CN104995123B - 集装箱配置位置检测装置、吊车控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集装箱配置位置检测装置(20)，其具备：检测光照射部(25)，以横切已配置于集装箱堆场(G)的已设置集装箱(C2)的上缘(E)的方式从上方照射检测光(L)；第一拍摄部(27)，从斜上方拍摄检测光(L)的照射范围，检测照射到吊集装箱(C1)的第一检测光(L1)及照射到已设置集装箱(C2)的上面的第二检测光(L2)；集装箱配置位置决定部(55)，基于第一检测光(L1)及第二检测光(L2)求出应配置集装箱(C1)的集装箱配置位置(A)。

Description

集装箱配置位置检测装置、吊车控制系统

技术领域

本发明涉及集装箱配置位置检测装置和吊车控制系统。

背景技术

专利文献1中公开有检测在集装箱堆场应配置集装箱的位置的集装箱配置位置检测装置。

该集装箱配置位置检测装置中，在配置于集装箱堆场的吊车的吊架(スプレッダ)上设置CCD照相机等的拍摄部，由该拍摄部检测集装箱的上缘等，求出应配置集装箱的位置(集装箱配置位置)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2002－205891号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在现有的集装箱配置位置检测装置中，仅评价拍摄部的图像上的水平方向的错位量，作为物理的距离(例如错开几mm)没有进行评价。而且，不了解堆放目的目标集装箱或到目标位置标记的高度方向的距离。因此，在上述集装箱配置位置检测装置中，难以控制将吊具或被吊具把持的集装箱无错位地正确地放到目标位置。

另外，在拍摄部位的光量不足而拍摄部所获得的图像数据中所含的噪声、外部干扰的影响增大的情况，或噪声、外部干扰自身大量含有的情况下，难以正确地求出集装箱配置位置。例如，存在雨后太阳光被贮留于集装箱堆场等的雨水反射，不能正确地求出集装箱配置位置的课题。

本发明的目的在于，提供一种能够正确且稳定地求出集装箱配置位置的集装箱配置位置检测装置、吊车控制系统。

用于解决课题的技术方案

根据本发明的第一方面，提供一种集装箱配置位置检测装置，检测在集装箱堆场应配置吊集装箱的位置，其中，具备：检测光照射部，以横切已配置于所述集装箱堆场的已设置集装箱的上缘的方式从上方照射检测光；第一拍摄部，从斜上方拍摄所述检测光的照射范围，检测照射到所述吊集装箱的第一检测光及照射到所述已设置集装箱的上面的第二检测光；集装箱配置位置决定部，基于所述第一检测光及所述第二检测光求出集装箱配置位置。

根据本发明的第二方面，集装箱配置位置检测装置在第一方面的基础上，也可以是，所述集装箱配置位置决定部基于由所述第一拍摄部检测到的所述第二检测光的位置求出所述已设置集装箱的上缘的高度。

根据本发明的第三方面，集装箱配置位置检测装置在第一方面的基础上，也可以是，所述集装箱配置位置决定部基于由所述第一拍摄部检测到的所述第一检测光的位置和所述第二检测光的位置的错位量求出所述吊集装箱下端和所述已设置集装箱的上缘间的高度距离。

根据本发明的第四方面，集装箱配置位置检测装置在第一～第三方面中任一方面的基础上，也可以是，具备第二拍摄部，其拍摄所述集装箱堆场，并检测设于所述集装箱堆场的与集装箱配置位置相对应的标记，所述集装箱配置位置决定部基于所述标记的位置求出所述集装箱堆场上的所述集装箱配置位置。

根据本发明的第五方面，集装箱配置位置检测装置在第四方面的基础上，也可以是，所述第一拍摄部兼做为所述第二拍摄部。

根据本发明的第六方面，集装箱配置位置检测装置在第四或第五方面的基础上，也可以是，具备对所述第二拍摄部的拍摄范围进行照明的照明部。

根据本发明的第七方面，集装箱配置位置检测装置在第六方面的基础上，也可以是，从所述检测光及照明部照射的照明光的波长带被设定在大气的吸收带。

根据本发明的第八方面，集装箱配置位置检测装置在第七方面的基础上，也可以是，所述波长带被设定在太阳光的大气的吸收带。

根据本发明的第九方面，集装箱配置位置检测装置在第一～第八方面中任一方面的基础上，也可以是，所述检测光照射部以横切与所述集装箱配置位置邻接且已配置的已设置邻接集装箱的上缘的方式照射所述检测光，所述集装箱配置位置决定部检测所述已设置邻接集装箱的位置。

