JP7011554B2 - エレベータロープ検査装置及びエレベータロープ検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータロープ検査装置及びエレベータロープ検査方法に関する。詳しくは、エレベータ巻上機付近のエレベータロープ（以下、ロープと略称する）をカメラで撮影した画像データを解析装置によって処理することで非接触にロープ素線の摩耗痕、素線切れを検査する技術に関する。

特許文献１には、エレベータ用ワイヤーロープの素線切れの状況を事前に検査することにより、ロープの素線切れからストランド破断事故に至らないようにする「エレベータ用ワイヤーロープの素線切れ検査装置及びその方法」が記載されている。

特許文献２には、撮像されたワイヤロープの映像からワイヤロープ状態の解析を行う「ワイヤロープ検査装置」が記載されている。

特許文献３には、レーザ光とカメラを併用する「エレベータ用ロープの変形検出装置」が記載されている。

特許文献４には、ワイヤーロープを連続撮影し、撮像画像とワイヤーロープ位置との対応づけを行う「ワイヤーロープ検査装置」が記載されている。

特開２００９－１２９０３号公報 国際公開第２０１３/１４５８２３号 特開２００９－５７１２６号公報 特開２０１１－１０７０５６号公報

特許文献１は、エレベータ用ワイヤーロープの素線切れの状況を事前に検査することにより、ロープの素線切れからストランド破断事故に至らないようにしているが、連続的なロープ画像テクスチャの計測方法が不明である。

特許文献２は、撮像されたワイヤロープの映像からワイヤロープ状態の解析を行うが、撮影するロープ画像のテクスチャが常に一定であることを前提としており、ロープ表面の摩耗量の計測は行っていない。

特許文献３は、レーザ光とカメラを併用するが、摩耗量の計測は行われていない。

特許文献４は、ワイヤーロープを連続撮影し、撮像画像とワイヤーロープ位置との対応づけを行うが、摩耗量の計測は行わない。

上記課題を解決する本発明の請求項１に係るエレベータロープ検査装置は、１又は複数本のエレベータロープを撮影するカメラと、前記カメラから出力された撮影画像を画像処理する画像処理部とを備えるエレベータロープ検査装置において、前記画像処理部は、前記撮影画像から摩耗箇所を検出し、前記摩耗箇所に対してラベルを付けるラベリング処理を行い、前記ラベリング処理で付されたラベル間の距離を測定し、その距離が一定値未満の場合には、前記ラベル間が素線切れと判定することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項２に係るエレベータロープ検査装置は、前記摩耗箇所は、前記撮影画像に対して２値化処理を施すことにより検出されることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項３に係るエレベータロープ検査装置は、前記画像処理部は、ラベリング処理の際に、前記摩耗箇所に対して連続番号を付すると共に、前記摩耗箇所の位置を示す座標と共に前記摩耗箇所の領域を摩耗量として記録することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項４に係るエレベータロープ検査装置は、前記画像処理部は、前記ラベル間が素線切れと判定するときは警報を発することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項５に係るエレベータロープ検査装置は、前記カメラとして、ラインセンサカメラ又はエリアカメラを使用することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項６に係るエレベータロープ検査装置は、前記カメラから出力された撮影画像を収録する画像収録部を更に備えることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項７に係るエレベータロープ検査方法は、１又は複数本のエレベータロープをカメラで撮影し、前記カメラから出力された撮影画像を画像処理するエレベータロープ検査方法において、前記画像処理においては、前記撮影画像から摩耗箇所を検出し、前記摩耗箇所に対してラベルを付けるラベリング処理を行い、前記ラベリング処理で付されたラベル間の距離を測定し、その距離が一定値未満の場合には、前記ラベル間が素線切れと判定することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項８に係るエレベータロープ検査方法は、前記摩耗箇所は、前記撮影画像に対して２値化処理を施すことにより検出されることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項９に係るエレベータロープ検査方法は、前記ラベリング処理の際に、前記摩耗箇所に対して連続番号を付すると共に、前記摩耗箇所の位置を示す座標と共に前記摩耗箇所の領域を摩耗量として記録することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項１０に係るエレベータロープ検査方法は、前記ラベル間が素線切れと判定するときは警報を発することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項１１に係るエレベータロープ検査方法は、前記カメラとして、ラインセンサカメラ又はエリアカメラを使用することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項１２に係るエレベータロープ検査方法は、前記カメラから出力された撮影画像を収録することを特徴とする。

