JP6973529B2 - ベルトコンベアの異常監視装置、異常監視プログラム及び異常監視方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、原料ヤードでは、広い敷地に多数のベルトコンベアが設置され、ベルトコンベアの基数が数十台から数百台、その総延長距離が数十kmから数百kmに達する場合もあり、各ベルトコンベアを人が個別に点検することは困難である。そこで、ベルトコンベアにセンサを取り付けてベルトコンベアの状態を自動で効率的に監視することが求められている。
特許文献1に示すベルトコンベアの設備診断方法は、ベルトを駆動するプーリー、駆動プーリーを支える軸受、従動プーリー及びテンションウェイトと、駆動プーリーを減速機と駆動電動機をつなぐカップリングを経由して駆動電動機で駆動しているベルトコンベアの駆動電動機の電流信号を逐一捕らえる。そして、電流変化の挙動で、駆動電動機からカップリング、減速機及びベルト駆動プーリーの軸受の設備異常に加え、ベルトのスリップを運転開始から停止に至るまで連続的に診断するものである。
一方、電動機、減速機、プーリー等の故障、ローラーの回転不良などの様々な異常は、それら電動機、減速機、プーリー、ローラー自体に問題があって異常となる場合があり、ベルトの形状不良に起因しないこともある。
なお、図面は模式的なものであり、各要素の寸法関係、各要素の比率等は、現実的なものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
そして、ベルトコンベア1には、ベルトコンベア1の異常を監視する異常監視装置10が設けられている。
また、異常監視装置10は、電動機4の電流値を検出する電流センサ12と、電動機4の振動(加速度)を検出する振動センサ13aと、電動機4の音(音圧)を検出する音響センサ14aと、電動機4の温度を検出する温度センサ15aとを備えている。振動センサ13a及び温度センサ15aは電動機4に接触するように設置され、音響センサ14aは電動機4に対して非接触状態で設置されている。
また、異常監視装置10は、駆動プーリー6a及び複数の従動プーリー6bの各々の振動(加速度)を検出する複数の振動センサ13cと、駆動プーリー6a及び複数の従動プーリー6bの各々の音(音圧)を検出する複数の音響センサ14cと、駆動プーリー6a及び複数の従動プーリー6bの各々の温度を検出する複数の温度センサ15cとを備えている。振動センサ13c及び温度センサ15cは駆動プーリー6a及び複数の従動プーリー6bの各々の軸受に設置され、音響センサ14aは駆動プーリー6a及び複数の従動プーリー6bの各々に対して非接触状態で設置されている。
更に、異常監視装置10は、シュート3の振動(加速度)を検出する複数の振動センサ13eと、シュート3の音(音圧)を検出する複数の音響センサ14eと、シュート3の温度を検出する複数の温度センサ15eとを備えている。振動センサ13e及び温度センサ15eはシュート3に接触するように設置され、音響センサ14eはシュート3に対して非接触状態で設置されている。
また、異常監視装置10は、データ収集装置16で収集された、カメラ11で撮像された画像データ、電流センサ12、振動センサ13a〜13e、音響センサ14a〜14e、及び温度センサ15a〜15eの検出信号を蓄積するデータ蓄積装置17を備えている。データ蓄積装置17は、データベースで構成され、データ収集装置16で収集された、カメラ11で撮像された画像データ、電流センサ12、振動センサ13a〜13e、音響センサ14a〜14e、及び温度センサ15a〜15eの検出信号を格納する。
ここで、データ演算装置18は、電流センサ12、振動センサ13a〜13e、音響センサ14a〜14e、及び温度センサ15a〜15eの検出時刻の時間軸の調整に際しては、以下のようにする。即ち、カメラ11の撮像位置と電流センサ12、振動センサ13a〜13e、音響センサ14a〜14e、及び温度センサ15a〜15eの設置位置との間の距離及びベルト2の走行速度から、カメラ11が撮像したベルト2の部分が電流センサ12、振動センサ13a〜13e、音響センサ14a〜14e、及び温度センサ15a〜15eの設置位置を通過する時刻を計算して行う。
なお、データ演算装置18の実行プロセスについては、後に詳細に説明する。
先ず、図2に示すように、ステップS1において、カメラ11は、ベルト2の表面を撮像する(撮像ステップ)。
