CN111433143B - 卸载装置 - Google Patents

Abstract

卸载装置(100)具备在下端保持铲取船舱(5)内的货物(6)的铲取部(112)的垂直搬运机构部(110)、和配置于垂直搬运机构部(110)并能朝下方侧进行测距的测距传感器(130～132)。以使计测范围不同或者包括计测方向与其它测距传感器的计测方向不平行的一个测距传感器的方式设置三个以上的测距传感器(130～132)。也可以具备基于由测距传感器(130～132)计测到的计测结果来显示示出垂直搬运机构部(110)及铲取部(112)和船舱(5)中的至少一部分的图像的显示部(230)。显示部(230)也可以显示铲取部(112)所存在的剖面和设于船舱(5)的上部的舱口围板(7)所存在的剖面作为图像。

Description

卸载装置

技术领域

本公开涉及一种卸载装置。本申请主张基于2018年2月2日提交的日本专利申请第2018-017502号的优先权的权益，并在本申请中引用其内容。

背景技术

卸载装置将装载在船舱内的货物搬出至船舱外。作为卸载装置的一例，有一种卸货装置。在卸货装置中，在大多情况下，操作员很难或无法直接目测货物的状态、至船舱的壁面为止的距离等。在卸货装置中，开发出在铲取部安装传感器来计测至船舱的壁面为止的距离的技术(例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-012094号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述专利文献1所记载的技术中，如上所述，能够把握铲取部与船舱的壁面的距离。但是，例如，很难导出卸货装置的升降机等垂直搬运机构部与船舶的舱口围板的位置关系等卸货装置与船舶的相对关系。

鉴于这样的课题，本公开的目的在于，提供一种能够导出与船舶的相对关系的卸载装置。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本公开的一个方案的卸载装置具备：垂直搬运机构部，在其下端保持铲取船舱内的货物的铲取部；以及测距传感器，其配置于垂直搬运机构部，并且能够朝向下方侧进行测距。

优选以使计测范围不同或者包括计测方向与其它测距传感器的计测方向不平行的一个测距传感器的方式，设有三个以上测距传感器。

优选具备显示部，该显示部基于由测距传感器计测出的计测结果来显示表示船舱和垂直搬运机构部及铲取部的至少一部分的图像。

优选显示部显示铲取部所存在的剖面和设于船舱的上部的舱口围板所存在的剖面作为图像。

优选剖面是与舱口围板的上表面平行、或者与水平平行的剖面。

优选显示部基于由测距传感器计测出的计测结果来显示垂直搬运机构部与舱口围板的距离。

优选仅在垂直搬运机构部与舱口围板的距离为预先设定的第一阈值以下的情况下，显示部显示垂直搬运机构部与舱口围板的距离。

优选在垂直搬运机构部与舱口围板的距离为第一阈值以下而且为比第一阈值小的第二阈值以上的情况和小于第二阈值的情况下，显示部以不同方式来显示垂直搬运机构部与舱口围板的距离。

优选显示部基于由测距传感器计测出的计测结果来显示铲取部与船舱的距离。

优选仅在铲取部与船舱的距离为预先设定的第三阈值以下的情况下，显示部显示铲取部与船舱的距离。

优选在铲取部与船舱的距离为第三阈值以下而且为比第三阈值小的第四阈值以上的情况和小于第四阈值的情况下，显示部以不同方式来显示铲取部与船舱的距离。

发明的效果

能够导出与船舶的相对关系。

附图说明

图1是说明卸货系统的图。

图2是说明卸货装置的结构的图。

图3是说明测距传感器的计测范围的图。

图4是说明测距传感器的计测范围的图。

图5是说明测距传感器的计测范围的图。

图6是说明测距传感器的计测范围的图。

图7是说明卸货系统的电气结构的图。

图8A是说明卸货装置的坐标系的图。

图8B是说明卸货装置的坐标系的图。

图9是说明测距传感器的计测点的图。

图10是示出检测边缘点的状况的图。

图11A、图11B、图11C是说明三维模型的配置的图。

图12是说明上方视点图像的图。

图13是说明铲取部周边图像的图。

图14A、图14B是说明自动路径的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的一个实施方式进行详细说明。这样的实施方式所示的尺寸、材料、其它具体数值等只不过是用于容易理解的示例，除特别说明的情况之外，不对本公开进行限定。此外，本说明书及附图中，对实际上具有同一功能、结构的要素标注同一符号，省略重复说明，并且省略与本公开没有直接关系的要素的图示。

图1是说明卸货系统1的图。如图1所示，卸货系统1构成为包括作为卸载装置的一例的卸货装置100以及控制装置200。此外，虽然举出设有四个卸货装置100的例子进行说明，但卸货装置100的个数可以是任意的。

卸货装置100能够在沿岸壁2铺设的一对轨道3上沿轨道3的延伸方向行驶。此外，图1中，多个卸货装置100配置在同一轨道3上，但也可以配置在不同的轨道3上。

卸货装置100能够进行通信地与控制装置200连接。此外，卸货装置100与控制装置200的通信方法可以是有线也可以是无线。

卸货装置100将装载在停泊于岸壁2的船舶4的船舱5内的货物6搬出至外部。货物6假定为散装货物，可举出煤炭作为一例。

图2是说明卸货装置100的结构的图。此外，图2中，以剖面的方式示出岸壁2及船舶4。如图2所示，卸货装置100构成为包括行驶体102、回转体104、悬臂106、顶部框架108、升降机110、铲取部112以及悬臂输送机114。

通过使未图示的驱动器驱动，行驶体102能够在轨道3上行驶。在行驶体102设有位置传感器116。位置传感器116例如是旋转编码器。位置传感器116基于行驶体102的车轮的转速来计测行驶体102相对于预定的原点位置在水平面上的位置。

回转体104以垂直轴为中心回转自如地设于行驶体102的上部。通过使未图示的驱动器驱动，回转体104能够相对于行驶体102回转。

悬臂106能够变更倾斜角度地设于回转体104的上部。通过使未图示的驱动器驱动，悬臂106能够变更以回转体104为基准的倾斜角度。

在回转体104设有回转角度传感器118及倾斜角度传感器120。回转角度传感器118及倾斜角度传感器120例如是旋转编码器。回转角度传感器118计测回转体104相对于行驶体102的回转角度。倾斜角度传感器120计测悬臂106相对于回转体104的倾斜角度。

