JPH0814875A - 物***置検出装置における測定値補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クレーンが傾斜したり蛇行したりして誤差の
要因があっても簡単な装置で物***置を正確に検出す
る。 【構成】 載置台１３に置かれた基板５１上に載置され
たコイル１０、１１を距離計３０を搭載した天井クレー
ン２０で吊り上げる物***置検出装置において、コイル
吊り具２３の吊り中心位置Ｑの座標と、クレーン上に定
めた固定点の鉛直線と基板５１との交点Ｐの座標と、距
離計３０を走査したときの交点の座標Ｐの移動直線又は
移動曲線と、レーザビーム光３１の基板５１への照射点
Ａの移動直線又は移動曲線とを用いて距離計３０で測定
した測定値を座標変換によって補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はクレーンに取り付けら
れ、離れた位置にある物体を光又は超音波を利用して検
出する物***置検出装置における測定値の補正方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の物***置検出装置の一例として、
製鋼工場で生産される製鋼コイル（以下、コイルとい
う）を天井クレーンで自動搬送する際に用いられるコイ
ルの位置検出装置を説明する。

【０００３】台車におけるコイルヤードに搬入されたコ
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。このための
コイル位置検出装置として、例えば特開平３−１６２３
９５号公報に記載の発明がある。前記発明のコイル位置
検出装置はレーザ光源と、レーザ光源のスポット光をコ
イルの縦又は横方向にスキャンする２台の走査ミラー
と、コイルに照射したスポット光を撮影する２台のＴＶ
カメラからなっており、これ等を天井クレーン上に設置
している。そしてこの方式によりコイル位置を三次元位
置座標に変換し、コイル位置を計算するように構成され
ている。

【０００４】すなわち、検出すべきコイルの真上にレー
ザ光源が位置するようにした状態でレーザ光をスキャン
し、その投光軸に対して傾斜した受光軸上に設けた２台
のＴＶカメラにより反射光を受けて反射点までの距離を
測定するレーザ距離計を構成している。前記レーザ距離
計を用いてコイルの位置を測定する場合、コイルをレー
ザ光によりコイルの横軸方向及び縦軸方向にスキャンニ
ングする必要がある。そして横軸、縦軸方向のスキャン
ニングはレーザ光の首振りによって行っている。

【０００５】また特開平５−５１１９号公報に記載され
た発明がある。この発明はクレーンが傾斜した場合、そ
の傾斜角度を直接測定し、コイル位置検出計算時にその
値を用いて補正計算することにより、コイル位置検出計
算精度を向上するように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前者においては、コイ
ルの位置測定に必要なデータは得られる。しかしながら
レーザ光を首振りさせるために、首振り時間を要し、測
定時間が長くかかる。また測定装置の構造が複雑となる
ほか、首振りに伴う振動等によりレーザ光源の寿命が短
くなるという問題がある。

【０００７】また後者における補正方法においては、ク
レーンの傾斜角度を正確に計ることが現実には大変困難
である。一般にクレーンは必ずしも直線上を横走行しな
いで、蛇行したり、傾き角を変化しながら横走行するの
が常である。したがって、前記補正方法では検出計算結
果に誤差が生じるという問題点があった。本発明は上記
事情に鑑みて創案されたものであり、クレーンが傾斜し
たり、蛇行したりしても簡単な装置で物***置検出を正
確に行う方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る物***置検
出装置における測定値補正方法（以下、本発明方法とい
う）は、基板に置かれた物体を吊り上げるクレーンに搭
載され、１個又は複数個の光又は超音波を前記物体に対
して照射しながら走査し、前記物体から反射する反射光
又は反射波を採取することにより、前記物体までの距離
分布を測定する距離計を有した物***置検出装置におい
て、前記クレーンのコイル吊り具の吊り中心位置座標Ｑ
と、クレーン上に定めた固定点の鉛直線と前記基板との
交点座標Ｐと、前記距離計を走査したときの前記交点座
標Ｐの移動直線又は移動曲線と、前記光又は超音波の前
記基板への照射点Ａの移動直線又は移動曲線とを用いて
前記距離計で測定した測定値を補正するようにしたこと
を特徴としている。

