回転機ギャップ計測装置
【課題】画像処理により直接的にギャップを計測し、また、異常を検出した場合の保守作業員の目視による確認作業の手間を省くことを可能とする。
【解決手段】カメラ１で、照明器具２により照らされた回転機のギャップ１４を撮影し、撮影した画像データは画像伝送器４によって電気信号から光信号に変換され、光ケーブル８を通り情報装置盤６内の画像伝送器５に送信される。送信された光信号は、画像伝送器５において電気信号に再び変換され、画像伝送器５から画像解析装置７に送信される。画像解析装置７では画像伝送器５から送信されてきた画像データを基にギャップ１４の計測を行い、計測した情報はネットワーク１３ａ経由で遠隔地にある監視装置１３ｂへ送信される。これによって、監視装置１３ｂにより確認することができる。
【解決手段】カメラ１で、照明器具２により照らされた回転機のギャップ１４を撮影し、撮影した画像データは画像伝送器４によって電気信号から光信号に変換され、光ケーブル８を通り情報装置盤６内の画像伝送器５に送信される。送信された光信号は、画像伝送器５において電気信号に再び変換され、画像伝送器５から画像解析装置７に送信される。画像解析装置７では画像伝送器５から送信されてきた画像データを基にギャップ１４の計測を行い、計測した情報はネットワーク１３ａ経由で遠隔地にある監視装置１３ｂへ送信される。これによって、監視装置１３ｂにより確認することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理により回転機の固定子と回転子の隙間であるギャップを計測する装置に関するものであり、特に風力発電機として使用する回転機のギャップを計測する、回転機ギャップ計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機として使用する回転機は、風力を動力源として発電する装置である。回転機は固定子と回転子から成り、風車が風を受けることによって回転子が回転し、電気を起こす。
【０００３】
固定子と回転子の隙間であるギャップは数ミリ程度の幅があり、何らかの異常により固定子と回転子が接触すると大きな事故となる。このため、風力発電機の安全運用には、安全性を確保できる最低限のギャップ幅を基準とし、常時ギャップをこの基準値以上に保たなければならない。
【０００４】
しかしながら、風力発電機として使用する回転機は、高さ数十メートルの塔の上に設置するため、軽量に作られている反面、剛性に若干乏しく歪み易い。また、回転軸の風車側のみを軸受けで固定する片持ち梁の構造を持つものが多く、風車に当たる風の力により軸がぶれ易い。そのため、回転機のギャップを計測する装置を設けることが必要である。
【０００５】
風力発電機に限らず、一般的な回転機のギャップを計測する装置として、ギャップ自体を直接的に計測するものではないが、回転子の軸位置を計測することでギャップを計測することに代える装置が提案されている。
【０００６】
例えば、水力発電所の立軸回転機の軸系異常を検出するため、回転軸の位置をギャップセンサにより計測し、軸心位置の異常を検出する装置がある（特許文献１参照）。
【０００７】
また、回転機の回転軸に磁気物質を設置し、磁気センサにて検知することで軸揺れ量を検出する装置もある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−６０５４４号公報
【特許文献２】特開平８−２５４４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述のような装置では、回転機の回転軸の位置を計測することでギャップの状態を推定することはできるが、直接的にギャップを計測することはできない。
【００１０】
そのため、上述のような装置を風力発電機に用いると、ギャップの異常を検出した場合、保守作業員は現地まで行き、高さ数十メートルの塔の上に登り、ギャップの状態を目視で確認する必要があり、非常に手間がかかる。
【００１１】
さらに、風力発電機は通常、遮蔽物の無い広い場所に設営されている。このため、風力発電機の回転機が収納されている機械室は、直射日光を常時受ける状況にあり、ナセル内部は高温多湿となる。
【００１２】
本発明の目的は、上述の問題を解決するため、画像処理により直接的にギャップを計測し、また、異常を検出した場合は、異常箇所の画像及びデータを遠隔地に送信することで、保守作業員の目視による確認作業の手間を省くことを可能とし、さらに、風力発電機ナセル内の高温多湿に耐え得る構成にした、回転機ギャップ計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する第１の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
回転機の固定子と回転子のギャップ周辺を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影した画像を入力画像として入力し、当該入力画像から、実際のギャップ幅である実寸ギャップ幅を計測し、異常の有無を判断する画像解析装置と、
前記実寸ギャップ幅、異常の有無及び前記入力画像をギャップ計測情報として送信するネットワークとを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第２の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
上記第１の発明に係る回転機ギャップ計測装置において、
前記回転機を収納する機械室内に複数箇所設置され、前記カメラ及び前記カメラの撮影箇所を照らす照明手段を内部に設ける、密閉構造且つ冷却機能を備えた撮影装置ボックスと、
前記機械室の外に設置され、光ケーブルによって前記カメラと接続された前記画像解析装置を収納する、情報装置盤と、
前記ネットワークにより送信された前記ギャップ計測情報を遠隔地にて受信する監視装置とを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第３の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
上記第１または２の発明に係る回転機ギャップ計測装置において、
前記カメラは、
光軸を通る画像の横軸方向が前記回転子の回転軸からの放射線上になるような角度に前記機械室内に複数箇所設置され、
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化して二値画像を作成し、当該二値画像を上下方向に走査して黒色部分の幅を画像上ギャップ幅として計測し、前記カメラのレンズ焦点距離とＣＣＤサイズのカメラパラメータから、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算し、全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と予め設定した基準値とを比較して、異常の有無を判断する機能を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第４の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
上記第３に係る回転機ギャップ計測装置において、
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化する際の明るさのしきい値である二値化しきい値、前記カメラパラメータ、前記カメラから前記回転機の前記ギャップ部分までの距離及び前記基準値を、各処理パラメータとして設定する処理設定部と、
