JP2009057126A - エレベータ用ロープの変形検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エレベータ用ロープに照射した光線の反射光であってもその輪郭を明確にし、光線にかかる信号処理を明確にして当該エレベータ用ロープの変形を自動的に検出できるエレベータ用ロープの変形検出装置を提供する。
【解決手段】エレベータ用ロープの変形検出装置は、ロープ25(ケーブル)に対してレーザー光を照射するレーザー発振器21(光線照射器)と、レーザー発振器21から照射した光線とその反射光L(レーザーマーカー)とが角度θをなす位置に設けられ、レーザー発振器21から照射するレーザー光がロープ25で反射した反射光Lを撮像し、撮像した画像を出力するCCDカメラ22(撮像器)と、CCDカメラ22から出力された画像を受信し、受信した画像のうちでレーザー光にかかる画素に不連続部分が有ればロープ25に変形が生じたことを検出する変形検出器10とを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、エレベータ用ロープ(ワイヤーロープ)の変形(含む損傷)を検出する装置に関する。
従来では、乗りかごと、当該乗りかごの昇降を制御する制御装置との間を接続する信号ケーブルに対し、X線を照射して透過したX線を撮像し、撮像した映像を受像器に映し出すX線探傷装置が開示されている(例えば特許文献1を参照)。
また、レーザ光測定センサ及び工業用テレビカメラからの信号を処理し、表示装置にワイヤロープの摩耗、素線切れ、変形などに関する情報を表示する線条部材検査装置が開示されている(例えば特許文献2を参照)。
特開平11−083765号公報 特開平07−260708号公報(特に段落0023)
しかし、X線探傷装置を用いて信号ケーブルの探傷を検出するには、検査者が受像器に映し出された信号ケーブルの映像を見て探傷を検出(判断)しなければならない。撮像した映像を一旦VTR装置に記録しておき、その後に受像器に映し出す場合も同様である。このように検出に人間が関与しているので、探傷を見逃して検出できない場合や、ゴミ等が付着していた場合には探傷がX線に現れない場合などもある。
また、線条部材検査装置に備えるレーザ光測定センサは、ワイヤロープまでの距離を測定するセンサである(特許文献2の段落0019)。同じく工業用テレビカメラは、ワイヤロープ101の外観を撮影する(特許文献2の段落0019)。このレーザ光測定センサで測定した距離と、工業用テレビカメラで撮影したワイヤロープの外観画像とによって、どのように処理を行ってワイヤロープの摩耗、素線切れ、変形などに関する情報を表示するのか不明である。
一方、ある一定の位置からエレベータ用ロープに単に光線を照射して反射光を撮像しようとしても、断面が円形をなすエレベータ用ロープ(特に素線)では軸方向に沿ってひと筋の反射光が生じるだけであり、他の部位は反射角が合わないために捉えられない。そのため、一般的な検出方法では反射光を撮像してもエレベータ用ロープの輪郭が分からず、結果としてエレベータ用ロープの損傷を検出するのも困難である。
本発明は上述した点に鑑みてなしたものであり、エレベータ用ロープに照射した光線の反射光であってもその輪郭を明確にし、光線にかかる信号処理を明確にして当該エレベータ用ロープの変形を自動的に検出できるエレベータ用ロープの変形検出装置を提供することを目的とする。
(1)課題を解決するための手段(以下では単に「解決手段」と呼ぶ。)1は、エレベータ用ロープに生じた変形(損傷を含む。以下同様である。)を検出するエレベータ用ロープの変形検出装置であって、前記エレベータ用ロープに対して筋状の光線を照射する光線照射器と、前記光線照射器から照射した光線とその反射光とが所定の角度をなす位置に設けられ、前記光線照射器から照射する筋状の光線が前記エレベータ用ロープで反射した前記反射光を撮像し、撮像した画像を出力する撮像器と、前記撮像器から出力された画像を受信し、受信した画像のうちで前記筋状の光線にかかる画素に不連続部分が有れば前記エレベータ用ロープに変形が生じたことを検出する変形検出器とを有することを要旨とする。
