CN107250715B - 检测装置 - Google Patents

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Abstract

检测装置具有传感头(2)、存储部(7)、数据处理部(8)、相似度计算部(9)及相位计算部(10)。传感头(2)取得长条体的表面数据。存储部(7)存储第1基准数据及第2基准数据。数据处理部(8)根据表面数据生成处理数据。相似度计算部(9)计算第1相似度及第2相似度。相位计算部(10)计算以第1相似度及第2相似度为要素的相似度矢量的相位。

Description

检测装置
技术领域
本发明涉及以长条体为检测对象的检测装置。
背景技术
在专利文献1中记载了检查绳索的装置。专利文献1所记载的装置具有光源和受光元件。绳索配置于光源和受光元件之间。在专利文献1所记载的装置中，根据受光元件接收到的光量计算绳索的直径。使计算出的直径的峰值间隔与绳股的间隔一致，由此计算绳索的位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5436659号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1所记载的装置具有容易受到噪声影响的问题。例如，当细小的灰尘附着于绳股之间的槽中时，在该灰尘的位置计算出直径的峰值。
本发明正是为了解决上述这样的问题而完成的。本发明的目的在于，提供在检测长条体的位置等时能够降低噪声影响的检测装置。
用于解决问题的手段
本发明的检测装置具有：数据取得单元，其取得表面具有周期性形态的长条体的表面数据；存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；第1相似度计算单元，其计算由数据取得单元取得的表面数据与第1基准数据之间的第1相似度；第2相似度计算单元，其计算由数据取得单元取得的表面数据与第2基准数据之间的第2相似度；以及相位计算单元，其计算以第1相似度计算单元计算出的第1相似度和第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量的相位。
本发明的检测装置具有：数据取得单元，其取得表面具有周期性形态的长条体的表面数据；存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；数据处理单元，其根据数据取得单元取得的表面数据生成用于与第1基准数据及第2基准数据进行比较的处理数据；第1相似度计算单元，其计算由数据处理单元生成的处理数据与第1基准数据之间的第1相似度；第2相似度计算单元，其计算由数据处理单元生成的处理数据与第2基准数据之间的第2相似度；以及相位计算单元，其计算以第1相似度计算单元计算出的第1相似度和第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量的相位。
本发明的检测装置具有：数据取得单元，其取得表面具有周期性形态的长条体的表面数据；存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；第1相似度计算单元，其计算由数据取得单元取得的表面数据与第1基准数据之间的第1相似度；第2相似度计算单元，其计算由数据取得单元取得的表面数据与第2基准数据之间的第2相似度；以及异常检测单元，其根据以第1相似度计算单元计算出的第1相似度和第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量的范数，检测长条体的异常。
本发明的检测装置具有：数据取得单元，其取得表面具有周期性形态的长条体的表面数据；存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；数据处理单元，其根据数据取得单元取得的表面数据生成用于与第1基准数据及第2基准数据进行比较的处理数据；第1相似度计算单元，其计算由数据处理单元生成的处理数据与第1基准数据之间的第1相似度；第2相似度计算单元，其计算由数据处理单元生成的处理数据与第2基准数据之间的第2相似度；以及异常检测单元，其根据以第1相似度计算单元计算出的第1相似度和第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量的范数，检测长条体的异常。
本发明的检测装置具有：数据取得单元，其取得表面具有周期性形态的长条体的表面数据；存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；第1相似度计算单元，其计算由数据取得单元取得的表面数据与第1基准数据之间的第1相似度；第2相似度计算单元，其计算由数据取得单元取得的表面数据与第2基准数据之间的第2相似度；以及异常检测单元，其根据以第1相似度计算单元计算出的第1相似度和第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量所描绘的轨迹，检测长条体的异常。
本发明的检测装置具有：数据取得单元，其取得表面具有周期性形态的长条体的表面数据；存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；数据处理单元，其根据由数据取得单元取得的表面数据生成用于与第1基准数据及第2基准数据进行比较的处理数据；第1相似度计算单元，其计算由数据处理单元生成的处理数据与第1基准数据之间的第1相似度；第2相似度计算单元，其计算由数据处理单元生成的处理数据与第2基准数据之间的第2相似度；以及异常检测单元，其根据以第1相似度计算单元计算出的第1相似度和第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量所描绘的轨迹，检测长条体的异常。
本发明的检测装置具有：数据取得单元，其取得表面具有周期性形态的长条体的表面数据；存储单元，其存储基准数据；以及检测单元，其根据数据取得单元取得的表面数据与基准数据之间的相似度，检测长条体的位置或者长条体的表面具有的形态的周期。
本发明的检测装置具有：数据取得单元，其取得表面具有周期性形态的长条体的表面数据；存储单元，其存储基准数据；数据处理单元，其将数据取得单元取得的表面数据处理成用于与基准数据进行比较的数据；以及检测单元，其根据由数据处理单元处理后的数据与基准数据之间的相似度，检测长条体的位置或者所述长条体的表面具有的形态的周期。
