JP2011058893A

JP2011058893A - コンベヤベルトの損傷探知方法

Info

Publication number: JP2011058893A
Application number: JP2009207448A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Hasegawa; 雅一長谷川
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-24

Abstract

【課題】高価な装置を必要とすることなく、安価かつ簡便に、しかも、高精度にコンベヤベルトの損傷度合いを探知することが可能なコンベヤベルトの損傷探知方法を提供する。
【解決手段】損傷探知装置１を用いたコンベヤベルトＢの損傷探知方法は、前後移動するコンベヤベルトＢの表面に一定の輝度の光を照射する光照射ステップと、光を照射されたコンベヤベルトＢの画像を撮影する画像撮影ステップと、撮影された画像の輝度を測定し、その輝度の変化からコンベヤベルトＢの損傷度合いを判定する損傷度合い判定ステップとを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、石炭等の搬送用のコンベヤベルトの損傷を探知するための探知方法に関するものである。

火力発電所等においては、コンベヤベルトを利用して石炭等の原料が搬送される。そのようにコンベヤベルトで鉱物等を搬送する場合には、コンベヤベルト上に鉱物等が投入される際に、鉱物の突起によってコンベヤベルトが損傷してしまうことがある。かかるコンベヤベルトの損傷を放置しておくと、搬送作業に支障を生じることに帰結するため、定期的に損傷を探知する必要があるが、コンベヤベルトが大型であるため、目視による探知では、多大な時間を要してしまう。それゆえ、損傷を自動的に（機械的に）探知することが望まれている。

そのように大型のコンベヤベルトの損傷を自動的に探知する方法としては、特許文献１の如く、コンベヤベルトにレーザー光を照射し、その反射光をデジタルカメラで撮影し、その画像データを画像処理することによって、ベルト表面の状態を判定する方法が知られている。

特開２００８−２０３１６８号公報

しかしながら、上記の如く、レーザー光の反射光を画像処理することによってベルトの損傷を判定する方法は、レーザー照射装置等の特殊装置を必要とするため、多大なコストを要する、という不具合がある。

本発明の目的は、上記従来の損傷判定方法が有する問題点を解消し、高価な装置を必要とすることなく、安価かつ簡便に、しかも、高精度にコンベヤベルトの損傷度合いを探知することが可能なコンベヤベルトの損傷探知方法を提供することにある。

本発明の内、請求項１に記載された発明は、前後に配置された回転体の回転に伴って載置された被搬送物を搬送するコンベヤベルトの損傷度合いを稼働状態で探知するための探知方法であって、前後移動するコンベヤベルトの表面に一定の輝度の光を照射する光照射ステップと、光を照射されたコンベヤベルトの画像を撮影する画像撮影ステップと、撮影された画像の輝度を測定し、その輝度の変化からコンベヤベルトの損傷度合いを判定する損傷度合い判定ステップとを有することを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記画像撮影ステップが、複数のフレームの画像を連続的に撮影するものであるとともに、前記損傷度合い判定ステップが、所定のフレームの輝度と、そのフレームの近傍に位置した複数のフレームの各輝度との差の内の最大のものを利用して、コンベヤベルトの損傷度合いを判定するものであることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１、または請求項２に記載された発明において、前記損傷度合い判定ステップが、ベルトの長手方向における所定の位置からの距離に対して撮影画像の輝度を連続的にプロットした場合のピークの尖度を加味して、コンベヤベルトの損傷度合いを判定するものであることを特徴とするものである。

請求項１に記載の損傷探知方法によれば、損傷の位置や大きさを自動的に検出することができるため、ベルト点検業務の効率化を図ることができる。また、一般に市販されているカメラ、照明等を利用でき、特殊機器が不要であるため、安価に実施することができる。また、データを蓄積することが可能であるため、コンベヤベルトの損傷度合いの経時変化を調べることができる。

請求項２に記載の損傷探知方法によれば、長手方向に幅広な矩形の損傷と、長手方向に幅狭な細長い損傷とを明確に区別することができるため、コンベヤベルトの損傷度合いを精度良く探知することができる。

