JPS5832324B2 - 位置検出方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、円筒形状の物体を側面より観測し、その位
置ならびに円筒半径を非接触にて検出する＼ 位置検出方式装置に関するものである。

第１図は位置検出装置を示し、図に於て、１１゜１２は
第１及び第２の投光器、２１．２２は第１、第２の二次
元的光電検知器（以下、第１、第２のＩＴＶカメラと称
する）、３１．３２は第１、第２のカメラレンズ、４１
．４２は第１、第２の半透明鏡、５は信号処理装置、６
は円筒形状物体（以下、被検出体と呼ぶ）、７１．７２
は照射光束、８１．８２は第１、第２の■Ｔｖカメラ２
１゜２２および第１、第２の投光器１１．１２の光軸で
ある。

次にこの装置による従来の位置検出方式について説明す
る。

今、第１の投光器１１により被検出体６に光を照射した
場合を考えると、この照射された光束のうち被検出体６
の中心Ｏに向って進む光は、光の反射の法則により照射
光路と全く同じ光路で反射され、第１の半透明鏡４１を
通過して第１のカメラレンズ３１、第１のＩＴＶカメラ
２１に至る。

投光器第２の１２から照射された光も上記と同様にして
第２のＩＴＶカメラ２２に至る。

第２図ａ−ｃは、第１図の動作をより明確に示すために
、第１の投光器１１及び第１のＩＴＶカメラ２１のみを
とり出し、かつ第１の投光器１１からの照射光束７１ａ
と第１のＩＴＶカメラ２１への反射光束７１ｂとが別の
光路をたどる（実際は上記のように同一光路をとる）よ
うに図示して理解しやすくした説明図である。

さて第２図ａに示す如く、第１の投光器１１から被検出
体６の中心Ｏに向って進む照射光７１ａは被検出体６の
表面の一部Ｔにおいて反射し、その反射光７１ｂは第１
のＩＴＶカメラ２１に至る。

今、被検出体６の位置が第２図すに示すアの位置にある
とすると、被検出体６の部分子の反射像は、第２図Ｃに
示す如く、第１のＩＴＶカメラ２１の光電面１０１上（
イ）の位置に表われる。

このＴの反射像の位置は被検出体６の位置に対応してお
り、被検出体６が第２図すの（イ）の位置にくると第１
のＩＴＶカメラ２１の光電面１０１で得られる映像も第
２図ＣのＯｐ位置に変わる。

尚、第１図の第２の投光器１２、第２のカメラレンズ３
２、第２のＩＴＶカメラ２２によっても上記と同様にし
て反射像を得る。

したがって２台のＩＴＶカメラ２１，２２でそれぞれ得
た帯状の反射像Ｔの変位を測定し、計算機等で演算処理
を施せば第１図の被検出体６のＸ方向の距離が求オる。

また座標系による関数演算を行えばｙ方向の距離も求め
ることができる。

そしてさらに、上記帯状の反射像９１の基準点に対する
長さの比較を行えば、２方尚の距離も算出可能となる。

ところが、従来の位置検出方式では、座標系による三次
元の距離計測のみに制限されており、円筒状の被検出体
の半径を計測することができないという欠点を有する。

円筒状被検出体の半径を計測することは鉄鋼生産メーカ
ー等においては特に重要なことであり、例えば円筒鋼材
（１以下コイルと称する）の円筒半径を計測して倉庫内
でのクレーンの自動化、さらには倉庫内での作業能率、
コイルの管理効率等を高めるのに役立たせることが考え
られる。

この発明は上記のような従来の位置検出方式の欠点を除
去するためになされたもので、円筒状の被検出体の距離
計測のみならずその半径をも算出し得る位置検出方式を
得るものである。

以下、第１図、第３〜５図によりこの発明の一実施例に
よる位置検出方式を説明する。

尚、被検出体としてコイルを用いた場合について述べる
。

今、第３図に示す如く、被検出体６はその中心がＯ′の
位置にあるとする。

先づ、第１の投光器１１からの光束は、一定の照射角度
θで照射され、第１の半透明鏡４１により光軸８１をも
って被検出体６に照射される。

被検出体６の中心はＯ′であり、上記照射光束中Ｏ′に
向って進む光は光の反射の法則により、照射光路と全く
同じ光路で反射される。

すなわち第３図で示す破線μｍは上記の条件を満足する
ので、被検出体６０Ｔ１点で反射されて再び照射光路と
同じ光路を進み第１の半透明鏡４１で透過され４１点を
通り第１のＩＴＶカメラ２１の光電面１０１に達する。

ここで、第１のカメラレンズ３１の光軸は光軸３１と合
致するよ５ｘ方向中心ＯからＸ１離れた４１点にレンズ
中心を置き、θの角度で設置されている。

したがって第４図ａに示す如く、上記Ｔ点で反射された
光束はＰ点を通り第１のＩＴＶカメラ２１の光電面１０
１にはＴ１の像が光軸８１上の基準点Ｒ１からｂたけ離
れて結像される。

