JP2021004119A - 吊りロープ振れ判定方法、データ処理装置、クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】検出装置が吊りロープに装着されることなく、前記吊りロープの垂下長さが長い場合でも前記吊りロープの振れ状態を正しく判定すること。【解決手段】吊りロープ振れ判定方法は、クレーンのブーム２１の先端部から垂下される吊りロープ３２の振れ状態を判定する方法であり、データ処理装置により実行される工程として、前記ブーム２１に固定された物体検出センサー４５により検出される物体の３次元の検出位置Ｐｘ１のデータを取得する工程と、前記検出位置Ｐｘ１のデータから、前記吊りロープ３２の振れ方向および振れ角度を導出する工程とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ブームの先端部から垂下される吊りロープの振れ状態を判定する吊りロープ振れ判定方法、データ処理装置およびクレーンに関する。

クレーンは、吊りロープによって吊り荷を吊り上げ、前記吊りロープを垂下するブームを旋回させることにより前記吊り荷を移動させる。前記クレーンの操縦者にとって、前記吊りロープの振れ状態を把握することは重要である。

例えば、前記ブームの先端部に取り付けられたカメラが下方を撮影し、前記吊りロープの末端に取り付けられた目標の位置が画像処理によって検出されることにより、前記吊りロープの振れ角度を検出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、重錘および慣性センサーを備える振れ角度検出センサーが前記吊りロープに装着されることもが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平６−７２６９３号公報 特開２０１３−１８６１６号公報

ところで、前記吊りロープの振れ角度を検出する振れ角度検出装置が、前記吊りロープなどの可動部に装着されると、前記振れ角度検出装置または前記吊りロープの破損などのトラブルが生じやすい。

また、前記ブームの上端部から下方を撮影するカメラにより得られる画像に対する画像処理によって前記吊りロープの末端部の位置が検出される場合がある。この場合、前記吊りロープの垂下長さが長くなったときに、前記画像処理によって前記吊りロープの末端部の位置を正しく検出することが難しくなるおそれがある。

本発明の目的は、検出装置が吊りロープに装着されることなく、前記吊りロープの垂下長さが長い場合でも前記吊りロープの振れ状態を正しく判定できる吊りロープ振れ判定方法、データ処理装置およびクレーンを提供することにある。

本発明の一の局面に係る吊りロープ振れ判定方法は、クレーンのブームの先端部から垂下される吊りロープの振れ状態を判定する方法である。本方法は、データ処理装置により実行される工程として、条件データ取得工程と、検出データ取得工程と、導出工程と、を含む前記条件データ取得工程は、前記ブームにおける物体検出センサーが固定された部分から前記先端部までの長さであるブーム部分長のデータおよび前記ブームの長手方向を基準にした前記物体検出センサーの視野方向のデータを含む条件データを取得する工程である。前記検出データ取得工程は、前記ブームの傾斜角度を検出するブーム角度センサーにより検出される検出ブーム角度のデータおよび前記物体検出センサーにより検出される物体の３次元の検出位置のデータを含む検出データを取得する工程である。前記導出工程は、前記ブーム部分長、前記視野方向、前記検出ブーム角度および前記検出位置のデータから、前記ブームの前記先端部を通る鉛直線に対する前記吊りロープの振れ方向および振れ角度を導出する工程である。

本発明の他の局面に係るデータ処理装置は、前記吊りロープ振れ判定方法を実行する装置である。

本発明の他の局面に係るクレーンは、起伏可能に支持されたブームと、前記ブームの先端部から垂下される吊りロープと、前記ブームの傾斜角度を検出するブーム角度センサーと、前記ブームに固定され視野範囲に存在する物体の３次元の位置を検出する物体検出センサーと、前記データ処理装置と、を備える。

本発明によれば、検出装置が吊りロープに装着されることなく、前記吊りロープの垂下長さが長い場合でも前記吊りロープの振れ状態を正しく判定できる吊りロープ振れ判定方法、データ処理装置およびクレーンを提供することが可能になる。

