JP2007511441A - 揺れ制御のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

積み荷搬送システム（２００、６００）における揺れの測定及び制御のためのシステム、方法及びコンピュータプログラムコードが提供され、これらのシステム、方法及びコンピュータプログラムコードはクレーンからつり下げられた積み荷のようなつり下げられた積み荷（１０８）の揺れを測定及び制御するためにマイクロ・エレクトロ・メカニカルシステム（ＭＥＭＳ）デバイス（２０２、２０４、３０２、３０４、６０２）を使用することを含む。

Description

関連出願とのクロスリファレンス
本出願は、35 U.S.C.§119(e)の下で２００３年１１月１４日にRecktenwald et al.の名で提出されたU.S.Provisional Patent Application Serial No.60/520518, entitled "Use of MEMS-based Devices in Anti-Sway Control of Load in Cranes"に対して優先権を主張し、その内容はあらゆる目的のためにその全体性において参照によりここに取り込まれている。

背景
本開示は概して積み荷の移動、とりわけ積み荷搬送システムにおける揺れの測定及び制御に関する。

揚陸クレーン、タワークレーン、マリーンベースドクレーン（marine-based crane）、レール式ガントリークレーン（Rail-Mounted Gantry Crane ＲＭＧＣ）及びブームクレーン（boom crane）のような積み荷搬送システムはしばしば一つの位置から他の位置へと積み荷を移動するために使用される。これらの積み荷は大きくかつ重く、移動の間に揺れ又は振動しやすい。積み荷の揺れ（loads sway）は搬送効率を低下させ、ダメージ又は損傷のリスクを増大させる。

典型的な積み荷搬送システム１００の例は図１に示されている。システム１００は例えば１つ又は複数のトロリーロープ１０６によってトロリー（trolley）１０４からつり下げられた積み荷スプレッダ（load spreader）１０２を有する。例えば、積み荷１０８が矩形状のボックスコンテナである場合、トロリーロープ１０６はコンテナ１０８を運ぶ積み荷スプレッダ１０２の４つの上部の角の各々を支持する。

トロリー１０４はレール１１０に沿って移動し、このレール１１０はクレーンのレールでもよい。例えば、レール１１０は標準的な「Ｉ」ビーム又はスチール「Ｗ」セクション及び／又はタワークレーンのロードジブであってもよい。トロリー１０４は積み荷スプレッダ１０２及びこの積み荷スプレッダ１０２により運ばれる積み荷を上昇させる又は下降させるために使用される１つ又は複数のプーリ（pulley）１１２を有する。

積み荷１０８が一つの位置から他の位置に搬送される場合、積み荷１０８は揺れるかもしれない。図１に示されたシステム１００では、揺れ（sway）は、例えば静止状態の積み荷１０８の予期される位置からの積み荷１０８の偏差と定義されうる。揺れの大きさ及び／又は方向は変化しうるものであり、積み荷１０８がトロリー１０４の下で振動する場合には時などには頻繁に変化する。揺れは、以下に限定されるわけではないが、積み荷１０８の重量及び／又は構成、トロリーロープ１０６の長さ、トロリー１０４のスピード及び／又は動き及び／又は卓越風のような様々な気象条件又はマリーンベースドクレーンに影響を与える波の動きを含む様々なファクタによって規定されうる。

積み荷１０８の揺れは一般的に積み荷への衝突又はダメージを回避するために及び／又は積み荷搬送効率を高めるために監視及び／又は制御されなければならない。例えば、揺れはしばしばクレーンオペレータが容易に積み荷１０８を所望の位置に高い精度で（しばしばセンチメートルの尺度で）置くことができるように最小化される必要がある。不幸なことに、揺れを制御する現在の方法は、しばしば揺れを最小化し効率的に積み荷１０８を搬送する高い技能を持つオペレータを頼みとせざるおえない。

揺れ低減のための電子工学的なシステムは（図１に示されているように）大抵の場合トロリー１０４に取り付けられたカメラ１１４及び積み荷スプレッダ１０２に取り付けられたリフレクタ１１６から成る。カメラ１１４はリフレクタ１１６の位置を含むカメラ１１４の直下の画像を記録する。これらの画像は次いで積み荷の揺れを決定するために解釈される。ライト１１８がカメラ１１４の下のエリアを照明するために使用され、リフレクタ１１６の監視を助ける。リフレクタ１１６は可視性を妨げるかもしれない結露及び／又は他の気象に関連するエフェクトを低減するために加熱されることもありうる。

不幸なことに、このようなシステムはしばしばコスト高で非効率であり、高価なカメラ、複雑なリフレクタメカニズム、高強度のライト及び揺れを決定するための面倒な画像解釈（手動でか又はパワーのあるコンピュータプロセッサを使用するかのいずれか）を必要とする。さらに、このようなコスト高なコンポーネントはしばしば故障し、このようなシステムのメンテナンスコストを増大させることになってしまう。

よって、既存のテクノロジーにおいて見いだされるこれらの及び他の問題を扱う揺れ制御が必要である。

要旨
方法、システム及びコンピュータプログラムコードがそれゆえ積み荷搬送システムにおける揺れ制御のために提供される。

実施形態によれば、システム、方法及びコンピュータコードは、第１のオブジェクトに結合された第１のデバイスから第１のオブジェクトの加速度を表す第１の信号を受信し、第２のオブジェクトに結合された第２のデバイスから第２のオブジェクトの加速度を表す第２の信号を受信し、第２のオブジェクトは第１のオブジェクトからつり下げられており、少なくとも部分的に第１の及び第２の信号に基づいて、第１のオブジェクトに関する第２のオブジェクトの相対的な変位（relative displacement）を表す揺れを決定するように動作可能である。

