JP7501186B2 - エレベータロープの点検装置、エレベータロープの点検方法 - Google Patents

Description

本発明は、センサ情報に基づきエレベータロープを点検する装置および方法に関する。

エレベータロープは、ロープ芯部の外周に複数本のストランドが撚り合わされたワイヤロープで構成されている。このエレベータロープの点検に関する技術として、例えば特許文献１，２が公知となっている。

特許文献１の点検手法は、エレベータロープの三次元形状データに基づきエレベータロープのクラウン部（ロープの表面形状の頂点部分）の凹凸量を計測し、計測された凹凸量からエレベータロープの表面形状の異常を検出する。

特許文献２の点検手法は、測定ロール上の複数の糸条を走査して糸条の表面形状を測定し、測定された表面形状データに基づき糸条の外径を測定する。

特開２０１８－１７９６３２ 特開２００６－６４５０２ 特開２０２０－３３１３７

しかしながら、特許文献１の点検手法は、エレベータロープの凹凸両の情報のみから表面形状の異常を判定するため、正確性に欠けるおそれがある。また、特許文献２の点検手法は、接触式なため、エレベータロープの点検には適さないおそれがある。

本発明は、エレベータロープとの距離情報を用いることで事前のキャリブレーション作業を必要とすることなく、非接触式によりロープ表面形状の異常を正確に点検することを解決課題としている。

（１）本発明の一態様は、センサで時系列に計測されたエレベータロープまでの距離情報を用いて前記エレベータロープを点検する装置であって、
前記距離情報に基づき前記エレベータロープのロープ端を検出し、検出されたロープ端間の距離をロープ直径と計測し、計測されたロープ直径に基づきロープ山を検出する検出部と、
前記エレベータロープのロープ表面の同一ラインに対する前記距離情報の変動に基づき前記ロープ山の表面形状の異常を検出し、前記エレベータロープを点検する点検処理部と、を備えることを特徴としている。

（２）本発明の他の態様は、コンピュータがセンサで時系列に計測されたエレベータロープまでの距離情報から前記エレベータロープを点検する方法であって、
前記距離情報に基づき前記エレベータロープのロープ端を検出し、検出されたロープ端間の距離をロープ直径と計測し、計測されたロープ直径に基づきロープ山を検出する検出ステップと、
前記エレベータロープのロープ表面の同一ラインに対する前記距離情報の変動に基づき前記ロープ山の表面形状の異常を検出し、前記エレベータロープを点検する点検処理ステップと、を有することを特徴としている。

本発明によれば、エレベータロープとの距離情報を用いることで事前のキャリブレーション作業を必要とすることなく、ロープ表面形状の異常を正確に点検することができる。

実施例１の機器構成図。 同 制御解析装置の機能ブロック図。 同 処理内容を示すチャート図。 同 計測データのカメラからの距離と計測位置との関係を示すグラフ。 同 線形回帰による背面板の補間を示すグラフ。 同 計測閾値の設定を示すグラフ。 同 ロープ山の位置を示す部分拡大図。 （ａ）はロープ端の時系列凹凸データを示すグラフ、（ｂ）は（ａ）のロープ山部分の検出を示すグラフ。 ロープ摩耗痕の検出方法を示す部分拡大図。 同 グラフ ロープ素線破断の検出方法を示すグラフ。 実施例２の処理内容を示すチャート図。 実施例３の機器構成図。 同 ロープ山検出のチャート図。

以下、本発明の実施形態に係るエレベータロープの点検装置（点検方法）を説明する。この点検装置は、センサにより計測されたエレベータロープ（ワイヤロープ）までの距離情報に基づきロープ表面の異常（摩耗痕・素線破断など）を検出することでエレベータロープの保守・点検を行う。この点検装置の詳細を実施例１～３に基づき説明する。

図１～図１１に基づき前記点検装置の実施例１を説明する。図１中の１は、前記点検装置を主体とする点検システムを示している。ここでは光切断法を利用してエレベータロープをリアルタイムに点検する。

