JP7380064B2

JP7380064B2 - ケーブル巻き取り装置および制御方法

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Publication number: JP7380064B2
Application number: JP2019191082A
Authority: JP
Inventors: 和彦長谷部
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2019-10-18
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2023-11-15
Anticipated expiration: 2039-10-18
Also published as: JP2021067487A

Description

本発明は、ケーブル巻き取り装置および制御方法に関する。

海洋環境観測装置の一つに、船舶または航空機から水中センサを取り付けたケーブルを吊り下げ、これを巻上げ機により投入、回収するものがある。観測効率向上の観点から、水中センサの投入・回収を短時間で行うことが要求されている。また、ケーブルによって吊り下げた水中センサを巻上げ機によって回収する場合、巻き取り長さに応じて、巻き取り速度の減速や停止を行う必要がある。しかし、巻き取り速度や海象等により、ケーブルの張力が増減し、巻上げ機の回転数が同一であっても、巻上げ機に巻かれるケーブルの長さは増減する。その為、巻上げ機の回転数から巻き取り長さを正確に割り出すことは困難である。より具体的には、一般的に巻き取り長さは、巻上げ機に巻かれるケーブルの巻き径（巻き取りドラムの直径）と巻き取りドラムの回転数から計算して求める。しかし、巻き取り速度の変化等により、ケーブルの張力が増減することで、巻上げ機に巻かれるケーブルの巻き径が増減し、巻上げ機の回転数が同一であっても、巻上げ機に巻かれるケーブルの長さは増減する。したがって、巻き出し時と同一の回転数で巻き取りを行った場合、巻き取り量の過不足が生じ得る。

巻き取り停止の遅れは、水中センサと巻上げ機の衝突を引き起こし、それら装置の破損や、オペレータの怪我等に繋がり得る。あるいは、水中センサが船舶または航空機に高速で接触することにより、船舶等が損傷する可能性がある。そのため、早い段階で減速や停止を行い、過剰な巻き取りを防止するため、現状では早い段階で巻き取りを停止し、目視で確認しながらの手動操作による巻き取りが必要となっている。

この課題に対し、特許文献１では、ケーブルに一定間隔で白色の参照用のマークを付し、このマークを光学検出器で検出することにより、ケーブルの巻き取り距離を検出するシステムが開示されている。特許文献２に開示されたケーブルの昇降機では、ケーブルに一定間隔でホワイトテープを巻き、これに赤外線を発射してホワイトテープからの反射光を検出して、ケーブルの巻き取り長さ、送り出し長さを計測する。さらにケーブルの昇降機では、ケーブルの上下停止希望深度に対応する箇所にアルミ箔などの金属材料を付して、メタルセンサによって金属材料を検出すると、ケーブルの巻き取り、送り出しを停止する。しかしながら、ケーブルに着色したり、光を反射する参照用のマークや金属材料のマークをケーブル表面に貼付けたりしてこれらのマークを検出する方法を用いると、ケーブル表面の付着物によってマークが隠れたり、こすれ等によってマークが消失し、マークの検出ができず、所望の巻き取りができない可能性がある。

また、特許文献３には、エレベータのカゴの昇降位置を検出するために、カゴ底部に光ファイバの一方の端部を接続し、光ファイバを重り付きのプーリーに通して屈曲させ、光ファイバの他方の端部を光の送受信器を備えた計測装置に接続したカゴ位置検出装置が開示されている。重り付きプーリーの位置は、カゴの位置に応じて変化する。カゴ位置検出装置では、計測装置から光ファイバへ光を発射し、プーリーによる屈曲部で反射した光を受光して、光の発射から受光までの時間に基づいて、プーリーの位置を算出し、さらにプーリーの位置からカゴの位置を検出する。

