金属4aの温度を測
定することはできなかった。Generally, as a means for measuring the temperature of the molten metal 4a, a means for permeating a thermocouple into the molten metal 4a and measuring the temperature by thermoelectromotive force generated in the thermocouple, or a thermal energy radiated by the molten metal 4a is used. There is a means for measuring the temperature by detecting it with a thermal energy sensor. However, with these means, droplets of molten metal 4a
Is very small, about 10 to 15 mm, and
This is a free fall motion, and further molten metal 4a
Was present in the vacuum container, the temperature of the molten metal 4a could not be measured.
したがって従来は、被溶解材4に照射する電子ビーム2
aの出力と被溶解材4の挿入速度とから定性的に推定す
るしかなかった。このため、溶解金属4aの温度を正確
に測定することができず、高品質で均一なインゴット5
を安定して製造することは困難であった。Therefore, conventionally, the electron beam 2 for irradiating the melted material 4 is used.
There was no choice but to qualitatively estimate it from the output of a and the insertion speed of the material 4 to be melted. Therefore, the temperature of the molten metal 4a cannot be accurately measured, and a high quality and uniform ingot 5 is obtained.
It was difficult to stably manufacture
また、粒滴状の溶解金属4aの温度を測定する手段とし
て、溶解金属4aの落下位置に高温で蒸気圧の小さな冷
媒を入れた容器を設置し、この容器にて溶解金属4aを
受け、上記冷媒の温度上昇により溶解金属4aのもつ熱
量を検出して温度を測定する手段もある。しかるに、こ
の手段では、真空容器1内において任意のタイミング
(任意の時刻)で、あるいは連続的に溶解金属4aの温
度を測定することは不可能であった。Further, as a means for measuring the temperature of the droplet-shaped molten metal 4a, a container containing a refrigerant having a high temperature and a small vapor pressure is installed at the dropping position of the molten metal 4a, and the molten metal 4a is received by the container, There is also a means for detecting the amount of heat of the molten metal 4a by increasing the temperature of the refrigerant to measure the temperature. However, with this means, it was impossible to measure the temperature of the molten metal 4a in the vacuum container 1 at any timing (any time) or continuously.
本発明はこのような事情に基いてなされたものであり、
その目的とするところは、移動物体の温度を正確に、か
つ任意のタイミングあるいは連続的に測定し得る移動物
体の温度測定装置を提供することにある。The present invention has been made based on such circumstances,
An object of the invention is to provide a temperature measuring device for a moving object, which can measure the temperature of the moving object accurately and at any timing or continuously.
本発明は、1つまたは複数の移動物体を、移動方向に対
して垂直方向からこの垂直方向を含む平面の視野を有す
る二次元撮像手段により撮像し、この二次元撮像手段に
より出力される映像信号から、輝度レベル算出手段によ
り一走査毎の最大輝度レベルを検出し、さらに、これら
最大輝度レベルのうち設定時間内における最大輝度レベ
ルを最終最大輝度レベルとして演算して求め、この求め
られた最終最大輝度レベルを温度変換手段により温度信
号に変換するようにしたものである。According to the present invention, one or a plurality of moving objects are imaged by a two-dimensional imaging means having a field of view from a direction perpendicular to the moving direction to a plane including the vertical direction, and a video signal output by the two-dimensional imaging means. Then, the maximum brightness level for each scanning is detected by the brightness level calculating means, and the maximum brightness level within the set time among these maximum brightness levels is calculated as the final maximum brightness level. The brightness level is converted into a temperature signal by the temperature conversion means.
