(57)【要約】【課題】本発明は、汚れの程度を判定して、短時間で自動的に清掃することができる光学装置の光学窓ガラスの清掃装置を提供することを目的とする。【解決手段】光学窓ガラス４ａの汚れを検出する汚れ検出カメラ１ｃ及び汚れ判定部２とによって汚れの程度を判定し、光学窓ガラス表面４ａに沿って移動させる移動手段３Ａに搭載されたワイパー機構部３Ｂ及びスクレイパー清掃機構部３Ｃとを備えた清掃機構部３と、前記光学窓ガラス４ａを備えた光学装置の制御部５の出力が清掃可能の状態で、且つ汚れ判定手段２の汚れが所定の値以上であることを判断するとともに、且つ清掃方法を清掃機構部３に選択指令する清掃制御部７とから構成されたことを特徴とする光学窓ガラスの清掃装置。【選択図】  図１
2004230315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学窓ガラスの汚れを検出する汚れ検出手段と、
前記光学窓ガラスの表面を清掃する複数の異なる清掃態様を備えた清掃手段と、
前記光学窓ガラスの前記清掃手段による清掃態様の選択及び清掃タイミングを制御する清掃制御手段とを
備えたことを特徴とする光学窓ガラスの清掃装置。
【請求項２】
前記汚れ検出手段は前記光学窓ガラスの反射光または透過光の光量の変化または光学窓ガラス面の画像信号から汚れの程度を判定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の光学窓ガラスの清掃装置。
【請求項３】
前記清掃手段は、前記光学窓ガラスの清掃表面に沿って往復移動する移動機構と、
前記移動機構に搭載され前記光学窓ガラスの汚れを拭き払うワイパー機構と、
前記移動機構の移動方向の先端部に固定配置され、洗浄液及びエアーを移動方向に加圧噴射するノズル及び前記光学窓ガラスに加圧接触されるスクレイパーによって汚れを擦り払うスクレイパー機構とを、
備えたことを特徴とする請求項１記載の光学窓ガラスの清掃装置。
【請求項４】
前記光学窓ガラスのワイパー機構は、当該ワイパー機構がワイピングする方向に前記光学窓ガラスの表面に沿って配置された案内バーと、
正逆回転するモータによって回転するアームと当該アームが回転することにより前記案内バーにガイドされて往復移動するワイパー駆動部と、
前記ワイパー駆動部先端に取り付けられ、前記光学窓ガラスの表面と加圧接触状態で回転するブラシとを
備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学窓ガラスの清掃装置。
【請求項５】
前記清掃制御手段は、前記汚れ検出手段の出力によって前記ワイパー機構とスクレイパー機構による清掃の動作を選択し、前記清掃手段を動作させるように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の光学窓ガラスの清掃装置。
【請求項６】
光学窓ガラスの汚れの程度を判定する汚れ検出手段と
前記光学窓ガラスの清掃表面に沿って往復移動する移動手段と、
前記移動手段に搭載され前記光学窓ガラスの汚れを拭き払うワイパー機構と、前記移動手段の移動方向の先端部に固定配置され、洗浄液及びエアーを移動方向に噴射するノズル及び前記光学窓ガラスに加圧されたスクレイパー機構と、
前記汚れ検出手段の出力によって前記清掃手段の動作を制御する清掃制御手段とを
備えたことを特徴とする光学窓ガラスの清掃装置。
【請求項７】
清掃手段によって光学窓ガラスの汚れを自動的に清掃する清掃方法であって、
前記光学窓ガラスの清掃可否の状態及び汚れの程度を判定し、
汚れの程度によって汚れを吹き払うワイパー清掃と、汚れを擦り払うスクレイパー清掃とをえ組み合わせるとともに、且つこれらの動作時間を制御し、
