DE112017006997T5

DE112017006997T5 - Detektionseinrichtung

Info

Publication number: DE112017006997T5
Application number: DE112017006997.1T
Authority: DE
Inventors: Junji Hori; Koji Sakata; Takuya Hashiguchi; Keita MOCHIZUKI; Kiyotaka Watanabe; Hiroshi Sasai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2019-10-17
Also published as: US11099138B2; KR20190104184A; US20190345648A1; CN110226075A; JP6590088B2; WO2018142613A1; JPWO2018142613A1

Abstract

Eine Phasen-Berechnungseinheit (12) berechnet als eine erste Phase einen Ablenkwinkel eines ersten Ähnlichkeitsvektors, der eine erste Ähnlichkeit und eine zweite Ähnlichkeit, die mittels einer Ähnlichkeits-Berechnungseinheit (11) berechnet werden, als Elemente hat. Die Phasen-Berechnungseinheit (12) berechnet als eine zweite Phase einen Ablenkwinkel eines zweiten Ähnlichkeitsvektors, der eine dritte Ähnlichkeit und eine vierte Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinheit (11) berechnet werden, als Elemente hat. Eine Perioden-Berechnungseinheit (13) berechnet eine Periode eines Musters, das auf einem langen Körper ausgebildet ist, auf der Basis der ersten Phase und der zweiten Phase, die mittels der Phasen-Berechnungseinheit (12) berechnet werden. Eine Anomalie-Detektionseinheit (14) detektiert eine Anomalie im langen Körper auf der Basis der Periode, die mittels der Perioden-Berechnungseinheit (13) berechnet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Detektionseinrichtung zum Detektieren eines langen Körpers.
Hintergrund
Die PTL 1 beschreibt eine Einrichtung zum Prüfen eines Seils. Die in der PTL 1 beschriebene Einrichtung weist eine Lichtquelle und ein Licht-Empfangselement auf. Ein Seil ist zwischen der Lichtquelle und dem Licht-Empfangselement angeordnet. Bei der in der PTL 1 beschriebenen Einrichtung wird der Durchmesser eines Seils auf der Basis einer Lichtmenge berechnet, die von dem Licht-Empfangselement empfangen wird. Die Position des Seils wird berechnet, indem die Abstände der Scheitelwerte des berechneten Durchmessers mit den Abständen von Strängen oder Kardeelen in Übereinstimmung gebracht werden.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur
[PTL1] WO 2011/108173 A1
Zusammenfassung
Technisches Problem
Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit eines Seils schwankt, ist die in der PTL 1 beschriebene Einrichtung nicht in der Lage zu unterscheiden, ob die Bewegungsgeschwindigkeit des Seils schwankt und ob ein Strang-Abstandsmaß des Seils schwankt. Mit anderen Worten, es gilt bei einem Detektionsverfahren, das von der in der PTL 1 beschriebenen Einrichtung verwendet wird, Folgendes: Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit eines Seils schwankt, kann eine Anomalie nicht detektiert werden, die in dem Seil aufgetreten ist, wie z. B. eine Abstandsmaß-Anomalie.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um Probleme, wie etwa das oben beschriebene Problem, zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Detektionseinrichtung anzugeben, die zum Detektieren einer Anomalie in einem langen Körper imstande ist, und zwar selbst dann, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des langen Körpers schwankt.
Lösung des Problems
Eine Detektionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Daten-Bezugseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Oberflächendaten und zweite Oberflächendaten eines langen Körpers bezieht, der ein periodisches Muster auf dessen Oberfläche hat; eine Speichereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Referenzdaten und zweite Referenzdaten speichert; eine Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine erste Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, eine zweite Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet, eine dritte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, und eine vierte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet; eine Phasen-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie als eine erste Phase einen Ablenkwinkel eines ersten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die erste Ähnlichkeit und die zweite Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat, und dass sie als eine zweite Phase einen Ablenkwinkel eines zweiten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die dritte Ähnlichkeit und die vierte Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat, eine Perioden-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Periode eines Musters berechnet, das auf dem langen Körper ausgebildet ist, und zwar auf der Basis der ersten Phase und der zweiten Phase, die mittels der Phasen-Berechnungseinrichtung berechnet werden; und eine erste Anomalie-Detektionseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Anomalie in dem langen Körper berechnet, und zwar auf der Basis der Periode, die mittels der Perioden-Berechnungseinrichtung berechnet wird.
Eine Detektionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Daten-Bezugseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Mehrzahl von Elementen von Oberflächendaten eines langen Körpers bezieht, der ein periodisches Muster auf dessen Oberfläche hat; eine Speichereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Referenzdaten und zweite Referenzdaten speichert; eine Auswahleinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Oberflächendaten und zweite Oberflächendaten aus den Elementen von Oberflächendaten auswählt, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden; eine Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine erste Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Auswahleinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, eine zweite Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Auswahleinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet, eine dritte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Auswahleinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, und eine vierte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Auswahleinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet; eine Phasen-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie als eine erste Phase einen Ablenkwinkel eines ersten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die erste Ähnlichkeit und die zweite Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat, und dass sie als eine zweite Phase einen Ablenkwinkel eines zweiten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die dritte Ähnlichkeit und die vierte Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat; eine Perioden-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Periode eines Musters berechnet, das auf dem langen Körper ausgebildet ist, und zwar auf der Basis der ersten Phase und der zweiten Phase, die mittels der Phasen-Berechnungseinrichtung berechnet werden; und eine erste Anomalie-Detektionseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Anomalie in dem langen Körper berechnet, und zwar auf der Basis der Periode, die mittels der Perioden-Berechnungseinrichtung berechnet wird.
Eine Detektionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Daten-Bezugseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Oberflächendaten eines ersten langen Körpers, der ein periodisches Muster auf dessen Oberfläche hat, und zweite Oberflächendaten eines zweiten langen Körpers bezieht, der das gleiche periodische Muster auf dessen Oberfläche hat wie dasjenige, das auf der Oberfläche des ersten langen Körpers ausgebildet ist; eine Speichereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Referenzdaten und zweite Referenzdaten speichert; eine Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine erste Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, eine zweite Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet, eine dritte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, und eine vierte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet; eine Phasen-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie als eine erste Phase einen Ablenkwinkel eines ersten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die erste Ähnlichkeit und die zweite Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat, und dass sie als eine zweite Phase einen Ablenkwinkel eines zweiten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die dritte Ähnlichkeit und die vierte Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat; und eine erste Anomalie-Detektionseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie detektiert, dass eine Anomalie in dem ersten langen Körper oder in dem zweiten langen Körper aufgetreten ist, und zwar auf der Basis der ersten Phase und der zweiten Phase, die mittels der Phasen-Berechnungseinrichtung berechnet wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Beispielsweise weist eine Detektionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung, eine Phasen-Berechnungseinrichtung, eine Perioden-Berechnungseinrichtung und eine erste Anomalie-Detektionseinrichtung auf. Die Phasen-Berechnungseinrichtung berechnet einen Ablenkwinkel eines ersten Ähnlichkeitsvektors als eine erste Phase und berechnet einen Ablenkwinkel eines zweiten Ähnlichkeitsvektors als eine zweite Phase. Die Perioden-Berechnungseinrichtung berechnet eine Periode eines Musters, das auf einem langen Körper ausgebildet ist, auf der Basis der ersten Phase und der zweiten Phase, die von der Phasen-Berechnungseinrichtung berechnet werden.
Die erste Anomalie-Detektionseinrichtung detektiert eine Anomalie im langen Körper auf der Basis der Periode, die von der Perioden-Berechnungseinrichtung berechnet wird. Mit der Detektionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Anomalie in einem langen Körper detektiert werden, selbst wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des langen Körpers schwankt.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Detektionseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das einen langen Körper aus Richtung eines in 1 gezeigten Pfeils A zeigt.
3 ist ein Diagramm, das ein Verarbeitungsverfahren von Licht-Empfangsbildern zeigt, die von den Licht-Empfangselementen bezogen werden.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Steuerung zeigt.
5 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Funktion einer Daten-Verarbeitungseinheit.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Referenzdaten zeigt.
7 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Funktion einer Phasen-Berechnungseinheit.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Detektionseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines weiteren Beispiels eines Sensorkopfs.
10 ist ein Diagramm, das ein Verarbeitungsverfahren eines Licht-Empfangsbilds zeigt, das von einem Licht-Empfangselement bezogen wird.
11 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines weiteren Beispiels des Sensorkopfs.
12 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines weiteren Beispiels des Sensorkopfs.
13 ist ein Diagramm, das ein Verarbeitungsverfahren von Daten eines Bildes zeigt, das von einer Kamera fotografiert wird.
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Steuerung zeigt, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Detektionseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Funktion einer Auswahleinheit.
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Detektionseinrichtung zeigt, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 ist ein Diagramm, das lange Körper zeigt, und zwar aus Richtung eines Pfeils A, wie in 17 gezeigt.
19 ist ein Diagramm, das ein Verarbeitungsverfahren eines Licht-Empfangsbilds zeigt, das von einem Licht-Empfangselement bezogen wird.
20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Steuerung zeigt.
21 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Funktion der Phasen-Berechnungseinheit.
22 ist ein Diagramm, das die Hardware-Konfiguration der Steuerung zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Redundante Beschreibungen werden vereinfacht oder weggelassen, wenn es zweckmäßig ist. In den jeweiligen Zeichnungen geben gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente an.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Detektionseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Detektionseinrichtung ist eine Einrichtung zum Detektieren einer Anomalie in einem langen Körper. Beispiele für den langen Körper schließen ein Seil 1 ein. 2 ist ein Diagramm, das den langen Körper aus Richtung eines in 1 gezeigten Pfeils A zeigt.
Zur Vereinfachung der Beschreibung sind die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse so konfiguriert, wie in 1 und 2 gezeigt. Die y-Achse ist eine Achse, die in Längsrichtung des langen Körpers ausgerichtet ist. Die x-Achse ist orthogonal zur y-Achse und zur z-Achse. Die z-Achse ist orthogonal zur y-Achse und zur x-Achse. Die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse sind so konfiguriert, dass sie die Koordinaten im dreidimensionalen Raum darstellen. 2 entspricht einem Diagramm, bei welchem der lange Körper aus der +z-Richtung betrachtet wird.
Der lange Körper bewegt sich in Längsrichtung. Beispielsweise bewegt sich das Seil 1 in +y-Richtung oder in -y-Richtung. Ein Beispiel für das Seil 1, das sich auf diese Weise bewegt, ist ein Drahtseil, das in einem Fahrstuhl verwendet wird. Das Seil 1 kann sich sowohl in die +y-Richtung, als auch die -y-Richtung bewegen. Es sei angemerkt, dass der lange Körper, der ein Detektionsobjekt der Detektionseinrichtung ist, nicht auf das Seil 1 beschränkt ist.
Das Seil 1 weist eine Mehrzahl von Strängen oder Kardeelen auf. Das Seil 1 wird ausgebildet, indem eine Mehrzahl von Strängen gemeinsam verdrillt oder verwunden werden. Daher hat das Seil 1 auf dessen Oberfläche ein periodisches Muster. Ein Objekt, dessen Anomalie mittels der vorliegenden Detektionseinrichtung detektiert werden soll, ist ein langer Körper mit einem periodisches Muster auf dessen Oberfläche. Beispielsweise umfassen „Muster“ Formen, Grafiken, Farben und Farbverläufe. 1 und 2 zeigen ein Beispiel, in welchem das Seil 1 ausgebildet wird, indem acht Stränge gemeinsam verdrillt sind. Unregelmäßigkeiten, die sich ausbilden, indem die Mehrzahl von Strängen gemeinsam verdrillt werden, sind auf der Oberfläche des Seils 1 regelmäßig bzw. gleichmäßig ausgebildet.
