JP2864742B2 - コークス炉作業機械の定位置検出方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コークス炉の押出
機、装炭車、コークガイド車、消火車またはコークバケ
ット車等の作業機械の停止位置とコークス炉の各窯定位
置との偏差を検出する方法ならびにその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コークス炉作業機械がコークス炉
の各窯定位置に停止したかどうかの確認は、コークス炉
側ならびに作業機械の所定位置に記入した目印とが一致
したかどうかを作業機械の運転者が肉眼により確認して
いた。

【０００３】しかし最近は、コークス工場においても作
業機械の自動化、省力化が促進され、作業機械の自動制
御が一部において既に実施されている。これら自動制御
が実施された作業機械は、高度な停止位置制御を必要と
しない消火車、コークバケット車等で、±１０ｍｍ以下
の高度な位置合せを必要とする押出機、コークガイド車
等においては、コークス炉特有の高温、粉塵、火炎、発
煙あるいは蒸気等の悪環境下で、長期間に亘り安定した
精度で定位置を検出することが困難で、最終的な位置合
せは従来どおり運転者により行なわれる半自動走行にと
どまっているのが現状である。

【０００４】上記作業機械の最終位置合せに必須な定位
置の検出方法としては、従来から種々の方法が提案され
ている。例えば目印に代えて地上子をコークス炉の定位
置にそれぞれ配設し、これを作業機械に設けた車上子で
検出する方式、作業機械の走行距離を軌道上を転動する
遊輪によって読取り、作業機械の位置を検出する方式、
赤外線等を用いて反射鏡との距離を計測して作業機械の
位置を検出する方式、作業機械上の油圧シリンダー等を
ターゲットあるいは炉体金物に直接接触させ、そのスト
ローク差等を測定する方式、コークス炉の定位置にター
ゲットを配設し、同ターゲットにコークス炉作業機械の
移動方向と直交する境界線の両側に白黒または明暗等の
コントラストを設け、コークス炉作業機械側には上記タ
ーゲットと対応する位置に光電変換素子を多数配列した
像検出器等および投光器を設け、像検出器等でターゲッ
トの映像を電気信号に変換し、その信号によってコーク
ス炉作業機械の位置とコークス炉作業定位置との相対関
係を検出または計測する方式（特開昭５２−６３９０３
号公報）、あるいは作業機械の走行路全長にわたってデ
ータ伝送を併せて行うことができる１本の撚り合わせ対
型誘導無線線路（撚り合わせのない位相基準対Ｒと、互
いに異なるピッチで撚り合わされた各対線Ｇ₀〜Ｇ_nから
なる）を配設し、該撚り合わせ対型誘導無線線路の各対
線に受信される信号の位相を、位相基準対Ｒと同相部を
“０”、逆相部を“１”として２進法表示を行うことに
より、走行路全長に亘り２のｎ乗番地として絶対位置を
検出し、さらに、最小撚り合わせ対線Ｇ₀からの信号を
移相検波して交叉点からの距離を連続検出する絶対番地
検出方式による連続位置検出機構によって作業機械の絶
対位置を連続検出する方式（特公昭６３−２４６３３号
公報）等多くの提案が行なわれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
地上子を車上子により検知する方式は、作業機械の軌条
条件によって地上子と車上子の間隔が変化し、検出誤差
を生じるばかりでなく、１点検出であるため窯芯に対す
る位置偏差の検出が困難であり、さらに地上子の位置ず
れ修正のためのメンテナンスに問題がある。

【０００６】また、作業機械の走行距離を読取る窯番検
知方式は、走行距離を読取る遊輪の滑りによる誤差が避
けられず、所々に地上子を設置し、この地上子地点で絶
対位置との誤差修正を行う必要があり、さらに、地上子
と車上子間に生じる問題の根本的な解決を果していな
い。そのうえ、停電等の場合は、その間の作業機械の走
行距離が加算されないため、位置が不明となり、改めて
基準点まで戻して走行せしめる必要がある。

【０００７】赤外線等を用いて反射鏡との距離を計測し
て作業機械の位置を検出する光波距離計方式は、コーク
ス炉の粉塵や発煙による光路の遮断、火炎等による光波
のゆらぎが発生し、設置場所が制限されるばかりでな
く、十分な信頼が得られない。

