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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Containerpositionserfassung bei einem Cargokran. Genauer gesagt
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Containerpositionserfassung oder ein Steuerverfahren
zum Abladen/Stapeln von Containern, die ein Hubzubehör selbst
oder einen abgehängten
Container, der durch das Hubzubehör gehalten ist, abladen oder
absetzen, oder einen durch das Hubzubehör gehaltenen Container in einer bestimmten
Position auf dem Boden absetzen.
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STAND DER
TECHNIK
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Wenn
ein Hubzubehör
(allgemein als Spreader bzw. Hebegeschirr bezeichnet) auf einem
Container abgeladen wird, um einen auf dem Boden abgesetzten Container
durch einen Cargokran wie einen Brückenkran für einen Containerhafen zu halten, oder
wenn ein Container gestapelt wird (einschließlich einer Zeit, wenn ein
Container in einer bestimmten Position auf dem Boden abgeladen ist),
ist es erforderlich, die Position des Hubzubehörs oder des durch das Hubzubehör gehaltenen
Containers in Bezug auf den auf dem Boden abgesetzten Container oder
in Bezug auf eine bestimmte Position auf dem Boden mit einer vorbestimmten
Genauigkeit abzustimmen. Insbesondere beim Stapeln des Containers ist
es erforderlich, den Container derart zu stapeln, dass eine horizontale Verschiebung
nicht zwischen dem oberen und unteren Container auftritt.
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Um
einen solchen Vorgang auszuführen,
ist es erforderlich, die bestimmte Position auf dem Boden zu erfassen,
wo der Container abgesetzt werden soll, oder die Relativposition
des Containers auf dem Boden zu erfassen, der ein durch das Hubzubehör zu haltender
Gegenstand ist, oder ein Objekt zu erfassen, auf den ein durch das
Hubzubehör
gehaltener Container gestapelt wird (in der nachfolgenden Erläuterung
werden die bestimmte Position am Boden und der zu haltende oder
zu stapelnde Container am Boden als "Zielcontainer" bezeichnet) und das Hubzubehör oder einen
durch das Hubzubehör
gehaltenen Container (in der nachfolgenden Erläuterung als "abgehängter Container" bezeichnet) zu erfassen, und
es sollte derart gesteuert werden, dass es keine Verschiebung in
der Relativposition gibt.
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Es
wird eine Erläuterung
unter der Annahme gegeben, dass ein Vorgang des Stapelns eines durch ein
Hubzubehör
gehaltenen Containers auf einen auf dem Boden abgesetzten Container
ausgeführt
wird, sofern nicht anders angegeben. Allerdings ist es selbstverständlich,
dass eine ähnliche
Technik auf den Vorgang zum Abladen des Hubzubehörs auf einen auf dem Boden
abgesetzten Container oder auf den Vorgang zum Absetzen eines durch
das Hubzubehör
gehaltenen Containers in einer bestimmten Position auf dem Boden
angewendet werden kann. In der nachfolgenden Erläuterung ist die Erläuterung über die
Randerfassung des abgehängten
Containers ebenso auf die Randerfassung des Hubzubehörs selbst
anwendbar, sofern nicht anders angegeben, und eine Erläuterung über die
Randerfassung des Zielcontainers ist ebenso auf die Randerfassung der
Zielmarkierung anwendbar, die an dem Boden angebracht ist, um das
Abladen in der ersten Phase zu erleichtern, sofern nicht anders
angegeben.
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Als
herkömmliche
Technologie zum Erfassen einer Position eines Zielcontainers in
dem Cargokran ist eine bekannt, bei der ein Abstand zwischen einem Hubzubehör und einer
Seite eines Containers durch einen Ultraschall-Horizontalabstandsdetektor gemessen
wird, der an dem Hubzubehör
angebracht ist, so dass die Position des Zielcontainers aus der Messung
erfasst wird, wie es in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 5-170931 (Patent Nr. 2831190) offenbart ist, und es ist eine
bekannt, bei der ein Bild des unteren Teils des Hubzubehörs durch eine
Bildaufnahmeeinheit wie eine CCD-Kamera, die an dem Hubzubehör angebracht
ist, aufgenommen wird, und ein Rand eines Zielcontainers wird durch eine
Bildverarbeitungstechnik aus den Bilddaten hiervon gewonnen, und
die Position des Zielcontainers wird auf der Grundlage dieser Auswertung
erfasst.
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In
der europäischen
Patentanmeldung Nr. 0440915 A1 ist eine Technik offenbart, bei der
eine Ecke eines Zielcontainers, der mit einem Hubzubehör verbunden
ist, durch eine Bildaufnahmeeinheit wie eine CCD-Kamera, die nach
unten an dem Hubzubehör
angebracht ist, aufgenommen wird, dann wird die Relativposition
zwischen dem Hubzubehör und
dem Zielcontainer durch eine Bildverarbeitungstechnik erfasst, wodurch
beim Verbinden des Containers mit dem Hubzubehör automatisch eine Positionierung
durch die Positionierungssteuerung des Hubzubehörs auf der Basis der Relativposition
ausgeführt
wird.
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Ferner
offenbart EP-A-0 668 237 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Containerpositionserfassung, die bei einem Cargokran eingesetzt
werden, entsprechend den Oberbegriffen des unabhängigen Verfahrensanspruchs
1 und des unabhängigen
Vorrichtungsanspruchs 4, zum Stapeln eines durch ein Hubzubehör gehaltenen,
abgehängten
Containers auf einen auf dem Boden abgesetzten Zielcontainer, und
zum Abladen des Hubzubehörs
auf dem Zielcontainer oder Absetzen des abgehängten Containers in einer Zielposition
auf dem Boden.
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Diejenige,
welche den Abstand zwischen dem Hubzubehör und der Containerseitenfläche durch
den Horizontalabstandsdetektor misst, besitzt ein Problem einer
Interferenz zwischen dem Horizontalabstandsdetektor und dem Container.
Wenn versucht wird, den Horizontalabstandsdetektor in einer Messposition
zu Positionieren, gibt es in einer Phase, in welcher die Horizontalverschiebung
zwischen dem Zielcontainer und dem abgehängten Container groß ist, die
Möglichkeit,
dass der Horizontalabstandsdetektor mit dem Zielcontainer kollidiert,
und somit ist es schwierig, sie tatsächlich in praktischen Gebrauch umzusetzen.
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Diejenige,
welche ein Bild des unteren Teils des Hubzubehörs durch die Bildaufnahmeeinheit
wie eine CCD-Kamera aufnimmt und den Rand des Zielcontainers durch
die Bildverarbeitungstechnik aus den erhaltenen Bilddaten extrahiert,
besitzt keine Möglichkeit
der Interferenz und Kollision, besitzt jedoch ein Problem beim Verarbeiten
der durch die CCD-Kamera oder dergleichen aufgenommenen Bilddaten
in der Umgebung des tatsächlichen
Kranbetriebs, um hierdurch den Zielcontainer ohne jeglichen Fehler
zu extrahieren. In der tatsächlichen
Betriebsumgebung beeinflussen eine Veränderung der Wetterbedingungen,
eine Veränderung
der Intensität des
Sonnenlichts oder durch den Kran selbst, den abgehängten Container
oder den benachbarten Containerstapel verursachte Schatten sowie
die Ungleichmäßigkeit
der Containerlackierung oder ein Unterschied des Reflektionsvermögens der
Oberfläche
des Containers die Betriebsumgebung. Daher kann die praktische Extraktion
des Zielcontainers nicht ohne Beseitigung dieser Einflüsse verwirklicht werden.
