JP2006256848A - Cargo handling support method and cargo handling support system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷役支援方法に係り、特にクレーンのワイヤで吊った荷物を所定位置に荷降ろしするのに好適な荷役支援方法および荷役支援システムに関する。 The present invention relates to a cargo handling support method, and more particularly, to a cargo handling support method and a cargo handling support system suitable for unloading a cargo suspended with a wire of a crane to a predetermined position.
コンテナターミナルでは、コンテナクレーンを用いてコンテナをコンテナ船に積み込んだり、コンテナ船から陸揚げをしたりしている。図10は、コンテナターミナルにおけるコンテナ荷役の一例を示したものである。
図10において、荷役装置であるコンテナクレーン10は、岸壁12に沿って紙面に直交した方向に走行可能となっている。コンテナクレーン10は、脚部14の上部に水平方向に伸びたガーダ16を備えている。ガーダ16は、先端が岸壁12に着岸したコンテナ船18の上方まで達する長さを有しており、下部に運転室20とトロリ22が設けてある。運転室20とトロリ22とは、ガーダ16の下部に設けたレール(図示せず)に案内されて一体に走行できるようになっている。
At the container terminal, containers are loaded onto a container ship using a container crane or unloaded from the container ship. FIG. 10 shows an example of container handling at the container terminal.
In FIG. 10, a
トロリ22は、コンテナ24を保持するスプレッダ26を支持したワイヤ28を巻き上げ、または巻き下げる滑車を備えている。ワイヤ28は、ガーダ16の後端部に設けた機械室30に設置した巻取り機(図示せず)に巻き回してあり、図示しないオペレータが運転室20においてレバー等を操作することにより、巻取り機を駆動してワイヤ28を巻き上げ、巻き下げてスプレッダ26を昇降できるようになっている。
The
コンテナ24をコンテナ船18に積み込む場合、トレーラのシャーシ32などによってコンテナ24をコンテナクレーン10の下に搬入する。そして、トロリ22をコンテナ24の真上に移動してワイヤ28を介してスプレッダ26を下降させ、スプレッダ26にコンテナ24を保持させる。その後、ワイヤ28を巻き上げてスプレッダ26を上昇させ、2点鎖線34に示したようにトロリ22をガーダ16の先端側に移動させて、コンテナ船18の所定位置にコンテナ24を降ろす。
When the
近年、コンテナ船18は大型化されており、5000〜8000個のコンテナを積載できるように船体の幅が広くなり、コンテナ24の積載高さも高くなっている。したがって、コンテナクレーン10のガーダ16は、長さが長くなるとともに、地上からの高さも高くなっている。このため、コンテナクレーン10のオペレータは、コンテナ24の陸揚げの際に、コンテナクレーン10の運転室20から約40m下のシャーシ32にコンテナ24の底を位置合わせする必要があり、非常に困難な作業となっている。
In recent years, the
しかも、迅速な荷役作業が要求され、一時間に30〜40個のコンテナ24のコンテナ船18への積み込み、またはコンテナ船18からの陸揚げが行なわれている。したがって、オペレータは、コンテナクレーン10のトロリ22を高速運転する必要があり、残留振れが残っているコンテナ24を定置させる目標位置(所定位置)に対して5cmの精度で位置合わせして着荷させなければならず、最適なタイミングでワイヤ28の最終的な巻き下げを行なう必要がある。このため、コンテナ24とシャーシ32との位置合わせの作業は、熟練を必要としており、高度に熟練したオペレータ以外では難しく、コンテナ荷役のコスト高の原因となっている。
In addition, a quick cargo handling operation is required, and 30 to 40
上記したように、コンテナクレーン10を操作してスプレッダ26によってコンテナ24を把持したり、コンテナ24をコンテナ船18の所定位置に荷降ろしして積み重ねていくコンテナ24の荷役作業は、高度の技術を要し、熟練したオペレータにとっても困難な仕事である。そこで、スプレッダの四隅にカメラを設置してコンテナを着床させる所定位置となる目標物を撮影し、制御装置が目標物と吊られたコンテナとの位置を一致させるように駆動装置を駆動し、コンテナを着床させる装置が開発されている(特許文献1)。これにより、オペレータは、制御装置に目標物を指示するだけでコンテナクレーンの自動運転が可能となり、オペレータの負担を大きく軽減することができる。
ところが、上記したように、トロリ22を高速で運転する必要があることや、コンテナ24を高所に吊り上げなければならないために風の影響などを受け、スプレッダ26によって保持したコンテナ24に振れを生ずる。このため、特許文献1に記載の装置のように、目標物とコンテナとの位置が一致したところで駆動装置を停止し、ワイヤを巻き下げたとしても、コンテナ24が振れているためにワイヤ28を巻き下げる間に、目標物(所定位置)に対して位置がずれ、コンテナを目標位置に正確に荷降ろしすることができない。この結果、コンテナを再び上昇させ、定置操作をやり直さなければならず、迅速な荷役作業を行なうことができない。また、制御装置による自動運転を行なっているため、制御が複雑で高価となる。
However, as described above, it is necessary to operate the
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、保持した荷物が振れていても、荷物を所定位置に正確に荷降ろしできるようにすることを目的としている。
また、本発明は、熟練した技術を必要とせずに、迅速な荷役作業を行なえるようにすることを目的としている。
さらに、本発明は、荷役装置のオペレータの負担を軽減できるようにすることなどを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-described drawbacks of the prior art, and it is an object of the present invention to accurately unload a load to a predetermined position even if the held load is shaken.