前記清掃手段によって清掃した後の汚れの程度が所定の値以上であったときに洗浄液またはエアーを噴射して清掃を繰り返すようにしたことを特徴とする光学窓ガラスの清掃方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学手段により被測定対象物の形状等を測定する装置において、光学装置に内蔵される光源部の光学窓ガラスや、検出カメラを内蔵する検出部の光学窓ガラスの汚れを清掃する光学窓ガラスの清掃装置及びその清掃方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学装置を正常な状態で使用するためには、適切な光学窓ガラスの清掃が必要である。特に製造現場に設置される光学装置においては、設置される環境条件に適合する清掃方法が必要とされる。
【０００３】
鉄鋼の圧延工場に設置される光学装置においては、オイルミストや、スケールの飛散があり、この環境に置かれる光学窓ガラスは定期的な清掃が必要である。例えば、このような環境に置かれる光学装置として図５に示す鋼板の形状測定装置がある。
【０００４】
この装置は、高速で圧延される鋼板５０の形状を光学的に測定する装置で、図５（ａ）は設置状態の正面図、同図（ｂ）は鋼板５０の移動方向の側面から見た側面図である。この形状測定装置は、鋼板上部に配置される検出部５１と鋼板下部に設置される光源部５２とから構成される。
【０００５】
この装置は、鋼板５０の下部に配置された棒状光源５２ａを内蔵しする光源部５２によって照射して鋼板５０の影を作り、この影を鋼板上部の検出部５１に内蔵されたＣＣＤカメラ５１ａ、５１ｂで撮像し、鋼板５０の形状を高速で測定するものである。
【０００６】
通常、この装置の検出部５１の保守は、図５（ａ）に示す様に、運転中においてはＸ１の位置に設定されているが、保守時にはＸ０の位置に退避させる。
【０００７】
この形状測定装置の測定精度や測定誤差を避けるためには、検出部５１及び光源部５２の夫々の光学窓ガラス５１ｃ、５２ｃの汚れが所定の範囲以下となるように定期的に清掃することが必要である。この場合、光学窓ガラスの清掃は、退避位置Ｘ０に移動して行っている。
【０００８】
従来は、図５（ｂ）に示すように光学窓ガラス５１ｃ、５２ｃの上部側面には汚れ防止のパージ機構５２ｂを備えて、常時加圧エアーをパージしたり、間欠的に洗浄水を垂れ流ししたりすることによって汚れが付着しないように清掃していたが、落下する圧延油、汚れた水滴及びスケールの落下等によって、長期間使用すると汚れが付着してしまうため保守員が定期的に布等による拭き取り清掃を行っていた。
【０００９】
しかしながら、このような従来のパージ機構５２ｂによる清掃においては、汚れの状態が測定に影響しないのか否かを知ることができない。
【００１０】
このような光学窓ガラス５１Ｃに関しては、窓ガラスの面積を小さくして汚れを防ぐ方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
また、昼夜連続運転されている装置の保守時間は限られ、且つ多数の設備の保守時間は同時に平行して行う必要があり、保守員の負担になっていた。更に、稼動中の設備における現場作業となるために、最近では保守作業時の安全からも清掃の自動化の要望があるが、かかる要望を実現するための手段は知られていない。
【００１２】
【特許文献１】
実公昭６３−１３４２２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した様に、製造現場に設置された光学装置の窓ガラスの清掃は、汚れの程度が自動的に判断できないため、清掃間隔を経験的に判断して、定期的に清掃して運転している。このため、清掃不良の状態で装置を使用する場合もあり、装置の測定精度の悪化から品質問題の発生も避けることができない。
