JP2008116346A - クレーンの吊り荷用フックブロック自動追尾装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吊り荷用フックブロック９がワイヤロープ８を中心に回転しても常にテレビカメラで捕捉することができるターゲットマーク２２を用いる自動追尾装置１３を提供する。
【解決手段】 クレーンの吊り荷用フックブロック９に取り付けられ、ターゲットマーク２２が描かれたターゲットマーク描画部分２１を備えたターゲットマーク構造体１１と、前記ターゲットマーク２２をテレビカメラで撮像し、前記ターゲットマーク２２を自動追尾する機能を有する自動追尾装置本体１３と、からなるクレーンの吊り荷用フックブロック自動追尾装置１において、前記ターゲットマーク構造体１１は、そのターゲットマーク描画部分２１が多角柱形状又は多角錐形状であって、その各面に1個のターゲットマーク２２がそれぞれ描かれ、吊下げられた前記吊り荷用フックブロック９に対して前記ターゲットマーク構造体１１が同一の鉛直軸上に位置するよう取り付けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、クレーンの吊り荷用フックブロックにターゲットマークを取り付け、当該ターゲットマークを自動追尾する吊り荷用フックブロック自動追尾装置に関する。

従来から、対象物体の位置及び姿勢を計測する方法として、対象物体に設けたターゲットマークをテレビカメラを用いて撮像し、その撮像データを画像処理して対象物体の位置及び姿勢を求める手法が知られている。（例えば、特許文献１参照。）。

そして、さらに当該手法をクレーンの吊り荷用フックブロック自動追尾装置に適用することが考えられた。すなわち、吊り荷用フックブロックにターゲットマークを取り付け、そのターゲットマークをテレビカメラを用いて撮像し、その画像データを画像処理したのち記憶した形状データと対比し同一と認識した場合は前記ターゲットマークを自動追尾する吊り荷用フックブロック自動追尾装置が考えられる。
特許第３２４２１０８号公報

ところが、一般的にターゲットマークは対象物の平らな面に１個だけ描かれる場合が多く、そのターゲットマークが描かれた面がテレビカメラの方に向かっていれば問題ないが、クレーンの吊り荷用フックブロックはワイヤロープで吊下げられるものなので吊り荷用フックブロックの回転によりターゲットマークが描かれた面が回転してしまいテレビカメラで捕捉できなくなるという問題があった。

そこで、本発明は、吊り荷用フックブロックがワイヤロープを中心に回転しても常にテレビカメラで捕捉することができるターゲットマークを用いる自動追尾装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、クレーンの吊り荷用フックブロックに取り付けられ、ターゲットマークが描かれたターゲットマーク描画部分を備えたターゲットマーク構造体と、前記ターゲットマークをテレビカメラで撮像し、その画像データを画像処理したのち記憶しているターゲットマーク形状データと対比し、同一と認識した場合は前記ターゲットマークを自動追尾する機能を有する自動追尾装置本体と、からなるクレーンの吊り荷用フックブロック自動追尾装置を対象とする。そして、前記ターゲットマーク構造体は、そのターゲットマーク描画部分が多角柱形状又は多角錐形状であって、その各面に1個のターゲットマークがそれぞれ描かれ、吊下げられた前記吊り荷用フックブロックに対して前記ターゲットマーク構造体が同一の鉛直軸上に位置するよう取り付けられたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の構成において前記ターゲットマーク構造体は、そのターゲットマーク描画部分の各面に反射板がそれぞれ配置されており、前記自動追尾装置本体から照射されたレーザービームを当該反射板が反射し、反射した当該レーザービームを前記自動追尾装置本体が受け取り前記自動追尾装置本体と反射板との間の距離を計測するものであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の構成において前記ターゲットマーク構造体は、吊り荷用フックブロックのフックに係止可能であって前記ターゲットマーク描画部分の上方に配置された吊り環と、当該吊り環と吊り荷重伝達可能に構成され前記ターゲットマーク描画部分の下方に配置された吊り荷用フックと、を備えたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の構成において前記ターゲットマーク構造体は、そのターゲットマーク描画部分が正三角柱形状又は正三角錐形状であることを特徴とする。