特許第６２６６５１８号公報特開２０００－２６０７５号公報特開２００４－０１０２０７号公報

信頼度の高いケーブルの巻き上げ距離の計測方法が求められている。

この発明は、上述の課題を解決するケーブル巻き取り装置および制御方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、ケーブル巻き取り装置は、センサを取り付けたケーブルを水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置であって、光が導通可能なケーブルと、前記ケーブルの巻上げ機と、前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ前記水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられた前記センサと、前記ケーブルの端部のうち、前記第１端部の反対側の端部である第２端部に設けられ、前記第２端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、前記ケーブルの前記第２端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光と反射光を検出する検出器と、計測部と、前記巻上げ機を制御する制御部と、を備え、前記計測部は、前記第２端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから前記第１端部に取り付けられた前記センサで反射される反射光を検出するまでの第１時間と、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの第２時間と、の差に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、制御部は、前記計測部によって計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する。

本発明の一態様によれば、ケーブル巻き取り装置は、センサを取り付けたケーブルを水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置であって、光が導通可能なケーブルと、前記ケーブルの巻上げ機と、前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ前記水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられた前記センサと、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、前記第１端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光と反射光を検出する検出器と、計測部と、前記巻上げ機を制御する制御部と、を備え、前記計測部は、前記第１端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから、前記第１端部の反対側の端部である第２端部で反射される反射光を検出するまでの第１時間と、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの第２時間と、の差に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、制御部は、前記計測部によって計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する。

本発明の一態様によれば、ケーブル巻き取り装置は、センサを取り付けたケーブルを水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置であって、光が導通可能なケーブルと、前記ケーブルの巻上げ機と、前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ前記水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられた前記センサと、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、前記第１端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光を検出する検出器と、計測部と、前記巻上げ機を制御する制御部と、を備え、前記計測部は、前記ケーブルの前記第１端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの時間に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、制御部は、前記計測部によって計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する。

本発明の一態様によれば、制御方法は、光が導通可能なケーブルと、前記ケーブルの巻上げ機と、前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられたセンサと、前記ケーブルの端部のうち、前記第１端部の反対側の端部である第２端部に設けられ、前記第２端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、前記ケーブルの前記第２端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光と反射光を検出する検出器と、を備える、前記センサを取り付けた前記ケーブルを前記水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置の制御方法であって、前記第２端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから前記第１端部に取り付けられた前記センサで反射される反射光を検出するまでの第１時間と、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの第２時間と、の差に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する。

本発明の一態様によれば、制御方法は、光が導通可能なケーブルと、前記ケーブルの巻上げ機と、前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられたセンサと、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、前記第１端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光と反射光を検出する検出器と、を備える、前記センサを取り付けた前記ケーブルを前記水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置の制御方法であって、前記第１端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから前記第１端部の反対側の端部である第２端部で反射される反射光を検出するまでの第１時間と、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの第２時間と、の差に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する。

本発明の一態様によれば、制御方法は、光が導通可能なケーブルと、前記ケーブルの巻上げ機と、前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられたセンサと、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、前記第１端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光を検出する検出器と、を備える、前記センサを取り付けた前記ケーブルを前記水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置の制御方法あって、前記ケーブルの前記第１端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの時間に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する。

本発明によれば、ケーブルの巻き取り残長を計測することができる。

第一実施形態に係る巻き取り装置の一例を示す図である。第一実施形態の巻き取り残長の計測方法を説明する第１図である。第一実施形態の巻き取り残長の計測方法を説明する第２図である。第一実施形態の巻き取り残長の計測処理の一例を示すフローチャートである。第二実施形態に係る巻き取り装置の一例を示す図である。第二実施形態の巻き取り残長の計測方法を説明する図である。第二実施形態の巻き取り残長の計測処理の一例を示すフローチャートである。計測装置の最小構成を示す図である。制御装置と計測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

