JPH10185519A - Coil locator - Google Patents
Coil locatorInfo
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- JPH10185519A JPH10185519A JP34920996A JP34920996A JPH10185519A JP H10185519 A JPH10185519 A JP H10185519A JP 34920996 A JP34920996 A JP 34920996A JP 34920996 A JP34920996 A JP 34920996A JP H10185519 A JPH10185519 A JP H10185519A
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- light
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/18—Control systems or devices
- B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、製鉄所のコイルヤ
ードの天井クレーンの無人化運転に適用されるコイル位
置検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coil position detecting device applied to an unmanned operation of an overhead crane in a coil yard of a steelworks.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のこ種のコイル位置検出装置として
次の（１）〜（３）に挙げるものがある。 （１）２次元（輝度）画像による検出方式：この方式は
例えば特願昭６３−３１１２１５号、「自動倉庫クレー
ン用熱延製品（コイル）位置検出装置の開発（第７回産
業における画像センシング技術シンポジュウム）」等に
おいて提案されている。この検出方式は、投光器により
コイルを照射してその反射光を例えばＣＣＤカメラによ
り撮像して、その反射光の輝度分布からコイル位置を検
出している。 （２）スリット光を採用した方式：この方式は例えば特
開平３−１６２３９５号公報等において提案されてい
る。ここで提案されている方式は、コイルの径方向及び
幅方向に各々１本のスリット光を照射して、それを２台
のテレビカメラで撮影し、テレビカメラの映像信号を演
算処理してコイルの中心位置や幅を求めている。 （３）複数台の距離計の平行移動方式：この方式は例え
ば特開平７−３０６０３２号公報において提案されてい
る。この方式は、クレーンの吊り具の中心を通る鉛直線
と物体の交点近傍に光又は超音波が照射するように、光
波距離計をクレーンに搭載し、その光波距離計の測定結
果に基づいてコイルまでの距離、吊り上げるべきコイル
の上部空間及び降ろし場所の先入物の有無を演算して判
断している。2. Description of the Related Art There are the following (1) to (3) as conventional coil position detecting devices of this type. (1) Detection method based on two-dimensional (luminance) image: This method is described in, for example, Japanese Patent Application No. 63-31215, "Development of a hot rolled product (coil) position detection device for an automatic warehouse crane (7th industry image sensing technology) Symposium) "and the like. In this detection method, a coil is illuminated by a projector, the reflected light is imaged by, for example, a CCD camera, and the coil position is detected from the luminance distribution of the reflected light. (2) Method using slit light: This method has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-162395. In the method proposed here, one slit light is irradiated in each of the radial direction and the width direction of the coil, and the slit light is photographed by two television cameras. The center position and width are required. (3) Parallel movement method of a plurality of distance meters: This method has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-306032. In this method, a lightwave distance meter is mounted on the crane so that light or ultrasonic waves are emitted near the intersection of a vertical line passing through the center of the crane's hanging tool and the object, and the coil is measured based on the measurement result of the lightwave distance meter. And the presence or absence of a pre-existing object in the space above and below the coil to be lifted.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来のコイル位
置検出装置には次のような問題点がそれぞれ指摘され
る。 （１）２次元（輝度）画像による検出方式： ａ）耐環境性：輝度画像ではコイルの表面輝度レベルと
周辺部の輝度レベルとの差を安定して維持することが次
の理由により困難である。 ・外乱光（昼夜での工場内の明るさの違い、室内照明の
コイルへの映り込み、太陽光の視野内への映り込み）に
よる輝度レベルの変動が大きい。 ・コイル表面性状（反射率／錆鍍金、色、梱包材）の違
いによるコイルの輝度レベルのバラツキが大きい。 ・コイルと床面（床面上のマーク、白線等有り）との識
別が困難である。 ｂ）位置計測：パースペクティブ効果（２次元画像では
遠近効果による形状の歪みがある）により正確な位置計
測が困難である。The following problems are pointed out in the above-mentioned conventional coil position detecting device. (1) Detection method using two-dimensional (luminance) image: a) Environment resistance: In a luminance image, it is difficult to stably maintain the difference between the surface luminance level of the coil and the luminance level of the peripheral part for the following reasons. is there. -Fluctuation in luminance level due to disturbance light (difference in brightness in the factory day and night, reflection of indoor lighting on the coil, reflection of sunlight in the visual field) is large. -There is large variation in the brightness level of the coil due to differences in coil surface properties (reflectance / rust plating, color, packing material). -It is difficult to distinguish the coil from the floor (there are marks on the floor, white lines, etc.). b) Position measurement: Accurate position measurement is difficult due to a perspective effect (a two-dimensional image has a shape distortion due to a perspective effect).
【０００４】（２）スリット光を採用した方式： ａ）データの信頼性：コイルの幅方向及び径方向の形状
データを各々１本のスリット光（光切断線）で測定して
おり、このため、データの信頼性が低い。コイル幅の検
出においては、コイル幅方向の１本の光切断線の形状か
ら、左右１点の端点位置をコイルのエッジ位置としてと
らえており、コイル梱包材、コイル表面の錆による反射
率のバラツキ等により、光切断線の欠落が生じた場合に
は端部位置が正確に計測できない。また、コイル径方向
の形状も同様に１本の光切断線のみで計測しているため
に、前述のコイル梱包材、コイル表面の反射率の違い等
により光切断線の欠落が生じた場合には、コイル径方向
のデータが正確に得られない。(2) Method using slit light: a) Data reliability: The shape data in the width direction and the radial direction of the coil are measured with one slit light (light cutting line) each. , Data reliability is low. In detecting the coil width, one end point on the left and right is taken as the edge position of the coil based on the shape of one light cutting line in the coil width direction. For example, when a light cutting line is missing, the end position cannot be measured accurately. In addition, since the shape in the coil radial direction is similarly measured using only one optical cutting line, when the optical cutting line is missing due to a difference in the reflectance of the coil packing material and the coil surface described above. Does not provide accurate data in the coil radial direction.
【０００５】（３）複数台の距離計平行移動方式： ａ）大掛かりな装置構成：この方式においては、複数台
の光波距離計を平行移動させてコイル表面の高さデータ
を測定しており、測定領域分の移動範囲をトロリ上に確
保する必要があるために、必然的に大掛かりな装置構成
になる。 ｂ）移動時間大：大きな装置を平行移動させるために測
定時間が長くなる。 ｃ）測定ピッチ大（粗）：設置する光波距離計の数で測
定ピッチが決まるが、一般的に光波距離計が高価である
ことから、コスト的にみて少数構成にせざるを得ず、自
ずと測定ピッチは粗くなる。 ｄ）測定ピッチ固定：光波距離計の設置位置が固定され
ているために、測定対象となるコイルの径に応じた最適
な幅を選択することか出来ない。 ｅ）高価（距離計の複数設置）：移動機構等の装置のコ
ストは測定ピッチに反比例し、光波距離計の設定台数が
増えると高額になる。(3) Parallel movement method of a plurality of distance meters: a) Large-scale device configuration: In this method, the height data of the coil surface is measured by moving a plurality of light wave distance meters in parallel. Since it is necessary to secure a moving range for the measurement area on the trolley, a large-scale device configuration is inevitably required. b) Long moving time: The measuring time becomes long to translate a large device in parallel. c) Large measuring pitch (coarse): The measuring pitch is determined by the number of installed lightwave distance meters. However, since the lightwave distance meter is generally expensive, it is inevitable to use a small number of components in terms of cost, and the measurement is performed naturally. The pitch becomes coarse. d) Fixed measurement pitch: Since the installation position of the lightwave distance meter is fixed, it is not possible to select an optimum width according to the diameter of the coil to be measured. e) Expensive (installation of a plurality of distance meters): The cost of a device such as a moving mechanism is inversely proportional to the measurement pitch, and becomes expensive as the number of lightwave distance meters set increases.
