JPH08324963A

JPH08324963A - クレーンの自動運転方法及び装置

Info

Publication number: JPH08324963A
Application number: JP13040895A
Authority: JP
Inventors: Toru Takagi; 徹高木; Yuji Nakajima; 雄二中島; Yasutoshi Kiyota; 康稔清田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-05-29
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】誘導無線等の高価な位置計測を用いることな
く、また番地管理されていない対象物の位置決めが可能
で、センサの数も減らすことのできるクレーン自動運転
方法及び装置を提供する。【構成】懸垂式天井クレーンを自動運転するに際し、搬
送起点位置と搬送終点位置との距離を走行、横行及び巻
きの各駆動モータあるいは駆動輪の回転数と計算機１９
からの指令を基に、吊り具７の粗位置決めを行い、クレ
ーン走行体３あるいは走行体から懸垂された吊り具７に
設置したテレビカメラ１４の映像信号を画像処理し、前
記画像処理の結果を基に対象物の重心位置、直径、高さ
を検出し、更にカメラ角度とカメラ設置高さとカメラ焦
点距離を基に、吊り具の位置を求め、前記吊り具位置と
搬送対象物あるいは搬送対象物の位置を示す目印とのず
れ量を求め、前記ずれ量を基に吊り具位置の修正を行う
クレーンの自動運転方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤーロープ式の天
井クレーンの自動運転方法及び装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３−７１０９５号公報には、フ
ックの機器中心位置からのずれ量を検出し、そのずれ量
が零になるようにフックを移動させ、位置決めする方法
が開示されている。

【０００３】特開平２−１５７６０３号公報には、被検
出コイルからの２次元画像内にコイルの幅方向と径方向
の２つのウインドウを設定し、これらのウインドウ内の
データから中心座標を求めることによりコイルとコイル
吊り具との位置ずれを補正する方法が開示されている。

【０００４】特開平３−１２４６９６号公報には、距離
計及び高さ方向位置検出器を用いる方法が開示されてい
る。

【０００５】特開平２−２６１７９２号公報には、ラッ
クとピニオン及び回転検出器を用いる方法が開示されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前三者
の方法はいずれも、誘導無線等を用いた１〜１０ｍｍ単
位の精密な位置計測を行い、その誤差補正として画像処
理を行うものであり、コストが非常に高くなるという問
題があった。

【０００７】また、特開平２−２６１７９２号公報に記
載されたラックとピニオン方式は、絶対位置の計測には
簡易な方式であるが、対象物の位置が番地化されておら
ず不定の場合には、その誤差を補正できないという欠点
があった。

【０００８】本発明が解決すべき課題は、誘導無線等の
高価な位置計測を用いることなく、また番地管理されて
いない対象物の位置決めが可能で、センサの数も減らす
ことのできるクレーン自動運転方法及び装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のクレーン自動運転方法は、懸垂式天井クレ
ーンを自動運転するに際し、搬送起点位置と搬送終点位
置との距離を走行、横行及び巻きの各駆動モータあるい
は駆動輪の回転数と計算機からの指令を基に、吊り具の
粗位置決めを行い、クレーン走行体あるいは走行体から
懸垂された吊り具に設置したテレビカメラの映像信号を
画像処理し、前記画像処理の結果を基に対象物の重心位
置、直径、高さを検出し、更にカメラ角度とカメラ設置
高さとカメラ焦点距離を基に、吊り具の位置を求め、前
記吊り具位置と搬送対象物あるいは搬送対象物の位置を
示す目印とのずれ量を求め、前記ずれ量を基に吊り具位
置の修正を行うものである。

【００１０】また、本発明のクレーン自動運転装置は、
クレーン可動域内の番地を指定してクレーンに運行指示
を行う計算機を備え、かつ横行、走行、巻き上げ機構を
備えた懸垂型天井クレーンのガーターに設置された原点
位置決定用センサーと、横行、走行、巻き用駆動輪に設
置された回転検出器と、吊り具もしくは吊り具と一体と
なった横行走行部に取り付けられたカメラと、カメラか
らの信号を画像処理する画像処理装置と、画像処理結果
を基に吊り具の位置補正を行う制御装置とからなるもの
である。

