JPH06286977A - Position detecting device for steel sheet coil - Google Patents

Position detecting device for steel sheet coil

Info

Publication number
JPH06286977A
JPH06286977A JP10355193A JP10355193A JPH06286977A JP H06286977 A JPH06286977 A JP H06286977A JP 10355193 A JP10355193 A JP 10355193A JP 10355193 A JP10355193 A JP 10355193A JP H06286977 A JPH06286977 A JP H06286977A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
laser
steel plate
image
dimensional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP10355193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kunimitsu
智 国光
Itsuo Murata
五雄 村田
Koji Horimoto
孝治 堀本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP10355193A priority Critical patent/JPH06286977A/en
Publication of JPH06286977A publication Critical patent/JPH06286977A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide a position detecting device for a steel sheet coil which is designed to reduce size and weight, facilitate operation and maintenance, eliminate a need for energization for a long time, provide an increased life, and improve economical efficiency. CONSTITUTION:The trolley of an overhead traveling crane is provided with two scanning mirrors 6 and 6 to convert spot light of a semiconductor laser 3 into primary slit light paralleling the traveling direction or the traverse direction of an overhead traveling crane for handling a coil; and a plurality of television cameras 2 to photograph slit light with which a steel sheet coil is irradiated. Further, the trolley comprises an A/D converter 7 to convert the image signal of the television camera 2 into a digital signal; a binary-coding device 9 to fetch only a laser image from digitized image data; a coordinate converting device 10 to convert the secondary coordinate of a laser image on image data into position data in an actual three-dimensional space; and a computing device 11 to substitute three-dimensional position data in a radial direction on the steel sheet coil for an equation of a circle and calculate a central position in the radial direction of the coil and a radius by effecting a solution through a minimum involution.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、製鉄所のコイルハンド
リング用天井クレーンの自動(無人)運転化に適用され
る鋼板コイル等の位置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device for a steel plate coil or the like which is applied to automatic (unmanned) operation of an overhead crane for coil handling in a steel mill.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄板鋼板をロール状に巻き取ったコイル
は、各製鉄所で出荷時の待ち時間に、倉庫に貯蔵される
ことになる。最近、このコイル倉庫にて作業の自動化の
ため、天井クレーンの自動(無人)運転化が進められて
おり、従来困難であった作業の管理を容易とし、生産性
の向上や均質化を図り、さらに、悪環境下での作業や危
険作業,単純作業から作業員を解放できるという大きな
効果を企図している。この場合、天井クレーンの自動化
に当たって問題となるのは、従来、オペレーターがクレ
ーン機上に搭乗して行っているコイルのハンドリング作
業である。すなわち、ハンドリング作業にあって目標コ
イルの正確な置場と、置場内でのコイル位置とクレーン
間の相対的な位置関係などを明確にしないと、ミスハン
ドリングや荷振れを引起し、事故の発生にも結びつくこ
とが問題である。また、コイルの倉庫への入庫方法とし
てトレーラーによる場合には、トレーラーの停車位置が
変動するため、コイル位置の管理精度が悪くなることも
問題となる。以上のような状況から、クレーンに対し、
所定コイルの位置を正確に与えるセンサーが要求されて
おり、このようなコイル位置検出装置として、特願平0
2−243715号の発明が提案されている。このコイ
ル位置検出装置は、コイルの有する円筒形状を利用した
もので、2台のTVカメラと光源の配置を工夫すること
により、三角測量方式で、コイルの径方向と幅方向の高
さ分布を測定して、コイルの中心位置と半径及び幅を計
算するものである。そして、天井クレーンを事前に設定
されたトレーラー停止位置に粗位置決めした後、コイル
位置を検出して正確な位置決めを行うのである。
2. Description of the Related Art A coil obtained by winding a thin steel plate into a roll is stored in a warehouse during a waiting time before shipment at each steel mill. Recently, in order to automate work in this coil warehouse, automatic (unmanned) operation of an overhead crane is being promoted, which makes it easy to manage work that was difficult in the past and improves productivity and homogenization. Furthermore, the large effect that the worker can be released from the work in the bad environment, the dangerous work, and the simple work is intended. In this case, a problem in automating the overhead crane is a coil handling work which is conventionally carried out by an operator on the crane machine. In other words, in the handling work, unless the precise location of the target coil and the relative positional relationship between the coil position and the crane in the location are clarified, mishandling or load shake may occur and an accident may occur. The problem is that they are tied together. When a trailer is used as a method of storing the coil in the warehouse, the stop position of the trailer fluctuates, so that the control accuracy of the coil position deteriorates. From the above situation,
A sensor for accurately providing the position of a predetermined coil is required. As such a coil position detecting device, Japanese Patent Application No.
The invention of No. 2-243715 has been proposed. This coil position detection device uses the cylindrical shape of the coil. By devising the arrangement of the two TV cameras and the light source, the height distribution in the radial direction and width direction of the coil can be calculated by the triangulation method. The measurement is performed to calculate the center position, radius and width of the coil. Then, after the overhead crane is roughly positioned at the preset trailer stop position, the coil position is detected and accurate positioning is performed.