Another object of the present invention is to enable a rapid cargo handling operation without requiring a skilled technique.
Another object of the present invention is to reduce the burden on the operator of the cargo handling device.
上記の目的を達成するために、本発明に係る荷役支援方法は、ワイヤを介して支持した荷役装置の保持具または前記保持具に保持させた荷物を所定位置に定置する荷役支援方法であって、前記保持具または前記荷物が前記所定位置の上方の所定高さまで下降したときに、前記保持具または前記荷物と前記所定位置との相対位置と、前記保持具または前記荷物の振れの状態を求め、前記保持具または前記荷物を前記所定高さから前記所定位置まで下降させる間の、前記振れに基づく前記保持具または前記荷物の水平方向位置の変化を予測し、前記予測した位置の変化に基づいて、前記荷役装置のオペレータに定置操作の許可を与える、ことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a cargo handling support method according to the present invention is a cargo handling support method in which a holding tool of a cargo handling apparatus supported via a wire or a load held by the holding tool is placed at a predetermined position. When the holding tool or the baggage is lowered to a predetermined height above the predetermined position, the relative position between the holding tool or the baggage and the predetermined position and the state of deflection of the holding tool or the baggage are obtained. A change in the horizontal position of the holding tool or the load based on the deflection while the holding tool or the load is lowered from the predetermined height to the predetermined position, and based on the change in the predicted position. Then, the operator of the cargo handling apparatus is permitted to perform a stationary operation.
上記の荷役支援方法を実施するための荷役支援システムは、ワイヤを介して支持した保持具を有する荷役装置と、前記荷役装置に設けられて、前記保持具または前記保持具に保持させた荷物と、前記保持具または前記荷物を定置する所定位置との三次元情報を求める三次元計測装置と、前記三次元計測装置の出力信号に基づいて、前記保持具または前記荷物と前記所定位置との相対位置を求める相対位置演算部と、前記三次元計測装置の出力信号に基づいて、前記保持具または前記荷物の振れの状態を求める振れ演算部と、前記振れ演算部の求めた前記保持具または前記荷物の振れの状態に基づいて、前記保持具または前記荷物を前記所定位置に下降させる間に、前記振れに基づいて前記保持具または前記荷物の水平方向位置の変化を求める位置予測演算部と、前記相対位置演算部が求めた前記相対位置と、前記位置予測演算部の求めた位置の変化とに基づいて、前記保持具または前記荷物の定置操作の許可信号を出力する定置許可判断部と、前記荷役装置に設けられ、前記定置許可判断部の判断結果を前記荷役装置のオペレータに告知する告知部と、を有することを特徴としている。 A cargo handling support system for carrying out the cargo handling support method described above includes a cargo handling apparatus having a holding tool supported via a wire, and a load provided on the cargo handling apparatus and held by the holding tool or the holding tool. A three-dimensional measuring device for obtaining three-dimensional information on a predetermined position where the holder or the baggage is placed, and a relative position between the holder or the baggage and the predetermined position based on an output signal of the three-dimensional measuring device. A relative position calculation unit for determining a position, a shake calculation unit for determining a state of deflection of the holding tool or the baggage based on an output signal of the three-dimensional measuring device, and the holding tool obtained by the shake calculation unit or the A change in the horizontal position of the holding tool or the load is obtained based on the swing while the holding tool or the load is lowered to the predetermined position based on the swing state of the load. Based on the position prediction calculation unit, the relative position obtained by the relative position calculation unit, and the change in position obtained by the position prediction calculation unit, a permission signal for the holding operation of the holder or the luggage is output. It is characterized by having a stationary permission judging part and a notifying part provided in the cargo handling device and notifying the operator of the cargo handling equipment of the judgment result of the stationary permission judging unit.
前記相対位置演算部と前記振れ演算部とは、前記保持具または前記荷物が前記所定位置の上方の所定高さまで下降したときに、前記相対位置と前記振れの状態とを求めるようにしてよい。また、前記位置予測演算部は、前記水平方向の位置の変化を前記三次元計測装置の検出部に対する前記保持具または前記荷物の下端の所定部と前記所定位置の基準点との張る角として求めるようにしてよい。さらに、前記定置許可判断部は、降下中の前記保持具または前記荷物が前記所定高さまで下降した場合に、前記保持具または前記荷物が前記所定位置に定置可能と判断したときに、前記保持具または前記荷物を予め定めた速度で降下させ、前記所定位置に定置できないと判断したときに、前記荷役装置による前記保持具または前記荷物の下降を減速または停止するようにできる。なお、荷物は、コンテナであってよい。 The relative position calculation unit and the shake calculation unit may obtain the relative position and the state of the shake when the holding tool or the load is lowered to a predetermined height above the predetermined position. The position prediction calculation unit obtains a change in the horizontal position as an angle between a predetermined part at the lower end of the holder or the load and a reference point at the predetermined position with respect to the detection unit of the three-dimensional measurement apparatus. You may do it. Further, when the holding permission determining unit determines that the holding tool or the load can be fixed at the predetermined position when the holding tool or the load being lowered is lowered to the predetermined height, Alternatively, when the load is lowered at a predetermined speed and it is determined that the load cannot be placed at the predetermined position, the lowering of the holding tool or the load by the cargo handling device can be decelerated or stopped. The luggage may be a container.
