JP2004175187A - Ship operation support device for bringing alongside and separating ship - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の離接岸に際して、船体と岸壁(または桟橋)との位置関係,接岸速度(ゆきあし)等の船体運動を確認しながら操船を行えるようにした離接岸用操船支援装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、船舶の離接岸に際して、大型船では、水先案内人の指導により操船が行われたり、サイドスラスターが用いられたりするほか、タグボートによる船体の駆動が行われる場合もある。
また中小型船では、船長の指揮のもとに慎重な操船が行われ、接岸の際には船首部付近を岸壁のビットに係船索を用いて拘束してから、船尾部を岸壁へ引き寄せることなどが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のような従来の離接岸時の操船手段では、船体と岸壁との位置関係が明確には把握されないので、船舶の離接岸作業を迅速に行えないという不具合がある。
【0004】
そこで本発明は、船上に設置された複数のカメラによる岸壁上の目標物の画像を処理して、船体と岸壁との位置関係を把握しながら、離接岸を安全かつ的確に行えるようにした離接岸用操船支援装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明の離接岸用操船支援装置は、船舶の離接岸に際して船体と岸壁付近の目標物との相対的位置関係を検出すべく、船長方向に相互に間隔をあけて船上に配設された少なくとも3個のカメラを備え、これらのカメラでそれぞれ撮影した岸壁付近の目標物に係る位置情報に基づき、船長方向に沿う舷側ラインと岸壁の接岸用ラインとの相対的位置関係を演算しうる演算器と、同演算器の演算結果に基づき上記の相対的位置関係を画面に表示しうるモニターとが設けられたことを特徴としている。
【0006】
また、本発明の離接岸用操船支援装置は、上記3個のカメラが一直線上には並ばないようにして互いに異なる高さ位置に設けられていることを特徴としている。
【0007】
さらに、本発明の離接岸用操船支援装置は、上記3個のカメラの各位置を頂点として形成される三角形の平面と岸壁付近の固定された目標物との位置関係から、船体の6自由度の運動を演算しうる演算器が設けられたことを特徴としている。
【0008】
また、本発明の離接岸用操船支援装置は、上記3個のカメラのうちの2個のカメラの組合わせによる3組のカメラセットが、それぞれステレオカメラとして構成されていることを特徴としている。
【0009】
上述の本発明の離接岸用操船支援装置では、船舶の離接岸に際して、3個のカメラのうちの2個のカメラの組合わせによるカメラセットで撮影された岸壁付近の目標物に対する船体の幾何学的な位置関係が演算器により演算されて、その演算結果としての船体の舷側ラインと岸壁の接岸用ラインとの相対的位置関係がモニターの画面上に表示されるので、船舶のポッドプロペラやサイドスラスターなどを用いた操船が容易に行われるようになる。
【0010】
また、上記3個のカメラが一直線上には並ばないようにして互いに異なる高さ位置に設けられていると、一時的に岸壁クレーンなどが1つのカメラと岸壁付近の目標物との間に存在して同カメラの視野の妨げとなった場合でも、残りの2つのカメラにより位置情報の経時的連続性を確保することができる。
【0011】
さらに、上記3個のカメラの各位置を頂点として船上に固定される三角形が形成されて、同三角形の平面と岸壁付近の固定された目標物との位置関係から、船体の6自由度の運動を演算しうる演算器が設けられると、同演算器の演算結果に基づき、船体と岸壁との相対的位置関係のみならず、船体運動も画面に表示することができ、これにより離接岸の操船が容易に行われるようになる。
【0012】
また、上記3個のカメラのうちの任意の2個のカメラの組合わせである3組のカメラセットがステレオカメラとして配置されていると、各カメラのカメラアングルを固定しておくことができ、構造の簡素化がもたらされるようになる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の一実施形態としての離接岸用操船支援装置について説明すると、図1はその船上における配置状態と岸壁との関係を示す平面図、図2は図1のA−A矢視図、図3は図1の船舶を岸壁側から見た斜視図、図4は上記装置における信号の流れを示すブロック図である。
【0014】
図1〜3に示すように、船体1の離接岸に際して、岸壁(または桟橋)2におけるビットなどの目標物3との相対的位置関係を検出できるように、船長方向に相互に間隔をあけ高さも変えて船上に配置された少なくとも3個のカメラ4a,4b,4cが設けられている。また、図示のごとく反対舷にも、同様に3個のカメラ5a,5b,5cが設けられている。
【0015】
そして、各カメラのための画像処理装置6で処理された画像に基づき船体1と岸壁2との位置関係および船体運動を演算する演算器8が船内に設けられるとともに、同演算器8における演算結果に基づき船体1の船長方向に沿う舷側ライン1aと岸壁2の接岸用ライン2aとの相対的位置関係および船体運動を表示するモニター9が操舵室に設けられている。
【0016】
岸壁2に対向する3個のカメラ4a,4b,4cのうち任意の2個のカメラが組合わされて、3組のカメラセット4a−4b,4b−4c,4a−4cが構成される。
【0017】
そして、このように組合わされた3組のカメラセット4a−4b,4b−4c,4a−4cは、いずれもステレオカメラとして構成されている。
【0018】
