JP2014085256A - Apparatus, method and program for detection of barycentric position - Google Patents
Apparatus, method and program for detection of barycentric position Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、重心位置検出装置、重心位置検出方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a gravity center position detection device, a gravity center position detection method, and a program.
コンテナの輸送中にコンテナ輸送車等がバランスを崩すことを防止するために、コンテナの高さ方向(上下方向)の重心位置を検出することが有用である。すなわち、コンテナの重心位置が高い場合は、重心位置が低い場合との比較においてバランスを崩し易い。そこで、コンテナの重心位置が高い場合、コンテナの積荷を並べ替えて重心位置を低くする、あるいは、コンテナ輸送車の運転手に注意を喚起するなどの対策を講じることが考えられる。 It is useful to detect the center of gravity position in the height direction (vertical direction) of the container in order to prevent the container transport vehicle or the like from losing balance during transport of the container. That is, when the gravity center position of the container is high, the balance is easily lost in comparison with the case where the gravity center position is low. Therefore, when the center of gravity of the container is high, it is conceivable to take measures such as rearranging the cargo of the container to lower the position of the center of gravity or alerting the driver of the container transport vehicle.
ここで、コンテナの重心位置の検出に関連して、特許文献1に記載のコンテナ重心位置検出装置では、放射線源と、放射線源との間にコンテナ進入スペースをあけて配置されるディテクタと、ディテクタの出力に基づいて演算処理を行う演算装置とを設ける。演算装置は、コンテナ進入スペースにコンテナが進入した状態での放射線源からディテクタに到達した放射線の強度分布を求めるとともに、放射線の強度分布に基づいて、コンテナの密度分布を算出し、この密度分布に基づいてコンテナの重心位置を特定する。
これにより、特許文献1に記載のコンテナ重心位置検出装置では、コンテナを開封することなしに、コンテナの重心位置を容易に特定することができる。特に、特許文献1に記載のコンテナ重心位置検出装置では、コンテナの高さ方向についても重心位置を特定することができる。
Here, in relation to the detection of the center of gravity position of the container, the container center of gravity position detection device described in Patent Document 1 includes a radiation source, a detector disposed with a container entry space between the radiation source, and a detector. And an arithmetic unit that performs arithmetic processing based on the output of the above. The arithmetic unit obtains the intensity distribution of the radiation that has reached the detector from the radiation source in a state where the container has entered the container entry space, and calculates the density distribution of the container based on the intensity distribution of the radiation. Based on this, the position of the center of gravity of the container is specified.
Thereby, in the container gravity center position detection apparatus of patent document 1, the gravity center position of a container can be specified easily, without opening a container. In particular, in the container center-of-gravity position detection device described in Patent Document 1, the center-of-gravity position can be specified also in the height direction of the container.
コンテナに積載されている荷物の種類によっては、比較的軽い荷物でも放射線透過量が比較的少ない場合や、比較的重い荷物でも放射線透過量が比較的多い場合がある。かかる場合、コンテナを通過した放射線の強度分布からコンテナの密度分布を算出した際に、得られた密度分布に誤差が含まれ得る。従って、当該密度分布から算出したコンテナの高さ方向の重心位置にも誤差が含まれ得る。比較的軽くて放射線透過量が比較的少ない荷物や、比較的重くて放射線透過量が比較的多い荷物がコンテナに積載されている場合にも、高さ方向の重心位置をより正確に求められることが好ましい。 Depending on the type of baggage loaded in the container, there may be a case where the amount of radiation transmitted is relatively small even for a relatively light baggage, and the amount of radiation transmitted is relatively large even for a relatively heavy baggage. In such a case, when the density distribution of the container is calculated from the intensity distribution of the radiation that has passed through the container, an error may be included in the obtained density distribution. Therefore, an error may be included in the center of gravity position in the height direction of the container calculated from the density distribution. The center of gravity in the height direction can be obtained more accurately even when a relatively light load with a relatively small amount of radiation transmission or a relatively heavy load with a relatively large amount of radiation transmission is loaded in the container. Is preferred.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、高さ方向の重心位置をより正確に求めることのできる重心位置検出装置、重心位置検出方法およびプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a center-of-gravity position detection device, a center-of-gravity position detection method, and a program that can more accurately determine the center-of-gravity position in the height direction. There is.
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による重心位置検出装置は、ロープにより吊るされた吊荷の重心位置を求める重心位置検出装置であって、前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、少なくとも2つの異なる前記状態について取得する実測値取得部と、少なくとも前記吊荷の重心位置を未知定数として含む前記吊荷の状態モデルと、前記実測値取得部が取得した実測値とに基づいて、前記吊荷の重心位置を算出する重心位置算出部と、を具備することを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a gravity center position detection device according to an aspect of the present invention is a gravity center position detection device that obtains the gravity center position of a suspended load that is suspended by a rope. A measured value acquisition unit for acquiring measured values of data indicating a state in which the load is suspended for at least two different states, and a state model of the suspended load including at least the gravity center position of the suspended load as an unknown constant; A center-of-gravity position calculation unit that calculates the center-of-gravity position of the suspended load based on the actual measurement value acquired by the actual measurement value acquisition unit.
また、本発明の他の一態様による重心位置検出装置は、上述の重心位置検出装置であって、前記実測値取得部は、前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、少なくとも前記吊荷が加速または減速または回転している時刻を含む時系列のデータにて取得し、前記重心位置算出部は、前記吊荷の状態モデルとして前記吊荷の運動モデルを用いることを特徴とする。 Further, the center-of-gravity position detection device according to another aspect of the present invention is the above-described center-of-gravity position detection device, wherein the actual measurement value acquisition unit calculates an actual measurement value of data indicating a state in which the suspended load is suspended, Acquired by time-series data including at least the time at which the suspended load is accelerated, decelerated, or rotated, and the gravity center position calculation unit uses a motion model of the suspended load as a state model of the suspended load. And
また、本発明の他の一態様による重心位置検出装置は、上述の重心位置検出装置であって、前記重心位置算出部は、前記吊荷の運動モデルに含まれる変数の初期値および未知定数の値を設定する数値設定部と、前記数値設定部が設定した値を前記運動モデルに適用して、前記実測値取得部が取得した前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値の測定時刻における、前記変数の値を求める変数値演算部と、前記変数値演算部が取得した前記変数の値を評価し、評価結果が所定の条件を満たす場合に、設定されている前記吊荷の重心位置を前記重心位置算出部の算出結果とする評価部とを具備し、前記数値設定部は、前記評価部の評価結果が前記所定の条件を満たさない場合に、前記吊荷の運動モデルに含まれる変数の初期値および未知定数の値を再設定することを特徴とする。 A center-of-gravity position detection device according to another aspect of the present invention is the above-described center-of-gravity position detection device, wherein the center-of-gravity position calculation unit includes initial values of variables and unknown constants included in the motion model of the suspended load. Applying the value set by the numerical value setting unit and the value set by the numerical value setting unit to the motion model, the actual measurement value of the data indicating the state where the suspended load acquired by the actual measurement value acquisition unit is suspended The variable value calculation unit for obtaining the value of the variable at the measurement time, and the value of the variable acquired by the variable value calculation unit is evaluated, and the suspended load that is set when the evaluation result satisfies a predetermined condition An evaluation unit that uses the center of gravity position as a calculation result of the center of gravity position calculation unit, and the numerical value setting unit, when the evaluation result of the evaluation unit does not satisfy the predetermined condition, Initial values of variables included in Characterized by resetting the value of the constant.
また、本発明の他の一態様による重心位置検出装置は、上述の重心位置検出装置であって、前記実測値取得部は、前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値に、前記吊荷を吊るす力の実測値を含んで取得し、前記評価部は、前記変数値演算部が取得した前記変数の値から得られる前記吊荷を吊るす力の計算値と、前記実測値取得部が取得した前記吊荷を吊るす力の実測値とに基づいて、前記変数値演算部が取得した前記変数の値を評価することを特徴とする。 Moreover, the center-of-gravity position detection device according to another aspect of the present invention is the above-described center-of-gravity position detection device, wherein the actual measurement value acquisition unit uses an actual measurement value of data indicating a state where the suspended load is suspended, Obtained by including an actual measurement value of the force to suspend the suspended load, the evaluation unit obtains the calculated value of the force to suspend the suspended load obtained from the value of the variable acquired by the variable value calculation unit, and the actual measurement value acquisition The value of the variable acquired by the variable value calculation unit is evaluated based on the actual value of the force that suspends the suspended load acquired by the unit.
また、本発明の他の一態様による重心位置検出装置は、上述の重心位置検出装置であって、前記実測値取得部は、前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、前記吊荷の加速度と角加速度とを無視し得る状態において取得し、前記重心位置算出部は、前記吊荷の状態モデルとして前記吊荷の静的モデルを用いることを特徴とする。 Further, the center-of-gravity position detection device according to another aspect of the present invention is the above-described center-of-gravity position detection device, wherein the actual measurement value acquisition unit calculates an actual measurement value of data indicating a state in which the suspended load is suspended, The acceleration and angular acceleration of the suspended load are acquired in a negligible state, and the gravity center position calculation unit uses a static model of the suspended load as a state model of the suspended load.
また、本発明の他の一態様による重心位置検出装置は、上述の重心位置検出装置であって、前記実測値取得部は、前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値に、前記吊荷の回転量の実測値と、前記吊荷の位置の実測値とを含んで取得し、前記重心位置算出部は、前記吊荷の回転量と、前記吊荷の位置と、前記吊荷の重心位置とを示す変数を含む前記吊荷の状態モデルと、前記実測値取得部が取得した実測値とに基づいて、前記吊荷の重心位置を算出することを特徴とする。 Moreover, the center-of-gravity position detection device according to another aspect of the present invention is the above-described center-of-gravity position detection device, wherein the actual measurement value acquisition unit uses an actual measurement value of data indicating a state where the suspended load is suspended, The measured value of the amount of rotation of the suspended load and the measured value of the position of the suspended load are acquired, and the gravity center position calculation unit is configured to obtain the amount of rotation of the suspended load, the position of the suspended load, and the suspended load. The center of gravity position of the suspended load is calculated based on the state model of the suspended load including a variable indicating the center of gravity position of the load and the actual measurement value acquired by the actual measurement value acquisition unit.
また、本発明の他の一態様による重心位置検出方法は、ロープにより吊るされた吊荷の重心位置を求める重心位置検出装置の重心位置検出方法であって、前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、少なくとも2つの異なる前記状態について取得する実測値取得ステップと、少なくとも前記吊荷の重心位置を未知定数として含む前記吊荷の状態モデルと、前記実測値取得ステップにて取得した実測値とに基づいて、前記吊荷の重心位置を算出する重心位置算出部ステップと、を具備することを特徴とする。 A center of gravity position detecting method according to another aspect of the present invention is a center of gravity position detecting method of a center of gravity position detecting device for obtaining a center of gravity position of a suspended load suspended by a rope, wherein the suspended load is suspended. In actual measurement value acquisition step of acquiring actual measurement values of data indicating at least two different states, the suspended load state model including at least the center of gravity position of the suspended load as an unknown constant, and the actual measurement value acquisition step And a center-of-gravity position calculation unit step for calculating a center-of-gravity position of the suspended load based on the acquired actual measurement value.
