JP3099944B2 - 円柱状物体の位置検出方法及びその装置 - Google Patents

円柱状物体の位置検出方法及びその装置

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JP3099944B2 JP08261300A JP26130096A JP3099944B2 JP 3099944 B2 JP3099944 B2 JP 3099944B2 JP 08261300 A JP08261300 A JP 08261300A JP 26130096 A JP26130096 A JP 26130096A JP 3099944 B2 JP3099944 B2 JP 3099944B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、離れたところに載
置された円柱状物体の位置を光又は超音波を用いて検出
する円柱状物体の位置検出方法及びその装置に係り、特
に円柱状物体を搬送するクレーンの自動運転に用いられ
る円柱状物体の位置検出方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の円柱状物体の位置検出装置の一つ
として、製鋼工場で鋼板をロール状に巻き取って生産さ
れる製鋼コイル(以下、コイルという)を、天井クレー
ンで自動搬送する際に用いられるコイルの位置検出装置
を説明する。
【0003】台車に載置されてコイルヤードに搬入され
たコイルを天井クレーンにより自動で吊り上げる場合、
天井クレーンをコイル上に正確に誘導するために、コイ
ルの位置及び大きさを正確に検出する必要がある。その
ための従来の検出装置として、例えば特開平6−263
382号公報に記載の発明がある。
【0004】前記発明は、レーザ距離計により、コイル
の置かれた台車の長手方向である縦方向の位置及び長手
方向に直交する横方向の位置を検出することにより、コ
イルの位置を測定するように構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置におけるコイル位置測定では、台車の縦方向位置、
及び横方向位置のみの検出によりコイル位置測定を行う
必要性から、台車上のあらかじめ定められた所定の位置
にコイルが置かれていることが条件となっていた。従っ
て、台車の大きさが変わったり、又は台車上のコイル位
置が変わった場合にはコイル位置測定が不可能となると
いう問題点があった。
【0006】そこで本発明のうち請求項1記載の発明
は、コイルの中心軸が台車の長手方向と略直交して載置
された場合に於て、信頼性が高く、台車の大きさや、コ
イル載置位置が変化しても簡単にコイル位置が検出でき
るようにした円柱状物体の位置検出方法を提供すること
を目的としている。
【0007】請求項2記載の発明は、コイルの中心軸が
台車の長手方向と略平行して載置された場合にも、前記
に準じて簡単にコイル位置が検出できるようにした円柱
状物体の位置検出方法を提供することを目的としてい
る。
【0008】本発明のうち請求項3記載の発明は、コイ
ルの中心軸が台車の長手方向と略直交して載置された場
合に於て、前記と異なる方法により信頼性が高く、台車
の大きさや、コイル載置位置が変化しても簡単にコイル
位置が検出できるようにした円柱状物体の位置検出方法
を提供することを目的としている。
【0009】請求項4記載の発明は、コイルの中心軸が
台車の長手方向と略平行して載置された場合にも、前記
と異なる方法により簡単にコイル位置が検出できるよう
にした円柱状物体の位置検出方法を提供することを目的
としている。
【0010】請求項5〜の発明は、請求項3又は4
載の方法を実施するのに好適な円柱状物体の位置検出装
置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうち請求項1記載の発明方法は、台車
に載置された1個又は複数個の円柱状物体をクレーンで
自動搬送する際に用いられる円柱状物体の位置検出方法
であって、円柱状物体はその中心軸方向が台車の長手方
向Yと略直交するX方向に配列されており、かつ、光又
は超音波を円柱状物体に向けて照射しながらY方向に移
動せしめ、その反射光又は反射波を採取することにより
円柱状物体までのY方向及び高さZ方向の距離分布デー
タを作成し、この距離分布データの内の任意の3個所を
選定し、この3個所のそれぞれの座標から円柱状物体の
Y方向の中心座標を演算し、以下同様にしてほかの円柱
状物体のY方向の中心座標を演算し、次に前記と同様に
光又は超音波を円柱状物体に向けて照射しつつ、円柱状
物体の前記各Y方向中心座標の近傍ごとに一旦停止して
X方向に走査させながらY方向に移動せしめ、その反射
光又は反射波を採取しながらX方向及びZ方向の距離分
布データを作成し、円柱状物体両端面のX方向の距離分
布データより円柱状物体のX方向中心座標及び幅を演算
することを特徴としている。
【0012】また請求項2記載の発明方法は、台車に載
置された1個又は複数個の円柱状物体をクレーンで自動
搬送する際に用いられる円柱状物体の位置検出方法であ
って、円柱状物体はその中心軸方向が台車の長手方向Y
と略平行してY方向に配列されており、かつ、光又は超
音波を円柱状物体に向けて照射しながらY方向に移動せ
しめ、その反射光又は反射波を採取することにより円柱
状物体までのY方向及び高さZ方向の距離分布データを
作成し、前記円柱状物体両端面のY方向の距離分布デー
タより円柱状物体のY方向中心座標を演算し、以下同様
にして他の円柱状物体のY方向の中心座標を演算し、次
に前記と同様に光又は超音波を円柱状物体に向けて照射
しつつ、円柱状物体の前記各Y方向中心座標の近傍ごと
に一旦停止して中心軸線と直交するX方向に走査させな
がらY方向に移動せしめ、その反射光又は反射波を採取
しながらX方向及びZ方向の距離分布データを作成し、
この距離データの内の任意の3個所を選定し、この3個
所のそれぞれの座標から円柱状物体のX方向中心座標を
演算することを特徴としている。
【0013】請求項3記載の発明方法は、台車に載置さ
れた1個又は複数個の円柱状物体をクレーンで自動搬送