光切断法には、３Ｄ画像走査装置（光切断式のカメラ）が用いられ、ライン状のレーザ光源を点検対象、即ちエレベータロープＲ（以下、ロープＲとする。）に照射し、その反射光を高さデータ（プロファイル）としてイメージングセンサ（ＣＭＯＳセンサ）で取得する。

このとき三角測距することで３次元の距離情報（３次元距離データ）が得られ、また検査時に点検対象を移動させてロープＲ全体の三次元形状を取得する。ここでは点検対象のロープＲの背面には背面板Ｂが設置されている。

前記点検システム１は、光切断式のカメラ２（１台）と、図示省略のエレベータ装置を制御するエレベータコントローラ３と、両者２，３からの入力情報に基づき制御・解析を実行する制御解析装置４とにより構成され、各構成２～４は有線／無線のネットワークを介してデータ送受信自在に接続されている。

（１）制御解析装置４の構成例
制御解析装置４は、解析によりロープＲのロープ表面形状の異常を検出し、前記点検装置を構成する。この制御解析装置４は、エレベータコントローラ３などの外部入力によって前記エレベータ装置の位置信号が入力され、ロープＲの位置とカメラ２の撮影ライン（撮影位置）Ｅとの同期制御を実行する。

具体的には制御解析装置４は、コンピュータにより構成され、通常のコンピュータのハードウェアリソース（例えばＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭなど）を備える。このハードウェアリソースとソフトウェアリソース（ＯＳ，アプリケーションなど）との協働の結果、制御解析装置４は、図２に示すように、距離計測部５，ロープ径計測部６，ロープ揺れ計測部７，ロープ山検出部８，ロープ位置補正部９，異常検出部１０を実装する。

（２）制御解析装置４の処理内容
図３に基づき制御解析装置４の処理内容の詳細を説明する。この制御解析装置４の処理は、前記エレベータ装置の稼働時に実行される。このときカメラ２は、運転中のエレベータ装置にて撮影位置Ｐを通過するロープＲに連続的にレーザ光を照射し、反射光をイメージングセンサで受光してロープＲを撮影する。

Ｓ０１：制御解析装置４の処理が開始されると距離計測部５は、カメラ２を用いてロープＲとカメラ２との間の距離を計測する。すなわち、距離計測部５は、カメラ２を制御することにより、一定の時系列区間における計測位置毎の両者４，Ｒ間の距離情報（計測距離／計測値）を取得させる。

ここで計測されたカメラ２からの距離情報には、図４に示すロープＲの計測データＤ１と背面板Ｂの計測データＤ２とが含まれ、それぞれネットワーク経由で制御解析装置４に入力される。

Ｓ０２：ロープ径計測部６は、Ｓ０１で入力された各計測データＤ１，Ｄ２の距離情報の分布からロープＲの直径（ロープ直径／ロープ径）を算出する。その際には、ロープＲの計測データＤ１と背面板Ｂの計測データＤ２とを区別する必要がある。

そこで、ロープ径計測部６は、図５に示すように、線形回帰手法を用いて背面板Ｂの検出を行う。線形回帰手法として、「ＲＡＮＳＡＣ」や「ＬＭｅｄＳ」などのロバスト推定手法を用いることで背面板Ｂを推定可能となる。

図５中のＤ３（直線の太線部分）は、線形回帰手法により推定された背面板Ｂの推定データを示し、推定データＤ３から事前に定められた距離がロープＲの検出閾値Ｓと設定されている。この閾値Ｓを用いることで背面板Ｂまでの距離情報が補間され、両データＤ１，Ｄ２を明確に区別することが可能となる。

このように区別された時系列の計測データＤ１は、ＲＡＭなどの前記記憶装置に記憶される。ここで記憶された時系列の計測データＤ１から計測位置の最小値・最大値を検出することでロープＲのロープ端を検出する。

