JP2018179632A - Method for detecting surface unevenness of rope and rope surface unevenness detector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ロープの表面凹凸検出方法および表面凹凸検出装置に関し、特に、ワイヤロープなどのロープの表面の凹凸を検出するためのロープの表面凹凸検出方法および表面凹凸検出装置に関する。 The present invention relates to a method of detecting surface irregularities of a rope and a device for detecting surface irregularities, and more particularly to a method of detecting surface irregularities of a rope for detecting irregularities of the surface of a rope such as a wire rope and the like.
ワイヤロープなどのロープは、ロープ芯部の外周に複数本のストランドが撚り合わせられて構成されている。各ストランドは、複数本の鋼製素線を撚り合わせて形成されている。１つのロープに使用されるストランドの本数は、通常、３〜９本程度である。このようなロープを製品として出荷する際には、ロープの表面形状に異常がないかを定量的に検査する必要がある。 A rope such as a wire rope is configured by twisting a plurality of strands around the outer periphery of a rope core. Each strand is formed by twisting a plurality of steel strands. The number of strands used for one rope is usually about 3 to 9. When such a rope is shipped as a product, it is necessary to quantitatively check whether there is an abnormality in the surface shape of the rope.
ワイヤロープの表面形状の異常を定量的に検出する方法として、光切断法を用いた３次元計測技術および透過光量から外径を測定する技術が用いられている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
As a method of quantitatively detecting an abnormality in the surface shape of a wire rope, a three-dimensional measurement technique using an optical cutting method and a technique of measuring an outer diameter from a transmitted light amount are used (for example,
特許文献１では、ロープの撚りピッチを測定することを目的としており、レーザ変位センサを、ロープの径方向に合わせて、ロープの長手方向に移動させることで、３次元形状データを取得し、ストランドの山の頂点の位置座標から撚りピッチを算出している。
In
また、特許文献２では、ロープの外径異常を検出することを目的としており、ロープを挟んで配置された照射手段からの光を受光手段に入射させ、ロープで遮断されなかった分の光量を外径値に変換し、位置‐外径値グラフから抽出した撚りピッチｔの半分（＝ｔ／２）の周波数成分の波形に基づいてロープの外径異常を検出している。
Moreover, in
例えばロープをエレベータに使用することを想定した場合、特に、ロープのクラウン部の凹凸は、エレベータの振動につながるため、クラウン部の凹凸を許容範囲内に収める必要がある。ここで、ロープのクラウン部とは、図１３に示すように、ロープの外周に接する外接円１００を想定した場合に、当該外接円１００と接するロープの頂点となる部分１０１のことをいう。
For example, when it is assumed that a rope is used for an elevator, in particular, as the unevenness of the crown portion of the rope leads to the vibration of the elevator, it is necessary to keep the unevenness of the crown portion within an acceptable range. Here, as shown in FIG. 13, the crown portion of the rope refers to the portion 101 which is the apex of the rope in contact with the
しかしながら、特許文献１では、ロープの撚りピッチ、すなわち、ロープの長手方向におけるクラウン部のピッチを測定することはできるが、ロープ表面の凹凸量の測定はできないという問題点があった。
However, in
また、特許文献２では、撚りピッチｔの半分（＝ｔ／２）の周波数成分の波形に基づいてロープの外径異常を検出しているため、外層ストランドの撚りピッチの半分の周期と内層ストランドの撚りピッチの半分の周期で現れる凹凸は検出できるが、それら以外の周期で現れる凹凸や周期性のない凹凸は検出できないという問題点があった。
Moreover, in
さらに、特許文献２では、位置‐外径値グラフを用いていることから、ワイヤロープ１本に使用するストランドの本数によっては、上側のクラウン部から下側のクラウン部までの距離が外径値となる場合もあれば、上側のクラウン部から下側の谷部までの距離が外径値となる場合もあるため、片側のクラウン部のみの凹凸量を測定することができない上、外径異常を判定するための閾値を調整する必要があるという問題点があった。
Further, in
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、ストランドの撚りピッチの周期およびストランドの本数に関係なく、ロープのクラウン部の凹凸量を測定し、ロープの表面形状の異常を検出することが可能な、ロープの表面凹凸検出方法および表面凹凸検出装置を得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve such problems, and measures the unevenness of the crown portion of the rope regardless of the strand pitch period of the strands and the number of the strands, and detects an abnormality in the surface shape of the rope. An object of the present invention is to obtain a rope surface unevenness detection method and a surface unevenness detection device that can be detected.
