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JPH07280656A - 異常温度発生位置の検出装置及び検出方法 - Google Patents

異常温度発生位置の検出装置及び検出方法

Info

Publication number
JPH07280656A
JPH07280656A JP8807994A JP8807994A JPH07280656A JP H07280656 A JPH07280656 A JP H07280656A JP 8807994 A JP8807994 A JP 8807994A JP 8807994 A JP8807994 A JP 8807994A JP H07280656 A JPH07280656 A JP H07280656A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
infrared camera
turning
camera
inclining
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8807994A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadaji Aono
貞二 青野
Takayoshi Kimura
隆義 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority to JP8807994A priority Critical patent/JPH07280656A/ja
Publication of JPH07280656A publication Critical patent/JPH07280656A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 屋内に設置された機器等の一部に異常が発生
して温度上昇が生じる場合、その場所を自動的に検出す
る装置及び方法。 【構成】 垂直軸を中心に水平面に回転する旋回装置と
水平軸を中心に垂直面に回転する傾転装置とで支持され
た1つの赤外線カメラが室内の上方に設けられ、旋回装
置と傾転装置を制御する制御装置、赤外線カメラの旋回
角度、傾転角度及び赤外線カメラの画像座標から室内の
異常温度発生位置を計算する演算回路を有する異常温度
発生位置の検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、室内に設置された機
械、装置等に異常が発生し、異常部に温度上昇が生ずる
場合、特に電解精製装置のような多数の電極板を有する
装置が多数組配置されている場合等において電極板間に
短絡を生じる場合、その位置を直ちに検出する検出装置
及び検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】金属元素の電解精製装置のように、工場
等の室内において多数の電極が設置されている装置にお
いては、電解精製の稼働の際、一つの陽極板から溶け出
た金属が陰極板に析出するとき、部分的に析出の進行に
異常が生じ、その結果陽極側と陰極側とが電気的に短絡
してしまうことがある。電解精製においては電流は短絡
した部分に集中して流れるため、本来の目的である金属
の溶出と析出には電流は何ら貢献せず、電解槽と陽極
板、陰極板との接触部分の抵抗により発熱を生じ、電極
板の温度を上昇させることに消費され、電流効率を低下
させる最大の要因となっている。このため、短絡位置の
早期発見(検出)とそれに対する対応(補修)は、金属
電解精錬工程では必須の業務であり、従来から種々の検
出器により短絡位置の検出が行われてきた。
【0003】その一つに、場所ごとの磁界強度を測定す
る方式がある。これは、磁界強度を測定する測定器を電
解槽中の電極板のクロスバーに近づけて、電極板に流れ
る電流によって発生する磁界強度を測定し、その正常値
と対比して装置の異常(電極板間の短絡)の有無を検出
するものである。しかし、この方式は、作業者が測定器
を所持して、一つ一つの電極板に近づけて磁界強度を測
定する必要があり、測定場所が多数であると作業時間が
膨大になる。磁界測定器を備えた検出器を電解槽の上に
配置されたレール上に自動的に移動させて測定する方式
も提案されているが、レールを含む装置が大型になり、
かつ設置費用も大きい。
【0004】さらに他の方式として、電極板の短絡に伴
う温度上昇を測定し、その測定値から短絡位置を検出す
