JPH06286977A - 鋼板コイル等の位置検出装置 - Google Patents
鋼板コイル等の位置検出装置Info
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- JPH06286977A JPH06286977A JP10355193A JP10355193A JPH06286977A JP H06286977 A JPH06286977 A JP H06286977A JP 10355193 A JP10355193 A JP 10355193A JP 10355193 A JP10355193 A JP 10355193A JP H06286977 A JPH06286977 A JP H06286977A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型軽量で、操作及びメンテナンスが容易で
あり、長時間の通電を不要とする長寿命の経済的な鋼板
コイル等の位置検出装置。 【構成】 半導体レーザー３のスポット光をコイルハン
ドリング用天井クレーンの走行方向又は横行方向に平行
は１次元のスリット光に変換する２台の走査ミラー６，
６と、鋼板コイル４に照射したスリット光を撮影する複
数台のＴＶカメラ２とを同天井クレーンのトロリー等に
設置し、上記ＴＶカメラ２の映像信号をデジタル化する
Ａ／Ｄ変換器７と、デジタル化した画像データよりレー
ザー像のみを抽出する二値化装置９と、画像データ上の
レーザー像の２次元座標を実際の３次元空間の位置デー
タに変換する座標変換装置１０と、同鋼板コイル４上の
径方向の３次元位置データを円の方程式に代入し、最小
２乗法で解いてコイル径方向の中心位置と半径を計算す
る演算装置１１等を具えたこと。
あり、長時間の通電を不要とする長寿命の経済的な鋼板
コイル等の位置検出装置。 【構成】 半導体レーザー３のスポット光をコイルハン
ドリング用天井クレーンの走行方向又は横行方向に平行
は１次元のスリット光に変換する２台の走査ミラー６，
６と、鋼板コイル４に照射したスリット光を撮影する複
数台のＴＶカメラ２とを同天井クレーンのトロリー等に
設置し、上記ＴＶカメラ２の映像信号をデジタル化する
Ａ／Ｄ変換器７と、デジタル化した画像データよりレー
ザー像のみを抽出する二値化装置９と、画像データ上の
レーザー像の２次元座標を実際の３次元空間の位置デー
タに変換する座標変換装置１０と、同鋼板コイル４上の
径方向の３次元位置データを円の方程式に代入し、最小
２乗法で解いてコイル径方向の中心位置と半径を計算す
る演算装置１１等を具えたこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製鉄所のコイルハンド
リング用天井クレーンの自動（無人）運転化に適用され
る鋼板コイル等の位置検出装置に関する。
リング用天井クレーンの自動（無人）運転化に適用され
る鋼板コイル等の位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄板鋼板をロール状に巻き取ったコイル
は、各製鉄所で出荷時の待ち時間に、倉庫に貯蔵される
ことになる。最近、このコイル倉庫にて作業の自動化の
ため、天井クレーンの自動（無人）運転化が進められて
おり、従来困難であった作業の管理を容易とし、生産性
の向上や均質化を図り、さらに、悪環境下での作業や危
険作業，単純作業から作業員を解放できるという大きな
効果を企図している。この場合、天井クレーンの自動化
に当たって問題となるのは、従来、オペレーターがクレ
ーン機上に搭乗して行っているコイルのハンドリング作
業である。すなわち、ハンドリング作業にあって目標コ
イルの正確な置場と、置場内でのコイル位置とクレーン
間の相対的な位置関係などを明確にしないと、ミスハン
ドリングや荷振れを引起し、事故の発生にも結びつくこ
とが問題である。また、コイルの倉庫への入庫方法とし
てトレーラーによる場合には、トレーラーの停車位置が
変動するため、コイル位置の管理精度が悪くなることも
問題となる。以上のような状況から、クレーンに対し、
所定コイルの位置を正確に与えるセンサーが要求されて
おり、このようなコイル位置検出装置として、特願平０
２−２４３７１５号の発明が提案されている。このコイ
ル位置検出装置は、コイルの有する円筒形状を利用した
もので、２台のＴＶカメラと光源の配置を工夫すること
により、三角測量方式で、コイルの径方向と幅方向の高
さ分布を測定して、コイルの中心位置と半径及び幅を計
算するものである。そして、天井クレーンを事前に設定
されたトレーラー停止位置に粗位置決めした後、コイル
位置を検出して正確な位置決めを行うのである。
は、各製鉄所で出荷時の待ち時間に、倉庫に貯蔵される
ことになる。最近、このコイル倉庫にて作業の自動化の
ため、天井クレーンの自動（無人）運転化が進められて
おり、従来困難であった作業の管理を容易とし、生産性
の向上や均質化を図り、さらに、悪環境下での作業や危
険作業，単純作業から作業員を解放できるという大きな
効果を企図している。この場合、天井クレーンの自動化
に当たって問題となるのは、従来、オペレーターがクレ
ーン機上に搭乗して行っているコイルのハンドリング作
業である。すなわち、ハンドリング作業にあって目標コ
イルの正確な置場と、置場内でのコイル位置とクレーン
間の相対的な位置関係などを明確にしないと、ミスハン
ドリングや荷振れを引起し、事故の発生にも結びつくこ
