JP2000272873A - 円柱状物体の位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 演算結果が正常でない場合は、円柱状物体ま
でのＹ方向及び高さＺ方向の距離分布データを再度作成
し、円柱状物体のＹ方向中心座標、及び幅を再度演算す
ることにより正しい演算結果を得ることができるように
する円柱状物体の位置検出方法を提供すること。 【解決手段】 演算結果が正常でない場合は、円柱状物
体１０，１１，１２に向けて照射する光又は超音波３１
の照射角度を変更して、再度Ｙ方向に移動せしめること
により、円柱状物体１０，１１，１２までのＹ方向及び
高さＺ方向の距離分布データを再度作成し、円柱状物体
１０，１１，１２のＹ方向中心座標、及び幅を再度演算
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、離れたところに載
置された円柱状物体の位置を光又は超音波を用いて検出
する円柱状物体の位置検出方法に係り、特に円柱状物体
を搬送するクレーンの自動運転に用いられる円柱状物体
の位置検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、円柱状物体、例えば、製鋼工場で
鋼板をロール状に巻き取って生産される製鋼コイル（以
下、「コイル」という。）を、天井クレーンで自動搬送
する際に用いられる位置検出方法において、台車に載置
されてコイルヤードに搬入されたコイルを天井クレーン
により自動で吊り上げる場合、天井クレーンをコイル上
に正確に誘導するために、コイルの位置及び大きさを正
確に検出する必要がある。そのための従来の検出装置と
して、例えば、特開平（特願平８−２０３２０３）号公
報に記載の発明がある。この発明は、レーザ距離計によ
り、台車上に置かれたコイルの位置及び中心座標を正確
に検出しようとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の円柱
状物体の位置検出方法には、１回目の検出で正常に検出
された場合は問題は発生しないが、万一正常に検出され
なかった場合における対策が考慮されていないため、こ
のような場合は、天井クレーンの自動運転ができなくな
るという問題があった。

【０００４】本発明は、上記従来の円柱状物体の位置検
出方法の有する問題点を解決し、演算結果が正常でない
場合は、円柱状物体に向けて照射する光又は超音波の照
射角度を変更するか、又は照射位置を台車の短手Ｘ方向
に位置変更し、再度Ｙ方向に移動させることにより、円
柱状物体までのＹ方向及び高さＺ方向の距離分布データ
を再度作成し、円柱状物体のＹ方向中心座標、及び幅を
再度演算することにより正しい演算結果を得ることがで
きるようにする円柱状物体の位置検出方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の円柱状物体の位置検出方法は、台車に載置
された１個又は複数個の円柱状物体をクレーンで自動搬
送する際に用いられる円柱状物体の位置検出方法であっ
て、円柱状物体はその中心軸方向が台車の長手方向Ｙと
略平行してＹ方向に配列されており、かつ、光又は超音
波を円柱状物体に向けて照射しながらＹ方向に移動さ
せ、その反射光又は反射波を採取することにより円柱状
物体までのＹ方向及び高さＺ方向の距離分布データを作
成し、円柱状物体のＹ方向中心座標、及び幅を演算し、
同様に他の円柱状物体のＹ方向の中心座標及び幅を演算
する円柱状物体の位置検出方法において、演算結果が正
常でない場合は、円柱状物体に向けて照射する光又は超
音波の照射角度を変更して、再度Ｙ方向に移動させるこ
とにより、円柱状物体までのＹ方向及び高さＺ方向の距
離分布データを再度作成し、円柱状物体のＹ方向中心座
標、及び幅を再度演算し、同様に他の円柱状物体のＹ方
向の中心座標及び幅を再度演算することを特徴とする。

【０００６】上記の構成からなる本発明の円柱状物体の
位置検出方法は、円柱状物体に向かって照射したレーザ
光又は超音波の反射光又は反射波による演算結果が正常
でない場合でも、円柱状物体に向けて照射するレーザ光
又は超音波の照射角度を変更して再度Ｙ方向に移動させ
ることにより、円柱状物体までのＹ方向及び高さＺ方向
の距離分布データを再度作成し、円柱状物体のＹ方向中
心座標、及び幅を再度演算することにより正しい演算結
果を得ることができるので、天井クレーンを自動運転す
ることができる。

