JP7473858B1 - 板部材位置検出装置、板部材運搬方法及び板部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

積み重ねられた板部材のうちから吊り上げ対象である最上位の板部材の位置を正確に検出することが可能な板部材位置検出装置を提供する。積み重ねられた鋼板（板部材）のうちの最上位の鋼板をクレーン（１）で吊り上げるに際し、最上位の鋼板全体を含む積み重ねられた鋼板の画像を画像取得部（５）で取得する。そして、最上位の鋼板のテンプレート情報と画像と比較して最上位の鋼板の位置を検出することにより、板厚の小さい鋼板が積み重ねられている場合であっても、吊り上げ対象である最上位の鋼板の位置を正確に検出することができる。特に、リフマグ（２）などの吸着機構によって最上位の鋼板を吸着して吊り上げる場合に、吸着して吊り上げられている鋼板の安定性を確保することができる。

Description

本発明は、板部材位置検出装置、板部材運搬方法及び板部材の製造方法に関する。

製鉄所の厚板工場は、塊状の鋼板を所望の厚みまで圧延する圧延設備と、圧延された鋼板の出荷サイズへの切り出しや、端部のバリ取り、表面疵の手入れ、内部疵の検査などを行う精整設備と、出荷待ちの鋼板を保管する製品倉庫と、を備える。精整設備での仕掛り品の鋼板や製品倉庫での出荷待ちの鋼板は、置き場所の制約上、数枚～十数枚積み重なった状態で保管されている。鋼板の配置替えや出荷の際には、例えば電磁石式のリフティングマグネット（吸着機構、「リフマグ」ともいう）などを取り付けたクレーン（吊り上げ装置）を使用して、１枚～数枚の対象の鋼板を吊り上げて移動させる作業が行われる。

この作業を行う際には、吊り上げ対象の鋼板の位置を正確に把握する必要がある。特に、製鉄所の厚板工場では、クレーンのリフマグで１００ｍｍ以上の板厚の厚い鋼板を吸着（磁着）して吊り上げることがある。このような場合に、吊り上げ対象の鋼板の重心とリフマグの中心とがずれていると、荷重が偏って最悪鋼板を落下させるおそれがあるため、鋼板の位置、特に重心位置を正確に把握する手段が必要となる。

このような課題に対して、吊り上げ対象の鋼板の位置を検出する方法として、例えば特許文献１に記載のものがある。この先行技術では、鋼板の斜め上方からカメラによって撮像した画像を鋼板の平面画像と側面画像とに別けてそれぞれ抽出する画像処理によって、積み重ねた鋼板の形状及び重心位置を得る方法が提案されている。

特開平７－３３０２８７号公報

特許文献１の方法は、積み重ねた鋼板の段差形状を画像処理によって検出し、段差部分で切り分けて鋼板１枚ごとの設置位置を算出する方法である。しかしながら、板厚が１０ｍｍ以下程度の薄い鋼板が複数枚重なっているような状態では、上下の鋼板が一体になっているように検出され、吊り上げ対象である最上位の鋼板の位置のみを検出することが難しい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、積み重ねられた板部材のうちから吊り上げ対象である最上位の板部材の位置を正確に検出することができる板部材位置検出装置、板部材運搬方法及び板部材の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る板部材位置検出装置は、積み重ねられた板部材のうちの最上位の板部材を吊り上げ装置で吊り上げるに際し、前記最上位の板部材の位置を検出する板部材位置検出装置において、前記最上位の板部材全体を含む前記積み重ねられた板部材の画像を取得する画像取得部と、予め作成された前記最上位の板部材のテンプレート情報と前記画像とを比較することで前記最上位の板部材の位置を検出する演算部と、を備えたことを要旨とする。