次いで、ステップS2において、電流センサ12によって電動機4の電流値を検出する。また、振動センサ13a〜13eによって電動機4、減速機5、プーリー6、ローラー7、及びシュート3の振動(加速度)を検出する。また、音響センサ14a〜14eによって電動機4、減速機5、プーリー6、ローラー7、及びシュート3の音(音圧)を検出する。更に、温度センサ15a〜15eによって電動機4、減速機5、プーリー6、ローラー7、及びシュート3の温度を検出する(検出ステップ)。
次いで、ステップS4において、データ蓄積装置17は、データ収集装置16で収集された、カメラ11で撮像された画像データ、電流センサ12、振動センサ13a〜13e、音響センサ14a〜14e、及び温度センサ15a〜15eの検出信号を格納する(データ蓄積ステップ)。
先ず、ステップS51において、データ演算装置18は、データ蓄積装置17に格納された、カメラ11で撮像された画像データを取得する(画像データ取得ステップ)。
次いで、ステップS52において、データ演算装置18は、ステップS51で取得したカメラ11で撮像された画像データのベルト2における位置を算出する(画像データベルト位置算出ステップ)。
次いで、ステップS53において、データ演算装置18は、当該画像データを画像処理することによりベルト2の形状不良を検知する(形状不良検知ステップ)。
例えば、ステップS53において検出した形状が正常な場合を「0」、異常がある場合にはその程度(例えば、疵の大きさ)に応じて「1」、「2」、「3」とランク付けし、そのランクを異常スコアSとして算出する。
そして、データ演算装置18は、画像データを取得した際の処理を終了し、後述するステップS6に移行する。
また、データ演算装置18の実行プロセスであるステップS5の電流センサ12及び温度センサ15a〜15eの検出信号を取得した際の処理の流れを図4を参照して詳細に説明する。
次いで、ステップS62において、データ演算装置18は、電流センサ12及び温度センサ15a〜15eの検出信号のデータについて、事前に正常時の平均値と標準偏差を算出して設定した上で、所定時間、例えば2分ごとに時間データの平均値を算出する(電流及び温度平均値算出ステップ)。
つまり、電流センサ12及び温度センサ15a〜15eの検出信号のデータについての異常スコアSは、正常時のデータの散らばり具合(標準偏差)に対する逸脱度合いを示し、値が小さいほど正常な状態であることを示している。
ここで、データ演算装置18は、カメラ11の撮像位置と電流センサ12及び温度センサ15a〜15eの設置位置との間の距離及びベルト2の走行速度から、カメラ11が撮像したベルト2の部分が電流センサ12及び温度センサ15a〜15eの設置位置を通過する時刻を計算して、時間軸を調整する。
そして、このように時間軸を調整することで、後に述べるステップS6でのデータ表示において、ベルト2の撮像時刻(カメラ11の撮像時刻)と電流センサ12及び温度センサ15a〜15eの検出時刻(撮像したベルト2の部分が電動機4及び温度センサ15a〜15eを通過する時刻)とが一致してカラーマップ上で縦に並ぶ。これにより、ベルト2の形状不良に起因した電動機4、減速機5、各プーリー6、各ローラー7、及びシュート3の異常を容易に確認することができることになる。
また、データ演算装置18の実行プロセスであるステップS5の振動センサ13a〜13e及び音響センサ14a〜14eの検出信号を取得した際の処理の流れを図5を参照して詳細に説明する。
先ず、ステップS71において、データ演算装置18は、データ蓄積装置17に格納された、振動センサ13a〜13e及び音響センサ14a〜14eの検出信号を取得する(振動及び音検出信号取得ステップ)。
次いで、ステップS73において、データ演算装置18は、振動センサ13a〜13e及び音響センサ14a〜14eの検出信号のデータについて、ステップS72で周波数解析を実施した結果、所定時間ごと、例えば200Hzごとのオーバーオール値を算出する(オーバーオール値算出ステップ)。
つまり、振動センサ13a〜13e及び音響センサ14a〜14eの検出信号のデータについての異常スコアSは、正常時のデータの散らばり具合(標準偏差)に対する逸脱度合いを周波数範囲ごとに示しているものであり、特定の周波数成分に現れる異常を高精度に検知することができる。
ここで、データ演算装置18は、カメラ11の撮像位置と振動センサ13a〜13e及び音響センサ14a〜14eの設置位置との間の距離及びベルト2の走行速度から、カメラ11が撮像したベルト2の部分が振動センサ13a〜13e及び音響センサ14a〜14eの設置位置を通過する時刻を計算して、時間軸を調整する。
