CN118900982A - 表面形状测定装置、表面形状测定方法以及带的管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供不必另外设置传感器就能推断带的周向上的测定位置，高精度地测定带的厚度的表面形状测定装置、表面形状测定方法以及带的管理方法。表面形状测定装置(10)是对卷绕于带轮并被驱动为进行环绕的带的表面形状进行测定的表面形状测定装置，具备：带表面测定装置(11)，测定带的表面形状及带轮的表面形状；和控制装置(15)，基于测定出的带及带轮的表面形状的测定数据，运算带的表面形状，控制装置根据带轮的表面形状的测定数据推断带的周向上的测定位置，将带的表面形状的测定数据与测定位置建立对应关系来运算带的表面形状。

Description

表面形状测定装置、表面形状测定方法以及带的管理方法

技术领域

本公开涉及表面形状测定装置、表面形状测定方法以及带的管理方法。本公开特别涉及对卷绕于带轮的带的表面形状进行测定的表面形状测定装置、表面形状测定方法以及带的管理方法。

背景技术

例如作为输送原料等输送物的输送装置，公知有具备卷绕于作为驱动单元的一对带轮的传送带的带式输送机。在带式输送机中，需要管理传送带的厚度，以使传送带不断裂。

这里，例如专利文献1及专利文献2公开一种通过使用线激光器的光切断法来测定传送带的表面的凹凸的装置及系统。

专利文献1：日本特开2020-76767号公报

专利文献2：日本特开2017-32346号公报

这里，专利文献1及专利文献2的技术在测定传送带的厚度时，通过利用反射型位移计识别带的接合部、或者利用移动量传感器检测带的移动量，从而确定传送带的周向上的测定位置。因此，除线激光器之外，还需要设置反射型位移计、移动量传感器等传感器，设置成本高且费工夫。例如根据专利文献1及专利文献2的技术，难以测定多个传送带的厚度。

发明内容

鉴于上述情况而完成的本公开的目的在于提供一种不必另外设置传感器就能推断带的周向上的测定位置，高精度地测定带的厚度的表面形状测定装置、表面形状测定方法以及带的管理方法。

(1)本公开的一个实施方式所涉及的表面形状测定装置为对卷绕于带轮并被驱动为进行环绕的带的表面形状进行测定的表面形状测定装置，具备：

带表面测定装置，测定上述带的表面形状及上述带轮的表面形状；和

控制装置，基于测定出的上述带及上述带轮的表面形状的测定数据，运算上述带的表面形状，

上述控制装置根据上述带轮的表面形状的测定数据推断上述带的周向上的测定位置，将上述带的表面形状的测定数据与上述测定位置建立对应关系来运算上述带的表面形状。

(2)作为本公开的一个实施方式，在(1)的基础上，

在上述带轮形成有凹凸部，

上述控制装置使用上述凹凸部来推断上述测定位置。

(3)作为本公开的一个实施方式，在(2)的基础上，

上述凹凸部是向上述带轮的宽度方向的外侧突出的突起部。

(4)作为本公开的一个实施方式，在(3)的基础上，

上述突起部形成在与上述带轮的表面的高度相同或者比上述带轮的表面的高度高的位置。

(5)本公开的一个实施方式所涉及的表面形状测定方法是对卷绕于带轮并被驱动为进行环绕的带的表面形状进行测定的表面形状测定方法，包括：

测定上述带的表面形状及上述带轮的表面形状；和

基于测定出的上述带及上述带轮的表面形状的测定数据，运算上述带的表面形状，

运算上述带的表面形状包括：根据上述带轮的表面形状的测定数据推断上述带的周向上的测定位置，将上述带的表面形状的测定数据与上述测定位置建立对应关系来运算上述带的表面形状。

