JPH06567B2 - 原料ヤードの管理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、製鉄所やセメント工場等の、広い面積の原料
ヤードに、鉱石やコークスあるいは石灰石等の各種原料
が、銘柄毎に山積みにして貯蔵されている原料ヤードの
管理装置に係り、特に原料の在庫量、設置位置等を管理
するのに好適な原料ヤードの管理装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に製鉄所やセメント工場においては、鉱石等の各種
原料を銘柄毎に広い面積のヤード内に積付けることで、
一時的に保管している。保管された各種原料は整粒工
程、オアベッティング工程等にて粒度成分を調整された
のち、次のプロセスへ供給される。この間、ヤード内で
積付け、払い出しの作業が何度が行われながら原料がヤ
ード内を輸送される。この原料の積付け、払い出し作業
を効率的に行うことは、原料輸送を効率的に行うことへ
とつながる。即ち、広さに限りのあるヤード内の原料配
置、体積、重量等を銘柄毎に把握することは、効率的な
原料積付け、払い出し作業計画を作成するうえで必要で
ある。

このヤード内の原料配置、体積、重量等を計測する従来
例として、種々のものが提案、実施されており、その一
つに作業員がヤード内の原料積付け山の位置、長さ、
幅、高さ、形等を原料積付け山の近辺にて三角測量等に
より測定する方法が存在する。この従来例では、原料積
付け山の測定精度が高いという利点がある反面、多数の
原料積付け山をすべて精度良く測定しようとすると、多
大な労力と時間が必要であった。

そこで、ＢＣ等搬送機械上を輸送される原料を銘柄毎に
トラッキングし、原料積付け山に積付け、払い出される
原料の量の収支計算を行うことにより、上記原料ヤード
内の原料の重量等を計測する従来例が存在する。この従
来例では自動的に原料積付け山の重量等を測定すること
ができる反面、複数の計量装置が必要であり、かつ複雑
な処理及び高価なデータ処理装置が必要とされる。

そこで、原料積付け山の近辺に標識を設置し、原料ヤー
ド上空に設置したテレビカメラによって得られる画像か
ら原料積付け山の長さ、幅、高さ等を推定して、上記原
料積付け山の重量等を計測する従来例が存在する（特公
昭60−58134号）。この従来例では、少ない労力でかつ
多数の計量装置等を必要とすることなく、計測が可能と
なっているが、標識は広い面積の原料ヤードに数多く必
要であり、またその標識を保守していかなければならな
い。

その他の従来例として、画像処理部を有し、テレビカメ
ラによって得られた原料積付け山の二次元座標を三次元
座標に変換し、演算処理部においてこの三次元座標であ
らわした原料積付け山形状より、原料積付け山の体積、
重量等を求める従来例も存在していた。この従来例によ
れば、テレビカメラによって得られた原料積付け山の二
次元画像から直接原料積付け山の体積等を求めることが
できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この二次元画像から三次元座標に変換して原料
積付け山の体積等を求める従来例では、テレビカメラに
よって得られた原料積付け山の画像を直接三次元座標に
変換しようとすると、多大なパラメータの入力及び膨大
な量の計算が必要となり、長い処理時間を必要とするば
かりでなく、高価なデータ処理装置が必要であるという
問題点が存在していた。

本発明は、このような問題点を解決するために、高価な
データ処理装置等を用いることなく、少ない処理時間で
原料積付け山の設置位置、在庫量等を管理することので
きる原料ヤード管理装置を提供することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、各種原料が銘柄毎
に山積みにして貯蔵されている原料ヤード内の、当該原
料積付け山を撮像できるテレビカメラと、該テレビカメ
ラを操作可能なカメラ制御手段と、前記テレビカメラに
よって得られた前記原料積付け山画像の二次元座標を三
次元座標に変換する画像処理手段と、該三次元座標から
前記原料積付け山の在庫量を演算する演算手段等を備え
た原料ヤードの管理装置において、前記画像処理手段
は、原料の積付け、払い出しにより変化する原料積付け
山の種々の形状のパターンが登録されてなる登録手段
と、前記テレビカメラにより得られた前記原料積付け山
画像の形状と一致する原料積付け山の形状パターンを、
前記登録手段より抽出する抽出手段と、該抽出手段にお
いて抽出された原料積付け山形状の各種データおよび前
記テレビカメラ制御手段の操作量に基づいて、前記テレ
ビカメラにより得られた原料積付け山形状の二次元座標
を三次元座標に変換する変換手段と、からなることを特
徴とする原料ヤードの管理装置である。

