JP3219180U - 港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】港湾作業機械の表面腐食状態のための単純かつ効果的な自動検査デバイスを提供する。【解決手段】５つの画像取得デバイス２と、５つの運動制御デバイス３と、画像取得デバイス上に別々に配置された無線通信デバイス４と、無線通信デバイスを備えたコンピュータ８と、を含む。画像取得デバイスは、運動制御デバイスに別々に固定され、検査すべき港湾作業機械１の前面、後面、左側面、右側面、および上面に別々に隣接する。各運動制御デバイスは、伝動デバイスと、伝動デバイス上に配置され、対応する画像取得デバイスを制御して前後方向、左右方向、および上下方向に往復運動させる３つのステッピングモータと、モータ駆動回路板と、マイクロプロセッサとを備える。画像取得デバイスおよび運動制御デバイスは、全方向のブロックごとの画像を取得するために協働する。【選択図】図１

Description

本実用新案は、港湾作業機械（ｈａｒｂｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ）の検査の技術分野に関し、詳細には、港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスに関する。

機械設備の故障診断は、機械を分解することなしに機械の実際の摩耗作用、腐食、および他の問題を診断することを意味する。港湾産業の急速な発展に伴い、種々のタイプの港湾作業機械の数は増え続け、港湾作業機械はますます複雑になり、その結果、従来の方法および理論に基づく故障診断は、ますます困難になってきている。

本実用新案の目的は、ｆｄｄ−ｌｔｅ無線通信技法に基づいて実現される、港湾作業機械の表面腐食状態のための単純かつ効果的な自動検査デバイスを提供することである。

上記の目的を実現するに当たり、本実用新案の技術的構想は以下の通りである。港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスが、５つの画像取得デバイスと、５つの運動制御デバイスと、画像取得デバイス上に別々に配置された５つの無線通信デバイスと、同じく無線通信デバイスを備えたコンピュータと、を含み、５つの画像取得デバイスは、５つの運動制御デバイスに別々に固定され、かつ、検査すべき港湾作業機械の前面、後面、左側面、右側面、および上面に別々に隣接する。各運動制御デバイスは、伝動デバイス、３つのステッピングモータ、モータ駆動回路板、およびマイクロプロセッサを備え、伝動デバイスは、対応する画像取得デバイスを固定するために使用され、３つのステッピングモータは、伝動デバイス上に配置され、かつ、対応する画像取得デバイスを制御して前後方向、左右方向、および上下方向に往復運動させるために使用され、モータ駆動回路板およびマイクロプロセッサは、伝動デバイス上に配置される。

自動検査デバイスは、検査すべき港湾作業機械の上方に均等に配置されかつ検査すべき港湾作業機械の上面から１０００〜１５００ｍｍ離れた、複数の無影照明源（ｓｈａｄｏｗｌｅｓｓ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｏｕｒｃｅ）をさらに備える。

さらに、各伝動デバイスは、前後伝動機構、左右伝動機構、および上下伝動機構を備え、前後伝動機構は、第１の台板と、第１の台板に対称的に平行に固定された２つの第１の単軸滑りレールと、第１の単軸滑りレールに別々に合わせられた２つの滑り子を通じて２つの第１の単軸滑りレールに可動に接続された第２の台板とを含み、対応する第１のステッピングモータは、第１の台板上に配置され、かつ、２つの第１の単軸滑りレールの一端に位置し、第２の台板の片面は、第１の送りねじを通じて、対応する第１のステッピングモータの出力軸に接続され、左右伝動機構は、第２の台板に対称的に平行に固定された２つの第２の単軸滑りレールと、第２の単軸滑りレールに別々に合わせられた２つの滑り子を通じて２つの第２の単軸滑りレールに可動に接続された第３の台板とを含み、対応する第２のステッピングモータは、第２の台板上に配置され、かつ、２つの第２の単軸滑りレールの一端に位置し、第３の台板の片面は、第２の送りねじを通じて、対応する第２のステッピングモータの出力軸に接続され、上下伝動機構は、対応する画像取得デバイスを固定するために使用されるブラケットを含み、対応する第３のステッピングモータは、第３のステッピングモータの出力軸が上向きに垂直に配置されることを可能にするために、第３の台板に垂直に固定され、ブラケットは、対応する第３のステッピングモータの出力軸に接続される。