とが問題である。また、コイルの倉庫への入庫方法とし
てトレーラーによる場合には、トレーラーの停車位置が
変動するため、コイル位置の管理精度が悪くなることも
問題となる。以上のような状況から、クレーンに対し、
所定コイルの位置を正確に与えるセンサーが要求されて
おり、このようなコイル位置検出装置として、特願平０
２−２４３７１５号の発明が提案されている。このコイ
ル位置検出装置は、コイルの有する円筒形状を利用した
もので、２台のＴＶカメラと光源の配置を工夫すること
により、三角測量方式で、コイルの径方向と幅方向の高
さ分布を測定して、コイルの中心位置と半径及び幅を計
算するものである。そして、天井クレーンを事前に設定
されたトレーラー停止位置に粗位置決めした後、コイル
位置を検出して正確な位置決めを行うのである。
【０００３】すなわち、図３は、三角測量方式による高
さ検出の配置図であり、コイル４の高さ分布は天井クレ
ーンのトロリー５にＴＶカメラ１，２とレーザー光源
（含む走査ミラー）３を搭載し、三角測量の原理で測定
する。図４は、三角測量方式による三次元位置検出の原
理図（径方向）を示し、レーザー光線が当たっているコ
イル４の上の点（ｘ，ｙ，ｚ）は、それに対応するＴＶ
カメラの画面上のレーザー光の位置を（ｉ，ｊ）とする
と次式で与えられる。 ｘ＝レーザー光源（トロリー）の位置のｘ成分 ・・・・・・（１） ｙ＝ｈ0 −ｈ ・・・・・・・・・（２） ｚ＝cos α√(c2 ＋h2) ｛[(g/2)−i]/(g/2)｝tan(γ/2) ・・（３） ｈ＝ｃtan(θ−α) ・・・・・・・・・（４） α＝ tan-1｛[tan( β/2) ×[(g/2)−j]/(g/2)] ｝・・・・・（５）
さ検出の配置図であり、コイル４の高さ分布は天井クレ
ーンのトロリー５にＴＶカメラ１，２とレーザー光源
（含む走査ミラー）３を搭載し、三角測量の原理で測定
する。図４は、三角測量方式による三次元位置検出の原
理図（径方向）を示し、レーザー光線が当たっているコ
イル４の上の点（ｘ，ｙ，ｚ）は、それに対応するＴＶ
カメラの画面上のレーザー光の位置を（ｉ，ｊ）とする
と次式で与えられる。 ｘ＝レーザー光源（トロリー）の位置のｘ成分 ・・・・・・（１） ｙ＝ｈ0 −ｈ ・・・・・・・・・（２） ｚ＝cos α√(c2 ＋h2) ｛[(g/2)−i]/(g/2)｝tan(γ/2) ・・（３） ｈ＝ｃtan(θ−α) ・・・・・・・・・（４） α＝ tan-1｛[tan( β/2) ×[(g/2)−j]/(g/2)] ｝・・・・・（５）
【０００４】ここで、 ｈ0 ：ＴＶカメラの地上間の距離 Ｃ：ＴＶカメラとレーザー光源（走査ミラー）間の距離 θ：ＴＶカメラの取付角度 ｈ：検出距離 α：ＴＶカメラの光軸に対するレーザー光の入射角度 β：ＴＶカメラの垂直（Ｊ）方向の視野角度 γ：ＴＶカメラの垂直（Ｉ）方向の視野角度 ｇ：画像目盛りの水平又は垂直方向の画素数 である。したがって、走査ミラーを回転させて、ｚ軸に
平行にレーザースポット光を移動しながらコイル表面に
照射すれば、（１）〜（５）式より、コイルの径方向の
高さ分布（三次元位置）が得られる。具体的には、ＴＶ
カメラ１で撮影した画像データ（ｋフレーム目）と１フ
レーム前の画像データ（ｋ−１フレーム目）に対してフ
レーム間で絶対値を演算すれば、走査ミラーの回転によ
りレーザースポット光は常に移動しているので、画像デ
ータ上のレーザースポット光のみを抽出できる。これを
繰り返し行って積分すると、レーザースポット像がつな
がり、レーザースリット像が合成できる。そこで、レー
ザースリット像上の各点を（１）〜（５）式で座標変換
すれば、コイル表面の径方向の高さ分布（三次元位置）
が得られる。同様に、ＴＶカメラ２をｚ軸上に設置し、
走査ミラーを回転してｘ軸に平行にレーザースポット光
を移動しながら、コイル表面に照射すれば、コイル４の
幅方向の高さ分布（三次元位置）が得られる。
平行にレーザースポット光を移動しながらコイル表面に
照射すれば、（１）〜（５）式より、コイルの径方向の
高さ分布（三次元位置）が得られる。具体的には、ＴＶ
カメラ１で撮影した画像データ（ｋフレーム目）と１フ
レーム前の画像データ（ｋ−１フレーム目）に対してフ
レーム間で絶対値を演算すれば、走査ミラーの回転によ
りレーザースポット光は常に移動しているので、画像デ
ータ上のレーザースポット光のみを抽出できる。これを
繰り返し行って積分すると、レーザースポット像がつな
がり、レーザースリット像が合成できる。そこで、レー
ザースリット像上の各点を（１）〜（５）式で座標変換
すれば、コイル表面の径方向の高さ分布（三次元位置）
が得られる。同様に、ＴＶカメラ２をｚ軸上に設置し、
走査ミラーを回転してｘ軸に平行にレーザースポット光
を移動しながら、コイル表面に照射すれば、コイル４の
幅方向の高さ分布（三次元位置）が得られる。
【０００５】図５はコイル４の位置の検出原理図を示
し、説明の都合上、トロリー上のレーザー光源（走査ミ
ラー）の直下の地上を原点Ｏとし、天井クレーンの横行
軌道と平行にｘ軸、高さ方向と平行にｙ軸、走行軌道と
平行にｚ軸をとるｘ，ｙ，ｚ座標系を設定する。また、
コイル４は、同図に示すように、中心旋回側（幅方向）
がｘ軸と平行に、径方向がｚ軸と平行な向きに配置され
ているものとする。同図（Ａ）はｘｚ平面におけるレー
ザー光の照射位置を示している。また、同図（Ｂ），
（Ｃ）はｘ軸及びｚ軸に平行なコイル表面の高さ分布を
