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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024053386
(43)【公開日】2024-04-15
(54)【発明の名称】位置推定システム及び位置推定方法
(51)【国際特許分類】
G01B 11/00 20060101AFI20240408BHJP
G01B 11/02 20060101ALI20240408BHJP
B66C 13/22 20060101ALI20240408BHJP
B66C 13/48 20060101ALI20240408BHJP
【ＦＩ】
G01B11/00 A
G01B11/02 Z
B66C13/22 Y
B66C13/48 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022159622
(22)【出願日】2022-10-03
(71)【出願人】
【識別番号】000000099
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ
(71)【出願人】
【識別番号】000198363
【氏名又は名称】ＩＨＩ運搬機械株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(74)【代理人】
【識別番号】100098327
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 俊雄
(72)【発明者】
【氏名】坂野 肇
(72)【発明者】
【氏名】渋川 文哉
(72)【発明者】
【氏名】水崎 紀彦
【テーマコード（参考）】
2F065
3F204
【Ｆターム（参考）】
2F065AA01
2F065AA06
2F065AA12
2F065AA24
2F065AA51
2F065BB05
2F065DD03
2F065GG04
2F065MM07
2F065QQ18
2F065QQ25
2F065QQ29
2F065RR08
3F204AA02
3F204BA06
3F204CA01
3F204DA03
3F204DC06
(57)【要約】
【課題】 コイルの積載状態又は光沢に起因したコイルの位置の推定精度の低下を抑える位置推定システムを提供する。
【解決手段】 位置推定システムは、トロリ４に設置され、レーザＬａを用いて床面１００の側にある物体までの距離をスキャン計測する距離センサ６ａと、床面１００の側に載置されている少なくとも１つのコイルＣを位置推定対象として特定し、位置推定対象の横断面方向に沿って、トロリ４を移動させながら距離センサ６ａにスキャン計測させ、計測点ＰｍごとにレーザＬａが位置推定対象のコイル中心Ａｘの高さＨを通過した点を仮想通過点Ｐｖとして算出し、位置推定対象に最も近い側にある仮想通過点Ｐｖを、位置推定対象の横断面方向でのコイル端部Ｐｅとなり得る端部候補点Ｐｃとして抽出し、端部候補点Ｐｃから推定されたコイル端部Ｐｅに基づいて位置推定対象の位置を導出する制御演算部８と、を備える。
【選択図】 図１０
【解決手段】 位置推定システムは、トロリ４に設置され、レーザＬａを用いて床面１００の側にある物体までの距離をスキャン計測する距離センサ６ａと、床面１００の側に載置されている少なくとも１つのコイルＣを位置推定対象として特定し、位置推定対象の横断面方向に沿って、トロリ４を移動させながら距離センサ６ａにスキャン計測させ、計測点ＰｍごとにレーザＬａが位置推定対象のコイル中心Ａｘの高さＨを通過した点を仮想通過点Ｐｖとして算出し、位置推定対象に最も近い側にある仮想通過点Ｐｖを、位置推定対象の横断面方向でのコイル端部Ｐｅとなり得る端部候補点Ｐｃとして抽出し、端部候補点Ｐｃから推定されたコイル端部Ｐｅに基づいて位置推定対象の位置を導出する制御演算部８と、を備える。
【選択図】 図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心軸が床面と平行となる姿勢で載置されているコイルの位置を推定する位置推定システムであって、
前記コイルを吊って移動するトロリに設置され、レーザを用いて前記床面の側にある物体までの距離をスキャン計測する距離センサと、
前記床面の側に載置されている少なくとも１つの前記コイルを位置推定対象として特定し、前記位置推定対象の横断面方向に沿って、前記トロリを移動させながら前記距離センサにスキャン計測させ、計測点ごとに前記レーザが前記位置推定対象のコイル中心の高さを通過した点を仮想通過点として算出し、前記位置推定対象に最も近い側にある前記仮想通過点を、前記位置推定対象の前記横断面方向でのコイル端部となり得る端部候補点として抽出し、当該端部候補点から推定された前記コイル端部に基づいて前記位置推定対象の前記位置を導出する制御演算部と、
を備える、位置推定システム。
前記コイルを吊って移動するトロリに設置され、レーザを用いて前記床面の側にある物体までの距離をスキャン計測する距離センサと、
前記床面の側に載置されている少なくとも１つの前記コイルを位置推定対象として特定し、前記位置推定対象の横断面方向に沿って、前記トロリを移動させながら前記距離センサにスキャン計測させ、計測点ごとに前記レーザが前記位置推定対象のコイル中心の高さを通過した点を仮想通過点として算出し、前記位置推定対象に最も近い側にある前記仮想通過点を、前記位置推定対象の前記横断面方向でのコイル端部となり得る端部候補点として抽出し、当該端部候補点から推定された前記コイル端部に基づいて前記位置推定対象の前記位置を導出する制御演算部と、
を備える、位置推定システム。
【請求項2】
前記制御演算部は、前記距離センサが複数の位置から計測することで得られた計測データを用いて前記コイル端部をそれぞれ推定し、推定された複数の前記コイル端部の値に対して統計処理を実行することで前記位置推定対象の前記位置の推定に用いられる前記コイル端部を特定する、請求項１に記載の位置推定システム。
【請求項3】
前記制御演算部は、複数の当該仮想通過点を互いに近接するもの同士で複数のグループに分け、複数のフレームごとに算出された前記仮想通過点の算出結果に基づいて、複数の前記グループの中で前記位置推定対象に最も近い側にある前記グループを特定し、特定された前記グループに含まれる複数の前記仮想通過点から抽出された前記端部候補点に基づいて、前記位置推定対象の前記位置の推定に用いられる前記コイル端部を特定する、請求項１又は２に記載の位置推定システム。
【請求項4】
前記制御演算部は、前記距離センサから照射された前記レーザが前記位置推定対象の側面と接するときの接線角度に起因する、前記コイル中心の前記高さでの前記仮想通過点と前記コイル端部との間のずれ量を求め、前記端部候補点に前記ずれ量を反映させることで前記コイル端部を推定する、請求項１又は２に記載の位置推定システム。
【請求項5】
中心軸が床面と平行となる姿勢で載置されているコイルの位置を推定する位置推定方法であって、
前記床面の側に載置されている少なくとも１つの前記コイルを位置推定対象として特定する位置推定対象特定工程と、
前記位置推定対象の横断面方向に沿って、前記コイルを吊って移動するトロリを移動させながら、前記トロリに設置されている距離センサにレーザを用いて前記床面の側にある物体までの距離をスキャン計測させる計測工程と、
前記計測工程で計測された計測点ごとに、前記レーザが前記位置推定対象のコイル中心の高さを通過した点を仮想通過点として算出する仮想通過点算出工程と、
前記位置推定対象に最も近い側にある前記仮想通過点を、前記位置推定対象の前記横断面方向でのコイル端部となり得る端部候補点として抽出する端部候補点抽出工程と、
