JP2625222B2 - Coil position detection device - Google Patents
Coil position detection deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、製鉄所のコイル倉庫の天井クレーンの自動
（無人）運転化に適用されるコイル位置検出装置に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coil position detection device applied to automatic (unmanned) operation of an overhead crane in a coil warehouse of a steel mill.
薄板鋼板をロール状に巻取ったコイルは、各製鉄工程
や出荷時の待ち時間に、倉庫に貯蔵されることになる。The coil formed by winding a thin steel plate into a roll is stored in a warehouse during each iron-making process and waiting time at the time of shipping.
最近このコイル倉庫にて作業の自動化のため、天井ク
レーンの自動（無人）運転化が進められており、従来困
難であった当業の管理を容易とし、生産性の向上や均質
化を図り、さらに、悪環境下での作業や危険作業，単純
作業から人間を解放できるという大きな効果を企図して
いる。Recently, automatic (unmanned) operation of overhead cranes has been promoted in this coil warehouse for automation of work, facilitating the management of this business, which was difficult previously, and improving productivity and homogenizing. Furthermore, it is intended to have a great effect that humans can be released from work in a bad environment, dangerous work, and simple work.
この場合、この天井クレーンの自動化にあたって問題
となるのは、従来運転手がクレーン機上に搭乗して行な
っているコイルのハンドリング作業である。In this case, what is problematic in automation of the overhead crane is the coil handling operation conventionally performed by a driver on a crane machine.
すなわち、ハンドリング作業にあって、目標コイルの
正確な置場と、置場内でのコイル位置とクレーン間の相
対的な位置関係などを明確にしないと、ミスハンドリン
グや荷振れを引き起こし、事故の発生にも結びつくこと
が問題である。また、コイルの倉庫への入庫方法として
トレーラによる場合には、トレーラの停車位置が変動す
るためコイル位置の管理精度が悪くなることも問題とな
る。In other words, in handling work, unless the exact location of the target coil and the relative positional relationship between the coil position and the crane in the location are clarified, mishandling or load swing may occur, resulting in an accident. Is also a problem. Further, in the case of using a trailer as a method for storing the coil in the warehouse, the stop position of the trailer varies, which causes a problem that the accuracy of managing the coil position deteriorates.
以上のような状況から、クレーンに対し所定コイルの
位置を正確に与えるセンサが要求されており、このため
従来、２台のITVによるコイル位置検出装置が提案され
ている。（高嶋和夫:ITVカメラ２台による三角測量方式
でコイル位置を検出，センサ技術Vol.2,No.10,P.74〜P.
78） この装置はコイルの有する円筒形状を利用したもの
で、２組のITVと光源の配置を工夫することにより、三
角測量方式でコイル中心の３次元位置を計測するもので
ある。そして、天井クレーンが事前に設定されたトレー
ラ停止位置に粗位置決めされており、その装置によって
コイル位置を検出し正確な位置決めを行なうことを目的
としている。Under the circumstances described above, a sensor that accurately gives the position of a predetermined coil to the crane is required. For this reason, conventionally, a coil position detecting device using two ITVs has been proposed. (Kazuo Takashima: Coil position is detected by triangulation using two ITV cameras, Sensor Technology Vol.2, No.10, P.74-P.
78) This device uses the cylindrical shape of the coil, and measures the three-dimensional position of the coil center by triangulation by devising the arrangement of two sets of ITVs and light sources. The overhead crane is roughly positioned at a preset trailer stop position, and its purpose is to detect the coil position and perform accurate positioning.
以下、第２図を基に従来の装置のコイル中心の３次元
位置の検出原理を説明する。Hereinafter, the principle of detecting the three-dimensional position of the coil center of the conventional device will be described with reference to FIG.
コイル４は、鋼板をロール状に巻いたものであり、そ
の形状は円筒状である。この円筒状コイル４の側面に点
光源３からの発散光を照射し、同方向より観測すると帯
状に明るく光る部分PA,PBが観測できる。レンズ主点間
の中央である３次元座標系（X,Y,Z）の原点をＯと置
き、２組のITVカメラ１（レンズ系の主点）と光源３
（発光点）をＸ方向に±xRだけ互いに離して設置する。
ITVカメラ１の光軸は、原点Ｏからの垂線に対しθA,θ
Ｂの角度をもつように初期設定する。The coil 4 is formed by winding a steel plate in a roll shape, and has a cylindrical shape. When the side surface of the cylindrical coil 4 is irradiated with divergent light from the point light source 3 and observed from the same direction, the brightly shining portions P A and P B can be observed. The origin of the three-dimensional coordinate system (X, Y, Z) at the center between the lens principal points is set to O, and two ITV cameras 1 (principal points of the lens system) and a light source 3
Installed off from each other by ± x R (light emitting points) in the X direction.
