(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドリング機構を備え、天井に敷設された軌道に沿って所定の方向に移動するクレーン装置によって前記所定の方向に配置されたパレット上に載置されたロール体をハンドリングする際に用いられ、前記ハンドリング機構をロール体の穴に挿入して前記ロール体のハンドリングを行う際に前記ロール体の中心位置を計測するための方法であって、前記クレーンを移動させつつ所定の走行開始位置から前記クレーン装置の移動距離を計測して移動量を求めるとともに前記クレーン装置から下方面までの距離を測距データとして計測する第１のステップと、前記移動量測距データに基づいて前記ロール体部分を表すデータを抽出データとして抽出す第２のステップと、前記抽出データに対して前記走行開始位置からクレーン装置の移動量に対する測距データの距離変化量を求める第３のステップと、該距離変化量の基準値に対して所定の設定量だけ変化した正及び負の距離変化量の位置をそれぞれ求め、それぞれの位置の中間部をロール体の中心位置として前記ロール体の中心位置を算出する第４のステップとを有することを特徴とするロール体位置計測方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたロール体位置計測方法において、前記クレーン装置には前記測距データを第１及び第２の測距データとして計測するための第１及び第２の測距センサが備えられ、前記第１及び前記第２の測距センサは予め定められた間隔をおいて配置されており、前記第１の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第１の中心位置として算出し、前記第２の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第２の中心位置として算出して、前記第１及び前記第２の中心位置と前記予め定められた間隔とに応じて前記ロール体の前記所定方向に対する傾きを求める第５のステップをさらに有することを特徴とするロール体位置計測方法。
【請求項３】
ハンドリング機構を備え、天井に敷設された軌道に沿って所定の方向に移動するクレーン装置によって前記所定の方向に配置されたパレット上に載置されたロール体をハンドリングする際に用いられ、前記ハンドリング機構をロール体の穴に挿入して前記ロール体のハンドリングを行う際に前記ロール体の中心部の位置を計測するための計測装置であって、所定の走行開始位置から前記クレーン装置の移動距離を計測して移動量を得る移動量計測手段と、前記クレーン装置に取り付けられ下方面までの距離を測距データとして計測する測距センサと、前記移動量測距データに基づいて前記ロール体部分を表すデータを抽出データとして抽出して前記抽出データに対して前記走行開始位置からクレーン装置の移動量に対する測距データの距離変化量を求め該距離変化量の基準値に対して所定の設定量だけ変化した正及び負の距離変化量の位置をそれぞれ求め、それぞれの位置の中間部をロール体の中心位置として前記ロール体の中心位置を算出する演算手段とを有することを特徴とするロール体位置計測装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたロール体位置計測装置において、前記測距センサとして第１及び第２の測距センサが備えられ、前記第１及び前記第２の測距センサは前記測距データを第１及び第２の測距データとして計測し、前記第１及び前記第２の測距センサは予め定められた間隔をおいて配置されており、前記演算手段は、前記第１の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第１の中心位置として算出し、前記第２の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第２の中心位置として算出して、前記第１及び前記第２の中心位置と前記予め定められた間隔とに応じて前記ロール体の前記所定方向に対する傾きを求めるようにしたこと特徴とするロール体位置計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロール体の中心位置を計測する際に用いられる方法及びその方法を用いた装置に関し、特に、ロール体を天井移載機又は天井クレーンで自動搬送する際にロール体の中心位置を計測するための手法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、パレット上に積まれたロール体を天井移載機又は天井クレーンで自動搬送（自動ハンドリング）する際には、パレット上のロール体の位置（特に、中心位置）を計測する必要がある。
