JPH0912268A - 円柱状物体の位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で、信頼性が高く、パレットの大きさ
や、コイル位置、コイルの置かれた向きが変化してもコ
イル位置を正確に検出する。 【構成】 一個または複数個を並列配置した位置を検出
すべき円柱状物体１０に対して、複数の光３１または超
音波を照射しながら走査し、その反射光または反射波を
採取することにより円柱状物体１０までの距離分布デー
タを採取し、この距離分布データから円柱状物体１０の
位置検出を行う円柱状物体の位置検出方法において、位
置を検出すべき円柱状物体１０の中心軸方向と、この円
柱状物体１０を載せている台車１３の長手方向とが略直
角をなす場合には円柱状物体表面上への走査を台車１３
の長手方向と略直角をなす方向に一回または複数回行
う。そして前記円柱状物体１０の中心軸方向と、台車１
３の長手方向とが略同一をなす場合には円柱状物体１０
表面上への走査を台車１３の長手方向に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は離れた位置にある円柱状
物体の位置を、光または超音波を利用して正確に検出す
る円柱状物体位置検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、製鋼工場で生産される製鋼コイル
（以下コイルという）は円柱状の形をしており、これを
天井クレーンで自動搬送する際、コイルの位置を正確に
検出し、コイル吊具を降下させる必要がある。即ち台車
によりコイルヤードに搬入された複数のコイルのうち、
所定のコイルを天井クレーンにより自動で吊り上げる場
合、天井クレーンをコイル上に正確に誘導するために、
コイルの位置及び大きさを正確に検出する必要がある。
そのため、従来のコイル位置検出装置として、例えば特
開平６−２６３３８２号公報記載の発明がある。これは
レーザ距離計により、コイルの置かれたパレットの長手
方向位置、及び短手方向位置を検出することにより、コ
イルの位置測定を行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置に
おけるコイル位置測定では、パレットの長手方向位置、
及び短手方向位置のみの検出によりコイル位置測定を行
う必要性から、パレット上の予め定められた所定の位置
にコイルが置かれていることが条件となっていた。従っ
て、パレットの大きさが変わったり、パレット上のコイ
ル位置が変わった場合にはコイル位置測定が不可能とな
る問題があった。

【０００４】本発明は上述の如き欠点に鑑みてなされた
もので、安価で、信頼性が高く、パレットの大きさや、
コイル位置、コイルの置かれた向きが変化してもコイル
位置を正確に検出することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになしたもので、一個または複数個を並列配置
した位置を検出すべき円柱状物体に対して、複数の光ま
たは超音波を照射しながら走査し、その反射光または反
射波を採取することにより円柱状物体までの距離分布デ
ータを採取し、この距離分布データから円柱状物体の位
置検出を行う円柱状物体の位置検出方法において、位置
を検出すべき前記円柱状物体の中心軸方向と、この円柱
状物体を載せている台車の長手方向とが略直角をなす場
合には円柱状物体表面上への走査を台車の長手方向と略
直角をなす方向に一回または複数回行い、前記円柱状物
体の中心軸方向と、台車の長手方向とが略同一をなす場
合には円柱状物体表面上への走査を台車の長手方向に行
うことを要旨とする。また、一個または複数個を並列配
置した位置を検出すべき円柱状物体に対して、複数の光
または超音波を照射しながら走査し、その反射光または
反射波を採取することにより円柱状物体までの距離分布
データを採取し、この距離分布データから円柱状物体の
位置検出を行う円柱状物体の位置検出方法において、円
柱状物体表面上への走査を、位置を検出すべき前記円柱
状物体の中心軸方向と略同一方向に行うことを要旨とす
る。また、上記円柱状物体の位置検出方法において、複
数の光または超音波の配列を、円柱状物体を載せている
台車の長手方向に対して略４５度方向としたことを要旨
とする。

【０００６】

【作 用】円柱状物体の位置検出方法において、複数の
光または超音波の配列を円柱状物体を載せている台車の
長手方向に対して略４５度方向としており、円柱状物体
表面上への走査を、位置を検出すべき前記円柱状物体の
中心軸方向と略同一方向に行うようにしているので、台
車の長手方向に対して、前記円柱状物体が略直角に置か
れている場合でも、略平行に置かれている場合でも、台
車の長手方向に対して、略直角方向、または略平行方向
に走査することにより、コイル位置を正確に検出できる
ものとなる。