上記のようになっている本発明は、荷役装置の保持具または保持具に保持させた荷物の振れの状態を求め、荷物を下降させる間における保持具または荷物の振れによる位置の変化を予測する。したがって、荷役装置のワイヤによって吊った保持具または荷物が残留振れや風などで振れている場合であっても、定置させるタイミングを誤ることなく定置操作をすることができ、保持具または荷物を所定の荷降ろし位置に正確に降ろして定置することができる。しかも、定置許可判断部が定置操作をしてよいか否かを判断してオペレータに告知するため、熟練した技術を必要とせずに保持具または荷物を所定の位置に定置することができる。また、一度の定置操作によって保持具または荷物を正確に定置でき、やり直しの手間をなくすことができるために迅速な荷役作業を行なうことができる。さらに、荷役装置のオペレータが最も神経を必要とする定置操作のタイミングを容易に知ることができるため、オペレータの負担を大幅に軽減することができる。また、荷役装置の駆動部を制御して自動的に荷役作業を行なうのでないため、安価なシステムを構築することができる。 The present invention as described above obtains the state of swing of the load held by the holding device of the cargo handling device or the load holding device, and predicts a change in position due to the swing of the holding device or the load while the load is lowered. . Therefore, even when the holding tool or baggage suspended by the wire of the cargo handling device is swung due to residual shake or wind, it is possible to perform the placement operation without improper timing to place the holder or the baggage. It is possible to accurately unload and place at the unloading position. In addition, since the stationary permission determining unit determines whether or not to perform the stationary operation and notifies the operator, it is possible to place the holding tool or the baggage at a predetermined position without requiring a skilled technique. In addition, the holding tool or the load can be accurately placed by a single placement operation, and the trouble of redoing can be eliminated, so that a quick cargo handling operation can be performed. Furthermore, since the operator of the cargo handling device can easily know the timing of the stationary operation that requires the most nerve, the burden on the operator can be greatly reduced. In addition, since the cargo handling operation is not automatically performed by controlling the drive unit of the cargo handling device, an inexpensive system can be constructed.
保持具または荷物が予め定めた所定の高さまで下降したときに、保持具または荷物と所定位置との相対位置、保持具または荷物の振れの状態を求めるようにすると、不要な演算をする必要がなく、制御も簡素にすることができる。また、振れによる水平方向の位置の変化を、三次元計測装置の検出部に対する保持具または荷物の下端の所定部と所定位置の基準点との張る角として求めるようにすると、ワイヤの巻き下げ量などを考慮する必要がなく、巻き下げによる水平方向の位置の変化を容易に求めることができる。 When the holder or baggage is lowered to a predetermined height, the relative position between the holder or baggage and the predetermined position and the state of the swing of the holder or baggage need to be calculated. In addition, the control can be simplified. Further, when the change in the horizontal position due to the shake is obtained as an angle between the predetermined portion of the lower end of the holding tool or the load with respect to the detection unit of the three-dimensional measuring device and the reference point of the predetermined position, the wire unwinding amount Therefore, it is possible to easily obtain the change in the horizontal position due to the lowering.
さらに、降下中の保持具または荷物が所定高さまで下降した場合に、保持具または荷物が所定位置に定置可能と判断したときに、保持具または荷物を予め定めた速度で下降させると、下降速度の相違による着荷位置のばらつきを防ぐことができ、保持具または荷物を所定位置に正確に降ろすことができる。また、降下中の保持具または荷物が所定高さまで下降した場合に、所定位置に定置できないと判断したときに、荷役装置による保持具または荷物の下降を減速または停止するようにすると、振れを考慮した定置操作のタイミングを取ることができるとともに、保持具または荷物が定置させる位置からずれて着荷されることによる、定置操作のやり直しを防ぐことができる。 Further, when the holding tool or luggage being lowered is lowered to a predetermined height, and it is determined that the holding tool or luggage can be placed at a predetermined position, the descent speed is reduced when the holding tool or luggage is lowered at a predetermined speed. The variation in the arrival position due to the difference in the position can be prevented, and the holder or the load can be accurately lowered to a predetermined position. In addition, if the holding tool or baggage being lowered is lowered to a predetermined height and it is determined that it cannot be placed in a predetermined position, if the holding device or the baggage descending by the cargo handling device is decelerated or stopped, the swing will be considered. In addition to taking the timing of the stationary operation, it is possible to prevent the stationary operation from being re-executed due to the holder or the baggage being deviated from the stationary position.
