(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトコンベアの異常を監視するためのシステムであって、
ベルトコンベアに対してレーザ光を照射する、ラインレーザと、
前記レーザ光の照射によってベルトコンベア上に描かれた輪郭線を、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度から撮影する、デジタルカメラと、
前記デジタルカメラによる撮影データに基づいて、ベルトの損傷程度を判定する、解析装置と、
を少なくとも備え、
前記解析装置は、
前記撮影データから、ベルトの傷の位置、貫通の有無、大きさおよび深さを少なくとも含む損傷データを生成する、検出手段と、
前記損傷データが所定の条件を満たす場合に警報を通知する、判定手段と、
を少なくとも有し、
前記検出手段は、
生成した損傷データのうち、傷の大きさが一定以上である損傷データのみを前記判定手段に送信し、
前記判定手段は、
ベルトの傷の位置が耳部であるか否かによって、少なくとも傷の大きさの閾値を変更可能に構成し、かつ、
ベルトの傷が貫通している際に、傷の深さによる判定を行わない、
ことを特徴とする、
ベルトコンベア監視システム。
【請求項２】
前記検出手段が、
傷の形状図を、近似する円形、楕円形または多角形に置き換え、
置き換え後の形状から最も長い直線の長さを、傷の大きさとする、
ことを特徴とする、
請求項１に記載のベルトコンベア監視システム。
【請求項３】
前記ラインレーザによるレーザ光の照射箇所の手前に設けて、前記ベルトを清掃する、清掃装置と、
前記ラインレーザによるレーザ光の照射箇所を遮光状態とする、遮光部と、
をさらに備え、
前記清掃装置による清掃箇所および前記ラインレーザによるレーザ光の照射箇所を、前記ベルトコンベアの復路に設けたことを特徴とする、
請求項１または２に記載のベルトコンベア監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトコンベアの異常を監視するためのシステムに関し、より詳細には、ベルトコンベアの損傷を検知し、この損傷によるメンテナンスの要否を判定するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの掘削作業では、長距離のベルトコンベアがずり搬出に利用される。
このとき、ベルトの蛇行や、ずり、異物等によって、ベルトが損傷する場合がある。これらの損傷を放置したままだと、ベルト切れやずりこぼれを引き起こし、その修復のためにベルトコンベアの稼働率は大きく低下してしまう。
そこで、このような兆候を早期に発見して予防保全を行う必要がある。
【０００３】
ベルトコンベアの監視システムとして、以前、出願人は以下の特許文献１に記載のシステムを開発した。
この監視システムは、ベルトに設けたマーカを基準に、マーカから損傷箇所までのベルト長を算出することで、損傷箇所の位置を特定し、さらにベルトの表面に光を照射して損傷箇所の陰影を検出することで、損傷箇所の検出精度の向上を図ったシステムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５５９９６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献１に記載の監視システムでは、損傷箇所の有無と、該損傷箇所の位置を検出することができる。そして、その損傷箇所が早急なメンテナンスを要するものか否かを判断できると、さらなる利便性の向上が期待できる。
【０００６】
本発明は、検出した損傷箇所がメンテナンスを要するか否かを自動的に判定可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決すべくなされた本願の第１発明は、ベルトコンベアの異常を監視するためのシステムであって、ベルトコンベアに対してレーザ光を照射する、ラインレーザと、前記レーザ光の照射によってベルトコンベア上に描かれた輪郭線を、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度から撮影する、デジタルカメラと、前記デジタルカメラによる撮影データに基づいて、ベルトの損傷程度を判定する、解析装置と、を少なくとも備え、前記解析装置は、前記撮影データから、ベルトの傷の位置、貫通の有無、大きさおよび深さを少なくとも含む損傷データを生成する、検出手段と、前記損傷データが所定の条件を満たす場合に警報を通知する、判定手段と、を少なくとも有し、前記検出手段は、生成した損傷データのうち、傷の大きさが一定以上である損傷データのみを前記判定手段に送信し、前記判定手段は、ベルトの傷の位置が耳部であるか否かによって、少なくとも傷の大きさの閾値を変更可能に構成し、かつ、ベルトの傷が貫通している際に、傷の深さによる判定を行わないことを特徴とする。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記検出手段が、傷の形状図を、近似する円形、楕円形または多角形に置き換え、置き換え後の形状から最も長い直線の長さを、傷の大きさとすることを特徴とする。
