JP4372968B2 - ロール体位置計測方法及びその方法を用いた装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロール体の中心位置を計測する際に用いられる方法及びその方法を用いた装置に関し、特に、ロール体を天井移載機又は天井クレーンで自動搬送する際にロール体の中心位置を計測するための手法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、パレット上に積まれたロール体を天井移載機又は天井クレーンで自動搬送(自動ハンドリング)する際には、パレット上のロール体の位置(特に、中心位置)を計測する必要がある。
【0003】
ここで、図1を参照して、従来の位置計測手法について概説する。
【0004】
天井移載機又は天井クレーン(以下単にクレーンという)11には、計測装置(図示せず)が備えられている。クレーン11は、例えば、天井に敷設されたレール12に沿って走行し、ロール体13をハンドリングするためのハンドリング部14を備えている。
【0005】
ロール体13の中心位置を自動計測する際には、レーザ光源と2台のITVカメラが用いられる(ともに図示せず)。図示の例では、レーザ光源からのレーザ光をロール体13に照射して、ロール体13からの反射光をITVカメラで受ける。そして、演算処理装置(CPU:図示せず)ではITVカメラで受けた反射光に基づいてロール体13の位置を三次元位置座標に変換して、この変換データに応じてロール体13の位置を求めている(この手法を第1の手法という)。
【0006】
一方、簡単にロール体の中心位置を求める手法として、ロール体の周面上の3点の位置を計測して、各々の2点を結ぶ直線の中点から垂線を下ろして、これら垂線が交わる点を中心位置とする手法が知られている(この手法を第2の手法という)。
【0007】
さらに、距離センサ(レーザ又は超音波センサ)を用いて、クレーンとロール体の外周まで距離を計測し、最小二乗法を用いて、これら計測データから円の方程式を算出する手法が知られている(この手法を第3の手法という)。
【0008】
加えて、レーザ距離計をロール体(コイル)を横切る方向に移動させて、レーザ距離計の連続的な出力変化からロール体の位置を計測する手法がある(例えば、特開平7−10465号公報:この手法を第4の手法という)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の第1の手法では、2台のITVカメラ及びレーザ光源を用いているため、2台のITVカメラ及びレーザ光源の設置調整に手間がかかるばかりでなく、測装置自体が大型化してしまう。このため、クレーン等がコンパクトである際には、計測装置をクレーン等に装置することが難しくなってしまう。加えて、演算処理が複雑である結果、演算処理装置が高価になってしまう。
【0010】
また、第2の手法では、ロール体の周面(円周)上の3点における計測データの誤差に中心位置演算結果が影響を受けやすく、この影響を極力少なくするため、円周上の計測点を増やすと、垂線が交差する点が多数発生してしまう。そして、多数の交差点から中心に最も近い点を探索する複雑な処理が必要となってしまう。
【0011】
さらに、第3の手法では、演算が複雑となって、処理装置自体が高価となってしまう。
【0012】
加えて、第4の手法では、ロール体の直径を概略的に求めることができるものの、ロール体の中心位置を求めることが難しいという問題点がある。
【0013】
第4の手法について、図2を参照しつつもう少し詳しく説明する。
【0014】
図2のX軸はクレーンの移動量であり、Y軸はレーザ距離計の計測値が示されている。図中で実線Aで示されているものは、レーザ距離計がパレットの手前から後方まで移動した際の、レーザ距離計からパレット、ロール体までの距離が示されている。
【0015】
前記測距データは、予め定められた移動量Δx毎に計測される。従って、レーザ距離計がロール体に達した点B及びロール体から離れた点Cは、移動量Δxを微小にしないかぎり、正確に検出することができないので、ロール体の直径を正確に求めることができない。また、レーザ距離計の距離データが一番小さい位置Dをロール体の中心位置として求めようとしても、ロール体の上端面は平面状に近いから最短距離を検出する点を検出するのが困難である。ただ、移動量Δxを微小とすることも考えられるが、演算処理に時間がかかる。
【0016】
本発明の目的は、簡単にロール体の中心位置及び傾きを求めることのできるロール体中心位置計測方法及びその方法を用いた装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ハンドリング機構を備え、天井に敷設された軌道に沿って所定の方向に移動するクレーン装置によって前記所定の方向に配置されたパレット上に載置されたロール体をハンドリングする際に用いられ、前記ハンドリング機構をロール体の穴に挿入して前記ロール体のハンドリングを行う際に前記ロール体の中心位置を計測するための方法であって、前記クレーンを移動させつつ所定の走行開始位置から前記クレーン装置の移動距離を計測して移動量を求めるとともに前記クレーン装置から下方面までの距離を測距データとして計測する第1のステップと、前記移動量測距データに基づいて前記ロール体部分を表すデータを抽出データとして抽出す第2のステップと、前記抽出データに対して前記走行開始位置からクレーン装置の移動量に対する測距データの距離変化量を求める第3のステップと、該距離変化量の基準値に対して所定の設定値だけ変化した正及び負の距離変化量の位置をそれぞれ求め、それぞれの位置の中間部をロール体の中心位置として前記ロール体の中心位置を算出する第4のステップとを有することを特徴とするロール体位置計測方法が得られる。