根据本发明第十方面，提供一种吊车控制系统，其具备：在集装箱堆场使集装箱移动的吊车、第一～第九方面中任一方面的集装箱配置位置检测装置、基于由所述集装箱配置位置检测装置求出的集装箱配置位置控制所述吊车的控制装置。

发明效果

上述的集装箱配置位置检测装置不仅具有对周围的外部干扰、噪声的耐性，而且能够正确地求出集装箱配置位置。

上述的吊车控制系统能够将集装箱正确地配置在集装箱配置位置。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的吊车控制系统1的图；

图2是表示本发明实施方式的集装箱配置位置检测装置20的概略结构的图；

图3A是从Y方向观察激光投光器25照射的检测光L的图；

图3B是从X方向观察激光投光器25照射的检测光L的图；

图4A是表示高度距离长的情况下由CCD照相机27拍摄到的检测光L的反射光的图像的图；

图4B是表示高度距离短的情况下由CCD照相机27拍摄到的检测光L的反射光的图像的图；

图5A是从X方向观察由红外线照明器26照射的照明光R的图；

图5B是从Y方向观察由红外线照明器26照射的照明光R的图；

图6A是表示高度距离长的情况下由CCD照相机27拍摄到的照明光R的反射光的图像的图；

图6B是表示高度距离短的情况下由CCD照相机27拍摄到的照明光R的反射光的图像的图；

图7是表示激光投光器25的检测光L对集装箱C3照射的情况的图。

具体实施方式

图1是表示该发明的实施方式的吊车控制系统1的图。

如图1所示，吊车控制系统1具备吊车5、集装箱配置位置检测装置20及控制装置50等。

吊车5为在集装箱堆场G把持作为吊物的集装箱C1并将其朝向集装箱配置位置A移动的机械装置。

集装箱配置位置检测装置20是检测配置集装箱C1的位置(集装箱配置位置A)的装置。

控制装置50是基于由集装箱配置位置检测装置20求出的集装箱配置位置A来控制吊车5的装置。

吊车5是堆放集装箱C1的轮胎式堆场用桥形吊车。吊车5具备门形的吊车行进机体10及使吊车行进机体10在无轨道面上向X方向行进的轮胎式行进装置11。

吊车行进机体10具有沿水平方向(Y方向)平行延伸的一对上部梁12。在这些上部梁12上安装有沿上部梁12移动的横行推车13。

横行推车13具备经由钢丝吊索15使吊架16在上下方向(Z方向)上移动的卷扬装置14。卷扬装置14通过将钢丝吊索15卷起或放出，使吊挂于钢丝吊索15的吊架16在上下方向上移动。吊架16能够可卡脱地保持(把持)集装箱C1。

吊架16为与集装箱C1的上面的形状大致一致的平面形状的部件。在吊架16的沿X方向延伸的一长边16a上向下安装有两台集装箱配置位置检测装置20。在与长边16a平行的另一长边16b上也向下安装有两台集装箱配置位置检测装置20。四台集装箱配置位置检测装置20为同一结构。

控制装置50被载置于吊车行进机体10。在控制装置50上，经由信号电缆(未图示)连接四台集装箱配置位置检测装置20。

在此，上述的集装箱C1的配置位置是在集装箱堆场G上已放置了集装箱C2的案例中为该集装箱C2的上面的矩形范围。另外，上述的集装箱C1的配置位置在没有集装箱的情况下设定了与预先决定的集装箱C2的上面同形的矩形的范围。通常，通过对地面实施标识，驾驶者可以目视确认上述矩形的范围。在此，应用本发明的吊车控制系统1的目的在于，将作为吊集装箱的集装箱C1相对于该集装箱C1的配置位置无错位地放置。为实现该情况，在吊车控制系统1中，需要正确且可靠地检测集装箱C1和上述集装箱配置位置间的相对位置关系。