本発明によれば、事前にロープのテクスチャ情報がなくとも、ロープ素線の破断を計測するという効果を奏する。
また、ロープ素線の破断を計測に加えて、摩耗箇所の領域を摩耗量として検出できるという効果も奏する。

更に、素線切れと判定するときは警報を発するので安全性が高まるという効果も奏する。
カメラとして、高速に撮影可能なラインセンサカメラを用いると、エレベータ高速昇降時においても、画像撮影が可能になるという効果も奏する。また、色情報が計測可能なエリアカメラを使用すると、事後的な確認が容易になるという利点がある。

カメラから出力された撮影画像を収録する画像収録部を更に備えると、画像処理部で画像処理された結果であるロープ素線の素線切れと撮影画像を照合できるという効果を奏する。

本発明の実施例１に係るエレベータロープ検査装置の概略図である。 本発明の実施例２に係るエレベータロープ検査装置の概略図である。 ２値化した後の撮影画像を示す説明図である。 ラベリング後の撮影画像を示す説明図である。 本発明の実施例１に係るエレベータロープ検査方法のフローチャートである。

エレベータロープを非接触にて計測する方法はいくつかあるが、本発明はカメラ方式の検査装置に関する。
計測機器としてカメラを用いることで、複数本のエレベータロープ素線の破断、摩耗痕を一度に計測することが可能である。

従来にもカメラを用いてエレベータロープの素線切れを計測する手法は提案されているが、ロープの素線破断を計測するためには事前に素線の破断状態を示すテクスチャ情報等を取得する必要がある。
そこで、本発明では、まず画像からロープ素線の表面摩耗状態を計測し、次にその情報を用いてロープの素線破断計測を行うことで、事前のデータ取得が必要ない素線破断の検査装置とした。

本発明の実施例１に係るエレベータロープ検査装置を図１に示す。
本実施例のエレベータロープ検査装置は、図１に示すように、ロープＲを撮影する１台のラインセンサカメラ１０と、このラインセンサカメラ１０から出力された撮影画像が入力される計測装置２０から構成される。

ロープＲは、芯綱の周りに１又は複数のストランドを螺旋状に巻き付けたものであり、各ストランドは複数の素線から構成される。図１に示されるラインセンサカメラ１０は、エレベータ巻上機（図示、省略）付近のロープＲを撮影する状態である。
ラインセンサカメラ１０は、多数の画素（ピクセル）を一列（１ライン）に配置した高速に撮影可能なカメラであり、ライン方向は、ロープＲの太さ方向である水平方向である。

ラインセンサカメラ１０は、通過するロープＲを連続的に撮影して、１ラインの画像を時系列的に合成し、合成した撮影画像を計測装置２０へ出力する。つまり、ラインセンサカメラ１０の連続撮影された１ラインの画像は１次元であるが、１ラインの画像を時系列的に合成した撮影画像は２次元となる。なお、時系列的な合成は、計測装置２０内の画像処理部２２で行っても良い。

図中では、ラインセンサカメラ１０で撮影されるロープＲは１本であるが、これに限るものではなく、複数本としても良い。つまり、本実施例のエレベータロープ検査装置は、ラインセンサカメラ１０から出力される複数本のロープＲの撮影画像に対する画像処理を行うことができる。
本実施例では、高速に撮影可能なラインセンサカメラ１０を用いることで、エレベータ高速昇降時においても、画像撮影が可能になる。

計測装置２０は、ラインセンサカメラ１０から出力された撮影画像を収録する画像収録部２１と、ラインセンサカメラ１０から出力された撮影画像を画像処理する画像処理部２２とから構成される。
画像処理部２２は、後述する通り、ロープ素線の摩耗痕、素線切れの検査を行うための画像解析を実行する。

画像収録部２１に収録された撮影画像は、画像処理部２２で画像処理された結果であるロープ素線の摩耗痕、素線切れと照合される際に使用される。
計測装置２０には、エンコーダ等の位置・速度検出手段３０からの位置・速度検出信号が撮影開始トリガ信号として入力される一方、位置・速度検出手段３０から位置・速度検出信号がエレベータコントローラ４０へ入力される。位置・速度検出手段３０は、エレベータ巻上機に設けられている。

