(57)【要約】【課題】物品の位置、積み上げ高さ、物品の個数が計測できる物品の位置等の計測方法と、この計測方法に基づく物品管理方法と、この計測方法に基づいて物品を掛ける高さまでクレーンのフックを下ろすクレーンの制御方法を提供することを課題とする。【解決手段】物品１を水平方向に位置をずらして積み上げて、その上方からレーザ距離計２を水平方向に移動させながら各物品の露見している上面に向けてレーザ光線３を照射し、その反射光線の反射角又は入射角を検出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を水平方向に位置をずらして積み上げて、その上方からレーザ距離計を水平方向に移動させながら各物品の露見している上面に向けてレーザ光線を照射することにより各物品までの距離計測を行ない、この計測結果をもとに各物品の位置と物品の積み上げた高さと物品の個数の少なくとも１の計測を行なうことを特徴とする物品の位置等の計測方法。
【請求項２】
積み上げた各物品の間にレーザ光線を反射させる反射体を上方から見て位置をずらせかつ側方に突出させるようにして挟み、その上方からレーザ距離計を水平方向に移動させながら各反射体の上面に向けてレーザ光線を照射することにより各物品までの距離計測を行ない、この計測結果をもとに各物品の位置と物品の積み上げた高さと物品の個数のうちの少なくとも１の計測を行なう物品の位置等の計測方法。
【請求項３】
物品がマンホール蓋である請求項１又は請求項２に記載の物品の位置等の計測方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の計測方法により物品の種類と在庫数と位置をコンピュータデータとして管理してディスプレイの画面に表示する物品管理方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の計測方法により最上段に積み上げられている物品の高さを計測し、この計測値をもとにクレーンのフックを吊下げているワイヤーの巻き上げモータを制御して、物品を掛ける最適な高さまでフックを下降制御するクレーンの制御方法。
【請求項６】
クレーンが天井走行型クレーンである請求項５に記載のクレーンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物品の位置と物品までの距離をレーザ距離計で計測し、この計測値をもとに物品の積み上げ高さや個数を計測する物品の位置等の計測方法と、この方法に基づく物品管理方法と、前記計測方法により物品を掛けることのできる高さまでクレーンのフックを下降制御するクレーンの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
広い敷地をもつ倉庫内において、物品を平面区画毎に積み上げて保管することは一般的に行なわれており、特に、物品や物品の容器が積み上げに適した比較的平坦な形状をもつ場合には最適な積み上げ方法である。
従来における物品を積み上げる方法には、１つの物品の上に１つの物品を順に積み上げていく方法（垂直積み上げ方法と呼ぶことにする）、１列のピラミッド型に積み上げていく方法、面方向に並べた上に積み上げるいわゆるパレット積みなどがある。
【０００３】
そして、積み上げた物品の高さや個数を測定する従来技術として、例えば、特開平１０−３３００７５号公報に記載の円柱状物体の形状及び位置検出装置が公知である。この従来技術公報の明細書における段落番号「００１６」には、天井クレーンに設置した２台の二次元レーザ距離計から、製鋼コイル（略Ｚ方向）に向けて、常に、シリンドリカルレンズ等にて帯状にしたレーザ光線を照射し、一定の幅を以って照射されたレーザ光線は、製鋼コイルによって反射され、その反射光線が、二次元レーザ距離計に入射することにより、二次元レーザ距離計により、製鋼コイルの表面までの距離及び角度を計測する円柱状物体の形状及び位置検出装置の技術が記載されている。
【０００４】
また、大きな工場や管理倉庫内に保管されている各種物品が重量物である場合、その搬出入は天井走行クレーンやフォークリフトなどで行なわれる。このうちの天井走行クレーンは、建物の天井近くに設備したＸ軸方向に向けた走行レールにＹ軸方向に走行自在なブリッジを有し、このブリッジに沿ってトロリーがモータ駆動により走行し、トロリーに搭載した巻上げ用モータでフックを吊るしたワイヤーをＺ軸方向である上下方向に移動させる設置型の大型搬送設備である。