そして、データ演算装置18は、振動センサ13a〜13e及び音響センサ14a〜14eの検出信号を取得した際の処理を終了し、後述するステップS6に移行する。
そして、図2に示すステップS6において、データ表示装置19は、データ演算装置18の出力を表示する(データ表示ステップ)。
このため、ベルト2の形状不良と、電動機4、減速機5、プーリー6、ローラー7、及びシュート3の異常との相関を容易に把握でき、ベルトコンベア1の異常状態を誤検知なく高精度に判定することができる。その結果,ベルトコンベア1の異常部位を誤検知なく特定できるようになり,交換や修理などの保全業務を効率的に行うことができる。
また、データ演算装置18(ステップS5:データ演算ステップ)では、算出された、撮像した画像データに基づく異常スコアSをベルトの位置ごとに整理する。
そして、データ表示装置19(ステップS6:データ表示ステップ)では、データ演算装置18(ステップS5:データ演算ステップ)でベルト2の位置ごとに整理された異常スコアSと、データ演算装置18(ステップS5:データ演算ステップ)で算出された電流センサ12、振動センサ13a〜13e、音響センサ14a〜14e、及び温度センサ15a〜15eの検出信号に基づく時間軸が調整された異常スコアSとを、それらの大きさに応じて色分けして一元的にカラーマップとして表示する。
これにより、電流センサ12、振動センサ13a〜13e、音響センサ14a〜14e、及び温度センサ15a〜15eの検出時刻をカメラ11の撮像時刻に合わせるように時間軸を容易に調整することができる。
例えば、電流センサ12、振動センサ13a〜13e、音響センサ14a〜14e、及び温度センサ15a〜15eはすべて設置する必要はなく、少なくとも1つ設置すればよい。この場合、データ演算装置18における異常スコアSの算出は、設置された少なくとも1つのセンサの検出信号に基づく異常スコアSを算出するようにする。
また、データ演算装置18は、振動センサ13a〜13e及び音響センサ14a〜14eの検出信号のデータについて、周波数解析を実施し、その結果を用いて異常スコアSを算出するようにしている。しかし、温度センサ15a〜15eの検出信号のデータと同様に、所定時間ごとの平均値を算出し、その算出された平均値から異常スコアSを算出するようにしてもよい。
2 ベルト
3 シュート
4 電動機
5 減速機
6 プーリー
6a 駆動プーリー
6b 従動プーリー
7 ローラー
8 原料(被搬送物)
10 異常監視装置
11 カメラ(撮像装置)
12 電流センサ
13a 電動機の振動センサ
13b 減速機の振動センサ
13c プーリーの振動センサ
13d ローラーの振動センサ
13e シュートの振動センサ
14a 電動機の音響センサ
14b 減速機の音響センサ
14c プーリーの音響センサ
14d ローラーの音響センサ
14e シュートの音響センサ
15a 電動機の温度センサ
15b 減速機の温度センサ
15c プーリーの温度センサ
15d ローラーの温度センサ
15e シュートの温度センサ
16 データ収集装置
17 データ蓄積装置
18 データ演算装置
19 データ表示装置
S 異常スコア
Claims (9)
- 電動機により減速機を介して回転駆動される駆動プーリー及び従動プーリーからなるプーリーの回転によりローラー上を走行し、被搬送物を搬送するベルトと、該ベルトで搬送された前記被搬送物が投入されるシュートとを備えたベルトコンベアの異常監視装置であって、
前記ベルトの表面を撮像する撮像装置と、
前記電動機の電流値を検出する電流センサ、前記電動機、前記減速機、前記プーリー、前記ローラー、及び前記シュートの振動、音、温度のそれぞれを検出する振動センサ、音響センサ、及び温度センサのうちの少なくとも1つのセンサと、
前記撮像装置で撮像した画像データに基づく異常スコアを算出し、前記少なくとも1つのセンサの検出信号に基づく異常スコアを算出するとともに前記少なくとも1つのセンサの検出時刻を前記撮像装置の撮像時刻に合わせるように時間軸を調整するデータ演算装置と、
該データ演算装置の出力を表示するデータ表示装置と、
を備えていることを特徴とするベルトコンベアの異常監視装置。 - 前記データ演算装置は、算出された前記撮像装置で撮像した画像データに基づく異常スコアを前記ベルトの位置ごとに整理することを特徴とする請求項1に記載のベルトコンベアの異常監視装置。
