JP7165114B2 - 表面形状監視装置、摩耗量測定システム及び表面形状監視システム - Google Patents

Description

本発明は、表面形状監視装置、摩耗量測定システム及び表面形状監視システムに関する。

例えば物を搬送するコンベヤベルトには、両端を接合したエンドレスベルト（無端ベルト）が本体ベルトとして用いられる。この本体ベルトは、搬送物が表面に繰り返し積載されるため、使用するにつれ本体ベルトの外面を構成するカバーゴムが摩耗していく。この摩耗量が一定値を超えると、本体ベルト内部に埋設されている帆布、スチールコード等の芯体が露出し、切断され、さらには本体ベルトが切断してしまうおそれがある。本体ベルトが切断するとその復旧に多くの時間と費用とを要する。このため、コンベヤベルトの本体ベルトの摩耗量（残存厚）を定期的に検査し、摩耗量が大きい場合は、本体ベルトの摩耗位置を特定して補修したり、本体ベルトの交換を行ったりするメンテナンス作業が必要である。

コンベヤベルトの摩耗量測定装置としては、本体ベルトの厚さ方向に沿って断面積が次第に変化する摩耗視認部材をカバーゴム層に埋め込み、この摩耗視認部材がコンベヤベルト表面に露出する部分を撮像して、その画像情報に基づいてコンベヤベルトの摩耗量を検出する摩耗量測定装置が公知である（特開２０１５－２０２９３３号公報参照）。

上記従来の摩耗量測定装置では、検出されたコンベヤベルトの摩耗量の大きさに応じて報知装置を制御することにより警報を報知し、この警報に基づいて本体ベルトのメンテナンス作業が行われる。このメンテナンス作業は、コンベヤベルトを停止して行う必要がある。ところが、一般に画像情報に基づいた判定では誤判定が生じ易く、コンベヤベルトを停止して確認したところ、異常が発見されないという場合がある。コンベヤベルトの停止及び再開には、比較的時間を要するため、このような誤判定により発生する操業損失は無視できず、操業損失の低減が求められている。

さらに、メンテナンス作業が必要となる本体ベルトの異常は、本体ベルトの摩耗以外にも、本体ベルトへの付着物の堆積、本体ベルトの亀裂、縦裂きや噛込等を挙げることができるが、上記従来の摩耗量測定装置では、これらの異常を検出することができない。従って、種々の異常を検知するためには、別に多数の検出装置を用意しなければならず、設置するための場所や装置コストが必要となる。このため、種々の本体ベルトの異常を検出できる表面形状監視装置が求められている。

特開２０１５－２０２９３３号公報

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、種々のコンベヤベルト表面の異常を１つの安価な装置で検出でき、コンベヤベルト表面の異常の誤判定により発生する操業損失を低減できる表面形状監視装置及びこの表面形状監視装置を用いた摩耗量測定システムの提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、一対のプーリ―と共にコンベヤシステムに含まれ、搬送物を搬送するコンベヤベルトの表面形状監視装置であって、上記コンベヤベルトの表面の幅方向に広角でレーザを照射するラインレーザと、上記コンベヤベルトの表面からの上記ラインレーザの反射光を撮影するカメラと、上記カメラの撮影画像から上記反射光が描く特定のパターンを抽出するパターン抽出部と、上記抽出タイミングに基づいて上記パターン抽出部で抽出されたパターンの上記コンベヤベルトの表面での位置を特定する位置特定機構と、上記位置特定機構が特定した位置の上記コンベヤベルトの表面画像を取得する画像取得部とを備える。

当該表面形状監視装置は、コンベヤベルトの表面に照射したラインレーザの反射光を用いた、いわゆる光切断法によりコンベヤベルト表面の幅方向の凹凸を検出することができる。当該表面形状監視装置は、このコンベヤベルト表面の凹凸のパターンによりパターン抽出部がコンベヤベルト表面に生じる摩耗、付着物の堆積、亀裂、縦裂きや噛込等の種々の異常を検知することができる。また、当該表面形状監視装置は、位置特定機構が上記パターンのコンベヤベルトの表面での位置を特定し、画像取得部が上記位置特定機構が特定した位置の上記コンベヤベルトの表面画像を取得する。このため、当該表面形状監視装置では、コンベヤベルトの表面に異常が観測された場合においても、コンベヤベルトを停止することなく、表面の状態を確認できる。従って、当該表面形状監視装置を用いることでコンベヤベルト表面の異常の誤判定により発生する操業損失を低減できる。さらに、当該表面形状監視装置は、必要とする装置の数が少なく安価に構成することができる。

上記画像取得部の画像取得に上記カメラを用いるとよい。上記画像取得部の画像取得に上記カメラを用いることで、当該表面形状監視装置を構成する装置の数をさらに削減できるので、当該表面形状監視装置の製造コストを低減できる。

上記課題を解決するためになされた別の発明は、当該表面形状監視装置と、上記コンベヤベルトの幅方向の少なくとも１箇所のベルト厚さを、上記コンベヤベルトの搬送方向に連続的に測定可能な厚さ測定装置と、上記厚さ測定装置により測定される上記コンベヤベルトのベルト厚さ及び上記表面形状監視装置により抽出されるパターンを用いて、上記コンベヤベルトの摩耗量を算出する摩耗量算出部とを備える摩耗量測定システムである。

当該摩耗量測定システムは、厚さ測定装置により、コンベヤベルトの幅方向の少なくとも１箇所のベルト厚さが測定される。このため、コンベヤベルトが幅方向に一様に摩耗した場合、当該摩耗量測定システムは、この厚さ測定装置の測定結果から摩耗を検出することができる。また、当該摩耗量測定システムは、本発明の当該表面形状監視装置を備えるので、コンベヤベルト表面の幅方向の凹凸を検出することができる。このため、当該摩耗量測定システムは、コンベヤベルトの幅方向の一部が摩耗した場合、コンベヤベルト表面の幅方向の凹凸から摩耗を検出することができる。このように当該摩耗量測定システムは、摩耗のパターンによらずコンベヤベルトの摩耗を検出することができる。また、当該摩耗量測定システムは、本発明の当該表面形状監視装置を備えるので、コンベヤベルトの摩耗が観測された場合において、コンベヤベルトを停止することなく、表面の状態を確認できる。従って、当該摩耗量測定システムを用いることでコンベヤベルト表面の異常の誤判定により発生する操業損失を低減できる。さらに、当該摩耗量測定システムは、必要とする装置の数が少なく安価に構成することができる。

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、一対のプーリ、及びこの一対のプーリ間に架け渡され、走行可能に構成されるコンベヤベルトを有するコンベヤシステムと、本発明の表面形状監視装置とを備え、上記ラインレーザのレーザ光照射位置が、上記プーリと対向する位置であり、上記表面形状監視装置が、上記パターン抽出部が抽出するパターンを上記コンベヤベルトの厚さに基づく濃淡分布画像で表示する表示部をさらに備える表面形状監視システムである。

当該表面形状監視システムは、ラインレーザのレーザ光照射位置を上記プーリと対向する位置とする。コンベヤベルトは、プーリにより位置が固定され易いので、コンベヤベルトの片側から表面形状を測定する場合であっても、レーザ光照射位置でのコンベヤベルトの厚さを算出することができる。これにより当該表面形状監視システムは、表面が均等に摩耗している場合であっても検知することができる。また、当該表面形状監視システムでは、パターン抽出部が抽出するパターンをこのコンベヤベルトの厚さに基づいた濃淡分布画像として表示するので、視認性が高まり、コンベヤベルトの表面の状態を画像上で確認し易くすることができる。