ところで、天井クレーンを利用して物品を吊上げる場合、物品を掛ける最適な高さまでフックを下ろす必要がある。これに関する従来技術は、例えば、上述した特開平１０−３３００７５号公報に記載の円柱状物体の形状及び位置検出装置により、２台のレーザ距離計で行なっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した物品の積み上げ方法により積み上げた物品の個数を計測する場合、各物品の高さや形状が一定の場合には、物品の最上面の高さから１つの物品の高さを割算することで算出できるが、例えば、各物品の上面や下面の凹凸によって積み上げた姿勢が一定でない場合には、物品の個数を算出するときの大きな誤差となって正確な個数を割り出すことが出来ないことがある。
また、上述した従来技術により物品を掛ける高さまでクレーンのフックを下降させる制御技術では、２台のレーザ距離計が必要であり、しかも、これらの距離計はフックの高さ制御という１つの測定だけに用いられていた。
【０００６】
本発明者は、上述した従来技術より簡単な方法で、しかも、物品の位置、積み上げ高さ、物品の個数が計測できる物品の位置等の複数の計測ができ、特に、既存の設備にレーザ距離計を設けるという簡単な装備の追加と、物品の積み上げ方法を若干変化させたり、或いは、積み上げた各物品の間にレーザ光線を反射させる反射体を挟むという簡単な作業を加えるだけで、物品の位置、積み上げ高さ、物品の個数が計測できる物品の位置等の計測方法を提供することを目的とする。
また、この計測方法に基づく物品管理方法を提供することも目的とする。
そして更に、既に設備されているクレーン、特に天井走行型クレーンのトロリー若しくはフックを支持している近傍個所などにレーザ距離計を設けるという簡単な装備の追加と、物品の積み上げ方法に若干の変化を加えるだけで、この計測方法により物品を掛ける高さまでクレーンのフックを下降制御するクレーンの制御方法を提供することをも目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を達成するために提案される請求項１に記載の発明は、物品を水平方向に位置をずらして積み上げて、その上方からレーザ距離計を水平方向に移動させながら各物品の露見している上面に向けてレーザ光線を照射することにより各物品までの距離計測を行ない、この計測結果をもとに各物品の位置と物品の積み上げ高さと物品の個数の少なくとも１つの計測する物品の位置等の計測方法である。
【０００８】
物品を床の上に積み上げる方法として、直（じか）積み、パレット積みなどがあり、本発明方法においてパレット上に積み上げた物品の個数を計測する場合には、積み上げた物品の高さからパレットの高さを減算する。そして、物品を水平方向に位置をずらして積み上げる方法として、１つの物品の上に１つの物品を少しずつ水平方向に位置をずらせながら不安定にならない高さまで順に積み上げていく方法（単品積み上げ方法と呼ぶことにする）、ピラミッド型に積み上げていく方法、面方向に並べた上に積み上げた後、全体を横方向から押して各段づつ位置をずらせる方法などが挙げられ、本発明では積み上げ方法を基本においているが、後述した積み上げ方法を採ってもよい。
【０００９】
本発明方法で用いられるレーザ距離計は、レーザモジュール内の半導体レーザダイオードから発振したレーザ光線をコリメートレンズで収束させて照射し、この照射したレーザ光線を受光器で受光し、この反射光線の反射角又は反射光線の入射角を検出することにより光源から反射地点までの距離を三角測量して算出する公知の距離計が用いられる。照射するレーザ光線をシリンドリカルレンズで帯状に変化させてもよい。製品としてのレーザ距離計を使用していなくても、レーザ距離計に必要な機能を備えておればよい。
【００１０】
本発明方法では、このレーザ距離計を物品の上方から水平方向に移動させながら、レーザ光線を直下方に向けて照射し、物品の上面で反射した反射光線の反射角又は入射角を検出して、物品の位置と、光線源から物品までの距離を計測する。
【００１１】
そして、光線源から物品までの距離をもとに、積み上げた物品の高さと、物品の個数のすくなくとも１の計測を行なう。その演算は、（積み上げた物品の高さ）＝（光線源の高さ）−（光線源から物品までの距離）で算出でき、物品の個数は、各光線源から物品までの距離の変化の数を合計することで算出できる。また、積み上げた各物品の高さが同じであるときには、（物品の個数）＝（最上段の物品の高さ）／（物品に高さ）で算出できる。このようにすると、工場や倉庫内における物品をコンピュータ管理できる。
【００１２】
本発明方法を実施するにあたり、物品を水平方向に位置をずらして積み上げたときに姿勢が不安定になる場合には、載置台や背もたれ用の壁や板材或いは柱を利用すればよい。例えば、載置台を使用する場合には、レーザ光線が通過する網目、開孔、格子目、切欠き、などの空間が形成された載置台を用いる。
