JP2008024869A - コークス炉移動機制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置費用、検出精度、安全性において優れたコークス炉移動機制御方法及びその装置を提供する。
【解決手段】コークス炉のガイド車側及び押出機側の各々の窯位置に、該窯位置を特定するための窯番号がコード化されて設置された認識パネルを、ガイド車２１及び押出機２２にそれぞれ搭載されたカメラにより撮像し、その撮像画像に基づいて窯番号を認識し、ガイド車２１及び押出機２２が所望の窯位置にいるか否かを判定し、その判定結果に基づいてガイド車２１及び押出機２２の位置を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コークス製造における移動機械の制御方法及びその装置に関し、特に、その位置制御に関するものである。

従来のガイド車と押出機との位置関係を判定する装置として、誘導無線を用いた絶対位置検出方法がある。この方法は、地上と機上間の通信に用いる誘導無線のケーブルとして撚り合わせ対型誘導無線線路を用いる方式であり、±10mmの精度で絶対位置を判別し、両移動機の窯番号の一致を判定するものである（例えば特許文献１）。
その他に、ＰＬＧ（パルスジェネレータ）等により指定された停止窯の前に停止後、中心位置に精度良く移動機械を停止させる装置については、種々の方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、ガイド車と押出機の位置が一致していることを検出する方式としては、ガイド車に放射線源を設置し、押出機に受信機を設置することにより、放射線を検知した場合に両者の位置関係が一致したと判定する技術もある。
特公昭６３−２４６３３号公報 特開昭５２−６３９０３号公報

しかしながら、上記の特許文献１の技術は、長距離の誘導無線ケーブルを敷設することが必要であり、特殊な制御装置を設置するなど高価なものとなる。また、走行の相対位置をＰＬＧ（パルスジェネレータ）等を用いて判定し、基準位置からのパルスカウントで走行距離を求め窯番を推定する方法もあるが、ＰＬＧの精度では長距離走行した場合の誤差が積算されることや、ＰＬＧに接続するタッチローラのスリップ又は磨耗も誤差要因となり信頼性にかけ、停電等が発生した場合には、その間の走行距離が加算されないため、改めて基準点まで戻して走行させる必要がある。
また、上記の特許文献２の方法では、撮像装置などを用いて光学的な手法によって、ガイド車や押出機の位置を検出するものであるが、ガイド車と押出機間の相対位置が確実に検出できることを前提とした方法であり、万一、検出エラーが発生した場合には対処が困難な場合がある。
更に、放射線を用いて検知する方法においては、故障時のメンテナンス作業が放射線の管理区域作業となり、その制約が大きくなるといった問題点がある。

本発明は、手動運転する場合にはガイド車と押出機間の停止窯が一致していることを運転者に頼らずに検出することによる運転者の誤操作防止装置として開発されたものであり、無人自動運転の場合においても装置の故障による誤検知の防止を可能にし、設置費用、検出精度、安全性において上記の従来技術の課題を解決したコークス炉移動機制御方法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明に係るコークス炉移動機制御方法は、コークス炉のガイド車側及び押出機側の各々の窯位置に、該窯位置を特定するための窯番号がコード化されて設置された認識パネルを、ガイド車及び押出機にそれぞれ搭載された撮像装置により撮像し、その撮像画像に基づいて窯番号を認識し、ガイド車及び押出機が所望の窯位置にいるか否かを判定し、その判定結果に基づいてガイド車及び押出機の位置を制御する。本発明においては、コークス炉のガイド車側及び押出機側の各々の窯位置に配置された認識パネルを撮像し、その窯番号を認識するようにしており、確実にガイド車と押出機間の位置関係を判別することができ、手動運転する場合にはガイド車と押出機間の停止窯が一致していることを運転者に頼らずに検出することができ、更に、無人自動運転の場合においても装置の故障による誤検知の防止が可能になっている。また、設置費用が安価で、検出精度が高く、しかも安全性のある位置検知が可能となる。

