JP2002205875A

JP2002205875A - 線状体の巻き取り方法および巻き取り装置

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Publication number: JP2002205875A
Application number: JP2001001411A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ishii; 宏幸石井; Yoshihiro Oka; 義浩岡; Riyouei Oka; 涼英岡; Koichi Nakajima; 剛一中島; Shigeki Yasui; 繁騎安井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2002-07-23

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、画像処理を用いて線状体を巻き取る
方法において、ドラム鍔部でのターン巻き取り時に発生
し易い巻き乱れ、表面に螺旋状の溝がある線状体の乗上
げ、を防止する巻き取り方法および装置を提供する。【解決手段】線状体５の巻き取り状態の画像から線状体
５の巻き取り点位置および巻き取り状態を検出し、この
検出値に基づいてガイドローラ４、ドラム１を制御して
線状体５を巻き取る方法に加え、接触式ドラム鍔位置計
測装置８を用いて、巻き取り中の線状体５とドラムの鍔
２との距離を把握し、予め決められた距離になった時、
巻き取りのターン制御指令を行い整列巻きを実施する。
また、表面に螺旋状の溝がある線状体５を巻き取る場合
の乗り上げを防ぐためには、噛み込み防止チューブ１５
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電線、ケーブル、
鋼線、等の線状体をドラムに整列巻き取りする方法およ
び巻き取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電線、ケーブル、鋼線、等の線状体の整
列巻き取りを制御する技術として、リミットスイッチ
を用いるもの、巻き取り状態を画像処理して、整列巻
き取りを制御するもの、がある。前者の技術にも種々
工夫されたものがあるが、メカニカルなものでありドラ
ムの鍔部以外の部分での巻き取り状態のフィードバック
が出来ず、目飛び(巻き取り中の線状体間に隙間が発生
する)、乗り上げ(巻き取り中の線状体が直前に巻かれた
線状体の上に重なる)、等の不具合が発生し易い。ここ
では、後者の画像処理を利用した従来技術の何点かに
ついて以下述べる。

【０００３】特開平１―２０３１７４号公報(以後、Ａ
号公報と称す)に画像処理技術を利用した線状体の巻き
取り方法が開示されている。その技術は、巻き取られて
いる線状体の状態を周期的に静止画像として捕らえ、最
新の静止画像とその前の静止画像とをカーソルで比較検
出し、その比較検出値に基づいてガイドローラ又はドラ
ムの制御動作の修正を行うものである。

【０００４】特開平４―１６４６４号公報(以後、Ｂ号
公報と称す)にも、画像処理技術を利用した線状体の整
列巻き取り方法の技術が開示されている。線状体が巻装
されている箇所に特定角度から照明光をあて、その線状
体の巻き込み点近傍を撮像し、その撮像した画像に基づ
いて所定の演算処理をおこない、線状体巻き込み点近傍
の下層部における線状体間の谷部の陰影を検出する。そ
して、この谷部の陰影の軌跡に沿って線状体巻き込み点
を一致させていくように逐一位置決めをし、線状体の整
列巻きをするものである。

【０００５】また、特開平８―１８８３３３号公報(以
後、Ｃ号公報と称す)に次の技術が開示されている。線
状体の巻き取り状態を２値化した静止画像として捕ら
え、この静止画像における線状体の最高点からｄ／ｘ
(ｄ＝画像上での線状体径、ｘ＝任意の数値)だけ低い位
置をモニタリングラインとし、同ライン上の明暗パター
ンから巻き取り点および巻き取り状態を定量的に検出す
る。そして、この検出値に基づいてガイドローラを線状
体の巻き取り点よりドラム軸方向に所定幅遅らせた状態
に数値制御して線状体を巻き取る方法である。

【０００６】尚、このＣ号公報には、現物の線状体と背
景部の境界における明度の変化率と、ドラムの鍔に映っ
た線状体の反射像と背景部の境界における明度の変化率
を算出し、両変化率の違いからドラムの鍔部を検出し、
巻き取り点とドラム鍔部の距離が所定幅以下になった
時、ターン制御を開始する技術も開示されている。

【０００７】

【発明が解決しょうとする課題】前述の画像処理を利用
した線状体の巻き取り方法の技術には、いくつかの問題
点が残されている。即ち、通常は、ドラム中央部での目
飛び、乗り上げ、等の巻き乱れは比較的発生し難く、ド
ラム鍔部での線状体のターン巻き取り時にトラブルが生
じ易い。このドラム鍔部での線状体のターン巻き取りの
技術について、Ａ号公報やＢ号公報の技術では、現物の
線状体とドラム鍔部に映った鏡像の線状体を区別でき
ず、ドラム鍔近傍でのターン制御の技術は開示されてい
ない。