【０００９】また請求項１記載の測定値の補正は、前記
距離計を走査したときに測定したそれぞれの前記光又は
超音波の前記基板への各照射点の座標Ａと、前記各照射
点の座標Ａの位置における基板までの距離座標Ｚｍおよ
び各照射点の移動距離座標Ｅｍとを、クレーン上に定め
た固定点の鉛直線と基板との交点座標Ｐを原点としてそ
れぞれ座標変換をするようにしたものを含んでいる。

【００１０】

【作用】交点座標Ｐを原点として交点座標Ｐの移動直線
又は移動曲線をＸ軸とし、距離計の移動により測定した
光又は超音波の基板への照射点Ａの移動位置、移動位置
Ａにおける物体までの距離、距離計の移動距離データを
座標変換により補正する。これにより誤差要因により生
ずる測定誤差が補正される。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して本発明方法を説明する。
図１は本発明方法に使用する物***置検出装置（以下、
本発明装置という）の構成を説明する正面図、図２は同
側面図、図３は本発明方法における基板への照射記録を
説明する平面図、図４は本発明方法における演算部の基
板と距離計間距離、距離計の移動距離記録を説明する仮
想平面図、図５は本発明方法の動作を説明する正面図、
図６は同側面図、図７は本発明方法の動作を説明するフ
ローチャート、図８は照射点の移動を示す実測例示図で
ある。

【００１２】以下の説明において検出対象とする物体は
前記と同様にコイルとする。本発明装置は天井クレーン
２０に搭載され、距離計３０と、演算部４０と、計測用
具としての基板５１と重錘５３を先端に取り付けたワイ
ヤ５２と、ワイヤ固定具５４とを具備している。図５、
図６に示すように、コイル１０、１１はトレーラ１２に
載置されてコイルヤードに搬入され、天井クレーン２０
により自動的にトレーラ１２上から吊り上げられる。

【００１３】天井クレーン２０の横行方向をＸ、これに
垂直な走行方向をＹ、高さ方向をＺとする。トレーラ１
２はＸ方向に搬入される。トレーラ１２上のコイル１
０、１１は中心軸を略Ｘ方向に向けた状態でトレーラ１
２の中心軸線上に並置され、それぞれがトレーラ１２上
のスキッドと呼ばれる載置台１３により位置決め固定さ
れている。天井クレーン２０はＹ方向に走行するガーダ
２１、Ｘ方向に横行するクラブ２２、Ｚ方向に上下する
コイル吊り具２３により構成されている。

【００１４】距離計３０は例えばレーザ距離計であっ
て、クラブ２２の端部に一体化して取り付けられてお
り、下方に向けて複数本（図示例では４本）のレーザビ
ーム光３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ（以下、総称す
る場合符号３１とする）を照射するレーザ光源３２ａ、
３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ（以下、総称する場合符号３２
とする）と、照射したレーザビーム光３１がコイル１
０、１１等に当たって反射する反射光３３を受光する１
個又は複数個の受光部３４（いずれも総称した符号とす
る）とを有している。

【００１５】演算部４０はガーダ２１の適宜位置に設け
られマイコンを内蔵しており、前記受光部３４に図外の
可撓性ケーブルを介して電気的に接続されている。前記
演算部４０は前記レーザ光３１と反射光３３との交わる
角度により三角測量方式により各コイル１０、１１まで
の距離を演算する機能を有している。

