JPH10185519A - コイル位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が高く、簡素な構成で装置を実現する
ことができ、更に、コイルの向きが横行方向及び走行方
向の何れであっても測定を可能にしたコイル位置検出装
置を提供する。 【解決手段】 コイルの配置方向が把握されると、その
方向に対応したスリット走査装置１２（１３）が選択さ
れ、その選択されたスリット走査装置が、コイル幅方向
（又はコイル径方向）に平行な複数本のスリット光を、
コイル径方向（又はコイル幅方向）に走査しながらコイ
ル上面に照射する。そして、テレビカメラ１０がその状
態を撮像する。画像処理手段１４はその映像信号からス
リット光に対応した画像信号を抽出する。形状演算手段
１６は、その画像信号からスリット光照射部の３次元形
状データを求める。コイル演算手段１８は、複数のスリ
ット光についてのスリット光照射部の３次元形状データ
に基づいて、コイルの径方向中心位置、コイル径、コイ
ルの幅方向中心位置及びコイル幅を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製鉄所のコイルヤ
ードの天井クレーンの無人化運転に適用されるコイル位
置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこ種のコイル位置検出装置として
次の（１）〜（３）に挙げるものがある。 （１）２次元（輝度）画像による検出方式：この方式は
例えば特願昭６３−３１１２１５号、「自動倉庫クレー
ン用熱延製品（コイル）位置検出装置の開発（第７回産
業における画像センシング技術シンポジュウム）」等に
おいて提案されている。この検出方式は、投光器により
コイルを照射してその反射光を例えばＣＣＤカメラによ
り撮像して、その反射光の輝度分布からコイル位置を検
出している。 （２）スリット光を採用した方式：この方式は例えば特
開平３−１６２３９５号公報等において提案されてい
る。ここで提案されている方式は、コイルの径方向及び
幅方向に各々１本のスリット光を照射して、それを２台
のテレビカメラで撮影し、テレビカメラの映像信号を演
算処理してコイルの中心位置や幅を求めている。 （３）複数台の距離計の平行移動方式：この方式は例え
ば特開平７−３０６０３２号公報において提案されてい
る。この方式は、クレーンの吊り具の中心を通る鉛直線
と物体の交点近傍に光又は超音波が照射するように、光
波距離計をクレーンに搭載し、その光波距離計の測定結
果に基づいてコイルまでの距離、吊り上げるべきコイル
の上部空間及び降ろし場所の先入物の有無を演算して判
断している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のコイル位
置検出装置には次のような問題点がそれぞれ指摘され
る。 （１）２次元（輝度）画像による検出方式： ａ）耐環境性：輝度画像ではコイルの表面輝度レベルと
周辺部の輝度レベルとの差を安定して維持することが次
の理由により困難である。 ・外乱光（昼夜での工場内の明るさの違い、室内照明の
コイルへの映り込み、太陽光の視野内への映り込み）に
よる輝度レベルの変動が大きい。 ・コイル表面性状（反射率／錆鍍金、色、梱包材）の違
いによるコイルの輝度レベルのバラツキが大きい。 ・コイルと床面（床面上のマーク、白線等有り）との識
別が困難である。 ｂ）位置計測：パースペクティブ効果（２次元画像では
遠近効果による形状の歪みがある）により正確な位置計
測が困難である。

【０００４】（２）スリット光を採用した方式： ａ）データの信頼性：コイルの幅方向及び径方向の形状
データを各々１本のスリット光（光切断線）で測定して
おり、このため、データの信頼性が低い。コイル幅の検
出においては、コイル幅方向の１本の光切断線の形状か
ら、左右１点の端点位置をコイルのエッジ位置としてと
らえており、コイル梱包材、コイル表面の錆による反射
率のバラツキ等により、光切断線の欠落が生じた場合に
は端部位置が正確に計測できない。また、コイル径方向
の形状も同様に１本の光切断線のみで計測しているため
に、前述のコイル梱包材、コイル表面の反射率の違い等
により光切断線の欠落が生じた場合には、コイル径方向
のデータが正確に得られない。

