JPH07330286A - トングの掴み状況監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トングを用いて吊り荷を吊り下げるときトン
グの吊り荷に対する掴み状況を明確に把握し、作業の安
全性及び自動化への信頼性を向上させること。 【構成】 トングによる吊り荷の拘束点付近の位置レベ
ルを指示するマーカーと、吊り荷の上面のプロフィルに
応じてレベルを代えて吊り荷の変形量を自身の変位とし
て表示するな複数のマーカーとを備え、これらのマーカ
ーを撮像して画像処理系に入力し、これらのマーカーの
それぞれの位置関係を演算処理することによって、吊り
荷に対するトングの掛り具合を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば製鋼工程での
スラブの搬送用のクレーンに備えるトングに係り、特に
スラブに対するトングの掴み動作及び吊り荷の移動動作
が正常に行われているかどうかを監視する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】均熱炉で均熱処理した後のスラブの搬出
には、ソーキングピットクレーン等の搬出設備が利用さ
れる。この設備は、天井走行クレーンにトングを吊り下
げ、トングの開閉動作によってスラブの幅方向の両端を
拘束してこのスラブを吊り上げて搬送するというもので
ある。

【０００３】このようにトングを利用してスラブを挟ん
で吊り上げる方式では、搬送過程での脱落や吊り上げ姿
勢の不良を防止する点等から、トングによるスラブの拘
束状況を知ることが重要である。

【０００４】この状況把握の手段として、従来ではトン
グの拘束力が作用しているかどうかをロードセルによっ
て検出し、これによって検出された拘束力の大きさを予
め算定した基準値と比較演算すること等によって、適正
又は不適正を数値的に判別するというものがある。

【０００５】また、この他にも、たとえば特開昭６１−
３０１９２号公報に記載されているように、移動物体に
マーカーを取り付けておき、このマーカーの動きを光学
的に連続して検出し、その画像データを処理することに
よって移動物体の運動を検出していく方法等も適用でき
る。すなわち、スラブ搬出の場合では、トングの適切な
位置にマーカーを取り付けておき、搬出するスラブの仕
様に対応するトングの移動軌跡を予めデータとして準備
したものと比較した画像データ処理によって、トングの
移動を追跡する操作を行ない、この移動が先の移動軌跡
と対応又は非対応を判別して作動状況を知ることができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ロードセルを用いるものでは、トングに作用する荷重の
みを媒体とする情報でしかない。このため、スラブを吊
り上げてしまったときの荷重が検出されれば、正常なト
ングの掴み動作として判断され、たとえばスラブの片側
だけを掴んで吊り上げたときのようなバランスの異常は
判別できない。

【０００７】また、このような問題に対して、トングの
スラブに対する掴み状態をカメラで撮影し、画像処理に
よって適正であるかどうかを判別することはできる。と
ころが、スラブ等のように光に対する反射率が低いと、
そのエッジ部分とトングとの間の位置関係が明瞭に把握
し難く、万全な対策とは言えない。

【０００８】更に、後者のマーカーを利用して光学的な
操作によってトングの状況を判別する方法では、トング
自身の移動の軌跡は明瞭に把握できる。しかしながら、
スラブに対してトングが適正に掴み動作しているかにつ
いては、マーカーがトングの移動のみの指標に過ぎない
ので判別することは不可能である。

【０００９】このように、トングを用いたスラブの搬送
作業では、トング自身がどのような状況でスラブを掴ん
でいるかを正確に知ることはできない。したがって、作
業の安全性や信頼性に欠ける点があり、全自動化への障
害ともなっている。

【００１０】本発明において解決すべき課題は、トング
を用いて吊り荷を吊り下げるときトングの吊り荷に対す
る掴み状況を明確に把握し、作業の安全性及び自動化へ
の信頼性を向上させることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、トングクレー
ンのトングによって吊り荷を掴む際に前記トングと吊り
荷との間の掴み状況を監視する方法であって、前記トン
グによる前記吊り荷の拘束点付近の位置レベルを指示す
るマーカーと、前記吊り荷の上面のプロフィルに応じて
レベルを可変とし且つ前記吊り荷の変形量を自身の変位
として表示可能な複数のマーカーとを備え、これらのマ
ーカーを撮像して画像処理系に入力し、これらのマーカ
ーのそれぞれの位置関係を演算処理することによって、
前記吊り荷に対するトングの掛り具合及び吊り荷の移動
軌跡を判別することを特徴とする。