【０００６】本発明は、上述のような問題点を解決する
ためになされたものであり、信頼性が高く、測定精度が
高く、更に、コイルの向きが横行方向及び走行方向の何
れであっても測定を可能にしたコイル位置検出装置を提
供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has high reliability, high measurement accuracy, and furthermore, the direction of the coil can be any of the transverse direction and the running direction. It is another object of the present invention to provide a coil position detecting device which enables measurement.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係るコイル位置
検出装置（請求項１）は、コイルを搬送する天井クレー
ンに搭載され、コイル幅方向に平行な複数本のスリット
光を、コイル径方向に走査しながらコイル上面に照射す
る投光手段と、天井クレーンに搭載され、スリット光が
照射されるコイル上面を撮像する撮像手段と、この撮像
手段の撮像信号を画像処理して、その画像信号からスリ
ット光に対応した画像信号を抽出する画像処理手段と、
抽出されたスリット光に対応した画像信号に基づいて、
そのスリット光照射部の３次元形状データを、複数のス
リット光のそれぞれについて求める形状演算手段と、複
数のスリット光についてのスリット光照射部の３次元形
状データをコイルの幅方向に投影して、コイルの径方向
中心位置とコイル径を求めるとともに、複数のスリット
光についてのスリット光照射部の３次元形状データを基
準面と平行なコイルの径方向に投影して、コイルの幅方
向中心位置とコイル幅を求めるコイル演算手段とを有す
る。そして、投光手段はコイルの配置方向に対応して少
なくとも２台設置され、コイルの配置方向に対応した投
光手段が選択されて使用される。A coil position detecting device according to the present invention (claim 1) is mounted on an overhead crane that conveys a coil, and converts a plurality of slit lights parallel to a coil width direction into a coil radial direction. A light projecting means for irradiating the coil upper surface while scanning the image, an image pickup means mounted on an overhead crane to image the coil upper surface irradiated with the slit light, and an image signal of the image pickup means being image-processed, and the image signal Image processing means for extracting an image signal corresponding to the slit light from
Based on the image signal corresponding to the extracted slit light,
Shape calculation means for obtaining the three-dimensional shape data of the slit light irradiation unit for each of the plurality of slit lights, and projecting the three-dimensional shape data of the slit light irradiation unit for the plurality of slit lights in the width direction of the coil, The center position and the coil diameter in the radial direction of the coil are obtained, and the three-dimensional shape data of the slit light irradiating unit for a plurality of slit lights is projected in the radial direction of the coil parallel to the reference plane to obtain the center position in the width direction of the coil. Coil calculation means for calculating a coil width. At least two light emitting means are installed corresponding to the direction in which the coils are arranged, and the light emitting means corresponding to the direction in which the coils are arranged is selected and used.
【０００８】本発明においては、コイルの配置方向が把
握されると、その方向に対応した投光手段が選択され、
その選択された投光手段が、コイル幅方向に平行な複数
本のスリット光を、コイル径方向に走査しながらコイル
上面に照射する。そして、天井クレーンに搭載された撮
像手段がその状態を撮像する。画像処理手段は、撮像手
段の映像信号を画像処理して、その画像信号からスリッ
ト光に対応した画像信号を抽出する。形状演算手段は、
そのスリット光照射部の３次元形状データを、複数のス
リット光のそれぞれについて求める。コイル演算手段
は、複数のスリット光についてのスリット光照射部の３
次元形状データをコイルの幅方向に投影して、コイルの
径方向中心位置とコイル径を求めるとともに、複数のス
リット光についてのスリット光照射部の３次元形状デー
タを基準面と平行なコイルの径方向に投影して、コイル
の幅方向中心位置とコイル幅を求める。In the present invention, when the direction in which the coils are arranged is grasped, the light projecting means corresponding to the direction is selected.
The selected light projecting means irradiates a plurality of slit lights parallel to the coil width direction onto the coil upper surface while scanning in the coil radial direction. Then, the imaging means mounted on the overhead crane images the state. The image processing means performs image processing on the video signal of the imaging means, and extracts an image signal corresponding to the slit light from the image signal. The shape calculation means is
The three-dimensional shape data of the slit light irradiation unit is obtained for each of the plurality of slit lights. The coil calculating means includes a slit light irradiating unit for a plurality of slit lights.
The three-dimensional shape data of the slit light irradiating part for a plurality of slit lights is obtained by projecting the three-dimensional shape data in the width direction of the coil to obtain the radial center position of the coil and the coil diameter. Direction, the center position of the coil in the width direction and the coil width are obtained.
【０００９】本発明に係るコイル位置検出装置（請求項
２）は、コイルを搬送する天井クレーンに搭載され、コ
イル径方向に平行な複数本のスリット光を、コイル幅方
向に走査しながらコイル上面に照射する投光手段と、天
井クレーンに搭載され、スリット光が照射されるコイル
上面を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像信号を
画像処理して、その画像信号からスリット光に対応した
画像信号を抽出する画像処理手段と、抽出されたスリッ
ト光に対応した画像信号に基づいて、そのスリット光照
射部の３次元形状データを、複数のスリット光のそれぞ
れについて求める形状演算手段と、複数のスリット光に
ついてのスリット光照射部の３次元形状データをコイル
の幅方向に投影して、コイルの径方向中心位置とコイル
径を求めるとともに、複数のスリット光についてのスリ
ット光照射部の３次元形状データを基準面と平行なコイ
ルの径方向に投影して、コイルの幅方向中心位置とコイ
ル幅を求めるコイル演算手段とを有する。そして、投光
手段はコイルの配置方向に対応して少なくとも２台設置
され、コイルの配置方向に対応した投光手段が選択され
て使用される。A coil position detecting device according to the present invention is mounted on an overhead crane that conveys a coil, and scans a plurality of slit lights parallel to a coil radial direction in a coil width direction while scanning a coil upper surface. Light emitting means for irradiating the slit light, an image pickup means mounted on an overhead crane, and an image of an upper surface of the coil to which the slit light is irradiated, and an image signal of the image pickup means is subjected to image processing, and the image signal corresponds to the slit light. Image processing means for extracting an image signal; shape calculation means for obtaining three-dimensional shape data of the slit light irradiation unit for each of the plurality of slit lights based on the image signal corresponding to the extracted slit light; The three-dimensional shape data of the slit light irradiating part for the slit light is projected in the width direction of the coil, and the radial center position of the coil and the coil diameter are obtained. , By projecting the three-dimensional shape data of the slit beam irradiating section for a plurality of slit light in the radial direction of the reference plane parallel to the coil, and a coil calculation means for calculating the widthwise center position and coil width of the coil. At least two light emitting means are installed corresponding to the direction in which the coils are arranged, and the light emitting means corresponding to the direction in which the coils are arranged is selected and used.
【００１０】本発明においては、コイルの配置方向が把
握されると、その方向に対応した投光手段が選択され、
その選択された投光手段が、コイル径方向に平行な複数
本のスリット光を、コイル幅方向に走査してコイル上面
に照射する。そして、天井クレーンに搭載された撮像手
段がその状態を撮像する。画像処理手段は、撮像手段の
映像信号を画像処理して、その画像信号からスリット光
に対応した画像信号を抽出する。形状演算手段は、その
スリット光照射部の３次元形状データを、複数のスリッ
ト光のそれぞれについて求める。コイル演算手段は、複
数のスリット光についてのスリット光照射部の３次元形
状データをコイルの幅方向に投影して、コイルの径方向
中心位置とコイル径を求めるとともに、複数のスリット
光についてのスリット光照射部の３次元形状データを基
準面と平行なコイルの径方向に投影して、コイルの幅方
向中心位置とコイル幅を求める。In the present invention, when the arrangement direction of the coil is grasped, the light projecting means corresponding to the direction is selected.
The selected light projecting means scans a plurality of slit lights parallel to the coil radial direction in the coil width direction to irradiate the upper surface of the coil. Then, the imaging means mounted on the overhead crane images the state. The image processing means performs image processing on the video signal of the imaging means, and extracts an image signal corresponding to the slit light from the image signal. The shape calculation means obtains three-dimensional shape data of the slit light irradiation unit for each of the plurality of slit lights. The coil calculating means projects the three-dimensional shape data of the slit light irradiating section for the plurality of slit lights in the width direction of the coil to determine the radial center position and the coil diameter of the coil, and also calculates the slits for the plurality of slit lights. The three-dimensional shape data of the light irradiation unit is projected in the radial direction of the coil parallel to the reference plane, and the center position in the width direction of the coil and the coil width are obtained.
