JPH05338989A - 円筒体位置の自動計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 荷役対象物たるコイルを傷付けずに遠隔的か
つ自動的なコイル位置の計測を可能とする。 【構成】 撮影装置３により円筒体１を含む画像を撮影
し、上記画像中から画像処理装置４により円筒体部分を
抽出して画像中での円筒体像の２０の位置を求め、演算
装置５により画像中での円筒体像の位置とカメラ位置と
から円筒体の位置を計算により求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、荷役対象物であるコイ
ル等の円筒体の位置を自動計測する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、クレーン等を用いたコイル荷揚げ
に際してのコイル位置の自動計測方法としては、(1) レ
ーザ光を照射し、その反射位置からコイル位置を計測す
る、(2) コイルが置かれる付近の位置に、リミットスイ
ッチ，近接スイッチ等を設置し、そのオン・オフからコ
イル位置を計測する、(3) 荷役に従事する人間の目視に
よる、等の方法があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のコイル
位置の計測方法には、次のような問題点がある。上記
(1) のレーザ光によるコイル位置の計測方法では、人体
に危害を与える虞れがあるため、レーザ出力を制限して
やる必要があり、遠距離の測定が不可能となる。また、
人間が作業するために照明を明るくすると、レーザ光が
周囲の光に埋もれてしまい測定が困難となる。上記(2)
のリミットスイッチ等によるコイル位置の計測方法の場
合、リミットスイッチを設置した場所でしか位置測定が
できないので、とびとびの値しか得られない。また、リ
ミットスイッチとコイルが接触するので、コイルを傷付
けることがある。勿論、上記(3) の目視による方法では
自動測定ができない。

【０００４】本発明の目的は、被測定対象物たるコイル
等の円筒体を含む画像を撮影することにより、遠距離か
つ非接触に円筒体の位置を計測し得る円筒体位置の自動
計測方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、撮影装置により円筒体を含む画像を撮影
し、上記画像中から画像処理装置により円筒体部分を抽
出して画像中での円筒体像の位置を求め、演算装置によ
り画像中での円筒体像の位置とカメラ位置とから円筒体
の位置を計算により求めるものである。

【０００６】

【作用】被測定対象物たる円筒体の位置の把握は、ＴＶ
カメラにより撮影した画像を基に円筒体の位置を自動計
測することで行われる。円筒体が撮影装置の視野内に入
っていれば計測が可能であるため、一台で広範囲の計測
をカバーでき、かつ被測定対象物を傷付けない。更に、
レーザ等の発光を行わない自動的な計測方法なので、人
体等へ危害を与える虞れがなく、かつ遠距離からの測定
が可能である。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【０００８】図１において、荷役すべき複数個のコイル
１がコイルヤード２上に置かれ、その個々のコイル１が
荷役装置たるクレーン８で荷役される。このクレーン８
の自動制御装置を構成するため、コイル１が置かれたコ
イルヤード２の上方に、撮影装置たるＴＶカメラ３が設
置される。このＴＶカメラ３によりコイル１が撮影さ
れ、その画像信号が制御部に入力される。制御部は、画
像処理装置４，演算装置５，移動軌跡計算装置６及び出
力制御器７から成り、ＴＶカメラ３からの画像信号を処
理してコイル位置を計算し、クレーン８の駆動モータ９
に対し適切な駆動指令を与える。

【０００９】図２において、まずＴＶカメラ３によりコ
イル１がその背景のコイルヤード２と共に撮影される
（ステップ（イ））。画像処理装置４は、ＴＶカメラ３
で撮影された画像からコイル部分（エッジ）を抽出し
（ステップ（ロ））、得られた画像中でのコイル像の位
置を計測する（ステップ（ハ））。演算装置５は、カメ
ラ位置を参照し、画像中でのコイル像の位置からコイル
ヤード２上におけるコイル１の実際位置を計算する（ス
テップ（ニ））。移動軌跡計算装置６は、コイル１を吊
り上げ可能な位置へクレーンを移動させるための軌跡を
計算し（ステップ（ホ））、その計算結果に従って出力
制御器７は適切なクレーン駆動（移動）指令を作成し、
クレーン８の駆動モータ９を制御する（ステップ
（ヘ））。なお、ＴＶカメラ３をクレーン８上に搭載
し、クレーンの移動に伴ってＴＶカメラも移動するよう
にし、ＴＶカメラで撮影可能な範囲を広くすることも可
能である。