【0018】
なお、前記クレーン装置には前記測距データを第1及び第2の測距データとして計測するための第1及び第2の測距センサを備えて、前記第1及び前記第2の測距センサを予め定められた間隔をおいて配置し、前記第1の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第1の中心位置として算出し、前記第2の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第2の中心位置として算出して、前記第1及び前記第2の中心位置と前記予め定められた間隔とに応じて前記ロール体の前記所定方向に対する傾きを求める第5のステップをさらに有するようにしてもよい。
【0019】
さらに、本発明によれば、ハンドリング機構を備え、天井に敷設された軌道に沿って所定の方向に移動するクレーン装置によって前記所定の方向に配置されたパレット上に載置されたロール体をハンドリングする際に用いられ、前記ハンドリング機構をロール体の穴に挿入して前記ロール体のハンドリングを行う際に前記ロール体の中心部の位置を計測するための計測装置であって、所定の走行開始位置から前記クレーン装置の移動距離を計測して移動量を得る移動量計測手段と、前記クレーン装置に取り付けられ下方面までの距離を測距データとして計測する測距センサと、前記移動量測距データに基づいて前記ロール体部分を表すデータを抽出データとして抽出して前記抽出データに対して前記走行開始位置からクレーン装置の移動量に対する測距データの距離変化量を求め該距離変化量の基準値に対して所定の設定量だけ変化した正及び負の距離変化量の位置をそれぞれ求め、それぞれの位置の中間部をロール体の中心位置として前記ロール体の中心位置を算出する演算手段とを有することを特徴とするロール体位置計測装置が得られる。
【0020】
この際、前記測距センサとして第1及び第2の測距センサを備えて、前記第1及び前記第2の測距センサを予め定められた間隔をおいて配置し、前記第1及び前記第2の測距センサで前記測距データを第1及び第2の測距データとして計測して、前記演算手段が、前記第1の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第1の中心位置として算出し、前記第2の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第2の中心位置として算出して、前記第1及び前記第2の中心位置と前記予め定められた間隔とに応じて前記ロール体の前記所定方向に対する傾きを求めるようにしてもよい。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。
【0022】
図3を参照して、図示の例では、天井移載機21でロール体22をハンドリングする際の中心位置計測について説明する。天井移載機21は、天井に敷設されたレール23に沿って移動可能であり、天井移載機21の待機位置を天井移載機走行方向原点(走行原点)とし、天井移載機走行方向をx方向とする。
【0023】
図4も参照して、天井移載機21は、計測輪21aを備えており、この計測輪21aにはパルスジェネレータ21bが接続されている。天井移載機21の本体部21cには、ロール中心位置計測装置21dが載置されており、本体部21cの下面には測距センサ21eが取り付けられている。そして、この測距センサ21eはロール中心位置計測装置21dに接続されており、パルスジェネレータ21bもロール中心位置計測装置21dに接続されている。
【0024】
天井移載機21の本体部21cにはハンドリング機構21fが取り付けられており、このハンドリング機構21fによって、後述するようにして、ロール体22がハンドリングされる。なお、本体部21cは図中実線矢印で示す方向に旋回可能となっている。つまり、本体部21cの長手方向軸を中心軸として旋回可能となっている。
【0025】
ここで、図3乃至図5を参照して、いま、図3に示すように、天井移載機21の進行方向に沿って、床面上の予め定められた位置にパレット24が配置され、このパレット24上にはロール体22が載置されているものとする。天井移載機21でロール体22をハンドリングする際には、走行原点から天井移載機21がレール23に沿ってx方向に移動する。天井移載機21の移動量は計測輪21aで計測される。つまり、計測輪21aの回転量に応じてパルスジェネレータ21bからパルス信号(走行パルス)がロール中心位置計測装置21dに送出される。そして、ロール中心位置計測装置21dは走行パルスをカウントすることによって、天井移載機21の走行原点からの移動量を知る。
【0026】
ロール中心位置計測装置21dには、その内部データとして、床面と測距センサ21eとの距離(第1の距離パラメータ)及びパレット24の上面と測距センサ21eとの距離(第2の距離パラメータ)が予め設定されている(なお、これら第1及び第2の距離パラメータを内部データとせず、例えば、マンマシン装置からその都度データとして入力するようにしてもよい)。
【0027】