また、本発明の一態様に係る板部材運搬方法は、積み重ねられた板部材のうちの最上位の板部材を吊り上げ装置の吸着機構で吸着して吊り上げ、前記最上位の板部材の荷役運搬を行う板部材運搬方法において、前記最上位の板部材全体を含む前記積み重ねられた板部材の画像を画像取得部によって取得するステップと、予め作成された前記最上位の板部材のテンプレート情報と前記画像とを比較することで前記最上位の板部材の位置を検出するステップと、検出された前記最上位の板部材の位置に基づいて前記吸着機構を位置決めした後、前記吸着機構で前記最上位の板部材を吸着し、前記吊り上げ装置によって前記最上位の板部材を吊り上げて荷役運搬を行うステップと、を備えたことを要旨とする。

また、本発明の一態様に係る板部材の製造方法は、上記板部材位置検出装置で検出された最上位の板部材の位置に基づいて前記最上位の板部材を吊り上げて荷役運搬を行う工程を含むことを要旨とする。

本発明の板部材位置検出装置、板部材運搬方法及び板部材の製造方法によれば、積み重ねられた板部材のうちから吊り上げ対象である最上位の板部材の位置を正確に検出することができる。

本発明の板部材位置検出装置、板部材運搬方法及び板部材の製造方法の一実施形態が適用されたクレーンの概略構成図である。 図１のクレーンに設けられたシステムのブロック図である。 図２の演算部のブロック図である。 図３の板部材周縁部検出部で行われる演算処理の内容の説明図である。 図３の板部材テンプレート情報作成部で作成されるテンプレート情報の説明図である。 図５のテンプレート情報の作成方法の説明図である。 図３の板部材位置算出部で行われる演算処理の内容の説明図である。 図３の板部材位置算出部で行われる演算処理の内容の説明図である。 図３の板部材位置算出部で行われる実空間重心位置の算出方法の説明図である。 実施例における板部材の配置状態の説明図である。

以下に、本発明の板部材位置検出装置、板部材運搬方法及び板部材の製造方法の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

図１は、板部材位置検出装置、板部材運搬方法及び板部材の製造方法の一実施形態を示すクレーン（吊り上げ装置）１の概略構成図である。この実施形態では、クレーン建屋内のストックヤードに積み重ねられた鋼板（板部材）Ｐのうちの最上位の鋼板Ｐをクレーン１で吊り上げて荷役運搬を行う。この実施形態のクレーン１は、電磁石式のリフマグ２を吸着機構として備え、このリフマグ２で最上位の鋼板Ｐを吸着（磁着）保持して吊り上げる。この鋼板Ｐを保持する機構としては、電磁石式のリフマグ２が望ましいが、永久磁石式のリフマグや、クランプなどの保持機構を用いることも可能である。

この実施形態のクレーン１はいわゆる天井クレーンであり、リフマグ２が吊り下げられているトロリ５１がガーダ５２上を横行し、このガーダ５２が走行レール（ランウエイ）５３上を走行するように構成されている。リフマグ２の昇降、トロリ５１の横行、ガーダ５２の走行は、図示しない駆動源や駆動機構を備えた駆動部によって実行され、各駆動部は、クレーン１の動作全般を制御する制御装置３によって駆動される。リフマグ２に関しては、図２に示すように、リフマグ２を駆動するためのリフマグ（図では吸着機構）駆動部２１を備える。そして、これらの機構の動作は、制御装置３内に設けられた演算処理装置、例えばプログラマブルロジックコントローラにロジック（プログラム）として記憶されており、図示しない上位コンピュータからの指令にしたがって自動的に鋼板Ｐの荷役運搬を行う。制御装置３内の演算処理装置は、高度な演算処理を行うことが可能な演算処理部の他に、プログラムやデータを記憶可能な記憶部、外部との入出力を司る入出力部を備えたコンピュータシステムの１つである。もちろん、オペレータが各機構を個々に操作できるようにも構成されている。また、クレーン１の構成は、上記に限定されない。

