JPS6230912A - 物体位置計測方法およびこれに使用する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、物体位置Ｓ１測方法おＪ：びこれに使用する
装置に係り、特に、断面が長方形又は正方形であるよう
な物体の位置を測定する方法に関づ−る。

［従来技術およびその問題点］ 技術の進歩に伴い、各分野においては作業の自動化がめ
ざましい発展をとげている。自動化に最も重要な位置を
占めるのはセンサ技術である。物体位置の検出にもさま
ざまな方法が提案されている。

例えば、トレーラ上に搭載されて搬送されてきたコイル
シート等の積荷をクレーンににり荷取り（荷つかみ）す
るに際し第１３図に示す如く、Ｉ・レープ１００の走行
面上に設けられｌ〔溝１０１によりトレーラの停車位置
を固定すると其に、反ＩＪ＝１型センサ１０２を設けこ
れにより三角測定法の原理でトレーラの位置を測定する
方法が用いられている。この方法では、トレーラの位置
からコイルシートの位置を検知するためトレーラ上のコ
イルシー１〜１０３の１ハ載位置を粘度良く覆ることが
重要であり、万一・、予定１９１間からずれて前を積／
υだ場合、測定不能と４ｒる。

」、ｌこ、大月に設ｉ＋＃されたカメラ（こまって７１
イルシー１〜の（Ｃ／置をパターン認識する方法ｂ１！
？案されている。

この方法では、大月に取りイ・ＨＪられだクレーンを用
いる際にはイ、７Ｉ取り方向と同一方向から位置ｔ１測
を行なうため、ｉｉｌ　ｔ＋が極めて筒中で′かつ正確
である反面、高価である十、反０４光を利用Ｊる方法で
あるためＳ／Ｎ比が十分とれず、現状のセン１Ｊ技術で
は不十分な点が多いという問題をイＪしていｌこ　。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、多品種の
物体イマ装置を、作業竹良くかつ正確に測定することを
日ｒ白どする。

［問題点を解決１Ｊるための手段コ そこで本発明では、ｎいの位置関係が既知である３個の
イメージセンサにより、被測定物体の各イメージセン１
Ｊの位１ｕにＡ３　ｔ−、Ｊる見込み角を検出すること
により、被８１１Ｉ定物体の位置を測定りるｃｌ、−）
にしている。

［作用］ すなわち、例えば第１図に示づ如く、長方形の被測定物
体Ｑの位置をＲ１１１定づるに際ｌノ、）ｖ、源Ｏによ
って光照用を行イＴいながら、第１のイメー＝ジ（ごン
（すＳ　、第２のイメージセンサＳ２．第３のイメージ
センサＳ３によって、該被測定物体Ｑの各頂点ａ、ｂ、
Ｃ，ｄの見込み角度を検出１〕、この見込み角と各イメ
ージセン［１間のＷ（′１０１１１どから各頂点ａ、ｂ
、ｃ、ｄの存在位ｉ青の座標をｔ’ｉ出１１ろ。

このようにして、極めてｉ［督「な（１′！直を、川１
名触の状態で目測することかできる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明覆る。

第２図は、測定しようと１６］イルシー１〜が１〜レー
ラＴ十に搭載された状態を示づ−しので、前輪から夫々
はぼ距離Ｘ、Ｘ、Ｘ３離間しだ位置に］イルシートＣ，
Ｃ，Ｃ３が乱行されている。Ｊ、た、これ１）の１イル
シー１〜は第３図に承り−如く、］イル外径φ、］イル
内径ψ、］イル幅Ｗの円筒状の外形を望りるものである
。