本発明に係る荷役支援方法および荷役支援システムの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。なお、前記背景技術において説明した部分に対応する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図1は、本発明の実施の形態に係る荷役支援システムの要部のブロック図である。図1において、荷役支援システム50は、4つの三次元計測装置52(52a〜52d)、吊り荷監視ユニット54、巻き下げレバーユニット56、巻きモータ制御ユニット58、巻きモータ60を有している。三次元計測装置52は、三次元レーザレーダや高速カメラなどの視覚センサからなっていて、後述するように、ワイヤ28に支持させたスプレッダ26またはコンテナ24と、これらを定置させる所定位置との相対距離などを求めることができるようになっている。各三次元計測装置52は、図3に示したように、検出部(画像データ取得部)53(53a〜53d)が平面視矩形状のスプレッダ26の四隅に下向きに取り付けてある。スプレッダ26は、荷役装置の一部をなす保持具であって、コンテナ24を保持できるようになっている。そして、三次元計測装置52は、スプレッダ26の下部、スプレッダ26が保持したコンテナ24b、コンテナ24bを積み重ねるコンテナ24aの三次元情報を得られるようになっている。すなわち、三次元計測装置52の検出部53は、図6および図7に破線55として示したように、スプレッダ26の下部およびコンテナ24の下部が視野に入るように取り付けてある。
Preferred embodiments of a cargo handling support method and a cargo handling support system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, about the part corresponding to the part demonstrated in the said background art, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 1 is a block diagram of a main part of a cargo handling support system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the cargo
吊り荷監視ユニット54は、モード選択・入力部62、荷降ろし判定部64、告知部となる表示部66とを有している。モード選択・入力部62は、図示しないスイッチなどにより荷役支援システム50の起動、停止を行なえるとともに、コンテナクレーン10のオペレータが、吊り荷監視ユニット54による荷役支援モードを自動にするか、オペレータの判断を必要とする半自動にするかを選択して入力できるようになっている。モード選択部・入力部62を介して入力されたモード選択信号は、荷降ろし判定部64に出力される。また、モード選択・入力部62は、スプレッダ26にコンテナ24を保持させてあるか否かの情報、コンテナ24のサイズなども入力できるようになっている。
The suspended
荷降ろし判定部64は、詳細を後述するように、例えば図3に示したコンテナ24bをコンテナ24aの上に定置(着荷)させる操作をしてよいか否かを判断し、定置操作の許可信号を表示部66に出力する。表示部66は、告知部を構成していて、コンテナクレーン10の運転室20内に設けてあり、オペレータに荷降ろし判定部64の判断内容を画面に表示してブザー音などとともに告知する。また、荷降ろし判定部64は、自動支援モードを選択された場合に、スプレッダ26に保持させたコンテナ24bをコンテナ24aの上に定置できないと判断したときに、ワイヤ28を巻き上げまたは巻き下げる巻きモータ60の駆動を停止したりする。
As will be described in detail later, the unloading
荷降ろし判定部64は、スイッチ部70を介して巻きモータ制御ユニット58に接続されるようになっている。スイッチ部70は、モード選択・入力部62によって切替え制御される。すなわち、スイッチ部70は、モード選択・入力部62により自動支援モードが選択されるとオンされ、吊り荷監視ユニット54の荷降ろし判定部64を巻きモータ制御ユニット58に接続する。半自動が選択された場合、スイッチ部70はオフされ、吊り荷監視ユニット54から巻きモータ制御ユニット58に信号が入力しないようにしてある。
The unloading
巻き下げレバーユニット56は、巻き下げレバー72とレバー操作量出力部74とから構成してある。巻き下げレバー72は、コンテナクレーン10の運転室20に設けられ、コンテナクレーン10のワイヤ28を巻き下げてスプレッダ26を下降させるもので、操作信号がレバー操作量出力部74と吊り荷監視ユニット54の荷降ろし判定部64とに入力するようになっている。レバー操作量出力部74は、巻き下げレバー72の操作量に応じた大きさの信号を出力し、巻きモータ制御ユニット58に入力する。
The lowering
巻きモータ制御ユニット58は、巻きモータ制御部76とモータ駆動回路78とから構成してある。巻きモータ制御部76は、巻き下げレバーユニット56のレバー操作量出力部74と、吊り荷監視ユニット54の荷降ろし判定部64との出力信号が入力し、入力した信号の大きさに応じてインバータからなるモータ駆動回路78を介して巻きモータ60の回転数を制御し、ワイヤ28の巻き下げ速度の制御、巻き下げの停止を行なう。
The winding
荷降ろし判定部64は、図2に示したように、支援開始判断部80、相対位置演算部82、振れ演算部84、位置予測演算部86、定置許可判断部88、定置実行部90とから構成してある。支援開始判断部80、相対位置演算部82には、各三次元計測装置52a〜52dの出力信号が入力するようになっている。支援開始判断部80は、三次元計測装置52の出力信号に基づいて、ワイヤ28が支持しているスプレッダ26またはコンテナ24が下降し、これらの下端とこれらを定置させる所定位置との距離が、予め設定した距離以下になると支援開始信号を相対位置演算部82に出力するようになっている。支援開始判断部80が演算開始信号を出力する距離は、例えばスプレッダ26またはコンテナ24を定置(着荷)させる所定位置の上方20cm〜5mであって、任意に設定することができるようになっている。
The unloading
相対位置演算部82は、各三次元計測装置52の出力信号に基づいて、スプレッダ26またはコンテナ24の下端と所定位置との相対位置(距離、水平方向位置など)を演算し、振れ演算部84と位置予測演算部86とに出力する。振れ演算部84は、相対位置演算部82の出力信号に基づいて、ワイヤ28が支持しているスプレッダ26またはコンテナ24の振れの振幅、周期、振れ方向などの振れの状態を演算して求め、演算結果を位置予測演算部86に送出する。
