JP2020125162A - ロープ巻き取り判定装置、クレーン、ロープ巻き取り判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウインチ装置のドラムにおけるロープの巻き取り不良を速やかに判定すること。【解決手段】画像処理部は、カメラ４５により得られる撮影画像から、ロープ３１の巻き取り状態を表す１つ以上の巻き取り指標値を導出する。不良判定部６１１は、前記巻き取り指標値が予め定められた不良条件を満たすか否かを判定することにより、前記ロープの巻き取り不良が発生したか否かを判定する。前記巻き取り指標値は、前記ロープの巻き取り層ごとに前記軸方向に沿って並ぶ複数の稜線部の間隔と、前記巻き取り層ごとの前記複数の稜線部の相互の高さの差と、前記巻き取り層が増加する前後における前記稜線部の高さの差と、前記ドラムにおける前記軸方向の両端に形成された一対のフランジ部の一方と前記巻き取り層が増加したときに最上層に最初に形成される前記稜線部との前記軸方向の間隔と、のうちの１つ以上を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ウインチ装置のドラムにおけるロープの巻き取り状態を判定するロープ巻き取り判定装置、それを備えるクレーンおよびロープ巻き取り判定方法に関する。

クレーンは、各種のロープを備える。前記ロープは、ブームを支える起伏ロープまたは前記ブームから垂下された状態でフックを介して吊荷を支える吊りロープなどである。

さらに、前記クレーンは、前記ロープを巻き取る複数のウインチ装置を備える。前記ウインチ装置は、前記ロープを巻き取るドラムおよび前記ドラムを回転させるモーターを備える。

前記ドラムにおける前記ロープの巻き取り状態が乱れる場合がある。前記ロープの巻き取りが乱れた状態は、乱巻き状態と称される。前記乱巻き状態が発生すると、例えば前記吊荷が一時的に急降下するなど、危険な状況に繋がるおそれがある。

そこで、前記クレーンは、前記ウインチ装置を撮影するカメラと、前記カメラにより得られる映像をキャビン内において表示する表示装置とを備えることが多い（例えば、特許文献１参照）。

前記クレーンの操縦者は、前記乱巻き状態を確認した場合、前記ロープの巻き直しのための操作を行う。

特開２００４−１３７０３５号公報

ところで、前記操縦者は、各種の操作を行う際に、前記表示装置の映像と前記吊荷または前記ブームの動きなどの他の状況とを並行して監視する必要がある。そのため、前記乱巻き状態の発見の遅れまたは見逃しが発生するおそれがある。

本発明の目的は、ウインチ装置のドラムにおけるロープの巻き取り不良を速やかに判定できるロープ巻き取り判定装置、それを備えるクレーンおよびロープ巻き取り判定方法を提供することにある。

本発明の一の局面に係るロープ巻き取り判定装置は、ウインチ装置のドラムにおけるロープの巻き取り状態を判定する装置である。前記ロープ巻き取り判定装置は、カメラと、画像処理部と、不良判定部と、を備える。前記カメラは、前記ドラムの回転軸に沿う軸方向に交差する方向から前記ドラムに向けて配置されている。前記画像処理部は、前記カメラにより得られる撮影画像から、前記ロープの巻き取り状態を表す１つ以上の巻き取り指標値を導出する。前記不良判定部は、前記巻き取り指標値が予め定められた不良条件を満たすか否かを判定することにより、前記ロープの巻き取り不良が発生したか否かを判定する。前記巻き取り指標値は、前記ロープの巻き取り層ごとに前記軸方向に沿って並ぶ複数の稜線部の間隔と、前記巻き取り層ごとの前記複数の稜線部の相互の高さの差と、前記巻き取り層が増加する前後における前記稜線部の高さの差と、前記ドラムにおける前記軸方向の両端に形成された一対のフランジ部の一方と前記巻き取り層が増加したときに最上層に最初に形成される前記稜線部との前記軸方向の間隔と、のうちの１つ以上を含む。

本発明の他の局面に係るクレーンは、ウインチ装置と、前記ロープ巻き取り判定装置と、を備える。前記ウインチ装置は、吊荷またはブームを支えるロープを巻き取るドラムおよび前記ドラムを回転させるモーターを備える。前記ロープ巻き取り判定装置は、前記ウインチ装置の前記ドラムにおける前記ロープの巻き取り状態を判定する。

本発明の他の局面に係るロープ巻き取り判定方法は、ウインチ装置のドラムにおけるロープの巻き取り状態を判定する方法である。前記ロープ巻き取り判定方法は、前記ドラムの回転軸に沿う軸方向に交差する方向から前記ドラムに向けて配置されたカメラにより得られる撮影画像から、前記ロープの巻き取り状態を表す１つ以上の前記巻き取り指標値を導出する工程と、前記巻き取り指標値が予め定められた不良条件を満たすか否かを判定することにより、前記ロープの巻き取り不良が発生したか否かを判定する工程と、を含む。

本発明によれば、ウインチ装置のドラムにおけるロープの巻き取り不良を速やかに判定できるロープ巻き取り判定装置、それを備えるクレーンおよびロープ巻き取り判定方法を提供することが可能になる。

図１は、実施形態に係るクレーンの構成図である。 図２は、実施形態に係るクレーンにおける制御関連機器の構成を表すブロック図である。 図３は、実施形態に係るクレーンにおけるメインコントローラー、ＥＣＵおよび画像処理装置の構成を表すブロック図である。 図４は、実施形態に係るクレーンが備えるウインチ装置の斜視図である。 図５は、実施形態に係るクレーンにおけるロープ巻き取り判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、実施形態に係るクレーンが備えるカメラにより得られる撮影画像の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［クレーン１０の概略構成］
実施形態に係るクレーン１０は、吊り荷を吊り上げつつ移動させる作業機械である。

図１に示されるように、クレーン１０は、下本体部１１、上本体部１２、キャブ１３、ガントリ１５、第１ウインチ装置１６ａ、第２ウインチ装置１６ｂ、カウンターウェイト１７、ブーム２１、ブームポイントアイドラーシーブ２２、起伏ロープ３１ａ、カウンターウェイト１７、フック３０、ガントリシーブ２３、起伏ロープ３１ａおよび吊りロープ３１ｂなどを備える。