請求項１の発明は、前記ターゲットマーク構造体は、ターゲットマーク描画部分が多角柱形状であって、その各面に1個のターゲットマークがそれぞれ描かれているので、必ず１個以上のターゲットマークが前記自動追尾装置本体の方向を向くようになる。そのため、吊り荷用フックブロックがワイヤロープ回りに回転してしまった場合であっても、自動追尾装置本体がターゲットマークを見失うことが無くなり安定してターゲットマークを捕捉することができる。さらに、吊下げられた前記吊り荷用フックブロックに対して前記ターゲットマーク構造体が同一の鉛直軸上に位置するよう取り付けられているので、前記自動追尾装置が捕捉したターゲットマークの位置から吊り荷用フックブロック中心位置を正確に算出することができる。

請求項２の発明は、前記ターゲットマーク描画部分の各面に反射板がそれぞれ配置されているので、前記自動追尾装置本体からレーザービームを照射することにより吊り荷用フックブロックがワイヤロープ回りに回転してしまった場合であっても、必ず１個以上の反射板がレーザービームを自動追尾装置本体に向かって反射するので自動追尾装置本体と反射板との間の距離を安定して計測することができる。さらに、請求項１の発明の効果とあいまって、吊り荷用フックがワイヤロープ回りに回転してしまった場合であっても、安定して自動追尾装置が吊り荷用フックブロックを自動追尾しながら吊り荷用フックブロックとの間の距離を計測することができる。

請求項３の発明は、前記ターゲットマーク描画部分の上方に吊り荷用フックブロックのフックに係止可能な吊り環を備えたので、従来の吊り荷用フックブロックのフックに本願発明のターゲットマーク構造体を容易に吊下げることができる。さらに、当該吊り環と吊り荷重伝達可能に連結され前記ターゲットマーク描画部分の下方に配置された吊り荷用フックを備えているので、本願発明のターゲットマーク構造体の吊り荷用フックを使用して吊り荷を吊り上げるクレーン作業を行うことができる。すなわち、クレーン作業を行いながら自動追尾装置が吊り荷を自動追尾しつつ吊り荷との間の距離を計測することができる。

請求項４の発明は、多角柱のうち一番面の数の少ない正三角柱形状をターゲットマーク描画部分の形状としたので、ターゲットマーク構造体の製作が容易であり描くべきターゲットマークの数も最小とできる。

図１に、本発明の実施の形態に係る吊り荷用フックブロック自動追尾装置１を使用している移動式クレーン２を示す。移動式クレーン２はアウトリガ３を張出し接地した下部走行体４に旋回台５を旋回自在に搭載している。伸縮ブーム７はその基端部が当該旋回台５に起伏自在に枢着され、起伏シリンダ６により斜め上方に向け起仰されている。また、伸縮ブーム７は内蔵された伸縮機構により伸長されている。図示しないウインチが旋回台５の後部に配置されており、当該ウインチから繰出されたワイヤロープ８がブーム先端部７ｂと吊下げられた吊り荷用フックブロック９との間に掛け回されている。２０は旋回台５に搭載された運転室であって、下部走行体４と上部の旋回台５及び伸縮ブーム７等のクレーン装置の操作装置が配置されている。

１１は吊り荷用フックブロック９のフック１０に吊下げられた実施の形態に係るターゲットマーク構造体である。ターゲットマーク構造体１１にはさらに吊り荷１２が吊下げられている。１３は自動追尾装置本体であって、追跡・計測部１４と制御・表示部１５とから構成されている。追跡・計測部１４と制御・表示部１５とは信号伝達用ケーブル１６で連絡されている。追跡・計測部１４は三脚部１７を備えており、当該三脚部１７を広げて移動式クレーン２が接地された近くの地面上に配置されている。追跡・計側部１４は旋回部１９を備えており、当該旋回部１９は前記三脚部１７に対して地面に垂直な軸回りに旋回駆動可能となっている。さらに、追跡・計測部１４は追跡・計側部本体１８を備えており、当該追跡・計側部本体１８は前記旋回部１９に対して地面に平行な軸回りに回転駆動可能となっている。

前記追跡・計測部本体１８は２つの窓を備えており、一方の窓にはテレビカメラが配置されている。当該テレビカメラは、前記ターゲットマーク構造体１１に描かれたターゲットマークを撮像し、その画像データは前記制御・表示部１５に送られる。制御・表示部１５はその画像データを画像処理したのち記憶しているターゲットマーク形状データと対比し、同一と認識した場合は、前記追跡・計側部１４に対し追跡指令信号を送る。追跡指令信号を受取った追跡・計側部１４では、追跡・計測部本体１８のテレビカメラがターゲットマークを追跡するよう、前記三脚部１７に対して追跡・計測部本体１８が旋回・回転駆動される。