実施形態によれば、システム、方法及びコンピュータコードは、第１のオブジェクトの第１のポイントと第２のオブジェクトの第２のポイントとの間に延在しているケーブルに結合されたデバイスから、ケーブルの変位の角度を表す信号を受信し、第２のオブジェクトは第１のオブジェクトからつり下げられており、さらに少なくとも部分的この信号に基づいて第１のオブジェクトに関する第２のオブジェクトの揺れを決定し、この揺れは第１のオブジェクトに関する第２のオブジェクトの相対的な変位を表すように動作可能である。

以下において明らかになる実施形態のこれらの及び他の利点及び特徴によって、実施形態は次の詳細な記述、追記された請求項及び添付された図面を参照することによってより明瞭に理解される。

図面の短い記述
図１は積み荷搬送のための従来技術のシステムのブロック線図であり、
図２は本発明の実施例による積み荷搬送のためのシステムのブロック線図であり、
図３は本発明の実施例によるシステムのブロック線図であり、
図４は図２のシステムの幾何学的構成のブロック線図であり、
図５は本発明の実施例による方法のフローチャートであり、
図６は本発明の実施例による積み荷搬送のためのシステムのブロック線図であり、
図７は本発明の実施例による方法のフローチャートであり、
図８は本発明の実施例によるシステムのブロック線図である。

特定の実施例の詳細な記述
ここで記述される実施例は「揺れ（sway）」に関連する。ここで使用されるように、用語「揺れ（sway）」は一般的に１つ又は複数のオブジェクトに関連する変位（displacement）,動き（movement）,距離（distance）、分離（separation）、配向（orientation）、アクション（action）及び／又は他の関係的及び／又は空間的特性に関連するだろう。例えば、揺れは１つのオブジェクトの別のオブジェクトに関する相対的な変位である。よって、用語「揺れ」は、一般的に、揺れに関する数、値、変数又は識別子及び／又はメトリックの結合に関連しうる。例えば、揺れは２つ以上のオブジェクト間の相対的な変位に関連する角度測定でありうる又は角度測定を含みうる。よって、揺れは１つ又は複数のオブジェクトの特性である又は１つ又は複数のオブジェクトの特性を含むものであると呼ばれる及び／又は識別されることもできる。言い換えれば、揺れはオブジェクトに関する速度、加速度、変位及び／又は特性の結合と呼ばれうる及び／又は関連しうる。

さらに、実施例は「マイクロ・エレクトロ・メカニカルシステム（ＭＥＭＳ）デバイス」又は「ＭＥＭＳデバイス」に関連する。ここで使用されるように、用語「ＭＥＭＳ」又は「ＭＥＭＳデバイス」は相互交換可能に使用され、一般的に単一デバイスに電子的又は機械的コンポーネントを統合するデバイスに関する。例えば、ＭＥＭＳデバイスは（速度センサのような）機械的センサと電子装置を共通のシリコン基板上に集積しているデバイスである。電子装置は、例えばセンサからの情報を処理し、加速度又は他のメトリックを計算する。ＭＥＭＳデバイスは一般的にマイクロ電子装置及びマイクロセンサを含む小さく集積されたデバイスである。ＭＥＭＳは、例えばマイクロファブリケーション及び／又はマイクロマシーニング技術を使用して製造されうる。

図２を参照すると、実施例による積み荷を搬送するためのシステム２００のブロック線図が説明のために記載されているが、記述される実施例の限定ではない。システムの異なるタイプ、レイアウト、大きさ及び／又は構成が実施例から逸脱すること無く使用されうる。

実施例では、システムコンポーネント１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２は構成及び／又は機能性において上記図１により記述されたシステムコンポーネントと類似している。実施例においては示されているよりも少ない又はより多いコンポーネントがシステム２００に含まれうる。実施例によれば、システム２００は積み荷スプレッダ１０２に取り付けられた、マウントされた及び／又はさもなければ関連付けられた慣性測定ユニット（Inertial Measurement Unit＝ＩＭＵ）デバイス２０２及びトロリー１０４に取り付けられた、マウントされた及び／又はさもなければ関連付けられたＩＭＵデバイス２０４を含む。ＩＭＵデバイス２０２、２０４は周知の又周知となるどんなタイプの慣性測定デバイスでもよい。ＩＭＵデバイスは例えば（i）１つ、２つ又は３つの加速度計、（ii）１つ、２つ又は３つのジャイロスコープ、（iii）（i）及び／又は（ii）の信号をデジタル化するためのアナログデジタルコンバータ、（iv）デジタル信号を処理するプロセッサ、（v）通信方法（これはワイヤレスでもよいしワイヤレスでなくてもよい）及び／又は（vi）バッテリのようなオプショナルな電源を含む。実施例では、ＩＭＵデバイス２０２、２０４はＭＥＭＳ加速度計のようなＭＥＭＳデバイスであるか又はＭＥＭＳデバイスを含む。

積み荷スプレッダ１０２のＩＭＵデバイス２０２は例えばこの積み荷スプレッダ１０２、積み荷１０８又は積み荷スプレッダ１０２と積み荷１０８との結合体の加速度を測定する。トロリー１０４のＩＭＵデバイス２０４はトロリー１０４、（クレーン及び／又はクレーンジブ又はブームも移動する場合に）レール１１０又はトロリー１０４とレール１１０との結合体の加速度を測定する。実施例によれば、加速度測定は１つ又は複数の特定の軸又はパスに関連して行われる。例えば、一方の又は両方の加速度はレール１１０により定められる軸に沿って測定される。実施例では、（３次元の）全加速度は一方の又は両方のＩＭＵデバイス２０２、２０４により測定されうる。

実施例では、一方の又は両方のＩＭＵデバイス２０２、２０４は、積み荷スプレッダ１０２、積み荷１０８、積み荷スプレッダ１０２と積み荷１０８との結合体、トロリー１０４、レール１１０及び／又はトロリー１０４とレール１１０の結合体に関連するヨー、ピッチ及び／又はロールのうちの少なくとも１つも測定する又は択一的に測定する及び／又はさもなければ決定することができる。後ほどさらに議論するように、ＩＭＵデバイス２０２、２０４の一方又は両方からの測定は積み荷１０８に関する揺れの量を決定するために使用されうる。