The optical axis of the ITV camera 1 is θ A , θ with respect to the perpendicular from the origin O.
Initially set to have an angle of B.
以上の構成において片方（Ａ）側のみの光源３でコイ
ル４を照明し、同側のITVカメラ１によりコイルを撮像
する。いま、コイル４に中心に向って照射された光束は
点PAで法線方向からの入射光となるので、ふたたび同光
路に向って反射され撮像係に対し正反射成分を与えるこ
とになる。したがって、ITVカメラ１の撮像面には、コ
イル表面PAの撮像位置に前述した反射パターン像を得
る。In the above configuration, the coil 4 is illuminated by the light source 3 on only one (A) side, and the coil is imaged by the ITV camera 1 on the same side. Now, the light beam irradiated toward the center of the coil 4 becomes incident light from the normal direction at the point P A , so that it is reflected again toward the same optical path and gives a regular reflection component to the imaging operator. Thus, the imaging plane of the ITV camera 1, to obtain a reflection pattern image as described above to the imaging position of the coil surface P A.
ここで第３図に示すようにITVカメラでの撮像面にお
いて光軸位置Ｏ′を原点とする、座標系（ξ，η）で表
わすと、反射パターン像の中心位置Vo（ξo,ηｏ）から
コイル４の中心を通過する直線ａとITVカメラ光軸との
間のズレ角αＡξ，αＡηが次の（１）式により求ま
る。Here, as shown in FIG. 3, when expressed in a coordinate system (ξ, η) with the optical axis position O ′ as the origin on the imaging surface of the ITV camera, the center position V o (ξ o , η) of the reflection pattern image o ), the deviation angles α Aξ and α Aη between the straight line a passing through the center of the coil 4 and the optical axis of the ITV camera are obtained by the following equation (1).
この（１）式において、ｆはITVカメラ撮像レンズの
焦点距離を示す値であり固定値となる。そこで全体の構
成を示す第２図に戻り、（１）式で得られるズレ角α
Ａξ，αＡηを加味して直線ａの方程式を と表わし得る。ここでxRはレンズ系の主点位置を示す。
まったく同様の展開により他方（Ｂ）側の光源とITV系
により直線ｂの方程式を を得る。コイル４の円筒中心Ｐ（xP,yP,zP）は直線a,b
の交点であるので（２），（３）式を連立させて解くと
次式を得る。 In the formula (1), f is a value indicating the focal length of the ITV camera imaging lens and is a fixed value. Then, returning to FIG. 2 showing the entire configuration, the shift angle α obtained by the equation (1)
Aξ , α Aη , taking into account the equation of the straight line a Can be expressed as Where x R denotes a principal point of the lens system.
By exactly the same development, the equation of the straight line b is calculated using the light source on the other (B) side and the ITV system. Get. The cylindrical center P (x P , y P , z P ) of the coil 4 is a straight line a, b
And solving the equations (2) and (3) simultaneously, the following equation is obtained.
ここでθA,xBは、それぞれITVカメラ１の光軸設定角
と同カメラのレンズ系の主点設定位置を示し、両者とも
既知の値である。またズレ角αＡξ，αＡη，αＢξ，
αＢηは前述した方法で求まるので、コイル中心位置Ｐ
（xP,yP,zP）が算出できる。 Here, θ A and x B indicate the optical axis setting angle of the ITV camera 1 and the principal point setting position of the lens system of the camera, respectively, and both are known values. The deviation angles α Aα , α Aη , α Bξ ,
Since α Bη is obtained by the method described above, the coil center position P
(X P, y P, z P) can be calculated.
実際のクレーンにおいてxPは横行、yPは巻上げ、zPは
走行の各方向に対応する。クレーンのハンドリング中心
と上記座標系の原点Ｏを合致させれば、上記の各値をそ
のままクレーン制御量として用いることができる。The x P in actual crane traverse, y P is rolled up, z P corresponds to each direction of travel. If the handling center of the crane is matched with the origin O of the coordinate system, each of the above values can be used as a crane control amount.