(6)本公开的一个实施方式所涉及的带的管理方法基于通过(5)的表面形状测定方法运算出的上述带的表面形状来管理上述带。

根据本公开，能够提供不必另外设置传感器就能推断带的周向上的测定位置，高精度地测定带的厚度的表面形状测定装置、表面形状测定方法以及带的管理方法。

附图说明

图1是表示一个实施方式所涉及的表面形状测定装置的构成例的图。

图2是对通过带表面测定装置测定传送带的表面形状(表面位置)的情形进行例示的图。

图3A是用于说明带轮的倾斜及偏心对传送带的表面形状数据的影响的图。

图3B是用于说明带轮的倾斜及偏心对传送带的表面形状数据的影响的图。

图4是表示一个实施方式所涉及的表面形状测定方法的例子的流程图。

图5A是用于说明对带轮的倾斜的影响进行修正的方法的图。

图5B是用于说明对带轮的倾斜的影响进行修正的方法的图。

图6A是用于说明对带轮的偏心的影响进行修正的方法的图。

图6B是用于说明对带轮的偏心的影响进行修正的方法的图。

图7A是用于对传送带的环绕检测进行说明的图。

图7B是用于对传送带的环绕检测进行说明的图。

图8是用于对传送带的接合部进行说明的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的一个实施方式所涉及的表面形状测定装置、表面形状测定方法以及带的管理方法进行说明。在各图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记。在本实施方式的说明中，针对相同或相当的部分，适当省略或简化说明。

＜表面形状测定装置＞

图1表示本实施方式所涉及的表面形状测定装置10的构成例。图2表示通过表面形状测定装置10的带表面测定装置11测定带式输送机1的传送带30的表面形状的情形。如图2所示，表面形状测定装置10对卷绕于带轮20的传送带30的表面形状进行测定。这里，带轮20是驱动单元的一个例子。另外，传送带30是带的一个例子。表面形状测定装置10是测定被驱动单元向行进方向驱动的带的表面形状的装置。带并不限定于传送带30，但在本实施方式中，说明了带是被带轮20驱动的传送带30。这里，行进方向是带通过来自驱动单元的驱动力而移动的方向。在本实施方式中，行进方向也被称为输送方向或周向。输送方向是装载于正在运转的传送带30的表面31的输送物移动的方向。卷绕于一对带轮20的传送带30被驱动为进行环绕，但周向是指该环绕中传送带30移动的方向。

在带式输送机1中，需要管理传送带30的厚度，以使传送带30不断裂。对于传送带30的厚度而言，能够根据由表面形状测定装置10测定出的表面形状运算传送带30的厚度并进行管理。只要能够高精度地测定表面形状，则能够通过运算准确地得到传送带30的厚度。这里，表面形状是指包括传送带30的表面31的凹凸的形状。例如，在传送带30的表面31中比周围凹陷的部分可以表示传送带30的厚度比周围薄。

如图1所示，本实施方式所涉及的表面形状测定装置10具备带表面测定装置11和控制装置15。控制装置15具有运算装置12和分析装置14。表面形状测定装置10是带表面测定装置11、运算装置12以及分析装置14协作动作来测定传送带30的表面形状的装置。运算装置12根据需要得到传送带运转信息13。传送带运转信息13是关于传送带30的运转及状态的信息，例如从带式输送机1的控制装置得到。带表面测定装置11与控制装置15例如通过LAN(Local Area Network)等网络连接，能够进行通过测定得到的信息(测定数据)的收发。另外，带式输送机1的控制装置可以通过相同的LAN等网络连接。关于表面形状测定装置10的构成要素的详细内容，在后面叙述。

如图2所示，作为表面形状测定装置10的测定对象的传送带30卷绕于带轮20。若带轮20旋转，则传送带30移动，能够输送载置于传送带30的表面31的输送物。这里，传送带30的表面31是传送带30的与带轮20侧的面(内侧的面)相反侧的面(外侧的面)。

这里，在本实施方式中，在带轮20形成有突起部23。突起部23从带轮20的至少一个宽度方向的端部向宽度方向的外侧突出。这里，只要在带轮20形成有成为能够与其他部分区别开的标记的具有凹凸的凹凸部即可。凹凸部的形状没有限定。突起部23是凹凸部的一个例子。

