以下、本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明は以下において開示される実施例によって限定されず、様々な形態で具現することができ、本実施例は本発明を完全に開示し、通常の知識を有する者に本発明の内容をより完全に熟知させるために提供される。
本明細書において、ある要素が他の要素の「上」又は「下」に位置すると記述する場合、これは前記ある要素が他の要素の「上」又は「下」に直接位置するか、又はそれらの要素の間に追加要素が介在するという意味をすべて含む。本明細書において、「上部」又は「下部」という用語は、観察者の視点から設定される相対的な概念であり、観察者の視点が変われば、「上部」が「下部」を意味することも、「下部」が「上部」を意味することもできる。
複数の図面上で同一符号は、実質的にお互い同一要素を称する。また、「含む」又は「有する」等の用語は、記述される特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品又はこれらを組み合わせたものが存在する可能性を意味し、一つ又はこれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品又はこれらを組み合わせた物の存在又は付加可能性を予め排除しないと理解すべきである。
一方、以下で記述するコンベアベルトは、コンベアシステム(又は装置)とコンベア用のベルトの意味をすべて有し、摩耗に関連してはコンベアベルトを意味する。
本発明の一実施形態は、コンベアベルトにライン(line)状にレーザを照射する発光部と、前記コンベアベルトによって反射される光を受信する受光部と、前記受光部で受信した複数のピクセル値を抽出して、前記コンベアベルトの表面の高低を測定する制御部と、を備え、前記レーザは前記コンベアベルトがテールプーリ部と接する面に照射される、コンベアベルトの摩耗確認装置を提供する。
このとき、ホコリ及び異物を除去するためにエア噴射部をさらに備え得る。
例えば、発光部と前記受光部との間に配置されて前記レーザが移動する方向にエアを噴射する第1エア噴射部を備える。
一方、前記照射されるレーザが透過する透光窓と前記反射された光が透過する受光窓に向かって、上部から下部方向にエアを噴射する第2エア噴射部を備え得る。
また、前記レーザが照射されるコンベアベルトの表面に向かってエアを噴射する第3エア噴射部を備え、前記第3エア噴射部は長さと方向の調節が可能な位置調節手段を備えて、前記コンベアベルトの前記レーザの到達面のホコリ及び異物を除去する。
例えば、前記レーザが照射される面に外部光の流入を遮断する遮光部をさらに備え得る。
この際、前記遮光部は、軟性材料の遮光幕と、長さが調節されて遮光面積を調節する遮光部支持台を備え得る。
例えば、前記遮光部内のホコリ及び異物を外部に放出するホコリ吸引装置をさらに備え得る。
一方、前記制御部は、前記コンベアベルトの表面高低の情報から前記コンベアベルトの残余厚さ情報を検出する。
例えば、前記制御部は、予め設定された残余厚さよりも薄い厚さを有する面が前記コンベアベルトで検出された場合に警報を発生させる。
このとき、前記警報は前記コンベアベルトの駆動を停止することを含む。
また、本発明は、上面で原料が運送されるために設けられるコンベアベルトと、前記コンベアベルトに沿って所定間隔で複数個が設けられて前記コンベアベルトの下面を支持するキャリアローラと、前記コンベアベルトの側部に配置され、前記コンベアベルトの下面の温度を測定する複数の第1温度測定装置と、前記第1温度測定装置から測定された信号を受信して火災危険を判断する制御部と、を備え、前記制御部は、前記コンベアベルトの駆動時間の流れに沿って前記複数の第1温度測定装置で測定される温度変化を検知して火災危険の原因を検出し、前記火災危険の原因には前記キャリアローラ及び前記原料が含まれる、コンベアベルトの火災予測システムを提供する。
このとき、前記コンベアベルト駆動時間の流れをt1、t2、t3、(...)、tyとし、前記コンベアベルト駆動時間の流れに沿って前記原料が通過する順に配置される前記第1温度測定装置の位置をP1、P2、P3、(...)、Pxとし、tyのときにPxで測定された温度をT(Px、ty)とした場合、前記制御部は検出された前記T(Px、ty)を正常温度と注意温度を含む少なくとも2つ以上で区分して少なくとも2つの趨勢を検出し、第1趨勢から火災危険の原因となった前記キャリアローラの位置を検出し、第2趨勢から火災危険の原因となった前記原料の位置を検出する。
このとき、前記制御部は、前記注意温度がT(Px、ty)で検出された後、T(Px、ty+1)、T(Px、ty+2)、(...)、T(Px、ty+z)が予め設定された誤差範囲内で維持される場合、前記第1趨勢と判断する。
このとき、前記制御部は、前記火災危険の原因となった前記キャリアローラの位置をPxとPx−1の間であると判断する。
また、前記注意温度がT(Px、ty)で検出された後、T(Px+1、ty+1)、T(Px+2、ty+2)、(...)、T(Px+z、ty+z)が予め設定された誤差範囲内で維持される場合、前記第2趨勢と判断する。