〔作用〕

上記本発明において、登録手段では、原料の積付け、払
い出しにより変化する原料積付け山の種々の形状のパタ
ーンが予め登録されている。上記抽出手段では、上記テ
レビカメラにより得られた原料積付け山形状と登録手段
に登録された原料積付け形状山パターンとを比較するこ
とにより、テレビカメラにより得られた原料積付け山形
状と一致する原料積付け山形状パターンを抽出する。

上記変換手段では、抽出された原料積付け山形状パター
ンの各種データ及びテレビカメラの操作量に基づいて、
テレビカメラにより得られた原料積付け山形状の二次元
座標を三次元座標に変換する。

このようにテレビカメラにより得られた原料積付け山形
状を予め登録されている原料積付け山形状パターンに基
づいて三次元座標に変換することができるため、原料積
付け山形状の二次元座標を直接三次元座標に変換する場
合と比べて入力するパラメータが少なくてすむために処
理時間を短縮することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る原料ヤード管理装置の一実施例を、
添付図面に従って詳説する。

第１図は、その一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

第１図において、広い面積の原料ヤード内には各種原料
が銘柄毎に山積みにして貯蔵されている。原料積付け山
は、第１図に示すように、各種の形状からなり、三角
形、三角台、円錐形、三角錐状等各種の形状が存在す
る。

一方、原料ヤード全域を監視することのできる２００ｍ
の焼結集合煙突上にはＩＴＶカメラ２が設置されてい
る。このＩＴＶカメラ２は原料積付け山を撮像すること
ができ、カメラ２からの画像情報は、マイクロ波Ｓ₁等
の媒体を介した後カメラ制御部３に入力される。このカ
メラ制御部３は、カメラ俯仰角、旋回角、ズーム（望
遠、広角）位置等を制御して、カメラ２の動作を制御す
るものである。

上記カメラ制御部３には、画像処理部４が接続されてお
り、この画像処理部４は、カメラ２によって得られた原
料積付け山の形状の二次元座標を三次元座標へ変換する
処理を行う。この画像処理部４には、ＩＴＶモニタ８と
演算処理部５が接続されている。ＩＴＶモニタ８は、カ
メラ２によって得られた画像を写し出すためのものであ
る。一方、演算処理部５は、各種の演算が行われるもの
であり、カメラ２によって得られた原料積付け山の変換
された三次元座標から体積を計算し、次いで、原料銘柄
毎の比重情報から原料積付け山の貯蔵量を演算するもの
である。

上記演算処理部５には、プリンタ６が接続されており、
プリンタ６では、原料積付け山の貯蔵量、座標位置形状
等が印刷されるものである。なお、７はＩＴＶモニタ８
に接続されたマウスである。

上記第１図で示した画像処理部は、例えば第２図の如く
構成されている。第２図は、画像処理部の構成を示すブ
ロック図である。

即ち、画像処理部４は、形状抽出部９と積付けパターン
処理部１０と、三次元座標変換部１２と、銘柄検索部１
１とから構成されている。

上記形状抽出部は、カメラ２によって得られた原料積付
け山形状の画像から、二次元の形状データを抽出し、こ
のデータを積付けパターン処理部１０と三次元座標変換
部１２に出力する。又、カメラ制御３からの画像信号Ｓ
₁を取り込み、モニタ８に原料積付け山の画像を表示す
る。