測定した結果の一例である。同図（Ｃ）より、コイル４
の幅Ｄ及び幅の中心位置Ｂは次式で与えられる。 Ｄ＝Ｌ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６） Ｂ＝Ｂ（ｘb ，ｙb ，ｚb ）・・・・・・・・・・・・（７） また、同図（Ｂ）の径方向の高さデータは、コイル４の
外周上のデータであるので、次の円の方程式を満足す
る。 （ｙ1 −ｙa ）2 ＋（ｚ1 −ｚa ）2 ＝ｒ2 ・・・・・（８）
し、説明の都合上、トロリー上のレーザー光源（走査ミ
ラー）の直下の地上を原点Ｏとし、天井クレーンの横行
軌道と平行にｘ軸、高さ方向と平行にｙ軸、走行軌道と
平行にｚ軸をとるｘ，ｙ，ｚ座標系を設定する。また、
コイル４は、同図に示すように、中心旋回側（幅方向）
がｘ軸と平行に、径方向がｚ軸と平行な向きに配置され
ているものとする。同図（Ａ）はｘｚ平面におけるレー
ザー光の照射位置を示している。また、同図（Ｂ），
（Ｃ）はｘ軸及びｚ軸に平行なコイル表面の高さ分布を
測定した結果の一例である。同図（Ｃ）より、コイル４
の幅Ｄ及び幅の中心位置Ｂは次式で与えられる。 Ｄ＝Ｌ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６） Ｂ＝Ｂ（ｘb ，ｙb ，ｚb ）・・・・・・・・・・・・（７） また、同図（Ｂ）の径方向の高さデータは、コイル４の
外周上のデータであるので、次の円の方程式を満足す
る。 （ｙ1 −ｙa ）2 ＋（ｚ1 −ｚa ）2 ＝ｒ2 ・・・・・（８）
【０００６】ここで、ｙ1 とｚ1 は、コイル表面の径方
向の高さデータ、ｙa とｚa は円の中心座標、ｒはコイ
ル４の半径である。したがって、円の中心位置（ｙa と
ｚa）は（８）式より、 ｆ＝（ｙi −ｙa ）2 ＋（ｚi −ｚa ）2 ＝ｒ2 ・・・（９） を定義すると、次式に示す評価関数Ｆを最小化する
ｙa ，ｚa ，ｒを決めれば、それらが求める「ｙa ，ｚ
a ，ｒ」となる。 Ｆ＝Σ(i=1〜n)｛(yi −ｙa )2＋(zi −ｚa )2＝ｒ2 ｝→min ・・・(10) 上記（１０）式は、３点以上の円周上の位置座標
（ｙi ，ｚi ）を与えれば、例えばニュートン・ラフソ
ン法で解くことができる。以上より、コイル４の中心位
置Ｇ（ｘg ，ｙg ，ｚg ）と半径ｒ及び幅Ｄは次式で与
えられる。 Ｇ（ｘg ＝ｘb ・・・・・・・（１１） ｙg ＝ｙa ｚg ＝ｚa ） ｒ＝ｒ ・・・・・・・（１２） Ｄ＝Ｌ ・・・・・・・（１３） したがって、クレーンのハンドリング中心と上記座標系
の原点Ｏを対応させれば、上記の各値をクレーン制御量
として用いることができる。
向の高さデータ、ｙa とｚa は円の中心座標、ｒはコイ
ル４の半径である。したがって、円の中心位置（ｙa と
ｚa）は（８）式より、 ｆ＝（ｙi −ｙa ）2 ＋（ｚi −ｚa ）2 ＝ｒ2 ・・・（９） を定義すると、次式に示す評価関数Ｆを最小化する
ｙa ，ｚa ，ｒを決めれば、それらが求める「ｙa ，ｚ
a ，ｒ」となる。 Ｆ＝Σ(i=1〜n)｛(yi −ｙa )2＋(zi −ｚa )2＝ｒ2 ｝→min ・・・(10) 上記（１０）式は、３点以上の円周上の位置座標
（ｙi ，ｚi ）を与えれば、例えばニュートン・ラフソ
ン法で解くことができる。以上より、コイル４の中心位
置Ｇ（ｘg ，ｙg ，ｚg ）と半径ｒ及び幅Ｄは次式で与
えられる。 Ｇ（ｘg ＝ｘb ・・・・・・・（１１） ｙg ＝ｙa ｚg ＝ｚa ） ｒ＝ｒ ・・・・・・・（１２） Ｄ＝Ｌ ・・・・・・・（１３） したがって、クレーンのハンドリング中心と上記座標系
の原点Ｏを対応させれば、上記の各値をクレーン制御量
として用いることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のコイル位置検出装置は、コイルハンドリング用天
井クレーンを自動化する上で必要なコイルの位置情報
を、非接触でかつ正確に検出できるので、大変有益な装
置である。しかしながら、この種のコイル位置検出装置
をコイルハンドリング用天井クレーンに搭載して、運用
する場合、光源にＨｅ−Ｎｅレーザーを採用しているの
で、次に示す課題がある。
従来のコイル位置検出装置は、コイルハンドリング用天
井クレーンを自動化する上で必要なコイルの位置情報
を、非接触でかつ正確に検出できるので、大変有益な装
置である。しかしながら、この種のコイル位置検出装置
をコイルハンドリング用天井クレーンに搭載して、運用
する場合、光源にＨｅ−Ｎｅレーザーを採用しているの
で、次に示す課題がある。
【０００８】第１は、Ｈｅ−Ｎｅレーザーの長さが１ｍ
以上と長いため、天井クレーンのトロリーに搭載すると
き、専用の治具を作成する等、特別な工夫が必要であ
る。また、寸法が大きいので、持ち運びも大変である。
さらに、Ｈｅ−Ｎｅレーザーは、二つの反射ミラーの間
で共振現象を起こし、光パワーを増大させる構造なの
で、本質的に、光軸がずれるとパワーが低下する。この
ため、なんらかの原因で、パワーが低下すると、コイル
位置検出装置が正常に動作しなくなるので、光軸調整と
いう作業が必要になる。以上、説明したように、Ｈｅ−
Ｎｅレーザーは、構造上の問題で、メンテナンス性が大
変悪いという課題がある。
以上と長いため、天井クレーンのトロリーに搭載すると
き、専用の治具を作成する等、特別な工夫が必要であ
る。また、寸法が大きいので、持ち運びも大変である。