【0003】すなわち、図3は、三角測量方式による高
さ検出の配置図であり、コイル4の高さ分布は天井クレ
ーンのトロリー5にTVカメラ1,2とレーザー光源
(含む走査ミラー)3を搭載し、三角測量の原理で測定
する。図4は、三角測量方式による三次元位置検出の原
理図(径方向)を示し、レーザー光線が当たっているコ
イル4の上の点(x,y,z)は、それに対応するTV
カメラの画面上のレーザー光の位置を(i,j)とする
と次式で与えられる。 x=レーザー光源(トロリー)の位置のx成分 ・・・・・・(1) y=h0 −h ・・・・・・・・・(2) z=cos α√(c2 +h2) {[(g/2)−i]/(g/2)}tan(γ/2) ・・(3) h=ctan(θ−α) ・・・・・・・・・(4) α= tan-1{[tan( β/2) ×[(g/2)−j]/(g/2)] }・・・・・(5)
That is, FIG. 3 is a layout diagram of height detection by the triangulation method, and the height distribution of the coil 4 is obtained by mounting the TV cameras 1 and 2 and the laser light source (including scanning mirror) 3 on the trolley 5 of the overhead crane. It is installed and measures by the principle of triangulation. FIG. 4 shows a principle diagram (radial direction) of three-dimensional position detection by the triangulation method, and the point (x, y, z) on the coil 4 on which the laser beam hits corresponds to the TV.
When the position of the laser light on the screen of the camera is (i, j), it is given by the following equation. x = x component of the position of the laser light source (trolley) ... (1) y = h 0 -h ... (2) z = cos α√ (c 2 + h 2 ). {[(G / 2) -i] / (g / 2)} tan (γ / 2) ··· (3) h = ctan (θ-α) ···· (4) α = tan -1 {[tan (β / 2) × [(g / 2) −j] / (g / 2)]} (5)

【0004】ここで、 h0 :TVカメラの地上間の距離 C:TVカメラとレーザー光源(走査ミラー)間の距離 θ:TVカメラの取付角度 h:検出距離 α:TVカメラの光軸に対するレーザー光の入射角度 β:TVカメラの垂直(J)方向の視野角度 γ:TVカメラの垂直(I)方向の視野角度 g:画像目盛りの水平又は垂直方向の画素数 である。したがって、走査ミラーを回転させて、z軸に
平行にレーザースポット光を移動しながらコイル表面に
照射すれば、(1)〜(5)式より、コイルの径方向の
高さ分布(三次元位置)が得られる。具体的には、TV
カメラ1で撮影した画像データ(kフレーム目)と1フ
レーム前の画像データ(k−1フレーム目)に対してフ
レーム間で絶対値を演算すれば、走査ミラーの回転によ
りレーザースポット光は常に移動しているので、画像デ
ータ上のレーザースポット光のみを抽出できる。これを
繰り返し行って積分すると、レーザースポット像がつな
がり、レーザースリット像が合成できる。そこで、レー
ザースリット像上の各点を(1)〜(5)式で座標変換
すれば、コイル表面の径方向の高さ分布(三次元位置)
が得られる。同様に、TVカメラ2をz軸上に設置し、
走査ミラーを回転してx軸に平行にレーザースポット光
を移動しながら、コイル表面に照射すれば、コイル4の
幅方向の高さ分布(三次元位置)が得られる。
Here, h 0 : Distance between the ground of the TV camera C: Distance between the TV camera and laser light source (scanning mirror) θ: Mounting angle of the TV camera h: Detection distance α: Laser with respect to the optical axis of the TV camera Incident angle of light β: View angle of TV camera in vertical (J) direction γ: View angle of TV camera in vertical (I) direction g: Horizontal or vertical number of pixels of image scale Therefore, by rotating the scanning mirror and irradiating the coil surface while moving the laser spot light parallel to the z-axis, the height distribution in the radial direction of the coil (three-dimensional position) can be obtained from the equations (1) to (5). ) Is obtained. Specifically, TV
If the absolute value is calculated between frames for the image data (kth frame) taken by the camera 1 and the image data (k-1th frame) one frame before, the laser spot light will always move due to the rotation of the scanning mirror. Therefore, only the laser spot light on the image data can be extracted. When this is repeated and integrated, laser spot images are connected and a laser slit image can be synthesized. Therefore, if the coordinates of each point on the laser slit image are transformed by the equations (1) to (5), the radial height distribution of the coil surface (three-dimensional position)
Is obtained. Similarly, install the TV camera 2 on the z-axis,
By irradiating the coil surface while rotating the scanning mirror to move the laser spot light parallel to the x-axis, the height distribution (three-dimensional position) in the width direction of the coil 4 can be obtained.