さらに、各画像取得デバイスは、３０００×４０００の解像度を持つカメラである。

さらに、無線通信デバイスは、ｆｄｄ−ｌｔｅ通信プロトコルに準拠するＳＩＭカードを内部に適応的に備えたｆｄｄ−ｌｔｅ無線通信モジュールである。

画像取得デバイスおよび運動制御デバイスは、全方向のブロックごとの画像の取得を達成するために協働し、画像データは、ｆｄｄ−ｌｔｅ無線通信技法に基づいて伝送され、それにより、港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスは、伝送速度が速いこと、精度が高いこと、機密性に優れていること、複雑な配線がいらないこと、設置または移動に極めて便利であること、などの特性を有し、検査デバイスの迅速な検査、使い勝手のよい操作、高い画像検査精度、などのための要求が満たされ、自動検査デバイスは、良好な応用可能性を有する。

本実用新案の港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスの構造図である。 本実用新案の港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスの上面図である。 本実用新案の港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスの運動制御デバイスの構造図である。 本実用新案の港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスのコンピュータによる画像処理の流れ図である。

本実用新案は、図面および特定の実施形態を用いて以下のようにさらに説明されるが、本実用新案は、決して以下の実施形態によって限定されるものではない。

図１〜２に示されるように、港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスが、５つのカメラ２と、５つの運動制御デバイス３と、５つのｆｄｄ−ｌｔｅ無線通信モジュール４と、４つの無影照明源９と、同じくｆｄｄ−ｌｔｅ無線通信モジュール４を備えたコンピュータ８と、を含み、
各カメラ２は、後の段階での画像処理効果が確保されるように、４０００×３０００の解像度を持ち鮮明な画像を取得することが可能な自動デジタルカメラであり、５つのカメラ２は、５つの運動制御デバイス３に別々に固定され、かつ、検査すべき港湾作業機械の前面、後面、左側面、右側面、および上面にそれぞれ隣接する。

各運動制御デバイス３は、伝動デバイス、第１のステッピングモータ５−１、第２のステッピングモータ５−２、第３のステッピングモータ５−３、モータ駆動回路板、およびマイクロプロセッサを備え、第１のステッピングモータ５−１、第２のステッピングモータ５−２、および第３のステッピングモータ５−３は、伝動デバイス上に配置され、モータ駆動回路板およびマイクロプロセッサは、伝動デバイス上に配置される。

具体的には、図３に示されるように、各伝動デバイスは、前後伝動機構、左右伝動機構、および上下伝動機構を備え、
前後伝動機構は、第１の台板１０−１と、第１の台板１０−１に対称的に平行に固定された２つの第１の単軸滑りレール１０−２と、第１の単軸滑りレール１０−２に別々に合わせられた２つの滑り子を通じて２つの第１の単軸滑りレール１０−２に可動に接続された第２の台板１０−４とを含み、対応する第１のステッピングモータ５−１は、第１の台板１０−１上に配置され、かつ、２つの単軸滑りレール１０−２の一端に位置し、第２の台板１０−４の片面は、第１の送りねじ１０−３を通じて、対応する第１のステッピングモータ５−１の出力軸に接続され、
左右伝動機構は、第２の台板１０−４に対称的に平行に固定された２つの第２の単軸滑りレール１０−５と、第２の単軸滑りレール１０−５に別々に合わせられた２つの滑り子を通じて２つの第２の単軸滑りレール１０−５に可動に接続された第３の台板１０−７とを含み、対応する第２のステッピングモータ５−２は、第２の台板１０−４上に配置され、かつ、２つの第２の単軸滑りレール１０−５の一端に位置し、第３の台板１０−７の片面は、第２の送りねじ１０−６を通じて、対応する第２のステッピングモータ５−２の出力軸に接続され、
上下伝動機構は、対応する画像取得デバイス２を固定するために使用されるブラケット１０−８を含み、対応する第３のステッピングモータ５−３は、第３のステッピングモータ５−３の出力軸が上向きに垂直に配置されることを可能にするために、第３の台板１０−７に垂直に固定され、ブラケット１０−８は、第３のステッピングモータ５−３の出力軸に接続される。

伝動デバイスとカメラ２との協働に基づき、カメラ２は、前後伝動機構１を通じて、検査すべき港湾作業機械の寸法に従って位置を前後に調整され、また、カメラのレンズと撮影面との距離が調整され、それにより、カメラの焦点調節要求が満たされる。左右伝動機構および上下伝動機構を通じて、カメラは、撮影面の複数の一様な部分に対する画像の取得、分析、および処理を行うことにより、撮影面の画像取得を達成し、したがって、画像処理の速度および精度を向上させる。