ることも考えられる。この場合温度測定の手段として、
ある位置に固定した赤外線カメラが考えられるところ、
電解槽全体を固定した赤外線カメラの視野に入れるため
には、数百メートルの高さを必要とする場合があり、一
つの赤外線カメラでは不可能である。複数の赤外線カメ
ラを設置するとしても、広範囲の面積にわたる検出をし
ようとすれば、実際上数十台分の赤外線カメラを要する
ことになり、装置全体が大型になりかつ設置費用も大き
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点にかんがみ、1台の赤外線カメラを用いて、広範囲
(広い面積)に設置された電解槽等の設備中の短絡位
置、異常発生位置を検出する装置及びその方法を提供す
ることを目的とする。さらに本発明の他の目的は、検出
位置対象範囲がさらに広くなる状況、例えば電解槽等の
機械設備が増設された場合であっても従来と同様に1台
の赤外線カメラによって異常発生位置を検出することが
可能な検出装置及び検出方法を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は垂直軸を中心に
水平面に回転する旋回装置と水平軸を中心に垂直面に回
転する傾転装置とで支持された1つの赤外線カメラが室
内の上方に設けられ、旋回装置と傾転装置を制御する制
御装置、赤外線カメラの旋回角度、傾転角度及び赤外線
カメラの画像座標から室内の異常温度発生位置を計算す
る演算回路を有する異常温度発生位置の検出装置であ
る。
【0007】室内とは天井部を有する工場等の建屋を言
い、例えば電解精錬工場の工場内を示す。赤外線カメラ
は、旋回装置及び傾転装置の双方によって室内空間の水
平面及び垂直面を自由に回転できるように室内の上方に
設置されている。旋回装置及び傾転装置は必ずしも別体
である必要はなく、赤外線カメラを上記の如く旋回及び
傾転し、それらの旋回角度、傾転角度が特定される機能
を有するものであればよい。旋回と傾転によって赤外線
カメラの視野の対象となる検出範囲がすべてカバーされ
る。旋回角度と傾転角度により、赤外線カメラの視野範
囲を計算にて求め、一方赤外線カメラの画像座標から温
度異常位置を求め、室内に設置された機械設備等の異常
温度発生位置を求める構成である。
【0008】
【作用】赤外線カメラを室内に設置する一例を図1(縦
断面図)に示す。建屋2の内部には電解槽3が多数設置
されている。各電解槽3には図4に示すようにクロスバ
ーと称する電極12が多数設置された槽11が平行に多
段配置されている。赤外線カメラ1は建屋2の上方に設
置され、それは図2に示すように、旋回装置4と傾転装
置6とに機械的に接続されている。旋回装置4、傾転装
置6はいずれもサーボモーターで構成され、旋回装置4
は垂直軸8を中心に赤外線カメラ1を水平面上に回転す
る。赤外線カメラ1の中心は垂直軸8と同一軸線上にあ
る。又傾転装置6は連結器5によって旋回装置4と連絡
されており、連絡器7によって赤外線カメラ1を支持
し、水平軸13を中心に赤外線カメラ1を垂直面上に回
転させるべく構成されている。旋回装置4と傾転装置6
とはそれらを制御する制御装置(図示せず)に電気的に
接続されている。かような構成により赤外線カメラ1の
視野方向を、旋回装置4による旋回角度及び傾転装置6
による傾転角度に基づき任意の方向に設定することが可
能である。
【0009】一般に、金属電解槽は広い建屋内に数百槽
が配置されており、これらの電解槽を一度に視野に納め
るのは不可能である。又、赤外線カメラは視野の範囲を
縦、横それぞれ数百に区分化し、個々の区分点の温度を
測定するものであり、赤外線カメラと電解槽との距離及
び旋回角度、傾転角度により、視野範囲が異なる。この
ため、赤外線カメラの区分化された各点の長さが許容範
囲になるように、広い電解建屋内を分割して視野に納め
るよう、予め旋回角度と傾転各を計算しておき、順次こ
れらの角度に旋回角度、傾転角度を設定すべく制御す
る。
【0010】赤外線カメラ1によって測定された画像座
標上の各温度はカメラ制御部9を経由してコンピュータ
ー10に通信される。同様に旋回装置と傾転装置の制御
装置から旋回角度、傾転角度がコンピューター10に通
信される。コンピューター10においては、受信した画
像座標上温度、旋回角度、傾転角度により、室内に設置
される電解槽3の各部分の温度を座標変換によって求め
ることができ、異常温度発生位置を検出する。
【0011】
【実施例】以下、異常温度発生位置の検出の一例を詳し
く説明する。図3は建屋に設置された16組の電解槽3