【０００７】また、本発明の円柱状物体の位置検出方法
は、台車に載置された１個又は複数個の円柱状物体をク
レーンで自動搬送する際に用いられる円柱状物体の位置
検出方法であって、円柱状物体はその中心軸方向が台車
の長手方向Ｙと略平行してＹ方向に配列されており、か
つ、光又は超音波を円柱状物体に向けて照射しながらＹ
方向に移動させ、その反射光又は反射波を採取すること
により円柱状物体までのＹ方向及び高さＺ方向の距離分
布データを作成し、円柱状物体のＹ方向中心座標、及び
幅を演算し、同様に他の円柱状物体のＹ方向の中心座標
及び幅を演算する円柱状物体の位置検出方法において、
演算結果が正常でない場合は、円柱状物体に向けて照射
する光又は超音波の照射位置を台車の短手Ｘ方向に変更
して、再度Ｙ方向に移動させることにより、円柱状物体
までのＹ方向及び高さＺ方向の距離分布データを再度作
成し、円柱状物体のＹ方向中心座標、及び幅を再度演算
し、同様に他の円柱状物体のＹ方向の中心座標及び幅を
再度演算することを特徴とする。

【０００８】本発明の円柱状物体の位置検出方法は、円
柱状物体に向かって照射したレーザ光又は超音波の反射
光又は反射波による演算結果が正常でない場合でも、円
柱状物体に向けて照射するレーザ光又は超音波の照射位
置を台車の短手Ｘ方向に位置変更し、再度Ｙ方向に移動
させることにより、円柱状物体までのＹ方向及び高さＺ
方向の距離分布データを再度作成し、円柱状物体のＹ方
向中心座標、及び幅を再度演算することにより正しい演
算結果を得ることができるので、天井クレーンを自動運
転することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の円柱状物体の位置
検出方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１０】図１〜図８は、本発明の円柱状物体の位置
検出方法の第１実施例を示す。この方法の実施に使用す
る円柱状物体の位置検出を行う装置は、自動運転される
天井クレーン２０と、天井クレーン２０に搭載された距
離計３０と、演算制御部４０とからなっている。

【００１１】図１に示すように、径を異にするコイル、
例えば、中径のコイル１０、小径のコイル１１、大径の
コイル１２が同じ台車１３に載置されてコイルヤードに
搬入されることがある。この場合、中径のコイル１０、
小径のコイル１１、大径のコイル１２はそれぞれその中
心軸方向と台車１３の長手方向Ｙとは略平行方向に載置
されている。

【００１２】天井クレーン２０の走行方向をＸ、これに
直交する横行方向をＹ、高さ方向をＺとすると、台車１
３はＹ方向に搬入される。各コイル１０、１１、１２は
台車１３上にスキッド１４、１５、１６により位置決め
固定されている。天井クレーン２０はＸ方向に走行する
ガーダ２１上に、Ｙ方向に横行するクラブ２２を配設
し、かつクラブ上にＺ方向に上下するコイル品り具２３
を配設して構成されている。距離計３０は、例えば、レ
ーザ距離計であって、クラブ２２に一体化して取り付け
られており、距離計３０の下部にレーザ先３１を照射す
るレーザ光源３２と、レーザ光源より照射したレーザ光
３１がコイル１０、１１、１２などに当たって反射する
反射光３３を受光する受光部３４とを有している。

【００１３】また、レーザ距離計３０はレーザ光スイン
グ機構を構成するスイングモータ３５に連結されてお
り、レーザ光源３２と受光部３４を含むレーザ距離計３
０全体をスイングすることにより、レーザ光３１がＸ方
向にスイングできるように構成されている。そして、前
記スイングモータ３５によるレーザ距離計３０のスイン
グ角度はレーザ距離計に取り付けたエンコーダ３６によ
って測定される。演算制御部４０はマイコンを内蔵して
おり、前記受光部３４と電気接続されている。そして、
レーザ光３１と反射光３３との交わる角度を用いた三角
測量方式の原理によりコイルまでの距離を演算し、記憶
する機能を備え、かつまた、スイングモータ３５、天井
クレーン２０の速度を制御することもできる。

【００１４】距離計３０をクラブの横行により横行走査
し、その結果得られる各コイル１０、１１、１２までの
距離分布データは一旦内蔵のマイコンメモリにストアし
ておき、走査完了後前記メモリのデータを基にして、天
井クレーン２０によるコイル運搬に必要なデータ、即ち
コイルの数、各コイル幅、各コイルのＹ方向中心座標を
演算する。この演算結果は演算制御部４０を介して上位
コンピュータ（図示せず）又は天井クレーン２０のコン
トローラ（図示せず）に報告されるようになっている。