さらに、Ｈｅ−Ｎｅレーザーは、二つの反射ミラーの間
で共振現象を起こし、光パワーを増大させる構造なの
で、本質的に、光軸がずれるとパワーが低下する。この
ため、なんらかの原因で、パワーが低下すると、コイル
位置検出装置が正常に動作しなくなるので、光軸調整と
いう作業が必要になる。以上、説明したように、Ｈｅ−
Ｎｅレーザーは、構造上の問題で、メンテナンス性が大
変悪いという課題がある。
【０００９】第２は、Ｈｅ−Ｎｅレーザーは、電源を投
入後最大パワーに達するのに約１時間の通電を要すた
め、システムを２４時間いつでも使える状態にしておく
ためには、２４時間の通電が必要である。これは、Ｈｅ
−Ｎｅレーザーの寿命と関係し、この使用方法では、約
１年で、レーザーを交換しなくてはならない。このよう
に、Ｈｅ−Ｎｅレーザーは、寿命や省エネルギ（運用方
法）の点でも問題がある。
入後最大パワーに達するのに約１時間の通電を要すた
め、システムを２４時間いつでも使える状態にしておく
ためには、２４時間の通電が必要である。これは、Ｈｅ
−Ｎｅレーザーの寿命と関係し、この使用方法では、約
１年で、レーザーを交換しなくてはならない。このよう
に、Ｈｅ−Ｎｅレーザーは、寿命や省エネルギ（運用方
法）の点でも問題がある。
【００１０】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、小型軽量で、操作及びメンテナンスが容易で
あり、長時間の通電を不要とする長寿命の経済的な鋼板
コイル等の位置検出装置を提供することを目的とする。
たもので、小型軽量で、操作及びメンテナンスが容易で
あり、長時間の通電を不要とする長寿命の経済的な鋼板
コイル等の位置検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、半
導体レーザーと、同半導体レーザーのスポット光をコイ
ルハンドリング用天井クレーンの走行方向又は横行方向
に平行な１次元のスリット光に変換する２台の走査ミラ
ーと、鋼板コイルに照射したスリット光を撮影する複数
台のＴＶカメラとを同天井クレーンのトロリー等に設置
し、上記ＴＶカメラの映像信号をデジタル化するＡ／Ｄ
変換器と、デジタル化した画像データよりレーザー像の
みを抽出する二値化装置と、画像データ上のレーザー像
の２次元座標を実際の３次元空間の位置データに変換す
る座標変換装置と、同鋼板コイル上の径方向の３次元位
置データを円の方程式に代入し、最小２乗法で解いてコ
イル径方向の中心位置と半径を計算する演算装置と、同
鋼板コイル上の幅方向のレーザー像より同鋼板コイル上
の幅方向の両端の位置を検出し、座標変換装置で、実際
空間の３次元位置データに座標変換後、同鋼板コイルの
幅方向の中心位置と幅を演算する端点検出装置とを具え
たことを特徴とする。
導体レーザーと、同半導体レーザーのスポット光をコイ
ルハンドリング用天井クレーンの走行方向又は横行方向
に平行な１次元のスリット光に変換する２台の走査ミラ
ーと、鋼板コイルに照射したスリット光を撮影する複数
台のＴＶカメラとを同天井クレーンのトロリー等に設置
し、上記ＴＶカメラの映像信号をデジタル化するＡ／Ｄ
変換器と、デジタル化した画像データよりレーザー像の
みを抽出する二値化装置と、画像データ上のレーザー像
の２次元座標を実際の３次元空間の位置データに変換す
る座標変換装置と、同鋼板コイル上の径方向の３次元位
置データを円の方程式に代入し、最小２乗法で解いてコ
イル径方向の中心位置と半径を計算する演算装置と、同
鋼板コイル上の幅方向のレーザー像より同鋼板コイル上
の幅方向の両端の位置を検出し、座標変換装置で、実際
空間の３次元位置データに座標変換後、同鋼板コイルの
幅方向の中心位置と幅を演算する端点検出装置とを具え
たことを特徴とする。
【００１２】
【作用】このような構成によれば、光源に半導体レーザ
ーを採用したことにより、次の作用がある。すなわち、
従来の光源であるＨｅ−Ｎｅレーザーと比較して寸法が
１／１０以下と小型でかつ軽量であるため、取付スペー
スの確保や放電管の光軸調整が不要で持ち運びが簡単等
のメンテナンス性が向上する。さらに、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザーは、電源を投入後、最大パワーに達するのに約１時
間の通電を要するので、システムを２４時間いつでも使
える状態にしておくためには、２４時間の通電が必要で
ある。これは、Ｈｅ−Ｎｅレーザーの寿命と関係し、こ
の使用方法では、約１年で、レーザーを交換しなくては
ならない。これに対して、半導体レーザーは、電源を投
入後、すぐに最大パワーに達するので、システムを２４
時間いつでも使える状態にする場合でも、２４時間の通
電は不要で、必要なときに通電を開始すれば、すぐに使
用できる。このため、レーザーの寿命は約５年以上が期
待され、省エネルギと経費節減の二つの効果もある。
ーを採用したことにより、次の作用がある。すなわち、
従来の光源であるＨｅ−Ｎｅレーザーと比較して寸法が
１／１０以下と小型でかつ軽量であるため、取付スペー
スの確保や放電管の光軸調整が不要で持ち運びが簡単等
のメンテナンス性が向上する。さらに、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザーは、電源を投入後、最大パワーに達するのに約１時
間の通電を要するので、システムを２４時間いつでも使
える状態にしておくためには、２４時間の通電が必要で
