JPH112508A - 吊荷の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動倉庫における吊荷の搬出のサイクルタイ
ムの短縮化に寄与する吊荷の位置検出装置を提供するこ
と。 【解決手段】 赤外線ストロボ１６が撮像領域に向けて
発光するように設けられる。検出器１７は、吊具の傾斜
角度を求めるための検出値を出力する。画像処理部２１
は、テレビカメラ１５で撮像された赤外線領域を含む画
像を処理して吊荷の位置を検出する。制御装置２０は、
トロリーの移動速度指令値と前記検出器の検出値とから
ロープの振れ角度を推定演算すると共に、天井クレーン
の走行位置検出器からの信号及び横行位置検出器からの
信号を基に画像処理部で得られた吊荷の輪郭からその位
置を判別し、更に、前記推定演算結果及び高さ位置検出
器からの信号を基に吊荷の被吊り上げ部の位置を補正算
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天井クレーンによ
り吊荷を搬送する倉庫やヤードにおける吊荷の位置検出
装置に関し、特に、圧延コイルを吊荷として扱う自動倉
庫に適した吊荷の位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所のような製品あるいは半製品倉庫
は、最近、省力化のために自動倉庫化が進んでいる。こ
のような自動倉庫の一例として、例えば圧延コイル（以
下、コイルと呼ぶ）を対象とした自動倉庫においては、
天井クレーンによりコイルを搬送する。コイルは、自動
倉庫内において天井クレーンの走行方向、横行方向に関
して位置が管理されて置かれている。天井クレーンは吊
具を有し、制御装置の制御下で走行運転及び横行運転
と、吊り上げ及び吊り下げの自動運転が行われる。な
お、天井クレーンは、自動倉庫の長手方向に走行するガ
ーダと、このガーダに沿って横行するトロリーと、この
トロリーに巻き上げ及び巻き下げ用のロープを介して吊
り下げされた吊具とを有する。したがって、走行運転と
いうのは自動倉庫の長手方向に沿った移動のための運転
であり、横行運転というのは自動倉庫の幅方向にそった
移動のための運転である。

【０００３】例えば、自動倉庫から１つのコイルを搬出
する場合、搬出すべきコイルの位置を示す指令信号が制
御装置に与えられる。搬出すべきコイルの位置は、走行
方向の位置と横行方向の位置とで表される。制御装置
は、この指令信号を受けると、ガーダ及びトロリーの移
動加速度指令値を算出する。移動加速度指令値は、スタ
ートしてから一定時間後に一定の加速度で加速し、その
後一定の減速度で減速して目的位置に停止させるための
情報である。

【０００４】上記の指令信号により、トロリーは吊具を
搬出すべきコイルのほぼ真上の位置まで移動されるが、
吊具をコイルの被吊り上げ部、すなわちコイル中心の穴
に掛けるためには、更に吊具の位置決めが必要である。
このような位置決めを行うために、コイルの位置検出装
置が設けられている。この種の位置検出装置には、通
常、テレビカメラによる画像処理が用いられており、テ
レビカメラは下に向けてトロリーに搭載される。画像処
理は、直下のコイルを撮像した画像信号を処理してコイ
ルの輪郭を抽出する。そして、抽出された輪郭の中心を
コイル中心と判別して、そこに吊具を合わせてハンドリ
ングするようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この位置検
出装置では、テレビカメラの視野に搬出すべきコイルを
入れる必要がある。ところが、テレビカメラはトロリー
に搭載されているので、吊具が撮像の邪魔にならないよ
うに、テレビカメラと吊具の位置が上下方向に関して重
ならないように、テレビカメラを吊具から水平方向に位
置をずらす必要がある。この場合、テレビカメラをコイ
ルのほぼ真上に位置させた状態でトロリーを停止させ、
コイルを撮像して位置を検出した後、更にコイルをハン
ドリングするために、テレビカメラと吊具との間の水平
方向の位置ずれの分だけトロリーを微速度で移動させて
吊具の位置合わせを行う必要がある。

【０００６】このような位置検出装置では、一旦、コイ
ルの位置を検出してから吊具の位置合わせを行うので、
位置合わせに時間を要し、コイル搬出のサイクルタイム
が長くなるという問題点がある。加えて、テレビカメラ
は外光、例えば窓からの光等の影響を受け易く、コイル
の輪郭判別に時間を要して、これも搬出のサイクルタイ
ムを長くするという原因の一つになっている。