このとき、前記制御部は、前記火災危険の原因となった前記原料の位置をty+zの時間にPx+(z−1)とPx+(z+1)の間であると判断する。
一方、前記制御部は、前記注意温度がT(Px、ty)で検出された後、T(Px、ty+1)、T(Px、ty+2)、(...)、T(Px、ty+z)が予め設定された誤差範囲内で維持されるか、前記T(Px、ty)より高い場合と、T(Px+1、ty+1)からT(Px+z、ty+z)に行くほど、測定温度が徐々に減少する場合と、のいずれかを満す場合、前記火災危険の原因となった前記キャリアローラの位置をPxとPx−1の間であると判断する。
また、前記制御部は、前記注意温度がT(Px、ty)で検出された後、T(Px+1、ty+1)、T(Px+2、ty+2)、(...)、T(Px+z、ty+z)が予め設定された誤差範囲内で維持されるか、前記T(Px、ty)より高い場合と、T(Px、ty+1)、T(Px+1、ty+2)、(...)、T(Px+(z−1)、ty+z)が予め設定された誤差範囲内の正常温度で維持される場合と、のいずれかを満す場合、前記火災危険の原因となった前記原料の位置をty+zの時間にPx+(z−1)とPx+(z+1)の間であると判断する。
また、前記コンベアベルトの上面の温度を測定する第2温度測定装置をさらに備え、前記制御部は、前記コンベアベルト駆動時間の流れに沿って第2温度測定装置で測定される温度変化を検知し、火災危険の原因となった前記原料の位置を検出する。
また、本発明の一実施形態は、上面から原料が輸送されるために設けられるコンベアベルトと、前記コンベアベルトに沿って所定の間隔で複数個が備えられ、前記コンベアベルトの下面を支持するキャリアローラと、前記コンベアベルトの側部に配置され、前記コンベアベルトの下面の温度を測定する複数の第1温度測定装置と、コンベアベルトにライン状のレーザを照射する発光部と、前記コンベアベルトによって反射された光を受信する受光部と、前記コンベアベルトの残余厚さ情報を検出し、火災危険の原因を検出する制御部と、を備え、前記レーザは、前記コンベアベルトがテールプーリ部と接する面に照射される。
このとき、前記制御部は、前記コンベアベルトの表面の高低情報から前記コンベアベルトの残余厚さ情報を検出し、予め設定された残余厚さよりも薄い厚さを有する面が前記コンベアベルトで検出された場合に警報を発生させ、前記制御部は、前記コンベアベルト駆動時間の流れに沿って前記複数の前記第1温度測定装置で測定された温度変化を検知して火災危険の原因を検出し、前記温度変化が予め設定された温度よりも高い場合は警報を発生させ、前記火災危険の原因には前記キャリアローラ及び前記原料が含まれ、前記警報は前記コンベアベルトの駆動を停止することを含む。
また、レーダ(RADAR)を含む接近検知発光部をさらに備え、前記制御部は、作業者がコンベアベルトに接近することを検出し、前記制御部は、前記接近検知発光部で検出された作業者がコンベアベルトから予め設定された距離以内に接近した場合に警報を発生させ、前記警報は前記コンベアベルトの駆動を停止することを含む。
以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照して具体的に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るコンベアベルトの安全管理システムを示したものである。
図1を参照すると、コンベアベルトの安全管理システムは、コンベアベルト(1)、コンベアベルト上に原料を投入する原料投入部(2)、コンベアベルトを支持するキャリアローラ(3)、キャリアローラ(3)を支持するキャリアローラ支持部(4)、コンベアベルト(1)の末端に配置されてコンベアベルト(1)の方向を転換させるテールプーリ(tail pulley)部(5)、第1温度測定装置(210)、第2温度測定装置(220)を備える。
図2(a)は、本発明の一実施形態に係るコンベアベルトの摩耗確認装置とコンベアベルトのテールプーリ部を示したものであり、図2(b)は図2(a)のA−A′に沿って切断した断面を示したものである。
図2(a)を参照すると、コンベアベルトの安全管理システムは、移送中の原料をコンベアベルト(1)の外に離脱させないため、コンベアベルト(1)が長辺のない梯形になるように支持するキャリアローラ(3)を備える。
これにより、図2(b)で示すように、コンベアベルト(1)でキャリアローラ(3)によって支持される部分は、だいたい長辺のない梯形になり、レーザとこれを受信する受光部でコンベアベルト(1)で表面の高低を測定する方法を用いた場合、コンベアベルト(1)の厚さを正確に検出することが非常に困難である。
したがって、コンベアベルトの安全管理システムは、コンベアベルト(1)とテールプーリ部(5)が接する面にレーザを照射し、平らな状態のコンベアベルト(1)の表面高さを測定することができる。
また、コンベアベルトの安全管理システムは、コンベアベルト(1)上の原料が目的地への移送が完了し、リターンローラ(return roller)を経た後、テールプーリ部(5)に接しながら上昇するとき、コンベアベルト(1)の表面の高低を測定する。