上本体部１２は、キャブ１３、ガントリ１５、第１ウインチ装置１６ａおよび第２ウインチ装置１６ｂと一体に構成されている。ガントリ１５は、上本体部１２から起立する状態で上本体部１２に固定されている。さらに、上本体部１２は、第１ウインチ装置１６ａ、第２ウインチ装置１６ｂ、カウンターウェイト１７およびブーム２１を支持している。

下本体部１１は、上本体部１２を旋回可能に支持する台座部分である。上本体部１２は、下本体部１１に設けられた不図示の駆動源によって旋回駆動される旋回体である。

上本体部１２が旋回する場合、キャブ１３、ガントリ１５、第１ウインチ装置１６ａおよび第２ウインチ装置１６ｂも、上本体部１２とともに旋回する。

図１に示されるクレーン１０は移動式クレーンである。そのため、クレーン１０は、走行装置１４をさらに備える。走行装置１４は、下本体部１１を支持し、走行可能である。図１は、走行装置１４がクローラー式の装置である例を示す。

操縦者は、キャブ１３内でクレーン１０を操縦する。ブーム２１は、その根元部が上本体部１２に連結されている。ブーム２１は、上本体部１２と連結された前記根元部を中心にして起伏可能である。

第１ウインチ装置１６ａおよびガントリ１５は、起伏ロープ３１ａを介してブーム２１を支える。即ち、起伏ロープ３１ａは、ブーム２１を支える。起伏ロープ３１ａは、ブーム２１の先端部から、ガントリ１５に設けられたガントリシーブ２３を経て、第１ウインチ装置１６ａへ張り渡されている。

また、第２ウインチ装置１６ｂは、ブーム２１の先端部のブームポイントアイドラーシーブ２２に掛けられた吊りロープ３１ｂを介してフック３０およびフック３０に吊される吊荷を支える。即ち、吊りロープ３１ｂは、フック３０を介して前記吊荷を支える。

第１ウインチ装置１６ａは、起伏ロープ３１ａの巻き取り、または、繰り出しを行うことにより、ブーム２１を起伏させる。第２ウインチ装置１６ｂは、吊りロープ３１ｂの巻き取り、または、繰り出しを行うことにより、フック３０を昇降させる。

以下の説明において、第１ウインチ装置１６ａおよび第２ウインチ装置１６ｂそれぞれのことをウインチ装置１６と称する。また、ウインチ装置１６が巻き取る起伏ロープ３１ａまたは吊りロープ３１ｂのことをロープ３１と称する。

図４に示されるように、ウインチ装置１６は、ドラム１６１および駆動装置１６２を備える。ドラム１６１は、ロープ３１を巻き取る胴部１６１ａと、胴部１６１ａの両端に形成された一対のフランジ部１６１ｂと、回転軸１６１ｃとを含む。

ドラム１６１の回転軸１６１ｃが、軸受部１６３によって回転可能に支持されている。以下の説明において、ウインチ装置１６におけるドラム１６１の回転軸１６１ｃに沿う方向のことを軸方向Ｄ１と称する。

駆動装置１６２は、ドラム１６１を回転駆動する。駆動装置１６２は、ドラム１６１を回転駆動させるモーター１６２ａを備える。例えば、モーター１６２ａは、油圧ポンプ４２から供給される油によって作動する油圧モーターである。なお、駆動装置１６２は、モーター１６２ａの回転力をドラム１６１へ伝達する不図示のギヤも備える。

カウンターウェイト１７は、ブーム２１、フック３０および前記吊り荷の荷重とのバランスをとる。

図２に示されるように、クレーン１０は、エンジン４１、油圧ポンプ４２および油圧制御弁４３などの駆動系の機器を備える。さらに、クレーン１０は、メインコントローラー６１、補助記憶装置６２およびＥＣＵ（Engine Control Unit）６３などの制御系の機器を備える。

さらに、クレーン１０は、キャブ１３内に設けられた操作装置５１および表示装置５２などのヒューマンインターフェースのための装置と、クレーン１０の状態を検出する検出装置４４とを備える。検出装置４４は、各種のセンサーを含む。

操作装置５１は、前記操縦者の操作を受け付ける装置である。表示装置５２は情報を表示する装置である。操作装置５１は、操作レバー５１１、操作ボタン５１２および入力装置５１３などを含む。

入力装置５１３は、前記操縦者による情報入力を受け付ける。例えば、入力装置５１３は、表示装置５２と一体に構成されたタッチパネルなどである。また、入力装置５１３が、前記操縦者の音声操作による情報入力を受け付ける装置であってもよい。

検出装置４４は、荷重センサー４４１および繰り出し長さ検出装置４４２などを含む。荷重センサー４４１は、前記吊荷の重さを検出する。繰り出し長さ検出装置４４２は、ウインチ装置１６のドラム１６１から繰り出されているロープ３１の長さを検出する。

以下の説明において、繰り出し長さ検出装置４４２により検出されるドラム１６１からのロープ３１の繰り出し長さのことを検出繰り出し長さと称する。

例えば、繰り出し長さ検出装置４４２は、モーター１６２ａの第１回転方向および第２回転方向それぞれへの回転回数を積算し、前記第１回転方向への回転回数の積算値から前記第２回転方向への回転回数の積算値を減算して得られる値を積算回転回数として導出する。

さらに、繰り出し長さ検出装置４４２は、前記積算回転回数をロープ３１の繰り出し長さへ変換する変換情報を予め保有しており、前記積算回転回数および前記変換情報に基づいて前記検出繰り出し長さを導出する。

前記変換情報は、例えば変換式またはルックアップテーブルなどである。なお、前記変換情報は、ドラム１６１におけるロープ３１の巻き取り層の数が増えるごとに、ドラム１６１の１回転当たりの巻き取り長さ、または、繰り出し長さが大きくなることが反映された情報である。