【０００５】（３）複数台の距離計平行移動方式： ａ）大掛かりな装置構成：この方式においては、複数台
の光波距離計を平行移動させてコイル表面の高さデータ
を測定しており、測定領域分の移動範囲をトロリ上に確
保する必要があるために、必然的に大掛かりな装置構成
になる。 ｂ）移動時間大：大きな装置を平行移動させるために測
定時間が長くなる。 ｃ）測定ピッチ大（粗）：設置する光波距離計の数で測
定ピッチが決まるが、一般的に光波距離計が高価である
ことから、コスト的にみて少数構成にせざるを得ず、自
ずと測定ピッチは粗くなる。 ｄ）測定ピッチ固定：光波距離計の設置位置が固定され
ているために、測定対象となるコイルの径に応じた最適
な幅を選択することか出来ない。 ｅ）高価（距離計の複数設置）：移動機構等の装置のコ
ストは測定ピッチに反比例し、光波距離計の設定台数が
増えると高額になる。

【０００６】本発明は、上述のような問題点を解決する
ためになされたものであり、信頼性が高く、測定精度が
高く、更に、コイルの向きが横行方向及び走行方向の何
れであっても測定を可能にしたコイル位置検出装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るコイル位置
検出装置（請求項１）は、コイルを搬送する天井クレー
ンに搭載され、コイル幅方向に平行な複数本のスリット
光を、コイル径方向に走査しながらコイル上面に照射す
る投光手段と、天井クレーンに搭載され、スリット光が
照射されるコイル上面を撮像する撮像手段と、この撮像
手段の撮像信号を画像処理して、その画像信号からスリ
ット光に対応した画像信号を抽出する画像処理手段と、
抽出されたスリット光に対応した画像信号に基づいて、
そのスリット光照射部の３次元形状データを、複数のス
リット光のそれぞれについて求める形状演算手段と、複
数のスリット光についてのスリット光照射部の３次元形
状データをコイルの幅方向に投影して、コイルの径方向
中心位置とコイル径を求めるとともに、複数のスリット
光についてのスリット光照射部の３次元形状データを基
準面と平行なコイルの径方向に投影して、コイルの幅方
向中心位置とコイル幅を求めるコイル演算手段とを有す
る。そして、投光手段はコイルの配置方向に対応して少
なくとも２台設置され、コイルの配置方向に対応した投
光手段が選択されて使用される。

【０００８】本発明においては、コイルの配置方向が把
握されると、その方向に対応した投光手段が選択され、
その選択された投光手段が、コイル幅方向に平行な複数
本のスリット光を、コイル径方向に走査しながらコイル
上面に照射する。そして、天井クレーンに搭載された撮
像手段がその状態を撮像する。画像処理手段は、撮像手
段の映像信号を画像処理して、その画像信号からスリッ
ト光に対応した画像信号を抽出する。形状演算手段は、
そのスリット光照射部の３次元形状データを、複数のス
リット光のそれぞれについて求める。コイル演算手段
は、複数のスリット光についてのスリット光照射部の３
次元形状データをコイルの幅方向に投影して、コイルの
径方向中心位置とコイル径を求めるとともに、複数のス
リット光についてのスリット光照射部の３次元形状デー
タを基準面と平行なコイルの径方向に投影して、コイル
の幅方向中心位置とコイル幅を求める。

【０００９】本発明に係るコイル位置検出装置（請求項
２）は、コイルを搬送する天井クレーンに搭載され、コ
イル径方向に平行な複数本のスリット光を、コイル幅方
向に走査しながらコイル上面に照射する投光手段と、天
井クレーンに搭載され、スリット光が照射されるコイル
上面を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像信号を
画像処理して、その画像信号からスリット光に対応した
画像信号を抽出する画像処理手段と、抽出されたスリッ
ト光に対応した画像信号に基づいて、そのスリット光照
射部の３次元形状データを、複数のスリット光のそれぞ
れについて求める形状演算手段と、複数のスリット光に
ついてのスリット光照射部の３次元形状データをコイル
の幅方向に投影して、コイルの径方向中心位置とコイル
径を求めるとともに、複数のスリット光についてのスリ
ット光照射部の３次元形状データを基準面と平行なコイ
ルの径方向に投影して、コイルの幅方向中心位置とコイ
ル幅を求めるコイル演算手段とを有する。そして、投光
手段はコイルの配置方向に対応して少なくとも２台設置
され、コイルの配置方向に対応した投光手段が選択され
て使用される。

【００１０】本発明においては、コイルの配置方向が把
握されると、その方向に対応した投光手段が選択され、
その選択された投光手段が、コイル径方向に平行な複数
本のスリット光を、コイル幅方向に走査してコイル上面
に照射する。そして、天井クレーンに搭載された撮像手
段がその状態を撮像する。画像処理手段は、撮像手段の
映像信号を画像処理して、その画像信号からスリット光
に対応した画像信号を抽出する。形状演算手段は、その
スリット光照射部の３次元形状データを、複数のスリッ
ト光のそれぞれについて求める。コイル演算手段は、複
数のスリット光についてのスリット光照射部の３次元形
状データをコイルの幅方向に投影して、コイルの径方向
中心位置とコイル径を求めるとともに、複数のスリット
光についてのスリット光照射部の３次元形状データを基
準面と平行なコイルの径方向に投影して、コイルの幅方
向中心位置とコイル幅を求める。