また、本発明に係るコークス炉移動機制御方法は、前回押し出しの窯位置から今回押し出しの窯位置までの距離を測定し、その測定された距離データと予め記憶された前回押し出しの窯位置から今回押し出しの窯位置までの実距離データとを比較し、両者が一致又は所定の範囲内の差異の場合には、前記押出機及び前記ガイド車が、上記の撮像画像により判定された窯位置にいると判定する。本発明においては、画像認識処理による位置検出の際に、仮に窯位置を誤検知しても、他の位置情報である走行距離測定値を用いて判定を行うので、誤検知を確実に防止できる。また、ＰＬＧによる距離計側では走行距離計測の誤差の蓄積を防止するために地上子を設置して誤差を相殺するが、専用の地上子ではなく、前回画像認識して停止した位置（前回押し出しを行った窯位置）を基準にして、距離を計測するようにしたので誤差の積算を低減できる。

また、本発明に係るコークス炉移動機制御方法は、前記認識パネルに対して、ＬＥＤ照明４灯の光軸を認識パネルの四方向から均等に配置して照射する。本発明においては、ＬＥＤ照明を使用し、且つ四隅を照射することによって前記認識パネルの均一に照射され、画像認識の誤検知を防止することができる。
また、本発明に係るコークス炉移動機制御方法においては、前記認識パネルが樹脂製のボードにより構成される。熱負荷が少ないところに設置する場合には、プラスチックボードなどの樹脂製のボードを使用でき、これによって取付け作業が容易となったり、パネルへのコークス粉などの粉塵の付着も少なくなる。

また、本発明に係るコークス炉移動機制御装置は、コークス炉のガイド車側及び押出機側の各々の窯位置に、該窯位置を特定するための窯番号がコード化されて設置された認識パネルと、ガイド車及び押出機にそれぞれ搭載された位置検出手段と、該位置検出手段の出力によりガイド車及び押出機が所望の窯位置にいるか否かを判定し、その判定結果に基づいてガイド車及び押出機の位置を制御する制御手段とを備える。そして、前記位置検出手段は、前記認識パネルを撮像する撮像装置と、該撮像装置により撮像された画像を処理する画像処理手段と、該画像処理手段により画像処理された画像信号に基づいて窯番号を認識する演算手段とを備えたものである。

図１は、本願発明の実施形態に係るコークス炉の移動機（ガイド車、押出機）の制御を行う制御装置及び移動機のシステム構成図である。この制御装置は、移動機制御装置１０、ガイド車制御装置１１、ガイド車位置検出装置１２、押出機制御装置１３及び押出機位置検出装置１４から構成され、移動機制御装置１０は、ガイド車制御装置１１及び押出機制御装置１３の各々と運転指令や運転状況について通信可能となっている。なお、移動機制御装置１０、ガイド車制御装置１１及び押出機制御装置１３は本発明の制御手段を構成している。

移動機制御装置１０は、ガイド車２１及び押出機２２の各々が所望の位置にいるか否か、すなわち、ガイド車２１及び押出機２２が同一の窯番号にいるか否かを監視し、コークスの押出作業を行える状況にあるか否かを判断して制御する装置である。ガイド車制御装置１１は、移動機制御装置１０からのガイド車２１の移動指令を入力するとともに、ガイド車位置検出装置１２からガイド車２１の現在位置を入力して、ガイド車２１を指令された位置に移動制御する。ガイド車位置検出装置１２は、ガイド車２１が、コークス炉の多数有る窯の内、どの窯番号の位置にいるか等を検出する。同様に、押出機制御装置１３は、移動機制御装置１０からの押出機２２の移動指令を入力するとともに、押出機位置検出装置１４から押出機の現在位置を入力して、押出機２２を指令された位置に移動制御する。押出機位置検出装置１４は、押出機２２が、コークス炉の多数有る窯の内、どの窯番号の位置にいるか等を検出する。