【０００３】
ここで、図１を参照して、従来の位置計測手法について概説する。
【０００４】
天井移載機又は天井クレーン（以下単にクレーンという）１１には、計測装置（図示せず）が備えられている。クレーン１１は、例えば、天井に敷設されたレール１２に沿って走行し、ロール体１３をハンドリングするためのハンドリング部１４を備えている。
【０００５】
ロール体１３の中心位置を自動計測する際には、レーザ光源と２台のＩＴＶカメラが用いられる（ともに図示せず）。図示の例では、レーザ光源からのレーザ光をロール体１３に照射して、ロール体１３からの反射光をＩＴＶカメラで受ける。そして、演算処理装置（ＣＰＵ：図示せず）ではＩＴＶカメラで受けた反射光に基づいてロール体１３の位置を三次元位置座標に変換して、この変換データに応じてロール体１３の位置を求めている（この手法を第１の手法という）。
【０００６】
一方、簡単にロール体の中心位置を求める手法として、ロール体の周面上の３点の位置を計測して、各々の２点を結ぶ直線の中点から垂線を下ろして、これら垂線が交わる点を中心位置とする手法が知られている（この手法を第２の手法という）。
【０００７】
さらに、距離センサ（レーザ又は超音波センサ）を用いて、クレーンとロール体の外周まで距離を計測し、最小二乗法を用いて、これら計測データから円の方程式を算出する手法が知られている（この手法を第３の手法という）。
【０００８】
加えて、レーザ距離計をロール体（コイル）を横切る方向に移動させて、レーザ距離計の連続的な出力変化からロール体の位置を計測する手法がある（例えば、特開平７−１０４６５号公報：この手法を第４の手法という）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の第１の手法では、２台のＩＴＶカメラ及びレーザ光源を用いているため、２台のＩＴＶカメラ及びレーザ光源の設置調整に手間がかかるばかりでなく、測装置自体が大型化してしまう。このため、クレーン等がコンパクトである際には、計測装置をクレーン等に装置することが難しくなってしまう。加えて、演算処理が複雑である結果、演算処理装置が高価になってしまう。
【００１０】
また、第２の手法では、ロール体の周面（円周）上の３点における計測データの誤差に中心位置演算結果が影響を受けやすく、この影響を極力少なくするため、円周上の計測点を増やすと、垂線が交差する点が多数発生してしまう。そして、多数の交差点から中心に最も近い点を探索する複雑な処理が必要となってしまう。
【００１１】
さらに、第３の手法では、演算が複雑となって、処理装置自体が高価となってしまう。
【００１２】
加えて、第４の手法では、ロール体の直径を概略的に求めることができるものの、ロール体の中心位置を求めることが難しいという問題点がある。
【００１３】
第４の手法について、図２を参照しつつもう少し詳しく説明する。
【００１４】
図２のＸ軸はクレーンの移動量であり、Ｙ軸はレーザ距離計の計測値が示されている。図中で実線Ａで示されているものは、レーザ距離計がパレットの手前から後方まで移動した際の、レーザ距離計からパレット、ロール体までの距離が示されている。
【００１５】
前記測距データは、予め定められた移動量Δｘ毎に計測される。従って、レーザ距離計がロール体に達した点Ｂ及びロール体から離れた点Ｃは、移動量Δｘを微小にしないかぎり、正確に検出することができないので、ロール体の直径を正確に求めることができない。また、レーザ距離計の距離データが一番小さい位置Ｄをロール体の中心位置として求めようとしても、ロール体の上端面は平面状に近いから最短距離を検出する点を検出するのが困難である。ただ、移動量Δｘを微小とすることも考えられるが、演算処理に時間がかかる。
【００１６】
