JP2021181922A

JP2021181922A - 非接触型金属製材検査装置および非接触型金属製材健全性診断装置

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Publication number: JP2021181922A
Application number: JP2020087359A
Authority: JP
Inventors: 達哉朝賀; Tatsuya Asaga; 理士平勢; Masashi Hirase; 貞則椎木; Sadanori SHIIKI; 佑太橋目; Yuta Hashime; 宏明糸井; Hiroaki Itoi
Original assignee: Tokyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2040-05-19
Also published as: JP7401390B2

Abstract

【課題】金属素線の断線や損傷部分を検出するとともに，樹脂の損傷や飛び出し等も検出することができるようにする。【解決手段】ロープテスタ10は，ワイヤロープ５が移動する経路上に設けられ，ワイヤロープ５を両側から挟む第１，第２のロープテスタ半体10Ａ，10Ｂを備える。第１の半体10Ａは，ワイヤロープ５の移動方向と直交する向きに配列された複数の素子をそれぞれが含む，ホール素子アレイ41，42，面発光素子アレイ31，面発光素子アレイ51，およびラインセンサ（受光素子アレイ）52を備える。第２の半体10Ｂは，上記ワイヤロープ５の移動方向と直交する向きに配列された複数の素子をそれぞれが含む，ホール素子アレイ41，42，ラインセンサ（受光素子アレイ）32，発光素子アレイ51，およびラインセンサ（受光素子アレイ）52を備えている。【選択図】図３

Description

この発明は，非接触型金属製材検査装置および非接触型金属製材健全性診断装置に関する。金属製材はワイヤロープ，鋼板等を含み，その形状は問わない。

複数本の金属素線を束にまとめたワイヤロープが強磁性体であることを利用して，ワイヤロープを長手方向に磁化し，金属素線の断線や損傷部分から漏れ出す漏洩磁束を磁気センサによって検出する検査装置が知られている（特許文献１）。ワイヤロープの直径に沿う断面Ｕ字の溝内に磁化されたワイヤロープを滑らせ，断線や損傷がある場合の磁束変化をコイルによって検出する検査装置も知られている（特許文献２）。

特開２０１３−９６９５０号公報特開２０１９−１０５５０７号公報

心材に繊維心の代わりに樹脂心が用いられているワイヤロープ，外周面全体に樹脂が被覆されたワイヤロープ，ストランド間の溝内に樹脂を充填したワイヤロープ等が開発されている。これらの樹脂を利用したワイヤロープであっても漏洩磁束または磁束変化の検出は可能である。しかしながら，樹脂の損傷や樹脂の飛び出し等，樹脂部分の欠陥については，樹脂が非磁性体であるので検出することはできない。

この発明は，金属素線の断線や損傷部分を検出するとともに，樹脂の損傷や樹脂の飛び出し等の樹脂部分の欠陥も検出することができるようにすることを目的とする。

この発明はまた，ロープ直径，ロープピッチ，複数本のロープが用いられている場合のロープ本数およびロープ間隔も同時に検出（測定）できるようにすることを目的とする。

この発明による非接触型金属製材検査装置は，金属製の検査対象物が移動する経路上に設けられ，上記検査対象物を両側から非接触に挟む第１，第２の検査装置半体を備えている。

第１の検査装置半体は，上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，磁化された上記検査対象物からの漏洩磁束を検出する複数の磁気センサを含む第１の磁気センサ・アレイ，上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，上記検査対象物に向けて垂直に光を出射する複数個の発光素子を含む第１の発光素子アレイ，上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，上記検査対象物に向けて斜めに光を出射する複数個の発光素子を含む第２の発光素子アレイ，および上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，上記第２の発光素子アレイからの出射光に起因する上記検査対象物からの反射光を受光する上記第１の受光素子アレイを備えている。

第２の検査装置半体は，上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，磁化された上記検査対象物からの漏洩磁束を検出する複数の磁気センサを含む第２の磁気センサ・アレイ，上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，かつ上記第１の発光素子アレイと対向して設けられ，上記第１の発光素子アレイからの出射光に起因する透過光を受光する第２の受光素子アレイ，上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，上記検査対象物に向けて斜めに光を出射する複数個の発光素子を含む第３の発光素子アレイ，および上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，上記第２の発光素子アレイからの出射光に起因する上記検査対象物からの反射光を受光する第３の受光素子アレイを備えている。

この発明による非接触型金属製材検査装置は，磁気（漏洩磁束）検査および画像検査の両方に用いることができる。検査対象物は金属製であるので磁化することができ，損傷部分からの漏洩磁束を利用することで検査対象物の損傷（断線，腐食，摩耗など）を検出することができる。加えて，検査対象物を第１〜第３の受光素子アレイ（ラインセンサ）を用いて撮像することによって画像を用いた外観検査により検査対象物の損傷を検出することもできる。

検査対象物が樹脂を備え，その樹脂部分が損傷しているとする。樹脂部分は磁化することができないので漏洩磁束を用いた磁気検査では樹脂部分の損傷を見つけることができない。この発明による非接触型金属製材検査装置は，画像を用いた外観検査に利用可能であるので，金属部分の損傷については磁束を用いた磁気検査に，樹脂部分の損傷については画像を用いた外観検査に，それぞれ利用することができる。