ラインセンサカメラ１０は、撮影開始トリガ信号に同期して、連続撮影を開始し、ラインセンサカメラ１０から出力された撮影画像が画像収録部２１に収録され、更に、画像処理部２２により画像解析が開始される。
計測装置２０にエレベータコントローラ４０等からエレベータの位置信号を撮影開始トリガ信号として入力し、エレベータ位置とカメラの撮影ラインの同期を行っても良い。エレベータ位置として、ロープＲの位置を使用することができる。

計測装置２０は、ハードウェアとしても実現できるが、一般的なパーソナルコンピュータに所定のソフトウェアをインストールして実現すると汎用性が良くなる。パーソナルコンピュータとしてノートパソコンを使用すると携帯性が高まる。

＜ロープ素線破断計測方法＞
ロープ素線の摩耗は、稼働に伴いロープＲの表面が削れる現象であり、素線の摩耗が進行することで素線破断が生じる。
このようなロープＲをラインセンサカメラ１０で撮影した場合、摩耗により表面が削れて、金属反射する箇所は、削れていない他の表面に比較して明るく撮影される。

この画像に対して、画像処理部２２は、画像処理の手法である２値化を用いることで、摩耗が進んだ部分は白、それ以外は黒として処理する。これにより、ロープＲの表面摩耗状態を計測することになる。
摩耗と破断の両方が生じているロープＲを撮影した撮影画像に対して上記２値化処理を施した結果を図３に示す。

図３は、ラインセンサカメラ１０から計測装置２０へ出力された撮影画像を２値化したものであり、上下方向が時系列方向であるロープＲの長さ方向であり、横方向がロープＲの太さ方向である。
図３に示すように、ロープＲの表面には、摩耗により表面が削れて白く見える部分が摩耗箇所として複数検出されている。

ここで、ロープＲの表面は、螺旋状に巻き付けられたストランドによる規則的な凹凸となっており、凸部分は凹部分に比較して摩耗の進行が早いことから、摩耗箇所は凸部分であると考えられる。そのため、各摩耗箇所の幅は、ストランドの太さ程度である。
そして、ストランドを構成する素線に破断が生じている箇所は、破断した箇所を中心にしてその上下に摩耗箇所が生じると考えられる。

ロープ素線が破断した箇所は、表面が凹となることから、金属反射が生じず、摩耗より表面の削れた部分に比較して暗く撮影されるためである。
つまり、図３に示すように、ロープＲの下部に存在する二つの摩耗箇所の隙間は暗く撮影されていることから、ロープ素線の破断が生じている一方、ロープＲの上部には１つの摩耗箇所しか存在しないため、ロープ素線の破断は発生していないと考えられるのである。

次に、破断の検出方法について述べる。
破断検出では、画像処理部２２は、先程検出した摩耗箇所に対してラベリング処理を行う。ラベリング処理では、検出した摩耗痕を識別するためにラベル付を行う。

例えば、各摩耗箇所には、図中の上から順に連続番号を付して、ラベル１、ラベル２、ラベル３、…とし、各ラベルには、摩耗箇所の重心の位置を示す座標と共に、摩耗箇所の領域を記録する。摩耗箇所の領域の広さは、摩耗量を示すものである。なお、黒色の部分に引き出し線（黒）を付すると、視覚的に識別できないので、各ラベル１，２，３には吹き出しで符号を付した。

図３に対してラベリング処理を行った結果を図４に示す。この時、破断が生じた箇所では検出したラベル同士の距離が近いことがわかる。
即ち、図４に示すように、ロープＲの下部に存在するラベル２，３の隙間は細く暗く撮影されていることから、ロープ素線の破断が生じている一方、ロープＲの上部にはラベル１しか存在しないため、ロープ素線の破断は発生していないと判定する。

その為、画像処理部２２は、破断検出として、ラベル間の距離を計測し、距離の値が一定の閾値未満の箇所を破断と検出する。一方、ラベル間の距離が一定の閾値以上離れているものを摩耗痕として検出する。
つまり、図４のロープＲの下部に存在するラベル２，３の間の距離が一定の閾値未満であれば、ラベル２，３の間の隙間は破断と判定し、ラベル２，３の間の距離が一定の閾値以上であれば、ラベル２，３の間の隙間は破断ではなく、ラベル２，３は摩耗痕として判定する。