【００１１】本発明においては（請求項１，２）、上述
のように、コイルの３次元形状を計測しており、コイル
とそれ以外（床面、台車等）の領域との識別を、高さ及
び形状から判断することが可能であり、ロバストな計測
が実現されている。また、２次元データではパースペク
ティブ効果による形状の歪みがあるが、３次元データを
用いているのでそのような形状の歪みを除去することが
できる。また、本発明においては複数本のスリット光を
用いたマルチスリット光によりコイルの全体形状を計測
しており、このため、外乱に対しロバストな計測が実現
されており、信頼性の向上が図られている。更に、マル
チスリット光による複数のデータを用いることでＳ／Ｎ
も良くなり、性能の面でも向上したコイルの位置検出が
可能になっている。In the present invention (claims 1 and 2), as described above, the three-dimensional shape of the coil is measured, and the distinction between the coil and the other area (floor surface, trolley, etc.) is made high. Judgment can be made from the height and shape, and robust measurement is realized. Further, in the two-dimensional data, there is a shape distortion due to the perspective effect, but since the three-dimensional data is used, such a shape distortion can be removed. Also, in the present invention, the entire shape of the coil is measured by multi-slit light using a plurality of slit lights, and therefore, robust measurement against disturbance is realized and reliability is improved. ing. Further, by using a plurality of data by the multi-slit light, the S / N
And the coil position can be detected with improved performance.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】図１は発明のコイル位置検出装置
の測定原理を説明するための構成図である。図において
は、基準面１上に被測定物２が置かれており、この基準
面１に撮影の際の中心軸が直交するようにテレビカメラ
１０が配置され、そして、このテレビカメラ１０とは異
なった位置にスリット光走査装置１２が配置される。ス
リット光走査装置１２はスリット光１２ａを発生すると
もにそれを走査する。テレビカメラ１０はその状態を撮
像し、その撮影信号は画像処理装置１４により画像処理
されて、その画像信号はスリット光走査装置１２からの
投射角θとともに形状演算装置１６に入力し、形状演算
装置１６において被測定物２の３次元形状が計測され
る。コイル演算装置１８においてはその計測された３次
元形状に基づいて被測定物２であるコイルの位置、幅等
を求める。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram for explaining the measuring principle of the coil position detecting device according to the present invention. In the drawing, the DUT 2 is placed on a reference plane 1, and a television camera 10 is arranged on the reference plane 1 so that the central axis at the time of photographing is orthogonal. The slit light scanning devices 12 are arranged at different positions. The slit light scanning device 12 generates slit light 12a and scans it. The television camera 10 captures an image of the state, the captured signal is subjected to image processing by the image processing device 14, and the image signal is input to the shape calculation device 16 together with the projection angle θ from the slit light scanning device 12, and the shape calculation device At 16, the three-dimensional shape of the DUT 2 is measured. The coil operation device 18 obtains the position, width, and the like of the coil, which is the device under test 2, based on the measured three-dimensional shape.
【００１３】次に、図１のコイル位置検出装置を測定方
式、形状演算原理、スリット光の方向、マルチスリット
化及びスリット光の生成の観点からそれぞれ説明する。 （Ａ）測定方式 光学系は一般的に光切断法と呼ばれる光学系を用いてい
る。図２はスリット光走査装置１２の構成を示した図で
ある。スリット光走査装置１２は、まず、半導体レーザ
２０からのレーザスポット光を、駆動モータ２２ａによ
り回転制御される第１の走査ミラー２２によって走査す
ることによりスリット光を生成する。このとき、レーザ
スリット光の向きは図１のｙ軸方向となるようにし、そ
して、駆動モータ２４ａにより回転制御される第２の走
査ミラー２４によって図１のｘ軸方向にレーザスリット
光の投光位置を制御する。また、同時にこのときの走査
ミラー２４の投光角度θは角度信号として形状演算装置
１６に出力される。そして、レーザスリット光１２ａの
照射パターンをテレビカメラ１０で撮像し、画像処理装
置１４に入力する。画像処理装置１４は、テレビカメラ
１４の撮像信号を画像処理し、その画像信号からレーザ
スリット光に対応した画像信号を抽出する。形状演算装
置１６は、その抽出された画像信号のレーザスリット光
の位置と、そのときのレーザ投光角度θとから後述の三
角測量の原理に基づいて、レーザスリット光の３次元座
標を演算する。Next, the coil position detecting device shown in FIG. 1 will be described in terms of a measuring method, a principle of shape calculation, a direction of slit light, multi-slit formation, and generation of slit light. (A) Measurement method The optical system uses an optical system generally called a light section method. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the slit light scanning device 12. The slit light scanning device 12 first generates a slit light by scanning a laser spot light from the semiconductor laser 20 with a first scanning mirror 22 whose rotation is controlled by a drive motor 22a. At this time, the direction of the laser slit light is set to be in the y-axis direction in FIG. 1, and the second scanning mirror 24 whose rotation is controlled by the drive motor 24a projects the laser slit light in the x-axis direction in FIG. Control the position. At the same time, the projection angle θ of the scanning mirror 24 at this time is output to the shape calculation device 16 as an angle signal. Then, the irradiation pattern of the laser slit light 12 a is captured by the television camera 10 and input to the image processing device 14. The image processing device 14 performs image processing on an image pickup signal of the television camera 14 and extracts an image signal corresponding to the laser slit light from the image signal. The shape calculating device 16 calculates three-dimensional coordinates of the laser slit light from the position of the laser slit light of the extracted image signal and the laser projection angle θ at that time based on the principle of triangulation described later. .
【００１４】（Ｂ）形状演算原理 形状演算装置１６は、スリット光走査装置１２により生
成されるマルチスリット光についてそのレーザスリット
光の３次元座標を演算することにより被測定物２の全体
形状を求める。この形状演算は三角測量の方式に基づい
ている。スリット光走査装置１２から被測定対象（：コ
イル）２上にレーザスリット光１２ａを投光角度θで投
光し、その状態をテレビカメラ１０で撮像する。そのテ
レビカメラ１０で撮像した画像から抽出したレーザ光が
当たった点（ｘ′，ｙ′）の高さｚ（ｘ′，ｙ′）は、
テレビカメラ１０のパースペクティブ効果を考慮する
と、次式の関係が成り立つ。 ｚ（ｘ′，ｙ′）＝Ｚ0 −｛Ｘ0 −（１−ｚ（ｘ′，ｙ′）／ａ）ｘ｝ tan θ（ｘ′，ｙ′） …（１） ｘ′ ：テレビカメラで撮像された画像の基準面上での
位置 ｙ′ ：テレビカメラで撮像された画像の基準面上での
位置 Ｘ0 ：レーザ光走査回転軸のｘ座標 Ｚ0 ：レーザ光走査回転軸のｚ座標 ａ ：テレビカメラ−基準面間の距離 θ ：レーザスリット光投光角度 上記の（１）式を変形すればレーザスリット光が当たっ
た点の高さｚ（ｘ′，ｙ′）は次式で求まる。(B) Principle of Shape Calculation The shape calculation device 16 calculates the three-dimensional coordinates of the laser slit light of the multi-slit light generated by the slit light scanning device 12 to obtain the entire shape of the DUT 2. . This shape calculation is based on a triangulation method. Laser slit light 12a is projected from the slit light scanning device 12 onto the measurement target (coil) 2 at a projection angle θ, and the state is imaged by the television camera 10. The height z (x ′, y ′) of the point (x ′, y ′) at which the laser light extracted from the image captured by the television camera 10 shines is
In consideration of the perspective effect of the television camera 10, the following relationship is established. z (x ′, y ′) = Z 0 − {X 0 − (1−z (x ′, y ′) / a) x} tan θ (x ′, y ′) (1) x ′: TV camera in position y on the reference plane of the captured image ': position on the reference plane of the image captured by the television camera X 0: x-coordinate Z 0 of the laser beam scanning rotation axis: z of the laser beam scanning rotation axis Coordinate a: distance between the television camera and the reference plane θ: laser slit light projection angle If the above equation (1) is modified, the height z (x ′, y ′) of the point where the laser slit light hits is given by the following equation. Is determined by
【００１５】[0015]
【数１】 (Equation 1)
【００１６】また、画像上でレーザ光が抽出された点
（ｘ，ｙ）の３次元座標上での座標（ｘ，ｙ）は次式で
与えられる。 ｘ＝｛１−ｚ（ｘ′，ｙ′）／ａ｝ｘ′ …（３） ｙ＝｛１−ｚ（ｘ′，ｙ′）／ａ｝ｙ′ …（４） 以上の説明から明らかなように、レーザスリット光が投
光角度θでテレビカメラ１０の画像上の座標ｘ′，ｙ′
に検出された点の３次元座標ｘ，ｙ，ｚは上記の
（２），（３），（４）式で求まることが分かる。ま
た、上記の（３），（４）式は、被測定物２とテレビカ
メラ１０との間の距離が有限であるためにテレビカメラ
１０に近いものほど大きく見えるというパースペクティ
ブ効果に対する補正を施したものであり、２次元画像だ
けでは正確な形状検出ができないことが分かる。The coordinates (x, y) on the three-dimensional coordinates of the point (x, y) where the laser light is extracted on the image are given by the following equations. x = ｛1−z (x ′, y ′) / a｝ x ′ (3) y = ｛1−z (x ′, y ′) / a｝ y ′ (4) It is clear from the above description. As described above, the coordinates x ', y' on the image of the television camera 10 at the projection angle .theta.