【００１２】

【作用】トングによる吊り荷の拘束点付近のレベルを指
示するマーカーに対して、吊り荷の上面のプロフィルに
合わせて複数点のレベルを指示するマーカーの一つを拘
束点付近を指示するマーカーの鉛直線上に位置させるよ
うにすれば、これらのマーカーのレベル差によって、吊
り荷に対するトングの掴み厚さを知ることができる。

【００１３】また、吊り荷がスラブ等の一様肉厚のもの
であれば、吊り荷の上側の残りのマーカーによって吊り
荷の反り変形等がマーカーの変位として現わすことがで
きる。したがって、全てのマーカーの位置関係を撮像し
てこれを演算処理すれば、吊り荷に対するトングの掛り
具合の良否を判別することが可能となる。

【００１４】

【実施例】図１はトングの爪がスラブの幅方向の両端を
掴む前の側面図である。

【００１５】図において、トングクレーンのシーブ（い
ずれも図示せず）に連接されたベース１に、スラブＳの
幅方向の両端を掴むための一対ずつのトング２，３がス
ラブＳの長手方向に間隔を開けて位置している。これら
のトング２，３は、従来周知のトングクレーンと同様
に、それぞれ２本を一組として互いに連動可能としたも
のである。

【００１６】トング２，３との間は水平姿勢のロッド４
によって連結され、このロッド４の長手方向の中央には
スラブＳの掴み厚さの検出に利用する第１マーカー５を
設ける。この第１マーカー５は、図２に示すように、長
方形状の表示板であって、その表示面の中央を白抜きし
た図柄を持つものである。そして、この白抜き部分の位
置の変化を捉えてスラブＳの掴み厚さや反りの大きさ等
を画像処理によって検出するため、その表面からの光の
反射量を減らしてハレーションを抑えたものとする。

【００１７】ベース１の下面には、トング２，３に連接
した第１マーカー５に対応する位置に第２マーカー６を
設け、その左右にはスラブＳの反り変形等を検出するた
めの反り検出用マーカー７，８をそれぞれ設ける。な
お、これらの第２マーカー６及び反り検出用マーカー
７，８は、図２で示した第１マーカー５と同じものが使
用できる。

【００１８】第２マーカー６及び反り検出用マーカー
７，８はその上下方向に自由に移動できるようにベース
１に連接する。この連接構造は、図３に示すように、ベ
ース１の下端から鉛直方向に突出しが中空のガイド１ａ
に、各マーカー６，７，８に連結したリテーナロッド６
ａ，７ａ，８ａを差し込んだものとする。この場合リテ
ーナロッド６ａ〜８ａは、ガイド１ａに対して自由に昇
降できると共にベース１の上面を突き抜ける長さを持ち
且つその抜けを防止するため下限位置で拘束されるもの
とする。また、各マーカー６，７，８の下端にはスラブ
Ｓの表面に当たる検出ピン６ｂ，７ｂ，８ｂを下に突き
出して設ける。

【００１９】ベース１に設けるガイド１ａは、トング
２，３のそれぞれのペアの間の中央に位置するものと
し、これらのトング２，３によって掴まれるスラブＳの
幅方向の中間位置に対応させたものとする。これによ
り、各マーカー６〜８の検出ピン６ｂ〜８ｂはスラブＳ
の幅方向の中央の表面に突き当てることができる。