第1図は本発明を電子ビーム再溶解装置に適用した一実
施例の全体構成を示す図である。なお、第4図と同一部
分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。第1図
において10は二次元撮像手段としての撮像装置であ
り、被溶解材4から溶解金属4aの移動方向、すなわち
落下方向に対して垂直方向から撮像し、上記落下方向に
距離lだけ下方の点を中心にして平面の視野10aを有
するものとなっている。そして、この撮像装置10は、
溶解金属4aから発生される放射輝度を、真空容器1に
設けられた窓ガラス(不図示)を通して撮像し、その映
像信号を出力するものとなっている。また上記撮像装置
10は、ロータリーシャッタ等のような高速度シャッタ
を設けた高感度撮像管により構成されている。この高速
度シャッタは、落下する溶解金属4aからの放射輝度を
ぶれがなく正確に検出するものであり、本実施例ではシ
ャッタ速度1/1000秒の高速度シャッタを用いてい
る。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an embodiment in which the present invention is applied to an electron beam remelting apparatus. The same parts as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an image pickup device as a two-dimensional image pickup means. The image pickup device 10 picks up an image in the moving direction of the molten metal 4a from the material 4 to be melted, that is, in the direction perpendicular to the falling direction, and moves downward by a distance 1 in the falling direction. It has a planar visual field 10a centering on the point. Then, the imaging device 10
The radiance generated from the molten metal 4a is imaged through a window glass (not shown) provided in the vacuum container 1, and the image signal is output. The image pickup device 10 is composed of a high-sensitivity image pickup tube provided with a high-speed shutter such as a rotary shutter. This high-speed shutter accurately detects the radiance from the falling molten metal 4a without blurring, and in this embodiment, a high-speed shutter with a shutter speed of 1/1000 seconds is used.
図中20は温度測定制御装置であり、前記撮像装置10
からの映像信号を入力し、この映像信号から一走査毎の
最大輝度レベルを検出し、さらに、これら最大輝度レベ
ルのうち所定の設定時間内における最大輝度レベル、す
なわち最終最大輝度レベルを演算して求める輝度レベル
演算手段としての機能と、この機能によって求められた
最終最大輝度レベルを温度信号に変換する温度信号変換
手段としての機能とを有したものとなっている。In the figure, reference numeral 20 denotes a temperature measurement control device, and the imaging device 10
From the video signal, detects the maximum brightness level for each scan from the video signal, and further calculates the maximum brightness level within the predetermined set time among these maximum brightness levels, that is, the final maximum brightness level. It has a function as a brightness level calculating means to be obtained and a function as a temperature signal converting means for converting the final maximum brightness level obtained by this function into a temperature signal.
第2図は前記撮像装置10と温度測定制御装置20との
具体的な構成を示すブロック図である。撮像装置10
は、外乱光を取除くための光学フィルタ11と、レンズ
12と、高感度シャッタ付撮像管からなる撮像部13と
により構成されている。上記レンズ12は、空間的分解
能の向上をはかるために焦点距離の長いものが用いられ
ている。また、撮像部13の撮像管は、ビジコン,シリ
コンビジコン,CCD二次元固体撮像素子等のように近
赤外線領域に感度を有するものが用いられている。そし
て、この撮像部13において、高速度シャッタにより1
/1000秒間シャッタを開放し、その間の溶解金属4
aから発生させる放射輝度を検出し、1/30秒間隔で
放射輝度分布画像を示す映像信号を温度測定制御装置2
0に送出するものとなっている。FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the image pickup device 10 and the temperature measurement control device 20. Imaging device 10
Is composed of an optical filter 11 for removing ambient light, a lens 12, and an image pickup section 13 formed of a high-sensitivity shutter-attached image pickup tube. The lens 12 has a long focal length in order to improve the spatial resolution. Further, as the image pickup tube of the image pickup unit 13, one having sensitivity in the near infrared region such as a vidicon, a silicon vidicon, a CCD two-dimensional solid-state image pickup element, or the like is used. Then, in the imaging unit 13, the high speed shutter is used to
/ Open the shutter for 1000 seconds and melt metal 4
The radiance generated from a is detected, and a video signal showing a radiance distribution image is obtained at 1/30 second intervals by the temperature measurement control device 2
It is to be sent to 0.