図１は、第１実施形態に係るクレーンの構成図である。 図２は、第１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示すブロック図である。 図３は、第１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および位置データ処理装置の構成を示すブロック図である。 図４は、第１実施形態に係るクレーンにおける吊りロープ振れ判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図５は、第１実施形態に係るクレーンにおける視野方向較正処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、第１実施形態に係るクレーンにおける物体検出センサーの検出結果を画像で表す物体検出画像の一例を表す図である。 図７は、吊りロープの振れ状態を示す図であり、図７（Ａ）は吊りロープの振れ方向を示す図であり、図７（Ｂ）は吊りロープの振れ角度を示す図である。 図８は、物体検出センサーの位置とブームの先端部の位置と吊りロープの位置とに関連する４つの基準点の関係を模式的に示す図である。 図９は、第２実施形態に係るクレーンにおける物体検出センサーの検出結果を画像で表す物体検出画像の一例を表す図である。

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の構成］
本発明の第１実施形態に係るクレーン１０は、不図示の吊り荷を吊り上げ、さらに前記吊り荷を移動させる作業機械である。以下、クレーン１０が移動式クレーンである場合の例について説明する。

図１に示されるように、クレーン１０は、下部走行体１１、上部旋回体１２、キャブ１３、ガントリ１５、ウインチ装置１６、カウンターウェイト１７、ブーム２１、フック３０、起伏ロープ３１および吊りロープ３２などを備える。ウインチ装置１６は、第１ウインチ装置１６１および第２ウインチ装置１６２を含む。

ガントリ１５は、上部旋回体１２から起立する状態で上部旋回体１２に固定されている。カウンターウェイト１７は、上部旋回体１２に連結され、上部旋回体１２の後方に張り出している。

下部走行体１１は、上部旋回体１２を支持する台座部分である。上部旋回体１２は、下部走行体１１の上部に、下部走行体１１に対し旋回可能に設けられている。上部旋回体１２は、下部走行体１１に設けられた不図示の旋回モーターによって旋回駆動される。下部走行体１１は、ブーム２１を起伏可能に支持する基体の一例である。

キャブ１３は、操縦室である。キャブ１３は、上部旋回体１２に連結されている。上部旋回体１２は、キャブ１３、ガントリ１５、ウインチ装置１６およびカウンターウェイト１７とともに一体に旋回する旋回部を構成している。

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、走行装置１４が下部走行体１１に連結されている。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。

ブーム２１は、上部旋回体１２から延びて形成されている。ブーム２１は、上部旋回体１２によって起伏可能に支持されている。ブーム２１は、その先端部に設けられたブームポイントアイドラーシーブ２２から吊りロープ３２を垂下する。

吊りロープ３２の末端にはフック３０が連結されている。吊りロープ３２は、ブーム２１の先端部に設けられたブームポイントアイドラーシーブ２２に掛けられている。これにより、吊りロープ３２はブーム２１の先端部から垂下される。

起伏ロープ３１は、ガントリ１５の先端部に設けられたガントリシーブ２３に掛けられ、起伏ロープ３１の先端は、ブーム２１の先端部に連結されている。

第１ウインチ装置１６１は、起伏ロープ３１を介してブーム２１を支える。また、第２ウインチ装置１６２は、吊りロープ３２を介してフック３０を支える。

第１ウインチ装置１６１は、起伏ロープ３１の巻き取り、または、繰り出しを行うことにより、ブーム２１の傾斜角度を変更する。即ち、ブーム２１は、第１ウインチ装置１６１および起伏ロープ３１によって傾斜角度を変更可能に駆動される。

第２ウインチ装置１６２は、吊りロープ３２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。前記吊り荷は、フック３０に吊される。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、油圧制御弁４３などの駆動系の機器と、操作装置５１と、表示装置５２と、メインコントローラー６１と、補助記憶装置６２と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）６３とを備える。

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装置は、キャブ１３内に設けられている。さらに、クレーン１０は、クレーン１０が備える各種の機器の状態を検出する状態検出装置４４も備える。

操作装置５１は、操縦者の操作を受け付ける装置であり、例えば、操作レバー５１１、操作ボタン５１２および操作入力装置５１３などを含む。操作レバー５１１は、乗降遮断レバーおよび旋回レバーなどを含む。操作入力装置５１３は、タッチパネルまたはキーボードなどである。