また、繰り出し長さ検出装置４４２が、ブームポイントアイドラーシーブ２２またはガントリシーブ２３の回転回数をカウントする回転センサーを備えることも考えられる。この場合、繰り出し長さ検出装置４４２は、前記回転センサーにより検出される回転回数の積算値を、前記検出繰り出し長さへ変換する。

前記第１回転方向は、ドラム１６１がロープ３１を繰り出す方向の回転方向であり、前記第２回転方向は、ドラム１６１がロープ３１を巻き取る方向の回転方向である。

本実施形態において、繰り出し長さ検出装置４４２は、第１ウインチ装置１６ａによる起伏ロープ３１ａの繰り出し長さを検出する装置と、第２ウインチ装置１６ｂによる吊りロープ３１ｂの繰り出し長さを検出する装置とを含む。

各種の検出装置４４の検出結果は、メインコントローラー６１およびＥＣＵ６３へ入力される。

メインコントローラー６１、ＥＣＵ６３および表示装置５２は、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車内ＬＡＮ（Local Area Network）を通じて相互に通信可能である。本実施形態において、前記車内ＬＡＮの通信媒体は、ＣＡＮ−ＢＵＳなどのバス９である。

エンジン４１は、油圧ポンプ４２を駆動するディーゼルエンジンである。油圧制御弁４３が、ＥＣＵ６３またはメインコントローラー６１からの制御信号に従って不図示の油圧モーターなどの目的の駆動部へ圧縮油を供給する。前記駆動部は、ウインチ装置１６または上本体部１２などの駆動対象を駆動する。ウインチ装置１６のモーター１６２ａは、前記駆動部の一例である。

メインコントローラー６１は、操作装置５１に対する操作または各種の検出装置４４の検出結果に応じて、油圧制御弁４３などの制御対象についての制御指令をＥＣＵ６３へ出力する。また、メインコントローラー６１は、表示装置５２を制御する。

ＥＣＵ６３は、各種の検出装置４４の検出結果に応じて、または、メインコントローラー６１からの前記制御指令に従って、エンジン４１および油圧制御弁４３の一部を制御する。メインコントローラー６１およびＥＣＵ６３は、制御装置の一例である。

例えば、ＥＣＵ６３は、検出装置４４により検出される操作レバー５１１に対する操作量に応じて、ウインチ装置１６のモーター１６２ａを制御する。

表示装置５２は、メインコントローラー６１の制御に従ってクレーン１０の状態を表示する。例えば、表示装置５２は、表示灯、表示計器およびパネルディスプレーのうちの１つまたは複数を含む。メインコントローラー６１は、表示装置５２などの各種の機器を制御する。

図１，２に示されるように、クレーン１０は、第１カメラ４５ａおよび第２カメラ４５ｂをさらに備える。さらに、クレーン１０は、画像処理装置６４も備える（図２参照）。

図１に示される例では、第１カメラ４５ａは、上本体部１２に固定された支持台１２ａによって支持されている。第２カメラ４５ｂは、ガントリ１５によって支持されている。

第１カメラ４５ａは、第１ウインチ装置１６ａの軸方向Ｄ１に交差する方向から第１ウインチ装置１６ａのドラム１６１に向けて配置されている。同様に、第２カメラ４５ｂは、第２ウインチ装置１６ｂの軸方向Ｄ１に交差する方向から第２ウインチ装置１６ｂのドラム１６１に向けて配置されている。

画像処理装置６４は、第１カメラ４５ａにより得られる第１撮影映像の信号、および、第２カメラ４５ｂにより得られる第２撮影映像の信号を入力する。そして、画像処理装置６４は、前記第１撮影映像および前記第２撮影映像の一方または両方を表示装置５２に表示させることができる。

以下の説明において、ウインチ装置１６に対応する第１カメラ４５ａまたは第２カメラ４５ｂのことをカメラ４５と称する。カメラ４５は、ウインチ装置１６の軸方向Ｄ１に交差する方向からウインチ装置１６のドラム１６１に向けて配置されている。

画像処理装置６４は、カメラ４５により得られる画像に対する画像処理も実行するが、その処理については後述する。なお、なお、メインコントローラー６１のＭＰＵ６０１が所定のプログラムを実行することにより、メインコントローラー６１が前記画像処理部として動作することも考えられる。

図３に示されるように、メインコントローラー６１、ＥＣＵ６３および画像処理装置６４は、それぞれＭＰＵ（Miro Processing Unit）６０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）６０２、不揮発性メモリー６０３、信号インターフェイス６０４およびバスインターフェイス６０５などを備える。なお、ＲＡＭ６０２および不揮発性メモリー６０３は、コンピューター読み取り可能な記憶装置である。

ＭＰＵ６０１は、予め不揮発性メモリー６０３に記憶されたプログラムを実行することにより、各種のデータ処理および制御を実行するプロセッサーの一例である。

ＲＡＭ６０２は、ＭＰＵ６０１によって実行される前記プログラムおよびＭＰＵ６０１が導出もしくは参照するデータを一時記憶する揮発性のメモリーである。

不揮発性メモリー６０３は、ＭＰＵ６０１によって実行される前記プログラムおよびＭＰＵ６０１が参照するデータを予め記憶する。例えば、不揮発性メモリー６０３がＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）またはフラッシュメモリーなどであることが考えられる。

信号インターフェイス６０４は、検出装置４４の検出信号をデジタルデータへ変換してＭＰＵ６０１へ伝送する。さらに、信号インターフェイス６０４は、ＭＰＵ６０１が出力する制御指令を電流信号または電圧信号などの制御信号へ変換し、制御対象の機器へ出力する。

バスインターフェイス６０５は、自装置のＭＰＵ６０１と他装置のＭＰＵ６０１との間のバス９を通じたデータ通信を中継する。

ウインチ装置１６において、ドラム１６１におけるロープ３１の巻き取り状態が乱れる場合がある。ロープ３１の巻き取りが乱れた状態は、乱巻き状態と称される。前記乱巻き状態が発生すると、例えば前記吊荷が一時的に急降下するなど、危険な状況に繋がるおそれがある。