＜第一実施形態＞
以下、第一実施形態に係るケーブルの巻き取り装置について図１～図４を参照して説明する。
図１は、第一実施形態に係る巻き取り装置の一例を示す図である。図示するようにケーブル巻き取り装置１００は、ケーブル２と巻上げ機４と、ケーブル２を掛けて吊り下げるためのプーリー３と、巻上げ機４の動作を制御する制御装置１０と、光ファイバ５および光パルス試験機６と、を有する。ケーブル２の一方の端部（送り出される側の端部）にはセンサ１が設けられている。ケーブル２の他方の端部は巻上げ機４に接続されている。例えば、巻上げ機４は、船舶や航空機に設置され、センサ１を水中に投入し、巻上げ機４によるケーブル２の送り出し、巻き取りによって、センサ１の投入と回収が行われる。また、ケーブル２は、光ファイバを内蔵した光が導通可能なケーブルであって、ケーブル２における巻上げ機４と接続される側の端部には、光ファイバ５を通じて光パルス試験機６が接続されている。光パルス試験機６は、光パルスを発射する光源と光の検出器を備える。光パルス試験機６は、光ファイバ５を通じて、ケーブル２に内蔵された光ファイバへ光パルスを発射する。ケーブル２へ光パルスを発射すると、ケーブル２が内蔵する光ファイバによる後方散乱光、ケーブル２のセンサ１側の端部での反射光が生じる。光パルス試験機６の検出器は、後方散乱光および反射光を検出する。光パルス試験機６は、制御装置１０と接続されており、後方散乱光および反射光の検出結果を制御装置１０へ出力する。

制御装置１０は、ケーブル２の送り出し、巻き取り動作を制御する。さらに制御装置１０は、ケーブル２の巻き取り残長を計測する機能を備えている。図示するように制御装置１０は、取得部１１と、計測部１２と、制御部１３と、記憶部１４とを備える。取得部１１は、光パルス試験機６が出力した情報を取得する。計測部１２は、取得部１１が取得した情報に基づいてケーブル２の巻き取り残長を計測する。制御部１３は、巻上げ機４を制御して、ケーブル２の送り出しと巻き取りを行う。例えば、センサ１を回収する場合、制御部１３は、計測部１２が計測する巻き取り残長が目標値となるまでケーブル２の巻き取りを行う。記憶部１４は、取得部１１が取得した情報を記憶する。

次に図２、図３を用いて計測部１２による巻き取り残長の計測について説明する。図２、図３は、それぞれ、第一実施形態の巻き取り残長の計測方法を説明する第１図、第２図である。
図２（ａ）に示すようなケーブル２が送り出された状態で、光パルス試験機６から光パルスが発射されたときに検出される後方散乱光および反射光の強度とそれらの光が生じた位置の関係を示すグラフを図２（ｂ）に示す。同様に図３（ａ）の状態で発射された光パルスに対する後方散乱光、反射光の強度と位置の関係を示すグラフを図３（ｂ）に示す。図２（ｂ）、図３（ｂ）の縦軸は後方散乱光および反射光の強度を示し、横軸には後方散乱光または反射光が生じたケーブル２の位置の巻上げ機４側の端部からの距離を示す。図２（ｂ）、図３（ｂ）の横軸の距離は、光パルス試験機６が、光パルスを発射してから、後方散乱光等を受光するまでの時間に基づいて算出される。

後方散乱光の強度は、巻上げ機４からの距離に応じて、その距離が長くなるほど徐々に低下する。また、図２（ａ）に示すように、プーリー３は、巻上げ機４から送り出されたケーブル２を送り出し位置とほぼ同じ高さで支える。プーリー３より先のケーブル２は、それ自身の重量やセンサ１の重量によってプーリー３から吊り下げられる。すると、ケーブル２には、プーリー３の位置で屈曲が生じる。ケーブル２の屈曲部における内蔵された光ファイバでは、屈曲による光の伝搬損失が生じる。このため、光パルス試験機６で検出する後方散乱光の強度は、プーリー３の位置で急激に低下する。この様子を図２（ｂ）の枠２Ｂ内に示す。プーリー３の位置を超えると、後方散乱光の強度は巻上げ機４からの距離に応じて徐々に低下し、ケーブル２先端のセンサ１に至る。センサ１側のケーブル２の端部では反射が生じるため、光パルス試験機６で測定される光の強度は上昇する。光パルス試験機６による測定結果を、図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）に示すように、後方散乱光の強度は、巻上げ機４から離れるにつれ徐々に低下するが、光の強度が低下している箇所（プーリー３の位置）と上昇している箇所（ケーブル２のセンサ１側の端部）が測定される。図２（ｂ）に示す距離Ｌ１は、図２（ａ）におけるプーリー３の位置とセンサ１側のケーブル２の端部との距離に対応する。次に説明するように距離Ｌ２は、巻き上げ終了時における、センサ１側のケーブル２の端部とプーリー３との間の目標距離であり、距離Ｌ３は、目標とする巻き上げ残長である。距離Ｌ２は、予め記憶部１４に登録されている。