【0005】図5はコイル4の位置の検出原理図を示
し、説明の都合上、トロリー上のレーザー光源(走査ミ
ラー)の直下の地上を原点Oとし、天井クレーンの横行
軌道と平行にx軸、高さ方向と平行にy軸、走行軌道と
平行にz軸をとるx,y,z座標系を設定する。また、
コイル4は、同図に示すように、中心旋回側(幅方向)
がx軸と平行に、径方向がz軸と平行な向きに配置され
ているものとする。同図(A)はxz平面におけるレー
ザー光の照射位置を示している。また、同図(B),
(C)はx軸及びz軸に平行なコイル表面の高さ分布を
測定した結果の一例である。同図(C)より、コイル4
の幅D及び幅の中心位置Bは次式で与えられる。 D=L ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6) B=B(xb ,yb ,zb )・・・・・・・・・・・・(7) また、同図(B)の径方向の高さデータは、コイル4の
外周上のデータであるので、次の円の方程式を満足す
る。 (y1 −ya 2 +(z1 −za 2 =r2 ・・・・・(8)
FIG. 5 shows the principle of detecting the position of the coil 4. For convenience of explanation, the ground directly under the laser light source (scanning mirror) on the trolley is the origin O, and the x-axis is parallel to the traverse trajectory of the overhead crane. , X axis, y axis parallel to the height direction and z axis parallel to the running track are set. Also,
As shown in the figure, the coil 4 is on the central turning side (width direction).
Are arranged in parallel with the x-axis, and the radial direction is arranged in a direction parallel with the z-axis. The same figure (A) has shown the irradiation position of the laser beam in xz plane. In addition, FIG.
(C) is an example of the result of measuring the height distribution of the coil surface parallel to the x-axis and the z-axis. From the figure (C), coil 4
The width D and the center position B of the width are given by the following expressions. D = L ·················· (6) B = B (x b, y b, z b) ············ ( 7) Further, since the height data in the radial direction in FIG. 7B is the data on the outer circumference of the coil 4, the following circle equation is satisfied. (Y 1 -y a) 2 + (z 1 -z a) 2 = r 2 ····· (8)

【0006】ここで、y1 とz1 は、コイル表面の径方
向の高さデータ、ya とza は円の中心座標、rはコイ
ル4の半径である。したがって、円の中心位置(ya
a)は(8)式より、 f=(yi −ya 2 +(zi −za 2 =r2 ・・・(9) を定義すると、次式に示す評価関数Fを最小化する
a ,za ,rを決めれば、それらが求める「ya ,z
a ,r」となる。 F=Σ(i=1〜n){(yi −ya )2+(zi −za )2=r2 }→min ・・・(10) 上記(10)式は、3点以上の円周上の位置座標
(yi ,zi )を与えれば、例えばニュートン・ラフソ
ン法で解くことができる。以上より、コイル4の中心位
置G(xg ,yg ,zg )と半径r及び幅Dは次式で与
えられる。 G(xg =xb ・・・・・・・(11) yg =ya g =za ) r=r ・・・・・・・(12) D=L ・・・・・・・(13) したがって、クレーンのハンドリング中心と上記座標系
の原点Oを対応させれば、上記の各値をクレーン制御量
として用いることができる。
Here, y 1 and z 1 are the height data of the coil surface in the radial direction, y a and z a are the center coordinates of the circle, and r is the radius of the coil 4. Accordingly, the center position of the circle (y a and z a) defining the equation (8), f = (y i -y a ) 2 + (z i -z a) 2 = r 2 ··· (9) Then, y a to minimize the evaluation function F in the following equation, z a, be determined to r, they seek "y a, z
a , r ”. F = Σ (i = 1~n) {(y i -y a) 2 + (z i -z a) 2 = r 2} → min ··· (10) formula (10) is more than 3 points If the position coordinates (y i , z i ) on the circumference of are given, they can be solved by the Newton-Raphson method, for example. From the above, the center position G (x g , y g , z g ) of the coil 4, the radius r and the width D are given by the following equations. G (x g = x b ······· (11) y g = y a z g = z a) r = r ······· (12) D = L ······ (13) Therefore, if the handling center of the crane is associated with the origin O of the coordinate system, each of the above values can be used as the crane control amount.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のコイル位置検出装置は、コイルハンドリング用天
井クレーンを自動化する上で必要なコイルの位置情報
を、非接触でかつ正確に検出できるので、大変有益な装
置である。しかしながら、この種のコイル位置検出装置
をコイルハンドリング用天井クレーンに搭載して、運用
する場合、光源にHe−Neレーザーを採用しているの
で、次に示す課題がある。
As described above,
The conventional coil position detection device is a very useful device because it can detect the position information of the coil required for automating the overhead crane for coil handling without contact and accurately. However, when this type of coil position detection device is mounted on an overhead crane for coil handling and operated, since a He-Ne laser is adopted as a light source, there are the following problems.

【0008】第1は、He−Neレーザーの長さが1m
以上と長いため、天井クレーンのトロリーに搭載すると
き、専用の治具を作成する等、特別な工夫が必要であ
る。また、寸法が大きいので、持ち運びも大変である。
さらに、He−Neレーザーは、二つの反射ミラーの間
で共振現象を起こし、光パワーを増大させる構造なの
で、本質的に、光軸がずれるとパワーが低下する。この
ため、なんらかの原因で、パワーが低下すると、コイル
位置検出装置が正常に動作しなくなるので、光軸調整と
いう作業が必要になる。以上、説明したように、He−
Neレーザーは、構造上の問題で、メンテナンス性が大
変悪いという課題がある。
First, the length of the He-Ne laser is 1 m.
Because of the long length, it is necessary to take special measures such as creating a special jig when mounting it on the trolley of an overhead crane. In addition, because of its large size, it is difficult to carry.
Further, the He-Ne laser has a structure in which a resonance phenomenon occurs between two reflection mirrors to increase the optical power, and therefore the power is essentially reduced when the optical axis is deviated. Therefore, if the power is lowered for some reason, the coil position detection device will not operate normally, and thus the work of adjusting the optical axis becomes necessary. As described above, He-
The Ne laser is a structural problem and has a problem that maintenance is very poor.