する際に用いられる円柱状物体の位置検出方法であっ
て、円柱状物体はその中心軸方向が台車の長手方向Yと
略直交するX方向に配列されており、かつ、光又は超音
波を円柱状物体に向けて照射しながらY方向に移動せし
め、その反射光又は反射波を採取することにより円柱状
物体までのY方向及び高さZ方向の距離分布データを作
成し、この距離分布データの内の任意の3個所を選定
し、この3個所のそれぞれの座標から円柱状物体のY方
向の中心座標を演算し、以下同様にしてほかの円柱状物
体のY方向の中心座標を演算し、次に前記と同様に光又
は超音波を円柱状物体に向けて照射しつつ、円柱状物体
の前記各Y方向中心座標を経て円柱状物体の端縁を通過
するようにX方向に走査しつつ同時にY方向に移動せし
め、その反射光又は反射波を採取しながらX方向及びZ
方向の距離分布データを作成し、円柱状物体両端面のX
方向の距離分布データより円柱状物体のX方向中心座標
及び幅を演算することを特徴としている。
【0014】請求項4記載の発明方法は、台車に載置さ
れた1個又は複数個の円柱状物体をクレーンで自動搬送
する際に用いられる円柱状物体の位置検出方法であっ
て、円柱状物体はその中心軸方向が台車の長手方向Yと
略平行してY方向に配列されており、かつ、光又は超音
波を円柱状物体に向けて照射しながらY方向に移動せし
め、その反射光又は反射波を採取することにより円柱状
物体までのY方向及び高さZ方向の距離分布データを作
成し、前記円柱状物体両端面のY方向の距離分布データ
より円柱状物体のY方向中心座標を演算し、以下同様に
してほかの円柱状物体のY方向の中心座標を演算し、次
に前記と同様に光又は超音波を円柱状物体に向けて照射
しつつ、円柱状物体の前記各Y方向中心座標を経て円柱
状物体の端縁を通過するようにY方向と直交するX方向
に走査しつつ同時にY方向に移動せしめ、その反射光又
は反射波を採取しながらX方向及びZ方向の距離分布デ
ータを作成し、この距離データの内の任意の3個所を選
定し、この3個所のそれぞれの座標から円柱状物体のX
方向中心座標を演算することを特徴としている。
【0015】
【0016】請求項5記載の発明装置は、台車に載置さ
れた1個又は複数個の円柱状物体をクレーンで自動搬送
する際に用いられる円柱状物体の位置検出装置であっ
て、円柱状物体はその中心軸方向が台車の長手方向Yと
平行して又は長手方向Yと略直交する方向Xに固定され
ており、かつ、前記クレーンに搭載され円柱状物体に光
又は超音波を照射するとともにその反射光又は反射波を
採取する距離計と、円柱状物体のY方向中心座標を経て
円柱状物体のそれぞれの端面を通過するように前記光又
は超音波をX方向に走査しつつ同時にY方向に相対的に
移動させる移動手段と、移動手段を制御することにより
円柱状物体までの距離分布データを作成し、この距離分
布データに基づいて、円柱状物体の数、中心座標を演算
する演算制御部とを具備したことを特徴としている。
【0017】前記移動手段は、距離計をクラブに一体に
組み込み、クラブをY方向に横行させるようにしたも
の、また距離計をガーダに取り付けたレールに走行可能
に設けたもの、さらに距離計は光又は超音波をX方向に
走査させる走査機構を具備したものを含んでいる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の請
求項1及び請求項2記載の方法を実施するための円柱状
物体の位置検出装置(以下、本発明方法に係る装置とい
う)の実施の形態と、本発明の請求項3及び請求項4記
載の方法を実施するための円柱状物体の位置検出装置
(以下、本発明装置という)とを位置検出方法とともに
説明する。
【0019】図1から図9にかけては本発明の請求項1
に係る方法を説明するための図面であって、図1は本発
方法に係る装置の実施の一形態を説明する正面図、図
2は距離計によるコイルのY方向距離分布データを説明
する例示正面図、図3は1回目の計測時における本発明
方法に係る装置の側面図、図4は1回目の計測における
コイルのZ方向距離分布データを説明する例示側面図、
図5は1回目の計測時の照射位置を説明するX−Y方向
平面図、図6は2回目の計測時における本発明方法に係
装置の側面図、図7は2回目の計測におけるX方向距
離分布データを説明する例示側面図、図8は2回目の計
測時の照射位置を説明するX−Y方向平面図、図9は本
発明方法の手順を説明するフローチャートである。以下
の説明において、検出対象とする円柱状物体は前記と同
様にコイルとする。
【0020】本発明方法に係る装置は天井クレーン20
に搭載された距離計30と演算制御部40とからなって
いる。図1に示すように中径のコイル10、小径のコイ
ル11、大径のコイル12は台車13に載置されてコイ
ルヤードに搬入される。この場合、コイル10、11、
12は中心軸方向と台車13の長手方向Yとは略直交す
るX方向に載置されている。
【0021】天井クレーン20の走行方向をX、これに
直交する横行方向をY、高さ方向をZとする。台車13
はY方向に搬入される。コイル10、11、12はコイ
ルの中心軸方向が略X方向となるように配列され台車1
3上にスキッド14、15、16により位置決め固定さ
れている。天井クレーン20はX方向に走行するガーダ
21、Y方向に横行するクラブ22、Z方向に上下する
コイル吊り具23により構成されている。
【0022】距離計30は例えばレーザ距離計であっ
て、クラブ22に一体化して取り付けられており、下方
にレーザ光31を照射するレーザ光源32、照射したレ
ーザ光31がコイル10、11、12などに当たって反
射する反射光33を受光する受光部34とを有してい
る。
【0023】また、レーザ距離計30はレーザ光走査機
構を構成するスイングモータ35に連結されており、レ
ーザ光源32と受光部34を含むレーザ距離計30全体
をスイングすることにより、レーザ光31がX方向に走
査できるように構成されている。そして、前記スイング
モータ35によるスイング角度はエンコーダ36によっ
て測定されるようになっている。
【0024】演算制御部40はマイコンを内蔵してお
り、前記受光部34と電気接続されている。そして、レ