ここで、コンベヤベルトの「搬送方向」とは、稼働しているコンベヤベルトの表面に積載された搬送物が進行する方向を指す。

以上説明したように、本発明の表面形状監視装置は、種々のコンベヤベルト表面の異常を１つの安価な装置で検出できる。また、本発明の表面形状監視装置及びこの表面形状監視装置を用いた摩耗量測定システムは、コンベヤベルト表面の異常の誤判定により発生する操業損失を低減できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る表面形状監視装置を示す模式的側面図である。 図２は、図１の表面形状監視装置の模式的上面図である。 図３は、コンベヤベルトが摩耗した状態にあることを示すパターンである。 図４は、コンベヤベルトに付着物が堆積した状態にあることを示すパターンである。 図５は、コンベヤベルトに亀裂が生じた状態にあることを示すパターンである。 図６は、コンベヤベルトに縦裂が生じた状態にあることを示すパターンである。 図７は、コンベヤベルトに噛込が生じた状態にあることを示すパターンである。 図８は、本発明の一実施形態に係る摩耗量測定システムを示す模式的側面図である。 図９は、図８の摩耗量測定システムの模式的上面図である。 図１０は、図８とは異なる本発明の一実施形態に係る摩耗量測定システムを示す模式的側面図である。 図１１は、図１０のＡ－Ａ線での模式的断面図である。 図１２は、図８の摩耗量測定システムのコンベヤベルトの厚さの算出方法を示す説明図である。 図１３は、本発明の一実施形態に係る表面形状監視システムを示す模式的側面図である。 図１４は、歪みが生じているパターンの一例である。 図１５は、図１４とは異なる歪みが生じているパターンの一例である。 図１６は、図１３の表示部が表示する濃淡分布画像の一例を示す説明図である。

［第一実施形態］
以下、本発明の表面形状監視装置及び摩耗量測定システムの第一実施形態について適宜図面を参照しつつ詳説する。

〔表面形状監視装置〕
図１及び図２に示す表面形状監視装置１は、コンベヤシステムＸの本体ベルトとして用いられるコンベヤベルトＸ１の表面形状監視装置であり、コンベヤベルトＸ１の表面の幅方向に広角でレーザを照射するラインレーザ１１と、コンベヤベルトＸ１の表面からのラインレーザ１１の反射光を撮影するカメラ１２と、カメラ１２の撮影画像から上記反射光が描く特定のパターンを抽出するパターン抽出部１３と、上記抽出タイミングに基づいてパターン抽出部１３で抽出されたパターンのコンベヤベルトＸ１の表面での位置を特定する位置特定機構１４と、位置特定機構１４が特定した位置のコンベヤベルトＸ１の表面画像を取得する画像取得部１５とを備える。なお、当該表面形状監視装置１では、画像取得部１５にカメラ１２を用いる。

＜コンベヤシステム＞
コンベヤシステムＸは、コンベヤベルトＸ１が一対のプーリＸ２間に架け渡され、走行可能に構成される。また、図１及び図２に示すようにコンベヤシステムＸは、必要に応じてプーリＸ２間に、コンベヤベルトＸ１を下方から支持する支持ローラＸ３を備える。

コンベヤベルトＸ１は、帯状の平ベルトの両端が接合部Ｚで接合された無端ベルトとして構成される。コンベヤベルトＸ１は、内部に帆布等の芯体を有してもよいが、少なくとも外面及び内面がカバーゴムで構成される。

コンベヤベルトＸ１のカバーゴムの材質としては、可撓性及び弾性を有する限り特に限定されないが、例えば天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン－プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル－ブタジエン系ゴム（ＮＢＲ、ＮＩＲ等）等を単独又は混合して用いることができる。また、コンベヤベルトＸ１は多層構造としてもよい。

コンベヤベルトＸ１の幅は、搬送物Ｙの大きさや時間当たりの搬送量等により適宜決定されるが、例えば３００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下とできる。また、コンベヤベルトＸ１の長さは、搬送物Ｙを搬送する距離により適宜決定されるが、例えば１０ｍ以上４００００ｍ以下とできる。

コンベヤベルトＸ１の平均厚さの下限としては、８ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましい。一方、コンベヤベルトＸ１の平均厚さの上限としては、５０ｍｍが好ましく、３０ｍｍがより好ましい。コンベヤベルトＸ１の平均厚さが上記下限未満であると、コンベヤベルトＸ１の強度が不足するおそれがある。逆に、コンベヤベルトＸ１の平均厚さが上記上限を超えると、コンベヤベルトＸ１の可撓性が不足し、プーリＸ２の外周に巻き付けることが困難となるおそれがある。

また、コンベヤベルトＸ１には、例えば複数のスチールコード等が搬送方向（図１の矢印の方向）と平行になるように埋設されていてもよい。このように複数のスチールコードを埋設することでコンベヤベルトＸ１に加わる張力を保持でき、幅広のベルトや長距離搬送を行うベルトが実現できる。

プーリＸ２及び支持ローラＸ３の材質としては、コンベヤベルトＸ１を駆動又は支持できる限り特に限定されないが、例えば鋼等の金属を用いることができる。

プーリＸ２の径は、コンベヤシステムＸの用途等に応じて適宜決定されるが、プーリＸ２の径の下限としては、８０ｍｍが好ましく、１００ｍｍがより好ましい。一方、プーリＸ２の径の上限としては、３０００ｍｍが好ましく、２５００ｍｍがより好ましい。プーリＸ２の径が上記下限未満であると、コンベヤベルトＸ１の走行速度を高めるには高速回転が必要となるため、エネルギー消費が不要に増大するおそれがある。一方、プーリＸ２の径が上記上限を超えると、コンベヤシステムＸの高さが不要に高くなり、設置が困難となるおそれがある。

コンベヤシステムＸは、図１に示すように搬送物Ｙの搬送完了地点より後方のリターン側にブレード型クリーナＸ４を備えてもよい。

コンベヤシステムＸの稼働中（コンベヤベルトＸ１の走行中）、搬送物Ｙは架け渡されたコンベヤベルトＸ１の上側の外面に載置され、コンベヤベルトＸ１の下流側へ（図１では右方向へ）搬送される。そして、下流側のプーリＸ２でコンベヤベルトＸ１が折り返される際に、搬送物Ｙは図１に示す搬送物Ｙ１のように下方へ離脱し、搬送が完了する。しかしながら、図１に示す搬送物Ｙ２のように搬送物Ｙが下流側のプーリＸ２付近でコンベヤベルトＸ１から脱離せず、そのままコンベヤベルトＸ１表面に付着し、上流側へ移動していくものがある。ブレード型クリーナＸ４は、このような搬送物Ｙの付着を防止する。

ブレード型クリーナＸ４は、１枚又は複数枚のブレード（図１では１枚のブレード）を走行するコンベヤベルトＸ１に圧接することで、コンベヤベルトＸ１に付着する搬送物Ｙ２等を取り除くことができる。

＜ラインレーザ＞
ラインレーザ１１は、レーザ光をコンベヤベルトＸ１の表面にライン状に照射する。ラインレーザ１１としては、公知のラインレーザを用いることができる。

コンベヤベルトＸ１の表面へのラインレーザ１１の照射により描かれるラインは、連続的な直線で形成されていることが好ましいが、断続的な複数の直線や、複数の輝点により形成されてもよい。上記ラインが複数の直線や、複数の輝点により形成される場合、表面形状の抽出制度の観点から、その間隔としては０．５ｍｍ以下が好ましい。

上記ラインレーザ１１の照射方向は、コンベヤベルトＸ１の表面の搬送方向に対して傾斜していないことが好ましい。つまり、ラインレーザ１１は、コンベヤベルトＸ１の法線方向からレーザを照射することが好ましい。このように上記レーザ光を照射することで、搬送方向に短く、ベルト厚さ方向に深い傷、例えば亀裂であっても、その傷の内側までレーザ光が届き易いので、当該表面形状監視装置１が種々の異常を的確に捉えることができる。ここで、ラインレーザ１１の照射方向である「コンベヤベルトの法線方向」には、ラインレーザ１１の照射方向の中心軸が、上記レーザ光の照射位置でのコンベヤベルトＸ１の接面となす角度が８０度以上９０度以下の範囲を含むものとする。なお、ラインレーザ１１がレーザ光を幅方向へスキャンしながら照射する場合、「ラインレーザの照射方向の中心軸」とは、スキャンされる範囲の中央位置におけるレーザ照射に対する中心軸を指すものとする。