請求項３に記載の損傷探知方法によれば、幅方向に広く浅い損傷と、幅方向に狭く深い損傷とを明確に区別することができるため、コンベヤベルトの損傷度合いをきわめて精度良く探知することができる。

損傷探知装置の概略を示す説明図である。グレイスケール化された画像データ（１フレーム分）を示す説明図である。コンベヤベルトの幅方向における位置（所定のポイントからの距離）に対して画像データの輝度をプロットした図表である）。（ａ）は、各フレームの損傷指数を求める様子を示す説明図であり、（ｂ）は、ベルトコンベヤの長手方向における位置（所定のポイントからの距離）に対してフレームの損傷指数をプロットした図表である。

以下、本発明に係るコンベヤベルトの損傷探知方法について、図面に基づいて詳細に説明する。

＜損傷探知装置の構造＞
図１は、本発明に係るコンベヤベルトの損傷探知方法に利用する損傷探知装置を示したものである。損傷を探知されるコンベヤベルトＢは、ゴムによって形成されており、幅×長さ＝１．４ｍ×１，２００ｍの大きさを有している。当該コンベヤベルトＢは、前後に配置された駆動ロール、従動ロールに懸架された状態になっており、駆動ロールに連結されたモータ（図示せず）によって、上面が後方から前方へ移動するように走行させることができるようになっている。

そして、コンベヤベルトＢの駆動ロールの付近には、コンベヤベルトＢの損傷を探知するための損傷探知装置１が設置されている。当該損傷探知装置１は、コンベヤベルトＢの表面を照らすための光照射手段２、コンベヤベルトＢの表面の画像を撮影するためのデジタルカメラ３、デジタルカメラ３によって撮影された画像に基づいて、コンベヤベルトＢの表面の損傷度合いを判定するための制御装置４等によって構成されている。

光照射手段２は、キセノンランプを光源とするスポットライトであり、コンベヤベルトＢの全幅を長さ約１．４ｍの範囲に亘って均等に（同じ輝度で）照らすことができるようになっている。

また、デジタルカメラ３は、光照射手段２によって照射されたコンベヤベルトＢの全幅の画像を、コンベヤベルトＢの長手方向の５０〜１００ｍｍの範囲に亘って撮影できるように、コンベヤベルトＢの表面に対して所定の角度（９０°）の角度をなすように配置されている。そして、当該デジタルカメラ３は、１秒間に２１０フレームの画像を連続して撮影することができるようになっている。

一方、制御装置６は、画像処理手段５、記憶手段６、演算手段７を有しており、インターフェイス８を介して、デジタルカメラ３、出力手段９（モニタ等）と接続されている。

＜コンベヤベルトの損傷探知方法＞
次に、上記の如く構成された損傷探知装置１を利用したコンベヤベルトＢの損傷探知方法について説明する。

コンベヤベルトＢの損傷を探知する際には、モータを駆動制御することによって、コンベヤベルトＢを一定の速度（１５０ｍ／分）で走行させる。そして、光照射手段２によって、コンベヤベルトＢの表面（探知面）に光を照射する（光照射ステップ）。そのように光を照射すると、コンベヤベルトＢの表面に、凹凸形状に応じた明暗パターンが出現するため、当該明暗パターンをデジタルカメラ３によって撮影し、画像データとして取得する（画像撮影ステップ）。

上記の如くデジタルカメラ３が、コンベヤベルトＢの表面の画像データを取得すると、当該画像データは、各フレーム毎に、制御装置４内の記憶手段６に記憶される。そして、そのように画像データが記憶手段６に記憶されると、その画像データ（各フレーム毎の画像データ）が、画像処理手段５によって、２５６階調のグレイスケールパターン（図２参照）に変換される（グレイスケール化）。かかる変換によって、画像データの明暗パターンが、白色と黒色の濃淡で表され、各画素には明るさの強弱に応じて０〜２５５のグレイスケール値が与えられる。

しかる後、そのグレイスケール化された画像データ（各フレーム毎の画像データ）が、画像処理手段５によって、幅方向に平均化された後に、演算手段７によって、当該平均化された画像データの輝度（数値）が、コンベヤベルトＢの幅方向に亘って連続的に算出される（図３参照）。そして、制御装置４は、上記の如きデジタルカメラ３の画像データの処理を、デジタルカメラ３が新たなフレームを撮影する毎に繰り返し、算出したコンベヤベルトＢの幅方向に亘る輝度を記憶手段６に記憶する。