Ein ideales Seil 1 hat eine Querschnittsform, die in jedem Abstand die gleiche ist, der erhalten wird, indem ein Verdrill-Abstandsmaß durch die Anzahl von Strängen geteilt wird. Der oben beschriebene Querschnitt ist ein Querschnitt in der Richtung orthogonal zur Längsrichtung des Seils 1. Der Abstand, der erhalten wird, indem das Verdrill-Abstandsmaß durch die Anzahl von Strängen geteilt wird, ist ein Strang-Abstandsmaß, oder - mit anderen Worten - eine Periode des Musters.
In dem Beispiel, das bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist, berechnet die Detektionseinrichtung die Periode des Musters, das auf dem langen Körper ausgebildet ist, und bestimmt ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie. Beispielsweise weist die Detektionseinrichtung einen Sensorkopf 2 und eine Steuerung 3 auf.
Der Sensorkopf 2 ist ein Beispiel für eine Einrichtung, die Oberflächendaten des langen Körpers bezieht. „Oberflächendaten“ bezieht sich auf Daten, die mit dem Muster auf der Oberfläche des langen Körpers zusammenhängen. In dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel bezieht der Sensorkopf 2 gleichzeitig die Oberflächendaten von zwei Orten des langen Körpers. Beispielsweise bezieht der Sensorkopf 2 Daten, die Unregelmäßigkeiten darstellen, die auf einer Oberfläche eines Bereichs ausgebildet sind, der als eine erste Position des Seils 1 vorüberzieht, als erste Oberflächendaten. Gleichzeitig bezieht der Sensorkopf 2 Daten, die Unregelmäßigkeiten darstellen, die auf einer Oberfläche eines Bereichs ausgebildet sind, der als eine zweite Position des Seils 1 vorüberzieht, als zweite Oberflächendaten.
Die zweite Position ist eine Position, die sich von der ersten Position unterscheidet. Beispielsweise ist die zweite Position eine Position in einem gewissen Abstand von der ersten Position in Richtung der y-Achse. 1 zeigt ein Beispiel, bei welchem der Sensorkopf 2 ein Messinstrument für optisches Profil ist. Beispielsweise weist der Sensorkopf 2 Folgendes auf: eine Lichtquelle 4, eine Lichtquelle 5, ein Licht-Empfangselement 6 und ein Licht-Empfangselement 7.
Die Lichtquelle 4 bestrahlt die Oberfläche des Seils 1 mit Licht. 1 und 2 zeigen ein Beispiel, bei welchem die Lichtquelle 4 einen Laserstrahl aussendet, und zwar in einer Richtung, die orthogonal ist zur Längsrichtung des Seils 1. Das aus der Lichtquelle 4 ausgesendete Licht trifft auf die Oberfläche des Bereichs auf, der die erste Position im Seil 1 passiert. In dem in 1 und 2 gezeigten Beispiel gilt Folgendes: Das von der Lichtquelle ausgesendete Licht 4 trifft linear auf, und zwar ausgehend von einem Ende auf der einen Seite zu einem Ende auf der anderen Seite des Seils 1, so dass es das Seil 1 überstreicht.
Die Lichtquelle 5 bestrahlt die Oberfläche des Seils 1 mit Licht. Die Lichtquelle 5 strahlt Licht parallel zu dem Licht aus, das von der Lichtquelle 4 ausgesendet wird. Der Zeitpunkt, wenn die Lichtquelle 5 Licht aussendet, ist der gleiche wie der Zeitpunkt, wenn die Lichtquelle 4 aussendet. 1 und 2 zeigen ein Beispiel, bei welchem die Lichtquelle 5 einen Laserstrahl aussendet, und zwar in einer Richtung, die orthogonal ist zur Längsrichtung des Seils 1. Das aus der Lichtquelle 5 ausgesendete Licht trifft auf die Oberfläche des Bereichs auf, der die zweite Position im Seil 1 passiert.
Mit anderen Worten: Das von der Lichtquelle 5 ausgesendete Licht trifft auf das Seil 1 an einer Position auf, die um einen gewissen Abstand in Richtung der y-Achse von der Position getrennt ist, wo das Licht aus der Lichtquelle 4 auf das Seil 1 auftrifft. In dem in 1 und 2 gezeigten Beispiel gilt Folgendes: Das von der Lichtquelle 5 ausgesendete Licht trifft linear auf, und zwar ausgehend von einem Ende auf der einen Seite zu einem Ende auf der anderen Seite des Seils 1, so dass es das Seil 1 überstreicht.
Das Licht-Empfangselement 6 empfängt das Licht, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert wird, zwischen dem von der Lichtquelle 4 ausgesendeten Licht. Das Licht-Empfangselement 6 ist in Bezug auf die Richtung, in welcher die Lichtquelle 4 das Licht ausstrahlt, schräg angeordnet. Das Licht-Empfangselement 6 empfängt das Licht, das schräg unter einem gewissen Winkel in Bezug auf die Längsrichtung des Seils 1 reflektiert wird, zwischen dem Licht von der Lichtquelle 4, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert wird.
Das Licht-Empfangselement 7 empfängt das Licht, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert wird, zwischen dem von der Lichtquelle 5 ausgesendeten Licht. Das Licht-Empfangselement 7 ist in Bezug auf die Richtung, in welcher die Lichtquelle 5 das Licht ausstrahlt, schräg angeordnet. Das Licht-Empfangselement 7 empfängt das Licht, das schräg unter einem gewissen Winkel in Bezug auf die Längsrichtung des Seils 1 reflektiert wird, zwischen dem Licht von der Lichtquelle 5, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert wird. Beispielsweise empfängt das Licht-Empfangselement 7 das Licht, das an der Oberfläche des Seils 1 reflektiert wird, unter dem gleichen Winkel wie das Licht, das vom Licht-Empfangselement 6 empfangen wird.
Das Licht a, wie in 1 und 2 gezeigt, ist Licht, das in Richtung des Seils 1 von der Lichtquelle 4 ausgesendet wird. Beispielsweise trifft das Licht a auf die Oberfläche des Seils 1 bei y = L1. Das Licht b und das Licht c werden unter einem Winkel reflektiert, bei welchem das Licht von dem Licht-Empfangselement 6 empfangen wird, und zwar unter dem Licht a, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert wird. Das Licht b ist Licht, das von einem äußersten Wölbungsbereich eines Strangs reflektiert wird. Das Licht c ist Licht, das von einem Vertiefungsbereich reflektiert wird, der von benachbarten Strängen gebildet wird. Wenn das Licht-Empfangselement 6 das Licht b, das Licht c und dergleichen empfängt, dann bezieht der Sensorkopf 2 Daten, die eine Querschnittsform des Bereichs darstellen, der von dem Licht aus der Lichtquelle 4 getroffen wird, und zwar als erste Oberflächendaten.
Das Licht d, wie in 1 und 2 gezeigt, ist Licht, das in Richtung des Seils 1 von der Lichtquelle 5 ausgesendet wird. Beispielsweise trifft das Licht d auf die Oberfläche des Seils 1 bei y = L2. Das Licht e und das Licht f werden unter einem Winkel reflektiert, bei welchem das Licht von dem Licht-Empfangselement 7 empfangen wird, und zwar unter dem Licht d, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert wird. Das Licht e ist Licht, das von einem äußersten Wölbungsbereich eines Strangs reflektiert wird. Das Licht f ist Licht, das von einem Vertiefungsbereich reflektiert wird, der von benachbarten Strängen gebildet wird. Wenn das Licht-Empfangselement 7 das Licht e, das Licht f und dergleichen empfängt, dann bezieht der Sensorkopf 2 Daten, die eine Querschnittsform des Bereichs darstellen, der von dem Licht aus der Lichtquelle 5 getroffen wird, und zwar als zweite Oberflächendaten.
3 ist ein Diagramm, das ein Verarbeitungsverfahren von Licht-Empfangsbildern zeigt, die von dem Licht-Empfangselement 6 und dem Licht-Empfangselement 7 bezogen werden. Die obere Hälfte von 3 zeigt ein Licht-Empfangsbild des Licht-Empfangselements 6 und ein Licht-Empfangsbild des Licht-Empfangselements 7. Die untere Hälfte von 3 zeigt erste Oberflächendaten P1, die aus dem Licht-Empfangsbild des Licht-Empfangselements 6 umgewandelt sind, und zweite Oberflächendaten P2, die aus dem Licht-Empfangsbild des Licht-Empfangselements 7 umgewandelt sind. Die Abszisse in der unteren Hälfte von 3 zeigt, dass jedes von den ersten Oberflächendaten P1 und den zweiten Oberflächendaten P2 eine Mehrzahl von Datenelementen in der x-Richtung aufweist. Die Anzahl von Datenelementen, die in den Oberflächendaten enthalten sind, wird willkürlich bestimmt.
In dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel detektiert die Steuerung 3 eine Abstandsmaß-Anomalie, die im Seil 1 aufgetreten ist, auf der Basis der ersten Oberflächendaten und der zweiten Oberflächendaten, die mittels des Sensorkopfs 2 bezogen werden. Mit anderen Worten: Die Steuerung 3 detektiert eine Perioden-Anomalie in dem Muster, das auf der Oberfläche des langen Körpers ausgebildet ist. 1 zeigt ein Beispiel, in welchem die Steuerung 3 mit dem Sensorkopf 2 mittels einer Signalleitung 8 verbunden ist. Der Sensorkopf 2 und die Steuerung 3 können innerhalb desselben Gehäuses angeordnet sein. Ein Teil der in der Steuerung 3 enthaltenen Funktionen kann im Sensorkopf 2 enthalten sein.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Steuerung 3 zeigt. Die Steuerung 3 weist beispielsweise Folgendes auf: eine Speichereinheit 9, eine Daten-Verarbeitungseinheit 10, eine Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11, eine Phasen-Berechnungseinheit 12, eine Perioden-Berechnungseinheit 13 und eine Anomalie-Detektionseinheit 14.
Zwei Elemente von Referenzdaten sind in der Speichereinheit 9 gespeichert. In der folgenden Beschreibung wird eines der Elemente von Referenzdaten, die in der Speichereinheit 9 gespeichert sind, als erste Referenzdaten beschrieben. Das andere Element von Referenzdaten, die in der Speichereinheit 9 gespeichert sind, wird als zweite Referenzdaten beschrieben.
Die Daten-Verarbeitungseinheit 10 verarbeitet die ersten Oberflächendaten, die vom Sensorkopf 2 empfangen werden, und gibt die verarbeiteten Daten als endgültige erste Oberflächendaten aus. Die Daten-Verarbeitungseinheit 10 verarbeitet die zweiten Oberflächendaten, die vom Sensorkopf 2 empfangen werden, und gibt die verarbeiteten Daten als endgültige zweite Oberflächendaten aus. In dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel bildet die Daten-Verarbeitungseinheit 10 einen Teil der Einrichtung, die Oberflächendaten des langen Körpers bezieht.