この発明は、ロープの表面に線状光を投影して前記ロープの表面で反射した前記線状光の反射光を前記線状光の投影方向とは異なる角度から撮像することを前記ロープの長手方向に位置を変えながら順次行い、前記ロープの長手方向の各位置における前記ロープの表面形状を示した輪切りデータを取得して、それらの輪切りデータから前記ロープの３次元形状データを取得する３次元形状取得ステップと、前記３次元形状データを構成する前記輪切りデータから前記線状光の投影位置および前記反射光の撮像位置に最も近い点の値を抽出し、近接点データとして出力する近接点抽出ステップと、前記近接点データから前記ロープの表面形状における頂点部分となるクラウン部の座標を求め、クラウン部抽出データとして出力するクラウン部抽出ステップと、前記クラウン部抽出データに対して、予め設定した範囲ごとに、前記クラウン部抽出データにおける２点以上のクラウン部の座標に外接する外接線を算出する外接線算出ステップと、前記予め設定した範囲ごとに、前記外接線と前記クラウン部抽出データにおける各クラウン部の座標との間の距離を前記ロープの表面形状の凹凸量として算出する凹凸量算出ステップと、同一のクラウン部において複数の凹凸量が算出できる場合に最も小さい凹凸量を選択する最適凹凸量選択ステップと、前記凹凸量を予め設定された基準値と比較し、前記凹凸量が前記基準値未満の場合に前記ロープを良品とし、前記凹凸量が前記基準値以上の場合に前記ロープを不良品とすることで、前記ロープの良否を判定する良否判定ステップとを備えた、ロープの表面凹凸検出方法である。 The present invention projects the linear light on the surface of the rope and captures the reflected light of the linear light reflected on the surface of the rope from an angle different from the projection direction of the linear light. Three-dimensional data of three-dimensional shape data of the rope is obtained by sequentially changing the position in the direction and acquiring loop cutting data indicating the surface shape of the rope at each position in the longitudinal direction of the rope A shape acquiring step, and proximity point extraction which extracts the projected position of the linear light and the value of the point closest to the imaging position of the reflected light from the round cut data constituting the three-dimensional shape data and outputs it as proximity point data A crown portion extraction step of obtaining coordinates of a crown portion to be a vertex portion in the surface shape of the rope from the step and the proximity point data, and outputting as crown portion extraction data A step of calculating a circumscribed line circumscribed to coordinates of two or more crown portions in the crown portion extraction data for each predetermined range with respect to the crown portion extraction data; Calculating the distance between the circumscribed line and the coordinates of each crown portion in the crown portion extraction data as the unevenness amount of the surface shape of the rope for each range, and a plurality of steps in the same crown portion The optimal asperity amount selection step of selecting the smallest asperity amount when the asperity amount can be calculated, and comparing the asperity amount with a preset reference value, and when the asperity amount is less than the reference value And the quality determination step of determining the quality of the rope by making the rope defective when the amount of unevenness is equal to or more than the reference value. A surface irregularity detection method rope.
この発明によれば、ロープの３次元形状データから、ロープのクラウン部の凹凸量を測定するようにしたため、ストランドの撚りピッチの周期およびストランドの本数に関係なく、ロープの表面形状の異常を検出することができる効果が得られる。 According to the present invention, since the unevenness amount of the crown portion of the rope is measured from the three-dimensional shape data of the rope, an abnormality in the surface shape of the rope is detected regardless of the twist pitch period of the strands and the number of strands. There is an effect that can be done.