【0009】第2は、He−Neレーザーは、電源を投
入後最大パワーに達するのに約1時間の通電を要すた
め、システムを24時間いつでも使える状態にしておく
ためには、24時間の通電が必要である。これは、He
−Neレーザーの寿命と関係し、この使用方法では、約
1年で、レーザーを交換しなくてはならない。このよう
に、He−Neレーザーは、寿命や省エネルギ(運用方
法)の点でも問題がある。
Second, since the He-Ne laser requires about 1 hour of energization to reach the maximum power after the power is turned on, it takes 24 hours to keep the system ready for use for 24 hours. Energization is required. This is He
-In connection with the life of the Ne laser, this method requires replacement of the laser in about 1 year. As described above, the He-Ne laser has a problem in terms of life and energy saving (operating method).

【0010】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、小型軽量で、操作及びメンテナンスが容易で
あり、長時間の通電を不要とする長寿命の経済的な鋼板
コイル等の位置検出装置を提供することを目的とする。
The present invention has been proposed in view of the above circumstances, and it is small and lightweight, easy to operate and maintain, and long-life economical steel plate coil position or the like that does not require energization for a long time. An object is to provide a detection device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、半
導体レーザーと、同半導体レーザーのスポット光をコイ
ルハンドリング用天井クレーンの走行方向又は横行方向
に平行な1次元のスリット光に変換する2台の走査ミラ
ーと、鋼板コイルに照射したスリット光を撮影する複数
台のTVカメラとを同天井クレーンのトロリー等に設置
し、上記TVカメラの映像信号をデジタル化するA/D
変換器と、デジタル化した画像データよりレーザー像の
みを抽出する二値化装置と、画像データ上のレーザー像
の2次元座標を実際の3次元空間の位置データに変換す
る座標変換装置と、同鋼板コイル上の径方向の3次元位
置データを円の方程式に代入し、最小2乗法で解いてコ
イル径方向の中心位置と半径を計算する演算装置と、同
鋼板コイル上の幅方向のレーザー像より同鋼板コイル上
の幅方向の両端の位置を検出し、座標変換装置で、実際
空間の3次元位置データに座標変換後、同鋼板コイルの
幅方向の中心位置と幅を演算する端点検出装置とを具え
たことを特徴とする。
To this end, the present invention provides a semiconductor laser and two units for converting the spot light of the semiconductor laser into a one-dimensional slit light parallel to the traveling direction or the transverse direction of an overhead crane for coil handling. Scanning mirror and multiple TV cameras for photographing the slit light irradiated on the steel plate coil are installed on the trolley of the same overhead crane, etc., and the A / D for digitizing the video signal of the TV camera.
A converter, a binarization device that extracts only a laser image from digitized image data, and a coordinate conversion device that converts the two-dimensional coordinates of the laser image on the image data into actual three-dimensional position data. An arithmetic unit that substitutes the three-dimensional position data in the radial direction on the steel plate coil into the equation of the circle and solves it by the least squares method to calculate the center position and radius in the coil radial direction, and the laser image in the width direction on the same steel plate coil. An end point detection device that detects the positions of both ends in the width direction on the steel plate coil, and after coordinate conversion to three-dimensional position data in the actual space by the coordinate conversion device, calculates the center position and width in the width direction of the steel plate coil. It is characterized by having and.

【0012】[0012]

【作用】このような構成によれば、光源に半導体レーザ
ーを採用したことにより、次の作用がある。すなわち、
従来の光源であるHe−Neレーザーと比較して寸法が
1/10以下と小型でかつ軽量であるため、取付スペー
スの確保や放電管の光軸調整が不要で持ち運びが簡単等
のメンテナンス性が向上する。さらに、He−Neレー
ザーは、電源を投入後、最大パワーに達するのに約1時
間の通電を要するので、システムを24時間いつでも使
える状態にしておくためには、24時間の通電が必要で
ある。これは、He−Neレーザーの寿命と関係し、こ
の使用方法では、約1年で、レーザーを交換しなくては
ならない。これに対して、半導体レーザーは、電源を投
入後、すぐに最大パワーに達するので、システムを24
時間いつでも使える状態にする場合でも、24時間の通
電は不要で、必要なときに通電を開始すれば、すぐに使
用できる。このため、レーザーの寿命は約5年以上が期
待され、省エネルギと経費節減の二つの効果もある。
According to this structure, the semiconductor laser is used as the light source, and the following effects are obtained. That is,
Compared with the conventional He-Ne laser, which is a light source, its size is 1/10 or less, and it is small and lightweight, so there is no need to secure a mounting space or adjust the optical axis of the discharge tube, making it easy to carry and maintain. improves. Further, since the He-Ne laser requires about 1 hour of energization to reach the maximum power after the power is turned on, 24 hours of energization is required to keep the system ready for use for 24 hours. . This is related to the life of the He-Ne laser, which requires about 1 year to replace the laser. On the other hand, the semiconductor laser reaches the maximum power immediately after the power is turned on, so the system is
Even if it is ready to be used any time, it does not need to be energized for 24 hours and can be used immediately if energization is started when necessary. Therefore, the life of the laser is expected to be about 5 years or more, which has two effects of energy saving and cost saving.

