JPH0753056A - 撒物パイル形状検出装置 - Google Patents
撒物パイル形状検出装置Info
- Publication number
- JPH0753056A JPH0753056A JP19935193A JP19935193A JPH0753056A JP H0753056 A JPH0753056 A JP H0753056A JP 19935193 A JP19935193 A JP 19935193A JP 19935193 A JP19935193 A JP 19935193A JP H0753056 A JPH0753056 A JP H0753056A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 撒物パイルを短時間かつ高精度に検出する撒
物パイル形状検出装置を提供する。 【構成】 カメラ１とスリット光源２とを設置して、ス
リット光をカメラ１にて撮像して、スリット像を得て座
標変換を行ない、撒物パイルの表面形状を測定した。
物パイル形状検出装置を提供する。 【構成】 カメラ１とスリット光源２とを設置して、ス
リット光をカメラ１にて撮像して、スリット像を得て座
標変換を行ない、撒物パイルの表面形状を測定した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リクレーマやスタッカ
等の撒物荷役機械の自動化に適用される撒物パイル形状
検出装置に関する。
等の撒物荷役機械の自動化に適用される撒物パイル形状
検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、撒物の貯蔵ヤードにおいては、貯
蔵用にスタッカ、払い出し用にリクレーマと言う撒物荷
役機械が用いられている。これらの撒物荷役機械を自動
運転するためには、機体の位置情報と撒物パイルの表面
形状を把握すれば良く、撒物パイル表面形状の検出装置
として、例えば、図３に示すものが提案されている。
蔵用にスタッカ、払い出し用にリクレーマと言う撒物荷
役機械が用いられている。これらの撒物荷役機械を自動
運転するためには、機体の位置情報と撒物パイルの表面
形状を把握すれば良く、撒物パイル表面形状の検出装置
として、例えば、図３に示すものが提案されている。
【０００３】以下、図３を基に、従来提案されいる撒物
パイル形状検出装置の概要を説明する。図３は、撒物ヤ
ードの荷役機械（スタッカ）に搭載した撒物パイル形状
検出機械の構成を示す。撒物パイル形状検出装置は、荷
役機械１２において、そのブーム１４に２組の距離計８
と１０と首振り装置９と１１を設置して構成される。撒
物パイル形状検出装置は、ヤード内の計測範囲が指定さ
れると、先ずはじめに、荷役機械１２を指定された計測
範囲の一方の端部に移動し、停止する。次に、荷役機械
１２をもう一方の計測範囲の端部に向けて走行を開始
し、首振り装置９と１１を駆動して、距離計８と１０の
向きを変化させながら、撒物パイル表面７までの距離と
向きを測定する。すると、荷役機械１２の走行位置と撒
物パイル表面７までの距離と向きから、撒物パイル表面
７上の測定点の３次元位置が計算で求められる。以上の
処理をもう一方の計測範囲の端部に達するまで繰り返す
と、指定されたヤード内の撒物パイル形状が検出できた
ことになる。以上が、従来の撒物パイル形状検出装置の
概要である。
パイル形状検出装置の概要を説明する。図３は、撒物ヤ
ードの荷役機械（スタッカ）に搭載した撒物パイル形状
検出機械の構成を示す。撒物パイル形状検出装置は、荷
役機械１２において、そのブーム１４に２組の距離計８
と１０と首振り装置９と１１を設置して構成される。撒
物パイル形状検出装置は、ヤード内の計測範囲が指定さ
れると、先ずはじめに、荷役機械１２を指定された計測
範囲の一方の端部に移動し、停止する。次に、荷役機械
１２をもう一方の計測範囲の端部に向けて走行を開始
し、首振り装置９と１１を駆動して、距離計８と１０の
向きを変化させながら、撒物パイル表面７までの距離と
向きを測定する。すると、荷役機械１２の走行位置と撒
物パイル表面７までの距離と向きから、撒物パイル表面
７上の測定点の３次元位置が計算で求められる。以上の
処理をもう一方の計測範囲の端部に達するまで繰り返す
と、指定されたヤード内の撒物パイル形状が検出できた
ことになる。以上が、従来の撒物パイル形状検出装置の
概要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の撒
物パイル形状検出装置は、撒物パイル形状を測定するう
えで原理的には有効な装置である。しかし、撒物の種類
や撒物と地面の境界付近では、構成装置である距離計で
精度良く距離が測定できない場合も考えられる。具体的