目測に際しでは、第４図および第５図に目測原理を示す
ように（第１図は平面図、第５図は側面図）、まず、ゴ
ムスイッチ舌の検出装置ｆｆｉ　（図示ゼず）を具えた
前輪停止用！ｆ／）　１にＪ、って１〜レ−ラＴの前輪
を停止さＵる。このゴｌ＼スイッチ等の検出装置信号に
より、第１のイメージセン（ｔ　３１．第２のイメージ
センサ−８２，第３のイメージ１２ンリＳ３を夫々、２
ｔ’ｉ　Ｉｔｌｌｔ　＋−だ（−〕饋間して配設ｕしめ
た台車りを該前輪停止１−川満１から【よぼ×１の位置
に第２のイメージセンｊＪ−３２がくるように移動ｕし
め、この状態でコイルシー１−０１の平面座標の目測を
行なう。

ここで用いられる位置計測システムは第６図にその構成
を示づ如く、目測対象である］イルシー１へに光を黒用
する光源Ｏど、所定の間隔で第１のイメージレン＋ｔ−
Ｓ１．第２のイメージセン」ＪＳ２゜第３のイメージセ
ンサＳ３の配設された台車りと、−４＝ 台車りが前輪停止円満１の位置に来たのを検知りるゴｌ
＼スイッヂ等の検出装置Ｇと、該ゴｌいスイッチ等の検
出装置Ｇからの信号を受！Ｊて台車の移ＯＪ指令を出す
と共に、前記第１．第２．第３のイメージセンサＳ１．
Ｓ２．Ｓ３からの情報にＩＪづさ位置座標をｎｍ−づ−
る演算制御装置Ｃどから構成されている。

そして、演算制御装置Ｃからの台車移動指令は台車移動
制Ｗ盤Ｋを介して、台車十の台中移動用電動機Ｍおよび
台車固定用ブレーキＢに伝）ヱされるようになっている
。また、台車には台車位置検出用エンコーダ［が具備さ
れており、台車移動制御盤におよび演算制御装置に台車
位置信号を送出する。

また、第１．第２および第３のイメージセンサＳ１．Ｓ
２．Ｓ３は、夫々第１．第２　Ａ３よび第３のコントロ
ーラＴ１．Ｔ２．Ｔ３を介して前記演算制御装置に接続
されている。

次に、この位置計測システムを用いて、第２図に示した
トレーラードのコイルシー　１〜の位？ｊ目測を行イヱ
う手順を説明Ｊる。

まず、ｔ１測に先立ら、台車移動制御？ｌ！１１＜に、
］イル外径φ、コイル幅Ｗ、コイル内径の、コイル個数
ｎ、　ｌ〜レ−ラ前輻ｊ；り各コイル中心までの距１１
１ｆＸ１．Ｘ２・・・×ｏ、１〜レーラ荷台の高さｈ等
の大まかなデータがインブッ１〜される。

続いて、トレーラを操作し、定められた］−スに従って
前輪を車止め川ｔＭ　１に落し、停止させる。

このどぎ、車ＩＬめ用ＦＭ　１に配設されたゴムスイッ
チ等の検出装買ＧがＯＮどなり計測開始指令が演算制御
装置に送出される。

そこで、台車は、台車移動制Ｗ盤にのインプット情報×
１に基づき移動せしめられ、第２のイメージセンサＳ　
が］イルシートＣ１のほぼ中心に近づいたところで第２
のイメージセンサＳ２が作動し、］イルエツジｃ、ｄの
見込み角度β、αを計１測し、βどαが【Ｊぼ等しくな
ったところで、台車は停止する。

台車りが停止１−すると、第１のイメージセンサＳ１お
Ｊ：び第３のイメージセンサＳ３が作動し、第７図に示
す如く、コイルエツジａ、ＣおＪ：びす。

ｄの見込み角α　、α　、β　、β１を計測づ゛る。

また同時に第２のイメージセンリ゛Ｓ２ｂ引ぎ続ぎ作動
して、コイルエツジｃ、ｄの見込み角度β。

αを計測する。

このようにして品１測された見込み角と、各イメージセ
ンサの距離とから、演算制御ｌ装胃に６５いて各点ａ、
ｂ、ｃ、ｄの平面座標をい出し、コイルシートの中心軸
の位置を算出する。