次に図３を参照する。ケーブル２の巻き取りを開始すると、図２（ａ）に示す状態から図３（ａ）に示す状態になる。これにより、距離Ｌ１は、徐々に短くなり、光パルス試験機６による測定結果は、図２（ｂ）に示すような結果から図３（ｂ）に示すような結果に変化していく。予め決められた巻き取り停止位置でのプーリー３とセンサ１側のケーブル２の端部との距離Ｌ２を用いると、巻き取り残長Ｌ３は、距離Ｌ１－距離Ｌ２で表すことができる。本実施形態では、計測部１２が、距離Ｌ１を測定し、距離Ｌ１から所定の距離Ｌ２を減算することで巻き取り残長Ｌ３を算出する。制御部１３は、巻き取り残長Ｌ３に応じて巻上げ機４を制御し、巻き取り速度の減速および停止を行う。

次に図４を参照して、巻き取り残長Ｌ３の計測処理について詳しく説明する。
図４は、第一実施形態の巻き取り残長の計測処理の一例を示すフローチャートである。
まず、光パルス試験機６が、光ファイバ５を通じて、ケーブル２に内蔵された光ファイバへ光パルスを発射する。光パルス試験機６は、光パルスの発射したことを制御装置１０へ出力する。取得部１１は、光パルス試験機６から発射の通知を取得し、制御装置１０の記憶部１４に光パルスの発射時刻を記録する。光パルスを発射すると、ケーブル２の各位置で生じる後方散乱光とケーブル２のセンサ１側の端部で生じる反射光が、光パルス試験機６からの距離に応じた時間を経た後に光パルス試験機６へ到着する。光パルス試験機６は、後方散乱光等を時々刻々と検出する。光パルス試験機６は、後方散乱光等を検出すると、光パルスを発射してから後方散乱光等を検出するまでの時間（受光時間と呼ぶ。）と、検出した光の強度とを制御装置１０へ出力する。取得部１１は、光パルス試験機６から受光時間と光の強度とを取得し、制御装置１０の記憶部１４にそれらの情報を記録する（ステップＳ１）。

取得部１１が、１回の光パルスの発射に対する後方散乱光等の情報（受光時間、強度）を記録し終えると、次に計測部１２は、記憶部１４に記録された後方散乱光等の情報の中から、光の強度の急激な低下に基づいて、プーリー３の位置で生じた後方散乱光の受光時間を特定する（ステップＳ２）。例えば、計測部１２は、検出した光の強度が、所定の第１閾値以下に低下したときの受光時間を特定する。あるいは、計測部１２は、検出した光の強度が、微小時間に所定値以上、低下したときの受光時間を特定する。

次に計測部１２は、記憶部１４に記録された後方散乱光等の情報の中から、光の強度の上昇に基づいて、センサ１側の端部による反射光の受光時間を特定する（ステップＳ３）。例えば、計測部１２は、光の強度が、ケーブル２の屈曲部における急激な低下の後に、所定の第２閾値以上に上昇したときの受光時間を特定する。あるいは、計測部１２は、光の強度の急激な低下の後に、光の強度が微小時間に所定値以上、上昇したときの受光時間を特定する。

次に計測部１２は、プーリー３によって形成されたケーブル２の屈曲部からセンサ１までの距離Ｌ１を算出する（ステップＳ４）。例えば、計測部１２は、ステップＳ３で特定した受光時間からステップＳ２で特定した受光時間を減算して時間差を算出し、その時間差に光速を乗じた値を２で除算して距離Ｌ１を算出する。