前記カメラで撮影された画像を前記入力画像として入力する画像入力部と、
前記二値化しきい値を基に前記入力画像を二値化して、前記二値画像を作成する画像二値化部と、
前記画像上ギャップ幅を計測し、さらに、前記カメラパラメータを基に、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算したギャップ幅データを作成するギャップ幅計測部と、
全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と、前記基準値とを比較し、異常の有無を判断する異常判断部と、
前記ギャップ計測情報を作成するギャップ計測情報作成部と、
前記入力画像、前記各処理パラメータ、前記二値画像、前記ギャップ幅データ、異常の有無の記録及び前記ギャップ計測情報を保管する記憶部と、
前記ギャップ計測情報を外部へ出力するデータ出力部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第５の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
上記第３の発明に係る回転機ギャップ計測装置において、
前記画像解析装置は、
前記二値画像を上下方向に走査する際、予めギャップ中に設定したギャップ中央線から、走査線の左右方向に、黒色から白色に変化するエッジ部分を検出し、検出した左右エッジの間隔を前記画像上ギャップ幅として計測することを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第６の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
上記第５に係る回転機ギャップ計測装置において、
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化する際の明るさのしきい値である二値化しきい値、前記カメラパラメータ、前記カメラから前記回転機の前記ギャップ部分までの距離、前記基準値及び前記ギャップ中央線を、各処理パラメータとして設定する処理設定部と、
前記カメラで撮影された画像を前記入力画像として入力する画像入力部と、
前記二値化しきい値を基に前記入力画像を二値化して、前記二値画像を作成する画像二値化部と、
前記画像上ギャップ幅を計測し、さらに、前記カメラパラメータを基に、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算したギャップ幅データを作成するギャップ幅計測部と、
全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と、前記基準値とを比較し、異常の有無を判断する異常判断部と、
前記ギャップ計測情報を作成するギャップ計測情報作成部と、
前記入力画像、前記各処理パラメータ、前記二値画像、前記ギャップ幅データ、異常の有無の記録及び前記ギャップ計測情報を保管する記憶部と、
前記ギャップ計測情報を外部へ出力するデータ出力部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上記第１乃至６の発明に係る回転機ギャップ計測装置によれば、風力発電機として使用する回転機のギャップ自体を、画像により直接的に計測することで、異常の有無を判断することができる。また異常を検出した場合は、ギャップ計測情報を遠隔地に送信することができるため、離れた場所から状況が把握できことから、保守作業員が現地まで行き、高さ数十メートルの塔の上に登り、直接目視で確認するという手間が省ける。
【００２０】
上記第２の発明に係る回転機ギャップ計測装置によれば、さらに、カメラと画像伝送器を、密閉構造の撮影装置ボックス内に設置し、当該ボックス内に冷却機能を備えることで、風力発電機の機械室内の高温多湿による影響を防ぐことができる。
【００２１】
上記第３乃至６の発明に係る回転機ギャップ計測装置によれば、さらに、二値画像を走査することによって、ギャップ幅の異常の有無を判断できる。
【００２２】
上記第５，６の発明に係る回転機ギャップ計測装置によれば、さらに、入力画像にギャップ中央線を設定して当該画像を二値化し、当該二値画像を上下方向に走査する際、走査線中において、ギャップ中央線から左右方向に黒色から白色に変化するエッジ部分を検出し、検出した左右エッジの間隔を画像上ギャップ幅として計測することで、固定子、回転子の表面に凹凸、変色及び汚れがある場合でも正確な計測を行うことができる。
【００２３】
上記第４，６の発明に係る回転機ギャップ計測装置によれば、さらに、異常発生時の画像を画像解析装置の記憶部に記録として残しておくこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】回転機ギャップ計測装置全体の模式図である。
【図２】（ａ）は図１における回転機のＡ−Ａ矢視図である。（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲んだ撮影箇所Ｂをカメラによって撮影した画像の拡大図である。
【図３】二値画像の模式図である。
【図４】本発明の実施例１に係る、画像上ギャップ幅計測の模式図である。（ａ）は二値画像を上下方向に走査する様子を表したものであり、（ｂ）は走査線中における画像上ギャップ幅計測の様子を表したものである。
【図５】画像解析装置によるギャップ計測のフローチャートである。
【図６】画像解析装置の構成図である。
【図７】固定子、回転子のギャップ周辺の表面に凹凸、変色及び汚れがある場合の画像の模式図である。
【図８】固定子、回転子のギャップ周辺の表面に凹凸、変色及び汚れがある場合の二値画像の模式図である。
【図９】本発明の実施例２に係る、ギャップ中央線を設定した画像の模式図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る、画像上ギャップ幅計測の模式図である。（ａ）は二値画像を上下方向に走査する様子を表したものであり、（ｂ）は走査線中における画像上ギャップ幅計測の様子を表したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る回転機ギャップ計測装置を、実施例により図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例１に係る回転機ギャップ計測装置は、図１のように、カメラ１、照明器具２、撮影装置ボックス３、画像伝送器４，５、情報装置盤６、画像解析装置７、光ケーブル８及び監視装置１３ｂを備える。
【００２７】
上述のカメラ１は、風力発電機の回転機が収納されている機械室（以下、ナセル１１と記載）内に設置されている撮影装置ボックス３に収納されており、風車１２の固定子９と回転子１０のギャップ１４周辺を撮影するものである。
【００２８】
図２（ａ）は図１におけるＡ−Ａ矢視図である。図２（ａ）中の一点鎖線で囲まれたＢは、カメラ１による撮影箇所であるが、これを見ればわかるように、カメラ１の光軸を通る画像の横軸方向が回転子１０の回転軸からの放射線上になるような角度に設置されている。
【００２９】
上述のようにカメラ１を設置すると、図２（ｂ）のように、回転機の固定子９部分と回転子１０部分とギャップ１４とが撮影画像２０ａ内で垂直に並ぶように撮影され、画像処理によるギャップ計測が簡単になる（ギャップ計測手段の詳細な説明は後述）。
【００３０】