また、インプット情報であるコイル外径φ、１〜レーラ
荷台の高さｈに基づき、］コイルシートの中心軸の高さ
方向の座標を算出し、クレーン制御盤へ転送する。

このようにして、位＠ｉｌ側を行なっていくわ（プであ
るが、コイルシートが複数個あるどき（３１台車を移動
させる操作から再び繰り返すＪ：うにする。

なお、計測した見込み角から各点の平面座標の算出は次
のにうにして行なわれる。第７図に示す如く、第２のイ
メージセンサの位置を原点Ｏどし、第１のイメージセン
サＳ１および第３のイメージセンサＳ３は夫々Ｘ　ｑ１
１１上の点Ａ、Ｂにどるものとする。

Ｂｂは夫々、次式で表わされる。

Ａａ　；　ｙ＝ｘｔａｎ　（Ｘ２−１−Ｌ　ｔａｎ　β
２　　　　・−（１）ン罰；　ｙ＝ｘｔａｎ　ａ１＋１
−ｔａｎ　β２−（２＞ｎ■：　ｙ＝ｘ・　（−ｔａｎ
α）　　　　　　　・・・（３）百τ；ｙ−×・ｔａｎ
　β　　　　　　　　　　　・・・（４）ｌａｄ　；　
ｙ−ｘ　（−ｔａｎβ　）＋１１ａｎβ１　・　（５）
Ｂｂ　；　ｙ＝ｘ　（−ｔａｎβ　）　＋ｌ−ｔａｎβ
２　　・（６）そこでｄ点は式（３）および式（５）よ
りＸｄ＝Ｌｔａｎβ１／（ｔａｎβ１　　ｔａｎα）Ｙ
ｄ−ｌｔａｎ　ｒｘ−ｔａｎβ１ ／（ｔａｎα−ｔａｎβ１）　　　　・・・（７）０点
は式（２）および式（４）より Ｘｃ＝Ｌ　ｔａｎ　ａ１／　（ｔａｎβ−１ａｎ　（Ｘ
　１　）Ｙｃ　＝　Ｌ　ｔａｎβ−ｔａｎα。

／（ｔａｎβ−ｔａｎα１）　　　　・・・（８）ｄ点
と０点とを結ぶ直線の方程式は Ｖ−（（Ｙｃ−Ｙｄ）／　（Ｘｃ−Ｘｄ））・Ｘ＋Ｙｄ
−（（Ｙｃ−Ｙｄ） ／　（Ｘｃ−Ｘｄ））　・Ｘｄ であるから、 コイルの傾きθ θ＝ｊａｎ−１（（Ｙｃ−Ｙｄ）／　（Ｘｃ−Ｘｄ））
・・・（９） 従ってａｄ及びｂｃ−はコイルの傾きすなわちｃ−’−
ｄ−に垂直て゛あるか１） ｋ　　−−（Ｘｃ−Ｘｄ）／　　（Ｙｃ−Ｙｄ）　　・
・・　（１０）従つＵａおよびｄを）ｉ＋）る直線の方
程式はＶ　−−ｋ　Ｘ　−＋　ＣＩ　　　　　　　　　
　　　　・・・（１１）ｋ　　＝−（Ｘｃ−Ｘｄ　　）
　　　／　　　（Ｙｃ　　−Ｙｄ　　）Ｃ１＝　（Ｙｄ
　（ＹＣ−Ｙｄ） 十Ｘ　ｄ　（Ｘ　ｃ−Ｘ　ｄ　）　） ／（ＹＣ−Ｙ（１） またす、ｃを通る直線の方程式は ｙ　　＝　　ｋ　　ｘ　　−ト　Ｃ２・・・　　（１２
）ｋ＝−（Ｘｃ〜Ｘｄ）／　（Ｙｃ−Ｙｄ）Ｃ２＝　（
Ｙ　Ｃ（Ｙ　ｃ　−Ｙ　ｄ　）十Ｘｃ　（ｘｃ−Ｘｄ　
）　） ／（ＹＧ−Ｙｄ） Ｊ、って式（１）ど式（１１）より ×ａ＝　（１−ｔａｎ　ｒｘ２−Ｃ１）／（ｋ−ｔａｎ
α２） Ｙａ　　−（（１−−ｔａｎ　　α　　　）　　　−に
−Ｃｔａｎ　　α　２　　）／　（ｋ−ｔａｎ　Ｃ２）
　　　　　　　　−（１３）また式（６）および式（１
２）Ｊ、す ×ｂ＝（１−ｔａｎβ　−Ｃ２） ／（ｋ＋ｔａｎβ２） Ｙｂ＝（け−・　ｔａｎ　　　β　　　　）　　　・　
　ｋ　　＋　　０２　　ｔａｎ　　　β　２　　）／（
ｋ十ｔａｎβ２　）　　　　　　　　・（１４＞どころ
で中心点Ｓの座標はｂ（ｊの中点であるか１ろ ＸＳ＝　（Ｘｂ＋Ｘｄ）／２ Ｙｓ＝　　　（Ｙｂ＋Ｙｄ）／２　　　　　　　　　　
　　　　　　　・・・　（１５）＝　　１１　− このようにしてａ、ｂ、ｃ、ｄおよび中心点Ｓの座標お
よび］イルの傾さ０が式（１３）　、　　（１４）　。