また、本発明の他の一態様によるプログラムは、ロープにより吊るされた吊荷の重心位置を求める重心位置検出装置としてのコンピュータに、前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、少なくとも2つの異なる前記状態について取得する実測値取得ステップと、少なくとも前記吊荷の重心位置を未知定数として含む前記吊荷の状態モデルと、前記実測値取得ステップにて取得した実測値とに基づいて、前記吊荷の重心位置を算出する重心位置算出部ステップと、を実行させるためのプログラムである。 In addition, the program according to another aspect of the present invention provides an actual measurement value of data indicating a state in which the suspended load is suspended in a computer serving as a gravity center position detection device that obtains the gravity center position of the suspended load suspended by a rope. , Based on the measured value acquisition step acquired for at least two different states, the state model of the suspended load including at least the gravity center position of the suspended load as an unknown constant, and the measured value acquired in the measured value acquisition step And a center-of-gravity position calculation unit step for calculating the center-of-gravity position of the suspended load.
本発明によれば、高さ方向の重心位置をより正確に求めることができる。 According to the present invention, the position of the center of gravity in the height direction can be obtained more accurately.
<第1の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態における重心位置検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、重心位置検出装置10は、実測値取得部11と、重心位置算出部12とを具備する。
<First Embodiment>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a functional configuration of the center-of-gravity position detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the center-of-gravity
実測値取得部11は、吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、少なくとも2つの異なる状態について取得する。
ここで、図2は、重心位置検出装置10が重心位置検出対象とする吊荷の例を示す説明図である。同図では、クレーンのトロリ910と、ロープ920と、スプレッダ930と、コンテナC11とが示されており、コンテナC11は、スプレッダ930に把持されてロープ920にてトロリ910から吊るされている。
以下では、スプレッダ930とコンテナC11とを合わせて一体の剛体とみなし、吊荷800と表記する。
The actual measurement
Here, FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a suspended load that the gravity center
Hereinafter, the
ここでいう吊荷が吊るされている状態を示すデータとは、吊荷(図2の例では吊荷800)またはロープ(図2の例ではロープ920)の力学的な状態を示すデータである。吊荷が吊るされている状態を示すデータのうち実測可能なデータの例として、吊荷がロープに支持されている位置や、吊荷の姿勢(吊荷の傾きや垂直軸回りの回転角度)や、吊荷重量や、吊荷がロープから受ける力や、吊荷の速度や、吊荷の加速度や、吊荷の角速度や、吊荷の角加速度や、ロープがトロリに支持されている位置や、ロープ長や、ロープがトロリから受ける力などを示すデータが挙げられる。また、重心位置検出装置10の検出対象である吊荷の重心位置を示すデータも、吊荷が吊るされている状態を示すデータの一例に該当する。
The data indicating the state where the suspended load is suspended is data indicating the dynamic state of the suspended load (suspended
但し、重心位置検出装置10は、トロリを備えるクレーンに吊るされた吊荷に限らず、ロープで吊るされた様々な吊荷の重心位置の検出に適用し得る。例えば、重心位置検出装置10は、旋回可能なジブを有するクレーンに当該ジブから吊るされた吊荷の重心位置を検出し得る。
以下では、トロリやジブなどロープを支持している物を「ロープ支持物」と称する。また、ロープがロープ支持物に支持されている位置を「上部吊点位置」と称する。また、吊荷がロープに支持されている位置を「吊荷吊点位置」と称する。
However, the center-of-gravity
Hereinafter, an object supporting a rope such as a trolley or a jib is referred to as a “rope support”. A position where the rope is supported by the rope support is referred to as an “upper suspension point position”. A position where the suspended load is supported by the rope is referred to as a “suspended load hanging point position”.
重心位置算出部12は、少なくとも吊荷の重心位置を未知定数として含む吊荷の状態モデルと、実測値取得部11が取得した実測値とに基づいて、吊荷の重心位置を算出する。
ここでいう吊荷の状態モデルとは、ロープに吊るされている吊荷を力学的に模擬するモデルである。例えば、吊荷が吊るされている状態を示すデータが満たすべき条件を示す状態方程式が、吊荷の状態モデルの一例に該当するがこれに限らない。重心位置算出部12は、吊荷が吊るされている状態を示すデータに基づいて、当該状態における他のデータを算出可能な様々な状態モデルを用いることができる。
The center-of-gravity
The suspended load state model is a model that dynamically simulates a suspended load suspended on a rope. For example, a state equation indicating a condition to be satisfied by data indicating a state where a suspended load is suspended corresponds to an example of a state model of a suspended load, but is not limited thereto. The center-of-gravity
以上のように、実測値取得部11が、吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、少なくとも2つの異なる状態について取得し、重心位置算出部12は、実測値取得部11が取得した実測値に基づいて吊荷の重心位置を算出する。
これにより、重心位置検出装置10は、当該吊荷の重心の高さ(高さ方向の重心位置)を求めることができる。
As described above, the actual measurement
Thereby, the gravity center
ここで、重力が吊荷に与えるモーメントは、モーメントの基準点から重心位置までのベクトルと、重力ベクトルとの内積にて示される。従って、吊荷の重心位置が垂直方向(重力ベクトル方向)に移動しても、モーメントは変化しない。
このため、吊荷が吊るされている状態を示すデータを1つの状態についてのみ取得したのでは、吊荷の重心の高さ(垂直方向についての吊荷の重心位置)を確定することができない。
Here, the moment given to the suspended load by gravity is indicated by the inner product of the vector from the reference point of the moment to the position of the center of gravity and the gravity vector. Therefore, even if the gravity center position of the suspended load moves in the vertical direction (gravity vector direction), the moment does not change.
For this reason, if the data indicating the state in which the suspended load is suspended is acquired for only one state, the height of the center of gravity of the suspended load (the position of the center of gravity of the suspended load in the vertical direction) cannot be determined.
これに対して、重心位置検出装置10は、上記のように少なくとも2つの異なる状態における、吊荷が吊るされている状態を示すデータを用いることで、吊荷の重心の高さを求めることができる。
特に、重心位置検出装置10は、放射線を用いずに吊荷の重心の高さを求めることができ、吊荷の放射線透過量にかかわらず、当該吊荷の重心の高さをより正確に求めることができる。
On the other hand, the center-of-gravity
In particular, the center-of-gravity
<第2の実施形態>
第2の実施形態では、第1の実施形態で説明した重心位置検出装置10を更に具体化した一例について説明する。
図3は、本発明の第2の実施形態における重心位置検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、重心位置検出装置100は、実測値取得部110と、重心位置算出部120と、表示部130とを具備する。重心位置算出部120は、前処理部121と、数値設定部122と、変数値演算部123と、評価部124とを具備する。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example in which the gravity center
FIG. 3 is a schematic block diagram showing a functional configuration of the center-of-gravity position detection device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the center-of-gravity
実測値取得部110は、実測値取得部11(図1)の一例に該当し、吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、少なくとも吊荷が移動または加速または減速または回転している時刻を含む時系列のデータにて取得する。すなわち、実測値取得部110が取得する当該時系列のデータには、吊荷の加速度と角加速度とを無視し得る状態におけるデータが含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
なお、以下では、実測値取得部110が取得する、吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を「吊り状態実測値」と称する。また、吊荷の加速度と角加速度とを無視し得る状態を、吊荷の「静定状態」と称する。
The actual measurement
Hereinafter, the actual measurement value of the data indicating the state in which the suspended load is suspended, which is acquired by the actual measurement
重心位置算出部120は、重心位置算出部12(図1)の一例に該当し、吊荷の状態モデルとして吊荷の運動モデルを用いる。
ここでいう吊荷の運動モデルとは、ロープに吊るされている吊荷の運動を力学的に模擬するモデルである。吊荷の運動モデルは、吊荷の状態モデルの一例に該当し、吊荷の速度または吊荷の加速度または吊荷の角速度または吊荷の角加速度のうち少なくとも何れか1つを示す変数を含んで構成される。
すなわち、実測値取得部110が、吊荷が移動または加速または減速または回転している時刻における吊り状態実測値を取得するのに応じて、重心位置算出部120は、吊荷の移動または加速または減速または回転を表現可能なモデルを用いて吊荷の重心位置を算出する。
The center-of-gravity
The movement model of the suspended load here is a model that dynamically simulates the movement of the suspended load suspended on the rope. The motion model of a suspended load corresponds to an example of a state model of a suspended load, and includes a variable indicating at least one of a suspended load speed, a suspended load acceleration, a suspended load angular velocity, or a suspended load angular acceleration. Consists of.