前記端部候補点から推定された前記コイル端部に基づいて、前記位置推定対象の前記位置を導出するコイル位置導出工程と、
を有する、位置推定方法。
前記床面の側に載置されている少なくとも１つの前記コイルを位置推定対象として特定する位置推定対象特定工程と、
前記位置推定対象の横断面方向に沿って、前記コイルを吊って移動するトロリを移動させながら、前記トロリに設置されている距離センサにレーザを用いて前記床面の側にある物体までの距離をスキャン計測させる計測工程と、
前記計測工程で計測された計測点ごとに、前記レーザが前記位置推定対象のコイル中心の高さを通過した点を仮想通過点として算出する仮想通過点算出工程と、
前記位置推定対象に最も近い側にある前記仮想通過点を、前記位置推定対象の前記横断面方向でのコイル端部となり得る端部候補点として抽出する端部候補点抽出工程と、
前記端部候補点から推定された前記コイル端部に基づいて、前記位置推定対象の前記位置を導出するコイル位置導出工程と、
を有する、位置推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、位置推定システム及び位置推定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば建屋内において、鋼板コイル等のコイルを吊りながら搬送するクレーン等の搬送装置がある。建屋内の敷地では、複数のコイルが、各々の中心軸が床面と平行となるような、いわゆる横置きの姿勢で、２段又は３段程度に積載される。そのため、搬送装置は、すでに載置されている特定のコイルを自動で吊り上げて搬出する場合には、少なくとも当該コイルの位置を把握する必要がある。一方、搬送装置は、特定のコイルを目標位置に自動で吊り下げて搬入する場合には、少なくとも目標位置周辺にある土台となるコイルの位置を把握する必要がある。
【0003】
特許文献１は、スリット状の光を用いてコイルの外周の位置を計測し、計測値を円の方程式に代入して最小２乗法で解くことでコイルの中心位置等を算出する位置・形状認識装置に関する技術を開示している。また、特許文献２は、距離センサを移動させながら直下の物体までの距離を計測させ、距離プロファイル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に基づいてロール体の中心位置を計測する方法に関する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平９－１４５３１５号公報
【特許文献2】特開２００１－３３５２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
例えば、複数のコイルが積載されているとき、位置を特定したいコイルの斜め上段に、予め別のコイルが載置されていることもあり得る。この場合、特許文献１に開示されている認識装置では、上段側のコイルによって距離センサの測定範囲の一部が遮られることがある。このとき、コイルが光沢のある鋼板コイルである場合などで、迷光又は複数反射等の光学的事象により、距離センサによる計測データに大きな誤差が生じると、結果としてコイルの位置の推定精度が低下するおそれがある。特に、コイルの横断面方向での他方の片側の計測データが無いことから、横断面方向での位置ずれが大きくなることが想定される。
【0006】
特許文献２に開示されている計測方法では、未検出範囲が広いため、コイル端部に相当する、距離変化量が最大となる位置を正確に算出することが難しい。また、特許文献２に開示されている計測方法でも、位置を特定したいロール体の斜め上段に予め別のロール体が載置されている場合、位置を特定したいロール体の横断面方向での一方の片側しか検出されない。特に、距離センサから照射されたレーザがロール体に当たる角度が浅くなると、レーザがロール体に当たっているにも関わらず計測不可となり、情報が疎になる部分が境界付近で発生する。そのため、このような積載状態下では、実際上、正又は負の距離変化量の位置のいずれかを検出することができず、結果としてロール体の中心位置を精度よく計測することができないおそれがある。更に、ロール体が光沢のある鋼板コイルである場合、迷光又は複数反射等の光学的事象により、距離センサによる計測データに大きな誤差が生じるおそれもある。
【0007】
そこで、本開示は、コイルの積載状態又は光沢に起因したコイルの位置の推定精度の低下を抑える位置推定システム及び位置推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一態様は、中心軸が床面と平行となる姿勢で載置されているコイルの位置を推定する位置推定システムであって、コイルを吊って移動するトロリに設置され、レーザを用いて床面の側にある物体までの距離をスキャン計測する距離センサと、床面の側に載置されている少なくとも１つのコイルを位置推定対象として特定し、位置推定対象の横断面方向に沿って、トロリを移動させながら距離センサにスキャン計測させ、計測点ごとにレーザが位置推定対象のコイル中心の高さを通過した点を仮想通過点として算出し、位置推定対象に最も近い側にある仮想通過点を、位置推定対象の横断面方向でのコイル端部となり得る端部候補点として抽出し、端部候補点から推定されたコイル端部に基づいて位置推定対象の位置を導出する制御演算部と、を備える。
【0009】
上記の位置推定システムでは、制御演算部は、距離センサが複数の位置から計測することで得られた計測データを用いてコイル端部をそれぞれ推定し、推定された複数のコイル端部の値に対して統計処理を実行することで位置推定対象の位置の推定に用いられるコイル端部を特定してもよい。制御演算部は、複数の仮想通過点を互いに近接するもの同士で複数のグループに分け、複数のフレームごとに算出された前記仮想通過点の算出結果に基づいて、複数のグループの中で位置推定対象に最も近い側にあるグループを特定し、特定されたグループに含まれる複数の仮想通過点から抽出された端部候補点に基づいて、位置推定対象の位置の推定に用いられるコイル端部を特定してもよい。また、制御演算部は、距離センサから照射されたレーザが位置推定対象の側面と接するときの接線角度に起因する、コイル中心の高さでの仮想通過点とコイル端部との間のずれ量を求め、端部候補点にずれ量を反映させることでコイル端部を推定してもよい。
【0010】
本開示の他の態様は、中心軸が床面と平行となる姿勢で載置されているコイルの位置を推定する位置推定方法であって、床面の側に載置されている少なくとも１つのコイルを位置推定対象として特定する位置推定対象特定工程と、位置推定対象の横断面方向に沿って、コイルを吊って移動するトロリを移動させながら、トロリに設置されている距離センサにレーザを用いて床面の側にある物体までの距離をスキャン計測させる計測工程と、計測工程で計測された計測点ごとに、レーザが位置推定対象のコイル中心の高さを通過した点を仮想通過点として算出する仮想通過点算出工程と、位置推定対象に最も近い側にある仮想通過点を、位置推定対象の横断面方向でのコイル端部となり得る端部候補点として抽出する端部候補点抽出工程と、端部候補点から推定されたコイル端部に基づいて、位置推定対象の位置を導出するコイル位置導出工程と、を有する。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、コイルの積載状態又は光沢に起因したコイルの位置の推定精度の低下を抑える位置推定システム及び位置推定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】一実施形態に係る位置推定システムを含む搬送装置を示す図である。
