JP2010538947A - スラブベンディングに応じるクレーンのトング位置制御装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

スラブベンディングに応じるクレーンのトング位置制御装置を開示する。側面感知手段（２０）は、スラブ（Ｓ）の側面を把持するクレーン（１０）のトング（１１）に設置され、前記スラブ（Ｓ）のベンディングにより生ずる空隙を検出する。距離感知手段（３０）は、前記スラブ（Ｓ）と前記クレーン（１０）間の距離を感知する。前記制御部（４０）は、前記スラブ（Ｓ）のベンディングによる空隙情報を用いて前記トング（１１）の最終グリップ位置を調節する。前記空隙情報は、前記側面感知手段（２０）及び前記距離感知手段（３０）によって検出される。

Description

本発明は、スラブベンディングに応じるクレーンのトング位置制御装置及び方法に係り、より詳しくは、不均一冷却により発生するスラブベンディング量を迅速に測定し、クレーンが一つ以上のスラブを正確に把持し得るようにする制御装置及び方法に関する。

一般なクレーンの制御システムは、クレーン動作のスケジュール及びクレーン動作に関連する各種作業情報を持っている作業指示システムと、前記作業指示システムによって作動するクレーンとを含んでおり、前記クレーンは、作業者が直接運転する有人クレーンと、自動的に運転される無人クレーンに区分される。

前記クレーンは、作業指示システムから受信した情報（到着した車両に積載されているスラブの総枚数、鋼種、サイズなど）によって走行／横行しながらスラブを目的地へ移送する。

したがって、従来では、スラブの積載されている車両が到着すると、作業指示システムは、現在到着した車両に積載されているスラブに対する作業情報を用いて当該目的地へ移動できるようにクレーンを作動させる。この際、前記クレーンは、車両に積載されているスラブを１枚または２枚以上同時に移送することができる。スラブを移送するときには、作業の安全のために、クレーンのトングはスラブの両側面の中央部を正確に把持しなければならない。

ところが、スラブの不均一冷却によってベンディングが発生したにも拘らず、このようなベンディング量を考慮することなく、クレーンが作業指示システムから受信した作業情報のみに基いて当該スラブを把持すると、クレーンのトングがスラブの側面中央部を正確に把持することができなくなる。

その結果、移送途中でスラブがクレーンから墜落することになり、高価の完成品に損傷を与えるうえ、大型事故及び災害の危険が常に内在するという問題点があった。

そこで、本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、積載されたスラブのベンディング状態を迅速に感知し、これによりクレーンのトング位置を調節することにより、クレーンのトングが移送対象スラブの側面中央部を正確に把持し得るようにする、スラブベンディングに応じるクレーンのトング位置制御装置及び方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の特徴的な技術構成は、次のとおりである。
本発明に係る、スラブベンディングに応じるクレーンのトング位置制御装置は、スラブの側面を把持するクレーンのトングに設置され、前記スラブのベンディングにより生ずる空隙を検出する側面感知手段と、前記スラブと前記クレーン間の距離を感知する距離感知手段と、前記側面感知手段及び前記距離感知手段で検出された前記スラブのベンディングによる空隙情報を用いて前記トングの最終グリップ位置を調節する制御部とを含んでなる。

また、本発明に係る、スラブベンディングに応じるクレーンのトング位置制御方法は、スラブに関する作業情報を作業指示システムから受信してクレーンのトングを移動させる段階と、前記スラブへクレーンのトングを移動させる間に、側面感知手段と距離感知手段を用いて、前記スラブのベンディングにより生じた空隙に関する情報を検出する段階と、前記作業情報に基いて決定されたトングの初期グリップ位置に、前記検出されたスラブの空隙情報を反映してトングの最終グリップ位置を計算し、前記最終グリップ位置へクレーンのトングを移動させる段階とを含んでなる。

本発明によれば、クレーンによってスラブを把持するときに前記スラブのベンディング量を測定し、このスラブのベンディング量を考慮してクレーンのトングのグリップ位置を最終決定することにより、ベンディングされたスラブの把持不良による墜落事故を予め防止することができる。