前述の従来技術はコイル位置検出には有用な方式であ
るが、なお、次のような（１）〜（２）に示す問題もか
かえている。The above-described prior art is a useful method for detecting the coil position, but also has the following problems (1) and (2).
（１） 光源３には倉庫内の一般照明用光源である水銀
灯と区別するためナトリウム灯を用い、TVカメラ１の受
光部でナトリウム灯の発光波長帯のみ選択受光する方式
を採用しているが、この受光は点光源からの発散光を利
用しているため、光強度が弱くなり、コイル４からの反
射パターン像と背景とのコントラストの差がなく反射パ
ターン像を抽出できないケースが生じ易い。(1) As a light source 3, a sodium lamp is used to distinguish it from a mercury lamp, which is a general illumination light source in a warehouse, and a method is adopted in which the light receiving portion of the TV camera 1 selectively receives only the emission wavelength band of the sodium lamp. Since this light reception uses the divergent light from the point light source, the light intensity becomes weak, and there is a case where the reflection pattern image cannot be extracted because there is no difference in contrast between the reflection pattern image from the coil 4 and the background.
（２） 従来方式で得られる情報はコイル４の中心の３
次元位置座標のみであり、ハンドリングの自動化におい
て十分な情報量とは言い難い。すなわち、コイルハンド
リングの自動化には、コイル中心の３次元位置座標の他
にコイルの外径や幅の情報も必要である。(2) The information obtained by the conventional method is 3
It is only the dimensional position coordinates, and it is hard to say that the amount of information is sufficient for automation of handling. That is, automation of coil handling requires information on the outer diameter and width of the coil in addition to the three-dimensional position coordinates of the coil center.
レーザー光源と、前記レーザー光源のスポツト光を１
次元のスリツト光に変換する２台の走査ミラーと、コイ
ルヤードに対してクレーンの横行方向と走行方向に平行
なスリツト光を照射することが可能なレーザースリツト
光源と、照射したレーザースリツト光を撮像する２台の
TVカメラとをコイルヤードの天井クレーン（または横行
装置）に設置する。上記TVカメラの映像信号をデジタル
化する２台のＡ−Ｄ変換器と、デジタル化した画像デー
タよりレーザースリツト像を抽出する二値化装置と、画
像データ上のレーザースリツト像の位置データ（二次元
データξ−η）を実際空間の三次元位置座標（x,y,z）
に変換する座標変換装置と、コイルの径方向の複数（３
ケ以上）の三次元位置座標データに対してニユートン法
で円の方程式を解きコイルの中心位置と半径を計算する
演算装置と、コイルの幅方向の三次元位置座標データに
対してレーザースリツト像の両端の位置データを検出
し、コイルの幅を計算する端点演算装置とを設置する。A laser light source and a spot light of the laser light source;
Two scanning mirrors for converting into two-dimensional slit light, a laser slit light source capable of irradiating the coil yard with slit light parallel to the crane's traversing direction and running direction, and the irradiated laser slit light Two cameras
Install a TV camera on the overhead crane (or traversing device) in the coil yard. Two A / D converters for digitizing the video signal of the TV camera, a binarizing device for extracting a laser slit image from the digitized image data, and position data of the laser slit image on the image data (2D data ξ-η) is converted to 3D position coordinates (x, y, z) in real space
And a plurality of (3) in the radial direction of the coil.
A computing device that solves the equation of a circle with the Newton's method for the three-dimensional position coordinate data, and calculates the center position and radius of the coil, and a laser slit image for the three-dimensional position coordinate data in the width direction of the coil And an end point calculating device for detecting the position data of both ends of and calculating the width of the coil.
第４図に本発明の装置を設置したコイルヤードの概念
図を示す。コイルヤードにおけるコイルハンドリングと
は、トラツク（トレーラー）17の専用荷台によってコイ
ルヤード内に運ばれたコイル４をクレーンで持ち上げて
所定の位置に積み降ろすことである。本発明では、コイ
ルヤードにおいて任意の位置を原点Ｏとしてクレーンの
走行方向をｚ軸、トロリーの横行方向の軌道上をｘ軸、
巻き方向をｙ軸としたxyz3次元直交座標系を設定する。FIG. 4 shows a conceptual diagram of a coil yard in which the device of the present invention is installed. The coil handling in the coil yard is to lift the coil 4 carried into the coil yard by the dedicated carrier of the truck (trailer) 17 with a crane and load and unload it at a predetermined position. In the present invention, the traveling direction of the crane is set on the z-axis with the arbitrary position as the origin O in the coil yard, the x-axis is set on the trajectory in the transverse direction of the trolley,
Set the xyz three-dimensional rectangular coordinate system with the winding direction as the y-axis.