解決手段1によれば、光線照射器からエレベータ用ロープに対し筋状の光線を照射しても、照射した光線とその反射光とが所定の角度をなすので、上述した軸方向に沿ったひと筋の反射光とはならずに素線ごとに円弧状の反射光になる。したがって、エレベータ用ロープの全体で見る場合でも、反射可能なほぼ全体の輪郭を映し出すことができる。
また、変形検出器は撮像器から出力された画像のうちで筋状の光線にかかる画素に不連続部分が有るとき、エレベータ用ロープに変形が生じたと検出するので、エレベータ用ロープの変形を自動的に検出できる。したがって、変形を見逃すこともなく、ゴミ等が付着していても変形を検出できる。
なお、「筋状の光線」はロープに照射したときに筋状の光線(もしくは反射光)を形成すればよく、例えばレーザー光やスリットを通した照明光などが該当する。
(2)解決手段2は、解決手段1に記載したエレベータ用ロープの変形検出装置であって、変形検出器は、受信した画像のうちで筋状の光線にかかる画素が錆びていない部位を照射した他の筋状の光線にかかる画素を基準として光度および色彩が所定範囲外になれば前記エレベータ用ロープに錆が生じたことを検出することを要旨とする。
エレベータ用ロープに錆が生じた部位は、錆びていない部位に比べて光線の反射率や色合いが劣る。解決手段2によれば、受信した画像のうちで筋状の光線にかかる画素が他の筋状の光線にかかる画素を基準として光度および色彩が所定範囲外になると、変形検出器がエレベータ用ロープに錆が生じたことを検出するので、エレベータ用ロープの錆を自動的に検出できる。
(3)解決手段3は、解決手段1または2に記載したエレベータ用ロープの変形検出装置であって、光線照射器が照射する光線にはレーザー光を用い、撮像器にはCCDカメラを用いることを要旨とする。
解決手段3によれば、レーザー光を用いることにより、光線の拡散を少なくしてはっきりとした筋状の光線をエレベータ用ロープに照射することができる。また、CCDカメラを用いることにより、反射光の画像を容易に出力することができる。
(4)解決手段4は、解決手段1から3のいずれか一項に記載したエレベータ用ロープの変形検出装置であって、光線照射器と撮像器との組み合わせを複数組有し、一組と他の組とは異なる方角および上下方向位置からエレベータ用ロープに対してそれぞれ個別に筋状の光線を照射し、かつ反射光を撮像するように構成したことを要旨とする。
ある一定方向から筋状の光線をエレベータ用ロープに照射した場合には、エレベータ用ロープの一部(すなわち断面における半球部分)しか照射できないので、照射しない部位について変形の検出が困難である。解決手段4によれば、光線照射器と撮像器との組み合わせが複数組あり、一組と他の組とは異なる方角(一般的には反対方向)であって上下方向にずれた位置に設ける。この構成によれば、一組がエレベータ用ロープの一部しか照射しなくても、他の組がエレベータ用ロープの他の一部を照射するので、エレベータ用ロープの全体を照射することができる。したがって、エレベータ用ロープの全体について変形を確実に検出することができる。
(5)解決手段5は、解決手段1から4のいずれか一項に記載したエレベータ用ロープの変形検出装置であって、変形検出器は、受信した画像のうちで筋状の光線にかかる画素について所定方向(太さ方向)の幅が許容値を超えるとき、撮像器に備えるレンズの被写界深度が深くなるように焦点距離および絞りのうちで一方または双方を変化させることを要旨とする。
被写界深度の深浅は画像のピントが合っている範囲が変化するので、エレベータ用ロープに対して照射した筋状の光線の反射光もまた画像のピントが合ったり合わなかったりする。解決手段5によれば、何らかの原因でエレベータ用ロープが揺れる等して反射光の画像のピントが合わなくなった場合には、変形検出器が撮像器に備えるレンズの被写界深度が深くなるように焦点距離および絞りのうちで一方または双方を変化させる。こうして反射光の画像のピントが合わなくなる事態を防止して、確実に変形を検出できる。