【0013】[0013]

【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図1はその鋼板コイル位置検出装置を示すブロック
図、図2は図1における二値化装置を示す部分拡大図、
図3は本発明装置の全体斜視図であり、本発明装置を巨
視的に見れば、従来の全体斜視図と同一である。
1 is a block diagram showing a steel plate coil position detecting device, FIG. 2 is a partially enlarged view showing a binarizing device in FIG.
FIG. 3 is an overall perspective view of the device of the present invention, which is macroscopically the same as the conventional overall perspective view.

【0014】上図において、コイル位置検出に当たって
は、コイルヤードにおいて地上の任意の位置を原点Oと
して、横行方向と平行な方向をx軸、走行方向と平行な
方向をz軸、巻き上げ方向と平行な方向をy軸とするx
yz直交座標系を設定しておく。
In the above figure, in detecting the coil position, an arbitrary position on the ground in the coil yard is set as an origin O, a direction parallel to the transverse direction is x-axis, a direction parallel to the traveling direction is z-axis, and a winding direction is parallel. X with the y-axis in any direction
An yz orthogonal coordinate system is set.

【0015】図1〜図2において、1,2はTVカメ
ラ、3は半導体レーザー、6は2台の走査ミラーであ
る。この2台の走査ミラー6と半導体レーザー3によっ
て、レーザー光をx軸又はz軸に平行に往復移動させ
る。x軸及びz軸の選択はコントローラー13によって
行う。説明の都合上、TVカメラ1はコイルの径方向の
高さ分布を測定するための映像を撮影し、TVカメラ2
はコイルの幅方向の高さ分布を測定するための映像を撮
影するものとする。7はTVカメラ1,2の映像信号を
A/D変換するA/D変換器である。
In FIGS. 1 and 2, 1 and 2 are TV cameras, 3 is a semiconductor laser, and 6 is two scanning mirrors. The laser light is reciprocated in parallel with the x-axis or the z-axis by the two scanning mirrors 6 and the semiconductor laser 3. The controller 13 selects the x-axis and the z-axis. For convenience of explanation, the TV camera 1 captures an image for measuring the radial height distribution of the coil, and the TV camera 2
Shall capture an image for measuring the height distribution of the coil in the width direction. Reference numeral 7 is an A / D converter for A / D converting the video signals of the TV cameras 1 and 2.

【0016】9は二値化装置であり、図2に示すよう
に、二値化装置9は、A/D変換器7によりA/D変換
された画像データを1フレーム分遅延する遅延回路2
1、A/D変換器7から出力されるkフレーム目の画像
データと遅延回路21で1フレーム遅延されたk−1フ
レーム目の画像データとの差を求める絶対値演算回路2
2、この演算回路22の出力データを固定しきい値で二
値化する二値化回路23、その二値化出力をnフレーム
分積分する積分回路24からなり、レーザースリット像
を合成・抽出して端点検出装置12へ出力する。
Reference numeral 9 denotes a binarizing device. As shown in FIG. 2, the binarizing device 9 delays the image data A / D converted by the A / D converter 7 by one frame.
1. Absolute value calculation circuit 2 for obtaining the difference between the image data of the k-th frame output from the A / D converter 7 and the image data of the (k-1) th frame delayed by one frame by the delay circuit 21.
2. A binarization circuit 23 that binarizes the output data of the arithmetic circuit 22 with a fixed threshold value, and an integration circuit 24 that integrates the binarized output for n frames, and synthesizes and extracts a laser slit image. Output to the end point detection device 12.

【0017】また、図1において、10は画像データ上
の1点の位置(i,j)より、実際空間のxyz座標系
の位置(x,y,z)を計算する座標変換装置、11は
コイルの径方向の3点以上の三次元位置座標データよ
り、前記(6)式と(10)式に示した原理で、コイル
の中心位置と半径を計算する演算装置、12はコイルの
幅方向のレーザースリット像より、コイルの両端の位置
を検出する端点検出装置である。13はコントローラー
で、TVカメラ1,2、レーザー光源3及び走査ミラー
6の動作を制御し、端点検出装置12及び演算装置11
の計算結果(コイルの重心位置G(xg ,yg ,zg
と幅D及び半径rを受取り、クレーン動作を制御する制
御信号を出力する機能を有する。
Further, in FIG. 1, 10 is a coordinate conversion device for calculating the position (x, y, z) of the xyz coordinate system of the actual space from the position (i, j) of one point on the image data, and 11 is An arithmetic unit for calculating the center position and radius of the coil from the three-dimensional position coordinate data of three or more points in the radial direction of the coil according to the principles shown in the equations (6) and (10). Is an end point detection device for detecting the positions of both ends of the coil from the laser slit image of FIG. Reference numeral 13 denotes a controller, which controls the operations of the TV cameras 1 and 2, the laser light source 3, and the scanning mirror 6, and the end point detection device 12 and the arithmetic device 11
Calculation result of (coil center of gravity position G (x g , y g , z g )
And a width D and a radius r, and outputs a control signal for controlling the crane operation.