また、レーザー光源と２台の走査ミラーによって、一
方のレーザースリツト光は、その軌跡がyz平面と平行で
かつ地上でｚ軸と平行な軌跡を、もう一方は、その軌跡
がxy平面と平行でかつｘ軸と平行な軌跡を抽くように構
成する。また２台のTVカメラの受光面に対して、水平方
向をη軸（ｎドツト;o〜ｎ−１）垂直方向をξ軸（ｍド
ツト;o〜ｍ−１）と設定し、各々のレーザースリツト光
がη軸と平行になるようにTVカメラを設置するものとす
る。The laser light source and two scanning mirrors cause one of the laser slit beams to have a trajectory parallel to the yz plane and a trajectory parallel to the z axis on the ground, and the other to have a trajectory parallel to the xy plane. And a locus parallel to the x-axis is drawn. The horizontal direction is set as an η axis (n dots; o to n-1) and the vertical direction is set as a ξ axis (m dots; o to m-1) with respect to the light receiving surfaces of the two TV cameras. The TV camera is set so that the slit light is parallel to the η axis.
第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）に、ｚ軸と平行な軌跡
のレーザースリツト光のTVカメラの設置例を示す。以
下、第５図を基に、TVカメラの受光面上のレーザースリ
ツト像上の１点Ｐ′（η1,ξ１）の位置を、実際のxyz3
次元位置座標系の位置Ｐ（x1,y1,z1）に変換する方法に
ついて説明する。5 (a), 5 (b) and 5 (c) show installation examples of a TV camera for laser slit light having a locus parallel to the z-axis. Hereinafter, based on FIG. 5, the position of one point P ′ (η 1 , ξ 1 ) on the laser slit image on the light receiving surface of the TV camera is represented by the actual xyz3
A method of converting to a position P (x 1 , y 1 , z 1 ) in a three-dimensional position coordinate system will be described.
第５図（ｂ）は、同図（ａ）のxy断面図である。 FIG. 5 (b) is an xy sectional view of FIG. 5 (a).
同図（ｂ）において、レーザー光源より発したレーザ
ー光は、コイルの表面Ｐで散乱され、その一部がTVカメ
ラの受光面Ｐ′（ξ１）に入射する。このときのξ方向
の入射角度αを検出すれば、三角測量の原理により、コ
イルの表面Ｐの高さｈ（＝y1）は次式で計算できる。In FIG. 3B, laser light emitted from a laser light source is scattered on the surface P of the coil, and a part of the light is incident on the light receiving surface P ′ (′ 1 ) of the TV camera. If the incident angle α in the ξ direction at this time is detected, the height h (= y 1 ) of the surface P of the coil can be calculated by the following equation according to the principle of triangulation.
y1＝ｈ＝c tan（θ−α） （５） ここで、ｃはTVカメラとレーザー光源の距離、θはTV
カメラの取付角度である。一方第５図（ｃ）は、同図
（ａ）のyz断面図である。y 1 = h = c tan (θ−α) (5) where c is the distance between the TV camera and the laser light source, and θ is the TV
This is the camera mounting angle. On the other hand, FIG. 5 (c) is a yz sectional view of FIG. 5 (a).
同図（ｃ）より、走行（Ｚ）方向の位置z1は次式で計
算できる。From FIG (c), the position z 1 of the traveling direction (Z) can be calculated by the following equation.
ここでαは、TVカメラのη軸方向の入射角度である。 Here, α is the angle of incidence of the TV camera in the η-axis direction.
なお、Ｐ点のＸ座標成分x0はレーザー光源（横行位置
検出装置の出力）の位置として与えられる。Incidentally, X-coordinate component x 0 of the point P is given as the position of the laser light source (output of the transverse position sensing device).
以上よりレーザースリツト像上の１点Ｐ′（η1,
ξ１）は実際のxyz3次元位置座標系の位置Ｐ（x1,y1,
z1）に変換される。From the above, one point P ′ (η 1 ,
１ 1 ) is the position P (x 1 , y 1 ,
z 1 ).