そこで、クレーン１０は、ウインチ装置１６を撮影するカメラ４５と、カメラ４５により得られる映像をキャブ１３内において表示する表示装置５２とを備える。

前記操縦者は、表示装置５２の映像を監視しながら各種の操作を行うことができる。そして、前記操縦者は、前記乱巻き状態を確認した場合、ロープ３１の巻き直しのための操作を行う。

ところで、前記操縦者は、各種の操作を行う際に、表示装置５２の映像と前記吊荷またはブーム２１の動きなどの他の状況とを並行して監視する必要がある。そのため、前記乱巻き状態の発見の遅れまたは見逃しが発生するおそれがある。

一方、クレーン１０において、カメラ４５、メインコントローラー６１および画像処理装置６４は、ロープ巻き取り判定装置７を構成している。後述するように、ロープ巻き取り判定装置７は、ウインチ装置１６のドラム１６１におけるロープ３１の巻き取り不良を速やかに判定できる。

本実施形態において、メインコントローラー６１のＭＰＵ６０１が所定のプログラムを実行することにより、メインコントローラー６１は、不良判定部６１１、長さ導出部６１２、長さ判定部６１３、警報出力部６１４およびウインチ制御部６１５として動作する。

［ロープ巻き取り判定処理］
以下、図５に示されるフローチャートを参照しつつ、ロープ巻き取り判定装置７が実行するロープ巻き取り判定処理の手順の一例について説明する。

以下の説明では、前記ロープ巻き取り判定処理が、ウインチ装置１６およびカメラ４５について実行されることを示す。これは、前記ロープ巻き取り判定処理が、第１ウインチ装置１６ａおよび第１カメラ４５ａと、第２ウインチ装置１６ｂおよび第２カメラ４５ｂとのそれぞれについて実行されることを意味する。

不良判定部６１１は、エンジン４１が始動したとき、または、入力装置に対して予め定められた開始操作が行われたときに、前記ロープ巻き取り判定処理を開始する。以下の説明において、Ｓ１，Ｓ２，…は、前記ロープ巻き取り判定処理における複数の工程の識別符号を表す。

＜工程Ｓ１＞
前記ロープ巻き取り判定処理において、まず、画像処理装置６４が、カメラ４５から撮影画像ＩＭ１を取得する。即ち、画像処理装置６４が、カメラ４５から撮影画像ＩＭ１の信号を入力する。

＜工程Ｓ２＞
続いて、画像処理装置６４は、撮影画像ＩＭ１の全領域のうちの一部である対象領域Ａ１を設定する。対象領域Ａ１は、ドラム１６１の一対のフランジ部１６１ｂの間の領域に対応する画像領域である。

例えば、画像処理装置６４は、撮影画像ＩＭ１における予め定められた基準領域Ａ０から、予め定められた目標画像を抽出し、その目標画像の位置を基準位置Ｐ１として設定する。基準領域Ａ０の左境界線ＬＡ２および右境界線ＬＡ３の位置は、一対のフランジ部１６１ｂの内面の位置に相当する

さらに、画像処理装置６４は、基準位置Ｐ１に対して予め定められた相対的な位置関係にある予め定められた形状および大きさの領域を、基準領域Ａ０として設定する。基準領域Ａ０の形状および大きさは、カメラ４５の特性と、カメラ４５とドラム１６１との位置関係と、カメラ４５の向きとによって定まる。

図６に示される例において、前記目標画像は、一対のフランジ部１６１ｂのうちの一方の端部の画像である。

例えば、前記目標画像の特徴量を表す特徴データが、予め画像処理装置６４の不揮発性メモリー６０３に記憶されていることが考えられる。この場合、画像処理装置６４は、撮影画像ＩＭ１の基準領域Ａ０から前記特徴データが表す特徴量との間で予め定められた近似条件を満たす特徴量を有する部分画像を抽出することにより、前記目標画像を抽出する。

例えば、画像の色、ＨＯＧ（Histograms of Oriented Gradients）、ＳＩＦＴ（Scale-Invariant Feature Transform）およびＳＵＲＦ（Speeded Up Robust Features）のうちの１つまたは複数が、前記特徴量として採用されることが考えられる。

基準領域Ａ０が、撮影画像ＩＭ１から抽出される前記目標画像の位置に基づいて設定されることにより、ドラム１６１の振動幅が画像処理において無視できない大きさであっても、基準領域Ａ０が適切に設定される。

＜工程Ｓ３＞
次に、画像処理装置６４は、撮影画像ＩＭ１から延出位置Ｐ２，Ｐ３を検出する。延出位置Ｐ２，Ｐ３は、対象領域Ａ１の内側と外側とに亘って軸方向Ｄ１に交差する方向に延びる延出ロープＲ１の画像の位置である。

例えば、画像処理装置６４は、対象領域Ａ１の上境界線ＬＡ１に交差するロープ３１の画像を延出ロープＲ１の画像として検出する。延出ロープＲ１の画像は、周知のエッジ検出処理または色抽出処理などによって検出される。

延出位置Ｐ２，Ｐ３は、延出ロープＲ１の画像の左右の境界の位置を表す左延出位置Ｐ２および右延出位置Ｐ３を含む。以下の説明において、対象領域Ａ１における、延出位置Ｐ２，Ｐ３に対し軸方向Ｄ１の両側の領域のことを左対象領域Ａ１１および右対象領域Ａ１２と称する。

左対象領域Ａ１１は、対象領域Ａ１における左延出位置Ｐ２よりも左側の領域である。右対象領域Ａ１２は、対象領域Ａ１における右延出位置Ｐ３よりも右側の領域である。

＜工程Ｓ４＞
さらに、画像処理装置６４は、対象領域Ａ１における、延出位置Ｐ２，Ｐ３に対し軸方向Ｄ１の両側の領域それぞれにおいて、ロープ３１の巻き取り層ごとの複数の稜線部Ｒ２を検出する。

稜線部Ｒ２は、ロープ３１のドラム１６１に螺旋状に巻かれた部分の輪郭において凸状に形成された部分である。

図６に示されるように、複数の稜線部Ｒ２が、前記巻き取り層ごとに軸方向Ｄ１に沿って並んで形成される。稜線部Ｒ２は、周知のエッジ検出処理または色抽出処理などによって検出される。