The relative
位置予測判断部86は、相対位置演算部82と振れ演算部84との出力信号に基づいて、スプレッダ26またはコンテナ24の振れの状態を考慮して、相対位置演算部82と振れ演算部84とが演算結果を出力した位置(高さ)から、スプレッダ26またはコンテナ24を所定の下降速度で着荷させたときの、定置させる目標位置に対する水平方向の位置を求めて定置許可判断部88に出力する。定置許可判断部88は、位置予測演算部86の演算結果88に基づいて、半自動支援モードの場合に、定置操作の許可信号を表示部66に出力してオペレータに告知する。また定置許可判断部88は、自動支援モードの場合に、表示部66に定置操作の実行中または定置操作可能を表示部66に表示するとともに、定置実行部90に実行指令を出力する。定置実行部90は、定置許可判断部88から指令信号が入力すると、巻きモータ60を所定の回転速度で駆動する信号を巻きモータ制御ユニット58に送出する。
Based on the output signals from the relative
このようになっている実施形態の荷役支援システム10の作用は、次のとおりである。なお、この作用の説明においては、図3に示すように、スプレッダ26に保持させたコンテナ24bを他のコンテナ24aの上に定置する場合を中心に説明する。そして、この実施形態においては、図3に示してあるように、コンテナ24bが積み重ねられるコンテナ24aを基準とした三次元直交座標が設定され、コンテナ24aの高さ方向がZ軸、コンテナ24aの高さ方向(Z軸)と直交した1つの辺94がX軸、X軸とZ軸とに直交した辺がY軸となっている。
The operation of the cargo
図3に示したように、スプレッダ26を介してコンテナクレーン10のワイヤ28に保持させたコンテナ24aを、例えばコンテナ船18に積み込んであるコンテナ24aの上に着荷する場合、オペレータは、トロリ22を運転室20とともにコンテナ船18の上方に移動させる。さらに、オペレータは、コンテナクレーン10を岸壁12に沿って移動させるとともに、トロリ22をガーダ16に沿って走行させ、目視によってトロリ22を、コンテナ24bを積み重ねるコンテナ24a上方に移動させる。その後、オペレータは、図1に示した巻き下げレバーユニット56の巻き下げレバー72を操作し、ワイヤ28を巻き下げ、巻き上げする巻きモータ60をオンする。このとき、オペレータが図1に示した吊り荷監視ユニット54のモード選択・入力部62により自動支援モードが選択された場合、スイッチ部70がオンされて荷降ろし判定部64が巻きモータ制御ユニット58の巻きモータ制御部76に接続され、図4に示したフローチャートに従って荷役支援が行なわれる。
As shown in FIG. 3, when the container 24 a held by the
まず、上記したように、オペレータが巻き下げレバーユニット56の巻き下げレバー72が操作(オン)すると(ステップ4ステップ100)、オン信号がレバー操作量出力部74と吊り荷監視ユニット54の荷降ろし判定部64とに入力する。レバー操作量出力部74は、巻き下げレバー72の操作量に応じた大きさの信号を巻きモータ制御ユニット58の巻きモータ制御部76に出力する。巻きモータ制御部76は、レバー操作量出力部74の出力信号の大きさに応じてインバータからなるモータ駆動回路78の出力を制御し、巻きモータ60をオンして巻き下げレバー72の操作量に応じた回転速度で巻きモータ60を駆動する(図4ステップ102)。これにより、ワイヤ28が巻き下げられ、ワイヤ28に支持されたコンテナ24bがスプレッダ26と一体に下降する。
First, as described above, when the operator operates (turns on) the lowering
吊り荷監視ユニット54の荷降ろし判定部64は、巻き下げレバー72から操作信号が入力すると、図2に示した支援開始判断部80が各三次元計測装置52の出力信号を読み込み(ステップ104)、コンテナ24bの下端が支援領域まで下降したか否かを判断する(ステップ106)。すなわち、支援開始判断部80は、例えば図3に示した検出部53bに対応した三次元計測装置52bが出力する検出部53の位置Oとコンテナ24bの下端Bまでの距離zBと、位置Oとコンテナ24aのスタッキングコーン92の内側上端Cまでの距離zCと差(距離)Δzを求める。
When the unloading
支援開始判断部80がステップ106において、コンテナ24bの下端が支援領域(例えば、Δz=5m)まで下降していないと判断した場合、ステップ102に戻り、巻きモータ60の駆動が続行されてワイヤ28が巻き下げられる。そして、支援開始判断部80は、コンテナ24bが下降して、Δzが予め与えられている設定値以下になると、支援領域に入ったとして相対位置演算部82に支援開始信号を入力する。これにより、相対位置演算部82は、図4のステップ108に示したように、コンテナ24aに対するコンテナ24bの相対位置を演算し、振れ演算部84と位置予測演算部86に入力する。
When the support start determination unit 80 determines in
相対位置演算部82は、コンテナ24aに対するコンテナ24bの相対位置である水平方向の位置ずれ情報を次のようにして求める。例えば、図3に示した三次元計測装置52bの出力信号による場合、コンテナ24bの下端部の所定部である角部をB、コンテナ24aのスタッキングコーン92の外側上端をD、スタッキングコーン92の内側上端をCとした場合に、角部Bと上端Dとが検出部53Bに対して張る角BODをθBD、角部Bと上端Cとが検出部53Bに対して張る角CODをθCDとすると、
そして、相対位置演算部82は、三次元計測装置52bの出力信号に基づいて、X方向とY方向とのずれ量(ずれ角)Δθおよび高さΔzを求める。相対位置演算部82は、各三次元計測装置52a〜52dのそれぞれの出力信号に基づいて、X方向とY方向との水平方向のずれ角Δθ、および相対高さΔzを求める。すなわち、相対位置演算部82は、時々刻々Δθ1、Δz1、Δθ2、Δz2、………、Δθ8、Δz8の16個の状態量を求めるとともに、Δzi(i=1,2,………8)の平均値ΔzAVを演算する。そして、相対位置演算部82は、上記のようにして求めたずれ角Δθi(i=1,2,………8)を振れ演算部84に出力する。なお、各検出部53は、図5に検出部53bを例に示したように、下側のコンテナ24aの隣接する2辺の一部を視野97内となるように取り付けてある。
Then, the relative