には、測定面の表面状態やその変化に対して距離計のＡ
ＧＣ（Auto Gain Control ）が追従できないときに起
こる。このため、従来の撒物パイル形状検出装置で、撒
物パイル形状を精度良く測定しようとすると、撒物の種
類や貯蔵形態によっては、荷役機械の走行移動速度や首
振り装置の首振り速度を遅くする必要がある。その結
果、撒物パイル形状の測定時間が長くなるという新たな
問題も生じる。
物パイル形状検出装置は、撒物パイル形状を測定するう
えで原理的には有効な装置である。しかし、撒物の種類
や撒物と地面の境界付近では、構成装置である距離計で
精度良く距離が測定できない場合も考えられる。具体的
には、測定面の表面状態やその変化に対して距離計のＡ
ＧＣ（Auto Gain Control ）が追従できないときに起
こる。このため、従来の撒物パイル形状検出装置で、撒
物パイル形状を精度良く測定しようとすると、撒物の種
類や貯蔵形態によっては、荷役機械の走行移動速度や首
振り装置の首振り速度を遅くする必要がある。その結
果、撒物パイル形状の測定時間が長くなるという新たな
問題も生じる。
【０００５】そこで、本発明では、従来の発明の課題を
補う目的で、距離計によっては時間がかかったり精度良
く距離が測定できない場合でも短時間高精度に適用でき
る撒物パイル形状検出装置を提供することを目的とす
る。
補う目的で、距離計によっては時間がかかったり精度良
く距離が測定できない場合でも短時間高精度に適用でき
る撒物パイル形状検出装置を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決することを目的とし、荷役機械の走行移動方向と垂直
なスリット光を撒物パイル表面に照射するスリット光源
と、撒物パイル表面に照射されたスリット光を撮影する
カメラとを荷役機械上に設置し、前記カメラの映像信号
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換された映
像信号（画像データ）より、スリット像のみを検出する
２値化装置と、検出した画像データ上のスリット像の位
置を三角測量の原理で対応する実際の３次元座標に変換
する座標変換装置とにより構成され、荷役機械の走行移
動に伴い、走行移動方向と垂直な方向の撒物パイル表面
の断面の３次元形状を繰り返し複数回測定することによ
って、撒物パイル全体の表面形状を認識することを特徴
とする。
決することを目的とし、荷役機械の走行移動方向と垂直
なスリット光を撒物パイル表面に照射するスリット光源
と、撒物パイル表面に照射されたスリット光を撮影する
カメラとを荷役機械上に設置し、前記カメラの映像信号
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換された映
像信号（画像データ）より、スリット像のみを検出する
２値化装置と、検出した画像データ上のスリット像の位
置を三角測量の原理で対応する実際の３次元座標に変換
する座標変換装置とにより構成され、荷役機械の走行移
動に伴い、走行移動方向と垂直な方向の撒物パイル表面
の断面の３次元形状を繰り返し複数回測定することによ
って、撒物パイル全体の表面形状を認識することを特徴
とする。
【０００７】
【作用】スリット光とカメラとにより撒物パイル表面の
３次元形状を測定することにより、短時間で高精度の形
状測定が可能となる。
３次元形状を測定することにより、短時間で高精度の形
状測定が可能となる。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を図１と図２を基に説明す
る。図１は、本実施例装置の構成図の一例である。第２
図は、三角測量に基づく座標変換の原理図である。図１
において、カメラ１とスリット光源２は、図３に示す荷
役機械のブーム上に設置する。特にスリット光源２は、
荷役機械の走行移動方向と垂直なスリット光を撒物パイ
ル表面上に照射できるように設置する。また、カメラ１
は、前記撒物パイル表面に照射されたスリット光を撮影
できる位置に設置する。一方、上位計算機６は、スリッ
ト光源２による照射を指令すると共にカメラ１による指
定タイミングでの撮影を指令する。Ａ／Ｄ変換器３は、
カメラ１の映像信号をＡ／Ｄ変換して画像データとす
る。また、２値化装置４は、画像データを適当なしきい
値にて２値化しスリット像のみから構成される２値画像
データを合成する。座標変換装置５では、２値画像デー
タに対してスリット像の位置を三角測量の原理で対応す
る実際の３次元座標に変換する。この変換されたスリッ
ト像の３次元座標データは、上位計算機６に転送され
る。上位計算機６は、荷役機械の走行移動に伴い、走行
移動方向と垂直な方向の撒物パイル表面のスリット光断
面の３次元座標（形状）を繰り返し複数回測定すること