本発明によれば、エレベータ用ロープに対して照射する光線とその反射光とが所定の角度をなすように光線照射器を備えたので、エレベータ用ロープについて反射可能なほぼ全体の輪郭を映し出すことができる。また、撮像器から出力された画像のうちで筋状の光線にかかる画素に不連続部分が有るときは変形検出器が変形を検出するので、エレベータ用ロープの変形を自動的に検出できる。
本発明を実施するための最良の形態について、図1〜図8を参照しながら説明する。
図1には本発明の構成例を模式図で表す。変形検出装置は、変形検出器10、レーザー発振器21、CCDカメラ22、ロータリーエンコーダ27などを有する。変形検出器10の構成については後述する。レーザー発振器21は光線照射器に相当し、エレベータ装置20で用いるロープ25に対してレーザー光を照射する。このレーザー光は「筋状の光線」に相当する。CCDカメラ22は撮像器に相当し、ロープ25で反射した反射光(レーザーマーカー)を撮像し、撮像した画像を出力する。ロータリーエンコーダ27はプーリ26の回転軸に設けられ、当該プーリ26の回転に伴って信号を出力する。
図示するように、本例ではレーザー発振器21とCCDカメラ22との組み合わせを二組有する。一組と他の一組とは相互に向き合う方向であって、上下方向にずらした位置にそれぞれ配置する構成とした。2台のレーザー発振器21がロープ25に対してそれぞれ個別にレーザー光を照射し、2台のCCDカメラ22が対応する反射光Lを撮像する。
ここで、各組のレーザー発振器21とCCDカメラ22との配置関係については、図2を参照しながら説明する。レーザー発振器21とCCDカメラ22とは、レーザー発振器21からロープ25に向けて照射されるレーザー光(照射光)と、ロープ25で反射した反射光とが角度θをなす位置に配置すればよい。例えば図2(A)では、ロープ25の中心軸(一点鎖線で図示する)から鉛直方向にレーザー発振器21を配置し、当該鉛直方向から角度θをなす方向にCCDカメラ22を配置する。同じく図2(B)では、ロープ25の中心軸から鉛直方向にCCDカメラ22を配置し、当該鉛直方向から角度θをなす方向にレーザー発振器21を配置する。
図1に戻って、変形検出器10は画像受信部11、画素抽出部12、変形検出部13、位置検出部14などを有する。画像受信部11はCCDカメラ22から出力される画像を受信する。画素抽出部12は、画像受信部11で受信した画像を走査し、反射光(具体的にはレーザー発振器21が照射したレーザー光)にかかる画素を抽出する。変形検出部13は、画素抽出部12で抽出した画素について、不連続部分が有れば変形(すなわち損傷等)が生じたと判断し、不連続部分が無ければ変形が生じていないと判断する。位置検出部14は、ロータリーエンコーダ27から出力される信号を受けてロープ25の位置を検出する。なお、ロープ25の位置は乗りかご29の位置にも対応する。
エレベータ装置20は一般的な構成であり、上述したロープ25のほかに、プーリ26、釣合い錘23(カウンターウェイト)、乗りかご29などを有する。プーリ26は支持部材24によって支持され、ロープ25を掛ける。またプーリ26は図示しないモータによって回転が制御され、ロープ25を通じて乗りかご29を昇降させる。ロープ25の一端側にはロープ固定部28を通じて乗りかご29が固定(接続)され、他端側にはバランスを取るための釣合い錘23が固定(接続)されている。
上述したロープ25の構成について図3を参照しながら簡単に説明する。図3(A)に一部分解した側面図で表すように、ロープ25は、繊維心25a(もしくは鋼心)と、複数のストランド25bとからなる。各ストランド25bは繊維心25aの周りを螺線状に縒られている。繊維心25aの周りをストランド25bが1回転させるために必要な距離D1は、「1ピッチ(単位ピッチ)」と呼ばれる。一のストランド25bは多数本(図3(B)の例では19本)の素線25cを縒られてできている。ロープ25について、素線25cに変形が全く無い正常な状態を図3(B)に表し、1本の素線25cに断線や摩耗等による変形が生じた状態を図3(C)に表す。