本発明の目的は、簡単にロール体の中心位置及び傾きを求めることのできるロール体中心位置計測方法及びその方法を用いた装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ハンドリング機構を備え、天井に敷設された軌道に沿って所定の方向に移動するクレーン装置によって前記所定の方向に配置されたパレット上に載置されたロール体をハンドリングする際に用いられ、前記ハンドリング機構をロール体の穴に挿入して前記ロール体のハンドリングを行う際に前記ロール体の中心位置を計測するための方法であって、前記クレーンを移動させつつ所定の走行開始位置から前記クレーン装置の移動距離を計測して移動量を求めるとともに前記クレーン装置から下方面までの距離を測距データとして計測する第１のステップと、前記移動量測距データに基づいて前記ロール体部分を表すデータを抽出データとして抽出す第２のステップと、前記抽出データに対して前記走行開始位置からクレーン装置の移動量に対する測距データの距離変化量を求める第３のステップと、該距離変化量の基準値に対して所定の設定値だけ変化した正及び負の距離変化量の位置をそれぞれ求め、それぞれの位置の中間部をロール体の中心位置として前記ロール体の中心位置を算出する第４のステップとを有することを特徴とするロール体位置計測方法が得られる。
【００１８】
なお、前記クレーン装置には前記測距データを第１及び第２の測距データとして計測するための第１及び第２の測距センサを備えて、前記第１及び前記第２の測距センサを予め定められた間隔をおいて配置し、前記第１の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第１の中心位置として算出し、前記第２の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第２の中心位置として算出して、前記第１及び前記第２の中心位置と前記予め定められた間隔とに応じて前記ロール体の前記所定方向に対する傾きを求める第５のステップをさらに有するようにしてもよい。
【００１９】
さらに、本発明によれば、ハンドリング機構を備え、天井に敷設された軌道に沿って所定の方向に移動するクレーン装置によって前記所定の方向に配置されたパレット上に載置されたロール体をハンドリングする際に用いられ、前記ハンドリング機構をロール体の穴に挿入して前記ロール体のハンドリングを行う際に前記ロール体の中心部の位置を計測するための計測装置であって、所定の走行開始位置から前記クレーン装置の移動距離を計測して移動量を得る移動量計測手段と、前記クレーン装置に取り付けられ下方面までの距離を測距データとして計測する測距センサと、前記移動量測距データに基づいて前記ロール体部分を表すデータを抽出データとして抽出して前記抽出データに対して前記走行開始位置からクレーン装置の移動量に対する測距データの距離変化量を求め該距離変化量の基準値に対して所定の設定量だけ変化した正及び負の距離変化量の位置をそれぞれ求め、それぞれの位置の中間部をロール体の中心位置として前記ロール体の中心位置を算出する演算手段とを有することを特徴とするロール体位置計測装置が得られる。
【００２０】
この際、前記測距センサとして第１及び第２の測距センサを備えて、前記第１及び前記第２の測距センサを予め定められた間隔をおいて配置し、前記第１及び前記第２の測距センサで前記測距データを第１及び第２の測距データとして計測して、前記演算手段が、前記第１の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第１の中心位置として算出し、前記第２の測距データを前記測距データとして前記ロール体の中心位置を第２の中心位置として算出して、前記第１及び前記第２の中心位置と前記予め定められた間隔とに応じて前記ロール体の前記所定方向に対する傾きを求めるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。
【００２２】
図３を参照して、図示の例では、天井移載機２１でロール体２２をハンドリングする際の中心位置計測について説明する。天井移載機２１は、天井に敷設されたレール２３に沿って移動可能であり、天井移載機２１の待機位置を天井移載機走行方向原点（走行原点）とし、天井移載機走行方向をｘ方向とする。
【００２３】
図４も参照して、天井移載機２１は、計測輪２１ａを備えており、この計測輪２１ａにはパルスジェネレータ２１ｂが接続されている。天井移載機２１の本体部２１ｃには、ロール中心位置計測装置２１ｄが載置されており、本体部２１ｃの下面には測距センサ２１ｅが取り付けられている。そして、この測距センサ２１ｅはロール中心位置計測装置２１ｄに接続されており、パルスジェネレータ２１ｂもロール中心位置計測装置２１ｄに接続されている。