【０００８】作業機械上の油圧シリンダー等をターゲッ
トあるいは炉体金物に直接接触させ、そのストローク差
等を測定する方式は、接触式のため機械的な動作があ
り、検出に時間がかかるばかりでなく、寿命に問題があ
り、長期間に亘って検出精度を維持することが困難であ
る。

【０００９】特開昭５２−６３９０３号公報等の画像処
理方式は、図５ａに示すとおり、コークス炉２１側に配
設したターゲット２２の画像を小型カメラ２３を介して
図示しない画像解析装置に入力し、デジタル画像解析し
てターゲット２２の中心と図示しない作業機械の中心で
ある画像視野中心との偏析ａが検出できれば問題ない。
しかし、図５ｂに示すとおり、定位置検出装置は、ター
ゲット２２の汚損により定位置に停止しているにもかか
わらず、偏差ｂを検出したり、図５ｃに示すとおり、正
規の偏差がｃ₁であるにもかかわらず、コントラスト部
分から外れて偏差ｃ₂を検出する場合がある。すなわち
従来の画像処理方式は、外乱により読取り精度が低下す
ることは避けられず、設置場所が限定されるばかりでな
く、メンテナンスに多大の労力を必要とする。さらに、
従来の画像処理方式は、いずれもある１方向位置偏差の
みを検出するもので、２方向（ｘ、ｙ軸）の位置偏差を
検出するためには、多数の装置を設置する必要があり、
コスト、設置スペース、メンテナンスおよび処理時間等
の面で問題を有している。

【００１０】特公昭６３−２４６３３号公報等の撚り合
わせ対型誘導無線線路を用いる方式は、優れた位置検出
方式ではあるが、最小検出精度が±１０ｍｍ程度で検出
精度に若干の問題があり、さらに１方向位置偏差のみを
検出するもので、２方向（ｘ、ｙ軸）の位置偏差を検出
することは不可能である。

【００１１】この発明の目的は、前記コークス炉作業機
械の自動化、無人化に不可欠な定位置検出方法におい
て、長期間に亘り安定した位置検出精度が可能で、メン
テナンスが容易であり、しかも高度な位置制御に必要な
多方向の位置偏差を検出することができる画像処理方式
による定位置検出方法およびその装置を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々検討を行った。その結果、画像処理方
式による定位置検出においては、ターゲット上の芯マー
クのコントラストをどのように付けるかが重要なポイン
トである。それは、作業機械の停止精度の悪さや、汚損
などの外乱により発生する各種のコントラストが多く、
画像視野に捉えてからの目的芯マークの抽出が課題とな
るからである。

【００１３】上記課題は、作業機械の移動方向と平行お
よび直交する十字の凸板の交点を芯マークとするターゲ
ットを設け、斜め上方より光を照射した際に生じる陰影
を利用すれば、芯マークが消えることが防止できる。し
かもターゲット面は、光の照射により陰影部以外が白色
化され、陰影部と他のターゲット面とのコントラストが
強調される。さらにターゲット面は、光の照射によりコ
ークス炉炉体色より階調が白色化し、画像解析装置によ
る芯マークの抽出が容易となることを究明し、この発明
に到達した。

【００１４】すなわちこの発明は、コークス炉に沿って
移動する作業機械の各所定停止位置を検出する方法にお
いて、コークス炉の各窯定位置に配設した作業機械の移
動方向と平行ならびに直交する十字の凸板の交点を芯マ
ークとするターゲットに、斜め上方から光を照射し、作
業機械に搭載した小型カメラを介してターゲットの画像
信号を画像解析装置に入力し、ターゲット上の十字の凸
板の陰影をデジタル画像解析により抽出し、画像視野中
心の作業機械の停止位置と、芯マークの定位置との偏差
を検出するのである。

【００１５】また、コークス炉に沿って移動する作業機
械の各所定停止位置を検出する装置において、コークス
炉側の各所定停止位置に配設した作業機械の移動方向と
平行ならびに直交する凸板の交点を芯マークとするター
ゲットと、作業機械の前記ターゲットと対応する位置に
配設した小型カメラと画像解析装置からなる画像処理装
置と、ターゲットの斜め上方に設けた投光器からなるコ
ークス炉作業機械の定位置検出装置である。