【０００７】そこで、本発明の課題は、搬出のサイクル
タイムの短縮化に寄与する吊荷の位置検出装置を提供す
ることにある。

【０００８】本発明の他の課題は、外光の影響を受けに
くい吊荷の位置検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、吊具を有し走
行及び横行を上位装置からの指令信号及びこの指令信号
に基づいて計算された移動速度指令値とに基づいて制御
する制御装置を備えた天井クレーンであって、前記天井
クレーンの走行方向、横行方向に関して吊荷の位置が管
理されて置かれ、吊荷の位置を画像処理によって検出す
る吊荷の位置検出装置において、前記天井クレーンの走
行位置を検出して走行位置検出信号を出力するための走
行位置検出器と、前記天井クレーンの横行位置を検出し
て横行位置検出信号を出力するための横行位置検出器
と、前記吊具の高さ位置を検出して高さ位置検出信号を
出力するための高さ位置検出器と、前記吊具に下方向に
向けて設けられ、赤外線領域まで撮像可能なテレビカメ
ラと、該テレビカメラからの画像を処理して吊荷の位置
を検出するための画像処理部と、前記吊具に設けられ、
吊荷に向けて発光する赤外線ストロボと、前記吊具ある
いはこれを吊り下げているロープに設けられて、吊具の
傾斜角度を検出するための検出器とを備え、前記制御装
置は、前記移動速度指令値と前記検出器の検出値とから
前記ロープの振れ角度を推定演算すると共に、前記走行
位置検出信号及び前記横行位置検出信号を基に前記画像
処理部で得られた吊荷の位置を判別し、更に、前記推定
演算結果及び前記高さ位置検出信号を基に前記吊荷にあ
らかじめ定められている被吊り上げ部の位置を補正算出
することを特徴とする。

【００１０】なお、前記赤外線ストロボの発光と前記画
像処理部への画像入力のタイミングとを同期させるよう
にすることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施の
形態について説明する、本形態においても、コイルの自
動倉庫を想定して説明を進める。図２、図３を参照し
て、コイルを対象とした自動倉庫においては、天井クレ
ーン１０によりコイル３０を搬送する。コイル３０は、
自動倉庫内において天井クレーン１０の走行方向、横行
方向に関して位置が管理されて置かれている。天井クレ
ーン１０は、自動倉庫の長手方向（図３に双方向の矢印
Ｘで示す）に走行するガーダ１１と、このガーダ１１に
沿って横行（図２に双方向の矢印Ｙで示す）するトロリ
ー１２と、このトロリー１２に巻き上げ及び巻き下げ用
のロープ１３を介して吊り下げされた吊具１４とを有す
る。天井クレーン１０は、後述する制御装置の制御下で
走行運転及び横行運転と、吊り上げ及び吊り下げの自動
運転が行われる。ここで、走行運転というのは自動倉庫
の長手方向（矢印Ｘ）に沿った移動のための運転であ
り、横行運転というのは自動倉庫の幅方向（矢印Ｙ）に
沿った移動のための運転である。

【００１２】なお、吊具１４は、その回転を防ぐため
に、トロリー１２の横行方向に直角な方向の２点でロー
プ１３により吊り下げられている。また、コイルの位置
管理は、自動倉庫の長手方向と幅方向に関して格子状に
線引きをして、各交点にコイルを置き、Ｘ方向の距離と
Ｙ方向の距離とでコイルの位置を表すようにしている。

【００１３】図４をも参照して、吊具１４は、トロリー
１２の横行方向に直角な方向に２つのフック１４−１を
有する。これらのフック１４−１は互いに接近、離反可
能に駆動され、それらの先端がコイル３０の中心の穴３
０−１に入り込んでひっ掛けることができる。このた
め、コイル３０は、必ず穴３０−１が図３に示すＸ方向
を向くように置かれる。

【００１４】本形態では、吊具１４に赤外線領域まで撮
像帯域を有するテレビカメラ１５を搭載し、これに隣接
して赤外線ストロボ１６を設けている。赤外線領域まで
撮像帯域を有するテレビカメラ１５を使用するのは、自
動倉庫の天井あるいは側壁の窓から外光が入り、画像処
理に際しての外乱となるからであり、赤外線領域を使用
することでＳ／Ｎ比を向上させることができる。また、
赤外線ストロボ１６を設けるのは、トロリー１２、すな
わちテレビカメラ１５が移動中（減速中）にコイルを静
止画像として取り込むためである。すなわち、後述する
ように、赤外線ストロボ１６の発光とテレビカメラ１５
から画像処理部への画像入力のタイミングとを同期させ
るようにしている。

【００１５】ところで、通常、この種の天井クレーン１
０には、吊具の電気式振れ止め装置が設けられるが、振
れを完全に無くすことは困難である。特に、トロリー１
２は停止に際して減速がかかるので、慣性により吊具１
４はトロリー１２よりも前方に向かうようになり、傾斜
を生じ易い。このような傾斜があると、コイル３０の中
心位置検出に際して誤差を生じるので、補正を必要とす
る。本形態では、吊具１４に加速度計またはロープ１３
に傾斜計を検出器１７として設け、吊具１４の傾斜を検
出するようにしている。

