▪▪▪ Elevator Journal No.31 2020 年 10 月号

技術講座

画像処理を用いたワイヤロープ直径計測装置の開発
加 藤充(Mitsuru Kato)
日本オーチス・エレベータ株式会社

野 田 祥 希 (Yoshiki Nota) 庄 司

豊 (Yutaka Shoji)
株式会社 明電舎

エレベーターが設置されているため、その点検作業の時１．はじめに間は台数に応じて長時間化しています。

エレベーターの保守点検作業において、日々の運転により摩耗するワイヤロープの状態を点検管理することはそこで、弊社はワイヤロープの点検作業の効率化を目的

エレベーターの安全性の観点から非常に重要なことでに、ワイヤロープ直径計測装置の開発を行い、エレベーす。エレベーターの保守技術者は、点検時にワイヤロー

ター実機を用いて本装置の有用性を実証しました。

プの外観目視確認とノギスを用いたワイヤロープ直径の２．機器構成測定を行うことで劣化の状態を把握し、ワイヤロープの本装置の機器構成を図2に示します。装置はロープの交換計画を立てています。
エレベーター業界は、近年高層ビルの建設数の増加に撮影を行う撮影部とエレベーターの稼働速度と位置情報伴い、保守作業が長時間化しており、点検効率を求めを取得する入力部、さらに撮影した画像を解析する解析る要望が強くなっています。図1は高層ビル・都市居住部で構成されています。また、装置は1台で複数台のエ協議会（CTBUH）が発行している地上高さ150m以上のビレベーターのロープ直径計測を行うことをコンセプトとルの年間建設数を示したグラフです。このグラフより20しているため可搬式となっています。以下に装置の詳細年前と比較すると近年の建設数は約4倍となり、高層ビについて説明します。

ルの建設数の増加が著しいことが分かります。これに応

まず、ロープ撮影部では、画像撮影用のラインセンサカ

じて、エレベーターも高層階向けのエレベーターに対すメラ2台とロープの前後に設置する前方、後方の2 台のる需要が増加しています。このような高層階向けのエレLED照明で構成されています。ロープ撮影時にはロープベーターは、一般的なエレベーターと比較して昇降距離を前後から挟み込むような形で設置し、ロープの前後や使用しているワイヤロープの本数が増加しているたから照明を照らします。前方のLED照明によりロープのめ、ワイヤロープの点検作業に多くの点検時間を必要と表面状態を鮮明に撮影することができます。また、後方しています。また、高層ビルでは1棟に対して複数台の照明によりロープ以外の背景部分を除去できるため、ロープのシルエットをより明確に撮影することが可能となり、画像処理によるロープ直径計測の精度が向上します。ラインセンサカメラは高周期高解像度にて画像撮影が可能なカメラで、10m/sでエレベーターが昇降した場合においても1.6mmピッチでロープの画像を撮影することができます。また、ラインセンサカメラ2台を左右並列に設置することで、ステレオ方式による距離計測が可能になり、エレベーター昇降中にロープドローする設置条件やロープに揺れが生じた場合においてもロープ直径

図1．高層ビルの年間建設数

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図2．

ワイヤロープ直径計測装置のシステム全体図の計測が可能になります。入力部では画像撮影時のエレ最後に、算出したエッジ情報と距離情報を用いてボベーターの速度情報をエレベーターコントローラから取リューム歪像の補正を行い、画像のピクセル情報得し解析部へ出力します。最後の解析部では、撮影した（pix）から実寸（mm）に変換します。ボリューム歪像

画像の解析を行うと同時に、エレベーターコントローラとはカメラ光学系によって生じる画像の歪みであり、画から取得した情報に応じてラインセンサカメラの撮像周像端付近で撮影されたロープが中心付近で撮影したもの

期を適宜変更することでエレベーターの速度に関係なくと比較して太く間延びしたように撮影される現象です。

常に一定のピッチでロープを撮影することが可能です。

この現象を補正することで画像内の位置に関わらずロープ直径を正確に計測することができます。

３．画像解析手法
ここでは、撮影した画像からロープ直径を計測するま４．精度実験

での解析方法について述べます。

まず、開発した装置を用いてロープ直径計測の精度に

ワイヤロープ直径計測では、まず撮影画像の中からワついて検証しました。ここではエレベーターに使用されイヤロープが撮影された領域を抽出します。画像は後方るロープ直径を想定して作成した円柱を計測対象としま照明の効果によりワイヤロープのシルエットが強調されした。円柱を図3左図のように数字1～36の位置に設置ているためロープ部分は暗く、それ以外が明るく撮影さし、画像解析手法にて計36箇所の円柱の直径を計測するれます。そのため、2値化処理を用いることで容易にワことで、精度評価を行いました。

イヤロープ領域を抽出することができます。

図3右図は計測した全36点の計測値と円柱直径値との誤その後、さらにサブピクセル推定によりワイヤロープ差量を示しています。この結果から開発した装置によるのエッジを高精度で検出します。サブピクセル推定と計測誤差は0.12mm以内であることがわかりました。

は、隣接する画素間でのコントラスト変化に着目することでエッジの検出精度を向上させる手法です。

５．実機検証ワイヤロープの点検位置であるロープ山は、エッジの次に、実際のエレベーターを用いて本装置の有用性を凹凸から自動判定します。

確認しました。8本のワイヤロープのうち1本が極端に外次に、ワイヤロープの振動補正のためにカメラとロー層摩耗したロープを含むエレベーター実機を使用しましプ間の距離計測を行います。距離計測は、ステレオ方式た。そのエレベーターを定格速度で最上階から最下階まで設置した2台のラインセンサカメラから算出したワイで稼働させ、その際に機械室に設置した本装置でロープヤロープのエッジ情報をもとに三角測量の原理を用いての撮影およびロープ直径計測を行いました。

行います。

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図3．

精度実験結果

図4は、エレベーターのかご位置が100m付近で撮像されたロープ（ロープ#4、ロープ#5、ロープ#6）の画像です。ロープ#5に顕著な外層摩耗があることが、撮影した画像から確認できます。
また、図5にロープ直径計測結果を示します。図はエレベーターのかご位置におけるロープ直径を示したグラフです。このグラフは、計測したロープ山部箇所のロープ直径値を約1m毎に平均してプロットしています。
エレベーターのかご位置100m付近のロープ直径をノギスで測定したところ、ロープ#4：22.09mm、ロープ#5：
図4．

21.68mm、ロープ#6：21.80であり、グラフで読み取った複数本のワイヤロープ同時撮影値とほぼ一致していることが確認できました。

６．おわりに
本稿では、ワイヤロープ点検時のロープ直径値計測における作業効率の向上と人為的誤差の削減を目的に開発したワイヤロープ直径計測装置の検証を行いました。2台のラインセンサカメラを用いてワイヤロープの撮影を行い、提案した画像解析手法を用いて解析することで、実環境下で稼働するエレベーターにおいて、鮮明なロープ画像を撮影し、精度良くロープ直径を
図5．

計測することが可能であることを実証しました。今後は、本装置を経年的に劣化していくワイヤロープの寿命予兆に役立てていく所存です。
出典
図1.

高層ビルの年間建設数

高層ビル・都市居住協議会(CTBUH)：世界高層ビルデー
タベース：http://www.skyscrapercenter.com/

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かご位置におけるロープ直径計測結果