この実施形態では、後述のようにして積み重ねられた鋼板Ｐのうちの最上位の鋼板Ｐの位置を検出し、その鋼板Ｐのみをリフマグ２で吸着してクレーン１で吊り上げる。吸着に際しては、検出された鋼板Ｐの位置、より具体的には重心位置にリフマグ２の中心位置を合わせてリフマグ２を鋼板Ｐ上に降下し、その状態で電磁石を励磁して鋼板Ｐを吸着（磁着）する。これらのロジックも、前述した制御装置３内の演算処理装置、例えばプログラマブルロジックコントローラに記憶されており、板部材位置検出装置（「鋼板位置検出装置」ともいう）の演算部４から鋼板Ｐの位置（重心位置）が出力されると、それに継続して自動的に実施されるように構成されている。リフマグ２に関しては、図２に示すように、リフマグ（吸着機構）駆動部２１の駆動状態を制御するリフマグ（吸着機構）制御部３１を備える。

この実施形態では、積み重ねられた鋼板Ｐのうちの最上位の鋼板Ｐの位置（重心位置）を検出（算出）する演算部４は、クレーン１を制御する制御装置３内に組み込まれている。したがって、この演算部４も、制御装置３内の演算処理部、例えばプログラマブルロジックコントローラで行われる演算処理によって構成される。この演算部４が、積み重ねられた鋼板Ｐのうちの最上位の鋼板Ｐの位置を検出する鋼板（板部材）位置検出装置の主要部を構成している。なお、演算部４は、クレーン１の制御装置３内に構築される以外に、例えばパーソナルコンピュータなどを用いて構成してもよい。

また、この鋼板位置検出装置は、演算部４で最上位の鋼板Ｐの位置を正確に検出するために、最上位の鋼板Ｐ全体を含むストックヤード内の積み重ねられた鋼板Ｐの画像を取得する画像取得部５を備える。また、鋼板位置検出装置は、この画像取得部５と最上位の鋼板Ｐの鉛直方向の距離（鉛直距離）ｈを検出する鉛直距離検出部６を備えている。画像取得部５は、例えば４Ｋカメラ（ビデオカメラ）で構成され、このカメラを、ストックヤードに積み重ねられた全ての鋼板Ｐが写り且つリフマグ２が写り込みにくいようにストックヤードの斜め上方から鋼板Ｐが撮像されるように配置した。画像取得部５の配置は、これに限定されない。また、鉛直距離検出部６は、例えばレーザー距離計で構成され、例えば画像取得部５であるカメラと同じ高さから積み重ねられた鋼板Ｐの最上位の鋼板Ｐ（の上面）までの高さを鉛直距離ｈとして検出する。鉛直距離検出部６には、他に超音波式レーダーや３Ｄスキャナなどの周知の距離検出手段を用いることができる。

図３は、鋼板位置検出装置の演算部４のブロック図であり、各ブロックは、演算処理などによって行われる機能を表示している。すなわち、各ブロックは、演算処理のフローチャートにおける機能ステップを表す。各機能ブロックの詳細は後述する。この演算部４は、画像取得部５で取得されたストックヤード内の積み重ねられた鋼板Ｐの画像から鋼板（板部材）Ｐの周縁部を検出し、その結果から検出される板部材の情報（板部材情報）を出力する板部材周縁部検出部７を備える。板部材情報は、検出された複数の鋼板周縁部からなる複数の多角形の情報であり、画像内に設定された座標系（以下、画像内設定座標系）における各多角形の頂点座標を有する。また、この演算部４は、これから吊り上げられて荷役運搬される鋼板（板部材）Ｐの寸法情報や、画像取得部５の向きや位置（正確には画像取得部５と最上位の鋼板Ｐの相対位置）の情報を記憶している情報記憶部８を備える。これから吊り上げられる鋼板Ｐの寸法情報は、プロセスコンピュータなどの上位コンピュータからの鋼板情報によって選択される。画像取得部５の向きや位置（最上位の鋼板Ｐとの相対位置）については後段で説明する。