【００１０】上述した画像処理装置４と演算装置５によ
る画像処理及び位置計算の仕方を更に詳述する。

【００１１】（１）画像処理（図３） 画像処理装置４においては、まずＴＶカメラ３で撮影さ
れた画像（ＴＶカメラ視野３０）にエッジ抽出処理を施
すことにより、コイル像２０周囲のエッジ２１〜２４を
抽出する（図３（ａ））。そして、コイル像２０の前後
左右に相当するエッジ２１〜２４を抜き出し、ＴＶカメ
ラ視野３０中でのそれらの位置を測定する（図３
（ｂ））。

【００１２】尚、コイル１を撮影するときに、コイル１
の背景となるコイルヤード床面２（コイルがパレットに
搭載されている場合にはパレット上面）を、コイル１と
明確に区別できる色に彩色することにより、エッジ抽出
が容易になる。

【００１３】（２）位置計算（図４，図５，図６，図
７） 演算装置５においては、ＴＶカメラ位置Ｃ即ちＴＶカメ
ラ視野中心３１を参照し、画像中でのコイル像位置から
コイルヤード２におけるコイル１の実際位置（前後のエ
ッジ１１，１２と左右のエッジ１３，１４）を、次のよ
うにして求める。尚、図４中、３２はＴＶカメラ撮像面
を示す。

【００１４】まず、コイル像２０の前エッジ２１及び
後エッジ２２の位置から、コイル径ｄとコイル中心軸２
５の位置とを計算する（図４(a) ）。ここで、 ｆ：カメラ焦点距離（既知） ｈ：カメラ高さ（既知） ｅｉ：画像中でのコイル前側エッジの変位（計測する） ｅｉ´：画像中でのコイル後側エッジの変位（計測す
る） ｌｔ：コイル中心軸の変位（未知） ｄ：コイル直径（未知） とする。ＴＶカメラ位置Ｃからコイル１に接する直線を
コイルヤード２の床面に下し、その交点をＡ，Ｂとする
と、コイル１はこの三角形（ΔＡＢＣ）の内接円とな
る。また、ＴＶカメラ３の視野中心３１を通ってＴＶカ
メラ位置Ｃから下した垂直線がコイルヤード２床面に交
わる点をＤとすると、線分ＡＤ＝ａ，ＤＥ＝ｂは、 ａ＝（ｈ／ｆ）ｅｉ、ｂ＝（ｈ／ｆ）ｅｉ´ で表わされる。これは、画像中での計測値ｅｉ，ｅｉ´
を実際のコイルヤード床面における距離ａ，ｂに換算し
たことに等しい。

【００１５】上記前提の下に、コイル直径ｄは、三角形
の内接円の公式から、下記の数１式により計算で求めら
れる。

【００１６】

【数１】

【００１７】 但し、ａ＝（ｈ／ｆ）ｅｉ、ｂ＝（ｈ／ｆ）ｅｉ´ また、コイル中心軸の変位ｌｔは、角Ａ（＝ａｒｃｔａ
ｎ（ｈ／ａ））を頂点とするΔＡＢＣの内接円（直径＝
ｄ）の関係から、下記の数２式により計算される。

【００１８】

【数２】

【００１９】次に、コイル像２０の左右のエッジ位置
から、コイル１の左右方向の位置を計算する（図５，図
６，図７）。ここで、 ｆ：カメラ焦点距離（既知） ｈ：カメラ高さ（既知） ｅｔ：画像中でのコイル左側エッジの変位（計測する） ｅｔ´：画像中でのコイル右側エッジの変位（計測す
る） ｌL ：コイル左側エッジの変位（未知） ｌR ：コイル右側エッジの変位（未知） である。

【００２０】撮影されたコイル像２０の姿態は、コイル
１とカメラ３の相対的位置に左右される。即ちコイル１
の左右エッジ１３，１４に対し、カメラの位置Ｃ又は視
野中心３１が、コイル１の内側に在るか外側に在るかの
相違により異なり、次の２通りがある。その第１は、図
５（ａ）に示すように、コイル像２０の左右エッジ２
３，２４が共にコイル１の上側に相当する部分が撮影さ
れたものである場合（ケース１）であり、第２は、図５
（ｂ）に示すように、片側の右側エッジ２４はコイルの
１上側が、他の側の左側エッジ２３はコイル１の下部が
撮影されたものである場合（ケース２）である。図６は
ＴＶカメラ視野中心３１がコイル１の幅内に在る場合
（ケース１）を、図７はＴＶカメラ視野中心３１がコイ
ル１より外側に在る場合（ケース２）を示す。