図２は上記のガイド車位置検出装置１２（又は押出機位置検出装置１４）の構成を示したブロック図である。ガイド車位置検出装置１２は、撮像装置であるカメラ３１、画像処理装置３２及び演算装置３３から構成されている。コークス炉４０の各窯にはターゲット４５が取り付けられている。このターゲット４５は、本発明の認識パネルを構成しており、窯位置を特定するための窯番号がコード化されて描画されている（詳細は図３にて説明）。ＣＣＤカメラ等からなるカメラ３１はターゲット４５を撮像し、画像処理装置３２はカメラ３１からの撮像信号を画像処理する（空間フィルタによるノイズ除去、強調処理等）。演算装置３３は、画像処理装置３２で処理された画像信号のコード、即ち窯番号を認識し、ガイド車２１の現在位置を検出してガイド車制御装置１１に出力する。また、ガイド車位置検出装置１２はＰＬＧ（パルスジェネレータ）３４を備えており、これは、ガイド車２１に取り付けられ、ガイド車２１の移動に伴ってパルスを発生する。演算装置３３は、ＰＬＧ（パルスジェネレータ）３４の出力パルスを取り込むと、それを積算して前回の押し出しの窯位置からの移動距離として、上記の窯番号とともに位置検出情報としてガイド車制御装置１１に出力する。なお、移動距離は前回押し出しの窯位置を基準とするので、ガイド車２１が前回押し出しの窯位置に到達した時点で、何らかの手段で移動距離をリセットする必要がある（例えば演算装置３３に目的地の窯番号を入力し、その窯番号を認識する度に移動距離をリセットする）。ところで、ここではガイド車位置検出装置１２の構成について説明したが、押出機位置検出装置１４の構成は図３の構成と同一であり、その場合には位置検出情報（現在の窯番号、前回の押し出しの窯位置からの移動距離）を検出をして押出機制御装置１３に出力する。

図３は上記のターゲット４５をコークス炉の各窯に取り付けた状態を示す概念図である。コークス炉の各窯４１のガイド車側４２及び押出機側４３の各位置に対応して、その下側に３行×３列の白黒で、窯番号をコードして描画されたターゲット４５を取り付けている。番号の表示方法としては、一番上の行の左側を二進数の１桁目とし、真ん中を２桁目、右を３桁目、中段の左側を４桁目、のようにして、二進数で表せばよいし、別の並び順によって表示しても構わない。通常、窯は２００程度あるが、３×３＝９桁あれば、２⁹＝３９２通りを表現できるので、十分である。このターゲット４５の素材は金属製でもよいが、特に熱的に負荷がかからない場所であれば、プラスチックなどの樹脂製であることが好ましい。また、樹脂製であれば、取付けには、金属製のように溶接によらなくても、接着剤での取付けが可能であり、取付け作業の効率性の面においても、好ましい。なお、図３の例では、窯が５個の例を図示しているが、実際のコークス炉は２００個以上の窯から構成されているので、実際には２００個以上のターゲット４５を取り付けられることになる。

図４はガイド車位置検出装置１２（又は押出機位置検出装置１４）の周辺に取り付けられる照明装置の説明図である。確実にターゲット４５のコードを検出するためには、撮像時の照明方法が重要であるが、本発明においては、照明器具３５として円形のＬＥＤ照明を４つ用いて、ターゲット４５の四方から照射させて、均一な反射光をカメラにて撮像できるような構成にしている。

図５はカメラ３１や照明器具３５を押出機架台２３に取り付けた例である。押出機２２の下側にカメラ３１、照明器具３５を設置することにより、熱負荷を軽減することが可能である。なお、ガイド車２１においてもこれらを同様に取り付けるものとする。

次に、以上の構成からなるコークス炉移動制御装置によりガイド車２１及び押出機２２の位置を制御する方法を説明する。
図６はガイド車２１及び押出機２２の位置を制御する際の処理過程を示したフローチャートである。
（Ａ）まず、移動機制御装置１０の処理がスタートすると、ガイド車制御装置１１に対してガイド車２１を窯番号Ｘに移動させる指令を出力する（Step101）。同様に、押出機制御装置１３に対して押出機２２を窯番号Ｘに移動させる指令を出力する（Step102）。
（Ｂ）ガイド車制御装置１１は、移動指令が入力される（Step201）と、ガイド車２１を指令された窯番号の窯に移動させる（Step202）。移動時には、ガイド車２１の位置検出情報（現在の窯番号、前回の押出作業の窯位置からの移動距離を含む情報）をガイド車位置検出装置１２から入力する（Step203）とともに、その位置検出情報を移動機制御装置１０に出力する（Step204）。指令された窯番号Ｘの窯に到達するまで上記の処理（Step202〜Step204）を繰り返し、指令された窯番号Ｘがガイド車位置検出装置１２から入力する（Step205）と、そこでガイド車２１を停止させ（Step206）、移動完了指令を移動機制御装置１０に出力する（Step207）。