上述の照明器具２は、カメラ１のレンズの外側に設置され、回転機を照らすことで、固定子９と回転子１０の部分は光が反射して明るくなり、ギャップ１４の部分は光が反射せずに暗い状態が保たれるため、撮影画像２０ａの明暗がより強調される。
【００３１】
上述の撮影装置ボックス３は、ナセル１１内の回転機のギャップ１４が見える位置に設置され、内部にはカメラ１、照明器具２及び画像伝送器４を収納している。また、ボックス容器は透明な材質により密閉できる形状とし、内部への湿気の侵入を遮断する。さらに、外部にヒートシンクと空冷ファンの設置または冷水を循環させる等の冷却機能を備えることで、カメラ１や画像伝送器４が高温になることを防ぐ。
【００３２】
この撮影装置ボックス３は、図２（ａ）のように、カメラ１の光軸を通る画像の横軸方向が回転子１０の回転軸からの放射線上になるような角度に、複数箇所設置されている。
【００３３】
上述の画像伝送器４は撮影装置ボックス３内に設置され、カメラ１で撮影した画像データの電気信号を入力し、光信号に変換する。
【００３４】
上述の画像伝送器５は情報装置盤６内に設置され、画像データの光信号を電気信号へ変換して、画像解析装置７へ出力する。
【００３５】
上述の光ケーブル８は、撮影装置ボックス３内の画像伝送器４と、情報操作盤６内の画像伝送器５とに接続され、画像データの光信号を画像伝送器４から画像伝送器５へ送信する経路となる。
【００３６】
上述の情報装置盤６は、風力発電機の塔の近傍に設置され、画像伝送器５と画像解析装置７を収納する。
【００３７】
画像解析装置７は、画像伝送器５から送られてきた画像データを基にギャップを計測する。また、計測した情報はネットワーク１３ａ経由により、遠隔地の監視装置１３ｂへ送信される。
【００３８】
本発明の実施例１に係る装置は、上述のような装置構成により、まず、カメラ１で、照明器具２により照らされた回転機のギャップ１４を撮影し、撮影した画像データは画像伝送器４によって電気信号から光信号に変換され、光ケーブル８を通り情報装置盤６内の画像伝送器５に送信される。送信された光信号は、画像伝送器５において電気信号に再び変換され、画像伝送器５から画像解析装置７に送信される。画像解析装置７では画像伝送器５から送信されてきた画像データを基にギャップ１４の計測を行い、計測した情報はネットワーク１３ａ経由で遠隔地にある監視装置１３ｂへ送信される。
【００３９】
次に、上述のように回転機のギャップ計測を行う画像解析装置７について詳述する。
【００４０】
画像解析装置７は、図６のように、処理設定部２１、画像入力部２２、画像二値化部２３、ギャップ計測分２４、異常判断部２５、ギャップ計測情報作成部２６、記憶部２７及びデータ出力部２８を備える。
【００４１】
上述の画像入力部２２では、カメラ１で撮影された撮影画像２０ａを入力画像として入力する。
【００４２】
上述の処理設定部２１では、入力画像を二値化する際の明るさのしきい値（以下、二値化しきい値と記載）、カメラ１のレンズ焦点距離とＣＣＤサイズ（以下、カメラパラメータと記載）、カメラ１から回転機のギャップ１４部分までの距離及び異常の有無を決定するギャップ幅の基準値の、各処理パラメータを設定する。
【００４３】
上述の画像二値化部２３では、二値化しきい値を基に入力画像を二値化して二値画像２０ｂを作成する。
【００４４】
上述のギャップ幅計測部２４では、図４（ａ）に示すように走査線１６を二値画像２０ｂの上下方向に移動させ、図４（ｂ）のように黒色部分の幅（以下、画像上ギャップ幅と記載）を計測する。さらに、カメラパラメータを基に、画像上ギャップ幅を実寸のギャップの幅（以下、実寸ギャップ幅と記載）に換算した、ギャップ幅データを作成する。
【００４５】
上述の異常判断部２５では、設置してある全てのカメラ１分のギャップ幅データとギャップ幅の基準値を比較し、異常の有無を判断する。
【００４６】
上述のギャップ計測情報作成部２６では、実寸ギャップ幅と異常の有無と前記入力画像を整理したギャップ計測情報を作成する。
【００４７】
上述の記憶部２７では、入力画像と各処理パラメータと二値画像２０ｂとギャップ幅データと異常の有無の記録とギャップ計測情報とを保管する。
【００４８】
上述のデータ出力部２８では、ギャップ計測情報を外部へ出力する。
【００４９】
以下、画像解析装置７によるギャップ計測の手順について、図５を用いて説明する。
【００５０】
ステップＳ１では、画像入力部２２により、カメラ１で撮影された撮影画像２０ａの画像データを画像伝送器５から入力画像として入力する。
【００５１】
ステップＳ２では、画像二値化部２３において、図３のように、入力画像を二値化して二値画像２０ｂを作成する。二値化に用いる二値化しきい値については、処理設定部２１にて予め設定しておく。
【００５２】
ステップＳ３では、ギャップ幅計測部２４において、上述のごとく画像上ギャップ幅を計測する。
【００５３】
ステップＳ４では、同じくギャップ幅計測部２４において、処理設定部２１で設定したカメラパラメータを基に画像上ギャップ幅を実寸ギャップ幅に換算する。
【００５４】
ステップＳ５では、異常判断部２５において、異常の有無の判断を行う。全てのカメラ１で撮影した全ての実寸ギャップ幅と、ギャップ幅の基準値とを比較し、実寸ギャップ幅が基準値未満であった場合は、異常として判断する。
【００５５】
尚、異常の有無の結果は、ギャップ計測情報作成部２６において、入力画像とギャップ幅データと共に整理され、ギャップ計測情報としてデータ出力部２８からネットワーク１３ａと通して遠隔地にある監視装置１３ｂへ送信される。また、ネットワーク１３ａの負荷軽減のため、入力画像は異常がある場合にのみギャップ計測情報に含めるようにしても良い。
【００５６】
ちなみに、上述のステップＳ１乃至Ｓ５において、各画像データと各処理パラメータは都度、記憶部２７に保管される。
【００５７】
本発明の実施例１に係る装置では、風力発電機に使用する回転機のギャップ自体を画像により直接的に計測することができ、また、異常発生時の画像を遠隔地の監視装置１３ｂで確認することができるため、異常確認のために保守作業員が現地まで行き、さらに高さ数十メートルの塔の上に登って回転機のギャップの状態を確認するという手間が省ける。
【実施例２】
【００５８】
図７に示すように、回転機の固定子９と回転子１０は表面に凹凸１７がある。また経年変化による変色１８や汚れ１９も発生する。このため、回転機のギャップ１４周辺を撮影した場合、これら凹凸１７、変色１８及び汚れ１９も撮影される。
【００５９】
撮影画像中２０ａにおいてこれらの部分が暗く写った場合、この画像を二値化すると、図８の二値化画像２０ｂのように、これらの部分もギャップ１４と同じく黒色になる。
【００６０】
この状態の二値画像２０ｂから画像上ギャップ幅を計測した場合、二値画像２０ｂを上下方向に走査し、黒色部分の幅を求めるだけでは正確に計測できない。
【００６１】
そこで本発明の実施例２に係る回転機ギャップ計測装置は、基本的な装置構成は本発明の実施例１に係る装置と同一であるが、画像解析装置７の処理設定部２１における設定とギャップ幅計測部２４の機能を変更する。
【００６２】
以下、画像解析装置７の処理設定部２１とギャップ幅計測部２４以外の説明は省略し、処理設定部２１とギャップ幅計測部２４についてのみ説明する。
【００６３】
処理設定部２１では、二値化しきい値、カメラパラメータ、カメラ１から回転機のギャップ部分までの距離、ギャップ幅の基準値及び各処理パラメータの設定に加えて、図９に示すように、ギャップ中にギャップ中央線１５を設定する。図９では画像のほぼ中央にギャップ中央線が設定されているが、実際には必ずしもギャップ中央線が画像中央に設定されるとは限らない。
【００６４】