したがって、コンベアベルトの安全管理システムは、レーザが原料の移動方向と同じ方向に照射されるように構成し、ホコリ及び異物が最大限に除去された状態のときにコンベアベルト(1)の表面の高低を測定することで、ホコリ及び異物による測定誤差を最小限に抑えることができる。
図3〜図6は、本発明の各実施形態に係るコンベアベルトの摩耗確認装置を示したものである。
図3を参照すると、コンベアベルトの摩耗確認装置は、ボディ部(110)、発光部(120)、受光部(130)と制御部(図示せず)を備える。
ボディ部(110)は、発光部(120)及び受光部(130)が設置できる内部空間として定義される。
ボディ部(110)は、上部から下部方向に逆三角形の傾斜を有するキャップ部(111)を備える。コンベアベルトの摩耗確認装置は、ホコリと様々な異物が浮遊する環境に設置されるので、キャップ部(111)が設けられて、浮遊するホコリ及び異物によるレーザの照射及び受光の妨害が1次的に遮断される。また、発光部(120)から照射されたレーザ以外の光が受光部(130)に認識される場合、ノイズが発生する恐れがあるため、キャップ部(111)が設けられて、外部光が受光部(130)で受光されることが1次的に遮断される。
発光部(120)はコンベアベルト(1)にラインレーザを照射する。
発光部(120)はレーザ光源(121)を含む。レーザ光源(121)は、赤外線、紫外線、可視光の波長を照射することができ、例えば、可視光線を照射し、一例として、655nmの赤色半導体レーザを使用する。例えば、レーザ光源(121)は、点光源又は面光源を備え得る。例えば、レーザ光源(121)にはDLPプロジェクター、TFTプロジェクター、LCoSプロジェクター等が含まれる。
発光部(120)は集光レンズ(122)を備え得る。集光レンズ(122)は、レーザ光源(121)から照射される点形のレーザビーム又は面形のレーザビームをラインレーザビームに変換する。
例えば、集光レンズ(122)はシリンダ型レンズ(cylindrical lens)を含む。前記シリンダ型レンズは、一方の軸のみ曲面を持って、他方の軸は非曲面で形成されるレンズであり、点形のレーザビームが前記シリンダ型レンズに入射されると、一方の軸にのみフォーカスされて前記一方の軸に長軸の長さを有する面形状のレーザビームに変換される。
例えば、集光レンズ(122)は、レーザ光源(121)から出力されたビームがA個の行とB個の列で構成されたA×B個のピクセルを含むと仮定した場合、集光レンズ(122)を通して出力されたラインレーザは各行の全部又は一部が結合し、一例として、1×B個のピクセルで出力されて各ピクセルの明るさは前記列(B)で結合されたピクセル分だけ明るくなる。又は、集光レンズ(122)を通して出力されたラインレーザは、A×1個のピクセルに出力されて各ピクセルの明るさは前記行(A)で結合されたピクセル分だけ明るくなる。
発光部(120)は、投光窓(123)をさらに備え得る。コンベアベルトの摩耗確認装置は、ホコリや様々な異物が浮遊する環境に設置されるため、レーザ光源(121)と集光レンズ(122)をホコリ及び異物から保護する必要がある。したがって、発光部(120)はボディ部(110)内で外部と遮断され、投光窓(123)を通してレーザ光が照射されるように構成される。
発光部(120)は角度制御部(図示せず)をさらに備え、ラインレーザがコンベアベルト(1)の表面に効果的に映されるようにする。前記角度制御部は、垂直方向又は水平方向を含む2方向への角度を調節するために、少なくとも二つの軸を中心に回転するように形成される。
受光部(130)は、コンベアベルト(1)によって反射された光を受信する。
受光部(130)は、前記反射された光を集光する受光レンズ(132)及び前記反射された光の強度を検出する受光センサ(131)を備える。受光センサ(131)には、例えば、CCD(charged coupled device)センサ、CMOS(complementary metal oxide semiconductor)センサ等があって、焦点距離を調節するためのレンズ部(図示せず)を備え得る。
受光部(130)は、角度制御部(図示せず)をさらに備えて、コンベアベルト(1)の表面から反射されたラインレーザを効果的に検出することができる。前記角度制御部は、垂直方向又は水平方向を含む2方向への角度を調節するために、少なくとも二つの軸を中心に回転するように形成される。
受光部(130)は受光窓(133)をさらに備え得る。コンベアベルトの摩耗確認装置は、ホコリや様々な異物が浮遊する環境に設置されるため、受光センサ(131)と受光レンズ(132)をホコリ及び異物から保護する必要がある。したがって、受光部(130)は、ボディ部(110)内で外部と遮断され、受光窓(133)を通してレーザ光が照射されるように構成される。
制御部は、受光部(130)から受信された複数のピクセル値を抽出し、コンベアベルト(1)の表面の高低を測定する。
図2(a)及び図2(b)を例にして前述した通り、コンベアベルト(1)の安全管理システムにおいて、コンベアベルト(1)はだいたい長辺のない梯形で原料を移送するため、原料が載せられる中央部が摩耗し、両端部では摩耗がほとんど生じない。