【0018】半導体レーザー3と2台の走査ミラー6及
びTVカメラ1,2は、図3に示すように、クレーンの
トロリー5又はクレーンとは独立に横行移動が可能な横
行装置上にセットする。いま、トロリー5が、事前に設
定されたハンドリング対象のコイルの上方に粗位置決め
されているものとして、本装置の作用を説明する。ま
ず、レーザー光が、コイル上をコイルの径方向と平行
に、往復移動するように2台の走査ミラー6を制御す
る。これをTVカメラ1で撮影し、その映像信号をA/
D変換器7でA/D変換する。さらに、二値化装置9に
おいて、kフレーム目とk−1フレーム目の画像データ
との差の絶対値を演算後、固定しきい値で二値化し、こ
れをnフレーム分積分(実際には、論理和を演算する)
すると、径方向のレーザースリット像が合成及び抽出で
きる(図3の画像データ1)。これを座標変換装置10
でxyz座標系の位置データに変換後、演算装置11で
(10)式を基に、コイルの径方向の中心位置(y0
0 )と半径rを計算し、コントローラー13に送る。
As shown in FIG. 3, the semiconductor laser 3, the two scanning mirrors 6 and the TV cameras 1 and 2 are set on the trolley 5 of the crane or a traverse device which can traverse independently of the crane. Now, the operation of the present apparatus will be described on the assumption that the trolley 5 is roughly positioned above the preset coil to be handled. First, the two scanning mirrors 6 are controlled so that the laser beam reciprocates on the coil in parallel with the radial direction of the coil. This is taken with the TV camera 1, and the video signal is A /
A / D conversion is performed by the D converter 7. Further, in the binarization device 9, after calculating the absolute value of the difference between the image data of the k-th frame and the image data of the (k-1) th frame, it is binarized by a fixed threshold value and integrated for n frames (actually, , Calculate the logical sum)
Then, the laser slit image in the radial direction can be synthesized and extracted (image data 1 in FIG. 3). This is the coordinate conversion device 10
After conversion into position data in the xyz coordinate system with, the arithmetic unit 11 calculates the center position (y 0 , y 0 ,
z 0 ) and the radius r are calculated and sent to the controller 13.

【0019】コントローラー13は、上記データを受信
後、レーザー光がコイル4上をコイルの幅方向と平行に
往復移動するように2台の走査ミラー6を制御する。こ
れをTVカメラ2で撮影し、その映像信号をA/D変換
器7でA/D変換する。さらに、二値化装置9におい
て、kフレーム目とk−1フレーム目の画像データとの
差の絶対値を演算後、固定しきい値で二値化し、これを
nフレーム分積分することにより、幅方向のレーザース
リット像を合成・抽出する(図3の画像データ2)。こ
れを端点検出装置12においてコイル4上の両端の位置
を検出し、座標変換装置10でxyz座標系の位置デー
タに変換し、コイル4の幅D及び幅方向の中心位置x0
を演算してコントローラー13に送る。コントローラー
13は、上記データの受信後、クレーンの制御信号を出
力する。
After receiving the above data, the controller 13 controls the two scanning mirrors 6 so that the laser beam reciprocates on the coil 4 in parallel with the width direction of the coil. This is photographed by the TV camera 2, and the video signal is A / D converted by the A / D converter 7. Furthermore, in the binarizing device 9, after calculating the absolute value of the difference between the k-th frame and the image data of the (k-1) th frame, it is binarized with a fixed threshold value and integrated by n frames, A laser slit image in the width direction is synthesized and extracted (image data 2 in FIG. 3). The end point detection device 12 detects the positions of both ends on the coil 4, and the coordinate conversion device 10 converts the positions into position data in the xyz coordinate system, and the width D of the coil 4 and the center position x 0 in the width direction.
Is calculated and sent to the controller 13. After receiving the above data, the controller 13 outputs a crane control signal.

【0020】[0020]

【発明の効果】このような本発明装置によれば、従来の
コイル位置検出装置と比較して、光源に半導体レーザー
を適用したことにより、次の効果が生ずる。すなわち、
従来の光源であるHe−Neレーザーと比較して寸法が
1/10以下となり、小型でかつ軽量であるため、取付
スペースの確保や放電管の光軸調整が不要で持ち運びが
簡単等のメンテナンス性が向上する。さらに、He−N
eレーザーは、電源を投入後最大パワーに達するのに約
1時間の通電を要するので、システムを24時間いつで
も使える状態にしておくためには、24時間の通電が必
要である。これは、He−Neレーザーの寿命と関係
し、この使用方法では、約1年で、レーザーを交換しな
くてはならない。これに対して、半導体レーザーは、電
源を投入後、すぐに最大パワーに達するので、システム
を24時間いつでも使える状態にする場合でも、24時
間の通電は不要であり、必要なときに通電を開始すれ
ば、すぐに使用できる。このため、レーザーの寿命は約
5年以上が期待され、省エネルギと経費節減の二つの効
果もある。
According to the device of the present invention as described above, the following effects are obtained by applying the semiconductor laser to the light source, as compared with the conventional coil position detecting device. That is,
Compared with the conventional He-Ne laser, which is a light source, the size is 1/10 or less, and it is small and lightweight, so there is no need to secure a mounting space or adjust the optical axis of the discharge tube, making it easy to carry and maintain. Is improved. Furthermore, He-N
Since the e-laser requires about 1 hour of energization to reach the maximum power after the power is turned on, 24 hours of energization is required to keep the system ready for use for 24 hours. This is related to the life of the He-Ne laser, which requires about 1 year to replace the laser. On the other hand, since the semiconductor laser reaches the maximum power immediately after the power is turned on, even if the system is ready to be used 24 hours a day, it is not necessary to energize it for 24 hours, and energization is started when necessary. You can use it immediately. Therefore, the life of the laser is expected to be about 5 years or more, which has two effects of energy saving and cost saving.