【００２１】ケース１の場合（図６）、コイル中心軸が
ｌt だけずれていることを考慮に入れて、次の数３式に
より、コイル左側エッジの変位（未知）ｌL とコイル右
側エッジの変位（未知）ｌR とが求められる。

【００２２】

【数３】

【００２３】またケース２の場合（図７）も、同様に次
の数４式により、コイル左側エッジの変位（未知）ｌL
とコイル右側エッジの変位（未知）ｌR とが求められ
る。

【００２４】

【数４】

【００２５】尚、上記例では、左側エッジ２３がコイル
１の下部の像であり、右側エッジ２４がコイル１の上部
の像である場合を扱ったが、ＴＶカメラ３とコイル１の
位置が逆にずれている場合にも同様に計算することがで
きる。

【００２６】（３）移動軌跡計算 移動軌跡計算装置６は、上記手順にて計測されたコイル
位置に基づき、コイルを吊り上げ可能な位置へクレーン
を移動させるための軌跡を計算し、出力制御器７は、こ
のクレーン移動軌跡に従って駆動モータを制御する。

【００２７】尚、ＴＶカメラ高さｈが視野に比べて大き
い場合、多少の誤差を許す代りに、計算を簡略化するこ
とが可能である。

【００２８】また、コイル荷役情報等によりコイル１の
直径ｄが既知の場合や、コイル軸方向に別途設置したカ
メラにより直径ｄが計測できる場合には、コイル直径ｄ
の計算過程を省略することも可能である。

【００２９】上記実施例によれば、クレーンをコイル吊
上位置へ正確に移動させ、その位置で荷役を行なわせる
ことができる。その際、コイル位置の把握は、ＴＶカメ
ラにより撮影した画像を基にコイル位置を自動計測する
ことで行われ、コイルが撮影装置の視野内に入っていれ
ば計測が可能である。従って、一台で広範囲の計測をカ
バーでき、かつ対象物を傷付けることなく、安全に遠距
離から測定ができる。尚、上記実施例ではコイルを被測
定対象物の例として説明したが、他の円筒体に対しても
適用できるものである。

【００３０】

【発明の効果】以上要するに本発明の円筒体位置自動計
測方法によれば、遠隔計測可能なので、一台で広範囲を
カバーでき、かつ被測定対象物を傷付けない。レーザ等
の発光を行わない、自動的な計測方法なので、人体等へ
危害を与える虞れがなく、かつ遠距離からの測定が可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法が適用されるクレーンの自動制御装
置の構成を示す図である。

【図２】図１の自動制御の処理を示す流れ図である。

【図３】図２における画像処理の説明に供する図であ
る。

【図４】図２におけるコイルの前後位置の計算の説明に
供する図である。

【図５】図２におけるコイルの左右位置の姿態の違いを
示す図である。

【図６】図５のケース１におけるコイルの左右位置の計
算の説明に供する図である。

【図７】図５のケース２におけるコイルの左右位置の計
算の説明に供する図である。

【符号の説明】

１ コイル ２ コイルヤード ３ ＴＶカメラ ４ 画像処理装置 ５ 演算装置 ６ 移動軌跡計算装置 ７ 出力制御器 ８ クレーン ９ 駆動モータ １１，１２ コイルの前後のエッジ １３，１４ コイルの左右のエッジ ２０ コイル像 ２１ 前エッジ ２２ 後エッジ ２３ 左側エッジ ２４ 右側エッジ ２５ コイル中心軸 ３１ ＴＶカメラ視野中心 ３２ ＴＶカメラ撮像面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影装置により円筒体を含む画像を撮影
   し、上記画像中から画像処理装置により円筒体部分を抽
   出して画像中での円筒体像の位置を求め、演算装置によ
   り画像中での円筒体像の位置とカメラ位置とから円筒体
   の位置を計算により求めることを特徴とする円筒体位置
   の自動計測方法。