图2是表示本发明实施方式的集装箱配置位置检测装置20的概略结构的图，是从Y方向观察集装箱配置位置检测装置20的图。

集装箱配置位置检测装置20具备激光投光器25、照明器26、CCD照相机27、及与这些光源的波长一致的透射滤光器28。

激光投光器(检测光照射部)25从上方向下方照射薄的片状的检测光L(狭缝光)。检测光L为在Y方向上扩散的片状的激光光线，向Z方向进行照射。检测光L需要具有能够与太阳光的反射光区分开的强度。

照明器(照明部)26是使用从上方向下方照射照明光R的LED等的照明。照明光R束状(点状)地沿Z方向进行照射。

这些激光光线(检测光L)、及照明光R的波长被设定在太阳光的大气的吸收带。由此，可以减轻太阳光的反射光的影响而实现稳定的检测。

激光投光器25和照明器26被邻接配置。

CCD照相机27被朝向下方安装。该CCD照相机27拍摄检测光L及照明光R的照射范围。CCD照相机27兼做拍摄检测光L的反射光的照相机和拍摄照明光R的反射光的照相机。

CCD照相机(第一拍摄部、第二拍摄部)27与激光投光器25分开，相对于激光投光器25倾斜配置。

由CCD照相机27拍摄的图像数据朝向搭载于控制装置50的集装箱配置位置决定部55输出。

图3A是从Y方向观察激光投光器25照射的检测光L的图。图3B是从X方向观察激光投光器25照射的检测光L的图。

图4A是表示在高度距离长的情况下由CCD照相机27拍摄的检测光L的反射光的图像(拍摄范围)的图。图4B是表示在高度距离短的情况下由CCD照相机27拍摄的检测光L的反射光的图像(拍摄范围)的图。

如图3A、图3B所示，来自激光投光器25的检测光L朝向已配置于集装箱堆场G的堆放目的的集装箱C2照射。检测光L以横切作为吊集装箱的集装箱C1的侧面C1S及已配置于集装箱堆场G的集装箱(已设置集装箱)C2的上缘E的方式进行照射。进而，检测光L的端的部分照射集装箱堆场G。检测光L由集装箱C1、集装箱C2分断成三个。更具体而言，检测光L以集装箱C1的下端为界，被分断成第一检测光L1和第二检测光L2。进而以集装箱C2的上缘E为界被分断成第二检测光L2和第三检测光L3。第一检测光L1为照射到集装箱C1的检测光L的反射光。第二检测光L2为照射到集装箱C2的上面的检测光L的反射光。第三检测光L3为照射到集装箱堆场G的检测光L的反射光。在此，第三检测光L3只要能够区分与第二检测光L2的边界即可，所以不必清晰地拍摄。

如图4A、图4B所示，CCD照相机27对朝向集装箱C2上面照射并反射出的检测光L的反射光进行拍摄。CCD照相机27对第一检测光L1、第二检测光L2、及第三检测光L3进行拍摄。

CCD照相机27与激光投光器25分开，并且相对于激光投光器25倾斜配置。因此，如图4A所示，第一检测光L1、第二检测光L2、及第三检测光L3在与X方向相对应的方向被分开拍摄。

集装箱配置位置决定部55基于由CCD照相机27拍摄到的图像数据求出应配置吊车5所把持的集装箱C1的位置(集装箱配置位置A)。

具体而言，集装箱配置位置决定部55基于来自第二检测光L2的图像原点的距离α求出CCD照相机27和集装箱C2间的高度方向的距离H1。而且，基于第二检测光L2的长度β求出集装箱C1和集装箱C2之间的水平方向的相对的错位量D。

激光投光器25和CCD照相机27的距离及形成的角(CCD照相机27的倾斜角度)、及CCD照相机27的视角θ是已知的。

自图4A、图4B表明，随着高度方向的距离H1缩短，图像上的α变长。而且，由于该α和实际的距离H1处于成比例的关系，所以可以通过对集装箱配置位置决定部55预先设定预先实测求出的倾斜和切片的值而容易地计算出。