従って、第５図に示すようにｚ軸と平行な軌跡のレー
ザースリツト光をコイルに照射すると、第６図（ｂ）に
示すようなｚ軸に対する高さ（ｙ成分）分布データが得
られる。従って同図より、コイルの高さに相当するスリ
ツト像の両端の点P1とP2を検出すれば、その距離を計算
することによりコイルの幅Ｄが与えられる。Therefore, when the coil is irradiated with laser slit light having a locus parallel to the z-axis as shown in FIG. 5, height (y-component) distribution data with respect to the z-axis as shown in FIG. 6 (b) is obtained. . Thus from the figure, by detecting the points P 1 and P 2 at both ends of the slit image corresponding to the height of the coil, the width D of the coil is given by calculating the distance.
ここでレーザースリツト光の軌跡がｚ軸と平行である
ことを考慮すると、上式は次式で表わせる。 Here, considering that the trajectory of the laser slit light is parallel to the z-axis, the above equation can be expressed by the following equation.
Ｄ＝|z1−z2| （８） また、コイルの中心（重心）のｚ座標の値zoは、レー
ザー光がｙ軸と平行のときに対応したｚ軸の位置データ
をｚ′とすると、次式で与えられる。D = | z 1 −z 2 | (8) Further, the z-coordinate value z o of the center (center of gravity) of the coil is represented by z ′, which is the position data of the z-axis corresponding to when the laser beam is parallel to the y-axis. Then, it is given by the following equation.
一方、ｘ軸と平行な軌跡のレーザースリツト光をコイ
ルに照射すると、第６図（ａ）に示すようにｘ軸に対す
る高さ（ｙ成分）分布データが得られる。このうち、コ
イルの高さに相当するデータのみを抽出し、次式に代入
して円の方程式のパラメータ（xo,yo,ro）を計算する。
（例えばニユートン法を適用）。 On the other hand, when the coil is irradiated with laser slit light having a locus parallel to the x-axis, height (y-component) distribution data with respect to the x-axis is obtained as shown in FIG. 6 (a). Of these, only the data corresponding to the coil height is extracted and substituted into the following equation to calculate the parameters (x o , y o , r o ) of the circle equation.
(For example, apply the Newton method).
（xi−xo）２＋（yi−yo）２＝ro 2 （10） ここで、xo,yoは、コイル（円）の中心、roはコイル
（円）の半径である。(X i −x o ) 2 + (y i −y o ) 2 = ro 2 (10) where x o and yo are the center of the coil (circle), and ro is the radius of the coil (circle). It is.
以上より、ｘ軸に平行、及びｚ軸に平行に独立にレー
ザースリツト光をコイルに投射し、TVカメラで撮影する
とコイルの重心Ｇ（xo,yo,zo）、幅Ｄ、半径roが得られ
る。From the above, laser slit light is projected onto the coil independently in parallel with the x-axis and in parallel with the z-axis, and when photographed with a TV camera, the center of gravity G (x o , y o , z o ), width D, and radius of the coil are obtained. ro is obtained.
なお、本方式によると、コイルの向きは、その中心軸
がｘ軸に平行な場合、ｚ軸に平行な場合の両ケースに対
応できる。According to this method, the direction of the coil can correspond to both cases where the center axis is parallel to the x-axis and when the coil is parallel to the z-axis.
第１図を参照して本発明の実施例を説明する。コイル
位置検出に当っては、コイルヤードにおいて任意の位置
を原点Ｏとして、横行方向と平行な方向をｘ軸、巻上げ
方向と平行な方向をｙ軸、走行方向と平行な方向をｚ軸
とするxyz3次元直交位置座標系を設定しておく。An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In detecting the coil position, an arbitrary position in the coil yard is set as the origin O, a direction parallel to the traverse direction is set as the x-axis, a direction parallel to the winding direction is set as the y-axis, and a direction parallel to the running direction is set as the z-axis. Set xyz three-dimensional orthogonal position coordinate system.
