JPH0886610A - 円柱状物体検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 距離計を用いて簡単な方法で測定結果の信頼
性を高くする。 【構成】 複数の光を円柱状物体に対して照射しながら
走査し、その反射光を採取することにより、円柱状物体
までの距離分布データを作成する。そして、前記距離分
布データが大きく変化する位置から円柱状物体の幅を演
算し、さらに、前記距離分布データの内の任意の３個の
データを基に円柱状物体の直径及び中心座標を四則演算
する。

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
状物体の位置を光又は超音波を利用して検出する円柱状
物体検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の円柱状物体検出方法の一つとし
て、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コイルの位置検出方法を説明
する。

【０００３】台車により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
の従来のコイル位置検出装置として、例えば特開昭５８
−１６５００６号公報記載の発明がある。これはコイル
位置検出装置に取り付けた投光器から発射した光に対し
て台車に取り付けられた反射テープからの反射光をＣＣ
Ｄカメラで捕らえ、画像処理によりコイルの位置測定を
行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のコイル
位置検出装置における画像処理によるコイル位置測定方
法では、測定装置が複雑で高価となる。また、コイルの
表面が光るような場合は、コイルを背景から明瞭に区別
できず、測定不能となる恐れがあった。また台車にコイ
ル径測定用ガイドラインとして反射テープを貼る必要が
あるが、これが汚れたり、はがれて誤動作するなど、メ
ンテナンスが面倒であるという点もあった。本発明は上
記事情に鑑みて創案されたもので、簡単な方法で、信頼
性が高く、台車に対するメンテナンスの不要な円柱状物
体検出方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る円柱状物体
検出方法は３個以上の複数の光又は超音波を検出すべき
円柱状物体に対して照射しながら走査し、前記円柱状物
体から反射する反射光又は反射波を採取することによ
り、前記円柱状物体までの距離分布データを作成し、該
距離分布データから前記円柱状物体の位置検出を行う円
柱状物体検出方法において、前記距離分布データが大き
く変化する位置から該円柱状物体の幅と走査方向の中心
点を演算し、前記距離分布データの内の任意に選定した
３個のデータを基にして、前記円柱状物体の直径及び中
心座標を四則演算することを特徴としている。

【０００６】

【作用】円柱状物体に光を走査することにより得られた
距離分布データが大きく変化する位置から該円柱状物体
の幅と走査方向の中心点が演算される。そして前記距離
分布データの内の任意に選定した３点の前記データに基
づいて前記３点の座標を算出し、これら座標値に基づい
て四則演算によって円柱状物体の直径及び中心座標が求
められる。

【０００７】

【実施例】以下図面を参照して本発明に係る円柱状物体
位置検出方法（以下本発明方法という）を説明する。

【０００８】図１は本発明方法の原理を説明する正面
図、図２は本発明に使用する円柱状物体検出装置の一実
施例を示す側面図、図３は同正面図、図４は円柱状物体
と距離分布データの対比説明図、図５は本発明方法の動
作を説明するフローチャートである。

【０００９】以下の説明において検出対象とする円柱状
物体は前記と同様にコイルを例にとって説明する。本発
明方法に使用する円柱状物体検出装置５０は天井クレー
ン２０に搭載され、距離計３０と演算部４０とを具備し
ている。図２、図３に示すように、コイル１０、１１は
パレット１２に載置されてコイルヤードに搬入され、天
井クレーン２０により自動的にパレット１２上から吊り
上げられる。

【００１０】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。パレット１
２はＹ方向に搬入され、パレット１２上のコイル１０、
１１は中心軸を略Ｙ方向に向けた状態でパレット１２の
中心軸線上に並置され、それぞれがパレット１２上のス
キッド１３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、Ｙ方向に横行す
るクラブ２２、Ｚ方向に上下するコイル吊り具２３によ
り構成されている。

【００１１】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、下方
に向かって複数個（図示例では５個）のレーザ光３１
ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ（以下総称する場
合符号３１とする）を照射する複数個のレーザ光源３２
ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ（以下総称する場
合符号３２とする）、照射したレーザ光３１がコイル１
０、１１等に当たって反射する反射光３３を受光する受
光部３４（いずれも総称した符号で示す）とを備えてい
る。前記レーザ光源３２は所定の等距離間隔Ｄでもって
Ｘ方向に配置されている。

【００１２】演算部４０はマイコンを内蔵しており、前
記受光部３４に図外の可撓性ケーブルを介して電気的に
接続されている。前記演算部４０は前記レーザ光３１と
反射光３３との交わる角度により三角測量方式の原理に
より各コイル１０、１１までの距離を演算し記憶する機
能を有している。