第１の検査装置半体が備える第１の発光素子アレイと，第２の検査装置半体が備える第２の受光素子アレイとは，透過式光学センサを構成する。第１の発光素子アレイが検査対象物の一方側に，第２の受光素子アレイが第１の発光素子アレイと対向して検査対象物の他方側に，それぞれ設けられるので，検査対象物によって光が遮られる範囲が暗く，検査対象物によって光が遮られない範囲が明るい画像が，第２の受光素子アレイによって撮像される。透過式光学センサでは検査対象物の外縁形状が鮮明な画像を取得することができる。たとえば，検査対象物が，心材と，心材の周囲に撚り合わされた複数本のストランドとから構成される心材入りワイヤロープであり，ワイヤロープの経年劣化によって心材が外方に飛び出しているとする。心材の飛び出しは透過式光学センサの第２の受光素子アレイによって撮像されるワイヤロープ画像の外縁に鮮明に表れる。ワイヤロープ画像を検査担当者が画面上で確認することで損傷を判断してもよいし，画像処理，たとえば正常な心材入りワイヤロープの画像と検査されたワイヤロープの画像とを比較し（重ね合わせ），ワイヤロープの外縁外側に飛び出した心材が検査画像に存在するかどうかを判断することによって，損傷を判断することもできる。

第１の検査装置半体が備える第２の発光素子アレイと第１の受光素子アレイの組，および第２の検査装置半体が備える第３の発光素子アレイと第３の受光素子アレイの組は，それぞれが反射式光学センサを構成する。検査対象物の両面の画像を外観検査に用いることができる。

この発明は，非接触型金属製材健全性診断装置も提供する。この発明による非接触型金属製材健全性診断装置は，上述した非接触型金属製材検査装置の第１，第２の磁気センサ・アレイから出力される漏洩磁束に基づく出力信号，ならびに上述した非接触型金属製材検査装置の第１，第２および第３の受光素子アレイから出力される画像データの入力を受け付ける検査データ入力手段，上記検査データ入力手段によって受け付けられた漏洩磁束に基づく出力信号を用いて上記検査対象物を検査する磁気利用検査手段，ならびに上記検査データ入力手段によって受け付けられた画像データを用いて上記検査対象物を検査する画像利用検査手段を備えている。

一実施態様では，上記磁気利用検査手段は，上記検査データ入力手段によって受け付けられた漏洩磁束に基づく出力信号を用いて検査対象物の寸法または構造の少なくとも一方を検出する磁気利用寸法／構造検出手段を備えている。検査対象物がたとえばエレベータに用いられる，互いに平行に配列された複数本のワイヤロープであるとすると，ワイヤロープの本数（構造の一つ），隣り合うワイヤロープの間隔（構造の一つ），ワイヤロープのロープピッチ（寸法の一つ）およびワイヤロープの直径（寸法の一つ）を，漏洩磁束に基づく出力信号を用いて検出（計測）することができる。ワイヤロープは経年劣化によってロープピッチが伸びたり，直径が減少したりすることがある。検出されるワイヤロープのロープピッチや直径をワイヤロープの健全性診断に利用することができる。

好ましい実施態様では，上記検査対象物が互いに間隔をあけて配列された複数本のワイヤロープであり，上記磁気利用検査手段は，上記検査データ入力手段によって受け付けられた漏洩磁束に基づく出力信号を用いて，複数本のワイヤロープのうち損傷（欠陥）が発生しているワイヤロープの特定，損傷の程度および大きさを確認可能な損傷状態確認画像データを生成する手段を備えている。損傷状態確認データは，たとえば三次元画像または二次元画像とすることができる。

他の実施態様では，上記画像利用検査手段は，上記検査データ入力手段によって受け付けられた画像データを用いて検査対象物の寸法／構造の少なくとも一方を検出する画像利用寸法／構造検出手段を備えている。画像を用いることでも，検査対象物がたとえばエレベータに用いられる互いに平行に配列された複数本のワイヤロープである場合に，ワイヤロープの本数（構造の一つ），隣り合うワイヤロープの間隔（構造の一つ），ワイヤロープのロープピッチ（寸法の一つ）およびワイヤロープの直径（寸法の一つ）を検出（計測）することができる。検出されるデータをワイヤロープの健全性診断に利用することができる

好ましくは，上記検査対象物が互いに間隔をあけて配列された複数本のワイヤロープであり，非接触型金属製材健全性診断装置は，上記検査データ入力手段によって受け付けられた画像データを用いて，複数本のワイヤロープのうち損傷が発生しているワイヤロープの特定，損傷の程度および大きさを確認可能な損傷状態確認データを生成する手段を備えている。画像データから生成される損傷状態確認データは，たとえばワイヤロープの損傷個所を強調処理した画像データとすることができる。