That is, in response to the actual measurement
なお、以下では、実測値取得部110が吊荷の運動方程式を用いる場合を例に説明するが、実測値取得部110が用いる吊荷の運動モデルは運動方程式に限らない。実測値取得部110は、吊荷が吊るされている状態を示すデータに基づいて、当該状態における他のデータを算出可能な様々な運動モデルを用いることができる。
In the following, the case where the actual measurement
前処理部121は、運動方程式を用いて吊荷の重心位置を求める前処理として、吊荷重量(荷重)と、水平方向における吊荷の重心位置とを求める。例えば、前処理部121は、吊荷を吊るす力に基づいて吊荷重量や、水平方向における吊荷の重心位置を算出する。
ここでいう吊荷を吊るす力は、吊荷を吊るすロープが作用させる力、または、当該ロープに作用する力である。吊荷を吊るす力として、吊荷吊点位置においてロープが吊荷に作用させる力を用いてもよいし、上部吊点位置においてロープ支持物がロープに作用させる力を用いてもよい。例えば、図2の例においてスプレッダ930が、4箇所の吊荷吊点位置の各々に張力計を具備し、当該張力計の検出する張力(従って、吊荷吊点位置におけるロープ張力)を、吊荷を吊るす力として用いるようにしてもよい。あるいは、トロリ910が4箇所の上部吊点位置の各々に張力計を具備し、当該張力計の検出する張力(従って、上部吊点位置におけるロープ張力)を、吊荷を吊るす力として用いるようにしてもよい。あるいは、上部吊点位置においてロープ支持物がロープに作用させる力からロープ重量分の力を減算した補正後の力を、吊荷を吊るす力として用いるようにしてもよい。
The
The force for suspending a suspended load here is the force that acts on the rope that suspends the suspended load or the force that acts on the rope. As the force for suspending the suspended load, the force that the rope acts on the suspended load at the suspended load position may be used, or the force that the rope support acts on the rope at the upper suspended point position may be used. For example, in the example of FIG. 2, the
なお、前処理部121が行う、吊荷重量の算出と、水平方向における吊荷の重心位置の算出とのいずれか一方、または両方を省略可能である。従って、重心位置検出装置100が前処理部121を具備しない構成としてもよい。前処理部121が吊荷重量を取得しない場合、重心位置算出部120は、吊荷重量を未知定数として扱う。また、前処理部121が水平方向における吊荷の重心位置を取得しない場合、重心位置算出部120は、水平方向における吊荷の重心位置(例えば、トロリの進行方向における座標値、および、トロリの横行方向における座標値)を未知定数として扱う。
一方、前処理部121が、吊荷荷重や水平方向における吊荷の重心位置を取得することで、吊荷の運動モデルにおける未知定数の数を減らすことができる。これにより、重心位置検出装置100が吊荷の重心位置を検出する際の負荷を軽減でき、また、検出精度を向上させ得る。
あるいは、未知定数の数を減らさない場合でも、これらの未知定数に初期値を与えることで、重心位置検出装置100が吊荷の重心位置を検出する際の負荷を軽減させ、かつ、検出精度を向上させ得る。すなわち、前処理部121が実測値に基づいて算出する吊荷重量や水平方向における吊荷の重心位置は、実際の値に近いことが期待される。重心位置算出部120が、この実際の値に近い初期値から演算を開始することで、以下に説明する数値設定部122、変数値演算部123および評価部124が行う処理の繰り返しが少なくて済み、また、より高精度に吊荷の重心位置を検出し得る。
Note that either or both of the calculation of the suspended load amount and the calculation of the center of gravity position of the suspended load in the horizontal direction performed by the
On the other hand, the
Alternatively, even when the number of unknown constants is not reduced, by giving initial values to these unknown constants, the load when the gravity center
数値設定部122は、吊荷の運動モデルに含まれる変数および未知定数の値を設定する。
変数値演算部123は、数値設定部122が設定した値を運動モデルに適用して、実測値取得部110が取得した吊り状態実測値の測定時刻における、変数の値を求める。なお、以下では、実測値取得部110が取得した吊り状態実測値の測定時刻を「実測値のサンプリング時刻」と称する。
The numerical
The variable
ここで、変数値演算部123が運動モデルとして用いる運動方程式について説明する。なお、以下では、トロリの進行方向、トロリの横行方向、垂直方向に、それぞれx軸、y軸、z軸を設定した3次元座標空間に基づく運動方程式を例に説明するが、座標空間の設定の仕方はこれに限らない。例えば、極座標空間など、他の座標空間に基づく運動方程式を用いるようにしてもよい。
まず、ある時刻における吊荷の並進についての運動方程式は、例えば式(1)のように示される。
Here, an equation of motion used by the variable
First, the equation of motion for the translation of the suspended load at a certain time is expressed as, for example, Expression (1).
但し、mは荷重の質量を示し、pc(明細書の記載において、行列やベクトルを示す太字表記を省略する)は吊荷の位置(例えばスプレッダ上面の中央の位置など、吊荷に設定された基準点の位置)を示す。また、「’」は1階の時間微分を示し、「’’」は2階の時間微分を示す。従って、pc’’は吊荷の加速度を示す。
また、fi(iは、1≦i≦n(nはロープの本数)の正整数)は、i番目のロープが吊荷に与える力を示し、gは重力加速度を示し、fdは、吊荷に対して並進方向の力として作用する外力を示す。
また、ある時刻における吊荷の重心回りの回転についての運動方程式は、例えば式(2)のように示される。
However, m represents the mass of the load, and p c (bold notation indicating a matrix or a vector is omitted in the description) is set to the suspended load such as the center position of the upper surface of the spreader. Reference point position). In addition, “′” indicates the first-order time derivative, and “″” indicates the second-order time derivative. Thus, p c '' indicates the acceleration of the suspended load.
Further, f i (i is a positive integer of 1 ≦ i ≦ n (n is the number of ropes)) indicates the force that the i-th rope applies to the suspended load, g indicates the gravitational acceleration, and f d is An external force acting as a translational force on the suspended load is shown.
Moreover, the equation of motion about the rotation of the suspended load around the center of gravity at a certain time is expressed as, for example, Expression (2).
ただし、Iは吊荷の慣性テンソルを示し、ωは吊荷の角速度を示す。また、ni(iは、1≦i≦n(nはロープの本数)の正整数)は、i番目のロープが吊荷の重心回りに与えるモーメントを示し、「×」は外積を示し、ndは、吊荷に対して回転方向の力として作用する外力を示す。 However, I shows the inertia tensor of a suspended load, and (omega) shows the angular velocity of a suspended load. N i (i is a positive integer of 1 ≦ i ≦ n (n is the number of ropes)) indicates a moment that the i-th rope gives around the center of gravity of the suspended load, “×” indicates an outer product, n d indicates an external force acting as a force in the rotational direction on the suspended load.
吊荷に作用する外力としては、例えば風が吊荷に与える力が考えられる。外力を示す式として、想定する外力に応じて様々な式を用いることができる。
例えば外力として一定の横風による力を想定する場合、スカラ定数fdxおよびfdyを風パラメータとして式(3)のように示される。
As the external force acting on the suspended load, for example, the force that the wind gives to the suspended load can be considered. Various expressions can be used as expressions indicating the external force depending on the assumed external force.
For example, when a force due to a constant cross wind is assumed as an external force, scalar constants f dx and f dy are used as wind parameters as shown in Expression (3).
但し、「T」は転置行列ないし転置ベクトルを示す。
また、外力を、吊荷に対して水平方向に作用する正弦波の強さの力と見做す場合、スカラ定数fdx、fdy、aおよびbを風パラメータとして式(4)のように示される。
Here, “ T ” represents a transposed matrix or transposed vector.
Further, when the external force is regarded as a force having a sine wave strength acting in the horizontal direction on the suspended load, the scalar constants f dx , f dy , a, and b are used as wind parameters as shown in Expression (4). Indicated.
あるいは、式(4)に示す、外力をフーリエ級数展開した1次成分に加えて、2次成分以降の項も式に含めるようにしてもよい。
ここで、i番目のロープが吊荷に与える力fiや、当該ロープが吊荷の重心回りに与えるモーメントniは、トロリの位置pt(t)(括弧内のtは時刻を示す)や、ロープ長li(t)や、吊荷の位置や、吊荷の速度や、吊荷の姿勢や、吊荷の角速度や、吊荷の(吊荷内における)重心位置や、ロープの特性に基づいて得ることができる。また、トロリの位置やロープ長は検出可能である。また、吊荷の重心位置は一定であり未知定数として示される。
従って、式(1)および式(2)に示される運動方程式は、式(5)に示される12変数(pc、vc、θおよびω)の1階常微分方程式に変形することができる。
Alternatively, in addition to the primary component obtained by Fourier series expansion of the external force shown in Formula (4), the terms after the secondary component may be included in the formula.
Here, and force f i where i th rope has on the suspended load, moment n i where the rope has on around the center of gravity of the suspended load, the position p t (t) of the trolley (t in parentheses indicate the time) And rope length l i (t), suspended load position, suspended load speed, suspended load attitude, suspended load angular velocity, suspended load center of gravity (within the suspended load), rope Can be obtained based on characteristics. Further, the position of the trolley and the rope length can be detected. In addition, the position of the center of gravity of the suspended load is constant and shown as an unknown constant.
Therefore, the equation of motion shown in the equations (1) and (2) can be transformed into a first-order ordinary differential equation with 12 variables (p c , v c , θ and ω) shown in the equation (5). .
但し、Vcは吊荷の速度を示し、θは吊荷の姿勢を示す。また、R3は3次元空間を示す。また、h1〜h4は、それぞれ公知の関数を示す。例えば、関数h2はvcとして示せることが知られている。
この1階常微分方程式の各変数に初期値を与えれば、ルンゲ・クッタ法等の解法を用いて、時刻毎の各変数の値を算出できる。いわば、シミュレーション開始時刻における変数値を設定し、運動モデルを用いてシミュレーションを行うことで、サンプリング時間毎の変数値を得ることができる。
また、各ロープが吊荷に与える力の大きさ|fi|も、計算過程で得ることができる。
However, V c represents the speed of the suspended load, theta indicates the attitude of the suspended load. R 3 represents a three-dimensional space. H 1 to h 4 each represent a known function. For example, the function h 2 is known to can show as v c.
If an initial value is given to each variable of this first-order ordinary differential equation, the value of each variable for each time can be calculated using a solution such as the Runge-Kutta method. In other words, a variable value at each sampling time can be obtained by setting a variable value at the simulation start time and performing a simulation using the motion model.
Also, the magnitude | f i | of each rope exerted on the suspended load can be obtained in the calculation process.
そこで、変数値演算部123は、実測値のサンプリング時刻毎の各変数の値を、式(5)を用いて算出する。
具体的には、まず、数値設定部122が、式(5)に含まれる変数(pc、vc、θおよびω)の初期値および未知定数の値を設定する。例えば、数値設定部122は、式(5)に含まれる未知定数として、吊荷の慣性テンソルや、吊荷の高さ方向の重心位置や、風パラメータの値を設定する。また、前処理部121が吊荷重量を算出しない場合、数値設定部122は、吊荷重量も未知定数として、その値を設定する。また、前処理部121が水平方向における吊荷の重心位置を算出しない場合、数値設定部122は、水平方向における吊荷の重心位置も未知定数として、その値を設定する。
Therefore, the variable
Specifically, first, the numerical
但し、式(5)に含まれる未知定数は上記のものに限らず、吊荷の重心位置を含んでいればよい。例えば、上記の未知定数のいずれかについて、何らかのセンサで値を測定できる場合、該当する定数を、得られた値の既知定数として扱うことができる。
なお、以下では、運動モデル(例えば式(5))に含まれる未知定数を纏めて、ベクトルxと表記する。
However, the unknown constant included in the equation (5) is not limited to the above, and it is sufficient that the center of gravity of the suspended load is included. For example, when a value can be measured with any sensor for any of the above unknown constants, the corresponding constant can be treated as a known constant of the obtained value.
In the following, unknown constants included in the motion model (for example, Expression (5)) are collectively expressed as a vector x.