【0021】要するに本発明によれば、半導体レーザー
と、同半導体レーザーのスポット光をコイルハンドリン
グ用天井クレーンの走行方向又は横行方向に平行な1次
元のスリット光に変換する2台の走査ミラーと、鋼板コ
イルに照射したスリット光を撮影する複数台のTVカメ
ラとを同天井クレーンのトロリー等に設置し、上記TV
カメラの映像信号をデジタル化するA/D変換器と、デ
ジタル化した画像データよりレーザー像のみを抽出する
二値化装置と、画像データ上のレーザー像の2次元座標
を実際の3次元空間の位置データに変換する座標変換装
置と、同鋼板コイル上の径方向の3次元位置データを円
の方程式に代入し、最小2乗法で解いてコイル径方向の
中心位置と半径を計算する演算装置と、同鋼板コイル上
の幅方向のレーザー像より同鋼板コイル上の幅方向の両
端の位置を検出し、座標変換装置で、実際空間の3次元
位置データに座標変換後、同鋼板コイルの幅方向の中心
位置と幅を演算する端点検出装置とを具えたことによ
り、小型軽量で、操作及びメンテナンスが容易であり、
長時間の通電を不要とする長寿命の経済的な鋼板コイル
等の位置検出装置を得るから、本発明は産業上極めて有
益なものである。
In short, according to the present invention, a semiconductor laser, and two scanning mirrors for converting spot light of the semiconductor laser into one-dimensional slit light parallel to the traveling direction or the transverse direction of the coil handling ceiling crane, Installed on a trolley of the same overhead crane with multiple TV cameras that shoot the slit light radiated on the steel plate coil
An A / D converter that digitizes the video signal of the camera, a binarization device that extracts only the laser image from the digitized image data, and the two-dimensional coordinates of the laser image on the image data in the actual three-dimensional space. A coordinate transformation device for transforming into position data, and a computing device for substituting the radial three-dimensional position data on the steel plate coil into a circle equation and solving it by the least square method to calculate the center position and radius in the coil radial direction. Detecting the positions of both ends in the width direction on the steel plate coil from the laser image in the width direction on the steel plate coil, and after performing coordinate conversion to three-dimensional position data in the actual space with the coordinate conversion device, the width direction of the steel plate coil Since it is equipped with an end point detection device that calculates the center position and width of the, it is small and lightweight, easy to operate and maintain,
The present invention is extremely useful industrially because a position detecting device for a long-life economical steel plate coil or the like that does not require long-time energization is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す全体ブロック図であ
る。
FIG. 1 is an overall block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1における二値化装置を示す部分拡大図であ
る。
FIG. 2 is a partially enlarged view showing the binarizing device in FIG.

【図3】本発明装置の巨視的全体斜視図であり、従来の
鋼板コイルの位置検出装置を示す全体斜視図と同一であ
る。
FIG. 3 is a macroscopic overall perspective view of the device of the present invention, which is the same as an overall perspective view showing a conventional steel coil position detecting device.

【図4】図3における三角測量方式による3次元位置検
出の原理図であり、同図(A)は正面図,同図(B)は
側面図,同図(C)はTVカメラの撮像図である。
4A and 4B are principle diagrams of three-dimensional position detection by the triangulation method in FIG. 3, where FIG. 4A is a front view, FIG. 4B is a side view, and FIG. Is.