上述の本実施形態の離接岸用操船支援装置では、船舶の離接岸に際して、船体1に設けられた3組のカメラセット4a−4b,4b−4c,4a−4cで撮影された岸壁2上の目標物3についての画像処理が画像処理装置6で行われて、同装置6からの信号に基づき、演算器8において目標物3に対する船体1の幾何学的な位置計算が行われるほか、3個のカメラ4a,4b,4cにより形成される船体固定の三角形の平面と目標物3との幾何学的位置関係により船体運動の計算も演算器8により行われて、その経時的な演算結果としての船体1の舷側ライン1aと岸壁2の接岸用ライン2aとの相対的位置関係および船体運動がモニター9の画面上に表示される。そして、同画面を見ながら、船舶の図示しないポッドプロペラやサイドスラスターなどを用いた操船が、演算器8から信号を受ける船舶制御装置10を用いて容易に行われるようになる。
【0019】
また、船長方向に相互に間隔をあけ高さも変えて3個のカメラ4a,4b,4cが船上に配置されているので、一時的に岸壁クレーンなどが、1個のカメラと岸壁上の目標物3との間に存在して同カメラの視野の妨げになった場合でも、残りの2個のカメラセットで情報取得の経時的連続性を確保することができる。
【0020】
そして、3組のカメラセット4a−4b,4b−4c,4a−4cがステレオカメラとして配置されているので、各カメラのカメラアングルを固定しておくことができ、構造の簡素化がもたらされるようになる。
【0021】
さらに、図示しないが、カメラの数を僅かに増やすことにより、例えば4個のカメラを設置して6組のカメラセットを構成してもよく、このように任意の2個のカメラを組合わせたカメラセットが幾何級数的に増大し、それぞれの相対的な位置関係に関する演算結果に対して最小二乗法などを適用すれば飛躍的に計測精度の向上を図ることができる。また、カメラの視野の妨げとなる障害やカメラの故障に対する信頼性を増すことができる。
【0022】
このようにして、本発明の離接岸用操船支援装置によれば、船舶の離接岸に際して、船体1と岸壁(または桟橋)2との位置関係を確認しながら安全に操船を行うことが可能になる。
【0023】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の離接岸用操船支援装置によれば次のような効果が得られる。
(1) 船舶の離接岸に際して、船上に設けられた少なくとも3個のカメラのうち2個のカメラの組合わせで撮影された岸壁付近の目標物に対する船体の幾何学的な位置計算が演算器により行われて、その演算結果としての船体の舷側ラインと岸壁の接岸用ラインとの相対的位置関係および船体の接岸速度などの船体運動がモニターの画面上に表示されるので、船舶のポッドプロペラやサイドスラスターなどを用いた操船が容易に行われるようになる。
(2) 上記3個のカメラが船長方向に相互に間隔をあけ高さも変えて配置されていると、一時的に岸壁クレーンなどが、1個のカメラと岸壁付近の目標物との間に存在してカメラの視野の妨げになった場合でも、残りの2個のカメラによるカメラセットで情報取得の経時的連続性を確保することができる。
(3) 上記3個のカメラが一直線上に並ばないように配置されていると、3個のカメラで構成する三角形の平面と岸壁付近の固定された目標物との位置関係についての幾何学的な位置計算により6自由度の船体運動の情報を得ることができ、これをモニターなどに表示してより安全な操船が行えるようになる。
(4) 3個のカメラの任意の2個のカメラの組合わせによる3組のカメラセットが、それぞれステレオカメラとして配置されていると、各カメラのカメラアングルを固定しておくことができ、構造の簡素化がもたらされるようになる。
(5) カメラの数を3個よりも僅かに増やすことにより、任意の2個のカメラを組合わせたカメラセットの数が幾何級数的に増大し、各カメラセットを用いて船体と岸壁との相対的な位置関係を演算し、その演算結果に対して最小二乗法などを適用すれば、飛躍的に計測精度の向上を図ることができる。また、カメラの視野の妨げとなる障害やカメラの故障に際して、対処しやすくなる利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての離接岸用操船支援装置を備えた船舶と岸壁との関係を示す平面図である。
【図2】図1のA−A矢視図である。
【図3】図1の船舶を岸壁側から見た斜視図である。
【図4】上記装置における信号の流れを示すブロック図である。
【符号の説明】
1 船体
1a 舷側ライン
2 岸壁(または桟橋)
2a 接岸用ライン
3 目標物
4a〜4c、5a〜5c カメラ
6 画像処理装置
8 演算器
9 モニター
10 船舶制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a marine vessel maneuvering support device that enables marine vessel maneuvers while confirming the positional relationship between a hull and a quay (or a pier) and the hull movements such as berthing speed (yukiashi) at the time of marine vessel berthing and berthing.
[0002]
[Prior art]
In general, at the time of leaving and berthing of a ship, in a large ship, there is a case where the hull is driven by a tug boat in addition to the operation of the ship under the guidance of a pilot or the use of a side thruster.
For small and medium-sized vessels, careful maneuvering is carried out under the command of the captain.When berthing, the vicinity of the bow should be restrained using mooring lines on the quay bits, and then the stern should be drawn to the quay. And so on.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional ship maneuvering method at the time of berthing and berthing as described above, since the positional relationship between the hull and the quay is not clearly understood, there is a problem that the berthing operation of the ship cannot be performed quickly.