次に、変数値演算部123は、数値設定部122が設定した変数の初期値および未知定数の値を式(5)の運動モデルに適用して、実測値のサンプリング時刻における、変数の値を求める。
なお、変数値演算部123が用いる運動方程式の解法は、ルンゲ・クッタ法に限らない。変数値演算部123は、例えばオイラー法など様々な解法を用いることができる。
また、変数値演算部123が用いる運動方程式は、1階の常微分方程式に限らない。例えば、2階常微分方程式に基づいてサンプリング周期毎の変数値を得るためのアルゴリズムを利用可能な場合、変数値演算部123が、2階常微分方程式の運動方程式を用いるようにしてもよい。
Next, the variable
Note that the method of solving the equation of motion used by the variable
The equation of motion used by the variable
評価部124は、変数値演算部123が取得した変数の値を評価する。
具体的には、実測値取得部110が取得する吊り状態実測値、または、吊り状態実測値から算出可能な値が、評価対象値として予め設定されている。そして、評価部124は、変数値演算部123が取得した変数の値から得られる評価対象値と、実測値取得部110が取得する吊り状態実測値から得られる評価対象値との差の大きさを評価する。なお、以下では、変数値演算部123が取得した変数の値から得られる評価対象値を「評価対象演算値」と称する。また、実測値取得部110が取得する吊り状態実測値から得られる評価対象値を「評価対象実測値」と称する。
The
Specifically, a suspended state actual value acquired by the actual measured
図4は、評価対象値の時刻変化の例を示す説明図である。同図において、グラフの横軸は時刻を示し、縦軸は評価対象値を示す。また、線L11は、各時刻における評価対象演算値を示し、線L12は、各時刻における評価対象実測値を示す。評価部124は、線L11の示す評価対象実測値と線L12の示す評価対象演算値との差D11の各時刻における差の大きさ(いわば、線L11と線L12との間の領域の面積の大きさ)を評価する。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a time change of the evaluation target value. In the figure, the horizontal axis of the graph indicates time, and the vertical axis indicates the evaluation target value. Moreover, the line L11 shows the evaluation target calculation value at each time, and the line L12 shows the evaluation target actual measurement value at each time. The
例えば、評価部124は、実測値のサンプリング時刻毎に、評価対象演算値と評価対象実測値との差の二乗を算出し、得られた値を時間方向に合計して誤差評価値とする。得られた誤差評価値が小さいほど、数値設定部122の設定した値が実際の値に近いと評価できる。従って、誤差評価値が小さいほど、数値設定部122が未知定数として設定した吊荷の重心位置が、実際の重心位置に近いと評価できる。
For example, the
そこで、評価部124は、得られた誤差評価値に基づいて、変数の初期値や未知定数の値を再設定して変数値の演算を再実行するか、当該処理を打ち切って吊荷の重心位置の算出結果を出力するかを判定する。例えば、得られた誤差評価値が所定の評価基準閾値より大きい場合、評価部124は、変数の初期値や未知定数の値を再設定して変数値の演算を再実行することに決定する。一方、得られた誤差評価値が所定の評価基準閾値以下である場合、評価部124は、当該処理を打ち切り、数値設定部122が設定した最新の吊荷の重心位置を、吊荷の重心位置の算出結果として出力することに決定する。
このように、評価部124は、変数値演算部123が取得した変数の値の評価結果が所定の条件を満たす場合に、設定されている吊荷の重心位置を重心位置算出部120の算出結果とする。
Therefore, the
As described above, the
ただし、評価部124が、変数値演算部123の取得した変数の値を評価する方法は、上述した方法に限らない。例えば、評価対象演算値と評価対象実測値の差の二乗に代えて、両者の差の絶対値を算出するなど、評価対象演算値と評価対象実測値との差が小さい場合に高評価とする様々な評価方法を用いることができる。
また、評価部124は、評価対象値についても様々な値を用いることができる。
However, the method by which the
The
例えば、実測値取得部110が、吊り状態実測値に、吊荷を吊るす力の実測値を含んで取得し、評価部124が、吊荷を吊るす力を評価対象値として誤差評価値を算出するようにしてもよい。すなわち、評価部124が、変数値演算部123の取得した変数の値から得られる吊荷を吊るす力の計算値と、実測値取得部110が取得した吊荷を吊るす力の実測値とに基づいて、変数値演算部123が取得した変数の値を評価するようにしてもよい。
For example, the actual measurement
ここで、上述したように、吊荷を吊るす力として、吊荷吊点位置においてロープが吊荷に作用させる力を用いてもよいし、上部吊点位置においてロープ支持物がロープに作用させる力を用いてもよい。例えば、評価部124は、式(6)に基づいて誤差評価値Jを算出する。
Here, as described above, as the force for suspending the suspended load, the force that the rope acts on the suspended load at the suspended load position may be used, or the force that the rope support acts on the rope at the upper suspended point position. May be used. For example, the
但し、fi(j)は、時刻j(数値設定部122の初期値設定に相当する実測値サンプリング時刻から数えてj番目の実測値サンプリング時刻)において、i番目のロープが吊荷に与える力の演算値を示す。また、fim(j)は、時刻jにおいて、i番目のロープが吊荷に与える力の実測値(張力計の測定値)を示す。
特に、吊荷吊点位置または上部吊点位置に張力計が既に設置されている場合、吊荷を吊るす力を評価対象値とすることで、新たなセンサを設置する必要がない。この点において、センサを増設するコストを抑制できる。
However, f i (j) is the force that the i-th rope applies to the suspended load at time j (the j-th measured value sampling time counted from the measured value sampling time corresponding to the initial value setting of the numerical value setting unit 122). The calculated value of is shown. Further, f im (j) indicates an actual measurement value (tensometer measurement value) of the force applied to the suspended load by the i-th rope at time j.
In particular, when a tension meter is already installed at the hanging load hanging point position or the upper hanging point position, it is not necessary to install a new sensor by setting the force for hanging the hanging load as an evaluation target value. In this respect, the cost of adding sensors can be suppressed.
あるいは、実測値取得部110が、吊り状態実測値に吊荷の姿勢の実測値を含んで取得し、評価部124が、吊荷の傾きを評価対象値として誤差評価値を算出するようにしてもよい。例えば、評価部124は、式(7)に基づいて誤差評価値Jを算出する。
Alternatively, the measured
但し、θ(j)は時刻jにおける吊荷の姿勢の演算値を示す。また、θm(j)は時刻jにおける吊荷の姿勢の実測値(例えば、吊荷に設けられた傾斜計の測定値)を示す。
吊荷の傾きは風の影響を受けにくいため、吊荷の傾きを評価対象値とすることで、重心位置検出装置100は、風の強い状況下でも吊荷の重心位置を高精度にて検出することができる。
However, ( theta ) (j) shows the calculated value of the attitude | position of a suspended load in the time j. Θ m (j) represents an actual measurement value of the posture of the suspended load at time j (for example, a measured value of an inclinometer provided on the suspended load).
Since the slant of the suspended load is not easily affected by the wind, the gravity center
あるいは、実測値取得部110が吊り状態実測値に、吊荷の位置の実測値を含んで取得し、評価部124が、吊荷の位置を評価対象値として誤差評価値を算出するようにしてもよい。例えば、評価部124は、式(8)に基づいて誤差評価値Jを算出する。
Alternatively, the actual measurement
但し、Pc(j)は時刻jにおける吊荷の位置の演算値を示す。また、但し、Pcm(j)は時刻jにおける吊荷の位置の実測値を示す。
この方法では、誤差評価する変数の数が多いため、重心位置検出装置100は、吊荷の重心位置を高精度にて検出することができる。
あるいは、評価部124が、上記の3つの方法で得られる誤差評価値の重み付け平均をとるなど、複数の方法で得られる誤差評価値の重み付け平均または重み付け合計を算出して評価を行うようにしてもよい。
However, P c (j) represents the calculated value of the position of the suspended load at time j. In addition, P cm (j) indicates an actual measurement value of the position of the suspended load at time j.
In this method, since there are a large number of variables for error evaluation, the gravity center
Alternatively, the
評価部124が、変数の初期値や未知定数の値を再設定して変数値の演算を再実行することに決定した場合、まず、数値設定部122が、変数の初期値や未知定数の値の再設定を行う。このように、数値設定部122は、評価部124の評価結果が所定の条件を満たさない場合に、吊荷の運動モデルに含まれる変数の初期値および未知定数の値を再設定する。
その際、数値設定部122は、誤差評価値がより小さくなるように、変数の初期値および未知定数の値の再設定を行う。
When the
At that time, the numerical
ここで、数値設定部122が設定する変数の初期値や未知定数の値が変化すると、通常、評価部124の算出する誤差評価値Jが変化する。すなわち、誤差評価値Jは、数値設定部122が設定する変数の初期値および未知変数の値の関数となっている。そこで、数値設定部122は、最適化手法を用いて、誤差評価値Jがより小さくなるように、再設定する変数の初期値および未知定数の値を決定する。数値設定部122は、最適化手法として、例えば、滑落シンプレックス法、準ニュートン法、逐次2次計画法、遺伝的アルゴリズム(Generic Algorithm;GA)、または焼きなまし法(Simulated Annealing;SA)など、様々な方法を用いることができる。
Here, when the initial value of the variable set by the numerical
表示部130は、例えば液晶パネルまたは有機EL(Organic Electroluminescence)パネルなどの表示画面を有し、重心位置算出部120が算出した吊荷の重心位置を表示する。併せて、表示部130が吊荷重量を表示するようにしてもよい。
ただし、重心位置検出装置100が吊荷の重心位置を出力する方法は、吊荷の重心位置を視覚的に表示する方法に限らず、様々な方法を用いることができる。例えば、重心位置検出装置100が、スピーカを具備し、吊荷の重心位置の視覚的表示に代えて、あるいは当該視覚的表示に加えて、吊荷の重心位置を音声にて出力するようにしてもよい。あるいは、重心位置検出装置100が、吊荷の重心位置を示すデータを、サーバ装置または表示装置など他機器に出力するようにしてもよい。
The
However, the method of outputting the gravity center position of the suspended load by the gravity center
次に、図5を参照して重心位置検出装置100の動作について説明する。
図5は、重心位置検出装置100が吊荷の重心位置を検出する処理の手順を示すフローチャートである。重心位置検出装置100は、例えば、吊荷の重心位置検出を指示するユーザ操作に応じて同図の処理を開始する。あるいは、吊荷が地切りすると重心位置検出装置100が同図の処理を開始するなど、重心位置検出装置100が自動的に処理を開始するようにしてもよい。
Next, the operation of the gravity center
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of processing in which the gravity center
図5の処理において、まず、実測値取得部110が、所定時間分の吊り状態実測値を取得する(ステップS101)。例えば、吊荷が地切りしてから10秒間について、実測値取得部110は、10ミリ秒(ms)のサンプリング周期で、上部吊点位置における各ロープの張力と、吊荷の位置と、吊荷の姿勢(横行方向における吊荷の傾き、走行方向における吊荷の傾き、および、垂直軸回りの回転角度)とを取得する。
In the process of FIG. 5, first, the actual measurement
次に、前処理部121は、吊荷重量を検出する(ステップS102)。例えば、前処理部121は、地切り直後における、各ロープの吊荷を吊るす力の合計値に基づいて、吊荷重量を算出する。あるいは、前処理部121が、巻上モータの電圧値や電流値から吊荷重量を算出するなど、他の方法で吊荷重量を検出するようにしてもよい。
また、前処理部121は、水平方向における吊荷の重心位置を算出する(ステップS103)。例えば、前処理部121は、地切り直後における、各ロープの吊荷を吊るす力のバランスに基づいて、水平方向における吊荷の重心位置を算出する。
Next, the
Further, the
次に、数値設定部122は、吊荷の運動モデルに含まれる変数の初期値や各種係数(未知係数を含む)の値を設定する(ステップS104)。例えば、数値設定部122は、ステップS102において前処理部121が検出した吊荷荷重を設定する。また、数値設定部122は、吊荷慣性テンソルとして、所定の標準値を設定する。また、数値設定部122は、吊荷の重心位置として、水平方向については、ステップS103で前処理部121が検出した重心位置を設定し、垂直方向については、所定の標準重心位置を設定する。また、数値設定部122は、地切り時のロープ長に基づいて地切り時の吊荷位置を設定し、吊荷の角度や速度や角速度については0に設定する。また、数値設定部122は、風パラメータについては無風状態に設定する。
Next, the numerical