また、この演算部４は、検出された最上位の鋼板Ｐと画像取得部５の鉛直距離ｈと、情報記憶部８から提供される鋼板寸法情報や画像取得部位置情報と、に基づいて最上位の鋼板Ｐのテンプレート情報を作成する板部材テンプレート情報作成部９を備える。このテンプレート情報は、最上位の鋼板Ｐがどのように撮像されているか、すなわち最上位の鋼板Ｐの画像の規範となる多角形情報であり、画像内設定座標系における、その多角形の頂点座標を有する。そして、この演算部４は、板部材テンプレート情報作成部９から提供されるテンプレート情報と検出された板部材情報を比較して最上位の鋼板Ｐの位置、具体的にはその重心位置を算出する板部材位置算出部１０を備える。この例では、最上位の鋼板Ｐの重心位置は、クレーン１のリフマグ２を合わせやすいように、画像内設定座標系から実空間における座標系に変換して出力される。なお、板部材テンプレート情報作成部９は、後述するテンプレート情報の作成手順を理解しやすいように「作成」部と表しているが、各鋼板Ｐの寸法や画像取得部５との相対位置に応じて予め作成したテンプレート情報を記憶しておいてもよい。

次に、板部材周縁部検出部７で行われる演算処理の内容について図４を用いて説明する。図４ａは、画像取得部５によって取得された複数の鋼板Ｐ１～Ｐ３の画像である。鋼板Ｐの数は、便宜上、３つとした。この画像から、各鋼板Ｐ１～Ｐ３の周縁部を検出し、例えば、図４ｂに示すような多角形の線図Ｑ１～Ｑ３に変換する。鋼板Ｐ１～Ｐ３の周縁部は、画像から検出できる影や色彩が大きく変化している部分を周縁部とみなすことができる。この例では、影や色彩変化から鋼板Ｐの周縁部を検出しているが、いわゆるオブジェクト検出のための機械学習モデルを用いて機械学習させておき、それを用いて鋼板Ｐの周縁部を直接的に検出できるようにしてもよい。そして、このようにして得られた複数の多角形情報のそれぞれを図４ｃに示すように板部材情報Ｒ１～Ｒ３として抽出する。多角形の板部材情報Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ、後述するように画像内に設定された座標系における頂点座標を有する。この得られた複数の板部材情報Ｒ１～Ｒ３と最上位の鋼板Ｐ１に合わせて作成されたテンプレート情報をパターンマッチングして、何れかの板部材情報を最上位の鋼板Ｐ１のものであると特定する。

次に、板部材テンプレート情報作成部９で行われる演算処理の内容について図５、図６を用いて説明する。図５は、図４ａの積み重ね状態の鋼板Ｐに対して、この板部材テンプレート情報作成部９で作成された最上位の鋼板Ｐのテンプレート情報Ｔである。前述のように、このテンプレート情報Ｔは、画像内における最上位の鋼板Ｐの多角形（四角形）情報であり、その四角形の各頂点座標として点１（ｘ１、ｙ１）～点４（ｘ４、ｙ４）を有する。この四角形は、最上位の鋼板Ｐの寸法（縦寸法、横寸法）、最上位の鋼板Ｐが置かれる位置、最上位の鋼板Ｐ（の上面）から画像取得部５までの鉛直距離（高さ）ｈ、画像取得部（カメラ）５の向きに応じて変化する。したがって、抽出された複数の板部材情報Ｒ１～Ｒ３とパターンマッチングする際には、実際の最上位の鋼板Ｐに合わせたテンプレート情報Ｔとする必要がある。

このテンプレート情報作成手順について図６を用いて説明する。図６ａは、最上位の鋼板Ｐと画像取得部（カメラ）５の配置を示す正面図、図６ｂは、その平面図である。例えば、図６ｂの上下方向を縦方向、横方向を横方向と規定し、画像取得部（カメラ）５の縦（＝上下）方向の視野角（画角）を２θｄ、横方向の視野角を２θｗとする。また、図６ａに示すように、画像取得部（カメラ）５の視野角中心が鉛直となす角度、すなわち鉛直に対する画像取得部５の向きをθｃとする。以上は既定値である。また、取得される画像の中心を原点とし、原点に対する図の横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸と設定し、且つｘ軸の右方向を正のｘ座標、ｙ軸の上方向を正のｙ座標とする。また、最上位の鋼板Ｐの縦方向（ｙ軸方向）寸法をｂ、横方向（ｘ軸方向）寸法をａとする。これは鋼板Ｐの寸法諸元である。また、鉛直距離検出部６で検出される最上位の鋼板Ｐ（の上面）から画像取得部（カメラ）５までの鉛直距離をｈとする。これは検出値（測定値）である。また、画像取得部（カメラ）５から最上位の鋼板Ｐまでの縦方向（ｙ軸方向）距離をｄ１、原点（画像中心）から最上位の鋼板Ｐの重心位置までの横方向（ｘ軸方向）距離をｗ１とする。ここでは、距離ｄ１、ｗ１を一定値として説明するが、後述するように、これらが変数であるとして、複数の異なる距離ｄ１、ｗ１に対するテンプレート情報Ｔを予め作成し、それを記憶しておいてもよい。