第１図において、６はレーザー光源、16はスキヤンミ
ラーである。この２台のスキヤンミラーとレーザー光源
によってｘ軸に平行なレーザースリツト光とｚ軸に平行
なスリツト光を構成する。ｘ軸及びｚ軸の選択は、15の
コントローラによって行なう。１および１′はTVカメラ
で、説明の都合上、１はｚ軸に平行なレーザースリツト
光のみを撮影し、１′はｘ軸に平行なレーザースリツト
光のみを撮影するものとする。７はTVカメラの映像信号
をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄ変換器、９はレーザースリツト
光を照射しないで撮影したコイルの映像信号を保存して
おく、基準画メモリである。８は１または１′のTVカメ
ラで撮影した映像信号より二値化処理してスリツト像を
抽出する二値化装置。10は横行装置13のｘ軸及びｚ軸に
対する位置座標を検出する横行位置検出装置12のデータ
とTVカメラの受光面上のスリツト像の１点の位置（η，
ξ）より、実際空間の３次元xyz座標系の位置（x,y,z）
を計算する座標変換装置、11はコイルの幅方向のスリツ
ト像におけるコイル両端の座標データ（η1,ξ１），
（η2,ξ２）を検出する端点検出装置、14はコイルの径
方向の複数の３次元位置座標データより、ニユートン法
で円の方程式のパラメータを計算する演算装置。15はス
キヤンミラとTVカメラの切換を指示する制御信号を出力
したり、演算装置及び端点検出装置の計算結果（コイル
の重心Ｇ（xo,yo,zo）幅D,半径ro）を入力し、クレーン
の動作を制御する制御信号を出力するコントローラであ
る。In FIG. 1, 6 is a laser light source, and 16 is a scan mirror. A laser slit light parallel to the x-axis and a slit light parallel to the z-axis are formed by the two scan mirrors and the laser light source. Selection of the x-axis and the z-axis is performed by 15 controllers. Numerals 1 and 1 'denote TV cameras. For the sake of explanation, it is assumed that 1 captures only laser slit light parallel to the z-axis and 1' captures only laser slit light parallel to the x-axis. Reference numeral 7 denotes an A / D converter for A / D converting the video signal of the TV camera, and 9 denotes a reference picture memory for storing the video signal of the coil photographed without irradiating the laser slit light. Reference numeral 8 denotes a binarization device for extracting a slit image by performing binarization processing on a video signal captured by a 1 or 1 'TV camera. Numeral 10 denotes data of the traversing position detecting device 12 for detecting the position coordinates of the traversing device 13 with respect to the x-axis and the z-axis, and the position (η, 1) of the slit image on the light receiving surface of the TV camera.
ξ), the position (x, y, z) of the three-dimensional xyz coordinate system in the real space
, 11 is coordinate data (η 1 , ξ 1 ) at both ends of the coil in a slit image in the width direction of the coil,
An end point detecting device for detecting (η 2 , ξ 2 ) is an arithmetic device for calculating a parameter of a circle equation by the Newton method from a plurality of three-dimensional position coordinate data in the radial direction of the coil. Numeral 15 outputs a control signal for instructing switching between the scan mirror and the TV camera, and calculates the calculation results (the center of gravity G (x o , y o , z o ) width D and radius r o of the coil) of the arithmetic unit and the end point detection unit. It is a controller that inputs and outputs control signals for controlling the operation of the crane.
レーザー光源６とスキヤンミラー16,16′及びTVカメ
ラ1,1′は、クレーンの横行装置またはクレーンとは独
立に横行移動可能な横行装置上にセツトする。第７図に
セツトの概念図を示す。The laser light source 6, the scan mirrors 16, 16 'and the TV camera 1, 1' are set on a traverse device of the crane or a traverse device which can be moved independently of the crane. FIG. 7 shows a conceptual diagram of the set.
いま、横行装置13が事前に設定されたトレーラ停止位
置（コイル）に粗位置決めされているものとして、本装
置の作用を説明する。Now, the operation of the present apparatus will be described assuming that the traversing device 13 is roughly positioned at a preset trailer stop position (coil).
まず、レーザー光を照射しない状態においてTVカメラ
１及び１′でコイルを撮影し、７のＡ−Ｄ変換器でＡ−
Ｄ変換後９の基準画メモリに記録する。First, the coils were photographed with the TV cameras 1 and 1 'in a state where the laser light was not irradiated, and the A-D converter 7 was used to perform A-D conversion.
After the D conversion, it is recorded in the reference image memory 9.