ギャップ幅計測部２４では、図１０（ａ）に示すように二値画像２０ｂの上下方向に走査するが、その際、図１０（ｂ）のように、走査線１６中において、ギャップ中央線１５から左右方向に二値画像２０ｂの値が黒色から白色に変化するエッジ部分を検出し、検出した左右エッジの間隔を画像上ギャップ幅として計測する。
【００６５】
以下、本発明の実施例２に係る回転機ギャップ計測装置の計測手順を図５に従って説明する。
【００６６】
ステップＳ１では、画像入力部２２により、カメラ１で撮影された撮影画像２０ａの画像データを画像伝送器５から入力画像として入力し、処理設定部２１において図９のようにギャップ中央線１５を設定する。
【００６７】
ステップＳ２では、画像二値化部２３において、ギャップ中央線１５が設定された入力画像を二値化して二値画像２０ｂを作成する。二値化しきい値については、処理設定部２１にて予め設定しておく。
【００６８】
ステップＳ３では、ギャップ幅計測部２４において、上述のごとく画像上ギャップ幅を計測する。
【００６９】
ステップＳ４では、同じくギャップ幅計測部２４において、処理設定部２１で設定したカメラパラメータを基に画像上ギャップ幅を実寸ギャップ幅に換算する。
【００７０】
ステップＳ５では、異常判断部２５において、異常の有無の判断を行う。全てのカメラ１で撮影した全ての実寸ギャップ幅と、ギャップ幅の基準値とを比較し、実寸ギャップ幅が基準値未満であった場合は、異常として判断する。
【００７１】
尚、異常の有無の結果は、ギャップ計測情報作成部２６において、入力画像とギャップ幅データと共に整理され、ギャップ計測情報としてデータ出力部２８からネットワーク１３ａと通して遠隔地にある監視装置１３ｂへ送信される。また、ネットワーク１３ａの負荷軽減のため、入力画像は異常がある場合にのみギャップ計測情報に含めるようにしても良い。
【００７２】
ちなみに、上述のステップＳ１乃至Ｓ５において、各画像データと各処理パラメータは都度、記憶部２７に保管される。
【００７３】
本発明の実施例２に係る装置では、本発明の実施例１に係る装置の機能に加え、回転機の表面の凹凸、変色及び汚れがギャップ幅計測に与える影響を排除することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、風力発電機として使用する回転機のギャップを計測する、回転機ギャップ計測装置として好適である。
【符号の説明】
【００７５】
１ カメラ
２ 照明器具
３ 撮影装置ボックス
４ 画像伝送器
５ 画像伝送器
６ 情報装置盤
７ 画像解析装置
８ 光ケーブル
９ 固定子
１０ 回転子
１１ ナセル
１２ 風車
１３ａ ネットワーク
１３ｂ 監視装置
１４ ギャップ
１５ ギャップ中央線
１６ 走査線
１７ 凹凸
１８ 変色
１９ 汚れ
２０ａ 撮影画像
２０ｂ 二値画像
２１ 処理設定部
２２ 画像入力部
２３ 画像二値化部
２４ ギャップ幅計測部
２５ 異常判断部
２６ ギャップ計測情報作成部
２７ 記憶部
２８ データ出力部
Ｓ１ 画像入力
Ｓ２ 画像二値化
Ｓ３ 画像上のギャップ幅計測
Ｓ４ 画像上ギャップ幅を実寸ギャップ幅へ換算
Ｓ５ 異常の有無を判断
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理により回転機の固定子と回転子の隙間であるギャップを計測する装置に関するものであり、特に風力発電機として使用する回転機のギャップを計測する、回転機ギャップ計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機として使用する回転機は、風力を動力源として発電する装置である。回転機は固定子と回転子から成り、風車が風を受けることによって回転子が回転し、電気を起こす。
【０００３】
固定子と回転子の隙間であるギャップは数ミリ程度の幅があり、何らかの異常により固定子と回転子が接触すると大きな事故となる。このため、風力発電機の安全運用には、安全性を確保できる最低限のギャップ幅を基準とし、常時ギャップをこの基準値以上に保たなければならない。
【０００４】
しかしながら、風力発電機として使用する回転機は、高さ数十メートルの塔の上に設置するため、軽量に作られている反面、剛性に若干乏しく歪み易い。また、回転軸の風車側のみを軸受けで固定する片持ち梁の構造を持つものが多く、風車に当たる風の力により軸がぶれ易い。そのため、回転機のギャップを計測する装置を設けることが必要である。
【０００５】
風力発電機に限らず、一般的な回転機のギャップを計測する装置として、ギャップ自体を直接的に計測するものではないが、回転子の軸位置を計測することでギャップを計測することに代える装置が提案されている。
【０００６】
例えば、水力発電所の立軸回転機の軸系異常を検出するため、回転軸の位置をギャップセンサにより計測し、軸心位置の異常を検出する装置がある（特許文献１参照）。
【０００７】
また、回転機の回転軸に磁気物質を設置し、磁気センサにて検知することで軸揺れ量を検出する装置もある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−６０５４４号公報
【特許文献２】特開平８−２５４４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述のような装置では、回転機の回転軸の位置を計測することでギャップの状態を推定することはできるが、直接的にギャップを計測することはできない。
【００１０】
そのため、上述のような装置を風力発電機に用いると、ギャップの異常を検出した場合、保守作業員は現地まで行き、高さ数十メートルの塔の上に登り、ギャップの状態を目視で確認する必要があり、非常に手間がかかる。
【００１１】
さらに、風力発電機は通常、遮蔽物の無い広い場所に設営されている。このため、風力発電機の回転機が収納されている機械室は、直射日光を常時受ける状況にあり、ナセル内部は高温多湿となる。
【００１２】
本発明の目的は、上述の問題を解決するため、画像処理により直接的にギャップを計測し、また、異常を検出した場合は、異常箇所の画像及びデータを遠隔地に送信することで、保守作業員の目視による確認作業の手間を省くことを可能とし、さらに、風力発電機ナセル内の高温多湿に耐え得る構成にした、回転機ギャップ計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する第１の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
回転機の固定子と回転子のギャップ周辺を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影した画像を入力画像として入力し、当該入力画像から、実際のギャップ幅である実寸ギャップ幅を計測し、異常の有無を判断する画像解析装置と、
前記実寸ギャップ幅、異常の有無及び前記入力画像をギャップ計測情報として送信するネットワークとを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第２の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
上記第１の発明に係る回転機ギャップ計測装置において、
前記回転機を収納する機械室内に複数箇所設置され、前記カメラ及び前記カメラの撮影箇所を照らす照明手段を内部に設ける、密閉構造且つ冷却機能を備えた撮影装置ボックスと、
前記機械室の外に設置され、光ケーブルによって前記カメラと接続された前記画像解析装置を収納する、情報装置盤と、