したがって、制御部はコンベアベルト(1)の両端部の表面の高低と中央部の表面の高低を比較し、中央部の摩耗度合と損傷発生の有無をリアルタイムで確認することで、後述するように、コンベアベルト(1)が切断される等の事故発生の可能性を事前に遮断する。一方、制御部の具体的な説明は図9を用いて後述する。
図4〜図6を参照すると、コンベアベルトの摩耗確認装置はホコリ及び異物を除去するため、エア噴射部をさらに備える。図面は説明のために一つのエア噴射部のみを図示したが、第1〜第3エア噴射部のうち、二つ以上が一緒に設置される構造を含む。
図4を参照すると、第1エア噴射部(141)は発光部(120)と受光部(130)との間に配置されて、レーザが移動する方向にエアを噴射する。
すなわち、第1エア噴射部(141)は、発光部(120)からラインレーザが照射されコンベアベルト(1)の表面から反射されて受光部(130)に到達する経路において、浮遊するホコリ及び異物を除去し、過酷な環境条件で駆動するコンベアベルト(1)の表面の高低を精密に測定することにより、コンベアベルト(1)の駆動安全性を大幅に向上させる。
図5を参照すると、第2エア噴射部(142)は、レーザが照射される投光窓(123)と前記反射された光が透過する受光窓(133)に向かって、上部から下部方向にエアを噴射する。
すなわち、第2エア噴射部(142)は、レーザが直接照射される投光窓(123)と直接受信される受光窓(133)の前で浮遊するか付着しているホコリ及び異物を除去し、過酷な環境条件で駆動するコンベアベルトの表面の高低を精密に測定し、コンベアベルト駆動の安全性を大幅に向上させる。
図6を参照すると、第3エア噴射部(143)は、前記レーザが照射されるコンベアベルト(1)の表面に向かってエアを噴射する。このとき、第3エア噴射部(143)は、長さと方向の調節が可能な位置調節手段(143a)を備え得る。
すなわち、第3エア噴射部(143)は、コンベアベルト(1)でレーザが到達して反射される表面に直接エアを噴射してホコリ及び異物を除去し、過酷な環境条件で駆動するコンベアベルト(1)の表面の高低を精密に測定することにより、コンベアベルト(1)の駆動の安全性を大幅に向上させる。
図7及び図8は、本発明の各実施形態に係るコンベアベルトの摩耗確認装置と遮光部を示したものである。
図7を参照すると、コンベアベルトの摩耗確認装置は、前記レーザが照射される面に外部光が流入することを遮断する遮光部(150)をさらに備え得る。
コンベアベルトの摩耗確認装置は、前述したように、ボディ部(110)にキャップ部(111)が形成されてホコリ及び異物が発光部(120)及び受光部(130)の前方に浮遊することと外部光が受光部(130)に受信されることを1次的に遮断し、これに加えてコンベアベルト(1)でコンベアベルトの摩耗確認装置が設置された領域を覆うことができる遮光部(150)をさらに備え、ホコリ及び異物が発光部(120)及び受光部(130)の前方に浮遊することと外部光が受光部(130)に受信されることをより効果的に遮断する。
このとき、遮光部(150)は軟性素材の遮光幕(152)と、長さが調節されて遮光面積の調節を可能にする遮光部支持台(151)を備え得る。例えば、遮光部支持台(151)は、横方向と縦方向に長さを調節することができる。
したがって、コンベアベルトの設置環境又は外部光の照射角度を考慮して遮光部支持台(151)を広げることで遮光領域を伸ばすことができ、外部光が受光部(130)に受信されない場合にはホコリ及び異物が排出できるように遮光部支持台(151)を折ることができる。
図8を参照すると、コンベアベルトの摩耗確認装置は、遮光部(150)内のホコリ及び異物を外部に放出するホコリ吸引装置(160)をさらに備え得る。
すなわち、遮光部支持台(151)を広げて遮光領域を最大限に伸ばした状態でも、ホコリ吸引装置(160)によってコンベアベルトの摩耗確認装置の周辺で浮遊するホコリ及び異物を外部に除去し、過酷な環境条件で駆動するコンベアベルト(1)の表面の高低を精密に測定することにより、コンベアベルト(1)の駆動安全性を大きく向上させる。
図9は、本発明の一実施形態に係る受光部で結像したピクセルを示したものである。
前述した前記制御部は、レーザ光源(121)から照射されたレーザがコンベアベルト(1)に反射された後、受光センサ(131)に入ってくる光の強度を測定し、光三角法(optical trigonometry)によってコンベアベルト(1)表面までの距離と変位を計測し、コンベアベルト(1)の表面の高低を測定する。
例えば、発光部(120)から照射されるラインレーザは、コンベアベルト(1)の損傷、一例として、亀裂、溝等よりも小さい線幅を有するが、受光部(130)はコンベアベルト(1)から反射される光の情報を各位置に応じたピクセル座標、すなわち、複数のピクセル値を抽出する。