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Diese
Erfindung wurde vorgeschlagen, um die mit der Randerfassung des
Zielcontainers durch die Bilddatenverarbeitung der Bildaufnahmeeinheit wie
CCD-Kameras verbundenen Probleme zu lösen, die infolge der Einflüsse der
Umgebungsbedingungen im tatsächlichen
Betrieb und infolge der Bedingungen des Zielcontainers auftreten.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Containerpositions-Erfassungsverfahren
bei einem Cargokran bereitzustellen, das die Betriebsautomatisierung
des Cargokrans fördert,
indem es zuverlässig
und positiv die Randerfassung des Zielcontainers durch Verarbeiten
der durch die Bildaufnahmeeinheit wie eine CCD-Kamera, die an dem
Hubzubehör
eingebaut ist, erhaltenen Bilddaten ausführt, während die Einflüsse verschiedener
Situationen und Bedingungen in der tatsächlichen Betriebsumgebung beseitigt
werden, und durch Verwenden des Randerfassungsergebnisses zum genauen
und positiven Ausführen
der Erfassung der Relativposition zwischen dem Zielcontainer und
dem abgehängten
Container, und eine Containerpositions-Erfassungsvorrichtung bereitzustellen, die
zum Ausführen
des Verfahrens verwendet wird, oder ein Steuerverfahren zum Abladen/Stapeln
von Containern bereitzustellen.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
grundlegenden Gesichtspunkte, auf die durch die Einheit abgestellt
wird, welche die obige Aufgabe löst,
sind, dass (1) die Gestalt des Erfassungsobjekts ein Hexaeder ist,
(2) jeder Seite einer Gestalt (die ein Rechteck bildet), wenn ein
Zielcontainer oder eine die Zielposition des Containerabsetzens
darstellende Markierung von oben betrachtet wird, und jede entsprechende
Seite des abgehängten
Containers werden derart gehalten, um im wesentlichen parallel zueinander
zu sein, und zwar durch ein anderes Verfahren, das hier nicht im
Detail beschrieben ist, (3) die grobe relative Höhe des abgehängten Containers
und des Zielcontainers sind bereits durch eine andere Messeinheit
bekannt, und (4) der horizontale Abstand des Zielcontainers und des
abgehängten
Containers wird in einem vorbestimmten Bereich durch ein später beschriebenes Verfahren
gehalten.
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Die
Nutzung der Tatsache, dass der Zielcontainer ein Hexaeder ist, bedeutet,
dass wenn die Bilddaten des Zielcontainers, welche von der Bildaufnahmeeinheit
wie einer an dem Hubzubehör
eingebauten CCD erhalten sind, verarbeitet werden, und wenn eine
Linie, die eine Anordnung einer Pixelgruppe annähert, welche eine Helligkeitsveränderung
oder eine Farbtonveränderung
verursacht, die größer ist
als ein vorab eingestellter Wert, daran angepasst werden kann, wird
die näherungsweise
als solche Linie angeordnete Pixelgruppe dahingehend betrachtet,
dass sie ein Gratlinie des Containers, das heißt den Rand des Containers
darstellt, hierdurch die Position des Zielcontainers zu erfassen.
Allerdings kann eine Helligkeitsveränderung in anderen Abschnitten
als den Rändern
des Containers infolge einer Ungleichmäßigkeit der Farbe oder Rost
des Zielcontainers selbst oder Schatten der Umgebung auftreten,
und die durch das obige Verfahren extrahierte Linie kann nicht auf
eine festgelegt werden.
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Wenn
der Rand des Zielcontainers aus einer Mehrzahl von Linien bestimmt
wird, die Kandidaten sind, welche den Rand darstellen, wird das
oben beschriebene (2), (3) und (4) oder mehrere von diesen verwendet.
Das heißt
die Bildaufnahmeeinheit wie eine CCD-Kamera, die an dem Hubzubehör eingebaut
ist, wird derart angeordnet, um in der Lage zu sein, den Zielcontainer
und den abgehängten
Container gleichzeitig abzubilden. Auf diese Weise können eine
Linie, die einen Rand entsprechend der Seite des abgehängten Containers
darstellt, welche durch die oben beschriebene Bildverarbeitung erhalten
ist, und eine Linie, die einen Rand darstellt, welcher zu der entsprechenden
Seite des Zielcontainers äquivalent
ist, miteinander verglichen werden.
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Falls
die den Rand des Zielcontainers darstellende Linie mit der den entsprechenden
Rand des abgehängten
Containers darstellende Linie in Übereinstimmung gebracht wird,
besitzen die beiden Linien eine im wesentlichen parallele Positionsbeziehung.
Da andererseits die grobe relative Höhe des abgehängten Containers
und des Zielcontainers durch die andere Einheit erfasst wird, kann
ein Grobwert des tatsächlichen
horizontalen Abstands zwischen den beiden Linien aus der Beziehung
zwischen einer Linie des Randkandidaten des Zielcontainers und der
entsprechenden Randlinie des abgehängten Containers auf der Bilddatenebene,
welche durch die Bildaufnahmeeinheit wie eine an dem Hubzubehör eingebaute
CCD erhalten ist, bestimmt werden. Da wie oben beschrieben der abgehängte Container
innerhalb eines Bereichs des horizontalen Abstands positioniert
wird, der vorab in Bezug auf den Zielcontainer festgesetzt ist,
ist nur die Kandidatlinie, die als innerhalb des Bereichs mit dem
vorab eingestellten Wert in Bezug auf den groben Horizontalabstand,
der aus den Bilddaten erhalten ist, betrachtete Linie eine Linie,
die den Rand des Zielcontainers darstellt.
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Wenn
die obige Lösung
eingesetzt wird, wird zuerst eine Extraktion einer eine Seite des
abgehängten
Containers darstellenden Linie ausgeführt. Der abgehängte Container
ist durch das Hubzubehör gehalten,
und die Relativposition hiervon in Bezug auf die Bildaufnahmeeinheit
wie eine an dem Hubzubehör
eingebaute CCD verändert
sich nicht. Daher wird, während
der abgehängte
Container nahe zu der Zielposition bewegt wird, eine Helligkeitsveränderung
der Pixel in Bezug auf die Bilddaten überprüft, welche von der Bildaufnahmeeinheit
wie der CCD erhalten sind, und eine Anpassungsverarbeitung einer Annäherungslinie
in Bezug auf die Anordnung der Pixelgruppe, welche eine Helligkeitsveränderung
verursacht, die größer ist
als ein vorbestimmter Wert, wird wiederholt ausgeführt. Wenn
stets eine Linie auf dieselbe Position innerhalb der Bilddatenebene
angepasst werden kann, kann die Linie als Rand des abgehängten Containers
bestimmt werden. Dabei steht die Bilddatenebene für eine Ebene,
in der Pixel der durch die Bildaufnahmeeinheit wie eine CCD erhaltenen
Bilddaten zweidimensional verteilt sind. Die Position jedes Pixels
ist durch die zweidimensionalen Koordinaten definiert, die in der
Bilddatenebene liegen.
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Wenn
das Hubzubehör
auf dem Zielcontainer abgeladen werden soll, ist es erforderlich,
die Relativposition des Hubzubehörs
und des Zielcontainers zu erfassen, und es ist ebenso erforderlich,
die Position des Hubzubehörs
selbst zu erfassen, wie oben im Zusammenhang mit dem abgehängten Container
erläutert.
Tatsächlich
ist es schwierig, die Bildaufnahmeeinheit an dem Hubzubehör derart
anzuordnen, dass Bilder des Hubzubehörs und des Zielcontainers gleichzeitig
aufgenommen werden können.
Da allerdings die Anordnung der Bildaufnahmeeinheit an dem Hubzubehör bereits
bekannt ist, ist es möglich,
die Position der Linie, welche den Rand des Hubzubehörs darstellt,
virtuell in Bezug auf die Ebene der durch die Bildaufnahmeeinheit
erhaltenen Bilddaten einzustellen. Somit kann der Rand des Zielcontainers
auf das Hubzubehör
erfasst werden, und so auf dieselbe Weise wie derjenige, wenn die Randlinie
des Zielcontainers durch den Vergleich mit der Randlinie des abgehängten Containers
erfasst wird.
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Wenn
die Randerfassung des Zielcontainers durch die Bilddatenverarbeitung
durchgeführt
wird, wird eine Veränderung
der Helligkeit oder des Farbtons jedes Pixels in Bezug auf den Bereich
in einer gürtelartigen
Bilddatenebene überprüft, die
parallel zu einer Linie in der Bilddatenebene ist, welche den Rand
des abgehängten
Containers darstellt und eine Breite entsprechend dem horizontalen
Abstandsbereich besitzt, der vorab zwischen dem abgehängten Container
und dem Zielcontainer eingestellt ist. Ein Anpassen einer Linie,
welche die Anordnung einer Pixelgruppe annähert, welche eine Helligkeitsveränderung
verursacht, die einen vorab eingestellten Wert überschreitet, wird ausgeführt. Die
angepasste Linie als Annäherung
der Anordnung dieser Pixelgruppen ist eine Linie, welche ein Kandidat
wird, der den Rand des Zielcontainers darstellt.