【００１５】この距離計３０における受光部３４はレー
ザの反射光（乱反射光成分を含む）３３を受光すること
ができるよう、十分な受光感度を有するように構成す
る。しかし、上記Ｙ方向の走査において、通常レーザ光
は略鉛直方向に放射しながら走査するため、コイル位置
が図３に示したように、たまたまＸ方向において中心に
位置していた場合でかつ、コイル表面の反射率が大きい
場合には、レーザ光の正反射成分が直接受光部３４に入
射するため、通常用いられるＣＣＤイメージセンサの電
荷飽和を起こし、測定距離値が異常になったり、距離測
定不能になったりすることがある。

【００１６】その結果、コイルの数が異常に多くなった
り、０となり計算不能になったり、各コイル幅が異常に
小さくなったりすることがある。このように演算結果が
正常でない場合には、再度測定することが必要となる。
この場合の再測定時においては、レーザ光の放射角度を
略鉛直方向とは所定の角度異なる角度に、スイング機構
により変更した状態で走査するか、又はクレーン位置を
Ｘ方向に変更して走査する。その結果を基に、再度上記
と同様にコイルの数、各コイル幅、各コイルのＹ方向中
心座標を演算する。その結果がやはり正常でない場合に
は、レーザ光の放射角度を上記とは逆方向に所定の角度
異なる角度に、スイング機構により変更した状態で、走
査する。その結果を基に、再度上記と同様にコイルの
数、各コイル幅、各コイルのＹ方向中心座標を演算す
る。上記いずれの測定を行っても結果が正常でない場
合、すなわちやり直しの走査回数が所定の回数を越えた
場合は、測定システムの異常としてとらえて天井クレー
ンの自動運転を中止する。結果が正常と判断できた場合
は次の測定ステップ、すなわちコイルの直径などの測定
に移る。

【００１７】以下、本発明の動作を図７に示すフローチ
ャートを用いて説明する。コンピュータなどの指令に基
づき、径の異なる各コイル１０、１１、１２を載置した
台車１３がコイルヤードに進入すると、天井クレーン２
０上のクラブ２２の移動により、距離計３０が距離分布
データの採取スタート位置（原点）まで移動して、測定
動作がスタートする。次に、レーザ距離計のレーザ光が
点灯し、最初の計測を開始する。すなわち、スイングモ
ータ３５を駆動しないで、レーザ光をコイルに照射しな
がらクラブ２２をＹ方向に移動する。同時に距離計３０
がＹ−Ｚ方向距離分布データを採取し、演算制御部４０
内のマイコンメモリにストアする。

【００１８】クラブ２２のＹ方向の移動によるレーザ光
により走査が完了すれば、得られたＹ−Ｚ方向の距離分
布データを基に、マイコンによりコイルの数、コイルの
幅、幅方向中心座標を計算する。そして計算結果の評価
を行う。すなわち、予め与えられた値と上記計算結果を
比較し、結果が異常の場合は、走査回数が所定値を越え
たかどうかを判断し、所定値以下の場合は、レーザ光の
放射位置をスイングモータの回転により変化した状態
で、再測定を行う。上記再測定を、必要に応じて予め定
められた所定値になるまで実施するが、所定値を越えて
も結果が異常の場合は、装置の故障が考えられるので、
天井クレーンの自動運転を停止する。１回、又は複数回
の上記測定により、正常な結果が得られた場合は、次の
測定（例えば、コイル直径の測定など）に移行する。

【００１９】図２は、距離計３０をＹ方向に走査した場
合における演算制御部４０内のマイコンにストアされた
距離分布の測定結果をＹ−Ｚ面で示したものである。こ
の場合、走査は連続的に行われるが、距離分布データは
離散的にサンプリングされるので、マイコン内には本図
の○印の部分のデータがストアされる。同図の縦軸は原
点０を地面１７とした場合の、原点からのコイルの高さ
分布を示している。すなわち、高さ１００がコイル１０
の部分、高さ１１０がコイル１１の部分、高さ１２０が
コイル１２の部分、高さ１３０は台車１３の部分、高さ
１４０はスキッド１４の部分、高さ１５０はスキッド１
５の部分、高さ１７０の部分は地面１７である。なお、
高さ１７０は座標変換することにより零となる。 図２
における各距離測定点のＸ方向位置は、ガーダ２１に取
り付けられたエンコーダ（図示せず）などによって測定
される。また前記図２におけるＹ方向における各距離測
定点はクラブ２２に取り付けられたエンコーダ（図示せ
ず）などによって測定される。