前記ネットワークにより送信された前記ギャップ計測情報を遠隔地にて受信する監視装置とを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第３の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
上記第１または２の発明に係る回転機ギャップ計測装置において、
前記カメラは、
光軸を通る画像の横軸方向が前記回転子の回転軸からの放射線上になるような角度に前記機械室内に複数箇所設置され、
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化して二値画像を作成し、当該二値画像を上下方向に走査して黒色部分の幅を画像上ギャップ幅として計測し、前記カメラのレンズ焦点距離とＣＣＤサイズのカメラパラメータから、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算し、全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と予め設定した基準値とを比較して、異常の有無を判断する機能を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第４の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
上記第３に係る回転機ギャップ計測装置において、
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化する際の明るさのしきい値である二値化しきい値、前記カメラパラメータ、前記カメラから前記回転機の前記ギャップ部分までの距離及び前記基準値を、各処理パラメータとして設定する処理設定部と、
前記カメラで撮影された画像を前記入力画像として入力する画像入力部と、
前記二値化しきい値を基に前記入力画像を二値化して、前記二値画像を作成する画像二値化部と、
前記画像上ギャップ幅を計測し、さらに、前記カメラパラメータを基に、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算したギャップ幅データを作成するギャップ幅計測部と、
全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と、前記基準値とを比較し、異常の有無を判断する異常判断部と、
前記ギャップ計測情報を作成するギャップ計測情報作成部と、
前記入力画像、前記各処理パラメータ、前記二値画像、前記ギャップ幅データ、異常の有無の記録及び前記ギャップ計測情報を保管する記憶部と、
前記ギャップ計測情報を外部へ出力するデータ出力部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第５の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
上記第３の発明に係る回転機ギャップ計測装置において、
前記画像解析装置は、
前記二値画像を上下方向に走査する際、予めギャップ中に設定したギャップ中央線から、走査線の左右方向に、黒色から白色に変化するエッジ部分を検出し、検出した左右エッジの間隔を前記画像上ギャップ幅として計測することを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第６の発明に係る回転機ギャップ計測装置は、
上記第５に係る回転機ギャップ計測装置において、
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化する際の明るさのしきい値である二値化しきい値、前記カメラパラメータ、前記カメラから前記回転機の前記ギャップ部分までの距離、前記基準値及び前記ギャップ中央線を、各処理パラメータとして設定する処理設定部と、
前記カメラで撮影された画像を前記入力画像として入力する画像入力部と、
前記二値化しきい値を基に前記入力画像を二値化して、前記二値画像を作成する画像二値化部と、
前記画像上ギャップ幅を計測し、さらに、前記カメラパラメータを基に、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算したギャップ幅データを作成するギャップ幅計測部と、
全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と、前記基準値とを比較し、異常の有無を判断する異常判断部と、
前記ギャップ計測情報を作成するギャップ計測情報作成部と、
前記入力画像、前記各処理パラメータ、前記二値画像、前記ギャップ幅データ、異常の有無の記録及び前記ギャップ計測情報を保管する記憶部と、
前記ギャップ計測情報を外部へ出力するデータ出力部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上記第１乃至６の発明に係る回転機ギャップ計測装置によれば、風力発電機として使用する回転機のギャップ自体を、画像により直接的に計測することで、異常の有無を判断することができる。また異常を検出した場合は、ギャップ計測情報を遠隔地に送信することができるため、離れた場所から状況が把握できことから、保守作業員が現地まで行き、高さ数十メートルの塔の上に登り、直接目視で確認するという手間が省ける。
【００２０】
上記第２の発明に係る回転機ギャップ計測装置によれば、さらに、カメラと画像伝送器を、密閉構造の撮影装置ボックス内に設置し、当該ボックス内に冷却機能を備えることで、風力発電機の機械室内の高温多湿による影響を防ぐことができる。
【００２１】
上記第３乃至６の発明に係る回転機ギャップ計測装置によれば、さらに、二値画像を走査することによって、ギャップ幅の異常の有無を判断できる。
【００２２】
上記第５，６の発明に係る回転機ギャップ計測装置によれば、さらに、入力画像にギャップ中央線を設定して当該画像を二値化し、当該二値画像を上下方向に走査する際、走査線中において、ギャップ中央線から左右方向に黒色から白色に変化するエッジ部分を検出し、検出した左右エッジの間隔を画像上ギャップ幅として計測することで、固定子、回転子の表面に凹凸、変色及び汚れがある場合でも正確な計測を行うことができる。
【００２３】
上記第４，６の発明に係る回転機ギャップ計測装置によれば、さらに、異常発生時の画像を画像解析装置の記憶部に記録として残しておくこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】回転機ギャップ計測装置全体の模式図である。
【図２】（ａ）は図１における回転機のＡ−Ａ矢視図である。（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲んだ撮影箇所Ｂをカメラによって撮影した画像の拡大図である。
【図３】二値画像の模式図である。
【図４】本発明の実施例１に係る、画像上ギャップ幅計測の模式図である。（ａ）は二値画像を上下方向に走査する様子を表したものであり、（ｂ）は走査線中における画像上ギャップ幅計測の様子を表したものである。
【図５】画像解析装置によるギャップ計測のフローチャートである。
【図６】画像解析装置の構成図である。
【図７】固定子、回転子のギャップ周辺の表面に凹凸、変色及び汚れがある場合の画像の模式図である。
【図８】固定子、回転子のギャップ周辺の表面に凹凸、変色及び汚れがある場合の二値画像の模式図である。