另外，水平方向的错位量D可根据水平方向的图像整体距离W和上述高度距离H1并通过下式求出：

D＝2×H1×tan(θ/2)×(β/W)。

另外，集装箱配置位置决定部55基于由CCD照相机27拍摄到的图像数据，根据图像上的距离γ求出吊车5所把持的集装箱C1的下面和集装箱C2间的高度方向的距离H2。该距离H2使用与上述H1相同的比例关系容易求出。在此，通常在集装箱码头装卸用的吊车中，由于没有测量吊挂的集装箱C1的高度的装置，所以没有测量直至使集装箱C1置于集装箱C2之上的距离的方法(すべ)。与之相对，集装箱配置位置决定部55可以基于第一检测光L1和第二检测光L2的图像上的距离γ正确地求出集装箱C1和集装箱C2之间的高度方向的距离。由于得到该集装箱C1和集装箱C2之间的高度方向的距离，从而可以以最佳的下降速度模式放置。因此，可以缩短吊车5的运转时间。

图5A是从X方向观察照明器26照射的照明光R的图。图5B是从Y方向观察照明器26照射的照明光R的图。

图6A是表示高度距离长的情况下由CCD照相机27拍摄的照明光R的反射光的图像(拍摄范围)的图。图6B是表示高度距离短的情况下由CCD照相机27拍摄的照明光R的反射光的图像(拍摄范围)的图。

如图5A、图5B所示，来自照明器26的照明光R朝向集装箱堆场G进行照射。照明光R对设置于集装箱堆场G的标记M1进行照射。

标记M1是与集装箱配置位置B相对应地设于集装箱堆场G的标记。标记M1使用扩散板。由于由标记M1反射的光扩散，所以总是向CCD照相机27入射反射光。因此，即使照明光R相对于标记M1的照射角度发生了变化，由CCD照相机27拍摄的反射光(照明光R)的强度也不易变化。因此，可以由CCD照相机27稳定地拍摄被来自照明器26的照明光R照射的标记M1。

另外，由于由标记M1反射的光扩散，所以太阳光等外部干扰光不易向CCD照相机27入射。因此，可以通过CCD照相机27稳定地拍摄标记M1。

CCD照相机27对朝向集装箱堆场G照射并反射的照明光R进行拍摄。如6A、图6B所示，CCD照相机27对由集装箱堆场G上的标记M1反射的照明光R的反射光进行拍摄。

集装箱配置位置决定部55基于由CCD照相机27拍摄到图像数据求出应配置吊车5把持的集装箱C1的位置(集装箱配置位置B)。

具体而言，集装箱配置位置决定部55根据CCD照相机27拍摄到的照明光R的反射光的位置求出标记M1的位置。集装箱配置位置决定部55根据标记M1的X方向的位置和Y方向的位置求出集装箱配置位置B。集装箱配置位置决定部55求出横置配置集装箱C1的位置。

在此，设置集装箱配置位置检测装置20的吊架16的与地面(集装箱堆场G)的高度方向的距离(Z方向的位置)通过吊架位置测量装置(未图示)测量，是已知的。另外，CCD照相机27相对于吊架16的距离及构成的角(CCD照相机27的倾斜角度)、及CCD照相机27的视场角也是已知的。

因此，根据图像上的标记位置P及Q几何学地求出CCD照相机27和标记M1的X、Y方向的距离，由此容易地求出集装箱C1和集装箱配置位置B的相对的距离。

图7是标识激光投光器25的检测光L对集装箱C3照射的情况的图。

如图7所示，在集装箱堆场G上，与集装箱配置位置A、B邻接地已配设了集装箱(已邻接设置的集装箱)C3。因此，在用吊车5将集装箱C1向集装箱配置位置A、B时，需要使集装箱C1不与集装箱C3碰撞。因此，集装箱配置位置检测装置20将来自激光投光器25的检测光L不仅对集装箱C2照射，而且还对集装箱C3照射、

如图7所示，检测光L以横切已配置于集装箱堆场G的集装箱C2和集装箱C3各自的上缘E的方式进行照射。

在集装箱堆场G上已配置了集装箱C3的情况下，CCD照相机27对向集装箱C3的上面照射并反射的第四检测光L4进行拍摄。

在由CCD照相机27拍摄到的图像数据中，第四检测光L4对与第一检测光L1、第二检测光L2、及第三检测光L3不同的位置进行照射。因此，集装箱配置位置决定部55可以基于第四检测光L4的位置求出集装箱C3的上缘E的位置。集装箱配置位置决定部55可以在堆放集装箱C1等时，检测成为障害物的集装箱C3的存在。

因此，控制装置50通过基于由集装箱配置位置决定部55求出的集装箱C3的上缘E的位置控制吊车5，能够可靠地避免集装箱C1和集装箱C3的碰撞。

该发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，包含在上述的实施方式上增加了各种变更的发明。即，实施方式中举出的具体的形状或结构等只不过是一例，可以适宜变更。