さらに、制御装置４は、上記したコンベヤベルトＢの幅方向に亘る輝度から、コンベヤベルトＢの損傷度合いを判定する。コンベヤベルトＢの損傷度合いを判定する際には、記憶手段６に記憶されたコンベヤベルトＢの幅方向に亘る輝度が呼び出され（各フレーム毎に呼び出され）、当該輝度から、下式（１）によって、損傷指数が算出される。
Ｐ＝Ｌ^＊（１−α）＋Ｋ^＊α・・・（１）
上式（１）において、Ｌは、輝度であり、Ｋは、コンベヤベルトＢの幅方向における位置（所定のポイントからの距離）に対して、輝度をプロットしたときのピークの尖度である（なお、ピークの尖度とは、対象となるデータの分布を標準分布と比較し、度数分布曲線の相対的な鋭角度あるいは平坦度を示した数値のことであり、下式（２）を用いて算出することができる）。また、αは、尖度影響係数であり、０．０５程度の数値を用いるのが好ましい。加えて、下式（２）において、ｓは、標本標準偏差のことである。

なお、上記の如く損傷指数を算出することによって、グレイスケール化された画像データが幅方向に平均化されることに起因してコンベヤベルトＢに幅狭な深い損傷が存在する場合と幅広で浅い損傷が存在する場合とで損傷指数が同じになる、という不具合が解消される。

そして、上記の如く算出される損傷指数（フレーム毎の損傷指数）からコンベヤベルトＢの損傷度合いを判定する場合には、制御装置４の演算手段７によって、ｉ番目のフレームの損傷指数とｉ＋１番目のフレームの損傷指数との差Ｄ１、ｉ番目のフレームの損傷指数とｉ＋２番目のフレームの損傷指数との差Ｄ２、ｉ番目のフレームの損傷指数とｉ＋３番目のフレームの損傷指数との差Ｄ３を、それぞれ算出する。そして、それらの差Ｄ１、差Ｄ２、差Ｄ３の内の最も大きいもの（最大値Ｄ_ＭＡＸ）を選び出し、当該最大値Ｄ_ＭＡＸをｉ番目のフレームの損傷指数として、フレームの番号順に、出力手段９（モニタ等）に出力する（損傷度合い判定ステップ）。上記の如く、各フレームの損傷指数が出力手段９に出力されることによって、コンベヤベルトＢの長さ方向に約１．２ｃｍ毎にフレームの損傷指数が出力されることになる（図４参照）。コンベヤベルトＢの損傷探知作業者は、出力手段９に連続的に出力された損傷指数によって、コンベヤベルトＢの長さ方向における所定の位置での損傷の存在、また、当該損傷の度合いを把握することができる。

なお、上記の如く、所定のフレームの輝度と、そのフレームの近傍に位置した複数のフレームの各輝度との差の内の最大のもの（すなわち、Ｄ_ＭＡＸ）を利用してコンベヤベルトＢの損傷度合いを判定することによって、隣接したフレーム同士の損傷指数の差を単純にフレームの番号順に出力することに起因してコンベヤベルトＢの損傷の長さが異なる場合でも損傷指数が同様に検出されてしまう、という不具合が解消される。

＜損傷探知方法の効果＞
損傷探知装置１を用いたコンベヤベルトＢの損傷探知方法は、上記の如く、前後移動するコンベヤベルトＢの表面に一定の輝度の光を照射する光照射ステップと、光を照射されたコンベヤベルトＢの画像を撮影する画像撮影ステップと、撮影された画像の輝度を測定し、その輝度の変化からコンベヤベルトＢの損傷度合いを判定する損傷度合い判定ステップとを有するものであり、損傷の位置や大きさを自動的に検出することができるため、ベルト点検業務の効率化を図ることができる。また、一般に市販されているカメラ、照明等を利用でき、特殊機器が不要であるため、安価に実施することができる。また、データを蓄積することが可能であるため、コンベヤベルトＢの損傷度合いの経時変化を調べることができる。