Um eine Abstandsmaß-Anomalie im Seil 1 zu detektieren, werden die Daten, die erhalten werden, indem spezifische Frequenzkomponenten aus den Oberflächendaten entfernt werden, die mittels des Sensorkopfs 2 bezogen werden, wünschenswerterweise als endgültige Oberflächendaten angenommen. Indem eine solche Datenverarbeitung durchgeführt wird, wird es ermöglicht, dass eine Komponente des periodischen Musters auf der Oberfläche des Seils 1 verbessert wird.
5 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen der Funktion der Daten-Verarbeitungseinheit 10. 5 zeigt die ersten Oberflächendaten P1 und die zweiten Oberflächendaten P2, nachdem die Datenverarbeitung mittels der Daten-Verarbeitungseinheit 10 erfolgt ist. Beispielsweise bezieht die Daten-Verarbeitungseinheit 10 die ersten Oberflächendaten P1, die in 5 gezeigt sind, indem sie einen Entfernungsprozess für Niederfrequenz-Komponenten auf den ersten Oberflächendaten P1 vollzieht, die in 3 gezeigt sind.
Beispielsweise bezieht die Daten-Verarbeitungseinheit 10 die zweiten Oberflächendaten P2, die in 5 gezeigt sind, indem sie einen Entfernungsprozess für Niederfrequenz-Komponenten auf den zweiten Oberflächendaten P2 vollzieht, die in 3. gezeigt sind. In dem in 5 gezeigten Beispiel ist die Auswirkung eines Durchmessers des Seils 1 aus den ersten Oberflächendaten P1 und den zweiten Oberflächendaten P2 entfernt, die in 3 gezeigt sind.
Die Funktion der Daten-Verarbeitungseinheit 10 kann im Sensorkopf 2 enthalten sein. Außerdem brauchen Einrichtungen, die Oberflächendaten des langen Körpers beziehen, nicht die Funktion der Daten-Verarbeitungseinheit 10 zu enthalten. In dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel bildet die Ausgabe aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 die endgültige Ausgabe aus einer Einrichtung, die Oberflächendaten des langen Körpers bezieht. Wenn die Daten-Verarbeitungseinheit 10 nicht bereitgestellt ist, bildet die Ausgabe aus dem Sensorkopf 2 die endgültige Ausgabe aus der Einrichtung, die Oberflächendaten des langen Körpers bezieht.
Licht wird gleichzeitig aus der Lichtquelle 4 und der Lichtquelle 5 emittiert. Die ersten Oberflächendaten P1, die zum Zeitpunkt t an der Position L1 bezogen werden, können als P (t, L1) ausgedrückt werden. Die zweiten Oberflächendaten P2, die zu der gleichen Zeit t an der Position L2 bezogen werden, können als P (t, L2) ausgedrückt werden. Die ersten Oberflächendaten P (t, L1) und die zweiten Oberflächendaten P (t, L2) können durch eine Matrix mit n Reihen und 1 Spalte ausgedrückt werden, wie nachstehend beschrieben. Beispielsweise bezeichnet n eine ganze Zahl gleich groß wie oder größer als 2. 5 zeigt ein Beispiel, bei welchem n = 150 gilt. $\begin{matrix} P (t, L 1) = (\begin{matrix} p 1 (t, L 1) \\ p 2 (t, L 1) \\ ⋮ \\ p n (t, L 1) \end{matrix}) & P (t, L 2) = (\begin{matrix} p 1 (t, L 2) \\ p 2 (t, L 2) \\ ⋮ \\ p n (t, L 2) \end{matrix}) \end{matrix}$
6 ist ein Dokument, das ein Beispiel von Referenzdaten zeigt. Wie oben beschrieben, hat das Seil 1 ein periodisches Muster auf dessen Oberfläche. Beispielsweise ist eine Sinuswelle mit der gleichen Periode wie die Periode des auf der Oberfläche des Seils 1 ausgebildeten Musters in Form von ersten Referenzdaten in der Speichereinheit 9 gespeichert. Eine Cosinuswelle mit der gleichen Periode wie die Periode des auf der Oberfläche des Seils 1 ausgebildeten Musters ist in Form von zweiten Referenzdaten in der Speichereinheit 9 gespeichert. Die ersten Referenzdaten Refl und die zweiten Referenzdaten Ref2 können durch eine Matrix mit n Reihen und 1 Spalte ausgedrückt werden, wie unten beschrieben. 6 zeigt ein Beispiel, bei welchem n = 150 gilt. $\begin{matrix} Re f 1 = (\begin{matrix} r 1_{1} \\ r 1_{2} \\ ⋮ \\ r 1_{n} \end{matrix}) & Re f 2 = (\begin{matrix} r 2_{1} \\ r 2_{2} \\ ⋮ \\ r 2_{n} \end{matrix}) \end{matrix}$
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem die ersten Oberflächendaten P (t, L1), die zweiten Oberflächendaten P (t, L2), die ersten Referenzdaten Refl und die zweiten Referenzdaten Ref2 Daten aus mehrdimensionalen Vektoren sind, oder - mit anderen Worten - Vektoren mit n Elementen. Das Skalarprodukt der ersten Referenzdaten Ref1 und der zweiten Referenzdaten Ref2 ist vorzugsweise 0, wie in dem in 6 gezeigten Beispiel.
Die ersten Referenzdaten Ref1 und die zweiten Referenzdaten Ref2, die in 6 gezeigt sind, sind Sinuswellen in einem orthogonalen Verhältnis. Das innere Produkt der ersten Referenzdaten Refl und der zweiten Referenzdaten Ref2 braucht jedoch nicht 0 zu sein. Die ersten Referenzdaten Refl und die zweiten Referenzdaten Ref2 sind nicht auf das in 6 gezeigte Beispiel beschränkt.
Die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet eine Ähnlichkeit zwischen den Oberflächendaten und den Referenzdaten. Beispielsweise berechnet die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 eine erste Ähnlichkeit, eine zweite Ähnlichkeit, eine dritte Ähnlichkeit und eine vierte Ähnlichkeit. Die erste Ähnlichkeit bezeichnet eine Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden, und den ersten Referenzdaten, die in der Speichereinheit 9 gespeichert sind. Die zweite Ähnlichkeit bezeichnet eine Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden, und den zweiten Referenzdaten, die in der Speichereinheit 9 gespeichert sind.
Die dritte Ähnlichkeit bezeichnet eine Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden, und den ersten Referenzdaten, die in der Speichereinheit 9 gespeichert sind. Die vierte Ähnlichkeit bezeichnet eine Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden, und den zweiten Referenzdaten, die in der Speichereinheit 9 gespeichert sind.
Beispielsweise berechnet die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 als erste Ähnlichkeit einen Korrelationskoeffizienten ρ1 (t, L1) zwischen den ersten Oberflächendaten P (t, L1) und den ersten Referenzdaten Refl. Die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet als zweite Ähnlichkeit einen Korrelationskoeffizienten ρ2 (t, L1) zwischen den ersten Oberflächendaten P (t, L1) und den zweiten Referenzdaten Ref2. Die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet als dritte Ähnlichkeit einen Korrelationskoeffizienten ρ1 (t, L2) zwischen den zweiten Oberflächendaten P (t, L2) und den ersten Referenzdaten Refl. Die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet als vierte Ähnlichkeit einen Korrelationskoeffizienten ρ2 (t, L2) zwischen den zweiten Oberflächendaten P (t, L2) und den zweiten Referenzdaten Ref2.
7 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Funktion der Phasen-Berechnungseinheit 12. Die Phasen-Berechnungseinheit 12 berechnet einen Ablenkwinkel eines Ähnlichkeitsvektors S als eine Phase θ. In dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel berechnet die Phasen-Berechnungseinheit 12 eine Phase θ (t, L1) eines Ähnlichkeitsvektors S (t, L1), der mit den ersten Oberflächendaten zusammenhängt. Der Ähnlichkeitsvektor S (t, L1) ist ein Vektor, der - als Elemente - den Korrelationskoeffizienten ρ1 (t, L1) und den Korrelationskoeffizienten ρ2 (t, L1) hat, die von der Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet werden. Die Phase θ (t, L1) ist ein Ablenkwinkel des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1).
Außerdem berechnet die Phasen-Berechnungseinheit 12 eine Phase θ (t, L2) eines Ähnlichkeitsvektors S (t, L2), der mit den zweiten Oberflächendaten zusammenhängt. Der Ähnlichkeitsvektor S (t, L2) ist ein Vektor, der - als Elemente - den Korrelationskoeffizienten ρ1 (t, L2) und den Korrelationskoeffizienten ρ2 (t, L2) hat, die von der Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet werden. Die Phase θ (t, L2) ist ein Ablenkwinkel des Ähnlichkeitsvektors S (t, L2).
7 zeigt ein Beispiel, in welchem der Ähnlichkeitsvektor S (t, L1) und der Ähnlichkeitsvektor S (t, L2) auf einer Ebene aufgetragen sind, und zwar mit einer Ähnlichkeit mit den ersten Referenzdaten Refl als Abszisse und einer Ähnlichkeit mit den zweiten Referenzdaten Ref2 als Ordinate, die orthogonal zur Abszisse ist. Wenn sich z. B. das Seil 1 in der -y-Richtung bewegt, rotieren der Ähnlichkeitsvektor S (t, L1) und der Ähnlichkeitsvektor S (t, L2) in der B-Richtung, wie in 7 gezeigt.
Die Ortskurve des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1) ist eine kreisförmige Ortskurve mit dem maximalen Radius von 1. Auf eine ähnliche Weise ist die Ortskurve des Ähnlichkeitsvektors S (t, L2) eine kreisförmige Ortskurve mit einem maximalen Radius von 1. Wenn sich das Seil 1 präzise um einen Abstand bewegt, der einem Strang-Abstandsmaß entspricht, vollführen der Ähnlichkeitsvektor S (t, L1) und der Ähnlichkeitsvektor S (t, L2) eine Rotation bzw. Drehung.
Die Perioden-Berechnungseinheit 13 berechnet die Periode des Musters, das auf der Oberfläche des Seils 1 ausgebildet ist. In dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel stimmt die Periode mit dem Strang-Abstandsmaß des Seils 1 überein, wie oben beschrieben. Wie in 7 gezeigt, ist der Anfangspunkt des Ähnlichkeitsvektors S der Ursprung.
Der Endpunkt des Ähnlichkeitsvektors S ist ein Punkt, der - als Koordinaten - die Elemente des Ähnlichkeitsvektors hat, oder - mit anderen Worten - zwei Ähnlichkeiten, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet werden. Die Phase θ stellt die Richtung des Ähnlichkeitsvektors S dar. Die Perioden-Berechnungseinheit 13 kann das Strang-Abstandsmaß SP des Seils 1 gemäß der folgenden Gleichung berechnen. $S P = 2 π \times \frac{d y}{d θ} = \frac{2 π (L 2 - L 1)}{θ (t, L 2) - θ (t, L 1)}$
Wie in der obigen Gleichung gezeigt, berechnet die Perioden-Berechnungseinheit 13 das Strang-Abstandsmaß SP auf der Basis der Phase θ (t, L1) und der Phase θ (t, L2), die von der Phasen-Berechnungseinheit 12 berechnet werden. Beispielsweise bezieht die Perioden-Berechnungseinheit 13 das Strang-Abstandsmaß SP, indem sie eine Rate der Positionsveränderung einer Phase entsprechend einer Positionsveränderung in Richtung der y-Achse berechnet.