上記レーザ光が形成するラインとコンベヤベルトＸ１の搬送方向とは垂直である。このようにレーザ光をコンベヤベルトＸ１の表面にライン状に照射し、上記レーザ光が形成するラインとコンベヤベルトＸ１の搬送方向とを垂直にすることで、コンベヤベルトＸ１の幅方向に対して局所的に発生する異常について短いライン長でより確実に判定することができる。

上記レーザ光のライン長の下限としては、コンベヤベルトＸ１の幅の５０％が好ましく、７０％がより好ましい。一方、上記レーザ光のライン長の上限としては、コンベヤベルトＸ１の幅の１００％が好ましく、９０％がより好ましい。上記レーザ光のライン長を上記範囲内とすることで、コンベヤベルトＸ１に局所的に発生する異常を見逃し難くすることができる。

ラインレーザ１１のレーザ光照射位置は、プーリＸ２と対向する位置が好ましい。プーリＸ２を通過するコンベヤベルトＸ１は、プーリＸ２により位置が固定され易いので、コンベヤベルトＸ１の振動等により当該表面形状監視装置１がコンベヤベルトＸ１表面の異常を誤判定する可能性を低減できる。

上記ラインレーザ１１のレーザ光照射位置は、一対のプーリＸ２のうち、上流側のプーリＸ２と対向する位置とすることがより好ましく、プーリＸ２の中心軸と水平方向又は上記水平方向より上方で対向する位置がさらに好ましく、プーリＸ２の中心軸と水平方向で対向する位置が特に好ましい。上流側のプーリＸ２を通過するコンベヤベルトＸ１は、ブレード型クリーナＸ４により付着物が除去されているため、上記レーザ光照射位置を上流側のプーリＸ２と対向する位置とすることで、当該表面形状監視装置１がコンベヤベルトＸ１表面の異常を誤判定する可能性を低減できる。また、コンベヤベルトＸ１は、通常下流側のプーリＸ２により駆動されるため、上流側のプーリＸ２には駆動装置等が付帯しておらず、ラインレーザ１１を容易に設置することができる。また、上記レーザ光照射位置をプーリＸ２の中心軸と水平方向又は上記水平方向より上方で対向させることで、カメラ１２の撮影方向が上方を向かないため、カメラ１２のレンズに粉塵等が堆積し、撮影能力が低下することを抑止できる。さらに、プーリＸ２の中心軸と水平方向に対向する位置は、コンベヤベルトＸ１に加わる搬送方向の張力が最も大きくなるため、コンベヤベルトＸ１の振動等が特に発生し難く、当該表面形状監視装置１がコンベヤベルトＸ１表面の異常を誤判定する可能性をさらに低減できる。

上記レーザ光のライン幅の上限としては、５ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。上記レーザ光のライン幅が上記上限を超えると、ラインレーザ１１の出力が不必要に大きくなり、当該表面形状監視装置１の監視コストが上昇するおそれがある。一方、上記レーザ光のライン幅の下限としては、コンベヤベルトＸ１表面の凹凸が確認できる限り特に限定されないが、例えば０．１ｍｍとできる。

上記レーザ光の波長は、カメラ１２で撮影できる限り特に限定されないが、例えば上記レーザ光の波長の下限としては、５００ｎｍが好ましく、５５０ｎｍがより好ましい。一方、上記レーザ光の波長の上限としては、８００ｎｍが好ましく、７５０ｎｍがより好ましい。上記レーザ光の波長が上記範囲内であると、特に黒色系のコンベヤベルトＸ１に対して強い反射光を得易い。

なお、１本のラインレーザ１１によりコンベヤＸ１の幅方向に広角でレーザを照射してもよいが、図２に示すように複数本（図２では２本）のラインレーザ１１によりコンベヤベルトＸ１の幅方向に広角でレーザを照射してもよい。複数本のラインレーザ１１を用いる方が、１つのラインレーザ１１が照射する幅方向の端部においてもレーザ光の照射角度がコンベヤベルトＸ１の表面に対して直角に近づくため、当該表面形状監視装置１が種々の異常をさらに的確に捉えることができる。

＜カメラ＞
カメラ１２は、上述のようにコンベヤベルトＸ１の表面からのラインレーザ１１の反射光をコンベヤベルトＸ１の搬送方向に傾斜した位置から撮影する。このように傾斜位置から撮影することで、コンベヤベルトＸ１の表面の凹凸によりラインレーザ１１の反射光に陰影が生じた画像を得ることが得ることができる。カメラ１２としては、公知の撮像装置、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等を用いることができる。また、高速画像撮影が行え、後述するパターン抽出部１３の画像データ解析も行えるスマートカメラを用いることもできる。

カメラ１２の画像撮影方向の中心軸は、側面視で、コンベヤベルトＸ１の表面においてラインレーザ１１の照射位置と重なることが好ましい。カメラ１２の画像撮影方向の中心軸とラインレーザ１１の照射方向の中心軸とのなす角度（図１のθで以下、単に「角度θ」ともいう）の下限としては、２０度が好ましく、３０度がより好ましい。一方、上記角度θの上限としては、６０度が好ましく、４５度が好ましい。上記角度θが上記下限未満であると、例えばコンベヤベルトＸ１の表面の水濡れ等によるレーザ光の乱反射の影響が発生し易くなるおそれがある。逆に、上記角度θが上記上限を超えると、コンベヤベルトＸ１の表面の凹凸形状の抽出精度が低下するおそれがある。

カメラ１２は、少なくともラインレーザ１１により形成されるライン全体が撮影可能となるように配設されるとよい。例えばカメラ１２とコンベヤベルトＸ１表面との距離を調整することで、上記ライン全体を撮影可能とできる。

複数台のカメラ１２により上記ライン全体を撮影してもよいが、１台のカメラ１２で撮影することが好ましい。１台のカメラ１２で撮影することで、異なるカメラで撮影された画像の合成や輝度の調整等を行う必要がなくなるため、パターン抽出部１３でのパターン抽出が容易化できる。

＜パターン抽出部＞
パターン抽出部１３は、例えばカメラ１２の撮影画像データを入力とし、解析を行うマイクロコントローラにより実現できる。

パターン抽出部１３は、カメラ１２の撮影画像データから光切断法によりコンベヤベルトＸ１表面の凹凸を取得する。具体的には、以下の手順による。カメラ１２の撮影画像データの陰影から、画像の各座標位置におけるラインレーザ１１からの反射光のカメラ１２への入射角を求めることができる。ラインレーザ１１のコンベヤベルトＸ１表面への該当位置における入射角は既知であるから、三角測量の原理により該当位置のラインレーザ１１あるいはカメラ１２からの距離を知ることができる。従って、ラインレーザ１１の反射光を用いて、コンベヤベルトＸ１の幅方向に距離を算出することで、コンベヤベルトＸ１の表面の凹凸を表すパターンを得ることができる。

このようにして取得したパターンの一例をコンベヤベルトＸ１とともに図３に示す。図３のコンベヤベルトＸ１は表面の中央部が摩耗し、凹んでいる。この場合、パターン抽出部１３により、ラインレーザ１１あるいはカメラ１２からの距離が大きい、つまりコンベヤベルトＸ１の表面がラインレーザ１１あるいはカメラ１２から遠ざかり薄くなった状態であることが算出される。その程度はラインレーザ１１あるいはカメラ１２からの距離により特定されるから、パターン抽出部１３は、図３に示すように中央部がなだらかに凹んだパターンＬ１を抽出する。従って、このパターンＬ１の形状がコンベヤベルトＸ１の表面の凹凸に対応するから、コンベヤベルトＸ１は表面中央部が摩耗した状態にあると判定することができる。