図６ａに示すように、画像取得部５で撮像されると想定される最上位の鋼板Ｐにおけるｙ軸方向画像取得部側端（以下、手前側端）の鉛直方向に対する視野角をθ１、反対側端（以下、遠方端）の鉛直方向に対する視野角をθ２とすると、θ１、θ２は、下記１式及び２式で表れる。

また、画像取得部５で撮像されると想定される最上位の鋼板Ｐの遠方端のｙ座標はｔａｎ（θ２－θｃ）、手前側端のｙ座標は－ｔａｎ（θｃ－θ１）で表れる。また、図６ｂに示すように、画像取得部５で撮像されると想定される最上位の鋼板Ｐのｘ軸負方向端（以下、左端）で且つ遠方端の頂点のｘ座標は－（ａ／２－ｗ１）／（ｄ１＋ｂ）である。同様に、ｘ軸正方向端（以下、右端）で且つ遠方端の頂点のｘ座標は（ａ／２＋ｗ１）／（ｄ１＋ｂ）、左端で且つ手前側端の頂点のｘ座標は－（ａ／２－ｗ１）／ｄ１、右端で且つ手前側端の頂点のｘ座標は（ａ／２＋ｗ１）／ｄ１である。したがって、図５に示す四角形の各頂点座標、点１（ｘ１、ｙ１）～点４（ｘ４、ｙ４）は下記３式～６式で表れる。

なお、距離ｄ１、ｗ１が固定値であるということは、少なくとも該当する鋼板Ｐはほぼ同じ位置に置かれることを意味する。鋼板Ｐの置き位置が変化すると考えられる場合には、複数の異なる距離ｄ１、ｗ１についてテンプレート情報Ｔを個別に予め作成しておき、それを後述する板部材情報Ｒ１～Ｒ３とのパターンマッチングの際に用いればよい。同様に、最上位の鋼板Ｐ（の表面）から画像取得部５までの距離ｈについても複数の異なる距離ｈ毎に複数のテンプレート情報Ｔを予め作成しておき、それを板部材情報Ｒ１～Ｒ３とのパターンマッチングの際に用いればよい。また、例えば、画像取得部５が鋼板Ｐの真上に配置される場合には、視野角の中心が鉛直となす角度θｃを０、画像取得部５から最上位の鋼板Ｐまでのｙ軸方向距離ｄ１を負値として計算を行えばよい。

次に、板部材位置算出部１０で行われる演算処理の内容について図７～図９を用いて説明する。この板部材位置算出部１０では、まず抽出された板部材情報Ｒ１～Ｒ３と作成されたテンプレート情報Ｔのパターンマッチングを行う。図７は、板部材周縁部検出部７で図４ｃのように抽出された３つの板部材情報Ｒ１～Ｒ３、すなわち鋼板Ｐの多角形情報と板部材テンプレート情報作成部９で作成された図５のテンプレート情報Ｔをパターンマッチングしている概念図である。この例では、鋼板Ｐの多角形情報の図示左下の頂点をテンプレート情報Ｔの点３に合わせてパターンマッチングを行っている。例えば、図７ａの板部材情報Ｒ３とテンプレート情報Ｔのパターンマッチングでは点３の座標しか一致していない。また、図７ｂの板部材情報Ｒ２とテンプレート情報Ｔのパターンマッチングでは点１、点３、点４の座標が一致しているが、点２の座標は一致していない。これに対し、図７ｃの板部材情報Ｒ１とテンプレートＴのパターンマッチングでは全ての頂点座標がほぼ一致している。このように、この実施形態では、パターンマッチングの一致率が最も高い板部材情報、すなわち図７ｃの板部材情報Ｒ１を荷役運搬すべき最上位の鋼板Ｐとみなす。