ーザ光31と反射光33との交わる角度を用いた三角測
量方式の原理によりコイルまでの距離を演算し記憶する
機能を備えている。また、スイングモータ35、天井ク
レーン20の速度を制御することもできる。
【0025】距離計30を走査することにより得られた
各コイル10、11、12の距離分布データは一旦内蔵
のマイコンのメモリにストアしておき、走査完了後前記
メモリのデータを基にして、クレーン20によるコイル
運搬に必要なデータ、即ちコイルの数、各コイルの大き
さ、各コイル幅、各コイルの中心座標を演算する。この
演算結果は演算制御部40を介して図外の上位コンピュ
ータ又は天井クレーン20の図外のコントローラに報告
されるようになっている。
【0026】次に、本発明の請求項1記載の方法を説明
する。本発明方法はレーザ光31をコイルに向けて2回
に亘って移動走査させてコイル位置を計測する。
【0027】まず、第1回目の計測方法について述べ
る。スイングモータ35を停止させ、図1、図3に示す
ように、レーザ光31を鉛直方向に照射しながら、クラ
ブ22をガーダの一端に定めた出発位置から横行させる
と、距離計30はY方向に移動する。このときガーダ2
1はX方向に走行させないものとする。
【0028】図2は、距離計30をY方向に移動した場
合における演算制御部40内のマイコンにストアされた
距離分布の測定結果をY−Z面で示したものである。こ
の場合、走査は連続的に行われるが、距離分布データは
離散的にサンプリングされるので、マイコン内には本図
の○印の部分のデータがストアされる。
【0029】同図の縦軸は原点0を地面17上とした場
合の、原点からのコイルの高さ分布を示している。すな
わち、高さ100がコイル10の部分、高さ110がコ
イル11の部分、高さ120がコイル12の部分、高さ
130は台車13の部分、高さ140はスキッド14の
部分、高さ150はスキッド15の部分、高さ170の
部分は地面17である。なお高さ170は座標変換する
ことにより零となる。
【0030】図2における各距離測定点のX方向の位置
は、ガーダ21に取り付けられた図外のエンコーダなど
によって測定される。また前記図2における各距離測定
点はクラブ22に取り付けられた図外のエンコーダなど
によって測定される。
【0031】前記距離計30をY方向に移動したときの
距離測定結果のX−Z面を図4に、X−Y面を図5に示
す。なお図5に示す直線50はレーザ光31の移動軌跡
である。両図とも○印は距離分布測定点を示している。
【0032】ところで、図2に於て、スキッド14の左
側141、スキッド16の左側161、スキッド16の
右側162等はレーザ光31の反射光33がコイル1
0、12により遮光されて受光部34に届かないので距
離測定ができない。また図5に於ては反射光33がコイ
ルの影等の影響で受光部34に戻らない場合はコイル間
が一部分距離測定が不可能となる。前記のように距離測
定のできない部分が生じても、後で述べるように、コイ
ルの径とY方向の中心座標Y10、Y11、Y12が演
算できる。
【0033】次に第2回目の計測方法を説明する。スイ
ングモータ35を停止し、クラブ22を出発位置からY
方向に移動させる。そして、距離計30が前記第1回目
の計測方法で求められた各コイルのY方向の中心座標Y
10、Y11、Y12(図8参照)の線上に到達する
と、Y方向の移動を一旦停止し、演算制御部40を介し
てスイングモータ35を駆動する。
【0034】スイングモータ35の駆動により、距離計
30は図6に示すようにスイングしてレーザ光31はX
方向の所定範囲に走査される。図中310、311はレ
ーザ光31を走査したときの左右の限界を示している。
【0035】図7はコイル12をX方向に走査している
ときの距離分布データ測定結果の一部をX−Z面で表示
し、図8はコイル10、11、12の距離分布データ測
定結果をX−Y面で表示したもので、前記と同様に○印
は距離測定点を示している。ただし、この場合Z方向の
距離は、スイングモータ35の鉛直方向からの角度θを
用い、実測定距離に cosθをかけた値となる。なお、本
測定点はスイングモータ35、距離計30の移動速度を
演算制御部40で制御することにより、必要に応じて疎
密自在に制御することができる。
【0036】第2回目の計測方法によって、コイル1
0、11、12が台車13上のどの位置に載置されてい
ても、すべてのコイル上をX方向に走査することが可能
となる。即ち、前記したような距離測定の不可能な箇所
は無くなり、すべてのコイル上におけるX−Z方向及び
X−Y方向距離分布データを演算制御部40のマイコン
にストアできる。そして、前記距離分布データを用い
て、後述する全コイルのX、Y、Z方向の中心座標等が
演算される。
【0037】次に、前記した距離分布データを基に、演
算制御部40に於けるコイルの数、各コイルの径、幅の
中心座標等の計算方法を説明する。
【0038】まず、各コイルのY及びZ方向の中心座
標、コイルの半径Rの計算方法を説明する。図2に於
て、高さの値Zが予め定めた一定値ZSを超える部分を
抜き出すことにより、コイル面に無関係な部分のデー
タ、例えば台車130、スキッド140、150、16
0、地面170等の部分の距離データを削除する。その
結果、データの不連続性からコイルの数が計算できる。
【0039】ついで、Y及びZ方向距離分布データ12
0の内の任意の3個所A、B、Cの座標をそれぞれ(Y
1、Z1)、(Y2、Z2)、(Y3、Z3)とし、コ
イル12のY及びZ方向の中心Pの座標を(YO、Z
O)、コイル12の半径をRとすると、数2の式が得ら
れる。
【0040】
【数2】
【0041】数2の式より数3の式が得られる。
【0042】
【数3】
【0043】数3の式より数1の式が得られる。
【0044】
【数1】
【0045】数1の式を数2に代入してRが得られる。
【0046】このようにして、3個所の距離分布データ
の他の組み合わせで同様にコイル12の中心座標(Y
O、ZO)及び半径Rの値を求め、最後に走査全範囲に
亘って各コイル毎に算術平均することにより、各コイル
のY−Z方向の中心座標、径を求めることができる。