【図2】一実施形態に係る位置推定システムの制御ブロック図である。
【図3】建屋内の敷地における複数のコイルの配置例を示す図である。
【図4A】搬出工程にて搬送対象又は位置推定対象となるコイルを示す図である。
【図4B】搬入工程にて搬送対象又は位置推定対象となるコイルを示す図である。
【図5】搬送工程のフローチャートである。
【図6】計測移動工程のフローチャートである。
【図7】計測工程における計測移動の基本動作を説明する図である。
【図8】頂点高さ推定工程のフローチャートである。
【図9】コイル端部推定工程のフローチャートである。
【図10】仮想通過点を説明するための図である。
【図11】端部候補点及びコイル端部を説明するための図である。
【図12A】トロリがコイル端部の外側に位置している場合のずれに関する図である。
【図12B】トロリがコイル端部の内側に位置している場合のずれに関する図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、いくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。ここで、各実施形態に示す寸法、材料、その他、具体的な数値等は例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。また、実質的に同一の機能及び構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、本開示に直接関係のない要素については図示を省略する。
【0014】
【0015】
搬送装置１は、工場又は倉庫等の建屋内の上部に設置され、搬送対象を円筒状のコイルＣとした天井クレーンである。なお、搬送装置１は、搬送対象を荷と見立てたときには、荷役装置と呼称される場合もある。本実施形態に係る位置推定システム又は位置推定方法は、搬送装置１に適用される。このとき、位置の推定対象は、搬送装置１における搬送対象、すなわちコイルＣである。なお、位置の推定対象は、コイルと呼称されるものに限定されるものではなく、例えばロールと呼称されるもの等を含む。本実施形態の例では、コイルＣは、薄い鋼板が円筒状に巻かれた鋼板コイルである。
【0016】
複数のコイルＣは、建屋内の敷地で一時的に保管される。以下、複数のコイルＣの配置、及び、搬送装置１の各部の動作の説明のために、各方向を次のように規定する。Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向である。ＸＹ平面は、Ｚ方向に垂直な水平面である。Ｘ方向とＹ方向とは、ＸＹ平面上で互いに垂直である。
【0017】
図３は、建屋内の敷地における複数のコイルＣの配置例を示す斜視図である。敷地には、水平面である床面１００がある。各々のコイルＣは、自身の中心軸が床面１００と平行となる姿勢で、床面１００の側に設置される。本実施形態では、各々のコイルＣが床面１００の側に設置されているとき、各々のコイルＣの軸方向は、Ｙ方向に沿い、軸方向に対して垂直な横断面は、ＸＺ平面と平行である。また、各々のコイルＣは、床面１００の側に設置されているとき、Ｘ方向に沿って並ぶ。更に、各々のコイルＣは、１段、又は、Ｚ方向に沿って複数段に積載される。図３の例示では、複数のコイルＣが最大で３段に積載されている。このうち、最下段のコイルＣは、それぞれ、一組を構成する２つの棒状の枕木１１０を介して床面１００上に載置される。枕木１１０の延伸方向は、コイルＣの軸方向に沿っている。また、一組を構成する２つの枕木は、Ｘ方向で互いに隣り合う。このような枕木１１０の組は、載置するコイルＣの位置決めを行うことができ、また、コイルＣの転がりを抑止することができる。一方、中段のコイルＣは、それぞれ、Ｘ方向で互いに隣り合う最下段の２つのコイルＣに支えられながら載置される。同様に、最上段のコイルＣは、Ｘ方向で互いに隣り合う中段の２つのコイルＣに支えられながら載置される。
【0018】
搬送装置１は、敷地内にすでに載置されている特定のコイルＣの位置を推定し、その後、推定された位置にあるコイルＣを把持した状態で吊り上げて別の場所に移動させることができる。このように所望のコイルＣを吊り上げて別の場所に移動させる動作を、以下「吊上げ動作」と表現する場合がある。また、搬送装置１は、敷地内で特定のコイルＣを載置する目標位置を推定し、その後、別の場所から移動させてきたコイルＣを、推定された目標位置に吊り下げて載置させることができる。このようにコイルＣを目標位置に吊り下げて載置させる動作を、以下「吊下げ動作」と表現する場合がある。
【0019】
搬送装置１は、ガーダ２と、ランウェイ３と、トロリ４と、トング５と、距離センサとしての第１センサ６ａ及び第２センサ６ｂと、運転室７と、制御演算部８とを備える。
【0020】
ガーダ２は、建屋内の天井付近で、トロリ４を移動自在に支持する構造体である。ガーダ２は、Ｘ方向に沿ってそれぞれ延び、かつ、Ｙ方向で離間しつつ互いに対向する２つの直線状の剛体部を含む。この場合、２つの剛体部は、不図示であるが、Ｘ方向の一方の端部と他方の端部との両側で互いに一体化されている。ガーダ２のＸ方向の少なくとも一方の端部は、モータ等のガーダ用アクチュエータ２５（図２参照）を備える。
【0021】
ランウェイ３は、建屋内の天井付近で、ガーダ２を移動自在に支持する走行レールである。ランウェイ３は、Ｙ方向に沿ってそれぞれ延び、かつ、Ｘ方向で離間しつつ互いに対向する２箇所の位置に設置されている。ランウェイ３は、例えば、建屋の壁部に設置される場合もあるし、建屋内の床面１００上に設けられた高架台に設置される場合もある。ガーダ２のＸ方向の一方の端部は、一方のランウェイ３上に位置し、ガーダ２のＸ方向の他方の端部は、他方のランウェイ３上に位置する。ガーダ用アクチュエータ２５が制御演算部８からの移動指令に基づいて駆動することで、ガーダ２は、ランウェイ３上をＹ方向に沿って移動することができる。以下、Ｙ方向に沿った、ランウェイ３に対するガーダ２の移動方向を「走行方向」と表記する。
【0022】
トロリ４は、ガーダ２上で２つの剛体部に支持されながらＸ方向に沿って移動自在で、かつ、トング５をＺ方向に沿って移動自在に支持する構造体である。トロリ４は、モータ等のトロリ用アクチュエータ２６（図２参照）を備える。トロリ用アクチュエータ２６が制御演算部８からの移動指令に基づいて駆動することで、トロリ４は、ガーダ２の剛体部上をＸ方向に沿って移動することができる。ガーダ２は、Ｙ方向に沿って移動することができるので、トロリ４は、ＸＹ平面上の目標とする座標位置に移動することができる。以下、Ｘ方向に沿った、ガーダ２に対するトロリ４の移動方向を「横行方向」と表記する。
【0023】
トング５は、コイルＣを把持して昇降する把持部である。ここで、トロリ４は、ワイヤーロープ９を介してトング５を吊り上げたり吊り下げたりするための回転ドラム（不図示）と、回転ドラムに回転力を与えるモータ等のトング用アクチュエータ２７（図２参照）とを備える。トング用アクチュエータ２７が制御演算部８からの昇降指令に基づいて駆動することで、トング５は、トロリ４の高さを基準としてＺ方向に沿って移動することができる。
【0024】
また、トング５は、基部１０と、一対のアームである第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂとを備える。基部１０は、ワイヤーロープ９に接続され、かつ、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂを支持する。第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂは、それぞれ、基部１０からＺ方向に沿って下方に延びており、互いにＹ方向で対向する。第１アーム１１ａは、基部１０のＹ方向の一方の端部に接続され、第２アーム１１ｂは、基部１０のＹ方向の他方の端部に接続される。第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂは、それぞれ、Ｚ方向に沿った姿勢を維持しながら、Ｙ方向に沿ってスライドすることができる。