顶部框架108设于悬臂106的前端。在顶部框架108设有使升降机110回转的驱动器。

升降机110大致形成为圆柱形状。升降机110以中心轴为中心回转自如地支撑于顶部框架108。在顶部框架108设有回转角度传感器122。回转角度传感器122例如是旋转编码器。回转角度传感器122计测升降机110相对于顶部框架108的回转角度。

铲取部112设于升降机110的下端。铲取部112随着升降机110的回转而与升降机110一体地回转。这样，铲取部112由作为垂直搬运机构部发挥功能的顶部框架108及升降机110保持为回转自如。

铲取部112设有多个铲斗112a及链条112b。多个铲斗112a连续地配置于链条112b。链条112b架设在铲取部112及升降机110的内部。

铲取部112设有未图示的连杆机构。由于连杆机构可动，所以使铲取部112的底部的长度可变。由此，铲取部112使与船舱5内的货物6接触的铲斗112a的个数可变。铲取部112通过使链条112b转动，利用底部的铲斗112a来铲取船舱5内的货物6。而且，铲取到货物6的铲斗112a伴随链条112b的转动而向升降机110的上部移动。

悬臂输送机114设于悬臂106的下方。悬臂输送机114使利用铲斗112a而移动至升降机110的上部的货物6搬出至外部。

这样的结构的卸货装置100利用行驶体102而沿轨道3的延伸方向移动，来调整与船舶4在长边方向上的相对位置关系。并且，卸货装置100利用回转体104使悬臂106、顶部框架108、升降机110以及铲取部112回转，来调整与船舶4在短边方向上的相对位置关系。再者，卸货装置100利用悬臂106使顶部框架108、升降机110以及铲取部112沿铅垂方向移动，来调整与船舶4在铅垂方向上的相对位置关系。并且，卸货装置100利用顶部框架108使升降机110及铲取部112回转。由此，卸货装置100能够使铲取部112移动至任意位置及角度。

此处，船舶4划分出多个船舱5。在船舱5的上部设有舱口围板7。舱口围板7在铅垂方向上具有预定高度的壁面。并且，与船舱5的中央附近的水平剖面相比，舱口围板7的开口面积较小。也就是说，船舱5因舱口围板7而呈开口变窄的形状。此外，在舱口围板7的上方设有开闭舱口围板7的舱口盖8。

这样，由于开口因舱口围板7而变窄，所以操作员在利用铲取部112来铲取货物6时，很难目视确认船舱5内的状况。因此，在本公开的卸货装置100设有测距传感器130～136。而且，本公开的卸货系统1基于由测距传感器130～136计测出的距离来显示卸货装置100与船舱5、货物6的位置关系，从而能够让操作员把握船舱5内的状况。

测距传感器130～136例如是能够测距的激光传感器，可应用Velodyne公司制的VLP-16、VLP-32、Quanergy公司制的M8等。测距传感器130～136例如在圆柱形状的主体部的侧面设有沿轴向分隔的16个激光照射部。激光照射部以能够360度旋转的方式设于主体部。激光照射部分别配置为彼此相邻地配置的激光照射部的在轴向上的激光的发射角度之差为2度。也就是说，测距传感器130～136能够在主体部的周向上在360度的范围内照射激光。并且，测距传感器130～136能够以与主体部的轴向正交的平面为基准的±15度的范围内发射激光。再者，在测距传感器130～136的主体部设有接收激光的接收部。

测距传感器130～136一边使激光照射部旋转一边按照预定角度地照射激光。测距传感器130～136用接收部分别接收从多个激光照射部照射(投影)并由物体(计测点)反射后的激光。而且，测距传感器130～136基于从照射激光起至接收为止的时间来导出至物体为止的距离。

图3及图4是说明测距传感器130～132的计测范围的图。图3是说明从上方观察卸货装置100时的测距传感器130～132的计测范围的图。图4是说明从侧方观察卸货装置100时的测距传感器130～132的计测范围的图。图3及图4中，以单点划线表示测距传感器130～132的计测范围。

测距传感器130～132主要在检测舱口围板7的上端的边缘时使用。如图3及图4所示，测距传感器130～132安装于顶部框架108的侧面。具体而言，测距传感器130～132以升降机110的中心轴为基准在周向上相互分离120度地配置。并且，测距传感器130～132配置为主体部的中心轴沿着升降机110的径向。此外，测距传感器130～132的铅垂方向的上半部分由未图示的盖覆盖。

因此，如图3及图4所示，测距传感器130～132能够计测至以下物体为止的距离：作为计测方向，该物体位于比水平面靠下方，且位于以与顶部框架108的侧面相切的切线为基准的±15度的范围内。

图5及图6是说明测距传感器133～136的计测范围的图。图5是说明从上方观察铲取部112时的测距传感器133～136的计测范围的图。此外，图5中，仅示出卸货装置100中的铲取部112。并且，图5中，关于船舶4，示出在铅垂方向上与铲取部112相同位置处的水平剖面。图6是说明从侧方观察卸货装置100时的测距传感器133～136的计测范围的图。图5及图6中，以单点划线示出测距传感器133、134的计测范围。并且，图5及图6中，以双点划线示出测距传感器135、136的计测范围。

测距传感器133～136主要在检测船舱5内的货物6以及船舱5的壁面时使用。如图5及图6所示，测距传感器133、134分别安装于铲取部112的侧面112c及侧面112d。测距传感器133、134配置为主体部的中心轴分别与铲取部112的侧面112c及侧面112d正交。测距传感器133、134的铅垂方向的上半部分由未图示的盖覆盖。

因此，测距传感器133、134能够计测以下物体的距离：作为计测方向，该物体位于铲取部112的侧面112c及侧面112d的下方侧，且位于以与铲取部112的侧面112c及侧面112d平行的位置为基准的±15度的范围内。更具体而言，测距传感器133、134能够计测至位于铲取部112的底部侧且位于铲取部112的两侧的物体(货物6)为止的距离。此外，测距传感器133、134配置为，在铲取部112的底部所处的平面上，至少能够计测铲取部112的底部的最大长度以上的范围。