画像処理装置６４は、左対象領域Ａ１１および右対象領域Ａ１２のそれぞれにおいて複数の稜線部Ｒ２を検出する。但し、延出位置Ｐ２，Ｐ３が対象領域Ａ１の左境界線ＬＡ２に対して予め定められた第１近距離範囲内で検出される場合、画像処理装置６４は、左対象領域Ａ１１から稜線部Ｒ２を検出できない。同様に、延出位置Ｐ２，Ｐ３が対象領域Ａ１の右境界線ＬＡ３に対して前記第１近距離範囲内で検出される場合、画像処理装置６４は、右対象領域Ａ１２から稜線部Ｒ２を検出できない。

また、延出位置Ｐ２，Ｐ３が対象領域Ａ１の左境界線ＬＡ２に対して予め定められた第２近距離範囲内で検出される場合、画像処理装置６４は、左対象領域Ａ１１から稜線部Ｒ２を１つしか検出できない。同様に、延出位置Ｐ２，Ｐ３が対象領域Ａ１の右境界線ＬＡ３に対して前記第２近距離範囲内で検出される場合、画像処理装置６４は、右対象領域Ａ１２から稜線部Ｒ２を１つしか検出できない。

前記第１近距離範囲は、ロープ３１の直径に対応する距離の範囲である。前記第２近距離範囲は、ロープ３１の直径の２倍に対応する距離の範囲内における前記第１近距離範囲の外側の範囲である。

＜工程Ｓ５＞
さらに、画像処理装置６４は、工程Ｓ４で検出される複数の稜線部Ｒ２の高さである稜線高さＨ１，Ｈ２を導出する。稜線高さＨ１，Ｈ２は、軸方向Ｄ１に沿う予め定められた基準線から稜線部Ｒ２までの距離である。

図６に示される例では、前記基準線は、対象領域Ａ１の上境界線ＬＡ１である。この場合、稜線高さＨ１，Ｈ２の値が小さいほど、稜線部Ｒ２の高さが高いことを意味する。

稜線高さＨ１，Ｈ２は、左対象領域Ａ１１で検出される稜線部Ｒ２の高さである第１稜線高さＨ１と、右対象領域Ａ１２で検出される稜線部Ｒ２の高さである第２稜線高さＨ２とを含む。

図６に示される第１稜線高さＨ１（１）、Ｈ１（２）、Ｈ１（３）および第２稜線高さＨ２（１）、Ｈ２（２）、Ｈ２（３）における括弧内の添字は、軸方向Ｄ１に並ぶ複数の稜線部Ｒ２の番号を表す。

＜工程Ｓ６＞
さらに、画像処理装置６４は、工程Ｓ５で導出された第１稜線高さＨ１および第２稜線高さＨ２のうちの高い方である最上層高さＨｘ０を導出する。例えば、画像処理装置６４は、複数の第１稜線高さＨ１の代表高さおよび複数の第２稜線高さＨ２の代表高さのうちの高い方を、最上層高さＨｘ０として導出する。前記代表高さは、平均高さまたは最大高さなどである。

なお、画像処理装置６４が、左対象領域Ａ１１および右対象領域Ａ１２のうち最上層高さＨｘ０に対応する領域を、モーター１６２ａの回転方向および延出位置Ｐ２，Ｐ３の移動方向によって判定することも考えられる。

モーター１６２ａがロープ３１を巻き取る方向に回転している場合、最上層高さＨｘ０に対応する領域は、左対象領域Ａ１１および右対象領域Ａ１２のうち延出位置Ｐ２，Ｐ３の移動方向の上流側の領域である。

一方、モーター１６２ａがロープ３１を繰り出す方向に回転している場合、最上層高さＨｘ０に対応する領域は、左対象領域Ａ１１および右対象領域Ａ１２のうち延出位置Ｐ２，Ｐ３の移動方向の下流側の領域である。

＜工程Ｓ７＞
さらに、画像処理装置６４は、前記巻き取り層ごとに軸方向Ｄ１に並ぶ複数の稜線部Ｒ２の間隔である稜線間隔Ｇ１を導出する（図６参照）。

例えば、画像処理装置６４は、左対象領域Ａ１１および右対象領域Ａ１２のうち最上層高さＨｘ０に対応する領域において延出位置Ｐ２，Ｐ３に最も近い稜線部Ｒ２および２番目に近い稜線部Ｒ２の軸方向Ｄ１の間隔を稜線間隔Ｇ１として導出する。

図６に示される例においては、左対象領域Ａ１１の２つの稜線部Ｒ２の間隔が、稜線間隔Ｇ１として導出される。

＜工程Ｓ８＞
さらに、画像処理装置６４は、工程Ｓ５で導出された複数の第１稜線高さＨ１の相互の差、または、複数の第２稜線高さＨ２の相互の差である稜線高さ差Ｈｄ０を導出する。

例えば、画像処理装置６４は、左対象領域Ａ１１および右対象領域Ａ１２のうち最上層高さＨｘ０に対応する領域において延出位置Ｐ２，Ｐ３に最も近い稜線部Ｒ２の高さおよび２番目に近い稜線部Ｒ２の高さの差を稜線高さ差Ｈｄ０として導出する。

図６に示される例においては、左対象領域Ａ１１から導出される２つの第１稜線高さＨ１（１）およびＨ１（２）の差の絶対値が、稜線高さ差Ｈｄ０として導出される。

＜工程Ｓ９＞
さらに、画像処理装置６４は、フランジギャップＧ２を導出する。フランジギャップＧ２は、ドラム１６１における一対のフランジ部１６１ｂの一方と、前記巻き取り層が増加したときに最上層に最初に形成される稜線部Ｒ２である端稜線部Ｒ２１との軸方向Ｄ１の間隔である。

例えば、画像処理装置６４は、モーター１６２ａがロープ３１を巻き取る方向に回転している場合に、延出位置Ｐ２，Ｐ３が左境界線ＬＡ２または右境界線ＬＡ３に対して前記第１近距離範囲から離れる方向へ移動するときに、左境界線ＬＡ２または右境界線ＬＡ３と延出位置Ｐ２，Ｐ３との間に最初に検出される稜線部Ｒ２の位置を、端稜線部Ｒ２１の位置として導出する。