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るロープの表面凹凸検出装置の構成を示す概略図である。ここで、ロープの表面凹凸とは、ロープのクラウン部１５の凹凸を示している。正常なロープ９であれば、図２（ａ）に示すように、各クラウン部１５の位置が均一である。しかしながら、例えば製造過程で異常が生じたロープまたは製造パラメータに大きなばらつきが生じたロープなどの正常ではないロープ１０では、図２（ｂ）に示すように、各クラウン部１５の位置が均一ではなく、でこぼこした形状となるため、実施の形態１に係るロープの表面凹凸検出装置では、このでこぼこを検出する。以下では、このでこぼこを凹凸と呼ぶ。
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a rope surface asperity detection apparatus according to
図１に示すように、実施の形態１に係るロープの表面凹凸検出装置は、線状光投影装置２と、撮像装置３と、搬送装置４と、画像処理装置５と、凹凸量演算装置６とを備え、光切断法を用いてロープ１の３次元形状データを取得し、当該３次元形状データからロープ１の表面の凹凸を検出する装置である。以下、ロープの表面凹凸検出装置を構成しているこれらの各構成について説明する。
As shown in FIG. 1, the rope surface asperity detection device according to the first embodiment includes a linear
線状光投影装置２は、ロープ１の表面凹凸を検出するために、ロープ１の表面に向けて線状光を出力する装置である。以下では、この線状光を、線状投影光７と称する。ここで、線状光投影装置２が出力する線状投影光７としては、例えば、レーザ光、ＬＥＤ照明光、ハロゲン照明光などをシリンドリカルレンズまたはスリットなどに通過させて、直線状にしたもの、あるいは、レーザ光などの点光源をポリゴンミラーなどで直線状に振ったもの、あるいは、複数のレーザ光などの点光源を直線状に並べたものを使用する。線状光投影装置２は、線状光投影装置２から投影される線状投影光７の長手方向が、ロープ１の径方向すなわちロープ１の長手方向と直交する方向となるように、設置されている。
The linear
撮像装置３は、線状投影光７がロープ１の表面で反射した反射光を、カメラなどの２次元撮像デバイスで撮影する装置である。ここで、撮像装置３としては、例えば、表面凹凸を検出したいロープ１の径またはロープ１の外接円筒の頂点付近が十分に撮像される範囲に合わせて適切な倍率を持つレンズを備えたもの、あるいは、線状投影光７の特定の波長及び偏光方向の成分を撮像素子に入射させるフィルタを備えたもの、あるいは、適切な光量を撮像素子へ入射させる絞り機構またはＮＤフィルタなどを備えたもの等を使用する。
The
このとき、撮像装置３は、線状投影光７の投影方向とは異なる角度から撮影する。線状投影光７は、ロープ１の表面の凹凸形状に従って、ロープ１の表面で拡散反射して、線状反射光８となる。線状反射光８が撮像装置３のカメラの撮像素子に入射する位置は、撮像素子に入射する線状反射光８の長手方向と垂直な方向に変化する。
At this time, the
搬送装置４は、線状光投影装置２と撮像装置３とを、ロープ１の表面に対して一定の距離を保ちながら、ロープ１の長手方向に搬送する装置である。このとき、線状光投影装置２から投影される線状投影光７の長手方向が、常に、ロープ１の径方向すなわちロープ１の長手方向と直交する方向となるように、線状光投影装置２と撮像装置３とを搬送する。線状光投影装置２と撮像装置３とは、共に、基体３０に固定されているため、同期して搬送される。線状光投影装置２と撮像装置３とを搬送する際の動作は、ロープ１の長手方向に沿って連続的に搬送しても良いし、ロープ１の形状を測定したい位置まで搬送し、測定する際に停止させるといった、ピッチ送りにしても良い。さらに、ロープ１の長手方向における一定間隔で、ロープ１の表面形状を測定できるように、エンコーダが搭載された搬送装置４を用いて、搬送量に応じてエンコーダがパルス信号を出力するようにしても良い。なお、図１においては、ロープ１が垂直方向に懸架されているため、それに合わせて、搬送装置４も、図１に示すように、垂直方向に設置されている。但し、この場合に限定されるものではなく、ロープ１の長手方向が水平方向になるように設置し、それに合わせて、搬送装置４も水平方向に設置するようにしてもよい。
The
画像処理装置５は、ロープ１の表面からの線状反射光８を撮像装置３で撮影することで生成される図３（ａ）に示す光切断画像１１を取り込み、光切断画像１１に写る線状反射光の像１２からロープ１の表面形状に対応する輪郭線を抽出し、空間座標量に変換することで、図３（ｂ）に示すロープ１の長手方向のとある位置の形状データを取得する装置である。以下では、当該形状データを、輪切りデータ１３と称す。搬送装置４によって線状光投影装置２と撮像装置３とを搬送することで、画像処理装置５は、ロープ１の長手方向に沿った撮影位置の異なる光切断画像１１を順次取り込み、画像処理を行っていく。その結果、画像処理装置５は、図３（ｃ）に示すような、ロープ１の３次元形状データ１４を取得する。なお、ここで、搬送装置４がエンコーダを搭載していて、搬送量に応じてパルス信号を出力する場合には、画像処理装置５は、搬送装置４から出力される当該パルス信号を取り込み、そのパルス信号が入力されるタイミングで、光切断画像１１を撮像するよう、撮像装置３に指令を出すようにしても良い。なお、図３に示すように、撮像装置３で撮影されるロープ１の表面は、ロープ１の外周全部ではなく、線状光投影装置２および撮像装置３に近い、概ね１／３程度の部分的な表面である。
The
凹凸量演算装置６は、画像処理装置５で生成されたロープ１の３次元形状データ１４を取り込み、図４に示すように、３次元形状データ１４から、線状光投影装置２および撮像装置３に最も近い位置にあるクラウン部１５を抽出し、各クラウン部１５間の相対的な位置関係に基づいて、各クラウン部１５の凹凸量を算出する。さらに、凹凸量演算装置６は、各クラウン部１５の凹凸量が許容範囲内か否かを判別し、許容範囲内の場合は良品、許容範囲外の場合は不良品と判定する。
The unevenness amount calculation unit 6 takes in the three-dimensional shape data 14 of the
次に、図１及び図５に基づいて、この発明の実施の形態１に係るロープの表面凹凸検出方法について説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係るロープの表面凹凸検出方法の手順を示すフローチャートである。ここでは例として、搬送装置４にエンコーダが搭載されており、搬送装置４にて線状光投影装置２と撮像装置３とがロープ１の長手方向に連続的に移動する際に、エンコーダが、一定の距離間隔でパルス信号を出力して、そのパルス信号を画像処理装置５に入力し、画像処理装置５がパルス信号の立ち上がりで光切断画像１１を撮像するように撮像装置３に指令を出すシステム構成とする。