トロリーロープ１０６は周知の又は周知となるどんなタイプ又は構成のサスペンションデバイスでもよい。例えば、トロリーロープ１１０はロープ又はアルミニウム及び／又はスチールケーブルであるか又はロープ又はアルミニウム及び／又はスチールケーブルを含む。積み荷１０８は木枠、ボックス、トレーラ及び／又は他のあらゆるタイプのコンテナ又は搬送される他のオブジェクトのような周知の又は周知となるどんなタイプの積み荷でもよい。いくつかの構成では、ここに示されているよりも多くの又はより少ないプーリ１１２が存在しうる。いくつかの構成では、トロリー１０４及び／又はレール１１０が存在しなくてもよい。積み荷スプレッダ１０２も様々な代替的な構成を有しうる。

例えば、標準的なクローラー式（crawler-mounted）ブームクレーン（図示せず）が（積み荷スプレッダ１０２の目的と同じような目的に使用される）プーリのフックから積み荷１０８をつり下げてもよい。フック及びプーリは単一プーリ１１２に接続された１つ又は複数のロープ１０６からつり下げられうる。プーリ１１２は例えばクレーンブームの端部に取り付けられてもよい。このような構成の場合には、トロリー１０４又はレール１１０は積み荷１０８を搬送するために必要とされない（例えば、クレーン全体が積み荷１０８を搬送するために移動される）。

次に図３を見ると、実施例によるシステム３００のブロック線図が示されている。システム３００は、例えば、積み荷の揺れを測定及び／又は制御するために積み荷搬送システム２００とともに及び／又はこのシステム２００の部分として利用されうる。実施例では、システム３００は図３に示されているよりも少ない又はより多いコンポーネントを含みうる。

実施例によれば、システム３００は第１のデバイス３０２及び第２のデバイス３０４を含む。実施例においては、第１の及び第２のデバイス３０２、３０４のうちの一方又は両方はＭＥＭＳデバイスであるか又はＭＥＭＳデバイスを含む。第１の及び第２のデバイス３０２、３０４は例えばＩＭＵデバイス３０６、３０８を含みうる。実施例では、第１の及び第２のデバイス３０２、３０４及び／又はＩＭＵデバイス３０６、３０８のいずれかが図２において記述されたＩＭＵデバイス２０２、２０４と構成及び／又は機能において類似していてもよい。例えば第１の及び第２のデバイス３０２、３０４（及び／又はＩＭＵデバイス３０６、３０８）はＭＥＭＳ加速度計及び／又はＭＥＭＳジャイロスコープであるか又はＭＥＭＳ加速度計及び／又はＭＥＭＳジャイロスコープを含む。実施例では、第１のデバイス３０２は積み荷及び／又は積み荷スプレッダに関連付けられており、第２のデバイス３０４はクレーントロリーに関連付けられている。

第１の及び第２のデバイス３０２、３０４の一方又は両方は、実施例によれば、ＩＭＵデバイス３０６、３０８のようなセンサであるかＩＭＵデバイス３０６、３０８のようなセンサを含む及び／又はＩＭＵデバイス３０６、３０８のようなセンサと通信するか又はＩＭＵデバイス３０６、３０８のようなセンサを利用する。第１の及び第２のデバイス３０２、３０４はＩＭＵデバイス３０６、３０８に加えて又はＩＭＵデバイス３０６、３０８の代わりに他のセンサを含みうる。実施例では、ＩＭＵデバイス３０６、３０８（又は他のセンサ）はＭＥＭＳデバイスであるか又はＭＥＭＳデバイスを含むか又はＭＥＭＳデバイスの及び／又はＭＥＭＳデバイス内のコンポーネント、部分及び／又は電子装置でもありうる。

例えば、第１のデバイス３０２は（例えば積み荷スプレッダ１０２及び／又は積み荷１０８のような）積み荷スプレッダ及び／又は積み荷に関するＭＥＭＳデバイスである。同様に、第２のデバイス３０４は（トロリー１０４のような）トロリーに関するＭＥＭＳデバイスである。第１の及び第２のＭＥＭＳデバイスは、例えばＩＭＵデバイス３０６、３０８を使用してそれらの個々の関連オブジェクト（積み荷／積み荷スプレッダ及びトロリー）の加速度（及び／又はメトリック）を測定する。実施例では、第１のＭＥＭＳデバイス３０２は積み荷及び／又は積み荷スプレッダの加速度を表す信号を発生する。この信号は次いで第２のＭＥＭＳデバイス３０４に伝達される及び／又はさもなければ第２のＭＥＭＳデバイス３０４により受信される。例えば、この伝達は第１のＭＥＭＳデバイス３０２と第２のＭＥＭＳデバイス３０４との間の通信パス３１０を介して行われうる。

実施例では、システム３００は１つ又は複数のプロセッサ３１２、３１４を含みうる。プロセッサ３１２、３１４は、例えばデバイス３０２、３０４の一方又は両方の部分であるか、デバイス３０２、３０４の一方又は両方に取り付けられているか、デバイス３０２、３０４の一方又は両方と通信するか、及び／又はさもなければデバイス３０２、３０４の一方又は両方に関連付けられている。実施例では、プロセッサ３１４は（図３の点線ボックス３１４により示されているように）第２のＭＥＭＳデバイス３０４に関連付けられている。プロセッサ３１２、３１４は第２のＭＥＭＳデバイス３０４から分離されて通信してもよい。実施例によれば、第２のＭＥＭＳデバイス３０４（又はこれのコンポーネントＩＭＵデバイス３０８）は、例えば加速度測定値のような信号をプロセッサ３１２、３１４に伝達する。プロセッサ３１２、３１４も又は代替的に第１のＭＥＭＳデバイス３０４（又はこれのコンポーネントＩＭＵデバイス３０６）から加速度測定値のような信号及び／又は情報を、例えば通信パス３１０を介して受信することができる。これらの通信は周知の又は周知となるどんな形式のワイヤード通信又はワイヤレス通信を使用して実施されてもよい。