次に計測部１２は、記憶部１４から所定の距離Ｌ２を読み出して、距離Ｌ１から距離Ｌ２を減算して巻き取り残長Ｌ３を算出する（ステップＳ５）。計測部１２は、算出した巻き取り残長Ｌ３を、制御部１３へ出力する。例えば、制御部１３は、巻き取り残長Ｌ３が所定値より小さくなると巻き上げ速度を減速し、巻き取り残長Ｌ３が０になるとケーブル２の巻き取りを停止するよう巻上げ機４の動作を制御する。

本実施形態によれば、ケーブル２の表面へのマークを必要とせず、ケーブル２の巻き取り残長Ｌ３を監視することができる。これにより、ケーブル２の表面への付着物やこすれ等の影響を受けない、信頼性の高い、巻き取り残長Ｌ３の監視が可能となる。
また、センサ１と巻上げ機４の衝突、センサ１と船舶や航空機との衝突による機器の破損を引き起こすことなく、センサ１の回収を短時間で行うことができる。また、ケーブル２の巻き上げを自動化することができるので、目視確認や手動操作を行う必要が無い。

また、本実施形態では、プーリー３によって生じるケーブル２の屈曲部で後方散乱光の強度が低下することや、ケーブル２のセンサ１側の端部における反射によって、光パルス試験機６が検出する光の強度が上昇することを利用して巻き取り残長Ｌ３を計測する。この計測に必要なプーリー３およびセンサ１は、センサ１を水中に投入し回収するシステムが元々備える構成の為、巻き取り残長Ｌ３の監視のために、新たにこれらの構成を設ける必要が無い。

＜第二実施形態＞
次に第二実施形態のケーブル巻き取り装置について図５～図７を参照して説明する。第一実施形態では、巻上げ機４側に光パルス試験機６を設けた。第二実施形態では、センサ１側に光パルス試験機６を設ける。
図５は、第二実施形態に係る巻き取り装置の一例を示す図である。
第二実施形態に係る構成のうち、第一実施形態のケーブル巻き取り装置１００と同様の構成には同じ符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。図５に示すようにケーブル巻き取り装置１００－１は、先端にセンサ１が取り付けられたケーブル２と、巻上げ機４と、プーリー３と、制御装置１０－１と、光パルス試験機６と、計測装置１０－２とを有する。巻上げ機４から巻き出されたケーブル２はプーリー３を介して吊下げられている。ケーブル２における巻上げ機４と接続される側の端部には、ケーブル５－１を通じて制御装置１０－１が接続されている。ケーブル５－１は、光ファイバ又はデータ通信に用いるメタルケーブルである。光パルス試験機６は、センサ１に内蔵されている。光パルス試験機６は、ケーブル２に接続されていて、ケーブル２が内蔵する光ファイバへの光パルスの照射が可能である。光パルス試験機６が光を発射すると、ケーブル２が内蔵する光ファイバでは後方散乱光が生じ、巻上げ機４側の端部では反射光が生じる。光パルス試験機６は、後方散乱光や反射光を検出する。第一実施形態と同様に、プーリー３によるケーブル２の屈曲部では、光の伝搬損失が生じ、光パルス試験機６で検出する後方散乱光の強度はプーリー３の位置で急激に低下する。また、ケーブル２の巻上げ機４側の端部での反射光は、その付近で生じる後方散乱光よりも強度の高い光として検出される。光パルス試験機６は計測装置１０－２と接続され、計測装置１０－２はケーブル２とも接続されている。光パルス試験機６は、検出した光の強度の情報を、計測装置１０－２へ出力する。計測装置１０－２は、巻き取り残長Ｌ３を計測し、巻き取り残長Ｌ３をケーブル２が内蔵する光ファイバを通じて送信する。送信された情報は、ケーブル２、ケーブル２に接続されたケーブル５－１を通じて制御装置１０－１へ送信される。制御装置１０－１は、計測装置１０－２が計測した巻き取り残長Ｌ３の情報を取得して、ケーブル２の巻き取り制御を行う。