【0047】次にコイル12のX方向の中心座標、及び
幅の計算方法を説明する。図7に示すように、コイル1
2上の多数のデータ120のうち、両端面のデータX
a、XbのX方向の算術平均によりX方向の中心座標X
Oが求められる。また前記データXa、Xbの差によっ
てコイル幅が求められる。他のコイルに関しても、前記
と同様にしてX方向の中心座標、幅が計算できる。
【0048】次に図9を参照して本発明の請求項1記載
の方法及び装置の動作を説明する。 (1)図示しない上位のコンピュータなどの指令に基づ
き、コイル10、11、12を載置した台車13がコイ
ルヤードに進入すると、クレーン20のクラブ22の移
動により距離計30が距離分布データの採取スタート位
置まで移動して、以下の動作がスタートする(S1)。
【0049】(2)レーザ距離計のレーザ光が点灯し
(S2)、 (3)第1回目の計測を開始する。即ち、レーザ光を走
査しないで(スイングモータ35は駆動しない)、コイ
ルに照射させながら、クラブ22をY方向に移動する。
同時に距離計30がY−Z方向距離分布データを採取す
る(S3)。
【0050】(4)前記Y−Z方向距離分布データを演
算制御部40内のマイコンのメモリにストアする(S
4)。 (5)Y方向移動が完了すれば(S5)、 (6)得られたY−Z方向距離分布データを基にマイコ
ンにより、コイルのY方向の中心座標の計算を行う(S
6)。
【0051】(7)つぎに、コイルのY方向の中心座標
を参照しながら、2回目の計測を行う。即ち、距離計3
0をY方向に移動させ、各コイルのY方向の中心座標近
傍ごとに一旦停止し、その場所で演算制御部40はスイ
ングモータ35を駆動してレーザ光をX方向に走査す
る。同時に距離計30がX−Y方向距離分布データを採
取する(S7)。 (8)前記距離分布データを演算制御部40にストアす
る(S8)。
【0052】(9)第2回目の計測が完了すれば(S
9)、 (10)レーザ光は消灯し(S10)、 (11)得られた前記距離分布データを基に演算制御部
40により、コイルの幅、コイルのX方向中心座標の計
算を行う(S11)。 (12)以上の結果を上位のコンピュータ又はクレーン
コントローラに報告して(S12)、前記の動作をスト
ップする(S13)。
【0053】以上の実施の形態において、コイル上の距
離分布データが3個所に満たない場合は、走査速度を落
とすか、または前記移動、走査を複数回実施すれば良
い。又、前記フローのステップS4とS6または、S8
とS11は同時に、即ち、距離データをメモリにストア
しながら計算させてもよい。
【0054】次に本発明の請求項2記載の方法について
述べる。請求項1記載の方法においては、台車に載置さ
れるコイルの中心軸が台車の長手方向と略直交して載置
されているのに対し、請求項2記載の発明では、コイル
の中心軸方向が台車の長手方向と略平行して載置してい
る点が相違しており、そのため前記1回目と2回目の計
測内容が相違している。その他位置検出装置の構成は前
記と同様である。以下図面を参照して説明する。
【0055】図10から図16にかけては、本発明の請
求項2に係る方法を説明するための図面であって、図1
0は本発明方法に係る装置の正面図、図11は距離計に
よるコイルのY方向距離分布データを説明する例示正面
図、図12は1回目の計測時における本発明方法に係る
装置の側面図、図13は1回目の計測におけるコイルの
Z方向距離分布データを説明する例示側面図、図14は
2回目の計測における本発明方法に係る装置の側面図、
図15は2回目の計測におけるX方向距離分布データを
説明する例示側面図、図16は2回目の計測時の照射位
置を説明するX−Y方向平面図である。
【0056】図10に於ては中径のコイル10、小径の
コイル11、大径のコイル12の中心軸方向はいずれも
台車13の長手方向Yと、略平行に台車13に載置され
ている。コイル10、11、12は台車13上にスキッ
ド14、15、16により位置決め固定されている。
【0057】本発明方法も前記請求項1記載の方法と同
様にレーザ光31をコイルに向けて2回移動走査させて
コイル位置を計測するが、計測内容が相違するのみで、
計測要領は前記に準ずるものである。
【0058】まず第1回目の計測方法について述べる。
スイングモータ35を停止させて、図10、図12に示
すようにレーザ光31を鉛直方向に照射しながら、クラ
ブ22を出発位置から横行し、距離計30をY方向に移
動させる。
【0059】図11は距離計30をY方向に移動した場
合における距離分布の測定結果をY−Z平面で示したも
ので、前記図2に準ずるものである。マイコンには本図
の○印の部分のデータがストアされる。但しコイルの台
車載置方向が相違しており、スキッドの図示を省略して
いる。前記距離計30をY方向に移動した時の距離測定
結果のX−Z面を図13に示す。前記計測によりコイル
の幅、及びY方向の中心座標Y10、Y11、Y12が
求められる。
【0060】次に第2回目の計測方法について述べる。
スイングモータ35を停止し、クラブ22を出発位置か
らY方向に移動させる。そして距離計30が前記各コイ
ルのY方向の中心座標Y10、Y11、Y12の線上に
到達すると、スイングモータ35を駆動させる。
【0061】スイングモータ35の駆動により図14に
示すようにレーザ光31はX方向に所定範囲に走査され
る。図15はコイル12をX方向に走査しているときの
距離分布データ測定結果の一部をX−Z面で表示し、図
16はコイル10、11、12の距離分布データ測定結
果をX−Y面で表示したもので、前記と同様に○印は距
離測定点を示している。
【0062】図15に於て、コイル12のX及びZ方向
距離分布データ120の内任意の3個所の座標から前記
に準ずる演算式数1を用いてコイル12の径及びX、Z
方向中心座標が求められる。
【0063】次に本発明の請求項3記載の方法について
述べる。請求項3記載の方法においては、台車に載置さ
れるコイルの中心軸が台車の長手方向と略直交して載置
されており、前記に準じ2回に亘って計測する。但し、
第1回目の計測方法は請求項1と同様であるが、第2回
目の計測内容が相違している。その他位置検出装置の構