プロセッサ３１２、３１４は、実施例によれば、ＭＥＭＳデバイス３０２、３０４（及び／又は３０６、３０８）からの信号及び／又は加速度測定を利用して積み荷の揺れ又は積み荷と積み荷スプレッダとの結合体の揺れを計算するか又はさもなければ決定する。プロセッサ３１２、３１４は経験的データ及び／又はルックアップ及び／又はデータベーステーブルからのデータのような他の情報も揺れ決定において利用しうる。実施例では、次いで揺れが制御システム３１６に伝達、リレー及び／又はさもなければレポートされる。プロセッサ３１２、３１４は、例えば積み荷の揺れを表す揺れ信号を発生し、この信号を通信パス３１８を介して制御システム３１６に伝達する。制御システム３１６は次いでプロセッサ３１２、３１４により決定された揺れを制御及び／又は補償するために（トロリー１０４のような）トロリーの運動を調整することができる。

例えば、制御システム３１６は（レール及び／又はクレーンジブのような）軸に沿ってトロリーを動かすことができるモータ３２０を制御しうる。制御システム３１６は、実施例によれば、プロセッサ３１２、３１４から揺れ信号を受信し、例えば、モータ３２０を制御してつり下げられた積み荷の揺れを低減する。この調整プロセスは様々なインターバルで繰り返され、目的地までの積み荷の搬送の間に積み荷に関する揺れの量を低減する。実施例では、ＭＥＭＳデバイス３０２、３０４（及び／又は３０６、３０８）及びプロセッサ３１２、３１４は連続的に（又は実質的には連続的に、例えば毎秒１００回まで）測定及び／又は揺れ情報を更新する。実施例では、プロセッサ３１２、３１４は信号をＭＥＭＳデバイス３０２、３０４（及び／又は３０６、３０８）の一方又は両方に送信しうる。例えば、積み荷が目的地に到着した場合に、プロセッサ３１２、３１４はＩＭＵデバイス３０６にリセット及び／又は較正信号のような信号を送信しうる。

第２のＭＥＭＳデバイス３０４は、実施例によれば、電源３２２によって電力供給される。電源３２２は、例えば電力トランス、ジェネレータ及び／又はバッテリ又は他のパワーストレージデバイスのような周知の又は周知となるどんなタイプの電源でもよい。実施例では、第１のＭＥＭＳデバイス３０２は電源３２４によって給電されうる。電源３２４は例えば積み荷スプレッダに配置及び／又は取り付けられるバッテリ又は他のパワーストレージデバイスであるか又は積み荷スプレッダに配置及び／又は取り付けられるバッテリ又は他のパワーストレージデバイスを含みうる。実施例では、第１のＭＥＭＳデバイス３０２が例えばトロリーに配置された電源３２２によって給電されうる。言い換えれば、電源３２２は第１のＭＥＭＳデバイス３０２にトロリーと積み荷スプレッダとの間に延在している電力ケーブル（明示的には図３には示されていない）を介して電力を伝送しうる。実施例では、電力ケーブルは積み荷スプレッダに電力も供給する電力ケーブルであるか又は積み荷スプレッダに電力も供給する電力ケーブルを含む。電力ケーブルは例えば通信パス３１０でもあるか又は代替的に通信パス３１０であるか又は通信パス３１０を含みうる。

実施例では、システム３００はアナログデジタルコンバータ３２６、３２８及び／又はメモリデバイス３３０、３３２も含む又は代替的に含む。実施例では、例えば、ＩＭＵデバイス３０６、３０８はアナログ信号を発生する。１つ又は複数のアナログデジタルコンバータ３２６、３２８はアナログ信号をデジタル信号に変換するのに使用される。実施例によれば、アナログデジタルコンバータ３２６、３２８はデジタル信号を発生するために各ＩＭＵデバイス３０６、３０８に対して使用され、これらのデジタル信号は揺れを算定するために例えばプロセッサ３１２、３１４により比較的容易に使用される。実施例では、アナログデジタルコンバータ３２６、３２８の一方又は両方はそれぞれＭＥＭＳデバイス３０２、３０４の一方又は両方から分離されていてもよい。（図３に示されているように）他の実施例では、アナログデジタルコンバータ３２６、３２８はＭＥＭＳデバイス３０２、３０４のコンポーネントであるか又はＭＥＭＳデバイス３０２、３０４のコンポーネントを含みうる。

メモリデバイス３３０、３３２は、実施例によれば、加速度測定値のような信号及び／又は情報を格納する。例えば、メモリデバイス３３０、３３２はＩＭＵデバイス３０６、３０８及びアナログデジタルコンバータ３２６、３２８の両方又は一方により発生されたアナログ及びデジタル加速度測定信号の一方又は両方を格納しうる。メモリデバイス３３０、３３２は、揺れを算定することに使用するために経験的データ、公式、プログラムコード、ルックアップテーブル及び／又はデータベースのような他の情報も格納しうるか又は代替的に格納しうる。実施例では、メモリデバイス３３０、３３２はＭＥＭＳデバイス３０２、３０４（及び／又は３０６、３０８）及び／又はプロセッサ３１２、３１４の一方又は両方に取り付けられうる及び／又は結合されうる。メモリデバイス３３０、３３２は、磁気又は光ディスク及び／又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む、周知の又は周知となるどんなタイプの情報ストレージデバイスでもよい。

