JPH08319087A - 円柱状物体の位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で、信頼性が高く、パレットの大きさ
や、コイル位置が変化してもコイル位置を正確に検出で
きる。 【構成】 一個または複数個を並列配置した検出すべき
円柱状物体の中心軸方向と、この円柱状物体を載せてい
る台車の長手方向とが略直角をなすように配設する。こ
の並列配置した方向に沿って、かつその上方より光また
は超音波を検出すべき円柱状物体にスキャンしながら、
円柱状物体の中心軸と略垂直方向に走査する。その反射
光または反射波を受光または受信することにより、円柱
状物体までの距離分布データを採取し、距離分布データ
から円柱状物体の位置検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は離れた位置にある円柱状
物体の位置を、光または超音波を利用して正確に検出す
る円柱状物体の検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、製鋼工場で生産される製鋼コイル
（以下コイルという）は円柱状の形をしており、これを
天井クレーンで自動搬送する際、コイルの位置を正確に
検出し、コイル吊具を降下させる必要がある。即ち台車
によりコイルヤードに搬入された複数のコイルのうち、
所定の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、従来のコイル位置検出装置として、例えば特
開平６−２６３３８２号公報記載の発明がある。これは
レーザ距離計により、コイルの置かれたパレットの長手
方向位置、及び短手方向位置を検出することにより、コ
イルの位置測定を行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置に
おけるコイル位置測定では、パレットの長手方向位置、
及び短手方向位置のみの検出によりコイル位置測定を行
う必要性から、パレット上の予め定められた所定の位置
にコイルが置かれていることが条件となっていた。従っ
て、パレットの大きさが変わったり、パレット上のコイ
ル位置が変わった場合にはコイル位置測定が不可能とな
る問題があった。

【０００４】本発明は上述の如き欠点に鑑みてなされた
もので、安価で、信頼性が高く、パレットの大きさや、
コイル位置が変化してもコイル位置を正確に検出できる
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになしたもので、一個または複数個の検出すべ
き円柱状物体の中心軸方向と、円柱状物体を載せている
台車の長手方向とが略直角をなし、これら並列された円
柱状物体の上方から光または超音波を検出すべき円柱状
物体にスキャンしながら、円柱状物体の中心軸と略直角
方向に走査し、その反射光または反射波を受光または受
信して円柱状物体までの距離分布データを採取し、距離
分布データから円柱状物体の位置検出を行うことを要旨
とする。

【０００６】

【作 用】位置を検出すべき円柱状物体の中心軸方向
と、この円柱状物体を載せている台車の長手方向とを略
直角とし、これら並列された円柱状物体の上方から光ま
たは超音波を下方に位置する位置を検出すべき円柱状物
体に対してスキャンしながら、円柱状物体の中心軸と略
垂直方向に走査する。そして、このようにしてスキャン
しながら走査して得た反射光または反射波を受光または
受信して、円柱状物体までの距離分布データを採取し、
距離分布データから円柱状物体の位置検出を行うように
しているので、パレットの大きさや、コイル位置が変化
してもコイル位置を正確に検出できるものとなる。

【０００７】

【実施例】以下本発明の円柱状物体の位置検出方法を図
面にもとづいて説明する。以下の説明において検出対象
とする円柱状物体は、コイルを例にとって説明する。図
１、図３に示すようにコイル径、長さの異なる複数のコ
イル１０，１１，１２（または同径、同長のコイル）を
パレット１３上にスキッド１４，１５，１６を介して載
置されてコイルヤードに搬入され、コイルヤード上方を
走行及び横行するように配設した天井クレーン２０によ
り自動的にパレット１３上から吊り上げられる。この場
合、コイル１０，１１，１２の中心軸方向と、コイルを
載せているパレット１３の長手方向とは略直角をなして
いる。

【０００８】この天井クレーン２０の走行方向をＸ、こ
れに垂直な横行方向をＹ、高さ方向をＺとすると、パレ
ット１３はＹ方向に搬入されるものとする。そしてパレ
ット１３上に配置される各コイル１０，１１，１２は夫
々中心軸を略Ｘ方向に向けた状態でパレット１３上に並
列配置され、それぞれがパレット１３上のスキッド１
４，１５，１６により位置決め固定されている。

【０００９】天井クレーン２０はＸ方向に走行するガー
ダ２１と、このガーダ上に配設されＹ方向に横行するク
ラブ２２及びこのクラブ２２より昇降方向に吊垂し、Ｚ
方向に上下するコイル吊り具２３とより構成されてい
る。