制御装置１０－１は、制御部１３と通信部１５－１を備える。通信部１５－１は、計測装置１０－２から巻き取り残長Ｌ３の情報を受信し、その情報を制御部１３へ出力する。制御部１３は、巻上げ機４の動作を制御する。

計測装置１０－２は、取得部１１と、計測部１２－２と、記憶部１４と、通信部１５－２とを備える。取得部１１、光パルス試験機６が出力した情報を取得する。計測部１２－２は、ケーブル２の巻き取り残長Ｌ３を計測する。通信部１５－２は、巻き取り残長Ｌ３を送信する。

図６は、第二実施形態の巻き取り残長の計測方法を説明する図である。
第二実施形態においても光ファイバを内蔵したケーブル２に、プーリー３によって屈曲を生じさせる。プーリー３の位置で、光ファイバには屈曲による光の伝搬損失が生じるため、光パルス試験機６から見てプーリー３より離れた位置からの後方散乱光強度は低下する。光パルス試験機６による測定結果は図６（ａ）のようになり、後方散乱光強度が低下している箇所が測定される。図２（ａ）を参照して説明したように、光パルス試験機６からこの箇所までの距離Ｌ１は、プーリー３から光パルス試験機６（ケーブル２のセンサ１側の端部）までの距離に対応する。ケーブル２の巻き取りを開始すると、図３（ａ）に示すように、距離Ｌ１は徐々に短くなり、光パルス試験機６による測定結果は、図６（ａ）に示すような結果から図６（ｂ）に示すような結果に変化していく。予め決められた巻き取り停止位置でのプーリー３とセンサ１側のケーブル２の端部との距離Ｌ２を用いると、巻き取り残量Ｌ３は、距離Ｌ１－距離Ｌ２で算出される。このように、第二実施形態では、センサ１側に光パルス試験機６を設け、巻上げ機４側の端部での反射光を用いずに、プーリー３による屈曲部での後方散乱光の検出結果から距離Ｌ１を計測し、距離Ｌ１から距離Ｌ２を減算して、巻き取り残量Ｌ３を算出する。

次に図７を参照して、本実施形態の巻き取り残長Ｌ３の計測処理について詳しく説明する。図７は、第二実施形態の巻き取り残長の計測処理の一例を示すフローチャートである。
まず、光パルス試験機６が、ケーブル２に内蔵された光ファイバへ光パルスを発射する。光パルスを発射すると、ケーブル２の各位置で生じる後方散乱光と巻上げ機４側のケーブル２の端部で生じる反射光が、光パルス試験機６からの距離に応じた時間を経た後に光パルス試験機６へ到着する。光パルス試験機６は、後方散乱光等を時々刻々と検出する。光パルス試験機６は、後方散乱光等を検出すると、光パルスを発射してから後方散乱光等を検出するまでの受光時間と、検出した光の強度とを計測装置１０－２へ出力する。取得部１１は、光パルス試験機６から受光時間と光の強度とを取得し、計測装置１０－２の記憶部１４にそれらの情報を記録する（ステップＳ１１）。

取得部１１が、１回の光パルスの発射に対する後方散乱光の受光時間と強度を記録し終えると、次に計測部１２－２は、光の強度の急激な低下に基づいて、記憶部１４に記録された後方散乱光の受光時間の中から、プーリー３の位置で生じた後方散乱光の受光時間を特定する（ステップＳ１２）。例えば、計測部１２は、検出した光の強度が、所定の第１閾値以下に低下したときの受光時間を特定する。あるいは、計測部１２は、検出した光の強度が、微小時間に所定値以上低下したときの受光時間を特定する。

次に計測部１２は、光パルス試験機６（ケーブル２のセンサ１側の端部）からプーリー３によって形成されたケーブル２の屈曲部までの距離Ｌ１を算出する（ステップＳ１３）。例えば、計測部１２は、ステップＳ１２で特定した受光時間に光速を乗じた値を２で除算して距離Ｌ１を算出する。