実施例では、デバイス３０２、３０４及び／又は制御システム３１６の間の通信は１つ又は複数の通信デバイス３３４、３３６により促進され、制御され及び／又はさもなければ管理されうる。通信デバイス３３４、３３６は、例えば通信インターフェースであるか又は通信インターフェースを含み、この通信インターフェースはＭＥＭＳデバイス３０２、３０４が様々な通信信号を受信及び／又は伝送することを可能にする。実施例では、通信デバイス３３４、３３６は、例えば、ＭＥＭＳデバイス３０２、３０４及び／又は制御システム３１６の間の加速度及び／又は制御データの伝送を促進するために通信パス３１０、３１８に結合されうる。実施例によれば、通信デバイス３３４、３３６の一方及び両方はネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）のようなネットワークインターフェースデバイスであるか又はネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）のようなネットワークインターフェースデバイスを含みうる。

図４を参照すると、システム２００と同様のつり下げられた積み荷の幾何学的構成のブロック線図が示されている。積み荷スプレッダ１０２により運搬される積み荷１０８が示されている。積み荷スプレッダ１０２はトロリーロープ１０６を介してトロリー１０４からつり下げられている。トロリーロープ１０６は長さ「Ｌ１」及び「Ｌ２」を有するように示されている。実施例では、長さＬ１とＬ２とは等しい。実施例によれば、積み荷スプレッダ１０２と積み荷１０８との結合体をつり下げる等しい長さの４つ（又はそれより多くの）トロリーロープ１０６が存在しうる。

３つの基準点も図４に示されている。第１の基準点は「μ」と記されている。ポイントμは、実施例によれば、トロリー１０４の中心点及び／又は重心及び／又は１つのプーリ（複数のプーリ）１１２の中心点でありうる。第２の基準点は「δ」と記されている。ポイントδは、実施例によれば、積み荷スプレッダ１０２の中心点及び／又は重心でありうる。第３の基準点は「γ」と記されている。実施例によれば、ポイントγは積み荷１０８又は積み荷１０８と積み荷スプレッダ１０２の結合体（つり下げられたオブジェクト全体）の重心でありうる。軸に沿ったトロリー１０４の動き及び／又は速度は変数「ｖ」によって表されている。様々な基準線は、実施例によれば、以下のように定義される：
λ_１ ポイントμから下方に伸びる垂直線
λ_２ ポイントγを通ってポイントμから延びる線
λ_３ ポイントμを通って延びる（λ_１に平行な）垂直線
λ_４ ポイントγを通ってポイントδから延びる線
λ_５ ポイントγを通って延びるλ_４に垂直な線
λ_６ ポイントδを通ってポイントμから延びる線
である。

線λ_１とλ_２との間に形成される角度は「ψ」と記されている。角度「ψ_２」は線λ_１とλ_６との交差によって形成されている。線λ_１とλ_４との間に形成される角度は「ε」と記されている。線λ_１とλ_３とは平行なので、「θ」と記されている線λ_３とλ_４との間に形成される角度は角度εに等しい。距離「Δｘ」は線λ_１とポイントγとの間の最短距離である。ここに記述された幾何学的構成の妥当性は当業者には明白であり、特にここに記述されたような実施例により利用される。

例えば、図５を参照すると、実施例による積み荷の揺れの算定のための方法５００のフローダイヤグラムが示されている。方法５００は、例えば図２及び／又は図３とともに記述されたシステム２００及び／又は３００（又は１つ又は複数のシステムコンポーネント）に関連付けられ及び／又はシステム２００及び／又は３００（又は１つ又は複数のシステムコンポーネント）により実施される。ここに記述されたフローダイヤグラムは必ずしもアクションに対する固定された順番を意味してはおらず、実施例は実行可能などんな順番ででも実施されうる。ここに記述される方法はハードウェア、（マイクロコードを含む）ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの結合によって実施されうることに注意してほしい。例えば、記憶媒体はマシンにより実行されるとここに記述された実施例によれば高いパフォーマンスをもたらす命令を記憶することができる。

（図５に示されているような）実施例では、方法５００は５０２で第１のオブジェクトの加速度を表す第１の信号を受信することによって始まる。例えば、ＭＥＭＳ及び／又は他の加速度測定デバイスが第１のオブジェクトに取り付けられている及び／又はさもなければ関連付けられており、第１のオブジェクトの加速度（及び／又は他のメトリック）を表す第１の信号を発生しうる。第１のオブジェクトは、例えばトロリー、ブームプーリ又はここでシステム２００とともに記述された他のクレーンコンポーネントである。実施例では、第２の信号が（例えばシステム３００のプロセッサ３１２、３１４のような）１つ又は複数のプロセッサによって受信されうる。

実施例では、方法５００は５０４で第２のオブジェクトの加速度を表す第２の信号を受信することによって継続する。実施例では、第２のオブジェクトは第１のオブジェクトからつり下げられている。例えば、ＭＥＭＳ及び／又は他の加速度測定デバイスがシステム２００に関して記述されたような積み荷スプレッダ（又は積み荷スプレッダと積み荷の結合体）に取り付けられている及び／又はさもなければ関連付けられている。積み荷スプレッダは例えばトロリー又はブームプーリのようなクレーン又はクレーンコンポーネントからつり下げられている。

実施例によれば、積み荷スプレッダに結合されたＭＥＭＳ加速時計は積み荷スプレッダ及び／又は積み荷と積み荷スプレッダとの結合体に関する加速度（及び／又は他のメトリック）を表す第２の信号を発生しうる。この信号は、例えば１つ又は複数のプロセッサによって受信されうる。実施例では、第２の信号は第１の信号を受信したのと同じプロセッサによって受信されうる。これらの信号は、実施例によれば、例えば別個のプロセッサ及び／又はマルチプルプロセッサ及び／又はコンピュータのような別個のデバイス及び／又はエンティティによって受信されうる。

方法５００は、５０６で第１のオブジェクトに関する第２のオブジェクトの揺れを算定することによって継続する。例えば、プロセッサは第１の及び／又は第２の信号を利用してトロリーに関する積み荷（及び／又は積み荷スプレッダ）の揺れを算定する。実施例では、経験的データ、テーブル及び／又は公式のような他の情報も積み荷の揺れを算定するために利用される。例証目的のために、揺れを算定するための典型的なプロセスが図４とともに記述された幾何学的構成を参照して以下に記述される。