上述のように構成された変形検出器10において、ロープ25の変形を検出するための変形検出処理について図4、図5を参照しながら説明する。なお、図4と図5は結合子J1、J2の間で処理が継続される。
図4において、まず位置検出部14がロータリーエンコーダ27から出力される信号を受けてロープ25の位置を検出しておく〔ステップS10〕。レーザー発振器21がロープ25に向けて照射したレーザー光の反射光をCCDカメラ22で受像すると、画像受信部11がCCDカメラ22から出力される画像を受信し〔ステップS11〕、画像受信部11が受信した画像は反射光の部分を画素抽出部12が抽出する〔ステップS12〕。
なお、レーザー発振器21がロープ25に向けて照射するレーザー光の細さ(太さ)や、画像から反射光の部分を抽出する際の閾値等については、実地試験や実験等によって適切な値を設定するのが望ましい。
レーザー発振器21からロープ25に向けてレーザー光を照射すると、例えば図6に表すように一部のストランド25bについて対応する部位の素線25cでそれぞれ反射光Lが生じる。素線25cの断面が円形であって、照射光と反射光とが角度θをなしていることから、各素線25cの反射光LをCCDカメラ22で受像すると円弧状になる。素線25cの断線やほつれ等の変形が無い場合には、当該円弧状の反射光Lは一のストランド25bについて隣り合う素線25cの相互間で連続する。こうして正常なロープ25の全般について反射光Lの部分を抽出した画像の一例を図7(A)に表す。また、図3(C)に表すように一の素線25cが変形した場合について、反射光Lの部分を抽出した画像の一例を図7(B)に表す。図7(B)から明らかなように、反射光Lのうちで変形した素線25cにかかる反射光Laの画像が他の反射光Lから離れている。
そこで図3に戻り、画素抽出部12が抽出した画素について変形検出部13がスキャンを行う〔ステップS13〕。もしスキャンの過程で画素について所定方向(太さ方向)の幅が許容値(例えば3ピクセル等)を超えた場合には(ステップS14でYES)、ロープ25が揺れる等してピントが合っていない。この場合には、CCDカメラ22に対して信号を出力してレンズの焦点距離および絞りのうちで一方または双方を変えるのが望ましく〔ステップS15〕、画像の受信からやり直す。画素について所定方向(太さ方向)の幅が許容値範囲内であれば(ステップS14でNO)、CCDカメラ22で撮像した画像のピントがあっているので、図5に進む。
図5に移って、ステップS13でスキャンした画素(画像)が錆びていない部位の反射光にかかる画素を基準として光度および色彩が所定範囲外であれば(ステップS20でYES)、ロープ25の位置および錆発生を報知する〔ステップS21〕。一方、同画素の光度および色彩が所定範囲内であれば(ステップS20でNO)、各ストランド25bに対応する反射光Lに不連続部分があるか否かを調べる〔ステップS22〕。
なお、錆発生の検出(特に色彩に基づく検出)をより確実に行うには、レーザー光とともに一定照度の照明(例えば高輝度LEDやハロゲンライト等)を照射し、同一のCCDカメラ22で撮像するのが望ましい。
不連続部分の調査について、図8を参照しながら説明する。図8(A)において現時点の注目している画素P1(クロスハッチで表す)に対して、次にスキャンできた画素が画素P1の周囲に隣接している画素P2(ハッチで表す)であれば連続していると判断する。これに対して、次にスキャンできた画素が画素P2よりも離れた位置にある画素(例えば画素P3)であれば、不連続(連続していない)と判断する。図7(B)に表す破線部分を拡大すると図8(B)のようになり、二つの素線25cに対応する反射光Lと、断線等により変形した素線25cに対応する反射光Laとの間で不連続になっている。すなわち素線25cの変形を検出することが可能である。反射光Lと反射光Laとの距離D2が小さい場合は、素線25cに「ほつれ」が生じていると判断することもできる。距離D2が大きい場合は、素線25cが断線していると判断できる。「ほつれ」か「断線」かの区別を所望する場合は、試験や実験等によって得られる閾値を基準に判断すればよい。