実際には、コンベヤベルトＸ１表面の異常と判断する必要がない軽微な摩耗である場合も考えられる。このため、例えば得られたパターンから凹みの深さ（図３のＤ）を算出し、その深さＤが一定値以上であれば、コンベヤベルトＸ１に摩耗の異常があるパターンであると特定する等の閾値を設けることが好ましい。

以下、上述の摩耗以外にコンベヤベルトＸ１表面の異常と判断できる特定のパターンについて、説明する。なお、以下の説明は例示であって、ここで説明した以外の異常が検出できないことを意味するものではない。また、各パターンにおいて軽微なものと区別するため、上述の摩耗と同様に各パターンの形状に応じて閾値を設けることが好ましい。上記閾値は、検出する異常の種類やコンベヤベルトＸ１の仕様によって適宜決定される。

図４に示すパターンＬ２は、コンベヤベルトＸ１の表面の中央部がなだらかに膨らんでいるパターンである。このパターンＬ２は、ブレード型クリーナＸ４によっても除去することができない堆積物がコンベヤベルトＸ１の表面に堆積していることを意味する。

図５に示すパターンＬ３は、コンベヤベルトＸ１表面の一部に断面が三角形状の鋭い切れ込みが入っているパターンである。断面が三角形状であることは、表面からの切れ込みがコンベヤベルトＸ１の裏面まで達していないことを意味する。つまり、このパターンＬ３は、コンベヤベルトＸ１表面に亀裂が生じた状態にあることを示すパターンである。

図６に示すパターンＬ４は、コンベヤベルトＸ１表面の一部に断面が台形状の切れ込みが入っているパターンである。断面が台形状であることは、表面からの切れ込みが裏面にまで達していることを意味する。つまり、このパターンＬ４は、コンベヤベルトＸ１表面に縦裂が生じた状態にあることを示すパターンである。

図７に示すパターンＬ５は、コンベヤベルトＸ１表面の狭い範囲に凸部が生じているパターンである。このパターンＬ５は、コンベヤベルトＸ１の一部に噛込が生じて、めくれ上がっている場合に生じる。

＜位置特定機構＞
位置特定機構１４は、反射型変位計を備えている。反射型変位計は、レーザ光を用いてコンベヤベルトＸ１表面の検知位置までの距離を比較的容易かつ精度よく計測できる。コンベヤベルトＸ１は、特に接合部Ｚ付近の表面に凹凸を有する。このため、反射型変位計によりコンベヤベルトＸ１の表面の凹凸を測定し、解析することで、例えば接合部Ｚを認識することが可能である。コンベヤベルトＸ１は一定の速度で走行しているので、位置特定機構１４は、この接合部Ｚを一定の時間間隔で認識する。その周期からコンベヤベルトＸ１の走行速度を算出することができる。

ここで、パターン抽出部１３によりコンベヤベルトＸ１に異常が抽出された場合を考える。カメラ１２と位置特定機構１４との距離は、表面形状監視装置１の各装置の配置により決まり既知である。一方、位置特定機構１４は、コンベヤベルトＸ１の走行速度と、上記抽出タイミングでの接合部Ｚの位置とを算出できるので、これらの情報からコンベヤベルトＸ１に異常が抽出された位置の接合部Ｚに対する相対位置を特定可能である。つまり、位置特定機構１４は、上記抽出タイミングに基づいてパターン抽出部１３で抽出されたパターンのコンベヤベルトＸ１の表面での位置を特定することができる。

このように凹凸周期に基づき、上記パターンの位置特定を行うことができるので、コンベヤベルトＸ１に位置特定のための特別な構成を設ける必要がない。従って、当該表面形状監視装置１を例えば既存のコンベヤベルトにも用いることができ、汎用性を高めることができる。

なお、位置特定機構１４が接合部Ｚの位置を認識し、その接合部Ｚの位置を基準に抽出されたパターンのコンベヤベルトＸ１の表面での位置を特定する方法を説明したが、他の手法により位置を特定してもよい。例えば、位置特定機構１４がコンベヤベルトＸ１表面全体の凹凸の繰り返しパターンを直接認識する方法を用いてもよい。

位置特定機構１４の配設位置は、コンベヤベルトＸ１の表面の凹凸が計測できる限り特に限定されないが、画像取得部１５の近傍で、搬送方向上流側が好ましい。画像取得部１５の上流側に一定の距離をおいて配設することで、後述する画像取得部１５での画像取得位置を認識し、画像取得部１５により撮影する際に生じるタイムラグを吸収し易い。また、画像取得部１５の近傍に配設することで、位置特定機構１４が位置を特定してから画像取得位置に至るまでの時間が比較的短くなるため、コンベヤベルトＸ１の走行速度の変動等により画像取得位置に誤差が生じることを抑止できる。

＜画像取得部＞
当該表面形状監視装置１では、画像取得部１５の画像取得にカメラ１２を用いる。このように画像取得部１５の画像取得にカメラ１２を用いることで、当該表面形状監視装置１を構成する装置の数を削減できるので、当該表面形状監視装置１の製造コストを低減できる。

具体的には、位置特定機構１４により特定されたコンベヤベルトＸ１の表面をカメラ１２により撮影する。撮影された画像は、例えばその場で作業者が確認してもよいが、例えば公知のＬＡＮ等の通信設備を用いて、リアルタイムに所定の場所に送信し、集中管理を行ってもよい。

当該表面形状監視装置１では、画像取得部１５で得られた画像を確認し、さらにコンベヤベルトＸ１表面に異常が認められる場合に、コンベヤベルトＸ１を停止してメンテナンス作業を行うことができる。

＜利点＞
当該表面形状監視装置１は、コンベヤベルトＸ１の表面に照射したラインレーザ１１の反射光を用いた、いわゆる光切断法によりコンベヤベルトＸ１表面の幅方向の凹凸を検出することができる。当該表面形状監視装置１は、このコンベヤベルトＸ１表面の凹凸のパターンによりパターン抽出部１３がコンベヤベルトＸ１表面に生じる摩耗、付着物の堆積、亀裂、縦裂きや噛込等の種々の異常を検知することができる。また、当該表面形状監視装置１は、位置特定機構１４が上記パターンのコンベヤベルトＸ１の表面での位置を特定し、画像取得部１５が位置特定機構１４が特定した位置のコンベヤベルトＸ１の表面画像を取得する。このため、当該表面形状監視装置１では、コンベヤベルトＸ１の表面に異常が観測された場合においても、コンベヤベルトＸ１を停止することなく、表面の状態を確認できる。従って、当該表面形状監視装置１を用いることでコンベヤベルトＸ１表面の異常の誤判定により発生する操業損失を低減できる。さらに、当該表面形状監視装置１は、必要とする装置の数が少なく安価に構成することができる。

〔摩耗量測定システム〕
図８及び図９に示す摩耗量測定システム２は、図１及び図２に示す表面形状監視装置１と、コンベヤベルトＸ１の幅方向の１箇所のベルト厚さを、コンベヤベルトＸ１の搬送方向に連続的に測定可能な厚さ測定装置２０と、厚さ測定装置２０により測定されるコンベヤベルトＸ１のベルト厚さ及び表面形状監視装置１により抽出されるパターンを用いて、コンベヤベルトＸ１の摩耗量を算出する摩耗量算出部３０とを備える。

コンベヤベルトＸ１及び表面形状監視装置１は、図１及び図２に示すコンベヤベルトＸ１及び表面形状監視装置１と同様に構成できるため、同一符号を付して説明を省略する。

＜厚さ測定装置＞
厚さ測定装置２０は、コンベヤベルトＸ１を挟んで対向する一対の反射型変位計２１を備える。

反射型変位計２１は、レーザ光をコンベヤベルトＸ１表面に照射し、その反射光をレーザ照射位置で検知することで、照射位置までの距離を精度よく計測することができる。一対の反射型変位計２１は、そのレーザ光の照射軸が重なるように対向して配設されている。この一対の反射型変位計２１によりそれぞれコンベヤベルトＸ１の表面及び裏面までの距離が測定でき、一対の反射型変位計２１間の距離は既知であるので、これらの距離からレーザ光照射位置でのコンベヤベルトＸ１のベルト厚さを算出することができる。また、コンベヤベルトＸ１は、搬送方向に走行しているので、一対の反射型変位計２１によりコンベヤベルトＸ１のベルト厚さをコンベヤベルトＸ１の搬送方向に連続的に測定することができる。