【００１６】基板５１は計測位置（後記）を記録するも
ので、図１、図２に示すように合板等の平板で、載置台
１３の上に敷設されている。

【００１７】ワイヤ５２は先端に重錘５３を取り付け、
基端がワイヤ固定具５４に固定されており、前記ワイヤ
固定具５４はクラブ２２上または距離計３０上の適宜位
置に固定されている。前記ワイヤ５２は細いピアノ線等
が望ましい。

【００１８】コイル１０、１１を検出するには、レーザ
ビーム光３１がコイル１０、１１の全体にわたって照射
するようにクラブ２２をＸ方向に横行せしめ、レーザビ
ーム光３１を載置台１３の全体にわたって走査して行
う。コイル１０、１１等に当たって反射した反射光３３
は受光部３４で受光される。演算部４０は前記走査によ
って得られた各コイルまでの距離分布データを一旦マイ
コンのメモリにストアしておく。

【００１９】そして、走査完了後メモリのデータを天井
クラブ２０によるコイル運搬に必要なデータ即ち、コイ
ルの数、各コイルの大きさ、各コイル幅、各コイルの正
確な中心座標等を演算する。この演算結果は図外の上位
コンピュータ又はクレーンコントローラに報告されるよ
うになっている。

【００２０】次に図１、図２、図３を参照して本発明方
法の原理を説明する。クラブ２２を距離計３０の走査ス
タート点に固定し、ワイヤ固定具５４に取り付けたワイ
ヤ５２先端の重錘５３が基板５１上に接する位置を原点
Ｐとする。

【００２１】距離計３０が前記スタート点に位置した状
態で、コイル吊り具２３を降下しその吊り中心点の位置
が基板５１と交叉する位置をＱとする。また、例えばレ
ーザ光源３２ａより発生したレーザビーム光３１ａが基
板５１上に照射した最初の照射点をＡ１とする。

【００２２】クラブ２２をＸ方向に適当な距離間隔で移
動したときの照射点Ａ１、及び移動点Ａ２、Ａ３（以
下、総称する場合符号Ａとする）の座標をそれぞれ（Ｘ
Ｌ１、ＹＬ１）、（ＸＬ２、ＹＬ２）、（ＸＬ３、ＹＬ
３）・・・、吊り具中心点Ｑの座標を（ＸＴ、ＹＴ）と
する。重錘５３の移動直線又は移動曲線をＸ軸とし、同
一平面でこれに直交する直線をＹ軸、前記平面の鉛直線
をＺ軸とする。図３は基板５１に付された各照射点の記
録の一例を示している。。

【００２３】同時に図４に示すように、照射点の移動点
Ａ１、Ａ２、Ａ３・・・毎に、各座標（ＸＬ１、ＹＬ
１）、（ＸＬ２、ＹＬ２）、（ＸＬ３、ＹＬ３）、・・
・に加えて、各移動点Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・におけ
る基板５１より距離計３０までの高さデータＺＬ１、Ｚ
Ｌ２、ＺＬ３、・・・及び各移動点Ａ１、Ａ２、Ａ３、
・・・における距離計３０の移動距離データＥ１、Ｅ
２、Ｅ３、・・・を測定し記録しておく。なお前記移動
距離データＥ１、Ｅ２、Ｅ３、・・・はクラブ２２に設
けた図外のエンコーダ等により測定される。

【００２４】一般に、天井クレーン２０のガーダ２１に
はキャンバと呼ばれる反りや、クラブ製作時のレール曲
がりがあるため、前記照射点Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・
は必ずしも直線になるとは限らず、図８に示すように曲
線になる可能性がある。しかし前記反射点Ａを結ぶ線が
曲線になる場合は、多次元曲線近似を行うことにより、
一つの数式で表すことも可能となる。

【００２５】多次元曲線近似の方法は公知のものであ
り、例えば最小二乗法による方法等がある。本実施例に
於ては、図８に示すような測定値より三次関数による近
似式 Ｙ＝０．００４Ｘ³ ＋０．０２Ｘ² −０．３Ｘ＋１．５ を求めている。