＜工程Ｓ１０＞
さらに、画像処理装置６４は、前記巻き取り層が増加する前後における稜線部Ｒ２の高さの差である層段差Ｈｄ１を導出する。

例えば、層段差Ｈｄ１は、複数の第１稜線高さＨ１の代表高さと複数の第２稜線高さＨ２の代表高さとの差の絶対値である。

撮影画像ＩＭ１から画像処理装置６４によって導出される延出位置Ｐ２，Ｐ３、最上層高さＨｘ０、稜線間隔Ｇ１、稜線高さ差Ｈｄ０、フランジギャップＧ２および層段差Ｈｄ１それぞれは、巻き取り指標値の一例である。前記巻き取り指標値は、ドラム１６１におけるロープ３１の巻き取り状態を表す指標値である。

工程Ｓ３〜Ｓ１０において、画像処理装置６４は、カメラ４５により得られる撮影画像ＩＭ１から、１つ以上の前記巻き取り指標値を導出する。例えば、画像処理装置６４が、工程Ｓ３〜Ｓ６の処理を実行し、さらに、４つの工程Ｓ７〜Ｓ１０ののうちの１つまたは複数を実行することが考えられる。さらに、画像処理装置６４は、１つ以上の前記巻き取り指標値のデータをメインコントローラー６１へ送信する。

＜工程Ｓ１１＞
次に、メインコントローラー６１の長さ導出部６１２が、最上層高さＨｘ０と延出位置Ｐ２，Ｐ３とに応じて推定繰り出し長さを導出する。前記推定繰り出し長さは、ロープ３１のドラム１６１からの繰り出し長さを表す。

例えば、最上層高さＨｘ０および延出位置Ｐ２，Ｐ３の組合せと前記推定繰り出し長さとの対応関係を式または変換テーブルなどによって表す長さ変換データＤＴ１が、予め補助記憶装置６２に記憶されている（図２参照）。

上記の場合、長さ導出部６１２は、変換データＤＴ１に従って、最上層高さＨｘ０および延出位置Ｐ２，Ｐ３の組合せから前記推定繰り出し長さを導出する。

＜工程Ｓ１２＞
続いて、長さ判定部６１３が、前記推定繰り出し長さが、繰り出し長さ検出装置４４２により検出される前記検出繰り出し長さに対して予め定められた長さ許容範囲内に収まっているか否かを判定する。

長さ判定部６１３は、前記推定繰り出し長さが前記検出繰り出し長さに対して前記長さ許容範囲内に収まっていると判定した場合に、処理を工程Ｓ１２へ移行させ、そうでない場合に処理を工程Ｓ１３へ移行させる。

＜工程Ｓ１３＞
工程Ｓ１２において、不良判定部６１１が、前記巻き散り指標値が予め定められた不良条件を満たすか否かを判定することにより、ロープ３１の巻き取り不良が発生したか否かを判定する。

そして、不良判定部６１１は、前記巻き取り不良が発生したと判定する場合に処理を工程Ｓ１４へ移行させる。一方、不良判定部６１１は、前記巻き取り不良が発生していないと判定する場合、処理を工程Ｓ１へ移行させる。これにより、工程Ｓ１からの処理が繰り返される。

例えば、不良判定部６１１は、稜線間隔Ｇ１がロープ３１の直径に対応する予め定められた許容間隔よりも大きいと判定する場合に、前記巻き取り不良が発生したと判定する。この場合の前記巻き取り不良は、隣り合う稜線部Ｒ２の間に隙間が生じる飛び跳ね状態である。

前記飛び跳ね状態が生じると、次の巻き取り層において、ロープ３１の食い込みが生じやすい。稜線間隔Ｇ１が前記許容間隔よりも大きいことは、前記不良条件の一例である。

また、不良判定部６１１は、稜線高さ差Ｈｄ０がロープ３１の半径よりも小さな予め定められた許容レベル差よりも大きいと判定する場合に、前記巻き取り不良が発生したと判定する。この場合の前記巻き取り不良は、ロープ３１の食い込みまたは重ね巻きが生じた状態である。

前記食い込みが生じると、ロープ３１に加わる荷重によって前記食い込みが解消したときに、ブーム２１または前記吊荷が一時的に急降下するおそれがある。同様に、前記重ね巻きが生じると、ロープ３１に加わる荷重によって前記重ね巻きが解消したときに、ブーム２１または前記吊荷が一時的に急降下するおそれがある。

また、不良判定部６１１は、フランジギャップＧ２がロープ３１の半径よりも大きく直径よりも小さな予め定められた許容ギャップよりも大きいと判定する場合に、前記巻き取り不良が発生したと判定する。この場合の前記巻き取り不良は、ロープ３１とフランジ部１６１ｂとの間に隙間が生じた状態である。

ロープ３１とフランジ部１６１ｂとの間に隙間が生じると、次の巻き取り層において、ロープ３１の食い込みが生じやすい。稜線高さ差Ｈｄ０が前記許容レベル差よりも大きいこと、および、フランジギャップＧ２が前記許容ギャップよりも大きいことは、それぞれ前記不良条件の一例である。

また、不良判定部６１１は、層段差Ｈｄ１がロープ３１の直径に対応する予め定められた許容段差範囲に収まらないと判定する場合に、前記巻き取り不良が発生したと判定する。この場合の前記巻き取り不良は、ロープ３１の食い込みまたは重ね巻きが生じた状態である。

層段差Ｈｄ１が前記許容段差範囲に収まらないことは、前記不良条件の一例である。

＜工程Ｓ１４＞
工程Ｓ１４おいて、警報出力部６１４が、前記推定繰り出し長さの判定結果、または、前記巻き取り不良の判定結果に対応する警報を出力する処理を実行する。その後、警報出力部６１４は、処理を工程Ｓ５へ移行させる。