ある。これは、Ｈｅ−Ｎｅレーザーの寿命と関係し、こ
の使用方法では、約１年で、レーザーを交換しなくては
ならない。これに対して、半導体レーザーは、電源を投
入後、すぐに最大パワーに達するので、システムを２４
時間いつでも使える状態にする場合でも、２４時間の通
電は不要で、必要なときに通電を開始すれば、すぐに使
用できる。このため、レーザーの寿命は約５年以上が期
待され、省エネルギと経費節減の二つの効果もある。
【００１３】
【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図１はその鋼板コイル位置検出装置を示すブロック
図、図２は図１における二値化装置を示す部分拡大図、
図３は本発明装置の全体斜視図であり、本発明装置を巨
視的に見れば、従来の全体斜視図と同一である。
と、図１はその鋼板コイル位置検出装置を示すブロック
図、図２は図１における二値化装置を示す部分拡大図、
図３は本発明装置の全体斜視図であり、本発明装置を巨
視的に見れば、従来の全体斜視図と同一である。
【００１４】上図において、コイル位置検出に当たって
は、コイルヤードにおいて地上の任意の位置を原点Ｏと
して、横行方向と平行な方向をｘ軸、走行方向と平行な
方向をｚ軸、巻き上げ方向と平行な方向をｙ軸とするｘ
ｙｚ直交座標系を設定しておく。
は、コイルヤードにおいて地上の任意の位置を原点Ｏと
して、横行方向と平行な方向をｘ軸、走行方向と平行な
方向をｚ軸、巻き上げ方向と平行な方向をｙ軸とするｘ
ｙｚ直交座標系を設定しておく。
【００１５】図１〜図２において、１，２はＴＶカメ
ラ、３は半導体レーザー、６は２台の走査ミラーであ
る。この２台の走査ミラー６と半導体レーザー３によっ
て、レーザー光をｘ軸又はｚ軸に平行に往復移動させ
る。ｘ軸及びｚ軸の選択はコントローラー１３によって
行う。説明の都合上、ＴＶカメラ１はコイルの径方向の
高さ分布を測定するための映像を撮影し、ＴＶカメラ２
はコイルの幅方向の高さ分布を測定するための映像を撮
影するものとする。７はＴＶカメラ１，２の映像信号を
Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器である。
ラ、３は半導体レーザー、６は２台の走査ミラーであ
る。この２台の走査ミラー６と半導体レーザー３によっ
て、レーザー光をｘ軸又はｚ軸に平行に往復移動させ
る。ｘ軸及びｚ軸の選択はコントローラー１３によって
行う。説明の都合上、ＴＶカメラ１はコイルの径方向の
高さ分布を測定するための映像を撮影し、ＴＶカメラ２
はコイルの幅方向の高さ分布を測定するための映像を撮
影するものとする。７はＴＶカメラ１，２の映像信号を
Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器である。
【００１６】９は二値化装置であり、図２に示すよう
に、二値化装置９は、Ａ／Ｄ変換器７によりＡ／Ｄ変換
された画像データを１フレーム分遅延する遅延回路２
１、Ａ／Ｄ変換器７から出力されるｋフレーム目の画像
データと遅延回路２１で１フレーム遅延されたｋ−１フ
レーム目の画像データとの差を求める絶対値演算回路２
２、この演算回路２２の出力データを固定しきい値で二
値化する二値化回路２３、その二値化出力をｎフレーム
分積分する積分回路２４からなり、レーザースリット像
を合成・抽出して端点検出装置１２へ出力する。
に、二値化装置９は、Ａ／Ｄ変換器７によりＡ／Ｄ変換
された画像データを１フレーム分遅延する遅延回路２
１、Ａ／Ｄ変換器７から出力されるｋフレーム目の画像
データと遅延回路２１で１フレーム遅延されたｋ−１フ
レーム目の画像データとの差を求める絶対値演算回路２
２、この演算回路２２の出力データを固定しきい値で二
値化する二値化回路２３、その二値化出力をｎフレーム
分積分する積分回路２４からなり、レーザースリット像
を合成・抽出して端点検出装置１２へ出力する。
【００１７】また、図１において、１０は画像データ上
の１点の位置（ｉ，ｊ）より、実際空間のｘｙｚ座標系
の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を計算する座標変換装置、１１は
コイルの径方向の３点以上の三次元位置座標データよ
り、前記（６）式と（１０）式に示した原理で、コイル
の中心位置と半径を計算する演算装置、１２はコイルの
幅方向のレーザースリット像より、コイルの両端の位置
を検出する端点検出装置である。１３はコントローラー
で、ＴＶカメラ１，２、レーザー光源３及び走査ミラー
６の動作を制御し、端点検出装置１２及び演算装置１１
の計算結果（コイルの重心位置Ｇ（ｘg ，ｙg ，ｚg ）
と幅Ｄ及び半径ｒを受取り、クレーン動作を制御する制
御信号を出力する機能を有する。
の１点の位置（ｉ，ｊ）より、実際空間のｘｙｚ座標系
の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を計算する座標変換装置、１１は
コイルの径方向の３点以上の三次元位置座標データよ
り、前記（６）式と（１０）式に示した原理で、コイル
の中心位置と半径を計算する演算装置、１２はコイルの
幅方向のレーザースリット像より、コイルの両端の位置
を検出する端点検出装置である。１３はコントローラー
で、ＴＶカメラ１，２、レーザー光源３及び走査ミラー
６の動作を制御し、端点検出装置１２及び演算装置１１
の計算結果（コイルの重心位置Ｇ（ｘg ，ｙg ，ｚg ）