このように最上位の鋼板Ｐとみなされる板部材情報Ｒ１が選出（特定）されたら、その板部材情報Ｒ１の重心ｇの位置を求める。圧延鋼板は、厚さ一様、材質一様であるから、鋼板Ｐの重心位置は図心と一致する。この例では、図８に示すように、四角形の対角線の交点を重心ｇとした。点１～点４の座標は既知であるから、重心座標（ｘｇ、ｙｇ）も算出することができる。このように画像内に設定される座標系の最上位の鋼板Ｐの重心座標（ｘｇ、ｙｇ）が得られたら、前述のように、リフマグ２の中心を設定するための実空間における最上位の鋼板Ｐの重心座標（Ｘｇ、Ｙｇ）に変換する。実空間における原点は、水平面内における画像取得部５の位置とする。図９ｂに示すように、視野角中心θｃに対する重心ｇの横方向（ｘ軸方向）の視野角（視野角のずれ角）をθ３とし、図９ａに示すように、縦方向（ｙ軸方向）の視野角（視野角のずれ角）をθ４とする。この視野角のずれ角θ３、θ４は、それぞれ下記７式、８式で表れる。

図９に示す幾何学関係から画像取得部５を原点とする実空間における重心座標（Ｘｇ、Ｙｇ）の各要素は下記９式、１０式で表れる。

このようにして最上位の鋼板Ｐの実空間における重心位置が得られたら、前述のようにリフマグ２の中心を鋼板Ｐの重心に合わせてからリフマグ２を鋼板Ｐ上に降下する。そして、その状態でリフマグ２に通電して最上位の鋼板Ｐを磁着し、その状態で最上位の鋼板Ｐをクレーン１で吊り上げて荷役運搬を行う。

このように、この実施形態では、積み重ねられた鋼板（板部材）Ｐのうちの最上位の鋼板Ｐをクレーン１で吊り上げるに際し、最上位の鋼板Ｐ全体を含む積み重ねられた鋼板Ｐの画像を取得する。そして、最上位の鋼板Ｐのテンプレート情報Ｔと画像を比較して最上位の鋼板Ｐの位置を検出することにより、板厚の小さい鋼板Ｐが積み重ねられている場合であっても、吊り上げ対象である最上位の鋼板Ｐの位置を正確に検出することができる。特に、リフマグ２などの吸着機構によって最上位の鋼板Ｐを吸着して吊り上げる場合に、吸着して吊り上げられている鋼板Ｐの安定性を確保することができる。

また、最上位の鋼板Ｐと画像取得部５との鉛直距離ｈを検出し、この鉛直距離ｈ、最上位の鋼板Ｐの寸法情報、及び画像取得部５の位置情報に基づいてテンプレート情報Ｔを作成する。これにより、撮像される最上位の鋼板Ｐの画像の規範となる適正なテンプレート情報Ｔを取得することができ、その結果、最上位の鋼板Ｐの位置をより一層正確に検出することが可能となる。

また、積み重ねられた鋼板Ｐの画像から最上位の鋼板Ｐの周縁部を検出して板部材情報Ｒ１～Ｒ３を作成する場合に、板部材情報Ｒ１～Ｒ３とテンプレート情報Ｔとを比較して最上位の板部材の位置を算出する。これにより、特に板厚の小さい鋼板Ｐが積み重ねられている場合であっても、吊り上げ対象である最上位の鋼板Ｐの位置を正確に検出することができる。特に、複数の板部材情報Ｒ１～Ｒ３が存在する場合、それらの板部材情報Ｒ１～Ｒ３とテンプレート情報Ｔを比較して一致率が高い板部材情報から最上位の鋼板Ｐの位置を算出することにより、最上位の鋼板Ｐの位置をより一層正確に検出することが可能となる。