Die Anomalie-Detektionseinheit 14 detektiert eine Anomalie, die im Seil 1 aufgetreten ist. Beispielsweise detektiert die Anomalie-Detektionseinheit 14 eine Perioden-Anomalie in dem Muster, das auf dem langen Körper ausgebildet ist, auf der Basis der Periode, die von der Perioden-Berechnungseinheit 13 berechnet wird. Beispielsweise wird ein Referenzbereich zum Bestimmen, dass die Periode des Musters normal ist, im Voraus in der Speichereinheit 9 gespeichert. Die Anomalie-Detektionseinheit 14 bestimmt, dass eine Abstandsmaß-Anomalie nicht im Seil 1 aufgetreten ist, wenn sich die mittels der Perioden-Berechnungseinheit 13 berechnete Periode innerhalb des Referenzbereichs befindet. Die Anomalie-Detektionseinheit 14 bestimmt, dass eine Abstandsmaß-Anomalie im Seil 1 aufgetreten ist, wenn sich die mittels der Perioden-Berechnungseinheit 13 berechnete Periode nicht innerhalb des Referenzbereichs befindet.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Detektionseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 8 zeigt den oben beschriebenen Verarbeitungsablauf. Wenn eine Abstandsmaß-Anomalie von der Anomalie-Detektionseinheit 14 detektiert wird, kann ein Alarm von der Steuerung 3 abgesetzt werden.
Mit dem bei der vorliegenden Erfindung beschriebenen Beispiel kann eine Anomalie im Seil 1 selbst dann detektiert werden, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Seils 1 schwankt. Die vorliegende Detektionseinrichtung hat auch den Vorteil, dass sie störungsresistent ist.
Nachfolgend werden andere Funktionen beschrieben, die bei der vorliegenden Detektionseinrichtung bereitgestellt sein können.
Die Steuerung 3 kann außerdem eine Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 und eine Positions-Berechnungseinheit 16 aufweisen. Die Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 berechnet eine Geschwindigkeit, mit welcher sich das Seil 1 bewegt. Die Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 kann die Bewegungsgeschwindigkeit V des Seils 1 zu einer Zeit t gemäß der folgenden Gleichung berechnen. $V = S P \times \frac{1}{2 π} \times \frac{d θ}{d t} = \frac{\frac{d θ}{d t}}{\frac{d θ}{d y}} = \frac{\frac{θ (t, L 1) - θ (t - Δ t, L 1)}{t - Δ t}}{\frac{θ (t, L 2) - θ (t, L 1)}{L 2 - L 1}}$
Beispielsweise werden die in 8 gezeigten Vorgänge wiederholt mit konstanten Intervallen durchgeführt. Δt in der obigen Gleichung bezeichnet ein Zeitintervall, mit welchem die Oberflächendaten bezogen werden. Wie in der obigen Gleichung gezeigt, berechnet die Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 die Bewegungsgeschwindigkeit des Seils 1 auf der Basis der Phase θ (t, L1) und der Phase θ (t, L2), die von der Phasen-Berechnungseinheit 12 berechnet werden. Beispielsweise bezieht die Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 die Bewegungsgeschwindigkeit des Seils 1, indem sie die Veränderung der Phase θ (t, L1) oder der Phase θ (t, L2) gemäß der verstrichenen Zeit berechnet.
Die Positions-Berechnungseinheit 16 berechnet die Position einer Anomalie, die im Seil 1 aufgetreten ist. Die Positions-Berechnungseinheit 16 berechnet die oben beschriebene Position auf der Basis der Bewegungsgeschwindigkeit V des Seils 1, die mit der Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 berechnet wird. Beispielsweise kann die Positions-Berechnungseinheit 16 bestimmen, um wie viel sich das Seil 1 von einer Position aus bewegt hat, wo das Beziehen der Oberflächendaten gestartet worden ist, indem sie die Bewegungsgeschwindigkeit V des Seils 1 integriert, die von der Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 berechnet wird.
Die Positions-Berechnungseinheit 16 berechnet die Position einer detektierten Anomalie an dem Seil 1 auf der Basis eines Bewegungsabstands in dem Moment der Detektion der Anomalie durch die Anomalie-Detektionseinheit 14. Mit dem oben beschriebenen Berechnungsverfahren kann eine Position selbst dann berechnet werden, wenn das Strang-Abstandsmaß des Seils 1 unbekannt ist oder schwankt.
Die Steuerung 3 kann außerdem eine Abschalteinheit oder Deaktivierungseinheit 17 aufweisen. Die Deaktivierungseinheit 17 deaktiviert die Anomalie-Detektion durch die Anomalie-Detektionseinheit 14. Wie in 7 gezeigt, hat die Ortskurve des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1) eine Kreisform. Falls Unregelmäßigkeiten, die sich dadurch bilden, dass die Mehrzahl von Strängen gemeinsam verdrillt werden, sorgfältig auf der Oberfläche des Seils 1 angeordnet sind, folgt die Ortskurve des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1) kontinuierlich einem ähnlichen Kreis mit dem Ursprung als dessen Mittelpunkt.
Wenn wiederum eine Anomalie in der Signalübertragung infolge der Inklusion von nicht vernachlässigbaren großen Störungen oder dergleichen in einem von der Steuerung 3 empfangenen Signal auftritt, ändert sich die Ortskurve des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1) so, dass sie sich dem Ursprung annähert. Indem im Voraus ein normaler Bereich hinsichtlich einer Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1) vorgegeben wird, kann eine Abnahme der Zuverlässigkeit der bezogenen Oberflächendaten detektiert werden. Der normale Bereich ist beispielsweise auf 0,3 bis 1 vorgegeben. Eine ähnliche Beschreibung trifft auf den Ähnlichkeitsvektor S (t, L2) zu.
Beispielsweise deaktiviert die Deaktivierungseinheit 17 die Funktion der Anomalie-Detektionseinheit 14 zum Detektieren von Anomalien auf der Basis der Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1). Wenn die Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1) außerhalb des normalen Bereichs liegt, verhindert die Deaktivierungseinheit 17, dass Anomalien von der Anomalie-Detektionseinheit 14 detektiert werden. Alternativ kann die Deaktivierungseinheit 17 die Funktion der Anomalie-Detektionseinheit 14 zum Detektieren von Anomalien auf der Basis der Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L2) deaktiveren.
Wenn beispielsweise die Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L2) außerhalb des normalen Bereichs liegt, verhindert die Deaktivierungseinheit 17, dass Anomalien von der Anomalie-Detektionseinheit 14 detektiert werden. Alternativ kann die Deaktivierungseinheit 17 die Anomalie-Detektion durch die Anomalie-Detektionseinheit 14 deaktivieren, wenn sowohl die Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1), als auch die Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L2) außerhalb der normalen Bereiche liegen.
Während die Anomalie-Detektionsfunktion durch die Anomalie-Detektionseinheit 14 von der Deaktivierungseinheit 17 deaktiviert wird, kann die Positions-Berechnungseinheit 16 einen Bewegungsabstand des Seils 1 unter Verwendung eines unmittelbar vorher berechneten Strang-Abstandsmaßes SP berechnen. Demzufolge kann eine angemessene Interpolation durchgeführt werden.
Die Steuerung 3 kann außerdem eine Anomalie-Detektionseinheit 18 aufweisen. Die Anomalie-Detektionseinheit 18 detektiert eine Anomalie in dem Seil 1, die sich von der mittels der Anomalie-Detektionseinheit 14 detektierten Anomalie unterscheidet. Beispielsweise detektiert die Anomalie-Detektionseinheit 18 eine Anomalie in dem Muster, das auf der Oberfläche des Seils 1 ausgebildet ist.
Wie oben beschrieben, hat die Ortskurve des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1) eine Kreisform. Wenn eine Anomalie in der Signalübertragung nicht aufgetreten ist, folgt die Ortskurve des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1) kontinuierlich einem ähnlichen Kreis, der den Ursprung als dessen Mittelpunkt hat, solange die Unregelmäßigkeiten, die ausgebildet werden, indem die Mehrzahl von Strängen gemeinsam verdrillt werden, sorgfältig auf der Oberfläche des Seils 1 angeordnet sind.
Wenn wiederum ein Defekt in der Verdrillung auftritt, infolge dessen, dass die Intervalle der Stränge ungleichmäßig werden oder dergleichen, dann verändert sich die Ortskurve des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1), so dass sie sich dem Ursprung annähert. Indem im Voraus ein normaler Bereich in Bezug auf die Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1) vorgegeben wird, kann daher das Auftreten einer Anomalie in dem auf der Oberfläche des Seils 1 ausgebildeten Muster detektiert werden. Der normale Bereich ist beispielsweise auf 0,6 bis 1 vorgegeben. Eine ähnliche Beschreibung trifft auf den Ähnlichkeitsvektor S (t, L2) zu.
Beispielsweise detektiert die Anomalie-Detektionseinheit 18, dass eine Anomalie in dem Muster des Seils 1 aufgetreten ist, auf der Basis der Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1). Die Anomalie-Detektionseinheit 18 detektiert, dass eine Anomalie in dem Muster des Seils 1 aufgetreten ist, wenn die Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1) außerhalb des oben beschriebenen normalen Bereichs liegt. Mit dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel detektiert die Anomalie-Detektionseinheit 18 eine Form-Anomalie im Seil 1.
Die Anomalie-Detektionseinheit 18 kann detektieren, dass eine Anomalie im Muster des Seils 1 aufgetreten ist, und zwar auf der Basis der Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L2). Beispielsweise detektiert die Anomalie-Detektionseinheit 18 eine Form-Anomalie im Seil 1, wenn die Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L2) außerhalb des oben beschriebenen normalen Bereichs liegt. Alternativ kann die Anomalie-Detektionseinheit 18 eine Form-Anomalie im Seil 1 detektieren, wenn sowohl die Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L1), als auch die Norm des Ähnlichkeitsvektors S (t, L2) außerhalb der normalen Bereiche liegen.
Wenn eine Anomalie in dem Muster von der Anomalie-Detektionseinheit 18 detektiert wird, können Daten, die es ermöglichen, dass die Anomalie bestätigt wird, in der Speichereinheit 9 gespeichert werden. Wenn beispielsweise eine Anomalie in dem Muster von der Anomalie-Detektionseinheit 18 detektiert wird, werden Oberflächendaten, die zum Detektieren der Anomalie verwendet werden, in der Speichereinheit 9 gespeichert. Wie später noch beschrieben, kann der Sensorkopf 2 eine Kamera zum Beziehen von Oberflächendaten aufweisen. Wenn eine Anomalie in dem Muster mittels der Anomalie-Detektionseinheit 18 detektiert wird, können Daten eines mittels der Kamera fotografierten Bildes in der Speichereinheit 9 gespeichert werden.
9 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines weiteren Beispiels des Sensorkopfs 2. Beispielsweise weist der Sensorkopf 2, der in 9 gezeigt ist, die Lichtquelle 4, die Lichtquelle 5 und das Licht-Empfangselement 6 auf. 9 zeigt ein Beispiel, bei welchem sowohl das Licht von der Lichtquelle 4, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert worden ist, als auch Licht von der Lichtquelle 5, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert worden ist, von einem einzigen Licht-Empfangselement 6 empfangen wird. In dem in 9 gezeigten Beispiel wirft die Lichtquelle 5 wünschenswerterweise Licht mit einer Wellenlänge auf das Seil 1, die sich von der Wellenlänge des Lichts aus der Lichtquelle 4 unterscheidet.