【００２４】
天井移載機２１の本体部２１ｃにはハンドリング機構２１ｆが取り付けられており、このハンドリング機構２１ｆによって、後述するようにして、ロール体２２がハンドリングされる。なお、本体部２１ｃは図中実線矢印で示す方向に旋回可能となっている。つまり、本体部２１ｃの長手方向軸を中心軸として旋回可能となっている。
【００２５】
ここで、図３乃至図５を参照して、いま、図３に示すように、天井移載機２１の進行方向に沿って、床面上の予め定められた位置にパレット２４が配置され、このパレット２４上にはロール体２２が載置されているものとする。天井移載機２１でロール体２２をハンドリングする際には、走行原点から天井移載機２１がレール２３に沿ってｘ方向に移動する。天井移載機２１の移動量は計測輪２１ａで計測される。つまり、計測輪２１ａの回転量に応じてパルスジェネレータ２１ｂからパルス信号（走行パルス）がロール中心位置計測装置２１ｄに送出される。そして、ロール中心位置計測装置２１ｄは走行パルスをカウントすることによって、天井移載機２１の走行原点からの移動量を知る。
【００２６】
ロール中心位置計測装置２１ｄには、その内部データとして、床面と測距センサ２１ｅとの距離（第１の距離パラメータ）及びパレット２４の上面と測距センサ２１ｅとの距離（第２の距離パラメータ）が予め設定されている（なお、これら第１及び第２の距離パラメータを内部データとせず、例えば、マンマシン装置からその都度データとして入力するようにしてもよい）。
【００２７】
前述のように、パレット２４は床面上の予め定められた位置に配置されているから、天井移載機２１の走行原点からパレット２４まで（パレット２４の端まで）の距離は既知である。つまり、走行原点からパレット２４の端までの距離がパレット距離としてロール中心位置計測装置２１ｄに設定されている。ロール中心位置計測装置２１ｄはパルスジェネレータ２１ｂからの走行パルスによって、天井移載機２１の走行原点からの移動量を認識して、測距センサ２１ｅの位置（つまり、天井移載機２１の位置）がパレット端の手前に達すると、ロール中心位置計測装置２１ｄは測距センサ２１ｅを用いて下方までの距離計測を開始して測距データ（距離データ）を得る。
【００２８】
この測距データは、予め定められた移動量Δｘ毎にロール中心位置計測装置２１ｄに記憶される。そして、ロール中心位置計測装置２１ｄはパレット２４を過ぎた時点で測距を終了する。このようにして、計測された測距データを示すと図５のようになり、ロール中心位置計測装置２１ｄは図５で示す測距データに対して次の処理を行う。
【００２９】
まず、ロール中心位置計測装置２１ｄは、パレット手前位置からパレットを越えた位置に向かって測距データをノイズ除去処理（例えば、移動平均を行う）しつつ走査する。
【００３０】
ノイズ除去処理を行った後、ロール中心位置計測装置２１ｄは、第１及び第２の距離パラメータに基づいて、パレット２４と床面との段差Ｍを除去する処理を行う。ただ、ロール体２２が床面に直接載置されている場合は、この処理を行う必要はない。
【００３１】
段差Ｍを除去する処理としては、例えば、第２の距離パラメータに近い測距データを全て第１の距離パラメータで示されたデータに置き換えると共に、第１の距離パラメータに近い測距データも全て第１の距離パラメータに置き換えて、図６で示す様に、ロール体２２の距離データと床面のデータのみとする。また、前記例では、パレット２４の測距データを第１の距離パラメータに置き換えたが、床面の測距データを第２の距離パラメータに置き換えるようにしてもよい。
【００３２】
次に、ロール中心位置計測装置２１ｄは、パルスジェネレータ２１ｂからの走行移動量データと測距センサ２１ｅからの測距データに基づいて、移動量Δｘの測距データの距離変化量Δｌを算出する。つまり、距離変化量Δｌ＝天井移載機２１の移動位置ｘ１での測距データＬ１−天井移載機２１の移動位置ｘ２での測距データＬ２を計算する。ただし、ｘ２＝ｘ１＋Δｘである（Δｘは測距時の移動間隔である）。ロール体のパレット手前側では、測距データが除々に小さくなるから、距離変換量Δｌ（変化率）はマイナスの値となる。また、ロール体２２の中心を越えると、測距データが除々に大きくなるから、距離変換量Δｌ（変化率）はプラスの値となる。図７は前記距離変化量Δｌを現した図であり、Ｘ軸はクレーンの移動量であり、Ｙ軸は測距センサ２１ｅの測距データの距離変化量Δｌである。そして、Ｙ軸の０点は基準面であり、具体的には、測距データの変化のない部分で、例えば、パレットの上面である。実線Ｅは測距データの距離変化量を現している。