【図９】本発明の実施例２に係る、ギャップ中央線を設定した画像の模式図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る、画像上ギャップ幅計測の模式図である。（ａ）は二値画像を上下方向に走査する様子を表したものであり、（ｂ）は走査線中における画像上ギャップ幅計測の様子を表したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る回転機ギャップ計測装置を、実施例により図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例１に係る回転機ギャップ計測装置は、図１のように、カメラ１、照明器具２、撮影装置ボックス３、画像伝送器４，５、情報装置盤６、画像解析装置７、光ケーブル８及び監視装置１３ｂを備える。
【００２７】
上述のカメラ１は、風力発電機の回転機が収納されている機械室（以下、ナセル１１と記載）内に設置されている撮影装置ボックス３に収納されており、風車１２の固定子９と回転子１０のギャップ１４周辺を撮影するものである。
【００２８】
図２（ａ）は図１におけるＡ−Ａ矢視図である。図２（ａ）中の一点鎖線で囲まれたＢは、カメラ１による撮影箇所であるが、これを見ればわかるように、カメラ１の光軸を通る画像の横軸方向が回転子１０の回転軸からの放射線上になるような角度に設置されている。
【００２９】
上述のようにカメラ１を設置すると、図２（ｂ）のように、回転機の固定子９部分と回転子１０部分とギャップ１４とが撮影画像２０ａ内で垂直に並ぶように撮影され、画像処理によるギャップ計測が簡単になる（ギャップ計測手段の詳細な説明は後述）。
【００３０】
上述の照明器具２は、カメラ１のレンズの外側に設置され、回転機を照らすことで、固定子９と回転子１０の部分は光が反射して明るくなり、ギャップ１４の部分は光が反射せずに暗い状態が保たれるため、撮影画像２０ａの明暗がより強調される。
【００３１】
上述の撮影装置ボックス３は、ナセル１１内の回転機のギャップ１４が見える位置に設置され、内部にはカメラ１、照明器具２及び画像伝送器４を収納している。また、ボックス容器は透明な材質により密閉できる形状とし、内部への湿気の侵入を遮断する。さらに、外部にヒートシンクと空冷ファンの設置または冷水を循環させる等の冷却機能を備えることで、カメラ１や画像伝送器４が高温になることを防ぐ。
【００３２】
この撮影装置ボックス３は、図２（ａ）のように、カメラ１の光軸を通る画像の横軸方向が回転子１０の回転軸からの放射線上になるような角度に、複数箇所設置されている。
【００３３】
上述の画像伝送器４は撮影装置ボックス３内に設置され、カメラ１で撮影した画像データの電気信号を入力し、光信号に変換する。
【００３４】
上述の画像伝送器５は情報装置盤６内に設置され、画像データの光信号を電気信号へ変換して、画像解析装置７へ出力する。
【００３５】
上述の光ケーブル８は、撮影装置ボックス３内の画像伝送器４と、情報操作盤６内の画像伝送器５とに接続され、画像データの光信号を画像伝送器４から画像伝送器５へ送信する経路となる。
【００３６】
上述の情報装置盤６は、風力発電機の塔の近傍に設置され、画像伝送器５と画像解析装置７を収納する。
【００３７】
画像解析装置７は、画像伝送器５から送られてきた画像データを基にギャップを計測する。また、計測した情報はネットワーク１３ａ経由により、遠隔地の監視装置１３ｂへ送信される。
【００３８】
本発明の実施例１に係る装置は、上述のような装置構成により、まず、カメラ１で、照明器具２により照らされた回転機のギャップ１４を撮影し、撮影した画像データは画像伝送器４によって電気信号から光信号に変換され、光ケーブル８を通り情報装置盤６内の画像伝送器５に送信される。送信された光信号は、画像伝送器５において電気信号に再び変換され、画像伝送器５から画像解析装置７に送信される。画像解析装置７では画像伝送器５から送信されてきた画像データを基にギャップ１４の計測を行い、計測した情報はネットワーク１３ａ経由で遠隔地にある監視装置１３ｂへ送信される。
【００３９】
次に、上述のように回転機のギャップ計測を行う画像解析装置７について詳述する。
【００４０】
画像解析装置７は、図６のように、処理設定部２１、画像入力部２２、画像二値化部２３、ギャップ計測分２４、異常判断部２５、ギャップ計測情報作成部２６、記憶部２７及びデータ出力部２８を備える。
【００４１】
上述の画像入力部２２では、カメラ１で撮影された撮影画像２０ａを入力画像として入力する。
【００４２】
上述の処理設定部２１では、入力画像を二値化する際の明るさのしきい値（以下、二値化しきい値と記載）、カメラ１のレンズ焦点距離とＣＣＤサイズ（以下、カメラパラメータと記載）、カメラ１から回転機のギャップ１４部分までの距離及び異常の有無を決定するギャップ幅の基準値の、各処理パラメータを設定する。
【００４３】
上述の画像二値化部２３では、二値化しきい値を基に入力画像を二値化して二値画像２０ｂを作成する。
【００４４】
上述のギャップ幅計測部２４では、図４（ａ）に示すように走査線１６を二値画像２０ｂの上下方向に移動させ、図４（ｂ）のように黒色部分の幅（以下、画像上ギャップ幅と記載）を計測する。さらに、カメラパラメータを基に、画像上ギャップ幅を実寸のギャップの幅（以下、実寸ギャップ幅と記載）に換算した、ギャップ幅データを作成する。
【００４５】
上述の異常判断部２５では、設置してある全てのカメラ１分のギャップ幅データとギャップ幅の基準値を比較し、異常の有無を判断する。
【００４６】
上述のギャップ計測情報作成部２６では、実寸ギャップ幅と異常の有無と前記入力画像を整理したギャップ計測情報を作成する。
【００４７】
上述の記憶部２７では、入力画像と各処理パラメータと二値画像２０ｂとギャップ幅データと異常の有無の記録とギャップ計測情報とを保管する。
【００４８】
上述のデータ出力部２８では、ギャップ計測情報を外部へ出力する。
【００４９】
以下、画像解析装置７によるギャップ計測の手順について、図５を用いて説明する。
【００５０】
ステップＳ１では、画像入力部２２により、カメラ１で撮影された撮影画像２０ａの画像データを画像伝送器５から入力画像として入力する。
【００５１】
ステップＳ２では、画像二値化部２３において、図３のように、入力画像を二値化して二値画像２０ｂを作成する。二値化に用いる二値化しきい値については、処理設定部２１にて予め設定しておく。
【００５２】
ステップＳ３では、ギャップ幅計測部２４において、上述のごとく画像上ギャップ幅を計測する。
【００５３】
ステップＳ４では、同じくギャップ幅計測部２４において、処理設定部２１で設定したカメラパラメータを基に画像上ギャップ幅を実寸ギャップ幅に換算する。
【００５４】
ステップＳ５では、異常判断部２５において、異常の有無の判断を行う。全てのカメラ１で撮影した全ての実寸ギャップ幅と、ギャップ幅の基準値とを比較し、実寸ギャップ幅が基準値未満であった場合は、異常として判断する。
【００５５】
尚、異常の有無の結果は、ギャップ計測情報作成部２６において、入力画像とギャップ幅データと共に整理され、ギャップ計測情報としてデータ出力部２８からネットワーク１３ａと通して遠隔地にある監視装置１３ｂへ送信される。また、ネットワーク１３ａの負荷軽減のため、入力画像は異常がある場合にのみギャップ計測情報に含めるようにしても良い。
【００５６】
ちなみに、上述のステップＳ１乃至Ｓ５において、各画像データと各処理パラメータは都度、記憶部２７に保管される。
【００５７】
本発明の実施例１に係る装置では、風力発電機に使用する回転機のギャップ自体を画像により直接的に計測することができ、また、異常発生時の画像を遠隔地の監視装置１３ｂで確認することができるため、異常確認のために保守作業員が現地まで行き、さらに高さ数十メートルの塔の上に登って回転機のギャップの状態を確認するという手間が省ける。