＜带表面测定装置＞

如图2所示，带表面测定装置11除了测定传送带30的表面形状之外，还测定带轮20的表面形状。带表面测定装置11能够通过测定来确定传送带30及带轮20的表面位置。即，可以说表面形状的局部信息为表面位置。因此，以下，关于带表面测定装置11进行的测定，有时记为“测定表面位置”。带表面测定装置11能够在传送带30与带轮20接触的部分同时测定传送带30的表面位置及带轮20的表面位置。在本实施方式中，带表面测定装置11是在与传送带30及带轮20非接触的状态下测定传送带30及带轮20的表面位置的非接触式测定装置。带表面测定装置11在带轮20及传送带30的旋转中进行测定。带表面测定装置11优选测定传送带30的至少输送方向全长的表面位置。

在本实施方式中，带表面测定装置11例如是光切断式形状计那样的激光切断方式的装置。带表面测定装置11通过向传送带30及带轮20照射线状的激光，能够测定传送带30的宽度方向的全长的表面位置。带表面测定装置11针对带轮20能够测定从传送带30的宽度方向端部分别露出的带轮20的宽度方向两端的表面位置。

带表面测定装置11设置于能够从带轮20的斜上方向传送带30照射激光的位置，以便能够在传送带30与带轮20接触的部分同时测定传送带30及带轮20的表面位置。带表面测定装置11可以构成为由设置于地面的保持部件40保持在带轮20的附近。此时，为了准确地测定传送带30的厚度方向，带表面测定装置11设置为激光的照射方向通过带轮20的中心22。带表面测定装置11在与带轮20接触的部分测定传送带30的表面位置，因此传送带30也不会上下摆动，能够测定稳定的姿势的传送带30。另外，能够在相同的位置同时测定传送带30的表面位置和带轮20的表面位置。因此，与用两个测定装置分别测定传送带30和带轮20的表面位置的结构相比，能够减少测定装置的数量，能够根据带轮20的表面位置高精度地修正传送带30的表面位置。

这样，带表面测定装置11进行测定，能够得到传送带30的表面位置的信息和带轮20的表面位置的信息。另外，带表面测定装置11能够得到包括设置在带轮20的端部的突起部23的形状信息的带轮20的表面形状的信息。但是，得到的传送带30的表面位置的信息成为包括带轮20的偏心及倾斜的信息。

这里，作为其他构成例，带表面测定装置11也能够使用不是激光切断方式的装置。但是，带表面测定装置11优选为能够在与传送带30及带轮20非接触的状态下进行测定的非接触式测定装置，以便能够在旋转中测定传送带30及带轮20的表面位置。

＜控制装置＞

控制装置15构成为包括运算装置12和分析装置14。控制装置15基于由带表面测定装置11测定出的带轮20的表面位置，修正传送带30的表面位置，运算传送带30的表面形状。控制装置15可以构成为具备执行运算的处理器和对在运算中使用的数据(例如表面位置的信息)进行存储的存储部。处理器例如是通用的处理器或者为特定的处理定制的专用处理器，但并不局限于它们，能够为任意的处理器。存储部是一个以上的存储器。存储器例如是半导体存储器、磁存储器或光存储器等，但并不局限于它们，能够为任意的存储器。控制装置15例如也可以是计算机。

＜运算装置＞

运算装置12基于作为来自带表面测定装置11的表面位置的信息的测定数据和根据需要取得的传送带运转信息13，运算传送带30的输送方向全长的表面形状。这里，有时将传送带30的输送方向全长称为整周或周向全长。另外，表面形状的运算可以包括求出传送带30的厚度，也可以包括将传送带30的表面31的凹凸例如与二维图建立对应关系来求出。

＜分析装置＞

分析装置14是用于使用带轮20的表面形状及传送带30的表面形状的信息，确定(推断)传送带30的周向上的测定位置，进行传送带30的环绕检测的装置。关于环绕检测的详细内容，在后面叙述。另外，分析装置14从由运算装置12运算出的传送带30的表面形状的信息中除去带轮20的表面位置(偏心及倾斜)的信息，得到传送带30的准确的表面形状。这里，作为除去对象的带轮20的表面位置是带轮20的总宽度(宽度方向全长)的表面位置。分析装置14根据由带表面测定装置11测定出的带轮20的宽度方向两端的表面位置，推断带轮20的宽度方向全长的表面位置。例如如图5A的虚线所示，分析装置14将用直线连接带轮20的宽度方向两端的位置的情况下的直线部分推断为带轮20的表面位置。