【００１６】図１をも参照して、本形態における位置検
出装置について説明する。テレビカメラ１５で得られた
コイル３０の画像信号は、画像処理部２１における画像
処理によりコイル３０の赤外線ストロボ１６の反射光が
抽出される。この抽出信号は制御装置２０に送られる。
制御装置２０は、図示しない上位装置からの指令信号に
基づいて移動速度指令値を算出し、モータドライバ２２
ａ、２２ｂ、２２ｃを通して横行装置２３（トロリー１
２の横行）、走行装置２４（ガ−ダ１１の走行）、及び
巻上げ／巻下げ装置２５（吊具１４の上下）を制御す
る。これらの制御のために、位置検出装置は更に、トロ
リー１２の横行位置を検出して横行位置検出信号を出力
するための横行位置検出器２６と、ガーダ１１の走行位
置を検出して走行位置検出信号を出力するための走行位
置検出器２７と、吊具１４の高さ位置を検出して高さ位
置検出信号を出力するための巻高さ検出器２８とを備え
ている。

【００１７】制御装置２０は、前記移動速度指令値と検
出器１７の検出値とから吊具１４の傾斜角度を推定演算
すると共に、前記走行位置検出信号及び前記横行位置検
出信号を基に画像処理部２１で得られた吊荷の輪郭から
コイル３０の位置を判別し、更に、前記推定演算結果及
び前記高さ位置検出信号を基にコイル３０の穴３０−１
の中心位置を補正算出する。制御装置２０はまた、スト
ロボ１６の発光タイミングと画像処理部２１への画像の
取り込みタイミングとを同期させる。

【００１８】以下に、制御装置２０の制御動作について
説明する。自動倉庫からコイルを搬出する場合、オペレ
ータは上位装置に対して搬出すべきコイルを指定する。
上位装置は、指定されたコイルの位置を判別し、その位
置を示す信号、すなわち前述したＸ方向の位置とＹ方向
の位置とを示す信号を制御装置２０に出力する。制御装
置２０は、この指令信号を受けると、指定されたコイル
までの走行及び横行ルートを計画すると共に、そこに至
るまでの加速開始タイミングと加速継続時間及び振れ止
めを考慮した減速開始タイミングを算出する。そして、
天井クレーン１０をスタートさせ、横行位置検出器２６
及び走行位置検出器２７の検出信号に基づき、電気式振
れ止め制御を作動させながら、走行及び横行運転により
指定されたコイルに接近させ、振れ止めを考慮した位置
決めの減速運転に入る。なお、指定されたコイルまでの
走行及び横行ルートの計画に際しては、必ずテレビカメ
ラ１５の前方に指定されたコイルが位置するようにされ
る。

【００１９】減速領域に入り、横行位置検出信号により
指定されたコイルの位置から所定の範囲内に入ったこと
を判別すると、制御装置２０は赤外線ストロボ１６を発
光させると共に、画像処理部２１に対してこの発光タイ
ミングでテレビカメラ１５からの画像を取り込むように
指示する。ここで、図５の状態で赤外線ストロボ１６を
発光させると、テレビカメラ１５には点Ｐ１におけるコ
イル３０の幅に相当する線状の反射光が入射する。これ
は、点Ｐ１に入射した光がそのままテレビカメラ１５側
に反射し、その他の領域では乱反射してテレビカメラ１
５には入射しにくいからである。画像処理部２１は取り
込んだ画像信号からコイル３０を特定する線状の画像信
号を抽出し、抽出した線状の画像信号を制御装置２０に
出力する。制御装置２０は入力されたコイルの線状の画
像信号からその中心位置を算出する。

【００２０】この算出に際しては、以下に述べるような
第１の補正が行われる。上述したテレビカメラ１５から
の画像信号の取り込みは、図５に示されるような位置関
係で行われる。また、テレビカメラ１５と赤外線ストロ
ボ１６とは同じ高さに設置されている。この場合、抽出
されたコイル３０の線状の画像信号は、点Ｐ１の位置と
なる。すなわち、コイル３０からの反射光は、点Ｐ１の
位置におけるコイル３０の幅方向（中心軸方向）の直線
状になる。制御装置２０は、この点Ｐ１から、テレビカ
メラ１５の直下の線分から点Ｐ１までの水平距離ｘを算
出する。しかし、点Ｐ１は、実際のコイル３０の中心か
ら距離Ｃ１だけずれている。この距離Ｃ１を補正値とし
て算出するために、制御装置２０は、次の数１式による
補正演算を行う。

【００２１】

【数１】 なお、Ｒはあらかじめ知られているコイル３０の半径で
あり、ｄは巻高さ検出器２８により得られる吊具１４の
高さからコイル３０の半径Ｒを減算した値である。ま
た、距離Ｄ１は、吊具１４のフック１４−１とテレビカ
メラ１５との間の水平距離である。

