KR102618682B1 - 로프의 파라미터를 측정하기 위한 장치 - Google Patents

로프의 파라미터를 측정하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

로프(8)의 기하학적 및 형상 파라미터를 연속적 및 자동적으로 측정하기 위한 장치(100)로서, 장치는, 서로 평행하고, 스페이서 수단(3) 및 앵커링 수단(4)에 의하여 제거 가능한 방식으로 구속되는 제1 플레이트(1) 및 제2 플레이트(2)와, 상기 제1 플레이트(1) 및 제2 플레이트(2) 사이에 위치되고, 서로 각도가 정렬되지 않은 적어도 두 개의 마이크로미터(5, 6), 및 장치(100)의 로프(8)와 접촉하여, 제2 플레이트(2)에 앵커링된 엔코더(7)를 포함하며, 여기서 상기 제1 플레이트(1) 및 제2 플레이트(2)는 내측으로 로프(8)의 통과를 위한 개구부(9)를 포함하여서, 로프(8)가 장치(100)를 통해 중심으로 이동하고 두 개의 마이크로미터(5, 6)가 측정을 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

로프의 파라미터를 측정하기 위한 장치
로프의 기하학적 파라미터의 연속적이고 자동적인 측정을 위한 장치 및 그와 관련된 측정 방법에 관한 것으로, 특히, 로프의 직경, 피치, 진직도, 난형도 및 기복도를 측정하기 위한 고주파 LED 미터기를 포함한다. 상기 장치는 또한 LED 미터의 헤드로부터 연속적으로 판독 된 "원"데이터로부터 시작하여 로프의 기하학적 파라미터를 유도하기 위해 특별히 개발된 소프트웨어를 제공한다.
장치 및 공지 된 측정 시스템에 따르면, 와이어 또는 로프의 일부분의 2차원 이미지가 취해지고, 이미지 메모리에 디지털화되어 저장되는 전기적 이미지 신호로 변환된다.
컴퓨팅 유닛에서, 검출될 특성 값(예를 들어, 회전, 돌출 와이어 등)은 디지털 신호 자체를 통해 결정된다.
이러한 측정 시스템은 여전히 시간이 많이 걸리고 특히 직경, 피치, 진직도, 난형도 및 기복도와 같은 측정을 전체 로프의 표면을 따라 연속적으로 수행할 수 없다.
따라서 위에서 언급한 기술적 문제를 극복할 수 있는 혁신이 필요하며, 이러한 장치는 로프를 따라 관심있는 파라미터의 지속적인 측정을 보장할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 본 발명의 주제는 로프의 기하학적 파라미터를 연속적으로 자동 측정하기위한 장치 및 방법이며, 구체적으로는 예컨대 직경, 피치, 진직도, 난형도 및 기복도와 같은, 로프의 형상 및 기하학적 파라미터를 측정하기 위한 고주파 LED 미터를 포함한다.
따라서, 본 발명의 첫 번째 주제는 부가된 독립항에 명시된 바와 같이 로프의 기하학적 파라미터 및 형상을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 두 번째 주제는 부가된 독립항에 따라 로프의 기하학적 파라미터 및 형상을 측정하는 방법에 관한 것이다.
종속항은 또한 본 발명의 특정한 추가적 세부사항 및 양태를 기술한다.
본 발명에 따르면 전술한 목적을 달성할 수 있다.
본 발명의 이러한 장점 및 다른 장점을 첨부 된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 로프의 기하학적 파라미터 및 형상의 측정 장치의 실시예를 도시한다.
도 2는 도 1의 장치의 마이크로미터의 상세를 도시한다.
도 3은 본 발명의 주제에 따라 로프상에서 측정 된 데이터의 그래프를 도시한다.
도 4는 본 발명의 주제에 따라 로프상에서 수행된 피치(P)의 측정의 그래프를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 로프의 기하학적 파라미터의 연속적이고 자동적인 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 1 및 도 2에 도시 된 바와 같이, 본 발명은 제2 플레이트(2)와 평행한 제1 플레이트(1)를 포함하는 강철 로프(steel rope)의 기하학적 파라미터 및 형상의 연속적이고 자동적인 측정을 위한 장치(100)에 관한 것으로서, 상기 플레이트는 스페이서 수단(3) 및 앵커링 수단(anchoring means, 4)을 통해 제거 가능한 방식으로 상호간에 묶여지고(bound), 내부에 적어도 2개의 마이크로미터(micrometer, 5, 6)가 배치되는데, 이들은 서로에 대해 각도가 정렬되지 않게 되며, 엔코더(7)가 제2 플레이트(2)에 앵커링되고 로프(8)와 접촉한다.