发明效果
根据本发明，能够提供可降低噪声影响的检测装置。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的检测装置的结构的图。
图2是从图1所示的箭头A的方向观察到的长条体的图。
图3是示出通过传感头(sensor head)取得的表面数据的例子的图。
图4是用颜色的浓淡表示出通过传感头取得的表面数据的图。
图5是将图4的一部分放大的图。
图6是示出控制装置的结构例的图。
图7是用于说明控制装置的数据处理功能的图。
图8是用于说明控制装置的数据处理功能的图。
图9是用于说明基准数据的选定方法的图。
图10是示出存储在存储部中的两个基准数据的例子的图。
图11是用于说明控制装置的相位计算功能的图。
图12是用于说明控制装置的位置检测功能的图。
图13是示出在图12所示的区间1中的相似度矢量的轨迹的图。
图14是示出在图12所示的区间2中的相似度矢量的轨迹的图。
图15是用于说明选定基准数据的另一种方法的图。
图16是用于说明选定基准数据的另一种方法的图。
图17是用于说明控制装置的位置检测功能的图。
图18是示出在图17所示的区间1中的相似度矢量的轨迹的图。
图19是示出在图17所示的区间2中的相似度矢量的轨迹的图。
图20是示出控制装置的结构例的图。
图21是用于说明控制装置的异常检测功能的图。
图22是用于说明控制装置的异常检测功能的图。
图23是用于说明控制装置的异常检测功能的图。
图24是用于说明控制装置的异常检测功能的图。
图25是用于说明控制装置的异常检测功能的图。
图26是用于说明控制装置的异常检测功能的图。
图27是用于说明控制装置的异常检测功能的图。
图28是示出本发明的实施方式6的检测装置的结构的图。
图29是示出图28的D-D截面的图。
图30是用于说明控制装置的位置检测功能的图。
图31是示出控制装置的硬件结构的图。
具体实施方式
参照附图说明本发明。重复的说明将适当简化或者省略。在各个附图中，相同的标号表示相同的部分或者相当的部分。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1的检测装置的结构的图。图2是从图1所示的箭头A的方向观察到的长条体的图。在实施方式1中，对检测装置检测长条体的位置的例子进行说明。长条体包含例如绳索1。检测装置检测沿长度方向移动的长条体的位置。例如，绳索1沿箭头B的方向移动。箭头B与绳索1的长度方向一致。作为进行这种移动的绳索1的例子，可以举出在电梯中使用的钢丝绳。绳索1的移动方向可以是一个方向。另外，长条体不限于绳索1。
绳索1具有多条绳股。绳索1是将多条绳股捻合而形成的。因此，绳索1在表面具有周期性形态。本检测装置的检测对象是表面具有周期性形态的长条体。“形态”包含例如形状、图形、颜色及颜色的浓淡。例如，通过将多条绳股捻合而形成的凹凸有规律地排列于绳索1的表面。绳索1的截面形状每隔捻合间距除以绳股的数量得到的距离而大致相同。上述截面是与绳索1的长度方向垂直的方向的截面。
检测装置具有例如传感头2和控制装置3。
传感头2是取得长条体的表面数据的单元的一例。“表面数据”是与长条体的表面的形态有关的数据。例如，传感头2取得表示在绳索1的表面形成的凹凸的数据作为表面数据。图1示出传感头2是光学式外形测定器的例子。传感头2具有例如光源4和受光元件5。
光源4向绳索1的表面照射光。图1及图2示出光源4向与绳索1的长度方向垂直的方向照射激光的例子。在图1及图2所示的例子中，从光源4照射的光以横穿绳索1的方式呈直线状地从绳索1的一侧的端部照射到另一侧的端部。
受光元件5接收从光源4照射的光中的被绳索1的表面反射的光(反射光)。受光元件5相对于光源4照射光的方向倾斜配置。受光元件5接收上述反射光中相对于绳索1的长度方向以规定角度倾斜反射的光。
图1及图2所示的光a是从光源4朝向绳索1照射的光。光b及光c是被绳索1的表面反射的光中的、以将被受光元件5接收的角度反射的光。光b是被绳股的最外侧鼓起的部分反射的光。光c是被由相邻的绳股形成的槽的部分反射的光。通过受光元件5接收光b及光c等，传感头2取得表示来自光源4的光所照射到的部分的截面形状的表面数据。
图3是示出由传感头2取得的表面数据的例子的图。图3所示的S1是由传感头2取得的表面数据的一例。图3的横轴表示表面数据S1在与绳索1的长度方向垂直的方向上包含150个数据。另外，表面数据包含的数据的个数是任意决定的。
图4是用颜色的浓淡表示由传感头2取得的表面数据的图。图5是将图4的一部分放大的图。图4及图5示出申请人将使用光学式外形(profile)测定器实际取得的多个表面数据组合生成的数据。
传感头2不限于光学式外形测定器。例如，传感头2也可以具有摄像机。传感头2也可以取得由摄像机拍摄绳索1的表面得到的数据作为表面数据。在这种情况下，表面数据不包含有关高度的信息。传感头2取得表示对绳索1的表面附加的颜色及颜色浓淡的数据作为表面数据。
控制装置3根据由传感头2取得的表面数据检测长条体的位置。即，控制装置3检测长条体在长度方向上移动的距离。图1示出控制装置3通过信号线6与传感头2连接的例子。也可以将传感头2和控制装置3配置在同一框体内。也可以是传感头2具备控制装置3具有的部分功能。
图6是示出控制装置3的结构例的图。控制装置3具有例如存储部7、数据处理部8、相似度计算部9、相位计算部10及位置检测部11。
在存储部7中存储有基准数据。在本实施方式中，对在存储部7中存储有两个基准数据的例子进行说明。在下面的说明中，将存储于存储部7中的一个基准数据表述为第1基准数据。将存储于存储部7中的另一个基准数据表述为第2基准数据。
数据处理部8根据由传感头2取得的表面数据生成处理数据。处理数据是用于与第1基准数据及第2基准数据进行比较的数据。优选在检测绳索1的位置等方面，进行从由传感头2取得的表面数据中去除偏置成分或者谐波成分的处理。由此，能够强调绳索1的表面所具有的周期性形态的成分。
图7及图8是用于说明控制装置3的数据处理功能的图。在本实施方式中，对从由传感头2取得的表面数据中去除偏置成分的例子进行说明。即，数据处理部8通过对表面数据进行偏置去除处理而生成处理数据。图7所示的S2表示偏置成分。偏置成分S2与在绳索1的表面没有凹凸时传感头2取得的表面数据相当。图8所示的P表示处理数据。处理数据P与表面数据S1和偏置成分S2之差相当。数据处理部8例如从由传感头2取得的表面数据S1中去除绳索1的绳索径的影响，由此生成处理数据P。