本実施形態において、工程Ｓ１４の処理は、ロープ３１の前記巻き取り不良が発生したと判定された場合、または、前記推定繰り出し長さが前記検出繰り出し長さに対して前記長さ許容範囲内に収まっていないと判定された場合に実行される。

例えば、長さ判定部６１３が、前記推定繰り出し長さが前記検出繰り出し長さに対して前記長さ許容範囲内に収まっていないと判定した場合、警報出力部６１４は、カメラ４５または繰り出し長さ検出装置４４２のいずれかに異常が生じている可能性がある旨の警報情報を表示装置５２に表示させる。

また、不良判定部６１１が、前記巻き取り不良が生じたと判定した場合、警報出力部６１４は、撮影画像ＩＭ１と、前記巻き取り不良の判定結果を表す警報情報とを表示装置５２に表示させる。

なお、工程Ｓ１４において、警報出力部６１４が、繰り出し長さ検出装置４４２により検出される前記検出繰り出し長さの情報を、不良部特定情報として補助記憶装置９に記録することも考えられる。

前記不良部特定情報は、前記推定繰り出し長さが前記検出繰り出し長さに対して前記長さ許容範囲内に収まっていないと判定されたときの前記検出繰り出し長さの情報、または、前記巻き取り不良が生じたと判定されたときの前記検出繰り出し長さの情報である。

＜工程Ｓ１５＞
工程Ｓ１５において、ウインチ制御部６１５が、ウインチ装置１６のモーター１６２ａの回転速度を減速させる。そして、ウインチ制御部６１５は、処理を工程Ｓ１６へ移行させる。

工程Ｓ１５において、ウインチ制御部６１５は、操作レバー５１１に対するモーター１６２ａを加速させる操作およびモーター１６２ａの回転速度を維持する操作に対応するモーター１６２ａの制御よりも優先して、モーター１６２ａを減速させる。

但し、ウインチ制御部６１５は、操作レバー５１１に対するモーター１６２ａを減速させる操作を検出した場合、操作レバー５１１に対する操作に従ってモーター１６２ａを制御する。

即ち、工程Ｓ１５において、ウインチ制御部６１５は、操作レバー５１１に対するモーター１６２ａの加速または回転速度維持の操作に対応するモーター１６２ａの制御を制限する。工程Ｓ１５の処理は、少なくともロープ巻き取り判定装置７によりロープ３１の前記巻き取り不良が発生したと判定された場合に実行される。

なお、工程Ｓ１５において、ウインチ制御部６１５が、モーター１６２ａの回転を停止させることも考えられる。この場合、ウインチ制御部６１５は、モーター１６２ａの回転速度を徐々に減速させた上で、モーター１６２ａを停止させる。

＜工程Ｓ１６＞
工程Ｓ１６において、警報出力部６１４は、入力装置５１３に対して予め定められた確認操作が行われたか否かを判定する。警報出力部６１４は、前記確認操作が行われたと判定した場合に、処理を工程Ｓ１７へ移行させる。

一方、警報出力部６１４は、前記確認操作が行われていないと判定した場合に、処理を工程Ｓ１４へ移行させる。これにより、入力装置５１３に対する前記確認操作が行われない限り、ウインチ制御部６１５は、モーター１６２ａが停止するまでモーター１６２ａの回転速度を徐々に減速させる。

＜工程Ｓ１７＞
工程Ｓ１７において、ウインチ制御部６１５は、モーター１６２ａに対する制御の制限を解除する。これにより、ウインチ制御部６１５は、通常通り、操作レバー５１１に対する操作に従ってモーター１６２ａを制御する。

その後、ウインチ制御部６１５は、前記ロープ巻き取り判定処理を終了させる。

ロープ巻き取り判定装置７が採用されることにより、ウインチ装置１６のドラム１６１における前記巻き取り不良を速やかに判定することができる。その結果、前記巻き取り不良に起因する危険の発生を回避することができ、さらに、前記操縦者の負担が軽減される。

また、前記不良部特定情報が補助記憶装置９に記録された後、モーター１６２ａが停止することなく予め定められた時間を越えて継続して動作した場合に、警報出力部６１４が復帰案内処理を実行することが考えられる。

前記復帰案内処理は、繰り出し長さ検出装置４４２により検出される前記検出繰り出し長さが、前記不良部特定情報が表す長さに近づく方向へモーター１６２ａを動作させることを促す通知を表示装置５２に出力する処理である。

前記復帰案内処理が実行されることにより、前記操縦者は、ウインチ装置１６におけるロープ３１の繰り出し状態を、前記巻き取り不良が発生したときの状態へ容易に戻すことができる。

また、前記不良部特定情報が補助記憶装置９に記録された後、モーター１６２ａが停止することなく予め定められた時間を越えて継続して動作した場合に、ウインチ制御部６１５が、操作装置５１に対する自動戻し操作に応じて自動復帰処理を実行することが考えられる。

前記自動復帰処理は、繰り出し長さ検出装置４４２により検出される前記検出繰り出し長さが、前記不良部特定情報が表す長さに一致するようにモーター１６２ａを動作させる処理である。

前記自動復帰処理が実行されることにより、ウインチ装置１６におけるロープ３１の繰り出し状態を、前記巻き取り不良が発生したときの状態へ自動的に戻すことができる。

[第１応用例]
以上に示された実施形態において、前記推定繰り出し長さを導出する処理（図５の工程Ｓ１１）および前記推定繰り出し長さと前記検出繰り出し長さとを比較する処理（工程Ｓ１２）が省略されることも考えられる。

[第２応用例]
また、長さ導出部６１２が、繰り出し長さ検出装置４４２の代わりに前記推定繰り出し長さを前記検出繰り出し長さとして導出することも考えられる。例えば、繰り出し長さ検出装置４４２が故障した場合に、前記推定繰り出し長さが、前記検出繰り出し長さに代替して利用されることが考えられる。