10 ist ein Diagramm, das ein Verarbeitungsverfahren eines Licht-Empfangsbilds zeigt, das von dem Licht-Empfangselement 6 bezogen wird. Die obere Hälfte von 10 zeigt ein Licht-Empfangsbild des Licht-Empfangselements 6. Die untere Hälfte von 10 zeigt erste Oberflächendaten P1 und zweite Oberflächendaten P2, die aus dem Licht-Empfangsbild des Licht-Empfangselements 6 konvertiert worden sind. Die Abszisse in der unteren Hälfte von 10 zeigt, dass jedes von den ersten Oberflächendaten P1 und den zweiten Oberflächendaten P2 eine Mehrzahl von Datenelementen in der x-Richtung aufweist. Die Anzahl von Datenelementen, die in den Oberflächendaten enthalten sind, ist willkürlich bestimmt.
Bei dem in 9 und 10 gezeigten Beispiel braucht der Sensorkopf 2 nicht mit einer Mehrzahl von Licht-Empfangselementen versehen zu sein. Außerdem kann ein Extraktionsprozess von Oberflächendaten leicht durchgeführt werden, solange sich die Wellenlänge des Lichts aus der Lichtquelle 4 von der Wellenlänge des Lichts aus der Lichtquelle 5 unterscheidet.
Der Sensorkopf 2 ist nicht auf ein Messinstrument für optisches Profil beschränkt. 11 und 12 sind Diagramme zum Veranschaulichen eines weiteren Beispiels des Sensorkopfs 2. Beispielsweise weist der Sensorkopf 2, der in 11 und 12 gezeigt ist, eine Kamera 20 auf. Der Sensorkopf 2 kann als Oberflächendaten Daten beziehen, die aus Daten eines Bildes der Oberfläche des Seils 1 erhalten werden, das mittels der Kamera 20 fotografiert wird.
Daten eines Bildes, das von der Kamera 20 fotografiert wird, enthalten keine Informationen, die mit der Höhe zusammenhängen. Der Sensorkopf 2 kann als Oberflächendaten Daten beziehen, die eine Farbe und einen Gradienten der Farbe darstellen, die der Oberfläche des Seils 1 gegeben sind. Beispielsweise bezieht der Sensorkopf 2 Daten, die eine Farbe und einen Farbverlauf der Farbe darstellen, die der Oberfläche des Seils 1 gegeben sind, und zwar innerhalb eines Bereichs, der ausgedrückt wird durch x1 ≤ x ≤ xr und L1 ≤ y ≤ LM, und zwar an der Oberfläche des Seils 1. Die Daten entsprechen einer Anzahl von M Elementen von Oberflächendaten. Der Sensorkopf 2 gibt als die ersten Oberflächendaten und die zweiten Oberflächendaten zwei Elemente von Oberflächendaten aus, die im Voraus vorgegeben sind, und zwar aus der Anzahl von M Elementen von Oberflächendaten.
13 ist ein Diagramm, das ein Verarbeitungsverfahren von Daten eines Bildes zeigt, das von der Kamera 20 fotografiert wird. 13 zeigt ein Beispiel, in welchem als erste Oberflächendaten Pα Daten bezogen werden, die eine Farbe und einen Farbverlauf der Farbe darstellen, die der Oberfläche eines Bereichs gegeben sind, der eine Position passiert, die durch y = Lα an dem Seil 1 gegeben ist. Auf eine ähnliche Weise zeigt 13 ein Beispiel, in welchem als zweite Oberflächendaten Pß Daten bezogen werden, die eine Farbe und einen Farbverlauf der Farbe darstellen, die der Oberfläche eines Bereichs gegeben sind, der eine Position passiert, die durch y = Lβ an dem Seil 1 gegeben ist.
Zweite Ausführungsform
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel zum Verbessern der Berechnungsgenauigkeit des Strang-Abstandsmaßes SP beschrieben. Eine Detektionseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ähnlich derjenigen z. B. in dem Beispiel, das in 11 gezeigt ist. Beispielsweise weist die Detektionseinrichtung den Sensorkopf 2 und die Steuerung 3 auf. Beispielsweise weist der Sensorkopf 2 die Kamera 20 auf.
Beispielsweise bezieht der Sensorkopf 2 als Oberflächendaten Daten, die eine Farbe und einen Gradienten der Farbe darstellen, die der Oberfläche des Seils 1 gegeben sind. Der Sensorkopf 2 bezieht eine Anzahl von M Elementen von Oberflächendaten aus den Daten eines Bildes, das mittels der Kamera 20 fotografiert wird. Beispielsweise bezeichnet M eine natürliche Zahl gleich groß wie oder größer als 3.
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Steuerung 3 zeigt, gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem in 14 gezeigten Beispiel weist die Steuerung 3 Folgendes auf: die Speichereinheit 9, die Daten-Verarbeitungseinheit 10, eine Auswahleinheit 19, die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11, die Phasen-Berechnungseinheit 12, die Perioden-Berechnungseinheit 13 und die Anomalie-Detektionseinheit 14. Die Steuerung 3 braucht nicht die Daten-Verarbeitungseinheit 10 aufzuweisen. Die Steuerung 3 kann außerdem die Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15, die Positions-Berechnungseinheit 16, die Deaktivierungseinheit 17 und die Anomalie-Detektionseinheit 18 aufweisen.
Die ersten Referenzdaten Refl und die zweiten Referenzdaten Ref2 sind in der Speichereinheit 9 gespeichert. Beispielsweise können die ersten Referenzdaten Refl durch eine Matrix mit n Reihen und 1 Spalte ausgedrückt werden. Die zweiten Referenzdaten Ref2 können durch eine Matrix mit n Reihen und 1 Spalte ausgedrückt werden.
Die Daten-Verarbeitungseinheit 10 verarbeitet jedes Element von Oberflächendaten, die von dem Sensorkopf 2 empfangen werden, zu Oberflächendaten, die mit Referenzdaten verglichen werden können. Beispielsweise führt die Daten-Verarbeitungseinheit 10 einen Verzerrungs- bzw. Bias-Entfernungsprozess an jedem Element der Oberflächendaten aus, die vom Sensorkopf 2 empfangen werden. Zum Beispiel wird eine Anzahl von M Elementen von Oberflächendaten P (t, L1), P (t, L2), ....., P(t, LM), die dem Bias-Entfernungsprozess unterzogen worden sind, aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben.
Die Oberflächendaten P (t, L1) sind Daten, die eine Farbe und einen Farbverlauf der Farbe darstellen, die der Oberfläche eines Bereichs, der bei y = L1 zu einem Zeitpunkt t passiert, im Seil 1 gegeben sind. Die Oberflächendaten P (t, L2) sind Daten, die eine Farbe und einen Farbverlauf der Farbe darstellen, die der Oberfläche eines Bereichs, der bei y = L2 zum Zeitpunkt t passiert, im Seil 1 gegeben sind. Die Oberflächendaten P (t, LM) sind Daten, die eine Farbe und einen Farbverlauf der Farbe darstellen, die der Oberfläche eines Bereichs, der bei y = LM zum Zeitpunkt t passiert, im Seil 1 gegeben sind. Die Werte von L1 bis LM werden im Voraus vorgegeben.
Die Auswahleinheit 19 wählt erste Oberflächendaten P (t, Lα) und zweite Oberflächendaten P (t, Lβ) aus, und zwar auf der Basis von vorab vorgegebenen Bedingungen aus den M Elementen von Oberflächendaten, die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden.
Die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet eine Ähnlichkeit zwischen den Oberflächendaten, die von der Auswahleinheit 19 ausgewählt werden, und den Referenzdaten. Mit anderen Worten: Die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet eine erste Ähnlichkeit, eine zweite Ähnlichkeit, eine dritte Ähnlichkeit und eine vierte Ähnlichkeit. Die erste Ähnlichkeit bezeichnet eine Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mit der Auswahleinheit 19 ausgewählt werden, und den ersten Referenzdaten, die in der Speichereinheit 9 gespeichert sind. Die zweite Ähnlichkeit bezeichnet eine Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mit der Auswahleinheit 19 ausgewählt werden, und den zweiten Referenzdaten, die in der Speichereinheit 9 gespeichert sind.
Die dritte Ähnlichkeit bezeichnet eine Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mit der Auswahleinheit 19 ausgewählt werden, und den ersten Referenzdaten, die in der Speichereinheit 9 gespeichert sind. Die vierte Ähnlichkeit bezeichnet eine Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mit der Auswahleinheit 19 ausgewählt werden, und den zweiten Referenzdaten, die in der Speichereinheit 9 gespeichert sind.
Die Funktion der Phasen-Berechnungseinheit 12 ist ähnlich wie die Funktion, die bei der ersten Ausführungsform offenbart ist. Die Funktion der Perioden-Berechnungseinheit 13 ist ähnlich wie die Funktion, die bei der ersten Ausführungsform offenbart ist. Die Funktion der Anomalie-Detektionseinheit 14 ist ähnlich wie die Funktion, die bei der ersten Ausführungsform offenbart ist.
15 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Detektionseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie oben angegeben, wird die Anzahl von M Elementen von Oberflächendaten aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben (S201). Die Auswahleinheit 19 wählt die ersten Oberflächendaten P (t, Lα) und die zweiten Oberflächendaten P (t, β) aus, und zwar aus der Anzahl von M Elementen von Oberflächendaten, die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden (S202).
In Bezug auf jedes Element von Oberflächendaten, die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden, berechnet die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 beispielsweise eine Ähnlichkeit zu den ersten Referenzdaten und eine Ähnlichkeit zu den zweiten Referenzdaten. 15 zeigt ein Beispiel, bei welchem ein Korrelationskoeffizient ρ1 als Ähnlichkeit zu den ersten Referenzdaten und ein Korrelationskoeffizient ρ2 als Ähnlichkeit zu den zweiten Referenzdaten berechnet wird. Als Nächstes wird hinsichtlich jedes Elements von Oberflächendaten ein Ähnlichkeitsvektor S berechnet, der den Korrelationskoeffizienten ρ1 und den Korrelationskoeffizienten ρ2 als Elemente hat. In Hinblick auf jedes Element von Oberflächendaten wird außerdem eine Norm des Ähnlichkeitsvektors S berechnet.
Beispielsweise wählt die Auswahleinheit 19 die ersten Oberflächendaten P (t, Lα) und die zweiten Oberflächendaten P (t, Lβ) auf der Basis der berechneten Norm des Ähnlichkeitsvektors S aus. 16 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Funktion der Auswahleinheit 19. Beispielsweise wählt die Auswahleinheit 19 Oberflächendaten mit der größten Norm des Ähnlichkeitsvektors S und Oberflächendaten mit der zweitgrößten Norm des Ähnlichkeitsvektors S aus der Anzahl von M Elementen von Oberflächendaten aus, die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden, und zwar als die ersten Oberflächendaten P (t, Lα) und die zweiten Oberflächendaten P (t, Lβ). In diesem Fall ist Lα > Lβ.
Wenn die ersten Oberflächendaten P (t, Lα) und die zweiten Oberflächendaten P (t, Lβ) in S202 ausgewählt werden, werden Prozesse ähnlich den Prozessen in S103 bis S106 in 8 durchgeführt. In dem in 15 gezeigten Beispiel werden ρ1 (t, Lα), ρ2 (t, Lα), ρ1 (t, β) und ρ2 (t, Lβ) bereits in S202 berechnet. Wenn die ersten Oberflächendaten P (t, Lα) und die zweiten Oberflächendaten P (t, Lβ) von der Auswahleinheit 19 ausgewählt sind, berechnet die Phasen-Berechnungseinheit 12 eine Phase θ (t, Lα) eines Ähnlichkeitsvektors S (t, α) (S203).