在表面数据S1包含多个数据的情况下，处理数据P与表面数据S1同样地，利用下述的n行1列的矩阵进行表述。n是例如2以上的整数。在图8所示的例子中，n＝150。
[式1]
图9是用于说明基准数据的选定方法的图。如上所述，绳索1在表面具有周期性形态。例如，图9所示的沿直线c1将绳索1切断得到的截面形状和沿直线c4将绳索1切断得到的截面形状大致相同。即，直线c1和直线c4之间的距离L1是相位差为2π的距离。同样，直线c1和直线c3之间的距离L2是相位差为π的距离。直线c1和直线c2的距离L3是相位差为π/2的距离。
优选第1基准数据和第2基准数据是相互垂直的数据或者大致垂直的数据。例如，将与光照射到直线c1的部分时得到的处理数据相当的数据设定为第1基准数据。在这种情况下，优选将与光照射到直线c2的部分时得到的处理数据相当的数据设定为第2基准数据。图10是示出存储在存储部7中的两个基准数据的例子的图。
图10所示的第1基准数据Ref1和第2基准数据Ref2例如用下述的n行1列的矩阵进行表述。n是例如2以上的整数。在图10所示的例子中，n＝150。
[式2]
在本实施方式中，对处理数据P、第1基准数据Ref1及第2基准数据Ref2是多维矢量数据(要素数为n的矢量)的例子进行说明。优选第1基准数据Ref1及第2基准数据Ref2的内积为0或接近为0的值。
控制装置3可以具有数据设定部12。数据设定部12根据由传感头2取得的表面数据设定基准数据。例如，数据设定部12将在来自光源4的光照射到绳索1的某一部分时得到的处理数据作为第1基准数据存储在存储部7中。另外，数据设定部12将在光照射到与上述部分之间的相位差为π/2的部分时得到的处理数据作为第2基准数据存储在存储部7中。数据设定部12的功能在基准数据未知的情况下是有效的。
相似度计算部9计算处理数据与基准数据之间的相似度。相似度是表示两个处理数据的相似程度的指标。在本实施方式所示的例子中，在存储部7中存储有两个基准数据。在这种情况下，相似度计算部9具有计算第1相似度和第2相似度的功能。第1相似度表示处理数据与第1基准数据之间的相似度。第2相似度表示处理数据与第2基准数据之间的相似度。
例如，相似度计算部9计算处理数据与第1基准数据之间的相关系数ρ1作为第1相似度。相似度计算部9计算处理数据与第2基准数据之间的相关系数ρ2作为第2相似度。
图11是用于说明控制装置3的相位计算功能的图。相位计算部10计算相似度矢量的相位θ。相似度矢量是将相似度计算部9计算出的第1相似度和第2相似度为要素的矢量。在本实施方式所示的例子中，相似度矢量用(ρ1，ρ2)表述。相位θ例如用相似度矢量与(ρ1，0)所示的矢量所成的角来表述。
位置检测部11检测长条体的位置。即，位置检测部11检测长条体沿长度方向移动了多少。位置检测部11根据相位计算部10计算出的相位进行上述检测。
例如，考虑图9所示的在来自光源4的光照射到直线c1的部分时得到的相似度矢量用(ρ1，0)表示的理想示例。在绳索1向下移动、来自光源4的光照射到直线c2的部分时，所得到的相似度矢量用(0，ρ2)表示。此时的相位θ为π/2(rad)(参照图11)。在绳索1继续向下移动、光照射到直线c3的部分时，所得到的相似度矢量用(-ρ1，0)表示。此时的相位θ为π(rad)。在绳索1继续向下移动、光照射到直线c4的部分时，所得到的相似度矢量用(ρ1，0)表示。此时的相位θ为2π(rad)。这样，能够根据相位计算部10计算出的相位θ检测绳索1的位置。
图12是用于说明控制装置3的位置检测功能的图。图12的(a)是用颜色的浓淡表示由传感头2取得的表面数据的图。图12的(a)所示的图表示将3500个表面数据组合而得的数据。表面数据例如是按照规定的周期取得的。图12所示的区间1示出绳索1基本停止的状态。图12所示的区间2示出绳索1的行进开始后的状态。图12的(b)示出相关系数ρ1及ρ2的变化。图12的(c)示出相位θ的变化。
图13是示出在图12所示的区间1中的相似度矢量的轨迹的图。图14是示出在图12所示的区间2中的相似度矢量的轨迹的图。如图14所示，在绳索1沿长度方向移动时，描绘出绕着点(0，0)的周围的相似度矢量的轨迹。
如果是具有上述结构的检测装置，则能够根据相似度矢量的相位检测长条体的位置。作为相似度矢量的要素的第1相似度及第2相似度是利用与长条体表面的形态有关的表面数据计算出的。因此，能够降低噪声的影响。在本实施方式所示的例子中，使用n＝150个多维矢量数据计算相关系数ρ1及ρ2。由于利用多个数据计算相关系数ρ1及ρ2，因而必然不易受到噪声的影响。
在以往根据轮廓(silhouette)找寻绳股顶点的方法中，必须根据绳索的形状及行进速度调整滤波处理所需的滤波系数。如果是具有上述结构的检测装置，则不需要进行这样的调整。
另外，在图14中用椭圆描绘相似度矢量的轨迹。这是由于第1基准数据和第2基准数据不是完全垂直的数据而产生的结果。但是，换言之，即使第1基准数据和第2基准数据不是完全垂直的数据，也能够发挥上述效果。
下面，对控制装置3可能具有的其它功能进行说明。
控制装置3也可以具有方向检测部13。方向检测部13检测长条体的移动方向。方向检测部13根据由相位计算部10计算出的相位进行上述检测。例如，方向检测部13计算由相位计算部10计算出的相位的变化速度dθ/dt。方向检测部13根据计算出的变化速度dθ/dt的符号来判定长条体的移动方向。
图6示出控制装置3具有位置检测部11及方向检测部13双方的例子。控制装置3也可以不设置位置检测部11，而具有方向检测部13。在这种情况下，检测装置成为检测长条体的移动方向的装置。
控制装置3也可以具有周期检测部14。周期检测部14检测长条体表面具有的形态的周期。周期检测部14根据由相位计算部10计算出的相位进行上述检测。例如，周期检测部14计算由相位计算部10计算出的相位的变化速度dθ/dt。如果长条体的移动速度恒定，则能够根据计算出的变化速度dθ/dt来判定形态的周期。
实施方式2
在实施方式1中说明了用n行1列的矩阵来表述基准数据的例子。在本实施方式中，对在存储部7中存储用n行m列的矩阵表述的数据作为基准数据的例子进行说明。m是例如2以上的整数。也可以是，m＝n。
图15是用于说明选定基准数据的另一种方法的图。例如，将与来自光源4的光照射到范围C1时得到的处理数据相当的数据作为第1基准数据存储在存储部7中。直线c1与一条测定线相当，范围C1与m条测定线相当。另外，将与来自光源4的光照射到范围C2时得到的处理数据相当的数据作为第2基准数据存储在存储部7中。第1基准数据Ref1及第2基准数据Ref2能够表述如下。优选第1基准数据Ref1和第2基准数据Ref2的内积为0或者接近0的值。