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Eine
Mehrzahl von Linien kann als Ergebnis der Verarbeitung, infolge
einer Veränderung
des Reflektionsvermögens
an der Farbe (Lackierung) des Zielcontainers, Schatten des benachbarten
Krans oder dergleichen erfasst werden. Daher wird die Parallelität der jeweiligen
Linie, die als Kandidat des Randes erfasst wurde, und einer Linie,
welche eine Seite des abgehängten
Containers darstellt, überprüft, um hierdurch
diejenige zu extrahieren, die im wesentlichen parallel ist. Falls
eine Mehrzahl von Kandidatlinien selbst mit der Parallelitätsüberprüfung erfasst
wird, wird die längste
Linie unter diesen Linien als Rand des Zielcontainers bestimmt.
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Wenn
Container auf dem Boden abgesetzt werden sollen, wird angenommen,
dass eine Gestalt oder eine Markierung, welche dieselbe Wirkung
besitzt, wie wenn die Containerposition erfasst wird, in der Absetzposition
vorgesehen, und die beabsichtigte Funktion kann durch Erfassen einer
solchen Gestalt oder Markierung durch ein ähnliches Verfahren erzielt
werden.
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Ferner
kann die Randerfassung des Zielcontainers durch Vergleichen und
miteinander in Bezug setzen der jeweiligen Randkandidatlinie des
Zielcontainers, die durch die Bilddaten erhalten sind, welche durch
Abbilden des unteren Teils des Hubzubehörs durch zwei Bildaufnahmeeinheiten
erhalten sind, die jeweils an gegenüberliegenden Enden auf derselben Seite
des Hubzubehörs
angeordnet sind, sichergestellt werden. Die Anordnung dieser zwei
Bildaufnahmeeinheiten an dem Hubzubehör ist derart, dass die zwei
Bildaufnahmeeinheiten in eine im wesentlichen symmetrischen Position
in Bezug auf einen Mittelpunkt einer Seite sind, an der diese zwei
Bildaufnahmeeinheiten angebracht sind. Bilder des hinteren Teils
des Hubzubehörs
werden durch die zwei Bildaufnahmeeinheiten aufgenommen, die auf
diese Weise angeordnet sind, und eine Veränderung der Helligkeit oder
des Farbtons wird überprüft, und
eine Randkandidatlinie wird in den jeweiligen Bilddaten erfasst.
Falls die separat erfassten Kandidatlinien miteinander verglichen
werden, um eine auszuwählen,
welche im wesentlichen eine Linie bildet, ist es diejenige, welche
dieselbe Seite des Zielcontainers erfasst hat. Als Ergebnis hieraus
wird eine genauere Erfassung möglich,
verglichen mit der Zeit, wenn der Rand nur durch eine Bildaufnahmeeinheit
erfasst wird.
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Mit
dem Containerpositions-Erfassungsverfahren gemäß dieser Erfindung wird, falls
die Randlinie auf der Seite des Zielcontainers, wo die Bildaufnahmeeinheit
eingebaut ist, nicht durch die mittels einer Bildaufnahmeeinheit
erhaltenen Bilddaten bestimmt werden kann, das Erfassungsergebnis
der Randposition des Zielcontainers in den Bilddaten der anderen
Bildaufnahmeeinheit in Bezug genommen, wodurch eine Linie, welche
die Erstreckungslinie der Randlinie annähert, als Randlinie auf der
Seite bestimmt werden kann, wo der Rand nicht bestimmt werden konnte.
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Wenn
das obige Verfahren ausgeführt
wird, ist es erforderlich, die Bildaufnahmeeinheit wie eine CCD
derart einzubauen, dass sie von der Struktur hervorsteht, die den äußeren Umfang
des Hubzubehörs
unterscheidet, und die Bildaufnahmeeinheit derart anzuordnen, dass
selbst wenn das Hubzubehör einen
Container hält,
das Hubzubehör
nicht das Sichtfeld der Bildaufnahmeeinheit blockiert, und die Bildaufnahmeeinheit
kann zuverlässig
das Bild des Zielcontainers aufnehmen.
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Ferner
neigt sich aufgrund der Tatsache, dass die Lastverteilung des durch
das Hubzubehör erhaltenen
Containers nicht gleichmäßig ist
oder dergleichen, das Hubzubehör,
und als Ergebnis hieraus wird, falls die Richtung der Mitte des
Sichtfeldes der Bildaufnahmeeinheit sich neigt, ein Fehler bei der
Erfassung der Relativposition des Hubzubehörs und des Zielcontainers auftreten.
Daher wird, um den Einfluss der Neigung des Hubzubehörs zu korrigieren, eine
Neigungserfassungseinheit an dem Hubzubehör eingebaut, und der Relativpositions-Erfassungswert
wird durch den Erfassungswert hiervon korrigiert. Als anderes Verfahren
zum Erfassen der Neigung des Hubzubehörs wird ein Zugkraft des Hubseils
erfasst, und die Korrektur kann unter Einsatz einer Differenz der
Zugkraft ausgeführt
werden, die im wesentlichen eine proportionale Beziehung zur Neigung
besitzt.
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Um
ein Laden des Containers auszuführen, ist
es erforderlich, die Relativposition des Zielcontainers und des
durch das Hubzubehör
gehaltene Containers in der Längsrichtung
und in der Breitenrichtung zu erfassen. Dabei kann das Verarbeitungsverfahren
der durch die Bildaufnahmeeinheit erhaltenen Bilddaten jeweils in
der Längsrichtung
und in der Breitenrichtung angewendet werden. Allerdings erfordert
dieses Verfahren zwei Vorrichtungen, und somit ist es nicht wirtschaftlich.
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Wie
oben beschrieben ist die Linie, die als eine erfasst wurde, welche
die Position des Randes in der Längsrichtung
oder in der Breitenrichtung darstellt, und zwar durch Verarbeitung
der durch die Bildaufnahmeeinheit erhaltenen Bilddaten, im wesentlichen
auf der Linie, und ist eine Linie, die durch die Pixelgruppe gebildet
ist, welche im wesentlichen dieselbe Veränderung der Helligkeit oder
des Farbtons besitzt, oder eine Erstreckungslinie davon. Wenn daher
diese Linie als eine Linie erfasst wird, welche die Randposition
in der Längsrichtung
darstellt, ist in dem Bereich dieser Linie, welcher den Endabschnitt des
Zielcontainers in der Längsrichtung überschreitet,
die Verteilungsdichte der Pixel, die eine Veränderung der Helligkeit oder
des Farbtons besitzen, ähnlich
zu dem Bereich entsprechend dem Rand des Zielcontainers sehr niedrig.
Ein Punkt auf der Linie, an welchem die Verteilungsdichte der Pixel
sich abrupt verändert,
stellt eine Position des Endabschnitts des Zielcontainers in der
Längsrichtung
dar.
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Da
die Gestalt des Zielcontainers ein Hexaeder ist, kann, falls die
Endposition in der Längsrichtung
bestimmt wird, eine Linie, die senkrecht zu einer Linie ist, welche
die Randposition in der Längsrichtung
darstellt, als Rand in der Breitenrichtung bestimmt werden. Ein ähnliches
Verfahren ist auf die Situation anwendbar, wenn die Randposition
in der Breitenrichtung erfasst wird und durch Verwenden dieses Ergebnisses
die Randposition in der Längsrichtung
bestimmt wird. Das heißt,
durch Erfassen eines Randes entweder in der Längsrichtung oder in der Breitenrichtung
kann der andere Rand erfasst werden, und daher kann eine Ausrüstung wie
eine Bildaufnahmeeinheit eingespart werden.