例えば、前記制御部は、コンベアベルト(1)の両端部から反射されるレーザ光の映像から第1ピクセル値を抽出した後、前記両端部の間のコンベアベルト(1)から反射されるレーザ光の映像から明度差のアルゴリズムを利用して第2ピクセル値ないし第nピクセル値を抽出し、抽出された第1ピクセル値と第2ピクセル値ないし第nピクセル値との距離差を光三角法で算出し、コンベアベルト(1)の摩耗度合と損傷有無をリアルタイムで確認する。
一例として、前記制御部は、第1ピクセル値との距離差が他のピクセル値よりも急激に増加した第nピクセル値が検出される場合、前記第nピクセル値が検出されたコンベアベルト(1)の部分は損傷した部分であると検出し、使用者に警報を送信したり、コンベアベルト(1)の駆動を停止させる。
例えば、コンベアベルト(1)で反射されて受光部(130)に受信されるラインレーザの画像は複数のピクセルを含むが、前記画像に映されるピクセル間の明度差の最大値を求め、ゼロ−クロッシング(zero−crossing)するポイントの中心点を当該ピクセル値として決定する。
例えば、図9を参照すると、前記制御部は、前記ゼロ−クロッシングするポイントの中心点をサブ−ピクセル(sub−pixel)単位まで計算する。すなわち、前記ゼロ−クロッシングするポイントの中心点がピクセルのいかなる位置であるかまで検出し、当該ピクセル内においてピクセル値を1/4pixel、1/8pixel、1/16pixel、1/64pixelまでに決定する。
前記制御部は、前記コンベアベルトの表面の高低情報からコンベアベルト(1)の残余厚さ情報を検出する。
例えば、前記制御部ではコンベアベルトの初期厚さ(A)の情報が貯蔵され、第nピクセルで両端部(第1ピクセル)からの高さの差(L)が検出されると、第nピクセルにおける厚さ(A−L)が計算される。このとき、コンベアベルト(1)の予め設定された限界厚さ(B)より、第nピクセルにおける厚さ(A−L)が薄いか又は同一の場合(A−L≦B)、前記制御部は警報を発生させる。このとき、前記警報はコンベアベルト(1)の駆動停止を含む。
図10〜図13は、本発明の一実施形態に係る受光部で結像したピクセルからコンベアベルトの表面の高低を測定することを示したものである。
例えば、前記制御部は前記コンベアベルトの表面の高低情報から警報を発生させる。
例えば、図10で示すように、前記受光部はN個の行(y軸方向)とM個の列(x軸方向)で構成されたピクセルを認識することができ、前記ゼロ−クロッシングするポイントの中心点をピクセル内のどの位置であるかまで検出し、当該ピクセル内のピクセル値を1/64pixelまで決定する。
このとき、警告ステップと駆動停止ステップは、コンベアベルトの表面の両末端を基準として磨耗の程度に応じて区分する。
例えば、ゼロ−クロッシングするポイントの中心点をピクセル値として定義するとき、左側末端からa個の列(Standard left:Sl)と右側末端からb個の列(Standard right:Sr)のピクセル値の平均値(Sa)と、前記平均値(Sa)からy軸方向に向かって最も遠い距離、すなわち、最も遠く離れた行で決定されたピクセル値(Pf)との差が決定される。
このとき、前記平均値(Sa)からy軸方向に向かって最も遠い距離、すなわち、最も遠く離れた行で決定されるピクセル値(Pf)はコンベアベルトの表面の両末端よりも高さが低い部分のみ選択される。すなわち、前記ピクセル値(Pf)は前記平均値(Sa)からy軸方向に向かって下で位置する値が選択される。
例えば、合計M個の列のうち、前記平均値(Sa)とy軸方向にc個以上の行(すなわち、c個のピクセル)の差が出るピクセル値が占める列の数が占める割合(%)が、予め設定された値(d)以上である場合、前記警報を発生させる。
例えば、前記平均値(Sa)と前記平均値(Sa)からy軸方向に最も離れた行で決定されたピクセル値(Pf)の行数の差がe個以上であるピクセル値が検出された場合、前記警報を発生させる。
このとき、a、b、c、d、及びeは、使用者が予め設定する。
一例として、前記平均値(Sa)とy軸方向に2個の行(すなわち、ピクセル)以上の差があるピクセルが全列数の10%以上の個数の列を満たした場合、前記警報を発生させる。
一例として、前記平均値(Sa)と前記平均値(Sa)からy軸方向に最も離れた行で決定されるピクセル値(Pf)の行数の差が7個以上である場合、前記警報を発生させる。
例えば、前記警報は、警告段階と駆動停止段階に区分される。
一例として、前記平均値(Sa)とy軸方向にf行ないしg行、具体例として、2行ないし4行の差があるピクセルが全列数のh%以上とi%未満、具体例として、10%以上と40%未満の数の列を満足した場合、前記警告段階の警報を発生させる。
一例として、前記平均値(Sa)とy軸方向にf行ないしg行、具体例として、2個ないし4個の行の差があるピクセルが全列数のi%以上、具体例として、40%以上の数の列を満足した場合、前記駆動停止段階の警報を発生させる。
一例として、前記平均値(Sa)とy軸方向にj行ないしk行、具体例として、5個ないし6個の行の差があるピクセルが全列数のh%以上、具体例として、10%以上の数の列を満足した場合、前記駆動停止段階の警報を発生させる。
一例として、前記平均値(Sa)とy軸方向にl個の行、具体例として、7個の行以上の差があるピクセルが検出された場合、前記駆動停止段階の警報を発生させる。