【０００８】一方、Ｃ号公報の技術では、現物の線状体
とドラムの鍔部に映った鏡像の線状体の判別をし、ター
ン制御をする技術は開示されている。しかし、ドラム鍔
表面に光沢があり光の反射率が高い場合は、現物の線状
体と背景との明度の変化率と、ドラム鍔表面に映った鏡
像の線状体と背景との明度の変化率に差がなく、現物の
線状体とドラム鍔表面に映った鏡像の線状体との判別を
行うことが難しいことがある

【０００９】また別の問題点として、通常は、線状体を
隙間なく整列して巻き取る場合、ガイドローラを線状体
の巻き取り点よりも所定幅遅れた位置に保持して巻き取
る。そのため、線状体表面に複数の螺旋状の溝がある
と、直前に巻き取られた線状体の溝(凹凸)と、巻き取り
中の線状体の溝(凹凸)とが噛み合い、乗り上げが非常に
生じ易い。この不具合の可能性は、Ａ号公報、Ｂ号公
報、Ｃ号公報いずれの技術の場合も同じである。

【００１０】本発明は画像処理を用いて線状体を巻き取
る方法において、前述のような現物の線状体とドラム鍔
部の鏡像との判別不能から生じ易いドラム鍔部でのター
ン巻き取り時の巻き乱れ、表面に螺旋状の溝のある線状
体の巻き取り時の乗り上げ問題、等が発生しない線状体
の巻き取り方法および巻き取り装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】線状体の巻き取り状態を
画像として捕らえ、この画像から線状体の巻き取り点位
置および巻き取り状態を検出し、この検出値に基づい
て、ガイドローラおよびドラムの軸方向位置と送り速度
を制御して線状体を巻き取る方法に加え、接触式ドラム
鍔位置計測装置を用いる。そして、この接触式ドラム鍔
位置計測装置を用いて、巻き取り中の線状体とドラムの
鍔位置との距離を把握し、予め決められた距離になった
時ドラム鍔部でのターン直前と認識し、線状体のターン
制御をする。また、表面に螺旋状の溝がある線状体を巻
き取る時、線状体の乗り上げを防ぐために噛み込み防止
チューブを用いる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。図１は本発明装置概要の斜視図である。
本発明装置にはドラム１とカメラ３およびガイドローラ
４が備えられている。ドラム１は装置本体にスライダ
(図示せず)を介して懸架されており、モータで駆動され
る送りねじにより軸方向左右に送られるようになってい
る。そして、線状体５の巻き取りはドラム軸を回転する
モータ６を駆動して行われる。

【００１３】カメラ３はドラム１の巻き胴部を見下ろす
ようにカメラ架台７に固定され、線状体５とその背景を
画像の中心に捕らえる。このカメラ３はドラム軸方向に
は移動しないが、上下への首振り機構が設けられ、常時
巻き取り点(巻き取られている線状体の中心位置)を画像
で捕らえられるようになっている。

【００１４】ガイドローラ４は、送られてきた線状体５
を挟持してドラム１に案内する一対の棒状体で、カメラ
架台７と共に装置本体に縣架されており、巻き乱れが発
生しそうになった時、それを防止するようにモータで駆
動される送りねじで、ドラム軸方向左右に移動できるよ
うになっている。

【００１５】図２に線状体巻き取りの制御手順を示す。
カメラ３からの画像信号はイメージメモリ１０に記憶さ
れ、モニタ１１に表示される。そして、イメージメモリ
１０に取り込まれた画像を「しきい値」による明暗で白
と黒の２値化画像とし、線状体５と背景部とを明確に区
別できるように処理して、そのデータを演算装置１２に
送る。

【００１６】図３に２値化した画像を示す。画像処理で
撮像された線状体の頂点位置を検出し、隣り合った頂点
同士とのＸ（横方向）、Ｙ(縦方向)距離を把握すること
で線状体の巻き取り点位置および巻き状態を検出する。
巻き取り中の線状体およびその前に巻き取られた線状体
の頂点の各位置を、Ｘ_n、Ｙ_n、およびＸ_n-1、Ｙ_n-1とす
ると、Ｘ方向の距離は、ΔＸ＝Ｘ_n−Ｘ_n-1、Ｙ方向の距
離は、ΔＹ＝Ｙ_n−Ｙ_n-1となる。