と幅Ｄ及び半径ｒを受取り、クレーン動作を制御する制
御信号を出力する機能を有する。
【００１８】半導体レーザー３と２台の走査ミラー６及
びＴＶカメラ１，２は、図３に示すように、クレーンの
トロリー５又はクレーンとは独立に横行移動が可能な横
行装置上にセットする。いま、トロリー５が、事前に設
定されたハンドリング対象のコイルの上方に粗位置決め
されているものとして、本装置の作用を説明する。ま
ず、レーザー光が、コイル上をコイルの径方向と平行
に、往復移動するように２台の走査ミラー６を制御す
る。これをＴＶカメラ１で撮影し、その映像信号をＡ／
Ｄ変換器７でＡ／Ｄ変換する。さらに、二値化装置９に
おいて、ｋフレーム目とｋ−１フレーム目の画像データ
との差の絶対値を演算後、固定しきい値で二値化し、こ
れをｎフレーム分積分（実際には、論理和を演算する）
すると、径方向のレーザースリット像が合成及び抽出で
きる（図３の画像データ１）。これを座標変換装置１０
でｘｙｚ座標系の位置データに変換後、演算装置１１で
（１０）式を基に、コイルの径方向の中心位置（ｙ0 ，
ｚ0 ）と半径ｒを計算し、コントローラー１３に送る。
びＴＶカメラ１，２は、図３に示すように、クレーンの
トロリー５又はクレーンとは独立に横行移動が可能な横
行装置上にセットする。いま、トロリー５が、事前に設
定されたハンドリング対象のコイルの上方に粗位置決め
されているものとして、本装置の作用を説明する。ま
ず、レーザー光が、コイル上をコイルの径方向と平行
に、往復移動するように２台の走査ミラー６を制御す
る。これをＴＶカメラ１で撮影し、その映像信号をＡ／
Ｄ変換器７でＡ／Ｄ変換する。さらに、二値化装置９に
おいて、ｋフレーム目とｋ−１フレーム目の画像データ
との差の絶対値を演算後、固定しきい値で二値化し、こ
れをｎフレーム分積分（実際には、論理和を演算する）
すると、径方向のレーザースリット像が合成及び抽出で
きる（図３の画像データ１）。これを座標変換装置１０
でｘｙｚ座標系の位置データに変換後、演算装置１１で
（１０）式を基に、コイルの径方向の中心位置（ｙ0 ，
ｚ0 ）と半径ｒを計算し、コントローラー１３に送る。
【００１９】コントローラー１３は、上記データを受信
後、レーザー光がコイル４上をコイルの幅方向と平行に
往復移動するように２台の走査ミラー６を制御する。こ
れをＴＶカメラ２で撮影し、その映像信号をＡ／Ｄ変換
器７でＡ／Ｄ変換する。さらに、二値化装置９におい
て、ｋフレーム目とｋ−１フレーム目の画像データとの
差の絶対値を演算後、固定しきい値で二値化し、これを
ｎフレーム分積分することにより、幅方向のレーザース
リット像を合成・抽出する（図３の画像データ２）。こ
れを端点検出装置１２においてコイル４上の両端の位置
を検出し、座標変換装置１０でｘｙｚ座標系の位置デー
タに変換し、コイル４の幅Ｄ及び幅方向の中心位置ｘ0
を演算してコントローラー１３に送る。コントローラー
１３は、上記データの受信後、クレーンの制御信号を出
力する。
後、レーザー光がコイル４上をコイルの幅方向と平行に
往復移動するように２台の走査ミラー６を制御する。こ
れをＴＶカメラ２で撮影し、その映像信号をＡ／Ｄ変換
器７でＡ／Ｄ変換する。さらに、二値化装置９におい
て、ｋフレーム目とｋ−１フレーム目の画像データとの
差の絶対値を演算後、固定しきい値で二値化し、これを
ｎフレーム分積分することにより、幅方向のレーザース
リット像を合成・抽出する（図３の画像データ２）。こ
れを端点検出装置１２においてコイル４上の両端の位置
を検出し、座標変換装置１０でｘｙｚ座標系の位置デー
タに変換し、コイル４の幅Ｄ及び幅方向の中心位置ｘ0
を演算してコントローラー１３に送る。コントローラー
１３は、上記データの受信後、クレーンの制御信号を出
力する。
【００２０】
【発明の効果】このような本発明装置によれば、従来の
コイル位置検出装置と比較して、光源に半導体レーザー
を適用したことにより、次の効果が生ずる。すなわち、
従来の光源であるＨｅ−Ｎｅレーザーと比較して寸法が
１／１０以下となり、小型でかつ軽量であるため、取付
スペースの確保や放電管の光軸調整が不要で持ち運びが
簡単等のメンテナンス性が向上する。さらに、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザーは、電源を投入後最大パワーに達するのに約
１時間の通電を要するので、システムを２４時間いつで
も使える状態にしておくためには、２４時間の通電が必
要である。これは、Ｈｅ−Ｎｅレーザーの寿命と関係
し、この使用方法では、約１年で、レーザーを交換しな
くてはならない。これに対して、半導体レーザーは、電
源を投入後、すぐに最大パワーに達するので、システム
を２４時間いつでも使える状態にする場合でも、２４時
間の通電は不要であり、必要なときに通電を開始すれ
ば、すぐに使用できる。このため、レーザーの寿命は約
５年以上が期待され、省エネルギと経費節減の二つの効
果もある。
コイル位置検出装置と比較して、光源に半導体レーザー
を適用したことにより、次の効果が生ずる。すなわち、
従来の光源であるＨｅ−Ｎｅレーザーと比較して寸法が
１／１０以下となり、小型でかつ軽量であるため、取付
スペースの確保や放電管の光軸調整が不要で持ち運びが
簡単等のメンテナンス性が向上する。さらに、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザーは、電源を投入後最大パワーに達するのに約