また、最上位の鋼板Ｐと画像取得部５との鉛直距離ｈを検出し、この鉛直距離ｈに基づいて最上位の鋼板Ｐの実空間における重心ｇの位置を算出することにより、リフマグ２の中心を最上位の鋼板Ｐの重心ｇに合わせやすい。

本発明の板部材位置検出装置、板部材運搬方法及び板部材の製造方法の評価を行うために以下の試験を行った。画像取得部（カメラ）５には、約１０００万画素（３６４８×２７３６）の４Ｋカメラを用いた。また、横寸法１．４ｍ、縦寸法２．１ｍの大きさの種々の板厚の鋼板Ｐ１～Ｐ３を準備し、図１０に示すように３枚重ねておくものとした。最上位の鋼板Ｐ１（の表面）から画像取得部５までの鉛直距離ｈは４．９４ｍ、最上位の鋼板Ｐ１と画像取得部５の縦方向距離ｄ１は０．８ｍ、最上位の鋼板Ｐ１の重心と原点（視野角中心）の横方向距離ｗ１は０．２ｍとした。その他の条件を表１に示す。

本発明の実施例は、上記実施形態（図３）の鋼板位置検出装置によるものとし、比較例は、図３の板部材周縁部検出部７によって検出された板部材をそのまま最上位の鋼板Ｐ１とみなすものとした。すなわち、実施例の鋼板位置検出装置では、表１の条件にしたがって作成されたテンプレート情報Ｔを検出された板部材情報Ｒ１～Ｒ３とパターンマッチングを行って最上位の鋼板Ｐ１を特定する。まず、板厚ｔ２０の鋼板３枚を図１０のように積み重ねて最上位の鋼板Ｐ１の重心位置を実施例及び比較例の鋼板位置検出装置で算出した。実施例の算出結果を表２に示す。表から明らかなように、最上位の鋼板Ｐ１の重心位置を高精度に検出することができている。

また、比較例の鋼板位置検出装置による算出結果を表３に示す。表から明らかなように、比較例の鋼板位置検出装置でも最上位の鋼板Ｐ１の重心位置を高精度に検出することができている。

次に、板厚ｔ２０、ｔ１０、ｔ５の鋼板３枚を下から順に図１０のように積み重ねて最上位の鋼板Ｐ１の重心位置を実施例及び比較例の鋼板位置検出装置で算出した。すなわち、最上位の鋼板Ｐ１の板厚はｔ５である。実施例の算出結果を表４に示す。表から明らかなように、最上位の鋼板Ｐ１の重心位置を高精度に検出することができている。

また、比較例の鋼板位置検出装置による算出結果を表５に示す。表から明らかなように、比較例の鋼板位置検出装置では、最上位の鋼板Ｐ１の重心位置を高精度に検出することができない。

前述のように、画像内では重ね合わせた鋼板Ｐの影や色彩変化で鋼板Ｐの周縁部を検出しているので、鋼板Ｐの厚さが小さい、例えば板厚が１０ｍｍ以下であると、影や色彩変化を判定しにくく、その結果、薄い鋼板Ｐの周縁部を検出できないおそれがある。すると、最上位の鋼板Ｐ１とそれより下方に重なっている鋼板Ｐ２、Ｐ３を１つの鋼板と誤認識し、その結果、最上位の鋼板Ｐ１の位置を正しく検出することができない。すなわち、比較例の鋼板位置検出装置では、最上位の鋼板Ｐ１をそれより下方に積み重ねられた鋼板Ｐ２、Ｐ３と区別して検出することができず、その結果、最上位の鋼板Ｐ１を特定することができない。これに対し、実施例の鋼板位置検出装置では、最上位の鋼板Ｐ１の諸元や鋼板の設置条件に合わせてテンプレート情報Ｔが作成される。そして、作成されたテンプレート情報Ｔと板部材情報Ｒ１～Ｒ３をパターンマッチングすることにより最上位の鋼板Ｐ１を正確に特定することができていることが分かる。

