JP2791450B2 - 円柱状物体の位置測定方法 - Google Patents

円柱状物体の位置測定方法

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JP2791450B2 JP25368092A JP25368092A JP2791450B2 JP 2791450 B2 JP2791450 B2 JP 2791450B2 JP 25368092 A JP25368092 A JP 25368092A JP 25368092 A JP25368092 A JP 25368092A JP 2791450 B2 JP2791450 B2 JP 2791450B2
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邦彦 西部
橋本  修
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコイルヤードなどに置か
れたコイルなどの円柱状物体の位置をレーザ光を利用し
て測定する円柱状物体の位置測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】コイルヤードに搬入されたコイルなどの
円柱状物体を天井クレーンにより自動で吊り上げる場
合、その天井クレーンをコイル上に正確に誘導する必要
がある。そのために、従来はCCDカメラを用いた画像
処理によりコイルの位置測定が行われていた。
【0003】しかしながら、画像処理によるコイル位置
測定では、測定装置の構造が複雑であるため高価であ
る。またコイルの表面が光るような場合は、コイルを明
瞭に識別できず、測定不能となる等の難点があった。前
記難点を解消させるものとしてレーザ距離計によりコイ
ル位置を測定する方法がある。レーザ距離計は真下にレ
ーザ光を投光し、その投光軸に対して傾斜した受光軸上
で反射光を受けて反射点までの距離を測定するものであ
る。
【0004】レーザ距離計を用いてコイルの位置を測定
する場合、コイルをレーザ光によりX軸方向及びY軸方
向にスキャンニングする必要がある。そしてX軸、Y軸
方向のスキャンニングはレーザ距離計の首振りによって
行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記したようなレーザ
光によるコイル位置測定方法においては、コイルの位置
測定に必要なデータは得られる。しかしレーザ距離計に
首振りをさせるために、首振り時間を要し、測定時間が
長くかかる。また測定装置の構造が複雑となるほか、首
振りに伴う振動等によりレーザ距離計の寿命が短くなる
という問題がある。本発明は上記事情に鑑みて創案され
たもので、クレーンを用いて台車に載置された円柱状物
体を吊り上げるに際して、円柱状物体の位置を簡単な装
置で確実に測定できるようにした円柱状物体の位置測定
方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光を所
定幅にわたって円柱状物体へ投光し、その幅方向の各点
からの反射光を受光して各反射点までの距離を測定する
二次元レーザ距離計により、連続的に距離測定を行いな
がら前記レーザ光が円柱状物体を横切るように相対移動
させ、この間の二次元レーザ距離計の出力変化に基づい
て円柱状物体の高さ測定データを作成し、この高さ測定
データが急変する位置から前記円柱状物体の幅及び中心
のY座標を演算し、変化しない高さ測定データと高さ測
定データが徐々に変化している位置内における高さ測定
データとの差から前記円柱状物体の半径を演算し、前記
レーザ光の幅方向で高さ測定データが変化する2点の座
標の垂直2等分線及び前記半径とから前記円柱状物体中
心のX座標を演算するようにしたことを特徴とする円柱
状物体の位置測定方法である。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る実施例を
説明する。図1は本発明に使用する測定系の正面図、図
2は同測定系の側面図、図3は同測定系の部分平面図と
部分正面図を同時に示した図である。図4は図3の他の
実施例を示す部分平面図及び部分正面図、図5は図1の
他の実施例を示す測定系の正面図、図6は図5の他の実
施例を示す測定系の正面図である。
【0008】以下の説明では円柱状物体としてコイルを
例にとって説明する。図1に示すように、コイル10は台
車20に載置されてコイルヤードに搬入され、天井クレー
ン30により自動的に台車20から吊り上げられる。天井ク