플레이트(1, 2)는 로프(8)의 내부로의 통과를 위해 윤곽이 형성된(contoured) 개구(9)가 제공되는 직사각형 면을 갖는다. 장치(100)는 개구(9)에 의해 로프 상에 위치된다.
각 마이크로미터(5, 6)는 엔코더(7)의 각 주기에서의 측정치를 나타낸다. 주기의 수는 조정가능하다. 로프(8)의 속도 및 엔코더(7)의 설정에 따라, 각 마이크로미터(5, 6)는 장치의 최대 주파수까지 값을 전송할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각 마이크로미터(5, 6)는 LED 광의 송신기(12) 및 수신기(11)를 포함한다. 바람직하게는 녹색을 띤, LED 광은, 송신기에 의해 균일한 시준 빔으로서 방출된다. 수신기(12)에, 센서가 존재하는데(공지된 유형이므로 도면에는 도시되지 않음), 이는 LED 빔의 중간에 배치된 물체에 의해 생선된 그림자의 높이 및 LED 빔의 단부로부터 그러한 그림자의 거리를 측정한다.
생산 단계에서 로프에 대해 측정된 데이터의 그래프의 예시가 도 3에 도시된다. 그래프는 가로좌표 축 상에 밀리미터 Smm의 공간을 나타내고, 세로좌표 축 상에는 직경 측정치 D를 나타내며, 로프(8)가 측정 장치(100)를 통과할 때 마이크로미터(5, 6) 중 하나에 수집된 로프의 직경의 측정치를 표시한다. 그래프에 나타난 로프의 직경 측정의 변화는 가닥(strands)에 의해 형성되는 로프의 기하학적 구조(geometry)에 기인한다.
본 발명의 또 다른 주제는 본 발명의 주제에 따른 장치의 방식으로 강철 로프의 기하학적 파라미터를 연속적 및 자동적으로 측정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 이하의 단계들을 포함한다:
- 장치(100)를 로프(8) 상에 위치시키는 단계;
- 로프(8)의 기하학적 파라미터를 두 개의 마이크로미터(5, 6)로 측정하는 단계; 및
- 획득된 데이터를 분석하는 단계.
특별히 고안된 소프트웨어는 이러한 데이터를 수집하고 이를 지속적으로 분석하여 원하는 값을 얻기 위해 이를 처리한다. 이들 값은 장치(100) 내부로 로프 (8)가 통과하는 동안 계속적으로 갱신되어, 모든 기하학적 파라미터를 실시간으로 모니터링한다.
특히, 기하학적 및 형상 파라미터의 측정이 도 5에 도시되는데, 이하의 단계들을 포함한다:
- LED 센서로부터 나오는 로프의 직경의 위치 측정의 기능에 관한 데이터 벡터(R1, R2, R3)의 추출;
- 세 개의 일련의 LED 센서 각각에 대해 개별적으로 수행되는 데이터 처리에 의해 최대 직경 벡터(CI, C2, C3)의 추출;
- 획득된 실제 최대 직경 벡터(C1P, C2P, C3P)를 잘못 검출할 수 있는 허위 최대값의 제거;
- 최대 직경 값(G1, G2 및 G3)의 추출;
- 최대 직경 값(G1, G2 및 G3) 사이의 평균으로서 직경(G) 값의 계산;
- 최대 직경 값(G1, G2 및 G3)의 모든 쌍 사이의 차이의 절대 값의 최대치로서 난형도 값(ovality value, O)의 계산;
- 벡터들(C1P) 중 하나에서만 수행된 피치(P)의 값의 계산;
- 벡터들(C1P) 중 하나에서만 수행된 진직도(straightness, T)의 계산;
- 기복도(undulation, W)의 계산;
- 가닥(V) 사이의 거리의 계산; 및
- 그래픽 출력의 생성.
직경은 특정 인터페이스(USB 또는 이더넷)를 통해 LED 센서로부터 읽혀진다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 검출된 직경은 2이고, 이는 컨트롤러에 연결된 각 LED 센서에 연결된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 검출된 직경은 3이고, 이는 컨트롤러에 연결된 또 다른 LED 센서이다. 그리고, 데이터 수집 벡터는 각각 R1(센서 1의 "원(raw)" 데이터), R2(센서 2의 "원" 데이터), 및 최종적으로 R3(센서 3의 "원" 데이터)이다. 이는 첫번째 두 센서로부터 특정 거리(케이블 피치의 함수로서)에 위치된, 세번째 센서에 의해 검출된 후, 데이터 벡터(R3)를 제공한다. 세 개의 벡터(R)는 세 개의 LED 센서로부터 직경 데이터를 수용할 뿐만 아니라, 벡터(V)(센서가 시간 도메인에서 값을 반환하기 때문)에 따라 계산된 그들의 위치(공간 도메인에서의) 또한 수용한다.