【００１７】ここで、線状体の巻き取り点位置および巻
き状態の判断と制御は、 (１) ΔＸ≒ｄ (ｄ＝線状体の径) ΔＹ≒０の時は、正常に巻き取られているので、そのままの条件
で巻き取りを続行する。 (２) ΔＸ>ｄ＋α ΔＹ≒０の時は、目飛び気味なので、ドラム１のトラバースを遅
くするか、または、ドラム１の回転速度を上げる。 (３) ΔＸ<ｄ−β ΔＹ>γ の時は、乗り上げが生じたので、ドラム１が１回転する
間にガイドローラ４を早送りして修正する。

【００１８】尚、線状体５の正常な巻き取り条件、目飛
び発生時のドラムのトラバース速度、回転速度の変更条
件、乗り上げ発生時のガイドローラ早送り条件、等々
は、線状体の径、巻き張力、剛性、表面の摩擦係数、等
により予め決定し演算装置に入力しておく。

【００１９】線状体５の巻き取りがドラム１の鍔２に近
づいた時、この鍔位置を検出して、巻き取りターンの信
号をだす必要があるが、この鍔位置検出の方法を図１、
図２、図３、図４(ａ)、(ｂ)を用いて説明する。図４
(ａ)、(ｂ)は接触式ドラム鍔位置計測装置８の動作を説
明する図である。図４に示す接触式ドラム鍔位置計測装
置８の支柱１３は、ドラム軸方向には移動しないが上下
に移動する機構を有しており、種々のドラム径のものへ
の対応や、或いは、線状体５がドラム１の鍔２の上部ま
で巻き太った場合、巻き取り線状体５との干渉を避ける
ためドラムの半径方向外側へ移動出来るようになってい
る。そして、ローラ９はリンク機構を介して支柱１３に
取付けられており、ドラム軸方向に動くようになってい
る。尚、エンコーダ１４でリンク機構の回転角θを検出
できるようになっている。

【００２０】図４(ａ)は、ドラム１が線状体５を巻き取
りながら軸方向に移動し、接触式ドラム鍔位置計測装置
８の先端に取付けられたローラ９に接触した時の状態を
示す。図４(ｂ)は、その後ドラム１が同方向へ移動する
と、ローラ９はリンク機構によりドラム１の軸方向移動
に追随し、ターン制御指令を出す時の状態を示す。ロー
ラ９の移動量ｄは次式で示される。ｄ＝Ｌ×sinθ (Ｌ＝リンク機構の長さ) ドラム１のローラ９に接触後の移動量ｄ寸法、即ち、接
触式ドラム鍔位置計測装置８に対するドラムの鍔２の位
置は計測把握され、リアルタイムに演算装置１２を介し
てイメージメモリ１０に転送、把握される。

【００２１】一方、カメラ３で撮像された線状体の図３
のＸ_nの位置もイメージメモリ１０で把握される。従っ
て、接触式ドラム鍔位置計測装置８のローラ９が接触す
るドラム鍔２の位置と、巻き取っている線状体のＸ_nの
位置との距離が予め設定した距離になった時、ドラム制
御信号とガイドーラ制御信号を出し巻き取りのターン制
御を行う。

【００２２】また、反対側のドラムの鍔２でのターン制
御は上記と同じ検出メカニズムである。相違点は、反対
側のドラムの鍔２が接触式ドラム鍔位置計測装置８のロ
ーラ９を反対方向へ動かし、リンク機構のエンコーダ１
４が逆の回転角θを検出した時、ドラム制御信号とガイ
ドーラ制御信号を出し巻き取りのターン制御を行う点で
ある。

【００２３】リミットスイッチを用いて鍔位置を検出し
ターン指令を出す方法もあるが、ドラムを交換する度に
リミットスイッチの位置調整をしなければならない煩雑
さがある。また、線状体と鍔との距離をリアルタイムに
把握しターン指令を出す本発明に比べ、リミットスイッ
チ方式はターン指令を出すタイミングの精度、バラツキ
の面で劣り巻き乱れが発生し易い。

【００２４】線状体の表面に螺旋状の溝が設けられてい
る場合、巻き取り中の線状体の溝(凹凸)がその直前に巻
き取った線状体の溝(凹凸)と絡み、乗り上げが非常に発
生し易い。これを防止する方法を図５を用いて説明す
る。図５は噛み込み防止用チューブを備えた装置の側面
図である。表面に螺旋状の溝がある線状体５にチューブ
１５を被せ、チューブ１５の先端部は線状体５が巻き取
られる直前まで被せられている。そして、後端部はチュ
ーブ１５が線状体５と共に巻き取られないように先端位
置を調整し、固定されるようになっている。