次に、積付けパターン処理部について述べる。

原料の積付け又は払い出しにより、原料積付け山の形状
が変化する。即ち、第１図に示すように、原料の払い出
しにより、その部分の原料積付け山の形状が変化する
（１Ａ）。積付けパターン処理部１０には、このように
変化した三次元積付け形状のパターンのデータのすべて
が事前に登録されている。この登録は、原料積付け山の
底辺と稜線との結合点及び結合点と結合点とのつながり
のデータが二次元画像に変換して登録されることにより
行われている。

更に、積付けパターン処理部１０は、テレビカメラ２に
よって得られた原料積付け山の形状が山形状データ、各
結合点を結ぶ線分のつながりから二次元画像に変換して
登録されたどのパターンデータに一致するかを検索する
ものである。

上記三次元座標変換部は、積付けパターン処理部１０で
抽出されたパターンデータ及びカメラ制御部３からのカ
メラ俯仰角、旋回角、ズーム位置等の操査量、更に原料
積付け山の安息角をもとにカメラ２によって得られた原
料積付け山形状を三次元座標に変換するものである。

さらに、上記銘柄検索部１１は、原料銘柄毎の安息角を
検索するものである。

次に、上記本実施例の動作を、第３図に示すフローチャ
ートに基づいて説明する。

まず、ステップでは、形状抽出部９は、カメラ制御部
３からカメラ２によって得られた原料積付け山の画像信
号Ｓ₁を読み込む。又、この形状抽出部９では、画面情
報を積分処理により画面よりノイズを除去し、その後フ
リーズ処理により画面を固定させることにより、モニタ
８に原料積付け山画像を表示する。

次いで、ステップに移行し、積付けパターン処理部１
０及び三次元座標変換部１２は、カメラ制御部３より、
カメラ俯仰角、旋回角、ズーム位置等の操作信号を読み
込む。

次いで、ステップに移行し、形状抽出部９では、カメ
ラ２によって得られた原料積付け山の画像から二次元の
形状データが抽出される。原料積付け山の画像の明暗変
化の微分等によりエッジ強調を行い、形状の輪郭部分を
強調し、このエッジ強調を行った画像を二値化して輪郭
と他の部分の区別を行うことで、原料積付け山の形状を
抽出する。なお、この二値化処理は、ヤード背景と原料
積付け山の色調が同一の場合、難解なため、ＩＴＶモニ
ラ８では、マウス７等のポインティングデバイスにより
手動入力支援を受けられるようにもなっている。

次いで、ステップに移行し、上記二次元形状データ
が、形状抽出部９から積付けパターン処理部１０及び三
次元座標変換部１２に出力される。

次いで、ステップに移行し、積付けパターン処理部１
０において、上記形状抽出部９で抽出された二次元形状
データと一致する原料積付け山の予め登録された形状パ
ターンデータを抽出する。この処理は第４図に示すサブ
ルーチンに従って実行される。

先ず、第４図のステップａでは、積付けパターン処理
部１０は、上記形状抽出部９で抽出された原料積付け山
の二次元の形状データを読み込む。

次いで、ステップｂに移行し、ステップａで得られ
た二次元形状を、底辺と稜線からなる線分の組合せに分
解し、線分の結合点とその結合の仕方を求める。

次いで、ステップｃに移行し、積付けパターン処理部
１０に予め登録されている原料積付け山の三次元積付け
形状パターンを取り出す。

次いで、ステップｄに移行し、前記第３図のステップ
で読み込まれたカメラ操作信号Ｓ₂のカメラ俯仰角、
旋回角、ズーム位置に基づいて回転、移動等の処理を行
い、ＩＴＶモニタ８画面に写し出すことができる二次元
画像に変換する。

次いで、ステツプｅに移行し、上記ステツプｄで得
られた変換されたデータから、陰線部分に関するデータ
を消去する。この結果、第５図(b)に示すように、第５
図(a)に示す二次元画像から陰線部分が消去された画像
に相当する形状データが抽出される。