その結果、スラブの墜落事故により完成品のスラブが損傷するのを防止することにより、生産性を高めることができるうえ、スラブの墜落事故による産業災害も防止することができる。

また、スラブを把持するためのグリップ位置へクレーンのトングが移動する通常の過程内でスラブのベンディング量を迅速に測定するので、作業時間を遅延させることなく正確なスラブの把持を保障する。

一般なスラブがベンディングされた状態を示す図である。 本発明に係るクレーンのトング位置制御装置を示す図である。 本発明に係るレーザーセンサーがスラブのベンディング状態を測定する過程を示す図である。 本発明に係る視覚センサーがスラブのベンディング状態を測定する過程を示す図である。 本発明によってベンディングされたスラブを把持する過程を示す図である。 本発明に係るクレーンモニタリング画面を例示する図である。 本発明に係るクレーンのトング位置制御方法を示す順序図である。

以下、添付図面に基いて本発明の技術構成をより詳細に説明する。
図１は一般なスラブのベンディング過程を示す。車両によって移送されるスラブは、高温であって、車両に積載された状態で移送中に冷却する。スラブが冷却するとき、その積載状態に応じて上面と下面間の温度差が発生し、これにより互いに異なる膨張と収縮現象が発生する。その結果、スラブＳの撓むベンディング現象が発生する。

例えば、一つのスラブＳがその下面は高温のスラブに接触しており、その上面は低温の大気に接触していると、上・下面間の温度差による冷却の不均一により、図１に示すように、スラブＳの両端が上方に撓むベンディング現象が発生する。

このようにスラブＳのベンディングが発生すると、スラブとスラブとの間に空隙Ｇが生ずるが、この空隙Ｇのサイズはスラブのベンディング量に比例して増加する。空隙Ｇが発生すると、スラブＳの側面中央部の位置が変更されるので、正確な把持のためにはクレーンのトングのグリップ位置も変更する必要がある。

もしクレーンのトングのグリップ位置を変更せず、初期の作業情報のみに基いてクレーン作業を行うと、所望の枚数だけのスラブを把持することができなくなり、或いはスラブを不安定に把持して移送中に落下事故を引き起こすおそれがあるという点は、上述したとおりである。

本発明に係る、スラブベンディングに応じるクレーンのトング位置制御装置は、上述した問題点を解決するために提案されたもので、その具体的な技術構成を図２〜図６を参照して詳細に説明する。

図２に示すように、本発明の制御装置は、スラブＳの側面を把持するクレーン１０のトング１１の両端に設置され、スラブＳのベンディングにより生ずる空隙を検出する側面感知手段２０と、前記クレーン１０上に設置され、スラブＳとクレーン１０間の距離を感知する距離感知手段３０と、前記側面感知手段２０及び前記距離感知手段３０によって検出されたスラブＳのベンディングによる空隙情報を用いてトング１１の最終グリップ位置を調節する制御部４０とから構成される。

前記側面感知手段２０は、前記スラブＳの側面に沿って移動しながらレーザーを照射し、これを感知するレーザーセンサー２１と、前記スラブＳの側面に沿って移動しながら画像を撮影する視覚センサー２２とを含んでなる。前記レーザーセンサー２１は、レーザーの反射を用いてスラブまでの距離を測定するのに用いられ、前記視覚センサー２２は、スラブの側面を画像撮影し、画像処理技法によって空隙の位置を探し出すのに用いられる。

前記距離感知手段３０は、前記クレーン１０の上部に取り付けられ、クレーン１０に応じて移動しながら前記スラブＳの上面にレーザーを照射し、これを感知するレーザーセンサーから構成される。このレーザーセンサーは、前記側面感知手段２０の構成要素であるレーザーセンサー２１と同様のものであって、クレーン１０とスラブＳ間の距離を測定するのに用いられる。

前記制御部４０は、移送対象であるスラブＳの情報（スラブの枚数、鋼種、サイズ、重量、目的地など）を送受信することができるように作業指示システム５０に接続される。制御部４０は、前記側面感知手段２０及び前記距離感知手段３０からのスラブベンディングに応じる空隙情報、及び前記作業指示システム５０からの作業情報に基いてトング１１の最終グリップ位置とこれによる移動距離を計算した後、クレーン１０のトング１１を前記最終グリップ位置へ移動させる。