Next, based on FIG.1 and FIG.5, the surface asperity detection method of the rope which concerns on
まず、ステップＳ１では、搬送装置４のエンコーダから出力されるパルス信号の立ち上がりのタイミングで撮像装置３によって撮像された光切断画像１１を、画像処理装置５に順次取り込み、各光切断画像１１に写る線状反射光の像１２から、ロープ１の表面形状に対応する輪郭線を示す輪切りデータ１３を抽出し、空間座標量に変換することで、ロープ１の３次元形状データ１４を取得する。
First, in step S1, the light-cut images 11 captured by the
ステップＳ２では、図６（ａ）に示すように、３次元形状データ１４から、あるいは、３次元形状データ１４を構成するロープ１の長手方向に並んだ各輪切りデータ１３から、線状光投影装置２および撮像装置３に最も近い近接点１６を抽出し、各近接点１６をロープ１の長手方向に並べて、図６（ｂ）に示す近接点データ１７を生成する。ここで、各輪切りデータ１３から近接点１６を抽出する１つ目の理由は、線状投影光７をロープ１の表面に照射した際に、線状光投影装置２および撮像装置３に最も近いロープ１の表面で線状光の反射量が多くなり、その結果、撮像装置３での受光量も多くなるためである。撮像装置３での受光量が多いと、光切断画像１１に写る線状反射光の像１２の輝度が高くなり、画像処理装置５にてロープ１の表面形状に対応する輪郭線を正確に抽出できるため、ロープ１の表面形状を正確に取得できる。一方、輪切りデータ１３の線状光投影装置２および撮像装置３から遠い点については、ロープ１の表面で線状光の反射量が少なくなり、撮像装置３での受光量も少なくなるため、光切断画像１１に写る線状反射光の像１２の輝度が低くなり、画像処理装置５にてロープ１の表面形状に対応する輪郭線を正確に抽出できない、すなわち、表面形状が正確でない可能性がある。また、２つ目の理由は、ロープ１の素線と素線の境界の点を抽出しないためである。ロープ１の素線と素線の境界は、素線の中央付近よりもロープ１の中心側に寄っているため、仮に輪切りデータ１３の外接円の頂点に相当する位置のロープ１の表面形状を抽出した場合、クラウン部１５に相当する点にロープ１の素線と素線の境界点が含まれている可能性があるため、クラウン部１５に凹凸があると誤検出する可能性がある。
In step S2, as shown in FIG. 6A, from the three-dimensional shape data 14 or from the respective round cut data 13 aligned in the longitudinal direction of the
ステップＳ３では、ステップＳ２で生成した近接点データ１７から、図７に示すように、ロープ１の表面形状における頂点部分となるクラウン部１５の座標を抽出して、クラウン部抽出データ１８として出力する。クラウン部１５の座標を抽出する方法として、例えば近接点データ１７を微分し、その各ゼロクロッシングポイントと同じロープ１の長手方向の位置に存在する近接点データ１７の座標を抽出しても良いし、各ゼロクロッシングポイントを中心にロープ１の長手方向の１ストランド分の長さと同等な範囲を設け、その範囲内で最大となる点の座標を抽出しても良い。さらに、ゼロクロッシングポイントの抽出とクラウン部１５の座標の抽出を行う際、近接点データ１７の代わりに、近接点データ１７に対して移動平均フィルタ、移動メディアンフィルタ、ローパスフィルタなどにより平滑化処理を行った平滑化近接点データを用いても良いし、あるいは、ゼロクロッシングポイントの抽出のみだけに平滑化近接点データを用い、クラウン部１５の座標の抽出には元の近接点データ１７を使用しても良い。また、微分しない方法として、線状光投影装置２および撮像装置３からの距離方向において基準値を設け、近接点データ１７が基準値未満の状態から最初に基準値以上となるロープ１の長手方向の地点と、近接点データ１７が基準値以上の状態から最初に基準値未満となるロープ１の長手方向の地点との間で、最大となる点の座標をロープ１の長手方向に沿って順次抽出しても良い。このとき、基準値は予め指定しておいた定数でも良いし、各クラウン部１５を抽出する際にその都度設定された値でも良い。例えば、予め近接点データ１７の最大値と最小値を探索するロープ１の長手方向の範囲と、最大値と最小値の間から何割のところに基準値を設けるかを指定しておき、近接点データ１７が基準値未満の状態から最初に基準値以上となるロープ１の長手方向の地点および近接点データ１７が基準値以上の状態から最初に基準値未満となるロープ１の長手方向の地点を求める際に、指定の範囲内での最大値と最小値との間から指定の割合の基準値を設ける。
In step S3, as shown in FIG. 7, the coordinates of the
ステップＳ４では、ステップＳ３で抽出したクラウン部抽出データ１８に対して、図８に示すように、ロープ１の長手方向に対して予め設定しておいた直線フィッティング範囲１９ごとに、線状光投影装置２および撮像装置３から近い方向から、少なくとも２つのクラウン部１５の座標に外接する直線を求める。以下では、当該直線を、外接線２０と称する。ここで、直線フィッティング範囲１９は、「ロープの長手方向の１ストランド分の長さ×１つのロープに使用されるストランドの本数×２以上」が理想的である。また、外接線２０を求める方法として、例えば直線フィッティング範囲１９内のクラウン部１５の２点を通り、かつ、直線フィッティング範囲１９内の全てのクラウン部１５の座標より線状光投影装置２および撮像装置３に近い直線を選択しても良い。同じ条件の直線が複数存在する場合は、直線が通る２点のクラウン部１５の座標間がロープ１の長手方向に最も離れた直線を選択する。また、ここでは、外接線２０を求めると記載しているが、次のステップＳ５で求める凹凸量２１が、各クラウン部の座標間の相対的な位置関係を示す値となればよいため、必ずしも外接線２０でなくても、全てのクラウン部１５の座標を用いて最小二乗法により求めた直線でもよい。
In step S4, linear light projection is performed for each of the straight line fitting ranges 19 set in advance with respect to the longitudinal direction of the
ステップＳ５では、図９に示すように、直線フィッティング範囲１９において、ステップＳ４で求めた外接線２０とステップＳ３で抽出した各クラウン部１５の座標までの距離を求め、この距離を各クラウン部の凹凸量２１とする。
In step S5, as shown in FIG. 9, in the straight line