モータ駆動回路板およびマイクロプロセッサは、対応する伝動デバイスの第１の台板１０−１の底面上に配置され、各マイクロプロセッサは、対応するカメラ２を予め設定された画像取得位置に移動させ次いで撮影面の全ての部分の画像が順次取得されるように、対応するモータ駆動回路６を通じて対応する３つのステッピングモータ５に接続されて、第１のステッピングモータ５−１、第２のステッピングモータ５−２、および第３のステッピングモータ５−３を独立に制御する。

無線通信デバイス４は、標準寸法のＳＩＭカード、マイクロＳＩＭカード、およびナノＳＩＭカードなどの、ｆｄｄ−ｌｔｅ通信プロトコルに準拠するＳＩＭカードを適応的に備えたｆｄｄ−ｌｔｅ無線通信モジュールである。５つのカメラ２とコンピュータ８との間のデータ伝送は、無線通信デバイス４を通じて達成され、カメラ２によって取得された画像は、処理、分析、および比較されるように、コンピュータ８に伝送される。その一方で、コンピュータ８は、ｆｄｄ−ｌｔｅ無線通信モジュールを通じて、カメラ２の撮影時間およびカメラ２によって取得される画像の数を制御する。

４つの無影照明源９は、検査すべき港湾作業機械１の上面の１０００〜１５００ｍｍ上方に直線的に配置される。無影照明源９を通じて、カメラ２は、検査すべき港湾作業機械１の全ての表面の鮮明な画像を安定して取得することができ、検査精度を向上させる。

港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスは、ｆｄｄ−ｌｔｅ無線通信技法に基づき、具体的には以下のように動作する。５つの方向において港湾作業機械の表面画像を取得する過程では、港湾作業機械の上方に分散された無影照明源９の電源が入れられ、５つのカメラにより港湾作業機械の画像が別々に取得され、次いで、ｆｄｄ−ｌｔｅ無線通信モジュールを通じて画像データがコンピュータ８に無線で送信され、コンピュータ８によって画像データが処理された後、港湾作業機械の表面が腐食しているかどうかが判定されて、管理者は港湾作業機械の表面腐食状態を知らされる。

詳細には、図４に示されるように、コンピュータ８の具体的な処理過程は、以下のステップを含む。

Ｓ１、各運動制御デバイス３のマイクロプロセッサは、初期段階において港湾作業機械の各撮影面が４×４個の部分に均等に分割されるように、すなわち、撮影すべき面の１６個の部分の画像がカメラ２によって別々に取得されるように、対応する３つのステッピングモータを駆動して対応するカメラ２の撮影位置を変化させる。

Ｓ２、カメラによって取得された１６枚のカラー画像は、標準画像として機能する２５６階調の濃淡画像に変換される。

Ｓ３、標準データが抽出され、具体的には、ステップＳ２において処理された標準画像のフラクタル次元が、微分ボックスフラクタルアルゴリズム（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｂｏｘ ｆｒａｃｔａｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を通じて抽出されて、データベースに保存される。

ある期間にわたって港湾作業機械が使用された後、港湾作業機械の５つの面が再び撮影される。

Ｓ４、各運動制御モジュール３のマイクロプロセッサは、対応する３つのステッピングモータを駆動して、対応するカメラ２の撮影位置を変化させ、撮影すべき面の１６個の部分の画像が、カメラ２によって別々に取得される。同様に、コンピュータ８は、受信したカラー画像を、検査すべき画像として機能する２５６階調の濃淡画像に変換する。

Ｓ５、検査すべきデータが抽出され、具体的には、ステップＳ４において濃淡処理を受けた検査すべき画像のフラクタル次元が、フラクタルアルゴリズムを通じて抽出される。

Ｓ６、腐食状態が判断される。検査すべき画像のフラクタル次元が、標準画像のフラクタル次元と比較される。誤差が使用者によって設定された誤差範囲内である場合、これは、検査結果が要件を満たしたことを示す。そして検査すべきデータが引き続き検査されるように抽出され、誤差が誤差範囲を超えている場合、これは、腐食状態が深刻であることを示し、深刻に腐食した部分が記録され、検査結果がコンピュータ８によって記録される。