[式3]
在将用n行m列的矩阵表述的数据作为基准数据存储在存储部7中的情况下，数据处理部8生成能够用n行m列的矩阵表述的数据作为处理数据P。另外，表面数据S1也能够用n行m列的矩阵进行表述。
[式4]
如果是具有上述结构的检测装置，则能够进一步降低噪声的影响。关于在本实施方式中没有说明的结构，与在实施方式1中公开的结构相同。
实施方式3
在实施方式1中，说明了将从由传感头2取得的表面数据得到的数据或者与其相当的数据作为基准数据存储在存储部7中的例子。在本实施方式中，对将根据设计信息得到的数据作为基准数据存储在存储部7中的例子进行说明。
图16是用于说明选定基准数据的另一种方法的图。例如，将具有与在长条体的表面具有的形态的周期相同周期的正弦波作为第1基准数据存储在存储部7中。将具有与在长条体的表面具有的形态的周期相同周期的余弦波作为第2基准数据存储在存储部7中。第1基准数据Ref1及第2基准数据Ref2如上述式2所示用n行1列的矩阵进行表述。
如果是具有上述结构的检测装置，则能够使第1基准数据Ref1和第2基准数据Ref2的内积完全为0。即，能够将相互垂直的数据用作第1基准数据及第2基准数据。
图17是用于说明控制装置3的位置检测功能的图。图17的(a)～(c)对应于图12的(a)～(c)。图17的(b)所示的图是使用图16所示的第1基准数据Ref1及第2基准数据Ref2生成的。图18是示出在图17所示的区间1中的相似度矢量的轨迹的图。图19是示出在图17所示的区间2中的相似度矢量的轨迹的图。如图19所示，在使用相互垂直的两个基准数据的情况下，相似度矢量的轨迹成为近似正圆的圆形。
在本实施方式所示的例子中，也可以将用n行m列的矩阵表述的数据作为基准数据。在这种情况下，第1基准数据Ref1及第2基准数据Ref2能够用上述式3所示的矩阵进行表述。只要将第1基准数据Ref1和第2基准数据Ref2的内积设定为0即可。
关于在本实施方式中没有说明的结构，与在实施方式1或者2中公开的结构相同。
实施方式4
在实施方式1～3中对检测装置检测长条体的位置的例子进行了说明。在本实施方式中，对检测装置检测长条体的异常的例子进行说明。本实施方式的检测装置的整体结构与图1所示的结构相同。
图20是示出控制装置3的结构例的图。本实施方式的控制装置3具有例如存储部7、数据处理部8、相似度计算部9及异常检测部15。存储部7、数据处理部8及相似度计算部9的各功能与在实施方式1中公开的各功能相同。并且，关于在本实施方式中没有说明的结构，与在实施方式1～3中公开的任意结构相同。
异常检测部15检测长条体的异常。例如，异常检测部15根据以相似度计算部9计算出的第1相似度和第2相似度为要素的相似度矢量进行上述检测。
图21～图23是用于说明控制装置3的异常检测功能的图。在图21～图23中，(a)表示来自光源4的光照射到绳索1的正常部分时的数据。(b)表示来自光源4的光照射到绳索1的存在异常的部分时的数据。在图21的上段示出了用颜色的浓淡表示由传感头2取得的表面数据的图。在图21的下段示出了相关系数ρ1及ρ2的变化。
图22表示当计算出在图21的下段示出的相关系数ρ1及ρ2时得到的相似度矢量的轨迹。在图22的(a)中，相似度矢量的轨迹为近似正圆的圆形。另一方面，在图22的(b)中，相似度矢量的轨迹没有形成规整的形状。在图22的(b)中，相似度矢量的轨迹也存在于接近点(0，0)的位置。因此，异常检测部15能够根据相似度矢量的轨迹检测绳索1的异常。例如，对图22的(a)所示的轨迹的内侧的范围设定用于检出异常的异常范围。在相似度矢量的轨迹进入异常范围时，异常检测部15检测出绳索1的异常。异常检测部15也可以根据相似度矢量的轨迹进入异常范围的频度来检测绳索1的异常。异常检测部15也可以根据其它的基准来检测绳索1的异常。
图23表示当计算出在图21的下段示出的相关系数ρ1及ρ2时得到的相似度矢量的范数。在图23的(a)中，相似度矢量的范数在接近1的范围中基本恒定。另一方面，在图23的(b)中，相似度矢量的范数跨越较广的范围而存在。在图23的(b)中，相似度矢量的范数也成为接近0的值。因此，异常检测部15能够根据相似度矢量的范数来检测绳索1的异常。例如，在图23的(a)所示的范数的下方的位置设定阈值。在相似度矢量的范数低于阈值时，异常检测部15检测出绳索1的异常。异常检测部15也可以根据相似度矢量的范数低于阈值的频度来检测绳索1的异常。异常检测部15也可以根据其它的基准来检测绳索1的异常。
如果是具有上述结构的检测装置，则能够根据以第1相似度和第2相似度为要素的相似度矢量来检测长条体的异常。因此，能够提供不易受到噪声影响的异常检测装置。如果是具有上述结构的检测装置，则也不需要如以往那样进行滤波系数的调整等。
控制装置3也可以是在图6所示的结构基础上具有异常检测部15。
实施方式5
在本实施方式中，说明与实施方式4同样地检测装置检测长条体的异常的例子。本实施方式的检测装置的整体结构与图1所示的结构相同。控制装置3的结构与图20所示的结构相同。关于在本实施方式中没有说明的结构，与在实施方式1～4中公开的任意结构相同。另外，控制装置3也可以是在图6所示的结构基础上具有异常检测部15。
图24～图27是用于说明控制装置3的异常检测功能的图。图24表示相似度矢量的范数。图24所示的区间3表示来自光源4的光照射到绳索1的正常部分时的数据。在区间3中包含例如100个数据。图24所示的区间4表示来自光源4的光照射到绳索1的存在异常的部分时的数据。在区间4中包含例如100个数据。图25是将区间3的数据及区间4的数据放大得到的图。
图26是示出在图24所示的区间3中的相似度矢量的轨迹的图。图26的(a)示出利用前半部分的50个数据生成的轨迹。图26的(b)示出利用后半部分的50个数据生成的轨迹。图26的(a)所示的轨迹和图26的(b)所示的轨迹双方都描绘出近似正圆的圆形。图26的(a)所示的轨迹与图26的(b)所示的轨迹基本一致。
图27是示出在图24所示的区间4中的相似度矢量的轨迹的图。图27的(a)示出利用前半部分的50个数据生成的轨迹。图27的(b)示出利用后半部分的50个数据生成的轨迹。图27的(a)所示的轨迹和图27的(b)所示的轨迹双方都没有形成规整的形状。图27的(a)所示的轨迹与图27的(b)所示的轨迹不一致。因此，异常检测部15通过将根据某一区间的前半部分的数据得到的相似度矢量的轨迹和根据后半部分的数据得到的相似度矢量的轨迹进行比较，能够检测出绳索1的异常。