７ ：ロープ巻き取り判定装置
９ ：バス
１０ ：クレーン
１１ ：下本体部
１２ ：上本体部
１２ａ ：支持台
１３ ：キャブ
１４ ：走行装置
１５ ：ガントリ
１６ ：ウインチ装置
１６ａ ：第１ウインチ装置
１６ｂ ：第２ウインチ装置
１７ ：カウンターウェイト
２１ ：ブーム
２２ ：ブームポイントアイドラーシーブ
２３ ：ガントリシーブ
３０ ：フック
３１ ：ロープ
３１ａ ：起伏ロープ
３１ｂ ：吊りロープ
４１ ：エンジン
４２ ：油圧ポンプ
４３ ：油圧制御弁
４４ ：検出装置
４５ ：カメラ
４５ａ ：第１カメラ
４５ｂ ：第２カメラ
５１ ：操作装置
５２ ：表示装置
６１ ：メインコントローラー
６２ ：補助記憶装置
６３ ：ＥＣＵ
６４ ：画像処理装置
８１ ：センサー
１６１ ：ドラム
１６１ａ ：胴部
１６１ｂ ：フランジ部
１６１ｃ ：回転軸
１６２ ：駆動装置
１６２ａ ：モーター
１６３ ：軸受部
４４１ ：荷重センサー
４４２ ：検出装置
５１１ ：操作レバー
５１２ ：操作ボタン
５１３ ：入力装置
６０１ ：ＭＰＵ
６０２ ：ＲＡＭ
６０３ ：不揮発性メモリー
６０４ ：信号インターフェイス
６０５ ：バスインターフェイス
６１１ ：不良判定部
６１２ ：長さ導出部
６１３ ：長さ判定部
６１４ ：警報出力部
６１５ ：ウインチ制御部
Ａ０ ：基準領域
Ａ１ ：対象領域
Ａ１１ ：左対象領域
Ａ１２ ：右対象領域
Ｄ１ ：軸方向
ＤＴ１ ：変換データ
Ｇ１ ：稜線間隔
Ｇ２ ：フランジギャップ
Ｈ１ ：第１稜線高さ
Ｈ２ ：第２稜線高さ
Ｈｄ０ ：稜線高さ差
Ｈｄ１ ：層段差
Ｈｘ０ ：最上層高さ
ＩＭ１ ：撮影画像
ＬＡ１ ：上境界線
ＬＡ２ ：左境界線
ＬＡ３ ：右境界線
Ｐ１ ：基準位置
Ｐ２ ：左延出位置（延出位置）
Ｐ３ ：右延出位置（延出位置）
Ｒ１ ：延出ロープ
Ｒ２ ：稜線部
Ｒ２１ ：端稜線部

Claims (7)

1. ウインチ装置のドラムにおけるロープの巻き取り状態を判定するロープ巻き取り判定装置であって、
   前記ドラムの回転軸に沿う軸方向に交差する方向から前記ドラムに向けて配置されたカメラと、
   前記カメラにより得られる撮影画像から、前記ロープの巻き取り状態を表す１つ以上の巻き取り指標値を導出する画像処理部と、
   前記巻き取り指標値が予め定められた不良条件を満たすか否かを判定することにより、前記ロープの巻き取り不良が発生したか否かを判定する不良判定部と、を備え、
   前記巻き取り指標値は、
   前記ロープの巻き取り層ごとに前記軸方向に沿って並ぶ複数の稜線部の間隔と、
   前記巻き取り層ごとの前記複数の稜線部の相互の高さの差と、
   前記巻き取り層が増加する前後における前記稜線部の高さの差と、
   前記ドラムにおける前記軸方向の両端に形成された一対のフランジ部の一方と前記巻き取り層が増加したときに最上層に最初に形成される前記稜線部との前記軸方向の間隔と、のうちの１つ以上を含む、ロープ巻き取り判定装置。
2. 前記画像処理部は、前記一対のフランジ部の間の領域に対応する画像領域として設定される対象領域の内側と外側とに亘って前記軸方向に交差する方向に延びる前記ロープの画像の位置である延出位置を前記撮影画像から検出し、さらに、前記対象領域における、前記延出位置に対し前記軸方向の両側の領域それぞれにおいて、前記巻き取り層ごとの前記稜線部を検出する、請求項１に記載のロープ巻き取り判定装置。
3. 前記対象領域における、前記延出位置に対し前記軸方向の両側の領域で検出される前記稜線部の高さのうちの高い方である最上層高さと前記延出位置とに応じて、前記ロープの前記ドラムからの繰り出し長さを導出する長さ導出部をさらに備える、請求項２に記載のロープ巻き取り判定装置。
4. 前記ロープの巻き取り不良が発生したと判定された場合に警報を出力する警報出力部をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロープ巻き取り判定装置。
5. 吊荷またはブームを支えるロープを巻き取るドラムおよび前記ドラムを回転させるモーターを備えるウインチ装置と、
   前記ウインチ装置の前記ドラムにおける前記ロープの巻き取り状態を判定する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のロープ巻き取り判定装置と、を備えるクレーン。
6. 前記ロープ巻き取り判定装置により前記ロープの巻き取り不良が発生したと判定された場合に前記モーターの回転を減速または停止させるウインチ制御部をさらに備える、請求項５に記載のクレーン。
7. ウインチ装置のドラムにおけるロープの巻き取り状態を判定するロープ巻き取り判定方法であって、
   前記ドラムの回転軸に沿う軸方向に交差する方向から前記ドラムに向けて配置されたカメラにより得られる撮影画像から、前記ロープの巻き取り状態を表す１つ以上の巻き取り指標値を導出する工程と、
   前記巻き取り指標値が予め定められた不良条件を満たすか否かを判定することにより、前記ロープの巻き取り不良が発生したか否かを判定する工程と、を含み
   前記巻き取り指標値は、
   前記ロープの巻き取り層ごとに前記軸方向に沿って並ぶ複数の稜線部の間隔と、
   前記巻き取り層ごとの前記複数の稜線部の相互の高さの差と、
   前記巻き取り層が増加する前後における前記稜線部の高さの差と、
   前記ドラムにおける前記軸方向の両端に形成された一対のフランジ部の一方と前記巻き取り層が増加したときに最上層に最初に形成される前記稜線部との前記軸方向の間隔と、のうちの１つ以上を含む、ロープ巻き取り判定方法。

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