【００１１】

【作用】走行、横行、巻きの各方向の位置を回転検出器
と原点出し用のリミットスイッチで計測し、上位システ
ムの指令に従って大まかな位置決めを行う。次にカメラ
の映像信号から画像処理により対象物の位置を検出す
る。対象物がコイルの場合、外接長方形から重心座標、
直径、高さを算出し、３次元的な位置計測が可能であ
る。検出した位置情報を基に、制御装置にて位置決めを
行う。このように、画像処理を広域レーダー的に用いる
ことにより、誘導無線等の高額な投資を行わずに、位置
決め制御が可能であり、また対象物が番地管理されてい
ない場合（貨車、キャリアパレット上のコイル等）でも
位置決めを行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例を参照しながら具体的
に説明する。図１は本発明に係るクレーン自動運転装置
の構成図である。また、図２は同装置の概略図であり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図であ
る。これらの図において、１は走行架台、２はその車
輪、３は横行架台、４はその車輪、５は巻きリール、６
はワイヤ、７はワイヤ６の先端に取り付けられた吊り具
であるＣフック、８は搬送対象物であるコイルである。

【００１３】走行架台１には、車輪１の回転位置を検出
するロータリエンコーダ等の走行回転検出器９、リミッ
トスイッチ等の走行原点位置検出センサ１０が設けら
れ、横行架台３には車輪４の回転位置を検出する横行回
転検出器１１、横行原点位置検出センサ１２、巻きリー
ル５の回転位置を検出する巻き回転検出器１３及びＣフ
ック７及びコイル８の位置を撮像するカメラ１４が設け
られている。カメラ１４からの画像信号は画像処理装置
１５に入力され、制御装置１６にコイル８とＣフック７
の位置関係を示す信号が入力され、その情報を無線機１
７，１８を介してクレーン運行管理計算機１９に入力す
る。クレーン運行管理計算機１９からは、無線機１８，
１７を介して制御装置１６に指令が発せられる。

【００１４】図３はコイルをストックしているヤードの
平面図であり、現在Ｘ点にあるクレーンを用いて、Ａ点
のコイルをＢ点に移動する場合について以下説明する。

【００１５】（１）ヤード内のＡ点、Ｂ点は予め番地管
理されており、クレーン運行管理計算機１９により、ま
ずクレーンをＸ点からＡ点に移動する指示が出される。

【００１６】（２）Ｘ点（Ａ−１番地）からＡ点（Ｂ−
３番地）への走行・横行・巻きの移動量を、運行管理計
算機１９が持っているマップデータにより計算し、これ
に基づき、各駆動輪の回転数によりクレーンをＡ点付近
に移動させる。

【００１７】この時、Ａ−１番地の走行・横行方向のガ
ーター上にストライカーを設置しておくと、この地点を
クレーンが通過する度に走行・横行の各原点位置検出セ
ンサーが原点を検出し、この地点を機転に、走行・横行
の各駆動輪の回転数から、クレーンの現在位置を知るこ
とができる。

【００１８】（３）Ａ点付近において、カメラ１４と画
像処理装置１５により対象コイル８とＣフック７の座標
を検出する。図４はカメラで撮影したコイルとフックの
画像の例であり、画像処理で抽出するのは、図４の斜線
の部分である（以下同様）。

【００１９】（４）画像処理により抽出されたＣフック
先端の中心座標（ｘ_f，ｙ_f）とコイルの中心座標（ｘ
_c，ｙ_c）から、次の判定を行う。

【００２０】｜ｘ_c−ｘ_f｜≦ε_x，｜ｙ_c−ｙ_f｜≦
ε_y但し、ε_x，ε_yはｘ方向，ｙ方向の許容値であ
る。もし、前記範囲に入っていなければ、制御装置１６
により許容値内に入るように走行架台１、横行架台３、
巻きリール５を移動させる。

【００２１】（５）図５に示すように、ｙ_cとｙ_fのず
れ分ａだけ、Ｃフックをコイル方向に動かし、挿入す
る。Ｃフックのストッパーとコイルのずれ分はｂにな
る。

【００２２】（６）｜ｘ_c−ｘ_s｜≦ε_x，｜ｙ_c−ｙ
_s−ｂ｜≦ε_yかどうかを判定する。ずれていたら、制
御装置１６により許容値内まで動かす。許容値内に入っ
ていれば、Ｃフック挿入完了の信号を出力し、巻き上げ
を指示し、コイルを吊り上げる。

【００２３】（７）クレーンでコイルをＢ点（Ｄ−２番
地）付近に移動する。これは前記の（２）のステップと
同様に駆動輪の回転数により粗位置決めを行う。

【００２４】（８）Ｂ点付近において、カメラ１４と画
像処理装置１５により、吊り上げ状態のＣフックとマー
カー（着陸位置）の座標を検出する（図６参照）。

【００２５】（９）｜ｘ_m−ｘ_c１≦ε_x，｜ｙ_m−ｙ
_c−ｃ｜≦ε_yかどうかを判定する。ずれていたら、制
御装置１６で許容値内まで動かす。許容値内に入ってい
れば、巻き下げを指示し、着床させる。

