JP6837081B2 - ロープのパラメータを測定するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤロープ（鋼索）の幾何学的パラメータを連続的かつ自動的に測定するための装置、および、該装置に関連する測定方法に関し、より具体的には、例えば、ロープの直径、ピッチ、真直度、楕円率、うねりを測定するための高周波ＬＥＤメータを備えた測定装置、及び、該装置に関連する測定方法に関する。

公知の測定装置および測定システムによれば、ワイヤないしロープの一部の二次元画像は、取得された後、デジタル化されて画像メモリに保存される電気画像信号に変換される。

検出されるべき特性値（例えば、回転、突き出たワイヤなど）は、デジタル信号自体を通して、演算器によって特定される。

そのような測定システムは、いまだに非常に時間がかかり、例えば、直径、ピッチ、真直度、楕円率、うねりなどの測定を、ロープ全体の表面に沿って連続的に実行することができない。

したがって、上述の技術的課題を解消可能な新たな工夫、および、ロープに沿った所望のパラメータの連続的測定を保証できるような装置が必要とされている。

そこで、本発明は、ロープの幾何学的パラメータを連続的かつ自動的に測定するための装置および方法を提供することを課題とする。特に、本発明は、例えば、直径、ピッチ、真直度、楕円率、うねりなど、ロープの幾何学的パラメータおよび形状を測定するための高周波ＬＥＤメータを備えた装置、および、これに関連する方法を提供することを課題とする。

本発明の第１の態様は、添付の特許請求の範囲の独立項に記載されたような、ロープの幾何学的パラメータおよび形状を測定するための装置である。本発明の第２の態様は、添付の特許請求の範囲の独立項に記載されたような、ロープの幾何学的パラメータおよび形状を測定するための方法である。

本発明の更に有利な詳細および構成は、従属項により具体的に記載されている。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の利点を詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係るロープの幾何学的パラメータ及び形状を測定する装置を示す図。 図１の装置のマイクロメータの詳細を示す図。 本発明によってロープ上で測定されるデータを示すグラフ。 本発明によってロープ上で実行されるピッチＰの測定を示すグラフ。 本発明に係るロープの幾何学的パラメータの連続的かつ自動的な測定方法を示すフローチャート。

図１及び図２に示すように、本発明の対象は、ワイヤロープ（鋼索）の幾何学的パラメータ及び形状を連続的かつ自動的に測定する装置１００であり、該装置１００は、第１プレート１と、第１プレート１に平行に配置された第２プレート２とを備えている。第１プレート１と第２プレート２は、スペーサ手段３及び固定手段４を介して着脱可能に相互に結合されている。第１プレート１と第２プレート２との間には、少なくとも２つのマイクロメータ５，６が配置されている。少なくとも２つのマイクロメータ５，６は、互いに異なる角度位置に配置されている。少なくとも２つのマイクロメータ５，６とは異なる角度位置には、第２プレート２に固定されてロープ８に接するエンコーダ７が配置されている。

第１プレート１及び第２プレート２は、長方形状の表面を有する。第１プレート１及び第２プレート２には、曲線をつけて成形された開口部９が、ロープ８の通路として設けられている。装置１００は、開口部９によってロープ８上に位置決めされている。

各マイクロメータ５，６は、エンコーダ７のパルス毎に測定値を示す。パルスの数は調整可能である。ロープ８の速度と、エンコーダ７の設定とによって、各マイクロメータ５，６は、装置の最大周波数までの値を送ることができる。

図２に示すように、各マイクロメータ５，６は、ＬＥＤ光の送信機１２と、受信機１１とを備えている。ＬＥＤ光は、好ましくは緑色光であり、送信機１２によって一定の平行ビームとして放出される。受信機１１には、ＬＥＤ光線の途中に位置する物体によって生成される影の高さと、ＬＥＤ光線の両端から前記影までの距離とを測定するセンサ（公知のセンサであるため、図示を省略する）が設けられている。