测距传感器135、136分别安装于铲取部112的侧面112c及侧面112d。测距传感器135、136配置为主体部的中心轴与铲取部112的底面正交。

因此，测距传感器135、136能够计测以下物体的距离：作为计测方向，该物体位于铲取部112的外侧，且位于以与铲取部112的侧面112c及侧面112d正交的水平面为基准的±15度的范围内。

图7是说明卸货系统1的电气结构的图。如图7所示，在卸货装置100设有卸货控制部140、存储部142以及通信装置144。

卸货控制部140与位置传感器116、回转角度传感器118、倾斜角度传感器120、回转角度传感器122、测距传感器130～136以及通信装置144连接。卸货控制部140由包括CPU(中央处理装置)的半导体集成电路构成。卸货控制部140从ROM读取用于使CPU本身工作的程序、参数等。而且，卸货控制部140与作为工作区的RAM、其它电子电路配合地管理及控制卸货装置100整体。并且，卸货控制部140作为驱动控制部150、边缘检测部152、坐标变换导出部154、模型配置部156、状态监视部158、路径生成部160、自动运转指令部162、自动运转结束判定部164、防碰撞部166发挥功能。此外，在下文中详细说明卸货控制部140。

存储部142是硬盘、非易失性存储器等存储介质。存储部142存储卸货装置100及船舶4的三维模型的数据。卸货装置100的三维模型的数据是升降机110及铲取部112的至少外形形状的三维像素数据。船舶4的三维模型的数据是舱口围板7的外形形状的三维像素数据以及船舱5的壁面形状、内部空间的三维像素数据。此外，三维模型的数据是能够把握卸货装置100及船舶4的三维形状的数据即可，即使是多边形数据、轮廓(直线)、点群等，也能够同时采用。并且，船舶4的三维模型的数据按照船舶4的每个种类来设置。

卸货装置100的三维模型的数据能够根据设计时的形状信息和卸货装置100的位置传感器116、回转角度传感器118、倾斜角度传感器120以及回转角度传感器122的计测结果来计算。并且，船舶4的三维模型的数据可以使用船的设计数据，并且也可以使用在过去入港时计测到的数据。入港时的计测能够使用激光传感器等能够生成三维模型的数据的装置来计测。并且，三维模型的数据也可以累积来自测距传感器130～136的信息来复原形状。

通信装置144通过有线或无线来与控制装置200进行通信。

控制装置200构成为包括监视控制部210、操作部220、显示部230以及通信装置240。监视控制部210由包括CPU(中央处理装置)的半导体集成电路构成。监视控制部210从ROM读取用于使CPU本身工作的程序、参数等。而且，监视控制部210与作为工作区的RAM、其它电子电路配合地统一管理及控制多个卸货装置100。并且，监视控制部210作为远程操作切换部212、显示切换部214、状况判定部216发挥功能。此外，在下文中详细说明监视控制部210。

操作部220接受用于使卸货装置100工作的输入操作。如在下文中详细说明，显示部230显示操作员能够把握卸货装置100与船舱5及货物6的相对位置关系的图像。通信装置240通过有线或无线来与卸货装置100进行通信。

图8A及图8B是说明卸货装置100的坐标系的图。图8A是从上方观察到的卸货装置100的图。图8B是从侧方观察到的卸货装置100的图。如图8A及图8B所示，卸货装置100具有三个坐标系、即地上坐标系300、顶部框架坐标系310以及舱口围板坐标系320。

地上坐标系300将预先设定的卸货装置100的初始位置设为原点。地上坐标系300将与轨道3的延伸方向及铅垂方向正交的方向设为X轴方向。地上坐标系300将轨道3的延伸方向设为Y轴方向。地上坐标系300将铅垂方向设为Z轴方向。

顶部框架坐标系310将位于升降机110的中心轴上的、顶部框架108在铅垂方向上的下端设为原点。顶部框架坐标系310将悬臂106的延伸方向设为X轴方向。顶部框架坐标系310将与悬臂106的延伸方向及铅垂方向正交的方向设为Y轴方向。顶部框架坐标系310将铅垂方向设为Z轴方向。

舱口围板坐标系320将位于船舶4的舱口围板7的船尾侧的壁面的中心位置的、舱口围板7的上端设为原点。舱口围板坐标系320将船舶4的长边方向、即舱口围板7沿船舶4的延伸方向设为X轴方向。舱口围板坐标系320将船舶4的短边方向(宽度方向)设为Y轴方向。舱口围板坐标系320将与舱口围板7的上端面正交的方向设为Z轴方向。

此处，地上坐标系300、顶部框架坐标系310能够基于卸货装置100的形状以及卸货装置100的移动来变换。

例如，由于测距传感器133～136安装于铲取部112，所以相对于铲取部112的位置是预先已知的。而且，能够基于升降机110的回转角度来导出顶部框架坐标系310的位置。

并且，由于测距传感器130～132安装于顶部框架108，所以顶部框架坐标系310的位置是预先已知的。

此处，顶部框架坐标系310和舱口围板坐标系320的相对位置关系随着卸货装置100及船舶4的移动而变化。例如，由于船舶4摇晃、船舶4因潮汐或货物6的装载量而沿铅垂方向移动，所以顶部框架坐标系310与舱口围板坐标系320的相对位置关系变化。

因此，边缘检测部152基于由测距传感器130～132测定到的计测点来检测舱口围板7的上端的边缘。而且，坐标变换导出部154基于检测出的舱口围板7的上端的边缘来导出顶部框架坐标系310与舱口围板坐标系320的变换参数。

首先，边缘检测部152基于测距传感器130～132的位置以及至测距传感器130～132所计测出的计测点为止的距离来导出顶部框架坐标系310中的计测点的三维位置。

图9是说明测距传感器130～132的计测点的图。此外，图9中，以粗线示出舱口围板7上的测距传感器130～132的计测范围。如图9所示，测距传感器130～132计测至以下物体为止的距离：该物体位于比水平面靠下方，且位于以与顶部框架108相接的平面为基准并从测距传感器130～132起±15度的范围内。因此，在测距传感器130～132中，以测距传感器130～132的铅垂下方(升降机110的旋转中心)为基准在前方侧和后方侧的不同的舱口围板7的边缘成为计测范围。此外，前方侧是指在一次计测中在前半部分计测出的计测范围。并且，后方侧是指在一次计测中在后半部分计测出的计测范围。