【００１１】本発明においては（請求項１，２）、上述
のように、コイルの３次元形状を計測しており、コイル
とそれ以外（床面、台車等）の領域との識別を、高さ及
び形状から判断することが可能であり、ロバストな計測
が実現されている。また、２次元データではパースペク
ティブ効果による形状の歪みがあるが、３次元データを
用いているのでそのような形状の歪みを除去することが
できる。また、本発明においては複数本のスリット光を
用いたマルチスリット光によりコイルの全体形状を計測
しており、このため、外乱に対しロバストな計測が実現
されており、信頼性の向上が図られている。更に、マル
チスリット光による複数のデータを用いることでＳ／Ｎ
も良くなり、性能の面でも向上したコイルの位置検出が
可能になっている。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は発明のコイル位置検出装置
の測定原理を説明するための構成図である。図において
は、基準面１上に被測定物２が置かれており、この基準
面１に撮影の際の中心軸が直交するようにテレビカメラ
１０が配置され、そして、このテレビカメラ１０とは異
なった位置にスリット光走査装置１２が配置される。ス
リット光走査装置１２はスリット光１２ａを発生すると
もにそれを走査する。テレビカメラ１０はその状態を撮
像し、その撮影信号は画像処理装置１４により画像処理
されて、その画像信号はスリット光走査装置１２からの
投射角θとともに形状演算装置１６に入力し、形状演算
装置１６において被測定物２の３次元形状が計測され
る。コイル演算装置１８においてはその計測された３次
元形状に基づいて被測定物２であるコイルの位置、幅等
を求める。

【００１３】次に、図１のコイル位置検出装置を測定方
式、形状演算原理、スリット光の方向、マルチスリット
化及びスリット光の生成の観点からそれぞれ説明する。 （Ａ）測定方式 光学系は一般的に光切断法と呼ばれる光学系を用いてい
る。図２はスリット光走査装置１２の構成を示した図で
ある。スリット光走査装置１２は、まず、半導体レーザ
２０からのレーザスポット光を、駆動モータ２２ａによ
り回転制御される第１の走査ミラー２２によって走査す
ることによりスリット光を生成する。このとき、レーザ
スリット光の向きは図１のｙ軸方向となるようにし、そ
して、駆動モータ２４ａにより回転制御される第２の走
査ミラー２４によって図１のｘ軸方向にレーザスリット
光の投光位置を制御する。また、同時にこのときの走査
ミラー２４の投光角度θは角度信号として形状演算装置
１６に出力される。そして、レーザスリット光１２ａの
照射パターンをテレビカメラ１０で撮像し、画像処理装
置１４に入力する。画像処理装置１４は、テレビカメラ
１４の撮像信号を画像処理し、その画像信号からレーザ
スリット光に対応した画像信号を抽出する。形状演算装
置１６は、その抽出された画像信号のレーザスリット光
の位置と、そのときのレーザ投光角度θとから後述の三
角測量の原理に基づいて、レーザスリット光の３次元座
標を演算する。

【００１４】（Ｂ）形状演算原理 形状演算装置１６は、スリット光走査装置１２により生
成されるマルチスリット光についてそのレーザスリット
光の３次元座標を演算することにより被測定物２の全体
形状を求める。この形状演算は三角測量の方式に基づい
ている。スリット光走査装置１２から被測定対象（：コ
イル）２上にレーザスリット光１２ａを投光角度θで投
光し、その状態をテレビカメラ１０で撮像する。そのテ
レビカメラ１０で撮像した画像から抽出したレーザ光が
当たった点（ｘ′，ｙ′）の高さｚ（ｘ′，ｙ′）は、
テレビカメラ１０のパースペクティブ効果を考慮する
と、次式の関係が成り立つ。 ｚ（ｘ′，ｙ′）＝Ｚ₀ −｛Ｘ₀ −（１−ｚ（ｘ′，ｙ′）／ａ）ｘ｝ tan θ（ｘ′，ｙ′） …（１） ｘ′ ：テレビカメラで撮像された画像の基準面上での
位置 ｙ′ ：テレビカメラで撮像された画像の基準面上での
位置 Ｘ₀ ：レーザ光走査回転軸のｘ座標 Ｚ₀ ：レーザ光走査回転軸のｚ座標 ａ ：テレビカメラ−基準面間の距離 θ ：レーザスリット光投光角度 上記の（１）式を変形すればレーザスリット光が当たっ
た点の高さｚ（ｘ′，ｙ′）は次式で求まる。