【００１４】
また、汚れがひどい環境に置いては清掃頻度も高くなり、限られた作業時間内に清掃作業を行うことが保守員の負担になっていた。さらに、現場作業であるため安全面からも問題があった。
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、汚れ程度を判定し、短時間で容易に自動的に清掃することができる光学窓ガラスの清掃装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光学窓ガラスの清掃装置は、光学窓ガラスの汚れを検出する汚れ検出手段と、前記光学窓ガラスの清掃手段と、前記光学窓ガラスの前記清掃手段による清掃方法と清掃タイミングを制御する清掃制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
従って、本発明によれば、光学窓ガラスの汚れの程度を判定し、光学窓ガラスの表面を短時間で移動して清掃できる。また、清掃手段は洗浄水、エアーを加圧して噴射し、吹き払い清掃及び擦り払い清掃を制御することができるので付着した汚れも清掃できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図４を参照して説明する。先ず、清掃対象となる光学装置の光学窓ガラス４ａの配置を、図２を参照して説明する。
【００１９】
図２（ａ）は光学装置の検出部１と光源部４の正面図で、同図（ｂ）はその側面図である。この光学装置は、例えば、鋼板の圧延ラインに設置される形状測定装置で、圧延される鋼板１０の下部に光源部４を配置し、鋼板１０の影を検出部１内の検出カメラ１ａ、１ｂで撮像して、その形状を測定するものである。
【００２０】
検出カメラ１ａ、１ｂは鋼板１０の移動する方向ｚの設置寸法を小さくしておく必要があるため、通常、線走査型のＣＣＤカメラが採用される。そのため光源部４の照射光の形状は矩形形状とされ、鋼板１０の移動する方向ｚに短く幅方向ｘに長いものが要求される。
【００２１】
このことから、光源部４内の光源４ｂとして棒状の蛍光灯等が使用され、この清掃対象である光学窓ガラス４ａは、鋼板１０の幅方向に長い大型の形状となる。この光学窓ガラス４ａは汚れを払落ししやすいように水平面ｘｚに対して傾斜して設定される。
【００２２】
このように清掃対象であるこの光学窓ガラス４ａは、大型の平面形状のものであって、この清掃は、図２（ａ）に示す様に光学装置の検出部１を保守可能な方向ｘに装置を退避させて、装置の休止時間に短時間で自動的に清掃を行う必要があることを想定して説明する。
【００２３】
次に図１を参照して本発明の構成を説明する。前述したように光学窓ガラス４の清掃装置の構成は、光学装置の検出部１内に設置される汚れ検出カメラ１ｃとこの汚れ検出カメラ１ｃの出力から汚れを判定する汚れ判定部２、光源部４の光学窓ガラス４ａの汚れを清掃する清掃機構部３及びこの清掃機構部３を制御する清掃制御部７とから構成される。
【００２４】
次に各部の構成について説明する。汚れ検出カメラ１ｃは図１に示す様に検出部１内に設けても良いし、検出部外に独立して専用のカメラとして設けてもよい。さらには光学装置の検出カメラ１ａ、１ｂを利用して検出しても可能である。
【００２５】
汚れ判定部２は、汚れ検出カメラ１ｃによる光学窓ガラス４ａを透過した考量の変化または光学窓ガラス４ａの画像信号から光源部４の光学窓ガラス４ａの汚れ状態を判定するもので、汚れ状態の要求判定精度に応じて所定の精度に設定し汚れの程度を判定する。
【００２６】
清掃機構部３は、光学窓ガラス４ａの表面に沿って移動しながら清掃するための移動機構部３Ａと、この移動機構部３Ａに搭載され、拭き払い清掃するためのワイパー機構部３Ｂ及びスクレイパー機構部３Ｃとから構成される。