によって、撒物パイル全体の表面形状を測定する。これ
らＡ／Ｄ変換器３、２値化装置４、座標変換装置５、上
位計算機６は荷役機械の電気室内に設置する。
る。図１は、本実施例装置の構成図の一例である。第２
図は、三角測量に基づく座標変換の原理図である。図１
において、カメラ１とスリット光源２は、図３に示す荷
役機械のブーム上に設置する。特にスリット光源２は、
荷役機械の走行移動方向と垂直なスリット光を撒物パイ
ル表面上に照射できるように設置する。また、カメラ１
は、前記撒物パイル表面に照射されたスリット光を撮影
できる位置に設置する。一方、上位計算機６は、スリッ
ト光源２による照射を指令すると共にカメラ１による指
定タイミングでの撮影を指令する。Ａ／Ｄ変換器３は、
カメラ１の映像信号をＡ／Ｄ変換して画像データとす
る。また、２値化装置４は、画像データを適当なしきい
値にて２値化しスリット像のみから構成される２値画像
データを合成する。座標変換装置５では、２値画像デー
タに対してスリット像の位置を三角測量の原理で対応す
る実際の３次元座標に変換する。この変換されたスリッ
ト像の３次元座標データは、上位計算機６に転送され
る。上位計算機６は、荷役機械の走行移動に伴い、走行
移動方向と垂直な方向の撒物パイル表面のスリット光断
面の３次元座標（形状）を繰り返し複数回測定すること
によって、撒物パイル全体の表面形状を測定する。これ
らＡ／Ｄ変換器３、２値化装置４、座標変換装置５、上
位計算機６は荷役機械の電気室内に設置する。
【０００９】次に、実際の計測と各部動作の詳細を説明
する。ヤード内の計測範囲が指定されると、先ずはじめ
に、荷役機械を指定された計測範囲の一方の端部に移動
し、停止する。次に、荷役機械をもう一方の計測範囲の
端部に向けて走行を開始する。スリット光源２は、上位
計算機６の指令に基ずき、荷役機械の走行移動方向と垂
直なスリット光を撒物パイル表面上に連続照射する。カ
メラ１は、前記スリット光を上位計算機６の指令に基ず
き、指定されたタイミングで撮影する。なお、カメラ１
に、数千分の一秒の電子シャッターを作動させておく
と、荷役機械の走行移動に伴うスリット光の線幅の誇張
を防止することができる。走行カメラ１の映像信号は、
Ａ／Ｄ変換器３でＡ／Ｄ変換して画像データとする。こ
の画像データに対して、２値化装置４で、２値化して、
スリット像のみより構成される２値画像データを合成す
る。
する。ヤード内の計測範囲が指定されると、先ずはじめ
に、荷役機械を指定された計測範囲の一方の端部に移動
し、停止する。次に、荷役機械をもう一方の計測範囲の
端部に向けて走行を開始する。スリット光源２は、上位
計算機６の指令に基ずき、荷役機械の走行移動方向と垂
直なスリット光を撒物パイル表面上に連続照射する。カ
メラ１は、前記スリット光を上位計算機６の指令に基ず
き、指定されたタイミングで撮影する。なお、カメラ１
に、数千分の一秒の電子シャッターを作動させておく
と、荷役機械の走行移動に伴うスリット光の線幅の誇張
を防止することができる。走行カメラ１の映像信号は、
Ａ／Ｄ変換器３でＡ／Ｄ変換して画像データとする。こ
の画像データに対して、２値化装置４で、２値化して、
スリット像のみより構成される２値画像データを合成す
る。
【００１０】次にこの２値画像データに対して、座標変
換装置５では、スリット像の位置を三角測量の原理で対
応する実際の３次元座標に変換する。具体的には、ま
ず、２値画像データを細線化処理する。細線化処理は、
スリット像の線幅を１画素に収縮する処理で、例えば、
スリット像の各線幅に対して、線幅の平均位置（中央
値）のみより構成する。次に、この細線化データを座標
変換処理する。ここで、カメラ１とスリット光源２は、
図２に示す関係で配置されているものとする。図２に
て、スリット光源の位置をＢ、カメラの位置をＣとす
る。 Ｂ＝（Ｂx ，Ｂy ，Ｂz ）＝（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ） Ｃ＝（Ｃx ，Ｃy ，Ｃz ）＝（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ＋ｃ）
換装置５では、スリット像の位置を三角測量の原理で対
応する実際の３次元座標に変換する。具体的には、ま
ず、２値画像データを細線化処理する。細線化処理は、
スリット像の線幅を１画素に収縮する処理で、例えば、
スリット像の各線幅に対して、線幅の平均位置（中央
値）のみより構成する。次に、この細線化データを座標
変換処理する。ここで、カメラ１とスリット光源２は、
図２に示す関係で配置されているものとする。図２に
て、スリット光源の位置をＢ、カメラの位置をＣとす