【0025】
また、不図示であるが、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂの各々のＺ方向下方の端部には、Ｙ方向に沿って互いに対向する吊り具爪が設置されている。第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂは、２つの吊り具爪を搬送対象のコイルＣのコイル孔ＣＨの延長上に位置させた状態で互いに接近することで、各々の吊り具爪をコイル孔ＣＨに進入させることができる。つまり、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂは、互いの接近により搬送対象のコイルＣを把持することができる。以下、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂがコイルＣを把持する位置にある状態を、アームの閉状態という。一方、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂは、互いに離間することで、各々の吊り具爪をコイル孔ＣＨから退避させて、コイルＣの把持を解除することができる。以下、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂがコイルＣの把持を解除した位置にある状態を、アームの開状態という。トロリ４は、モータ等のコイル把持用アクチュエータ２８（図２参照）を備える。コイル把持用アクチュエータ２８が制御演算部８からのアーム開閉指令に基づいて駆動することで、トング５は、アームの開状態と閉状態とを変更することができる。
【0026】
距離センサとしての第１センサ６ａ及び第２センサ６ｂは、それぞれ、トロリ４に設置され、床面１００の側にある物体までの距離をスキャン計測する。第１センサ６ａと第２センサ６ｂとは、互いに同種のセンサであり、トロリ４における設置位置が互いに異なる。本実施形態における第１センサ６ａ及び第２センサ６ｂは、レーザＬａ（図７参照）を用いて距離を計測するレーザ距離センサの一例としてのＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）である。
【0027】
第１センサ６ａ及び第２センサ６ｂにおける計測時のスキャン方向は、位置推定対象となるコイルＣの横断面方向、すなわち、横行方向に沿う。この場合、第１センサ６ａと第２センサ６ｂとは、Ｘ方向で一定の間隔を開けてトロリ４に設置される。本実施形態の例では、Ｘ方向でトロリ４の本体部分を挟んで互いに反対側に位置するように、第１センサ６ａがトロリ４のＸ方向のプラス側に向かう側面に設置され、第２センサ６ｂがトロリ４のＸ方向のマイナス側に向かう側面に設置される。このような設置関係によれば、トロリ４が支持しているトング５に検出範囲を遮られづらく、トング５がコイルＣを把持しているときもコイルＣに検出範囲を遮られづらいという利点がある。また、トロリ４の横行方向に沿ったスキャン計測時の視野角は、プラスマイナス４５[deg]程度とする。
【0028】
運転室７は、ガーダ２の一方の端部に固定され、搬送装置１を運転する運転者を常駐させる。運転室７には、制御演算部８又はユーザインターフェース２０等が設置されている。ユーザインターフェース２０は、運転者が操作する入力部を含み、運転者が入力した指令情報を制御演算部８へ送信することができる。また、ユーザインターフェース２０は、制御演算部８から送信された推定位置情報を表示することができる。
【0029】
制御演算部８は、ユーザインターフェース２０を介した運転者からの搬送指示等、又は、第１センサ６ａ等の距離センサから取得した計測データに基づいて、搬送装置１に含まれる各構成要素の動作を制御する。制御演算部８は、駆動制御部２１と、推定演算部２２とを含む。
【0030】
駆動制御部２１は、搬送装置１に含まれる各種アクチュエータに対して動作信号を送信する。まず、駆動制御部２１は、ユーザインターフェース２０より、搬送指示又はコイル情報を受信し、当該搬送指示又は当該コイル情報に基づいて、トロリ４及びトング５を向かわせる大まかな位置を特定することができる。また、駆動制御部２１は、推定演算部２２より、当該推定演算部２２が導出したコイルＣの載置位置又は目標位置を受信することができる。
【0031】
また、駆動制御部２１は、ガーダ用アクチュエータ２５に対して、ガーダ２の移動目標となる移動位置を指示し、当該移動位置へガーダ２を移動させることができる。駆動制御部２１は、トロリ用アクチュエータ２６に対して、トロリ４の移動目標となる移動位置を指示し、当該移動位置へトロリ４を移動させることができる。駆動制御部２１は、トング用アクチュエータ２７に対して、トング５の移動目標となる昇降位置を指示し、当該昇降位置へトング５を移動させることができる。また、駆動制御部２１は、コイル把持用アクチュエータ２８に対して、トング５におけるアームの所望の開閉状態を指示し、アームを開閉させることができる。
【0032】
推定演算部２２は、第１センサ６ａ等の距離センサから計測データを取得し、当該計測データに基づいて、本実施形態に係る位置推定システムの動作又は位置推定方法に関するコイルＣの位置の推定演算を実行する。また、推定演算部２２は、算出したコイルＣの載置位置又は目標位置を、駆動制御部２１に送信することができる。更に、推定演算部２２は、推定演算に際して必要なコイル情報を、ユーザインターフェース２０から受信することができる。すなわち、搬送装置１の例示では、本実施形態に係る位置推定システムは、少なくとも、第１センサ６ａ等の距離センサと、推定演算部２２とによって構成されることになる。
【0033】
次に、本実施形態に係る位置推定システムの動作、及び、本実施形態に係る位置推定方法の流れについて説明する。
【0034】
搬送装置１は、自動搬送時の主動作として、上記のとおり、吊上げ動作と、吊下げ動作とを実施する。以下、吊上げ動作に関する搬送工程を「搬出工程」と表記し、吊下げ動作に関する搬送工程を「搬入工程」と表記する。
【0035】
図４Ａは、搬出工程において、搬送対象又は位置推定対象となるコイルＣを例示する、複数のコイルＣの側面図である。図４Ａの例示では、７つのコイルＣが床面１００の側に載置されている。このうち、下段のコイルＣとして、第１コイルＣ１、第２コイルＣ２、第３コイルＣ３及び第４コイルＣ４が、それぞれ、Ｘ方向に沿って並列に、枕木１１０を介して床面１００上に載置されている。また、上段のコイルＣとして、第５コイルＣ５、第６コイルＣ６及び第７コイルＣ７が、それぞれ、下段のいずれか２つのコイルＣに支持されつつ載置されている。具体的には、第５コイルＣ５は、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とを土台として載置されている。第６コイルＣ６は、第２コイルＣ２と第３コイルＣ３とを土台として載置されている。第７コイルＣ７は、第３コイルＣ３と第４コイルＣ４とを土台として載置されている。
【0036】