次に、変数値演算部123は、数値設定部122が設定した値に基づいて、吊荷の運動モデルをルンゲ・クッタ法などの解法を用いて解き、実測値サンプリング時刻(ステップS101で実測値取得部110が取得した吊り状態実測値のサンプリング時刻)の各々について、吊荷の位置や姿勢を算出する(ステップS105)。
Next, the variable
次に、評価部124は、変数値演算部123が算出した変数値の評価を行い(ステップS106)、評価結果に基づいて、変数値算出の打ち切り条件が成立したか否かを判定する(ステップS107)。例えば、評価部124は、上述したように誤差評価値を算出し、誤差評価値が評価基準閾値以下である場合に、打ち切り条件が成立したと判定する。
Next, the
打ち切り条件が成立していないと判定した場合(ステップS107:NO)、上述したように、数値設定部122が、運動モデルに含まれる変数値や未知係数の値の再設定を行う(ステップS111)。その後、ステップS105へ戻る。
一方、打ち切り条件が成立したと判定した場合(ステップS107:YES)、表示部130が、重心位置算出部120の算出した吊荷の重心位置を表示する(ステップS121)。その後、同図の処理を終了する。
When it is determined that the abort condition is not satisfied (step S107: NO), as described above, the numerical
On the other hand, when it is determined that the termination condition is satisfied (step S107: YES), the
以上のように、実測値取得部110は、吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、少なくとも前記吊荷が加速または減速または回転している時刻を含む時系列のデータにて取得する。また、重心位置算出部120は、吊荷の状態モデルとして前記吊荷の運動モデルを用いる。
これにより、重心位置検出装置100は、吊荷が静定状態となっていなくても吊荷の重心位置を検出することができる。従って、例えば吊荷が揺れている場合にトロリを静止させて吊荷が静定状態となるのを待つなど、吊荷の重心位置を検出するために荷役作業を中断する必要がない。この点において、重心位置検出装置100は、荷役効率を低下させずに吊荷の重心位置を検出することができる。
特に、重心位置検出装置100は、荷役効率を低下させずに吊荷の高さ方向の重心位置を検出することができる。
As described above, the actual measurement
Thereby, the center-of-gravity
In particular, the center-of-gravity
また、数値設定部122は、吊荷の運動モデルに含まれる変数の初期値および未知定数の値を設定する。そして、変数値演算部123は、数値設定部122が設定した値を運動モデルに適用して、前記実測値取得部が取得した前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値の測定時刻における、変数の値を求める。さらに、評価部124は、変数値演算部123が取得した変数の値を評価し、数値設定部122は、評価部124の評価結果が所定の条件を満たさない場合に、吊荷の運動モデルに含まれる変数の初期値および未知定数の値を再設定する。
このように、評価部124が変数値の演算の打ち切りを決定するまで、数値設定部122が変数の初期値や未知定数の値を再設定し、変数値演算部123が変数値を求めることで、重心位置検出装置100は、吊荷の重心位置を高精度にて検出することができる。
The numerical
In this way, until the
また、実測値取得部110が取得した吊り状態実測値のサンプリング期間全体を対象として、評価部124が、誤差評価値を生成する。これにより、吊り状態実測値の一部にセンサノイズ等のノイズが含まれている場合でも、当該ノイズの影響を低減させることができ、重心位置検出装置100は、吊荷の重心位置を高精度にて検出することができる。
Further, the
また、実測値取得部110は、吊り状態実測値に、吊荷を吊るす力の実測値を含んで取得し、
評価部は、吊荷を吊るす力を評価対象値として、変数値演算部123が取得した変数の値を評価する。
これのより、吊荷吊点位置または上部吊点位置に張力計が既に設置されている場合、吊荷を吊るす力を評価対象値とすることで、新たなセンサを設置する必要がない。この点において、センサを増設するコストを抑制できる。
Further, the actual measurement
The evaluation unit evaluates the value of the variable acquired by the variable
Accordingly, when a tension meter is already installed at the hanging load hanging point position or the upper hanging point position, it is not necessary to install a new sensor by setting the force for hanging the hanging load as the evaluation target value. In this respect, the cost of adding sensors can be suppressed.
なお、コンテナなど吊荷本体の重量に対してスプレッダなど吊具の重量を無視できない場合、例えば重心位置算出部120が、吊荷本体の重心位置や重量を算出するようにしてもよい。
図6は、吊荷本体の重心位置および吊具の重心位置の例を示す説明図である。同図において、吊荷本体の例としてコンテナC11が示され、吊具の例としてスプレッダ930が示されている。また、pgは吊荷800(吊荷全体)の重心位置を示し、psgはスプレッダ930の重心位置を示す。また、pcgはコンテナC11の重心位置を示す。
ここで、スプレッダ930の重量をmsで示し、コンテナC11の重量をmcで示すと、吊荷800の重量mは式(9)のように示される。
In addition, when the weight of a suspended tool such as a spreader cannot be ignored with respect to the weight of a suspended load body such as a container, for example, the gravity center
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of the center of gravity position of the suspended load body and the center of gravity position of the hanging tool. In the drawing, a container C11 is shown as an example of a suspended load body, and a
Here, represents the weight of the
式(9)を変形すると、式(10)のようになる。 When formula (9) is transformed, formula (10) is obtained.
そこで、重心位置算出部120は、式(10)を用いてコンテナC11の重量を算出する。
また、基準点回りのモーメントについて、式(11)が成り立つ。
Therefore, the center-of-gravity
Further, the formula (11) is established for the moment around the reference point.
式(11)を変形すると、式(12)のようになる。 When Expression (11) is transformed, Expression (12) is obtained.
そこで、重心位置算出部120は、式(12)を用いてコンテナC11の重心位置を算出する。
Therefore, the centroid
但し、吊荷本体の重量や重心位置の算出は必須ではない。例えば、吊荷本体の重量に対して吊具の重量を無視し得る場合や、吊荷本体と吊具とが不可分に一体化されているなど、吊荷本体と吊具とか一体の状態のまま吊荷が搬送される場合は、重心位置算出部120は、吊荷本体の重量や重心位置の算出を行わない。
However, the calculation of the weight of the suspended load body and the position of the center of gravity is not essential. For example, when the weight of the lifting device can be ignored relative to the weight of the hanging load body, or when the hanging load body and the hanging tool are inseparably integrated, the hanging load body and the hanging tool remain in an integrated state. When the suspended load is transported, the gravity center
なお、重心位置算出部120が、2次元空間における吊荷の運動モデルを用いるようにしてもよい。
図7は、2次元空間における座標設定の例を示す説明図である。同図では、トロリの走行方向にx座標が設定され、垂直方向にy座標が設定されている。一方、トロリの横行方向の座標は設定されていない。例えば、トロリの横行量が少ない場合など、横行方向の運動の影響が小さい場合、重心位置算出部120が、図7に示す2次元空間における吊荷の運動モデルを用いて吊荷の重心位置(特に、吊荷の高さ方向の重心位置)を求めるようにしてもよい。
これにより、吊荷の運動モデルに含まれる変数の個数を減らすことができ、変数値演算部123は、より簡単に変数の値を算出することができる。
The center-of-gravity
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of coordinate setting in a two-dimensional space. In the figure, the x coordinate is set in the traveling direction of the trolley, and the y coordinate is set in the vertical direction. On the other hand, the coordinate of the trolley in the transverse direction is not set. For example, when the influence of the movement in the traverse direction is small, such as when the traversing amount of the trolley is small, the center-of-gravity
As a result, the number of variables included in the suspended load motion model can be reduced, and the variable
<第3の実施形態>
第3の実施形態では、第1の実施形態で説明した重心位置検出装置10を更に具体化したもう一つの例について説明する。
本実施形態における重心位置検出装置の機能構成は、図1に示す構成と同様であり、以下、図1を参照して説明する。但し、本実施形態において、実測値取得部11は、吊り状態実測値を、吊荷の静定状態において取得する。
特に、実測値取得部11は、吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値に、吊荷の回転量(回転角度)の実測値と、吊荷の位置の実測値とを含んで取得する。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, another example in which the gravity center
The functional configuration of the center-of-gravity position detection apparatus according to the present embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 1, and will be described below with reference to FIG. However, in the present embodiment, the actual measurement
In particular, the actual measurement
また、重心位置算出部12は、吊荷の状態モデルとして吊荷の静的モデルを用いる。
ここでいう吊荷の静的モデルとは、静定状態にある吊荷を力学的に模擬するモデルであり、吊荷の状態モデルの一例に該当する。また、吊荷の静的モデルは、吊荷の速度を示す変数や吊荷の加速度を示す変数や吊荷の角速度を示す変数や吊荷の角加速度を示す変数のいずれも含まない。
特に、重心位置算出部12は、吊荷の回転量と、吊荷における、ロープに吊るされている箇所の位置と、ロープがロープ支持物に支持されている箇所の位置と、吊荷の重心位置とを示す変数を含む吊荷の状態モデルと、実測値取得部11が取得した実測値とに基づいて、吊荷の重心位置を算出する。
The center-of-gravity
The suspended load static model here is a model that dynamically simulates a suspended load in a static state, and corresponds to an example of a suspended load state model. Moreover, the static model of the suspended load does not include any of a variable indicating the speed of the suspended load, a variable indicating the acceleration of the suspended load, a variable indicating the angular velocity of the suspended load, and a variable indicating the angular acceleration of the suspended load.
In particular, the center-of-gravity
ここで、図8は、重心位置算出部12が用いる吊荷の静的モデルにおいて設定される点の例を示す説明図である。
同図において、吊荷800とロープ920とが示されている。
また、点FR1、FL1、AR1およびAL1は上部吊点位置を示す。上部吊点位置の中心位置を原点として、トロリの走行方向にx座標を設定し、横行方向にy座標を設定し、垂直方向にz座標を設定する。但し、座標系の取り方はこれに限らず、様々な座標系を採用し得る。
Here, FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of points set in the static model of the suspended load used by the gravity center
In the figure, a suspended
Points FR1, FL1, AR1, and AL1 indicate the upper suspension point positions. Using the center position of the upper suspension point as the origin, the x coordinate is set in the traveling direction of the trolley, the y coordinate is set in the transverse direction, and the z coordinate is set in the vertical direction. However, the coordinate system is not limited to this, and various coordinate systems can be adopted.