It can be seen that the three-dimensional coordinates x, y, z of the detected point are obtained by the above equations (2), (3), (4). The above equations (3) and (4) have been corrected for the perspective effect that the closer to the TV camera 10 the larger the closer to the TV camera 10 because the distance between the DUT 2 and the TV camera 10 is finite. It can be seen that accurate shape detection cannot be performed only with a two-dimensional image.
【００１７】（Ｃ）スリット光の方向 上記の三角測量方式において、レーザスリット光が基準
面１上にてｙ軸方向に平行になるように構成されていれ
ば、同一スリット光上の形状については全て同一の投光
角度θとして演算することが出来る。従って、テレビカ
メラ１０の画像上のレーザスリット光の各点の位置
（ｘ′、ｙ′）を求めることによりスリット光が当たっ
た部分の３次元座標（位置・高さ）データを前出の式に
より求めることができる。(C) Slit Light Direction In the above triangulation method, if the laser slit light is configured to be parallel to the y-axis direction on the reference plane 1, the shape on the same slit light is Can be calculated as the same projection angle θ. Therefore, the position (x ', y') of each point of the laser slit light on the image of the television camera 10 is obtained, and the three-dimensional coordinate (position / height) data of the portion hit by the slit light is calculated by the above equation. Can be obtained by
【００１８】（Ｄ）マルチスリット化 １本のレーザスリット光の情報では被測定物の１断面情
報しか得られない。そこで、まず、第２の走査ミラー２
４が投光角θの状態で、第１の走査ミラー２２を走査し
てｙ軸方向にレーザスリット光を投影する。このスリッ
ト光をテレビカメラ１０で撮像し、そのスリット光画像
から前記の演算方式で１断面上の形状を演算する。次
に、第２の走査ミラー２４を投光角をθから微小角Δθ
だけ回転させて、再度、第１の走査ミラー２２によりｙ
軸方向にレーザスリット光を投影する。このようにし
て、レーザスリット光の投光角度θを変えながら次々と
複数断面の形状を計測し、各々の断面形状を合成する事
により被測定物２の全体形状を再構築することができ
る。なお、第２の走査ミラー２４の回転ピッチΔθを細
かくするほど被測定物の形状分解能が向上する。但し、
その一方で測定時間は長くなる。(D) Multi-slit formation With information of one laser slit light, only one section information of the object to be measured can be obtained. Therefore, first, the second scanning mirror 2
4 scans the first scanning mirror 22 and projects the laser slit light in the y-axis direction with the projection angle θ. The slit light is imaged by the television camera 10, and the shape on one section is calculated from the slit light image by the above-described calculation method. Next, the projection angle of the second scanning mirror 24 is changed from θ to a small angle Δθ.
, And again by the first scanning mirror 22, y
The laser slit light is projected in the axial direction. In this manner, the shape of a plurality of cross sections is measured one after another while changing the projection angle θ of the laser slit light, and the overall shape of the DUT 2 can be reconstructed by synthesizing the respective cross sectional shapes. The smaller the rotation pitch Δθ of the second scanning mirror 24, the better the shape resolution of the measured object. However,
On the other hand, the measurement time becomes longer.
【００１９】（Ｅ）スリット光の生成 上記においては、レーザスポット光を走査することによ
りレーザスリット光を生成する例について説明したが、
十分な光量が得られるならばレーザスポット光の光路に
ロッドレンズ又はシリンドリカルレンズを置いてレーザ
スリット光を生成して、これを投光しても同様の計測が
可能である。(E) Generation of slit light In the above description, an example of generating laser slit light by scanning laser spot light has been described.
If a sufficient amount of light can be obtained, the same measurement can be performed by placing a rod lens or a cylindrical lens in the optical path of the laser spot light, generating laser slit light, and projecting this.
【００２０】（実施の形態１．）本発明における形状測
定の原理が上記の説明により明らかになったところで、
次に、図１の光学系を天井クレーンに配置した場合につ
いて説明する。図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は図１の光
学系（テレビカメラ、スリット光走査装置）を天井クレ
ーンに配置した場合における平配置図、正面図及びテレ
ビカメラ１０の視野内の映像を示した図である。同図
（Ａ）に示されるように、テレビカメラ１０はトロリ３
０にその横行方向がテレビカメラのラスタ方向となるよ
うに、且つその光軸が鉛直方向下向き位置するように配
置される。２台のスリット光走査装置１２，１３の内、
一方のスリット光走査装置１２はテレビカメラ１０のｘ
軸上に設置され、スリット光の向きがテレビカメラ１０
のｙ軸方向に平行となるように調整する。そして、他方
のスリット光走査装置１３はテレビカメラ１０のｙ軸上
に設置され、スリット光の向きがテレビカメラ１０のｘ
軸方向に平行となるように調整する。測定対象となるコ
イル３はそのコイル幅方向がクレーン３０の走行方向と
なるか、又は横行方向となるように置かれている。な
お、コイル３の配置方向はヤードを管理しているシステ
ムコンピュータにおいて把握されている。(Embodiment 1) When the principle of shape measurement in the present invention has been clarified by the above description,
Next, a case where the optical system of FIG. 1 is arranged on an overhead crane will be described. FIGS. 3A, 3B, and 3C are a plan view, a front view, and a view in the field of view of the television camera 10 when the optical system (TV camera, slit light scanning device) of FIG. It is the figure which showed the image. As shown in FIG. 1A, the TV camera 10 is
0, the traversing direction is set to be the raster direction of the television camera, and the optical axis is positioned vertically downward. Of the two slit light scanning devices 12 and 13,
One slit light scanning device 12 is the x of the television camera 10.
It is installed on the axis and the direction of the slit light is
Is adjusted so as to be parallel to the y-axis direction. The other slit light scanning device 13 is installed on the y-axis of the television camera 10, and the direction of the slit light is
Adjust so that it is parallel to the axial direction. The coil 3 to be measured is placed so that the coil width direction is the traveling direction of the crane 30 or the transverse direction. Note that the arrangement direction of the coil 3 is grasped by a system computer that manages the yard.
【００２１】この状態でスリット光走査装置１２（又は
１３）がコイル幅方向に平行なレーザスリット光を生成
して、そのレーザスリット光をコイル径方向にほぼ等間
隔で走査しながらコイル３上面に照射する。そのスリッ
ト光画像をテレビカメラ１０により得て、さらに、画像
処理装置１４によりレーザスリット光に対応した画像信
号を抽出し、そして、形状演算装置１６によりレーザ光
の投光角度θとレーザ光の位置からレーザ光が当たった
点の高さを演算する。この操作を逐次複数ラインについ
て行うことにより、コイル・台車及び床面等測定視野内
の物体の複数断面形状を得ることができる。ここで、２
台のスリット光走査装置１２，１３の内のどちらを使用
するかは、計測前にコイルの向きを調べてスリット光の
向きがコイル幅方向となるものを使用する。図示の例に
おいてはスリット光走査装置１２が選択されて使用され
ているものとする。In this state, the slit light scanning device 12 (or 13) generates laser slit light parallel to the coil width direction, and scans the laser slit light on the upper surface of the coil 3 at substantially equal intervals in the coil radial direction. Irradiate. The slit light image is obtained by the television camera 10, the image signal corresponding to the laser slit light is extracted by the image processing device 14, and the projection angle θ of the laser light and the position of the laser light are Calculates the height of the point where the laser light hits. By sequentially performing this operation for a plurality of lines, it is possible to obtain a plurality of cross-sectional shapes of an object in a measurement visual field such as a coil / cart and a floor surface. Where 2
Which of the slit light scanning devices 12 and 13 to use is determined by checking the direction of the coil before measurement and using the one in which the direction of the slit light is in the coil width direction. In the illustrated example, it is assumed that the slit light scanning device 12 is selected and used.