【００２０】第１，第２マーカー５，６及び反り検出用
マーカー７，８は、テレビカメラ９（図１参照）によっ
て撮影され、それぞれの位置を解析することによって、
スラブＳの変形及び掴み厚さを演算処理して掴み状況を
監視する。なお、図においては、テレビカメラ９は右側
方の上側に位置しているが、たとえばトングクレーンの
運転室から各マーカー５〜８を見下ろすせるように配置
し、これらのマーカー５〜８を正面側から撮影できるよ
うにすることが好ましい。

【００２１】図４はトングクレーンがその最終位置まで
下降してトング２，３によってスラブＳの幅方向の両端
を掴んだときの側面図である。

【００２２】スラブＳがトング２，３によって掴まれる
とき、各マーカー６〜８の検出ピン６ａ〜８ａがスラブ
Ｓの表面に突き当たり、このときリテーナロッド６ａ〜
８ａの上昇によって各マーカー６〜８も上に変位して最
終的に静止する。また、トング２，３の間にロッド４に
よって連結された第１マーカー５もトング２，３の動き
に連動して最終的に静止する。

【００２３】このような掴み終了時において、第１，第
２マーカー５，６のテレビカメラ９による撮影によっ
て、両者の間の距離が画像処理することで算出できる。
したがって、この算出値によって、トング２，３による
スラブＳの掴み厚さを知ることができる。

【００２４】また、反り検出用マーカー７，８はその下
端の検出ピン７ｂ，８ｂがスラブＳの表面に当たること
によって、スラブＳの反り変形及び左右のトング２，３
の掴みバランスをこれらのマーカー７，８の変位の方向
及びその変位量によって知ることができる。このことを
図４及び図５の概略図によって説明する。

【００２５】図４の例では、反り検出用マーカー７，８
は第２マーカー６と同じレベルにあり、このときにはス
ラブＳの表面は平坦であることが識別される。また、図
５の（ａ）では、反り検出用マーカー７，８がいずれも
第２マーカー６よりも低いレベルまで下がっており、こ
のときにはスラブＳは上に凸の反り変形が生じているも
のと判別される。図５の（ｂ）では逆に反り検出用マー
カー７，８のいずれもが第２マーカー６よりも上のレベ
ルにあり、スラブＳは下に凸の反り変形を生じていると
判別される。更に、図５の（ｃ）では、左側の反り検出
用マーカー７が低く右側の反り検出用マーカー８が高く
なるように変位しており、このときはスラブＳの右側に
向けて斜め上に片反り変形していると判別される。

【００２６】このように、第２マーカー６及び反り検出
用マーカー７，８の変位の向き及び変位量によって、ス
ラブＳの掴み厚さ，左右のトング２，３の掴みバランス
及び反り変形を定量的に知ることができる。そして、テ
レビカメラ９によって撮影した各マーカー５〜８につい
ては、次の要領でその位置の検出が行なわれる。

【００２７】一方、反り検出用マーカー７，８も同様に
上下に変位するだけであるから、第２マーカー５の場合
と同じ要領でその位置が画像処理によって検出される。

【００２８】図６はトング２，３に対するテレビカメラ
９の具体的な配置例を示す正面図である。

【００２９】この例では、先に説明したマーカー５〜８
の表面とほぼ直交する向きに位置するトングクレーンの
運転席２０の下端にテレビカメラ９が装備されている。
そして、テレビカメラ９の光軸は鉛直面に対して４５°
の傾斜を持ち、テレビカメラ９のフランジバック（ＣＣ
Ｄ面）までの高さは６２００ｍｍであり、トング２，３
の中心までの水平距離は５０７０ｍｍである。

【００３０】トング２，３のスラブＳの掴み量は、先に
説明したように第１，第２マーカー５，６によって検出
することができ、図７にテレビカメラ９側から見た図を
示す。図示ように、第２マーカー６はトング２，３間の
中心に一致して配置されている一方、第１マーカー５は
トング２側に少し偏って設けられている。このように第
１マーカー５を第２マーカー６の位置からずらして設け
ることにより、テレビカメラ９にりこれらのマーカー
５，６を鉛直方向にスキャンするとき、１回のスキャン
でそれぞれの位置のずれによってマーカー５，６を識別
した操作が可能となり、位置検出の高速化が可能とな
る。