例如，在上述的实施方式中，在吊架16的长边16a、16b设置有合计四台集装箱配置位置检测装置20，但不限于此。集装箱配置位置检测装置20的台数、设置位置可以任意地设定。

检测光L不限于沿着Y方向的片状的光。也可以是沿着X方向的片状的光。四台集装箱配置位置检测装置20中，也可以从两台集装箱配置位置检测装置20照射沿着X方向的片状的检测光L，从剩余的两台集装箱配置位置检测装置20照射沿着Y方向的片状的检测光L。由此，可以检测集装箱C2上面的四个边。

在上述的实施方式中，在集装箱堆场G配置了两个矩形的标记M1，但不限于此。与集装箱配置位置B相对应地设于集装箱堆场G的标记的形状、数量可以任意地设定。

产业上的可利用性

本发明为吊车控制系统1及集装箱配置位置检测装置。

标记说明

1吊车控制系统

5吊车

10吊车行进机体

11轮胎式行进装置

12上部梁

13横行推车

14卷扬装置

15钢丝

16吊架

16a，16b长边

20集装箱配置位置检测装置

25激光投光器(检测光照射部)

26红外线照明器(照明部)

27CCD照相机(第一拍摄部，第二拍摄部)

28红外线透射滤光器

50控制装置

55集装箱配置位置决定部

G集装箱堆场

A、B集装箱配置位置

C1集装箱

C2集装箱(已设置集装箱)

C3集装箱(已设置邻接集装箱)

E上缘

L检测光

L1第一检测光

L2第二检测光

L3第三检测光

Α、β、γ错位量

P、Q图像上的位置

M1标记

R照明光

Claims (8)

1.一种集装箱配置位置检测装置，检测在集装箱堆场应配置吊集装箱的位置，其中，具备：

检测光照射部，以将所述吊集装箱的侧面和已配置于所述集装箱堆场的已设置集装箱的上缘沿着与所述侧面交叉的第一方向横切的方式从上方照射检测光；

第一拍摄部，自所述检测光照射部在沿着所述吊集装箱的侧面的水平的第二方向上分开，且从斜上方拍摄所述检测光的照射范围，检测照射到所述吊集装箱所述侧面的第一检测光及照射到所述已设置集装箱的上面的第二检测光；

集装箱配置位置决定部，基于所述第一检测光及所述第二检测光求出集装箱配置位置，

所述集装箱配置位置决定部基于由所述第一拍摄部检测到的所述第一检测光的位置和所述第二检测光的位置在所述第二方向上的错位量求出所述吊集装箱下端和所述已设置集装箱的上缘间的高度距离。

2.如权利要求1所述的集装箱配置位置检测装置，其中，

所述集装箱配置位置决定部基于由所述第一拍摄部检测到的所述第二检测光的位置求出所述已设置集装箱的上缘的高度。

3.如权利要求1所述的集装箱配置位置检测装置，其中，

具备第二拍摄部，其拍摄所述集装箱堆场，并检测设于所述集装箱堆场的与集装箱配置位置相对应的标记，

所述集装箱配置位置决定部基于所述标记的位置求出所述集装箱堆场上的所述集装箱配置位置。

4.如权利要求3所述的集装箱配置位置检测装置，其中，

所述第一拍摄部兼做为所述第二拍摄部。

5.如权利要求3所述的集装箱配置位置检测装置，其中，

具备对所述第二拍摄部的拍摄范围进行照明的照明部。

6.如权利要求5所述的集装箱配置位置检测装置，其中，

从所述检测光及照明部照射的照明光的波长带被设定在大气的吸收带。

7.如权利要求1～6中任一项所述的集装箱配置位置检测装置，其中，所述检测光照射部以横切与所述集装箱配置位置邻接且已配置的已设置邻接集装箱的上缘的方式照射所述检测光，

所述集装箱配置位置决定部检测所述已设置邻接集装箱的位置。

8.一种吊车控制系统，其具备：

在集装箱堆场使集装箱移动的吊车、

权利要求1～7中任一项所述的集装箱配置位置检测装置、

基于由所述集装箱配置位置检测装置求出的集装箱配置位置控制所述吊车的控制装置。