【００３３】
ロール体２２の直径を求める場合は、基準面から、正及び負の方向に大きく変化した点Ｆ，Ｇのクレーン移動量をロール体２２の直径とする。ただし、従来技術の説明でも述べた様に、前記した変化点Ｆ，Ｇは、正確な点を求めることは困難であるので、概略のロール体直径とみなす。ただ、ロール体２２の直径が予めわかっているのであれば、ロール中心位置測定装置２１ｄに記憶させておき、そのデータを使用する。ロール体２２の中心を求める場合は、上記の基準面に対して設定距離ｘだけ変化した位置を検出する。一つのロール体２２において、２箇所の位置Ｈ，Ｉを検出できる。これら二つの位置Ｈ，Ｉの中間部がロール体２２の中心位置を通ることになる。位置Ｈ，Ｉは、基準面から設定距離ｘだけ変化した位置なので、測距センサ２１ｅが少しクレーン走行方向に移動しても前記距離変化量が大きく変化するので、位置Ｈ，Ｉを正確に検出することができる。従って、正確に検出できた位置Ｈ，Ｉのデータを利用して求めたロール体２２の中心位置は、正確である。
【００３４】
また、高さ情報としては、個々のロール体２２を検出する際の測距センサ２１ｅの最短距離データを利用して高さを求めれば良い。このようにして、ロール体の直径情報及び高さ情報に基づいて、ロール体の中心位置を求めることができる。
【００３５】
具体的には、位置Ｈ、Ｉデータを利用して求めた、ロール体２２の中心位置（クレーンの走行方向のみが確定している）において、高さデータからロール体２２の直径の半分（ロール体２２の半径）を差し引けばロール体２２の中心位置を求めることができる。
【００３６】
上述のようにして、ロール中心位置計測装置２１ｄでロール体２２の中心を計測した後、ハンドリング機構２１ｆをロール体２２の中心に挿入して、ロール体２２をハンドリングする。
【００３７】
なお、複数のロール体２２がパレット２４上に載置されている場合においても、変化率データをパレットを越えた方向（ｘ方向）にチェックしていけば、個々のロール体２２の中心を求めることができる。
【００３８】
また、測距センサ２１ｅに加えて、図３及び図４に示すように、測距センサ２１ｇを別に備えるようにすれば、ロール体２２の傾き（ｘ方向に対する傾き）を求めることができる。つまり、図７に示すように、測距センサ２１ｅからの測距データに基づいて算出したロール体の中心をｘ１ｃ、測距センサ２１ｇからの測距データに基づいて算出したロール体の中心をｘ２ｃ、測距センサ２１ｅと測距センサ２１ｇとの間隔を測距センサ間隔ｗとすると、ロール体の傾き角θは、θ＝ｔａｎ-1［（ｘ２ｃ−ｘ１ｃ）／ｗ］で求めることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、簡単な処理でロール体の中心位置及び傾きを求めることのでき、しかも、装置自体が大型化せず、コンパクトなクレーン等にも容易に設置できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】クレーン装置によるロール体のハンドリングを説明するための図である。
【図２】従来装置によるレーザ距離計で計測された測距データを示す図である。
【図３】本発明による計測装置を備えるクレーン装置を示す図である。
【図４】本発明による計測装置の一例を示すブロック図である。
【図５】図４に示す測距センサで計測された測距データを示す図である。
【図６】図５に示す測距データからロール体部分のみを抽出した図である。
【図７】図６に示す図から求めた距離変化量（変化率）を示す図である。
【図８】ロール体の傾きの算出を説明するための図である。
【符号の説明】
２１  天井移載機（クレーン装置）
２１ａ  計測輪
２１ｂ  パルスジェネレータ
２１ｃ  本体部
２１ｄ  ロール中心位置計測装置
２１ｅ，２１ｇ  測距センサ
２１ｆ  ハンドリング機構
２２  ロール体
２３  レール（軌道）
２４  パレット
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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