表示装置５２は情報を表示する装置であり、例えば液晶表示ユニットなどのパネル表示装置である。

状態検出装置４４は、ブーム角度センサー４４１および繰り出し長さ検出装置４４２などを含む。ブーム角度センサー４４１は、ブーム２１の傾斜角度を検出する。繰り出し長さ検出装置４４２は、吊りロープ３２の繰り出し長さを検出する。

ブーム角度センサー４４１は、例えばブーム２１に取り付けられた傾斜計である。ブーム角度センサー４４１は、検出ブーム角度θ１のデータを出力する（図１参照）。図１に示される例では、検出ブーム角度θ１は、ブーム長手方向Ｄ１と鉛直方向とが成す角度である。

また、繰り出し長さ検出装置４４２は、例えば吊りロープ３２に接触して従動回転する回転体の回転数をカウントすることによって吊りロープ３２の繰り出し長さを検出する。繰り出し長さ検出装置４４２は、検出繰り出し長さＬｘ１のデータをメインコントローラー６１へ出力する。

メインコントローラー６１は、操作装置５１に対する操作に応じた各種の制御またはデータ処理、表示装置５２の制御、およびＥＣＵ６３の制御などを実行する。

補助記憶装置６２は、メインコントローラー６１によって参照されるデータ、または、メインコントローラー６１によって記録されるデータを記憶する不揮発性の記憶装置である。例えば、補助記憶装置６２が、ＳＳＤ（Solid State Drive）またはＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などであることが考えられる。

ＥＣＵ６３は、各種の状態検出装置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などを制御する。

メインコントローラー６１は、操作装置５１、ＥＣＵ６３および状態検出装置４４などとの間でＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワーク９を通じて通信可能である。各種の状態検出装置４４の検出結果は、車載ネットワーク９を通じてメインコントローラー６１またはＥＣＵ６３へ伝送される。

なお、状態検出装置４４は、不図示の荷重計および旋回角度検出装置なども含む。前記荷重系は、前記吊り荷の重さを検出する。前記旋回角度検出装置は、上部旋回体１２が下部走行体１１に対して旋回した角度を検出する。

図３に示されるように、メインコントローラー６１およびＥＣＰＵ６３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および通信インターフェイス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ＲＯＭ（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、外部から入力されるアナログ信号をデジタルデータへ変換し、前記デジタルデータをＭＰＵ６０１へ伝送する。さらに、信号インターフェイス６０４は、ＭＰＵ６０１から外部へ出力される指令データをアナログの指令信号へ変換して外部へ出力する。

通信インターフェイス６０５は、車載ネットワーク９を通じて状態検出装置４４などの他の機器と通信する装置である。ＭＰＵ６０１は、通信インターフェイス６０５を通じて状態検出装置４４の検出結果を取得する。さらに、ＭＰＵ６０１は、通信インターフェイス６０５を通じて他の機器へ制御指令を出力する。

クレーン１０は、フック３０に掛けられた前記吊り荷を吊りロープ３２によって吊り上げ、吊りロープ３２を垂下するブーム２１を旋回させることにより前記吊り荷を移動させる。クレーン１０の操縦者にとって、吊りロープ３２の振れ状態を把握することは重要である。

ところで、吊りロープ３２の振れ角度を検出する振れ角度検出装置が、吊りロープ３２などの可動部に装着されると、前記振れ角度検出装置または吊りロープ３２の破損などのトラブルが生じやすい。

また、ブーム２１の上端部から下方を撮影するカメラにより得られる画像に対する画像処理によって吊りロープ３２の末端部の位置が検出される場合がある。この場合、吊りロープ３２の垂下長さが長くなったときに、前記画像処理によって吊りロープ３２の末端部の位置を正しく検出することが難しくなるおそれがある。

一方、クレーン１０は、後述する吊りロープ振れ判定処理を実行する（図４参照）。これにより、クレーン１０は、検出装置が吊りロープ３２に装着されることなく、吊りロープ３２の垂下長さが長い場合でも吊りロープ３２の振れ状態を正しく判定できる。

図２に示されるように、クレーン１０は、前記吊りロープ振れ判定処理を実行するために、物体検出センサー４５および位置データ処理装置６４をさらに備える。

物体検出センサー４５は、視野範囲に存在する物体の３次元の位置を検出する。物体検出センサー４５により検出される前記物体の３次元の位置は、物体検出センサー４５の位置を基準とする位置である。