ステップＳ４およびステップＳ５は、ステップＳ３で抽出したクラウン部抽出データ１８において、１箇所の直線フィッティング範囲１９内で行うステップとなる。クラウン部抽出データ１８全体の凹凸量２１を算出するには、ロープ１の長手方向にクラウン部１５の１ピッチ分だけ直線フィッティング範囲１９を順次シフトしていき、直線フィッティング範囲１９が更新される都度、ステップＳ４およびステップＳ５を実行するものとする。このように、ロープ１の長手方向の全長ではなく、「ロープの長手方向の１ストランド分の長さ×１つのロープに使用されるストランドの本数×２以上」を理想とする直線フィッティング範囲１９を設定し、ロープ１の長手方向に順次シフトする理由は、ロープ１の大きなうねりによる凹凸量２１の過剰検出を防止するためである。ロープ１をドラムに巻き付けた状態やロープ１を曲げた状態で保管している場合に、ロープ１に保管時の癖がつき、ロープ１の表面形状に大きなうねりが見られるため、仮にロープ１の長手方向の全長に対して外接線２０を求めたとすると、大きなうねりによって、本来、許容範囲内となるはずの凹凸量２１が許容範囲を超えてしまい、過剰検出となってしまう。
Steps S4 and S5 are steps performed within one straight line
上述したように、直線フィッティング範囲１９をクラウン部１５の１ピッチ分だけロープ１の長手方向に順次シフトしていき、その都度、ステップＳ４およびステップＳ５を実行する。そのため、最初のクラウン部と最後のクラウンを除いては、同一のクラウン部１５に対して、２つ以上の凹凸量２１が算出される。そうして、同一のクラウン部１５に対して、複数の凹凸量２１が存在するようになった場合、ステップＳ６で、それらの複数の凹凸量２１から最適な凹凸量を選択することで、図１０に示すように、ロープ１の長手方向に並んだ各クラウン部１５の最適な凹凸量データ２２が生成される。最適な凹凸量の選択方法として、最も値の小さい凹凸量を選択しても良いし、最も値の大きい凹凸量を選択しても良く、あるいは、各クラウン部１５の凹凸量２１の平均値でも良い。例えば、ロープに感圧紙を当て、その上から板を擦り付けて感圧紙にロープの表面の凹凸具合を転写し、転写後の感圧紙の濃淡具合から凹凸を検出する感圧紙を用いた検出方法から、この発明の実施の形態１に係るロープの表面凹凸検出方法に置き換える場合、転写後の感圧紙にはロープと感圧紙が最も密着した時の濃淡具合が残ることから、最適な凹凸量として最も値の小さい凹凸量を選択すると、転写後の感圧紙の濃淡具合と凹凸量データとの相関性が高くなるため、感圧紙を用いた検出方法と同等の良否判定基準を使用することができる。
As described above, the linear
ステップＳ７では、ステップＳ６で生成した凹凸量データ２２において、各クラウン部１５の凹凸量２２と、予め設定しておいた凹凸量の良否判定基準値とを比較し、凹凸量が良否判定基準未満となる場合に、ロープ１を良品のロープと判定し、一方、凹凸量が良否判定基準値以上となる場合に、ロープ１を不良品のロープと判定する。
In step S7, in the concavo-convex amount data 22 generated in step S6, the concavo-convex amount 22 of each
以上のように、実施の形態１によれば、線状光投影装置２および撮像装置３を用いて光切断法によりロープ１の３次元形状データ１４を取得し、３次元形状データ１４から線状光投影装置２および撮像装置３に最も近い近接点１６の値を抽出して近接点データ１７を生成し、近接点データ１７からロープ１のクラウン部１５の座標データとしてクラウン部抽出データ１８を抽出し、予め設定された直線フィッティング範囲１９ごとにクラウン部１５の座標に接する外接線２０を算出し、外接線２０とクラウン部１５との間の距離を凹凸量２１として算出し、同一のクラウン部１５において最も小さい凹凸量を最適凹凸量２２として選択し、最適凹凸量と良否判定基準値とを比較することでロープの良否を判定する。このように、実施の形態１では、ロープ１の３次元形状データ１４から、ロープのクラウン部１５の凹凸量２２を測定するようにしたため、ストランドの撚りピッチの周期およびストランドの本数に関係なく、ロープ１の表面形状の異常を検出することができるという効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment, the three-dimensional shape data 14 of the
実施の形態２．
図１１は、この発明の実施の形態２に係るロープの表面凹凸検出装置の構成を示す概略図である。図１に示す実施の形態１に係るロープの表面凹凸検出装置の構成との違いは、図１１においては、ロープ張力付加装置２３が追加されていることである。
Second Embodiment
FIG. 11 is a schematic view showing the configuration of a rope surface asperity detection apparatus according to
図１１に示すように、ロープの表面凹凸検出装置におけるロープ張力付加装置２３は、ロープ１に張力を付加するための装置である。ロープ張力付加装置２３は、筐体２３０と、ロープ１の長手方向の２ヶ所を保持する保持部２３１と、保持部２３１で保持されたロープ１の２ヶ所を、ロープ１の長手方向に沿って反対方向に牽引することにより、ロープ１に張力を付加する張力付加部２３２とから構成されている。
As shown in FIG. 11, the
ロープ張力付加装置２３でロープ１に張力を付加する理由について説明する。ロープ１をドラムに巻き付けた状態で保管している場合、あるいは、ロープ１を曲げた状態で保管している場合に、ロープ１に保管時の癖がつくことがある。また、重力によりロープ１にたるみが生じる、あるいは、ロープ１の長さよりも短い間隔でロープ１を保持した場合にロープ１にたるみが生じることがある。こうしたロープ１の保管時の癖、または、ロープ１のたるみにより、ロープ１の表面形状に大きなうねりが見られるようになる。その結果、当該大きなうねりによって、本来、許容範囲内となるはずの凹凸量２１が許容範囲を超えてしまい、過剰検出となってしまう可能性がある。そのため、実施の形態２では、ロープ張力付加装置２３でロープ１に張力を付加することで、ロープ１の保管時の癖、及び、ロープ１のたるみなどを取り除いた状態で、ロープ１のクラウン部１５の凹凸量２１を測定し、ロープ１の異常を検出するようにしたので、過剰検出を抑え、精度よく、凹凸量２１を測定することができる。
The reason for applying tension to the
このように、実施の形態２では、ロープ張力付加装置２３でロープ１に張力を付加することにより、ロープ１の中心軸が直線状に近づくため、ロープ１の保管時の癖及びロープ１のたるみによる凹凸量２１の過剰検出を低減することができる。
As described above, in the second embodiment, by applying tension to the