[0004]
Therefore, the present invention processes an image of a target on a quay by a plurality of cameras installed on the ship, and grasps the positional relationship between the hull and the quay, thereby enabling safe and precise separation and berthing. An object of the present invention is to provide a berthing support system.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the ship berthing assisting device according to the present invention is provided with a space in the ship length direction to detect a relative positional relationship between the hull and a target near the quay when the ship comes and goes. At least three cameras arranged on board the ship, and based on the positional information on the target near the quay taken by each of these cameras, the relative distance between the berth line along the master's direction and the berthing line An arithmetic unit capable of calculating a positional relationship and a monitor capable of displaying the relative positional relationship on a screen based on the calculation result of the arithmetic unit are provided.
[0006]
Further, the marine vessel maneuvering assistance device of the present invention is characterized in that the three cameras are provided at different height positions so as not to be aligned on a straight line.
[0007]
In addition, the ship maneuvering assisting apparatus for berthing and berthing according to the present invention has six degrees of freedom of the hull based on the positional relationship between a triangular plane formed with the positions of the three cameras as vertices and a fixed target near the quay. A computing device capable of computing the motion of the subject is provided.
[0008]
Further, the marine vessel maneuvering support device of the present invention is characterized in that three camera sets, each of which is a combination of two of the three cameras, are configured as stereo cameras.
[0009]
In the marine vessel maneuvering support device of the present invention described above, the hull geometry with respect to a target near the quay taken by a camera set by a combination of two of the three cameras when the marine vessel berths and berths. The relative positional relationship between the ship's hull line and the berthing line is displayed on the monitor screen as a result of the calculation by the computing unit. Maneuvering using thrusters and the like can be easily performed.