成は前記と同様である。図17は2回目の計測時の照射
位置を説明するX−Y方向例示平面図、図18は本発明
の請求項3記載の方法ではない別の方法であって2回目
の計測時の照射位置を説明するX−Y方向例示平面図、
図19は本発明方法の手順を説明するフローチャート
で、其の他は前記図面に準ずる。
【0064】第1回目の計測方法は前記と同様でありそ
の説明を省略し、第2回目の計測方法を説明する。図6
に示すように、スイングモータ35を駆動し、距離計を
所定範囲に亘ってスイングしてレーザ光31をX方向に
走査させる。
【0065】この際クラブ22をY方向に移動し、第1
回目の計測方法で求められた各コイルのY方向の中心座
標Y10、Y11、Y12を経て各コイル10、11、
12の両端縁10a、10b、11a、11b、12
a、12bを通過するようにレーザ光31を走査させ
る。即ち図示例ではレーザ光31は10a−Y10−1
0b−11b−Y11−11a−12a−Y12−12
bと移動する。図17に於てはレーザ光をX方向に走査
しつつ同時にY方向に移動した場合を示している。な
お、本発明の請求項3記載の方法ではないものの、図1
に示すようにレーザ光をコイルの中心軸を通りX方向
に走査し、ついで隣接コイルのY方向中心軸までY方向
に移動し、ついでX方向に走査するようにしてもよい。
【0066】第2回目の計測方法によって、コイル1
0、11、12が台車13上のどの位置に載置されてい
ても、すべてのコイル上をX方向に走査することが可能
となる。即ち、前記したような距離測定の不可能な箇所
は無くなり、すべてのコイル上におけるX−Z方向及び
X−Y方向距離分布データを演算制御部40のマイコン
にストアできる。そして、前記距離分布データを用い
て、前記に準じ全コイルのX、Y、Z方向の中心座標等
が演算される。
【0067】次に図19を参照して本発明の請求項3記
載の方法及び装置の動作を説明する。 (1)図示しない上位のコンピュータなどの指令に基づ
き、コイル10、11、12を載置した台車13がコイ
ルヤードに進入すると、クレーン20のクラブ22の移
動により距離計30が距離分布データの採取スタート位
置まで移動して、以下の動作がスタートする(S1)。
【0068】(2)レーザ距離計のレーザ光が点灯し
(S2)、 (3)第1回目の計測を開始する。即ち、レーザ光を走
査しないで(スイングモータ35は駆動しない)、コイ
ルに照射させながら、クラブ22をY方向に移動する。
同時に距離計30がY−Z方向距離分布データを採取す
る(S3)。
【0069】(4)前記Y−Z方向距離分布データを演
算制御部40内のマイコンのメモリにストアする(S
4)。 (5)Y方向移動が完了すれば(S5)、 (6)得られたY−Z方向距離分布データを基にマイコ
ンにより、コイルのY方向の中心座標の計算を行う(S
6)。
【0070】(7)つぎに、コイルのY方向の中心座標
を参照しながら、2回目の計測を行う。即ち、スイング
モータ35を駆動し、クラブ22をY方向に横行させ
る。そしてレーザ光が各コイルの中心座標を経て各コイ
ルの端縁を通過して距離計30がX−Y方向、X−Z方
向の距離分布データを採取する(S7)。 (8)前記距離分布データを演算制御部40にストアす
る(S8)。
【0071】(9)第2回目の計測が完了すれば(S
9)、 (10)レーザ光は消灯し(S10)、 (11)得られた前記距離分布データを基に演算制御部
40により、コイルの幅、コイルのX方向中心座標の計
算を行う(S11)。 (12)以上の結果を上位のコンピュータ又はクレーン
コントローラに報告して(S12)、前記の動作をスト
ップする(S13)。
【0072】以上の実施の形態において、コイル上の距
離分布データが3個所に満たない場合は、走査速度を落
とすか、または前記移動、走査を複数回実施すれば良
い。又、前記フローのステップS4とS6または、S8
とS11は同時に、即ち、距離データをメモリにストア
しながら計算させてもよい。
【0073】次に請求項4記載の方法について述べる。
請求項3記載の方法においては、台車に載置されるコイ
ルの中心軸が台車の長手方向と略直交して載置されてい
るのに対し、請求項4記載の発明では、コイルの中心軸
方向が台車の長手方向と略平行して載置している点が相
違しており、そのため前記1回目と2回目の計測内容が
請求項3記載のものと相違している。その他位置検出装
置の構成は前記と同様である。図20は2回目の計測時
の照射位置を説明するX−Y方向例示平面図で、其の他
は前記の図面に準ずる。以下図面を参照して説明する。
【0074】第1回目の計測方法は前記と同様である。
次に第2回目の計測方法について述べる。スイングモー
タ35を駆動し、クラブ22を出発位置からY方向に移
動させる。そして図20に示すようにレーザ光31が前
記各コイルのY方向の中心座標Y10、Y11、Y12
を経て各コイルの端縁を通過するように走査させる。以
下前記に準ずるので、説明を省略する。
【0075】前記本発明装置に於て、第1回目と第2回
目の計測に際しレーザ光を鉛直方向に照射するものとし
たが、必ずしも鉛直に限らず、若干斜めに照射してもよ
い。また、距離計30をクラブ22に一体化して取り付
けた例を示したが、これに限らずガーダ21の下面に取
付けたレールに図外のモータによって走行可能に設けた
ものであってもよい。またはガーダの下でなく、他の場
所に取り付けてもよい。
【0076】また、本発明方法に係る装置または本発明
装置の前記走査機構は距離計30全体をスイングモータ
35でスイングするようにしたが、これに限るものでは
ない。即ち図21及び図22に示すようにスキャンモー
タ39により、2個の反射鏡38を380から381の
範囲で揺動させ、レーザ光源32より発射されたレーザ
光31を反射鏡38により反射させ310から311の
範囲に走査し、コイルからの反射光は反射鏡38により
反射させ、その反射光33を受光部34にて受光するよ
うにしてもよい。なお、反射鏡38の代わりに揺動する
レンズを用い、屈折を利用しても同様に走査することは
可能である。
【0077】さらに、前記走査機構は図23に示すよう
に、減速機付モータ371の出力軸に円板クランク37