【００１５】

【数１】

【００１６】また、画像上でレーザ光が抽出された点
（ｘ，ｙ）の３次元座標上での座標（ｘ，ｙ）は次式で
与えられる。 ｘ＝｛１−ｚ（ｘ′，ｙ′）／ａ｝ｘ′ …（３） ｙ＝｛１−ｚ（ｘ′，ｙ′）／ａ｝ｙ′ …（４） 以上の説明から明らかなように、レーザスリット光が投
光角度θでテレビカメラ１０の画像上の座標ｘ′，ｙ′
に検出された点の３次元座標ｘ，ｙ，ｚは上記の
（２），（３），（４）式で求まることが分かる。ま
た、上記の（３），（４）式は、被測定物２とテレビカ
メラ１０との間の距離が有限であるためにテレビカメラ
１０に近いものほど大きく見えるというパースペクティ
ブ効果に対する補正を施したものであり、２次元画像だ
けでは正確な形状検出ができないことが分かる。

【００１７】（Ｃ）スリット光の方向 上記の三角測量方式において、レーザスリット光が基準
面１上にてｙ軸方向に平行になるように構成されていれ
ば、同一スリット光上の形状については全て同一の投光
角度θとして演算することが出来る。従って、テレビカ
メラ１０の画像上のレーザスリット光の各点の位置
（ｘ′、ｙ′）を求めることによりスリット光が当たっ
た部分の３次元座標（位置・高さ）データを前出の式に
より求めることができる。

【００１８】（Ｄ）マルチスリット化 １本のレーザスリット光の情報では被測定物の１断面情
報しか得られない。そこで、まず、第２の走査ミラー２
４が投光角θの状態で、第１の走査ミラー２２を走査し
てｙ軸方向にレーザスリット光を投影する。このスリッ
ト光をテレビカメラ１０で撮像し、そのスリット光画像
から前記の演算方式で１断面上の形状を演算する。次
に、第２の走査ミラー２４を投光角をθから微小角Δθ
だけ回転させて、再度、第１の走査ミラー２２によりｙ
軸方向にレーザスリット光を投影する。このようにし
て、レーザスリット光の投光角度θを変えながら次々と
複数断面の形状を計測し、各々の断面形状を合成する事
により被測定物２の全体形状を再構築することができ
る。なお、第２の走査ミラー２４の回転ピッチΔθを細
かくするほど被測定物の形状分解能が向上する。但し、
その一方で測定時間は長くなる。

【００１９】（Ｅ）スリット光の生成 上記においては、レーザスポット光を走査することによ
りレーザスリット光を生成する例について説明したが、
十分な光量が得られるならばレーザスポット光の光路に
ロッドレンズ又はシリンドリカルレンズを置いてレーザ
スリット光を生成して、これを投光しても同様の計測が
可能である。

【００２０】（実施の形態１．）本発明における形状測
定の原理が上記の説明により明らかになったところで、
次に、図１の光学系を天井クレーンに配置した場合につ
いて説明する。図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は図１の光
学系（テレビカメラ、スリット光走査装置）を天井クレ
ーンに配置した場合における平配置図、正面図及びテレ
ビカメラ１０の視野内の映像を示した図である。同図
（Ａ）に示されるように、テレビカメラ１０はトロリ３
０にその横行方向がテレビカメラのラスタ方向となるよ
うに、且つその光軸が鉛直方向下向き位置するように配
置される。２台のスリット光走査装置１２，１３の内、
一方のスリット光走査装置１２はテレビカメラ１０のｘ
軸上に設置され、スリット光の向きがテレビカメラ１０
のｙ軸方向に平行となるように調整する。そして、他方
のスリット光走査装置１３はテレビカメラ１０のｙ軸上
に設置され、スリット光の向きがテレビカメラ１０のｘ
軸方向に平行となるように調整する。測定対象となるコ
イル３はそのコイル幅方向がクレーン３０の走行方向と
なるか、又は横行方向となるように置かれている。な
お、コイル３の配置方向はヤードを管理しているシステ
ムコンピュータにおいて把握されている。