前述のように、パレット24は床面上の予め定められた位置に配置されているから、天井移載機21の走行原点からパレット24まで(パレット24の端まで)の距離は既知である。つまり、走行原点からパレット24の端までの距離がパレット距離としてロール中心位置計測装置21dに設定されている。ロール中心位置計測装置21dはパルスジェネレータ21bからの走行パルスによって、天井移載機21の走行原点からの移動量を認識して、測距センサ21eの位置(つまり、天井移載機21の位置)がパレット端の手前に達すると、ロール中心位置計測装置21dは測距センサ21eを用いて下方までの距離計測を開始して測距データ(距離データ)を得る。
【0028】
この測距データは、予め定められた移動量Δx毎にロール中心位置計測装置21dに記憶される。そして、ロール中心位置計測装置21dはパレット24を過ぎた時点で測距を終了する。このようにして、計測された測距データを示すと図5のようになり、ロール中心位置計測装置21dは図5で示す測距データに対して次の処理を行う。
【0029】
まず、ロール中心位置計測装置21dは、パレット手前位置からパレットを越えた位置に向かって測距データをノイズ除去処理(例えば、移動平均を行う)しつつ走査する。
【0030】
ノイズ除去処理を行った後、ロール中心位置計測装置21dは、第1及び第2の距離パラメータに基づいて、パレット24と床面との段差Mを除去する処理を行う。ただ、ロール体22が床面に直接載置されている場合は、この処理を行う必要はない。
【0031】
段差Mを除去する処理としては、例えば、第2の距離パラメータに近い測距データを全て第1の距離パラメータで示されたデータに置き換えると共に、第1の距離パラメータに近い測距データも全て第1の距離パラメータに置き換えて、図6で示す様に、ロール体22の距離データと床面のデータのみとする。また、前記例では、パレット24の測距データを第1の距離パラメータに置き換えたが、床面の測距データを第2の距離パラメータに置き換えるようにしてもよい。
【0032】
次に、ロール中心位置計測装置21dは、パルスジェネレータ21bからの走行移動量データと測距センサ21eからの測距データに基づいて、移動量Δxの測距データの距離変化量Δlを算出する。つまり、距離変化量Δl=天井移載機21の移動位置x1での測距データL1−天井移載機21の移動位置x2での測距データL2を計算する。ただし、x2=x1+Δxである(Δxは測距時の移動間隔である)。ロール体のパレット手前側では、測距データが除々に小さくなるから、距離変換量Δl(変化率)はマイナスの値となる。また、ロール体22の中心を越えると、測距データが除々に大きくなるから、距離変換量Δl(変化率)はプラスの値となる。図7は前記距離変化量Δlを現した図であり、X軸はクレーンの移動量であり、Y軸は測距センサ21eの測距データの距離変化量Δlである。そして、Y軸の0点は基準面であり、具体的には、測距データの変化のない部分で、例えば、パレットの上面である。実線Eは測距データの距離変化量を現している。
【0033】
ロール体22の直径を求める場合は、基準面から、正及び負の方向に大きく変化した点F,Gのクレーン移動量をロール体22の直径とする。ただし、従来技術の説明でも述べた様に、前記した変化点F,Gは、正確な点を求めることは困難であるので、概略のロール体直径とみなす。ただ、ロール体22の直径が予めわかっているのであれば、ロール中心位置測定装置21dに記憶させておき、そのデータを使用する。ロール体22の中心を求める場合は、上記の基準面に対して設定距離xだけ変化した位置を検出する。一つのロール体22において、2箇所の位置H,Iを検出できる。これら二つの位置H,Iの中間部がロール体22の中心位置を通ることになる。位置H,Iは、基準面から設定距離xだけ変化した位置なので、測距センサ21eが少しクレーン走行方向に移動しても前記距離変化量が大きく変化するので、位置H,Iを正確に検出することができる。従って、正確に検出できた位置H,Iのデータを利用して求めたロール体22の中心位置は、正確である。
【0034】
また、高さ情報としては、個々のロール体22を検出する際の測距センサ21eの最短距離データを利用して高さを求めれば良い。このようにして、ロール体の直径情報及び高さ情報に基づいて、ロール体の中心位置を求めることができる。
【0035】
具体的には、位置H、Iデータを利用して求めた、ロール体22の中心位置(クレーンの走行方向のみが確定している)において、高さデータからロール体22の直径の半分(ロール体22の半径)を差し引けばロール体22の中心位置を求めることができる。
【0036】
上述のようにして、ロール中心位置計測装置21dでロール体22の中心を計測した後、ハンドリング機構21fをロール体22の中心に挿入して、ロール体22をハンドリングする。
【0037】
なお、複数のロール体22がパレット24上に載置されている場合においても、変化率データをパレットを越えた方向(x方向)にチェックしていけば、個々のロール体22の中心を求めることができる。
【0038】