また、前記制御部４０は、前記クレーン１０が作業者の直接運転による有人クレーンであれば、トング１１の現在位置と最終グリップ位置などを実時間にて提供するために、クレーン１０内に設置されたクレーンモニター部６０に接続される。

次に、本発明に係る制御装置が側面感知手段２０と距離感知手段３０を用いてスラブの空隙の位置やサイズなどの情報を検出する過程について説明する。図３は側面感知手段２０のレーザーセンサー２１による検出過程を示し、図４は側面感知手段２０の視覚センサー２２による検出過程を示す。

まず、図３に示すように、前記レーザーセンサー２１は、複数積載されたスラブＳの側面に沿ってＺ方向に移動しながら、スラブＳに向かってＸ方向にレーザーを照射する。照射されたレーザーはスラブＳの側面から反射され、レーザーセンサー２１は反射されたレーザーを感知してスラブＳの側面までの距離を測定する。

もし積載されたスラブＳの間にベンディングによる空隙が存在すると、照射されたレーザーがスラブＳの間に貫通するので、図３のグラフに示すように、レーザーセンサー２１が一定の時間反射されたレーザーを感知することができなくなり、距離が無限大に測定される。これにより空隙の存在を検出する。

この際、前記距離感知手段３０は、クレーンの移動に応じて、積載されたスラブＳの上面にレーザーを照射し、これから反射されたレーザーを感知することにより、スラブＳまでの距離を実時間で測定する。したがって、前記側面感知手段２０のレーザーセンサー２１がレーザーを感知することができなくなった時点（空隙の開始点）から再びレーザーを感知した時点（空隙の終止点）までの時間の間に、前記距離感知手段３０によって測定されるスラブＳまでの距離差を用いて、検出された空隙Ｇのサイズを計算することができる。

本発明のスラブまでの距離を測定するのに用いられるレーザーセンサーは、同一の機能を行うことが可能な超音波センサーなどで代替できる。

一方、図４に示すように、前記視覚センサー２２は、ラインパターン発生部２３と画像撮影部２４から構成される。視覚センサー２２が複数積載されたスラブＳの側面に沿ってＺ方向に移動する間に、前記ラインパターン発生部２３はスラブＳの側面にレーザーを照射して一定のラインパターンを形成し、前記画像撮影部２４はこのラインパターンが含まれたスラブＳの側面画像を連続的に撮影する。

撮影されたイメージを組み合わせると、図４に例示されたイメージから分かるように、空隙Ｇが存在する部分でラインパターンが切れた形態で現れる画像を得、これにより空隙の存在を検出する。視覚センサー２２により検出された空隙Ｇのサイズは前記距離感知手段３０によって計算されるが、その詳細な方法は図４を参照して上述したものと同様である。

本発明は、側面感知手段２０を構成するレーザーセンサー２１と視覚センサー２２で検出されたそれぞれの空隙情報を比較して相互不一致な部分を補正することにより、さらに正確な空隙情報を得ることができるように構成できる。これについての詳細な方法は図７を参照して後述する。

図５は本発明の制御装置が前記側面感知手段２０及び距離感知手段３０によって検出されたスラブＳのベンディングによる空隙情報を用いて前記クレーン１０の最終グリップ位置を調節する過程を示す。

制御部４０は、作業指示システム５０から受信した作業情報を用いてクレーン１０のトング１１の初期グリップ位置Ａを決定し、これを目標としてクレーン１０のトング１１を下降させる。クレーン１０のトング１１を下降させる間に、前記側面感知手段２０と前記距離感知手段３０によって測定された空隙情報を得るが、この空隙情報によれば、複数が積載されたスラブＳには２つの空隙Ｇが存在し、それぞれのサイズはｄ₁、ｄ₂である。このような空隙情報を反映して空隙サイズの総和（ｄ₁＋ｄ₂）だけを反映した最終グリップ位置Ｂを計算し、クレーン１０のトング１１をこの最終グリップ位置Ｂに下降させる。