- 前記データ表示装置は、前記データ演算装置で前記ベルトの位置ごとに整理された異常スコアと、前記データ演算装置で算出された前記少なくとも1つのセンサの検出信号に基づく時間軸が調整された異常スコアとを、それらの大きさに応じて色分けして一元的にカラーマップとして表示することを特徴とすることを特徴とする請求項2に記載のベルトコンベアの異常監視装置。
- 前記データ演算装置は、前記撮像装置の撮像位置と前記少なくとも1つのセンサの設置位置との間の距離及び前記ベルトの走行速度から、前記撮像装置が撮像した前記ベルトの部分が前記少なくとも1つのセンサの設置位置を通過する時刻を計算し、前記少なくとも1つのセンサの検出時刻を前記撮像装置の撮像時刻に合わせるように時間軸を調整することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載のベルトコンベアの異常監視装置。
- 電動機により減速機を介して回転駆動される駆動プーリー及び従動プーリーからなるプーリーの回転によりローラー上を走行し、被搬送物を搬送するベルトと、該ベルトで搬送された前記被搬送物が投入されるシュートとを備えたベルトコンベアの異常監視プログラムであって、
前記ベルトの表面を撮像装置によって撮像した画像データを取得し、取得した前記画像データに基づく異常スコアを算出し、前記電動機の電流値を検出する電流センサ、前記電動機、前記減速機、前記プーリー、前記ローラー、及び前記シュートの振動、音、温度のそれぞれを検出する振動センサ、音響センサ、及び温度センサのうちの少なくとも1つのセンサによって検出した少なくとも1つのセンサの検出信号を取得し、取得した前記少なくとも1つのセンサの検出信号に基づく異常スコアを算出するとともに前記少なくとも1つのセンサの検出信号の検出時刻を前記撮像装置の撮像時刻に合わせるように時間軸を調整するデータ演算ステップ
をコンピュータに実行させることを特徴とするベルトコンベアの異常監視プログラム。 - 電動機により減速機を介して回転駆動される駆動プーリー及び従動プーリーからなるプーリーの回転によりローラー上を走行し、被搬送物を搬送するベルトと、該ベルトで搬送された前記被搬送物が投入されるシュートとを備えたベルトコンベアの異常監視方法であって、
前記ベルトの表面を撮像装置によって撮像する撮像ステップと、
前記電動機の電流値を検出する電流センサ、前記電動機、前記減速機、前記プーリー、前記ローラー、及び前記シュートの振動、音、温度のそれぞれを検出する振動センサ、音響センサ、及び温度センサのうちの少なくとも1つのセンサによって、前記電動機の電流値、前記電動機、前記減速機、前記プーリー、及び前記ローラーの振動、音、温度のうちの少なくとも1つを検出する検出ステップと、
前記撮像ステップで撮像した画像データに基づく異常スコアを算出し、前記検出ステップで検出した少なくとも1つのセンサの検出信号に基づく異常スコアを算出するとともに前記少なくとも1つのセンサの検出時刻を前記撮像装置の撮像時刻に合わせるように時間軸を調整するデータ演算ステップと、
該データ演算ステップの出力をデータ表示装置に表示するデータ表示ステップと、
を含むことを特徴とするベルトコンベアの異常監視方法。 - 前記データ演算ステップでは、算出された前記撮像ステップで撮像した画像データに基づく異常スコアを前記ベルトの位置ごとに整理することを特徴とする請求項6に記載のベルトコンベアの異常監視方法。
- 前記データ表示ステップでは、前記データ演算ステップで前記ベルトの位置ごとに整理された異常スコアと、前記データ演算ステップで算出された前記少なくとも1つのセンサの検出信号に基づく時間軸が調整された異常スコアとを、それらの大きさに応じて色分けして一元的にカラーマップとして前記データ表示装置に表示することを特徴とすることを特徴とする請求項7に記載のベルトコンベアの異常監視方法。
- 前記データ演算ステップでは、前記撮像装置の撮像位置と前記少なくとも1つのセンサの設置位置との間の距離及び前記ベルトの走行速度から、前記撮像装置が撮像した前記ベルトの部分が前記少なくとも1つのセンサの設置位置を通過する時刻を計算し、前記少なくとも1つのセンサの検出時刻を前記撮像装置の撮像時刻に合わせるように時間軸を調整することを特徴とする請求項6乃至8のうちいずれか一項に記載のベルトコンベアの異常監視方法。
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