（８）、（７）、（１５）、（９）上り回出され、”Ｔ
ｌイル位石を正確に知ることができる。従っ−Ｃ１この
（Ｑｉηデータに阜づさタレーンの傭つかみ操作を正し
く行４「うことが可（１にどなる。

ところで、第８図に示す如く、３つのイメージセン１Ｊ
の間隔を１−２これらのイメージセン−りから］コイル
心までの１削をＰ　、　１ｌｌｌｌ定対象どなる］イル
ど隣接コイルどの間隔をΩ、］イルの平面上での良ざ△
および幅Ｂ等の寸法には、測定を可能に１−るｌこめの
制約条件が必要である。

次に、これらの値の制約条１′１について考えてみる。

まず、第１のイメージセンリ−８１によって点ａを測定
可能とするたＶ）には、次式（１６）を満たす必要があ
る。

１−≧　（１／２）　　・コイ・ル外径　　　　　　　
・・・（１６）例えばここで測定対象と４【り得る丁コ
イルタ目Ｙの最大値を１６００朧、コイルの■（ざを１
６００馴とするとき、第９図に示す如くであるからＹ＝
　（Ｌ−８００）　ｘｔａｎ　Ｏ ｏｏ、ΔＶ−（ｄＶ／ｄＯ）・△０ ＝　（１−−８００）　ｓｅｃ　２θ・△０いま、Ｏの
検出誤差をΔ／ｊ＝０．０４／Ｉ°　（・・４５／１０
２／ｌ）どじ、その時のΔｙ（許容♂；差）を１００ｍ
ｍ以下とすると、（０，０／Ｉｌｌ°−７、６７Ｘ　１
０’ｒａｄ　−ｃあルカラ）１００≧（１−８００） ・（ＳｅＣ２０）・（７，６７×１Ｏ−４）、°、し≦
１００・（７，６７Ｘ１０’）−１・ＣＯ３２０＋８０
０　　　　　　・・・（１７）また第９図より ０＝ｔａｎ　−’　（Ｐ−＋−８００）／　（１−−８
００）・・・（１８） 更に、晴１妄］イルの存イロこまって０点が検出不能と
ならないようにでるためには、 第１０図Ｊ：す Ω≧１６００　（ｔａｎ　Ｏ）　” 、°、Ω≧１６００・（Ｌ　−１−８００）／（Ｐ−８
００）　　　　　　　・・・（１９）また、コイルの許
容傾き角Φは、第１１図に示で如くコイルの外径が最大
値１６００であるとき１′！ンザＳ　又はＳ３にて、ａ
点又はｂ点を目測可能どするには ψ≦ｊａｎ　　　（（Ｌ−８００＞／Ｐ）　　　＝１２
０）を満たす必要がある。