前記追跡・計側部本体１８のもう一方の窓には、レーザービーム照射部とレーザービーム受容部が配置されている。前記制御・表示部１５からのレーザービーム照射指令信号により、レーザービーム照射部はターゲットマーク構造体１１に向けてレーザービームを照射する。当該レーザービームはターゲットマーク構造体１１の反射板で反射され、反射したレーザービームはレーザービーム受容部で受容される。制御・表示部１５ではレーザービームが追跡・計側部１４とターゲットマーク構造体との往復に要した時間を計測し、その時間から追跡・計側部１４との間の距離を演算しその表示部に表示する。

前記追跡・計側部本体１８の２つの窓とターゲットマーク構造体１１とを結んだ破線３０は、上述したテレビカメラの視線又はレーザービームの経路を模式的に表したものである。自動追尾装置本体１３がターゲットマーク構造体１１を自動追尾しているときは、上記破線３０で表したテレビカメラの視線又はレーザービームが両者を結んでいることになる。

なお、上記実施の形態では、自動追尾装置１３を移動式クレーン２とは別の場所に配置したので、移動式クレーン２に対する吊り荷用フックブロック９の位置を求めるためには、別に自動追尾装置１３と移動式クレーン２との位置関係を計測する必要がある。その計測には、移動式クレーン２の適所にターゲットマークと反射板を接地して、上述した自動追尾装置１３を用いて移動式クレーン２との位置関係を計測してもよい。そして、自動追尾装置１３でターゲットマーク構造体１１を自動追尾し、その位置を連続的に計測する際に、すでに得られた自動追尾装置１３と移動式クレーン２との位置関係を用いて、移動式クレーン２を基準とした吊り荷用フック９の位置（例えばクレーン作業半径）を求めることができる。

図２は図１に示したターゲットマーク構造体１１を含んだその周囲の詳細図である。２１はターゲットマーク２２が三角柱形状の各面に描かれたターゲットマーク描画部分である。本実施の形態でのターゲットマーク２２は、円とその内部に円の内周に接するバツ印が組み合わされた図形で構成されている。より具体的には、ターゲットマーク描画部分２１は適度の強度を有する板材（例えば樹脂製の板）３枚の辺同士を接合して３角柱を構成している。そして、各板材の表面のほぼ全面にはレーザービームの反射板が貼られている。レーザービームの反射板としては、入射角が反射板に垂直でなくても入射角の方向にレーザービームを反射する性質を持つよう施されたものが使用されている。

レーザービームの反射板の上にはターゲットマーク２２が描かれている。ターゲットマーク全体の大きさとしては、予定された最も離れた位置であっても自動追尾装置本体１３のテレビカメラで捉えたターゲットマークを画像処理して認識可能な寸法が決定される。なお、ターゲットマーク２２は、そのターゲットマーク形状となるよう切り抜かれた薄い板を貼り付けるようにしてもよい。その際、その薄い板の表面にはテレビカメラが捕らえ易い色を有するよう材質が選択され、または塗料が選定され塗装が施される。

２５は吊り荷用フックブロック９のフック１０に係止可能な吊り環であって、前記ターゲットマーク描画部分２１の上方に配置されている。また、２６は吊り荷用フックであって、前記ターゲットマーク描画部分２１の下方に配置されている。吊り環２５と吊り荷用フック２６とは中心部材２４によって強固に連結されて構成されており、吊り荷用フックに玉掛け用ワイヤ２７を用いて吊り下げられた吊荷１２の荷重が吊り荷用フック９のフック１０に伝達される。２３は前記ターゲットマーク描画部分２１の三角柱の３つの辺と中心部材２４を連絡する連絡部材である。

図２に示すように、ターゲットマーク描画部分２１が吊り荷用フックブロック９に対して同一の鉛直軸上に位置するように取り付けられている。したがって、ターゲットマーク描画部分２１を自動追尾又は距離計測することにより、フックブロック９又は吊り荷１２を追尾又は距離計測することができる。

図３は上述したターゲットマーク描画部分２１の効果を説明する図である。（ａ）〜（ｃ）図は、ターゲットマーク描画部分２１を上方から見た図であって、３０はテレビカメラの視線である。（ａ）図ではターゲットマーク描画部分２１の撮影面２８がカメラ視線３０に対して直角となっている。カメラ視線３０とターゲットマーク描画部分２１との間に描かれた図は、その時実際にテレビカメラが捉えたターゲットマーク２２の画面形状である。（ａ）図では、カメラ視線３０がターゲットマーク２２に正対しているので、テレビカメラはターゲットマーク２２をその通りの形状に捉えることとなる。