図５中のＲ１，Ｒ２は、検出されたロープ端Ｒ１，Ｒ２を示し、ロープ端Ｒ１，Ｒ２間の距離がロープ直径として検出される。なお、検出された時系列のロープ端Ｒ１，Ｒ２およびロープ直径の情報も、計測データＤ１と同様に前記記憶部に記憶される。

Ｓ０３：ロープ揺れ計測部７は、前記記憶装置から計測データＤ１およびロープ端Ｒ１，Ｒ２の情報を取得し、図６に示すように、ロープ端Ｒ１，Ｒ２間の中心Ｒ３を算出する。その後、計測データＤ１に基づきロープ中心Ｒ３の時系列の位置変化をロープ揺れとして検出する。このとき前記位置変化の変化量をロープＲの振動量として計測し、計測された振動量をロープ中心Ｒ３の時系列情報と併せて前記記憶装置に記憶させる。

Ｓ０４：ロープ山検出部８は、前記記憶装置からロープ端Ｒ１，Ｒ２の情報を取得し、ロープ山を検出する。ここでロープ山は、ロープＲの撚り線形状における図７中の凸部分Ｍを意味する。例えば前記エレベータ装置の設置現場では凸部分Ｍにおける直径値をノギスにより管理している。以下、ロープ山Ｍと呼ぶこととする。

具体的にはロープ山検出部８は、図８（ａ）に示すロープ端Ｒ１，Ｒ２の時系列情報に基づき極大値（最大値）・極小値（最小値）の計測位置を探索する。その後、図８（ｂ）に示すように、極大値の計測位置をロープ山Ｍの部分として検出し、検出結果を前記記憶装置に記憶させる。

Ｓ０５：ロープ位置補正部９は、前記記憶装置から計測データＤ１，ロープ中心Ｒ３，振動量の時系列情報を取得して位置補正を実行する。すなわち、Ｓ０６～Ｓ０９のロープ摩耗痕検出やロープ素線切れ検出では、ロープＲのロープ表面とカメラ２との距離変動に着目する。そのため、図９に示すように、計測データＤ１に基づきロープＲの時系列のラインＣを観測する必要がある。

ところが、実際のロープＲには、前記エレベータ装置の稼働に伴うロープ揺れで位置変動が生じる。そこで、ロープ位置補正部９は、Ｓ０３で検出した振動量に基づき計測データＤ１の位置補正を実行する。例えば前記振動量分だけ計測データＤ１中のロープ中心Ｒ３を調整するなどの処理が実行され、位置補正後に前記記憶装置の計測データＤ１が更新される。これにより前記同一ラインＣの観測時に常時同じ箇所のデータを観測することが可能となる。

Ｓ０６，Ｓ０７：異常検出部１０は、前記記憶装置を参照してＳ０６の位置補正後の計測データＤ１を取得し、ロープＲの時系列のラインＣを観測し（図９参照）、摩耗痕Ｗの有無を判定する。

ここで判定される摩耗痕Ｗは、ロープＲの素線の表面にある凹凸が削れることで発生する。したがって、摩耗痕Ｗの発生箇所では、図１０に示すように、計測データＤ１の計測距離に変動がなく、一定の値が連続する。

そこで、異常検出部１０は、前記計測距離に事前設定の閾値以上に渡って一定値が連続する箇所か否かを確認する（Ｓ０６）。確認の結果、前記連続する箇所であれば、摩耗痕Ｗの発生箇所として検出される（Ｓ０７）。一方、そうでなければ、Ｓ１０に進む。

Ｓ０８，Ｓ０９：ロープＲの素線破断Ｆは、ロープ摩耗の進行箇所に発生することが多いため、その発生時には、図１１に示すように、摩耗痕Ｗの発生により一定の計測距離となっている途中で計測距離の変化が生じる。

そこで、異常検出部１０は、Ｓ０７，Ｓ０８の摩耗痕Ｗの検出中において計測距離が事前に定められた閾値以上に急激に変化するか否かも併せて確認する（Ｓ０８）。確認の結果、前記急激に変化していればロープ素線切れ（破断）Ｆの発生箇所として検出される（Ｓ０９）。一方、そうでなければＳ１０に進む。なお、Ｓ０７，Ｓ０９の検出結果は、前記記憶装置に記憶され、モニタなどの外部装置に出力することができる。