厚さ測定装置２０のコンベヤベルトＸ１の搬送方向に対する配設位置としては、搬送物の搬送完了地点より後方のリターン側でブレード型クリーナＸ４より後方が好ましい。ブレード型クリーナＸ４より後方はコンベヤベルトＸ１に対する付着物が最も少ない位置であるため、コンベヤベルトＸ１のベルト厚さを比較的精度よく測定することができる。

厚さ測定装置２０のコンベヤベルトＸ１の幅方向に対する測定位置は、ラインレーザ１１のレーザ光照射範囲内に設定される。上記測定位置は、特に限定されないが、コンベヤベルトＸ１の斜行や蛇行の影響を受け易い端部を避けることが好ましい。具体的には、コンベヤベルトＸ１の幅方向の端部から全幅の１０％以上離れていることが好ましい。一方、上記測定位置は、コンベヤベルトＸ１の中央とすることもできるが、比較的摩耗し難い位置、すなわちコンベヤベルトＸ１の幅方向の端部から全幅の３０％以下の位置とすることが好ましい。

一対の反射型変位計２１のレーザ光の照射軸は、レーザ光照射位置におけるコンベヤベルトＸ１表面に対して直交してもよいが、コンベヤベルトＸ１表面の法線方向から搬送方向に傾斜していてもよい。一対の反射型変位計２１のレーザ光の照射軸を搬送方向に傾斜させることで、コンベヤベルトＸ１の搬送側とリターン側との間の狭い空間に反射型変位計２１を配設することが容易となる場合がある。また、特に下方側に位置し、上方に向かってレーザ光を照射する反射型変位計２１では、コンベヤベルトＸ１のリターン側ベルトの下面から落下し得る粉塵等がレーザ放射面に堆積することを抑止することができる。

反射型変位計２１のレーザ光の照射軸を搬送方向に傾斜させる場合、法線方向からの傾斜角としては、３０°以下が好ましい。上記傾斜角を上記上限以下とすることで、コンベヤベルトＸ１のベルト厚さを精度よく測定することができる。

＜摩耗量算出部＞
摩耗量算出部３０は、例えば厚さ測定装置２０により測定されるコンベヤベルトＸ１のベルト厚さ及び表面形状監視装置１のパターン抽出部１３により抽出されるパターンを入力とし解析を行うマイクロコントローラにより実現できる。なお、パターン抽出部１３にマイクロコントローラを用いる場合、パターン抽出部１３のマイクロコントローラと摩耗量算出部３０のマイクロコントローラとは、同一のマイクロコントローラとすることもできる。

具体的には、摩耗量算出部３０は、以下の手順によりコンベヤベルトＸ１の幅方向のベルト厚さを算出する。まず、摩耗量算出部３０は、パターン抽出部１３によりコンベヤベルトＸ１表面の幅方向の凹凸情報を得ることができる。また、摩耗量算出部３０は、厚さ測定装置２０によりこのパターンで対応する位置のコンベヤベルトＸ１のベルト厚さを得ることができる。ここで、コンベヤベルトＸ１裏面はほとんど摩耗せず平らであると仮定できるので、摩耗量算出部３０は、特定の一点のベルト厚さから、幅方向の凹凸量を補正していくことで、コンベヤベルトＸ１の幅方向のベルト厚さを算出できる。

当該摩耗量測定システム２は、この幅方向のコンベヤベルトＸ１のベルト厚さにより直接コンベヤベルトＸ１の摩耗を判断することができる。このため、仮にコンベヤベルトＸ１のベルト厚さが一様に摩耗し、表面に凹凸が生じない摩耗であっても、摩耗したことを検出できる。

＜利点＞
当該摩耗量測定システム２は、厚さ測定装置２０により、コンベヤベルトＸ１の幅方向の１箇所のベルト厚さが測定される。このため、コンベヤベルトＸ１が幅方向に一様に摩耗した場合、当該摩耗量測定システム２は、この厚さ測定装置２０の測定結果から摩耗を検出することができる。また、当該摩耗量測定システム２は、本発明の当該表面形状監視装置１を備えるので、コンベヤベルトＸ１表面の幅方向の凹凸を検出することができる。このため、当該摩耗量測定システム２は、コンベヤベルトＸ１の幅方向の一部が摩耗した場合、コンベヤベルトＸ１表面の幅方向の凹凸から摩耗を検出することができる。このように当該摩耗量測定システム２は、摩耗のパターンによらずコンベヤベルトＸ１の摩耗を検出することができる。また、当該摩耗量測定システム２は、本発明の表面形状監視装置１を備えるので、コンベヤベルトＸ１の摩耗が観測された場合において、コンベヤベルトＸ１を停止することなく、表面の状態を確認できる。従って、当該摩耗量測定システム２を用いることでコンベヤベルトＸ１表面の異常の誤判定により発生する操業損失を低減できる。さらに、当該摩耗量測定システム２は、必要とする装置の数が少なく安価に構成することができる。

［第二実施形態］
以下、本発明の摩耗量測定システムの第二実施形態について適宜図面を参照しつつ詳説する。

図１０及び図１１に示す摩耗量測定システム３は、表面形状監視装置１と、コンベヤベルトＸ１の幅方向の１箇所のベルト厚さを、コンベヤベルトＸ１の搬送方向に連続的に測定可能な厚さ測定装置４０と、厚さ測定装置４０により測定されるコンベヤベルトＸ１のベルト厚さ及び表面形状監視装置１により抽出されるパターンを用いて、コンベヤベルトＸ１の摩耗量を算出する摩耗量算出部３０とを備える。

当該摩耗量測定システム３の表面形状監視装置１及び摩耗量算出部３０は、図８及び図９に示す表面形状監視装置１及び摩耗量算出部３０とそれぞれ同様である。このため、同一符号を付して、詳細な説明は省略する。

＜厚さ測定装置＞
当該摩耗量測定システム３の厚さ測定装置４０は、照射したレーザ光の反射光の受光によりその光路長を測定する一対の反射型変位計４１と、上記一対の反射型変位計４１が照射するレーザ光を反射する一対の鏡４２と、コンベヤベルトＸ１の側方の床面Ｇに自立可能に構成され、一対の反射型変位計４１及び一対の鏡４２を支持するフレーム４３とを備える。

一対の反射型変位計４１は、平面視でコンベヤベルトＸ１の外側で、一方の反射型変位計４１のレーザ光Ｑ１がコンベヤベルトＸ１の内面側へ水平に照射され、他方の反射型変位計４１のレーザ光Ｑ２がコンベヤベルトＸ１の外面側へ水平に照射されるように鉛直方向に並べて配設される。

上記一対の鏡４２は、それぞれフレーム４３から水平方向へ延びる一対の支持棒４３ａに取り付けられている。また、一方の鏡４２は、コンベヤベルトＸ１の内面側に水平に照射される上記レーザ光Ｑ１の反射光がコンベヤベルトＸ１の厚さ測定位置Ｐの内面側を鉛直方向から照射されるように配設され、他方の鏡４２が、コンベヤベルトＸ１の外面側に水平に照射される上記レーザ光Ｑ２の反射光がコンベヤベルトＸ１の厚さ測定位置Ｐの外面側を鉛直方向から照射されるように配設される。