【００２７】
詳細を後述するワイパー機構部３Ｂは、矩形形状の光学窓ガラス４ａの長軸方向ｘと直交する方向で往復移動し、且つ回転するブラシによって汚れを拭き取るもので、スクレイパー機構部３Ｃは、ナイフエッジ形状のスクレイパーによって洗浄液を噴射して汚れを擦り落とすものである。
【００２８】
清掃制御部７は、清掃汚れ判定部２の出力及び清掃対象である光学装置の制御部５の運転状態出力から光学窓ガラス４ａが清掃可能な状態にあるか否かを判断し、且つ清掃機構部３のワイパー機構部３Ｂ及びスクレイパー機構部３Ｃによる清掃動作を制御する。
【００２９】
次に、清掃機構部３の詳細について図３を参照して説明する。図３（ａ）は清掃機構部３の平面図、同図（ｂ）はその断面図で、同図（ｃ）はワイパー機構部３Ｂを同図（ｂ）においてＡＡ方向から見た断面図、また同図（ｄ）はスクレイパー機構部３Ｃを同図（ａ）においてＢＢ方向から見た断面図を示す。
【００３０】
同図（ｅ）はスクレイパー機構部３Ｃを（ｄ）図の矢印方向から見たものである。
【００３１】
前述したように、図３に示す様に光学装置の光源部４の光学窓ガラス４ａは大型の矩形形状であって、且つ水平面ｘｚにたいして傾斜させて設定されている。
【００３２】
まず、清掃機構部３の各部の詳細構成を説明する。移動機構部３Ａは、移動台車３３ａ、レール３３ｂ及びモータ３３ｃで構成される。この移動台車３Ａａにはワイパー機構部３Ｂ及びスクレイパー機構部３Ｃを搭載し、モータ３３を正逆回転させてレール３３ｂ上を光学窓ガラス４ａ表面の一端部から他端部まで長軸方向ｘに往復移動する。
【００３３】
この移動台車３Ａの速度は要求される清掃時間によって決められるが、ここで説明する光学装置の場合１０秒乃至２０秒程度で移動が完了する速度に設定される。
【００３４】
ワイパー機構部３Ｂは、図３（ｃ）に示すように光学窓ガラス４ａ表面の汚れを回転しながら拭き払うまたは拭き取る回転ブラシ３４ａとこの回転ブラシ３４ａを光学窓ガラス４ａの表面に沿って吹き払い動作をさせるワイパー駆動部３４ｂとで構成される。さらにこのワイパー駆動部３４ｂはガイド３４ｂ１、このガイド３４ｂ１に沿って所定の速度で回転ブラシ３４ａを往復移動させる正逆転するモータ３４ｂ２及び一端をモータ３４ｂ２に連結され他端を回転ブラシ３４ａに連結したアーム３４ｂ３とから構成される。
【００３５】
回転ブラシ３４ａの材質は化学繊維や綿などが汚れの性状に合わせて選択使用される。
【００３６】
また、スクレイパー機構部３Ｃは、このスクレイパー機構部３Ｃの移動方向の先端部に配置されて、希釈洗浄水及びエアーを長軸方向ｘに所定の量、所定の時間、間欠または連続して噴射する洗浄ノズル３５ａと、光学窓ガラス４ａの汚れをナイフエッジ形状とした先端部が硬質ネオプレンゴム等で構成されたスクレイパー３５ｂで擦り取る構成となっている。
【００３７】
このスクレイパー３５ｂの幅は、光学窓ガラス４ａの短軸方向ｚの清掃範囲をカバーできるものにする。
【００３８】
このスクレイパー３５ｂは図３（ｅ）に示す様に、傾斜した光学窓ガラス４ａ面に対して清掃時には加圧して接触配置され、擦り取った汚れは光学窓ガラス４ａの傾斜している下流方向に排出されるようになっている。また、このスクレイパー３５ｂは使用しないときは光学窓ガラス４ａの表面に接触させない様に持ち上げた状態に設定される。
【００３９】
次に清掃動作を説明する前に、このように構成された光学装置の汚れ判定部２での汚れの判定方法について説明する。例えば、この汚れの判定は、洗浄清掃が必要な「重度の汚れ」か、拭き取りで良い「軽度の汚れ」かを、前記汚れ検出カメラ１ｃの信号と対応づけて予め所定のレベルで設定し比較判定するようにしておく。このとき光源４ｂの劣化も合わせて検出されるが、汚れの進度は光源４ｂの劣化の進度に比べて速いので汚れ判定には支障がない。