【００２２】次に、コイル演算装置１８はその形状デー
タを用いて、コイルの方が床面や台車より高いことか
ら、コイルと周辺部（床面及び台車）とを高さの違いか
ら識別してコイルの形状のみを抽出する。更に、抽出さ
れたコイルの複数断面形状から、コイルの位置を検出す
るために、コイルの径方向及び幅方向の断面形状を求め
る。この断面形状は、コイルの形状データをコイル径方
向及び幅方向に投影することにより求める。投影の方法
としては、コイル幅方向には、コイル幅方向形状データ
の平均値を求める。また、コイル径方向にはコイル径方
向の形状データの最大値をとることにより正確な形状デ
ータが得られる。Next, the coil arithmetic unit 18 uses the shape data to identify the coil and the peripheral portion (the floor and the truck) from the difference in height because the coil is higher than the floor and the truck. To extract only the shape of the coil. Furthermore, in order to detect the position of the coil from the plurality of cross-sectional shapes of the extracted coil, the cross-sectional shape in the radial direction and the width direction of the coil is obtained. The cross-sectional shape is obtained by projecting the coil shape data in the coil radial direction and the width direction. As a projection method, an average value of shape data in the coil width direction is obtained in the coil width direction. Further, by taking the maximum value of the shape data in the coil radial direction in the coil radial direction, accurate shape data can be obtained.
【００２３】次に、コイル幅方向及び径方向に投影され
た形状データから、コイルの幅方向位置、コイル幅、コ
イル径方向中心位置及びコイル径を求める方法を説明す
る。コイルの幅方向については、図４示されるように、
投影された幅方向の形状データから別途設定した高さデ
ータを越す左右両端の点を検出することにより、その点
をコイルの右及び左エッジとして認識する。従って、コ
イル幅方向の中心位置及び幅はそれぞれ次式により求め
られる。 コイルの中心位置 ＝ （右エッジ＋左エッジ）／２ …（５） コイル幅 ＝ ｜右エッジ−左エッジ｜ …（６）Next, a method of calculating the coil width direction position, the coil width, the coil radial direction center position, and the coil diameter from the shape data projected in the coil width direction and the radial direction will be described. Regarding the width direction of the coil, as shown in FIG.
By detecting points at both left and right ends exceeding height data set separately from the projected shape data in the width direction, the points are recognized as right and left edges of the coil. Therefore, the center position and the width in the coil width direction can be obtained by the following equations. Coil center position = (right edge + left edge) / 2 (5) Coil width = | right edge−left edge |
【００２４】コイルのコイル径方向についての測定例を
図５及び図６に基づいて説明する。図５はコイルがクレ
ーン横行方向に平行に置かれている場合の投影形状を示
した図であり、図６はコイルがクレーン横行方向に対し
て多少傾いて置かれた場合のの投影形状を示した図であ
る。なお、図５及び図６において高さデータは紙面手前
側がｚ軸となる。コイル幅の測定は、まずコイル断面デ
ータの左側エッジＬ１〜Ｌｎ、右側エッジＲ１〜Ｒｎを
用いて各々最小２乗法等により、コイルの左側端面及び
右側端面位置が求まり、これら左右のコイル端面位置デ
ータからコイルの傾きφと、コイルの幅が求まる。An example of measurement in the coil radial direction of the coil will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing a projected shape when the coil is placed parallel to the crane traversing direction, and FIG. 6 shows a projected shape when the coil is placed slightly inclined to the crane traversing direction. FIG. Note that in FIGS. 5 and 6, the height data has the z-axis on the near side of the paper. In measuring the coil width, first, the left end face and the right end face of the coil are obtained by the least square method or the like using the left edges L1 to Ln and the right edges R1 to Rn of the coil cross-sectional data. From this, the inclination φ of the coil and the width of the coil are obtained.
【００２５】コイル径方向中心位置は、コイルの傾き角
φ方向の軸と平行な投影面にコイル幅方向の形状データ
を投影し、投影された半円状の形状データから、コイル
が円形であることに基づいて、円の方程式に形状データ
を代入することで、コイル中心位置及びコイル径を求め
る。 （ｘ−ｘ0 ）2 ＋（ｙ−ｙo ）2 ＝ｒ2 …（７） ｘ，ｙ ：投影によって得られたコイルの半円状の形
状データ ｘ0 ，ｙ0 ：コイル径方向中心位置 ｒ ：コイル半径The center position in the coil radial direction is obtained by projecting shape data in the coil width direction onto a projection plane parallel to the axis of the coil inclination angle φ, and determining that the coil is circular from the projected semicircular shape data. Based on this, the coil center position and the coil diameter are obtained by substituting the shape data into the equation of the circle. (X−x 0 ) 2 + (y− yo ) 2 = r 2 (7) x, y: semicircular shape data of the coil obtained by projection x 0 , y 0 : coil radial center position r: coil radius
【００２６】具体的には、径方向の３点以上のデータが
あれば前記式を解くことができるが、径方向の測定デー
タを有効に使い、測定の信頼性を向上させるために、径
方向の測定データに対して３点の組み合わせを複数通り
設定し、各々の演算で得られた複数の中心位置からノイ
ズを除去し、その後続計処理を行うことにより精度及び
信頼性の高いコイル中心位置を求めることができる。Specifically, the above equation can be solved if there are data at three or more points in the radial direction. However, in order to use the measured data in the radial direction effectively and improve the reliability of the measurement, A plurality of combinations of three points are set for the measurement data of, the noise is removed from the plurality of center positions obtained by each calculation, and the subsequent measurement processing is performed to thereby obtain a highly accurate and reliable coil center position. Can be requested.
【００２７】ノイズ除去の方式としては、ノイズが真値
に対して異常値（真値よりも異常に大きいかまたは小さ
い値）をとることから、測定値の分布を求め、多数決の
理論により予め設定した範囲より離れた点を除去する方
法、及び、３点演算によって求められた全ての中心位置
の平均値から距離の離れている順に予め設定した点数の
データを削除する方法がある。このような処理は当然コ
イル径方向の断面形状を求める段階及び求めた断面形状
から異常な形状データを除去するためにも用いられてい
る。As a method of removing noise, since the noise takes an abnormal value with respect to the true value (a value abnormally larger or smaller than the true value), the distribution of the measured values is obtained and set in advance according to majority theory. There is a method of removing points apart from the set range, and a method of deleting data of points set in advance in order of increasing distance from the average value of all the center positions obtained by the three-point calculation. Such processing is naturally used also at the stage of determining the cross-sectional shape in the coil radial direction and for removing abnormal shape data from the obtained cross-sectional shape.
【００２８】また、多数のコイル中心位置から真の中心
位置を求める方式としては、多数点の平均値を求める方
法や、多数点の分布をメッシュ状に分割しその分布の最
大値をとる位置を求める方法等がある。As a method of obtaining the true center position from a number of coil center positions, a method of obtaining an average value of a number of points, or a method of dividing a distribution of a number of points into a mesh and determining a position at which a maximum value of the distribution is obtained. There is a method to ask.
【００２９】以上のように、多数点のデータ（複数本の
スリット光）を用いることで異常点（ノイズ）の除去が
容易に実現でき、且つ、統計処理によりノイズの影響を
受けにくいタフな計測が実現できる。As described above, it is possible to easily remove an abnormal point (noise) by using data of a large number of points (a plurality of slit lights) and tough measurement which is hardly affected by noise by statistical processing. Can be realized.
【００３０】本実施形態において、上記の（７）式に基
づいてコイルの径方向の中心位置が求まれば、コイル幅
方向の中心位置は、コイル径方向の中心位置（ｘ′軸）
上に位置し、且つ、左右コイル端面位置の中央部（ｙ′
軸上）に位置するので、コイル径方向の中心位置（ｘ′
軸）上との交点（ｘ′，ｙ′）として容易に演算でき
る。従って、本実施形態によれば、コイル設置位置にお
いてコイルの向きが多少傾いていても、複数断面の形状
を測定しているので、各断面データのエッジ位置からそ
の傾き角度φとコイル中心位置の両方が計測可能であ
り、リフターをコイルの傾き角度φだけ回転させること
により正確にコイルを吊り上げることが可能となる。In this embodiment, if the center position in the radial direction of the coil is determined based on the above equation (7), the center position in the coil width direction will be the center position in the coil radial direction (x 'axis).