の平面配置図であり、各組は図4に示すようにそれぞれ
16個の槽11があり、各槽にはNo. 1からNo. 51ま
での符号を付されたクロスバー(電極)12が等間隔に
配置されている。図3において、Oは赤外線カメラの中
心の位置であり、各場所のX軸とY軸の数値で示される
座標を電槽座標という。
【0012】図5は配置された赤外線カメラ1の垂直方
向の位置関係を示す図であって、α1 は赤外線カメラの
傾転角度、20は視野範囲、θ1 は、電槽座標における
特定の位置S(例えば異常発生位置)と赤外線カメラ1
とを結んだ線と基準点Oの垂直直線との角度である。図
6はその平面図における位置関係を示し、α2 は赤外線
カメラの旋回角度、θ2 は赤外線カメラの中心線MとO
−S線とのなす角度である。
【0013】一方赤外線カメラの視野範囲における座標
を画像座標(Xp,Yp)と定義し、Xpは256点、
Ypは207点で区分し、それらの積52,992点に
画像座標が分割され、各点の温度が検出される。
【0014】画像座標(Xp,Yp)と電槽座標中の特
定点S(Xs,Ys)との関係は、 Zv:カメラズーム倍率(垂直方向) Zh:カメラズーム倍率(水平方向) Av:カメラ視野角(垂直方向) Ah:カメラ視野角(水平方向) L:カメラ位置高さ とすると以下の関係式によって算出される。 Xs=X1 cos α2 +Y1 sin α2 Ys=−X1 sin α2 +Y1 cos α2 但し、 X1 =L/cos θ1 ×tan θ21 =Ltan θ1 θ1 =β2 +(β1 −β2 )×(Xp−1)/255 (β1 =α1 +Av/2・Zv, β2 =α1 −Av/
2・Zv) θ2 =−β3 +2β3 ・(Yp−1)/206 (β3 =Ah/2・Zh) 結局S(Xs,Ys)はカメラ傾転角度α1 、カメラ旋
回角度α2 及びZv,Zh,Av,Ah,Lをパラメー
ターとして画像座標(Xp,Yp)から転換できる。
【0015】画像座標上に検出された各点の温度から異
常位置を検出する方法を述べる。電極板に短絡が生じ異
常が発生すると、その電極板の温度は短絡していない電
極板と比べて異常に高い温度となる。銅の電解精製にお
いては、検出温度が70℃になれば異常が発生している
と判定してよい。しかし、一般に金属を電解する場合
は、電解液を高温に保持することが多く、このため熱交
換器等で加温(銅の場合約60℃)する一方、電解液表
面からの放熱を極力少なくするように電解槽に被覆シー
トをかぶせている。このような場合には、異常が発生し
た電極を赤外線カメラで測定しても実際の電極付近の温
度が正確に測定されているとは限らない。図7は短絡が
生じた場合の陽極板と陰極板の各電極部の温度の時間変
化を示すものであり、陽極板よりも陰極板の方がはるか
に温度上昇に異常がみられる。かようなデータから異常
発生の判定基準となるしきい値を定める必要がある。
【0016】電解精製の電解槽では、陽極板とクロスバ
ーに保持された陰極板はそれぞれ交互に並列して配置さ
れているので、クロスバーの温度を検出して、異常を検
出することとする。又、異常発生地点の周辺はその影響
を受けて全般的に高温になっているため、しきい値を低
く設定すれば数多くのクロスバーがしきい値以上の数値
を示すこととなり、又しきい値を高く設定すれば異常ク
ロスバーの温度がしきい値に達するまで時間がかかり発
見が遅くなる。そこで、しきい値を各電解槽の平均排液
温度Tを基準としてT+α(定数)℃と設定し、赤外線
カメラで測定した画像座標上の各点の温度を2値化す
る。通電直後のクロスバー温度は排液温度よりかなり低
い(30〜40℃)ためショートによって発熱しても、
しきい値の温度に到達するまにはかなり時間を要する。
このため、通電開始直後に発生したショートは検出でき
ないおそれがあるが、図7に示すとおりショート発生後
のクロスバー温度の上昇は急激に現れるので問題はない
ことがわかった。
【0017】測定値がしきい値より高ければ1とカウン
トし、しきい値未満であれば0とカウントする。図8は
測定温度を2値化した結果の一部を示すものであり、
X、Yは画像座標上の横軸、縦軸を示し、傾斜部分は2
値化したデータが1とカウントされた部分である。2値
化により1を得られたデータが、連続する1つの集団の
面積中心位置Sをもってショート発生位置と特定するこ
とができる。同図においてXp=70,Yp=44の画
像座標がそうである。本実施例では、A点は最初に
「1」の2値化の数字が検出された場所を示す。その後
さらにA点の周辺の24ケ所の各点について2値化の数
字が「1」か否かを検索し、「1」があれば更にその周