【００２１】この状態でスリット光走査装置１２（又は
１３）がコイル幅方向に平行なレーザスリット光を生成
して、そのレーザスリット光をコイル径方向にほぼ等間
隔で走査しながらコイル３上面に照射する。そのスリッ
ト光画像をテレビカメラ１０により得て、さらに、画像
処理装置１４によりレーザスリット光に対応した画像信
号を抽出し、そして、形状演算装置１６によりレーザ光
の投光角度θとレーザ光の位置からレーザ光が当たった
点の高さを演算する。この操作を逐次複数ラインについ
て行うことにより、コイル・台車及び床面等測定視野内
の物体の複数断面形状を得ることができる。ここで、２
台のスリット光走査装置１２，１３の内のどちらを使用
するかは、計測前にコイルの向きを調べてスリット光の
向きがコイル幅方向となるものを使用する。図示の例に
おいてはスリット光走査装置１２が選択されて使用され
ているものとする。

【００２２】次に、コイル演算装置１８はその形状デー
タを用いて、コイルの方が床面や台車より高いことか
ら、コイルと周辺部（床面及び台車）とを高さの違いか
ら識別してコイルの形状のみを抽出する。更に、抽出さ
れたコイルの複数断面形状から、コイルの位置を検出す
るために、コイルの径方向及び幅方向の断面形状を求め
る。この断面形状は、コイルの形状データをコイル径方
向及び幅方向に投影することにより求める。投影の方法
としては、コイル幅方向には、コイル幅方向形状データ
の平均値を求める。また、コイル径方向にはコイル径方
向の形状データの最大値をとることにより正確な形状デ
ータが得られる。

【００２３】次に、コイル幅方向及び径方向に投影され
た形状データから、コイルの幅方向位置、コイル幅、コ
イル径方向中心位置及びコイル径を求める方法を説明す
る。コイルの幅方向については、図４示されるように、
投影された幅方向の形状データから別途設定した高さデ
ータを越す左右両端の点を検出することにより、その点
をコイルの右及び左エッジとして認識する。従って、コ
イル幅方向の中心位置及び幅はそれぞれ次式により求め
られる。 コイルの中心位置 ＝ （右エッジ＋左エッジ）／２ …（５） コイル幅 ＝ ｜右エッジ−左エッジ｜ …（６）

【００２４】コイルのコイル径方向についての測定例を
図５及び図６に基づいて説明する。図５はコイルがクレ
ーン横行方向に平行に置かれている場合の投影形状を示
した図であり、図６はコイルがクレーン横行方向に対し
て多少傾いて置かれた場合のの投影形状を示した図であ
る。なお、図５及び図６において高さデータは紙面手前
側がｚ軸となる。コイル幅の測定は、まずコイル断面デ
ータの左側エッジＬ１〜Ｌｎ、右側エッジＲ１〜Ｒｎを
用いて各々最小２乗法等により、コイルの左側端面及び
右側端面位置が求まり、これら左右のコイル端面位置デ
ータからコイルの傾きφと、コイルの幅が求まる。

【００２５】コイル径方向中心位置は、コイルの傾き角
φ方向の軸と平行な投影面にコイル幅方向の形状データ
を投影し、投影された半円状の形状データから、コイル
が円形であることに基づいて、円の方程式に形状データ
を代入することで、コイル中心位置及びコイル径を求め
る。 （ｘ−ｘ₀ ）² ＋（ｙ−ｙ_o ）² ＝ｒ² …（７） ｘ，ｙ ：投影によって得られたコイルの半円状の形
状データ ｘ₀ ，ｙ₀ ：コイル径方向中心位置 ｒ ：コイル半径

【００２６】具体的には、径方向の３点以上のデータが
あれば前記式を解くことができるが、径方向の測定デー
タを有効に使い、測定の信頼性を向上させるために、径
方向の測定データに対して３点の組み合わせを複数通り
設定し、各々の演算で得られた複数の中心位置からノイ
ズを除去し、その後続計処理を行うことにより精度及び
信頼性の高いコイル中心位置を求めることができる。

【００２７】ノイズ除去の方式としては、ノイズが真値
に対して異常値（真値よりも異常に大きいかまたは小さ
い値）をとることから、測定値の分布を求め、多数決の
理論により予め設定した範囲より離れた点を除去する方
法、及び、３点演算によって求められた全ての中心位置
の平均値から距離の離れている順に予め設定した点数の
データを削除する方法がある。このような処理は当然コ
イル径方向の断面形状を求める段階及び求めた断面形状
から異常な形状データを除去するためにも用いられてい
る。