And the center of the left and right coil end faces (y '
(On the axis), the center position (x ′ in the coil radial direction)
(X ', y') can be easily calculated. Therefore, according to this embodiment, even if the direction of the coil is slightly inclined at the coil installation position, the shape of a plurality of cross sections is measured. Both can be measured, and the coil can be lifted accurately by rotating the lifter by the tilt angle φ of the coil.
【００３１】また、本実施形態においては、複数のコイ
ル断面形状からコイルの幅方向中心位置・幅、径方向中
心位置・径を求めているので、コイルの一部分の反射率
の違い等により一部のレーザスリット光が検出できなく
とも、他の検出できている部分の断面形状から欠落して
いる部分の形状を求めることができるので、外乱に対し
てロバストな計測が実現できる。In this embodiment, since the center position and width in the width direction and the center position and diameter in the radial direction of the coil are obtained from a plurality of cross-sectional shapes of the coil, a part of the coil is partially changed due to a difference in reflectance. Even if the laser slit light cannot be detected, the shape of the missing part can be obtained from the cross-sectional shape of the other part that can be detected, so that measurement robust to disturbance can be realized.
【００３２】更に、本実施形態においては、スリット光
走査装置１２，１３がテレビカメラ１０の位置に対し
て、クレーンの横行方向と走行方向とに設けられている
ので、コイルの設置方向がクレーンの横行方向及び走行
方向の何れであっても、それに対応したスリット光走査
装置（スリット光がコイル幅方向に平行なもの）を選択
して使用することにより、同一の検出方式での測定可能
である。Further, in this embodiment, since the slit light scanning devices 12 and 13 are provided in the traverse direction and the traveling direction of the crane with respect to the position of the television camera 10, the installation direction of the coil is changed. In any of the traversing direction and the traveling direction, by selecting and using a slit light scanning device (one in which the slit light is parallel to the coil width direction) corresponding thereto, it is possible to perform measurement by the same detection method. .
【００３３】（実施の形態２．）図７（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は図１の光学系（テレビカメラ、スリット光走査
装置）を天井クレーンに配置した他の例における平配置
図、正面図及びテレビカメラ１０の視野の映像を示した
図である。同図（Ａ）に示されるように、テレビカメラ
１０はトロリ３０にその横行方向がテレビカメラのラス
タ方向（ｘ軸方向）となるように、且つその光軸が鉛直
方向下向き位置するように配置される。２台のスリット
光走査装置１２，１３の内、一方のスリット光走査装置
１２はテレビカメラ１０のｘ軸上に設置され、スリット
光の向きがテレビカメラ１０のｙ軸方向に平行となるよ
うに調整する。他方のスリット光走査装置１３はテレビ
カメラ１０のｙ軸上に設置され、スリット光の向きがテ
レビカメラ１０のｘ軸方向に平行となるように調整す
る。この場合も、測定対象となるコイル３はそのコイル
幅方向がクレーンの走行方向となるか、或いは、横行方
向となるように置かれている。なお、コイル３の配置方
向はヤードを管理しているシステムコンピュータにおい
て把握されている。(Embodiment 2) FIGS. 7A, 7B,
FIG. 2C is a plan view, a front view, and a view showing an image of the field of view of the television camera 10 in another example in which the optical system (TV camera, slit light scanning device) of FIG. As shown in FIG. 1A, the television camera 10 is disposed on the trolley 30 such that the transverse direction thereof is in the raster direction (x-axis direction) of the television camera, and the optical axis thereof is positioned vertically downward. Is done. One of the two slit light scanning devices 12 and 13 is installed on the x-axis of the television camera 10 so that the direction of the slit light is parallel to the y-axis direction of the television camera 10. adjust. The other slit light scanning device 13 is installed on the y-axis of the television camera 10 and adjusts the direction of the slit light so as to be parallel to the x-axis direction of the television camera 10. Also in this case, the coil 3 to be measured is placed so that the coil width direction is the traveling direction of the crane or the transverse direction. Note that the arrangement direction of the coil 3 is grasped by a system computer that manages the yard.
【００３４】この状態でスリット光走査装置１３（又は
１２）がコイル径方向に平行なレーザスリット光を生成
して、そのレーザスリット光をコイル幅方向にほぼ等間
隔で走査しながらコイル３上面に照射する。そのリット
光画像をテレビカメラ１０により得て、さらに、画像処
理装置１４によりレーザスリット光に対応した画像信号
を抽出し、そして、形状演算装置１６によりレーザ光の
投光角度θとレーザ光の位置からレーザ光が当たった点
の高さを演算する。この操作を逐次複数ラインについて
行うことにより、コイル・台車及び床面等測定視野内の
物体の複数断面形状を得ることができる。この実施の形
態においても、２台のスリット光走査装置１２，１３の
内のどちらを使用するかは、計測前にコイルの向きを調
べてスリット光の向きがコイル径方向となるものを選択
して使用する。図示の例においてはスリット光走査装置
１３が選択されて使用されているものとする。In this state, the slit light scanning device 13 (or 12) generates laser slit light parallel to the coil radial direction, and scans the laser slit light on the upper surface of the coil 3 at substantially equal intervals in the coil width direction. Irradiate. The lit light image is obtained by the television camera 10, an image signal corresponding to the laser slit light is extracted by the image processing device 14, and the projection angle θ of the laser light and the position of the laser light are Calculates the height of the point where the laser light hits. By sequentially performing this operation for a plurality of lines, it is possible to obtain a plurality of cross-sectional shapes of an object in a measurement visual field such as a coil / cart and a floor surface. Also in this embodiment, which of the two slit light scanning devices 12 and 13 is used, the direction of the coil is checked before measurement, and the one in which the direction of the slit light is the coil radial direction is selected. To use. In the illustrated example, it is assumed that the slit light scanning device 13 is selected and used.
【００３５】次に、コイル演算装置１８はその形状デー
タを用いて、コイルの方が床面や台車より高いことか
ら、コイルと周辺部（床面及び台車）とを高さの違いか
ら識別してコイルの形状みを抽出する。更に、抽出され
たコイルの複数断面形状から、コイルの位置を検出する
ために、コイルの径方向及び幅方向の断面形状を求め
る。この断面形状は、コイルの形状データをコイル径方
向及び幅方向に投影することにより求める。Next, the coil arithmetic unit 18 uses the shape data to identify the coil and the peripheral portion (the floor and the truck) from the difference in height because the coil is higher than the floor and the truck. To extract the shape of the coil. Furthermore, in order to detect the position of the coil from the plurality of cross-sectional shapes of the extracted coil, the cross-sectional shape in the radial direction and the width direction of the coil is obtained. The cross-sectional shape is obtained by projecting the coil shape data in the coil radial direction and the width direction.
【００３６】図８はコイルの径方向及び幅方向の断面形
状を求める際の説明図である。ここでは、コイル３の形
状データをトロリ３０の横行方向及び走行方向にそれぞ
れ形状データを投影する。投影の方法としては、コイル
幅方向には、コイル幅方向形状データの平均値を求め
る。図示の例では、スリット光４１，４２，４３，４４
の例えば図示の点における平均値を求め、その平均値を
コイル幅方向の投影形状における点の値とし、同様にし
て、スリット光４１〜４５の他の点についてもその平均
値を求めることで、コイル幅方向の投影形状（形状デー
タ）４６を求める。また、コイル径方向にはコイル径方
向の形状データの最大値をとることにより正確な形状デ
ータが得られる。図示の例では、スリット光４１，４
２，４３，４４，４５をコイル径方向に投影させたデー
タ４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａの最大値を
とることにより、コイル径方向の投影形状（形状デー
タ）４７を求める。FIG. 8 is an explanatory diagram for determining the cross-sectional shape of the coil in the radial and width directions. Here, the shape data of the coil 3 is projected in the transverse direction and the traveling direction of the trolley 30, respectively. As a projection method, an average value of shape data in the coil width direction is obtained in the coil width direction. In the illustrated example, the slit lights 41, 42, 43, 44
For example, the average value at the illustrated point is obtained, and the average value is set as the value of the point in the projected shape in the coil width direction, and similarly, the average value is obtained for the other points of the slit light 41 to 45, A projection shape (shape data) 46 in the coil width direction is obtained. Further, by taking the maximum value of the shape data in the coil radial direction in the coil radial direction, accurate shape data can be obtained. In the illustrated example, the slit lights 41, 4
By taking the maximum value of data 41a, 42a, 43a, 44a, and 45a obtained by projecting 2, 43, 44, and 45 in the coil radial direction, a projected shape (shape data) 47 in the coil radial direction is obtained.