因此，以测距传感器130～132的铅垂下方为基准，将由测距传感器130～132计测出的测定点分割成前方侧及后方侧的两个部分。

图10是示出检测边缘点的状况的图。此外，图10中，以黑色圆点示出计测点。图10中，示出按照预定角度地从测距传感器130～132的一个激光照射部照射的激光所反射的计测点。

边缘检测部152对由一个激光照射部照射并被计测到的每个计测点群(按照前方侧、后方侧)进行以下处理。边缘检测部152导出由一个激光照射部照射并被计测到的各计测点的向量(方向)。此外，对于计测点的向量而言，导出连续地被计测的计测点中的下一被计测的计测点相对于一个计测点的方向(向量)作为一个计测点的向量。

而且，边缘检测部152提取计测点的向量为铅垂方向的计测点。这是因为：由测距传感器130～132计测的舱口围板7的壁面大致沿铅垂方向延伸，从而在舱口围板7的壁面存在计测点的情况下，计测点的向量成为铅垂方向。

而且，在所提取到的计测点中连续地提取到的计测点存在多个的情况下，边缘检测部152提取位于铅垂方向上的最上方的点。这是因为：为了检测舱口围板7的上端的边缘，在连续地计测到的计测点群中，最上方的点有可能是舱口围板7的上端的边缘。

接着，边缘检测部152提取所提取到的计测点中在顶部框架坐标系310中的X轴方向及Y轴方向上离原点最近的计测点。这是因为：舱口围板7位于船舶4的各构造物中离升降机110最近的位置。

而且，边缘检测部152针对所提取到的计测点再次提取位于顶部框架坐标系310中的X轴方向及Y轴方向的预定范围(例如几十cm的范围)内的计测点。此处，提取舱口围板7上的计测点。

而且，在再次提取到的计测点、即舱口围板7上的计测点中，边缘检测部152提取铅垂方向上的最靠上方的计测点作为舱口围板7的边缘点。

边缘检测部152按照由测距传感器130～132的一个激光照射部照射并被计测到的每个计测点群地提取前方侧及后方侧的边缘点。

而且，若提取到所有边缘点，则边缘检测部152检测舱口围板7的边缘的直线。具体而言，边缘检测部152将分别在测距传感器130的前方侧被提取到的边缘点作为一个群组。同样，边缘检测部152将分别在测距传感器130的后方侧被提取到的边缘点作为一个群组。另外，边缘检测部152将分别在测距传感器131、132的前方侧及后方侧被提取到的边缘点分别作为群组。

此处，如图9所示，对于分别在测距传感器130～132的前方侧及后方侧被计测到的舱口围板7的上端的边缘的直线而言，在包括舱口围板7的角部的情况下，计测到两条。

因此，边缘检测部152按照每个群组地导出所提取到的边缘点间的线段中具有最多类似的线段的向量作为候补向量。而且，边缘检测部152提取相对于候补向量位于预先设定的范围以内的边缘点。而且，边缘检测部152使用所提取到的边缘点来再次计算直线。

接下来，边缘检测部152使用未被提取到的边缘点来反复进行上述的处理。但是，在所提取到的边缘点的个数小于预先设定的阈值的情况下，不会导出直线。由此，即使在包括舱口围板7的角部的情况下，也能够导出两条边缘的直线。

边缘检测部152通过按照每个群组地反复进行上述的处理，来导出边缘的直线。

这样，对于边缘的直线而言，由于在一处最多检测到两条直线，所以最多会检测到12条。

而且，边缘检测部152导出所检测到的直线中各直线间的夹角。而且，边缘检测部152在夹角为预先决定的阈值以下的情况下，统一为同一直线。具体而言，使用构成夹角为预先决定的阈值以下的直线的边缘点，并通过最小平方近似来再次导出直线。

接着，边缘检测部152从所检测到的边缘的直线中导出包括各边的三维方向向量、各边的三维重心坐标、各边的长度、各边的端点的坐标在内的边缘边信息。这样，通过使用设于船舶4的上方的测距传感器130～132来导出设于船舱5的上部的舱口围板7的边缘边信息，能够高精度且容易地导出船舱5的位置(姿势)。

接下来，坐标变换导出部154从存储部142读取预先存储于存储部142的舱口围板7的三维模型信息。三维模型信息包括舱口围板7的上端的边的三维方向向量、各边的三维重心坐标、各边的长度、各边的端点的坐标。并且，三维模型信息由舱口围板坐标系320表现。而且，坐标变换导出部154基于所读取到的三维模型信息和由顶部框架坐标系310表现的边缘边信息(检测结果)来导出顶部框架坐标系310与舱口围板坐标系320的变换参数。

坐标变换导出部154通过使所检测到的舱口围板7的边缘的直线的方向旋转悬臂106的回转角度，来进行粗略的修正。并且，对于所检测到的舱口围板7的边缘的直线与三维模型信息中的舱口围板7的上端的边，坐标变换导出部154使边缘的方向最近的直线彼此建立对应关系。由此建立正确的对应关系，从而能稳定地获得接近正解的解的变换参数。此外，在对应关系中，也可以由三维点群表示所检测到的舱口围板7的边缘的直线，并且使该三维点群与三维模型信息中的舱口围板7的上端的边的最短距离的平均值接近的彼此建立对应关系。并且，也可以考虑边缘的方向及最短距离的平均值的双方来建立对应关系。

而且，坐标变换导出部154例如通过LM法来求解作为变换参数的绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角度α、β、γ和行进向量t＝(tx，ty，tz)。在LM法中，例如将边缘点与基于三维模型信息的舱口围板7的上端的边之间的距离之差的平方和设为评价函数，并求解使该评价函数为最小的变换参数。具体而言，以使边缘点与基于三维模型信息的舱口围板7的上端的边之间的距离的合计、或者由边缘的直线和基于三维模型信息的舱口围板7的上端的边形成的曲面的面积变为最小的方式求解变换参数。此外，求解变换参数的方案不限定于LM法，还可以使用最速下降法、牛顿法等其它方法。