实施方式6
在实施方式1～5中说明了检测装置检测绳索1的位置及异常的例子。在本实施方式中，对检测装置检测其它长条体的位置及异常的例子进行说明。
图28是示出本发明的实施方式6的检测装置的结构的图。图29是示出图28的D-D截面的图。作为检测装置的检测对象的长条体包括在自动扶梯等中使用的移动扶手16。移动扶手16沿箭头B的方向移动。箭头B与移动扶手16的长度方向一致。移动扶手16移动的方向可以是单向。移动扶手16具有帆布17。帆布17是为了降低移动扶手16的行进阻力而设置的。帆布17形成移动扶手16的内侧的表面。帆布17例如是使用多条线编织成的编织物。因此，帆布17在表面具有周期性形态。
检测装置的结构与在实施方式1～5中公开的任意结构相同。通过使用上述结构的检测装置，能够检测移动扶手16的位置及异常。
图30是用于说明控制装置3的位置检测功能的图。图30的(a)～(c)对应于图12的(a)～(c)。图30的(a)是用颜色的浓淡表示由传感头2取得的表面数据的图。图30的(a)所示的图示出了将200个表面数据组合的情况。图12的(b)示出了相关系数ρ1及ρ2的变化。图12的(c)示出了相位θ的变化。如图30所示，如果是具有上述结构的检测装置，则能够检测移动扶手16的位置及异常。例如，能够通过检测装置检测移动扶手16的位置及异常。也可以通过检测装置检测移动扶手16的打滑。
在各实施方式中，用标号7～15示出的各部分表示控制装置3具有的功能。图31是示出控制装置3的硬件结构的图。控制装置3具有作为硬件资源的例如包括处理器18和存储器19的电路。通过由处理器18执行存储在存储器19中的程序，控制装置3实现各部分7～15具有的各种功能。控制装置3也可以具有多个处理器18。控制装置3也可以具有多个存储器19。即，也可以由多个处理器18和多个存储器19协作来实现各部分7～15具有的各种功能。也可以利用硬件实现各部分7～15具有的各种功能的一部分或者全部。
在各实施方式中，对相似度计算部9计算处理数据与基准数据之间的相似度的例子进行了说明。在控制装置3不设置数据处理部8时，也能够实现在各实施方式中说明的检测装置的功能。
在这种情况下，例如将能够与由传感头2取得的表面数据进行比较的基准数据存储在存储部7中。在控制装置3具有数据设定部12的情况下，数据设定部12将由传感头2取得的表面数据作为基准数据存储在存储部7中。例如，数据设定部12将在来自光源4的光照射到绳索1的某一部分时得到的表面数据作为第1基准数据存储在存储部7中。另外，数据设定部12将在光照射到相对于上述部分相位差为π/2的部分时得到的表面数据作为第2基准数据存储在存储部7中。
另外，相似度计算部9计算由传感头2取得的表面数据与基准数据之间的相似度。例如，相似度计算部9计算表面数据和第1基准数据之间的相关系数ρ1作为第1相似度。相似度计算部9计算表面数据和第2基准数据之间的相关系数ρ2作为第2相似度。
即使是具有上述结构的检测装置，也能够进行长条体的位置检测及异常检测等。
在各实施方式中，对在存储部7中存储有多个基准数据的例子进行了说明。当在存储部7中只存储有一个基准数据时，检测装置自身也能够不连续地检测长条体的位置。在这种情况下，例如通过相似度计算部9计算与图12的(b)所示的Ref1相当的相似度(相关系数)。相似度计算部9也可以计算表面数据与基准数据之间的相似度。位置检测部11根据由相似度计算部9计算出的相似度检测长条体的位置。例如，预先设定基准值。位置检测部11对相似度与基准值一致的次数进行计数，来检测长条体的位置。可以设定多个基准值。此外，通过对在规定期间中与基准值一致的次数进行计数，也能够检测在长条体的表面具有的形态的周期。
在各实施方式中，对检测长条体的位置或者异常的装置进行了说明。也可以将本发明应用于具有截止到检测出位置或者异常之前的阶段为止的功能的检查装置。在这种情况下，检查装置具有例如存储部7、数据处理部8及相似度计算部9。存储部7、数据处理部8及相似度计算部9具有在任意实施方式中公开的功能。另外，检查装置具有计算将由相似度计算部9计算出的第1相似度和第2相似度为要素的相似度矢量的功能。相似度计算部9也可以计算表面数据与基准数据之间的相似度。检查装置保存所计算出的相似度矢量，以便使用者以后使用。检查装置也可以具有在显示器(未图示)显示所计算出的相似度矢量的功能。
产业上的可利用性
本发明的检测装置能够应用于以表面具有周期性形态的长条体为检测对象的装置。
标号说明
1绳索；2传感头；3控制装置；4光源；5受光元件；6信号线；7存储部；8数据处理部；9相似度计算部；10相位计算部；11位置检测部；12数据设定部；13方向检测部；14周期检测部；15异常检测部；16移动扶手；17帆布；18处理器；19存储器。

Claims (68)

1.一种检测装置，其中，该检测装置具有：
数据取得单元，其取得沿着长度方向的表面具有周期性形态的长条体的表面数据；所述表面数据是与所述长条体的表面的形态有关的数据；
存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；
第1相似度计算单元，其计算由所述数据取得单元取得的表面数据与所述第1基准数据之间相关系数作为第1相似度；
第2相似度计算单元，其计算由所述数据取得单元取得的表面数据与所述第2基准数据之间相关系数作为第2相似度；相位计算单元，其计算以所述第1相似度计算单元计算出的第1相似度和所述第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量的相位；以及
检测单元，所述检测单元根据由所述相位计算单元计算出的相位来检测所述长条体的位置或检测所述长条体的移动方向或检测所述长条体的表面所具有的形态的周期。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述检测单元具有位置检测单元，该位置检测单元根据由所述相位计算单元计算出的相位来检测所述长条体的位置。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述检测单元具有方向检测单元，该方向检测单元根据由所述相位计算单元计算出的相位的变化速度，检测所述长条体的移动方向。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述检测单元具有周期检测单元，该周期检测单元根据由所述相位计算单元计算出的相位的变化速度，检测所述长条体的表面所具有的形态的周期。