る。 Ｂ＝（Ｂx ，Ｂy ，Ｂz ）＝（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ） Ｃ＝（Ｃx ，Ｃy ，Ｃz ）＝（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ＋ｃ）
【００１１】図２において、スリット光は、ｘ0 ｙ0 平
面上に照射されている。すると、スリット光が照射され
ている任意の地点Ａの３次元座標（Ａx ，Ａy ，Ａz ）
は、次式で与えられる。 Ａx ＝ｘ0 ＋cos α＊ｃ／cos （θ−α）＊tan δ Ａy ＝ｙ0 −ｃ＊tan （θ−α） Ａz ＝ｚ0 ただし、α、δは、次式で与えられる。 α＝tan -1｛tan （β／２）＊（ｇ／２−ｊ）／（ｇ／
２）｝ δ＝tan -1｛tan （γ／２）＊（ｆ／２−ｉ）／（ｆ／
２）｝ ここで、 α：カメラの光軸に対するレーザ光の入射角度の垂直成
分、 δ：カメラの光軸に対するレーザ光の入射角度の水平成
分、 β：カメラの垂直視野角度で、図２（ｃ）のカメラの撮
像面の画素数ｇに対応、 γ：カメラの水平視野角度で、図２（ｃ）のカメラの撮
像面の画素数ｆに対応、 θ：カメラの取付角度、 ｊ：点Ａの画像データ上の位置の垂直成分 ｉ：点Ａの画像データ上の位置の水平成分 ｇ：画像データの垂直成分の画素数 ｆ：画像データの水平成分の画素数 である。以上により、座標変換されたスリット像の３次
元座標データは、上位計算機６に転送される。上位計算
機６は、荷役機械の走行移動に伴い、もう一方の計測範
囲の端部に達するまで、以上の処理を繰り返すと、指定
されたヤード内の撒物パイル形状が検出できたことにな
る。
面上に照射されている。すると、スリット光が照射され
ている任意の地点Ａの３次元座標（Ａx ，Ａy ，Ａz ）
は、次式で与えられる。 Ａx ＝ｘ0 ＋cos α＊ｃ／cos （θ−α）＊tan δ Ａy ＝ｙ0 −ｃ＊tan （θ−α） Ａz ＝ｚ0 ただし、α、δは、次式で与えられる。 α＝tan -1｛tan （β／２）＊（ｇ／２−ｊ）／（ｇ／
２）｝ δ＝tan -1｛tan （γ／２）＊（ｆ／２−ｉ）／（ｆ／
２）｝ ここで、 α：カメラの光軸に対するレーザ光の入射角度の垂直成
分、 δ：カメラの光軸に対するレーザ光の入射角度の水平成
分、 β：カメラの垂直視野角度で、図２（ｃ）のカメラの撮
像面の画素数ｇに対応、 γ：カメラの水平視野角度で、図２（ｃ）のカメラの撮
像面の画素数ｆに対応、 θ：カメラの取付角度、 ｊ：点Ａの画像データ上の位置の垂直成分 ｉ：点Ａの画像データ上の位置の水平成分 ｇ：画像データの垂直成分の画素数 ｆ：画像データの水平成分の画素数 である。以上により、座標変換されたスリット像の３次
元座標データは、上位計算機６に転送される。上位計算
機６は、荷役機械の走行移動に伴い、もう一方の計測範
囲の端部に達するまで、以上の処理を繰り返すと、指定
されたヤード内の撒物パイル形状が検出できたことにな
る。
【００１２】なお、撒物の種類や撒物と地面の境界付近
では、照射したスリット光の反射光が弱くなり、２値化
装置でスリット像が完全に検出できない可能性もある。
この対策としては、次のことを実施すると効果がある。 レーザのパワーを強くする。 ２値化処理のしきい値を変更する。 スリット光源をスポット光源と１次元のミラー制御装
置との構成とし、ミラーのスキャン速度を遅くする。
では、照射したスリット光の反射光が弱くなり、２値化
装置でスリット像が完全に検出できない可能性もある。
この対策としては、次のことを実施すると効果がある。 レーザのパワーを強くする。 ２値化処理のしきい値を変更する。 スリット光源をスポット光源と１次元のミラー制御装
置との構成とし、ミラーのスキャン速度を遅くする。
【００１３】
【発明の効果】本発明装置は、光切断法の原理で撒物パ
イル表面の３次元形状を測定する新しい方式であり、従
来装置が適用できない撒物も照射したレーザ光が視認可
能であれば適用でき、用途が広がるという効果がある。
イル表面の３次元形状を測定する新しい方式であり、従
来装置が適用できない撒物も照射したレーザ光が視認可
能であれば適用でき、用途が広がるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例のブロック構成図。
【図２】三角測量に基づく座標変換の原理図。
【図３】従来の検出装置の構成図。
１ カメラ ２ スリット光源 ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ ２値化装置 ５ 座標変換装置 ６ 上位計算機 ７ 撒物パイル ８ 距離計 ９ 首振り装置 １０ 距離計 １１ 首振り装置 １２ 荷役機械 １３ 計測点 １４ ブーム
Claims (1)
- 【請求項１】 荷役機械の走行移動方向と垂直なスリッ