ここで、図４Ａの例示では、搬送対象、すなわち、搬送装置１により吊上げられて載置位置から搬出されるコイルＣは、上段の第６コイルＣ６であるものと想定する。この場合、本実施形態における位置推定対象は、搬送対象である第６コイルＣ６と、第６コイルＣ６のＸ方向での両隣に位置する第５コイルＣ５及び第７コイルＣ７との計３つのコイルＣである。このうち、第６コイルＣ６の推定位置は、搬出時に、未把持状態のトング５を向かわせる位置として参照される。一方、第５コイルＣ５及び第７コイルＣ７の推定位置は、搬出時に、第６コイルＣ６と、第５コイルＣ５又は第７コイルＣ７との接触を回避するために予め把握される位置として参照される。
【0037】
図４Ｂは、搬入工程において、搬送対象となったコイルＣが搬入される目標位置、及び、位置推定対象となるコイルＣを例示する、複数のコイルＣの側面図である。図４Ｂの例示では、第１コイルＣ１、第２コイルＣ２、第３コイルＣ３、第４コイルＣ４、第５コイルＣ５及び第７コイルＣ７の６つのコイルＣが、それぞれ、図４Ａの例示と同様に、床面１００の側に載置されている。そして、図４Ｂ中、二点鎖線で描かれ、図４Ａでの第６コイルＣ６に相当する領域が、目標位置である。以下、目標位置に載置されるコイルＣを、便宜上、第６コイルＣ６と表記する。
【0038】
この場合、本実施形態における位置推定対象は、目標位置に載置される第６コイルＣ６を支持する第２コイルＣ２及び第３コイルＣ３と、第６コイルＣ６のＸ方向での両隣に位置する第５コイルＣ５及び第７コイルＣ７との計４つのコイルＣである。このうち、第２コイルＣ２及び第３コイルＣ３の推定位置は、搬入時に、目標位置として参照される。一方、第５コイルＣ５及び第７コイルＣ７の推定位置は、搬入時に、第６コイルＣ６と、第５コイルＣ５又は第７コイルＣ７との接触を回避するために予め把握される位置として参照される。
【0039】
図５は、搬送工程のフローチャートである。搬送工程には、吊上げ動作を含む搬出工程の場合と、吊下げ動作を含む搬入工程の場合とがある。以下、搬送工程に含まれる工程ごとに、搬送工程が搬出工程である場合と搬入工程である場合とに分けて説明する。
【0040】
また、本実施形態において推定されるコイルＣの位置は、床面１００上に設定された原点Ｐ０を基準としたクレーン座標系で規定される。本実施形態では、原点Ｐ０は、図１に示すようにトロリ４の移動範囲の一部の角に設定されるものとする。クレーン座標系は、Ｘ方向に対応した横行方向と、Ｙ方向に対応した走行方向と、Ｚ方向に対応した高さ方向とで表される。
【0041】
制御演算部８は、ユーザインターフェース２０を介した運転者からの搬送指示により、搬送工程を開始する。
【0042】
まず、制御演算部８は、位置推定対象特定工程Ｓ１００を実行する。位置推定対象特定工程Ｓ１００では、制御演算部８は、搬送指示に基づいて、当該搬送工程が搬出工程であるのか搬入工程であるのかを特定する。搬送工程が搬出工程である場合、制御演算部８は、いずれのコイルＣを搬送対象とするかを特定する。一方、搬送工程が搬入工程である場合、制御演算部８は、搬送対象であるコイルＣをいずれの目標位置に搬入するかを特定する。次に、制御演算部８は、搬出工程において搬送対象となるコイルＣの載置位置、又は、搬入工程において搬送対象であるコイルＣが載置される目標位置に基づいて、位置が推定されるべきコイルＣ、すなわち位置推定対象を特定する。
【0043】
また、位置推定対象特定工程Ｓ１００では、制御演算部８は、ユーザインターフェース２０側の上位系に保存されているデータベースより、位置推定対象となるコイルＣごとのコイル情報を取得する。ここで、コイル情報とは、コイルＣの大まかな載置位置若しくは目標位置に関する情報、又は、コイルＣのサイズに関する情報等をいう。
【0044】
次に、制御演算部８は、１次平面移動工程を実行する。１次平面移動工程では、制御演算部８は、コイルＣの載置位置又は目標位置の上方位置に向かうようにトロリ４を移動させる。搬送工程が搬出工程である場合、いずれのコイルＣも吊っていないトロリ４が、搬送対象となるコイルＣの載置位置の上方位置に向かって移動される。一方、搬送工程が搬入工程である場合、搬送対象であるコイルＣを吊っているトロリ４が、床面１００の側に予め設定されている目標位置の上方位置に向かって移動される。１次平面移動工程は、高速移動工程Ｓ２００と、計測移動工程Ｓ３００と、補正移動工程Ｓ４００を含む。
【0045】
高速移動工程Ｓ２００は、搬送指示から特定された大まかな載置位置又は目標位置の上方位置まで、計測移動工程Ｓ３００での移動速度よりも早い速度でトロリ４を移動させる工程である。このとき、駆動制御部２１は、大まかな載置位置又は目標位置の上方位置に相当するＸＹ座標を移動位置として、ガーダ用アクチュエータ２５又はトロリ用アクチュエータ２６を駆動させる。移動位置としてのＸＹ座標位置は、以後の計測移動工程Ｓ３００が開始される位置となる。つまり、この段階では、制御演算部８は、コイルＣの載置位置又は目標位置を具体的には把握していない。制御演算部８は、高速移動工程Ｓ２００の後、計測移動工程Ｓ３００に移行する。
【0046】
計測移動工程Ｓ３００は、位置推定対象に指定されたコイルＣの位置を推定する工程を含む工程である。この計測移動工程Ｓ３００については、以下で詳説する。制御演算部８は、計測移動工程Ｓ３００の後、補正移動工程Ｓ４００に移行する。
【0047】
補正移動工程Ｓ４００は、計測移動工程Ｓ３００終了時点のトロリ４の位置から、計測移動工程Ｓ３００において推定されたコイルＣの位置に基づいて決定されたトロリ４の目標座標に、トロリ４を補正移動させる工程である。このとき、駆動制御部２１は、トロリ４の目標座標に相当するＸＹ座標を移動位置として、ガーダ用アクチュエータ２５又はトロリ用アクチュエータ２６を駆動させる。この補正移動工程Ｓ４００の終了により、搬送対象であるコイルＣを載置位置から吊り上げるとき、又は、搬送対象であるコイルＣを目標位置に吊り下げるときのトロリ４のＸＹ座標位置が確定する。
【0048】
次に、制御演算部８は、トング下降工程Ｓ５００を実行する。トング下降工程Ｓ５００では、制御演算部８は、計測移動工程Ｓ３００において推定されたコイルＣの位置に基づいて決定されたトング５の目標座標に、トング５を下降させる。このとき、駆動制御部２１は、トング５の目標座標に相当するＺ座標を昇降位置として、トング用アクチュエータ２７を駆動させる。このトング下降工程Ｓ５００の終了により、搬送工程が搬出工程である場合、トング５は、搬送対象であるコイルＣを把持することができる位置にある。一方、搬送工程が搬入工程である場合、搬送対象であるコイルＣが目標位置に載置された状態となる。
【0049】
次に、制御演算部８は、トング操作工程Ｓ６００を実行する。搬送工程が搬出工程である場合、トング操作工程Ｓ６００は、トング５に、搬送対象であるコイルＣを把持させる工程である。一方、搬送工程が搬入工程である場合、トング操作工程Ｓ６００は、トング５にコイルＣの把持を解除させて、当該コイルＣを目標位置に完全に載置させる工程である。このとき、駆動制御部２１は、適宜、コイル把持用アクチュエータ２８を駆動させて、トング５によるアームの開状態と閉状態とを変更させる。
【0050】
次に、制御演算部８は、トング上昇工程Ｓ７００を実行する。トング上昇工程Ｓ７００では、搬送工程が搬出工程である場合、コイルＣを把持したトング５が最上位まで上昇される。一方、搬送工程が搬入工程である場合、コイルＣを把持していないトング５が最上位まで上昇される。このときも、駆動制御部２１は、トング用アクチュエータ２７を駆動させることで、トング５を上昇させることができる。
【0051】
そして、制御演算部８は、２次平面移動工程Ｓ８００を実行する。２次平面移動工程Ｓ８００では、駆動制御部２１は、コイルＣの載置位置又は目標位置の上方位置から離れるようにトロリ４を移動させる。搬送工程が搬出工程である場合、２次平面移動工程Ｓ８００は、搬送対象であるコイルＣを吊っているトロリ４が、所望の位置にコイルＣを搬送すべく移動される。一方、搬送工程が搬入工程である場合、コイルＣを吊っていないトロリ４が、所望の位置に退避される。これにより、一連の搬送工程が終了する。