図３に、製造段階におけるロープ上で測定されるデータのグラフの一例が示されている。図３のグラフは、横座標軸上に場所Ｓをミリメートルで表し、縦座標軸上に直径の大きさＤを表している。図３のグラフは、ロープ８が測定装置１００を通過するときに一方のマイクロメータ５，６で収集されたロープの直径の測定値を表示している。図３のグラフに示されるロープの直径の測定値の変化は、複数のストランドにより形成されるロープの表面形状に起因する。

本発明の更なる対象は、本発明に係る装置１００によってワイヤロープの幾何学的パラメータを連続的かつ自動的に測定する方法である。本発明に係る方法は、ロープ８上に装置１００を配置するステップ、マイクロメータ５，６を用いてロープ８の幾何学的パラメータを測定するステップ、収集されたデータを分析するステップを備えている。

特別に設計されたソフトウェアは、上記のデータを収集しつつ、引き続いて該データを分析して、所望の値を得るために当該データを処理する。これらのデータの値は、装置１００内でのロープ８の通過中に連続的に更新され、これにより、全ての幾何学的パラメータをリアルタイムで監視できる。

具体的に、幾何学的パラメータおよび形状パラメータの測定方法は、図５に示されている。図５に示す測定方法は、次のステップを備えている。

第１のステップは、複数（例えば合計３つ）のＬＥＤセンサに基づいて、ロープの直径の位置測定の機能に関する複数のデータベクトル（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）を抽出するステップである。

第２のステップは、３組のＬＥＤセンサのそれぞれで個別に行われるデータ処理によって、最大直径ベクトル（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）を抽出するステップである。

第３のステップは、誤って検出され得る架空の最大値を除去して、正確な最大直径ベクトル（Ｃ１Ｐ，Ｃ２Ｐ，Ｃ３Ｐ）を取得するステップである。

第４のステップは、最大直径値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）を抽出するステップである。

第５のステップは、最大直径値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）間の平均としての直径値（Ｇ）を算出するステップである。

第６のステップは、最大直径値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の全てのペア間の差の絶対値の最大値として楕円率の値（Ｏ）を算出するステップである。

第７のステップは、１つの前記ベクトル（Ｃ１Ｐ）のみに基づいてピッチの値（Ｐ）を算出するステップである。

第８のステップは、１つの前記ベクトル（Ｃ１）のみに基づいて真直度（Ｔ）を算出するステップである。

第９のステップは、うねり（Ｗ）を算出するステップである。

第１０のステップは、ストランド間の間隔（Ｖ）を算出するステップである。

第１１のステップは、グラフィックス処理で出力するステップである。

直径は、ＬＥＤセンサから特定のインターフェース（例えば、ＵＳＢ又はイーサネット（登録商標））を経由して読み込まれる。本発明の一実施形態によれば、コントローラに接続されたＬＥＤセンサ毎に１つの直径が検出され、合計２つの直径が検出される。本発明の別の実施形態によれば、更に１つのＬＥＤセンサがコントロールユニットに接続され、３つの直径が検出される。データ収集ベクトルは、それぞれ、Ｒ１（第１センサに基づく「未加工」データ）、Ｒ２（第２センサに基づく「未加工」データ）、最終的には、Ｒ３（第３センサに基づく「未加工」データ）である。これは、最初の２つのセンサから（ケーブルピッチの機能としての）所定距離だけ離れて位置付けられた第３のセンサによって検出され、データベクトルＲ３を提供する。３つのベクトルＲは、３つのＬＥＤセンサに基づく直径データだけでなく、ベクトルＶに基づいて算出されたそれらの（空間領域における）位置も含む。（センサは、時間領域において値を返すためである。）

直径を測定するために、ソフトウェアは、ロープの直径の測定のために通常用いられるプレート付キャリパーゲージの動きをシミュレーションする。この目的を達成するために、両マイクロメータ５，６のための取得されたグラフの曲線（図３）の極大値のみが考慮される。

３組のセンサのそれぞれで（未加工値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３上で）個別に次のプロセスが実行される。各センサでは、絶対最小値と絶対最大値が検出され、最初の一連の最大値（値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）のために考慮される。測定は、ロープの全長に亘って実行される。第２及び第３の一連の値についても、同様のことが繰り返される。