また、損傷探知装置１を用いたコンベヤベルトＢの損傷探知方法は、上記の如く、画像撮影ステップが、複数のフレームの画像を連続的に撮影するものであるとともに、損傷度合い判定ステップが、所定のフレームの輝度と、そのフレームの近傍に位置した複数のフレームの各輝度との差の内の最大のものを利用して、コンベヤベルトＢの損傷度合いを判定するものであるため、長手方向に幅広な矩形の損傷と、長手方向に幅狭な細長い損傷とを明確に区別することができるので、コンベヤベルトＢの損傷度合いを精度良く探知することができる。

さらに、損傷探知装置１を用いたコンベヤベルトＢの損傷探知方法は、上記の如く、損傷度合い判定ステップが、コンベヤベルトＢの長手方向における所定の位置からの距離に対して撮影画像の輝度を連続的にプロットした場合のピークの尖度を加味して、コンベヤベルトＢの損傷度合いを判定するものであるため、幅方向に広く浅い損傷と、幅方向に狭く深い損傷とを明確に区別することができるので、コンベヤベルトＢの損傷度合いをきわめて精度良く探知することができる。

なお、本発明に係る損傷探知方法の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、光照射ステップ、画像撮影ステップ、損傷度合い判定ステップ等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、光照射ステップは、キセノンランプを光源とする光照射手段によってコンベヤベルトを照射するものに限定されず、白熱電球等の他の光源を利用した光照射手段によってコンベヤベルトを照射するものに変更することも可能である。

また、損傷探知方法の損傷度合い判定ステップは、上記実施形態の如く、所定のフレームの輝度と、そのフレームの近傍に位置した複数のフレームの各輝度との差の内の最大のものを利用して、コンベヤベルトの損傷度合いを判定するものに限定されず、隣接したフレーム同士の損傷指数の差を用いてコンベヤベルトの損傷度合いを判定するもの等に変更することも可能である。

さらに、損傷探知方法の損傷度合い判定ステップは、上記実施形態の如く、コンベヤベルトの長手方向における所定の位置からの距離に対して撮影画像の輝度を連続的にプロットした場合のピークの尖度を加味して、コンベヤベルトの損傷度合いを判定するものに限定されず、尖度を考慮することなく、上式（１）においてＰ＝Ｌとして損傷度合いを判定するもの等に変更することも可能である。

一方、本発明に係る損傷探知方法によって損傷を探知するコンベヤベルトは、ゴム製のものに限定されず、他の材質によって形成されたものに変更することも可能である。

本発明に係る損傷探知方法は、上記の如く優れた機能を奏するものであるから、各種のコンベヤベルトの損傷箇所の探知に好適に用いることができる。

１・・損傷探知装置
２・・光照射手段
３・・デジタルカメラ
４・・制御装置
５・・画像処理手段
６・・記憶手段
７・・演算手段
８・・インターフェイス
９・・出力手段

Claims

前後に配置された回転体の回転に伴って載置された被搬送物を搬送するコンベヤベルトの損傷度合いを稼働状態で探知するための探知方法であって、
前後移動するコンベヤベルトの表面に一定の輝度の光を照射する光照射ステップと、
光を照射されたコンベヤベルトの画像を撮影する画像撮影ステップと、
撮影された画像の輝度を測定し、その輝度の変化からコンベヤベルトの損傷度合いを判定する損傷度合い判定ステップとを有することを特徴とするコンベヤベルトの損傷探知方法。
前記画像撮影ステップが、複数のフレームの画像を連続的に撮影するものであるとともに、
前記損傷度合い判定ステップが、所定のフレームの輝度と、そのフレームの近傍に位置した複数のフレームの各輝度との差の内の最大のものを利用して、コンベヤベルトの損傷度合いを判定するものであることを特徴とする請求項１に記載のコンベヤベルトの損傷探知方法。
前記損傷度合い判定ステップが、ベルトの長手方向における所定の位置からの距離に対して撮影画像の輝度を連続的にプロットした場合のピークの尖度を加味して、コンベヤベルトの損傷度合いを判定するものであることを特徴とする請求項１、または請求項２に記載のコンベヤベルトの損傷探知方法。