＜表面形状测定方法＞

在图3A及图3B中，关于由带表面测定装置11得到的测定数据，将传送带30和带轮20的表面形状显示为灰度。在本实施方式中，表面位置以圆筒形状的带轮20的从中心22起的半径方向为高度方向，作为高度方向的位置(以下“高度”)而得到。关于传送带30的表面位置，将朝向带轮20的半径方向远离中心22的情况表现为高，将靠近中心22的情况表现为低。在图3A及图3B中，宽度方向的中心附近等的黑色部分表示表面位置比白色部分高。图3A是包括带轮20的倾斜及偏心的影响的数据。例如由于偏心的影响，在宽度方向全长上可以看到黑色线状的部分。另外，可以看到在宽度方向上不对称的颜色的分布。图3B是消除了带轮20的倾斜及偏心的影响的数据。在图3B中，没有看到黑色线状的部分及非对称的颜色的分布。通过执行以下说明的修正处理，能够得到图3B那样的传送带30和带轮20的表面形状的数据。

图4是表示本实施方式所涉及的表面形状测定装置10执行的表面形状测定方法的例子的流程图。

表面形状测定装置10在基于从传送带运转信息13得到的信号，判定为传送带30并非处于运转中的情况下待机(步骤S1的“否”)。如果传送带30正在运转中(步骤S1的“是”)，则表面形状测定装置10由带表面测定装置11进行测定(步骤S2)。

表面形状测定装置10在传送带30运转中测定规定时间量的数据。规定时间只要是与传送带30的多圈环绕的量对应的时间即可，并不限定于特定的值。规定时间例如是传送带30旋转一圈的时间×2次的时间(2圈量的时间)。

表面形状测定装置10如果未能够测定规定时间量的数据(步骤S3的“否”)，则继续测定。表面形状测定装置10在测定了规定时间量的数据的情况下(步骤S3的“是”)，结合规定时间量的数据(步骤S4)。

这里，在步骤S3中得到的表面形状数据包括带轮20的表面位置(倾斜及偏心)的影响。因此，表面形状测定装置10分析传送带30的正确的表面形状数据(步骤S5)。表面形状测定装置10基于带轮20的表面位置(倾斜及偏心)来修正传送带30的表面位置，计算消除了带轮20的倾斜及偏心的影响的传送带30的表面形状。

图5A及图5B是表示带轮20的倾斜的影响的修正方法的图。这里，带轮20和卷绕于带轮20的传送带30在传送带30的两端部(边界)处产生急剧的高度差(台阶)，因此能够在宽度方向上进行判别。图5A及图5B的带轮部是被判别为露出有带轮20的部分。另外，图5A及图5B的带部是被判别为存在传送带30的部分。图5A表示由控制装置15运算出的倾斜修正前的传送带30的表面位置(表面形状)的一个例子。根据带轮20的两端的表面位置(高度)的差异，可知带轮整体在宽度方向上倾斜。另外，可知由于带轮20的倾斜的影响，传送带30的表面位置(表面形状)也倾斜。如图5B所示，控制装置15通过使传送带30及带轮20的表面位置旋转及平行移动，以使带轮20的高度成为0(基准点)，来修正带轮20的倾斜的影响。这里，关于带轮20的倾斜，即使在带轮20(传送带30)停止中也能够进行测定(推断)。

图6A及图6B是表示在带轮20存在偏心(中心22偏移)的情况下的修正方法的图。由于带轮20的偏心，传送带30的表面形状在输送方向(周向)上产生凹凸。图6A分别示出由控制装置15运算出的偏心修正前的传送带30的宽度方向上的中心位置和带轮20的宽度方向的两端位置的表面形状。传送带30的宽度方向中心的表面形状(带部的轮廓)的移动平均值与带轮20的宽度方向的两端位置的表面形状(带轮部的轮廓)的移动平均值的变化一致。即，可知带部的表面形状受到带轮20的偏心的影响。如图6B所示，控制装置15通过从带部的轮廓减去带轮部的轮廓来取得差值，从而修正带轮20的偏心的影响。在图6B的例子中，传送带30的表面形状的变动宽度为约2mm。与在偏心修正前(图6A)，传送带30的表面形状的变动宽度为约8mm相比，变动宽度变得相当小，可知通过修正能够高精度地测定传送带30的表面形状。然后，控制装置15能够基于通过修正而高精度地得到的传送带30的表面形状，准确地测定传送带30的厚度。