次いで、ステップｆに移行し、上記ステップａで得
られた、カメラ２により得られた原料積付け山の二次元
形状データと、ステップｅで得られた積付けパターン
データとが、線分結合点（第５図(b)６０）と結合点と
結合点との結合の仕方において比較する。この比較の結
果、一致する場合はステップｇに移行し、一致したパ
ターンデータを積付けパターン処理部１０から抽出す
る。

一方、ステップｆにおいてパターンデータと形状抽出
部９から取り込まれた取り込みデータとが一致しない場
合は、前記ステップｃに移行し、一致するパターンデ
ータを見つけ出すまで、上記ステップｃからｅの処
理が繰り返される。

上記ステップｇの処理では、一致するパターンデータ
を抽出した後、このデータを三次元座標変換部１２に出
力する。次いで、前記第３図に示すプログラムに復帰す
る。

第３図のステップでは、第４図のステップｄで変換
されたパターンデータと変換される前のパターンデータ
が、三次元座標変換部１２において読み込まれる。

次いで、ステップに移行し、三次元座標変換部１２で
は、形状抽出部９により得られた原料積付け山の二次元
の形状データから、原料積付け山の形状の三次元座標を
演算する。このステップにおける処理は、第６図に示
すサブルーチンによって行われる。

第６図のステップａでは、三次元座標変換部１２にお
いて、第４図のステップｄで変換された積付けパター
ンデータのなかの底辺データを取り出す。

次いでステップｂに移行し、ステップａで取り出さ
れた底辺データに従って、前記形状抽出部９で得られた
原料積付け山の形状データの中から底辺部分のデータを
取り出す。

次いでステップｃに移行し、ステップｂで得られた
底辺部分に陰線を付加する。

次いでステップｄに移行し、ステップｂ，ｃで得ら
れた底辺部分の三次元座標を演算する。この三次元座標
の演算は、第７図の概念図に示すようにして行われる。

第７図において、θ₁はカメラ２の旋回角を示し、θ₂は
その俯仰角を示す。１３は、カメラ２の視点を示し、１
６はズーム距離αを示す。１８は、ＩＴＶモニタ８のＩ
ＴＶ画像を示し、１９はＩＴＶモニタにおける座標を示
す。２０はＩＴＶ画像１８上の点Ａの絶対座標における
投影点である。

第７図に示すように、ＩＴＶ画像１８内の底辺の一点
（Ａ）の座標（ｘ₁，ｙ₁）は、ＩＴＶカメラ視点１３か
ら見た場合に、絶対座標（Ｘ_w，ｙ_w，Ｚ_w）上の投影点
２０（Ｘ₁，Ｙ₁）に相当する。従って、後述する(1)か
ら(3)の形で表わされる関数により、ＩＴＶ画像１８内
の底辺座標（ｘ，ｙ）は、絶対座標（Ｘ_w，Ｙ_w，Ｚ_w）
に変換される。

Ｘ_w＝Ｆ₁（ｘ，ｙ，θ₁，θ₂，α，Ｘ₀，Ｙ₀，Ｚ₀）…
(1) Ｙ_w＝Ｆ₂（ｘ，ｙ，θ₁，θ₂，α，Ｘ₀，Ｙ₀，Ｚ₀）…
(2) Ｚ_w＝０ …(3) 上記式において、Ｘ₀，Ｙ₀，Ｚ₀はＩＴＶカメラ２が設
置された絶対座標位置を示す。又、Ｚ_wが０としたの
は、カメラ２によって得られた原料積付け山の底辺部分
は、絶対値において高さが０であるからである。