Der Ähnlichkeitsvektor S (t, Lα) ist ein Vektor, der - als Elemente - den Korrelationskoeffizienten ρ1 (t, Lα) und den Korrelationskoeffizienten ρ2 (t, Lα) hat, die von der Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet werden. Die Phase θ (t, Lα) ist ein Ablenkwinkel des Ähnlichkeitsvektors S (t, Lα). Außerdem berechnet die Phasen-Berechnungseinheit 12 eine Phase θ (t, Lβ) eines Ähnlichkeitsvektors S (t, Lβ) (S203). Der Ähnlichkeitsvektor S (t, Lß) ist ein Vektor, der - als Elemente - den Korrelationskoeffizienten ρ1 (t, Lβ) und den Korrelationskoeffizienten ρ2 (t, Lβ) hat, die von der Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet werden. Die Phase θ (t, Lβ)ist ein Ablenkwinkel des Ähnlichkeitsvektors β.
Beispielsweise berechnet die Perioden-Berechnungseinheit 13 das Strang-Abstandsmaß SP gemäß der folgenden Gleichung auf der Basis der Phase β und der Phase θ (t, Lβ), die von der Phasen-Berechnungseinheit 12 berechnet werden. $S P = 2 π \times \frac{d y}{d θ} = \frac{2 π (L β - L α)}{θ (t, L β) - θ (t, L α)}$
Die Anomalie-Detektionseinheit 14 detektiert eine Perioden-Anomalie in dem Muster, das auf dem langen Körper ausgebildet ist, auf der Basis der Periode, die von der Perioden-Berechnungseinheit 13 berechnet wird. Beispielsweise bestimmt die Anomalie-Detektionseinheit 14, dass eine Abstandsmaß-Anomalie im Seil 1 aufgetreten ist, wenn sich die mittels der Perioden-Berechnungseinheit 13 berechnete Periode außerhalb des Referenzbereichs befindet.
Mit dem bei der vorliegenden Erfindung beschriebenen Beispiel kann eine Anomalie im Seil 1 selbst dann detektiert werden, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Seils 1 schwankt. Mit dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel kann die Berechnungsgenauigkeit des Strang-Abstandsmaßes SP verbessert werden.
Um die Wirkung von Störungen zu verringern, kann die Auswahleinheit 19 die ersten Oberflächendaten P (t, Lα) und die zweiten Oberflächendaten P (t, Lβ) mit einem Verfahren auswählen, das sich von dem oben beschriebenen Verfahren unterscheidet. Beispielsweise wählt die Auswahleinheit 19 zunächst Oberflächendaten aus, von welchen die Norm des Ähnlichkeitsvektors S gleich groß wie oder größer ist als ein Referenzwert, und zwar aus der Anzahl von M Elementen von Oberflächendaten, die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden.
Der Referenzwert wird im Voraus in der Speichereinheit 9 gespeichert. Beispielsweise ist der Referenzwert 0,3. Die Auswahleinheit 19 wählt als die ersten Oberflächendaten P (t, Lα) und die zweiten Oberflächendaten P (t, Lβ) zwei Elemente von Oberflächendaten aus, die den Winkel maximieren, der zwischen Ähnlichkeitsvektoren S gebildet wird, und zwar aus den Elementen von Oberflächendaten, deren Norm des Ähnlichkeitsvektors S gleich groß wie oder größer ist als der Referenzwert.
Jegliche bei der ersten Ausführungsform offenbarten Merkmale können auch als Merkmale verwendet werden, die nicht bei der vorliegenden Ausführungsform offenbart sind.
Dritte Ausführungsform
Wie oben beschrieben, ist ein Beispiel für einen langen Körper, der ein Detektionsobjekt der vorliegenden Detektionseinrichtung sein soll, ein Drahtseil, das in einem Fahrstuhl verwendet wird. Eine Fahrstuhlkabine ist in einem Schacht aufgehängt, beispielsweise mit einer Mehrzahl von Drahtseilen. Wenn eine Fahrstuhlkabine mit einer Mehrzahl von Drahtseilen aufgehängt ist, wirkt wünschenswerterweise die gleiche Spannung auf jedes der Drahtseile.
Wenn beispielsweise eine große Spannung auf nur ein einziges Drahtseil wirkt, tritt eine Längung im Drahtseil auf. Mit einem gelängten Drahtseil nimmt das Strang-Abstandsmaß zu. Mit anderen Worten: Eine Abstandsmaß-Anomalie tritt im Drahtseil auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem eine Mehrzahl von langen Körpern Detektionsobjekte der Detektionseinrichtung sind.
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Detektionseinrichtung zeigt, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 18 ist ein Diagramm, das den langen Körper aus Richtung eines in 17 gezeigten Pfeils A zeigt. 18 zeigt ein Beispiel, bei welchem ein Seil 21 parallel zu dem Seil 1 angeordnet ist.
Das Seil 21 bewegt sich in der Längsrichtung, auf ähnliche Weise wie das Seil 1. Beispielsweise bewegt sich das Seil 21 in +y-Richtung oder in -y-Richtung. Das Seil 21 kann sich sowohl in der +y-Richtung, als auch in der -y-Richtung bewegen. Das Seil 21 weist eine Mehrzahl von Strängen oder Kardeelen auf. Das Seil 21 wird ausgebildet, indem die Mehrzahl von Strängen gemeinsam verdrillt oder verwunden werden. Das Seil 21 weist auf dessen Oberfläche das gleiche Muster auf wie das Muster, das auf der Oberfläche des Seils 1 ausgebildet ist.
Beispielsweise weist die Detektionseinrichtung den Sensorkopf 2 und die Steuerung 3 auf. Beispielsweise weist der Sensorkopf 2 die Lichtquelle 4 und das Licht-Empfangselement 6 auf. In dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel strahlt die Lichtquelle 4 gleichzeitig Licht sowohl in Richtung der Oberfläche des Seils 1, als auch der Oberfläche des Seils 21 aus. 17 und 18 zeigen ein Beispiel, bei welchem die Lichtquelle 4 einen Laserstrahl aussendet, und zwar in einer Richtung, die orthogonal ist zur Längsrichtung des Seils 1 und zur Längsrichtung des Seils 21.
Das Licht, das aus der Lichtquelle 4 ausgesendet wird, trifft auf das Seil 1 und das Seil 21 mit der gleichen Höhe auf. In dem in 17 und 18 gezeigten Beispiel gilt Folgendes: Das von der Lichtquelle ausgesendete Licht 4 trifft linear auf, und zwar ausgehend von einem Ende auf der einen Seite zu einem Ende auf der anderen Seite des Seils 1, so dass es das Seil 1 überstreicht. Auf ähnliche Weise trifft das Licht, das aus der Lichtquelle 4 ausgesendet wird, linear von einem Ende auf der einen Seite zu einem Ende auf der anderen Seite des Seils 21 auf, so dass es das Seil 21 überstreicht.
Das Licht-Empfangselement 6 empfängt das Licht, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert wird, zwischen dem von der Lichtquelle 4 ausgesendeten Licht. Das Licht-Empfangselement 6 empfängt außerdem das Licht, das von der Oberfläche des Seils 21 reflektiert wird, zwischen dem von der Lichtquelle 4 ausgesendeten Licht. Das Licht-Empfangselement 6 ist in Bezug auf die Richtung, in welcher die Lichtquelle 4 das Licht ausstrahlt, schräg angeordnet.
Das Licht-Empfangselement 6 empfängt das Licht, das schräg unter einem gewissen Winkel in Bezug auf die Längsrichtung des Seils 1 reflektiert wird, zwischen dem Licht von der Lichtquelle 4, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert wird. Auf ähnliche Weise empfängt das Licht-Empfangselement 6 das Licht, das schräg unter einem gewissen Winkel in Bezug auf die Längsrichtung des Seils 1 reflektiert wird, zwischen dem Licht von der Lichtquelle 4, das von der Oberfläche des Seils 21 reflektiert wird.
Das Licht a, wie in 17 und 18 gezeigt, ist Licht, das in Richtung des Seils 1 von der Lichtquelle 4 ausgesendet wird. Beispielsweise trifft das Licht a auf die Oberfläche des Seils 1 bei y = L1. Das Licht b und das Licht c werden unter einem Winkel reflektiert, bei welchem das Licht von dem Licht-Empfangselement 6 empfangen wird, und zwar unter dem Licht a, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert wird. Wenn das Licht-Empfangselement 6 das Licht b, das Licht c und dergleichen empfängt, dann bezieht der Sensorkopf 2 Daten, die eine Querschnittsform des Bereichs darstellen, der von dem Licht aus der Lichtquelle 4 in dem Seil 1 getroffen wird, und zwar als erste Oberflächendaten.
Auf ähnliche Weise ist das Licht g, wie in den 17 und 18 gezeigt, Licht, das in Richtung des Seils 21 von der Lichtquelle 4 ausgesendet wird. Beispielsweise trifft das Licht g auf die Oberfläche des Seils 21 bei y = L1. Das Licht h und das Licht i werden unter einem Winkel reflektiert, bei welchem das Licht von dem Licht-Empfangselement 6 empfangen wird, und zwar unter dem Licht g, das von der Oberfläche des Seils 21 reflektiert wird. Wenn das Licht-Empfangselement 6 das Licht h, das Licht i und dergleichen empfängt, dann bezieht der Sensorkopf 2 Daten, die eine Querschnittsform des Bereichs darstellen, der von dem Licht aus der Lichtquelle 4 in dem Seil 21 getroffen wird, und zwar als zweite Oberflächendaten.
19 ist ein Diagramm, das ein Verarbeitungsverfahren eines Licht-Empfangsbilds zeigt, das von dem Licht-Empfangselement 6 bezogen wird. Die obere Hälfte von 19 zeigt ein Licht-Empfangsbild des Licht-Empfangselements 6. Die untere Hälfte von 19 zeigt erste Oberflächendaten P3 und zweite Oberflächendaten P4, die aus dem Licht-Empfangsbild des Licht-Empfangselements 6 konvertiert worden sind.
Die Abszisse in der unteren Hälfte von 19 zeigt, dass jedes von den ersten Oberflächendaten P3 und den zweiten Oberflächendaten P4 eine Mehrzahl von Datenelementen in der x-Richtung aufweist. Die Anzahl von Datenelementen, die in den Oberflächendaten enthalten sind, wird willkürlich bestimmt.
20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Steuerung 3 zeigt. Die Steuerung 3 weist beispielsweise Folgendes auf: die Speichereinheit 9, die Daten-Verarbeitungseinheit 10, die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11, die Phasen-Berechnungseinheit 12 und die Anomalie-Detektionseinheit 14. Die Steuerung 3 braucht nicht die Daten-Verarbeitungseinheit 10 aufzuweisen. Die Steuerung 3 kann außerdem die Abschalteinheit oder Deaktivierungseinheit 17 und die Anomalie-Detektionseinheit 18 aufweisen.