【００１０】３０は距離計で、これは例えばレーザ距離
計を用い、図１に示すようにクラブ２２に一体になるよ
う取り付けられており、このレーザ距離計３０の下方に
レーザビーム光３１を照射するレーザ光源３２、照射し
たレーザ光がコイル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を有している。
従って、このレーザ距離計３０は三角測量方式の原理に
より各コイルまでの距離分布を測定可能である。ここで
レーザ光３１は、検出すべきコイルの中心軸方向（すな
わちＸ方向）にスキャンする構造としている。すなわ
ち、スイングモータ３５により、レーザ光源３２と受光
部３４より構成される距離計３０全体をスイングするこ
とにより、レーザ光３１はＸ方向にスキャンできる。こ
こでスイングモータ３５によるスイング角度は、エンコ
ーダ３６により測定可能である。なお図３における３１
０，３１１はレーザ光３１をスキャンしたときの左右の
スキャン限界を示す。

【００１１】また、上記クラブ２２には物体検出装置４
０も搭載し、かつこの物体検出装置４０は距離計３０と
接続されており、距離計３０を走査することにより得ら
れた検出対象コイルまでの距離分布データを、一旦内蔵
のマイコンのメモリにストアしておき、走査完了後メモ
リのデータを基にクレーン２０による運搬に必要なデー
タ、すなわちコイルの数、各コイルの大きさ、各コイル
幅、各コイルの正確な中心座標などを計算する。

【００１２】図５は距離計３０におけるレーザ光３１
の、クレーン２０による走査要領を示している。すなわ
ち距離計３０はクレーン２０のクラブ２２に搭載されて
いるので、クラブ２２を本図の５０に沿って移動させる
ものである。従ってレーザスポット光は、本図の２点鎖
線５１のように移動する。すなわち、距離計３０のスイ
ングに伴い、Ｘ方向にスキャンしながら５１の曲線上を
移動する。このように走査すれば、コイル１０，１１，
１２がパレット１３上のどこにあっても、すべてのコイ
ル上を走査することが可能になる。すなわち、すべての
コイル上における距離分布データを物体検出装置４０内
のマイコンにストアすることができる。

【００１３】図２は、物体検出装置４０内のマイコンに
ストアされた距離分布の測定結果のうちの一部をＹ方向
−Ｚ方向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、マイコン内には図の○印の部分のデータ
がストアされる。距離計３０から地面１７までの高さ方
向の距離は固定なので、座標変換することにより、図の
縦軸は原点０を地面１７上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。ここで１００がコイル１０
の部分、１１０がコイル１１の部分、１２０がコイル１
２の部分、１５０はスキッド１５の部分、１６０はスキ
ッド１６の部分、１３０はパレット１３の部分、１７０
は地面１７の部分であり、座標変換しているので１７０
の部分は高さ＝０となる。また、この場合スキッド１
４、スキッド１５の右側１５１、スキッド１６の左側１
６１などはレーザの反射光がコイルにより遮光されて受
光部３４に届かないので距離測定できない。

【００１４】図におけるＸ方向の位置は、ガーダ２１に
取り付けた図示しないエンコーダ及びエンコーダ３６に
より測定可能である。またＹ方向の位置は、クラブ２２
に取り付けた図示しないエンコーダにより測定可能であ
る。

【００１５】図４はコイル１０をスキャンしているとき
の距離分布データ測定結果の一部を、Ｘ方向−Ｚ方向面
で表示したものである。○印が測定点を示している。

【００１６】次に、これらのデータを基にマイコンによ
るコイルの数、各コイルの大きさ、各コイル幅、各コイ
ルの正確な中心座標などの計算方法に関して説明する。
図２、図４において、高さの値Ｚが予め定めた一定値を
超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（１３０，１５０，１６０，１７０など）
を削除する。

【００１７】次に各コイルのＹ及びＺ方向の中心座標の
計算方法を説明する。データ１００の内の任意の３箇所
の距離分布データをそれぞれ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、
（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）とする。
コイル１０の中心座標（Ｙ及びＺ方向）を（Ｙ０，Ｚ
０）、半径をＲとすると、

【００１８】

【式１】

【００１９】従って、式（４）〜（５）よりＹ０，Ｚ０
の値は簡単な四則演算で産出可能であり、その結果は次
式となる。

【００２０】

【式２】

【００２１】この値を式（１）または（２）に代入すれ
ば、半径Ｒも簡単に求めることができる。このようにし
て３個のデータの他の組み合わせで同様にＹ０，Ｚ０，
Ｒの値を求め、最後に走査範囲全体にわたって各コイル
ごとに算術平均することにより、各コイルの正確な中心
座標や大きさを求めることができる。

【００２２】次に図４によりコイルのＸ方向の中心座
標、及び幅の計算方法に関して説明する。例えば、コイ
ル１０上の複数のデータ１００の内の両端面のデータの
Ｘ方向の算術平均によりＸ方向の中心座標Ｘ０が、また
両端面のＸ方向のデータの差より幅が求められる。