なお、実施の形態２に係るロープの表面凹凸検出方法については、実施の形態１と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。
In addition, since it is the same as that of
以上のように、実施の形態２によれば、上記の実施の形態１と同様に、ストランドの撚りピッチの周期およびストランドの本数に関係なく、ロープのクラウン部の凹凸量を測定し、異常を検出できるという効果を得ることができる。さらに、実施の形態２においては、ロープ張力付加装置２３によりロープ１に張力を与えて、ロープ１の保管時の癖、及び、ロープ１のたるみを取り除くようにしたので、ロープ１の保管時の癖またはロープ１のたるみによる凹凸量２１の過剰検出を低減することができる。
As described above, according to the second embodiment, as in the above-described first embodiment, the unevenness amount of the crown portion of the rope is measured regardless of the period of the twist pitch of the strands and the number of the strands, and the abnormality is An effect of being able to be detected can be obtained. Furthermore, in the second embodiment, since the
実施の形態３．
図１２は、この発明の実施の形態３に係るロープの表面凹凸検出装置の構成を示す概略図である。図１に示す実施の形態１に係るロープの表面凹凸検出装置の構成との違いは、図１２においては、線状光投影装置２および撮像装置３をロープの長手方向に移動させる搬送装置４の代わりに、長尺ロープ２４を長手方向に移動させるロープ送り装置２５が設けられていることである。
Third Embodiment
FIG. 12 is a schematic view showing the configuration of a rope surface asperity detection apparatus according to
実施の形態３においては、ロープ送り装置２５にて、長尺ロープ２４を長手方向に移動させるため、線状光投影装置２および撮像装置３をロープの長手方向に移動させる必要はない。そのため、図１２においては、線状光投影装置２および撮像装置３は定位置とする。さらに、画像処理装置５が入力するパルス信号はロープ送り装置２５から出力されるものとなる。なお、図１２においては、ロープ送り装置２５が水平方向に設置されているが、その場合に限らず、ロープ送り装置２５を垂直方向に設置してもよい。
In the third embodiment, in order to move the long rope 24 in the longitudinal direction by the
ロープ送り装置２５は、図１２に示すように、ロープが巻き付けられるドラムを支持するドラム支持部２６，２７と、ロープを長手方向に搬送するためのガイドローラー２８と、エンコーダが搭載されたガイドローラー２９とから構成されている。
As shown in FIG. 12, the
ドラム支持部２６は、長尺ロープ２４が元々巻き付けられていたドラム４０がセットされ、それを支持する。また、ドラム支持部２７は、クラウン部１５の凹凸量の測定が終了した長尺ロープ２４を巻き直していくためのドラム４１がセットされ、それを支持する。
The
ガイドローラー２８とガイドローラー２９とは、基本的な構成および動作は同じであるが、ガイドローラー２９だけが、エンコーダを搭載している点で、他のガイドローラー２８と構成が異なる。なお、後述するように、エンコーダが搭載されたガイドローラー２９は必ずしも用いる必要はなく、すべてのガイドローラーを、ガイドローラー２８から構成するようにしてもよい。
The
図１２に示すように、ロープ送り装置２５は、ドラム４０に巻き付けられた長尺ロープ２４を別のドラム４１に巻き直すことで、長尺ロープ２４をロープの長手方向に移動させるものである。このとき、線状光投影装置２から投影される線状投影光７の長手方向が、長尺ロープ２４の径方向すなわち長尺ロープ２４の長手方向と直交する方向となるように、ロープ送り装置２５と線状光投影装置２および撮像装置３とを設置するようにする。
As shown in FIG. 12, the
また、ロープ送り装置２５による長尺ロープ２４の送り動作は、長尺ロープ２４の長手方向に沿って連続的に送り出しても良いし、あるいは、長尺ロープ２４の形状を測定したい位置まで送り出して、測定する際に停止するといったピッチ送りにしても良い。さらに、ロープの長手方向に一定間隔で形状を測定できるように、エンコーダが搭載されたガイドローラー２９を長尺ロープ２４に接触するように設け、長尺ロープ２４の送り量に応じてパスル信号を出力しても良い。
Further, the feeding operation of the long rope 24 by the
また、長尺ロープ２４が元々巻き付けられていたドラム４０と、長尺ロープ２４を巻き直していくドラム４１の回転速度に差を設けることで、長尺ロープ２４に張力を付加しても良い。例えば、長尺ロープ２４が元々巻き付けられていたドラム４０の回転速度よりも、長尺ロープ２４を巻き直していくドラム４１の回転速度を速くすることで、長尺ロープ２４の張力を増加することができる。このように、長尺ロープ２４に張力を付加することにより、長尺ロープ２４の中心軸が直線状に近づくため、長尺ロープ２４の保管時の癖や長尺ロープ２４のたるみによる凹凸量２１の過剰検出を低減することができる。 Further, tension may be applied to the long rope 24 by providing a difference between the rotational speed of the drum 40 on which the long rope 24 is originally wound and the drum 41 for rewound the long rope 24. For example, the tension of the long rope 24 is increased by making the rotational speed of the drum 41 for rewinding the long rope 24 faster than the rotational speed of the drum 40 to which the long rope 24 was originally wound. Can. Thus, by applying tension to the long rope 24, the central axis of the long rope 24 approaches a straight line, so that the amount of unevenness due to the folds of the long rope 24 and the slack of the long rope 24 21. Over-detection can be reduced.