次に、スキヤンミラー16及び16′を制御してｚ軸に平
行なスリツト光をコイルに照射する。これをTVカメラ１
によって撮影し、７のＡ−Ｄ変換器でＡ−Ｄ変換後８の
二値化装置で、基準画メモリ９との差を演算して二値化
処理を行なうと第７図の画像データが得られる。これ
を11の端点検出装置においてコイルに相当するスリツト
像の両端の座標（η1,ξ１）（η2,ξ２）を検出し、10
の座標変換装置でxyz3次元直交座標系に変換し、コイル
幅Ｄ及びコイルのｚ方向の中心zoを演算し、コントロー
ラ15に送る。次に、スキヤンミラー16及び16′を制御し
てｘ軸に平行なスリツト光をコイルに照射する。これを
TVカメラ１′によって撮影し、７のＡ−Ｄ変換器でＡ−
Ｄ変換後８の二値化装置で基準画メモリ９との差を演算
して二値化処理を行なうと、第７図の画像データが得
られる。これを10の座標変換装置でxyz3次元直交座標系
に変換後、14の演算装置において、ニユートン法で円の
方程式を解くと、コイルの中心xo,yo及び半径roが求ま
り、15のコントローラに送る。15のコントローラは、コ
イルの重心（xo,yo,zo）及び幅Ｄ半径roの情報を出力す
る。以上が本装置の作用である。なお、本発明装置はコ
イルの向きは、その中心軸がｚ軸と平行（第７図）、ｘ
軸と平行の両ケースに対応できる。Next, the scan mirrors 16 and 16 'are controlled to irradiate the coil with slit light parallel to the z-axis. This is TV camera 1
When the binarizing process is performed by calculating the difference between the reference image memory 9 and the binarizing device 8 after the A / D conversion by the A / D converter 7 and the A / D converter 8, the image data in FIG. can get. The coordinates (η 1 , ξ 1 ) (η 2 , ξ 2 ) at both ends of the slit image corresponding to the coil are detected by the 11 end point detecting devices, and 10
In the coordinate conversion device is converted into xyz3 dimensional orthogonal coordinate system, calculates the coil width D and the center z o in the z direction of the coil, and sends to the controller 15. Next, the scan mirrors 16 and 16 'are controlled to irradiate the coil with slit light parallel to the x-axis. this
Photographed by TV camera 1 ', A-D converter 7
When the binarization processing is performed by calculating the difference from the reference image memory 9 by the binarization device 8 after D conversion, the image data of FIG. 7 is obtained. After converting this to a xyz3 dimensional orthogonal coordinate system in the coordinate conversion apparatus 10, the arithmetic unit 14, and solving the equation of a circle with Newtonian method, Motomari center x o, y o and the radius r o of the coils, 15 Send to controller. The 15 controllers output information on the center of gravity (x o , y o , z o ) and the width D radius r o of the coil. The above is the operation of the present apparatus. In the device of the present invention, the direction of the coil is such that the central axis is parallel to the z-axis (FIG. 7), x
It can handle both cases parallel to the axis.
本発明によるコイル位置検出装置は、レーザー光源
と、前記レーザー光源のスポツト光を１次元のスリツト
光に変換する２台の走査ミラーと、コイルに照射したス
リツト光を撮影する２台のTVカメラとをコイルヤードの
クレーン（または横行装置）に設置し、上記TVカメラの
映像信号をデジタル化するＡ−Ｄ変換器と、デジタル化
した画像データよりレーザースリツト像を抽出する二値
化装置と、画像データ上のレーザースリツト像の位置デ
ータ（二次元データξ−η）を実際空間の三次元位置座
標（x,y,z）に変換する座標変換装置と、コイルの径方
向の三次元位置座標データに対してニユートン法で円の
方程式を解きコイルの中心位置と半径を計算する演算装
置と、コイルの幅方向の三次元位置座標データに対しレ
ーザースリツト像の両端の位置データを検出し、コイル
の幅を計算する端点検出装置とを設けたことにより、次
の効果を有する。A coil position detecting device according to the present invention comprises a laser light source, two scanning mirrors for converting spot light of the laser light source into one-dimensional slit light, and two TV cameras for photographing the slit light irradiated on the coil. An A / D converter that digitizes the video signal of the TV camera, and a binarization device that extracts a laser slit image from the digitized image data. A coordinate conversion device for converting the position data (two-dimensional data ξ−η) of the laser slit image on the image data into three-dimensional position coordinates (x, y, z) in real space, and a three-dimensional position in the radial direction of the coil An arithmetic unit that solves a circular equation using the Newton method for the coordinate data and calculates the center position and radius of the coil, and a position at both ends of the laser slit image for the three-dimensional position coordinate data in the coil width direction The following effects are obtained by providing the end point detection device that detects the position data and calculates the width of the coil.