Die ersten Referenzdaten Refl und die zweiten Referenzdaten Ref2 sind in der Speichereinheit 9 gespeichert. Beispielsweise können die ersten Referenzdaten Refl durch eine Matrix mit n Reihen und 1 Spalte ausgedrückt werden. Die zweiten Referenzdaten Ref2 können durch eine Matrix mit n Reihen und 1 Spalte ausgedrückt werden.
Die Daten-Verarbeitungseinheit 10 verarbeitet z. B. die ersten Oberflächendaten, die vom Sensorkopf 2 empfangen werden, und gibt die verarbeiteten Daten als endgültige erste Oberflächendaten aus. Die Daten-Verarbeitungseinheit 10 verarbeitet z. B. die zweiten Oberflächendaten, die vom Sensorkopf 2 empfangen werden, und gibt die verarbeiteten Daten als endgültige zweite Oberflächendaten aus.
Die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet eine Ähnlichkeit zwischen den Oberflächendaten und den Referenzdaten. Beispielsweise berechnet die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 als erste Ähnlichkeit einen Korrelationskoeffizienten ρ1 (t, L1 (P3)) zwischen den ersten Oberflächendaten P3 (t, L1), die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden, und den ersten Referenzdaten Refl. Die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet als zweite Ähnlichkeit einen Korrelationskoeffizienten ρ2 (t, L1 (P3)) zwischen den ersten Oberflächendaten P3 (t, L1), die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden, und den zweiten Referenzdaten Ref2.
Die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet als dritte Ähnlichkeit einen Korrelationskoeffizienten ρ1 (t, L1 (P4)) zwischen den zweiten Oberflächendaten P4 (t, L1), die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden, und den ersten Referenzdaten Refl. Die Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet als vierte Ähnlichkeit einen Korrelationskoeffizienten ρ2 (t, L1 (P4)) zwischen den zweiten Oberflächendaten P4 (t, L1), die aus der Daten-Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben werden, und den zweiten Referenzdaten Ref2.
21 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Funktion der Phasen-Berechnungseinheit 12. Die Phasen-Berechnungseinheit 12 berechnet einen Ablenkwinkel eines Ähnlichkeitsvektors S als eine Phase θ. In dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel berechnet die Phasen-Berechnungseinheit 12 eine Phase θ3 (t, L1) eines Ähnlichkeitsvektors S3 (t, L1), der mit den ersten Oberflächendaten zusammenhängt. Der Ähnlichkeitsvektor S3 (t, L1) ist ein Vektor, der - als Elemente - den Korrelationskoeffizienten ρ1 (t, L1 (P3)) und den Korrelationskoeffizienten ρ2 (t, L1 (P3)) hat, die von der Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet werden.
Die Phase θ3 (t, L1) ist ein Ablenkwinkel des Ähnlichkeitsvektors S3 (t, L1). Außerdem berechnet die Phasen-Berechnungseinheit 12 eine Phase θ4 (t, L1) eines Ähnlichkeitsvektors S4 (t, L1), der mit den zweiten Oberflächendaten zusammenhängt. Der Ähnlichkeitsvektor S4 (t, L1) ist ein Vektor, der - als Elemente - den Korrelationskoeffizienten ρ1 (t, L1 (P4)) und den Korrelationskoeffizienten ρ2 (t, L1 (P4)) hat, die von der Ähnlichkeits-Berechnungseinheit 11 berechnet werden. Die Phase θ4 (t, L1) ist ein Ablenkwinkel des Ähnlichkeitsvektors S4 (t, L1).
Wenn eine Fahrstuhlkabine in einem Schacht mittels des Seils 1 und des Seils 21 aufgehängt ist, sind die Geschwindigkeit, mit welcher sich das Seil 1 bewegt, und die Geschwindigkeit, mit welcher sich das Seil 21 bewegt, die gleichen. Wenn das Strang-Abstandsmaß des Seils 1 und das Strang-Abstandsmaß des Seils 21 gleich sind, ist der Winkel, der von dem Ähnlichkeitsvektor S3 (t, L1) und dem Ähnlichkeitsvektor S4 (t, L1) ausgebildet wird, konstant, und zwar ungeachtet der oben beschriebenen Geschwindigkeit. Der Winkel, der von dem Ähnlichkeitsvektor S3 (t, L1) und dem Ähnlichkeitsvektor S4 (t, L1) ausgebildet wird, ist eine Differenz, oder - mit anderen Worten - eine Phasendifferenz zwischen der Phase θ4 (t, L1) und der Phase θ3 (t, L1).
In dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel detektiert die Anomalie-Detektionseinheit 14, dass eine Anomalie im Seil 1 oder im Seil 21 aufgetreten ist, auf der Basis der Phase θ4 (t, L1) und der Phase θ3 (t, L1), die von der Phasen-Berechnungseinheit 12 berechnet werden. Beispielsweise detektiert die Anomalie-Detektionseinheit 14 eine Perioden-Anomalie in dem Muster, das auf der Oberfläche des Seils 1 ausgebildet ist, oder in dem Muster, das auf der Oberfläche des Seils 21 ausgebildet ist. Beispielsweise wird ein Referenzbereich zum Bestimmen, dass die Periode des Musters normal ist, im Voraus in der Speichereinheit 9 gespeichert.
Die Anomalie-Detektionseinheit 14 bestimmt, dass eine Abstandsmaß-Anomalie weder im Seil 1, noch im Seil 21 aufgetreten ist, wenn die Differenz zwischen der Phase θ4 (t, L1) und der Phase θ3 (t, L1) innerhalb des Referenzbereichs liegt. Die Anomalie-Detektionseinheit 14 bestimmt, dass eine Abstandsmaß-Anomalie in irgendeinem von dem Seil 1 und dem Seil 21 aufgetreten ist, wenn die Differenz zwischen der Phase θ4 (t, L1) und der Phase θ3 (t, L1) nicht innerhalb des Referenzbereichs liegt.
Bei dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel kann die Detektionseinrichtung eine Mehrzahl von langen Körpern als Detektionsobjekte detektieren. Bei dem bei der vorliegenden Erfindung beschriebenen Beispiel kann außerdem das Auftreten einer Anomalie selbst dann detektiert werden, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Seils 1 und des Seils 21 schwankt.
In dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel gilt Folgendes: Wenn die Steuerung 3 außerdem die Anomalie-Detektionseinheit 18 aufweist, detektiert die Anomalie-Detektionseinheit 18, dass eine Anomalie in dem Muster des Seils 1 aufgetreten ist, und zwar auf der Basis der Norm des Ähnlichkeitsvektors S3 (t, L1). Die Anomalie-Detektionseinheit 18 detektiert beispielsweise, dass eine Anomalie in dem Muster des Seils 1 aufgetreten ist, wenn die Norm des Ähnlichkeitsvektors S3 (t, L1) außerhalb des normalen Bereichs liegt. Außerdem detektiert die Anomalie-Detektionseinheit 18, dass eine Anomalie im Muster des Seils 21 aufgetreten ist, auf der Basis der Norm des Ähnlichkeitsvektors S4 (t, L1). Die Anomalie-Detektionseinheit 18 detektiert beispielsweise, dass eine Anomalie in dem Muster des Seils 21 aufgetreten ist, wenn die Norm des Ähnlichkeitsvektors S4 (t, L1) außerhalb des normalen Bereichs liegt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, bei welchem das Licht, das aus der Lichtquelle 4 ausgesendet wird, auf das Seil 1 und das Seil 21 mit der gleichen Höhe auftrifft. Falls der Sensorkopf 2 dazu imstande ist, Elemente von Oberflächendaten mit verschiedenen Höhen zu beziehen, gilt Folgendes: Selbst in dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Beispiel kann die Steuerung 3 außerdem die Perioden-Berechnungseinheit 13, die Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 und die Positions-Berechnungseinheit 16 aufweisen.
In einem solchen Fall gilt beispielsweise Folgendes: Der Sensorkopf 2 weist die Lichtquelle 4, die Lichtquelle 5, das Licht-Empfangselement 6 und das Licht-Empfangselement 7 auf. Die Lichtquelle 4 bestrahlt die Oberfläche des Seils 1 mit Licht. Das Licht-Empfangselement 6 empfängt das Licht, das von der Oberfläche des Seils 1 reflektiert wird, zwischen dem von der Lichtquelle 4 ausgesendeten Licht. Die Lichtquelle 5 bestrahlt die Oberfläche des Seils 21 mit Licht.
Das von der Lichtquelle 5 ausgesendete Licht trifft auf das Seil 21 an einer Position auf, die um einen gewissen Abstand in Richtung der y-Achse von der Position getrennt ist, wo das Licht aus der Lichtquelle 4 auf das Seil 1 auftrifft. Das Licht-Empfangselement 7 empfängt das Licht, das von der Oberfläche des Seils 21 reflektiert wird, zwischen dem von der Lichtquelle 5 ausgesendeten Licht. Der Sensorkopf 2 kann die Kamera 20 aufweisen.
Außerdem berechnet die Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 die Bewegungsgeschwindigkeit des Seils 1 und des Seils 21 auf der Basis der Phase θ (t, L1) und der Phase θ (t, L2), die von der Phasen-Berechnungseinheit 12 berechnet werden. In diesem Beispiel bezeichnet L2 die Höhe, auf welcher das Licht von der Lichtquelle 5 auf das Seil 21 auftrifft. Die Positions-Berechnungseinheit 16 berechnet die Position einer detektierten Anomalie an dem Seil 1 oder an dem Seil 21 auf der Basis eines Bewegungsabstands in dem Moment, zu welchem die Anomalie durch die Anomalie-Detektionseinheit 14 detektiert wird.
Jegliche der bei der ersten oder zweiten Ausführungsform offenbarten Merkmale können auch als Merkmale verwendet werden, die nicht bei der vorliegenden Ausführungsform offenbart sind.
Vierte Ausführungsform
Ein Fahrstuhl, auf welchen die vorliegende Detektionseinrichtung anwendbar ist, schließt einen Regler zum Detektieren der Geschwindigkeit der Kabine ein. Beispielsweise weist der Regler ein Reglerseil, eine Regler-Seilscheibe und einen Encoder auf. Das Reglerseil ist um die Regler-Seilscheibe gewickelt und bewegt sich einhergehend mit der Kabine des Fahrstuhls. Mit anderen Worten: Wenn sich die Kabine bewegt, bewegt sich auch das Reglerseil. Außerdem rotiert die Regler-Seilscheibe, wenn sich das Reglerseil bewegt. Der Encoder gibt ein Rotationssignal gemäß der Rotationsrichtung und der Rotationsgeschwindigkeit der Regler-Seilscheibe aus. Das Rotationssignal, das von dem Encoder ausgegeben wird, wird verwendet, um die Kabine zu steuern.
In den Beispielen, die bei der ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben sind, berechnet die Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 eine Bewegungsgeschwindigkeit V des Seils 1. Wenn die Kabine des Fahrstuhls mit dem Seil 1 aufgehängt ist, stimmt die Bewegungsgeschwindigkeit V des Seils 1 mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Kabine überein. Daher kann bei dem Aufzug die Geschwindigkeit der Kabine unter Verwendung der Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 anstelle des Reglers detektiert werden. In einem solchen Fall braucht der Fahrstuhl den Regler nicht aufzuweisen. Alternativ kann in dem Fahrstuhl die Geschwindigkeit der Kabine unter Verwendung der Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 15 zusammen mit dem Regler detektiert werden.