Ｓ１０：カメラ２の撮影が終了したか否かが確認される。確認の結果、前記撮影が終了していなければＳ０１に戻って処理を続行する。一方、前記撮影が終了していれば制御解析装置４の処理を終了する。

このような制御解析装置４によれば、従来はロープＲの凹凸情報のみから表面形状の異常を判定していたが、カメラ２からの距離情報を用いることにより、事前のキャリブレーション作業を必要とすることなく、ロープ直径・摩耗痕Ｗおよび素線切れＦなどの異常を正確に検出可能な効果が得られる。

前記点検装置の実施例２を説明する。本実施例では、カラー光切断カメラを用いた前記点検装置を提供する。

ここではカメラ２にカラー光切断カメラを用いることにより、カメラ２・ロープＲ間の距離情報だけでなく、画像情報も同時に取得する。したがって、距離情報と画像情報とを組み合わせて、さらに高精度な摩耗痕Ｗおよび素線切れの検出が可能となる。

図１２に基づき説明すれば、本実施例の制御解析装置４は、カラー光切断カメラ２からの画像情報を処理する画像処理部１１を備える。この画像処理部１１による画像処理Ｇ（Ｓ１１～Ｓ２０）としては、例えば特許文献３に記載された手法を用いることができる。

図１２に基づき説明すれば、制御解析装置４の処理が開始されると、Ｓ１１～Ｓ１６の画像処理（特許文献３参照）と、Ｓ０１～Ｓ０７の距離情報に基づく処理（実施例１参照）とを並行して実行し、Ｓ１７以降の処理に移行する。

すなわち、Ｓ１１～Ｓ１６の画像処理と０１～Ｓ０７の距離情報に基づく処理において摩耗痕Ｗの検出箇所が同一か否かを確認する（Ｓ１７）。確認の結果、検出箇所が相違すればＳ１０に進む一方、検出箇所が同一であれば摩耗痕Ｗの発生と判定し（Ｓ１８）、その後にＳ１９，Ｓ２０の処理とＳ０８，Ｓ０９の処理とを並行して実行する。

また、異常検出部１０は、Ｓ１９，Ｓ２０の処理とＳ０８，Ｓ０９の処理との結果、素線切れ検出箇所が同一か否かを確認する（Ｓ２１）。確認の結果、検出箇所が相違すればロープ素線切れ検出の判定をすることなく、Ｓ１０に進む。一方、検出箇所が同一であればロープ素線切れＦを検出し、Ｓ１０に進む。このＳ１０では、実施例１と同じ処理を行う。

このような実施例２によれば、カメラ２からロープＲまでの距離情報に加えて画像処理を組み合わせることでロープＲの表面異常について精度の高い計測が可能となる。また、画像を組み合わせることで人の目による確認作業も併せて行うことができるようになる。

図１３および図１４に基づき前記点検装置の実施例３を説明する。本実施例の制御解析装置４は、図１３に示す点検システム１２に用いられている。ここでは光切断式のカメラ２ではなく、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサとしてのＴｏＦカメラ１３を用いて簡易的にロープＲを点検する。

ＴｏＦカメラ１３は、空間的に高い解像度を持つが、撮影周期が低いため、高速稼働する前記エレベータ装置の計測には適さないおそれがある。そこで、本実施例では、止まっているロープＲを解析し、前記エレベータ装置の設置現場でノギス計測の代替えとしてロープ山の検出に用いる。

ここではＳ０２のロープ径計測およびＳ０４のロープ山検出にＴｏＦカメラ１３の撮影データ（計測情報）を用いる。すなわち、図１４に示すように、制御解析装置４には、処理開始時にＴｏＦカメラ１３の撮影データが入力される（Ｓ３１）。ここで入力された三次元情報の撮影データに基づきロープＲの直径が計測され（Ｓ３２）、計測された直径値からロープ山を検出し（Ｓ３３）、処理を終了する。