マイクロメータ１の直径の即時測定は、任意に設定され得る複数の最大値間の最大値（つまり、ユーザによってセットされたゲージ板間の幅）である。マイクロメータ２などにも、同じことが適用される。その時点でのロープの直径の測定値は、２つのマイクロメータの測定値の平均値である。かかる測定値は、ゲージ長毎にリアルタイムで更新される。

ロープの表面上で誤検出された値は、仮に該値が考慮されるのであれば、１つ以上の最大値の正確な特定を損ない得るが、ソフトウェアは、当該誤検出値を特定して除去することもでき、これにより、ロープの直径（及び、これに関連する値）の測定において、正確な最大値Ｃ１Ｐ，Ｃ２Ｐ，Ｃ３Ｐを取得できる。

本発明によれば、常に、直径の値を抽出するために、３つの最大値Ｃ１Ｐ，Ｃ２Ｐ，Ｃ３Ｐが考慮されて、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３として定義される。その後、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３間の平均値が算出され、該値が、その時点でのロープ径Ｇを示すことになる。

さらに、分析されるロープのタイプおよび幾何学的特徴にもよるが、いくつかの最大値を考慮することによって、ゲージ板間の幅をシミュレーションすることができる。奇数の外側ストランドを備えたロープのための直径の測定は、同じモードに従うが、それに加えて、ソフトウェアは、測定によって取得された値に、外接円（すなわち、ロープの直径）の測定を取得するために適切に算出された幾何学的係数を掛け合わせる。

ピッチＰの測定は、装置１００に取り付けられたエンコーダによって提供されるパルスを介して、最大値間の間隔を測定することによって実行される。各最大値は、ロープのストランドに対応している。ロープは、繰り返して現れるｎ本のストランドからなる。図４において、符号Ｍａｘ１と符号Ｍａｘ１＋ｎとの間の間隔は、その時点でのロープのピッチＰを示す。該演算は、１つのベクトルＣ，Ｃ１Ｐのみで行われる。

真直度の測定は、測定された全ての最大値を比較することによってなされ、ロープの均一性を保証するために所定のインターバル内でなされなければならない。ソフトウェアは、ロープを構成するストランドの形状を考慮に入れて、最大値間の差を算出する。各ストランドは、実際のところ、螺旋状に巻かれたいくつかのワイヤからなり、ストランドの直径の測定値は、層におけるワイヤの位置によって変化する。幾何学的係数は、ストランド毎に予め算出されており、ロープの真直度の算出に用いられる。当該演算は、１つのベクトルＣ，Ｃ１のみで行われる。

ロープの楕円率の測定は、同時に両マイクロメータから取得されるロープの直径の測定値の差を算出するソフトウェアによってなされ、言い換えると、全てのベクトル対（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）間の差の絶対値の最大値として楕円率の値が算出される。取得された値は、オペレータによって課せられた限界値と比較される。

ロープのストランド中におけるうねりの測定は、第１の装置から所定距離だけ離して第２の装置を位置付けることによってなされる。ソフトウェアは、ロープのうねりによって生じ得る何らかの振動を識別することによって、２つの装置におけるロープの２つの輪郭の絶対位置間の差を算出する。

装置が監視可能な最後のパラメータは、ストランド間の正確な間隔Ｖであり、該間隔Ｖは、動作中にロープが適切に機能することを保証するパラメータである。さらに、ソフトウェアは、測定される変数がロープの仕様に適合しないことが起こる場合にオペレータに警報信号を与えるように設計されている。

装置１００は、生産現場または使用現場のいずれにおいても使用され得る利点がある。上述のような発明のモードに加えて、多くの更なる変更が可能であると理解されるべきである。上述の実装モードは典型例に過ぎず、本発明の対象、適用、形態を限定とするものでないと理解されるべきである。一方、以上の説明は、少なくとも例示的な一態様に従って当業者が本発明を実行し得るようになされたものであって、上述の構成要素には多くの変更をなし得るものと理解されるべきであり、上述の構成要素は、添付の特許請求の範囲に記載されたような発明の主題をこの理由で逸脱しない限り、逐語的に、且つ／又は、法上の同等のものに従って解釈されるべきである。