なお、ロープ25にゴミ等が付着している可能性があるが、レーザー光を照射した場合には当該ゴミ等の反射光を撮像することになるので、素線25cの反射光Lと同様に現れる。したがって、ゴミ等が付着していた場合でも素線25cの場合と同様に判断すればよく、ロープ25の損傷を検出することができる。また、ロープ25の摩耗は、レーザ照射された円弧の形が不良箇所だけ形が崩れることで検出することができ、ロープ25の形崩れは、レーザの照射位置の始まる箇所がずれる(画面上すなわちCCDカメラ22で撮像した画像データの座標上において照射開始スポットがずれる)ことで検出することができる。
図5に戻り、ステップS22で調べた反射光Lに不連続部分があれば(ステップS23でYES)、変形数(例えば損傷数、摩耗箇所数、形崩れ箇所数など)を増やす〔ステップS24〕。これに対して当該反射光Lに不連続部分がなければ(ステップS23でNO)、変形数はそのままにする。もし単位ピッチ当たりの変形数が基準値を超えたときは(ステップS25でYES)、ロープ25の位置および変形数を報知して変形の発生を知らせる〔ステップS26〕。
上述したステップS10からステップS26までの処理は、ロープ25の全体について検査が行われるまで繰り返し実行し(ステップS27でNO)、検査を終えると変形検査処理をリターンする(ステップS27でYES)。
上述した実施の形態によれば、以下に表す各効果を得ることができる。
(1)レーザー発振器21からロープ25に対しレーザー光を照射しても、照射した光線とその反射光Lとが角度θをなすので(図2を参照)、素線25cごとに円弧状の反射光Lになる。ロープ25の全体で見るとも、反射可能なほぼ全体の輪郭を映し出すことができる(図7を参照)。また、変形検出器10はCCDカメラ22から出力された画像のうちでレーザー光にかかる画素に不連続部分が有るとき(図7(B)や図8(B)を参照)、ロープ25に変形が生じたと検出するので、ロープ25の変形を自動的に検出できる。したがって、変形を見逃すこともなく、ゴミ等が付着していても変形を検出できる。
(2)受信した画像のうちで反射光Lにかかる画素が、他の部位の反射光にかかる画素を基準として光度および色彩が所定範囲外になると、変形検出器10がロープ25に錆が生じたことを報知(図5のステップS20、S21を参照)。したがって、ロープ25の錆を自動的に検出することができる。
(3)何らかの原因でロープ25が揺れる等して反射光Lの画像のピントが合わなくなった場合には、レンズの被写界深度が深くなるように焦点距離および絞りのうちで一方または双方を変化させるように変形検出器10からCCDカメラ22に信号を出力した(図4のステップS14、S15を参照)。したがって、反射光Lの画像のピントが合わなくなる事態を防止して、確実に変形を検出できる。
(4)レーザー光を用いたので、光線の拡散を少なくしてはっきりとしたレーザー光をロープ25に照射することができる。また、CCDカメラ22を用いたので、反射光Lの画像を容易に出力することができる。
(5)一組のレーザー発振器21がロープ25の一部しか照射しなくても、他組のレーザー発振器21がロープ25の他の一部を照射するので、ロープ25の全体を照射することができる。こうして照射した反射光Lを対応するCCDカメラ22で受像して変形検出器10で処理するので、ロープ25の全体について変形を確実に検出することができる。
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
(1)上述した実施の形態では、筋状の光線を照射する光線照射器としてレーザー発振器21を用い、ロープ25で反射した反射光Lを撮像する撮像器としてCCDカメラ22を用いた(図1を参照)。これらの形態に代えて、他の光線照射器(例えばスリット付きの投光器やLED発光器等)や、他の撮像器(例えばCMOSカメラ等)を用いてもよい。これらの機器を用いた場合であっても、ロープ25に対して筋状の光線を照射でき、ロープ25で反射した反射光を撮像できる。したがって、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