2とリンク373を取り付けて距離計30を揺動するよ
うにしたものであってもよい。374はエンコーダであ
る。なお前記走査機構を設けずに、クレーンをX方向に
走行させてもよいことは言う迄もない。
【0078】また前記本発明方法及び装置の実施の態様
において、台車を固定し、距離計をクレーンで移動させ
るものとしたが、逆に距離計を固定し、台車を移動させ
るようにしてもよい。なお、レーザ光の代わりに他の
光、又は超音波などを用いても同様の機能を有すること
は言うまでもない。この場合には、受光部34は受信部
34として動作することは言うまでもない。
【0079】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項1記載の発明に係る円柱状物体の位置検出方法は、台
車に載置された1個又は複数個の円柱状物体をクレーン
で自動搬送する際に用いられる円柱状物体の位置検出方
法であって、円柱状物体はその中心軸方向が台車の長手
方向Yと略直交するX方向に配列されており、かつ、光
又は超音波を円柱状物体に向けて照射しながらY方向に
移動せしめ、その反射光又は反射波を採取することによ
り円柱状物体までのY方向及び高さZ方向の距離分布デ
ータを作成し、この距離分布データの内の任意の3個所
を選定し、この3個所のそれぞれの座標から円柱状物体
のY方向の中心座標を演算し、以下同様にしてほかの円
柱状物体のY方向の中心座標を演算し、次に前記と同様
に光又は超音波を円柱状物体に向けて照射しつつ、円柱
状物体の前記各Y方向中心座標の近傍ごとに一旦停止し
てX方向に走査させながらY方向に移動せしめ、その反
射光又は反射波を採取しながらX方向及びZ方向の距離
分布データを作成し、円柱状物体両端面のX方向の距離
分布データより円柱状物体のX方向中心座標及び幅を演
算することを特徴としている。
【0080】また請求項2記載の発明に係る円柱状物体
の位置検出方法は、台車に載置された1個又は複数個の
円柱状物体をクレーンで自動搬送する際に用いられる円
柱状物体の位置検出方法であって、円柱状物体はその中
心軸方向が台車の長手方向Yと略平行してY方向に配列
されており、かつ、光又は超音波を円柱状物体に向けて
照射しながらY方向に移動せしめ、その反射光又は反射
波を採取することにより円柱状物体までのY方向及び高
さZ方向の距離分布データを作成し、前記円柱状物体両
端面のY方向の距離分布データより円柱状物体のY方向
中心座標を演算し、以下同様にして他の円柱状物体のY
方向の中心座標を演算し、次に前記と同様に光又は超音
波を円柱状物体に向けて照射しつつ、円柱状物体の前記
各Y方向中心座標の近傍ごとに一旦停止して中心軸線と
直交するX方向に走査させながらY方向に移動せしめ、
その反射光又は反射波を採取しながらX方向及びZ方向
の距離分布データを作成し、この距離データの内の任意
の3個所を選定し、この3個所のそれぞれの座標から円
柱状物体のX方向中心座標を演算することを特徴として
いる。
【0081】請求項3記載の発明に係る円柱状物体の位
置検出方法は、台車に載置された1個又は複数個の円柱
状物体をクレーンで自動搬送する際に用いられる円柱状
物体の位置検出方法であって、円柱状物体はその中心軸
方向が台車の長手方向Yと略直交するX方向に配列され
ており、かつ、光又は超音波を円柱状物体に向けて照射
しながらY方向に移動せしめ、その反射光又は反射波を
採取することにより円柱状物体までのY方向及び高さZ
方向の距離分布データを作成し、この距離分布データの
内の任意の3個所を選定し、この3個所のそれぞれの座
標から円柱状物体のY方向の中心座標を演算し、以下同
様にしてほかの円柱状物体のY方向の中心座標を演算
し、次に前記と同様に光又は超音波を円柱状物体に向け
て照射しつつ、円柱状物体の前記各Y方向中心座標を経
て円柱状物体の端縁を通過するようにX方向に走査しつ
つ同時にY方向に移動せしめ、その反射光又は反射波を
採取しながらX方向及びZ方向の距離分布データを作成
し、円柱状物体両端面のX方向の距離分布データより円
柱状物体のX方向中心座標及び幅を演算することを特徴
としている。
【0082】請求項4記載の発明に係る円柱状物体の位
置検出方法は、台車に載置された1個又は複数個の円柱
状物体をクレーンで自動搬送する際に用いられる円柱状
物体の位置検出方法であって、円柱状物体はその中心軸
方向が台車の長手方向Yと略平行してY方向に配列され
ており、かつ、光又は超音波を円柱状物体に向けて照射
しながらY方向に移動せしめ、その反射光又は反射波を
採取することにより円柱状物体までのY方向及び高さZ
方向の距離分布データを作成し、前記円柱状物体両端面
のY方向の距離分布データより円柱状物体のY方向中心
座標を演算し、以下同様にしてほかの円柱状物体のY方
向の中心座標を演算し、次に前記と同様に光又は超音波
を円柱状物体に向けて照射しつつ、円柱状物体の前記各
Y方向中心座標を経て円柱状物体の端縁を通過するよう
にY方向と直交するX方向に走査しつつ同時にY方向に
移動せしめ、その反射光又は反射波を採取しながらX方
向及びZ方向の距離分布データを作成し、この距離デー
タの内の任意の3個所を選定し、この3個所のそれぞれ
の座標から円柱状物体のX方向中心座標を演算すること
を特徴としている。
【0083】
【0084】請求項5記載の発明に係る円柱状物体の位
置検出装置は、台車に載置された1個又は複数個の円柱
状物体をクレーンで自動搬送する際に用いられる円柱状
物体の位置検出装置であって、円柱状物体はその中心軸
方向が台車の長手方向Yと平行して又は長手方向Yと略
直交する方向Xに固定されており、かつ、前記クレーン
に搭載され円柱状物体に光又は超音波を照射するととも
にその反射光又は反射波を採取する距離計と、円柱状物
体のY方向中心座標を経て円柱状物体のそれぞれの端面
を通過するように前記光又は超音波をX方向に走査しつ
つ同時にY方向に相対的に移動させる移動手段と、移動
手段を制御することにより円柱状物体までの距離分布デ
ータを作成し、この距離分布データに基づいて、円柱状
物体の数、中心座標を演算する演算制御部とを具備した
ことを特徴としている。