振れ演算部84は、相対位置演算部82が出力したずれ角Δθiに基づいて、コンテナ24bの振れの状態、すなわちずれ角Δθiに基づく角速度(dΔθi/dt)とコンテナ24bの振れ方向とを求める。振れ演算部84は、求めたずれ角の角速度(dΔθi/dt)と振れの方向とを位置予測演算部86に出力する(ステップ110)。
Based on the shift angle Δθ i output from the relative
また、位置予測演算部86には、相対位置演算部82から相対高さ(コンテナ24aとコンテナ24bとの距離)Δzi(i=1,2,………8)とが入力する。位置予測演算部86は、入力した相対高さΔziに基づいて、ワイヤ28の巻き下げによるコンテナ24bの下降速度(dΔzi/dt)を求めるとともに、この下降速度の平均値を演算する。さらに、位置予測演算部86は、コンテナ24bがこのまま下降した場合に、t秒後におけるコンテナ24aに対するコンテナ24bの水平方向のずれ量(ずれ角)Δθfを演算する(ステップ112)。位置予測演算部86は、求めたコンテナ24aとコンテナ24bとのt秒後の予測相対位置Δθfを定置許可判断部88に入力する。
Further, the relative height (distance between the container 24a and the
定置許可判断部88は、相対位置演算部82から入力する相対高さΔziの平均値ΔzAVが入力し、この平均値ΔzAVを基準値zrと比較してコンテナ24bが定置実行高さまで下降したか否かを判断する(ステップ114)。すなわち、定置許可判断部88は、
定置許可判断部88は、ステップ114においてコンテナ24bが定置操作を行なってもよい高さまで下降すると、ステップ116に示したように、定置条件が成立するか否かを判断する。すなわち、定置許可判断部88は、位置予測演算部86が求めたΔθfを予め与えられている基準値θrと比較し、次の数式4を判断する。
なお、基準値θrは、振れているコンテナ24bを高さzrから所定の速度で降下させた場合に、コンテナ24bを定置させる所定の位置に対して予め設定してある許容誤差(例えば、5cm)以内に着荷できる水平方向のずれ量(ずれ角度)である。
Note that the reference value θ r is an allowable error (for example, set in advance with respect to a predetermined position where the
定置許可判断部88は、数式4が満足されると、表示部66に定置操作可能または定置操作実行中を示す表示をするとともに、定置実行部90に定置実行指令信号を出力する。定置実行部90は、スイッチ部70を介して所定の速度でワイヤ28を巻き下げる信号を巻きモータ制御部76に出力する。巻きモータ制御部76は、レバー操作量出力部74からの信号より荷降ろし判定部64からの信号を優先するようになっている。そして、巻きモータ制御部76は、荷降ろし判定部64の定置実行部90から信号が入力すると、操作量出力部74からの入力信号に基づいて巻き下げレバー72が操作されているか否かを判断する(ステップ118)。巻きモータ制御部76は、巻き下げレバー72がオペレータによって操作されている場合、巻き下げレバー72の操作量と無関係に巻きモータ60の回転速度を予め定めた高速回転するように制御し、ワイヤ28を急速に巻き下げてコンテナ24bをコンテナ24aの上に着荷させる(ステップ120)。ただし、巻きモータ制御部76は、ステップ118において巻き下げレバー72が操作されていないと判断した場合、ステップ122に示したように、巻きモータ60の駆動を停止する。
When Expression 4 is satisfied, the stationary
なお、定置許可判断部88は、コンテナ24bが定置操作を実行してもよい高さまで下降したにもかかわらず、振れのタイミングが合わずに数式4を満足しない場合(ステップ116)、ステップ124に示したように、定置実行部90に巻きモータ60を減速させ、または停止させる信号を出力させる。その後、ステップ108に戻ってステップ108ないしステップ116の処理を繰り返す。そして、定置許可判断部88は、コンテナ24bの振れのタイミングが合い、ステップ116において数式4が満足されると、定置実行部90に定置実行指令信号を出力する。
If the
なお、定置許可判断部88は、コンテナ24bがコンテナ24aの上に定置されると、定置実行部90に巻きモータ停止信号を出力させるとともに、定置が終了した旨を表示部66に表示する。また、吊り荷監視ユニット54の荷降ろし判定部64は、トロリ22のコンテナ24aに対する位置がずれている場合、トロリ22の位置修正量を出力するように構成してもよい。
When the
このように、実施形態の荷役支援システム50においては、オペレータがモード選択・入力部62により自動支援モードを選択すると、オペレータが巻き下げレバー72を単に操作しているだけで、吊り荷監視ユニット54の荷降ろし判定部64が定置可能か否かを判断し、自動的にコンテナ24bを定置するようになっているため、オペレータの熟練した技術を必要とせずにコンテナ24bをコンテナ24aの上に容易に定置させることができ、オペレータの負担を大幅に軽減することができる。また、コンテナ24bの振れの状態に基づいて、定置させたときの位置を予測して定置動作を行なうため、一度の操作でコンテナ24bを定置することができ、コンテナ24の荷役作業を迅速に行なうことができる。しかも、コンテナクレーン10の駆動部を自動制御するわけではないので、複雑な制御を必要とせず、システムを安価に構成することができる。
As described above, in the cargo
なお、モード選択・入力部62により半自動モードが選択された場合、図1に示したスイッチ部70はオフされる。オペレータが巻き下げレバー72を操作すると、コンテナ24bが所定の高さまで下降すると、荷降ろし判定部64の支援開始判断部80が支援動作開始信号を出力する。また、相対位置演算部82がコンテナ24aとコンテナ24bとの相対位置を求め、振れ演算部84がコンテナ24bの振れの状態を求める。さらに、位置予測演算部86が前記と同様にt秒後のコンテナ24aとコンテナ24bとの相対位置を予測し、定置許可判断部88に入力する。
When the semi-automatic mode is selected by the mode selection /
定置許可判断部88は、前記と同様に、相対位置演算部82と位置予測演算部86との出力信号に基づいて、定置条件が満たされているか否かを判断し、定置条件が満たされたときに、表示部66に定置操作可能の旨を表示し、ブザーなどによって告知する。しかし、定置許可判断部88は、半自動支援モードが選択されている場合、定置条件が満たされた場合であっても、表示部66にその旨を表示するだけであって、定置実行部90に実行指令信号を出力しない。そして、オペレータは、表示部66に表示された内容、ブザーなどの告知によって巻き下げレバー72を介してコンテナ24bを急速下降させ、コンテナ24aの上に定置(着荷)させる。