【0052】
次に、計測移動工程Ｓ３００について詳説する。
【0053】
図６は、計測移動工程Ｓ３００のフローチャートである。計測移動工程Ｓ３００では、距離センサである第１センサ６ａ又は第２センサ６ｂが、位置推定対象であるコイルＣの横断面方向に沿って移動しながら、複数のフレーム分、スキャン計測し、コイルＣの位置が推定される。つまり、計測移動工程Ｓ３００では、距離センサによる計測工程Ｓ３１０と、計測工程Ｓ３１０で得られた計測データに基づいてコイルＣの位置を導出するまでの工程とが並行する。図６では、互いに時系列に沿って、計測工程Ｓ３１０の流れが左側に表記され、コイルＣの位置を導出するまでの流れが右側に表記されている。
【0054】
図７は、計測工程Ｓ３１０における計測移動の基本動作を説明する斜視図である。なお、図７は、搬送装置１の斜視図である図１の描画に対応している。図７では、搬送工程が搬入工程である場合で、かつ、計測移動工程Ｓ３００において、第１センサ６ａがスキャン計測をする場合を例示する。
【0055】
計測工程Ｓ３１０では、第１センサ６ａが、トロリ４の横行方向での移動に合わせて、すでに載置されているコイルＣを上方で横切りながらスキャン計測し、多数の視点での計測データを得る。図７では、枕木１１０上に、位置推定対象となり得る３つのコイルＣが載置されている。また、特定の視野角で規定されるスキャン範囲が、レーザＬａの照射範囲として示されている。更に、図７では、３つのコイルＣ上に、Ｙ方向で並ぶ３スキャン分のライン状の点群が示されている。ただし、実際には、４ライン以上の多くのラインで計測がなされてもよい。このように多数の計測ラインを並べることで、他の計測ラインと比べて点群のバラツキが大きい計測ラインが生じた場合、バラツキが大きい計測ラインを、コイルＣの位置推定に用いられる計測データから予め除外し、位置推定精度を高めることができる。
【0056】
ここで、トロリ４が、Ｘ方向において最も原点Ｐ０に近い側に寄った場合を想定する。この場合、トロリ４の直下に位置推定対象のコイルＣが載置されていたとすると、第１センサ６ａは、トング５が把持しているコイルＣにレーザＬａの照射範囲が遮られることで、直下のコイルＣを検出することが難しいこともあり得る。このような場合、第１センサ６ａに代えて、トロリ４においてＸ方向で第１センサ６ａの反対側に設置されている第２センサ６ｂが距離センサとして用いられることで、直下のコイルＣを好適に検出することができる。
【0057】
計測移動工程Ｓ３００の開始に伴って、計測工程Ｓ３１０が開始されると、次に、推定演算部２２は、位置の推定を要するコイルＣごとに、コイルＣの位置を導出する。ここでは、一例として、搬入工程に関する図４Ｂに示す複数のコイルＣを参照し、位置推定対象が第２コイルＣ２である場合について説明する。
【0058】
まず、推定演算部２２は、座標変換工程Ｓ３２０を実行する。座標変換工程Ｓ３２０では、計測工程Ｓ３１０にて逐一取得された多数の視点での計測データが、第１センサ６ａ等の距離センサの位置で補正されることで、建屋に固定された座標に変換される。当該座標変換により、孤立ノイズ、又は、搬送装置１の構造体の一部に相当する点群を、予め除去することができる。
【0059】
次に、推定演算部２２は、頂点高さ推定工程Ｓ３３０を実行する。頂点高さ推定工程Ｓ３３０では、第２コイルＣ２の頂点部Ｐｔの高さＴｚが推定される。なお、コイルＣの頂点部Ｐｔは、図４Ａ、図４Ｂ及び図１１では、白抜きの三角印で示されている。
【0060】
図８は、頂点高さ推定工程Ｓ３３０のフローチャートである。
【0061】
まず、推定演算部２２は、点群切り出し工程Ｓ３３１を実行する。点群切り出し工程Ｓ３３１は、計測情報としての計測データから点群を切り出す工程である。図４Ｂでは、当該工程において切り出された切り出し範囲Ａｒが、破線の矩形領域で示されている。このとき、切り出し範囲Ａｒは、位置推定対象特定工程Ｓ１００で予め取得されたコイル情報に基づいて、第２コイルＣ２の想定されるコイル中心Ａｘと、周囲のコイルＣの一部とを含むように設定される。
【0062】
次に、推定演算部２２は、特定部位抽出工程Ｓ３３２を実行する。特定部位抽出工程Ｓ３３２は、切り出し範囲Ａｒに含まれる点群Ａｍのうち、特定部位として、例えば角度３０度以下となるなだらかな部分の構成点を抽出する工程である。図４Ｂでは、当該工程で抽出されたなだらかな部分が、破線の楕円領域Ｒに含まれる構成点群で示されている。
【0063】
次に、推定演算部２２は、移動平均算出工程Ｓ３３３を実行する。移動平均算出工程Ｓ３３３は、Ｘ方向に複数の点で、移動フィルタで所定幅Ｗ内の中央値、すなわち移動平均を算出する工程である。
【0064】
そして、推定演算部２２は、頂点高さ導出工程Ｓ３３４を実行する。頂点高さ導出工程Ｓ３３４は、移動平均算出工程Ｓ３３３で算出された移動平均に基づいて、最も高い位置の点としての頂点部Ｐｔに関する高さＴｚとＸ方向の座標Ｔｘとを導出する工程である。このような頂点高さ推定工程Ｓ３３０の一連の流れにより、推定演算部２２は、第２コイルＣ２の頂点部Ｐｔの高さＴｚを推定することができる。
【0065】
次に、計測移動工程Ｓ３００に戻り、推定演算部２２は、頂点高さ推定工程Ｓ３３０の後、コイル半径情報取得工程Ｓ３４０を実行する。コイル半径情報取得工程Ｓ３４０では、推定演算部２２は、頂点高さ推定工程Ｓ３３０において頂点部Ｐｔの高さＴｚが推定された第２コイルＣ２のコイル半径ｒに係る情報を取得する。コイル半径ｒに係る情報は、ユーザインターフェース２０から受信したコイル情報に含まれていてもよい。又は、コイル半径ｒに係る情報は、予め入庫時にコイルＣごとに計測されていてもよいし、例えばトング５に予め設置されている計測機を用いて実測されたものであってもよい。
【0066】
次に、推定演算部２２は、コイル端部推定工程Ｓ３５０を実行する。コイル端部推定工程Ｓ３５０では、第２コイルＣ２のコイル端部Ｐｅが推定される。コイル端部Ｐｅは、コイルＣにおいて、Ｘ方向すなわちトロリ４の横行方向で最も端に位置する部位である。なお、コイル端部Ｐｅは、図４Ａ、図４Ｂ、図１１、図１２Ａ及び図１２Ｂでは、黒塗りの菱形印で示されている。
【0067】
図９は、コイル端部推定工程Ｓ３５０のフローチャートである。
【0068】
まず、推定演算部２２は、コイル中心高さ算出工程Ｓ３５１を実行する。コイル中心高さ算出工程Ｓ３５１は、第２コイルＣ２の頂点部Ｐｔの高さＴｚからコイル半径ｒを減算することで、コイル中心Ａｘの高さＨを算出する工程である。
【0069】
次に、推定演算部２２は、仮想通過点算出工程Ｓ３５２を実行する。仮想通過点算出工程Ｓ３５２は、複数の仮想通過点Ｐｖを算出する工程である。
【0070】
図１０は、仮想通過点Ｐｖを説明するための概念図である。図１０では、床面１００上に枕木１１０を介して第２コイルＣ２及び第３コイルＣ３が並列に載置されているときに、第２コイルＣ２及び第３コイルＣ３に支持されるように載置された第１コイルＣ１が位置推定対象となった場合が例示されている。ここで、距離センサである第１センサ６ａ又は第２センサ６ｂのいずれかが、第１コイルＣ１を含む範囲を１スキャン分、レーザＬａを用いて計測したと想定する。このとき、仮想通過点Ｐｖは、複数の計測点Ｐｍごとに第１コイルＣ１のコイル中心Ａｘの高さＨを通過した点に相当する。
【0071】
次に、推定演算部２２は、端部候補点抽出工程Ｓ３５３を実行する。端部候補点抽出工程Ｓ３５３は、複数の仮想通過点Ｐｖの中から端部候補点Ｐｃを抽出する工程である。