【０００７】

【実施例】以下本発明の円柱状物体の位置検出方法を図
面に示す実施例にもとづいて説明する。以下の説明にお
いて検出対象とする円柱状物体は、コイルを例にとって
説明する。図１、図３に示すようにコイル径、長さの異
なる複数のコイル１０，１１，１２（または同径、同長
のコイル）をパレット１３上に配置されてコイルヤード
に搬入され、コイルヤード上方を走行及び横行するよう
に配設した天井クレーン２０により各コイルの定位置に
て自動的にパレット１３上から吊り上げられる。この場
合、コイル１０，１１，１２の中心軸方向と、コイルを
載せているパレット１３の長手方向とは略直角をなすよ
うに配設されている。

【０００８】今、この天井クレーン２０の走行方向を
Ｘ、これに垂直な横行方向をＹ、高さ方向をＺとする
と、パレット１３はＹ方向に搬入されるものとする。そ
してパレット１３上に配置される各コイル１０，１１，
１２は夫々中心軸を略Ｘ方向に向けた状態でパレット１
３上に並列配置され、それぞれがパレット１３上のスキ
ッド１４，１５，１６により位置決めされて転動しない
ように固定されている。

【０００９】天井クレーン２０はＸ方向に走行するガー
ダ２１と、このガーダ上に配設されＹ方向に横行するク
ラブ２２、及びこのクラブ２２より昇降方向に吊垂し、
Ｚ方向に上下するコイル吊り具２３、及び吊り具旋回装
置２４により構成されている。

【００１０】３０は距離計で、これは例えばレーザ距離
計を用い、図１に示すようにクラブ２２に一体になるよ
う取り付けられており、このレーザ距離計３０の下方に
複数のレーザビーム光３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１
ｄ，３１ｅ（３１と総称する）を照射する複数のレーザ
光源３２、照射したレーザ光がコイル１０，１１，１２
などの表面に当たって反射する反射光３３を受光する受
光部３４を有している。従って、このレーザ距離計３０
は三角測量方式の原理により各コイルまでの距離分布を
測定可能である。ここで複数のレーザ光源３２の配列
は、コイル１０、１１、１２を載せているパレット１３
の長手方向に対して略４５度方向としている。

【００１１】また、上記クラブ２２には物体検出装置４
０も搭載し、かつこの物体検出装置４０は距離計３０と
接続されており、距離計３０を走査することにより得ら
れた検出対象コイルまでの距離分布データを、一旦内蔵
のマイコンのメモリにストアしておき、走査完了後メモ
リのデータを基にクレーン２０による運搬に必要なデー
タ、すなわちコイルの数、各コイルの大きさ、各コイル
幅、各コイルの正確な中心座標などを計算する。

【００１２】図２は、図１において物体検出装置４０内
のマイコンにストアされたコイル１０に関する距離分布
の測定結果のうちの一部をＹ方向−Ｚ方向面で示したも
のである。この場合、距離計３０から地面１７までの高
さ方向の距離は一定なので、座標変換することにより、
図の縦軸は原点０を地面１７上とした場合の原点からの
コイルの高さ分布を示している。ここで距離計３０は、
５本のレーザを使用しているので、同時に３３ａ，３３
ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ（３３と総称する）の５点
の距離分布データが採取可能である。距離計を走査する
ことにより、他のコイル及びスキッドの部分、パレット
１３の部分などの距離分布特性が測定可能である。

【００１３】ただしこの場合、スキッドやパレットの一
部はレーザの反射光がコイルにより遮光されて受光部３
４に届かないので距離測定できない部分が生じる。そこ
で、マイコンのメモリ上では、測定不可能なポイントの
距離分布を、例えば高さ＝０とすることにする。本図に
おけるＹ方向の位置はクラブ２２に取り付けた図示しな
いエンコーダ、及びレーザ光源３２の設置位置により簡
単に計算可能である。

【００１４】図４は、図３において物体検出装置４０内
のマイコンにストアされたコイル１０に関する距離分布
の測定結果のうちの一部をＸ方向−Ｚ方向平面で示した
ものである。図の縦軸は原点０を地面１７上とした場合
の原点からのコイルの高さ分布を示している。図におけ
るＸ方向の位置は、クラブ２２に取り付けた図示しない
エンコーダ、及びレーザ光源３２の設置位置により簡単
に計算可能である。