ここで、一定の閾値としては、必ずしも、素線の太さに限定されるものではない。複数の素線が同時に破断する場合もあるからである。また、ロープ画像のテクスチャが一定であることを前提とするものではない。
ここで、ラベル間の距離とは、任意のラベル間の距離の意味である。
上記例では、ロープＲの下部に存在するラベル２，３の間の距離を閾値と比較したが、ロープＲの上部に存在するラベル１とロープＲの下部に存在するラベル２，３との間の距離を閾値と比較し、閾値以上であれば、ラベル１とラベル２，３との間にはロープ素線の破断は発生していないと判定する。

本実施例に係るエレベータロープ検査方法について図５のフローチャートを用いて説明する。

（１）画像撮影
先ず、エレベータコントローラ４０から取得した位置情報を用いて、カメラ撮像周期を変動させることで、ロープＲの撮影ピッチを一定に撮影する。この撮影ピッチを一定にして、ラインセンサカメラ１０で連続撮影し、撮影画像を計測装置２０の入力とする（ステップＳ１）。

（２）エッジ検出
次に、入力した画像からロープＲの位置を検出するためにロープの外径（エッジ）を検出する（ステップＳ２）。
例えば、図中でロープＲの画像を横方向に走査し、黒部分から白部分に変化する箇所又は白部分から黒部分に変化する箇所が、ロープの外径である。ロープＲの表面は、ストランドによる規則的な凹凸形状であることから、ストランドの太さに基づきロープＲの位置が求められる。

ロープのエッジ検出手法としてパラボラフィッティングを用いたサブピクセル精度でのエッジ検出を行うことで、通常のエッジ検出より高精度にロープのエッジ検出できる。
この時、算出したエッジに対して移動平均法を用いることでエッジに含まれる撮像ノイズの除去も行うことができる。

（３）２値化処理
引き続き、画像から検出したロープＲの撮影画像に対して２値化処理を行う（ステップＳ３）。この時、摩耗が進行している箇所は白、それ以外は黒として検出される。即ち、白の部分は、摩耗箇所である。

（４）ラベリング処理
その後、ステップＳ３で検出した摩耗箇所についてラベリングによるラベル付けを行う（ステップＳ４）。ラベリングの際に、ロープＲの位置に基づいて、摩耗箇所の重心の位置を示す座標と共に、摩耗箇所の領域を記録する。

（５）素線切れ判定
そして、ラベル同士の距離が一定の閾値未満なら素線破断、以上なら摩耗痕として判定する（ステップＳ５）。

（６）警報
更に、ステップＳ５で、素線破断として判定したときは、警報を発する（ステップＳ６）。警報に応じて、点検整備を行えるので、安全性が高まる。警報を発する手段としてスピーカ（図示省略）が計測装置２０に内蔵されている。

（７）撮影終了
その後、ロープＲの所定長又は全長について撮影が終了しているか否か判定し（ステップＳ７）、撮影が終了しているときは、全ての工程を終了する（ステップＳ８）。

（８）新しい撮影した画像の入力
撮影が終了していない場合は、新しく撮影した撮影画像を入力して（ステップＳ９）、新しく撮影した撮影画像に対しても、ステップＳ１～ステップＳ６を繰り返す。

上述した通り、本実施例によれば、先ず、ラインセンサカメラ１０からロープＲの撮影画像を取得し（ステップＳ１）、次に、取得した撮影画像にエッジ処理を施し（ステップＳ２）、引き続き、撮影画像に２値化処理を行い（ステップＳ３）、摩耗箇所についてラベリングによるラベル付けを行い（ステップＳ４）、次にそれら摩耗箇所にラベル付されたラベルの情報を用いてロープの素線破断を判定することで（ステップＳ５）、事前のデータ取得の必要がないエレベータロープ検査装置を実現できるという効果を奏する。

また、ラインセンサカメラ１０で複数のロープＲを撮影すれば、複数本のエレベータロープ素線の破断、摩耗痕を一度に計測することが可能となるという効果を奏する。また、ラインセンサカメラ１０は、高速に撮影可能なため、エレベータ高速昇降時においても、画像撮影が可能になるという効果も奏する。

素線切れと判定するときは警報を発するので（ステップＳ６）、安全性が高まるという効果も奏する。更に、ラインセンサカメラ１０から出力された撮影画像を収録する画像収録部２１を更に備えると、画像処理部２２で画像処理された結果であるロープ素線の素線切れと撮影画像を照合できるという効果を奏する。