这样一来，坐标变换导出部154导出用于将顶部框架坐标系310变换成舱口围板坐标系320的变换参数。

由此，卸货装置100能够把握由顶部框架坐标系310表现的升降机110及铲取部112与由舱口围板坐标系320表现的船舱5及舱口围板7的相对位置关系。

并且，卸货装置100利用在顶部框架108的侧面仅配置能够朝向下方侧进行测距的测距传感器130～132的简易结构，就能够容易地导出卸货装置100与船舱5的位置关系。

再者，卸货装置100能够在顶部框架坐标系310中推断由舱口围板坐标系320表现的舱口围板7的位置及姿势。

另外，在两个测距传感器中，除正方形的舱口围板7之外，有时根据卸货装置100的姿势而无法计测方向不同的两个边缘边。然而，在测距传感器130～132改变120度方向地配置于升降机110的周向的情况下，只要边缘边的纵横比为1.73：1以内的舱口围板7，则不论卸货装置100的位置及姿势如何，都能够检测方向不同的两个边缘边。因此，能够检测方向不同的两个边缘边。

接下来，对配置升降机110、铲取部112、船舱5以及舱口围板7的三维模型的处理进行说明。

图11A、图11B、图11C是说明三维模型的配置的图。如图11A、图11B、图11C所示，模型配置部156首先将存储于存储部142的升降机110及铲取部112的三维模型400配置在舱口围板坐标系320上。升降机110及铲取部112的三维模型400由顶部框架坐标系310表现。因此，模型配置部156使用坐标变换导出部154所导出的变换参数来将升降机110及铲取部112的三维模型400变换成舱口围板坐标系320。

此外，在升降机110及铲取部112相对于顶部框架108移动的情况下，模型配置部156基于卸货装置100的位置传感器116、回转角度传感器118、倾斜角度传感器120以及回转角度传感器122的计测结果，将升降机110的旋转、铲取部112的长度等反映到三维模型400中。

并且，不论在从货物6的铲取中的计测值的累积结果过滤掉噪声、移动物体后的模型中，或在累积过去的铲取结束时的计测值后的模型中，或在设计图的模型中，三维模型400都可以是暂时向船舱内搬入另外的计测器来计测获得的模型。

而且，模型配置部156将变换成舱口围板坐标系320的升降机110及铲取部112的三维模型400配置在舱口围板坐标系320上(图11A)。

接着，模型配置部156将存储于存储部142的舱口围板7的三维模型410重叠地配置于升降机110及铲取部112的三维模型400(图11B)。此外，由于舱口围板7的三维模型410由舱口围板坐标系320表现，从而不进行坐标变换就直接配置。

并且，模型配置部156将存储于存储部142的船舱5的三维模型420重叠地配置于升降机110及铲取部112的三维模型400以及舱口围板7的三维模型410(图11C)。

由此，模型配置部156能够使用三维模型来容易地把握作为卸货装置100的一部分的升降机110及铲取部112与作为船舶4的一部分的舱口围板7及船舱5的相对位置。

尤其是，通过配置可能与舱口围板7碰撞的升降机110的三维模型和舱口围板7的三维模型，能够容易地把握升降机110相对于舱口围板7的位置。

并且，通过配置可能与船舱5碰撞的铲取部112的三维模型和船舱5的三维模型，能够容易地把握铲取部112相对于船舱5的位置。

接下来，对状态监视部158的状态监视处理进行说明。状态监视部158循环地导出由模型配置部156配置在舱口围板坐标系320上的舱口围板7的三维模型410及船舱5的三维模型420、与升降机110及铲取部112的三维模型400之间的各三维像素的距离(距离信息)。

并且，状态监视部158基于由测距传感器133～136计测到的计测点来导出船舱5内的状况。具体而言，状态监视部158基于至由测距传感器133～136计测到的计测点为止的距离和测距传感器133～136的位置，来导出顶部框架坐标系310中的计测点的三维位置。

再者，状态监视部158使用变换参数来将顶部框架坐标系310中的计测点的三维位置变换成舱口围板坐标系320。而且，使用各计测点的位置和船舱5的三维模型420来判定各计测点是船舱5的壁面还是货物6。此处，将各计测点的位置与船舱5的三维模型420的位置为预先设定的范围内的关系的计测点判定为船舱5的壁面，并将除此以外的计测点判定为货物6。

而且，状态监视部158将船舱5的三维模型420的内部空间的三维像素中包括被判定为货物6的计测点在内的三维像素作为货物6的三维像素，并且将比被判定为货物6的三维像素靠铅垂下方的三维像素也作为货物6的三维像素。模型配置部156再次配置船舱5的三维模型420的内部空间的三维像素中被判定为货物6的三维像素的三维像素作为货物6的三维模型。由此能够把握船舱5内的货物6的状况。

并且，在卸货装置100中，使用处于高精度的相对位置的舱口围板7和卸货装置100的三维模型。因此，在卸货装置100中，即使无法由测距传感器130～132检测舱口围板7的所有边缘边，也能够检测并防止与舱口围板7的所有侧面的碰撞、接近。

并且，测距传感器133、135设于铲取部112的侧面112c。测距传感器134、136设于铲取部112的侧面112d。而且，铲取部112一边从侧面112d侧向侧面112c侧移动一边铲取货物6。因此，卸货装置100能够利用测距传感器133、135来把握铲取部112的行进方向侧的货物6的状况。并且，卸货装置100能够利用测距传感器134、136来把握与铲取部112的行进方向相反一侧的货物6的状况。

每隔预定间隔地反复进行以上说明的坐标变换导出部154、模型配置部156以及状态监视部158所进行的各处理。通信装置144将由模型配置部156配置的三维模型的数据以及由状态监视部158导出的距离信息发送至控制装置200。