上部吊点位置は、例えばエンコーダでシーブ変位を検出することで、検出可能である。あるいは、機械式振止のシーブ開閉操作がない場合は、上部吊点位置は固定値となる。
なお、以下では、上部吊点位置の座標を、FR1(x1FR,y1FR,z1FR)、FL1(x1FL,y1FL,z1FL)、AR1(x1AR,y1AR,z1AR)およびAL1(x1AL,y1AL,z1AL)と表記する。
The upper hang point position can be detected by detecting the sheave displacement with an encoder, for example. Alternatively, when there is no sheave opening / closing operation of mechanical shaking, the upper hang point position is a fixed value.
In the following, the coordinates of the upper suspension point position are expressed as FR1 (x1FR, y1FR, z1FR), FL1 (x1FL, y1FL, z1FL), AR1 (x1AR, y1AR, z1AR) and AL1 (x1AL, y1AL, z1AL). To do.
また、点FR2、FL2、AR2およびAL2は吊荷吊点位置の初期位置を示す。ここで、吊荷吊点位置の初期位置として、上部吊点位置の真下にある場合の位置を用いる。吊荷吊点位置の初期位置は、ロープ長から幾何学的に求めることができる。
なお、以下では、吊荷吊点位置の初期位置の座標を、FR2(x2FR,y2FR,z2FR)、FL2(x2FL,y2FL,z2FL)、AR2(x2AR,y2AR,z2AR)およびAL2(x2AL,y2AL,z2AL)と表記する。
Points FR2, FL2, AR2, and AL2 indicate initial positions of the suspended load hanging point positions. Here, as the initial position of the suspended load hanging point position, the position in the case of being directly below the upper hanging point position is used. The initial position of the hanging load hanging point position can be obtained geometrically from the rope length.
In the following, the coordinates of the initial position of the suspended load hanging point position are FR2 (x2FR, y2FR, z2FR), FL2 (x2FL, y2FL, z2FL), AR2 (x2AR, y2AR, z2AR) and AL2 (x2AL, y2AL, z2AL).
また、吊荷が初期位置から移動した場合(吊荷吊点位置が初期位置から移動した場合)を考え、FR2、FL2、AR2、AL2の移動後の吊荷吊点位置を、それぞれFR5、FL5、AR5、AL5とする。以下では、移動後の吊荷吊点位置の座標を、FR5(x5FR,y5FR,z5FR)、FL5(x5FL,y5FL,z5FL)、AR5(x5AR,y5AR,z5AR)およびAL5(x5AL,y5AL,z5AL)と表記する。
また、点O’は、移動後の吊荷吊点の中心位置を示す。また、点Gは、移動後の吊荷の重心位置を示す。なお、第2の実施形態の場合と異なり、第3の実施形態では、「’」は変数名の一部であり、時間微分を示すものではない。
In addition, considering the case where the suspended load moves from the initial position (when the suspended load suspension point position moves from the initial position), the suspended load suspension point positions after movement of FR2, FL2, AR2, and AL2 are set to FR5 and FL5, respectively. , AR5, AL5. In the following, the coordinates of the suspended load hanging point position after movement are FR5 (x5FR, y5FR, z5FR), FL5 (x5FL, y5FL, z5FL), AR5 (x5AR, y5AR, z5AR) and AL5 (x5AL, y5AL, z5AL). Is written.
Point O ′ indicates the center position of the suspended load hanging point after movement. Point G indicates the position of the center of gravity of the suspended load after movement. Note that, unlike the case of the second embodiment, in the third embodiment, “′” is a part of the variable name and does not indicate time differentiation.
ここで、吊荷の移動について、平行移動と重心回り(G回り)の回転とに分けて考える。
以下では、重心回りの回転量のx成分(リスト)をxsと表記し、y成分(トリム)をysと表記し、z成分(スキュー)をzsと表記する。リストxsやトリムysは、例えばスプレッダ上にx座標方向、y座標方向のそれぞれに傾斜計を設置して検出し得る。また、スキューzsは、例えばジャイロや振れセンサで検出し得る。
Here, the movement of the suspended load will be divided into parallel movement and rotation around the center of gravity (around G).
Hereinafter, the x component (list) of the rotation amount around the center of gravity is expressed as xs, the y component (trim) is expressed as ys, and the z component (skew) is expressed as zs. The list xs and trim ys can be detected, for example, by installing an inclinometer on the spreader in each of the x coordinate direction and the y coordinate direction. The skew zs can be detected by, for example, a gyroscope or a shake sensor.
一方、平行移動後の吊荷吊点位置は未知である。すなわち、吊荷の移動は、平行移動と回転とが混ざった形では測定可能だが、そのうち平行移動成分のみを測定することは困難である。以下では、FR2から平行移動後の吊荷吊点位置の座標を、FR3(x3FR,y3FR,z3FR)と表記する。同様に、FL2から平行移動後の吊荷吊点位置の座標を、FL3(x3FL,y3FL,z3FL)と表記する。また、AR2から平行移動後の吊荷吊点位置の座標を、AR3(x3AR,y3AR,z3AR)と表記する。また、AL2から平行移動後の吊荷吊点位置の座標を、AL3(x3AL,y3AL,z3AL)と表記する。
また、吊荷吊点の中心位置に対する吊荷の重心位置の偏心量は未知である。以下では、吊荷吊点の中心位置に対する吊荷の重心位置の偏心量のx座標成分をdx、y座標成分をdy、z座標成分をdzと表記する。
On the other hand, the suspended load hanging point position after translation is unknown. That is, the movement of the suspended load can be measured in a form in which the parallel movement and the rotation are mixed, but it is difficult to measure only the parallel movement component. Hereinafter, the coordinates of the hanging load hanging point position after the parallel movement from FR2 are expressed as FR3 (x3FR, y3FR, z3FR). Similarly, the coordinates of the hanging load hanging point position after the parallel movement from FL2 are expressed as FL3 (x3FL, y3FL, z3FL). Further, the coordinates of the hanging load hanging point position after the parallel movement from AR2 are expressed as AR3 (x3AR, y3AR, z3AR). Further, the coordinates of the hanging load hanging point position after the parallel movement from AL2 are expressed as AL3 (x3AL, y3AL, z3AL).
Further, the amount of eccentricity of the gravity center position of the suspended load with respect to the center position of the suspended load hanging point is unknown. Hereinafter, the x coordinate component of the eccentric amount of the gravity center position of the suspended load with respect to the center position of the suspended load suspension point is denoted as dx, the y coordinate component is denoted as dy, and the z coordinate component is denoted as dz.
ここで、吊荷吊点中心位置の初期位置(xh0,yh0,zh0)は、吊荷吊点位置の初期位置を用いて式(13)のように示される。 Here, the initial position (xh0, yh0, zh0) of the suspended load suspension point center position is expressed by the equation (13) using the initial position of the suspended load suspension point position.
また、吊荷の平行移動分は、平行移動後の吊荷吊点中心位置と吊荷吊点中心位置の初期位置との差分として示され、これを吊荷吊点位置の初期位置に加えたものが、平行移動後の吊荷吊点位置となる。従って、吊荷吊点位置の初期位置FR2から平行移動した吊荷吊点位置FR3(x3FR,y3FR,z3FR)は、式(14)のように示される。 The parallel movement of the suspended load is shown as the difference between the suspended load suspension point center position after the parallel movement and the initial position of the suspended load suspension point center position, and this is added to the initial position of the suspended load suspension point position. The thing becomes the suspended load hanging point position after the parallel movement. Therefore, the suspended load hanging point position FR3 (x3FR, y3FR, z3FR) translated from the initial position FR2 of the suspended load hanging point position is expressed as in Expression (14).
吊荷吊点位置の初期位置FL2、AR2、AL2から平行移動した吊荷吊点位置FL3(x3FL,y3FL,z3FL)、AR3(x3AR,y3AR,z3AR)、AL3(x3AL,y3AL,z3AL)についても同様である。
また、平行移動後の吊荷重心位置(xg,yg,zg)は、式(15)のように示される。
Also with respect to the suspended load hanging point positions FL3 (x3FL, y3FL, z3FL), AR3 (x3AR, y3AR, z3AR), AL3 (x3AL, y3AL, z3AL) translated from the initial positions FL2, AR2, AL2 of the hanging load hanging points It is the same.
Further, the suspended load center position (xg, yg, zg) after the parallel movement is expressed as in Expression (15).
但し、(xh1,yh1,zh1)は、移動後の吊荷吊点中心位置O’の座標を示す。
また、平行移動後の吊荷吊点位置の座標から平行移動後の吊荷重心位置の座標を減算することで、平行移動後の吊荷吊点位置の座標を、平行移動後の吊荷重心位置を原点とする座標系における座標に変換することができる。従って、平行移動後の吊荷吊点位置FR3の座標系を変換した座標FR4(x4FR,y4FR,z4FR)は、式(16)のように示される。
However, (xh1, yh1, zh1) indicates the coordinates of the suspended load hanging point center position O ′ after movement.
Also, by subtracting the coordinates of the suspended load center position after the parallel movement from the coordinates of the suspended load suspension position after the parallel movement, the coordinates of the suspended load center position after the parallel movement are subtracted from the coordinates of the suspended load center after the parallel movement. It can be converted into coordinates in a coordinate system with the position as the origin. Accordingly, the coordinate FR4 (x4FR, y4FR, z4FR) obtained by converting the coordinate system of the suspended load hanging point position FR3 after the parallel movement is expressed as in Expression (16).
平行移動後の吊荷吊点位置FL3の座標系を変換した座標FL4(x4FL,y4FL,z4FL)、平行移動後の吊荷吊点位置AR3の座標系を変換した座標AR4(x4AR,y4AR,z4AR)、平行移動後の吊荷吊点位置AL3の座標系を変換した座標AL4(x4AL,y4AL,z4AL)についても同様である。 A coordinate FL4 (x4FL, y4FL, z4FL) obtained by converting the coordinate system of the suspended load hanging point position FL3 after translation, and a coordinate AR4 (x4AR, y4AR, z4AR) obtained by transforming the coordinate system of the suspended load hanging point position AR3 after translation. The same applies to the coordinate AL4 (x4AL, y4AL, z4AL) obtained by converting the coordinate system of the suspended load hanging point position AL3 after translation.
また、移動後の吊荷吊点位置FR5(x5FR,y5FR,z5FR)は、座標FR4(x4FR,y4FR,z4FR)と、重心回りの回転量xs、ys、zsと、平行移動後の吊荷重心位置(xg,yg,zg)との関数として、式(17)のように示される。 Further, the suspended load hanging point position FR5 (x5FR, y5FR, z5FR) after the movement includes the coordinate FR4 (x4FR, y4FR, z4FR), the rotation amounts xs, ys, zs around the center of gravity, and the suspended load center after the parallel movement. As a function of the position (xg, yg, zg), it is expressed as shown in Expression (17).
但し、fxfr1、fyfr1、fzfr1は、いずれも関数を示す。
移動後の吊荷吊点位置FL5(x5FL,y5FL,z5FL)、AR5(x5AR,y5AR,z5AR)、AL5(x5AL,y5AL,z5AL)についても同様である。
また、移動後の吊荷吊点中心位置O’(xh5,yh5,zh5)は、移動後の吊荷吊点位置に基づいて式(18)のように示される。
However, fxfr1, fyfr1, and fzfr1 all indicate functions.