本発明の実施例２に係るエレベータロープ検査装置を図２に示す。
本実施例のエレベータロープ検査装置は、実施例１で使用したラインセンサカメラ１０に代えてエリアカメラ１１を使用するものである。

エリアカメラ１１は、多数の画素を縦横に配置したカメラであり、１回の撮影で、静止したロープＲの二次元的な画像を撮影することができる。撮影された二次元的な画像は撮影画像として計測装置２０に出力される。

また、エリアカメラ１１の横方向の画素を１ラインとして抽出し、ラインセンサカメラ１０と同様に、移動するロープＲの一次元的画像を連続的に撮影し、時系列に合成した二次元的画像を撮影画像として計測装置２０に出力することもできる。つまり、エリアカメラ１１は、ラインセンサカメラ１０と同様に使用することもできる。また、色情報が計測可能なエリアカメラを使用すると、事後的な確認が容易になるという利点がある。
その他の構成は前述した実施例１と同様であり、同様な作用効果を奏する。

本発明は、エレベータロープ検査装置及びエレベータロープ検査方法として、産業上広く利用可能なものである。

１，２，３ ラベル
１０ ラインセンサカメラ
１１ エリアカメラ
２０ 計測装置
２１ 画像収録部
２２ 画像処理部
３０ 速度・位置検出手段
４０ エレベータコントローラ
Ｒ エレベータロープ（ロープ）

Claims (12)

1. １又は複数本のエレベータロープを撮影するカメラと、前記カメラから出力された撮影画像を画像処理する画像処理部とを備えるエレベータロープ検査装置において、
   前記画像処理部は、前記撮影画像から摩耗箇所を検出し、
   前記摩耗箇所に対してラベルを付けるラベリング処理を行い、
   前記ラベリング処理で付されたラベル間の距離を測定し、その距離が一定値未満の場合には、前記ラベル間が素線切れと判定することを特徴とするエレベータロープ検査装置。
2. 前記摩耗箇所は、前記撮影画像に対して２値化処理を施すことにより検出されることを特徴とする請求項１記載のエレベータロープ検査装置。
3. 前記画像処理部は、ラベリング処理の際に、前記摩耗箇所に対して連続番号を付すると共に、前記摩耗箇所の位置を示す座標と共に前記摩耗箇所の領域を摩耗量として記録することを特徴とする請求項１又は２記載のエレベータロープ検査装置。
4. 前記画像処理部は、前記ラベル間が素線切れと判定するときは警報を発することを特徴とする請求項１，２又は３記載のエレベータロープ検査装置。
5. 前記カメラとして、ラインセンサカメラ又はエリアカメラを使用することを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のエレベータロープ検査装置。
6. 前記カメラから出力された撮影画像を収録する画像収録部を更に備えることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載のエレベータロープ検査装置。
7. １又は複数本のエレベータロープをカメラで撮影し、前記カメラから出力された撮影画像を画像処理するエレベータロープ検査方法において、
   前記画像処理においては、前記撮影画像から摩耗箇所を検出し、前記摩耗箇所に対してラベルを付けるラベリング処理を行い、
   前記ラベリング処理で付されたラベル間の距離を測定し、その距離が一定値未満の場合には、前記ラベル間が素線切れと判定することを特徴とするエレベータロープ検査方法。
8. 前記摩耗箇所は、前記撮影画像に対して２値化処理を施すことにより検出されることを特徴とする請求項７記載のエレベータロープ検査方法。
9. 前記ラベリング処理の際に、前記摩耗箇所に対して連続番号を付すると共に、前記摩耗箇所の位置を示す座標と共に前記摩耗箇所の領域を摩耗量として記録することを特徴とする請求項７又は８記載のエレベータロープ検査方法。
10. 前記ラベル間が素線切れと判定するときは警報を発することを特徴とする請求項７，８又は９記載のエレベータロープ検査方法。
11. 前記カメラとして、ラインセンサカメラ又はエリアカメラを使用することを特徴とする請求項７，８，９又は１０記載のエレベータロープ検査方法。
12. 前記カメラから出力された撮影画像を収録することを特徴とする請求項７，８，９，１０又は１１記載のエレベータロープ検査方法。

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