載置台の上方と下方に物品を積み上げるときには、各物品の上端面が上方から全て露見できるように、夫々位置を水平方向にずらして積み上げる。そして、上方から照射したレーザ光線が載置台を物品や床と間違えて検出しないように、載置台にはレーザ光線が通過する空間を設ける。例えば、載置台がテーブル面になっているときには、このテーブル面に適当な大きさの開口や切欠きを設ける。格子状や梯子状の載置台を利用するときには格子目や梯子の間の空間内にレーザ光線を通過させる。レ―ザ光線が載置台の網目や格子に触れて反射したり屈折したり拡散しても、これらの反射光などは物品の反射光と屈折角や照度が大きく異なるので物品と間違えることはない。検知信号や物品が軽量な場合には強化ガラス製のテーブル面を備えた載置台を使用してもよい。
【００１３】
また、本発明では、各物品を水平方向に位置をすらせない、いわゆる普通のつみ方で上方に積み上げた場合でも、各物品の位置と物品の積み上げ高さと物品の個数を計測できる方法も提案する。
請求項２による物品の位置等の計測方法は、レーザ光線を反射させる反射体を上方から見て位置をずらせるようにして、その基部を積み上げた各物品の間に挟み入れ、上方からレーザ距離計を水平方向に移動させながら各反射体の上面に向けてレーザ光線を照射して各物品までの距離計測を行ない、この計測結果をもとに各物品の位置と物品の積み上げた高さと物品の個数のうちの少なくとも１の計測を行なう方法である。
【００１４】
この方法は積み上げた各物品の間に反射体を挿し込むだけの簡単な作業を行なうだけで計測の準備ができ、このための所要時間も僅かで済む。反射体の形状はレーザ光線を反射する面を持つものであれば足り、例えば、札状、団扇（うちわ）状、円板状、楕円板状、旗状、略三角形状のものが挙げられる。反射体の材質についてもレーザ光線を反射し、かつ張りのある形状安定性に優れ、更に好ましくは、耐久性があるもの、例えば、アルミニウム板、ステンレス板、銅板などの金属板、プラスチック板、腰の強い板紙、木製の板などが挙げられる。
この請求項２による計測方法は、レーザ光線を反射体に反射させて行う他は、上述した請求項１の方法と同じである。
このようにすると、更に簡単に上述した計測が行なえる。
【００１５】
ところで、上述した本発明の各方法において積み上げる物品は、積み上げ易い略扁平な形状をもつものが特に適しており、本発明の請求項３では、最適な物品として、マンホール蓋を挙げる。このマンホール蓋は、蓋だけでなく、蓋と受枠がセットになったものも該当する。
【００１６】
そして、本発明では、請求項４において、上述した計測方法により物品の種類と在庫数と位置をコンピュータデータとして管理してディスプレイの画面上に表示する方法を採る物品管理方法を提案し、レーザ距離計を用いた安価でありかつ機能性に優れた物品管理方法によるシステムが構築できるようにした。
【００１７】
そして更に、本発明では、請求項５において、上述した計測方法により最上段に積み上げられている物品の高さを計測し、この計測値をもとにクレーンのフックを吊下げているワイヤーの巻き上げモータを制御して、物品を掛ける最適な高さまでフックを下ろすクレーンの制御方法を挙げ、レーザ距離計を設けるという安価な装備の追加で、物品をフックに掛けるときの作業が円滑に行なえるようにした。なお、フックを物品の中央に下ろしてフックを掛け易くするため、レーザ光線を一旦、物品の上面を通過させ、その通過させた距離を演算回路部で１／２に除算して、その演算値をもとに物品の中心位置を割り出し、その位置の上方にフックが位置するように制御する方法も提案する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明による物品の位置等の計測方法と、商品管理方法と、クレーンフックの制御方法についてこれらの具体的な実施の形態を添付の図面に沿って詳述する。
図１は本発明の第１実施形態による物品の位置等の計測方法を簡略した正面図で示し、図２は物品を積み上げた状態を平面図で示している。
これら各図に示すように、本実施形態による物品の位置等の計測方法は、物品１，１・・を水平方向に位置をずらして積み上げることを前提としている。そして、その上方からレーザ距離計２を水平方向に移動させながら各物品１，１・・の上方から露見している上面１ａ，１ａ・・に向けてレーザ光線３を照射して行なう。
上述した水平方向はレーザ距離計２が移動する方向であり、この方向はＸ方向でもＹ方向のいずれであってもよい。レーザ距離計２は物品１，１・・を置いている倉庫内の上方に水平方向、好ましくは行方向に位置する支持材４に沿ってモータ駆動により移動できるように支持されており、レーザ距離計２内のレーザモジュール２ａからレーザ光線３を下方に向けて照射し、この照射したレーザ光線３が下方の床や各物品１，１・・に反射させ、この反射光３ａをレーザ距離計２内の受光器２ｂで受光するとともに、反射光３ａの入射角又は反射角を計測しこの計測値を演算回路部４で演算し、その演算値をもとに、物品１を検知したかどうかの検知と、最上段の物品    １ａの上面までの高さと、積み上げた物品１，１・・の個数を算出し、この算出したデータをパソコン５に送り、ディスプレイ６上で見て物品１の管理ができるようになっている。