【００２５】このチューブ１５を用いることにより、表
面に螺旋状の溝が設けられている線状体に限らず、通常
の線状体を巻き取る場合の乗り上げ防止にも有効である
のは当然である。従って、接触式ドラム鍔位置計測装置
８と、チューブ１５を併用することによって巻き乱れ防
止に一層の効果がある。尚、チューブ１５の材質はテフ
ロン（登録商標）が表面の摩擦係数も小さく、耐摩耗性
もあるので好適であるが、線状体５に傷を付けず耐摩耗
性のあるものであれば他の材質でも構わない。また、チ
ューブ１５の肉厚は約０．２５〜０．５ｍｍくらいが好
ましく、線状体のチューブ１５への入口部と出口部の内
周部は面取りをしておくのが望ましい。

【００２６】

【発明の効果】画像処理を用いて線状体を巻き取る方法
において、接触式ドラム鍔位置計測装置を用いて巻き取
り中の線状体とドラムの鍔位置を正確に把握し、線状体
とドラムの鍔との距離が予め決めた寸法になった時、タ
ーン制御指令をだすことにより、ドラム鍔部でのターン
巻き取り時に最も発生し易い乗り上げ、目飛び等のトラ
ブルを防止できる。

【００２７】また、表面に螺旋状の溝がある線状体を巻
き取る場合、巻き取り点近傍まで線状体にチューブを被
せることにより、螺旋状の溝がある線状体は勿論、通常
の線状体を巻き取る場合も、乗り上げは完全に防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置概要の斜視図である。

【図２】本発明による線状体巻き取りの制御手順を示す
図である。

【図３】線状体の巻き取り状態の画像を２値化した図で
ある。

【図４】接触式ドラム鍔位置計測装置の動作を説明する
図である。

【図５】本発明による線状体巻き取り時の乗り上げ防止
装置の側面図である。

【符号の説明】

１．ドラム２．鍔３．カメラ４．ガイドローラ５．線状体６．モータ７．カメラ架台８．接触式ドラム鍔位置計測装置９．ローラ１０．イメージメモリ１１．モニタ１２．演算装置１３．支柱１４．エンコーダ１５．チューブ

フロントページの続き (72)発明者岡涼英大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者中島剛一神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者安井繁騎神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内Ｆターム(参考） 3F056 CA01 CA03 CA04 CB06 CB07 CB10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線状体の巻き取り状態を画像として捕ら
え、この画像から線状体の巻き取り点位置及び巻き状態
を検出し、この検出値に基づいてガイドローラおよびド
ラムの軸方向位置と送り速度を制御して、線状体を巻き
取る方法において、接触式ドラム鍔位置計測装置を用い
て、巻き取り中の線状体とドラムの鍔位置との距離を把
握し、予め決められた距離になった時、線状体のターン
制御をすることを特徴とする線状体の巻き取り方法。
【請求項２】線状体の巻き取り状態を画像として捕ら
え、この画像から線状体の巻き取り点位置及び巻き状態
を検出し、この検出値に基づいてガイドローラおよびド
ラムの軸方向位置と送り速度を制御して、線状体を巻き
取る方法において、噛み込み防止チューブを用いて、線
状体の乗り上げを防止することを特徴とする線状体の巻
き取り方法。
【請求項３】前記接触式ドラム鍔位置計測装置を用い
て、巻き取り中の線状体とドラムの鍔位置との距離を把
握し、予め決められた距離になった時、線状体のターン
制御をすることを特徴とする請求項２に記載の線状体の
巻き取り方法。
【請求項４】線状体を巻き取る機構と、線状体の巻き取
り点近傍を撮像するカメラと、撮像した画像から線状体
の巻き取り点位置及び巻き状態を検出するイメージメモ
リと、この検出値に基づいてガイドローラおよびドラム
の軸方向位置と送り速度を算出し指示する演算装置と、
前記指示に基づいてガイドローラおよびドラムの軸方向
位置と送り速度を制御する制御盤と、前記接触式ドラム
鍔位置計測装置を用いて巻き取り中の線状体とドラムの
鍔位置との距離を把握する機構と、前記噛み込み防止チ
ューブを用いて線状体の乗り上げを防止する機構と、を
備えることを特徴とする線状体の巻き取り装置。