【００１３】コイル１０、１１を検出するには、クラブ
２２をＹ方向に横行させ、レーザ光３１をパレット１２
上のコイル１０、１１の全体にわたって走査する。コイ
ル１０、１１等にあたって反射した反射光３３は受光部
３４で受光される。演算部４０は前記走査によって得ら
れた各コイルまでの距離分布データを一旦マイコンのメ
モリにストアしておく。

【００１４】そして、走査完了後、メモリーのデータを
基に天井クレーン２０によるコイル運搬に必要なデー
タ、即ちコイルの数、各コイルの大きさ、各コイル幅、
各コイルの正確な中心座標等を演算する。この演算結果
は図外の上位コンピュータ又は天井クレーンのコントロ
ーラに報告されるようになっている。

【００１５】図４の下部には、演算部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、レーザ光３
１ｃに関するものを例示している。図において、距離計
３０からパレット１２までの高さ方向の距離Ｌは一定な
ので、座標変換することにより、本図の縦軸は原点Ｏを
パレット１２の上面とした場合の、原点からのコイルの
高さ分布を示している。ここで、１００、１１０がコイ
ル１０、１１の幅の部分、１３０はスキッド１３の部
分、１２０はパレット１２の部分である。座標変換して
いるので、１２０の部分は高さは零となる。

【００１６】又、パレット１２の外側部分１２１は距離
測定ができないので、マイコンのメモリ上では高さを零
とする。図中１３１は反射光３３がコイル１０、１１の
影に入ることにより測定できない部分をそれぞれ示して
おり、同じく高さを零とする。本図におけるＹ方向の前
記コイル等各部分の位置はクラブ２２に取り付けた図示
しないエンコーダなどにより簡単に測定することができ
る。

【００１７】次に、これらの距離分布データを基にして
マイコンにおけるコイルの数、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を説
明する。図４において、コイル高さの値があらかじめ定
めた一定値を超える部分を抜き出すことにより、コイル
の数、及び各コイルの幅Ｗ１、Ｗ２、及び走査方向即ち
Ｙ方向の中心座標を演算することができる。

【００１８】次に図１より各コイルの直径及びＸ、Ｚ方
向の中心座標の計算方法を説明する。ここに搬入方向Ｙ
に平行するコイルの中心軸をＹ軸、これに直交するコイ
ルの中心軸をＸ軸とし、高さ方向をＺ軸とする。

【００１９】コイル１１上のレーザ光３１ａ、３１ｂ、
３１ｃ、３１ｄ、３１ｅの照射した点Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、
Ｔのそれぞれの高さＺの値は既に説明したように距離計
３０によって計測されており既知である。また、前記各
点のＸ軸座標位置はレーザ光源３２が所定距離間隔Ｄで
配置されているので既知である。即ち前記レーザ光３１
ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅの各Ｙ軸上の各点
Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔの各座標（Ｘ₁ ，Ｚ₁ ）、（Ｘ₂ ，
Ｚ₂ ）、（Ｘ₃ ，Ｚ₃ ）、（Ｘ₄ ，Ｚ₄ ）、（Ｘ₅ ，Ｚ
₅ ）、は既知である。

【００２０】図１においてはＸ方向のパレット１２上の
原点Ｏ座標（０、０）をレーザ光３１Ｃが通過するもの
とし、前記座標データのうち任意に選定した３個のデー
タ、即ち点Ｐの座標（Ｘ₁ ，Ｚ₁ ）、点Ｒの座標
（Ｘ₃ ，Ｚ₃ ）、点Ｓの座標（Ｘ₄，Ｚ₄ ）、を用いて
おり、点Ｑ、点Ｔの座標（Ｘ₂ ，Ｚ₂ ）、（Ｘ₅ ，
Ｚ₅ ）、の座標は図示を省略している。なお原点Ｏの座
標は（０，０）である。

【００２１】コイル１１の中心Ｃの座標を（Ｘ₀ ，
Ｚ₀ ）、コイル１１の半径をｒとすると数１の式が得ら
れる。

【００２２】

【数１】（Ｘ₀ −Ｘ₁ ）² ＋（Ｚ₀ −Ｚ₁ ）² ＝ｒ² （Ｘ₀ −Ｘ₃ ）² ＋（Ｚ₀ −Ｚ₃ ）² ＝ｒ² （Ｘ₀ −Ｘ₄ ）² ＋（Ｚ₀ −Ｚ₄ ）² ＝ｒ²

【００２３】数１の式より数２の式が得られる。

【００２４】

【数２】 ２Ｘ₀ （Ｘ₁ −Ｘ₃ ）＋２Ｚ₀ （Ｚ₁ −Ｚ₃ ）＝Ａ ２Ｘ₀ （Ｘ₁ −Ｘ₄ ）＋２Ｚ₀ （Ｚ₁ −Ｚ₄ ）＝Ｂ ここで Ａ＝ Ｘ₁ ² −Ｘ ₃ ² ＋ Ｚ₁ ² −Ｚ₃ ² Ｂ＝ Ｘ₁ ² −Ｘ ₄ ² ＋ Ｚ₁ ² −Ｚ₄ ²