１時間の通電を要するので、システムを２４時間いつで
も使える状態にしておくためには、２４時間の通電が必
要である。これは、Ｈｅ−Ｎｅレーザーの寿命と関係
し、この使用方法では、約１年で、レーザーを交換しな
くてはならない。これに対して、半導体レーザーは、電
源を投入後、すぐに最大パワーに達するので、システム
を２４時間いつでも使える状態にする場合でも、２４時
間の通電は不要であり、必要なときに通電を開始すれ
ば、すぐに使用できる。このため、レーザーの寿命は約
５年以上が期待され、省エネルギと経費節減の二つの効
果もある。
【００２１】要するに本発明によれば、半導体レーザー
と、同半導体レーザーのスポット光をコイルハンドリン
グ用天井クレーンの走行方向又は横行方向に平行な１次
元のスリット光に変換する２台の走査ミラーと、鋼板コ
イルに照射したスリット光を撮影する複数台のＴＶカメ
ラとを同天井クレーンのトロリー等に設置し、上記ＴＶ
カメラの映像信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、デ
ジタル化した画像データよりレーザー像のみを抽出する
二値化装置と、画像データ上のレーザー像の２次元座標
を実際の３次元空間の位置データに変換する座標変換装
置と、同鋼板コイル上の径方向の３次元位置データを円
の方程式に代入し、最小２乗法で解いてコイル径方向の
中心位置と半径を計算する演算装置と、同鋼板コイル上
の幅方向のレーザー像より同鋼板コイル上の幅方向の両
端の位置を検出し、座標変換装置で、実際空間の３次元
位置データに座標変換後、同鋼板コイルの幅方向の中心
位置と幅を演算する端点検出装置とを具えたことによ
り、小型軽量で、操作及びメンテナンスが容易であり、
長時間の通電を不要とする長寿命の経済的な鋼板コイル
等の位置検出装置を得るから、本発明は産業上極めて有
益なものである。
と、同半導体レーザーのスポット光をコイルハンドリン
グ用天井クレーンの走行方向又は横行方向に平行な１次
元のスリット光に変換する２台の走査ミラーと、鋼板コ
イルに照射したスリット光を撮影する複数台のＴＶカメ
ラとを同天井クレーンのトロリー等に設置し、上記ＴＶ
カメラの映像信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、デ
ジタル化した画像データよりレーザー像のみを抽出する
二値化装置と、画像データ上のレーザー像の２次元座標
を実際の３次元空間の位置データに変換する座標変換装
置と、同鋼板コイル上の径方向の３次元位置データを円
の方程式に代入し、最小２乗法で解いてコイル径方向の
中心位置と半径を計算する演算装置と、同鋼板コイル上
の幅方向のレーザー像より同鋼板コイル上の幅方向の両
端の位置を検出し、座標変換装置で、実際空間の３次元
位置データに座標変換後、同鋼板コイルの幅方向の中心
位置と幅を演算する端点検出装置とを具えたことによ
り、小型軽量で、操作及びメンテナンスが容易であり、
長時間の通電を不要とする長寿命の経済的な鋼板コイル
等の位置検出装置を得るから、本発明は産業上極めて有
益なものである。
【図１】本発明の一実施例を示す全体ブロック図であ
る。
る。
【図２】図１における二値化装置を示す部分拡大図であ
る。
る。
【図３】本発明装置の巨視的全体斜視図であり、従来の
鋼板コイルの位置検出装置を示す全体斜視図と同一であ
る。
鋼板コイルの位置検出装置を示す全体斜視図と同一であ
る。
【図４】図３における三角測量方式による３次元位置検
出の原理図であり、同図（Ａ）は正面図，同図（Ｂ）は
側面図，同図（Ｃ）はＴＶカメラの撮像図である。
出の原理図であり、同図（Ａ）は正面図，同図（Ｂ）は
側面図，同図（Ｃ）はＴＶカメラの撮像図である。
【図５】図４による取得データの説明図である。
１ ＴＶカメラ ２ ＴＶカメラ ３ 半導体レーザー（レーザー光源） ４ 鋼板コイル ５ トロリー ６ 走査ミラー ７ Ａ／Ｄ変換器 ９ 二値化装置 １０ 座標変換装置 １１ 演算装置 １２ 端点検出装置 １３ コントローラー ２１ 遅延回路 ２２ 演算回路 ２３ 二値化回路 ２４ 積分回路
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体レーザーと、同半導体レーザーの
スポット光をコイルハンドリング用天井クレーンの走行
方向又は横行方向に平行な１次元のスリット光に変換す
る２台の走査ミラーと、鋼板コイルに照射したスリット
光を撮影する複数台のＴＶカメラとを同天井クレーンの
トロリー等に設置し、上記ＴＶカメラの映像信号をデジ
タル化するＡ／Ｄ変換器と、デジタル化した画像データ
よりレーザー像のみを抽出する二値化装置と、画像デー
タ上のレーザー像の２次元座標を実際の３次元空間の位
置データに変換する座標変換装置と、同鋼板コイル上の
径方向の３次元位置データを円の方程式に代入し、最小
２乗法で解いてコイル径方向の中心位置と半径を計算す
る演算装置と、同鋼板コイル上の幅方向のレーザー像よ
り同鋼板コイル上の幅方向の両端の位置を検出し、座標
変換装置で、実際空間の３次元位置データに座標変換
後、同鋼板コイルの幅方向の中心位置と幅を演算する端
点検出装置とを具えたことを特徴とする鋼板コイル等の