鏡４２とコンベヤベルトＸ１との距離の下限としては、７０ｍｍが好ましく、１５０ｍｍがより好ましい。一方、鏡４２とコンベヤベルトＸ１との距離の上限としては、２５００ｍｍが好ましく、２０００ｍｍがより好ましい。鏡４２とコンベヤベルトＸ１との距離が上記下限未満であると、コンベヤベルトＸ１の振動等により鏡４２の端部がコンベヤベルトＸ１に接触するおそれがある。逆に、上記鏡４２とコンベヤベルトＸ１との距離が上記上限を超えると、鏡４２をプーリＸ２に架け渡されたコンベヤベルトＸ１の内面側に配設することが困難となるおそれがある。

コンベヤベルトＸ１の外面側の測定に用いられる鏡４２とコンベヤベルトＸ１との距離と、コンベヤベルトＸ１の内面側の測定に用いられる鏡４２とコンベヤベルトＸ１との距離とは、異なってもよいが、等しくすることが好ましい。両者の距離を等しくすることで、レーザ光の往復に要する時間がバランスするので、測定タイミングの同期がとり易くなる。

コンベヤベルトＸ１の幅方向に対する厚さ測定装置４０の測定位置Ｐは、図８及び図９の摩耗量測定システム２と同様とできる。

この厚さ測定装置４０では、図１２に示すように、コンベヤベルトＸ１の内面側の測定に用いられる反射型変位計４１から鏡４２を経てコンベヤベルトＸ１の厚さ測定位置Ｐの内面側に至る距離（Ｈ１＋Ｗ１）と、コンベヤベルトＸ１の外面側の測定に用いられる反射型変位計４１から鏡４２を経てコンベヤベルトＸ１の厚さ測定位置Ｐの外面側に至る距離（Ｈ２＋Ｗ２）が計測される。ここで、コンベヤベルトＸ１の内面側の測定に用いられる反射型変位計４１と鏡４２との間隔Ｈ１、及びコンベヤベルトＸ１の外面側の測定に用いられる反射型変位計４１と鏡４２との間隔Ｈ２は既知であるから、鏡４２とコンベヤベルトＸ１の厚さ測定位置Ｐの内面側との距離Ｗ１及び鏡４２とコンベヤベルトＸ１の厚さ測定位置Ｐの外面側との距離Ｗ２が算出可能である。さらに、一対の反射型変位計４１の間隔Ｄも基地であるから、コンベヤベルトＸ１の厚さＴは、下記式（１）で算出できる。
Ｔ＝Ｄ－（Ｗ１＋Ｗ２） ・・・（１）

なお、上述の厚さ測定装置４０では、鏡４２の反射光が、コンベヤベルトＸ１の厚さ測定位置Ｐに鉛直方向から照射される場合を説明したが、この反射光は既知の角度を持って照射されても、その鉛直方向の長さを算出することで同様にコンベヤベルトＸ１の厚さＴを求めることができる。ただし、反射光は、上記厚さ測定位置Ｐに鉛直方向から照射されることが好ましい。反射型変位計４１では、上記厚さ測定位置Ｐでの反射光をレーザ照射位置で検知することで、光路長を測定する。このように上記厚さ測定位置Ｐに鉛直方向から照射することで、厚さ測定位置Ｐからの反射光が反射型変位計４１に届き易くなるため、測定精度を高められる。同様に、反射型変位計４１が照射するレーザ光は、例えば一定の俯角をもって照射されても、コンベヤベルトＸ１の厚さＴを求めることができる。ただし、測定精度の観点から、反射型変位計４１が照射するレーザ光は水平方向とすることが好ましい。

＜利点＞
当該摩耗量測定システム３の厚さ測定装置４０では、反射型変位計４１がレーザ光を水平に照射し、その反射光をレーザ照射位置で検知する。つまり、当該摩耗量測定システム３では、レーザ光の照射面やセンサ面が横向きに設けられるので、レーザ光の照射面やセンサ面に粉塵等が堆積することを抑止できる。また、一対の反射型変位計４１が平面視でコンベヤベルトＸ１の外側に配設されるので、厚さ測定装置４０のメンテナンスが容易化される。さらに、当該摩耗量測定システム３の厚さ測定装置４０は、フレーム４３によりコンベヤベルトＸ１の側方の床面Ｇに自立可能に構成されているので、厚さ測定装置４０を当該摩耗量測定システム３から取り出すことで、鏡４２の清掃も容易に行える。

［第三実施形態］
以下、本発明の表面形状監視システムについて適宜図面を参照しつつ詳説する。

図１３に示す表面形状監視システム４は、コンベヤシステム５と、表面形状監視装置６とを備える。

〔コンベヤシステム〕
コンベヤシステム５は、一対のプーリ５２と、一対のプーリ５２間に架け渡され、走行可能に構成されるコンベヤベルト５１とを有する。

一対のプーリ５２及びコンベヤベルト５１は、第一実施形態で説明した図１の一対のプーリＸ２及びコンベヤベルトＸ１とそれぞれ同様である。また、図１３に示すコンベヤシステム５の他の構成は、第一実施形態で説明した図１のコンベヤシステムＸと同様に構成できるので、同一符号を付して説明を省略する。

〔表面形状監視装置〕
表面形状監視装置６は、コンベヤベルト５１の表面形状監視装置であって、図１３に示すように、コンベヤベルト５１の表面の幅方向に広角でレーザを照射するラインレーザ６１と、コンベヤベルト５１の表面からのラインレーザ６１の反射光を撮影するカメラ１２と、カメラ１２の撮影画像から上記反射光が描く特定のパターンを抽出するパターン抽出部６２と、上記抽出タイミングに基づいてパターン抽出部６２で抽出されたパターンのコンベヤベルト５１の表面での位置を特定する位置特定機構１４と、位置特定機構１４が特定した位置のコンベヤベルト５１の表面画像を取得する画像取得部１５と、パターン抽出部６２が抽出するパターンをコンベヤベルト５１の厚さに基づく濃淡分布画像で表示する表示部６３とを備える。

なお、カメラ１２、位置特定機構１４及び画像取得部１５については、第一実施形態で説明した図１の表面形状監視装置１と同様に構成できるので、同一符号を付し、説明を省略する。

＜ラインレーザ＞
表面形状監視装置６は、ラインレーザ６１のレーザ光照射位置が、プーリ５２と対向する位置である。上記ラインレーザ６１のレーザ光照射位置は、一対のプーリ５２のうち、上流側のプーリ５２と対向する位置とすることがより好ましく、プーリ５２の中心軸と水平方向又は上記水平方向より上方で対向する位置がさらに好ましく、プーリ５２の中心軸と水平方向で対向する位置が特に好ましい。上記ラインレーザ６１のレーザ光照射位置をこのような位置とすることで、後述するコンベヤベルト５１の厚さの測定精度が向上する。なお、「上流側のプーリ」とは、搬送物Ｙが搬送される方向に対して起点側に位置するプーリを指す。

ラインレーザ６１は、レーザ光照射位置が上述の通りである点を除き、第一実施形態で説明した図１のラインレーザ１１と同様に構成されるので、他の説明は省略する。

＜パターン抽出部＞
パターン抽出部６２は、カメラ１２の撮影画像データから光切断法によりコンベヤベルト５１表面の凹凸を取得する。この凹凸は、第一実施形態で説明したように、例えばカメラ１２とラインレーザ６１のレーザ光照射位置との距離（その距離をＡとする）として知ることができる。上述のようにラインレーザ６１のレーザ光照射位置は、プーリ５２と対向する位置である。このレーザ光照射位置が対向するプーリ５２の位置とカメラ１２との距離は既知であり（その距離をＢとする）、コンベヤベルト５１は、裏面側がこの位置と接するように移動していくから、距離（Ｂ－Ａ）が、レーザ光照射位置におけるコンベヤベルト５１の厚さであると分かる。このようにしてパターン抽出部６２では、レーザ光照射位置におけるコンベヤベルト５１の厚さを用いて、コンベヤベルト５１の表面の凹凸を表すパターンを得ることができる。