【実施例２】
【００５８】
図７に示すように、回転機の固定子９と回転子１０は表面に凹凸１７がある。また経年変化による変色１８や汚れ１９も発生する。このため、回転機のギャップ１４周辺を撮影した場合、これら凹凸１７、変色１８及び汚れ１９も撮影される。
【００５９】
撮影画像中２０ａにおいてこれらの部分が暗く写った場合、この画像を二値化すると、図８の二値化画像２０ｂのように、これらの部分もギャップ１４と同じく黒色になる。
【００６０】
この状態の二値画像２０ｂから画像上ギャップ幅を計測した場合、二値画像２０ｂを上下方向に走査し、黒色部分の幅を求めるだけでは正確に計測できない。
【００６１】
そこで本発明の実施例２に係る回転機ギャップ計測装置は、基本的な装置構成は本発明の実施例１に係る装置と同一であるが、画像解析装置７の処理設定部２１における設定とギャップ幅計測部２４の機能を変更する。
【００６２】
以下、画像解析装置７の処理設定部２１とギャップ幅計測部２４以外の説明は省略し、処理設定部２１とギャップ幅計測部２４についてのみ説明する。
【００６３】
処理設定部２１では、二値化しきい値、カメラパラメータ、カメラ１から回転機のギャップ部分までの距離、ギャップ幅の基準値及び各処理パラメータの設定に加えて、図９に示すように、ギャップ中にギャップ中央線１５を設定する。図９では画像のほぼ中央にギャップ中央線が設定されているが、実際には必ずしもギャップ中央線が画像中央に設定されるとは限らない。
【００６４】
ギャップ幅計測部２４では、図１０（ａ）に示すように二値画像２０ｂの上下方向に走査するが、その際、図１０（ｂ）のように、走査線１６中において、ギャップ中央線１５から左右方向に二値画像２０ｂの値が黒色から白色に変化するエッジ部分を検出し、検出した左右エッジの間隔を画像上ギャップ幅として計測する。
【００６５】
以下、本発明の実施例２に係る回転機ギャップ計測装置の計測手順を図５に従って説明する。
【００６６】
ステップＳ１では、画像入力部２２により、カメラ１で撮影された撮影画像２０ａの画像データを画像伝送器５から入力画像として入力し、処理設定部２１において図９のようにギャップ中央線１５を設定する。
【００６７】
ステップＳ２では、画像二値化部２３において、ギャップ中央線１５が設定された入力画像を二値化して二値画像２０ｂを作成する。二値化しきい値については、処理設定部２１にて予め設定しておく。
【００６８】
ステップＳ３では、ギャップ幅計測部２４において、上述のごとく画像上ギャップ幅を計測する。
【００６９】
ステップＳ４では、同じくギャップ幅計測部２４において、処理設定部２１で設定したカメラパラメータを基に画像上ギャップ幅を実寸ギャップ幅に換算する。
【００７０】
ステップＳ５では、異常判断部２５において、異常の有無の判断を行う。全てのカメラ１で撮影した全ての実寸ギャップ幅と、ギャップ幅の基準値とを比較し、実寸ギャップ幅が基準値未満であった場合は、異常として判断する。
【００７１】
尚、異常の有無の結果は、ギャップ計測情報作成部２６において、入力画像とギャップ幅データと共に整理され、ギャップ計測情報としてデータ出力部２８からネットワーク１３ａと通して遠隔地にある監視装置１３ｂへ送信される。また、ネットワーク１３ａの負荷軽減のため、入力画像は異常がある場合にのみギャップ計測情報に含めるようにしても良い。
【００７２】
ちなみに、上述のステップＳ１乃至Ｓ５において、各画像データと各処理パラメータは都度、記憶部２７に保管される。
【００７３】
本発明の実施例２に係る装置では、本発明の実施例１に係る装置の機能に加え、回転機の表面の凹凸、変色及び汚れがギャップ幅計測に与える影響を排除することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、風力発電機として使用する回転機のギャップを計測する、回転機ギャップ計測装置として好適である。
【符号の説明】
【００７５】
１ カメラ
２ 照明器具
３ 撮影装置ボックス
４ 画像伝送器
５ 画像伝送器
６ 情報装置盤
７ 画像解析装置
８ 光ケーブル
９ 固定子
１０ 回転子
１１ ナセル
１２ 風車
１３ａ ネットワーク
１３ｂ 監視装置
１４ ギャップ
１５ ギャップ中央線
１６ 走査線
１７ 凹凸
１８ 変色
１９ 汚れ
２０ａ 撮影画像
２０ｂ 二値画像
２１ 処理設定部
２２ 画像入力部
２３ 画像二値化部
２４ ギャップ幅計測部
２５ 異常判断部
２６ ギャップ計測情報作成部
２７ 記憶部
２８ データ出力部
Ｓ１ 画像入力
Ｓ２ 画像二値化
Ｓ３ 画像上のギャップ幅計測
Ｓ４ 画像上ギャップ幅を実寸ギャップ幅へ換算
Ｓ５ 異常の有無を判断
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機の固定子と回転子のギャップ周辺を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影した画像を入力画像として入力し、当該入力画像から、実際のギャップ幅である実寸ギャップ幅を計測し、異常の有無を判断する画像解析装置と、
前記実寸ギャップ幅、異常の有無及び前記入力画像をギャップ計測情報として送信するネットワークとを備えることを特徴とする回転機ギャップ計測装置。
【請求項２】
前記回転機を収納する機械室内に複数箇所設置され、前記カメラ及び前記カメラの撮影箇所を照らす照明手段を内部に設ける、密閉構造且つ冷却機能を備えた撮影装置ボックスと、
前記機械室の外に設置され、光ケーブルによって前記カメラと接続された前記画像解析装置を収納する、情報装置盤と、
前記ネットワークにより送信された前記ギャップ計測情報を遠隔地にて受信する監視装置とを備えることを特徴とする請求項１に記載の回転機ギャップ計測装置。
【請求項３】
前記カメラは、
光軸を通る画像の横軸方向が前記回転機の回転子からの放射線上になるような角度に前記機械室内に複数箇所設置され、
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化して二値画像を作成し、当該二値画像を上下方向に走査して黒色部分の幅を画像上ギャップ幅として計測し、前記カメラのレンズ焦点距離とＣＣＤサイズのカメラパラメータから、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算し、全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と予め設定した基準値とを比較して、異常の有無を判断する機能を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機ギャップ計測装置。
【請求項４】
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化する際の明るさのしきい値である二値化しきい値、前記カメラパラメータ、前記カメラから前記回転機の前記ギャップ部分までの距離及び前記基準値を、各処理パラメータとして設定する処理設定部と、
前記カメラで撮影された画像を前記入力画像として入力する画像入力部と、
前記二値化しきい値を基に前記入力画像を二値化して、前記二値画像を作成する画像二値化部と、
前記画像上ギャップ幅を計測し、さらに、前記カメラパラメータを基に、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算したギャップ幅データを作成するギャップ幅計測部と、