The same applies to the suspended load hanging point positions FL5 (x5FL, y5FL, z5FL), AR5 (x5AR, y5AR, z5AR), and AL5 (x5AL, y5AL, z5AL) after movement.
Further, the suspended load hanging point center position O ′ (xh5, yh5, zh5) after movement is expressed as in Expression (18) based on the suspended load hanging point position after movement.
また、上部吊点位置FR1と吊荷吊点位置FR5とを結ぶロープのロープ長rope_FRは、式(19)のように示される。 Moreover, the rope length rope_FR of the rope connecting the upper suspension point position FR1 and the suspended load suspension point position FR5 is expressed as in Expression (19).
上部吊点位置FL1と吊荷吊点位置FL5とを結ぶロープのロープ長rope_FL、上部吊点位置AR1と吊荷吊点位置AR5とを結ぶロープのロープ長rope_AR、上部吊点位置AL1と吊荷吊点位置AL5とを結ぶロープのロープ長rope_ALについても同様である。
また、上部吊点位置FR1と吊荷吊点位置FR5とを結ぶロープの張力tens_FRは式(20)のように示される。
The rope length rope_FL of the rope connecting the upper suspension point position FL1 and the suspended load suspension point position FL5, the rope length rope_AR of the rope connecting the upper suspension point position AR1 and the suspended load suspension point position AR5, the upper suspension point position AL1 and the suspended load The same applies to the rope length rope_AL of the rope connecting the suspension point position AL5.
Further, the tension tens_FR of the rope connecting the upper suspension point position FR1 and the suspended load suspension point position FR5 is expressed as in Expression (20).
但し、rope_lはロープの自然長を示す。また、rope_yはロープのヤング率を示す。また、rope_aはロープの断面積を示す。また、「・」はスカラ積を示す。
上部吊点位置FL1と吊荷吊点位置FL5とを結ぶロープの張力tens_FL、上部吊点位置AR1と吊荷吊点位置AR5とを結ぶロープの張力tens_AR、上部吊点位置AL1と吊荷吊点位置AL5とを結ぶロープの張力tens_ALについても同様である。
Here, rope_l indicates the natural length of the rope. Also, rope_y indicates the Young's modulus of the rope. Moreover, rope_a shows the cross-sectional area of a rope. “·” Represents a scalar product.
Tension tension tens_FL of the rope connecting the upper suspension point position FL1 and the suspension point suspension point FL5, Tension tension tens_AR of the rope connecting the upper suspension point position AR1 and the suspension point suspension point AR5, the upper suspension point position AL1 and the suspension point The same applies to the tension tens_AL of the rope connecting the position AL5.
ここで、式(13)〜(17)等に示される関係に基づいて、式(18)を、吊荷吊点位置の初期位置FR2、FL2、AR2、AL2の各座標と、移動後の吊荷吊点中心位置の座標xh1、yh1およびzh1と、吊荷重心位置の偏心量dx、dyおよびdzと、吊荷の回転量xs、ysおよびzsとの方程式3つに変形できる。吊荷吊点位置の初期位置FR2、FL2、AR2、AL2の各座標と、吊荷の回転量xs、ysおよびzsとは検出可能でなので、移動後の吊荷吊点中心位置の座標xh1、yh1およびzh1と、吊荷重心位置の偏心量dx、dyおよびdzとの6つの未知の値に対して3つの方程式を得られる。 Here, based on the relationships shown in the equations (13) to (17) and the like, the equation (18) is changed from the initial coordinates FR2, FL2, AR2, and AL2 of the suspended load hanging point position and the hung after the movement. It can be transformed into three equations of coordinates xh1, yh1 and zh1 of the load suspension point center position, eccentric amounts dx, dy and dz of the suspension load center position, and rotation amounts xs, ys and zs of the suspended load. Since the coordinates of the initial position FR2, FL2, AR2, AL2 of the suspended load hanging point position and the rotation amount xs, ys and zs of the suspended load can be detected, the coordinates xh1, Three equations can be obtained for six unknown values of yh1 and zh1 and the eccentric amounts dx, dy and dz of the suspension load center.
また、式(20)に対し、式(19)を用いてrope_FRを消去し、さらに、式(13)〜(17)等に示される関係に基づいて、ロープ張力tens_FRと、ロープの自然長rope_lと、ヤング率rope_yと、ロープの断面積rope_aと、上部吊点位置FR1の座標と、吊荷吊点位置の初期位置FR2、FL2、AR2、AL2の各座標と、移動後の吊荷吊点中心位置の座標xh1、yh1およびzh1と、吊荷重心位置の偏心量dx、dyおよびdzと、吊荷の回転量xs、ysおよびzsとの方程式に変形できる。
ロープの自然長rope_lと、ヤング率rope_yと、ロープの断面積rope_aと、上部吊点位置FR1の座標と、吊荷吊点位置の初期位置FR2、FL2、AR2、AL2の各座標と、吊荷の回転量xs、ysおよびzsとは検出可能でなので、移動後の吊荷吊点中心位置の座標xh1、yh1およびzh1と、吊荷重心位置の偏心量dx、dyおよびdzとの6つの未知の値に対して3つの方程式を得られる。
他のロープについても同様に方程式を得ることができ、従って、4本のロープから4つの方程式を得られる。
Further, with respect to the equation (20), the rope_FR is eliminated using the equation (19), and further, the rope tension tens_FR and the natural length rope_l of the rope based on the relationships shown in the equations (13) to (17) and the like. Young's modulus rope_y, rope cross-sectional area rope_a, coordinates of the upper suspension point position FR1, coordinates of the initial positions FR2, FL2, AR2, AL2 of the suspension load suspension point, and the suspended suspension point after movement The center position coordinates xh1, yh1, and zh1, the eccentric amounts dx, dy, and dz of the suspended load center position, and the rotation amounts xs, ys, and zs of the suspended load can be transformed into equations.
Rope natural length rope_l, Young's modulus rope_y, rope cross-sectional area rope_a, coordinates of upper suspension point position FR1, initial coordinates FR2, FL2, AR2, AL2 of suspension load suspension point position, suspended load Since the rotation amounts xs, ys, and zs of the load can be detected, six unknowns are the coordinates xh1, yh1, and zh1 of the suspension load center point after movement and the eccentric amounts dx, dy, and dz of the suspension load center position. Three equations are obtained for the value of.
Equations can be obtained for other ropes as well, so that four equations can be obtained from four ropes.
このように、移動後の吊荷吊点中心位置の座標xh1、yh1およびzh1と、吊荷重心位置の偏心量dx、dyおよびdzとの6つの未知の値に対して7つの方程式を得られる。
もっとも、これら7つの方程式は独立ではなく、上述したように、吊荷が吊るされている状態を示すデータを1つの状態についてのみ取得したのでは、吊荷の重心の高さを確定することができない。
そこで、実測値取得部11は、異なる2つの状態について、各実測値を取得する。これにより、重心位置算出部12は、14個の方程式を得られる。これら14個の方程式は独立ではないが、重心位置算出部12は、方程式を解くことで6つの未知の値、すなわち、移動後の吊荷吊点中心位置の座標xh1、yh1およびzh1と、吊荷重心位置の偏心量dx、dyおよびdzとを求めることができる。特に、重心位置算出部12は、吊荷の重心位置を示す偏心量dx、dyおよびdzを算出でき、吊荷の重心位置を求めることができる。
Thus, seven equations can be obtained for the six unknown values of the coordinates xh1, yh1 and zh1 of the suspended load suspension point center position after movement and the eccentric amounts dx, dy and dz of the suspended load center position. .
However, these seven equations are not independent, and as described above, if the data indicating the state in which the suspended load is suspended is acquired for only one state, the height of the center of gravity of the suspended load can be determined. Can not.
Therefore, the actual measurement
なお、重心位置検出装置10は、吊荷の重心位置の検出結果の出力方法として様々な方法を用いることができる。例えば、重心位置検出装置10が表示部を具備し、吊荷の重心位置の検出結果を視覚的に表示するようにしてもよい。あるいは、重心位置検出装置10がスピーカを具備し、吊荷の重心位置の検出結果の視覚的な表示に代えて、あるいは視覚的な表示に加えて、音声にて出力するようにしてもよい。あるいは、重心位置検出装置10が、吊荷の重心位置の検出結果を、サーバ装置や表示装置など他機器に出力するようにしてもよい。
The center-of-gravity
なお、実測値取得部11が、異なる3つ以上の状態にて吊り状態実測値を取得するようにしてもよい。これにより、重心位置算出部は、より多くのデータに基づいて吊荷の重心位置を算出することができ、最小二乗法による平均値をとるなどして、センサノイズなど、吊り状態実測値の一部にセンサノイズ等のノイズが含まれている場合でも、当該ノイズの影響を低減させることができる。従って、重心位置検出装置10は、吊荷の重心位置を高精度にて検出することができる。
In addition, you may make it the measured
また、実測値取得部11が、同一の吊り状態実測値繰り返し取得するようにしてもよい。例えば、実測値取得部11が、吊荷の回転量と吊荷吊点中心位置とのみを、繰り返し取得するようにしてもよい。
また、ヤング率などの固定パラメータも未知パラメータとして状態モデルに含めておくことで、経年劣化に対応することが可能である。
Moreover, you may make it the measured
In addition, it is possible to cope with aging degradation by including fixed parameters such as Young's modulus in the state model as unknown parameters.
なお、傾斜計等のセンサのオフセット誤差に対しては、例えば重心がコンテナ中心にある基準コンテナで計測し校正する。あるいは,コンテナをヤードシャーシ上に載せた後、スプレッダのみで海側へ戻る際に重心を検出し、平均値をオフセット誤差として取得して、コンテナ搬送時の重心位置の検出値から除去するようにしてもよい。 For example, the offset error of a sensor such as an inclinometer is measured and calibrated with a reference container having a center of gravity at the center of the container. Alternatively, after the container is placed on the yard chassis, the center of gravity is detected when returning to the sea side only with the spreader, and the average value is acquired as an offset error, and is removed from the detected value of the center of gravity position during container transportation. May be.