一方、温度測定制御装置20は次のように構成されてい
る。すなわち、前記撮像装置10から1/30秒間隔で
送られてくる映像信号の収差を補正する収差補正回路2
1と、収差補正が行なわれた映像信号から一走査毎の最
大輝度レベルを検出する最大輝度レベル検出部22と、
この検出部22により検出された最大輝度レベルを予め
設定された時間(本実施例では1秒)内で次々と比較演
算し、この設定時間内における最大輝度レベルを最終最
大輝度レベルとして求める最終最大輝度レベル検出部2
3と、この検出部23にて求められた最終最大輝度レベ
ルを温度信号に変換する温度信号変換部24と、この変
換部24にて変換された温度信号の放射率補正を行なう
放射率補正部25とから構成されている。なお、上記温
度変換部24には、予め黒体炉を用いて得られた撮像装
置10の温度と出力値との関係が記憶されている。ま
た、放射率測定部25には、予め真空雰囲気において溶
かされた被溶解材4の温度と、撮像装置10からの温度
出力値とから計算された放射率値が記憶されている。本
実施例では溶解金属4aは真空中にあるので、その表面
は酸化せず放射率は安定している。したがって、上記オ
フラインにより求められた放射率値によって補正するこ
とにより、高精度で溶解金属4aの温度が得られるもの
となる。On the other hand, the temperature measurement control device 20 is configured as follows. That is, the aberration correction circuit 2 for correcting the aberration of the video signal sent from the imaging device 10 at 1/30 second intervals.
1 and a maximum brightness level detection unit 22 that detects the maximum brightness level for each scanning from the image signal that has been subjected to aberration correction,
The maximum brightness levels detected by the detection unit 22 are successively compared and calculated within a preset time (1 second in this embodiment), and the maximum brightness level within the set time is obtained as the final maximum brightness level. Brightness level detector 2
3, a temperature signal conversion unit 24 that converts the final maximum brightness level obtained by the detection unit 23 into a temperature signal, and an emissivity correction unit that performs emissivity correction of the temperature signal converted by the conversion unit 24. And 25. Note that the temperature conversion unit 24 stores the relationship between the temperature and the output value of the image pickup device 10 obtained by using a black body furnace in advance. Further, the emissivity measurement unit 25 stores the emissivity value calculated from the temperature of the material 4 to be melted in a vacuum atmosphere in advance and the temperature output value from the imaging device 10. In this embodiment, since the molten metal 4a is in vacuum, its surface is not oxidized and the emissivity is stable. Therefore, the temperature of the molten metal 4a can be obtained with high accuracy by correcting with the emissivity value obtained from the off-line.
ここで、一走査毎の最大輝度レベルを検出する理由につ
いて説明する。被溶解材4から溶けて落下する溶解金属
4aのタイミングおよびその落下軌道は一定ではない。
また上記溶解金属4aの落下開始時点から下方距離lの
位置において、上記溶解金属4aの自然落下速度vは となる。ただし、gは重力加速度である。Here, the reason for detecting the maximum brightness level for each scanning will be described. The timing and the trajectory of the molten metal 4a that melts and falls from the material 4 to be melted are not constant.
Further, at the position of the downward distance l from the time when the molten metal 4a starts to fall, the spontaneous falling velocity v of the molten metal 4a is Becomes However, g is gravitational acceleration.