【００２２】制御装置２０は、このようにして、算出し
た水平距離ｘに補正値Ｃ１を加算し、その結果得られた
値（ｘ＋Ｃ１＋Ｄ１）を、画像取り込み位置から移動さ
せるべき距離と判別して、その距離だけトロリー１２を
移動させる。なお、この移動に際して、上記の補正動作
を繰り返し行うことにより、位置決め精度を向上させる
ことができる。

【００２３】ところで、前述したように、トロリー１２
は停止に際して減速がかかるので、慣性により吊具１４
はトロリー１２よりも前方に向かうようになり、傾斜を
生じ易い。このような傾斜があると、吊具１４は図５に
示された状態にはならない。これを考慮した第２の補正
動作について、図６を参照して説明する。

【００２４】図６において、吊具１４の振れ角度がθで
あるとする。この場合、制御装置２０は、検出器１７か
らの検出信号により振れ角度θを示す信号を受けると、
次の式による演算を行って補正値Ｃ２を算出する。

【００２５】Ｃ２＝Ｌ・ｓｉｎθ なお、Ｌはトロリー１２から吊り下げられたロープ１３
の長さである。

【００２６】制御装置２０は、補正値Ｃ２を前記の値
（ｘ＋Ｃ１＋Ｄ１）から減算した値を、フック１４−１
からコイル３０の中心までの水平距離として、トロリー
１２を移動させる。

【００２７】なお、検出器１７は、ロープ１３に設けら
れた傾斜計で、ロープ１３の傾斜角から吊具１４の振れ
角度θを求めても良い。また、吊具１４に加速度計を設
けることで、補正値Ｃ２の演算を行うこともできる。加
速度計による振れ角度θの算出方法は、従来公知の技術
である加速度計とロープ長Ｌとから求めることができ
る。

【００２８】以上の説明で明らかなように、本形態では
指定されたコイルに接近中にコイルの画像を取り込んで
その位置検出を行うので、位置検出のためにコイル搬出
のサイクルタイムが長くなることはない。しかも、赤外
線領域のストロボを使用して画像処理には赤外線領域の
画像を使用するので、外光の影響を受けずにＳ／Ｎ比の
高い画像処理を行うことができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば吊荷搬出のサイクルタイムの短縮化を図ることがで
き、外光の影響を受けにくい吊荷の位置検出装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による吊荷の位置検出装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明が適用される自動倉庫の天井クレーンの
構成を示す図である。

【図３】図２に示された天井クレーンを図２の矢印Ａ方
向から見た図である。

【図４】図３における吊具とコイルとの位置関係を拡大
して示した図である。

【図５】本発明における第１の補正動作を説明するため
の図である。

【図６】本発明における第２の補正動作を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１０ 天井クレーン １１ ガーダ １２ トロリー １３ ロープ １４ 吊具 １４−１ フック １５ テレビカメラ １６ 赤外線ストロボ １７ 検出器 ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ モータドライバ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吊具を有し走行及び横行を上位装置から
   の指令信号及びこの指令信号に基づいて計算された移動
   速度指令値とに基づいて制御する制御装置を備えた天井
   クレーンであって、前記天井クレーンの走行方向、横行
   方向に関して吊荷の位置が管理されて置かれ、吊荷の位
   置を画像処理によって検出する吊荷の位置検出装置にお
   いて、 前記天井クレーンの走行位置を検出して走行位置検出信
   号を出力するための走行位置検出器と、 前記天井クレーンの横行位置を検出して横行位置検出信
   号を出力するための横行位置検出器と、 前記吊具の高さ位置を検出して高さ位置検出信号を出力
   するための高さ位置検出器と、 前記吊具に下方向に向けて設けられ、赤外線領域まで撮
   像可能なテレビカメラと、 該テレビカメラからの画像を処理して吊荷の位置を検出
   するための画像処理部と、 前記吊具に設けられ、吊荷に向けて発光する赤外線スト
   ロボと、 前記吊具あるいはこれを吊り下げているロープに設けら
   れて、吊具の傾斜角度を検出するための検出器とを備
   え、 前記制御装置は、前記移動速度指令値と前記検出器の検
   出値とから前記ロープの振れ角度を推定演算すると共
   に、前記走行位置検出信号及び前記横行位置検出信号を
   基に前記画像処理部で得られた吊荷の位置を判別し、更
   に、前記推定演算結果及び前記高さ位置検出信号を基に
   前記吊荷にあらかじめ定められている被吊り上げ部の位
   置を補正算出することを特徴とする吊荷の位置検出装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の吊荷の位置検出装置にお
   いて、前記赤外線ストロボの発光と前記画像処理部への
   画像入力のタイミングを同期させるようにしたことを特
   徴とする吊荷の位置検出装置。