エレベータの構造および健全性診断装置の構成を示している。ワイヤロープの拡大断面図である。ロープテスタの縦断面図である。図３のIV−IV線に沿うロープテスタの内面である。ロープテスタの平面図である。漏洩磁束を用いたワイヤロープの損傷検査の様子を示す。５本のワイヤロープと垂直方向ホール素子アレイを構成する複数のホール素子との位置関係を示している。垂直方向ホール素子アレイからの出力信号を三次元グラフ画像によって示している。垂直方向ホール素子アレイからの出力信号を二次元画像によって示している。（Ａ）はワイヤロープと垂直方向ホール素子アレイとの位置関係を，（Ｂ）はホール素子からの時系列の出力信号を，それぞれ示している。垂直方向ホール素子アレイの全体からの出力信号波形である。ワイヤロープの透過画像の一部を模式的に示す。（Ａ）はワイヤロープの撮像画像を，（Ｂ）は（Ａ）に示す撮像画像を画像処理した処理後画像を，それぞれ示している。他のワイヤロープの撮像画像を示している。

図１はエレベータの構造を示している。

エレベータは，昇降路１，昇降路１の上方に設けられた機械室２，昇降路１内を上下に移動し人および貨物を運搬するかご３，上記かご３の上部（天井の外側）に一端が固定され，かつ他端に釣合おもり４が固定されたワイヤロープ５を備えている。

エレベータに用いられる場合，一般には複数本のワイヤロープ５が用いられ，複数本のワイヤロープ５は互いに間隔をあけて平行に配列される。エレベータの耐荷重性能に応じてエレベータに設置されるワイヤロープ５の本数およびワイヤロープ５の直径は適宜調整される。一般には３本から２２本のワイヤロープ５がエレベータに設置され，その直径は５〜25ｍｍの間とされる。この実施例では，５本のワイヤロープ５が用いられているものとする。図１では，分かりやすくするために１本のワイヤロープ５のみが示されている。

互いに間隔をあけて平行に配列された５本のワイヤロープ５はその中間部分が機械室２の内部を通っており，このワイヤロープ５の中間部分が機械室２に設けられた巻上機６に巻付けられかつそらせ車７にかけられている。巻上機６が正回転および逆回転することによってワイヤロープ５が移動し，これにより昇降路１内を上記かご３が昇降する。

機械室２内にはさらに，ワイヤロープ５の損傷（断線や傷の存在および程度）ならびにワイヤロープ５の構造および寸法（直径，ロープ本数，ロープ間間隔およびロープピッチ）をセンシングするためのロープテスタ10，およびロープテスタ10から出力されるデータをコンピュータ装置９に送信するための通信装置８が設けられている。通信装置８は無線または有線によってコンピュータ装置９に接続されており，ロープテスタ10によって取得されるデータ（後述する漏洩磁束を表すデータおよび画像データ）をコンピュータ装置９に送信することができる。コンピュータ装置９は，ワイヤロープ５の状態（後述する損傷の有無，減径の程度など）を，ロープテスタ10から送信されるデータに基づいて検査担当者に分かりやすく示す健全性診断装置として用いられる。

ロープテスタ10は，以下に示すようにワイヤロープ５とは非接触に設けられる。ワイヤロープ５と接触せず，したがってワイヤロープ５の表面を摩耗させることがないので，ロープテスタ10は機械室２内に固定的に常時設置することができる。もちろん，ワイヤロープ５を点検等するときにだけ一時的に機械室２内に設置してもよい。

図２はワイヤロープ５の一例を示す拡大断面図である。

ワイヤロープ５は，中央に配置された断面円形の心材５Ａと，心材５Ａの周囲に撚り合わされた６本の断面円形のストランド５Ｂから構成されている。心材５Ａはポリエチレン，ポリプロピレンその他の合成樹脂または合成繊維から構成される。ストランド５Ｂは直径の異なる断面円形の複数本の鋼製の素線を撚り合わせることによって構成される。ワイヤロープ５を構成するストランド５Ｂの本数，およびストランド５Ｂを構成する複数本の素線の本数は任意に設計することができる。また，ストランド５Ｂのタイプは，シール形，フィラー形，ウォーリントン形またはウォーリントンシール形のいずれであってもよい。

図３はロープテスタ10の縦断面を，図４は図３のIV−IV線に沿うロープテスタ10の内面を，図５はロープテスタ10の平面を，それぞれ示している。

ロープテスタ10は，２つのロープテスタ半体10Ａ，10Ｂを組み合わせることによって構成される。図５を参照して，２つのロープテスタ半体10Ａ，10Ｂは，一列に配列された複数本（ここでは５本）のワイヤロープ５を非接触に挟むように間隔をあけて設けられる。非磁性材料製の接続具60を用いることで，２つのロープテスタ半体10Ａ，10Ｂは，所定の隙間をあけて，それらの内面を向かい合わせにして固定される。好ましくは，一列に並ぶ複数本のワイヤロープ５が２つのロープテスタ半体10Ａ，10Ｂのちょうど中間に位置するようにロープテスタ10は設置される。

図３を参照して，一方（図３において左側）のロープテスタ半体10Ａは，直方体状のヨーク21と，ヨーク21の両側上面に固定された一対の磁石22，23と，１対の磁石22，23の間に設けられた面発光素子アレイ31，垂直方向ホール素子アレイ41，水平方向ホール素子アレイ42，ラインセンサ（受光素子群）52および面発光素子アレイ51を備えている。他方（図３において右側）のロープテスタ半体10Ｂは，直方体状の磁性材料製のヨーク21と，ヨーク21の両側上面に固定された一対の磁石22，23と，１対の磁石22，23の間に設けられたラインセンサ（受光素子群）32，垂直方向ホール素子アレイ41，水平方向ホール素子アレイ42，ラインセンサ（受光素子群）52および面発光素子アレイ51を備えている。