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Die
automatische Steuerung eines Cargokrans, welche das Verfahren und
die Vorrichtung einsetzt, welche die Relativposition eines Hubzubehörs oder
eines durch das Hubzubehör
gehaltenen Containers und eines Zielcontainers durch die Verarbeitung
der durch die Bildaufnahmeeinheit, welche an dem Hubzubehör eingebaut
ist, erhaltenen Bilddaten wie oben beschrieben erfasst, wird nun
ausführlich beschrieben.
Diese Steuerung umfasst eine Funktion zum Halten des horizontalen
Abstands des abgehängten
Containers und des Zielcontainers innerhalb eines vorab eingestellten
Bereichs.
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Die
automatische Steuerung des Cargokrans dient zum Halten eines auf
dem Boden gestapelten Containers in einer ersten Zielposition, zum Bewegen
des Containers in eine zweite Zielposition und zum Absetzen des
Containers auf einem anderen, auf dem Boden abgesetzten Container,
welcher in der zweiten Zielposition ist, und zwar mit einer zuverlässigen Fehlausrichtung.
Der Container in der ersten Zielposition kann auf einem Transporter
wie einem Anhänger
sein, und die Position zum Absetzen des Containers in der zweiten Zielposition
kann auf dem Boden oder auf einem Transporter wie einem Anhänger sein.
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Wenn
die Position zum Absetzen des Containers in der zweiten Zielposition
auf dem Boden oder einem Transporter wie einem Anhänger ist,
wird angenommen, dass eine Gestalt oder eine Markierung mit derselben
Wirkung wie wenn die Relativposition in Bezug auf den Zielcontainer
erfasst wird, auf dem Boden oder in der Nähe des Transporters oder dergleichen
vorgesehen ist.
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Die
Position des auf dem Boden vorgesehenen Zielcontainers ist durch
ein Abstand von einem Bezugspunkt auf dem Boden angegeben. Andererseits
wird, wie für
den Cargokran, die Position eines abgehängten Cargogutes als ein Abstand
von dem Bezugspunkt erfasst, der an einer Kranmaschine eingestellt
ist. Dabei ist es, um die automatische Steuerung auszuführen, erforderlich,
die Position des abgehängten
Cargogutes, die in Bezug auf den Bezugspunkt an dem Kran erfasst
wird, in die Position in Bezug auf den Bezugspunkt am Boden umzuwandeln.
Diese Umwandlung wird durchgeführt,
indem zuerst die Position eines Kranschenkels in Bezug auf den Bezugspunkt
auf dem Boden erfasst wird und der Positionsversatz von dem Schenkel
zu dem Bezugspunkt an dem Kran addiert wird, und dann ein Positionsversatz
von dem Bezugspunkt zu einem Schlitten vorgenommen wird, der ein
Lagerpunkt des abgehängten
Cargogutes ist.
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Schließlich ist
es erforderlich, den Positionsversatz des abgehängten Cargogutes basierend
auf der Position des Schlittens zu addieren. Ein solches Umwandlungsergebnis
umfasst einen Fehler in der Gesamtmessung, die mit der Umwandlung
zusammenhängt,
wie die Position des Kranschenkels in Bezug auf den Bezugspunkt
am Boden. Somit ist eine sehr genaue Messung erforderlich, und eine
Korrektur von Einflüssen
wie der strukturellen Verformung des Krans oder dergleichen ist
ebenso erforderlich. Insbesondere ist bei einem spurlosen Kran eine
sehr genaue Messung an einer Position des Kranschenkels in Bezug
auf den Bezugspunkt am Boden schwierig, und eine Korrektur einer
Verformung des Laufrades ist ebenso schwierig, so dass es ein Problem
beim Durchführen
des automatischen Betriebes gibt. Die automatische Steuerung basierend
auf einer Umwandlung der Position des abgehängten Cargogutes von der anhand
des Bezugspunkts des Krans erfassten Position in die Position in
Bezug auf den Bezugspunkt am Boden wird als absolute Positionssteuerung
bezeichnet.
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Wenn
das oben beschriebene Erfassungsverfahren zum Erfassen der Relativposition
des Hubzubehörs
oder des abgehängten
Containers und des Zielcontainers verwendet wird, gibt es keine
Schwierigkeit wie bei der absoluten Positionssteuerung, und eine
Automatisierung kann leicht verwirklicht werden. Die hochgenaue
Positionserfassung und Positionssteuerung sind erforderlich, wenn
das Hubzubehör oder
der abgehängte
Container schließlich
auf dem Zielcontainer abgeladen und gestapelt wird. Das Relativpositions-Erfassungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann direkt die Relativposition des Hubzubehörs oder
des abgehängten
Containers und des Zielcontainers erfassen, ungeachtet des Bezugspunktes
am Boden, und ein Abladen und Stapeln kann automatisch durch Steuern
der Position eines Schlittens oder dergleichen derart ausgeführt werden,
um eine Fehlausrichtung der Relativposition zu beseitigen. Das auf
der Erfassung der Relativposition basierte Steuerverfahren und die
Beseitigung einer Fehlausrichtung der Relativposition wird als Relativpositions-Steuermodus
bezeichnet.
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Andererseits
wird die Relativpositionserfassung möglich gemacht, wenn das Hubzubehör oder der
durch das Hubzubehör
gehaltene Container und der Zielcontainer innerhalb eines geeigneten
Bereichs in Bezug zueinander in der Horizontalrichtung gelegen sind.
Um derart zu steuern, dass das Hubzubehör oder der durch Hubzubehör gehaltene
Container und der Zielcontainer innerhalb des geeigneten Bereichs
in der Horizontalrichtung gelegen sind, ist es erforderlich, eine
Steuerung ähnlich
zu oben beschriebenen absoluten Positionssteuerung auszuführen. Das
heißt,
es ist erforderlich, derart zu steuern, dass die Position jedes
Abschnitts des Krans, wie die Position des Kranschenkels, die Position
des Schlittens und die Position des Hubzubehörs jeweils eine vorbestimmte
Position derart erreichen, um mit der Position des Zielcontainers überein zu
stimmen, die als ein Abstand von dem Bezugspunkt an dem Boden gegeben
ist. Allerdings ist es bei der Steuerung unter Einsatz der Relativpositionserfassung
nur erforderlich, dass die Positioniersteuerung in Bezug auf die
Position des Zielcontainers, die durch den Bezugspunkt am Boden
gegeben ist, einen Bereich erreicht, in welchem die Relativpositionserfassung
arbeiten kann, und somit ist eine Steuerung mit geringer Genauigkeit
ausreichend. Die Steuerung zum Positionieren des Hubzubehörs in dem
Bereich einer Position, in welcher die Relativpositionserfassung möglich ist,
wird als Absolutpositions-Steuermodus bezeichnet.
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Wie
anhand der obigen Beschreibung ersichtlich ist, kann durch Kombinieren
des Relativpositions-Steuermodus und des Absolutpositions-Steuermodus,
und durch automatisches Umschalten in den Absolutpositions-Steuermodus,
während
das Hubzubehör
oder der abgehängte
von der Position des Zielcontainers (in dem Bereich, in welchem
die Relativpositionserfassung nicht arbeitet) getrennt ist, und
in den Relativpositions-Steuermodus, nachdem das Hubzubehör oder der
abgehängte
Container sich der Position des Zielcontainers (in dem Bereich,
in welchem die Relativpositionserfassung arbeiten kann) angenähert hat,
eine Steuerung verwirklicht werden, die nicht durch die Verformung
der Kranmaschine oder dergleichen beeinträchtigt ist, ohne eine hochgenaue
Positionserfassung und Positionssteuerung der Position des Kranschenkels,
der Position des Schlittens und der Position des abgehängten Cargogutes
in Bezug auf den Schlitten zu erfordern. Eine solche Steuerung besitzt
eine besonders ausgeprägte
Wirkung bei einem spurlosen Kran, bei dem die Positionserfassung
und die Positionierung des Kranschenkels in Bezug auf den Bezugspunkt
am Boden schwierig ist und eine Verformung der Kranstruktur oder
eines laufenden Reifenrades groß ist.