上記を図10〜図13を参照して説明すると、下記の通りである。図10の場合、制御部は警報を発生させない。図11の場合、前記平均値(Sa)とy軸方向にf個の行ないしg個の行の差があるピクセルが全列数のi%以上に該当するので、制御部は駆動停止段階の警報を発生させる。図12の場合、前記平均値(Sa)とy軸方向にf個ないしg個の行の差があるピクセルが全列数のh%以上i%と未満に相当するので、制御部は警告段階の警報を発生させる。図13の場合、前記平均値(Sa)とy軸方向にj個ないしk個の行の差があるピクセルが全列数のh%以上に該当するので、制御部は、駆動停止段階の警報を発生させる。
一方、前記制御部は、前記駆動停止段階の警報が発生したときに、コンベアベルトシステム駆動を停止させる。
前述のように、本発明のコンベアベルトの安全管理システムは、受光部で受光されたラインレーザのピクセル値が位置する領域を行と列の単位で定義し、各ステップで警報を発生させることで、摩耗度合の正確な測定が可能になり、安全管理の効率を大幅に向上させる。
図14は、本発明の一実施形態に係るコンベアベルトの安全管理システムを示した模式図である。
図14を参照すると、コンベアベルトの安全管理システムは、摩耗確認部(20)と制御部(10)を備える。
摩耗確認部(20)には前述したコンベアベルトの摩耗確認装置が適用され、制御部(10)は前述した制御部が適用される。
前述したように、制御部(10)は、摩耗確認部(20)で検出されたコンベアベルトの両端部を基準に測定されたコンベアベルトの高低情報から、コンベアベルトの摩耗度合と損傷有無をリアルタイムで確認することができ、前記コンベアベルトの摩耗と損傷領域の厚さが予め設定された残余厚さよりも薄かった場合に警報を発生させる。このとき、前記警報はコンベアベルトの駆動を停止させることを含む。
図15は、本発明の一実施形態に係るコンベアベルトの火災予測システムの上面図を示す。
図1及び図15を参照すると、コンベアベルト(1)上面で原料が運送される。
キャリアローラ(3)はコンベアベルト(1)に沿って所定の間隔で複数個が設けられ、コンベアベルト(1)の下面を支持する。
第1温度測定装置(210)は、コンベアベルト(1)の側部で複数個が配置され、コンベアベルト(1)の下面の温度を測定する。一例として、第1温度測定装置(210)はキャリアローラ(3)と接する高さのコンベアベルト(1)の下面の温度を測定する。
制御部(図示せず)は、第1温度測定装置(210)で測定された信号を受信して火災危険を判断する。
このとき、制御部は、コンベアベルト駆動時間の流れ(t)に沿って複数の第1温度測定装置(P)で測定される温度変化(T)を検出し、火災危険の原因がキャリアローラ(3)と原料(6)とのいずれにあるかを判断する。また、制御部は、3つの変数から導出した3次元グラフから前記火災危険の原因の位置を判断することができ、以下の図16〜図20を用いて説明する。
図16〜図20は、本発明の一実施形態に係るコンベアベルトの火災予測システムの制御部において、各駆動時間に沿って第1温度測定装置で測定した温度を示すグラフであり、3次元グラフでコンベアベルト駆動時間の流れ(t)をそれぞれ固定変数として、第1温度測定装置(P)の位置(x軸)に応じた温度(T)(y軸)変化を2次元グラフで表したものである。一方、図16〜図20のグラフでひし形の標識は正常温度を表し、四角形及び円形の標識は注意温度を表す。また、図1及び図15で示すように、2つの第1温度測定装置(P)との間に少なくとも1つ以上のキャリアローラ(3)が配置されることを前提とする。
すなわち、火災予測システムの制御部は、3つの変数、すなわち、コンベアベルト駆動時間の流れ(t)、第1温度測定装置(P)、及び測定された温度(T)を変数として導出された3次元グラフから前記火災危険の原因の位置、変数から導出された3次元グラフから火災危険の原因を判断する。
まず、3つの変数を説明する。コンベアベルト駆動時間の流れをt1、t2、t3、(...)、tyとし、コンベアベルト駆動時間の流れに沿って前記原料が通過する順に配置される第1温度測定装置の位置をP1、P2、P3、(...)、Pxとし、tyのときにPxで測定された温度をT(Px、ty)と定義する。ここで、x、y、z(後述する)はすべて正数である。
前記制御部は、検出された前記T(Px、ty)を正常温度と注意温度を含む少なくとも2つ以上に区分する。例えば、前記注意温度は、温度範囲に応じて複数の段階でさらに区分される。例えば、前記正常温度はコンベアベルトが設置された環境の温度をもとに予め設定された誤差範囲が前記制御部に貯蔵され、前記注意温度は前記コンベアベルトが損傷するか切断される温度で、前記正常温度より高い温度範囲を有する。
例えば、前記注意温度は、前記コンベアベルトを構成するゴム素材であるポリマーのガラス転移温度(Tg)、耐火性、耐久性の測定結果等から誤差範囲が予め設定されて前記制御部に貯蔵される。
前記制御部は、検出された前記T(Px、ty)から3次元グラフ上で少なくとも2つの趨勢を検出する。このとき、第1趨勢から火災危険の原因となったキャリアローラの位置を検出し、第2趨勢から火災危険の原因となった前記原料の位置を検出する。