したがって、シャッタ速度1/1000秒の場合、溶解
金属4aを円とすると、第3図に示すように、シャッタ
開放開始時点t1からシャッタ開放終了時点t2までの
1/1000秒間に上記溶解金属4aは、 だけぶれを生じることになる。しかるに、このとき撮像
部13が受ける溶解金属4aの正確な放射輝度は、第3
図中Aで示す部分となり、他の部分はA部に比べてその
放射輝度が低いものとなっている。そこで、一走査毎の
最大輝度レベルを検出することにより上記A部の放射輝
度を検出する。この場合、撮像部13において上記A部
を少なくとも1フレーム検出するために、レンズ12は
前述したように焦点距離の長いものを用いる必要があ
る。また、撮像視野10a内を通過する溶解金属4aが
複数個の場合には、その視野10a内における最大輝度
レベルを代表の値としている。Therefore, if the molten metal 4a is a circle at a shutter speed of 1/1000 seconds, as shown in FIG. 3, the molten metal 4a is released in 1/1000 seconds from the shutter opening start time t1 to the shutter opening end time t2. , It will cause blurring only. However, the accurate radiance of the molten metal 4a received by the imaging unit 13 at this time is
The area indicated by A in the figure has a lower radiance than other areas. Therefore, the radiance of the section A is detected by detecting the maximum brightness level for each scanning. In this case, in order for the image pickup unit 13 to detect at least one frame of the section A, it is necessary to use the lens 12 having a long focal length as described above. Further, when there are a plurality of molten metals 4a passing through the imaging visual field 10a, the maximum brightness level in the visual field 10a is set as a representative value.
一方、上記最大輝度レベルは撮像部13の画像出力時間
(本実施例ては1/30秒)でリアルタイムに得られる
が、前記溶解金属4a連続的に落下する場合もあり、前
記最大輝度レベルを求めただけではA部の正確な放射輝
度は得られない。そこで、一走査毎の最大輝度レベルを
予め設定された時間内で次々と比較することにより、こ
の設定時間内における最終最大輝度レベルを求め、この
最終最大輝度レベルから溶解金属4aの温度を求める。
こうすることにより、溶解金属4aの温度が正確に測定
される。On the other hand, the maximum brightness level is obtained in real time by the image output time of the image pickup unit 13 (1/30 seconds in this embodiment), but the molten metal 4a may continuously fall, and the maximum brightness level is set to the maximum brightness level. An accurate radiance of the A part cannot be obtained only by obtaining it. Therefore, the maximum brightness level for each scan is successively compared within a preset time to obtain the final maximum brightness level within this set time, and the temperature of the molten metal 4a is obtained from this final maximum brightness level.
By doing so, the temperature of the molten metal 4a is accurately measured.
このように本実施例によれば、従来は困難であった電子
ビーム再溶解装置の真空容器1内における粒滴状の溶解
金属4aの温度を正確に測定することができる。したが
って、高品質で均一なインゴット5を安定して製造する
ことができる。As described above, according to this embodiment, it is possible to accurately measure the temperature of the droplet-shaped molten metal 4a in the vacuum container 1 of the electron beam remelting apparatus, which has been difficult in the past. Therefore, a high quality and uniform ingot 5 can be stably manufactured.
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではない。
たとえば、前記実施例では電子ビーム再溶解装置に適用
した場合について説明したが、真空アーク再溶解法,真
空プラズマビーム再溶解法による装置に対しても、光学
フィルタ11を考慮することにより適用することができ
る上、真空容器内で自然落下運動等をする被測定体の温
度測定装置としても適用することができる。また、本実
施例では真空中を落下する被測定体の温度測定について
説明したが、既知気体雰囲気中における撮像装置の視野
内を移動する被測定体の温度測定装置としても適用でき
る。このほか本発明の要旨を越えない範囲で種々変形実
施可能であるのは勿論である。The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above-described embodiment, the case where the invention is applied to the electron beam remelting apparatus has been described, but the invention can also be applied to the apparatus using the vacuum arc remelting method or the vacuum plasma beam remelting method by considering the optical filter 11. In addition, it can be applied as a temperature measuring device for the object to be measured which is subjected to a free fall motion in a vacuum container. Further, in the present embodiment, the temperature measurement of the object to be measured falling in the vacuum has been described, but the present invention is also applicable as a temperature measuring device of the object to be measured moving in the field of view of the imaging device in a known gas atmosphere. Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
以上詳述したように本発明によれば、1つまたは複数の
移動物体を、移動方向に対して垂直方向からこの垂直方
向を含む平面の視野を有する二次元撮像手段により撮像
し、この二次元撮像手段により出力される映像信号か
ら、輝度レベル算出手段により一走査毎の最大輝度レベ
ルを検出し、さらに、これら最大輝度レベルのうち設定
時間内における最大輝度レベルを最終最大輝度レベルと
して演算して求め、この求められた最終最大輝度レベル
を温度変換手段により温度信号に変換するようにしたの
で、移動物体の温度を正確に、かつ任意のタイミングあ
るいは連続的に測定し得る移動物体の温度測定装置を提
供できる。As described in detail above, according to the present invention, one or a plurality of moving objects are imaged by a two-dimensional imaging means having a field of view from a direction perpendicular to the moving direction to a plane including the vertical direction, From the video signal output by the image pickup means, the maximum brightness level for each scanning is detected by the brightness level calculation means, and the maximum brightness level within the set time among these maximum brightness levels is calculated as the final maximum brightness level. Since the obtained final maximum brightness level is converted into a temperature signal by the temperature conversion means, the temperature of the moving object can be measured accurately and at any timing or continuously. Can be provided.