5.根据权利要求2～4中任意一项所述的检测装置，其中，
所述检测装置还具有异常检测单元，该异常检测单元根据以所述第1相似度计算单元计算出的第1相似度和所述第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量的范数，检测所述长条体的异常。
6.根据权利要求2～4中任意一项所述的检测装置，其中，
所述检测装置还具有异常检测单元，该异常检测单元根据以所述第1相似度计算单元计算出的第1相似度和所述第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量所描绘的轨迹，检测所述长条体的异常。
7.根据权利要求1～4中任意一项所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据及所述第2基准数据是相互垂直的多维矢量数据。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据包含具有与所述长条体的表面所具有的形态的周期相同周期的正弦波。
9.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述检测装置还具有数据设定单元，该数据设定单元将所述数据取得单元取得的表面数据作为所述第1基准数据及所述第2基准数据存储在所述存储单元中。
10.根据权利要求1～4、8、9中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行1列的矩阵表述的数据作为表面数据。
11.根据权利要求1～4、8、9中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行多列的矩阵表述的数据作为表面数据。
12.根据权利要求1～4、8、9中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有：
光源，其向所述长条体的表面照射光；以及
受光元件，其接收被所述长条体的表面反射的来自所述光源的光中、相对于所述长条体的长度方向以规定的角度倾斜地反射的光。
13.根据权利要求1～4、8、9中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有拍摄所述长条体的表面的摄像机。
14.一种检测装置，其中，该检测装置具有：
数据取得单元，其取得沿着长度方向的表面具有周期性形态的长条体的表面数据；所述表面数据是与所述长条体的表面的形态有关的数据；
存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；
数据处理单元，其根据由所述数据取得单元取得的表面数据生成用于与所述第1基准数据及所述第2基准数据进行比较的处理数据；
第1相似度计算单元，其计算由所述数据处理单元生成的处理数据与所述第1基准数据之间相关系数作为第1相似度；
第2相似度计算单元，其计算由所述数据处理单元生成的处理数据与所述第2基准数据之间相关系数作为第2相似度；
相位计算单元，其计算以所述第1相似度计算单元计算出的第1相似度和所述第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量的相位；以及
检测单元，所述检测单元根据由所述相位计算单元计算出的相位来检测所述长条体的位置或检测所述长条体的移动方向或检测所述长条体的表面所具有的形态的周期。
15.根据权利要求14所述的检测装置，其中，
所述检测单元具有位置检测单元，该位置检测单元根据由所述相位计算单元计算出的相位来检测所述长条体的位置。
16.根据权利要求14所述的检测装置，其中，
所述检测单元具有方向检测单元，该方向检测单元根据由所述相位计算单元计算出的相位的变化速度，检测所述长条体的移动方向。
17.根据权利要求14所述的检测装置，其中，
所述检测单元具有周期检测单元，该周期检测单元根据由所述相位计算单元计算出的相位的变化速度，检测所述长条体的表面具有的形态的周期。
18.根据权利要求15～17中任意一项所述的检测装置，其中，
所述检测装置还具有异常检测单元，该异常检测单元根据以所述第1相似度计算单元计算出的第1相似度和所述第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量的范数，检测所述长条体的异常。
19.根据权利要求15～17中任意一项所述的检测装置，其中，
所述检测装置还具有异常检测单元，该异常检测单元根据以所述第1相似度计算单元计算出的第1相似度和所述第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量所描绘的轨迹，检测所述长条体的异常。
20.根据权利要求14～17中任意一项所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据及所述第2基准数据是相互垂直的多维矢量数据。
21.根据权利要求20所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据包含具有与所述长条体的表面所具有的形态的周期相同周期的正弦波。
22.根据权利要求14所述的检测装置，其中，
所述检测装置还具有数据设定单元，该数据设定单元将根据所述数据取得单元取得的表面数据得到的数据作为所述第1基准数据及所述第2基准数据存储在所述存储单元中。
23.根据权利要求14～17、21、22中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行1列的矩阵表述的数据作为表面数据。
24.根据权利要求14～17、21、22中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行多列的矩阵表述的数据作为表面数据。
25.根据权利要求14～17、21、22中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有：
光源，其向所述长条体的表面照射光；以及
受光元件，其接收被所述长条体的表面反射的来自所述光源的光中、相对于所述长条体的长度方向以规定的角度倾斜地反射的光。