【００２５】数２の式より数３の式が得られる。

【００２６】

【数３】 ただし Ｘ₀ ：円柱状物体の中心位置のＸ座標 Ｚ₀ ：円柱状物体の中心位置のＺ座標 Ｘ₁ ：任意に選んだ第１のレーザ光の円柱状物体への照
射位置のＸ座標 Ｚ₁ ：任意に選んだ第１のレーザ光の円柱状物体への照
射位置のＺ座標 Ｘ₃ ：任意に選んだ第２のレーザ光の円柱状物体への照
射位置のＸ座標 Ｚ₃ ：任意に選んだ第２のレーザ光の円柱状物体への照
射位置のＺ座標 Ｘ₄ ：任意に選んだ第３のレーザ光の円柱状物体への照
射位置のＸ座標 Ｚ₄ ：任意に選んだ第３のレーザ光の円柱状物体への照
射位置のＺ座標

【００２７】数３の式を数１に代入してｒが得られる。

【００２８】このようにして、３個の距離分布データの
他の組合せで同様にコイル１１の中心座標（Ｘ₀ ，
Ｚ₀ ）及び半径ｒの値を求め、最後に走査範囲全体にわ
たっての求めた値を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。

【００２９】次に図５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。 （１）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を載置したパレット１２がコイル
ヤードに進入すると、クレーン２０は距離計３０がパレ
ット１２までの距離分布データの採取のスタート位置ま
で移動して以下の動作がスタートする（Ｓ１）。

【００３０】（２）距離計のレーザ光が点灯し（Ｓ
２）、走査を開始する（Ｓ３）。すなわち、クラブ２２
がＹ方向に横行しながら距離計３０が距離データを採取
する、と同時に距離データを演算部４０にストアする
（Ｓ４）。

【００３１】（３）走査が完了すると（Ｓ５）、レーザ
光は消灯し（Ｓ６）、得られた距離分布データを基に演
算部４０によりまずコイル幅の計算を行う（Ｓ７）。

【００３２】（４）続いて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）。 （５）計算結果を上位のコンピュータ又はクレーンコン
トローラに報告し（Ｓ９）、以上の動作をストップする
（Ｓ１０）。

【００３３】図２、図３の実施例において、レーザ光の
代わりに他の光、又は超音波などを用いても同様の機能
を有する。この場合には、受光部３４は受信部３４とし
て動作することを言うまでもない。なお、本実施例では
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、これに限るものではなく、ガーダ２１の下に横
行可能に取り付けても良いし、他の場所に取り付けても
良い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明方法は３個以
上の複数の光又は超音波を検出すべき円柱状物体に対し
て照射しながら走査し、前記円柱状物体から反射する反
射光又は反射波を採取することにより、前記円柱状物体
までの距離分布データを作成し、該距離分布データから
前記円柱状物体の位置検出を行う円柱状物体検出方法に
おいて、前記距離分布データが大きく変化する位置から
該円柱状物体の幅と走査方向の中心点を演算し、前記距
離分布データの内の任意に選定した３個のデータを基に
して、前記円柱状物体の直径及び中心座標を四則演算す
るようにしている。

【００３５】従って各コイルの中心座標や外径等を簡単
な方法で正確に演算することができるので、高速処理、
信頼性を要求する自動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。

【００３６】また、距離計３０からパレット１２までの
高さ方向の距離Ｌを計算式の中では使用していないの
で、パレット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
のものには反射テープの貼着等何等かの細工を一切要し
ないので従来のようなメンテナンスは何もする必要は無
いのでまことに都合がよいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る図面であって、本発明方法の原理
を説明する正面図である。

【図２】本発明に使用する円柱状物体検出装置の一実施
例を示す側面図である。

【図３】同正面図である。

【図４】円柱状物体と距離分布データとの対比説明図で
ある。

【図５】本発明方法の動作を説明するフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１０ コイル １１ コイル １２ パレット 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 ４０ 演算部 ５０ 円柱状物体検出装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３個以上の複数の光又は超音波を検出す
   べき円柱状物体に対して照射しながら走査し、前記円柱
   状物体から反射する反射光又は反射波を採取することに
   より、前記円柱状物体までの距離分布データを作成し、
   該距離分布データから前記円柱状物体の位置検出を行う
   円柱状物体検出方法において、前記距離分布データが大
   きく変化する位置から該円柱状物体の幅と走査方向の中
   心点を演算し、前記距離分布データの内の任意に選定し
   た３個のデータを基にして、前記円柱状物体の直径及び
   中心座標を四則演算することを特徴とする円柱状物体検
   出方法。