次に計測部１２は、記憶部１４から距離Ｌ２を読み出し、距離Ｌ１から距離Ｌ２を減算して巻き取り残長Ｌ３を算出する（ステップＳ１４）。計測部１２は、算出した巻き取り残長Ｌ３を、制御部１３へ出力する。例えば、制御部１３は、巻き取り残長Ｌ３が所定値より小さくなると巻き上げ速度を減速し、巻き取り残長Ｌ３が０になるとケーブル２の巻き取りを停止するように巻上げ機４の動作を制御する。

本実施形態によれば、ケーブル２の表面へのマークを必要とせず、ケーブル２の巻き取り残長Ｌ３を監視することができる。これにより、ケーブル２の表面への付着物やこすれ等の影響を受けない、信頼性の高いケーブル巻き取り残長Ｌ３の監視が可能となる。また、センサ１の回収を短時間で自動化することができる。また、センサ１に光パルス試験機６を設ける必要があるが、プーリー３を新たに導入する必要が無い。

なお、第二実施形態の構成においても、計測部１２－２は、第一実施形態と同様の処理を行って巻き取り残長Ｌ３を算出してもよい。つまり、計測部１２－２は、プーリー３による屈曲部における後方散乱光の受光時間を特定する（図４のＳ２）。また、計測部１２－２は、巻上げ機４側の反射光の受光時間を特定する（図４のＳ３）。そして、計測部１２－２は、プーリー３によって形成されたケーブル２の屈曲部からケーブル２の巻上げ機４側端部までの距離Ｌ４を算出する（図４のＳ４）。距離Ｌ４を、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。例えば、計測部１２－２は、Ｓ３で特定した受光時間からＳ２で特定した受光時間を減算して時間差を算出し、その時間差に光速を乗じた値を２で除算して距離Ｌ４を算出する。次に計測部１２－２は、距離Ｌ４に基づいて、巻き取り残長Ｌ３を算出する（図４のＳ５）。例えば、計測部１２－２は、ケーブル２の全長から距離Ｌ４と距離Ｌ２を減算して巻き取り残長Ｌ３を算出する。これにより、巻き取り残長Ｌ３を計測することができる。

図８は、計測装置の最小構成を示す図である。
計測装置３０は、少なくとも計測部３１を備える。
例えば、第一実施形態で説明したように、計測部３１は、光が導通可能なケーブルの端部から可変な位置に屈曲部が設けられる前記ケーブル内に前記ケーブルの一方の端部から発射した光について、前記光を発射してから前記ケーブルの他方の端部で反射される反射光を検出するまでの第１時間と、前記光を発射してから前記屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの第２時間と、の差に基づいて、前記一方の端部又は前記他方の端部から前記屈曲部までの長さを計測する。
また、例えば、第二実施形態で説明したように、計測装置３０は、光が導通可能なケーブルの一方の端部が巻上げ機に接続され、所定の位置に設置されたプーリーによって方向を変更して送り出された前記ケーブルを、前記ケーブルの他方の端部が前記プーリーから所定の距離となるまで巻き取る巻き取り装置において、前記ケーブルの巻き取り残量を計測する計測装置であって、計測部３１は、前記他方の端部から光を発射してから、前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの時間に基づいて、前記巻き取り残量を計測する。

図９は、制御装置と計測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える。上述の制御装置１０、１０－１と計測装置１０－２は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各機能部の動作は、プログラムの方式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。

なお、少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、入出力インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１００、１００－１・・・ケーブル巻き取り装置
１・・・センサ
２・・・ケーブル
３・・・プーリー
４・・・巻上げ機
５・・・光ファイバ
５－１・・・ケーブル
６・・・光パルス試験機
１０、１０－１・・・制御装置
１０－２・・・計測装置
１１・・・取得部
１２、１２－２・・・計測部
１３・・・制御部
１４・・・記憶部
１５－１、１５－２・・・通信部
９００・・・コンピュータ
９０１・・・ＣＰＵ
９０２・・・主記憶装置
９０３・・・補助記憶装置
９０４・・・入出力インタフェース
９０５・・・通信インタフェース

