JPH0920493A

JPH0920493A - 円柱状物体の位置検出方法

Info

Publication number: JPH0920493A
Application number: JP19109095A
Authority: JP
Inventors: Takamori Yuki; 隆盛幸; Kunihiko Nishibe; 邦彦西部; Hiroshi Ito; 寛伊藤
Original assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Current assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 1997-01-21

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検出する円
柱状物体１０の中心軸方向と、この円柱状物体１０を載
せている台車の長手方向とが略直角をなすように配設す
る。そしてこの円柱状物体１０の中心軸方向で、かつそ
の上方に配置した複数の光３１または超音波を検出する
円柱状物体１０の中心軸方向にスキャンしながら、円柱
状物体１０の中心軸と略垂直方向に走査する。さらにそ
の反射光３３または反射波を受光または受信することに
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。

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
る円柱状物体の検出方法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、
コイル位置が変化してもコイル位置を正確に検出できる
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
した検出する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ように
配設し、この円柱状物体の中心軸方向で、かつその上方
に配置した複数の光または超音波を検出する円柱状物体
の中心軸方向にスキャンしながら、円柱状物体の中心軸
と略垂直方向に走査し、その反射光または反射波を受光
または受信することにより、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
位置検出を行うことを要旨とする。

【０００６】

【作用】位置を検出する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を略直角
とし、この円柱状物体の中心軸方向でその上方から複数
の光または超音波を下方に位置する前記円柱状物体に対
してスキャンしながら、円柱状物体の中心軸と略垂直方
向に走査する。そして、このようにしてスキャンしなが
ら走査して得た反射光または反射波を受光または受信し
て、円柱状物体までの距離分布データを採取し、距離分
布データから円柱状物体の位置検出を行うようにしてい
るので、パレットの大きさや、コイル位置が変化しても
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上にスキッド１４，１５，１６を介して夫
々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とより構成されてい
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
レーザビーム光３１を照射するレーザ光源３２、照射し
たレーザ光がコイル１０，１１，１２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
こでレーザ光３１は、検出すべきコイルの中心軸方向
（すなわちＸ方向）にスキャンする構造としている。す
なわち、スイングモータ３５により、レーザ光源３２と
受光部３４より構成される距離計３０全体をスイングす
ることにより、レーザ光３１はＸ方向にスキャンでき
る。ここでスイングモータ３５によるスイング角度は、
エンコーダ３６により測定可能である。なお図３におけ
る３１０，３１１はレーザ光３１をスキャンしたときの
左右のスキャン限界を示す。

【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５は距離計３０におけるレーザ光３１
の、クレーン２０による走査要領を示している。すなわ
ち距離計３０はクレーン２０のクラブ２２に搭載されて
いるので、クラブ２２を本図の５０に沿って移動させる
ものである。従ってレーザスポット光は、本図の曲線群
５１のように移動する。すなわち、距離計３０のスイン
グに伴い、Ｘ方向にスキャンしながら曲線群５１の曲線
上を移動する。このように走査すれば、コイル１０，１
１，１２がパレット１３上のどこの位置にあっても、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。

【００１３】図２は、物体検出装置４０内のマイコンに
ストアされた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、走査は連続
的に行われるが、距離分布データは離散的にサンプリン
グされるので、マイコン内には図の○印の部分のデータ
がストアされる。距離計３０から地面１７までの高さ方
向の距離は固定なので、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１００がコイル１０
の部分、１１０がコイル１１の部分、１２０がコイル１
２の部分、１５０はスキッド１５の部分、１６０はスキ
ッド１６の部分、１３０はパレット１３の部分、１７０
は地面１７の部分であり、座標変換しているので１７０
の部分は高さ＝０となる。また、この場合スキッド１
４、スキッド１５の右側１５１、スキッド１６の左側１
６１などはレーザの反射光がコイルにより遮光されて受
光部３４に届かないので距離測定できない。

【００１４】図におけるＸ方向の位置は、ガーダ２１に
取り付けた図示しないエンコーダ及びエンコーダ３６に
より測定可能である。また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により測定可能であ
る。

【００１５】図４はコイル１０をスキャンしているとき
の距離分布データ測定結果の一部を、Ｘ方向−Ｚ方向面
で表示したものである。○印が測定点を示している。

【００１６】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（１３０，１５０，１６０，１７０など）
を削除する。

【００１７】次に各コイルのＹ及びＺ方向の中心座標の
計算方法を説明する。データ１００の内の任意の３箇所
の距離分布データをそれぞれ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、
（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）とする。
コイル１０の中心座標（Ｙ及びＺ方向）を（Ｙ０，Ｚ
０）、半径をＲとすると、

【００１８】

【式１】

【００１９】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。

【００２０】

【式２】

【００２１】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。

【００２２】次に図４によりコイルのＸ方向の中心座標
ＸＯ、及び幅の計算方法に関して説明する。例えば、コ
イル１０上の複数のデータ１００の内の両端面のデータ
のＸ方向の算術平均によりＸ方向の中心座標Ｘ０が、ま
た両端面のＸ方向のデータの差より幅が求められる。

【００２３】他のコイルに関しても同様にして中心座
標、幅が計算できる。以上の実施例においては、距離計
３０全体をスイングモータ３５でスイングする実施例を
示した。レーザ光のスキャン方法は何もこれに限ること
はなく、例えばポリゴンミラーなどでレーザ光をスキャ
ンしても同様の効果が得られる。

【００２４】図６に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）レーザ距離計のレーザ光が点灯し、（Ｓ３）走査を開始する。すなわち、レーザ光をスキャ
ンしながらクラブ２２をＹ方向に横行する。同時に距離
計３０が距離データを採取する。（Ｓ４）同時に得られた距離データをマイコン４０にス
トアする。（Ｓ５）走査が完了すれば、（Ｓ６）レーザ光は消灯し、（Ｓ７）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、コイルの中心座標及び半径、半径を２倍
して外径の計算を行う。（Ｓ８）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、（Ｓ９）以上の動作をストップする。以上の実施例においてレーザ光は複数使用しているの
で、どのような大きさのコイルであってもコイル上を十
分スキャンすることが可能であり、計算精度を上げるこ
とができる。しかし万一コイル上の距離分布データが３
点に満たない場合は、走査速度を落とすか、または走査
を複数回実施すればよい。

【００２５】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。

【００２６】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。また、物体検出装置４０
は、クラブ２２に搭載した例を示したが、これに限るも
のではなく、ガーダ２１の上に取り付けてもよいし、他
の場所に取り付けてもよい。

【００２７】

【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、従来のようなメンテナンスなどは不要とな
る。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データの一測定例を示す
図である。

【図３】本発明に使用する物体検出装置の側面図であ
る。

【図４】距離計による距離分布データの一測定例を示す
図である。

【図５】距離計の走査要領を示す図である。

【図６】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１３パレット１４，１５，１６スキッド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３２レーザ光源３３レーザ反射光３４受光部３５スイングモータ３６エンコーダ４０物体検出装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一個または複数個を並列配置した検出す
る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ように配設し、こ
の円柱状物体の中心軸方向で、かつその上方に配置した
複数の光または超音波を検出する円柱状物体の中心軸方
向にスキャンしながら、円柱状物体の中心軸と略垂直方
向に走査し、その反射光または反射波を受光または受信
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
行うことを特徴とする円柱状物体の位置検出方法。