ロープテスタ半体10Ａが備える面発光素子アレイ31と，ロープテスタ半体10Ｂが備えるラインセンサ32は，ワイヤロープ５を挟んで互いに対向する位置に設けられている。面発光素子アレイ31とラインセンサ32の組を，以下「透過式光学センサ部」と呼ぶ。面発光素子アレイ31はワイヤロープ５の移動方向（長手方向）と直交する向きに一列に設けられた複数個の面発光素子を含み，ワイヤロープ５に向けて垂直に（ワイヤロープ５の法線方向に）光を照射する。他方，ラインセンサ32はワイヤロープ５の移動方向（長手方向）と直交する向きに一列に並べられた複数個の受光素子を含み，その受光面がワイヤロープ５をまっすぐに向いている。

面発光素子アレイ31から出射される光の一部はワイヤロープ５によって遮られるので，ラインセンサ32によって撮像される画像において，ワイヤロープ５が存在する部分は暗部となる。他方，ワイヤロープ５が存在しない部分（隣り合うワイヤロープ５の間および両端に位置するワイヤロープ５の外側）は光が透過するので明部となる。透過式光学センサ部（面発光素子アレイ31およびラインセンサ32の組）によって取得される画像ではワイヤロープ５の外縁（エッジ）が明瞭化され，これをワイヤロープ５のロープピッチ，ロープ径，ロープ本数およびロープ間隔の検出（計測）に用いることができる。透過式光学センサ部を用いた処理の詳細は後述する。

ロープテスタ半体10Ａ，10Ｂがそれぞれ備える面発光素子アレイ51およびラインセンサ52の組は，ワイヤロープ５の一方側および他方側の表面をそれぞれ撮像するものである。ロープテスタ半体10Ａ，10Ｂのそれぞれが備える面発光素子アレイ51およびラインセンサ52の組を，以下「反射式光学センサ部」と呼ぶ。

反射式光学センサ部を構成する面発光素子アレイ51はワイヤロープ５の移動方向（長手方向）と直交する向きに並べられた複数個の面発光素子を含み，その発光面（光出射面）が，ワイヤロープ５に対して斜めに光を照射するようにワイヤロープ５の長手方向に対して約４５°の角度をつけて設けられている。ラインセンサ52は複数個の受光素子がワイヤロープ５の移動方向（長手方向）と直交する向きに一列に並べられたもので，面発光素子アレイ51から出射され，ワイヤロープ５において反射された光を受光するために，その光受光面がワイヤロープ５に対して約４５°に向けられている。ロープテスタ半体10Ａが備えるラインセンサ52によってワイヤロープ５の一方側の表面が，ロープテスタ半体10Ｂが備えるラインセンサ52によって，ワイヤロープ５の他方側の表面が，それぞれ詳細に撮像される。

ロープテスタ半体10Ａ，10Ｂのそれぞれにおいて，磁石22，23のほぼ中間位置に，垂直方向ホール素子アレイ41および水平方向ホール素子アレイ42が設けられている。垂直方向ホール素子アレイ41は，ワイヤロープ５の移動方向（長手方向）と直交する向きに配列された複数個のホール素子を含み，そのいずれもが，ワイヤロープ５の半径方向に沿う磁束に感応する向きを向いて配置されている。他方，水平方向ホール素子アレイ42は，ワイヤロープ５の移動方向（長手方向）と直交する向きに配列された複数個のホール素子を含み，そのいずれもが，ワイヤロープ５の長手方向に沿う磁束に感応する向きを向いて配置されている。

垂直方向ホール素子アレイ41および水平方向ホール素子アレイ42は，いずれもワイヤロープ５から漏洩する磁束（以下，漏洩磁束という）を検出する。垂直方向ホール素子アレイ41および水平方向ホール素子アレイ42は必ずしもその両方は必要とされず，垂直方向ホール素子アレイ41または水平方向ホール素子アレイ42の一方のみを設けるようにしてもよい。また，ホール素子に代えて，検出コイル，磁気抵抗効果素子，磁気インピーダンス素子，その他の磁気センサを用いて，ワイヤロープ５からの漏洩磁束を検出することもできる。一般には，ワイヤロープ５の損傷が断線の場合，垂直方向ホール素子アレイ41の方が水平方向ホール素子アレイ42よりも漏洩磁束の検出精度が高い。ワイヤロープ５の損傷が腐食または摩耗の場合，水平方向ホール素子アレイ42の方が垂直方向ホール素子アレイ41よりも漏洩磁束の検出精度が高い。

図４および図５を参照して，ロープテスタ10の寸法（幅）は，エレベータに設置されている複数本のワイヤロープ５の全体幅を超えている。ワイヤロープ５の全体幅に応じてロープテスタ10の寸法は適宜調整される。いずれにしても，ロープテスタ10は検査すべき複数本のワイヤロープ５の幅全体を跨いで設けられる。

図６は，図５に相当するロープテスタ半体10Ａ，10Ｂの断面図であり，漏洩磁束を用いた損傷（欠陥）検査の様子（原理）を模式的に示している。図６では，上述した透過式光学センサ部および反射式光学センサ部の図示が省略されている。