【0072】
図１１は、端部候補点Ｐｃ、及び、当該端部候補点Ｐｃから推定され得るコイル端部Ｐｅを説明するための図である。
【0073】
図１１中の上図は、単一のフレームに含まれる複数の仮想通過点Ｐｖの中から端部候補点Ｐｃを抽出する場合を例示するグラフである。上図において、各々原点Ｐ０を基準として、横軸はＸ方向の位置であり、縦軸はＺ方向の位置である。また、上図では、推定され得るコイルＣｅのコイル中心Ａｘが、おおよそ、Ｘ＝６．０[ｍ]、Ｚ＝１．９[ｍ]の位置にある場合を例として、コイルＣｅの一部と、コイルＣｅの頂点部Ｐｔとが示されている。更に、Ｘ軸上に、仮想通過点算出工程Ｓ３５２で算出された複数の仮想通過点Ｐｖがプロットされている。
【0074】
図１１中の下図は、複数のフレームごとに抽出された端部候補点Ｐｃを図１１中の上図の横軸に合わせてプロットしたグラフである。下図では、一例として、フレーム番号が１番から１２番までの１２のフレームについて抽出された端部候補点Ｐｃが示されている。このうち、フレーム番号が１番の列にプロットされている３つの端部候補点Ｐｃは、上図に例示されている各々の端部候補点Ｐｃに対応している。なお、実際の計測移動工程Ｓ３００では、より多数のフレームごとに端部候補点Ｐｃが抽出される。
【0075】
まず、推定演算部２２は、ある単一のフレームに関して、連続する複数の仮想通過点Ｐｖを、互いに近接するもの同士で複数のグループに分ける。図１１の上図では、第１グループＧ１、第２グループＧ２及び第３グループＧ３の３つのグループが例示されている。ここで、互いに隣接するグループ同士の間には、仮想通過点Ｐｖが算出されていない領域が生じている。このような領域は、例えば、位置推定対象のコイルが１段目にある場合、そのコイルの下側にある床面１００の凹凸により計測が難しくなるところが発生し、第１センサ６ａ等の距離センサが計測点Ｐｍを検出できなかったことで生じたと考えられる。その後、推定演算部２２は、グループごとに、位置推定対象である第２コイルＣ２に最も近い側にある仮想通過点Ｐｖを、コイル端部Ｐｅの推定の際に参照される端部候補点として抽出する。
【0076】
次に、推定演算部２２は、補正量算出工程Ｓ３５４を実行する。補正量算出工程Ｓ３５４は、端部候補点Ｐｃに適用されて、最終的に推定されるコイル端部Ｐｅを導出するための補正量Ｘｍｏｄを算出する工程である。補正量Ｘｍｏｄは、式（１）に示すように、接線角度θｔによる仮想点ずれＳｅ（θｔ）で表される。
【0077】
【数1】
【0078】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、Ｓｅ（θｔ）を説明するための概念図である。なお、図１２Ａ及び図１２Ｂでは、床面１００上に枕木１１０を介して載置されている第１コイルＣ１が位置推定対象である場合を例示している。図１２Ａは、第１センサ６ａ等の距離センサを設置したトロリ４が、第１コイルＣ１のコイル端部Ｐｅの外側、すなわち、コイル端部ＰｅよりもＸ方向でプラス側に位置している場合のＳｅ（θｔ）に関する図である。図１２Ｂは、第１センサ６ａ等の距離センサを設置したトロリ４が、第１コイルＣ１のコイル端部Ｐｅの内側、すなわち、コイル端部ＰｅよりもＸ方向でマイナス側に位置している場合のＳｅ（θｔ）に関する図である。
【0079】
この場合、Ｓｅ（θｔ）は、式（２）で表される。ただし、ｒは、コイル半径である。また、第１センサ６ａ等からのｉ番目の計測点相対位置が（Ｘｒ（ｉ），Ｚｒ（ｉ））で表されるものとすると、接線角度θｔは、式（３）で表される。
【0080】
【数2】
【0081】
【数3】
【0082】
また、図１２Ａ及び図１２Ｂでは、一例として、反射ゴーストが発生した場合に生じ得る計測点ずれが例示されている。いわゆる反射ゴーストが発生すると、計測点が第１コイルＣ１の内側に入るような形で検出される。このときの仮想通過点は、実際のコイルと接している仮想通過点ではないため、Ｓｅ（θｔ）による補正は、実際の幾何学的な関係を無視した補正となり、補正後の位置のばらつきは、θｔが変わることによりむしろ大きくなる。なお、図１２Ａ及び図１２Ｂでは、反射ゴーストの影響を受けた補正後のコイル端部Ｐｇが示されている。
【0083】
そして、推定演算部２２は、コイル端部導出工程Ｓ３５５を実行する。コイル端部導出工程Ｓ３５５は、端部候補点Ｐｃに補正量Ｘｍｏｄを適用することでコイル端部Ｐｅを導出する工程である。図１１では、グループごとに、端部候補点Ｐｃに補正量Ｘｍｏｄが適用されることで、矢印に沿って端部候補点Ｐｃの位置からコイルＣｅの内側に導出されたコイル端部Ｐｅが示されている。つまり、搬入工程に関する図４Ｂの例では、端部候補点Ｐｃから、幾何計算によりコイル端部Ｐｅが推定されることになる。
【0084】
上記のコイル端部推定工程Ｓ３５０は、計測工程Ｓ３１０中の各視点での計測データについて実行される。そして、推定演算部２２は、推定したコイル端部Ｐｅに係るデータを蓄積させる。
【0085】
そして、計測移動工程Ｓ３００に戻り、計測工程が終了した後（Ｓ３６０）、推定演算部２２は、コイル位置導出工程Ｓ３７０を実行する。ここで、計測工程終了は、トロリ４が計測移動の終点に到達したときであってもよい。コイル位置導出工程Ｓ３７０では、推定演算部２２は、計測工程Ｓ３１０中に得られた複数視点での計測データを統計処理することで、最終的に採用されるコイル端部Ｐｅを導出する。
【0086】
例えば、図１１を参照すると、推定演算部２２は、複数の場所で計測したフレームごとに算出された仮想通過点Ｐｖの算出結果に基づいて、複数のグループの中で位置推定対象である第２コイルＣ２に最も近い側にあるグループを特定する。例えば、フレームごとに算出された仮想通過点Ｐｖが一定範囲に多く集まっている場合には、最終的に採用されるべきコイル端部Ｐｅを導出するグループであると考えられる。
【0087】
より具体的には、図１１の下図を参照すると、複数のフレームごとに抽出された端部候補点Ｐｃの傾向として、第２グループＧ２内の端部候補点Ｐｃは、他のグループ内の端部候補点Ｐｃよりも多く抽出され、かつ、密度が最も高いことがわかる。ここで、端部候補点Ｐｃの密度が高いとは、統計的に、端部候補点Ｐｃのばらつきが小さいことをいう。一方、第１グループＧ１又は第３グループＧ３内の端部候補点Ｐｃは、第２グループＧ２内の端部候補点Ｐｃに比べて、密度が小さい。そこで、推定演算部２２は、複数のグループのうち第２グループＧ２が第２コイルＣ２に最も近い側にあると推定する。次に、推定演算部２２は、第２グループＧ２に含まれる端部候補点Ｐｃから、平均などにより推定されたコイル端部Ｐｅを最終的に採用する。そして、推定演算部２２は、最終的に採用が決定されたコイル端部Ｐｅと、第２コイルＣ２のコイル半径ｒとから、第２コイルＣ２の位置を導出する。
【0088】
一方、フレームごとに算出された仮想通過点Ｐｖが、一定範囲に集まっているが、上記のような実際の幾何学的な関係を無視したＳｅ（θｔ）による補正に起因し、補正後の位置のばらつきが大きくなるなどの影響により、反射ゴーストが生じているとも考えられる。図１１に示す例では、第１グループＧ１に含まれる仮想通過点Ｐｖが、反射ゴーストの影響を受けている。したがって、第１グループＧ１に含まれる端部候補点Ｐｃから推定されたコイル端部Ｐｅ、すなわち、図１２Ａに例示されているようなコイル端部Ｐｇは、最終的には不採用とされる。
【0089】
なお、ここまで、搬入工程に関する図４Ｂに示す複数のコイルＣを参照することで、計測移動工程Ｓ３００について説明した。一方で、搬送工程が搬出工程である場合でも、図４Ａに示すように各部を規定することで、同様に計測移動工程Ｓ３００を実行させることができる。