26.根据权利要求14～17、21、22中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有拍摄所述长条体的表面的摄像机。
27.一种检测装置，其中，该检测装置具有：
数据取得单元，其取得沿着长度方向的表面具有周期性形态的长条体的表面数据；所述表面数据是与所述长条体的表面的形态有关的数据；
存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；
第1相似度计算单元，其计算由所述数据取得单元取得的表面数据与所述第1基准数据之间相关系数作为第1相似度；
第2相似度计算单元，其计算由所述数据取得单元取得的表面数据与所述第2基准数据之间相关系数作为第2相似度；以及
异常检测单元，其根据以所述第1相似度计算单元计算出的第1相似度和所述第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量的范数，检测所述长条体的异常。
28.根据权利要求27所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据及所述第2基准数据是相互垂直的多维矢量数据。
29.根据权利要求28所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据包含具有与所述长条体的表面具有的形态的周期相同周期的正弦波。
30.根据权利要求27所述的检测装置，其中，
所述检测装置还具有数据设定单元，该数据设定单元将由所述数据取得单元取得的表面数据作为所述第1基准数据及所述第2基准数据存储在所述存储单元中。
31.根据权利要求27～30中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行1列的矩阵表述的数据作为表面数据。
32.根据权利要求27～30中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行多列的矩阵表述的数据作为表面数据。
33.根据权利要求27～30中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有：
光源，其向所述长条体的表面照射光；以及
受光元件，其接收被所述长条体的表面反射的来自所述光源的光中、相对于所述长条体的长度方向以规定的角度倾斜地反射的光。
34.根据权利要求27～30中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有拍摄所述长条体的表面的摄像机。
35.一种检测装置，其中，该检测装置具有：
数据取得单元，其取得沿着长度方向的表面具有周期性形态的长条体的表面数据；所述表面数据是与所述长条体的表面的形态有关的数据；
存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；
数据处理单元，其根据所述数据取得单元取得的表面数据生成用于与所述第1基准数据及所述第2基准数据进行比较的处理数据；
第1相似度计算单元，其计算由所述数据处理单元生成的处理数据与所述第1基准数据之间相关系数作为第1相似度；
第2相似度计算单元，其计算由所述数据处理单元生成的处理数据与所述第2基准数据之间相关系数作为第2相似度；以及
异常检测单元，其根据以所述第1相似度计算单元计算出的第1相似度和所述第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量的范数，检测所述长条体的异常。
36.根据权利要求35所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据及所述第2基准数据是相互垂直的多维矢量数据。
37.根据权利要求36所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据包含具有与所述长条体的表面具有的形态的周期相同周期的正弦波。
38.根据权利要求35所述的检测装置，其中，
所述检测装置还具有数据设定单元，该数据设定单元将根据所述数据取得单元取得的表面数据得到的数据作为所述第1基准数据及所述第2基准数据存储在所述存储单元中。
39.根据权利要求35～38中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行1列的矩阵表述的数据作为表面数据。
40.根据权利要求35～38中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行多列的矩阵表述的数据作为表面数据。
41.根据权利要求35～38中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有：
光源，其向所述长条体的表面照射光；以及
受光元件，其接收被所述长条体的表面反射的来自所述光源的光中、相对于所述长条体的长度方向以规定的角度倾斜地反射的光。
42.根据权利要求35～38中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有拍摄所述长条体的表面的摄像机。
43.一种检测装置，其中，该检测装置具有：
数据取得单元，其取得沿着长度方向的表面具有周期性形态的长条体的表面数据；所述表面数据是与所述长条体的表面的形态有关的数据；
存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；
第1相似度计算单元，其计算由所述数据取得单元取得的表面数据与所述第1基准数据之间相关系数作为第1相似度；
第2相似度计算单元，其计算由所述数据取得单元取得的表面数据与所述第2基准数据之间相关系数作为第2相似度；以及
异常检测单元，其根据以所述第1相似度计算单元计算出的第1相似度和所述第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量所描绘的轨迹，检测所述长条体的异常。
44.根据权利要求43所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据及所述第2基准数据是相互垂直的多维矢量数据。
45.根据权利要求44所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据包含具有与所述长条体的表面具有的形态的周期相同周期的正弦波。