【0085】従って、請求項1〜5に係る発明は、円柱
状物体の中心軸が台車の長手方向に対し直交して又は平
行して配列された場合に於ても、すべての位置に於て簡
単な構成で各円柱状物体の中心座標や外径、個数などを
正確に演算、検出できるので、高速処理、信頼性を要求
する自動クレーンなどにおけるコイル認識方法及び装置
として最適である。
【0086】また、距離計30から台車13までの高さ
方向の距離は直接計算式の中では使用していないので、
台車やスキッドの高さが変化しても正確にコイルの大き
さや中心座標を計算できるので、都合がよい。
【0087】さらに、円柱状物体の台車載置方向は前記
のように直交、平行いずれにも適用できるので、製造ラ
インに直結した搬送ラインのレイアウト計画がし易くな
る。そのうえ、パレットそのものには何も細工をしてい
ないので、従来必要であったパレット上に設置した反射
板のメンテナンスなどは何もする必要は無い。また、パ
レットの大きさが変化したり、パレット上のコイル位置
が変化したような場合でも正確にコイル位置認識が可能
である等の効果ある。従って、簡単な構成でコイルを自
動的に正確にかつ容易に検出することができるので、自
動クレーンの操業効率が向上する。
【0088】請求項6記載の発明は前記移動手段は、光
又は超音波をX方向に走査する走査機構を備えた距離計
をクレーンのクラブに取り付け、前記クラブを横行させ
るようにしたことを特徴としている。従って、請求項5
記載の発明の効果に加えて、距離計の移動手段を別個に
設ける必要がないので、部品点数が少なくクラブへの取
り付けが容易となる。
【0089】請求項7記載の発明は、前記移動手段は距
離計をクレーンのガーダ下面に取り付けたレールに走行
可能に設けたことを特徴としている。従って、請求項5
記載の発明の効果に加えて、クラブの寄り寸法によって
距離計のY方向移動距離が制限を受けることがない。ま
た、ガーダの下方には距離計をクラブ上に設ける場合に
比し障害物が存在しないので、距離計走査角度及び移動
範囲を広くすることができる。
【0090】請求項8記載の発明は前記距離計は光又は
超音波をX方向に走査させる走査機構を具備したことを
特徴としている。従って、請求項5、6又は7記載の発
明の効果に加えて、距離計と走査機構を別体に構成して
いるので、部品の点検、補修が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するための物体検出装置の実
施の形態を示す正面図である。
【図2】距離計によるコイルのY方向距離分布データを
説明する例示正面図である。
【図3】1回目の計測時における本発明方法に係る装置
の側面図である。
【図4】1回目の計測におけるコイルのZ方向距離分布
データを説明する例示側面図である。
【図5】1回目の計測時の照射位置を説明するX−Y方
向平面図である。
【図6】2回目の計測における本発明方法に係る装置の
側面図である。
【図7】2回目の計測におけるX方向距離分布データを
説明する例示側面図である。
【図8】2回目の計測時の照射位置を説明するX−Y方
向平面図である。
【図9】本発明の方法の手順を説明するフローチャート
を示す図である。
【図10】本発明方法を実施するための物体検出装置の
実施の形態を示す正面図である。
【図11】距離計によるY方向距離分布データを説明す
る例示正面図である。
【図12】1回目の計測時における本発明方法に係る
置の側面図である。
【図13】1回目の計測におけるコイルのZ方向距離分
布データを説明する例示側面図である。
【図14】2回目の計測における本発明方法に係る装置
の側面図である。
【図15】2回目の計測時におけるX方向距離分布デー
タを説明する例示側面図である。
【図16】2回目の計測時の照射位置を説明するX−Y
方向平面図である。
【図17】2回目の計測時の照射位置を説明するX−Y
方向例示平面図である。
【図18】本発明の請求項3記載の方法ではない別の方
法であって図17と異なる照射位置を説明するX−Y方
向例示平面図である。
【図19】本発明方法の手順を説明するフローチャート
である。
【図20】本発明の請求項4記載の発明に係る図面であ
って、2回目の計測時の照射位置を説明するX−Y方向
例示平面図である。
【図21】走査機構の実施の形態を説明する構成側面図
である。
【図22】走査機構の実施の形態を説明する構成平面図
である。
【図23】走査機構の異なる構成説明図である。
【符号の説明】
10、11、12 コイル 13 台車 20 天井クレーン 21 ガーダ 22 クラブ 30 レーザ距離計 31 レーザ光 32 レーザ光源 33 レーザ反射光 34 受光部 35 スイングモータ 40 演算制御部
フロントページの続き (72)発明者 米谷 利男 兵庫県明石市大久保町大久保町字下ケ谷 451番地の1 三波工業株式会社神戸事 業所内 (72)発明者 足立 秀信 兵庫県明石市大久保町大久保町字下ケ谷 451番地の1 三波工業株式会社神戸事 業所内 審査官 鳥居 稔 (56)参考文献 特開 平4−125295(JP,A) 特開 平3−162395(JP,A) 特開 平7−306032(JP,A) 実開 昭62−34582(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B66C 13/22,13/46,13/48 G01B 11/00,11/04,11/24

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 台車に載置された1個又は複数個の円柱
    状物体をクレーンで自動搬送する際に用いられる円柱状
    物体の位置検出方法であって、円柱状物体はその中心軸
    方向が台車の長手方向Yと略直交するX方向に配列され
    ており、かつ、光又は超音波を円柱状物体に向けて照射
    しながらY方向に移動せしめ、その反射光又は反射波を
    採取することにより円柱状物体までのY方向及び高さZ
    方向の距離分布データを作成し、この距離分布データの
    内の任意の3個所を選定し、この3個所のそれぞれの座
    標から円柱状物体のY方向の中心座標を演算し、以下同