また、図１２のように、線状光投影装置２および撮像装置３による形状測定が可能な範囲に長尺ロープ２４が位置するように、ガイドローラー２８，２９は支持部２６，２７の間に配置されることが望ましい。しかしながら、ガイドローラー２８，２９の設置位置は、これに限定されるものではなく、適宜、変更してよい。
Further, as shown in FIG. 12, the
図１２に示すロープの表面凹凸検出装置における画像処理装置５は、ロープの３次元形状データ１４の取得においては、実施の形態１と同じ動作となるが、ロープの長手方向に一定間隔で形状を測定できるようにする場合は、ロープ送り装置２５のエンコーダが搭載されたガイドローラー２９から出力されるパルス信号を取り込み、そのパルス信号が入力されるタイミングで、光切断画像１１を撮像するように撮像装置３に指令を出すようにしても良い。
The
なお、実施の形態３に係るロープの表面凹凸検出方法については、実施の形態１と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。
In addition, about the surface unevenness detection method of the rope which concerns on
以上のように、実施の形態３によれば、上記の実施の形態１と同様に、ストランドの撚りピッチの周期およびストランドの本数に関係なく、ロープのクラウン部の凹凸量を測定し、異常を検出できるという効果を得ることができる。さらに、実施の形態３において、ロープ送り装置２５によりロープに張力を与えるようにしてもよく、その場合には、ロープの保管時の癖、及び、ロープのたるみを取り除くようにできるので、ロープの保管時の癖またはロープのたるみによる凹凸量の過剰検出を低減することができる。
As described above, according to the third embodiment, as in the first embodiment described above, the unevenness amount of the crown portion of the rope is measured regardless of the strand pitch period of the strands and the number of the strands, and the abnormality is An effect of being able to be detected can be obtained. Furthermore, in the third embodiment, the rope may be tensioned by means of the
１ ロープ、２ 線状光投影装置、３ 撮像装置、４ 搬送装置、５ 画像処理装置、６ 凹凸量演算装置、７ 線状投影光、８ 線状反射光、１１ 光切断画像、１２ 線状反射光の像、１３ 輪切りデータ、１４ ３次元形状データ、１５ クラウン部、１７ 近接点データ、１８ クラウン部抽出データ、１９ 直線フィッティング範囲、２０ 外接線、２１ 凹凸量、２２ 凹凸量データ、２３ ロープ張力付加装置、２４ 長尺ロープ、２５ ロープ送り装置、２８，２９ ガイドローラー。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記３次元形状データを構成する前記輪切りデータから前記線状光の投影位置および前記反射光の撮像位置に最も近い点の値を抽出し、近接点データとして出力する近接点抽出ステップと、
前記近接点データから前記ロープの表面形状における頂点部分となるクラウン部の座標を求め、クラウン部抽出データとして出力するクラウン部抽出ステップと、
前記クラウン部抽出データに対して、予め設定した範囲ごとに、前記クラウン部抽出データにおける２点以上のクラウン部の座標に外接する外接線を算出する外接線算出ステップと、
前記予め設定した範囲ごとに、前記外接線と前記クラウン部抽出データにおける各クラウン部の座標との間の距離を前記ロープの表面形状の凹凸量として算出する凹凸量算出ステップと、
同一のクラウン部において複数の凹凸量が算出できる場合に最も小さい凹凸量を選択する最適凹凸量選択ステップと、
前記凹凸量を予め設定された基準値と比較し、前記凹凸量が前記基準値未満の場合に前記ロープを良品とし、前記凹凸量が前記基準値以上の場合に前記ロープを不良品とすることで、前記ロープの良否を判定する良否判定ステップと
を備えた、ロープの表面凹凸検出方法。 In order to project linear light onto the surface of the rope and to capture reflected light of the linear light reflected from the surface of the rope from an angle different from the projection direction of the linear light, the position is set in the longitudinal direction of the rope 3D shape acquisition step of sequentially performing while changing, and acquiring loop cutting data indicating the surface shape of the rope at each position in the longitudinal direction of the rope, and acquiring 3D shape data of the rope from the loop cutting data ,
A proximity point extraction step of extracting the projection position of the linear light and the value of the point closest to the imaging position of the reflected light from the round cut data constituting the three-dimensional shape data, and outputting it as proximity point data;
A crown portion extraction step of determining coordinates of a crown portion to be a vertex portion in the surface shape of the rope from the proximity point data, and outputting as crown portion extraction data;