（ｂ）図は、（ａ）図の状態からターゲットマーク描画部分２１が時計回りに３０度回転したときの状態を示している。この時、前記撮影面２８はカメラ視線３０に対して３０度傾斜するため、ターゲットマーク２２の画面形状３２はやや変形したものとなる。すなわち、外周は楕円となり、バツ印は２本の線の交わる角度が直角でなくなる。

（ｃ）図は、（ｂ）図の状態からさらにターゲットマーク描画部分２１が時計回りに３０度回転したときの状態を示している。この時、前記撮影面２８のみならず撮影面２９もテレビカメラは撮影するようになり、２つのターゲットマーク２２を捉えるようになる。そして、撮影面２８及び２９はカメラ視線３０に対して６０度傾斜するため、ターゲットマーク２２の画面形状３３はより変形したものとなる。すなわち、画面形状３３は長辺と短辺の比が1対２の楕円となる。また、バツ印も図（ｃ）に示した形状となる。

以上のように、ターゲットマーク描画部分２１がワイヤロープ８を中心として回転しても、テレビカメラは必ずターゲットマークを捉えることができる。そのため、自動追尾装置本体１３がターゲットマーク２２を見失うことが無くなり安定してターゲットマーク２２を追尾することができる。また、テレビカメラが捉えたターゲットマーク２２の画面形状は変化するが、制御・表示部１５が変化する範囲で複数のターゲットマーク形状データを記憶しておくことにより、対比により同一との認識が可能である。さらに、２個のターゲットマーク２２が認識された場合にもどちらかのターゲットマークを選択するよう予め制御プログラムを設定しておくことにより対応が可能である。

上述した実施の形態では、ターゲットマーク構造体１１のターゲットマーク描画部分２１が正三角柱形状である場合を説明したが、正三角錐形状としても同様の作用・効果を得られる。また、四角柱以上の多角柱形状又は四角錐以上の多角錐形状を採用しても、同様の作用・効果を得ることが可能である。

吊り荷用フックブロック自動追尾装置１を使用している移動式クレーン２を示した図である。 図１に示したターゲットマーク構造体１１を含んだその周囲の詳細図である。 図３はターゲットマーク描画部分２１の効果を説明する図である。

符号の説明

１：自動追尾装置
２：移動式クレーン
９：吊り荷用フックブロック
１０：フック
１１：ターゲットマーク構造体
１３：自動追尾装置本体
２１：ターゲットマーク描画部分
２２：ターゲットマーク
２５：吊り環
２６：吊り荷用フック

Claims (4)

1. クレーンの吊り荷用フックブロックに取り付けられ、ターゲットマークが描かれたターゲットマーク描画部分を備えたターゲットマーク構造体と、
   前記ターゲットマークをテレビカメラで撮像し、その画像データを画像処理したのち記憶しているターゲットマーク形状データと対比し、同一と認識した場合は前記ターゲットマークを自動追尾する機能を有する自動追尾装置本体と、からなるクレーンの吊り荷用フックブロック自動追尾装置において、
   前記ターゲットマーク構造体は、そのターゲットマーク描画部分が多角柱形状又は多角錐形状であって、その各面に1個のターゲットマークがそれぞれ描かれ、吊下げられた前記吊り荷用フックブロックに対して前記ターゲットマーク構造体が同一の鉛直軸上に位置するよう取り付けられたことを特徴とするクレーンの吊り荷用フックブロック自動追尾装置。
2. 前記ターゲットマーク構造体は、そのターゲットマーク描画部分の各面に反射板がそれぞれ配置されており、前記自動追尾装置本体から照射されたレーザービームを当該反射板が反射し、反射した当該レーザービームを前記自動追尾装置本体が受け取り前記自動追尾装置本体と反射板との間の距離を計測するものであることを特徴とする請求項１に記載のクレーンの吊り荷用フックブロック自動追尾装置。
3. 前記ターゲットマーク構造体は、吊り荷用フックブロックのフックに係止可能であって前記ターゲットマーク描画部分の上方に配置された吊り環と、当該吊り環と吊り荷重伝達可能に連結され前記ターゲットマーク描画部分の下方に配置された吊り荷用フックと、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のクレーンの吊り荷用フックブロック自動追尾装置。
4. 前記ターゲットマーク構造体は、そのターゲットマーク描画部分が正三角柱形状又は正三角錐形状であることを特徴とする請求項１乃至３に記載のクレーンの吊り荷用フックブロック自動追尾装置。

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