【００３１】図８はテレビカメラ９のスキャンによるト
ング２，３の開度の演算式を求めるための図である。

【００３２】この図において、原点ＯのＸ−Ｙ直交座標
系とし、Ｙ軸上にテレビカメラ９のＣＣＤ面が位置する
ものとすれば、このテレビカメラ９の光軸はＹ軸と４５
°の角度を持つ傾斜なので、テレビカメラ９の画像平面
はｙ＝−ｘと現せる。そして、テレビカメラ９のスキャ
ンの際に変化する光軸がＹ軸となす角度をθとすれば、
テレビカメラ９の光軸はｙ＝（１／ｔａｎθ）ｘ＋６２
００となる。

【００３３】ここで、画像平面は投影面であるので、テ
レビカメラ９と画像平面上のピクセル毎になす角度θが
求まれば、トング２，３の開度はｙ＝一定で与えられる
ので、ピクセル毎にマーカー５，６の高さを求めること
ができる。すなわち、第１マーカー５の水平レベルはこ
れが閉じているときも開いているときも同じ一定値を維
持するような構成としておけば、マーカー５，６の高さ
を知ることでトングの開度を算出することができる。

【００３４】したがって、マーカー５，６の高さｙは、
トングの開度をＴとするとき、ｙ＝（−１／ｔａｎθ）
・（５０７０−Ｔ／２）＋６２００で現すことができ、
マーカー５，６の高さを検出すれば、トングの開度Ｔを
算出することができる。なお、図９にテレビカメラ９の
スキャンによるアルゴリズムを示す。

【００３５】以上のように、第１，第２マーカー５，６
の変位を画像処理することによって、トング２，３のス
ラブＳに対する掴み状況を監視することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明では、トングを用いて吊り荷を吊
り下げるときトングの吊り荷に対する掴み状況を明確に
把握して監視することができるので、作業の安全性及び
信頼性が向上し、全自動化への対応も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトング掴み監視方法を実行するマーカ
ーを備えたトング及びスラブを示す要部の側面図であ
る。

【図２】トングの下降によりスラブを掴んだときの状況
を示す要部の側面図である。

【図３】マーカーの一例を示す正面図である。

【図４】トングクレーンのベースに対するマーカーの連
接構造を示す概略図である。

【図５】スラブの変形に対応した各マーカーの変位を示
す図である。

【図６】トングに備えるマーカーとテレビカメラの具体
的な配置例を示す図である。

【図７】図５においてテレビカメラ側から見たトング及
び第１，第２マーカーの配置を示す図である。

【図８】テレビカメラのスキャンによるトングの開度の
演算式を求めるための図である。

【図９】マーカーの変位をテレビカメラで撮影しマーカ
ーの中心座標を演算して監視結果を表示するまでのフロ
ー図である。

【符号の説明】

１ ベース ２ トング ３ トング ４ ロッド ５ 第１マーカー ６ 第２マーカー ６ｂ 検出ピン ７ 反り検出用マーカー ７ｂ 検出ピン ８ 反り検出用マーカー ８ｂ 検出ピン ９ テレビカメラ １０ ブラケット １１ アーム １１ａ 検出ピン １２ アーム １２ａ 検出ピン ２０ 運転席

フロントページの続き (72)発明者 下笠 知治 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トングクレーンのトングによって吊り荷
   を掴む際に前記トングと吊り荷との間の掴み状況を監視
   する方法であって、前記トングによる前記吊り荷の拘束
   点付近の位置レベルを指示するマーカーと、前記吊り荷
   の上面のプロフィルに応じてレベルを可変とし且つ前記
   吊り荷の変形量を自身の変位として表示可能な複数のマ
   ーカーとを備え、これらのマーカーを撮像して画像処理
   系に入力し、これらのマーカーのそれぞれの位置関係を
   演算処理することによって、前記吊り荷に対するトング
   の掛り具合及び吊り荷の移動軌跡を判別するトングの掴
   み状況監視方法。