ト光を撒物パイル表面に照射するスリット光源と、撒物
パイル表面に照射されたスリット光を撮影するカメラと
を荷役機械上に設置し、前記カメラの映像信号をＡ／Ｄ
変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換された映像信号
（画像データ）より、スリット像のみを検出する２値化
装置と、検出した画像データ上のスリット像の位置を三
角測量の原理で対応する実際の３次元座標に変換する座
標変換装置とにより構成され、荷役機械の走行移動に伴
い、走行移動方向と垂直な方向の撒物パイル表面の断面
の３次元形状を繰り返し複数回測定することによって、
撒物パイル全体の表面形状を認識することを特徴とする
撒物パイル形状検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19935193A JPH0753056A (ja) | 1993-08-11 | 1993-08-11 | 撒物パイル形状検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19935193A JPH0753056A (ja) | 1993-08-11 | 1993-08-11 | 撒物パイル形状検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0753056A true JPH0753056A (ja) | 1995-02-28 |
Family
ID=16406321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19935193A Withdrawn JPH0753056A (ja) | 1993-08-11 | 1993-08-11 | 撒物パイル形状検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0753056A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6888685B2 (en) | 2003-02-06 | 2005-05-03 | Pentax Corporation | Retracting mechanism of a zoom lens barrel |
| KR100489677B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2005-05-17 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 리클레이머의 불출 자세 제어방법 |
| JP2011157187A (ja) * | 2010-02-01 | 2011-08-18 | Nippon Steel Corp | 原料ヤードの原料山計測システム、原料ヤードの原料山計測方法、及びコンピュータプログラム |
| JP2012193030A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Nippon Steel Corp | 原料ヤード管理システム、原料ヤード管理方法、及びコンピュータプログラム |
-
1993
- 1993-08-11 JP JP19935193A patent/JPH0753056A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100489677B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2005-05-17 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 리클레이머의 불출 자세 제어방법 |
| US6888685B2 (en) | 2003-02-06 | 2005-05-03 | Pentax Corporation | Retracting mechanism of a zoom lens barrel |
| JP2011157187A (ja) * | 2010-02-01 | 2011-08-18 | Nippon Steel Corp | 原料ヤードの原料山計測システム、原料ヤードの原料山計測方法、及びコンピュータプログラム |
| JP2012193030A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Nippon Steel Corp | 原料ヤード管理システム、原料ヤード管理方法、及びコンピュータプログラム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001031 |