一方、第１２図に示す如く、コイルの外径が最小値８０
０であるとぎ、センサＳ２にて、０点又はｄ点を目測可
能どするには ψ≦ｔａｎ−１（４００／Ｐ）　　　　　　　−（２１
）を満たす必要がある。

式（２０）及び式（２１）は、ｌ−≧１２００であれば
（２１）により、Ｌ＜１２００であれば（２０）にＪ：
るものとする。

このようにして、下記の条件式が設定される。

（１７）より 」二記（２２）　、　　（２３）　、　　（１９）　、
　　（２１）　＋こ基づぎパソコンによるシミコ１ノー
ジョンを行なった結果、次に示ずようイ【条イ４１がＩ
Ｃ７られる。

Ｌ＝１４００ ７０２／ｌ≦Ｐ≦８０２／Ｉ Ω≧５６５　（Ｐ＝７０２４の場合） Φ≦２．８５°　（Ｐ＝８０２４の場合）このようにし
て得られた条イ′１を満たすような位岡関係を保つＪ：
うにすれば、前述した操作で正しいコイル位置を測定す
ることが可能となる。

なお、実施例では、測定対象物の水平断面が長方形の場
合について説明したが、必ずしも長方形である必要はな
く、ひし形、平行四辺形等、他の形状をなすものに対し
ても適用可能である。

また、実施例では、測定対象物の寸法がわかっている場
合について説明したが、不明である場合の測定も可能で
ある。　・ ［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、正確に作業
性良く位置目測を行なうことができる。

また非接触方式であるため、対象物が１〜レーラ、台車
等に搭載されたままでも測定可能である上、高温物体で
ある場合にも測定可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法による測定原理の説明図、第２
図は、測定対象であるコイルシートがトレーラ上に搭載
された状態を示す図、第３図は、同コイルシートの形状
を示す図、第４図および第５図は、本発明実施例の方法
ににる計測原理の説明図、第６図は、本発明の実施に用
いられる位置計測システムの構成図、第７図は、測定状
態を示゛　す図、第８図乃至第１２図は、制約条ｆ１の
考察過程を示す図、第１３図は、従来例ににる測定方法
を示す図である。 Ｓｌ・・・第１のイメージセンサ、 Ｓ２・・・第２のイメージセンサ、Ｓ３・・・第３のイ
メージセンサ、Ｃ１・・・コイルシートＴ・ｌ−レーク
、　　　　　□ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・コイルエツジ、Ｄ
・・・台車、ｈ・・・１ヘレ−ラ前台の高さ、Ｏ・・・
光源、Ｃ・・・演紳制御装置、Ｔ１．−’１２、−’ｒ
３・・・」ン１−口−ラ、Ｍ・・・台車移動用電動機、
Ｂ・・・台車固定用ブ１ノーに、「・・・台中位置検出
用エン］−グ、Ｋ・・・台車移動制す１１盤。 ／”１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いの位置関係が既知である３個のイメージセン
   サにより、被測定物体の見込み角を夫々測定し、これら
   の測定値から被測定物体の位置を検出するようにしたこ
   とを特徴とする物体位置計測方法。
2. （２）所定の間隔で一直線上に配列された３個のイメー
   ジセンサによって、被測定物体の見込み角を測定するよ
   うにした測定手段と、 該測定手段による測定値と、各イメージセンサの間隔距
   離とから被測定物体の位置を算出する演算手段とを具備
   したことを特徴とする物体位置計測装置。