次に、第６図のステップｅに移行する。

三次元座標変換部１２は、ＩＴＶモニタ８より操作者に
より入力された銘柄名に従い、銘柄検索部１１で検索し
た安息角を読み込む。

次いで、第６図のステップｆに移行する。このステッ
プｆでは、ステップｄで計算された底辺部分の三次
元座標及び、ステップｅで読み込まれた安息角（θ）
から、稜線部分の絶対座標を演算する。即ち、ステップ
ｄで演算された三次元座標から、原料積付け山の底辺
の形はＹ_w＝Ｇ（Ｘ_w）の形の関数で表すことができる。
次いで、この関数Ｇの接線ベクトルと垂直且つＺ_w面と
各θをなす線群を描き、この線群の交点群を原料積付け
山の稜線部分とした。

次いで、ステップｇに移行する。このステップでは、
ステップｆで得られた稜線の座標及び積付けパターン
処理部１０で予め登録されているパターンデータの稜線
の座標等を比較することにより、稜線の結合の仕方につ
いて、両者が一致するか否かが判断される。この判断
は、前記第４図の処理により抽出された形状パターンが
正しいか否かの判定を行うためのものである。

上記ステップｇで両方のデータが一致する場合はステ
ップｈに移行する。このステップｈでは、ステップ
ｄで得られた底辺部分の三次元座標とステップｆで
得られた稜線部分の三次元座標と、更にカメラ２の旋回
角、俯仰角、ズーム位置、カメラの絶対位置より、ＩＴ
Ｖモニタ８に画像として写し出される二次元の形に変換
する。

次いで、ステップｉに移行し、ステップｈで得られ
た画像と前記テレビカメラ２によって得られ、形状抽出
部９で得られてＩＴＶモニタ８に写し出された画像と一
致するか否かが判定される。一致する場合は第３図に示
すメインプログラムに復帰する。

第６図のステップｇにおいて、ステップｆで得られ
た稜線のデータと、積付けパターン処理部１０で予め登
録された形状パターンの稜線のデータとが一致しない場
合は、ステップｊに移行する。

このステップｊでは、ステップｇにおいて両方のデ
ータが一致せず、ステップｆに得られた稜線のデータ
又は予め積付けパターン処理部１０において登録された
原料積付け山の稜線のパターンデータが誤っている可能
性が高いため、三次元座標変換部１２は異常信号を出力
し、ＩＴＶモニタ８にデータに誤りがあることを表示す
る。

次いでステップｋに移行する。前記三次元座標変換部
では、ステップｊで異常表示が行われた場合に、安息
角θ又は積付けパターン処理部１０へ登録されたパター
ンデータのいずれかを変更できる切換手段が設けられい
る。

ステップｌでは、ステップｋの切換信号を読み込み
安息角θの変更か又はパターンデータの変更かが判定さ
れる。

ステップｌにおいて、安息角を変更すると判定された
場合は、訂正された新たな安息角を銘柄検索部１１に設
定し、前記ステップｅに戻り、この訂正された安息角
が読み込まれ、次いでステップｆの処理が行われる。

前記ステップｌにおいて積付けパターン処理部１０に
おいて登録されたパターンデータを変更すると判定され
た場合には、ステップｍに移行する。

このステップｍでは、三次元座標変換部１２が積付け
パターン処理部１０から、変更後の積付けパターンデー
タを読み込んで、上記ステップａに移行する。

前記ステップｉにおいて、モニタ８に表示された画像
と、ステップｈで得られた画像とが一致しない場合に
も上記ステップｊに移行する。

なお、上記ステップｋ及びｌにおいて、安息角が変
更されるのは、安息角は一応銘柄毎に定まっているが、
ある一定の範囲を有するものであるために、安息角を変
更することにより、上記演算を再度行うものである。
又、ステップｍにおいて、登録された形状パターンを
変更するのは、パターンデータの設定自体に誤りがある
場合もあるためである。

なお、ステップｉにおいて、画像が一致するか否かの
判断を行うのは、ステップｄ及びステップｆで得ら
れた、カメラ２からの原料積付け山の形状の三次元デー
タが正しいか否かの判定を行うためのものである。