【００２８】また、多数のコイル中心位置から真の中心
位置を求める方式としては、多数点の平均値を求める方
法や、多数点の分布をメッシュ状に分割しその分布の最
大値をとる位置を求める方法等がある。

【００２９】以上のように、多数点のデータ（複数本の
スリット光）を用いることで異常点（ノイズ）の除去が
容易に実現でき、且つ、統計処理によりノイズの影響を
受けにくいタフな計測が実現できる。

【００３０】本実施形態において、上記の（７）式に基
づいてコイルの径方向の中心位置が求まれば、コイル幅
方向の中心位置は、コイル径方向の中心位置（ｘ′軸）
上に位置し、且つ、左右コイル端面位置の中央部（ｙ′
軸上）に位置するので、コイル径方向の中心位置（ｘ′
軸）上との交点（ｘ′，ｙ′）として容易に演算でき
る。従って、本実施形態によれば、コイル設置位置にお
いてコイルの向きが多少傾いていても、複数断面の形状
を測定しているので、各断面データのエッジ位置からそ
の傾き角度φとコイル中心位置の両方が計測可能であ
り、リフターをコイルの傾き角度φだけ回転させること
により正確にコイルを吊り上げることが可能となる。

【００３１】また、本実施形態においては、複数のコイ
ル断面形状からコイルの幅方向中心位置・幅、径方向中
心位置・径を求めているので、コイルの一部分の反射率
の違い等により一部のレーザスリット光が検出できなく
とも、他の検出できている部分の断面形状から欠落して
いる部分の形状を求めることができるので、外乱に対し
てロバストな計測が実現できる。

【００３２】更に、本実施形態においては、スリット光
走査装置１２，１３がテレビカメラ１０の位置に対し
て、クレーンの横行方向と走行方向とに設けられている
ので、コイルの設置方向がクレーンの横行方向及び走行
方向の何れであっても、それに対応したスリット光走査
装置（スリット光がコイル幅方向に平行なもの）を選択
して使用することにより、同一の検出方式での測定可能
である。

【００３３】（実施の形態２．）図７（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は図１の光学系（テレビカメラ、スリット光走査
装置）を天井クレーンに配置した他の例における平配置
図、正面図及びテレビカメラ１０の視野の映像を示した
図である。同図（Ａ）に示されるように、テレビカメラ
１０はトロリ３０にその横行方向がテレビカメラのラス
タ方向（ｘ軸方向）となるように、且つその光軸が鉛直
方向下向き位置するように配置される。２台のスリット
光走査装置１２，１３の内、一方のスリット光走査装置
１２はテレビカメラ１０のｘ軸上に設置され、スリット
光の向きがテレビカメラ１０のｙ軸方向に平行となるよ
うに調整する。他方のスリット光走査装置１３はテレビ
カメラ１０のｙ軸上に設置され、スリット光の向きがテ
レビカメラ１０のｘ軸方向に平行となるように調整す
る。この場合も、測定対象となるコイル３はそのコイル
幅方向がクレーンの走行方向となるか、或いは、横行方
向となるように置かれている。なお、コイル３の配置方
向はヤードを管理しているシステムコンピュータにおい
て把握されている。

【００３４】この状態でスリット光走査装置１３（又は
１２）がコイル径方向に平行なレーザスリット光を生成
して、そのレーザスリット光をコイル幅方向にほぼ等間
隔で走査しながらコイル３上面に照射する。そのリット
光画像をテレビカメラ１０により得て、さらに、画像処
理装置１４によりレーザスリット光に対応した画像信号
を抽出し、そして、形状演算装置１６によりレーザ光の
投光角度θとレーザ光の位置からレーザ光が当たった点
の高さを演算する。この操作を逐次複数ラインについて
行うことにより、コイル・台車及び床面等測定視野内の
物体の複数断面形状を得ることができる。この実施の形
態においても、２台のスリット光走査装置１２，１３の
内のどちらを使用するかは、計測前にコイルの向きを調
べてスリット光の向きがコイル径方向となるものを選択
して使用する。図示の例においてはスリット光走査装置
１３が選択されて使用されているものとする。

【００３５】次に、コイル演算装置１８はその形状デー
タを用いて、コイルの方が床面や台車より高いことか
ら、コイルと周辺部（床面及び台車）とを高さの違いか
ら識別してコイルの形状みを抽出する。更に、抽出され
たコイルの複数断面形状から、コイルの位置を検出する
ために、コイルの径方向及び幅方向の断面形状を求め
る。この断面形状は、コイルの形状データをコイル径方
向及び幅方向に投影することにより求める。