【0090】
次に、本実施形態に係る位置推定システム及び位置推定方法の効果について説明する。
【0091】
本実施形態に係る位置推定システムは、中心軸が床面と平行となる姿勢で載置されているコイルＣの位置を推定する。位置推定システムは、コイルＣを吊って移動するトロリ４に設置され、レーザＬａを用いて床面１００の側にある物体までの距離をスキャン計測する距離センサとしての第１センサ６ａ又は第２センサ６ｂを備える。また、位置推定システムは、制御演算部８を備える。制御演算部８は、床面１００の側に載置されている少なくとも１つのコイルＣを位置推定対象として特定し、位置推定対象の横断面方向に沿って、トロリ４を移動させながら距離センサにスキャン計測させる。制御演算部８は、計測点ＰｍごとにレーザＬａが位置推定対象のコイル中心Ａｘの高さＨを通過した点を仮想通過点Ｐｖとして算出する。制御演算部８は、位置推定対象に最も近い側にある仮想通過点Ｐｖを、位置推定対象の横断面方向でのコイル端部Ｐｅとなり得る端部候補点Ｐｃとして抽出する。そして、制御演算部８は、端部候補点Ｐｃから推定されたコイル端部Ｐｅに基づいて位置推定対象の位置を導出する。
【0092】
また、本実施形態に係る位置推定方法は、中心軸が床面と平行となる姿勢で載置されているコイルＣの位置を推定する。位置推定方法は、床面１００の側に載置されている少なくとも１つのコイルＣを位置推定対象として特定する位置推定対象特定工程Ｓ１００を有する。位置推定方法は、位置推定対象の横断面方向に沿って、コイルＣを吊って移動するトロリ４を移動させながら、トロリ４に設置されている距離センサにレーザＬａを用いて床面１００の側にある物体までの距離をスキャン計測させる計測工程Ｓ３１０を有する。位置推定方法は、計測工程Ｓ３１０で計測された計測点Ｐｍごとに、レーザＬａが位置推定対象のコイル中心Ａｘの高さＨを通過した点を仮想通過点Ｐｖとして算出する仮想通過点算出工程Ｓ３５２を有する。位置推定方法は、位置推定対象に最も近い側にある仮想通過点Ｐｖを、位置推定対象の横断面方向でのコイル端部Ｐｅとなり得る端部候補点Ｐｃとして抽出する端部候補点抽出工程Ｓ３５３を有する。また、位置推定方法は、端部候補点Ｐｃから推定されたコイル端部Ｐｅに基づいて、位置推定対象の位置を導出するコイル位置導出工程Ｓ３７０を有する。
【0093】
まず、本実施形態に係る位置推定システム又は位置推定方法によれば、レーザＬａが位置推定対象のコイル中心Ａｘの高さＨを通過した点として規定される仮想通過点Ｐｖという概念を導入する。そのため、コイル端部Ｐｅに基づいて位置推定対象の位置を推定しようとしたときには、上記例示のように、必ずしも両端のコイル端部Ｐｅの位置を特定させる必要がない。そのため、位置推定対象の斜め上段に、予め別のコイルが載置されているような場面があったとしても、片側のコイル端部Ｐｅを推定するのみで、コイル位置の推定精度の低下を抑えつつ、コイル位置を導出することができる。
【0094】
また、一般に、コイルに光沢がある場合、レーザを用いた距離センサによる計測では、コイル端部を検出することが難しかったり、迷光又は複数反射等の光学的事象により、実際の位置とは遠く離れた位置が検出されたりすることがあり得る。これに対して、本実施形態に係る位置推定システム又は位置推定方法によれば、コイル端部Ｐｅの位置を高精度に推定することができ、結果として、コイル位置の推定精度の低下を抑えることができる。
【0095】
以上のように、本実施形態によれば、コイルの積載状態又は光沢に起因したコイルの位置の推定精度の低下を抑える位置推定システム及び位置推定方法を提供することができる。
【0096】
また、本実施形態に係る位置推定システムでは、制御演算部８は、距離センサが複数の位置から計測することで得られた計測データを用いてコイル端部Ｐｅをそれぞれ推定する。そして、制御演算部８は、推定された複数のコイル端部Ｐｅの値に対して統計処理を実行することで位置推定対象の位置の推定に用いられるコイル端部Ｐｅを特定してもよい。
【0097】
一般に、レーザを用いた距離センサによる計測時に反射ゴーストが発生した場合、コイル端部の検出位置が安定しない。これに対して、この位置推定システムでは、複数の視点の計測データで個々にコイル端部Ｐｅを推定し、それらの推定結果から統計処理によってばらつきが小さい、又は、所定範囲内の密度が多いなどの結果の集合を選び出すことができる。したがって、この位置推定システムによれば、たとえ反射ゴーストが発生しても、コイル位置の推定精度の低下をより抑えやすい。
【0098】
ここで、距離センサが複数の位置から計測することで得られた計測データは、例えば第１センサ６ａのように、ある１つの距離センサが移動しながら計測すること得られたデータであってもよい。又は、距離センサが複数の位置から計測することで得られた計測データは、第１センサ６ａと第２センサ６ｂとのように、予め異なる位置に設置されている複数の距離センサがそれぞれ計測することで得られたデータであってもよい。
【0099】
また、本実施形態に係る位置推定システムでは、制御演算部８は、複数の仮想通過点Ｐｖを互いに近接するもの同士で複数のグループに分ける。次に、制御演算部８は、複数のフレームごとに算出された仮想通過点Ｐｖの算出結果に基づいて、複数のグループの中で位置推定対象に最も近い側にあるグループを特定する。そして、制御演算部８は、特定されたグループに含まれる複数の仮想通過点Ｐｖから抽出された端部候補点Ｐｃに基づいて、位置推定対象の位置の推定に用いられるコイル端部Ｐｅを特定してもよい。
【0100】
この位置推定システムによれば、制御演算部８は、最終的に採用されるコイル端部Ｐｅを、複数のフレームごとに算出された仮想通過点Ｐｖの算出結果に基づいて特定する。したがって、例えば反射ゴーストが発生しても、反射ゴーストの影響を受けた計測データを予め排除し、コイル端部Ｐｅの推定精度を向上させることができる。
【0101】
更に、本実施形態に係る位置推定システムでは、制御演算部８は、距離センサから照射されたレーザＬａが位置推定対象の側面と接するときの接線角度θｔに起因する、コイル中心Ａｘの高さＨでの仮想通過点Ｐｖとコイル端部Ｐｅとの間のずれ量を求める。そして、制御演算部８は、端部候補点Ｐｃにずれ量を反映させることでコイル端部Ｐｅを推定してもよい。
【0102】
ここで、上記のずれ量は、上記例示での接線角度θｔによる仮想点ずれＳｅ（θｔ）に相当する。
【0103】
この位置推定システムによれば、コイル端部Ｐｅをより高精度に推定することができるので、特に、片側のコイル端部Ｐｅを推定するのみの場合でも、最終的に導出されるコイル位置の推定精度の低下をより抑えることができる。
【0104】
いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正又は変形をすることが可能である。上記の実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0105】
４ トロリ
６ａ 第１センサ
６ｂ 第２センサ
８ 制御演算部
Ａｘ コイル中心
Ｃ コイル
Ｈ コイル中心の高さ
Ｌａ レーザ
Ｐｃ 端部候補点
Ｐｅ コイル端部
Ｐｍ 計測点
Ｐｖ 仮想通過点
θｔ 接線角度
Ｓｅ（θｔ） 仮想点ずれ
６ａ 第１センサ
６ｂ 第２センサ
８ 制御演算部
Ａｘ コイル中心
Ｃ コイル
Ｈ コイル中心の高さ
Ｌａ レーザ
Ｐｃ 端部候補点
Ｐｅ コイル端部
Ｐｍ 計測点
Ｐｖ 仮想通過点
θｔ 接線角度
Ｓｅ（θｔ） 仮想点ずれ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】