例えば、前記制御部は、注意温度がT(Px、ty)で検出された後、T(Px、ty+1)、T(Px、ty+2)、(...)、T(Px、ty+z)が予め設定された誤差範囲内で維持される場合、第1趨勢で判断することができ、前記火災危険の原因となったキャリアローラの位置をPxとPx−1との間であると判断する。
一例として、図17〜図20において、t2時間後P2は継続的に注意温度を検出する。前記制御部はこの場合を第1趨勢で判断、すなわち、火災危険の原因がキャリアローラにあると判断する。また、制御部は、火災危険の原因となったキャリアローラがP2とP1との間にあると判断する。
例えば、前記制御部は、注意温度がT(Px、ty)で検出された後、T(Px+1、ty+1)、T(Px+2、ty+2)、(...)、T(Px+z、ty+z)が予め設定された誤差範囲内で維持される場合、第2趨勢で判断することができ、前記火災危険の原因となった前記原料の位置をty+zの時間にPx+(z−1)とPx+(z+1)との間であると判断する。
一例として、図18〜図20において、制御部はt3時間のP5、t4時間のP6、t5時間のP7は継続的に注意温度を検出する。前記制御部は、この場合を第2趨勢で判断、すなわち、火災危険の原因が原料にあると判断する。また、制御部は、火災危険の原因となった原料がt5時間でP6とP8との間にあると判断する。
例えば、前記制御部は、注意温度がT(Px、ty)で検出された後、T(Px、ty+1)、T(Px、ty+2)、(...)、T(Px、ty+z)が予め設定された誤差範囲内で維持されるか、前記T(Px、ty)よりも高い場合と、T(Px+1、ty+1)からT(Px+z、ty+z)に行くほど、測定された温度が徐々に減少する場合と、のいずれかを満す場合には、火災危険の原因となったキャリアローラの位置をPxとPx−1との間であると判断する。
一例として、図17〜図20において、制御部はt2時間後にP2は継続的に注意温度を検出し、T(P3、t3)、T(P4、t4)、T(P5、t5)に進むほど、測定された温度が徐々に減少することを検出する。前記制御部は、この場合を第1趨勢で判断、すなわち、火災危険の原因がキャリアローラにあると判断する。また、制御部は火災危険の原因となったキャリアローラがP2とP1との間にあると判断する。
例えば、前記制御部は、注意温度がT(Px、ty)で検出された後、T(Px+1、ty+1)、T(Px+2、ty+2)、(...)、T(Px+z、ty+z)が予め設定された誤差範囲内で維持されるか、前記T(Px、ty)よりも高い場合と、T(Px、ty+1)、T(Px+1、ty+2)、(...)、T(Px+(z−1)、ty+z)が予め設定された誤差範囲内の正常温度で維持される場合と、のいずれかを満す場合には、火災危険の原因となった原料の位置をty+z時間でPx+(z−1)とPx+(z+1)との間であると判断する。
一例として、図18〜図20において、制御部は、t3時間のP5、t4時間のP6、t5時間のP7は継続的に注意温度を検出し、T(P5、t4)、T(P6、t5)が予め設定された誤差範囲内の正常温度で維持されることを検出する。前記制御部は、この場合を第2趨勢で判断、すなわち、火災危険の原因が原料にあると判断する。また、制御部は火災危険の原因となった原料がt5時間でP6とP8との間にあると判断する。
例えば、前記第1温度測定装置には赤外線温度測定装置、又はパイロメーターを適用することができる。
再び図1及び図15を参照すると、コンベアベルトの火災予測システムは、コンベアベルト(1)の上面の温度を測定する第2温度測定装置(220)をさらに備え得る。
第2温度測定装置(220)は、例えば、熱画像カメラ(thermal imaging camera)が適用され、コンベアベルト上面の温度を直接測定し、特に、発火する原料を即座に検出することができる。
制御部は、コンベアベルト駆動時間の流れに沿って、第2温度測定装置(220)で測定される温度変化を検知し、火災危険の原因となった原料の位置を検出する。
図21は、本発明のさらに他の一実施形態に係るコンベアベルトの安全管理システムを示した模式図である。
図21を参照すると、コンベアベルトの安全管理システムは、火災予測部(30)、接近検知部(40)と制御部(10)を備える。
火災予測部(30)は前述したコンベアベルトの火災予測システムが適用され、制御部(10)は前述した制御部が適用される。
前述したように、制御部(10)は、火災予測部(30)の第1温度測定装置(210)で測定された温度が予め設定された第1注意温度より高いか、第2温度測定装置(220)で測定された温度が予め設定された第2注意温度よりも高い場合、警報を発生させる。このとき、前記警報はコンベアベルトの駆動を停止させることを含む。
一方、接近検知部(40)は、接近検知発光部(310)及び接近検知発光部(310)から照射された光を受信する接近検知受光部(320)を含む接近検知システムが適用される。