【００１５】図５は、クラブ２２上に設置された距離計
３０の向きを示す平面図であり、複数のレーザ光源３２
ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ（３２と総称）
は、ＸまたはＹ方向に対して略４５度方向の向きに設置
している。

【００１６】図６は距離計３０のクラブ２２による走査
経路５０を示す平面図であり、レーザ光源の中心３２ｃ
の走査経路を示している。すなわち、コイル１０，１
１，１２の略中心軸位置を狙ってガーダ２１のＸ方向へ
の走行及びクラブ２２のＹ方向への横行によりこのよう
な走査経路５０をたどる。

【００１７】このとき図７に示すように、レーザスポッ
ト光は５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ（総称
して５１と呼ぶ）のように移動する。このように走査す
れば、コイル１０，１１，１２がパレット１３上のどこ
にあっても、すべてのコイル上を走査することが可能に
なる。すなわち、すべてのコイル上における距離分布デ
ータを物体検出装置４０内のマイコンにストアすること
ができる。なお、図２または図４の測定データ３３ａ，
３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅは本図の○印の点に該
当する。

【００１８】次に、これらのデータを基にマイコンによ
るコイルの数、各コイルの大きさ、各コイル幅、各コイ
ルの正確な中心座標などの計算方法に関して説明する。
図２、図４において、高さの値Ｚが予め定めた一定値を
超える部分を抜き出すことにより、コイル面に無関係な
部分のデータを削除することができる。

【００１９】図３において、距離計３０を左から右方向
に走査したとき、図４におけるコイル面上のデータ３３
の内で、例えばデータ３３ａに着目すると、高さ０から
急にコイル面上のデータに急変する位置から、コイル１
０の端面１０１が、またコイル面上のデータから高さ０
に急変する位置から、コイル１０の端面１０２が計算で
きる。これらの値よりコイルの幅Ｗ１及びＸ方向の中心
座標が計算できる。この場合、コイル面上のデータ３３
の内で、例えばデータ３３ｅに着目しても同様である。

【００２０】次に図２により各コイルのＹ及びＺ方向の
中心座標の計算方法を説明する。得られたコイル１０上
の５個のデータの内で任意の３箇所の距離分布データを
それぞれ（Ｙ１，Ｚ１）、（Ｙ２，Ｚ２）、（Ｙ３，Ｚ
３）とする。コイル１０の中心座標を（Ｙ０，Ｚ０）、
半径をＲとすると、

【００２１】

【式１】

【００２２】従って、式（４）〜（５）よりＹ０，Ｚ０
の値は簡単な四則演算で算出可能であり、その結果は次
式となる。

【００２３】

【式２】

【００２４】この値を式（１）または（２）に代入すれ
ば、半径Ｒも簡単に求めることができる。このようにし
て３個のデータの他の組み合わせで同様にＹ０，Ｚ０，
Ｒの値を求め、最後に走査範囲全体にわたって各コイル
ごとに算術平均することにより、各コイルの正確な中心
座標や大きさを求めることができる。

【００２５】次に図８、図１０により、コイル１００，
１１０，１２０の中心軸方向と、コイルを載せているパ
レット１３の長手方向とが同一方向の場合の実施例を説
明する。以下の説明で上記と同一または同等の機能を有
するものには、同一の符号を付す。Ｙ方向に搬入された
パレット１３には、中心軸を略Ｙ方向（すなわちパレッ
ト１３の長手方向）に向けた状態でコイル１００，１１
０，１２０が並置され、それぞれはパレット１３上のス
キッド１８により位置決め固定されている。コイル吊り
具２３は、吊り具旋回装置２４により必要な角度旋回さ
れている。

【００２６】距離計３０から下方に複数のレーザビーム
光３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ、３１ｅを照射する
と照射したレーザ光がコイル１００，１１０，１２０な
どに当たって反射する反射光は受光部３４で受光され
る。