また、測距センサ21eに加えて、図3及び図4に示すように、測距センサ21gを別に備えるようにすれば、ロール体22の傾き(x方向に対する傾き)を求めることができる。つまり、図7に示すように、測距センサ21eからの測距データに基づいて算出したロール体の中心をx1c、測距センサ21gからの測距データに基づいて算出したロール体の中心をx2c、測距センサ21eと測距センサ21gとの間隔を測距センサ間隔wとすると、ロール体の傾き角θは、θ=tan-1[(x2c−x1c)/w]で求めることができる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、簡単な処理でロール体の中心位置及び傾きを求めることのでき、しかも、装置自体が大型化せず、コンパクトなクレーン等にも容易に設置できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】クレーン装置によるロール体のハンドリングを説明するための図である。
【図2】従来装置によるレーザ距離計で計測された測距データを示す図である。
【図3】本発明による計測装置を備えるクレーン装置を示す図である。
【図4】本発明による計測装置の一例を示すブロック図である。
【図5】図4に示す測距センサで計測された測距データを示す図である。
【図6】図5に示す測距データからロール体部分のみを抽出した図である。
【図7】図6に示す図から求めた距離変化量(変化率)を示す図である。
【図8】ロール体の傾きの算出を説明するための図である。
【符号の説明】
21 天井移載機(クレーン装置)
21a 計測輪
21b パルスジェネレータ
21c 本体部
21d ロール中心位置計測装置
21e,21g 測距センサ
21f ハンドリング機構
22 ロール体
23 レール(軌道)
24 パレット
Claims (4)
- ハンドリング機構を備え、天井に敷設された軌道に沿って所定の方向に移動するクレーン装置によって前記所定の方向に配置されたパレット上に載置されたロール体をハンドリングする際に用いられ、前記ハンドリング機構をロール体の穴に挿入して前記ロール体のハンドリングを行う際に前記ロール体の中心位置を計測するための方法であって、前記クレーンを移動させつつ所定の走行開始位置から前記クレーン装置の移動距離を計測して移動量を求めるとともに前記クレーン装置から下方面までの距離を測距データとして計測する第1のステップと、前記移動量測距データに基づいて前記ロール体部分を表すデータを抽出データとして抽出す第2のステップと、前記抽出データに対して前記走行開始位置からクレーン装置の移動量に対する測距データの距離変化量を求める第3のステップと、該距離変化量の基準値に対して所定の設定量だけ変化した正及び負の距離変化量の位置をそれぞれ求め、それぞれの位置の中間部をロール体の中心位置として前記ロール体の中心位置を算出する第4のステップとを有することを特徴とするロール体位置計測方法。
- 請求項1に記載されたロール体位置計測方法において、前記クレーン装置には前記測距データを第1及び第2の測距データとして計測するための第1及び第2の測距センサが備えられ、前記第1及び前記第2の測距センサは予め定められた間隔をおいて配置されており、前記第1の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第1の中心位置として算出し、前記第2の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第2の中心位置として算出して、前記第1及び前記第2の中心位置と前記予め定められた間隔とに応じて前記ロール体の前記所定方向に対する傾きを求める第5のステップをさらに有することを特徴とするロール体位置計測方法。
- ハンドリング機構を備え、天井に敷設された軌道に沿って所定の方向に移動するクレーン装置によって前記所定の方向に配置されたパレット上に載置されたロール体をハンドリングする際に用いられ、前記ハンドリング機構をロール体の穴に挿入して前記ロール体のハンドリングを行う際に前記ロール体の中心部の位置を計測するための計測装置であって、所定の走行開始位置から前記クレーン装置の移動距離を計測して移動量を得る移動量計測手段と、前記クレーン装置に取り付けられ下方面までの距離を測距データとして計測する測距センサと、前記移動量測距データに基づいて前記ロール体部分を表すデータを抽出データとして抽出して前記抽出データに対して前記走行開始位置からクレーン装置の移動量に対する測距データの距離変化量を求め該距離変化量の基準値に対して所定の設定量だけ変化した正及び負の距離変化量の位置をそれぞれ求め、それぞれの位置の中間部をロール体の中心位置として前記ロール体の中心位置を算出する演算手段とを有することを特徴とするロール体位置計測装置。
- 請求項3に記載されたロール体位置計測装置において、前記測距センサとして第1及び第2の測距センサが備えられ、前記第1及び前記第2の測距センサは前記測距データを第1及び第2の測距データとして計測し、前記第1及び前記第2の測距センサは予め定められた間隔をおいて配置されており、前記演算手段は、前記第1の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第1の中心位置として算出し、前記第2の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第2の中心位置として算出して、前記第1及び前記第2の中心位置と前記予め定められた間隔とに応じて前記ロール体の前記所定方向に対する傾きを求めるようにしたこと特徴とするロール体位置計測装置。
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