パターン抽出部６２は、レーザ光照射位置におけるコンベヤベルト５１の厚さを用いてコンベヤベルト５１の表面の凹凸を表すパターンを得る点を除き、第一実施形態で説明した図１のパターン抽出部１３と同様に構成されるので、他の説明は省略する。

＜表示部＞
表示部６３は、例えば演算装置と表示装置とにより構成できる。上記演算装置としては、公知のマイクロコントローラ等を用いることができ、上記表示装置としては、公知の液晶ディスプレイ等を用いることができる。この構成の場合、表示部６３では、演算装置により濃淡分布画像データを作成し、この画像データを表示装置に表示する。以下、濃淡分布画像データを作成する手順について詳説する。

（画像の調整）
表示部６３は、パターン抽出部１３が抽出するパターンのみを用いて濃淡分布画像データを作成してもよいが、画像取得部１５を兼ねるカメラ１２の撮影するコンベヤベルト５１の画像を併用するとよい。コンベヤベルト５１の画像を併用する場合、表示部６３は、画像取得部１５の画像を参照する。

このように表示部６３が画像取得部１５の画像を参照する構成とする場合、表示部６３は画像の調整機能を有してもよい。

例えば表示部６３が、コンベヤベルト５１のレーザ照射位置での照度を検出する露光センサを備え、測定される照度によりカメラ１２の絞り等の撮影条件を調整する調整機能を有してもよい。

また、照度の高い昼間においては表示部６３により表示される画像での確認がより有効であり、逆に照度の低い夜間においては位置特定機構１４による位置特定がより有効である。このため、上記調整機能は、昼夜のような極端な照度の変化を検出し、濃淡分布画像の表示の有無を制御してもよい。つまり、上記調整機能は、照度が所定値より大きい場合に濃淡分布画像を表示するように制御してもよい。なお、昼夜の別は露光センサが測定する照度によって判断してもよいが、露光センサに代えて時計を備え、時刻によって管理してもよい。

照度が高い場合にはカメラ１２でラインレーザ６１の反射光を検出し難いことがある。このため、照度が所定値より大きい場合に、上記調整機能はラインレーザ６１の出力を高める制御を行ってもよい。なお、安全上の制約等によりラインレーザ６１の単体出力を十分に高められない場合がある。このような場合にあっては、１箇所に集光可能な複数のラインレーザ６１を設け、出光するラインレーザ６１の本数でラインレーザ６１の反射光の強度を調整するとよい。

また、照度が高く、カメラ１２でラインレーザ６１の反射光を検出し難い場合に、ラインレーザ６１の波長域を選択的に透過させる透過フィルタを用いてもよい。カメラ１２が照度に関係なく透過フィルタを通じてラインレーザ６１の反射光を検出してもよいが、照度が低い場合には、利得が下がるおそれがある。このため、上記調整機能は、照度が所定値より大きい場合に透過フィルタを用いる制御を行うことが好ましい。

（歪み補正）
ラインレーザ６１のレーザ光照射位置が対向するプーリ５２と、ラインレーザ６１及びカメラ１２の設置位置の相対関係によりパターン抽出部１３が抽出するパターンに歪みが生じる場合がある。この歪みはカメラ１２のレンズとして広角レンズ、対角魚眼レンズ、全天球レンズ等を搭載している場合に生じ易い。一方、これらのレンズには少ないカメラ数でコンベヤベルト５１の表面形状を監視できる利点がある。

この歪みは一様に生じるため、このパターンをそのまま濃淡分布画像データに変換してもよいが、表示部６３が、パターン抽出部１３が抽出するパターンの歪み補正機能を有するとよい。この歪み補正機能は、演算装置により実現できる。

まず、パターンの歪みについて説明する。図１４に歪みが生じているパターンＬ６を示す。このように全体が傾斜した歪みは、プーリ５２に対してカメラ１２の平行度がずれている場合に生じ易い。また、図１５に図１４とは異なる歪みが生じているパターンＬ７を示す。このように全体が湾曲した歪みは、プーリ５２に対してラインレーザ６１の平行度がずれている場合に生じ易い。

ここで、図１４及び図１５で、両端にある高さの低い部分（図１４のＬ６１、図１５のＬ７１）は、プーリ部を示すパターンである。このプーリ部パターンＬ６１、Ｌ７１は、厚さ０の基準となる線であり、水平方向に延びる直線となるべきものである。従って、このプーリ部パターンＬ６１、Ｌ７１が水平となるようにパターンを補正することで、歪み補正をすることができる。

（濃淡分布画像）
表示部６３は、演算装置により、パターン抽出部６２が抽出したレーザ光照射位置におけるコンベヤベルト５１の厚さを濃淡画像に変換する。具体的には、所定の値（例えばコンベヤベルト５１の初期の厚さ）を基準として、コンベヤベルト５１の厚さが大きい場合を黒、小さい場合を白となるようなグレースケールデータを作成するとよい。なお、これは一例であって、白黒は逆の割り付けであってもよいし、パターンの種類に応じたカラーデータとしてもよい。

また、コンベヤベルト５１の画像を併用している場合は、コンベヤベルト５１の画像に上記グレースケールデータを重ね合わせて濃淡画像データを作成する。面形状監視装置６は、位置特定機構１４を備えているので、パターン抽出部６２が抽出したパターンのコンベヤベルト５１上での位置が特定できる。従って、容易に位置合わせを行ってコンベヤベルト５１の画像に上記グレースケールデータを重ね合わせることができる。

上述のようにして作成した濃淡分布画像データは、表示装置に表示される。表示装置はコンベヤシステム５の近傍に配設されていてもよいが、表示装置を遠隔地に配設し、濃淡分布画像データを無線通信等により転送することで表示してもよい。つまり、表示部６３は無線通信装置を備えていてもよい。

このようにして得られる濃淡分布画像の一例を、図１６を用いて説明する。なお、図１６で、本来グレースケールの濃淡分布画像となるところ、濃淡の相違はハッチングの種類の相違で示している。ハッチングが施されていないベース部分（図１６で白い部分）は、基準となるグレーである。

図１６において、Ｋ１のハッチングは、色が黒い部分を表す。色が黒い部分は、コンベヤベルト５１が厚いことを意味し、Ｋ１は一定の領域を占めていることから、突起付着であることが分かる。

Ｋ２、Ｋ３及びＫ４のハッチングは、色が白い部分を表す。色が白い部分は、コンベヤベルト５１が薄いことを意味し、Ｋ２、Ｋ３及びＫ４は筋状であることから、損傷であり、その方向等から、損傷Ｋ２は縦裂き、損傷Ｋ３は横割れ、損傷Ｋ４は斜行割れに分類される。

同様にＫ５及びＫ６のハッチングは、色が白い部分を表す。Ｋ５及びＫ６は一定の領域を占めていることから、損耗であることが分かる。その搬送方向の長さから、損耗Ｋ５は削れ、損耗Ｋ６は摩耗に分類される。

Ｋ７及びＫ８のハッチングは、濃い灰色（Ｋ１の黒より薄く、ベース部分の灰色より濃い）を表す。このＫ７及びＫ８は、周期的に現れ、両者でその周期が一致している。そして、この周期をコンベヤベルト５１の搬送速度で除した時間（この周期を通過するのに要する時間）は、プーリ５２が１周する時間と等しい。つまり、このＫ７及びＫ８は、プーリの異物付着によりコンベヤベルト５１が外周側へ押し出された結果、見かけ上コンベヤベルト５１が厚く見えていることが分かる。なお、Ｋ７及びＫ８が現れる周期と、プーリ５２の周長は概略一致するため、その一致性で判断してもよいが、コンベヤベルト５１の厚みの分だけＫ７及びＫ８が現れる周期の方が長いこと、コンベヤベルト５１とプーリ５２との間に滑りによるロスがあることなどにより誤差が生じ易い。このため、上述のようにプーリ５２が１周する時間との対比で判断することが好ましい。