图12是说明上方视点图像500的图。图13是说明铲取部周边图像510的图。控制装置200的监视控制部210利用通信装置240来接收从卸货装置100发送来的三维模型的数据以及距离信息。监视控制部210基于所接收到的数据来在显示部230显示上方视点图像500及铲取部周边图像510。

如图12所示，在上方视点图像500中显示舱口围板7的三维模型410、和在Z轴方向上位于与舱口围板7相同位置的升降机110的三维模型400。也就是说，在上方视点图像500中显示舱口围板7的三维模型410所处的位置处的与Z轴方向垂直的剖面(与舱口围板7的上表面平行或者与水平平行的剖面)。

并且，在上方视点图像500中显示铲取部112的三维模型400、和在Z轴方向上位于与铲取部112相同位置的船舱5的三维模型420及货物6的三维模型430。也就是说，在上方视点图像500中显示铲取部112的三维模型400所处的位置处的与Z轴方向垂直的剖面。

也就是说，上方视点图像500重叠地显示有舱口围板7的三维模型410所处的位置的XY剖面、和铲取部112的三维模型400所处的位置的XY剖面。

并且，上方视点图像500在船舱5的三维模型420的外侧显示舱口围板7与升降机110的距离，例如1.4m、以及铲取部112与船舱5的壁面的距离，例如0.9m。此处显示的舱口围板7与升降机110的距离仅在预先设定的第一阈值(此处，1.5m)以下的情况下显示。更具体而言，在该距离为第一阈值以下而且为比第一阈值小的第二阈值(此处，1.0m)以上的情况下，在黄色的背景下显示距离。并且，在该距离小于第二阈值的情况下，在红色的背景下显示距离。再者，铲取部112与船舱5的壁面的距离仅在为预先设定的第三阈值(此处，1.5m)以下的情况下进行显示。更具体而言，在该距离为第三阈值以下而且为比第三阈值小的第四阈值(此处，1.0m)以上的情况下，在黄色的背景下显示距离。并且，在该距离小于第四阈值的情况下，在红色的背景下显示距离。

这样，通过显示舱口围板7与升降机110的距离、以及铲取部112与船舱5的壁面的距离，能够定量地把握是否有碰撞的担忧等。

并且，通过显示成为第一阈值或第三阈值的位置的距离，能够容易地把握舱口围板7与升降机110的距离、铲取部112与船舱5的壁面的距离接近的情况。再者，在距离为第一阈值以下且为第二阈值以上的情况和小于第二阈值的情况下，通过以不同显示方式来显示距离，能够容易地把握距离感。同样，在距离为第三阈值以下且为第四阈值以上的情况和小于第四阈值的情况下，通过以不同显示方式来显示距离，能够容易地把握距离感。此外，基于从卸货装置100发送的距离信息来导出舱口围板7与升降机110的距离、以及铲取部112与船舱5的壁面的距离。

由此，上方视点图像500能够容易地把握可能碰撞的舱口围板7与升降机110的位置关系、以及可能碰撞的铲取部112与船舱5的壁面的位置关系。因此，操作员通过目测上方视点图像500，就能够避免舱口围板7与升降机110的碰撞、铲取部112与船舱5的壁面的碰撞。并且，由于也可以在船舱5内、船舶4上不配置指挥卸货装置100的操作的指挥员，所以能够减少货物6的铲取所需的人员。另外，由于仅提取地显示可能碰撞的部分，所以给操作员的信息量不会变得过多，能够让操作员进行适当的判断。并且，上方视点图像500能够容易地把握铲取部112所在的高度位置处的货物6的状况。

如图13所示，铲取部周边图像510排列地显示有从铲取部112的侧面112c侧观察到的铲取部周边图像512、从前方侧观察铲取部112的铲取部周边图像514、以及从铲取部112的侧面112d侧观察到的铲取部周边图像516。

在上述铲取部周边图像512、514、516中分别显示铲取部112的三维模型400、货物6的三维模型430、以及船舱5的三维模型420(仅底面)。

此处，铲取部112一边从侧面112d侧向侧面112c侧移动一边铲取货物6。因此，在铲取部周边图像512中显示未被铲取的货物6的三维模型430。另一方面，在铲取部周边图像516中显示由铲取部112铲取到的货物6的三维模型430。并且，在铲取部周边图像514中显示侧面112c侧未被铲取而侧面112d侧被铲取了的货物6。由此能够容易地把握货物6的铲取状况。例如，操作员通过观察铲取部周边图像514、或比较铲取部周边图像512及516，能够把握在铲取部112的行进方向及行进方向的相反侧的方向上的货物6的高度之差、或行进方向上的货物6的高度。由此，操作员能够利用铲取部112来适当地铲取货物6。并且，即使在船舱5外，操作员也能够定量地把握以哪种程度的深度来铲取货物6。再者，由于也可以在船舱5内、船舶4上不配置指挥卸货装置100的操作的指挥员，所以能够减少货物6的铲取所需的人员。另外，由于铲取部周边图像510由舱口围板坐标系320显示，所以总是能够在固定于船舶4的视点下提示船舱5内的货物6和铲取部112，从而操作员容易把握状况。

并且，在铲取部周边图像514中显示在下文中详细说明的铲取部112的铲入深度之差、以及铲取部112与船舱5的底面的间隔。此外，铲入深度分别显示侧面112c侧及侧面112d侧。基于从卸货装置100发送的距离信息来导出上述铲入深度以及铲取部112与船舱5的底面的间隔。

以上，每当从卸货装置100发送三维模型的数据及距离信息时，更新地显示已说明的上方视点图像500及铲取部周边图像510。

接下来，对卸货装置100的路径生成部160、自动运转指令部162以及自动运转结束判定部164的处理进行说明。

图14A、图14B是说明自动路径的图。此处，当由卸货装置100铲取货物6时，大致有三个工序。在船舱5内的货物6一次也未被铲取的情况下，货物6在船舱5内堆积成山型。因此，作为第一工序，是使船舱5内的货物6变成平坦的工序。第一工序通过操作员经由操作部220操作卸货装置100来进行。更具体而言，若向卸货装置100发送与操作部220的操作对应的信号，则驱动控制部150通过使各种驱动器工作来根据操作部220的操作使卸货装置100驱动。