【００２７】図９は、図８において物体検出装置４０内
のマイコンにストアされたコイル１００に関する距離分
布の測定結果のうちの一部をＹ方向−Ｚ方向平面で示し
たものである。この場合、距離計３０から地面１７まで
の高さ方向の距離は一定なので、座標変換することによ
り、図の縦軸は原点０を地面１７上とした場合の原点か
らのコイルの高さ分布を示している。ここで距離計３０
は、５本のレーザを使用しているので、同時に３３ａ，
３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ（３３と総称する）の
５点の距離分布データが採取可能である。距離計を走査
することにより、他のコイルの距離分布特性も測定可能
である。マイコンのメモリ上では、測定不可能なポイン
トの距離分布を、例えば高さ＝０とすることにする。

【００２８】図１１は、図１０において物体検出装置４
０内のマイコンにストアされたコイル１００に関する距
離分布の測定結果のうちの一部をＸ方向−Ｚ方向平面で
示したものである。図の縦軸は原点０を地面１７上とし
た場合の原点からのコイルの高さ分布を示している。

【００２９】図１２は距離計３０のクラブ２２による走
査経路６０を示す平面図であり、レーザ光源の中心３２
ｃの走査経路を示している。すなわち、パレット１３の
略中心軸位置を狙ってクラブ２２をＹ方向へ横行するこ
とによりこのような走査経路６０をたどる。

【００３０】このとき図１３に示すように、レーザスポ
ット光は５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ（総
称して５１と呼ぶ）のように移動する。このように走査
すれば、コイル１００，１１０，１２０がパレット１３
上のどこにあっても、すべてのコイル上を走査すること
が可能になる。すなわち、すべてのコイル上における距
離分布データを物体検出装置４０内のマイコンにストア
することができる。なお、図９または図１１の測定デー
タ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅは本図の○
印の点に該当する。

【００３１】次に、これらのデータを基にマイコンによ
るコイルの数、各コイルの大きさ、各コイル幅、各コイ
ルの正確な中心座標などの計算方法に関して説明する。
コイルの幅及びＹ方向の中心座標は図９より図４と全く
同様に計算でき、またＸ及びＺ方向の中心座標は図１１
より、図２とまったく同様に計算できるので、その詳細
は割愛する。

【００３２】図１４より以上の動作内容をフローチャー
トにより説明する。 （Ｓ１）図示しない上位のコンピュータなどの指令に基
づき、コイル１０，１１，１２を載置したパレット１３
がコイルヤードに進入すると、クレーン２０のクラブ２
２の移動により距離計３０が距離分布データの採取スタ
ート位置まで移動して、以下の動作がスタートする。 （Ｓ２）コイルの載置向きが、自動または手動で入力さ
れると、 （Ｓ３）その向きを判断し、その向きが横向き、即ちコ
イルの中心軸方向がパレットの長手方向に対して略直角
方向の場合は、 （Ｓ４）クレーンのクラブ、及びガーダの移動により、
距離計を横向きコイル走査の原点に移動する。 （Ｓ５）レーザ距離計のレーザ光が点灯し、 （Ｓ６）走査を開始する。すなわち、ガーダ２１がＸ方
向に所定の量走行しながら、クラブ２２の横行を繰り返
しながら、 （Ｓ７）距離計３０が距離データを採取すると同時に、
得られた距離データをマイコン４０にストアする。 （Ｓ８）走査が完了すると、 （Ｓ９）レーザ光は消灯し、 （Ｓ１０）得られた距離分布データを基にマイコンによ
り、コイル幅、中心座標、外径の計算を行う。 （Ｓ１１）その結果を上位のコンピュータまたはクレー
ンコントローラに報告して、 （Ｓ１２）以上の動作をストップする。

【００３３】（Ｓ３）において、コイルの向きが縦向
き、すなわちコイルの中心軸方向がパレットの長手方向
に対して略平行方向の場合は、 （Ｓ１３）クレーンのクラブ、及びガーダの移動によ
り、距離計を縦向きコイル走査の原点に移動する。以下
同様に、 （Ｓ１４）レーザ距離計のレーザ光が点灯し、 （Ｓ１５）走査を開始する。すなわち、クラブ２２が横
行しながら、 （Ｓ１６）距離計３０が距離データを採取すると同時
に、得られた距離データをマイコン４０にストアする。 （Ｓ１７）走査が完了すると、 （Ｓ１８）レーザ光は消灯し、 （Ｓ１９）得られた距離分布データを基にマイコンによ
り、コイル幅、中心座標、外径の計算を行う。 （Ｓ１１）その結果を上位のコンピュータまたはクレー
ンコントローラに報告して、 （Ｓ１２）以上の動作をストップする。