辺24ケ所を検索した。かような検索方法を採用すれば
正確に連続する1つの集団の有無を判定できる。
【0018】一方、図3に示す電槽座標において、各組
についてその周囲4点の位置A、B、C、DのX座標、
Y座標をあらかじめ定めておく。さらに図4に示す各槽
11のX軸上の電槽座標上の位置Xiの範囲Xa<Xi
<Xb及びクロスバー12のY軸上の位置Yiを定めて
おく。
【0019】ついで、画像座標(Xp,Yp)を座標転
換して得られた電槽座標S(Xs,Ys)上の点を各
組、各槽、各クロスバーの電槽座標上の位置と対比する
ことにより、ショート発生位置が組−槽−クロスバーの
位置として特定できる。
【0020】本発明は、赤外線カメラをクレーン又はモ
ノレール等の移動可能な機器に搭載し、電解槽上を移動
させることも可能であり、この場合、図3中の中心点O
が移動するがそれに伴って座標軸の変更を行うことによ
り、同様の検出を行うことが可能であり、室内であれば
いかに広い範囲の場所といえども一つの赤外線カメラの
みを用いることによって目的を達することができる。従
って、設備増設のため監視範囲が拡大する場合であって
も、適宜赤外線カメラの中心点Oを移動することによ
り、異常位置の検出は容易である。
【0021】本発明は、赤外線カメラの視野と監視対象
との関係で、カメラの画像を複数に分けて温度測定す
る。本実施例の電解建屋の場合は旋回角と傾転角を変化
させて52画面の画像を要した。1組の電解槽について
3〜4画面でカバーできる。又、電解槽のクロスバーは
ショートが発生すると、クロスバーの左右両端が高温と
なる性質を有するので同一クロスバーにショートが発生
しても2カ所に異常発生していると検出される可能性が
ある。かようなダブルカウントを防止するためには、演
算回路において調整をすればよい。
【0022】
【発明の効果】本発明は上記の構成を有するので、異常
発生位置を自動的に短時間で検出することができる。従
来、作業者の手作業で行われていた場合、50本の陽極
板と51本の陰極板を導入した1つの槽に約1分30秒
を要し、192槽すべてのチェックには約4時間以上の
時間が必要であったところ、本発明によれば極めて短時
間(約5分)で行われるようになった。又、完全自動化
を行うことにより簡易性、正確性、迅速性をも確保でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の説明図。
【図2】本発明の実施例の説明図。
【図3】実施例における電解槽の配置図。
【図4】図3の部分拡大図。
【図5】赤外線カメラの垂直面上の位置を示す図。
【図6】赤外線カメラの水平面上の位置を示す図。
【図7】クロスバー温度の時間変化を示す図。
【図8】画像座標上の異常点を示す図。
【符号の説明】
1 赤外線カメラ 2 建屋 3 電解槽 4 旋回装置 5、7 連結器 6 傾転装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 垂直軸を中心に水平面に回転する旋回装
    置と水平軸を中心に垂直面に回転する傾転装置とで支持
    された1つの赤外線カメラが室内の上方に設けられ、旋
    回装置と傾転装置を制御する制御装置、赤外線カメラの
    旋回角度、傾転角度及び赤外線カメラの画像座標から室
    内の異常温度発生位置を計算する演算回路を有する異常
    温度発生位置の検出装置。
  2. 【請求項2】 演算回路には、画像座標を多数に区分
    し、各区分点にあらわれた検出温度をしきい値を基準に
    2値化して、一方の値を有する区分点の集合の中心を検
    出する計算手段が含まれている請求項1記載の異常温度
    発生位置の検出装置。
  3. 【請求項3】 旋回装置及び傾転装置を移動可能な機器
    に搭載した請求項1又は2記載の異常温度発生位置の検
    出装置。
  4. 【請求項4】 赤外線カメラを室内の上方に固定又は移
    動可能に配置し、赤外線カメラを水平面に旋回及び垂直
    面に傾転せしめて室内の温度を画像座標上に測定し、そ
    の画像座標、旋回角度、傾転角度から室内の異常温度発
    生位置を計算して該位置を検出する異常温度発生位置の
    検出方法。
JP8807994A 1994-04-01 1994-04-01 異常温度発生位置の検出装置及び検出方法 Pending JPH07280656A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010529