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Wenn
ein durch das Hubzubehör
gehaltener Container in der ersten Phase auf dem Boden in einem
Containerlagerhafen abgesetzt wird, kann das oben beschriebene Verfahren
zum Erfassen der Fehlstellung der Relativposition durch die Randextraktion
des bereits abgesetzten Containers nicht verwendet werden. Als eine
Maßnahme
zum Lösen
dessen ist im Umfang eines rechteckigen Bereichs, der eine Position
zum Absetzen des Containers auf dem Boden ist, eine gürtelartige
Einfärbung
(durch ein angehaftetes Band oder eine Bemalung), die sich von der
Oberflächenhelligkeit
oder dem Oberflächenfarbton
des bodens unterscheidet, außerhalb
des Rechtecks und in dem Bereich vorgesehen, wo eine Bildaufnahme
durch eine an dem Hubzubehör
eingebaute Bildaufnahmeeinheit möglich
ist, und zwar parallel zu einer Seite oder einer Mehrzahl von Seiten
des Rechtecks. Hierdurch kann die Relativposition des abgehängten Containers
und des Absetzbereichs am Boden durch dasselbe Verfahren wie beim
Erfassen des Randes des abgesetzten Containers erfasst werden. Eine ähnliche
Wirkung kann durch Anordnen einer Substanz, die einen Liniengrad
besitzt, in einer ähnlichen
Position erzielt werden, anstelle den Boden einzufärben.
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Die
auf dem Boden vorgesehene, gürtelartige
Einfärbung
in dem Containerlagerhafen oder die einen Grad besitzende Substanz
wird als Zielpositionsmarkierung bezeichnet. Die Zielpositionsmarkierung
ist in Bezug auf eine vorbestimmte Position zum Absetzen des Containers
in dem Containerlagerhafen in einer Positionsbeziehung in der Horizontalrichtung,
die vorab bestimmt ist, angeordnet. Daher wird eine Abweichung des
durch das Hubzubehör
gehaltenen Containers von dem Zielcontainer oder die Relativposition
in der Horizontalrichtung in Bezug auf die Zielpositionsmarkierung
erfasst, indem das Erfassungsverfahren für die Containerposition gemäß der vorliegenden
Erfindung angewendet wird, und wenn die Abweichung innerhalb des
zulässigen
Bereichs liegt, wird der durch das Hubzubehör gehaltene Container auf dem
Zielcontainer oder in einer vorbestimmten Position auf dem Boden
abgeladen. Als Ergebnis hieraus kann eine Steuerung zum automatischen
Abladen des durch das Hubzubehör
gehaltene Containers in einer vorbestimmten Position auf dem Boden
ausgeführt
werden. Selbst für
den Fall des Stapelns in der zweiten oder nachfolgenden Phase, wird
der Erfassungsbetrag der Relativposition des abgehängten Containers
und der Zielpositionsmarkierung anstelle der Relativpositionserfassung
zwischen dem abgehängten
Container und dem Zielcontainer oder zusammen hiermit verwendet,
wodurch eine automatische Steuerung zum Stapeln ermöglicht wird.
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Wenn
ein durch das Hubzubehör
gehaltener Container im manuellen Betrieb abgesetzt werden soll,
wird das Erfassungsergebnis der Relativposition auf einer Anzeigevorrichtung
angezeigt und kann als Unterstützungseinheit
für den
Betrieb verwendet werden. Wenn der manuelle Betrieb durchgeführt werden
soll, kann die Position des durch das Hubzubehör gehaltenen Containers und
des Zielcontainers nicht visuell bestätigt werden. In diesem Falle
wird der Betrieb schwierig, wodurch die Arbeitseffizienz abnimmt.
Allerdings kann die Schwierigkeit des Betriebes infolge einer Begrenzung
des Sichtfeldes gelöst
werden, und die Arbeitseffizienz kann verbessert werden, und zwar
durch Anzeigen des Erfassungsergebnisses der Relativposition auf
einer Anzeigevorrichtung, die an einer Stelle angeordnet ist, wo
die Bedienperson sie leicht nutzen kann, wie in der Kabine der Bedienperson,
und durch Ausführen des
Betriebes derart, um die angezeigte Fehlausrichtung der Relativposition
zu beseitigen.
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Das
Erfassungsverfahren einer Relativposition zwischen dem abgehängten Container
und dem Zielcontainer kann ebenso zum Verhindern einer Kollision
des abgehängten
Containers oder des Hubzubehörs
und des Containerstapels benachbart zu einem Zielcontainer genutzt
werden. Das heißt,
durch Einstellen des gürtelartigen
Bilddatenüberprüfungsbereichs,
der bei der Erfassung der Relativposition zu dem Zielcontainer gesetzt
wird, auf dem Bereich, wo der benachbarte Container vorhanden ist,
kann die Relativposition in Bezug auf den benachbarten Container
durch die Bildverarbeitung auf dieselbe Weise wie oben beschrieben
erfasst werden, und es kann derart gesteuert werden, dass das Hubzubehör oder der
abgehängte
Container nicht mit dem benachbarten Container kollidiert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Perspektivansicht, welche die Gesamtkonstruktion eines Krans
zeigt, bei welchem die Containerpositions-Erfassungsvorrichtung
gemäß dieser
Erfindung angewendet wird;
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2 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
der Containerpositions-Erfassungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung zeigt;
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3 ist
eine erläuternde
Ansicht, die einen Verarbeitungsablauf zum Erfassen eines Kandidats einer
Randlinie eines Zielcontainers aus Bilddaten in der Containerpositions-Erfassungsvorrichtung
gemäß dieser
Erfindung zeigt;
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4 ist
eine erläuternde
Ansicht, die einen Verarbeitungsablauf durch eine Parallelitätsüberprüfung zu
der Randlinie eines abgehängten
Containers der Verarbeitung zum Auswählen und Bestimmen einer Randlinie
eines Zielcontainers aus einer Randkandidatliniengruppe zeigt;
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5 ist
eine erläuternde
Ansicht, die einen Verarbeitungsablauf zeigt, bei dem die längste Kandidatlinie
als Ziellinie bestimmt wird, und zwar bei der Verarbeitung zum Auswählen und
Bestimmen einer Randlinie des Zielcontainers aus der Randkandidatliniengruppe,
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6 ist
eine erläuternde
Ansicht, die einen Verarbeitungsablauf zum Vergleichen von Randkandidatlinien
zeigt, die durch die Bildaufnahmeeinheit gehalten sind, die jeweils
an dem rechten und an dem linken Ende des Hubzubehörs angeordnet
ist, und zwar bei der Verarbeitung zum Auswählen und Bestimmen einer Randlinie
des Zielcontainers aus der Randkandidatliniengruppe,
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7 ist
eine erläuternde
Ansicht, die einen Verarbeitungsablauf eines weiteren Verfahrens
zum Vergleichen von Randkandidatlinien zeigt, die durch die Bildaufnahmeeinheit
gehalten sind, welche jeweils an dem rechten und linken Ende des
Hubzubehörs
angeordnet ist, und zwar bei der Verarbeitung zum Auswählen und
Bestimmen einer Randlinie des Zielcontainers aus der Randkandidatliniengruppe,
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8 ist
eine erläuternde
Ansicht, die einen Verarbeitungsablauf zum Erfassen eines Randendes der
anderen senkrechten Seite unter Einsatz einer Randlinie zeigt, die
in Bezug auf die eine Seite eines Zielcontainers erfasst ist,
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9 ist
eine erläuternde
Ansicht, die einen Bereich zum Überprüfen einer
Helligkeitsveränderung
der Pixel, die in den in 3 gezeigten Bilddaten enthalten
sind, zeigt,
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10 ist
eine erläuternde
Ansicht, die eine Verarbeitung zum Erfassen eines Randlinienkandidaten
bei dem in 3 gezeigten Verarbeitungsablauf
zeigt,
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11 ist
eine erläuternde
Ansicht, die eine Verarbeitung zum Bestimmen einer Zielrandlinie durch
einen Vergleich von Randlinien, welche aus den Bilddaten von zwei
CCD-Kameras, wie in 6 und 7 gezeigt,
erhalten sind, zeigt, und
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12 ist
eine erläuternde
Ansicht, die eine Verarbeitung zum Erfassen eines Randendes der
anderen senkrechten Seite unter Einsatz einer Randlinie entsprechend
einer Seite eines Zielcontainers, wie in 8 gezeigt,
zeigt.