【００３７】次に、コイル幅方向及び径方向に投影され
た形状データから、コイルの幅方向位置、コイル幅、コ
イル径方向中心位置及びコイル径を求める方法を説明す
る。コイルの幅方向については、図９に示されるよう
に、投影された幅方向の形状データから別途設定した高
さデータを越す左右両端の点を検出することにより、そ
の点をコイルの右及び左エッジとして認識する。従っ
て、コイル幅方向の中心位置及び幅はそれぞれ次式によ
り求められる。 コイルの中心位置 ＝ （右エッジ＋左エッジ）／２ …（８） コイル幅 ＝ ｜右エッジ−左エッジ｜ …（９）Next, a method for obtaining the coil width direction position, coil width, coil radial direction center position, and coil diameter from the shape data projected in the coil width direction and the radial direction will be described. Regarding the coil width direction, as shown in FIG. 9, by detecting points at the left and right ends exceeding the separately set height data from the projected width direction shape data, the points are shifted to the right and left of the coil. Recognize as an edge. Therefore, the center position and the width in the coil width direction can be obtained by the following equations. Coil center position = (right edge + left edge) / 2 (8) Coil width = | right edge−left edge | (9)
【００３８】コイル径方向中心位置については、コイル
幅方向に形状データを投影し、投影された半円状の形状
データから、コイルが円形であることに基づいて、円の
方程式に形状データを代入することで、コイル中心位置
及びコイル径を求める。 （ｘ−ｃx ）2 ＋（ｚ−ｃz ）2 ＝ｒ2 …（１０） ｘ，ｚ ：投影によって得られたコイルの半円状の形
状データ ｃx ，ｃz ：コイル径方向中心位置 ｒ ：コイル半径For the center position in the coil radial direction, shape data is projected in the coil width direction, and the shape data is substituted into a circular equation from the projected semicircular shape data based on the fact that the coil is circular. Then, the coil center position and the coil diameter are obtained. (X−c x ) 2 + (z−c z ) 2 = r 2 (10) x, z: semicircular shape data of the coil obtained by projection c x , c z : coil radial center position r: coil radius
【００３９】具体的には、径方向の３点以上のデータが
あれば前記式を解くことができるが、径方向の測定デー
タを有効に使い、測定の信頼性を向上させるために、径
方向の測定データに対して３点の組み合わせを複数通り
設定し、各々の演算で得られた複数の中心位置からノイ
ズを除去し、その後続計処理を行うことにより精度及び
信頼性の高いコイル中心位置を求めることができる。Specifically, the above equation can be solved if there are data at three or more points in the radial direction. However, in order to effectively use the measured data in the radial direction and improve the reliability of the measurement, A plurality of combinations of three points are set for the measurement data of, the noise is removed from the plurality of center positions obtained by each calculation, and the subsequent measurement processing is performed to thereby obtain a highly accurate and reliable coil center position. Can be requested.
【００４０】ノイズ除去の方式としては、ノイズが真値
に対して異常値（真値よりも異常に大きいかまたは小さ
い値）をとることから、測定値の分布を求め、多数決の
理論により予め設定した範囲より離れた点を除去する方
法、及び、３点演算によって求められた全ての中心位置
の平均値から距離の離れている順に予め設定した点数の
データを削除する方法がある。このような処理は当然コ
イル径方向の断面形状を求める段階及び求めた断面形状
から異常な形状データを除去するためにも用いられてい
る。As a method of removing noise, since noise takes an abnormal value (a value abnormally larger or smaller than the true value) with respect to the true value, the distribution of measured values is obtained and set in advance by majority rule theory. There is a method of removing points apart from the set range, and a method of deleting data of points set in advance in order of increasing distance from the average value of all the center positions obtained by the three-point calculation. Such processing is naturally used also at the stage of determining the cross-sectional shape in the coil radial direction and for removing abnormal shape data from the obtained cross-sectional shape.
【００４１】また、多数のコイル中心位置から真の中心
位置を求める方式としては、多数点の平均値を求める方
法や、多数点の分布をメッシュ状に分割しその分布の最
大値をとる位置を求める方法等がある。As a method of obtaining the true center position from a number of coil center positions, a method of obtaining an average value of a number of points, or a method of dividing a distribution of a number of points into a mesh and determining a position at which the maximum value of the distribution is obtained. There is a method to ask.
【００４２】以上のように、多数点のデータ（複数本の
スリット光）を用いることで異常点（ノイズ）の除去が
容易に実現でき、且つ、統計処理によりノイズの影響を
受けにくいタフな計測が実現できる。As described above, removal of abnormal points (noise) can be easily realized by using data of a large number of points (a plurality of slit lights), and tough measurement hardly affected by noise by statistical processing. Can be realized.
【００４３】本実施形態においては、複数のコイル断面
形状からコイルの幅方向中心位置・幅、径方向中心位置
・径を求めているので、コイルの一部分の反射率の違い
等により一部のレーザスリット光が検出できなくとも、
他の検出できている部分の断面形状から欠落している部
分の形状を求めることができるので、外乱に対してロバ
ストな計測が実現できる。In the present embodiment, the center position and width in the width direction and the center position and diameter in the radial direction of the coil are obtained from a plurality of coil cross-sectional shapes. Even if slit light cannot be detected,
Since the shape of the missing part can be obtained from the cross-sectional shape of the other part that can be detected, measurement robust to disturbance can be realized.
【００４４】更に、本実施形態においても、スリット走
査装置がテレビカメラ位置に対して、クレーンの横行方
向と走行方向に設けられているので、コイルの設置向き
がクレーンの横行方向でも走行方向でも、コイルの向き
にあわせて対応するスリット走査装置を用いることによ
り同一の検出方式で測定可能である。Further, also in the present embodiment, since the slit scanning device is provided in the traverse direction and the traveling direction of the crane with respect to the position of the television camera, the coil can be installed in either the traversing direction or the traveling direction of the crane. The measurement can be performed by the same detection method by using a corresponding slit scanning device according to the direction of the coil.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば次の効果が得られている。 （１）投光手段により複数本の平行なスリット光をコイ
ルの上面に走査してそれを撮像手段により撮像し、その
撮像信号に基づいてコイルの位置データ等を求めてお
り、コイルが傾いて配置されていてもその影響を排除す
ることが可能であり、また、複数のスリット光による複
数データの統計的処理により位置データ等を求めること
ができるので、信頼性の高い測定が可能になっている。 （２）複数のスリット光の３次元形状データをコイルの
幅方向に投影してコイルの径方向中心位置とコイル径を
求めるとともに、複数のスリット光の３次元形状データ
を基準面と平行なコイルの径方向に投影してコイルの幅
方向中心位置とコイル幅を求めるようにしているので、
天井クレーンの自動運転において、トレーラ等コイル台
車の停止位置が多少ずれていたり、或いは、台車に積ん
であるコイルの位置が所定の位置からずれていても、コ
イルの位置を正確に検出することができ、従来専任のオ
ペレータが行っていた天井クレーンの自動運転を実現す
ることが可能になっている。 （３）コイルの向きがクレーンの横行方向又は走行方向
の何れであっても、それに対応したスリット光走査装置
を選択して使用することにより対応できるので、コイル
の向きよる制約を受けない。As apparent from the above description, the following effects are obtained according to the present invention. (1) A plurality of parallel slit light beams are scanned on the upper surface of the coil by the light projecting means, the image is captured by the image capturing means, and position data of the coil is obtained based on the captured image signal. Even if it is arranged, it is possible to eliminate the influence, and since position data and the like can be obtained by statistical processing of a plurality of data by a plurality of slit lights, highly reliable measurement becomes possible. I have. (2) The three-dimensional shape data of the plurality of slit lights are projected in the width direction of the coil to determine the radial center position and the coil diameter of the coil, and the three-dimensional shape data of the plurality of slit lights are converted into a coil parallel to the reference plane. The center of the coil in the width direction and the coil width are calculated by projecting in the radial direction of
In the automatic operation of the overhead crane, even if the stop position of the coil bogie such as a trailer is slightly shifted or the position of the coil loaded on the bogie is deviated from a predetermined position, the position of the coil can be accurately detected. This makes it possible to realize the automatic operation of the overhead crane, which was conventionally performed by a dedicated operator. (3) Regardless of whether the direction of the coil is the traversing direction or the traveling direction of the crane, it can be handled by selecting and using the slit optical scanning device corresponding to the direction, so there is no restriction due to the direction of the coil.