点検時，５本のワイヤロープ５は所定速度でロープテスタ10（ロープテスタ半体10Ａ，10Ｂの間）を通過する。ロープテスタ半体10Ａ，10Ｂがそれぞれ備える一対の磁石22，23が発生する磁束は，磁石22，ワイヤロープ５，磁石23およびヨーク21を通る磁気ループを形成し，これにより，ロープテスタ10を通過するときにワイヤロープ５は磁化される。ワイヤロープ５は飽和磁化させてもよいし，未飽和磁化にとどめてもよい。

ワイヤロープ５を構成するストランド５Ｂ（より詳細にはストランド５Ｂを構成する一本または複数本の素線の一部）に断線Ｋが存在していると，ストランド５Ｂを通る磁束に乱れが生じ，断線Ｋが存在する箇所においてワイヤロープ５の外側に磁束が漏れる。磁化されたワイヤロープ５の断線Ｋがロープテスタ10の垂直方向ホール素子アレイ41および水平方向ホール素子アレイ42を通過するとき，漏洩磁束は垂直方向ホール素子アレイ41および水平方向ホール素子アレイ42と鎖交する。垂直方向ホール素子アレイ41を構成する複数の垂直方向ホール素子，および水平方向ホール素子アレイ42を構成する複数の水平方向ホール素子のうち，漏洩磁束と鎖交したホール素子はその出力信号が増加する。後述するように，ホール素子からの出力信号に基づいて，断線Ｋの有無，範囲，程度等を検出することができる。

図７は，５本のワイヤロープ５とロープテスタ半体10Ａまたは10Ｂが備える垂直方向ホール素子アレイ41との位置関係を示している。水平方向ホール素子アレイ42も同様の位置関係になるので，以下の説明では垂直方向ホール素子アレイ41についてのみ説明する。

垂直方向ホール素子アレイ41は，上述したように，ワイヤロープ５の半径方向に沿う磁束に感応する向きを向いて設置された複数個のホール素子41ｎを一列に並べたもので，たとえば１００個のホール素子41ｎ（ｎ＝１，２，３，…１００）を含む。隣り合うホール素子41ｎとの間隔は一定である。複数本のワイヤロープ５の並び方向に沿って複数個のホール素子41ｎも間隔あけて一列に並ぶ。

ワイヤロープ５の断線Ｋからの漏洩磁束に起因する出力信号の変動は，１００個のホール素子41ｎのすべてに同じようには現れず，漏洩磁束と鎖交する一部のホール素子41ｎ（断線Ｋの近くに配置されている一または複数のホール素子41ｎ）からの出力信号に現れる。漏洩磁束に起因する出力信号の変動（典型的には増大）が観察されたホール素子41ｎの位置に基づいて，５本のワイヤロープ５のうちのいずれのワイヤロープ５に断線Ｋが存在するかを検出することができる。たとえば，複数個のホール素子41ｎのそれぞれに，並び順にセンサ番号１〜100を付与しておき，複数個のホール素子41ｎのそれぞれから出力される出力信号にセンサ番号を対応づける。以下に詳細に説明するが，漏洩磁束に起因する出力信号の変動（たとえば所定の閾値を超える値の出力信号）が観察されたホール素子41ｎを特定することができ，これによって断線Ｋが存在するワイヤロープ５を特定することができる。

図８は，垂直方向ホール素子アレイ41からの出力信号を三次元グラフ画像70Ａによって示したものである。図８の三次元グラフ画像70Ａにおいて，Ｘ軸は垂直方向ホール素子アレイ41を構成する複数のホール素子41ｎの配置位置（センサ配置位置）に対応する。Ｙ軸は時間軸であり，Ｚ軸は出力信号である。ワイヤロープ５は垂直方向ホール素子アレイ41を所定速度で通過するので，垂直方向ホール素子アレイ41に含まれる１００個のホール素子41ｎ（Ｘ軸）からの出力信号の大きさを，経過時間（Ｙ軸）に沿って累積させ，出力信号の大きさをグラフ画像の高さ（Ｚ軸）に対応づけることによって，図８に示す三次元グラフ画像70Ａをコンピュータ装置９において描画することができる。

ワイヤロープ５に断線Ｋが存在すると，垂直方向ホール素子アレイ41を構成するホール素子41ｎのうち断線Ｋからの漏洩磁束と鎖交するホール素子41ｎからの出力信号が一時的に増大する。増大する出力信号，すなわち断線Ｋの存在は，図８に示す三次元グラフ画像70Ａにおいて突出形状71によって分かりやすく示される。

断線Ｋがワイヤロープ５の長手方向に比較的長い距離にわたって発生していれば，突出形状71はＹ軸方向に広がりを持つものになる。断線Ｋの長さ（ワイヤロープ５における断線Ｋの長手方向への広がりの程度）も三次元グラフ画像70Ａに示される。

さらに，図８に示す三次元グラフ画像70Ａにおいて，突出形状71はＸ軸（センサ配置位置）の原点から２／５程度の位置に出現しているので，５本のワイヤロープ５のうちの２番目に位置するワイヤロープ５に，断線Ｋが生じていることが分かる。三次元グラフ画像70Ａによって，複数本のワイヤロープ５のうち断線Ｋが発生しているワイヤロープ５を特定することができる。