ことを特徴とする。
また、本願の第３発明は、前記第１発明または第２発明において、前記ラインレーザによるレーザ光の照射箇所の手前に設けて、前記ベルトを清掃する、清掃装置と、前記ラインレーザによるレーザ光の照射箇所を遮光状態とする、遮光部と、をさらに備え、前記清掃装置による清掃箇所および前記ラインレーザによるレーザ光の照射箇所を、前記ベルトコンベアの復路に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、以下に記載する効果を奏する。
（１）損傷箇所の状態を高精度に把握できる。
本発明では、被搬送物の断面積の算出の分解能精度が、カメラの解像度によって決まる。例えばベルトコンベアの幅を１ｍとし、デジタルカメラの画素数を１０００万画素と仮定した場合、１ピクセルあたりの長さとして１ｍｍ以下を確保できる計算となる。したがって、従来方法と比較してより高精度に、損傷箇所の状態把握が可能となる。
（２）ベルトコンベアの稼働率低下を抑制できる。
ベルトコンベアを稼働した状態を維持したまま、メンテナンスの要否を自動的に判定できる。よって、ベルトコンベアを過剰に止める必要が無くなる。
（３）判定精度が安定する。
損傷箇所を画像処理し、損傷箇所の状態（大きさ／深さ）を定量化するため、メンテナンスを要する傷か否かを判定する精度が安定する。
（４）判定処理の負荷制御が可能となる。
検出手段が、一定の条件を満たす損傷データのみを判定手段に送信することで、判定手段での判定処理の対象とする損傷データを、必要最小限の範囲まで絞り込むことができ、判定手段の負荷を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施例に係る監視システムの概略構成図
【図２】レーザ光の照射による輪郭線の軌跡を示すベルトの断面図
【図３】撮影データから損傷データを生成する際の概念図
【図４】損傷データに基づく判定処理の一例を示すフローチャート（１）
【図５】損傷データに基づく判定処理の一例を示すフローチャート（２）
【図６】本発明の第２実施例に係る監視システムの概略構成図
【図７】本発明の第３実施例に係る監視システムの概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る監視システムの実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
＜１＞全体構成
図１は、本発明に係る監視システムの第１実施例を示す概略構成図である。
本発明に係る監視システムは、被搬送物Ｘを搬送するベルトコンベアＡに設置するシステムである。
本実施例に係る監視システムは、ラインレーザ１０と、デジタルカメラ２０と、解析装置３０とを少なくとも備えて構成する。
以下、各構成要素の詳細について説明する。
【００１２】
＜２＞ラインレーザ
ラインレーザ１０は、ベルトコンベアＡのベルトＡ１の表面に輪郭線１２を描くための装置である。
本実施例では、ラインレーザ１０は、ベルトコンベアＡの下方に設けており、ベルトコンベアＡの復路側のベルトＡ１に対してレーザ光１１を照射するように配置している。
レーザ光１１の照射方向θ１は、水平方向を０°（１８０°）としたとき、０°＜θ１＜１８０°の範囲で適宜決定する。
本実施例では、レーザ光１１の照射方向を鉛直方向（９０°）としている。
レーザ光１１は、常に照射する態様としても良いし、デジタルカメラ２０の撮影時にのみ照射する態様としてもよい。
【００１３】
＜２．１＞輪郭線の一例
図２に、レーザ光の照射による輪郭線の軌跡を示す。
まず、ベルトコンベアＡの復路側のベルトＡ１に対して、該ベルトの下方に設けたラインレーザ１０から、レーザ光１１を略鉛直方向に向けて照射する。
ベルトＡ１の表面には、照射したレーザ光１１によって輪郭線１２が描かれる。
この輪郭線１２の軌跡が、損傷していないベルトＡ１にレーザ光１１を照射した場合の輪郭線の軌跡（通常時の軌跡）から外れている場合には、ベルトに損傷箇所（以下、単に「傷Ａ２」ともいう。）がある状態であることがわかる（図２（ａ））。
また、傷Ａ２がベルトＡ１を貫通している場合には、レーザ光１１は貫通部分を通り抜けるため、輪郭線１２は当該箇所で分断したように描かれる（図２（ｂ））。
前記した通常時の軌跡は、後述する解析装置３０において予め登録しておくことができる。
【００１４】
＜２．２＞遮光部の形成