【００３６】図８はコイルの径方向及び幅方向の断面形
状を求める際の説明図である。ここでは、コイル３の形
状データをトロリ３０の横行方向及び走行方向にそれぞ
れ形状データを投影する。投影の方法としては、コイル
幅方向には、コイル幅方向形状データの平均値を求め
る。図示の例では、スリット光４１，４２，４３，４４
の例えば図示の点における平均値を求め、その平均値を
コイル幅方向の投影形状における点の値とし、同様にし
て、スリット光４１〜４５の他の点についてもその平均
値を求めることで、コイル幅方向の投影形状（形状デー
タ）４６を求める。また、コイル径方向にはコイル径方
向の形状データの最大値をとることにより正確な形状デ
ータが得られる。図示の例では、スリット光４１，４
２，４３，４４，４５をコイル径方向に投影させたデー
タ４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａの最大値を
とることにより、コイル径方向の投影形状（形状デー
タ）４７を求める。

【００３７】次に、コイル幅方向及び径方向に投影され
た形状データから、コイルの幅方向位置、コイル幅、コ
イル径方向中心位置及びコイル径を求める方法を説明す
る。コイルの幅方向については、図９に示されるよう
に、投影された幅方向の形状データから別途設定した高
さデータを越す左右両端の点を検出することにより、そ
の点をコイルの右及び左エッジとして認識する。従っ
て、コイル幅方向の中心位置及び幅はそれぞれ次式によ
り求められる。 コイルの中心位置 ＝ （右エッジ＋左エッジ）／２ …（８） コイル幅 ＝ ｜右エッジ−左エッジ｜ …（９）

【００３８】コイル径方向中心位置については、コイル
幅方向に形状データを投影し、投影された半円状の形状
データから、コイルが円形であることに基づいて、円の
方程式に形状データを代入することで、コイル中心位置
及びコイル径を求める。 （ｘ−ｃ_x ）² ＋（ｚ−ｃ_z ）² ＝ｒ² …（１０） ｘ，ｚ ：投影によって得られたコイルの半円状の形
状データ ｃ_x ，ｃ_z ：コイル径方向中心位置 ｒ ：コイル半径

【００３９】具体的には、径方向の３点以上のデータが
あれば前記式を解くことができるが、径方向の測定デー
タを有効に使い、測定の信頼性を向上させるために、径
方向の測定データに対して３点の組み合わせを複数通り
設定し、各々の演算で得られた複数の中心位置からノイ
ズを除去し、その後続計処理を行うことにより精度及び
信頼性の高いコイル中心位置を求めることができる。

【００４０】ノイズ除去の方式としては、ノイズが真値
に対して異常値（真値よりも異常に大きいかまたは小さ
い値）をとることから、測定値の分布を求め、多数決の
理論により予め設定した範囲より離れた点を除去する方
法、及び、３点演算によって求められた全ての中心位置
の平均値から距離の離れている順に予め設定した点数の
データを削除する方法がある。このような処理は当然コ
イル径方向の断面形状を求める段階及び求めた断面形状
から異常な形状データを除去するためにも用いられてい
る。

【００４１】また、多数のコイル中心位置から真の中心
位置を求める方式としては、多数点の平均値を求める方
法や、多数点の分布をメッシュ状に分割しその分布の最
大値をとる位置を求める方法等がある。

【００４２】以上のように、多数点のデータ（複数本の
スリット光）を用いることで異常点（ノイズ）の除去が
容易に実現でき、且つ、統計処理によりノイズの影響を
受けにくいタフな計測が実現できる。

【００４３】本実施形態においては、複数のコイル断面
形状からコイルの幅方向中心位置・幅、径方向中心位置
・径を求めているので、コイルの一部分の反射率の違い
等により一部のレーザスリット光が検出できなくとも、
他の検出できている部分の断面形状から欠落している部
分の形状を求めることができるので、外乱に対してロバ
ストな計測が実現できる。