１ 第１プレート
２ 第２プレート
３ スペーサ手段
４ 固定手段
５，６ マイクロメータ
７ エンコーダ
８ ロープ
９ 成形開口部
１１ 受信機
１２ ＬＥＤ送信機
１００ 装置

Claims (10)

1. ロープ（８）の幾何学的および形状的なパラメータを連続的かつ自動的に測定するための装置（１００）であって、
   互いに平行に配置され、スペーサ手段（３）及び固定手段（４）によって着脱可能に互いに拘束された第１プレート（１）及び第２プレート（２）と、
   前記第１プレート（１）と前記第２プレート（２）との間において、互いに異なる角度位置に配置された少なくとも２つのマイクロメータ（５，６）と、
   前記ロープ（８）に接するように前記第２プレート（２）に固定されたエンコーダ（７）と、を備え、
   前記第１プレート（１）及び前記第２プレート（２）は、前記ロープ（８）が前記装置（１００）を通って流れて前記少なくとも２つのマイクロメータ（５，６）が測定を実行できるように、前記ロープ（８）の通路のための成形開口部（９）を備えていることを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置（１００）において、
   前記マイクロメータ（５，６）は、ＬＥＤ送信機（１２）及び受信機（１１）を備えている装置。
3. 請求項２に記載の装置（１００）において、
   前記ＬＥＤ送信機（１２）は、一定の平行なＬＥＤビームとして光を放つものである装置。
4. 請求項３に記載の装置（１００）において、
   前記受信機（１１）は、前記ＬＥＤビームの途中に位置する物体によって生成される影の高さと、前記ＬＥＤビームの両端から前記影までの距離とを測定するセンサを備えている装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置によってロープ（８）の幾何学的および形状的なパラメータを連続的かつ自動的に測定する方法であって、
   前記ロープ（８）上に前記装置（１００）を位置付けるステップと、
   ２つのマイクロメータ（５，６）によって前記ロープ（８）の前記パラメータを測定するステップと、
   取得されたデータを分析するステップと、を備えている方法。
6. 請求項５に記載の方法において、
   前記パラメータは、ロープの直径、ピッチ、真直度、楕円率、及びうねりを含む方法。
7. 請求項６に記載の方法において、
   ＬＥＤセンサに基づいて、前記ロープの直径の位置測定の機能に関連するデータベクトル（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）を抽出するステップと、
   ３組のＬＥＤセンサのそれぞれで個別に実行されるデータ処理によって、最大直径ベクトル（Ｃ１Ｐ，Ｃ２Ｐ，Ｃ３Ｐ）を抽出するステップと、
   誤検出され得る架空最大値を除去して、正確な最大直径ベクトル（Ｃ１Ｐ，Ｃ２Ｐ，Ｃ３Ｐ）を取得するステップと、
   最大直径値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）を抽出するステップと、
   前記最大直径値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）間の平均としての直径値（Ｇ）を算出するステップと、
   前記最大直径値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）の全てのペア間の差の絶対値の最大値として楕円率の値（Ｏ）を算出するステップと、
   １つの前記正確な最大直径ベクトル（Ｃ１Ｐ）のみに基づいてピッチの値（Ｐ）を算出するステップと、
   １つの前記最大直径ベクトル（Ｃ１Ｐ）のみに基づいて真直度（Ｔ）を算出するステップと、
   うねり（Ｗ）を算出するステップと、
   ストランド間の間隔（Ｖ）を算出するステップと、
   グラフィックス処理で出力するステップとによって、前記パラメータの測定が実行される方法。
8. 請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の方法を実行するのに適したソフトウェアを備えているコンピュータプログラム。
9. 請求項８に記載のコンピュータプログラムが保存されたコンピュータプログラム用製品。
10. コントローラと、該コントローラに関連づけられたデータ記憶媒体と、該データ記憶媒体に保存された請求項８に記載のコンピュータプログラムとを備えているコントロールユニット。

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