レーン30の走行方向をX方向、横方向をY方向、高さ方
向をZ方向とすれば、台車20はY方向に搬入される。台
車20上のコイル10は、中心軸を略Y方向に向けた状態で
搬入される。台車20上のコイル10は、中心軸を略Y方向
に向けた状態でY方向に複数並置され、それぞれがスキ
ッド11によりY方向に位置決めされている。
【0009】二次元レーザ距離計40( 以下レーザ距離計
という) は天井クレーン30のクラブ31に下方を向けて取
り付けられている。このレーザ距離計40は、X方向に所
定の間隔で並列された複数の投光部P1、P2、・・・・P1
7 と1 つの受光部M とを有する。41は受光部M の視野を
示す。投光部P1、P2、・・・・P17 は下方にレーザ光S
1、S2、・・・・S17 を投光する。受光部M は前記レー
ザ光S1、S2、・・・・S17 の反射光を受光して各反射点
までの距離を測定する。
【0010】台車20上のコイル10の位置を測定する場合
には、まずレーザ距離計40の測定エリア内に台車20を入
れ、次いで、台車20上のコイル10を複数のレーザ光S1、
S2、・・・・S17 により完全に順次通過するようにレー
ザ距離計40と受光部M とをY方向に移動させる。なお、
天井クレーン30のクラブ31を動かす代わりに図2に示す
ように、台車20をY方向に移動しても良い。要は投光部
P1、P2、・・・・P17の下方をコイル10がY方向に通過
すれば良い。
【0011】投光部P1、P2、・・・・P17 がコイル10の
上方をY方向に通過する間、レーザ距離計40による距離
測定を連続的に行う。その結果、図3に○、×で示した
ような点において、高さ測定データが得られる。ここで
は高さ測定データの一部のみを示しており、○は台車高
さ測定データより高い部分を、×は台車高さ測定データ
またはそれより低い部分を示している。
【0012】ここで、a はコイル中心のX座標、b はコ
イル中心のY座標、W はコイル幅、R はコイル半径、δ
X は複数のレーザ光間の距離、δY はY方向のデータ測
定間隔、θはコイル中心軸のY軸の傾き角度である。こ
こで、各X座標の高さ測定データが急変する部分、すな
わち、×から○、又は○から×となる点のX座標、Y座
標を求めれば、平均化処理によりコイル幅W及びコイル
中心のY座標b が求められる。
【0013】次に各座標Y1、Y2、Y3・・・・のう
ち、高さ測定データが変化しない位置、すなわち、×の
点における高さ測定データと徐々に変化する位置すなわ
ち、○の点における高さ測定データの最大値の差によっ
てコイル10の直径が、従って、半径Rデータが求められ
る。
【0014】さらに、各座標Y1、Y2、Y3・・・・
において高さ測定データのうち台車20より高い部分の任
意の2 点の座標A 、B を直線で結び、その垂直2 等分線
とZ=R との交点のX座標を求めて平均化すればコイル
中心のX座標a が求められる。台車20に複数個のコイル
10が載置されている場合には、コイル10を通過順にNO1
〜NO3 で表せば、図2に示すように、レーザ距離計40が
それぞれのコイルの上方を通過するとき、NO1 〜NO3 の
コイルの形状に応じて図3に準ずる高さ測定データが得
られる。
【0015】なお、コイル10と台車20の境界部分が死角
により測定できない部分201 が生じるが、この点に関し
ては、高さ測定データを台車部分の高さ測定データと等
しいとする。同様に図1の地面部分202 の高さ測定デー
タも台車部分の高さ測定データ×と等しいとすれば、上
記算出方法はそのまま適用できる。同様に、NO2 、NO3
のコイル10に関してもレーザ距離計40による高さ測定デ
ータから各コイルの半径R 、幅W 、中心座標a 、b が求
まる。なお、傾斜角θは通常小さいので、算出不要であ
るが、必要な場合は各Y座標におけるコイル中心のX座
標の変化から容易に求めることができる。
【0016】図4は図3の他の実施例を示す部分平面図
及び部分正面図を示すものであり、コイル10の中心軸が
Y軸に略直交している場合である。この場合も全く同様
にしてレーザ距離計40による高さ測定データから各コイ
ルの半径R 、幅W 、中心座標a 、b が求められる。
【0017】図5は図1の他の実施例を示す測定系の正
面図である。本実施例では、レーザ距離計40の投光部を
P1、P2、P3の3 つとし、各投光部から投光されるレーザ
光S1、S2、S3を図外のシリンドリカルレンズなどで両側
に広げて所定の測定エリアを確保するようにしている。