例えば、プロセッサ及び／又は他のデバイスが第１の及び第２の信号両方を（例えば５０２及び５０４で）受信しうる。プロセッサは、それぞれ第１の及び第２のオブジェクトに関する加速度及び／又は他の情報を含みうるこれらの信号を使用して、２つのオブジェクトの速度及び／又は変位を計算する。実施例では、プロセッサはトロリーのポイントμの速度及び／又は変位を計算する。プロセッサは例えば積み荷のポイントγの速度及び／又は変位も計算する。（変位のような）２つのポイントμ及びγの特性が比較され、第１のオブジェクトに関する第２のオブジェクトの正味の動きを算定する。言い換えれば、例えば、クレーントロリーに対する積み荷の正味の動きが２つの個々のオブジェクトの加速度測定（及び最終的には変位）に基づいて算定されうる。

例えば、ポイントμの変位は時間に関するポイントμの速度の関数である。同様に、ポイントμの速度は時間に関するポイントμの加速度の関数である。実施例では、ポイントμの加速度がポイントμに関連付けられたＭＥＭＳデバイスによって測定され、記録され及び／又はさもなければ決定される。例えば軸に沿ったポイントμの変位は、こうして、時間に関するポイントμの加速度に基づいて算定される。ポイントγの変位も同様に時間に関するポイントγの加速度に基づいて算定される。

実施例によれば、ポイントγの正味の変位は図４に記載された距離Δｘによって表される。実施例では、正味の変位は別のやり方で定義されうる。さらに積み荷の揺れは、例えば２つのポイントμ及びγの変位の関数である。実施例では、積み荷の揺れはポイントμに関するポイントγの正味の変位の関数として定義されうる。揺れは、例えば距離Δｘと等しいものとしても定義されうる。当業者はいかに様々なメトリックが相互に関係し、いかにこのようなメトリック及び／又は他のメトリックが計算され及び／又はさもなければここに記述された方法を使用する積み荷の揺れの算定に利用されうるかを認識するだろう。

実施例では方法５００は他のプロセスを伴いうる及び／又は含みうる。例えば、プロセッサは積み荷の揺れを表す揺れ信号を発生する。この揺れ信号は、実施例によれば、（制御システム３１６のような）制御システムによって受信され、この制御システムは（トロリーが載っているレールにより定義される軸のような）軸に沿ったトロリーの動きに影響を与えることができる。例えば、制御システムはレールに沿ってトロリーを運動させることができるモータを含みうる。制御システムはモータのスピード及び／又は方向を制御し、積み荷の揺れを低減する。実施例によれば、制御システムはモータにより必要とされるアクションを指示する制御信号を発生する。実施例では、トロリーの動きは少なくとも部分的にはプロセッサから受信される揺れ信号に基づいて決定されうる。

積み荷の揺れが再び例えばＭＥＭＳデバイスから受信される新しい信号に基づいて検出される。この再検出は所定の時間インターバルで又は周知の又は周知となる及び／又は実行可能ななんらかのパターン及び／又はコンフィギュレーションにおいて行われうる。実施例では、加速度信号の再発生及び積み荷揺れの再検出は毎秒数回又は毎秒数百回も行われうる。制御システムによって結果的に行われるトロリー運動の制御は、こうして効果的に積み荷の揺れを低減しうる。

図６を参照すると、実施例による積み荷を搬送するためのシステム６００のブロック線図が示されている。実施例では、システムコンポーネント１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２は上述したシステムコンポーネントと構成及び／又は機能の点で同様である。実施例では、示されているよりも少ない又は多いコンポーネントがシステム６００に含まれうる。実施例によれば、システム６００はケーブル６０４に取り付けられたジャイロスコープ６０２を含む。ジャイロスコープ６０２は周知の又は利用可能などんなタイプのジャイロスコープ及び／又は他の角度測定デバイスでもよい。実施例では、ジャイロスコープ６０２はＭＥＭＳジャイロスコープのようなＭＥＭＳデバイスであるか又はＭＥＭＳデバイスを含む。ジャイロスコープ６０２は、例えばケーブル６０４の角度を測定する。例えば積み荷が静止状態の場合にケーブル６０４が垂直に延びている実施例では、ジャイロスコープ６０２は垂直からのケーブル６０４の偏差の角度を測定する。

ケーブル６０４は、実施例によれば、トロリー１０４の第１のポイントと積み荷スプレッダ１０２の第２のポイントとの間に延在している。このケーブル６０４は、例えば積み荷スプレッダ１０２に電力を供給する電力ケーブルであってもよい。実施例によれば、第１のポイントはポイントμであり及び／又は第２のポイントはポイントδである。例えば、ケーブルを２つのポイントμ及びδに結合することは計算を容易にするだろう。なぜなら、各ポイントは揺れ決定に使用される幾何学的な基準点だからである。ケーブルがポイントμとδとを接続している実施例では、ジャイロスコープ６０２により測定される角度は角度ψである。実施例では、角度ψ_２のような他の角度が、ケーブル６０４の配向に依存して、測定されうる。

ジャイロスコープ６０２からの角度測定は、実施例によれば、積み荷１０８の揺れを計算及び／又はさもなければ決定するために利用されうる。例えば、図７を参照すると、実施例によるシステム７００のブロック線図が示されている。システム７００は、例えば、積み荷の揺れを測定及び／又は制御するために積み荷搬送システム６００とともに及び／又は積み荷搬送システム６００の部分として利用されうる。実施例では、システム７００は図７に示されているよりも少ない又は多いコンポーネントを含みうる。