46.根据权利要求43所述的检测装置，其中，
所述检测装置还具有数据设定单元，该数据设定单元将所述数据取得单元取得的表面数据作为所述第1基准数据及所述第2基准数据存储在所述存储单元中。
47.根据权利要求43～46中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行1列的矩阵表述的数据作为表面数据。
48.根据权利要求43～46中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行多列的矩阵表述的数据作为表面数据。
49.根据权利要求43～46中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有：
光源，其向所述长条体的表面照射光；以及
受光元件，其接收被所述长条体的表面反射的来自所述光源的光中、相对于所述长条体的长度方向以规定的角度倾斜地反射的光。
50.根据权利要求43～46中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有拍摄所述长条体的表面的摄像机。
51.一种检测装置，其中，该检测装置具有：
数据取得单元，其取得沿着长度方向的表面具有周期性形态的长条体的表面数据；所述表面数据是与所述长条体的表面的形态有关的数据；
存储单元，其存储第1基准数据及第2基准数据；
数据处理单元，其根据由所述数据取得单元取得的表面数据生成用于与所述第1基准数据及所述第2基准数据进行比较的处理数据；
第1相似度计算单元，其计算由所述数据处理单元生成的处理数据与所述第1基准数据之间相关系数作为第1相似度；
第2相似度计算单元，其计算由所述数据处理单元生成的处理数据与所述第2基准数据之间相关系数作为第2相似度；以及
异常检测单元，其根据以所述第1相似度计算单元计算出的第1相似度和所述第2相似度计算单元计算出的第2相似度为要素的相似度矢量所描绘的轨迹，检测所述长条体的异常。
52.根据权利要求51所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据及所述第2基准数据是相互垂直的多维矢量数据。
53.根据权利要求52所述的检测装置，其中，
所述第1基准数据包含具有与所述长条体的表面具有的形态的周期相同周期的正弦波。
54.根据权利要求51所述的检测装置，其中，
所述检测装置还具有数据设定单元，该数据设定单元将根据所述数据取得单元取得的表面数据得到的数据作为所述第1基准数据及所述第2基准数据存储在所述存储单元中。
55.根据权利要求51～54中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行1列的矩阵表述的数据作为表面数据。
56.根据权利要求51～54中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行多列的矩阵表述的数据作为表面数据。
57.根据权利要求51～54中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有：
光源，其向所述长条体的表面照射光；以及
受光元件，其接收被所述长条体的表面反射的来自所述光源的光中、相对于所述长条体的长度方向以规定的角度倾斜地反射的光。
58.根据权利要求51～54中任意一项所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有拍摄所述长条体的表面的摄像机。
59.一种检测装置，其中，该检测装置具有：
数据取得单元，其取得沿着长度方向的表面具有周期性形态的长条体的表面数据；所述表面数据是与所述长条体的表面的形态有关的数据；
存储单元，其存储基准数据；以及
检测单元，其通过对由所述数据取得单元取得的表面数据与所述基准数据之间的相关系数即相似度与预先设定的基准值一致的次数进行计数，从而检测所述长条体的位置或者所述长条体的表面具有的形态的周期。
60.根据权利要求59所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行1列的矩阵表述的数据作为表面数据。
61.根据权利要求59所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行多列的矩阵表述的数据作为表面数据。
62.根据权利要求59所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有：
光源，其向所述长条体的表面照射光；以及
受光元件，其接收被所述长条体的表面反射的来自所述光源的光中、相对于所述长条体的长度方向以规定的角度倾斜地反射的光。
63.根据权利要求59所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有拍摄所述长条体的表面的摄像机。
64.一种检测装置，其中，该检测装置具有：
数据取得单元，其取得沿着长度方向的表面具有周期性形态的长条体的表面数据；所述表面数据是与所述长条体的表面的形态有关的数据；
存储单元，其存储基准数据；
数据处理单元，其将所述数据取得单元取得的表面数据处理成用于与所述基准数据进行比较的数据；以及
检测单元，其通过对由所述数据处理单元处理后的数据与所述基准数据之间的相关系数即相似度与预先设定的基准值一致的次数进行计数，从而检测所述长条体的位置或者所述长条体的表面具有的形态的周期。
65.根据权利要求64所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行1列的矩阵表述的数据作为表面数据。
66.根据权利要求64所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元取得能够用多行多列的矩阵表述的数据作为表面数据。
67.根据权利要求64所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有：
光源，其向所述长条体的表面照射光；以及
受光元件，其接收被所述长条体的表面反射的来自所述光源的光中、相对于所述长条体的长度方向以规定的角度倾斜地反射的光。
68.根据权利要求64所述的检测装置，其中，
所述数据取得单元具有拍摄所述长条体的表面的摄像机。
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