以上、実施形態に係る板部材位置検出装置、板部材運搬方法及び板部材の製造方法について説明したが、本件発明は、上記実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、本件発明の要旨の範囲内で種々変更が可能である。例えば、上記実施形態では、画像内に座標系を設定し、その座標系で鋼板Ｐの画像を幾何学的に考察したが、例えば、実空間に設定した座標系で鋼板Ｐがどの位置にあるかを考察するようにしてもよい。同様に、撮像された鋼板Ｐの画像を解析するために周知のあらゆる手法を用いることが可能である。

１ クレーン（吊り上げ装置）
２ リフマグ（吸着機構）
３ 制御装置
４ 演算部
５ 画像取得部
６ 鉛直距離検出部
７ 板部材周縁部検出部
８ 情報記憶部
９ 板部材テンプレート情報作成部
１０ 板部材位置算出部

Claims (6)

1. 積み重ねられた板部材のうちの最上位の板部材を吊り上げ装置で吊り上げるに際し、前記最上位の板部材の位置を検出する板部材位置検出装置において、
   前記最上位の板部材全体を含む前記積み重ねられた板部材の画像を取得する画像取得部と、
   前記最上位の板部材と前記画像取得部との鉛直方向の距離を鉛直距離として検出する鉛直距離検出部と、
   予め作成された前記最上位の板部材のテンプレート情報と前記画像とを比較することで前記最上位の板部材の位置を検出する演算部と、を備え、
   前記演算部は、前記鉛直距離、前記最上位の板部材の寸法情報、及び前記画像取得部の位置情報に基づいて前記テンプレート情報を作成する板部材テンプレート情報作成部を有することを特徴とする板部材位置検出装置。
2. 前記演算部は、前記画像から前記最上位の板部材の周縁部を検出して板部材情報を作成する板部材周縁部検出部と、前記板部材情報と前記テンプレート情報とを比較して前記最上位の板部材の位置を算出する板部材位置算出部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の板部材位置検出装置。
3. 前記板部材周縁部検出部は、前記最上位の板部材の板部材情報を含む前記積み重ねられた板部材の複数の板部材情報を作成し、前記板部材位置算出部は、前記複数の板部材情報と前記テンプレート情報とを比較して前記テンプレート情報と一致率が高い前記板部材情報に基づいて前記最上位の板部材の位置を算出する請求項２に記載の板部材位置検出装置。
4. 前記板部材位置算出部は、前記鉛直距離に基づいて前記最上位の板部材の実空間における重心の位置を算出することを特徴とする請求項３に記載の板部材位置検出装置。
5. 積み重ねられた板部材のうちの最上位の板部材を吊り上げ装置の吸着機構で吸着して吊り上げ、前記最上位の板部材の荷役運搬を行う板部材運搬方法において、
   前記最上位の板部材全体を含む前記積み重ねられた板部材の画像を画像取得部によって取得するステップと、
   予め作成された前記最上位の板部材のテンプレート情報と前記画像とを比較することで前記最上位の板部材の位置を検出するステップと、
   検出された前記最上位の板部材の位置に基づいて前記吸着機構を位置決めした後、前記吸着機構で前記最上位の板部材を吸着し、前記吊り上げ装置によって前記最上位の板部材を吊り上げて荷役運搬を行うステップと、を備え、
   前記最上位の板部材と前記画像取得部との鉛直方向の距離を鉛直距離として検出するステップを有し、
   前記最上位の位置を検出するステップは、前記鉛直距離、前記最上位の板部材の寸法情報、及び前記画像取得部の位置情報に基づいて前記テンプレート情報を作成するステップを有することを特徴とする板部材運搬方法。
6. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の板部材位置検出装置で検出された最上位の板部材の位置に基づいて前記最上位の板部材を吊り上げて荷役運搬を行う工程を含む、板部材の製造方法。

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