【００４０】
前述のように設定された清掃装置による清掃の制御動作について、再び図１及び図４を参照して説明する。光学装置の制御部５から清掃制御部７には「清掃可否」信号が送信される（１０１）。この信号が「清掃可」となり、且つ汚れ判定部２の出力が前述した「重度の汚れ」、「軽度の汚れ」のいずれかが出力されると清掃制御部７は清掃機構部３に対して清掃動作を指令する（１０２）。
【００４１】
この清掃制御部７は汚れ判定部２の出力が「軽度の汚れ」と判定されるとワイパー清掃（１０３）の制御動作をワイパー機構部３Ｂに対して出力する。また、汚れ判定部２の出力が「重度の汚れ」と判定されるとスクレイパー清掃（１０４）の制御動作をスクレイパー機構部３５及びワイパー機構部３４に出力する。
【００４２】
このとき夫々の清掃機構部３は、光学窓ガラス４ａの一方の端部から他方の端部まで光学窓ガラス４ａの表面を方向ｘに前述した移動機構部３Ａによって１０秒乃至２０秒以下程度の時間で移動させ清掃を行う。
【００４３】
夫々の清掃動作が完了すると、再び前述した汚れ検出カメラ１Ｃ及び汚れ判定部２によって清掃後の汚れ状態をチェックする（１０５、１０６）。通常１回の清掃で汚れ状態が所定の値以下となるが充分な清掃に至らない場合は、再び清掃が繰り返される。
【００４４】
以上説明した清掃方法は、ワイパー清掃（１０３）とスクレイパー清掃（１０４）の２種の清掃を単独または組み合わせて動作するようにした。これらの清掃は汚れの状態に対応させてこの清掃機構部３及び清掃制御部７の清掃機能を種々設定することが可能である。
【００４５】
例えば、移動機構部３Ａの移動速度、ワイパー機構部３Ｂの回転ブラシ３４ａの材質及び回転速度、スクレイパー機構部３Ｃのスクレイパーの加圧力及び材質、洗浄液の液質等を組み合わせることによって最適な時間で汚れを清掃する清掃装置とすることが可能である。
【００４６】
本説明では、清掃機構部３を光学窓ガラス４ａの表面に沿って往復移動させたが、光学窓ガラス４ａを移動させて清掃をすることも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べた様に本発明によれば、汚れの程度を定量的に測定し、ワイパー清掃とスクレイパー清掃を組み合わせて設定できるので、汚れやすい大型の光学窓ガラスであっても短時間で自動的に清掃を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成図。
【図２】光学装置の光学窓ガラスの配置を説明する図。
【図３】本発明の清掃機構部の構造を説明する図。
【図４】本発明の清掃の方法を説明するフロ−図。
【図５】従来の清掃方法の説明図。
【符号の説明】
１  検出部
１ａ、１ｂ  検出カメラ
１ｃ  汚れ検出カメラ
２  汚れ判定部
３  清掃機構部
３Ａ  移動機構部
３３ａ  移動台車
３３ｂ  レール
３３ｃ  モータ
３Ｂ  ワイパー機構部
３４ａ  回転ブラシ
３４ｂ  ワイパー駆動部
３４ｂ１  ガイド
３４ｂ２  モータ
３４ｂ３  アーム
３Ｃ  スクレイパー機構部
３５ａ  洗浄ノズル
３５ｂ  スクレイパー
４  光源部
４ａ  光学窓ガラス
４ｂ  光源
５  制御部
７  清掃制御部
５０  鋼板
５１  検出部
５１ａ、５１ｂ  ＣＣＤカメラ
５１ｃ、５２ｃ  光学窓ガラス
５２  光源部
５２ａ  棒状光源
５２ｂ  パージ機構部
【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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