第1図〜第3図は本発明の一実施例を示す図で、第1図
は全体構成を示す図、第2図は撮像装置と温度測定制御
装置の具体的構成を示すブロック図、第3図は最大放射
輝度を説明するための図、第4図は従来例としての電子
ビーム再溶解装置の構成を示す断面図である。 1……真空容器、4……被溶解材、4a……溶解金属、
10……撮像装置、11……光学フィルタ、12……レ
ンズ、13……撮像部、20……温度測定制御装置、2
1……収差補正回路、22……最大輝度レベル検出部、
23……最終最大輝度レベル検出部、24……温度変換
部、25……放射率補正部。1 to 3 are diagrams showing an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration, FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of an imaging device and a temperature measurement control device, and FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the maximum radiance, and FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of an electron beam remelting apparatus as a conventional example. 1 ... vacuum container, 4 ... melting material, 4a ... molten metal,
10 ... Imaging device, 11 ... Optical filter, 12 ... Lens, 13 ... Imaging unit, 20 ... Temperature measurement control device, 2
1 ... Aberration correction circuit, 22 ... Maximum luminance level detection unit,
23 ... Final maximum brightness level detection unit, 24 ... Temperature conversion unit, 25 ... Emissivity correction unit.
Claims (1)
して垂直方向から撮像するこの垂直方向を含む平面の視
野を有する二次元撮像手段と、この二次元撮像手段によ
り出力される映像信号から一走査毎の最大輝度レベルを
検出し、さらにこれら最大輝度レベルのうち設定時間内
における最大輝度レベルを最終最大輝度レベルとして演
算して求める輝度レベル演算手段と、この輝度レベル演
算手段により求められた最終最大輝度レベルを温度信号
に変換する温度変換手段とを具備したことを特徴とする
移動物体の温度測定装置。1. A two-dimensional image pickup means having a plane field of view for picking up one or a plurality of moving objects from a direction perpendicular to the moving direction, and a video signal output by the two-dimensional image pickup means. The maximum brightness level for each scan is detected, and the maximum brightness level within the set time among these maximum brightness levels is calculated as the final maximum brightness level. And a temperature converting means for converting the final maximum brightness level into a temperature signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4998685A JPH0656329B2 (en) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | Moving object temperature measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4998685A JPH0656329B2 (en) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | Moving object temperature measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61209329A JPS61209329A (en) | 1986-09-17 |
| JPH0656329B2 true JPH0656329B2 (en) | 1994-07-27 |
Family
ID=12846337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4998685A Expired - Lifetime JPH0656329B2 (en) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | Moving object temperature measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656329B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5620684B2 (en) * | 2010-01-29 | 2014-11-05 | 株式会社神戸製鋼所 | Consumable electrode type vacuum arc melting method and apparatus |
-
1985
- 1985-03-13 JP JP4998685A patent/JPH0656329B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61209329A (en) | 1986-09-17 |
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