実施例によれば、システム７００はデバイス７０２を含む。実施例では、デバイス７０２はＭＥＭＳジャイロスコープのようなＭＥＭＳデバイスであるか又はＭＥＭＳデバイスを含む。図７に示されているように、ＭＥＭＳデバイス７０２はジャイロスコープ７０４（又は他のセンサ）、プロセッサ７０６、電源７０８、アナログデジタルコンバータ７１０及びメモリデバイス７１２を含む。実施例では、プロセッサ７０６、電源７０８、アナログデジタルコンバータ７１０及びメモリデバイス７１２は、システム３００とともに記述されたプロセッサ３１２、３１４、電源３２２、３２４、アナログデジタルコンバータ３２６、３２８及びメモリデバイス３３０、３３２と構成及び／又は機能の点で同じでよい。

実施例では、ジャイロスコープ７０４はＭＥＭＳデバイスであるか又はＭＥＭＳデバイスを含む。例えば、ジャイロスコープ７０４は、実施例によれば、角度を測定及び／又はさもなければ決定する。例えば、ＭＥＭＳジャイロスコープ７０４はケーブル６０４のようなケーブルに取り付けられ、角度ψを測定しうる。実施例によれば、測定値は信号を介してプロセッサ７０６に伝達される。プロセッサ７０６は次いで信号及び／又は測定値を利用して、例えば、つり下げられた（積み荷１０８のような）積み荷の揺れを算定する。実施例によれば、プロセッサ７０６は揺れ信号を発生し、この信号を制御システム７１４に伝達する。この制御システム７１４は、例えばシステム３００の制御システム３１６に類似している。制御システム７１４は１つ又は複数の軸又はパスに沿ったトロリーの運動を制御することができる。例えば、制御システム７１４はレール又はパスに沿ってトロリーを動かすためにモータ７１８を操作する及び／又はさもなければモータ７１８と通信することができる。実施例では、制御システム７１４は制御信号をモータ７１８に送信し、プロセッサ７０６により算定された揺れを制御及び／又は補正する。前述したように、このプロセスは、制御システム７１４がつり下げられた積み荷の揺れを低減、制御、補正及び／又はさもなければ管理するためにトロリーの運動を管理できる頻度で繰り返される。

電源７０８は周知の又は利用可能なやり方でジャイロスコープ７０４、プロセッサ７０６及び／又はアナログデジタルコンバータ７１０に電力を供給しうる。アナログデジタルコンバータ７１０はジャイロスコープ７０４から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するために使用される。実施例では、デジタル信号はプロセッサ７０６によって受信及び／又は利用される。メモリデバイス７１２は周知の又は周知となるどんなタイプの格納媒体でもよく、アナログ及び／又はデジタル信号、プロセッサ７０６により使用されるプログラムコード及び／又は積み荷の揺れの算定を促進するためのルックアップ又はデータベーステーブルを含む様々な形式の情報を格納しうる。

例えば、図８を参照すると、実施例によって積み荷の揺れを算定するための方法８００のフローダイヤグラムが示されている。方法８００は例えば図６及び／又は図７のいずれかとともに記述されたシステム６００及び／又は７００（又は１つ又は複数のシステムコンポーネント）に関連する及び／又はシステム６００及び／又は７００（又は１つ又は複数のシステムコンポーネント）によって実施される。

（図８に示されているような）実施例では、方法８００は、８０２で、第１のオブジェクトと第１のオブジェクトからつり下げられた第２のオブジェクトとの間に延びているケーブルの角度を表す信号を受信することによって始まる。例えば、システム６００とともに記述されているように、ケーブルはケーブル６０４であり、及び／又は、オブジェクトはそれぞれトロリー１０４及び積み荷スプレッダ１０２である。実施例では、ＭＥＭＳジャイロスコープ及び／又は他の角度測定デバイスがケーブルの角度を表す信号を発生する。この信号は、例えばプロセッサ７０６のようなプロセッサによって受信される。

実施例では、方法８００は８０４で第１のオブジェクトに関する第２のオブジェクトの揺れを決定することによって継続する。例えば、プロセッサ及び／又は他のデバイスは積み荷の揺れを計算するために信号及び／又は他の情報を利用しうる。例えば、ケーブルがポイントμとδとの間に取り付けられている実施例では、ＭＥＭＳジャイロスコープから受信される信号は角度ψに関連する。（例えば図４に示されているような）つり下げられた積み荷システムの幾何学的構成に基づいて、プロセッサは相対的な変位Δｘのような積み荷の揺れを計算しうる。実施例では、変位Δｘと（角度ψのような）測定された角度との間の関係は予め決定されており、プロセッサはルックアップ及び／又はデータベーステーブルにアクセスしてＭＥＭＳジャイロスコープから受信された（角度ψのような）角度測定値に基づいて適切な揺れ（Δｘ）を決定することができる。

実施例によれば、揺れを決定するプロセスはさらに積み荷の揺れを低減するためにトロリーの運動に影響を与える（制御システム７１４のような）制御システムに信号を送信することによって継続されうる。全プロセス（又はその部分）はインターバルをおいて、おそらく毎秒１００回又はそれ以上も繰り返されうる。制御システムの機能及び繰り返される揺れ算定及び／又は補正プロシージャは方法５００に関連して前述されており、同様にこの方法８００にも適用されうる。

本明細書で記述されたいくつかの実施例は説明の目的のためだけのものである。当業者はこの記述から他の実施形態が請求項によってのみ限定される修正及び変更によって実施されうることを認識するだろう。

積み荷搬送のための従来技術のシステムのブロック線図である。 本発明の実施例による積み荷搬送のためのシステムのブロック線図である。 本発明の実施例によるシステムのブロック線図である。 図２のシステムの幾何学的構成のブロック線図である。 本発明の実施例による方法のフローチャートである。 本発明の実施例による積み荷搬送のためのシステムのブロック線図である。 本発明の実施例による方法のフローチャートである。 本発明の実施例によるシステムのブロック線図である。