직경을 측정하기 위해서, 소프트웨어는 일반적으로 로프의 직경의 측정을 위해 사용되는 플레이트를 지닌 게이지 캘리퍼의 동작을 시뮬레이션 한다. 이를 위해, 양 마이크로미터(5, 6)에 대해 얻어진 그래프 곡선(도 3)의 최대치(maxima)만이 고려된다.
다음 프로세스는 절대 최소치 및 절대 최대치이 검출되는 세 개의 일련의 센서들 각각에 대해(원 값(R1, R2 및 R3)에 대해) 개별적으로 수행된다. 그 후 로프의 전체 길이에 대한 측정을 수행하는 최대값(값 C1, C2, C3)의 첫번째 시리즈에 대해 계산된다. 두번째 및 세번째 값 세트에 대해서도 동일한 작업이 반복된다.
마이크로미터(1)의 직경의 순간 측정은 필요한 대로 설정될 수 있는 복수의 Max 중에 최대치이다(즉, 사용자에 의해 설정된, 게이지 플레이트의 폭). 동일한 것이 마이크로미터(2) 등에도 적용된다. 그 지점에서 로프의 직경의 측정은, 마이크로미터(2)의 측정의 평균 값이다. 그러한 측정은 실시간으로 각 게이지 길이 별로 갱신된다.
소프트웨어는 또한 로프의 표면에서 검출된 임의의 잘못된 값을 식별하고 "정리(clean up)"할 수 있는데, 이를 고려하면, 이는 하나 이상의 최대 값에 대한 올바른 식별을 위태롭게 할 수 있고, 로프의 직경의 측정(및 상관된 양)은 실제 최대 값(C1P, C2P, C3P)를 얻는다.
항상 본 발명에 따르면, 직경 값의 추출을 위해, 세 개의 최대 값(C1P, C2P 및 C3P)이 고려되어 G1, G2 및 G3로 정의된다. 후에, G1, G2 및 G3 사이의 평균이 계산되며, 그러한 값은 그 지점에서 로프 직경(G)를 나타낸다.
더욱이, 분석된 로프의 유형 및 지리학적 특성에 따라 최대 값 사이의 임의의 수를 고려함으로써, 게이지 플레이트의 폭을 시뮬레이션할 수 있다. 홀수개의 외부의 가닥을 지닌 로프에 대한 직경의 측정은 동일한 모드를 따르지만, 그 밖에, 소프트웨어는 외접원(circumscribed circle)(즉, 로프의 직경)의 측정을 얻기 위하여 적절하게 계산된, 기하학적 계수로 측정에 의해 얻어진 값을 곱한다.
피치(P) 측정은 최대 값들 사이의 거리를 측정함으로써, 장치(100)에 결합된 엔코더에 의해 제공된 주기를 통해 수행된다. 각 최대 값은 로프의 가닥에 대응한다. 로프는 n 가닥으로 형성되며, 이는 스스로 반복된다. Max1 및 Max1+ 사이의 거리는 그 지점에서 로프의 피치(P)를 대표한다(도 4). 계산은 벡터들(C) 중 하나, 즉 C1P에서만 수행된다.
진직도의 측정은 모든 측정된 최대 값들을 비교하여 형성되며, 로프의 균일성을 보장하기 위하여 정의된 인터벌(interval) 내에서 형성되어야만 한다. 소프트웨어는 로프를 구성하는 가닥의 기하학을 고려하여 최대 값 사이의 차이를 계산한다. 각각의 가닥은 실제로 몇 개의 나선형으로 감겨진 와이어들로 만들어지며, 그 직경의 측정은 그들의 레이어에 있는 와이어의 위치에 따라 달라진다. 각 가닥에 대해 기하학적 계수가 계산되어 로프의 진직도의 계산에 사용된다. 계산은 벡터들(C) 중 하나, 즉 C1에서만 수행된다.
로프의 난형도의 측정은 같은 지점에서 양 마이크로미터로부터 얻어진, 로프의 직경의 측정치의 차이를 계산하는 소프트웨어에 의해 형성되는데, 다시 말해서, 난형도는 모든 벡터 쌍들(G1, G2 및 G3) 사이의 차이의 절대 값의 최대로 계산된다. 그 후 얻어진 값은 작업자에 의해 시행된 제한치(limits)와 비교된다.
로프의 스트랜딩 동안 기복도의 측정은, 첫번째 장치로부터 소정 거리에 두번째 장치를 위치시킴으로써 이루어진다. 그 후 로프의 기복도에 의해 발생되는 임의의 가능한 진동을 구분하여, 두 장치의 로프의 두 프로파일의 절대 위치 사이의 차이를 계산한다.