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BESTE ART
ZUM AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
des Verfahrens und der Vorrichtung zur Containerpositionserfassung
oder des Steuerverfahrens zum Abladen und Stapeln von Containern
bei einem Cargokran gemäß dieser
Erfindung werden nun ausführlich
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutern.
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Zuerst
wird die Gesamtkonstruktion eines Krans, auf welchen die Containerpositions-Erfassungsvorrichtung
gemäß dieser
Erfindung angewendet wird, unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Dieser
Kran ist ein Brückenkran
für eine
reifenbasierten Containerstapelhafen und besitzt einen ebenen Kranlaufkörper 10,
der auf einer spurfreien Oberfläche
durch eine Laufvorrichtung 11 vom Reifentyp läuft. Ein
Querschlitten 13, der sich in der Horizontalrichtung entlang eines
oberen Trägers 12 bewegt,
ist an dem horizontalen oberen Träger 12 des Kranlaufkörpers 10 vorgesehen.
Ein Hubgerät 14 ist
an dem Querschlitten 13 eingebaut, und ein Hubzubehör (Hebegeschirr) 16 für Container
ist durch ein Hängeseil 15 abgehängt, das
durch das Hubgerät 14 aufgewickelt
und herausgezogen wird. Das Hubzubehör 16 kann einen Container
A, der ein abgehängtes
Cargogut ist, derart halten, um mit diesem in Eingriff und von diesem
getrennt zu sein.
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Zwei
CCD-Kameras 20R und 20L, die Bilder des unteren
Teils des Hubzubehörs
aufnehmen, sind jeweils nach unten auf gegenüberliegenden Enden einer Seite 16a des
Hubzubehörs 16 angebracht.
In dieser Ausführungsform
sind ebenso zwei CCD-Kameras 21R und 21L,
die Bilder des unteren Teil des Hubzubehörs aufnehmen, jeweils an den
gegenüberliegenden
Enden der anderen Seite 16b, die parallel zu der Seite 16a ist,
angebracht.
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Dies
dient zum Ermöglichen,
die Randextraktion eines Zielcontainers B auszuführen, selbst falls der abgehängte Container
A von beiden Seiten des Zielcontainers B abweicht. Da die CCD-Kameras 20R und 20L, 21R und 21L geeignet
als ein Paar gehandhabt werden, wird hier eine Erläuterung
für einen
Fall gegeben, wenn die CCD-Kameras 20R und 20L ein
Paar bilden.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
der Containerpositions-Erfassungsvorrichtung
gemäß dieser Erfindung.
Die Containerpositions-Erfassungsvorrichtung umfasst eine Bildverarbeitungsvorrichtung 30.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 ist durch einen Computer
zur Bildverarbeitung gebildet und gibt die Bilddaten von den zwei
CCD-Kameras 20R bzw. 20L ein. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 besitzt einen
Kandidatgruppen-Extraktionsabschnitt (30A), der die von
den CCD-Kameras 20R und 20L aufgenommenen Bilddaten
verarbeitet und eine Kandidatgruppe einer Linie, die einen Rand
des Zielcontainers (B) darstellt extrahiert, einen Randlinien-Bestimmungsabschnitt
(30B), der die Randlinie des Zielcontainers (B) von der
extrahierten Randlinien-Kandidatengruppe
extrahiert, und einen Relativpositions-Erfassungsabschnitt (30C),
der eine Relativposition des Zielcontainers (B) und des abgehängten Containers
(A) erfasst. In 30C wird die Relativposition des Zielcontainers
(B) und des abgehängten
Containers (A) aus der Relativrelation einer Linie, die in der Bilddatenebene
als Randlinie des Zielcontainers (B) in 30B bestimmt wird,
zu einer Linie, die in derselben Ebene als Randlinie des Zielcontainers
(A) bestimmt wird.
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Wenn
ein durch das Hubzubehör
gehaltener Container in der ersten Phase auf dem Boden in dem Containerlagerhafen
in dem Umfang eines rechteckigen Bereichs, der eine Position zum
Absetzen des Containers auf dem Boden ist, abgesetzt werden soll, ist
eine gürtelartige
Einfärbung
(mit einem angehafteten Band oder einem Anstrich), die sich von
der Oberflächenhelligkeit
oder dem Oberflächenfarbton des
Bodens unterscheidet außerhalb
des Rechtecks und in dem Bereich vorgesehen, wo die Bildaufnahme
durch eine Bildaufnahmeeinheit möglich
ist, die an dem Hubzubehör
eingebaut ist, und zwar parallel zu einer Seite oder einer Mehrzahl
von Seiten des Rechtecks. Hierdurch kann die Relativposition des abgehängten Containers
und des Absetzbereichs am Boden durch Erfassen des Randes dieser
Einfärbung durch
die zwei CCD-Kameras 20R und 20L und die Bildverarbeitungsvorrichtung 30 erfasst
werden. Ferner kann, an stelle des Einfärbens des Bodens, durch Anordnen
einer Substanz, die ein Liniengrat in dem Umfang des rechteckigen
Bereichs besitzt, und durch Erfassen dieses Grats als Rand, die
Relativposition des abgehängten
Containers und des Absetzbereichs am Boden erfasst werden.
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3 zeigt
den Verarbeitungsinhalt des Kandidatengruppen-Extraktionsabschnitts (30A)
einer Linie, welche den Rand des Zielcontainers B in 2 darstellt.
In 3, zeigt 33 eine Verarbeitung zum Erfassen
einer Randlinie des abgehängten
Containers (A) und diese Verarbeitung wird durchgeführt, nachdem
der abgehängte
Container durch das Hubzubehör
gehalten wird und während
der abgehängte Container
in die Nähe
des Zielcontainers (B) durch den Kran bewegt wird. Der Verarbeitungsinhalt
ist derselbe wie bei 34, 34-1, 35, 36L,
wie in 3 gezeigt, und wie bei 37, 38 und 39,
wie in 4 gezeigt. Da die Position des Hubzubehörs und des
abgehängten
Containers (A), das heißt
die Position der CCD-Kamera (20L und 20R) und
des abgehängten Containers
stets konstant ist, kann durch wiederholtes Ausführen der in 3 und 4 gezeigten
Verarbeitung die Randlinie während
der Bewegung zu dem Zielcontainer (B) erfasst werden.
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Die
bei 34 und weiter in 3 gezeigte
Verarbeitung ist eine Bildverarbeitung des Zielcontainers (B) und
eine Verarbeitung zum Erfassen der Randlinie, die durchgeführt werden,
nachdem der abgehängte
Container in die Nähe
des Zielcontainers bewegt worden ist. In der Verarbeitung 34 wird
das Bild des Zielcontainers B genommen und in den Bildverarbeitungsabschnitt
in 34-1 weiter in 3 eingegeben.
In 34-1 wird, da der Zielcontainer (B) parallel zu dem
abgehängten
Container (A) und innerhalb eines vorab eingestellten Abstandsbereich
ist, eine Helligkeitsveränderung
der Pixel in den Bilddaten, die in einem gürtelartigen Bereich vorhanden
sind, der parallel zu einer Randlinie des in der Verarbeitung 30 in der
Bilddatenebene erfassten, abgehängten
Containers A ist und eine Breite mit dem vorab eingestellten Abstand
besitzt, überprüft. Wenn
die Bilddaten durch eine Farbkamera erhalten werden, kann anstelle
der Helligkeit der Farbton überprüft werden.
Der gürtelartige
Bereich zum Überprüfen einer
Veränderung
der Pixel in den Bilddaten ist ein gestrichelt gezeigter Bereich,
der entlang der Randlinie des in 9 gezeigten,
abgehängten
Containers (A) gesetzt ist. In 34-1 wird die Position eines
Pixels, dessen Helligkeit sich verändert, durch Ausführen einer
räumlichen
Ableitungsverarbeitung in Bezug auf jeden Pixel in dem zu überprüfenden,
gürtelartigen
Bereich erfasst. Eine Pixelgruppe, in der die Helligkeitsveränderung
eine vorbestimmte Schwelle überschreitet,
wird extrahiert.