以上のように、実測値取得部11は、吊り状態実測値を、吊荷の静定状態において取得する。例えば、実測値取得部11は、吊り状態実測値に、吊荷の回転量の実測値と、吊荷の位置の実測値とを含んで取得する。
また、重心位置算出部12は、吊荷の状態モデルとして吊荷の静的モデルを用いる。例えば、重心位置算出部12は、吊荷の回転量と、吊荷の位置と、吊荷の重心位置とを示す変数を含む吊荷の状態モデルと、実測値取得部11が取得した実測値とに基づいて、吊荷の重心位置を算出する。
これにより、重心位置算出部12は、微分方程式を解く必要無しに、吊荷の重心位置を算出することができる。この点において、重心位置算出部12は、簡単な処理にて心位置吊荷の重心位置を算出することができる。
特に、重心位置算出部12は、高さ方向の吊荷の重心位置を算出することができる。
As described above, the actual measurement
The center-of-gravity
Thereby, the center-of-gravity
In particular, the gravity center
なお、重心位置算出部12が用いる吊荷の状態モデルは上記のものに限らず、様々な状態モデルを用いることができる。その場合、実測値取得部11は、状態モデルに応じた吊り状態実測値を取得する。
例えば、実測値取得部11が、ロードセルを用いて吊荷重量を検出する場合、設備の追加を行う必要が無く、この点において安価に吊荷荷重を検出することができる。また、実測値取得部11が、歪ゲージを用いて吊荷重量を検出する場合も、設備の追加を行う必要が無く、この点において安価に吊荷荷重を検出することができる。あるいは、実測値取得部11が、巻上トルクに基づいて吊荷荷重を検出するようにしてもよい。
The state model of the suspended load used by the gravity center
For example, when the actual measurement
また、実測値取得部11が、巻きエンコーダを用いて巻きドラムの回転数を検出し、得られた回転数に基づいてロープの自然長を求める場合、設備の追加を行う必要が無く、この点において安価にロープの自然長を検出することができる。また、この方法では、比較的高精度にロープの自然長を検出し得る。
Moreover, when the actual measurement
また、実測値取得部11が、上部吊点位置を移動させるシリンダの変位をエンコーダを用いて検出し、得られたシリンダの変位に基づいて上部吊点位置を検出する場合、設備の追加を行う必要が無く、この点において安価に上部吊点位置を検出することができる。
Moreover, when the actual measurement
また、実測値取得部11が、スプレッダに設けられた傾斜計を用いて吊荷の回転量(トリム)を検出する場合、比較的安価に吊荷の回転量(トリム)を検出できる。同様に、実測値取得部11が、スプレッダに設けられた傾斜計を用いて吊荷の回転量(リスト)を検出する場合、比較的安価に吊荷の回転量(リスト)を検出できる。
Moreover, when the actual measurement
また、実測値取得部11が、ジャイロを用いて吊荷の回転量(スキュー)を検出する場合、比較的安価に吊荷の回転量(スキュー)を検出できる。一方、実測値取得部11が、振れセンサを用いて吊荷の回転量(スキュー)を検出する場合、より高精度に吊荷の回転量(スキュー)を検出することができる。
Moreover, when the actual measurement
また、実測値取得部11が、振れセンサを用いて吊荷の水平方向の移動変位を検出する場合、より高精度に移動変位を検出することができる。あるいは、実測値取得部11が、加速度計を用いて吊荷の加速度を検出し、二階積分を取ることで吊荷の水平方向の移動変位を検出する場合、比較的安価に吊荷の水平方向の移動変位を検出することができる。また、実測値取得部11が、横行モータトルクから吊荷の水平方向の移動変位を検出する場合、設備の追加を行う必要が無く、この点において安価に荷の水平方向の移動変位を検出することができる。
Moreover, when the measured
また、実測値取得部11が、巻きエンコーダを用いて巻きドラムの回転数を検出し、得られた回転数に基づいて垂直方向の吊荷の移動変位を検出する場合、設備の追加を行う必要が無く、この点において安価に荷の水平方向の移動変位を検出することができる。あるいは、実測値取得部11が、レーザ距離計を用いて垂直方向の吊荷の移動変位を検出するようにしてもよい。
Moreover, when the actual measurement
また、実測値取得部11が、ロードセルを用いて巻きロープの張力を検出する場合、設備の追加を行う必要が無く、この点において安価に巻きロープの張力を検出することができる。あるいは、実測値取得部11が、歪ゲージを用いて巻きロープの張力を検出するようにしてもよい。
Moreover, when the actual measurement
なお、重心位置検出装置10や100の各部の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
It should be noted that a program for realizing all or a part of the functions of each part of the center-of-gravity
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention.
10、100 重心位置検出装置
11、110 実測値取得部
12、120 重心位置算出部
121 前処理部
122 数値設定部
123 変数値演算部
124 評価部
125 再設定部
130 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 Center-of-gravity position detection apparatus 11,110 Actual value acquisition part 12,120 Center-of-gravity
Claims (8)
前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、少なくとも2つの異なる前記状態について取得する実測値取得部と、
少なくとも前記吊荷の重心位置を未知定数として含む前記吊荷の状態モデルと、前記実測値取得部が取得した実測値とに基づいて、前記吊荷の重心位置を算出する重心位置算出部と、
を具備することを特徴とする重心位置検出装置。 A center-of-gravity position detection device for determining the position of the center of gravity of a suspended load suspended by a rope,
An actual measurement value acquisition unit for acquiring an actual measurement value of data indicating a state in which the suspended load is suspended, for at least two different states;
Based on the state model of the suspended load including at least the center of gravity position of the suspended load as an unknown constant, and the measured value acquired by the measured value acquisition unit, the center of gravity position calculating unit that calculates the center of gravity position of the suspended load;
A center-of-gravity position detection device comprising:
前記重心位置算出部は、前記吊荷の状態モデルとして前記吊荷の運動モデルを用いる
ことを特徴とする請求項1に記載の重心位置検出装置。 The actual measurement value acquisition unit acquires an actual measurement value of data indicating a state in which the suspended load is suspended, using at least time-series data including a time at which the suspended load is accelerated, decelerated, or rotated,
The center-of-gravity position detection unit according to claim 1, wherein the center-of-gravity position calculation unit uses a motion model of the suspended load as a state model of the suspended load.
前記吊荷の運動モデルに含まれる変数の初期値および未知定数の値を設定する数値設定部と、
前記数値設定部が設定した値を前記運動モデルに適用して、前記実測値取得部が取得した前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値の測定時刻における、前記変数の値を求める変数値演算部と、
前記変数値演算部が取得した前記変数の値を評価し、評価結果が所定の条件を満たす場合に、設定されている前記吊荷の重心位置を前記重心位置算出部の算出結果とする評価部とを具備し、
前記数値設定部は、前記評価部の評価結果が前記所定の条件を満たさない場合に、前記吊荷の運動モデルに含まれる変数の初期値および未知定数の値を再設定する
ことを特徴とする請求項2に記載の重心位置検出装置。 The center-of-gravity position calculation unit
A numerical value setting unit for setting an initial value of a variable included in the suspended load motion model and a value of an unknown constant;
The value set by the numerical value setting unit is applied to the motion model, and the value of the variable at the measurement time of the actual measurement value of the data indicating the state where the suspended load acquired by the actual measurement value acquisition unit is suspended is obtained. A variable value calculation unit to be obtained;
The evaluation unit that evaluates the value of the variable acquired by the variable value calculation unit and uses the set gravity center position of the suspended load as a calculation result of the gravity center position calculation unit when the evaluation result satisfies a predetermined condition And
The numerical value setting unit resets initial values of variables and unknown constant values included in the motion model of the suspended load when the evaluation result of the evaluation unit does not satisfy the predetermined condition. The center-of-gravity position detection device according to claim 2.
前記評価部は、前記変数値演算部が取得した前記変数の値から得られる前記吊荷を吊るす力の計算値と、前記実測値取得部が取得した前記吊荷を吊るす力の実測値とに基づいて、前記変数値演算部が取得した前記変数の値を評価する
ことを特徴とする請求項3に記載の重心位置検出装置。 The actual measurement value acquisition unit acquires the actual measurement value of the data indicating the state in which the suspended load is suspended, including the actual measurement value of the force to suspend the suspended load,
The evaluation unit includes a calculated value of the force for suspending the suspended load obtained from the value of the variable acquired by the variable value calculation unit, and an actual measurement value of the force for suspending the suspended load acquired by the actual measurement value acquisition unit. The center-of-gravity position detection device according to claim 3, wherein the value of the variable acquired by the variable value calculation unit is evaluated based on the value.
前記重心位置算出部は、前記吊荷の状態モデルとして前記吊荷の静的モデルを用いる
ことを特徴とする請求項1に記載の重心位置検出装置。 The actual measurement value acquisition unit acquires an actual measurement value of data indicating a state where the suspended load is suspended in a state where acceleration and angular acceleration of the suspended load can be ignored,
The center-of-gravity position detection unit according to claim 1, wherein the center-of-gravity position calculation unit uses a static model of the suspended load as a state model of the suspended load.
前記重心位置算出部は、前記吊荷の回転量と、前記吊荷の位置と、前記吊荷の重心位置とを示す変数を含む前記吊荷の状態モデルと、前記実測値取得部が取得した実測値とに基づいて、前記吊荷の重心位置を算出する
ことを特徴とする請求項5に記載の重心位置検出装置。 The actual measurement value acquisition unit acquires the actual measurement value of the data indicating the state in which the suspended load is suspended, including the actual measurement value of the rotation amount of the suspended load and the actual measurement value of the position of the suspended load,
The center-of-gravity position calculation unit is acquired by the suspended load state model including variables indicating the amount of rotation of the suspended load, the position of the suspended load, and the center of gravity position of the suspended load, and the actual measurement value acquisition unit. The center-of-gravity position detection device according to claim 5, wherein the center-of-gravity position of the suspended load is calculated based on an actual measurement value.
前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、少なくとも2つの異なる前記状態について取得する実測値取得ステップと、
少なくとも前記吊荷の重心位置を未知定数として含む前記吊荷の状態モデルと、前記実測値取得ステップにて取得した実測値とに基づいて、前記吊荷の重心位置を算出する重心位置算出部ステップと、
を具備することを特徴とする重心位置検出方法。 A center-of-gravity position detection method of a center-of-gravity position detection device for determining the center-of-gravity position of a suspended load suspended by a rope,
An actual measurement value acquisition step of acquiring an actual measurement value of data indicating a state in which the suspended load is suspended for at least two different states;
Center-of-gravity position calculation unit step for calculating the center-of-gravity position of the suspended load based on the state model of the suspended load including at least the center-of-gravity position of the suspended load as an unknown constant and the actual measurement value acquired in the actual measurement value acquisition step When,
The center-of-gravity position detection method characterized by comprising.
前記吊荷が吊るされている状態を示すデータの実測値を、少なくとも2つの異なる前記状態について取得する実測値取得ステップと、
少なくとも前記吊荷の重心位置を未知定数として含む前記吊荷の状態モデルと、前記実測値取得ステップにて取得した実測値とに基づいて、前記吊荷の重心位置を算出する重心位置算出部ステップと、
を実行させるためのプログラム。
In the computer as the center of gravity position detection device that calculates the center of gravity position of the suspended load suspended by the rope,
An actual measurement value acquisition step of acquiring an actual measurement value of data indicating a state in which the suspended load is suspended for at least two different states;
Center-of-gravity position calculation unit step for calculating the center-of-gravity position of the suspended load based on the state model of the suspended load including at least the center-of-gravity position of the suspended load as an unknown constant and the actual measurement value acquired in the actual measurement value acquisition step When,
A program for running
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