この像Ｔ１は従来の装置の説明のところでも述べたよう
に、被検出体６であるコイルの巾に対応した長さを持つ
帯状のものとなる。

上記すを測定することにより、中心Ｏに対する距離ｘｉ
（クレーン横行方向）及びｙｉ（クレーン吊り上げ方向
）を示す次式（１）が導かれる。

また、第２の投光器１２からの光束に関しても前記同様
の動作原理により、反射光路を示す破線μ２に関し、第
２のＩＴＶカメラ２２の光電面１０２には第４図すに示
す如く、Ｔ２の像が光軸８２上の基準点Ｒ２からａだけ
離れて得られるので、Ｘｉ、ｙｉを示す次式が導かれる
。

ところで被検出体６の中心Ｏ′は破線巧、μ２の交点で
あるから、その点の座標を（Ｘ □’ｐ ｙｏ’ｔ Ｚ
ｏ′）とすれば またＺ。

′については第４図に示すようにＴｌｔたはＴ２のＩＴ
Ｖカメラ光電面１０１，１０２の帯状像の長さ方向Ｃ対
ｄあるいは、ｃ２対ｄ２により容易に得られる。

したがって上記Ｘ。

′よりクレーンの横行方向の距離Ｘが、寸たｙ。

′より吊り上げ方向の距離ｙが、またＺ。

″より走行方向の距離２が求ｌる。次に、上記につづい
て、第５図に示すごとく第１の投光器１１からの光軸８
１の照射光束が、被検出体６であるコイル表面の８点で
反射した破線Ｖ、で示される反射光による反射像を第２
のＩＴＶカメラ２２光電面１０２でとらえ、また第２の
投光器１２からの光軸８２の照射光束がコイル表面の８
点で反射した破線ｖ２で示される反射光による反射像を
第１のＩＴＶカメラ２１の光電面１０２でとらえれば、
光軸８１および８２上の基準点から、それぞれａ′、ｂ
′の位置に像を結ぶ。

このａ′、ｂ′を測定すれば、前記同様の原理から以下
に示す一連の式が導かれる。

破線ｖ２に関する式は 以上の処理は、第１図５に示すよ５ｉ信号処理装置たと
えば計算機等を利用すれば簡単におこなえまた、従来の
信号処理装置とを一つの計算機システムに結合すること
も可能である。

また上記実施例では、投光器１１および１２より発する
発散光源をその１１使用しているが、投光器１１．１２
よりの光束をＸおよびＺ方向すなわち横走行方向に回転
走査しても同様の効果を得ることができる。

以上のように、この発明によれば鉄鋼生産メーカー等で
利用されるクレーンの無人化自動運転などに必要な位置
情報として、被検出体の円筒半径を検出することができ
、作業能率、管理効率等の面で多大の効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来及び本発明の方式に用いる装置の説明図
、第２図ａ、ｂ、ｃは、従来の方式を説明するための説
明図、第３図、第５図は、本発明の一実施例による方式
の説明図、第４図ａｅｂはその動作説明用の説明図であ
る。 図に於て、１１．１２は第１及び第２の投光器、２１．
２２は第１及び第２のＩＴｖカメラ、１０１゜１０２は
光電面、３１，３２は第１及び第２のカメラレンズ、４
１．４２は第１及び第２の半透明鏡、５は信号処理装置
、６は被検出体、７１，７２は照射光束、８１．８２は
光軸である。 なお、図中同一部分または相当する部分は同一符号で示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒形状の被検出体の周面に所定の方向から光を照
   射する第１の投光器、この第１の投光器から上記被検出
   体の周面に照射された光のうち上記被検出体の中心に向
   う光が上記被検出体の周面で反射した反射光を検知し得
   る第１の検知手段、上記第１の投光器とは別の方向から
   上記被検出体の周面に光を照射する第２の投光器、上記
   第１の検知手段から所定距離端れた位置に設けられ、上
   記第２の投光器から上記被検出体の周面に照射された光
   のうち上記被検出体の中心に向う光が上記被検出体の周
   面で反射した反射光を検知し得る第２の検知手段を備え
   、上記第１の投光器から照射された上記中心に向う光の
   上記被検出体の局面からの反射光を上記第１の検知手段
   により検知し、かつ上記第２の投光器から照射された上
   記中心に向う光の上記被検出体の周面からの反射光を上
   記第２の検知手段により検知すると共に、上記第１の投
   光器から照射された光の上記被検出体の周面からの反射
   光を上記第２の検知手段で検知し、かつ上記第２の投光
   器から照射された光の上記被検出体の周面からの反射光
   を上記第１の検知手段で検知し、上記それぞれの検知に
   より得られた各反射光の位置に基づいて上記被検出体の
   位置及びその半径を求めるようにした位置検出方式。