全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と、前記基準値とを比較し、異常の有無を判断する異常判断部と、
前記ギャップ計測情報を作成するギャップ計測情報作成部と、
前記入力画像、前記各処理パラメータ、前記二値画像、前記ギャップ幅データ、異常の有無の記録及び前記ギャップ計測情報を保管する記憶部と、
前記ギャップ計測情報を外部へ出力するデータ出力部とを備えることを特徴とする請求項３に記載の回転機ギャップ計測装置。
【請求項５】
前記画像解析装置は、
前記二値画像を上下方向に走査する際、予めギャップ中に設定したギャップ中央線から、走査線の左右方向に、黒色から白色に変化するエッジ部分を検出し、検出した左右エッジの間隔を前記画像上ギャップ幅として計測することを特徴とする請求項３に記載の回転機ギャップ計測装置。
【請求項６】
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化する際の明るさのしきい値である二値化しきい値、前記カメラパラメータ、前記カメラから前記回転機の前記ギャップ部分までの距離、前記基準値及び前記ギャップ中央線を、各処理パラメータとして設定する処理設定部と、
前記カメラで撮影された画像を前記入力画像として入力する画像入力部と、
前記二値化しきい値を基に前記入力画像を二値化して、前記二値画像を作成する画像二値化部と、
前記画像上ギャップ幅を計測し、さらに、前記カメラパラメータを基に、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算したギャップ幅データを作成するギャップ幅計測部と、
全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と、前記基準値とを比較し、異常の有無を判断する異常判断部と、
前記ギャップ計測情報を作成するギャップ計測情報作成部と、
前記入力画像、前記各処理パラメータ、前記二値画像、前記ギャップ幅データ、異常の有無の記録及び前記ギャップ計測情報を保管する記憶部と、
前記ギャップ計測情報を外部へ出力するデータ出力部とを備えることを特徴とする請求項５に記載の回転機ギャップ計測装置。
【請求項１】
回転機の固定子と回転子のギャップ周辺を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影した画像を入力画像として入力し、当該入力画像から、実際のギャップ幅である実寸ギャップ幅を計測し、異常の有無を判断する画像解析装置と、
前記実寸ギャップ幅、異常の有無及び前記入力画像をギャップ計測情報として送信するネットワークとを備えることを特徴とする回転機ギャップ計測装置。
【請求項２】
前記回転機を収納する機械室内に複数箇所設置され、前記カメラ及び前記カメラの撮影箇所を照らす照明手段を内部に設ける、密閉構造且つ冷却機能を備えた撮影装置ボックスと、
前記機械室の外に設置され、光ケーブルによって前記カメラと接続された前記画像解析装置を収納する、情報装置盤と、
前記ネットワークにより送信された前記ギャップ計測情報を遠隔地にて受信する監視装置とを備えることを特徴とする請求項１に記載の回転機ギャップ計測装置。
【請求項３】
前記カメラは、
光軸を通る画像の横軸方向が前記回転機の回転子からの放射線上になるような角度に前記機械室内に複数箇所設置され、
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化して二値画像を作成し、当該二値画像を上下方向に走査して黒色部分の幅を画像上ギャップ幅として計測し、前記カメラのレンズ焦点距離とＣＣＤサイズのカメラパラメータから、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算し、全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と予め設定した基準値とを比較して、異常の有無を判断する機能を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機ギャップ計測装置。
【請求項４】
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化する際の明るさのしきい値である二値化しきい値、前記カメラパラメータ、前記カメラから前記回転機の前記ギャップ部分までの距離及び前記基準値を、各処理パラメータとして設定する処理設定部と、
前記カメラで撮影された画像を前記入力画像として入力する画像入力部と、
前記二値化しきい値を基に前記入力画像を二値化して、前記二値画像を作成する画像二値化部と、
前記画像上ギャップ幅を計測し、さらに、前記カメラパラメータを基に、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算したギャップ幅データを作成するギャップ幅計測部と、
全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と、前記基準値とを比較し、異常の有無を判断する異常判断部と、
前記ギャップ計測情報を作成するギャップ計測情報作成部と、
前記入力画像、前記各処理パラメータ、前記二値画像、前記ギャップ幅データ、異常の有無の記録及び前記ギャップ計測情報を保管する記憶部と、
前記ギャップ計測情報を外部へ出力するデータ出力部とを備えることを特徴とする請求項３に記載の回転機ギャップ計測装置。
【請求項５】
前記画像解析装置は、
前記二値画像を上下方向に走査する際、予めギャップ中に設定したギャップ中央線から、走査線の左右方向に、黒色から白色に変化するエッジ部分を検出し、検出した左右エッジの間隔を前記画像上ギャップ幅として計測することを特徴とする請求項３に記載の回転機ギャップ計測装置。
【請求項６】
前記画像解析装置は、
前記入力画像を二値化する際の明るさのしきい値である二値化しきい値、前記カメラパラメータ、前記カメラから前記回転機の前記ギャップ部分までの距離、前記基準値及び前記ギャップ中央線を、各処理パラメータとして設定する処理設定部と、
前記カメラで撮影された画像を前記入力画像として入力する画像入力部と、
前記二値化しきい値を基に前記入力画像を二値化して、前記二値画像を作成する画像二値化部と、
前記画像上ギャップ幅を計測し、さらに、前記カメラパラメータを基に、前記画像上ギャップ幅を前記実寸ギャップ幅に換算したギャップ幅データを作成するギャップ幅計測部と、
全ての前記カメラによる前記入力画像の前記実寸ギャップ幅と、前記基準値とを比較し、異常の有無を判断する異常判断部と、
前記ギャップ計測情報を作成するギャップ計測情報作成部と、
前記入力画像、前記各処理パラメータ、前記二値画像、前記ギャップ幅データ、異常の有無の記録及び前記ギャップ計測情報を保管する記憶部と、
前記ギャップ計測情報を外部へ出力するデータ出力部とを備えることを特徴とする請求項５に記載の回転機ギャップ計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９６８７９（Ｐ２０１３−９６８７９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０８０５（Ｐ２０１１−２４０８０５）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
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