位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10355193A JPH06286977A (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 鋼板コイル等の位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10355193A JPH06286977A (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 鋼板コイル等の位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06286977A true JPH06286977A (ja) | 1994-10-11 |
Family
ID=14356966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10355193A Withdrawn JPH06286977A (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 鋼板コイル等の位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06286977A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102853762A (zh) * | 2012-07-09 | 2013-01-02 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种钢卷中心位置测量方法 |
| CN103613015A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-03-05 | 中联重科股份有限公司 | 安全吊载控制方法、装置、系统及起重机 |
| TWI572550B (zh) * | 2015-02-05 | 2017-03-01 | 中國鋼鐵股份有限公司 | 防撞天車裝置 |
| TWI710516B (zh) * | 2018-10-24 | 2020-11-21 | 日商住友重機械工業股份有限公司 | 起重機系統、起重機定位裝置、及起重機定位方法 |
| CN114485437A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-13 | 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 | 一种库区底层钢卷外径测算方法 |
| CN116256371A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-06-13 | 广州赛奥碳纤维技术股份有限公司 | 一种碳纤维卷线质量实时检测方法、装置及存储介质 |
| CN118297879A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-07-05 | 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 | 钢卷的生产控制方法、装置及设备 |
-
1993
- 1993-04-06 JP JP10355193A patent/JPH06286977A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102853762A (zh) * | 2012-07-09 | 2013-01-02 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种钢卷中心位置测量方法 |
| CN103613015A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-03-05 | 中联重科股份有限公司 | 安全吊载控制方法、装置、系统及起重机 |
| TWI572550B (zh) * | 2015-02-05 | 2017-03-01 | 中國鋼鐵股份有限公司 | 防撞天車裝置 |
| TWI710516B (zh) * | 2018-10-24 | 2020-11-21 | 日商住友重機械工業股份有限公司 | 起重機系統、起重機定位裝置、及起重機定位方法 |
| CN114485437A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-13 | 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 | 一种库区底层钢卷外径测算方法 |
| CN114485437B (zh) * | 2022-01-28 | 2023-09-05 | 中冶赛迪信息技术(重庆)有限公司 | 一种库区底层钢卷外径测算方法 |
| CN116256371A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-06-13 | 广州赛奥碳纤维技术股份有限公司 | 一种碳纤维卷线质量实时检测方法、装置及存储介质 |
| CN118297879A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-07-05 | 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 | 钢卷的生产控制方法、装置及设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000704 |