このときＳ３２，Ｓ３３の処理方法としては、Ｓ０２，Ｓ０４と同様な方法を用いることができ、またＳ０３，Ｓ０５～Ｓ１０の処理を実施例１と同様に実行してロープＲの摩耗痕Ｗ・素線切れＦを検出することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。例えば制御解析装置４の装置構成は、図２に限定されるものではなく、図３，図１２，図１４の処理が実行できればよいものとする。

１，１２…点検システム
２…光切断式のカメラ（センサ）
３…エレベータコントローラ
４…制御解析装置（エレベータロープの点検装置）
５…距離計測部
６…ロープ径計測部
７…ロープ揺れ計測部
８…ロープ山検出部
９…ロープ位置補正部
１０…異常検出部
１１…画像処理部
１３…ＴｏＦカメラ（ＴｏＦセンサ）
Ｒ…エレベータロープ
Ｂ…背面板

Claims (9)

1. センサで時系列に計測されたエレベータロープまでの距離情報を用いて前記エレベータロープを点検する装置であって、
   前記距離情報に基づき前記エレベータロープのロープ端を検出し、検出されたロープ端間の距離をロープ直径と計測し、計測されたロープ直径に基づきロープ山を検出する検出部と、
   前記エレベータロープのロープ表面の同一ラインに対する前記距離情報の変動に基づき前記ロープ山の表面形状の異常を検出し、前記エレベータロープを点検する点検処理部と、
   を備えることを特徴とするエレベータロープの点検装置。
2. 前記センサは、光切断方式のセンサであることを特徴とする請求項１記載のエレベータロープの点検装置。
3. 前記エレベータロープの背面に背面板が配置されている一方、
   前記検出部は、前記背面板から事前に設定された距離を閾値とすることで前記ロープと前記背面板とを区別し、
   前記ロープとして区別された距離情報に基づきロープ端を検出することを特徴とする請求項１または２記載のエレベータロープの点検装置。
4. 前記距離情報の時系列データに基づき前記ロープ中心の時系列の位置変化をロープ揺れとして検出し、前記位置変化の変化量をロープ振動量として計測するロープ揺れ計測部と、
   前記点検処理部が前記ロープ表面の同一ラインを観測する際に前記ロープ振動量を用いて位置補正するロープ位置補正部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のエレベータロープの点検装置。
5. 前記点検処理部は、
   ロープ山までの距離情報が事前設定の閾値以上に亙って一定値の連続する箇所を摩耗痕として検出する
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のエレベータロープの点検装置。
6. 前記点検処理部は、前記摩耗痕と検出された箇所に事前設定の閾値以上の距離変化が生じていれば、
   前記エレベータロープの素線切れを検出することを特徴とする請求項５記載のエレベータロープの点検装置。
7. 前記センサにカラー光切断センサを用いることにより前記距離情報と併せて前記エレベータロープの画像情報を取得し、
   前記画像情報に基づき前記エレベータロープを点検する画像処理部を備え、
   請求項３～６の前記距離情報に基づく点検処理と、前記画像処理部の点検処理とを組み合わせて前記エレベータロープを点検する
   ことを特徴とするエレベータロープの点検装置。
8. ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式のセンサによる計測情報を用いて前記ロープ山を計測する
   ことを特徴とする請求項１記載のエレベータロープの点検装置。
9. コンピュータが、センサで時系列に計測されたエレベータロープまでの距離情報から前記エレベータロープを点検する方法であって、
   前記距離情報に基づき前記エレベータロープのロープ端を検出し、検出されたロープ端間の距離をロープ直径と計測し、計測されたロープ直径に基づきロープ山を検出する検出ステップと、
   前記エレベータロープのロープ表面の同一ラインに対する前記距離情報の変動に基づき前記ロープ山の表面形状の異常を検出し、前記エレベータロープを点検する点検処理ステップと、
   を有することを特徴とするエレベータロープの点検方法。

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