[0010]
In addition, if the three cameras are provided at different heights so as not to be aligned on a straight line, a quay crane or the like temporarily exists between one camera and a target near the quay. Thus, even if the field of view of the camera is hindered, continuity over time of the position information can be ensured by the remaining two cameras.
[0011]
Further, a triangle fixed on the ship is formed with the positions of the three cameras as vertices. Based on the positional relationship between the plane of the triangle and the fixed target near the quay, the motion of the hull with six degrees of freedom is obtained. Is provided, not only the relative positional relationship between the hull and the quay, but also the hull motion can be displayed on the screen based on the calculation results of the arithmetic unit. Is easily performed.
[0012]
Further, when three camera sets, which are combinations of arbitrary two cameras among the three cameras, are arranged as stereo cameras, the camera angles of the cameras can be fixed, A simplification of the structure will result.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 is a plan view showing a relationship between an arrangement state on a ship and a quay, and FIG. 2 is an AA arrow of FIG. 1. FIG. 3 is a perspective view of the ship shown in FIG. 1 viewed from the quay side, and FIG. 4 is a block diagram showing a flow of signals in the apparatus.
[0014]
As shown in FIGS. 1 to 3, at the time when the hull 1 separates and docks, the hull (or pier) 2 is spaced apart from each other in the ship length direction so as to detect the relative positional relationship with a
[0015]
An
[0016]
Any two of the three
[0017]
The three
[0018]
In the marine vessel maneuvering support device according to the present embodiment described above, the
[0019]
In addition, since the three
[0020]
Since the three
[0021]
Further, although not shown, by slightly increasing the number of cameras, for example, four cameras may be installed to configure six camera sets. In this way, any two cameras are combined. The number of camera sets increases exponentially, and if the least squares method or the like is applied to the calculation results regarding the relative positional relationships, the measurement accuracy can be dramatically improved. In addition, reliability against obstacles that hinder the field of view of the camera and malfunctions of the camera can be increased.
[0022]
As described above, according to the marine vessel maneuvering support apparatus of the present invention, it is possible to safely operate the marine vessel while confirming the positional relationship between the hull 1 and the quay (or pier) 2 when the marine vessel leaves and berths. Become.
[0023]
【The invention's effect】
As described above in detail, the following effects can be obtained by the marine vessel maneuvering support device of the present invention.
(1) At the time of berthing and berthing of a ship, calculation of the geometrical position of the hull with respect to a target near the quay taken by a combination of two of at least three cameras provided on the ship is performed by a computing unit. As a result of the calculation, the relative positional relationship between the ship's hull side line and the berthing line and the hull movement such as the hull berthing speed are displayed on the monitor screen as a result of the calculation. Maneuvering using side thrusters and the like can be easily performed.
(2) If the above three cameras are arranged at different intervals in the captain direction with different heights, a quay crane temporarily exists between one camera and the target near the quay. Even if the camera obstructs the field of view, the continuity of information acquisition over time can be ensured by the camera set of the remaining two cameras.
(3) If the three cameras are arranged so as not to be aligned on a straight line, the geometrical relationship between the triangular plane formed by the three cameras and the fixed target near the quay is assumed. By calculating the position, information on the hull motion with six degrees of freedom can be obtained, and this can be displayed on a monitor or the like, so that safer maneuvering can be performed.
(4) If three camera sets, each of which is a combination of any two of the three cameras, are arranged as a stereo camera, the camera angle of each camera can be fixed, and the structure can be improved. Will be simplified.
(5) By slightly increasing the number of cameras from three, the number of camera sets obtained by combining any two cameras increases exponentially, and the hull and quay are connected using each camera set. By calculating the relative positional relationship and applying the least squares method or the like to the calculation result, the measurement accuracy can be dramatically improved. In addition, there is an advantage that it is easy to cope with a failure that hinders the field of view of the camera or a failure of the camera.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a relationship between a ship provided with a marine vessel maneuvering support device for detaching and approaching shore as one embodiment of the present invention and a quay.
FIG. 2 is a view as viewed in the direction of arrows AA in FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view of the ship of FIG. 1 viewed from the quay side.
FIG. 4 is a block diagram showing a signal flow in the device.
[Explanation of symbols]
1 Hull 1a
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