【００２３】他のコイルに関しても同様にして中心座
標、幅が計算できる。以上の実施例においては、距離計
３０全体をスイングモータ３５でスイングする実施例を
示した。レーザ光のスキャン方法は何もこれに限ること
はなく、図６には第２のスキャン方法を示した。すなわ
ち、スキャンモータ３７により、反射鏡３８を３８０か
ら３８１の範囲で回転させ、レーザ光源３２より発射さ
れたレーザ光３１を３１０から３１１の範囲にスキャン
するものである。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スキャンすることは可能
である。

【００２４】図７により以上の動作内容をフローチャー
トにより説明する。 （Ｓ１）図示しない上位のコンピュータなどの指令に基
づき、コイル１０，１１，１２を載置したパレット１３
がコイルヤードに進入すると、クレーン２０のクラブ２
２の移動により距離計３０が距離分布データの採取スタ
ート位置まで移動して、以下の動作がスタートする。 （Ｓ２）レーザ距離計のレーザ光が点灯し、 （Ｓ３）走査を開始する。すなわち、レーザ光をスキャ
ンしながらクラブ２２をＹ方向に横行する。同時に距離
計３０が距離データを採取する。 （Ｓ４）同時に得られた距離データをマイコン４０にス
トアする。 （Ｓ５）走査が完了すれば、 （Ｓ６）レーザ光は消灯し、 （Ｓ７）得られた距離分布データを基にマイコンによ
り、コイル幅、コイルの中心座標及び半径、半径を２倍
して外径の計算を行う。 （Ｓ８）その結果を上位のコンピュータまたはクレーン
コントローラに報告して、 （Ｓ９）以上の動作をストップする。 以上の実施例において、コイル上の距離分布データが３
点に満たない場合は、走査速度を落とすか、スキャン速
度を増すかまたは走査を複数回実施すればよい。

【００２５】レーザ光の代わりに他の光、または超音波
などを用いても同様の機能を有することは言うまでもな
い。この場合には、受光部３４は受信部３４として動作
するものである。

【００２６】なお、本実施例では距離計３０，及び物体
検出装置４０をクラブ２２に一体化して取り付けた例を
示したが、これに限るものではなく、ガーダ２１の下に
取り付けてもよいし、他の場所に取り付けてもよい。ま
た、本実施例ではコイルヤードに載置された場合を例に
とって示したが、トレーラに載置された場合にも適用で
きることは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】本発明の円柱状物体の位置検出方法にお
いては、簡単な四則演算で各コイルの中心座標や外径、
数などを正確に演算、検出できるので、高速処理、信頼
性を要求するクレーンなどにおけるコイル認識装置とし
て最適である。また距離計からパレットまでの高さ方向
の距離を固定して説明したが、高さ方向の距離は直接計
算式の中では使用していないので、パレットやスキッド
の高さが変化しても正確にコイルの大きさや中心座標を
計算できる効果がある。またパレットそのものには何も
細工をしていないので、従来必要であったパレットに設
置した反射板のメンテナンスなどは何もする必要はな
い。またパレットの大きさが変化したり、パレット上の
コイル位置が変化したような場合でも正確にコイル位置
認識が可能である等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する物体検出装置の一実施例を示
す正面図である。

【図２】距離計による距離分布データの一測定例を示す
図である。

【図３】本発明に使用する物体検出装置の側面図であ
る。

【図４】距離計による距離分布データの一測定例を示す
図である。

【図５】距離計の走査要領を示す図である。

【図６】第２の実施例である光または超音波のスキャン
装置を示す図である。

【図７】本発明のフローチャートを示す図である。

【符号の説明】

１０，１１，１２ コイル １３ パレット １４ スキッド ２０ 天井クレーン ２１ ガーダ ２２ クラブ ２３ コイル吊り具 ３０ 距離計 ３１ レーザ光 ３２ レーザ光源 ３３ 反射光 ３４ 受光部 ３５ スイングモータ ３６ エンコーダ ３７ スキャンモータ ３８ 反射鏡 ４０ 物体検出装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一個または複数個を並列配置した検出す
   べき円柱状物体の中心軸方向と、この円柱状物体を載せ
   ている台車の長手方向とが略直角をなすように配設し、
   この並列配置した方向に沿って、かつその上方より光ま
   たは超音波を検出すべき円柱状物体にスキャンしなが
   ら、円柱状物体の中心軸と略垂直方向に走査し、その反
   射光または反射波を受光または受信することにより、円
   柱状物体までの距離分布データを採取し、距離分布デー
   タから円柱状物体の位置検出を行うことを特徴とする円
   柱状物体の位置検出方法。