【００２６】（１０）着床後、図７に示すようにＣフッ
クをａだけ抜き取り、｜ｘ_c−ｘ_f｜≦ε_x，｜ｙ_c−ｙ_f｜≦ε_y の判定を行う。ずれていたら許容値内まで動かす。許容
値内に入っていればＣフック抜き取り完了の信号を出
し、コイル移動を終了する。

【００２７】なお、高さ方向の位置決めに関しては、テ
レビカメラで撮影したコイルの直径と、カメラの焦点距
離及び設置位置（地上からの高さと角度）から、実際の
コイル直径を知ることができ、コイル直径＝コイル高さ
となる関係から、コイル直径の２分の１の高さをコイル
穴の中心と算出できる。この高さに対する、巻き回転検
出器によるＣフックの高さを監視することにより、高さ
方向についても位置決めが可能となる。

【００２８】図８は、上記の特徴点抽出の画像処理アル
ゴリズムのフローチャートである。ステップ１００で原
画像を取込み、ステップ１１０で二値化処理を行う。ス
テップ１２０では二値化画像から孤立点を除去する。ス
テップ１３０では背景部に比べコイル部が暗部となるた
め白黒反転する。ステップ１４０でラベリングを行い、
白い部分の中からコイルのみを抽出する。ステップ１５
０で、座標、面積、重心といった特徴点抽出を行う。

【００２９】例えばコイルの画像が図９に示すように撮
像されたとする。冷延コイル等は、乱反射により縦縞が
入り、二値化処理により消える部分があるが、コイルの
大きさと位置は大体決まっているので、テンプレートを
持って合わせ込めばコイルの抽出は可能である。すなわ
ち、コイルの外接長方形から重心、横幅から高さを算出
することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記の効果を奏する。

【００３１】位置検出に、誘導無線等の高額投資を
行わずにすみ、更に、貨車、キャリアパレット上のコイ
ル等、番地管理されていない対象物の位置決めも可能と
なる。画像処理によりコイルの外接長方形から３次元的な
位置を検出することができ、センサの数を減らすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクレーン自動運転装置の構成図
である。

【図２】図２は同装置の概略図であり、（ａ）は正面
図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。

【図３】コイルをストックしているヤードの平面図で
ある。

【図４】本発明による画像処理のステップを示す説明
図である。

【図５】本発明による画像処理のステップを示す説明
図である。

【図６】本発明による画像処理のステップを示す説明
図である。

【図７】本発明による画像処理のステップを示す説明
図である。

【図８】本発明による画像処理のフローチャートであ
る。

【図９】本発明による画像処理の説明図である。

【符号の説明】

１走行架台、２車輪、３横行架台、４車輪、５
巻きリール、６ワイヤ、７Ｃフック（吊り具）、
８コイル（搬送対象物）、９走行回転検出器、１０
走行原点位置検出センサ、１１横行回転検出器、１
２横行原点位置検出センサ、１３巻き回転検出器、
１４カメラ、１５画像処理装置、１６制御装
置、１７，１８無線機、１９クレーン運行管理計算
機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】懸垂式天井クレーンを自動運転するに際
し、搬送起点位置と搬送終点位置との距離を走行、横行
及び巻きの各駆動モータあるいは駆動輪の回転数と計算
機からの指令を基に、吊り具の粗位置決めを行い、クレ
ーン走行体あるいは走行体から懸垂された吊り具に設置
したテレビカメラの映像信号を画像処理し、前記画像処
理の結果を基に対象物の重心位置、直径、高さを検出
し、更にカメラ角度とカメラ設置高さとカメラ焦点距離
を基に、吊り具の位置を求め、前記吊り具位置と搬送対
象物あるいは搬送対象物の位置を示す目印とのすれ量を
求め、前記ずれ量を基に吊り具位置の修正を行うことを
特徴とするクレーンの自動運転方法。
【請求項２】クレーン可動域内の番地を指定してクレ
ーンに運行指示を行う計算機を備え、かつ横行、走行、
巻き上げ機構を備えた懸垂型天井クレーンのガーターに
設置された原点位置決定用センサーと、横行、走行、巻
き用駆動輪に設置された回転検出器と、吊り具もしくは
吊り具と一体となった横行走行部に取り付けられたカメ
ラと、カメラからの信号を画像処理する画像処理装置
と、画像処理結果を基に吊り具の位置補正を行う制御装
置とからなることを特徴とするクレーン自動運転装置。