符号の説明

１００ 積み荷搬送システム
１０２ 積み荷スプレッダ
１０４ トロリー
１０６ トロリーロープ
１０８ 積み荷
１１０ レール
１１２ プーリ
１１４ カメラ
１１６ リフレクタ
１１８ ライト
２００ 積み荷搬送システム
２０２ 慣性測定ユニット（ＩＭＵ）デバイス
２０４ 慣性測定ユニット（ＩＭＵ）デバイス
３００ システム
３０２ 第１のデバイス
３０４ 第２のデバイス
３０６ 慣性測定ユニット（ＩＭＵ）デバイス
３０８ 慣性測定ユニット（ＩＭＵ）デバイス
３１０ 通信パス
３１２ プロセッサ
３１４ プロセッサ
３１６ 制御システム
３１８ 通信パス
３２０ モータ
３２２ 電源
３２４ 電源
３２６ アナログデジタルコンバータ
３２８ アナログデジタルコンバータ
３３０ メモリデバイス
３３２ メモリデバイス
３３４ 通信デバイス
３３６ 通信デバイス
５００ 方法
６００ 積み荷搬送システム
６０２ ジャイロスコープ
６０４ ケーブル
７００ システム
７０２ デバイス
７０４ ジャイロスコープ
７０６ プロセッサ
７０８ 電源
７１０ アナログデジタルコンバータ
７１２ メモリデバイス
７１４ 制御システム
７１６ 通信パス
７１８ モータ
８００ 方法
λ_１ ポイントμから下方に伸びる垂直線
λ_２ ポイントγを通ってポイントμから延びる線
λ_３ ポイントμを通って延びる（λ_１に平行な）垂直線
λ_４ ポイントγを通ってポイントδから延びる線
λ_５ ポイントγを通って延びるλ_４に垂直な線
λ_６ ポイントδを通ってポイントμから延びる線
Δｘ 線λ_１とポイントγとの間の最短距離
ψ 線λ_１とλ_２との間に形成される角度
ψ_２ 線λ_１とλ_６との交差によって形成される角度
ε 線λ_１とλ_４との間に形成される角度
θ 線λ_３とλ_４との間に形成される角度

Claims (12)

1. システムにおいて、該システムは以下のものを有する、すなわち、
   第２のオブジェクト（１０４）からつり下げられた第１のオブジェクト（１０８）の加速度を測定するために結合された第１のデバイス（２０２）を有し、該第１のデバイス（２０２）は第１のオブジェクト（１０４）の加速度を表す第１の信号を発生し、
   第２のオブジェクト（１０４）の加速度を測定するために結合された第２のデバイス（２０４）を有し、該第２のデバイス（２０４）は第２のオブジェクト（１０４）の加速度を表す第２の信号は発生し、
   第１の及び第２のデバイス（２０２、２０４）と通信するプロセッサ（３１２）を有し、該プロセッサ（３１２）は少なくとも部分的に第１及び第２の信号に基づいて第２のオブジェクト（１０４）に関する第１のオブジェクト（１０２）の揺れを決定するために動作可能であり、この揺れは第２のオブジェクト（１０４）に関する第１のオブジェクト（１０２）の相対的変位を表す、システム。
2. プロセッサ（３１２）は第２のオブジェクト（１０４）に関する第１のオブジェクト（１０２）の揺れを表す揺れ信号を発生する、請求項１記載のシステム。
3. さらに、揺れ信号を受信し、第２のオブジェクト（１０４）を軸（１１０）に沿って運動させる制御システム（３１６）を有し、該制御システム（３１６）は揺れ信号に対してすぐ応答する、請求項２記載のシステム。
4. 制御システム（３１６）は、第２のオブジェクト（１０４）を軸（１１０）に沿って運動させるために動作可能なモータ（３２０）を有し、さらに、揺れ信号を受信し揺れを補償するための制御信号を発生する制御プロセッサを有する、請求項３記載のシステム。
5. モータ（３２０）は、制御信号を受信し、揺れを補償するために第２のオブジェクト（１０４）を軸（１１０）に沿って運動させる、請求項４記載のシステム。
6. 第１の及び第２のデバイス（２０２、２０４）はマイクロ・エレクトロ・メカニカルシステム加速度計である、請求項１記載のシステム。
7. システムにおいて、該システムは以下のものを有する、すなわち、
   第２のオブジェクト（１０４）からつり下げられた第１のオブジェクト（１０２）を有し、
   第１のオブジェクト（１０２）における第１のポイントと第２のオブジェクト（１０４）における第２のポイントとを接続するケーブル（６０４）を有し、
   ケーブル（６０４）の変位の角度を測定するためにケーブル（６０４）に結合されたデバイス（６０２）を有し、該デバイス（６０２）はケーブル（６０４）の変位の角度を表す信号を発生し、
   デバイス（６０２）と通信するプロセッサ（７０６）を有し、該プロセッサ（７０６）は少なくとも部分的に信号に基づいて第２のオブジェクト（１０４）に関する第１のオブジェクト（１０２）の揺れを決定するために動作可能であり、揺れは第２のオブジェクト（１０４）に関する第１のオブジェクト（１０２）の相対的変位を表す、システム。
8. 変位の角度はケーブル（６０４）と第２のポイントから下方へ延びる垂直線との間に形成される角度である、請求項７記載のシステム。
9. プロセッサ（７０６）は第２のオブジェクト（１０４）に関する第１のオブジェクト（１０２）の揺れを表す揺れ信号を発生する、請求項７記載のシステム。
10. 揺れ信号を受信し、第２のオブジェクト（１０４）を軸（１１０）に沿って運動させる制御システム（７１４）を有し、該制御システム（７１４）は揺れ信号にすぐ応答する、請求項９記載のシステム。
11. 制御システム（７１４）は、第２のオブジェクト（１０４）を軸（１１０）に沿って運動させるために動作可能なモータ（７１８）を有し、さらに、揺れ信号を受信し揺れを補償するための制御信号を発生する制御プロセッサを有する、請求項１０記載のシステム。
12. デバイス（６０２）はマイクロ・エレクトロ・メカニカルシステムジャイロスコープである、請求項７記載のシステム。

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