【００２０】前記距離計３０をＹ方向に移動した時の距
離測定結果のＸ−Ｚ面を図４に示す。これらの各回にお
ける○印は距離分布測定点を示している。次に、前記の
距離分布データを基に、演算制御部４０におけるコイル
数、各コイル幅、幅方向の中心座標の計算方法を説明す
る。図２において、高さの値Ｚが予め定めた一定値ＺＳ
を越える部分を抜き出すことにより、コイル面に無関係
な部分のデータ、例えば、台車１３０、スキッド１４
０、１５０などの部分のデータを削除する。その結果、
メモリ上に残ったデータの不連続性からコイルの数が計
算できる。また、連続するデータの最終の位置データと
最初の位置データの差より各コイルの幅が、また、最初
の位置データと最終の位置データを足して２で割ること
により、各コイルの幅方向中心座標Ｙ１０、Ｙ１１、Ｙ
１２が計算できる。

【００２１】しかしながら、コイル位置が図３に示した
ように、たまたまＸ方向において中心に位置していた場
合でかつ、コイル表面の反射率が大きい場合には、レー
ザ光の正反射成分が直接受光部３４に入射するため、通
常用いられるＣＣＤイメージセンサの電荷飽和を起こ
し、測定距離値が異常になったり、距離測定不能になっ
たりすることがある。このような場合には、本来コイル
が存在する場所におけるデータが欠落したり、距離値が
異常になったりすることがある。この場合には、上記計
算において、コイル数が異常に多くなったり、コイル幅
が異常に狭くなったり、コイル中心座標間距離が異常に
近くなったりするなどの異常状態に陥る。

【００２２】しかしながら、前述のように、レーザ照射
角度を変更するか、又はクラブをＸ方向に移動して、再
度上記測定を実施すれば、レーザ光の正反射成分が直接
受光部３４に入射することは避けられるので、正規の距
離データを得ることが可能となり、したがって、正しい
コイル情報の計算が可能となる。なお、コイル外径、外
径方向の中心座標はコイル上において、スイングモータ
３５によりレーザ光をスイングさせて測定、及び演算に
より可能である。また、図１の実施例では距離計３０を
クラブ２２に一体化して取り付けた例を示したが、これ
に限らず、ガーダ２１の下面に取り付けたレールにモー
タ（図示せず）によって走行可能に設けたものであって
も、さらにはガーダの下でなく、他の場所に取り付けて
も良い。

【００２３】また、本発明の実施例においては前記レー
ザ光スイング機構は距離計３０全体をスイングモータ３
５でスイングするようにしたが、これに限るものではな
い。即ち、図８に示すように、スキャンモータ（図示せ
ず）により、反射鏡３８を３８０から３８１の範囲で揺
動させ、レーザ光源３７より発射されたレーザ光３１を
３１０から３１１の範囲にスイングするようにしても良
い。なお、反射鏡３８の代わりにレンズを用い、屈折を
利用しても同様に角度のスイングは可能である。

【００２４】図９〜図１０は、本発明の円柱状物体の位
置検出方法の第２実施例を示す。本実施例における移動
機構は、図９に示すように、減速機付きモータ３７１の
出力軸に円板クランク３７２とリンク３７３を取り付け
て距離計３０を揺動するようにしたものであっても良
い。３７４はエンコーダである。なお、前記角度移動機
構を利用しないで、図１０に示したように、クレーンを
Ｘ方向に移動しても同様の効果がある。なお、レーザ光
の代わりに他の光源、又は超音波などを用いても同様の
機能を有する。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の円柱状物体の位置検出方
法によれば、円柱状物体に向かって照射したレーザ光又
は超音波が、コイル表面の照射位置が異なっていたり、
また反射率が設計値と異なり、その反射光又は反射波に
よる測定距離値が異常になったり、距離測定不能になっ
たりして演算結果が正常とならない場合でも、円柱状物
体に向けて照射するレーザ光又は超音波の照射角度を変
更して、再度Ｙ方向に移動させて照射することにより、
円柱状物体までのＹ方向及び高さＺ方向の距離分布デー
タを再度作成することができ、これにより円柱状物体の
Ｙ方向中心座標、及び幅を再度演算することにより正し
い演算結果を得ることができるので、天井クレーンを自
動運転を続行することができる。