A circumtangent calculation step of calculating a circumscribed line circumscribing the coordinates of two or more crown portions in the crown portion extraction data with respect to the crown portion extraction data in each preset range;
An unevenness amount calculating step of calculating, as the unevenness amount of the surface shape of the rope, the distance between the circumscribed line and the coordinates of each crown portion in the crown portion extraction data for each of the preset ranges;
An optimum asperity amount selection step of selecting the smallest asperity amount when a plurality of asperity amounts can be calculated in the same crown portion;
The amount of unevenness is compared with a preset reference value, and the rope is regarded as non-defective when the amount of unevenness is less than the reference value, and the rope is regarded as defective when the amount of unevenness is greater than the reference value. And a quality determination step of determining the quality of the rope.
前記ロープの表面に投影された前記線状光を、前記線状光の投影方向とは異なる角度から撮像する撮像装置と、
前記ロープの表面と前記線状光投影装置および前記撮像装置との位置関係を前記ロープの長手方向に沿って相対的に移動させる相対移動装置と、
前記ロープの表面に投影された前記線状光を撮像することで生成される光切断画像から前記ロープの表面形状を取得して、前記ロープの表面形状データを生成する画像処理装置と、
前記表面形状データから前記ロープのクラウン部の凹凸量を算出し、前記ロープの表面形状の異常を検出する凹凸量演算装置と
を備えた、ロープの表面凹凸検出装置。 A linear light projector for projecting linear light onto the surface of a rope;
An imaging device for imaging the linear light projected on the surface of the rope from an angle different from the projection direction of the linear light;
A relative movement device for relatively moving the positional relationship between the surface of the rope, the linear light projection device, and the imaging device along the longitudinal direction of the rope;
An image processing apparatus for acquiring surface shape of the rope from a light section image generated by imaging the linear light projected on the surface of the rope, and generating surface shape data of the rope;
An unevenness amount calculation device for a rope, comprising: an unevenness amount computing device that calculates an unevenness amount of a crown portion of the rope from the surface shape data, and detects an abnormality in the surface shape of the rope.
請求項２に記載のロープの表面凹凸検出装置。 The relative movement device is configured of the linear light projection device and a conveyance device that conveys the imaging device along the longitudinal direction of the rope.
The surface asperity detection apparatus of the rope according to claim 2.
請求項２に記載のロープの表面凹凸検出装置。 The relative movement device comprises a rope feeding device for moving the rope in the longitudinal direction of the rope by winding the rope wound around a drum on another drum.
The surface asperity detection apparatus of the rope according to claim 2.
請求項２から４までのいずれか１項に記載のロープの表面凹凸検出装置。 The apparatus further comprises a rope tensioning device for tensioning the rope,
The surface asperity detection apparatus of the rope of any one of Claim 2-4.
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