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In 35 in 3 werden,
um eine die Anordnung der Pixelgruppen, welche in der Verarbeitung 34-1 extrahiert
wurden, annähernde
Linie zu setzen, diese Pixelgruppen einer Hough-Transformation,
um hierdurch eine geeignete Linie zu setzen. In dem gürtelartigen
Bereich kann die durch die Helligkeitsveränderungsüberprüfung und die Hough-Transformation gesetzte
Linie mehrfach sein, und zwar infolge eines durch unterbrochenes
Sonnenlicht gebildeten Schattens, einer Veränderung des Reflektionsvermögens auf
dem Oberflächenanstrich
des Containers oder dergleichen. In 36L in 3,
wenn eine Mehrzahl von Linien aus den obigen Gründen erfasst werden, werden
alle diese Linien erfasst und zur Verarbeitung zum Bestimmen einer
Linie, welche den Rand des Zielcontainers (B) darstellt, aus diesen Kandidatlinien
eingegeben.
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In 36L-1 in 3 werden
Daten, die zur Verarbeitung zum Bestimmen der Randlinie, das heißt der in
der Kandidatlinien-Erfassungsverarbeitung
erhaltenen Anzahl von Pixeln, die zu jeder Kandidatlinie gehören und
einen durch die Helligkeitsveränderung
gesetzten Schwellwert überschreiten,
erforderlichen Daten und die Positionsdaten dieser Pixel in der Bilddatenebene
gespeichert. Die obige Erläuterung wurde
für eine
CCD-Kamera gegeben, die auf der linken Seite des Hubzubehörs angeordnet
ist, jedoch wird dieselbe Verarbeitung in Bezug auf eine CCD-Kamera
auf der rechten Seite durchgeführt. 10 ist
eine erläuternde
Ansicht, welche die Beziehung zwischen der Verteilung von Pixelgruppen mit
derselben Helligkeitsveränderung
und einer hierfür
gesetzten Kandidatlinie zeigt, und die Kandidatlinie wird in dem
zweidimensionalen Koordinatensystem bestimmt, das für den Bilddatenraum
gesetzt ist.
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4, 5, 6 und 7 zeigen
die Verarbeitung zum Auswählen
und Bestimmen der Randlinie des Zielcontainers aus Randlinienkandidatslinien
des Zielcontainers, die durch die oben beschriebene Verarbeitung
erhalten sind. Ausgehend von der Verarbeitung in 4 und
durch sequentielles Ausführen
dieser Verarbeitung wird der Rand des Zielcontainers (B) bestimmt.
Allerdings ist es selbstverständlich,
dass wenn eine in irgendeiner Phase der Verarbeitung erhaltene Linie
als Rand bestimmt wird, die gesamte Verarbeitung nicht notwendigerweise
erforderlich ist.
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4 zeigt
eine Verarbeitung zum Bestimmen einer Randlinie des Zielcontainers
durch eine Parallelitätsüberprüfung zu
der Randlinie des abgehängten
Containers (A), und zwar in Bezug auf die in der Verarbeitung 36L in 3 erhaltenen
Kandidatlinien. Die in dieser Figur gezeigte Verarbeitung wird in Bezug
auf die Bilddaten der CCD-Kamera auf der linken Seite bzw. die CCD-Kamera
auf der rechten Seite unabhängig
ausgeführt.
Die nachfolgende Erläuterung
wird für
nur eine Seite gegeben. In 37 in 4 wird die
Parallelität
zwischen der jeweiligen Kandidatlinie und der Randlinie des abgehängten Containers
(A) überprüft. In 38 wird
eine Linie, die als innerhalb des eingestellten Schwellwerts und
als parallel zu der Randlinie des abgehängten Containers (A) betrachtet
wird, aus den Randlinienkandidaten des Zielcontainers (B) ausgewählt. In 39 in 4 wird,
falls die ausgewählte
Kandidatlinie nur eine ist, diese Linie als Randlinie des Zielcontainers
(B) festgehalten. In 39 schreitet, wenn eine Mehrzahl von
Kandidatlinien erfasst wird, die Steuerung zur nächsten Verarbeitung fort. Das
obige wird in ähnliche
Weise für
die Bilddaten der CCD-Kamera auf der rechten Seite ausgeführt.
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5 zeigt
die Verarbeitung zum Festhalten der längsten Linie als Randlinie
des Zielcontainers (B). Diese Verarbeitung wird ebenso jeweils unabhängig für die rechte
und die linke CCD-Kamera ausgeführt.
Zum Vergleich der Länge
der Kandidatlinien werden die Daten der Anzahl von Pixeln, welche
zu der Kandidatlinie gehören,
verwendet, um eine zu benennen, die eine große Anzahl von Pixeln als eine lange
Linie besitzt.
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6 zeigt
die Verarbeitung, wenn eine Zielrandlinie durch die Verarbeitung
bis 5 nicht bestimmt werden kann, oder wenn die Zielrandlinie, welche
durch die Verarbeitung bis 5 bestimmt wurde,
weiter bestätigt
wird. Die Verarbeitung in 6 nutzt
die Tatsache, dass die Anordnung der rechten und der linken Kamera
an dem Hubzubehör bekannt
ist, um die durch die beiden CCD-Kamerabilder jeweils erhaltenen
Kandidatlinien zu vergleichen, und wenn eine zwischen der rechten
und der linken übereinstimmende
Linie erfasst wird, wird sie als Zielrandlinie bestimmt. Die rechte
und die linke CCD-Kamera dienen zum Aufnehmen von Bildern der einen selben
Seite eines Bodengrats eines abgehängten Containers. Falls somit
die aus den Bilddaten einer Kamera erhaltene Kandidatlinie virtuell
zu der Position erstreckt wird, welche der Position entspricht,
wo die andere CCD-Kamera
eingebaut ist und, unter Berücksichtigung
der Anordnung der rechten und der linken CCD-Kamera, mit der jeweiligen
Kandidatlinie verglichen wird, die aus dem Bild der anderen CCD-Kamera
erhalten ist, gibt es eine, die mit einer anderen übereinstimmt.
Ein Paar von miteinander übereinstimmenden
Kandidatlinien ist die Randlinie des Zielcontainers (B).
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11A(a) ist ein erläuterndes Diagramm, das den
Verarbeitungsinhalt aus 6 zeigt. In 11A(a) ist
CL eine Bilddatenebene in Bezug auf ein CCD-Kamerabild auf der linken
Seite, und CR ist eine ähnliche
Ebene in Bezug auf eine rechtsseitige Kamera. AL ist eine Randlinie
eines abgehängten Containers
(A), das durch die linksseitige Kamera aufgenommen ist, und AR ist
eine Randlinie eines abgehängten
Containers (A), das durch die rechtsseitige Kamera aufgenommen ist.
BL01 und BL02 sind Kandidaten für
die Randlinie des Zielcontainers (B) durch die linksseitige Kamera,
und BR01 und BR02 sind Kandidaten für die Randlinie des Zielcontainers
(B) durch die rechtsseitige Kamera. BLE01, BLE02 und ALE sind durch
virtuelles Erstrecken der Randlinienkandidaten und der Randlinie
des Zielcontainers bzw. des abgehängten Containers durch die linksseitige
Kamera bis zu einer Position, wo die rechtsseitige Kamera eingebaut
ist, erhaltene Linien. BR02, die am besten mit BLE02 übereinstimmt,
welche eine Erstreckung von BL02 ist, wird als Randlinie des Zielcontainers
bestimmt.
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7 zeigt
ein weiteres Verfahren zum Vergleichen von Kandidatlinien, die aus
den Bildern der rechten und der linken CCD-Kamera erhalten sind. Falls
Positionen von Randlinien des abgehängten Containers, die jeweils
durch die rechte und linke Kamera erhalten sind, miteinander in Übereinstimmung gebracht
werden anstatt eine Kandidatlinie, die aus einer CCD-Kamera erhalten
wurde, zu der anderen Seite zu erstrecken, werden, wenn das rechte
Ende der Kandidatlinie der linksseitigen CCD-Kamera und das linke
Ende der Kandidatlinie der rechtsseitigen Kamera in nahesten Kontakt
miteinander gebracht werden und Winkel dieser Kandidatenlinien zu
der Randlinie des abgehängten
Containers (A) miteinander übereinstimmen,
diese Kandidatlinien als Randlinie des Zielcontainers (B) bestimmt.