（Ｃ）同様に、押出機制御装置１３は、移動指令が入力される（Step301）と、押出機２２を指令された窯番号の窯に移動させる（Step302）。移動時には、押出機２２の位置検出情報（現在の窯番号、前回の押出作業の窯位置からの移動距離を含む情報）を押出機位置検出装置１４から入力する（Step303）とともに、その位置情報を移動機制御装置１０に出力する（Step304）。指令された窯番号Ｘの窯に到達するまで上記の処理（Step302〜Step304）を繰り返し、指令された窯番号Ｘが押出機位置検出装置１４から入力する（Step305）と、そこで押出機２２を停止させ（Step306）、移動完了指令を移動機制御装置１０に出力する（Step307）。

（Ｄ）移動機制御装置１０は、ガイド車制御装置１１及び押出機制御装置１３から位置情報（窯番号、移動距離）を入力しながら（Step103、Step104）、各々から移動完了指令の入力をまち、ガイド車２１と押出機２２がともに窯番号Ｘに来たかどうかを判定する（Step105）。そして、少なくとも一方が窯番号Ｘと異なる場合にはエラーを出力する（Step108）。ガイド車２１と押出機２２がともに、窯番号Ｘであれば、ガイド車２１及び押出機２２のそれぞれの移動距離が前回押出作業を行った窯位置から今回の窯位置までの距離に、実際に移動時に入力した距離（測定距離）が一致（完全に一致していなくとも、測定誤差を考慮して、ある範囲以内であれば一致と判定しても良い）しているかどうかを判定する(Step106)。そして、距離が一致していれば、窯番号がＸであると判断し、窯番号Ｘでの押出作業の開始指令を押出機制御装置１３に出力し（Step107）、押出機制御装置１３はその指令により押出機２２に押出作業を開始させる（Step308）。上記の判定において、距離が異なるようであれば、エラーを出力して（Step108）、ガイド車２１及び押出機２２の操作者や監視者に、確認の警告を促す。

なお、本実施形態では、移動機制御装置１０は、ガイド車２１及び押出機２２の移動距離情報を入力し、移動距離と窯番号との整合性の判定を行うようにしたが（Step103〜Step108）、移動距離情報を移動機制御装置１０に入力せず、ガイド車制御装置１１及び押出機制御装置１３の各々において、移動距離と窯番号の整合性の判定を行ってから、その判定結果を移動機制御装置１０に出力するようにしてもよい。

以上のように本実施形態においては、コークス炉のガイド車側及び押出機側の各々の窯位置に、該窯位置を特定する窯番号がコード化されて設置されたターゲット（認識パネル）を、ガイド車及び押出機にそれぞれ搭載されたカメラ（撮像装置）により撮像し、その撮像画像に基づいて窯番号を認識し、ガイド車及び押出機が所望の窯位置にいるか否かを判定し、その判定結果に基づいてガイド車及び押出機の位置を制御するようにしており、確実にガイド車と押出機間の位置関係を判別することができ、手動運転する場合にはガイド車と押出機間の停止窯が一致していることを運転者に頼らずに検出することができ、更に、無人自動運転の場合においても装置の故障による誤検知の防止が可能になっている。また、設置費用が安価で、検出精度が高く、しかも安全性のある位置検知が可能となっている。