这里，图6A及图6B的横轴的输送方向距离是按照测定时间的顺序排列传送带30的测定了表面形状(高度)的输送方向上的位置。因此，环绕的区隔(例如第2圈的输送方向全长的开始点)不清楚。再次返回到图4，表面形状测定装置10基于上述带轮20的倾斜及偏心修正后的测定数据，进行传送带30的位置确定(步骤S6)。这里，输送方向距离例如通过测定频率[秒/次]×测定次数[次]×传送带30的速度[mm/秒]来求出。

图7A及图7B是用于对传送带30的环绕检测进行说明的图。在本实施方式中，控制装置15能够利用包括设置在带轮20的宽度方向的一端部的突起部23的形状信息的时间序列数据进行位置确定。如图7A所示，在通过带表面测定装置11测定了带轮20的表面形状的情况下，在带轮20的宽度方向外侧以一定的间隔(在本例中为每隔3768[mm](3.768[m])一次)，检测凸部(在本例中为突起部23)的信号。凸部的信号是在与通常相比靠宽度方向的外侧检测到的表示带轮20的表面的信号。

图7B使横轴为输送方向距离，在纵轴示出带轮20的旋转数。由于传送带30的传送带速度、带轮20的直径是已知的，因此能够通过检测突起部23，对带轮20的旋转数进行计数来确定传送带30的测定位置及输送方向距离。控制装置15能够基于这些信息和已知的传送带30的长度，确定传送带30的一圈量的测定数据并进行提取。

在图7B的例子中，带轮20的直径为1200[mm]，传送带30的输送方向全长为1568000[mm](1568[m])。因此，带轮20的旋转一圈的周长为约3768[mm]，检测一圈时带轮旋转数为416转。

这里，例如在宽度为1200[mm]以上的宽幅的传送带30等中，有时利用2台线激光器测定传送带30的表面形状，因此优选在带轮20的宽度方向的两端设置有突起部23。突起部23的尺寸可以根据激光的测定频率与传送带30的速度的关系来决定。在图7B的例子中，由于速度为200[mm/秒]且测定频率为1000次/秒，因此在带轮20的周向上设置了一处周长(带轮20的周向上的长度)为20[mm]的突起部23，以便能够进行100次检测。另外，若突起部23设置于比带轮20的表面靠下方，则存在成为带轮20的阴影而突起部23不被线激光器照射的可能性，因此突起部23优选形成在与带轮20的表面相同的高度或者比带轮20的表面的高度高的位置。另外，突起部23从带轮20突出的突出长度(宽度方向长度)被设定为相对于作为线激光器的宽度方向的测定分辨率的0.5[mm]约200倍的50[mm]以上。

上述突起部23的尺寸、设置场所、周向的设置个数等是一个例子，只要能够通过线激光器进行检测，则并不限定于例示。在本实施方式中，凹凸部形成为向带轮20的宽度方向突出的突起部23，但也可以是从带轮20端部朝高度方向突出的结构。另外，凹凸部也可以在带轮20的宽度方向端部形成为凹部(槽)而不是突起，由线激光器检测。

控制装置15可以这样执行环绕检测，将传送带30上的表示特征性的图案的位置作为基准位置(输送方向距离为0的位置)，确定传送带30的测定位置。

图8是用于对传送带30的接合部进行说明的图。传送带30的接合部是比其他部分厚的部分。因此，传送带30的接合部在测定数据中表示特征性的图案。这里，如图8所示，接合部具有相对于带宽度方向倾斜的特征。因此，在关于宽度方向得到测定数据的情况下，能够检测出特征性的图案倾斜地产生，进而能够准确地检测接合部。