【図5】図4による取得データの説明図である。5 is an explanatory diagram of acquired data according to FIG. 4. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 TVカメラ 2 TVカメラ 3 半導体レーザー(レーザー光源) 4 鋼板コイル 5 トロリー 6 走査ミラー 7 A/D変換器 9 二値化装置 10 座標変換装置 11 演算装置 12 端点検出装置 13 コントローラー 21 遅延回路 22 演算回路 23 二値化回路 24 積分回路 1 TV camera 2 TV camera 3 Semiconductor laser (laser light source) 4 Steel plate coil 5 Trolley 6 Scanning mirror 7 A / D converter 9 Binarization device 10 Coordinate conversion device 11 Arithmetic device 12 Endpoint detection device 13 Controller 21 Delay circuit 22 Arithmetic operation Circuit 23 binarization circuit 24 integration circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体レーザーと、同半導体レーザーの
スポット光をコイルハンドリング用天井クレーンの走行
方向又は横行方向に平行な1次元のスリット光に変換す
る2台の走査ミラーと、鋼板コイルに照射したスリット
光を撮影する複数台のTVカメラとを同天井クレーンの
トロリー等に設置し、上記TVカメラの映像信号をデジ
タル化するA/D変換器と、デジタル化した画像データ
よりレーザー像のみを抽出する二値化装置と、画像デー
タ上のレーザー像の2次元座標を実際の3次元空間の位
置データに変換する座標変換装置と、同鋼板コイル上の
径方向の3次元位置データを円の方程式に代入し、最小
2乗法で解いてコイル径方向の中心位置と半径を計算す
る演算装置と、同鋼板コイル上の幅方向のレーザー像よ
り同鋼板コイル上の幅方向の両端の位置を検出し、座標
変換装置で、実際空間の3次元位置データに座標変換
後、同鋼板コイルの幅方向の中心位置と幅を演算する端
点検出装置とを具えたことを特徴とする鋼板コイル等の
位置検出装置。
1. A semiconductor laser, two scanning mirrors for converting spot light of the semiconductor laser into one-dimensional slit light parallel to a traveling direction or a transverse direction of an overhead crane for coil handling, and a steel plate coil. A plurality of TV cameras for shooting slit light are installed in the trolley of the same overhead crane, and only the laser image is extracted from the A / D converter that digitizes the video signal of the TV camera and the digitized image data. A binarization device, a coordinate transformation device that transforms the two-dimensional coordinates of the laser image on the image data into actual three-dimensional position data, and a circle equation for the three-dimensional radial position data on the steel plate coil. And a calculation device that solves by the least squares method to calculate the center position and radius in the coil radial direction, and a laser image in the width direction on the same steel plate coil on the same steel plate coil. After detecting the positions of both ends in the width direction and converting the coordinates into the three-dimensional position data of the actual space by the coordinate conversion device, an end point detection device for calculating the widthwise center position and width of the steel plate coil is provided. Position detection device for characteristic steel plate coils.
JP10355193A 1993-04-06 1993-04-06 Position detecting device for steel sheet coil Withdrawn JPH06286977A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10355193A JPH06286977A (en) 1993-04-06 1993-04-06 Position detecting device for steel sheet coil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10355193A JPH06286977A (en) 1993-04-06 1993-04-06 Position detecting device for steel sheet coil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06286977A true JPH06286977A (en) 1994-10-11

Family

ID=14356966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10355193A Withdrawn JPH06286977A (en) 1993-04-06 1993-04-06 Position detecting device for steel sheet coil

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06286977A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102853762A (en) * 2012-07-09 2013-01-02 山西太钢不锈钢股份有限公司 Method for measuring central position of steel coil
CN103613015A (en) * 2013-11-26 2014-03-05 中联重科股份有限公司 Safety hoisting and loading control method, safety hoisting and loading control device, safety hoisting and loading control system as well as crane
TWI572550B (en) * 2015-02-05 2017-03-01 中國鋼鐵股份有限公司 Anti-collision crane device
TWI710516B (en) * 2018-10-24 2020-11-21 日商住友重機械工業股份有限公司 Crane system, crane positioning device, and crane positioning method
CN114485437A (en) * 2022-01-28 2022-05-13 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 Method for measuring and calculating outer diameter of bottom steel coil in reservoir area

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102853762A (en) * 2012-07-09 2013-01-02 山西太钢不锈钢股份有限公司 Method for measuring central position of steel coil
CN103613015A (en) * 2013-11-26 2014-03-05 中联重科股份有限公司 Safety hoisting and loading control method, safety hoisting and loading control device, safety hoisting and loading control system as well as crane
TWI572550B (en) * 2015-02-05 2017-03-01 中國鋼鐵股份有限公司 Anti-collision crane device
TWI710516B (en) * 2018-10-24 2020-11-21 日商住友重機械工業股份有限公司 Crane system, crane positioning device, and crane positioning method
CN114485437A (en) * 2022-01-28 2022-05-13 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 Method for measuring and calculating outer diameter of bottom steel coil in reservoir area
CN114485437B (en) * 2022-01-28 2023-09-05 中冶赛迪信息技术(重庆)有限公司 Method for measuring and calculating outer diameter of bottom steel coil in reservoir area

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109739239B (en) Planning method for uninterrupted instrument recognition of inspection robot
CN106403900B (en) Flying object tracking location system and method
JP3867955B2 (en) Load volume measuring method and apparatus
JP2004347585A (en) Inspection/analysis system for construction and civil engineering structure
CN110533649B (en) Unmanned aerial vehicle general structure crack identification and detection device and method
WO2010010379A1 (en) Cargo measurement using a range finder
JPH06286977A (en) Position detecting device for steel sheet coil
JP2003259357A (en) Calibration method for camera and attachment of camera
JP2001165617A (en) Device and method for track inspection
JP3427619B2 (en) Overhead wire imaging apparatus and method
CN114643448B (en) Weld joint feature extraction device and method
JP2883236B2 (en) Three-dimensional shape measurement device for structures around railway tracks
JP2706318B2 (en) Coil position detection device
JP2000065541A (en) Position detecting device
JPH07329895A (en) Light maintenance device
US6137529A (en) Apparatus for position data acquisition and an apparatus for coil position recognition
JP3150589B2 (en) Coil position / shape recognition device
JP2625222B2 (en) Coil position detection device
JPH10185514A (en) Coil position detector
Maas et al. Experiences with a high resolution still video camera in digital photogrammetric applications on a shipyard
JPH05107028A (en) Coil-position detecting apparatus
JPH0763519A (en) Coil position detecting device
JPH0666522A (en) Coil position detector
JP2634311B2 (en) Coil position detection device
JPH10185519A (en) Coil locator

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20000704