    様にしてほかの円柱状物体のY方向の中心座標を演算
    し、次に前記と同様に光又は超音波を円柱状物体に向け
    て照射しつつ、円柱状物体の前記各Y方向中心座標の近
    傍ごとに一旦停止してX方向に走査させながらY方向に
    移動せしめ、その反射光又は反射波を採取しながらX方
    向及びZ方向の距離分布データを作成し、円柱状物体両
    端面のX方向の距離分布データより円柱状物体のX方向
    中心座標及び幅を演算することを特徴とする円柱状物体
    の位置検出方法。
  2. 【請求項2】 台車に載置された1個又は複数個の円柱
    状物体をクレーンで自動搬送する際に用いられる円柱状
    物体の位置検出方法であって、円柱状物体はその中心軸
    方向が台車の長手方向Yと略平行してY方向に配列され
    ており、かつ、光又は超音波を円柱状物体に向けて照射
    しながらY方向に移動せしめ、その反射光又は反射波を
    採取することにより円柱状物体までのY方向及び高さZ
    方向の距離分布データを作成し、前記円柱状物体両端面
    のY方向の距離分布データより円柱状物体のY方向中心
    座標を演算し、以下同様にして他の円柱状物体のY方向
    の中心座標を演算し、次に前記と同様に光又は超音波を
    円柱状物体に向けて照射しつつ、円柱状物体の前記各Y
    方向中心座標の近傍ごとに一旦停止して中心軸線と直交
    するX方向に走査させながらY方向に移動せしめ、その
    反射光又は反射波を採取しながらX方向及びZ方向の距
    離分布データを作成し、この距離データの内の任意の3
    個所を選定し、この3個所のそれぞれの座標から円柱状
    物体のX方向中心座標を演算することを特徴とする円柱
    状物体の位置検出方法。
  3. 【請求項3】 台車に載置された1個又は複数個の円柱
    状物体をクレーンで自動搬送する際に用いられる円柱状
    物体の位置検出方法であって、円柱状物体はその中心軸
    方向が台車の長手方向Yと略直交するX方向に配列され
    ており、かつ、光又は超音波を円柱状物体に向けて照射
    しながらY方向に移動せしめ、その反射光又は反射波を
    採取することにより円柱状物体までのY方向及び高さZ
    方向の距離分布データを作成し、この距離分布データの
    内の任意の3個所を選定し、この3個所のそれぞれの座
    標から円柱状物体のY方向の中心座標を演算し、以下同
    様にしてほかの円柱状物体のY方向の中心座標を演算
    し、次に前記と同様に光又は超音波を円柱状物体に向け
    て照射しつつ、円柱状物体の前記各Y方向中心座標を経
    て円柱状物体の端縁を通過するようにX方向に走査しつ
    つ同時にY方向に移動せしめ、その反射光又は反射波を
    採取しながらX方向及びZ方向の距離分布データを作成
    し、円柱状物体両端面のX方向の距離分布データより円
    柱状物体のX方向中心座標及び幅を演算することを特徴
    とする円柱状物体の位置検出方法。
  4. 【請求項4】 台車に載置された1個又は複数個の円柱
    状物体をクレーンで自動搬送する際に用いられる円柱状
    物体の位置検出方法であって、円柱状物体はその中心軸
    方向が台車の長手方向Yと略平行してY方向に配列され
    ており、かつ、光又は超音波を円柱状物体に向けて照射
    しながらY方向に移動せしめ、その反射光又は反射波を
    採取することにより円柱状物体までのY方向及び高さZ
    方向の距離分布データを作成し、前記円柱状物体両端面
    のY方向の距離分布データより円柱状物体のY方向中心
    座標を演算し、以下同様にしてほかの円柱状物体のY方
    向の中心座標を演算し、次に前記と同様に光又は超音波
    を円柱状物体に向けて照射しつつ、円柱状物体の前記各
    Y方向中心座標を経て円柱状物体の端縁を通過するよう
    にY方向と直交するX方向に走査しつつ同時にY方向に
    移動せしめ、その反射光又は反射波を採取しながらX方
    向及びZ方向の距離分布データを作成し、この距離デー
    タの内の任意の3個所を選定し、この3個所のそれぞれ
    の座標から円柱状物体のX方向中心座標を演算すること
    を特徴とする円柱状物体の位置検出方法。
  5. 【請求項5】 台車に載置された1個又は複数個の円柱
    状物体をクレーンで自動搬送する際に用いられる円柱状
    物体の位置検出装置であって、円柱状物体はその中心軸
    方向が台車の長手方向Yと平行して又は長手方向Yと略
    直交する方向Xに固定されており、かつ、前記クレーン
    に搭載され円柱状物体に光又は超音波 を照射するととも
    にその反射光又は反射波を採取する距離計と、円柱状物
    体のY方向中心座標を経て円柱状物体のそれぞれの端面
    を通過するように前記光又は超音波をX方向に走査しつ
    つ同時にY方向に相対的に移動させる移動手段と、移動
    手段を制御することにより円柱状物体までの距離分布デ
    ータを作成し、この距離分布データに基づいて、円柱状
    物体の数、中心座標を演算する演算制御部とを具備した
    ことを特徴とする円柱状物体の位置検出装置。
  6. 【請求項6】 前記光又は超音波の照射位置をY方向に
    移動させる移動手段は、距離計をクレーンのクラブに取
    り付け、前記クラブを横行させるようにしたことを特徴
    とする請求項5記載の円柱状物体の位置検出装置。
  7. 【請求項7】 前記移動手段は距離計をクレーンのガー
    ダに取り付けたレールに走行可能に設けたことを特徴と
    する請求項5記載の円柱状物体の位置検出装置。
  8. 【請求項8】 前記距離計は光又は超音波をX方向に走
    査させる走査機構を具備したことを特徴とする請求項
    5、6又は7記載の円柱状物体の位置検出装置。
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