このように、スラブＳに存在する空隙Ｇに関する情報を検出し、この空隙情報を反映して最終グリップ位置を計算する本発明の全過程は、クレーン１０のトング１１を初期グリップ位置Ａへ移動させる時間の間に行われるので、本発明の制御のために別途の追加時間はかからない。

図６は、有人クレーンに設置され、クレーンのトングの現在位置と最終グリップ位置などを実時間で提供するクレーンモニター部６０の例示画面を示す。

画面の中央には空隙情報が反映されたトングの最終グリップ位置６１、下降中のトングの現在位置６２、及び空隙のサイズの総和６３がデジタルで表示され、画面の両側面には前記トングの最終グリップ位置６４、トングの現在位置６５、各空隙のサイズ６６がアナログで表示される。そして、画面の上端には、前記視覚センサー２２で撮影したスラブ側面画像６７の画面が出力される。運転者は、このように構成されたクレーンモニター部６０を見ながらクレーンのトングを移動させることができる。

最後に、上述した本発明のスラブベンディングに応じるクレーンのトング位置制御装置を用いてクレーンのトングの最終グリップ位置を制御する方法について図７を参照して詳細に説明する。

まず、制御部は、作業指示システムから作業情報を受信した後、初期グリップ位置へクレーンのトングを移動させる（Ｓ１０）。

空隙情報を検出するために、側面感知手段を構成する２つのセンサー、すなわちレーザーセンサーと視覚センサーを初期化させる（Ｓ２０、Ｓ３０）。

前記スラブの初期グリップ位置へクレーンを移動させる間に、側面感知手段と距離感知手段を用いて、前記スラブのベンディングにより生ずる空隙に関する情報を検出する（Ｓ４０、Ｓ５０）。

この際、前記レーザーセンサーは、距離差を用いて、スラブの側面に発生した空隙を検出し、前記視覚センサーは、画像処理技法によって、スラブの側面に発生した空隙を検出する。また、前記距離感知手段は、スラブの上面とクレーン間の距離を用いて、前記側面感知手段によって検出された各空隙のサイズを計算する。前記側面感知手段と前記距離感知手段に対する詳細な説明は、図３及び図４を参照して上述したものと同様である。

空隙情報に対する検出が完了すると、前記レーザーセンサーと前記視覚センサーで検出されたそれぞれの空隙情報を比較し、一致するか否かを判断する（Ｓ６０）。

比較結果、両空隙情報が一致しない場合には、これを補正して最終空隙情報を作る（Ｓ７０）。補正方法には、両空隙情報のうち一致する部分のみを選択する方法（ＡＮＤ型組合せ）、及び両空隙情報から検出された全ての空隙を含む方法（ＯＲ型組合せ）がある。さらに、いずれか一方の空隙情報に基いて他方を補充する方法があり得る。例えば、視覚センサーで検出された空隙情報が相対的に優れた正確度を持つと認められる場合には、視覚センサーで検出された空隙情報を基本とし、ここに、レーザセンサーから検出された空隙情報のうち一定のサイズ以上の空隙のみを選択して補充する。

両空隙情報が一致し或いはＳ７０で空隙情報の補正が完了したときには、全ての空隙のサイズを合算し、その空隙サイズの総和が基準値以上である例外状況に該当するか否かを判断する（Ｓ８０）。前記基準値は、空隙のサイズがあまり大きくて作業対象としてのスラブを全て把持することができない場合、或いは把持が可能であっても不安定して移送中に墜落のおそれがあると判断される場合などに基いて定められる。

Ｓ８０の判断結果、空隙サイズの総和が基準値以下の場合には、前記作業情報によって決定されたクレーンのトングの初期グリップ位置に、前記検出されたスラブの空隙情報を反映してクレーンのトングの最終グリップ位置を計算し、この最終グリップ位置へクレーンのトングを移動させる（Ｓ９０）。