その他、ベルトＡ１でのレーザ光１１の照射部分が、照明装置や日光などのその他の光源と干渉しないよう、照射箇所を遮光状態としておくと好適である。
【００１５】
＜３＞デジタルカメラ
再度図１を参照する。
デジタルカメラ２０は、前記ベルトＡ１の表面に描かれた輪郭線１２を撮影するための装置である。
デジタルカメラ２０は、前記ラインレーザ１０が位置する側から、前記ラインレーザ１０の照射方向と異なる角度から撮影する。
デジタルカメラ２０の画素数は、多ければ多いほど、画像解析の精度が向上する点で好ましいが、解析時間も長くなるため、適切な範囲で決定すれば良い。
【００１６】
＜４＞解析装置
解析装置３０は、ベルトコンベアＡの損傷を判定するための装置である。
解析装置３０は、ＰＣなどの情報処理装置を構成するハードウェアまたはソフトウェア、あるいはこれらの組合せによって実現することができる。
【００１７】
＜４．１＞解析装置の機能
解析装置３０は、前記デジタルカメラ２０で撮影した撮影データに基づいて、損傷データを生成し、前記損傷データが所定の条件を満たす場合に警報を通知する機能を有する。
解析装置３０による情報処理は、デジタルカメラ２０からリアルタイムに撮影データを取得して、損傷データを随時算出しながら判定するように構成してもよいし、前記撮影データを一定範囲蓄積した上で、蓄積部分の損傷データをまとめて算出および判定するように構成してもよい。
【００１８】
＜４．２＞損傷データ
損傷データは、損傷箇所の状態を示す情報である。
本実施例では、損傷データは、傷の場所、傷の大きさ、傷の深さ、貫通の有無などの情報から構成する。
この損傷データの情報を、判定条件に当てはめていくことで、メンテナンスの要否を判定する。
【００１９】
＜４．３＞解析装置の具体例
解析装置３０は、上記した機能または構成を実現するために、以下の二つの手段（検出手段３１、判定手段３２）を少なくとも設けた構成とすることができる。
以下の各手段は、ＰＣなどの情報処理装置を構成するハードウェアまたはソフトウェア、あるいはこれらの組合せによって実現すればよい。
【００２０】
＜４．３．１＞検出手段
検出手段３１は、前記撮影データから、前記損傷データを生成するための手段である。
より詳しく説明すると、まず、検出手段３１は、デジタルカメラ２０の撮影方向と、ラインレーザ１０の照射方向との角度の関係に基づき、撮影データを積分処理などの画像処理を施して、二次元または三次元の傷の形状図を生成する。
この形状図のデータから、前記損傷データを算出する。
損傷データのうち、傷Ａ２の大きさや深さは、傷の形状図から定量化した値を用いても良い。
【００２１】
＜４．３．１．１＞損傷データの生成例
検出手段３１による損傷データの生成方法の一例について以下説明する。
［１］ベルトの幅方向における、傷の場所の特定例
再度図２を参照する。
ベルトＡ１の幅方向における傷Ａ２の場所は、前記した撮影データによって明らかとなる。図２に示すように、撮影データの中央付近はベルトＡ１の幅方向における中央付近に相当するし、撮影データの左右端側に傷がある場合、それはコンベアの幅方向における耳部側に相当する。
このように、撮影データによって、傷がベルトの中央側にあるのか、耳部側にあるのかを特定することができる。
【００２２】
［２］傷の大きさの定量化例
傷Ａ２の大きさを定量化する方法としては、例えば傷の形状図を、該傷Ａ２に近似する形状（円形、楕円形、多角形）に置き換え、該置き換え後の形状から最も長い直線（円形における直径、楕円における長軸、四角形における対角線など）の長さを傷の大きさとする方法がある。
図３（ａ）は、傷Ａ２の平面形状を示している。
この傷Ａ２を、該傷Ａ２の形状に近似する楕円（近似形状Ａ３）に置き換え、該近似形状Ａ３の長軸の長さを、傷の大きさＬとして定量化している。
【００２３】
［３］傷の深さの定量化例
傷Ａ２の深さを定量化する方法としては、例えば撮影データを解析して求める方法がある。
図３（ｂ）は、傷Ａ２の断面形状を示している。
図３（ｂ）では、撮影データ中の傷部分においてベルトの表面から最も深い箇所との距離を傷の深さＨとして定量化している。
なお、傷がベルトを貫通している場合には、傷の深さを導くことはできない。
【００２４】
＜４．３．１．２＞損傷データの送信
検出手段３１で生成した損傷データは、後述する判定手段３２へと送信する。
このとき、損傷データの全てを判定手段３２に送信してもよいし、検出手段３１上で、所定の大きさ未満の傷を予めフィルタリングし、判定手段３２に送信しないように構成してもよい。
【００２５】
＜４．３．２＞判定手段
判定手段３２は、前記検出手段３１によって生成した損傷データを取得し、該損傷データが所定の条件を満たす場合に、警報を通知するための手段である。
検出手段３２による損傷データの判定方法に用いる条件分岐の一例について、図４，５に示すフローチャートを参照しながら以下説明する。