【００４４】更に、本実施形態においても、スリット走
査装置がテレビカメラ位置に対して、クレーンの横行方
向と走行方向に設けられているので、コイルの設置向き
がクレーンの横行方向でも走行方向でも、コイルの向き
にあわせて対応するスリット走査装置を用いることによ
り同一の検出方式で測定可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば次の効果が得られている。 （１）投光手段により複数本の平行なスリット光をコイ
ルの上面に走査してそれを撮像手段により撮像し、その
撮像信号に基づいてコイルの位置データ等を求めてお
り、コイルが傾いて配置されていてもその影響を排除す
ることが可能であり、また、複数のスリット光による複
数データの統計的処理により位置データ等を求めること
ができるので、信頼性の高い測定が可能になっている。 （２）複数のスリット光の３次元形状データをコイルの
幅方向に投影してコイルの径方向中心位置とコイル径を
求めるとともに、複数のスリット光の３次元形状データ
を基準面と平行なコイルの径方向に投影してコイルの幅
方向中心位置とコイル幅を求めるようにしているので、
天井クレーンの自動運転において、トレーラ等コイル台
車の停止位置が多少ずれていたり、或いは、台車に積ん
であるコイルの位置が所定の位置からずれていても、コ
イルの位置を正確に検出することができ、従来専任のオ
ペレータが行っていた天井クレーンの自動運転を実現す
ることが可能になっている。 （３）コイルの向きがクレーンの横行方向又は走行方向
の何れであっても、それに対応したスリット光走査装置
を選択して使用することにより対応できるので、コイル
の向きよる制約を受けない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコイル位置検出装置の測定原理を説明
するための構成図である。

【図２】図１のスリット光走査装置の構成を示した図で
ある。

【図３】図１の光学系を天井クレーンに配置した第１の
実施形態における説明図であり、（Ａ）は平配置図、
（Ｂ）は正面図、（Ｃ）はテレビカメラの視野の映像を
示した図である。

【図４】コイル幅方向中心位置及びコイル幅を求める際
の説明図である。

【図５】コイル端面がクレーン横行方向に平行に配置さ
れた場合の投影状態を示した図である。

【図６】コイル端面がクレーン横行方向に対して多少傾
いて置かれた場合の投影形状を示した図である。

【図７】図１の光学系天井クレーンに配置した第２の実
施形態における説明図であり、（Ａ）は平配置図、
（Ｂ）は正面図、（Ｃ）はテレビカメラの視野の映像を
示した図である。

【図８】コイルの径方向及び幅方向の断面形状を求める
際の説明図である。

【図９】コイルの幅方向の断面形状を求める際の説明図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広川 剛史 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 藤川 安敏 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 牟田 潔 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 赤木 康弘 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルを搬送する天井クレーンに搭載さ
   れ、コイル幅方向に平行な複数本のスリット光を、コイ
   ル径方向に走査しながらコイル上面に照射する投光手段
   と、 前記天井クレーンに搭載され、前記スリット光が照射さ
   れるコイル上面を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段の撮像信号を画像処理して、その画像信号
   からスリット光に対応した画像信号を抽出する画像処理
   手段と、 前記抽出されたスリット光に対応した画像信号に基づい
   て、そのスリット光照射部の３次元形状データを、複数
   のスリット光のそれぞれについて求める形状演算手段
   と、 前記複数のスリット光についてのスリット光照射部の３
   次元形状データをコイルの幅方向に投影して、コイルの
   径方向中心位置とコイル径を求めるとともに、前記複数
   のスリット光についてのスリット光照射部の３次元形状
   データを基準面と平行なコイルの径方向に投影して、コ
   イルの幅方向中心位置とコイル幅を求めるコイル演算手
   段とを有し、そして、 前記投光手段はコイルの配置方向に対応して少なくとも
   ２台設置され、コイルの配置方向に対応した前記投光手
   段が選択されて使用されることを特徴とするコイル位置
   検出装置。
2. 【請求項２】 コイルを搬送する天井クレーンに搭載さ
   れ、コイル径方向に平行な複数本のスリット光を、コイ
   ル幅方向に走査しながらコイル上面に照射する投光手段
   と、 前記天井クレーンに搭載され、前記スリット光が照射さ
   れるコイル上面を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段の撮像信号を画像処理して、その画像信号
   からスリット光に対応した画像信号を抽出する画像処理
   手段と、 前記抽出されたスリット光に対応した画像信号に基づい
   て、そのスリット光照射部の３次元形状データを、複数
   のスリット光のそれぞれについて求める形状演算手段
   と、 前記複数のスリット光についてのスリット光照射部の３
   次元形状データをコイルの幅方向に投影して、コイルの
   径方向中心位置とコイル径を求めるとともに、前記複数
   のスリット光についてのスリット光照射部の３次元形状
   データを基準面と平行なコイルの径方向に投影して、コ
   イルの幅方向中心位置とコイル幅を求めるコイル演算手
   段とを有し、そして、 前記投光手段はコイルの配置方向に対応して少なくとも
   ２台設置され、コイルの配置方向に対応した前記投光手
   段が選択されて使用されることを特徴とするコイル位置
   検出装置。