Claims

センサを取り付けたケーブルを水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置であって、
光が導通可能なケーブルと、
前記ケーブルの巻上げ機と、
前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、
前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ前記水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられた前記センサと、
前記ケーブルの端部のうち、前記第１端部の反対側の端部である第２端部に設けられ、前記第２端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、
前記ケーブルの前記第２端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光と反射光を検出する検出器と、
計測部と、
前記巻上げ機を制御する制御部と、
を備え、
前記計測部は、前記第２端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから前記第１端部に取り付けられた前記センサで反射される反射光を検出するまでの第１時間と、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの第２時間と、の差に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、
制御部は、前記計測部によって計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する、
ケーブル巻き取り装置。
センサを取り付けたケーブルを水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置であって、
光が導通可能なケーブルと、
前記ケーブルの巻上げ機と、
前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、
前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ前記水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられた前記センサと、
前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、前記第１端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、
前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光と反射光を検出する検出器と、
計測部と、
前記巻上げ機を制御する制御部と、
を備え、
前記計測部は、前記第１端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから、前記第１端部の反対側の端部である第２端部で反射される反射光を検出するまでの第１時間と、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの第２時間と、の差に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、
制御部は、前記計測部によって計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する、
ケーブル巻き取り装置。
前記計測部は、前記光の強度が、所定の第１強度以下に低下することを検出することによって前記第１時間を検出し、前記光の強度が、前記第１強度以下の状態から所定の第２強度以上に上昇することを検出することによって前記第２時間を検出する、
請求項１又は請求項２に記載のケーブル巻き取り装置。
センサを取り付けたケーブルを水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置であって、
光が導通可能なケーブルと、
前記ケーブルの巻上げ機と、
前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、
前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ前記水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられた前記センサと、
前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、前記第１端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、
前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光を検出する検出器と、
計測部と、
前記巻上げ機を制御する制御部と、
を備え、
前記計測部は、前記ケーブルの前記第１端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの時間に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、
制御部は、前記計測部によって計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する、
ケーブル巻き取り装置。
光が導通可能なケーブルと、前記ケーブルの巻上げ機と、前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられたセンサと、前記ケーブルの端部のうち、前記第１端部の反対側の端部である第２端部に設けられ、前記第２端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、前記ケーブルの前記第２端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光と反射光を検出する検出器と、を備える、前記センサを取り付けた前記ケーブルを前記水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置の制御方法であって、
前記第２端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから前記第１端部に取り付けられた前記センサで反射される反射光を検出するまでの第１時間と、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの第２時間と、の差に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、
計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する、
制御方法。
光が導通可能なケーブルと、前記ケーブルの巻上げ機と、前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられたセンサと、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、前記第１端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光と反射光を検出する検出器と、を備える、前記センサを取り付けた前記ケーブルを前記水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置の制御方法であって、
前記第１端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから前記第１端部の反対側の端部である第２端部で反射される反射光を検出するまでの第１時間と、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの第２時間と、の差に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、
計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する、
制御方法。
光が導通可能なケーブルと、前記ケーブルの巻上げ機と、前記巻上げ機から送り出される前記ケーブルの長さが所定の長さとなる位置に設けられる前記ケーブルを吊り下げるプーリーと、前記ケーブルの端部のうち、前記プーリーによって吊り下げられ水中に投入される側の端部である第１端部に取り付けられたセンサと、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、前記第１端部から前記ケーブル内に光を発射する光源と、前記ケーブルの前記第１端部に設けられ、発射された前記光の後方散乱光を検出する検出器と、を備える、前記センサを取り付けた前記ケーブルを前記水中に投入し、回収するケーブル巻き取り装置の制御方法あって、
前記ケーブルの前記第１端部から前記光源が発射した光について、前記光を発射してから前記プーリーによって方向を変更されることによって形成される前記ケーブルの屈曲部で生じる後方散乱光を検出するまでの時間に基づいて、前記第１端部から前記屈曲部までの長さを計測し、
計測された前記長さが所定の第１長さになると、前記ケーブルの巻き上げ速度を減速し、計測された前記長さが所定の第２長さになると前記ケーブルの巻き上げを停止する、
制御方法。