【００２６】
［１］傷の場所に基づく条件分岐（Ｓ１００）
傷Ａ２の場所がベルトＡ１の耳部にあるか否かによって条件分岐することができる。
これは、傷Ａ２が耳部にあるときは、傷Ａ２がベルトコンベアＡのサイドフレーム（図示せず）にあたるなどして成長しやすいため、耳部以外の場合よりもメンテナンスを要する条件を厳しく設定するためである。
【００２７】
［２］傷の貫通の有無に基づく条件分岐（Ｓ２００，Ｓ２１０）
傷Ａ２がベルトＡ１を貫通しているか否かによって条件分岐することができる。
これは、傷Ａ２がベルトＡ１を貫通している時には、以後、傷の深さＨによる条件判定が使用できないためである。
【００２８】
［３］傷の深さに基づく条件分岐（Ｓ３１０，Ｓ３２０）
傷の深さＨが一定の閾値（Ｔ）を超えるか否かによって、条件分岐することができる。
これは、傷の深さＨによって、後述する傷の大きさＬの閾値を変更する場合があるからである。
【００２９】
［４］傷の大きさに基づく条件分岐（Ｓ３００，Ｓ４００〜Ｓ４３０）
傷の大きさＬが一定の閾値（Ｂ１〜Ｂ６）を超えるか否かによって、条件分岐することができる。
これは、傷の大きさＬによって、メンテナンスを要するため警報を通知するか、現状維持（放置）とするかを決定するためである。
【００３０】
このように、本発明に係る監視システムは、ラインレーザ１０、デジタルカメラ２０および解析装置３０を少なくとも有して構成することにより、ベルトＡ１の傷の状態を高精度に把握することができる。
また、ベルトコンベアＡを稼働した状態を維持したまま、メンテナンスの要否を判定できるため、ベルトコンベアＡの稼働率を不当に低下させることもない。
【００３１】
＜５＞その他の装置
本発明に係る監視システムは、その他、以下の装置を設けることもできる。
＜５．１＞移動量センサ
移動量センサ４０は、ベルトコンベアＡの移動量（搬送速度）を検知可能な装置である。
移動量センサ４０は、公知の部材を用いれば良く、詳細な説明は省略する。
移動量センサ４０によるベルトコンベアＡの移動量（搬送速度）を把握できると、デジタルカメラ２０の撮影間隔と合わせて、搬送方向側の傷の長さの特定が可能となる。
また、前記した特許文献１に記載のマーカと組み合わせて、ベルトＡ１の搬送方向側における傷の位置を特定することもできる。
【００３２】
＜５．２＞通知手段
通知手段は、解析装置３０から通知される警報を表示するための装置である。
通知手段は、特に図示しないが解析装置３０に接続したディスプレイなどを用いる事ができる。
【実施例２】
【００３３】
図６に、第２実施例に係る監視システムの概略構成図を示す。
本実施例では、ラインレーザ１０を照射する箇所の手前に、ベルトＡ１の清掃装置５０を設けている。この清掃装置５０には、スクレーパなどを用いることができる。
本実施例によれば、ベルトＡ１に被搬送物Ｘの残りが付着していることによる傷の有無や形状の誤認識などの問題を防止することができる。
【実施例３】
【００３４】
図７に、第３実施例に係る監視システムの概略構成図を示す。
本実施例では、ラインレーザ１０を照射する箇所の近傍に、ベルトの撓み防止機構６０を設けている。この撓み防止機構６０には、復路のベルトＡ１を支持する架台などを用いることができる。
本実施例によれば、ベルトＡ１のたわみによる測定誤差の影響を除去することができる。
【実施例４】
【００３５】
本発明に係る監視システムは、ラインレーザ１０およびデジタルカメラ２０をベルトコンベアＡの上方に設け、ベルトコンベアＡの往路側でベルトＡ１の傷を検出するように構成してもよい（図示せず）。
本実施例によれば、ベルトコンベアＡで被搬送物Ｘを搬出している状態では傷Ａ２の検出精度に乏しくなるものの、ベルトコンベアＡを空運転した状態であれば、前記した実施例と同等の検出精度を維持することができる。
同様に、実施例１乃至３に示した監視システムは、ラインレーザ１０およびデジタルカメラ２０をベルトコンベアＡの下方に設け、復路側でベルトＡ１の傷を検出しているが、本発明は、前記構成に限らない。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ    ベルトコンベア
Ａ１  ベルト
Ａ２  傷
Ｘ    被搬送物
Ｌ    傷の大きさ
Ｈ    傷の深さ
１０  ラインレーザ
１１  レーザ光
１２  輪郭線
２０  デジタルカメラ
３０  解析装置
３１  検出手段
３２  判定手段
４０  移動量センサ
５０  清掃装置
６０  撓み防止機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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