ホール素子41ｎからの出力信号（図８のグラフにおけるＺ軸方向の値，突出形状71の高さ）は断線Ｋが密集して発生している（断線している素線数が多い）場合に大きくなる。三次元グラフ画像70Ａによって断線Ｋの密集の程度（損傷の程度）も特定することができる。

三次元グラフ画像70Ａに代えてまたは加えて，二次元画像によってワイヤロープ５に存在する断線Ｋを可視的に表すこともできる。図９は，垂直方向ホール素子アレイ41からの出力信号を二次元画像70Ｂによって示したものである。図９の二次元画像70Ｂにおいて，横方向は複数のホール素子41ｎの配置位置（センサ配置位置）を，縦方向は時間にそれぞれ対応する。二次元画像70Ｂの場合，ホール素子41ｎからの出力信号の大きさ（損傷の程度）は，輝度（出力信号が大きければ明るくまたは暗く，小さければ暗くまたは明るく表現する），色相（出力信号が大きければ暖色によって，小さければ寒色によって表現する）などを用いて表すことができる。図９に示す二次元画像70Ｂでは暗画素72によって断線Ｋの存在が示されており，図８に示す三次元グラフ画像70Ａと同様に，複数本のワイヤロープ５のうちの断線Ｋが発生しているワイヤロープ５を特定することができ，かつ断線Ｋの密集の程度（損傷の程度）も表される。

図１０（Ａ）はワイヤロープ５と垂直方向ホール素子アレイ41の配置関係を，図１０（Ｂ）は垂直方向ホール素子アレイ41を構成する複数のホール素子41ｎのうちワイヤロープ５に最も近い一つのホール素子41ｎからの時系列の出力信号（ストランド凹凸信号）74を概略的に示している。

ワイヤロープ５は，上述したように，心材５Ａを中心に配置し，その周囲に複数本のストランド５Ｂを撚り合わせることによって構成されているので，その表面には凹凸（山谷）が存在し，断線等の損傷が全くないワイヤロープ５であってもその表面には漏洩磁束が常に存在する。垂直方向ホール素子アレイ41（水平方向ホール素子アレイ42も同様）は，断線Ｋが存在しないワイヤロープ５であっても，図１０（Ｂ）に示すような出力信号（ストランド凹凸信号）74を出力する。

垂直方向ホール素子アレイ41を構成する複数のホール素子41ｎのうち，ワイヤロープ５に近いホール素子41ｎほど，ストランド凹凸信号74の振幅が大きくなる。また，ストランド凹凸信号74は，ワイヤロープ５の表面の凸部（山部）において正のピークを示し，凹部（谷部）（隣り合うストランド５Ｂ間の溝部）において負のピークを示す波形になる。

図１０（Ｂ）に示すストランド凹凸信号74の波形から，ワイヤロープ５のロープピッチＲＰ（１本のストランド５Ｂが心材５Ａの周りを一周するのに要するワイヤロープ５の長手方向に沿う長さ）を求めることができる。ワイヤロープ５の移動速度は一定であるから，ストランド凹凸信号74の波形を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することで時系列データから周波数成分列データに変換すると，その主成分の周波数はワイヤロープ５の隣り合う凸部間の周期を示す。これに移動速度を乗算することで隣り合う凸部間の平均間隔が算出される。隣り合う凸部間の平均間隔にワイヤロープ５を構成するストランド数を乗算すれば，ワイヤロープ５のロープピッチＲＰを算出（計測）することができる。ロープピッチＲＰはコンピュータ装置９において算出することができる。

ワイヤロープ５が長期間にわたって使用され続けると，ワイヤロープ５に伸びが生じ，ロープピッチＲＰが初期状態よりも長くなることがある。垂直方向ホール素子アレイ41（水平方向ホール素子アレイ42も同様）は，上述のように，ワイヤロープ５に発生している断線Ｋを検出する（漏洩磁束を検出する）のみならず，ロープピッチＲＰの変動の検出にも用いることができ，ワイヤロープ５の健全性診断に利用することができる。

図１１は垂直方向ホール素子アレイ41の全体（複数のホール素子41ｎのそれぞれ）からの出力信号75を示している。図１１のグラフにおいて，横軸は垂直方向ホール素子アレイ41に含まれる複数（１００個）のホール素子41ｎの配置位置に対応する。縦軸は複数のホール素子41ｎのそれぞれから出力される出力信号を示している。図１１は，時間経過（ワイヤロープ５の移動）に伴って，所定時間間隔（たとえば１ｍｓ間隔）で，垂直方向ホール素子アレイ41（センサ番号１〜１００の１００個のホール素子41ｎのそれぞれ）から出力信号75が出力される様子を示している。

垂直方向ホール素子アレイ41（水平方向ホール素子アレイ42も同様）の全体（垂直方向ホール素子アレイ41を構成する複数のホール素子41ｎのそれぞれ）から出力される出力信号75（図１１）は，ワイヤロープ５の本数，隣り合うワイヤロープ５の間隔（掛けピッチ），およびワイヤロープ５の直径の検出（測定）に用いることができる。出力信号75を用いて以下に説明するように測定されるワイヤロープ５の本数，隣り合うワイヤロープ５の間隔，およびワイヤロープ５の直径も，コンピュータ装置９によって算出することができる。