例えば、接近検知発光部(310)と接近検知受光部(320)はコンベアベルトの側部に配置することができ、予め設定された距離だけコンベアベルトから離隔配置される。前記予め設定された距離は、コンベアベルトのサイズ、駆動速度、原料物質の種類等に応じて個別に設定することができる。
このとき、制御部(10)は、接近検知受光部(320)で検出された光の範囲が予め設定された範囲以下である場合、警報を発生させる。すなわち、作業者が接近検知発光部(310)と接近検知受光部(320)との間を通過することにより接近検知受光部(320)で検出される光の範囲が予め設定された範囲以下である場合、制御部は作業者がコンベアベルトから危険な距離まで接近したと判断し、警報を発生させる。このとき、前記警報は、コンベアベルトの駆動を停止させることを含む。
例えば、前記光の範囲は、光量、検出面積等を含むことができる。一例として、接近検知発光部(310)が横方向に光を照射した場合、作業者の接近程度に応じて接近検知受光部(320)で検出される光の検出面積範囲が異なり、これにより、警報ステップを変更することができる。例えば、前記警報ステップは、作業者がコンベアベルトに近づくにつれ、接近検知の警報、警告警報、コンベアベルトの駆動停止に区分して警報を発生させ、作業者が駆動中のコンベアベルトの近くに接近することを効果的に遮断する。
一方、前記接近検知システムは、レーダを使用することができる。この場合、接近検知発光部(310)がレーダ機能を備え得る。前記レーダは、電磁波が対象物からの反射されて戻ってくる反射波を受信して物体を識別したり、物体の位置、移動速度等を検出することが可能であるため、別の接近検知受光部(320)が不要である。
このとき、前記レーダを含む接近検知発光部(310)は、所定角度の範囲内で動作中の作業者又は物体を認知する。したがって、作業者等が相当離れた距離からコンベアベルトに接近するときにも事前に認知することができる。
このとき、前記レーダを含む接近検知発光部(310)は、コンベアベルトの所定の距離以内で動く物体が接近した場合、前記警報を発生させる。すなわち、接近検知システムは、遠くからコンベアベルトに接近する作業者を認知し、コンベアベルトから予め設定された距離以内に接近した場合、警報を発生させて作業者等の安全事故の発生を防止する。
また、前記レーダを利用した場合、粉塵、霧、雨、雪等の影響がないため、劣悪な気象条件でコンベアベルトを駆動させる場合にも、安全事故の発生を防止効率を大幅に高めることができる。
図21は、本発明の別の一実施形態に係るコンベアベルトの安全管理システムを示した模式図である。
図21を参照すると、コンベアベルトの安全管理システムは、摩耗確認部(20)、火災予測部(30)、接近検知部(40)と制御部(10)を備える。
摩耗確認部(20)は図14を用いて前述した事項を適用することができる。火災予測部(30)と接近検知部(40)は、図21を用いて前述した事項を適用することができる。制御部(10)は前述した制御部(10)を適用することができる。
すなわち、本発明のコンベアベルトの安全管理システムにおいて、制御部(10)は摩耗確認部(20)で検出されたコンベアベルトの両端部を基準に測定されたコンベアベルトの高低情報から、コンベアベルトの摩耗程度及び損傷有無を確認し、前記コンベアベルトの摩耗と損傷領域の厚さが予め設定された残余厚さよりも薄い厚さを有する場合には、警報を発生する。このとき、前記警報はコンベアベルトの駆動を停止させることを含む。
また、制御部(10)は、火災予測部(30)の第1温度測定装置(210)で測定された温度が予め設定された第1注意温度より高いか、第2温度測定装置(220)で測定された温度が予め設定された第2注意温度よりも高い場合、警報を発生させる。このとき、前記警報はコンベアベルトの駆動を停止させることを含む。
また、制御部(10)は、接近検知受光部(320)で検出された光の範囲が予め設定された範囲以下である場合、警報を発生させる。すなわち、作業者が接近検知発光部(310)と接近検知受光部(320)との間を通過することにより、接近検知受光部(320)で検出された光の範囲が予め設定された範囲以下である場合、制御部は作業者がコンベアベルトから危険な距離まで接近したと判断し、警報を発生させる。このとき、前記警
報はコンベアベルトの駆動を停止させることを含む。
上述のように、添付図面を参照した実施例により本発明を具体的に説明したが、前記実施例は本発明の好ましい例を説明しただけで、本発明は前記実施例に限定されるもので理解されてはならず、本発明の権利範囲は後述する特許請求の範囲及びその均等概念として理解されるべきである。
例えば、図面は理解を助けるため各々の構成要素を主体にして模式的で示したものであり、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数等は図面作成において実際と異なる場合がある。また、前記実施形態で表した各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されず、本発明の効果を実質的に逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。