【００２６】また前記測定時に、ワイヤ５２は重錘５３
にかかった重力のため、必ず鉛直方向に降ろされるが、
レーザビーム光３１ａは距離計３０の取り付け具合によ
って、必ずしも鉛直方向に照射されるとは限らず、むし
ろある角度をもって照射される可能性の方が大きい。

【００２７】また、地面が傾いている場合、あるいは天
井クレーン２０が水平でない場合とか、距離計３０の走
査時に、その移動距離とレーザビーム光３１ａの移動距
離とが等しくない場合がある。

【００２８】このような場合に備えて本発明方法は次の
ように実施するものである。即ち基板５１上の照射点Ａ
１を距離計３０の原点Ｐに置き換える。即ち照射点Ａ
１、Ａ２、Ａ３、・・・毎に座標変換し、（ＸＬ１、Ｙ
Ｌ１）、（ＸＬ２、ＹＬ２）、（ＸＬ３、ＹＬ３）、・
・・をそれぞれ調整座標位置（ＸＬ１−ＸＬ１、ＹＬ１
−ＹＬ１）、（ＸＬ２−ＸＬ１、ＹＬ２−ＹＬ１）、
（ＸＬ３−ＸＬ１、ＹＬ３−ＹＬ１）、・・・に補正す
る。また点Ｑの座標（ＸＴ、ＹＴ）を調整位置座標（Ｘ
Ｔ−ＸＬ１、ＹＴ−ＹＬ１）に補正する。

【００２９】前記のようにすると、照射点Ａ１を距離計
３０の原点Ｐに置き換えた場合におけるレーザビーム光
３１ａの移動調整座標位置及び吊り中心Ｑの調整位置座
標が求められる。

【００３０】さらに、前記測定した高さＺＬ１、ＺＬ
２、ＺＬ３、・・・（以下、総称する場合符号Ｚｍとす
る。）及び移動距離Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、・・・（以下、
総称する場合符号Ｅｍとする。）を前記に準じて座標変
換し、補正高さ座標値（ＺＬ１−ＺＬ１）、（ＺＬ２−
ＺＬ１）、（ＺＬ３−ＺＬ１）、・・・補正移動距離座
標値（Ｅ１−Ｅ１）、（Ｅ２−Ｅ１）、（Ｅ３−Ｅ
１）、・・・に補正する。

【００３１】前記のようにすると、照射点Ａ１を距離計
３０の原点にした場合における距離計３０から基板５１
までの相対距離、即ちコイル高さＺｍ及びエンコーダの
値からレーザビーム光３１ａの正確な移動距離Ｅｍの換
算が可能となる。

【００３２】コイル位置検出時に距離計３０で測定した
照射点Ａ、高さＺｍ、移動距離Ｅｍの測定値を前記のよ
うに座標変換して得られた補正値を用いて計算すること
により、正確なコイル位置を検出することができる。

【００３３】次に図７を参照して本発明方法の動作を説
明する。 （１）上位のコンピュータ等の指令に基づき、コイル１
０、１１を載置したトレーラ１２がコイルヤードに進入
すると、天井クレーン２０が移動し、距離計３０がトレ
ーラ１２までの距離（高さ）分布データを採取するスタ
ート位置まで移動して以下の動作がスタートする。

【００３４】（２）距離計３０のレーザ光源３２をオン
し（Ｓ１）、クラブ２２をＸ方向に移動させながらレー
ザビーム光３１の走査を開始する（Ｓ２）。 （３）距離計３０が距離データを採取すると、同時に演
算部４０のマイコンにより距離分布データが作成されメ
モリーにストアされる（Ｓ３）。同時に各データ採取位
置の座標、移動距離もストアされる。

【００３５】（４）走査が完了すると（Ｓ４）、レーザ
光源３２をオフし（Ｓ５）、演算部４０が距離分布デー
タに基づいてコイルの位置計算を行う（Ｓ６）。 （５）前記コイル位置計算時には、前記補正値を用いる
ことにより（Ｓ７）、天井クレーン２０から見たコイル
の位置を正確に検出することができる。