図１１に示す出力信号75のグラフにおいて５つのピーク値が確認される。図９に示す出力信号75のグラフのピーク値をカウントすることによって，ロープテスタ10を用いて点検しているワイヤロープ５の本数ＲＮ（＝５）を計測することができる。

図１１の出力信号75のグラフから，センサ番号10，30，50，70および90のホール素子41ｎのそれぞれにおいて20個おきにピーク値が得られていることが分かる。垂直方向ホール素子アレイ41を構成するホール素子41ｎの配置ピッチ（隣り合うホール素子41ｎの間の距離）は既知であるので，ピーク値が得られたホール素子に挟まれるホール素子数に配置ピッチを乗算することによって，ロープ間間隔ＤＢＲを計測することができる。

図１１の出力信号75のグラフに示すように，複数のホール素子41ｎには，出力信号を出力するホール素子41ｎと出力しないホール素子41ｎとが存在する。たとえば，センサ番号の小さいものから大きいものに向かって，はじめて出力信号を出力するホール素子41ｎのセンサ番号をＮ１，出力信号を出力しなくなるホール素子41ｎのセンサ番号をＮ２とすると，センサ番号Ｎ１のホール素子41ｎとセンサ番号Ｎ２のホール素子41ｎとの間に挟まれる出力信号を出力するホール素子数は，Ｎ２−Ｎ１となるから，これにホール素子41ｎの配置ピッチを乗算することでワイヤロープ５の直径ＲＤを計測することができる。

以上のように，垂直方向ホール素子アレイ41（水平方向ホール素子アレイ42も同様）を用いることによって，ワイヤロープ５に発生している断線Ｋ，およびロープピッチＲＰが検出されるのみならず，ワイヤロープ５の本数，隣り合うワイヤロープ５の間隔，およびワイヤロープ５の直径も計測することもできる。

図１２は透過式光学センサ部（面発光素子アレイ31とラインセンサ32の組）におけるラインセンサ32によって撮像される画像（以下，透過画像と呼ぶ）81の一部を示している。
上述のように透過式光学センサ部は，ワイヤロープ５を挟んで向かい合わせに配置される面発光素子アレイ31とラインセンサ32とから構成され（図３参照），ワイヤロープ５が存在する部分が暗部，ワイヤロープ５が存在しない部分が明部となる透過画像81が撮像される。透過式光学センサ部によって撮像される透過画像81を用いることでも，ロープピッチＲＰを算出することができる。

ラインセンサ32の動作周波数（サンプリング周波数）をｆ（Ｈｚ），透過画像81において隣り合う凸部間に挟まれるライン数（隣り合う凸部間に挟まれる画像を構成する横ライン数）をｎとする。凸部間の撮像に要する時間ｔは次式によって表される。

ｔ＝ｎ／ｆ

ワイヤロープ５の移動速度をＲＳ（ｍ／ｍｉｎ）とすると，凸部間の間隔Ｍ（ｍｍ）は，以下のように表される。

Ｍ＝（１０００ＲＳ）／６０・ｔ＝５０／３・ＲＳ・ｎ／ｆ（ｍｍ）

凸部間の間隔Ｍにワイヤロープ５を構成するストランド数を乗算すれば，ロープピッチＲＰを算出（計測）することができる。

また，透過式光学センサ部によって撮像される透過画像81の幅ＲＤはそのままワイヤロープ５の直径を表すので，透過画像81からワイヤロープ５の直径ＲＤも容易に計測することができ，たとえば長期間のワイヤロープ５の使用によって生じることがあるワイヤロープ５の減径を，透過画像81を用いて検査することができる。

また，図示は省略するが，透過式光学センサ部によって撮像される透過画像の全体には，ワイヤロープ５の本数に応じて，図１２に示すような透過画像81が間隔をあけて現れるので，ワイヤロープ５の本数についても，透過式光学センサ部によって撮像される透過画像から計測することができる。

さらに，透過式光学センサ部によって撮像される透過画像81では，ワイヤロープ５の外縁が明瞭化されるで，たとえばワイヤロープ５の経年劣化によって心材５Ａがワイヤロープ５の外にはみ出しているとすれば，正常なワイヤロープ５の透過画像に表れない心材５Ａの飛び出しが，経年劣化したワイヤロープ５の透過画像には鮮明に表れ，これによって心材５Ａの損傷の有無を画像診断することができる。

図１３（Ａ）は反射式光学センサ部（面発光素子アレイ51とラインセンサ52の組）によって取得されるワイヤロープ５の画像（以下，撮像画像と呼ぶ）82を，図１３（Ｂ）は撮像画像82の画像処理後の画像（以下，処理後画像と呼ぶ）83をそれぞれ示している。

たとえば，図１３（Ａ）に示す撮像画像82（ここでは，グレースケール画像であるとする）に対し，ワイヤロープ５の長手方向に移動平均化処理を行うことによってストランド間の溝部を表す画像を除去する。次にストランド間の溝部が除去された画像に対し所定の閾値を用いて２値化処理し，２値化画像を生成する。グレースケール画像を２値化画像によってマスクし，さらに白色化する。白色化後の画像を２値化処理することで，断線箇所が白に，その他の領域が黒に対応づけられた処理後画像83が生成される。処理後画像83中の白画素の有無によってワイヤロープ５に発生している損傷（断線，腐食，摩耗など）の有無および程度を検出することができる。