Ｓ８０の判断結果、空隙サイズの総和が基準値超過の場合には、例外アラームを発生させた後、クレーン作業を中断させる（Ｓ１００）。

１０ クレーン
１１ トング(tong)
２０ 側面感知手段
２１ レーザーセンサー
２２ 視覚センサー
３０ 距離感知手段
４０ 制御部
５０ 作業指示システム
６０ クレーンモニター部
６１ トングの最終グリップ位置（デジタル）
６２ トングの現在位置（デジタル）
６３ 空隙サイズの総和（デジタル）
６４ トングの最終グリップ位置（アナログ）
６５ トングの現在位置（アナログ）
６６ 各空隙のサイズ（アナログ）
６７ スラブの側面画像
Ｓ スラブ

Claims (9)

1. スラブ（Ｓ）の側面を把持するクレーン（１０）のトング（１１）の両端に設置され、前記スラブ（Ｓ）のベンディングにより生ずる空隙を検出する側面感知手段（２０）と、
   前記スラブ（Ｓ）と前記クレーン（１０）間の距離を感知する距離感知手段（３０）と、
   前記側面感知手段（２０）及び前記距離感知手段（３０）によって検出された前記スラブ（Ｓ）のベンディングによる空隙情報を用いて前記トング（１１）の最終グリップ位置を調節する制御部（４０）と、
   を有することを特徴とするスラブベンディングに応じるクレーンのトング位置制御装置。
2. 前記側面感知手段（２０）は、前記スラブ（Ｓ）の側面に沿って移動しながらレーザーを照射し、これを感知するレーザーセンサー（２１）と、前記スラブ（Ｓ）の側面に沿って移動しながら画像を撮影する視覚センサー（２２）と、を備えている請求項１記載の装置。
3. 前記距離感知手段（３０）は、前記クレーン（１０）に従って移動しながら前記スラブ（Ｓ）の上面にレーザーを照射し、これを感知するレーザーセンサーである請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記制御部（４０）は、前記スラブ（Ｓ）に関する作業情報を受信するために作業指示システム（５０）に接続される請求項１記載の装置。
5. 前記制御部（４０）は、前記トング（１１）のグリップ位置を実時間で提供するためにクレーンモニター部（６０）に接続される請求項１又は４に記載の装置。
6. スラブ（Ｓ）に関する作業情報を作業指示システム（５０）から受信してクレーンのトング（１１）を移動させる段階と、
   前記スラブへクレーンのトング（１１）を移動させる間に、側面感知手段（２０）と距離感知手段（３０）を用いて、前記スラブ（Ｓ）のベンディングにより生じた空隙に関する情報を検出する段階と、
   前記作業情報に基いて決定されたトング（１１）の初期グリップ位置に、前記検出されたスラブ（Ｓ）の空隙情報を反映してトング（１１）の最終グリップ位置を計算し、前記最終グリップ位置へクレーンのトング（１１）を移動させる段階と、
   を有することを特徴とするスラブベンディングに応じるクレーンのトング位置制御方法。
7. 前記側面感知手段（２０）は、前記スラブ（Ｓ）の側面を把持するクレーンのトング（１１）に設置され、前記スラブ（Ｓ）の側面に沿って移動しながらレーザーを照射し、これを感知するレーザーセンサー（２１）と、前記スラブ（Ｓ）の側面に沿って移動しながら画像を撮影する視覚センサー（２２）と、を備え、
   前記空隙情報検出段階は、前記レーザーセンサー（２１）によって検出された空隙情報と、前記視覚センサー（２２）によって検出された空隙情報とが一致するか否かを判断し、一致しない空隙情報を補正することにより、最終的な空隙情報を得る請求項６記載の方法。
8. 前記距離感知手段（３０）は、前記クレーン（１０）に従って移動しながら前記スラブ（Ｓ）の上面にレーザーを照射し、照射されたレーザーを感知するレーザーセンサーを備え、
   前記空隙情報検出段階は、前記スラブ（Ｓ）の上面とクレーン（１０）間の距離を感知し、この距離を用いて、前記側面感知手段（２０）によって検出された各空隙のサイズを計算する請求項７記載の方法。
9. 前記空隙情報検出段階は、生成された空隙情報に基いて判断した結果、空隙サイズの総和が基準値を超過する場合には例外アラームを発生させ、クレーン作業を中断させる例外処理段階をさらに含む請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。

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