【００１６】

【作用】この発明においては、ターゲットに斜め上方よ
り光を投射し、生じるターゲット上の十字の凸板の陰影
をデジタル画像解析により抽出するから、芯マークの消
失が防止されると共に、光の投射により陰影部以外のタ
ーゲット面が白色化され、陰影部とターゲット面とのコ
ントラストが強調される。さらに、ターゲット面は、コ
ークス炉炉体色より階調が白色化される。このため、画
像解析装置においては、コントラストの大小でフィルタ
リングを行うと共に、エッジ処理を加えることによっ
て、汚損などにより生じた方向性を持たない成分が除去
され、ターゲット中の芯マークである必要な方向性を持
つ成分のみの抽出が可能となる。

【００１７】したがって、必要な方向性を持つ成分のみ
を抽出したのち、作業機械の移動方向に対し水平および
垂直方向（ｘ、ｙ軸）の抽出濃度分布を算出することに
より、画像視野中心（作業機械の停止位置）と芯マーク
との２方向の偏差ならびに芯ずれ（ねじれ角）を検出す
ることができる。

【００１８】また、この発明装置は、コークス炉側の各
窯定位置に作業機械の移動方向と平行ならびに直交する
十字の凸板の交点を芯マークとするターゲットを配設
し、作業機械の前記ターゲットと対応する位置に、小型
カメラと画像解析装置からなる画像処理装置と、ターゲ
ットに対し斜め上方に投光器を配設したから、投光器に
よりターゲットに光を照射すると、十字の凸板によりタ
ーゲット上に作業機械の移動方向と平行ならびに直交す
る陰影が発生する。この画像は、小型カメラを介して画
像解析装置に入力され、画像解析して作業機械の停止位
置である画像視野中心と定位置である芯マーク中心との
偏差を検出することにより、作業機械の停止位置と定位
置との走行方向、走行方向と垂直方向、走行方向と水平
面でのねじれの３方向の偏差を高精度で検出することが
できる。

【００１９】

【実施例】実施例１ 以下にこの発明の定位置検出方法ならびにその装置の詳
細を、実施の一例を示す図面に基いて説明する。図１は
この発明の定位置検出装置を設置したコークス炉と作業
機械の平面図、図２はこの発明装置の要部説明図、図３
は十字の凸板の交点を芯マークとするターゲットに光を
照射した場合の要部説明図、図４ａ、図４ｂはターゲッ
トを画像解析した場合の階調の説明図で、図４ａは光を
照射しなかった場合、図４ｂは光を照射した場合を示
す。

【００２０】図１において、１はコークス炉で、コーク
ス炉１に沿って敷設したレール２上に作業機械３が走行
自在に載置されている。コークス炉１の各窯の定位置に
は、それぞれターゲット４を配設し、作業機械３には、
前記ターゲット４に対応する位置に小型カメラ５を配設
すると共に、ターゲット４の斜め上方に投光器６を配設
する。

【００２１】コークス炉１の各窯の定位置にそれぞれ配
設するターゲット４は、図２および図３に示すとおり、
作業機械３の移動方向と平行および直交する十字の凸板
７、８の交点が芯マークとなっている。また、作業機械
３に配設した小型カメラ５は、画像解析装置９とケーブ
ル１０により連結されている。そして投光器６からター
ゲット４に光を照射すると、図３に示すとおり十字の凸
板７、８により陰影が生じるように構成する。

【００２２】上記のとおり構成することによって、作業
機械３を走行せしめて所定の窯の定位置に停止せしめる
場合は、作業機械３が自動走行により所定の窯のターゲ
ット４に接近して停止すると、投光器６からターゲット
４に光を照射する。そして小型カメラ５は、ターゲット
４の画像信号をケーブル１０を介して画像解析装置９に
出力する。この場合、小型カメラ５から画像解析装置９
に出力されるターゲット４の画像のコントラストの階調
は、投光器６から光が照射されているため、光を照射し
ない図４ａに示す場合に比較し、図４ｂに示すとおり、
ターゲット４の表面ならびにコークス炉１の炉体面は、
光により十字の凸板の陰影部以外が白色化され、陰影部
と他のターゲット４の表面およびコークス炉１の炉体面
とのコントラストが強調される。

【００２３】画像解析装置９は、入力されるターゲット
４の画像信号をデジタル画像解析により抽出し、コント
ラストの大小でフィルタリングし、さらにエッジ処理を
加える。この処理された画像は、ターゲット４の汚損等
により生じる方向性を持たない成分が除去され、ターゲ
ット４中の芯マークである方向性を有する十字の凸板
７、８により生じた陰影によるマークのみが抽出され
る。この抽出画像から画像解析装置９は、各方向の抽出
濃度の分布を算出し、作業機械３の停止位置である画像
視野中心と芯マークとのｘ、ｙ軸の２方向の偏差ならび
に芯ずれ（ねじれ角）を検出する。