【００１９】
図３は本発明の第２実施形態による物品の位置等の計測方法を簡略した斜視図で示している。図３に示すように、この実施形態では、各物品１，１・・は水平方向に位置をずらせない、いわゆる垂直積みにする。そして、積み上げた各物品１，１・の間に長方形を有する金属板製の支持体１２，１２・をレーザ距離計２が移動する水平方向に順に位置をずらせて挿し込む。そして、レーザ距離計２内のレーザモジュール２ａからレーザ光線３を下方に向けて照射し、この照射したレーザ光線３が下方の床や各物品１，１・・に反射させ、この反射光３ａをレーザ距離計２内の受光器２ｂで受光する。そして、この反射光３ａの入射角又は反射角を計測し、この計測値をもとに、物品１を検知したかどうかの検知と、最上段の物品１ａの上面までの高さと、積み上げた物品１，１・・の個数を算出し、この算出したデータをパソコン５に送り、ディスプレイ６上で見て物品１の管理ができるようになっている。
【００２０】
図４は上述した第１実施形態による物品の位置等の計測方法を天井走行型クレーン７に適用した事例を正面図で示している。天井走行型クレーン７は、倉庫内の天井近くにＸ軸方向に２本の走行レール８，８が柱９，９上に装備され、この２本の走行レール８，８によってＹ軸方向にブリッジ１０の両端が走行レール８．８に沿って走行自在に支持され、このブリッジ１０にモータ走行するトロリー１１が支持され、トロリー１１に搭載した巻上げ用モータ１２で、フック１３を吊るしているワイヤー１４をＺ軸方向である上下方向に巻き上げたり下ろしたりする大型の設置型搬送装置である。
本実施形態においては、この天井型クレーン７におけるフック１３の支持部１５にレーザ距離計２を装備し、レーザ光線３がフック１３とともに上下移動し、またブリッジ１０の移動やトロリー１１の走行によってＸ軸及びＹ軸方向に移動するようにした。
【００２１】
そして、図１に示した構成と同様に、レーザ距離計２と演算回路部４とを接続線又は無線或いは赤外線で接続し、演算回路部４とパソコン５とを接続線で接続した。
【００２２】
図５は天井走行型クレーン７を設備した倉庫内における各物品１，１・・の保管位置を平面図で示しており、図４に示すように、各物品１，１・・をＸ軸及びＹ軸方向に列を揃えて一定間隔毎に保管し、レーザ距離計２による計測とフック１３による吊上げ及び吊下げを容易にすることが望ましい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明した本発明による物品の位置等の計測方法によれば、安定した姿勢で、しかも重量負担で物品を損傷させることなく物品を積み上げることができ、このようにして積み上げた各物品の位置や高さ、個数が計測できる。特に、本発明方法はレーザ距離計を使用した簡単な構成で実現でき、工場や倉庫内における物品の管理がコンピュータ管理でき、設備コストも安価に抑えることができる。
【００２４】
また、上述した本発明方法により、倉庫内の物品管理を安価でありかつ機能性に優れたものにできる。
【００２５】
更に、上述した本発明方法により、倉庫内において、積み上げられている物品の最上段の高さを計測し、この計測値をもとにクレーンのフックを吊下げているワイヤーの巻き上げモータを制御して、物品を掛ける最適な高さまでフックを下ろすことができるようになり、この結果、レーザ距離計を設けるという安価な装備の追加で、物品をフックに掛けるときの作業が円滑に行なえるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるによる物品の位置等の計測方法を簡略して示した正面図である
【図２】同じく物品を積み上げ方法を示した平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるによる物品の位置等の計測方法を簡略して示した斜視図である
【図４】第１実施形態による物品の位置等の計測方法を天井走行型クレーンに適用した事例を示した正面図である。
【図５】天井走行型クレーンを設備した倉庫内における各物品の保管位置を示した平面図である。
【符号の説明】
１    物品
２    レーザ距離計
３    レーザ光線
３ａ    反射角
４    演算回路部
５    パソコン
６    ディスプレイ
７    井走行型クレーン
８    走行レール
１０    ブリッジ
１１    トロリー
１２    巻上げ用モータ
１３    フック
１４    ワイヤー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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