【００２６】また、請求項２記載の円柱状物体の位置検
出方法によれば、円柱状物体に向かって照射したレーザ
光又は超音波の反射光又は反射波による演算結果が正常
でない場合でも、円柱状物体に向けて照射するレーザ光
又は超音波の照射位置を台車の短手Ｘ方向に位置変更し
て、再度Ｙ方向に移動させることにより、円柱状物体ま
でのＹ方向及び高さＺ方向の距離分布データを再度作成
し、円柱状物体のＹ方向中心座標、及び幅を再度演算す
ることにより正しい演算結果を得ることができるので、
信頼性が向上して天井クレーンの自動運転を継続するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における円柱状物体認識方法の第１実施
例を示す側面図である。

【図２】距離計によるＹ方向距離分布データを説明する
側面図である。

【図３】１回目の計測を行う時の正面図である。

【図４】１回目の計測時におけるコイルのＸ−Ｚ方向距
離分布データを示す正面図である。

【図５】２回目の計測を行うレーザスイング機構の実施
の形態を説明する構成図である。

【図６】２回目の計測時におけるコイルのＸ−Ｚ方向距
離分布データを示す正面図である。

【図７】本発明の動作を示すフローチャート図である。

【図８】レーザスイング機構の実施の形態を説明する構
成説明図である。

【図９】本発明の第２実施例の実施の形態を示す説明図
である。

【図１０】図９に示すレーザスイング機構を用いて２回
目の計測を行う時の正面図である。

【符号の説明】

１０ 中径のコイル １１ 小径のコイル １２ 大径のコイル １３ 台車 ２０ 天井クレーン ２１ ガーダ ２２ クラブ ２３ レーザ距離計 ３１ レーザ光 ３２ レーザ光源 ３３ レーザ反射光 ３４ 受光部 ３５ スイングモータ ４０ 演算制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台車に載置された１個又は複数個の円柱
   状物体をクレーンで自動搬送する際に用いられる円柱状
   物体の位置検出方法であって、円柱状物体はその中心軸
   方向が台車の長手方向Ｙと略平行してＹ方向に配列され
   ており、かつ、光又は超音波を円柱状物体に向けて照射
   しながらＹ方向に移動させ、その反射光又は反射波を採
   取することにより円柱状物体までのＹ方向及び高さＺ方
   向の距離分布データを作成し、円柱状物体のＹ方向中心
   座標、及び幅を演算し、同様に他の円柱状物体のＹ方向
   の中心座標及び幅を演算する円柱状物体の位置検出方法
   において、演算結果が正常でない場合は、円柱状物体に
   向けて照射する光又は超音波の照射角度を変更して、再
   度Ｙ方向に移動させることにより、円柱状物体までのＹ
   方向及び高さＺ方向の距離分布データを再度作成し、円
   柱状物体のＹ方向中心座標、及び幅を再度演算し、同様
   に他の円柱状物体のＹ方向の中心座標及び幅を再度演算
   することを特徴とする円柱状物体の位置検出方法。
2. 【請求項２】 台車に載置された１個又は複数個の円柱
   状物体をクレーンで自動搬送する際に用いられる円柱状
   物体の位置検出方法であって、円柱状物体はその中心軸
   方向が台車の長手方向Ｙと略平行してＹ方向に配列され
   ており、かつ、光又は超音波を円柱状物体に向けて照射
   しながらＹ方向に移動させ、その反射光又は反射波を採
   取することにより円柱状物体までのＹ方向及び高さＺ方
   向の距離分布データを作成し、円柱状物体のＹ方向中心
   座標、及び幅を演算し、同様に他の円柱状物体のＹ方向
   の中心座標及び幅を演算する円柱状物体の位置検出方法
   において、演算結果が正常でない場合は、円柱状物体に
   向けて照射する光又は超音波の照射位置を台車の短手Ｘ
   方向に変更して、再度Ｙ方向に移動させることにより、
   円柱状物体までのＹ方向及び高さＺ方向の距離分布デー
   タを再度作成し、円柱状物体のＹ方向中心座標、及び幅
   を再度演算し、同様に他の円柱状物体のＹ方向の中心座
   標及び幅を再度演算することを特徴とする円柱状物体の
   位置検出方法。