【００２４】上記画像解析装置９により検出された作業
機械３の停止位置と芯マークとのｘ、ｙ軸の２方向の偏
差ならびに芯ずれは、作業機械３の図示しない走行制御
装置にフィードバックされ、作業機械３を高精度で定位
置に停止せしめることができる。

【００２５】実施例２ 前記実施例１で説明したコークス炉作業機械の定位置検
出装置のターゲットを炉上各窯中心に設置し、装炭車に
ターゲットに対応せしめて小型カメラと画像解析装置か
らなる画像処理装置を配設し、装炭車の自動制御装置の
走行制御装置で自動停止せしめたのち、画像解析装置に
より装炭車の停止位置と定位置との偏差を検出し、その
検出結果を装炭車の走行制御装置にフィードバックし、
定位置停止の際のインチングの自動制御を行った。その
結果、装炭車の定位置停止精度は、最大値で±１０ｍ
ｍ、平均±５ｍｍであった。

【００２６】なお、比較のためこの発明の定位置検出装
置を使用せず、装炭車の自動制御装置の走行制御装置で
自動停止せしめたところ、定位置停止精度は、最大値で
±５０ｍｍ、平均±２０ｍｍであった。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明によれば、
コークス炉作業機械の定位置検出のための十字の凸板の
交点を芯マークとするターゲットを設け、光を照射した
際に該十字の凸板により発生する陰影を利用するため、
ターゲット上の汚損の影響が除外され、安定して作業機
械の停止位置と定位置との偏差を検出することができ
る。また、偏差の検出は、作業機械の走行方向ばかりで
なく、走行方向と直交する方向の偏差の検出が可能で、
かつ走行方向と水平な面で発生するねじれの検出が可能
である。この結果、コークス炉作業機械の高精度で安定
して定位置検出が可能となり、従来困難であった作業機
械の自動化、無人化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の定位置検出装置を設置したコークス
炉と作業機械の平面図である。

【図２】この発明装置の要部説明図である。

【図３】この発明の十字の凸板を有するターゲットに光
を照射した場合の拡大斜視図である。

【図４ａ】光を照射しなかった場合のターゲットの画像
解析結果の階調の説明図である。

【図４ｂ】光を照射した場合のターゲットの画像解析結
果の階調の説明図である。

【図５ａ】従来の画像処理装置による作業機械の停止位
置と定位置との偏差検出の説明図である。

【図５ｂ】従来の画像処理装置でターゲット上の汚損に
よるコントラストの欠損が生じた場合の不良偏差検出の
説明図である。

【図５ｃ】従来の画像処理装置でコントラスト部分から
視野が外れた場合の不良偏差検出の説明図である。

【符号の説明】

１、２１ コークス炉 ２ レール ３ 作業機械 ４、２２ ターゲット ５、２３ 小型カメラ ６ 投光器 ７、８ 凸板 ９ 画像解析装置 １０ ケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 B61B 13/00 C10B 41/00 G05D 3/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コークス炉に沿って移動する作業機械の
   各所定停止位置を検出する方法において、コークス炉の
   各窯定位置に配設した作業機械の移動方向と平行ならび
   に直交する十字の凸板の交点を芯マークとするターゲッ
   トに、斜め上方から光を照射し、作業機械に搭載した小
   型カメラを介してターゲットの画像信号を画像解析装置
   に入力し、ターゲット上の十字の凸板の陰影をデジタル
   画像解析により抽出し、画像視野中心の作業機械の停止
   位置と、芯マークの定位置との偏差を検出することを特
   徴とするコークス炉作業機械の定位置検出方法。
2. 【請求項２】 コークス炉に沿って移動する作業機械の
   各所定停止位置を検出する装置において、コークス炉側
   の各所定停止位置に配設した作業機械の移動方向と平行
   ならびに直交する凸板の交点を芯マークとするターゲッ
   トと、作業機械の前記ターゲットと対応する位置に配設
   した小型カメラと画像解析装置からなる画像処理装置
   と、ターゲットの斜め上方に設けた投光器からなるコー
   クス炉作業機械の定位置検出装置。