プーリ５２はモータにより回転する場合が一般的であるため、プーリ５２が１周する時間は、このモータの磁力の変化から容易に測定することができる。表面形状監視システム４が、このようなプーリ５２が１周する時間を測定する周期検出機構を備え、表示部６３がこの周期検出機構により測定される時間と同期して発生するパターンを削除するとよい。このような機能を有することで、プーリ５２に起因するパターンを除外することができる。

なお、Ｋ９のハッチングは、搬送方向の中央部で色が黒く、ベース部分の境界に近づくにつれて色がベース部分の灰色に近づく部分を表す。またＫ９は、コンベヤベルト５１を斜めに横断している。このＫ９はコンベヤベルト５１のジョイント部である。

＜利点＞
当該表面形状監視システム４は、ラインレーザ６１のレーザ光照射位置をプーリ５２と対向する位置とする。コンベヤベルト５１は、プーリ５２により位置が固定され易いので、コンベヤベルト５１の片側から表面形状を測定する場合であっても、レーザ光照射位置でのコンベヤベルト５１の厚さを算出することができる。これにより当該表面形状監視システム４は、表面が均等に摩耗している場合であっても検知することができる。また、当該表面形状監視システム４では、パターン抽出部６２が抽出するパターンをこのコンベヤベルト５１の厚さに基づいた濃淡分布画像として表示するので、視認性が高まり、コンベヤベルト５１の表面の状態を画像上で確認し易くすることができる。

［その他の実施形態］
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。

上記実施形態では、表面形状監視装置の画像取得部の画像取得にラインレーザの反射光を撮影するカメラを流用する場合を説明したが、画像取得部の画像取得に上記カメラとは別のカメラを設ける構成も本発明の意図するところである。

上記実施形態では、表面形状監視装置の位置特定機構に反射型変位計を用いる場合を説明したが、他の方法により位置特定を行ってもよい。例えば位置特定機構が、コンベヤベルトの特定位置に埋め込まれた位置発信機と、この位置発信機からの信号を検出する受信機とを備え、位置発信機から発信する信号を検出することで、コンベヤベルトの表面での位置を特定してもよい。このような位置発信機としては、ＲＦＩＤタグ、光電センサ、渦電位センサ等を用いることができる。また、コンベヤベルトの特定位置に、コンベヤベルトの表面に露出するように反射マークを埋設し、この反射マークからのラインレーザの反射光を、その輝度や色の違いにより検出することで位置特定を行ってもよい。

上記実施形態では、摩耗量測定システムの厚さ測定装置がコンベヤベルトの幅方向の１箇所のベルト厚さを測定する場合を説明したが、２箇所以上の厚さを測定してもよい。複数箇所のベルト厚さを測定することで、コンベヤベルトの幅方向のベルト厚さの測定精度を高めることができる。一方、測定箇所を１箇所とする場合は、厚さ測定装置の装置数を減らすことができるので、摩耗量測定システムの製造コストを低減できる。

上記実施形態では、摩耗量測定システムの厚さ測定装置として、一対の反射型変位計を用いる場合を説明したが、コンベヤベルトのベルト厚さが測定できる限り、厚さ測定装置は一対の反射型変位計に限定されない。例えば、コンベヤベルトの両面に接触してその接触子間の距離によりベルト厚さを測定する接触型の厚さ測定装置を用いることもできる。

本発明の表面形状監視装置は、種々のコンベヤベルト表面の異常を１つの安価な装置で検出できる。また、本発明の表面形状監視装置及びこの表面形状監視装置を用いた摩耗量測定システムは、コンベヤベルト表面の異常の誤判定により発生する操業損失を低減できる。

従って、本発明の表面形状監視装置及び摩耗量測定システムは、製鉄所、火力発電所、採掘所等の連続稼働を行うコンベヤベルトの予防保全に有効である。また、本発明の表面形状監視装置は、種々の異常を検知できるので、伝動ベルトの摩耗、シンクロ歯部摩耗、蛇行、乗り上げ、切断等の異常検知に用いることもできる。

１、６ 表面形状監視装置
２、３ 摩耗量測定システム
４ 表面形状監視システム
５ コンベヤシステム
１１ ラインレーザ
１２ カメラ
１３ パターン抽出部
１４ 位置特定機構
１５ 画像取得部
２０ 厚さ測定装置
２１ 反射型変位計
３０ 摩耗量算出部
４０ 厚さ測定装置
４１ 反射型変位計
４２ 鏡
４３ フレーム
４３ａ 支持棒
５１ コンベヤベルト
５２ プーリ
６１ ラインレーザ
６２ パターン抽出部
６３ 表示部
Ｘ コンベヤシステム
Ｘ１ コンベヤベルト
Ｘ２ プーリ
Ｘ３ 支持ローラ
Ｘ４ ブレード型クリーナ
Ｙ、Ｙ１、Ｙ２ 搬送物
Ｚ 接合部
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７ パターン
Ｌ６１、Ｌ７１ プーリ部パターン
Ｋ１ 突起付着
Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４ 損傷
Ｋ５、Ｋ６ 摩耗
Ｋ７、Ｋ８ プーリ異物付着
Ｋ９ ジョイント部
Ｐ 測定位置
Ｑ１、Ｑ２ レーザ光

Claims (6)

1. 一対のプーリ―と共にコンベヤシステムに含まれ、搬送物を搬送するコンベヤベルトの表面形状監視装置であって、
   上記コンベヤベルトの表面の幅方向に広角でレーザを照射するラインレーザと、
   上記コンベヤベルトの表面からの上記ラインレーザの反射光を撮影するカメラと、
   上記カメラの撮影画像から上記反射光が描く特定のパターンを抽出するパターン抽出部と、
   上記抽出タイミングに基づいて上記パターン抽出部で抽出されたパターンの上記コンベヤベルトの表面での位置を特定する位置特定機構と、
   上記位置特定機構が特定した位置の上記コンベヤベルトの表面画像を取得する画像取得部と
   を備え、
   上記ラインレーザのレーザ光照射位置が、上記コンベヤベルトの搬送方向の上流側のプーリの中心軸と水平方向又は水平方向より上方で上記上流側プーリと対向する位置であり、
   上記カメラの画像撮影方向の中心軸と上記ラインレーザの照射方向の中心軸とのなす角が２０度以上６０度以下であり、
   上記位置特定機構が、上記コンベヤベルトの搬送方向における上記画像取得部の上流側に配置されている表面形状監視装置。
2. 上記画像取得部の画像取得に上記カメラを用いる請求項１に記載の表面形状監視装置。
3. 上記ラインレーザのレーザ光の波長が５００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の表面形状監視装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表面形状監視装置と、
   上記コンベヤベルトの幅方向の少なくとも１箇所のベルト厚さを、上記コンベヤベルトの搬送方向に連続的に測定可能な厚さ測定装置と、
   上記厚さ測定装置により測定される上記コンベヤベルトのベルト厚さ及び上記表面形状監視装置により抽出されるパターンを用いて、上記コンベヤベルトの摩耗量を算出する摩耗量算出部と
   を備える摩耗量測定システム。
5. 上記コンベヤシステムがブレード型クリーナを有し、
   上記厚さ測定装置が一対の反射型変位計を備え、
   上記反射型変位計が、上記ブレード型クリーナより上記搬送方向下流側で、上記ラインレーザのレーザ光照射範囲内に位置する箇所に配置され、
   上記反射型変位計のレーザ光の照射軸が上記コンベヤベルト表面の法線方向から３０°以内である請求項４に記載の摩耗量測定システム。
6. 一対のプーリ、及びこの一対のプーリ間に架け渡され、走行可能に構成されるコンベヤベルトを有するコンベヤシステムと、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表面形状監視装置と
   を備え、
   上記表面形状監視装置が、上記パターン抽出部が抽出するパターンを上記コンベヤベルトの厚さに基づく濃淡分布画像で表示する表示部をさらに備える表面形状監視システム。

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