장치가 모니터링할 수 있는 마지막 파라미터는 가닥들(V) 사이의 정확한 공간(spacing)이며, 작동중인 로프의 적절한 기능을 보장하는 파라미터이다. 게다가, 소프트웨어는 측정된 변수들이 로프의 사양과 일치하지 않는 경우 작업자에게 경고 신호를 제공하도록 설계된다.
유리하게는, 장치(100)는 생산 현장 또는 사용 현장 모두에서 사용될 수 있다. 전술한 바와 같은 본 발명의 모드에 더하여, 많은 다른 변형이 있다는 것을 이해해야한다. 그러한 구현 모드는 단지 예시적인 것이며 본 발명의 주제, 그 응용 또는 가능한 구성을 제한하지 않는다는 것을 이해해야한다. 다른 한편으로, 위에서 인용된 설명은 적어도 그 예시적인 구성 중 하나에 따라 본 발명을 구현할 수 있는 당해분야의 전문가에게 가능하긴 하지만, 설명된 구성 요소 중 많은 변형 예가 고려될 수 있다. 이러한 이유로 인해, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 주제는 문자적으로 또는 법적으로 등가적으로 해석되어야한다.

Claims (10)

  1. 로프(8)의 기하학적 및 형상 파라미터를 연속적 및 자동적으로 측정하기 위한 장치(100)에 있어서,
    - 서로 평행하고, 스페이서 수단(3) 및 앵커링 수단(4)에 의하여 제거 가능한 방식으로 구속되는 제1 플레이트(1) 및 제2 플레이트(2),
    - 상기 제1 플레이트(1) 및 제2 플레이트(2) 사이에 위치되고, 서로 각도가 정렬되지 않은 적어도 두 개의 마이크로미터(5, 6), 및
    - 장치(100)의 로프(8)와 접촉하여, 제2 플레이트(2)에 앵커링된 엔코더(7)를 포함하며,
    상기 제1 플레이트(1) 및 제2 플레이트(2)는 내측으로 로프(8)의 통과를 위한 개구부(9)를 포함하여서, 로프(8)가 장치(100)를 통해 중심으로 이동하고 두 개의 마이크로미터(5, 6)가 측정을 수행하고,
    상기 기하학적 및 형상 파라미터 측정은,
    - LED 센서로부터 나오는 로프의 직경의 위치 측정의 기능에 관한 데이터 벡터(R1, R2, R3) 추출;
    - 세 개의 일련의 LED 센서 각각에 대해 개별적으로 수행되는 데이터 처리에 의해 최대 직경 벡터(CI, C2, C3) 추출;
    - 획득된 실제 최대 직경 벡터(C1P, C2P, C3P)를 잘못 검출할 수 있는 허위 최대값 제거;
    - 최대 직경 값(G1, G2 및 G3) 추출;
    - 최대 직경 값(G1, G2 및 G3) 사이의 평균으로서 직경(G) 값 계산;
    - 최대 직경 값(G1, G2 및 G3)의 모든 쌍 사이의 차이의 절대 값의 최대치로서 난형도 값(O) 계산;
    - 벡터들(C1P) 중 하나에서만 수행된 피치(P)의 값 계산;
    - 벡터들(C1P) 중 하나에서만 수행된 진직도(T) 계산;
    - 기복도(W) 계산;
    - 가닥(V) 사이의 거리 계산;
    - 그래픽 출력 생성을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로미터(5, 6)는 LED 송신기(12) 및 수신기(11)를 포함하는 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 LED 송신기(12)는 균일하게 시준된 LED 빔으로서 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 수신기(11)는 LED 빔의 중간에 위치된 물체에 의해 생성된 그림자의 높이 및 LED 빔 극단으로부터 그러한 그림자의 거리를 측정하는 센서를 포함하는 장치.
  5. 청구항 1에 따른 장치를 사용하여 로프(8)의 기하학적 및 형상 파라미터를 연속적 및 자동적으로 측정하는 방법에 있어서,
    - 장치(100)를 로프(8) 상에 위치시키는 단계;
    - 로프(8)의 기하학적 파라미터를 두 개의 마이크로미터(5, 6)로 측정하는 단계; 및
    - 획득된 데이터를 분석하는 단계를 포함하며,
    상기 기하학적 및 형상 파라미터는 로프의 직경, 피치, 진직도, 난형도 및 기복도를 포함하는 것을 특징으로하는 방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 따른 방법을 실행하는데 적합한 소프트웨어를 포함하는, 컴퓨터용 프로그램이 기록된 매체.
  8. 컨트롤러, 컨트롤러와 연관된 데이터 캐리어 및 데이터 캐리어에 저장된 청구항 7에 따른 컴퓨터용 프로그램이 기록된 매체를 포함하는 컨트롤 유닛.
  9. 삭제
  10. 삭제
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