As described above, the stationary
このように、実施形態の荷役支援システム50においては、半自動支援モードにおいても、定置操作をするか否かの最終判断をオペレータがすることを除いて、前記と同様に荷降ろし判定部64が定置操作のタイミングをオペレータに告知するようになっており、自動支援モードとほぼ同様の効果を得ることができる。
As described above, in the cargo
なお、前記実施形態においては、スプレッダ26に保持させたコンテナ24bをコンテナ24aの上に定置させる場合について説明したが、図6に示したように、スプレッダ26をコンテナ24の上に定置させる場合にも適用することができる。すなわち、上記と同様に、スプレッダ26の下端とコンテナ24の上端との相対位置、スプレッダ26の振れの状態を求めることにより、スプレッダ26とコンテナ24との位置合わせをしてスプレッダ26をコンテナ24の上に降ろすことができる。
In the above embodiment, the case where the
図7は、スプレッダ26に保持させたコンテナ24をシャーシ32に定置する例を示したものである。図7に示したように、シャーシ32には、両側にガイド96が設けてあり、これらのガイド96の内側にコンテナ24を定置させるようになっている。コンテナ24をシャーシ32に定置する場合、次のようにして行なう。
FIG. 7 shows an example in which the
まず、コンテナ24を定置するための目標点(基準点)の位置を求める演算処理を行なう。例えば図8に示したように、表示部22の画面の中央を原点Oに取り、画面上の左右方向をX軸、画面の上下方向をY軸、これらに直交した上下方向をZ軸に設定する。そして、図9のステップ130に示したように、三次元計測装置の出力信号に基づいて距離画面の各点の三次元位置(x,y,z)を求める。さらに、ステップ132に示したように、シャーシ32に2つの稜線98、99を抽出する。さらに、稜線98、99の交点C´を求めたのち、目標点(基準点)となるシャーシ32の隅部に設けた鉤型ガイド96の内側角部の上端C(x0、y0、z0)の位置を計算する(ステップ134)。その後上端Cの位置(座標)を求める演算が終了したかを判断し(ステップ136)、Cの座標が求まるまでステップ130からステップ136の処理を繰り返す。Cの座標が求められたら、目標点の位置を求める処理を終了し、次のコンテナ24の下端の角部Q(x,y,z)の位置を求める。その後、前記したように、C´とQとの相対位置、コンテナ24の振れの状態を演算し、コンテナ24をガイド96の内側に着荷させる。
First, calculation processing for obtaining the position of a target point (reference point) for placing the
10、28、60………荷役装置(コンテナクレーン、ワイヤ、巻きモータ)、20………運転室、22………トロリ、24………荷物(コンテナ)、24a、32………所定位置(コンテナ、シャーシ)、26………保持具(スプレッダ)、50………荷役支援システム、52a〜52d………三次元計測装置、53、53a、53b………検出部、54………吊り荷監視ユニット、56………巻き下げレバーユニット、58………巻きモータ制御ユニット、64………荷降ろし判定部、82………相対位置演算部、84………振れ演算部、86………位置予測演算部、88………定置許可判断部。
10, 28, 60 ......... Handling device (container crane, wire, winding motor), 20 ......... operating room, 22 ......... trolley, 24 ......... luggage (container), 24a, 32 ......... predetermined position (Container, chassis), 26... Holder (spreader), 50... Cargo handling support system, 52 a to 52 d, ... three-dimensional measuring device, 53, 53 a, 53 b,. Suspended
Claims (6)
前記保持具または前記荷物が前記所定位置の上方の所定高さまで下降したときに、前記保持具または前記荷物と前記所定位置との相対位置と、前記保持具または前記荷物の振れの状態を求め、
前記保持具または前記荷物を前記所定高さから前記所定位置まで下降させる間の、前記振れに基づく前記保持具または前記荷物の水平方向位置の変化を予測し、
前記予測した位置の変化に基づいて、前記荷役装置のオペレータに定置操作の許可を与える、
ことを特徴とする荷役支援方法。 A cargo handling support method for placing a holding device of a cargo handling device supported via a wire or a load held by the holder in a predetermined position,
When the holding tool or the baggage is lowered to a predetermined height above the predetermined position, the relative position between the holding tool or the baggage and the predetermined position, and the state of deflection of the holding tool or the baggage are obtained,
Predicting a change in the horizontal position of the holder or the load based on the deflection while lowering the holder or the load from the predetermined height to the predetermined position;
Based on the predicted change in position, the operator of the cargo handling device is given permission for stationary operation,
A cargo handling support method characterized by that.