第３図のステップで得られた原料積付け山の三次元座
標データは、演算処理部５に出力され、ステップに移
行する。このステップでは、ステップで得られた三
次元座標、積付けパターン処理部１０で登録された原料
積付け山のパターンデータ、とに従って、原料積付け山
形状のパターン毎に設定されている体積計算方法に従っ
てステップで得られた三次元座標の体積計算を行う。
そして、演算処理部５は、銘柄検索部１１に登録されて
いる銘柄毎の比重情報を読み込み、演算された体積とこ
の比重等をかけあわせることで、原料積付け山の重量即
ち貯蔵量を演算する。更に、ステップで得られた三次
元座標から、原料積付け山の平面図を作成する。

次いで、ステップに移行し、第８図に示す如く、カメ
ラ２によつて得られた画像の平面図、銘柄、体積、重量
をプリンタに表示する。第８図において、１０はヤード
内の平面座標であり、１１は銘柄名であり、１２は原料
積付け山体積であり、１３は原料積付け山重量である。

次いで、ステップ に移行し、制御終了か否かが判定される。

以上説明したように上記本実施例によれば、ヤード内に
存在する原料積付け山の二次元画像を、少ないパラメー
タの入力で、三次元座標に変換することができる。従っ
て、ヤード内に存在する原料積付け山の在庫量の管理
を、正確かつ迅速に行うことができるとともに、ヤード
内に存在する原料積付け山の位置もわかるために、ヤー
ド内の空所を管理することもできる。

なお、上記実施例ではテレビカメラ２が一台である実施
例について説明したが、必要に応じて複数のテレビカメ
ラを設置することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、原料の積付け又は
払い出しによって変化する原料積付け山の種々の形状
を、予めパターンデータとして登録し、この登録された
データを用いて、テレビカメラによって得られた原料積
付け山形状を三次元座標に変換することができるため
に、原料積付け山形状を直接三次元座標に変換する場合
に比べて少ないパラメータの入力ですむため、高価且つ
複数の処理装置を必要とすることなく、原料積付け山の
在庫量等の管理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック構成図、第２図
は画像処理部の構成を示すブロック構成図、第３図は第
１図で示す実施例の動作を示すフローチャート、第４図
は第３図のフローチャートのサブルーチンを示すフロー
チャート、第５図は積付けパターン処理部において登録
された三次元データを、二次元に変換して得られた原料
積付け山の斜視図、第６図は第３図のフローチャートの
サブルーチンを示すフローチャート、第７図はテレビカ
メラによって得られた原料積付け山の二次元座標を三次
元座標に変換する概念図、第８図はプリンタの出力例を
示す平面図である。 図中１はヤード内積付け山を示し、２はＩＴＶカメラを
示し、３はカメラ制御部を示し、４は画像処理部を示
し、５は演算処理部を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各種原料が銘柄毎に山積みにして貯蔵され
   ている原料ヤード内の、当該原料積付け山を撮像できる
   テレビカメラと、該テレビカメラを操作可能なカメラ制
   御手段と、前記テレビカメラによって得られた前記原料
   積付け山画像の二次元座標を三次元座標に変換する画像
   処理手段と、該三次元座標から前記原料積付け山の在庫
   量を演算する演算手段とを備えた原料ヤードの管理装置
   において、 前記画像処理手段は、 原料の積付け、払い出しにより変化する原料積付け山の
   種々の形状のパターンが登録されてなる登録手段と、前
   記テレビカメラにより得られた前記原料積付け山画像の
   形状と一致する原料積付け山の形状パターンを、前記登
   録手段より抽出する抽出手段と、該抽出手段において抽
   出された原料積付け山形状の各種データおよび前記テレ
   ビカメラ制御手段の操作量に基づいて、前記テレビカメ
   ラにより得られた原料積付け山形状の二次元座標を三次
   元座標に変換する変換手段と、 からなることを特徴とする原料ヤードの管理装置。