また、前回押し出しの窯位置から今回押し出しの窯位置までの距離を測定し、その測定された距離データと予め記憶された前回押し出しの窯位置から今回押し出しの窯位置までの実距離データとを比較し、両者が一致又は所定の範囲内の差異の場合には、前記押出機及び前記ガイド車が、上記の判定において判定された窯位置にいると判定するようにしており、仮に画像認識処理による位置検出の際に窯位置を誤検知しても、他の位置信号である走行距離測定値を用いて判定を行うので、誤検知を確実に防止できる。また、ＰＬＧによる距離計側では走行距離計測の誤差の蓄積を防止するために地上子を設置して誤差を相殺するが、専用の地上子ではなく、前回画像認識して停止した位置（前回押出作業を行った位置）を基準にして、移動距離を計測するようにしたので誤差の積算を低減できる。

また、ターゲット（認識パネル）に対してＬＥＤ照明４灯の光軸を認識パネルの四方向から均等に配置して照射するようにしたので、ターゲット（認識パネル）が均一に照明され、画像認識の誤検知を防止することができる。
また、前記認識パネルが樹脂製のボードにより構成される。熱負荷が少ないところに設置する場合には、プラスチックボードなどの樹脂製のボードを使用でき、これによって取付け作業が容易となったり、パネルへのコークス粉などの粉塵の付着も少なくなる。

本発明の実施形態に係るコークス炉の移動機の制御を行う制御装置及び移動機のシステム構成図である。 ガイド車位置検出装置（又押出機位置検出装置）の構成を示したブロック図である。 ターゲットをコークス炉の各窯に取り付けた状態を示す概念図である。 ガイド車位置検出装置（又は押出機位置検出装置）の周辺に取り付けられる照明装置の説明図である。 カメラや照明器具を押出機架台に取り付けた例を示した説明図である。 ガイド車及び押出機の位置を制御する際の処理過程を示したフローチャートである。

符号の説明

１０ 移動機制御装置、１１ ガイド車制御装置、１２ ガイド車位置検出装置、１３ 押出機制御装置、１４ 押出機位置検出装置、２１ ガイド車、２２ 押出機、２３ 押出機架台、３１ カメラ、３２ 画像処理装置、３３ 演算装置、３５ 照明器具、４０ コークス炉、４１ コークス炉窯、４５ ターゲット。

Claims (5)

1. コークス炉のガイド車側及び押出機側の各々の窯位置に、該窯位置を特定する窯番号がコード化されて設置された認識パネルを、ガイド車及び押出機にそれぞれ搭載された撮像装置により撮像し、その撮像画像に基づいて窯番号を認識し、ガイド車及び押出機が所望の窯位置にいるか否かを判定し、その判定結果に基づいてガイド車及び押出機の位置を制御することを特徴とするコークス炉移動機制御方法。
2. 前回押し出しの窯位置から今回押し出しの窯位置までの距離を測定し、その測定された距離データと予め記憶された前回押し出しの窯位置から今回押し出しの窯位置までの実距離データとを比較し、両者が一致又は所定の範囲内の差異の場合には、前記ガイド車及び前記押出機が、上記の撮像画像により判定された窯位置にいると判定することを特徴とする請求項１記載のコークス炉移動機制御方法。
3. 前記認識パネルに対して、ＬＥＤ照明４灯の光軸を認識パネルの四方向から均等に配置して、照射することを特徴とする請求項１又は２記載のコークス炉移動機制御方法。
4. 前記認識パネルは樹脂製のボードにより構成されることを特徴とする請求項１乃至３記載の何れかに記載のコークス炉移動機制御方法。
5. コークス炉のガイド車側及び押出機側の各々の窯位置に、該窯位置を特定するための窯番号がコード化されて設置された認識パネルと、
   ガイド車及び押出機にそれぞれ搭載された位置検出手段と、
   該位置検出手段の出力によりガイド車及び押出機が所望の窯位置にいるか否かを判定し、その判定結果に基づいてガイド車及び押出機を制御する制御手段と
   を備え、
   前記位置検出手段は、
   前記認識パネルを撮像する撮像装置と、
   該撮像装置により撮像された画像を処理する画像処理手段と、
   該画像処理手段により画像処理された画像信号に基づいて窯番号を認識する演算手段と
   を備えたことを特徴とするコークス炉移動機制御装置。
   

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