Mit einem Regler kann ein Detektionsfehler infolge von Schlupf auftreten, der zwischen dem Reglerseil und der Regler-Seilscheibe erzeugt wird. Mit einem Regler kann ein Detektionsfehler infolge der Abnutzung der Regler-Seilscheibe auftreten. Mit der vorliegenden Detektionseinrichtung kann indessen das Beziehen von Oberflächendaten auf kontaktlose Weise verwirklicht werden. Daher kann die Geschwindigkeit der Kabine genau detektiert werden. Außerdem kann die Konfiguration des Fahrstuhls vereinfacht werden, wenn nicht länger ein Bedarf besteht, dass ein Regler zur Verfügung gestellt wird.
Jeder der Einheiten, die mit den Bezugszeichen 9 bis 19 bezeichnet ist, stellt eine Funktion dar, die in der Steuerung 3 enthalten ist. 22 ist ein Diagramm, das die Hardware-Konfiguration der Steuerung 3 zeigt. Beispielsweise weist die Steuerung 3 als Hardware-Ressourcen eine Schaltung auf, die einen Prozessor 22 und einen Speicher 23 enthält. Die in der Speichereinheit 9 enthaltene Funktion wird mittels des Speichers 23 verwirklicht. Die Steuerung 3 verwirklicht die Funktion von jeder der Einheiten, die mit den Bezugszeichen 10 bis 19 bezeichnet ist, indem sie den Prozessor 22 dazu veranlasst, ein im Speicher 23 gespeichertes Programm auszuführen.
Der Prozessor 22 wird auch als eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), ein zentraler Prozessor, eine Verarbeitungseinrichtung, eine arithmetische Einrichtung, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer oder ein digitaler Signalprozessor (DSP) bezeichnet. Als Speicher 23 können ein Halbleiterspeicher, eine Magnetplatte, eine flexible Scheibe, eine optische Scheibe, eine Compact Disc, eine Mini Disc oder eine DVD verwendet werden. Halbleiterspeicher, die verwendet werden können, sind z.B. ein RAM, ein ROM, ein Flash-Speicher, ein EPROM und ein EEPROM.
Ein Teil der Funktionen oder sämtliche Funktionen, die in der Steuerung 3 enthalten sind, kann in Hardware verwirklicht sein. Als Hardware zum Verwirklichen der Funktionen der Steuerung 3 kann eine einzelne Schaltung, eine zusammengesetzte Schaltung, ein programmierter Prozessor, ein parallel-programmierter Prozessor, ein ASIC, ein FPGA oder eine Kombination daraus verwendet werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Detektionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann als eine Einrichtung zum Detektieren eines langen Körpers verwendet werden, der auf dessen Oberfläche ein periodisches Muster aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Seil
2: Sensorkopf
3: Steuerung
4: Lichtquelle
5: Lichtquelle
6: Licht-Empfangselement
7: Licht-Empfangselement
8: Signalleitung
9: Speichereinheit
10: Daten-Verarbeitungseinheit
11: Ähnlichkeits-Berechnungseinheit
12: Phasen-Berechnungseinheit
13: Perioden-Berechnungseinheit
14: Anomalie-Detektionseinheit
15: Geschwindigkeits-Berechnungseinheit
16: Positions-Berechnungseinheit
17: Deaktivierungseinheit
18: Anomalie-Detektionseinheit
19: Auswahleinheit
20: Kamera
21: Seil
22: Prozessor
23: Speicher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/108173 A1 [0003]

Claims

Detektionseinrichtung, die Folgendes aufweist: - eine Daten-Bezugseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Oberflächendaten und zweite Oberflächendaten eines langen Körpers bezieht, der ein periodisches Muster auf dessen Oberfläche hat; - eine Speichereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Referenzdaten und zweite Referenzdaten speichert; - eine Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine erste Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, eine zweite Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet, eine dritte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, und eine vierte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet; - eine Phasen-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie als eine erste Phase einen Ablenkwinkel eines ersten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die erste Ähnlichkeit und die zweite Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat, und dass sie als eine zweite Phase einen Ablenkwinkel eines zweiten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die dritte Ähnlichkeit und die vierte Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat; - eine Perioden-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Periode eines Musters berechnet, das auf dem langen Körper ausgebildet ist, und zwar auf der Basis der ersten Phase und der zweiten Phase, die mittels der Phasen-Berechnungseinrichtung berechnet werden; und - eine erste Anomalie-Detektionseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Anomalie in dem langen Körper berechnet, und zwar auf der Basis der Periode, die mittels der Perioden-Berechnungseinrichtung berechnet wird.
Detektionseinrichtung, die Folgendes aufweist: - eine Daten-Bezugseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Mehrzahl von Elementen von Oberflächendaten eines langen Körpers bezieht, der ein periodisches Muster auf dessen Oberfläche hat; - eine Speichereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Referenzdaten und zweite Referenzdaten speichert; - eine Auswahleinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Oberflächendaten und zweite Oberflächendaten aus den Elementen von Oberflächendaten auswählt, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden; - eine Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine erste Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Auswahleinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, eine zweite Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Auswahleinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet, eine dritte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Auswahleinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, und eine vierte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Auswahleinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet; - eine Phasen-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie als eine erste Phase einen Ablenkwinkel eines ersten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die erste Ähnlichkeit und die zweite Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat, und dass sie als eine zweite Phase einen Ablenkwinkel eines zweiten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die dritte Ähnlichkeit und die vierte Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat; - eine Perioden-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Periode eines Musters berechnet, das auf dem langen Körper ausgebildet ist, und zwar auf der Basis der ersten Phase und der zweiten Phase, die mittels der Phasen-Berechnungseinrichtung berechnet werden; und - eine erste Anomalie-Detektionseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Anomalie in dem langen Körper berechnet, und zwar auf der Basis der Periode, die mittels der Perioden-Berechnungseinrichtung berechnet wird.
Detektionseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Auswahleinrichtung als die ersten Oberflächendaten und die zweiten Oberflächendaten Oberflächendaten mit der größten Norm und Oberflächendaten mit der zweitgrößten Norm eines Ähnlichkeitsvektors, der eine Ähnlichkeit mit den ersten Referenzdaten und eine Ähnlichkeit mit den zweiten Referenzdaten als Elemente hat, aus den Elementen von Oberflächendaten auswählt, die von der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden.
Detektionseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Auswahleinrichtung als die ersten Oberflächendaten und die zweiten Oberflächendaten zwei Elemente von Oberflächendaten auswählt, die den Winkel maximal machen, der zwischen Ähnlichkeitsvektoren aus Elementen von Oberflächendaten ausgebildet wird, deren Norm eines Ähnlichkeitsvektors, der eine Ähnlichkeit mit den ersten Referenzdaten und eine Ähnlichkeit mit den zweiten Referenzdaten als Elemente aufweist, gleich groß wie oder größer ist als ein Referenzwert unter den Elementen von Oberflächendaten, die von der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden.
Detektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner Folgendes aufweist: - eine Geschwindigkeits-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie die Geschwindigkeit des langen Körpers auf der Basis der ersten Phase und der zweiten Phase berechnet, die von der Phasen-Berechnungseinrichtung berechnet werden; und - eine Positions-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie auf der Basis der mittels der Geschwindigkeits-Berechnungseinheit berechneten Geschwindigkeit eine Position der Anomalie auf dem langen Körper berechnet, die von der ersten Anomalie-Detektionseinrichtung detektiert wird.
Detektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner eine zweite Anomalie-Detektionseinrichtung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie detektiert, dass eine Anomalie im Muster des langen Körpers aufgetreten ist, und zwar auf der Basis von zumindest einer von einer Norm des ersten Ähnlichkeitsvektors, der die erste Ähnlichkeit und die zweite Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet werden, als Elemente hat, und einer Norm des zweiten Ähnlichkeitsvektors, der die dritte Ähnlichkeit und die vierte Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet werden, als Elemente hat.
Detektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Daten-Bezugseinrichtung Folgendes aufweist: - eine erste Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie den langen Körper mit Licht bestrahlt; - eine zweite Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie den langen Körper mit Licht einer Wellenlänge bestrahlt, die sich von der Wellenlänge des Lichts aus der ersten Lichtquelle unterscheidet; und - ein Licht-Empfangselement, das so konfiguriert ist, dass es Licht aus der ersten Lichtquelle, das von dem langen Körper reflektiert worden ist, und Licht aus der zweiten Lichtquelle empfängt, das von dem langen Körper reflektiert worden ist.
Detektionseinrichtung, die Folgendes aufweist: - eine Daten-Bezugseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Oberflächendaten eines ersten langen Körpers, der ein periodisches Muster auf dessen Oberfläche hat, und zweite Oberflächendaten eines zweiten langen Körpers bezieht, der das gleiche periodische Muster auf dessen Oberfläche hat wie dasjenige, das auf der Oberfläche des ersten langen Körpers ausgebildet ist; - eine Speichereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie erste Referenzdaten und zweite Referenzdaten speichert; - eine Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine erste Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, eine zweite Ähnlichkeit zwischen den ersten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet, eine dritte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den ersten Referenzdaten berechnet, und eine vierte Ähnlichkeit zwischen den zweiten Oberflächendaten, die mittels der Daten-Bezugseinrichtung bezogen werden, und den zweiten Referenzdaten berechnet; - eine Phasen-Berechnungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie als eine erste Phase einen Ablenkwinkel eines ersten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die erste Ähnlichkeit und die zweite Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat, und dass sie als eine zweite Phase einen Ablenkwinkel eines zweiten Ähnlichkeitsvektors berechnet, der die dritte Ähnlichkeit und die vierte Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet worden sind, als Elemente hat; und - eine erste Anomalie-Detektionseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie detektiert, dass eine Anomalie in dem ersten langen Körper oder in dem zweiten langen Körper aufgetreten ist, und zwar auf der Basis der ersten Phase und der zweiten Phase, die mittels der Phasen-Berechnungseinrichtung berechnet wird.
Detektionseinrichtung nach Anspruch 8, die ferner eine zweite Anomalie-Detektionseinrichtung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie detektiert, dass eine Anomalie im Muster des ersten langen Körpers aufgetreten ist, und zwar auf der Basis einer Norm des ersten Ähnlichkeitsvektors, der die erste Ähnlichkeit und die zweite Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet werden, als Elemente hat, und detektiert, dass eine Anomalie im Muster des zweiten langen Körpers aufgetreten ist, und zwar auf der Basis einer Norm des zweiten Ähnlichkeitsvektors, der die dritte Ähnlichkeit und die vierte Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet werden, als Elemente hat.
Detektionseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Daten-Bezugseinrichtung Folgendes aufweist: - eine Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie den ersten langen Körper und den zweiten langen Körper mit Licht bestrahlt; und - ein Licht-Empfangselement, das so konfiguriert ist, dass es Licht aus der Lichtquelle, das von dem ersten langen Körper reflektiert worden ist, und Licht aus der Lichtquelle empfängt, das von dem zweiten langen Körper reflektiert worden ist.
Detektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die ferner eine Deaktivierungseinrichtung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie die Anomalie-Detektion durch die erste Anomalie-Detektionseinrichtung deaktiviert, und zwar auf der Basis von zumindest einer von einer Norm des ersten Ähnlichkeitsvektors, der die erste Ähnlichkeit und die zweite Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet werden, als Elemente hat, und einer Norm des zweiten Ähnlichkeitsvektors, der die dritte Ähnlichkeit und die vierte Ähnlichkeit, die mittels der Ähnlichkeits-Berechnungseinrichtung berechnet werden, als Elemente hat.