【００３６】（６）計算結果を上位のコンピュータ又は
クレーンコントローラに報告し（Ｓ８）、以上の動作を
ストップする。この後、検出した各コイルをコイル吊り
具２３により搬出する場合、コイル吊り具２３の吊り中
心座標Ｑの補正値を用いることは言うまでもないことで
ある。

【００３７】本実施例では、レーザ光源３２を複数個設
けており、複数個の距離分布データを基にして計算精度
を上げるようにしているが、これに限らずレーザ光源は
１個であってもよい。また、レーザビーム光３１の代わ
りに他の光、又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は受信部として動作す
ることは言うまでもない。さらに、基板５１を設ける代
わりに載置台１３を撤去して、トレーラ１２の荷台を基
板として用いてもよい。

【００３８】さらにそのうえ、本実施例では距離計３０
をクラブ２２に一体に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の下面又は他の適宜場所
に取り付けてもよい。この場合は、ワイヤ固定具５４は
距離計３０又はその取付部に固定するとよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法は距離
計で計測した照射点位置、移動距離、高さの各測定値を
距離計のスタート位置を原点とした位置に座標変換して
補正値を求め、この補正値によりコイル位置を計算する
ようにしている。

【００４０】従って、本発明ではクレーン、トロリーの
傾き、移動時における距離計の非直線移動、地面の傾
き、レーザビーム光の非直線移動、レーザビーム光の鉛
直方向からのずれなどの要因があっても、正確にコイル
位置を検出することができるので、信頼性を向上させる
ことができる。また別途特殊な装置を要しないのでまこ
とに都合がよいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に使用する物***置検出装置の構成
を説明する正面図である。

【図２】同側面図である。

【図３】本発明方法における基板への照射記録を説明す
る平面図である。

【図４】本発明方法における演算部の基板と距離計間距
離、距離計の移動距離記録を説明する仮想平面図であ
る。

【図５】本発明方法の動作を説明する正面図である。

【図６】同側面図である。

【図７】本発明の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図８】照射点の移動を示す実測例示図である。

【符号の説明】

１０、１１ コイル １２ トレーラ １３ 載置台 ２０ 天井クレーン ２１ ガーダ ２２ クラブ ２３ コイル吊り具 ３０ 距離計 ３１ レーザビーム光 ３３ 反射光 ３４ 受光部 ４０ 演算部 ５１ 基板 ５２ ワイヤ ５３ 重錘

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に置かれた物体を吊り上げるクレー
   ンに搭載され、１個又は複数個の光又は超音波を前記物
   体に対して照射しながら走査し、前記物体から反射する
   反射光又は反射波を採取することにより、前記物体まで
   の距離分布を測定する距離計を有した物***置検出装置
   において、前記クレーンのコイル吊り具の吊り中心位置
   座標Ｑと、クレーン上に定めた固定点の鉛直線と前記基
   板との交点座標Ｐと、前記距離計を走査したときの前記
   交点座標Ｐの移動直線又は移動曲線と、前記光又は超音
   波の前記基板への照射点Ａの移動直線又は移動曲線とを
   用いて前記距離計で測定した測定値を補正するようにし
   たことを特徴とする物***置検出装置における測定値補
   正方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の測定値の補正は、前記距
   離計を走査したときに測定したそれぞれの前記光又は超
   音波の前記基板への各照射点の座標Ａと、前記各照射点
   の座標Ａの位置における基板までの距離座標Ｚｍおよび
   各照射点の移動距離座標Ｅｍとを、クレーン上に定めた
   固定点の鉛直線と基板との交点座標Ｐを原点としてそれ
   ぞれ座標変換をするようにした請求項１記載の物***置
   検出装置における測定値補正方法。