（１） 光源にレーザー光源を採用したので背景とのS/
Nが向上し、処理の信頼性が増大する。(1) Since the laser light source was used as the light source, S /
N is improved, and processing reliability is increased.
（２） コイルの中心位置座標だけでなく、コイル半径
・幅の情報が得られるので、コイル位置決めの信頼性が
向上する。(2) Not only the coordinates of the coil center position but also information of the coil radius and width can be obtained, so that the reliability of coil positioning is improved.
（３） 三角測量の光学系の設計によって、所望の位置
検出精度を得ることが可能になる。(3) A desired position detection accuracy can be obtained by designing an optical system for triangulation.
第１図は本発明の実施例に係る構成のブロツク図，第２
図は従来のコイル位置検出の原理図，第３図は従来のコ
イルと反射パターン像との関係図，第４図は本発明に係
るコイルヤードの概念図，第５図（ａ）（ｂ）（ｃ）は
本発明のコイル位置検出の原理図，第６図（ａ）（ｂ）
は取得データの説明図，第７図は本発明の実施例に係る
TVカメラとレーザースリツト光源の関係の説明図であ
る。 1:TVカメラ,2:TVカメラのレンズの中心， 3:光源,4:コイル,5:TVカメラの光軸， 6:レーザー光源,7:A−Ｄ変換器， 8:二値化装置,9:基準画メモリ， 10:座標変換器,11:端点検出装置， 12:横行位置検出装置,13:横行装置， 14:演算装置,15:コントローラ， 16:スキヤンミラー。FIG. 1 is a block diagram of a configuration according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of conventional coil position detection, FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between a conventional coil and a reflection pattern image, FIG. 4 is a conceptual diagram of a coil yard according to the present invention, and FIGS. (C) is a principle diagram of the coil position detection of the present invention, and FIGS. 6 (a) and (b).
Is an explanatory diagram of the acquired data, and FIG. 7 is related to the embodiment of the present invention.
It is explanatory drawing of the relationship between a TV camera and a laser slit light source. 1: TV camera, 2: Center of lens of TV camera, 3: Light source, 4: Coil, 5: Optical axis of TV camera, 6: Laser light source, 7: A / D converter, 8: Binarization device, 9: reference image memory, 10: coordinate converter, 11: end point detector, 12: traversing position detector, 13: traversing device, 14: arithmetic unit, 15: controller, 16: scan mirror.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−230994（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−117195（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−200111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−131007（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−20105（ＪＰ，Ｕ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-59-230994 (JP, A) JP-A-1-117195 (JP, A) JP-A-60-200111 (JP, A) JP-A-63-1988 131007 (JP, A) Hirakai 2-20105 (JP, U)
Claims (1)
ツト光を１次元のスリツト光に変換する２台の走査ミラ
ーと、コイルに照射したスリツト光を撮影する２台のTV
カメラとをコイルヤードのクレーンに設置し、上記TVカ
メラの映像信号をデジタル化するＡ−Ｄ変換器と、デジ
タル化した画像データよりレーザースリツト像を抽出す
る二値化装置と、画像データ上のレーザースリツト像の
位置データを実際空間の三次元位置座標に変換する座標
変換装置と、コイルの径方向の三次元位置座標データに
対してニユートン法で円の方程式を解きコイルの中心位
置と半径を計算する演算装置と、コイルの幅方向の三次
元位置座標タに対してレーザースリツト像の両端の位置
データを検出し、コイルの幅を計算する端点検出装置と
を具えたことを特徴とするコイル位置検出装置。1. A laser light source, two scanning mirrors for converting spot light of the laser light source into one-dimensional slit light, and two TVs for photographing the slit light irradiated on the coil.
An A / D converter for digitizing the video signal of the TV camera, a binarizing device for extracting a laser slit image from the digitized image data, A coordinate conversion device that converts the position data of the laser slit image into three-dimensional position coordinates in real space, and solves a circular equation using the Newton's method for the three-dimensional position coordinate data in the radial direction of the coil to determine the center position of the coil. A calculation device for calculating the radius, and an end point detection device for calculating the width of the coil by detecting position data at both ends of the laser slit image with respect to the three-dimensional position coordinates in the coil width direction. Coil position detecting device.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP30182989A JP2625222B2 (en) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | Coil position detection device |
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| JP30182989A JP2625222B2 (en) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | Coil position detection device |
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| JPH03162395A JPH03162395A (en) | 1991-07-12 |
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1989
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