撮像画像82はワイヤロープ５の表面を詳細に表すので，撮像画像82を用いてワイヤロープ５の直径，ロープピッチ，ワイヤロープ５の本数，隣り合うワイヤロープ５の間隔を計測可能であるのは言うまでもない。

図１４は，反射式光学センサ部（面発光素子アレイ51とラインセンサ52の組）によって取得された他のワイヤロープ５（心材５Ａの飛び出しがあるワイヤロープ）の撮像画像84を示している。

長期間にわたってワイヤロープ５が使用され続けると，図１４に示すように，心材５Ａがワイヤロープ５の外に飛び出してくることがある。たとえば撮像画像84と正常画像との比較処理や，撮像画像84を２値化して，２値化画像を処理対象とするエッジ処理をすることで，心材５Ａの飛び出しの有無を検出することもできる。

上述した画像処理によるワイヤロープ５の外観検査も，ロープテスタ10から送信された画像データを用いてコンピュータ装置９において実行される。

上述した実施例では，ワイヤロープ５を検査対象としたが，ワイヤロープ５に限られず，平板状の鋼板であっても，ロープテスタ10によって検査可能である。鋼板に存在する欠陥（傷，凹み等），鋼板の厚さ，幅などを，検査ないし計測することができる。

５ワイヤロープ（金属製検査対象物）
５Ａ心材
５Ｂストランド
９コンピュータ装置（健全性診断装置）
10 ロープテスタ（非接触型金属製材検査装置）
10Ａ，10Ｂロープテスタ半体（検査装置半体）
22，23 磁石
31，51 面発光素子アレイ
32，52 ラインセンサ
41 垂直方向ホール素子アレイ
42 水平方向ホール素子アレイ

Claims

金属製の検査対象物が移動する経路上に設けられ，上記検査対象物を両側から非接触に挟む第１，第２の検査装置半体を備え，
第１の検査装置半体は，
上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，磁化された上記検査対象物からの漏洩磁束を検出する複数の磁気センサを含む第１の磁気センサ・アレイ，
上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，上記検査対象物に向けて垂直に光を出射する複数個の発光素子を含む第１の発光素子アレイ，
上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，上記検査対象物に向けて斜めに光を出射する複数個の発光素子を含む第２の発光素子アレイ，および
上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，上記第２の発光素子アレイからの出射光に起因する上記検査対象物からの反射光を受光する複数の受光素子を含む第１の受光素子アレイを備え，
第２の検査装置半体は，
上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，磁化された上記検査対象物からの漏洩磁束を検出する複数の磁気センサを含む第２の磁気センサ・アレイ，
上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，かつ上記第１の発光素子アレイと対向して設けられ，上記第１の発光素子アレイからの出射光に起因する透過光を受光する第２の受光素子アレイ，
上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，上記検査対象物に向けて斜めに光を出射する複数個の発光素子を含む第３の発光素子アレイ，および
上記検査対象物の移動方向と直交する向きに配列され，上記第２の発光素子アレイからの出射光に起因する上記検査対象物からの反射光を受光する第３の受光素子アレイを備えている，
非接触型金属製材検査装置。
請求項１に記載の非接触型金属製材検査装置の第１，第２の磁気センサ・アレイから出力される漏洩磁束に基づく出力信号，ならびに請求項１に記載の非接触型金属製材検査装置の第１，第２および第３の受光素子アレイから出力される画像データの入力を受け付ける検査データ入力手段，
上記検査データ入力手段によって受け付けられた漏洩磁束に基づく出力信号を用いて上記検査対象物を検査する磁気利用検査手段，ならびに
上記検査データ入力手段によって受け付けられた画像データを用いて上記検査対象物を検査する画像利用検査手段を備えている，
非接触型金属製材健全性診断装置。
上記磁気利用検査手段は，上記検査データ入力手段によって受け付けられた漏洩磁束に基づく出力信号を用いて検査対象物の寸法または構造の少なくとも一方を検出する磁気利用寸法／構造検出手段を備えている，
請求項２に記載の非接触型金属製材健全性診断装置。
上記検査対象物が互いに間隔をあけて配列された複数本のワイヤロープであり，
上記磁気利用検査手段は，上記検査データ入力手段によって受け付けられた漏洩磁束に基づく出力信号を用いて，複数本のワイヤロープのうち損傷が発生しているワイヤロープの特定，損傷の程度および大きさを確認可能な損傷状態確認画像データを生成する手段を備えている，
請求項３に記載の非接触型金属製材健全性診断装置。
上記画像利用検査手段は，上記検査データ入力手段によって受け付けられた画像データを用いて検査対象物の寸法／構造の少なくとも一方を検出する画像利用寸法／構造検出手段を備えている，
請求項２に記載の非接触型金属製材健全性診断装置。
上記検査対象物が互いに間隔をあけて配列された複数本のワイヤロープであり，
上記画像利用検査手段は，上記検査データ入力手段によって受け付けられた画像データを用いて，複数本のワイヤロープのうち損傷が発生しているワイヤロープの特定，損傷の程度および大きさを確認可能な損傷状態確認データを生成する手段を備えている，
請求項５に記載の非接触型金属製材健全性診断装置。