之后，若堆积在船舱5内的货物6的表面大致平坦，则作为第二工序，在使铲取部112沿船舱5的壁面移动几圈后，移动至中央一次。在该第二工序中，使铲取部112移动的路径简单，并且货物6的铲取量也稳定，从而能够实现自动化。

而后，若船舱5内的货物6变少，则作为第三工序，由铲取部112铲取剩余的货物6。在该第三工序中，需要使铲取部112移动至残留在船舱5内的货物6的位置。并且，在第三工序中，需要使铲取部112在船舱5的底面的附近可动。因此，第三工序通过操作员经由操作部220操作卸货装置100来进行。此处，同样，若向卸货装置100发送与操作部220的操作对应的信号，则驱动控制部150通过使各种驱动器工作来根据操作部220的操作使卸货装置100驱动。

这样，由卸货装置100铲取货物6时的三个工序中的第二工序能够实现卸货装置100的自动化。

因此，作为自动路径，路径生成部160使铲取部112从图14A中以实线表示铲取部112的预先决定的位置起沿船舱5的侧壁并进。而且，使铲取部112以升降机110的中心轴为基准进行移动直至能够回转之处。之后，使铲取部112沿船舱5的侧壁回转90度。并且，使铲取部112沿船舱5的侧壁并进。通过反复进行上述动作，来使铲取部112沿船舱5的侧壁移动360度。而且，改变铲入深度，进一步移动几圈。

而且，最后，如图14B所示，在使铲取部112在船舱5的中央的位置处回转90度后，使之沿船舱5的中央移动。由此，由铲取部112铲取残留在中央的货物6。

在此，控制装置200能够并行地控制多个卸货装置100。而且，操作控制装置200的操作部220的操作员选择一个卸货装置100作为远程操作的对象，对所选择到的卸货装置100进行上述的三个工序中的第一工序及第三工序。并且，选择能够进行第二工序的卸货装置100作为自动运转的对象的卸货装置100，使自动运转的对象的卸货装置100自动运转。

在存在成为进行第一工序及第三工序的远程操作的对象的卸货装置100的情况下，操作员操作操作部220来选择成为远程操作的对象的卸货装置100。远程操作切换部212根据操作部220的操作来决定成为远程操作的对象的卸货装置100。而且，远程操作切换部212相对于成为远程操作的对象的卸货装置100经由通信装置240来确立双向通信。但是，监视控制部210还继续接收来自未成为远程操作的对象的卸货装置100的三维模型的数据及距离信息。

显示切换部214使显示部230显示基于从成为远程操作的对象的卸货装置100接收到的三维模型的数据及距离信息形成的图像(上方视点图像500、铲取部周边图像510)。由此能够容易地把握成为远程操作的对象的卸货装置100的状况。

并且，在存在成为进行第二工序的自动运转的对象的卸货装置100的情况下，操作员操作操作部220来选择成为自动化的对象的卸货装置100。远程操作切换部212根据操作部220的操作来决定成为自动运转的对象的卸货装置100。而且，远程操作切换部212向成为自动运转的对象的卸货装置100发送自动化指示命令。在卸货装置100中，若接收到自动化指示命令，则自动运转指令部162使路径生成部160生成自动路径。而且，驱动控制部150基于自动路径使卸货装置100驱动。

在满足自动运转结束条件的情况下，或者在产生了错误的情况下，自动运转结束判定部164停止(限制)卸货装置100的驱动。作为自动运转结束条件，有铲取部112的位置比根据自动路径决定的位置低的情况、货物6的铲取量超过预先设定的量的情况。

显示切换部214基于从自动运转中的卸货装置100接收到的三维模型的数据及距离信息来在显示部230仅显示自动运转所需的最低限度的信息。

并且，关于自动运转中的卸货装置100，状况判定部216按照每个卸货装置100地预测从铲取部112的高度变化、铲取量的平均等起直至达到铲取部112的目标高度、目标铲取累计量为止的时间。而且，由于在存在第二工序的结束时间较近的卸货装置100的情况下，远程操纵的时机重叠，所以状况判定部216发出预定的警告。

并且，状态监视部158基于从卸货装置100发送来的三维模型的数据及距离信息，导出舱口围板7及船舱5的壁面与升降机110及铲取部112之间的距离最小的最小距离及其方向。而且，在所导出的最小距离为预定阈值以下的情况下，防碰撞部166限制(停止)卸货装置100的动作(防碰撞功能)。此外，在所导出的最小距离为预定阈值以下的情况下，防碰撞部166也可以限制升降机110及铲取部112向导出方向的动作。由此能够更安全地实现卸货装置100的自动运转。

例如，在操作员正对一个卸货装置100进行第一工序的期间，使剩余的三个卸货装置100进行第二工序。而且，操作员经由操作部220向第一工序结束后的卸货装置100发送自动化指示命令。并且，操作员对第二工序结束后的卸货装置100进行第三工序。

这样，在卸货系统1中，通过使多个工序的一部分工序自动化，能够由一个控制装置200控制多个卸货装置100。由此，卸货系统1能够减少人员。此外，在舱口围板7与升降机110的距离、以及铲取部112与船舱5的壁面的距离小于会产生碰撞的距离的情况下，状态监视部158也可以使驱动控制部150停止自动化。

以上，参照附图对实施方式进行了说明，但当然本公开不限定于实施方式。对于本领域技术人员而言，显而易见能够在权利要求书所记载的范畴内想到各种变更例或修改例，并且应理解这样的各种变更例或修改例当然也属于技术范围。

例如，在上述实施方式中，设为由一个控制装置200控制多个卸货装置100。然而，也可以相对于一个卸货装置100设置一个控制装置200。在该情况下，也可以将卸货控制部140及监视控制部210统一为一个。并且，也可以不设置通信装置144及通信装置240。

并且，在上述实施方式中，卸货控制部140设为作为驱动控制部150、边缘检测部152、坐标变换导出部154、模型配置部156、状态监视部158、路径生成部160、自动运转指令部162、自动运转结束判定部164、防碰撞部166发挥功能。然而，监视控制部210也可以作为驱动控制部150、坐标变换导出部154、模型配置部156、状态监视部158、路径生成部160、自动运转指令部162、自动运转结束判定部164、防碰撞部166的一部分或全部发挥功能。