こうすれば、投光部の数を低減すると同時に投光部の大
きさを小型化できる。なお、投光部P1、P2、P3がコイル
部分で重なるようにすれば、図3と異なり、コイルまで
の距離を連続的に測定可能となり、測定精度を上げるこ
とが可能となる。
【0018】また、図6は図1の他の実施例を示す測定
系の正面図である。本実施例では、レーザ距離計40の投
光部をP の1つとし、投光部P から投光されるレーザ光
S を図外のシリンドリカルレンズなどでさらに両側に広
げて所定の測定エリアを確保するようにしている。こう
すれば、投光部の数をさらに低減できるとともに、投光
部の大きさをさらに小型化できる。測定精度に関しても
図5と同様である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、円柱状物体の位置
測定方法は、1つの二次元レーザ距離計と円柱状物体と
の位置関係を相対的に移動させるだけで、円柱状物体の
位置などの必要なデータが求められる。その相対移動に
は天井クレーンのクラブやコイル台車などが利用でき、
新規に移動手段を設ける必要がない。
【0020】また、画像処理などの複雑な処理系を必要
としないので、測定装置が簡単で安価となる。さらに、
光源にはレーザ光を用いているので、画像処理ではコイ
ルを背景から区別し難い場合でも確実にデータが得られ
るので、外乱光の影響の少ない安定な位置測定が可能と
なる。そのうえ、スキャンニングのようにレーザ光の移
動を必要としないので、測定時間が短縮される。従っ
て、天井クレーンなどによる安全かつ確実な自動吊り上
げが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用する測定系の正面図である。
【図2】同測定系の側面図である。
【図3】同測定系の部分平面図と部分正面図を示した図
である。
【図4】図3の他の実施例を示す部分平面図と部分正面
図を示した図である。
【図5】図1の他の実施例を示す測定系の正面図であ
る。
【図6】図5の他の実施例を示す測定系の正面図であ
る。
【符号の説明】
10 コイル 20 台車 30 天井クレーン 40 二次元レーザ距離計 31 クラブ P1 、P2、・・・・P17 投光部 M 受光部 S1 、S2、・・・・S17 レーザ光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−263388(JP,A) 特開 平3−61803(JP,A) 実開 昭63−84506(JP,U) 実開 平1−91211(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30 B66C 13/00 - 15/06

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を所定幅にわたって円柱状物体
    へ投光し、その幅方向の各点からの反射光を受光して各
    反射点までの距離を測定する二次元レーザ距離計によ
    り、連続的に距離測定を行いながら前記レーザ光が円柱
    状物体を横切るように相対移動させ、この間の二次元レ
    ーザ距離計の出力変化に基づいて円柱状物体の高さ測定
    データを作成し、この高さ測定データが急変する位置か
    ら前記円柱状物体の幅及び中心のY座標を演算し、変化
    しない高さ測定データと高さ測定データが徐々に変化し
    ている位置内における高さ測定データとの差から前記円
    柱状物体の半径を演算し、前記レーザ光の幅方向で高さ
    測定データが変化する2点の座標の垂直2等分線及び前
    記半径とから前記円柱状物体中心のX座標を演算するよ
    うにしたことを特徴とする円柱状物体の位置測定方法。
  2. 【請求項2】 前記レーザ光は円柱状物体に平行して投
    光されたビーム列である請求項1記載の円柱状物体の位
    置測定方法。
  3. 【請求項3】 中心軸を水平にして置かれた円柱状物体
    に対して前記二次元レーザ距離計を前記中心軸に平行な
    水平方向に相対移動させるようにした請求項1記載の円
    柱状物体の位置測定方法。
  4. 【請求項4】 中心軸を水平にして置かれた円柱状物体
    に対して前記二次元レーザ距離計を前記中心軸に対して
    略直交する水平方向に相対移動させるようにした請求項
    1記載の円柱状物体の位置測定方法。
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