(2)上述した実施の形態では、反射光Lの画素に不連続部分があるか否かでロープ25の変形を検出した(図7、図8を参照)。この形態に加えて、支持部材24やプーリ26の近傍にマイクを備え、当該マイクで収録した音のデータを解析し、通常の作動音と異なる異音があるか否かでロープ25の変形を検出してもよい。すなわち、素線25cが断線や摩耗等によって変形した場合には支持部材24やプーリ26に当たって異音が生じるので、この異音が生じた場合にロープ25に変形が発生したと補助的に判断する。
(3)上述した実施の形態では、レーザー発振器21とCCDカメラ22の組み合わせを二組備える構成とした(図1を参照)。この形態に代えて、三組以上を備える構成としてもよく、一組のみとしてロープ25の周囲を旋回可能な構成としてもよい。三組以上を備えれば、重畳して検査する部位があるので、変形をより確実に検出することができる。モータ等により一組をロープ25の周囲に旋回可能に備えると、ロープ25の移動のうち往路を一方側(例えば図1における上側の組)から検査し、復路を他方側(例えば図1における下側の組)から検査すればよい。この場合には、コストを抑えながらも、複数組備える場合と同様の作用効果をえることができる。
本発明の構成例を表す模式図である。 レーザー発振器とCCDカメラとの配置関係を説明する図である。 ロープの構成を説明する図である。 変形検出処理を表すフローチャートである。 図4に続く変形検出処理を表すフローチャートである。 ロープに照射したレーザー光の反射光を説明する図である。 反射光のうち筋状のレーザー光にかかる画素の一例を表す図である。 画素の不連続性によって変形を検出する例を説明する図である。
符号の説明
10 変形検出器
11 画像受信部
12 画素抽出部
13 変形検出部
14 位置検出部
20 エレベータ装置(昇降機)
21 レーザー発振器(光線照射器)
22 CCDカメラ(撮像器)
23 釣合い錘
24 支持部材
25 ロープ(ケーブル)
25a 繊維心
25b ストランド
25c 素線
26 プーリ
27 ロータリーエンコーダ
28 ロープ固定部
29 乗りかご
L、La 反射光

Claims (4)

  1. エレベータ用ロープに生じた変形を検出するエレベータ用ロープの変形検出装置であって、
    前記エレベータ用ロープに対して筋状の光線を照射する光線照射器と、
    前記光線照射器から照射した光線とその反射光とが所定の角度をなす位置に設けられ、前記光線照射器から照射する筋状の光線が前記エレベータ用ロープで反射した前記反射光を撮像し、撮像した画像を出力する撮像器と、
    前記撮像器から出力された画像を受信し、受信した画像のうちで前記筋状の光線にかかる画素に不連続部分が有れば前記エレベータ用ロープに変形が生じたことを検出する変形検出器とを有するエレベータ用ロープの変形検出装置。
  2. 請求項1に記載したエレベータ用ロープの変形検出装置であって、
    変形検出器は、受信した画像のうちで筋状の光線にかかる画素が錆びていない部位を照射した他の筋状の光線にかかる画素を基準として光度および色彩が所定範囲外になれば前記エレベータ用ロープに錆が生じたことを検出するエレベータ用ロープの変形検出装置。
  3. 請求項1または2に記載したエレベータ用ロープの変形検出装置であって、
    光線照射器が照射する光線にはレーザー光を用い、撮像器にはCCDカメラを用いるエレベータ用ロープの変形検出装置。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載したエレベータ用ロープの変形検出装置であって、
    光線照射器と撮像器との組み合わせを複数組有し、一組と他の組とは異なる方角および上下方向位置からエレベータ用ロープに対してそれぞれ個別に筋状の光線を照射し、かつ反射光を撮像するように構成したエレベータ用ロープの変形検出装置。
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