控制装置15例如能够将传送带30的接合部作为基准位置，根据基于上述带轮旋转数的环绕的关系性，计算传送带30的周向上的测定位置。

＜带的管理方法＞

能够使用上述的表面形状测定方法，基于运算出的传送带30的表面形状来管理(监视)传送带30。表面形状测定装置10例如基于运算出的传送带30的表面形状来判定传送带30的厚度是否足够。表面形状测定装置10在判定为厚度并不足够的情况下，能够对于作业者报告传送带30的异常，或者使传送带30停止。这样，通过基于运算出的传送带30的表面形状来管理传送带30，从而能够高精度地检测传送带30的异常，能够提前应对异常。

如以上那样，本实施方式所涉及的表面形状测定装置10及表面形状测定方法能够通过上述的结构及工序，根据测定数据确定在带轮20形成的凹凸部，不必另外设置传感器就能够推断带的周向上的测定位置，高精度地测定传送带30的厚度。另外，本实施方式所涉及的带的管理方法能够准确地求出传送带30的厚度，能够以不产生断裂等的方式管理传送带30。

基于各附图及实施例对本公开的实施方式进行了说明，但应注意只要是本领域技术人员，则容易基于本公开进行各种变形或修改。因此，应注意它们的变形或修改包括在本公开的范围内。例如，各构成部或各步骤(工序)等所包含的功能等能够以逻辑上不矛盾的方式进行重新配置，能够将多个构成部或步骤等组合为一个，或者进行分割。本公开所涉及的实施方式还能够作为由装置所具备的处理器执行的程序或记录有程序的存储介质来实现。应理解它们也包括在本公开的范围内。

在上述实施方式中，测定对象是传送带30，但并不限定于传送带30。作为测定对象的带只要是至少卷绕于带轮20的带即可。

在上述实施方式中，确定(推断)传送带30的接合部，使接合部为基准位置，但基准位置并不局限于接合部。例如，在传送带30的表面31存在的缺陷(凹部)等也可以为基准位置。

在上述实施方式中，使用将带轮20的倾斜及偏心的影响消除的修正后的测定数据，进行环绕检测(测定位置的推断)。但是，也可以不需要消除带轮20的倾斜及偏心的影响，而基于修正前的测定数据的波形来进行环绕检测。

附图标记说明

1…带式输送机；10…表面形状测定装置；11…带表面测定装置；12…运算装置；13…传送带运转信息；14…分析装置；15…控制装置；20…带轮；22…中心；23…突起部；30…传送带；31…传送带的表面；40…保持部件。

Claims (6)

1.一种表面形状测定装置，对卷绕于带轮并被驱动为进行环绕的带的表面形状进行测定，其特征在于，具备：

带表面测定装置，测定所述带的表面形状及所述带轮的表面形状；和

控制装置，基于测定出的所述带及所述带轮的表面形状的测定数据，运算所述带的表面形状，

所述控制装置根据所述带轮的表面形状的测定数据推断所述带的周向上的测定位置，将所述带的表面形状的测定数据与所述测定位置建立对应关系来运算所述带的表面形状。

2.根据权利要求1所述的表面形状测定装置，其特征在于，

在所述带轮形成有凹凸部，

所述控制装置使用所述凹凸部来推断所述测定位置。

3.根据权利要求2所述的表面形状测定装置，其特征在于，

所述凹凸部是向所述带轮的宽度方向的外侧突出的突起部。

4.根据权利要求3所述的表面形状测定装置，其特征在于，

所述突起部形成在与所述带轮的表面的高度相同或者比所述带轮的表面的高度高的位置。

5.一种表面形状测定方法，对卷绕于带轮并被驱动为进行环绕的带的表面形状进行测定，其特征在于，包括：

测定所述带的表面形状及所述带轮的表面形状；和

基于测定出的所述带及所述带轮的表面形状的测定数据，运算所述带的表面形状，

运算所述带的表面形状包括：根据所述带轮的表面形状的测定数据推断所述带的周向上的测定位置，将所述带的表面形状的测定数据与所述测定位置建立对应关系来运算所述带的表面形状。

6.一种带的管理方法，其特征在于，

基于通过权利要求5所述的表面形状测定方法运算出的所述带的表面形状来管理所述带。