【図１】本発明のコイル位置検出装置の測定原理を説明
するための構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a measurement principle of a coil position detecting device of the present invention.
【図２】図１のスリット光走査装置の構成を示した図で
ある。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a slit light scanning device in FIG. 1;
【図３】図１の光学系を天井クレーンに配置した第１の
実施形態における説明図であり、（Ａ）は平配置図、
（Ｂ）は正面図、（Ｃ）はテレビカメラの視野の映像を
示した図である。3A and 3B are explanatory views of a first embodiment in which the optical system of FIG. 1 is arranged on an overhead crane, wherein FIG.
(B) is a front view, and (C) is a diagram showing an image of a visual field of a television camera.
【図４】コイル幅方向中心位置及びコイル幅を求める際
の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for calculating a center position and a coil width in a coil width direction.
【図５】コイル端面がクレーン横行方向に平行に配置さ
れた場合の投影状態を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a projected state when the coil end faces are arranged in parallel to the crane traversing direction.
【図６】コイル端面がクレーン横行方向に対して多少傾
いて置かれた場合の投影形状を示した図である。FIG. 6 is a view showing a projected shape when the coil end face is placed slightly inclined with respect to the crane traversing direction.
【図７】図１の光学系天井クレーンに配置した第２の実
施形態における説明図であり、（Ａ）は平配置図、
（Ｂ）は正面図、（Ｃ）はテレビカメラの視野の映像を
示した図である。FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams of a second embodiment in which the optical system overhead crane of FIG. 1 is arranged; FIG.
(B) is a front view, and (C) is a diagram showing an image of a visual field of a television camera.
【図８】コイルの径方向及び幅方向の断面形状を求める
際の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for determining a cross-sectional shape in a radial direction and a width direction of a coil.
【図９】コイルの幅方向の断面形状を求める際の説明図
である。FIG. 9 is an explanatory diagram for determining a cross-sectional shape of a coil in a width direction.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広川 剛史 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 藤川 安敏 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 牟田 潔 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 赤木 康弘 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takeshi Hirokawa 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Yasutoshi Fujikawa 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sun Inside the Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Muta 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan Inside Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiro Akagi 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Inside the corporation
Claims (2)
れ、コイル幅方向に平行な複数本のスリット光を、コイ
ル径方向に走査しながらコイル上面に照射する投光手段
と、 前記天井クレーンに搭載され、前記スリット光が照射さ
れるコイル上面を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段の撮像信号を画像処理して、その画像信号
からスリット光に対応した画像信号を抽出する画像処理
手段と、 前記抽出されたスリット光に対応した画像信号に基づい
て、そのスリット光照射部の３次元形状データを、複数
のスリット光のそれぞれについて求める形状演算手段
と、 前記複数のスリット光についてのスリット光照射部の３
次元形状データをコイルの幅方向に投影して、コイルの
径方向中心位置とコイル径を求めるとともに、前記複数
のスリット光についてのスリット光照射部の３次元形状
データを基準面と平行なコイルの径方向に投影して、コ
イルの幅方向中心位置とコイル幅を求めるコイル演算手
段とを有し、そして、 前記投光手段はコイルの配置方向に対応して少なくとも
２台設置され、コイルの配置方向に対応した前記投光手
段が選択されて使用されることを特徴とするコイル位置
検出装置。1. A light projecting means mounted on an overhead crane for transporting a coil and irradiating a plurality of slit lights parallel to a coil width direction onto an upper surface of the coil while scanning in a coil radial direction, and mounted on the overhead crane. Imaging means for imaging the upper surface of the coil irradiated with the slit light, image processing means for performing image processing on an imaging signal of the imaging means, and extracting an image signal corresponding to the slit light from the image signal; A shape calculating means for obtaining three-dimensional shape data of the slit light irradiating section for each of the plurality of slit lights based on an image signal corresponding to the extracted slit light; and a slit light irradiating section for the plurality of slit lights. 3
The three-dimensional shape data of the slit light irradiating part for the plurality of slit lights is obtained by projecting the three-dimensional shape data in the width direction of the coil to determine the radial center position and the coil diameter of the coil. A coil calculating means for projecting in the radial direction to obtain a center position in the width direction of the coil and a coil width; and at least two light projecting means are provided corresponding to the direction in which the coils are arranged. A coil position detecting device, wherein the light emitting means corresponding to a direction is selected and used.
れ、コイル径方向に平行な複数本のスリット光を、コイ
ル幅方向に走査しながらコイル上面に照射する投光手段
と、 前記天井クレーンに搭載され、前記スリット光が照射さ
れるコイル上面を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段の撮像信号を画像処理して、その画像信号
からスリット光に対応した画像信号を抽出する画像処理
手段と、 前記抽出されたスリット光に対応した画像信号に基づい
て、そのスリット光照射部の３次元形状データを、複数
のスリット光のそれぞれについて求める形状演算手段
と、 前記複数のスリット光についてのスリット光照射部の３
次元形状データをコイルの幅方向に投影して、コイルの
径方向中心位置とコイル径を求めるとともに、前記複数
のスリット光についてのスリット光照射部の３次元形状
データを基準面と平行なコイルの径方向に投影して、コ
イルの幅方向中心位置とコイル幅を求めるコイル演算手
段とを有し、そして、 前記投光手段はコイルの配置方向に対応して少なくとも
２台設置され、コイルの配置方向に対応した前記投光手
段が選択されて使用されることを特徴とするコイル位置
検出装置。2. A light projecting means mounted on an overhead crane for transporting a coil and irradiating a plurality of slit lights parallel to a coil radial direction onto an upper surface of the coil while scanning in a coil width direction, and mounted on the overhead crane. Imaging means for imaging the upper surface of the coil irradiated with the slit light, image processing means for performing image processing on an imaging signal of the imaging means, and extracting an image signal corresponding to the slit light from the image signal; A shape calculating means for obtaining three-dimensional shape data of the slit light irradiating section for each of the plurality of slit lights based on an image signal corresponding to the extracted slit light; and a slit light irradiating section for the plurality of slit lights. 3
The three-dimensional shape data of the slit light irradiating part for the plurality of slit lights is obtained by projecting the three-dimensional shape data in the width direction of the coil to determine the radial center position and the coil diameter of the coil. A coil calculating means for projecting in the radial direction to obtain a center position in the width direction of the coil and a coil width; and at least two light projecting means are provided corresponding to the direction in which the coils are arranged. A coil position detecting device, wherein the light emitting means corresponding to a direction is selected and used.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34920996A JPH10185519A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Coil locator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34920996A JPH10185519A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Coil locator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10185519A true JPH10185519A (en) | 1998-07-14 |
Family
ID=18402221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34920996A Withdrawn JPH10185519A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Coil locator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10185519A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009250898A (en) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Nippon Steel Corp | System and method for detecting center of coil |
| WO2010009570A1 (en) * | 2008-07-21 | 2010-01-28 | Yu Qifeng | A hoist-positioning method and intelligent vision hoisting system |
| JP2016138761A (en) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | マミヤ・オーピー・ネクオス株式会社 | Three-dimensional measurement method by optical cutting method and three-dimensional measuring instrument |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP34920996A patent/JPH10185519A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009250898A (en) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Nippon Steel Corp | System and method for detecting center of coil |
| WO2010009570A1 (en) * | 2008-07-21 | 2010-01-28 | Yu Qifeng | A hoist-positioning method and intelligent vision hoisting system |
| JP2016138761A (en) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | マミヤ・オーピー・ネクオス株式会社 | Three-dimensional measurement method by optical cutting method and three-dimensional measuring instrument |
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