并且，在上述实施方式中，测距传感器130～132设为配置于顶部框架108。然而，测距传感器130～132也可以配置于升降机110。并且，在上述实施方式中，测距传感器133～136设为配置于铲取部112。然而，测距传感器133～136也可以配置于升降机110中的接近铲取部112的半边侧。

并且，在上述实施方式中，设为显示三维模型的一部分(剖面)作为上方视点图像500，但也可以保持原样地显示由测距传感器130～132计测到的计测结果(计测点)作为图像，并且也可以显示由边缘检测部152检测到的边缘的直线作为图像。也就是说，基于由测距传感器130～132计测到的计测结果来显示示出升降机110及铲取部112、船舱5及舱口围板7的至少一部分的上方视点图像500即可。

并且，在上述实施方式中，设为显示三维模型的一部分(剖面)作为铲取部周边图像510，但也可以保持原样地显示由测距传感器133～136计测到的计测结果(计测点)作为图像。也就是说，基于测距传感器133～136所计测到的计测结果来显示示出升降机110及铲取部112、船舱5的至少一部分的铲取部周边图像510即可。

并且，在上述实施方式中，作为卸载装置的一例，以卸货装置100为例进行了说明。然而，卸载装置也可以是连续卸货装置(箕斗式、带式、垂直螺旋输送机式等)、气动式卸货装置等。

并且，在上述实施方式中，设为以在升降机110的周向上分离120度并从与圆筒相切的平面方向朝向恒定角度范围内进行计测的方式设有三个测距传感器130～132。然而，测距传感器的个数为三个以上即可。并且，测距传感器不需要设置为在与圆筒相切的平面的方向上进行计测，也可以设置为相对于平面倾斜。至少一个测距传感器设为朝向与其它测距传感器在周向(包括周向的平面上)上相差45度以上的方向即可。并且，测距传感器设为计测范围不同即可。

并且，在上述实施方式中，由升降机110等例示的垂直搬运机构部示出主要从铲取部112向上方搬运货物的机构，并非严格地示出垂直。

工业上的可利用性

本公开能够用于卸载装置。

符号的说明

100—卸货装置(卸载装置)，110—升降机(垂直搬运机构部)，112—铲取部，130、131、132—测距传感器，152—边缘检测部，154—坐标变换导出部，156—模型配置部，230—显示部。

Claims (11)

1.一种卸载装置，其将装载在停泊于岸壁的船舶的船舱内的货物搬出至外部，其特征在于，具备：

悬臂；

顶部框架，其设于上述悬臂的前端；

垂直搬运机构部，在其下端保持铲取船舱内的货物的铲取部；

测距传感器，其配置于上述垂直搬运机构部，能够朝向下方侧进行测距；

顶部框架坐标系，其将上述垂直搬运机构部的中心轴上的、上述顶部框架在铅垂方向上的下端设为原点，将上述悬臂的延伸方向设为X轴方向，将与上述悬臂的延伸方向及铅垂方向正交的方向设为Y轴方向，将铅垂方向设为Z轴方向；

舱口围板坐标系，其将位于上述船舶的舱口围板的船尾侧的壁面的中心位置的、上述舱口围板的上端设为原点，将上述船舶的长边方向即上述舱口围板沿上述船舶的延伸方向设为X轴方向，将上述船舶的短边方向设为Y轴方向，将与上述舱口围板的上端面正交的方向设为Z轴方向；以及

卸货控制部，其作为坐标变换导出部发挥作用，

上述坐标变换导出部基于由上述测距传感器检测出的上述舱口围板的上端的边缘来导出上述顶部框架坐标系与舱口围板坐标系的变换参数，由此能够把握由上述顶部框架坐标系表现的上述垂直搬运机构部与由上述舱口围板坐标系表现的上述船舱及上述舱口围板的相对位置关系。

2.根据权利要求1所述的卸载装置，其特征在于，

以使计测范围不同或者包括计测方向与其它测距传感器的计测方向不平行的一个测距传感器的方式，设有三个以上上述测距传感器。

3.根据权利要求1所述的卸载装置，其特征在于，

具备显示部，该显示部基于由上述测距传感器计测出的计测结果来显示表示上述船舱和上述垂直搬运机构部及上述铲取部的至少一部分的图像。

4.根据权利要求3所述的卸载装置，其特征在于，

上述显示部显示上述铲取部所存在的剖面和设于上述船舱的上部的舱口围板所存在的剖面作为图像。

5.根据权利要求4所述的卸载装置，其特征在于，

上述剖面是与上述舱口围板的上表面平行、或者与水平平行的剖面。

6.根据权利要求4所述的卸载装置，其特征在于，

上述显示部基于由上述测距传感器计测出的计测结果来显示上述垂直搬运机构部与上述舱口围板的距离。

7.根据权利要求6所述的卸载装置，其特征在于，

仅在上述垂直搬运机构部与上述舱口围板的距离为预先设定的第一阈值以下的情况下，上述显示部显示上述垂直搬运机构部与上述舱口围板的距离。

8.根据权利要求7所述的卸载装置，其特征在于，

在上述垂直搬运机构部与上述舱口围板的距离为上述第一阈值以下而且为比上述第一阈值小的第二阈值以上的情况和小于上述第二阈值的情况下，上述显示部以不同方式来显示上述垂直搬运机构部与上述舱口围板的距离。

9.根据权利要求3至8任一项中所述的卸载装置，其特征在于，

上述显示部基于由上述测距传感器计测出的计测结果来显示上述铲取部与上述船舱的距离。

10.根据权利要求9所述的卸载装置，其特征在于，

仅在上述铲取部与上述船舱的距离为预先设定的第三阈值以下的情况下，上述显示部显示上述铲取部与上述船舱的距离。

11.根据权利要求10所述的卸载装置，其特征在于，

在上述铲取部与上述船舱的距离为上述第三阈值以下，而且为比上述第三阈值小的第四阈值以上的情况和小于上述第四阈值的情况下，上述显示部以不同方式来显示上述铲取部与上述船舱的距离。

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