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11(b) zeigt die Verarbeitung in 7. Die
Bedeutung der Bezugszeichen in der Figur ist dieselbe wie in 11(a). Randlinienkandidaten (BR01, BR02,
BR03) des Zielcontainers (B) auf der Bildebene der rechtsseitigen
Kamera werden in einer parallelen Richtung bewegt, so dass die Randlinien (AL
und AR) des abgehängten
Containers (A), die durch die Bilddatenverarbeitung der linksseitigen CCD- Kamera und der rechtsseitigen
CCD-Kamera erhalten sind, miteinander übereinstimmen. In der Bildebene
der linksseitigen Kamera ist ein Bereich eines Schwellwerts zur Übereinstimmung
und Identifikation mit dem Randlinienkandidaten der rechtsseitigen
Kamera in der Nähe
der Randlinienkandidaten (BL01, BL02) des Zielcontainers (B) eingestellt
(gestrichelter Bereich in 11, dieser
Bereich ist nur für
BL02 gezeigt). Falls der Randlinienkandidat von der rechtsseitigen
Kamera, der mit dem Randlinienkandidat der linksseitigen Kamera übereinstimmt, als
nur einer festgehalten wird, wird diese Linie als Randlinie des
Zielcontainers (B) bestimmt. Falls die Kandidatlinie nicht als nur
eine in dieser Verarbeitung festgehalten werden kann, wird der Randlinienkandidat,
welcher den nahesten Winkel (TL, TR) zu der Randlinie des abgehängten Containers
(A) besitzt, als Randlinie ausgewählt und bestimmt.
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8 zeigt
die Verarbeitung zum Erfassen eines Randes in der Breitenrichtung
unter Einsatz des Randerfassungsergebnisses des Zielcontainers in
der Längsrichtung.
Wie in 36L-1 (oder 36R-1) in 3 gezeigt,
werden die Positionsdaten der zu der Kandidatlinie gehörenden Pixel
beim Setzen der Kandidatlinie gespeichert. Im Hinblick auf das von der
auf der linken Seite des Hubzubehörs angeordneten CCD-Kamera
erhaltene Bild stellt der Randlinienabschnitt des Zielcontainers
(B), der am nahesten zu dem rechten Ende der Bilddatenebene gelegen
ist, eine tatsächlich
existierende Seite des Zielcontainers dar. Allerdings ist das linke
Ende der Randlinie ein von der rechten Seite erstreckter Abschnitt,
obgleich die Seite des Containers nicht existiert. Daher ist die
Verteilungsdichte der zu dem rechtsseitigen Abschnitt der Linie
gehörenden
Pixel hoch. Da im Gegensatz hierzu das Ende des Zielcontainers in
der Längsrichtung
auf der linken Seite der Bilddatenebene existiert (die CCD-Kamera
ist auf solche Weise angeordnet), existiert auf der linken Seite
der Randlinie ein Punkt, an dem die Dichte der hierzu gehörenden Pixel
abnimmt, und dieser Punkt ist auch ein Endabschnitt des Randes in
der Breitenrichtung.
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12 ist
eine erläuternde
Ansicht, welche die Verteilung von zu der in 8 gezeigten
Randlinie gehörenden
Pixeln zeigt. Die Positionsdaten von Pixeln, die in 36L-1 in
der Figur erhalten wurden, und wie in der Verarbeitung in 52 in 8 gezeigt,
wird ein Abstand zwischen benachbarten Bildern sequentiell erhalten,
und zwar von der rechten Seite auf der Bilddatenebene nach links
(in Bezug auf die auf der rechten Seite angeordneten CCD-Kamera).
Jedes mal wird ein Abstand zwischen Bildern in der Richtung nach
links erhalten, wobei die bisherigen Abstandsdaten gemittelt werden.
Während
des Vorganges des Erhaltens des Abstands nach links wird, wie in 54 in 8 gezeigt,
wenn ein Punkt, an dem der Abstand größer ist als ein in Bezug auf
den Durchschnitt der bisherigen Abstände eingestellter Schwellwert,
gefunden wird, festgestellt, dass der vorherige Pixel der Endabschnitt
der Randlinie ist.
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Der
in 8 gezeigte Ablauf zeigt einen Fall, bei dem eine
Randlinie des Zielcontainers (B) in der Längsrichtung, die durch die
CCD-Kamera 20L erfasst ist, verwendet wird, um den linksseitigen
Rand des Zielcontainers (B) in der Breitenrichtung zu erfassen.
Die Erfassung ist ebenso mit einer ähnlichen Verarbeitung für andere
Fälle möglich.
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Eine
Abweichung der Relativposition zwischen dem Rand des durch das Hubzubehör gehaltenen
Containers, der auf diese Weise erfasst ist, und dem Rand des Zielcontainers
wird zurück
in das Steuersystem des Krans gegeben, und wenn die Abweichung innerhalb
eines zulässigen
Werts liegt, kann der durch das Hubzubehör gehaltene Container auf dem
Zielcontainer abgeladen werden. Ferner wird eine Abweichung von
einer vorbestimmten Relativposition, die zwischen dem Rand des durch
das Hubzubehör
gehaltenen Containers und dem Rand der Zielpositionsmarkierung besteht,
zurückgegeben,
und wenn die Abweichung innerhalb eines zulässigen Werts liegt, kann der
durch das Hubzubehör gehaltene
Container in einer vorbestimmten Position abgeladen werden. Auf
diese Weise kann der durch das Hubzubehör gehaltene Container schnell
auf einem Zielcontainer oder in einer vorbestimmten Position in
Bezug auf die Zielpositionsmarkierung mit hoher Lagegenauigkeit
abgeladen werden. Daher kann eine Rand des Abladeraums vermindert
werden, wodurch der Raum beispielsweise in einem Schiff oder in
einem Containerhafen effizient genutzt werden kann. Ferner kann
die Zeit für
den Absetzvorgang von Containern verkürzt werden, und die Abladegenauigkeit
kann erhöht
werden, ohne manuelle Feinkorrekturen zu erfordern, und somit erfordert
der Betrieb nicht viel Zeit und Arbeit.
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Wie
anhand der obigen Erläuterung
verständlich
ist, werden gemäß dem Verfahren
und der Vorrichtung zur Containerpositionserfassung oder dem Steuerverfahren
zum Abladen/Stapeln von Containern bei einem Cargokran gemäß der vorliegenden
Erfindung Bilddaten einer Bildaufnahmeeinheit wie eine an dem Ende
eines Hubzubehörs
angeordneten CCD-Kamera
verarbeitet, um eine Randextraktion eines Zielcontainers auszuführen, während Einflüsse der
Betriebsumgebung und Bedingungen wie durch das Hubzubehör und benachbarte
Container verursachte Schatten ausgeschlossen werden. Somit kann
die Positionserfassung des Zielcontainers basierend hierauf genau
und zuverlässig
ausgeführt
werden. Die automatische Steuerung eines Cargokrans unter Einsatz
einer solchen Relativpositionserfassung erfordert nicht eine hochgenaue
Positionserfassung und Positionssteuerung jedes Abschnitts des Krans,
wie bei der absoluten Positionssteuerung, wodurch die Zuverlässigkeit
hoch ist und die Kosten vermindert werden können.
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GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
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Wie
oben erläutert
sind das Verfahren und die Vorrichtung zur Containerpositionserfassung
und das Steuerverfahren zum Abladen/Stapeln von Containern bei einem
Cargokran gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Abladen oder Absetzen eines Hubzubehörs selbst
oder eines durch das Hubzubehör
gehaltenen, abgehängten
Containers auf einem Zielcontainer oder zum Absetzen eines durch
das Hubzubehör
gehaltenen, abgehängten
Containers in einer bestimmten Position auf dem Boden geeignet und
zum Fördern
des automatischen Betriebes des Cargokrans nützlich.