【００３４】以上の実施例において、レーザ光の代わり
に他の光、または超音波などを用いても同様の機能を有
する。この場合には、受光部３４は受信部３４として動
作するものである。

【００３５】なお、本実施例では距離計３０をクラブ２
２に一体化して取り付けた例を示したが、これに限るも
のではなく、ガーダ２１の下に取り付けてもよいし、他
の場所に取り付けてもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明の円柱状物体の位置検出方法にお
いては、簡単な四則演算で各コイルの中心座標や外径、
数などを正確に演算、検出できるので、高速処理、信頼
性を要求するクレーンなどにおけるコイル認識装置とし
て最適である。また距離計からパレットまでの高さ方向
の距離を固定して説明したが、高さ方向の距離は直接計
算式の中では使用していないので、パレットの高さが変
化しても正確にコイルの大きさや中心座標を計算できる
効果がある。またパレットそのものには何も細工をして
いないので、従来のようなパレット上に設けた反射板の
メンテナンスなどは必要ない。またパレットの大きさが
変化したり、パレット上のコイル位置や向きが変化した
ような場合でも正確にコイル位置認識が可能である等の
利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する物体検出装置の一実施例を示
す正面図である。

【図２】距離計による距離分布実測結果の一測定例を示
す図である。

【図３】本発明の円柱状物体位置検出装置の一実施例を
示す側面図である。

【図４】距離計による距離分布実測結果の一測定例を示
す図である。

【図５】クラブ上に設置された距離計を示す平面図であ
る。

【図６】円柱状物体に対する複数の光または超音波照射
装置による走査経路を示す平面図である。

【図７】円柱状物体上における複数の光または超音波照
射装置位置を示す図である。

【図８】本発明の円柱状物体検出装置の一実施例を示す
正面図である。

【図９】距離計による距離分布実測結果の一測定例を示
す図である。

【図１０】本発明の円柱状物体位置検出装置の一実施例
を示す側面図である。

【図１１】距離計による距離分布実測結果の一測定例を
示す図である。

【図１２】円柱状物体に対する複数の光または超音波照
射装置による走査経路を示す平面図である。

【図１３】円柱状物体上における複数の光または超音波
照射位置を示す図である。

【図１４】本発明のフローチャートを示す図である。

【符号の説明】

１０，１１，１２ コイル １００，１１０，１２０ コイル １３ パレット １４，１５，１６ スキッド １７ 地面 ２０ 天井クレーン ２１ ガーダ ２２ クラブ ２３ コイル吊り具 ２４ 吊り具旋回装置 ３０ 距離計 ３１ レーザビーム光 ３２ レーザ光源 ３３ レーザ反射光 ３４ 受光部 ４０ 物体検出装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一個または複数個を並列配置した位置を
   検出すべき円柱状物体に対して、複数の光または超音波
   を照射しながら走査し、その反射光または反射波を採取
   することにより円柱状物体までの距離分布データを採取
   し、この距離分布データから円柱状物体の位置検出を行
   う円柱状物体の位置検出方法において、位置を検出すべ
   き円柱状物体の中心軸方向と、この円柱状物体を載せて
   いる台車の長手方向とが略直角をなす場合には円柱状物
   体表面上への走査を台車の長手方向と略直角をなす方向
   に一回または複数回行い、前記円柱状物体の中心軸方向
   と、台車の長手方向とが略同一をなす場合には円柱状物
   体表面上への走査を台車の長手方向に行うことを特徴と
   する円柱状物体の位置検出方法。
2. 【請求項２】 一個または複数個を並列配置した位置を
   検出すべき円柱状物体に対して、複数の光または超音波
   を照射しながら走査し、その反射光または反射波を採取
   することにより円柱状物体までの距離分布データを採取
   し、この距離分布データから円柱状物体の位置検出を行
   う円柱状物体の位置検出方法において、円柱状物体表面
   上への走査を、位置を検出すべき前記円柱状物体の中心
   軸方向と略同一方向に行うことを特徴とする円柱状物体
   の位置検出方法。
3. 【請求項３】 複数の光または超音波の配列を、円柱状
   物体を載せている台車の長手方向に対して略４５度方向
   としたことを特徴とする請求項１または２記載の円柱状
   物体の位置検出方法。