前記荷役装置に設けられて、前記保持具または前記保持具に保持させた荷物と、前記保持具または前記荷物を定置する所定位置との三次元情報を求める三次元計測装置と、
前記三次元計測装置の出力信号に基づいて、前記保持具または前記荷物と前記所定位置との相対位置を求める相対位置演算部と、
前記三次元計測装置の出力信号に基づいて、前記保持具または前記荷物の振れの状態を求める振れ演算部と、
前記振れ演算部の求めた前記保持具または前記荷物の振れの状態に基づいて、前記保持具または前記荷物を前記所定位置に下降させる間に、前記振れに基づいて前記保持具または前記荷物の水平方向位置の変化を求める位置予測演算部と、
前記相対位置演算部が求めた前記相対位置と、前記位置予測演算部の求めた位置の変化とに基づいて、前記保持具または前記荷物の定置操作の許可信号を出力する定置許可判断部と、
前記荷役装置に設けられ、前記定置許可判断部の判断結果を前記荷役装置のオペレータに告知する告知部と、
を有することを特徴とする荷役支援システム。 A cargo handling device having a holder supported via a wire;
A three-dimensional measuring device that is provided in the cargo handling device and obtains three-dimensional information of the holding tool or a load held by the holding tool and a predetermined position where the holding tool or the load is placed;
Based on the output signal of the three-dimensional measuring device, a relative position calculation unit for obtaining a relative position between the holder or the load and the predetermined position;
Based on an output signal of the three-dimensional measuring device, a shake calculation unit for obtaining a shake state of the holder or the luggage,
Based on the shake state of the holding tool or the baggage obtained by the shake calculating unit, the holding tool or the baggage is horizontally moved based on the shake while the holding tool or the baggage is lowered to the predetermined position. A position prediction calculation unit for obtaining a change in direction position;
Based on the relative position obtained by the relative position computation unit and the change in position obtained by the position prediction computation unit, a stationary permission determination unit that outputs a permission signal for a stationary operation of the holder or the luggage;
Provided in the cargo handling device, a notification unit for notifying the operator of the cargo handling device of the determination result of the stationary permission determination unit;
A cargo handling support system characterized by comprising:
前記相対位置演算部と前記振れ演算部とは、前記保持具または前記荷物が前記所定位置の上方の所定高さまで下降したときに、前記相対位置と前記振れの状態とを求めることを特徴とする荷役支援システム。 In the cargo handling support system according to claim 2,
The relative position calculation unit and the shake calculation unit obtain the relative position and the state of the shake when the holding tool or the load is lowered to a predetermined height above the predetermined position. Cargo handling support system.
前記位置予測演算部は、前記水平方向の位置の変化を前記三次元計測装置の検出部に対する前記保持具または前記荷物の下端の所定部と前記所定位置の基準点との張る角として求めることを特徴とする荷役支援システム。 In the cargo handling support system according to claim 2 or 3,
The position prediction calculation unit obtains a change in the horizontal position as an angle between a predetermined part at the lower end of the holder or the load and a reference point of the predetermined position with respect to the detection unit of the three-dimensional measurement apparatus. A cargo handling support system.
前記定置許可判断部は、降下中の前記保持具または前記荷物が前記所定高さまで下降した場合に、前記保持具または前記荷物が前記所定位置に定置可能と判断したときに、前記保持具または前記荷物を予め定めた速度で下降させ、前記所定位置に定置できないと判断したときに、前記荷役装置による前記保持具または前記荷物の下降を減速または停止することを特徴とする荷役支援システム。 In the cargo handling support system according to claim 3 or 4,
When the holder or the load being lowered is lowered to the predetermined height, the fixing permission determining unit determines that the holder or the load can be fixed at the predetermined position. A cargo handling support system characterized by decelerating or stopping the descent of the holding tool or the cargo by the cargo handling device when it is judged that the cargo is lowered at a predetermined speed and cannot be placed at the predetermined position.
前記荷物は、コンテナであることを特徴とする荷役支援システム。 In the cargo handling support system according to any one of claims 2 to 5,
The cargo handling support system, wherein the cargo is a container.
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