上記のステップは、取得された全ての画像が検査されて、検査が終了するまで、繰り返し行われる。

本明細書における上述の実施形態および記述は、本実用新案の原理を説明するためのものにすぎない。本実用新案の精神および範囲から逸脱することなく、本実用新案の様々な変更および改良を行うこともでき、また、全てのそのような変更および改良は、保護を請求する本実用新案の範囲内に含まれるものである。本実用新案の保護範囲は、本明細書に添付された実用新案登録請求の範囲、および実用新案登録請求の範囲の均等物によって定められる。

Claims (5)

1. 港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスであって、前記デバイスが、５つの画像取得デバイス（２）と、５つの運動制御デバイス（３）と、前記画像取得デバイス（２）上に別々に配置された５つの無線通信デバイス（４）と、同じく無線通信デバイス（４）を備えたコンピュータ（８）と、を含み、前記５つの画像取得デバイス（２）が、前記５つの運動制御デバイス（３）に別々に固定され、かつ、前記検査すべき港湾作業機械の前面、後面、左側面、右側面、および上面に別々に隣接し、各運動制御デバイス（３）が、伝動デバイス、３つのステッピングモータ、モータ駆動回路板、およびマイクロプロセッサを備え、前記伝動デバイスが、対応する前記画像取得デバイス（２）を固定するために使用され、前記３つのステッピングモータが、前記伝動デバイス上に配置され、かつ、対応する前記画像取得デバイス（２）を制御して前後方向、左右方向、および上下方向に往復運動させるために使用され、前記モータ駆動回路板および前記マイクロプロセッサが、前記伝動デバイス上に配置されることを特徴とする、港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイス。
2. 請求項１に記載の港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスであって、前記検査すべき港湾作業機械（１）の上方に均等に配置されかつ前記検査すべき港湾作業機械（１）の前記上面から１０００〜１５００ｍｍ離れた、複数の無影照明源（９）をさらに備えることを特徴とする、港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイス。
3. 請求項１に記載の港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスであって、各伝動デバイスが、前後伝動機構、左右伝動機構、および上下伝動機構を備え、
   前記前後伝動機構が、第１の台板（１０−１）と、前記第１の台板（１０−１）に対称的に平行に固定された２つの第１の単軸滑りレール（１０−２）と、前記第１の単軸滑りレール（１０−２）に別々に合わせられた２つの滑り子を通じて前記２つの第１の単軸滑りレール（１０−２）に可動に接続された第２の台板（１０−４）とを含み、対応する前記第１のステッピングモータ（５−１）が、前記第１の台板（１０−１）上に配置され、かつ、前記２つの第１の単軸滑りレール（１０−２）の一端に位置し、前記第２の台板（１０−４）の片面が、第１の送りねじ（１０−３）を通じて、対応する前記第１のステッピングモータ（５−１）の出力軸に接続され、
   前記左右伝動機構が、前記第２の台板（１０−４）に対称的に平行に固定された２つの第２の単軸滑りレール（１０−５）と、前記第２の単軸滑りレール（１０−５）に別々に合わせられた２つの滑り子を通じて前記２つの第２の単軸滑りレール（１０−５）に可動に接続された第３の台板（１０−７）とを含み、対応する前記第２のステッピングモータ（５−２）が、前記第２の台板（１０−４）上に配置され、かつ、前記２つの第２の単軸滑りレール（１０−５）の一端に位置し、前記第３の台板（１０−７）の片面が、第２の送りねじ（１０−６）を通じて、対応する前記第２のステッピングモータ（５−２）の出力軸に接続され、
   前記上下伝動機構が、対応する前記画像取得デバイス（２）を固定するために使用されるブラケット（１０−８）を含み、対応する前記第３のステッピングモータ（５−３）が、前記第３のステッピングモータ（５−３）の出力軸が上向きに垂直に配置されることを可能にするために、前記第３の台板（１０−７）に垂直に固定され、前記ブラケット（１０−８）が、対応する前記第３のステッピングモータ（５−３）の前記出力軸に接続されることを特徴とする、港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイス。
4. 請求項１に記載の港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスであって、各画像取得デバイスが、３０００×４０００の解像度を持つカメラであることを特徴とする、港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイス。
5. 請求項１に記載の港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイスであって、前記無線通信デバイスが、ｆｄｄ−ｌｔｅ通信プロトコルに準拠するＳＩＭカードを内部に適応的に備えたｆｄｄ−ｌｔｅ無線通信モジュールであることを特徴とする、港湾作業機械の表面腐食状態のための自動検査デバイス。