例えば、ＴＯＦ（Time Of Flight）センサーが、物体検出センサー４５として採用されることが考えられる。前記ＴＯＦセンサーは、固有の視野範囲内に存在する物体の三次元の位置を検出する。前記ＴＯＦセンサーは、赤外光を出射し、物体で反射した前記赤外光を二次元に配列された複数の受光素子で受光する。

さらに、前記ＴＯＦセンサーは、前記受光素子それぞれについて前記赤外光の出射時点から受光時点までの時間を計測することにより、二次元に配列された複数の画素について前記物体までの距離を検出する。

物体検出センサー４５から出力される前記物体の検出位置ＰＸ１のデータは、画像データと同様に、二次元に配列された複数の画素についての画素値のデータである。前記画素値は前記ＴＯＦセンサーから前記物体までの距離を表す。

図１に示されるように、物体検出センサー４５は、ブーム２１における先端部と根元部の間の部分に固定される。通常、物体検出センサー４５は、ブーム２１における長手方向の中央部分よりも先端部寄りの部分に固定される。物体検出センサー４５は、その視野範囲に吊りロープ３２の垂下部分が入るように固定される。

即ち、図１に示されるように、物体検出センサー４５の視野方向Ｄ２が、ブーム２１が起伏する方向、即ち、上部旋回体１２の前方に設定される。

位置データ処理装置６４は、物体検出センサー４５から出力される検出位置ＰＸ１のデータを処理する。検出位置ＰＸ１のデータは、画像データと同様に構成されているため、位置データ処理装置６４は、画像データを処理する画像処理装置である。

例えば、図３に示されるように、位置データ処理装置６４は、メインコントローラー６１と同様にＭＰＵ６０１、ＲＡＭ６０２、不揮発性メモリー６０３、信号インターフェイス６０４および通信インターフェイス６０５などを備える。

位置データ処理装置６４は、信号インターフェイス６０４を通じて物体検出センサー４５から検出位置ＰＸ１のデータを取得する。さらに、位置データ処理装置６４は、検出位置ＰＸ１のデータについて処理した結果を表すデータを、通信インターフェイス６０５を通じてメインコントローラー６１へ出力する。

メインコントローラー６１は、メインコントローラー６１のＭＰＵ６０１がコンピュータープログラムを実行することにより実現される複数の処理モジュールを含む。前記複数の処理モジュールは、主処理部６ａ、条件データ取得部６ｂ、検出データ取得部６ｃ、振れ判定部６ｄ、判定結果出力部６ｅおよび視野方向較正部６ｆなどを含む。

メインコントローラー６１および位置データ処理装置６４は、前記吊りロープ振れ判定処理を実行するデータ処理装置の一例である。前記吊りロープ振れ判定処理は、吊りロープ３２の振れ状態を判定する処理である。

[吊りロープ振れ判定処理]
以下、図４に示されるフローチャートを参照しつつ、前記吊りロープ振れ判定処理の手順の一例について説明する。前記吊りロープ振れ判定処理の手順は、吊りロープ振れ判定方法の一例である。

メインコントローラー６１の主処理部６ａは、予め定められた判定開始条件が成立するときに前記吊りロープ振れ判定処理を開始させる。例えば、前記判定開始条件が、操作レバー５１１の一部である前記乗降遮断レバーに対して遮断解除操作が行われたという条件、または操作入力装置５１３に対して予め定められた開始操作が行われたという条件などである。

以下の説明において、Ｓ１０１，Ｓ１０２，…は、前記吊りロープ振れ判定処理における複数の工程の識別符号を表す。

＜工程Ｓ１０１＞
前記吊りロープ振れ判定処理において、まず、条件データ取得部６ｂが、補助記憶装置６２から条件データＤＴ１を取得する。工程Ｓ１０１は、条件データ取得工程の一例である。

条件データＤＴ１は、ブーム長Ｌ１のデータおよび視野方向Ｄ２のデータを含む（図１および図２参照）。本実施形態では、条件データＤＴ１は、ブーム部分長Ｌ２のデータも含む。条件データＤＴ１は、予め設定されるデータである。

ブーム長Ｌ１は、ブーム２１の長さである。ブーム部分長Ｌ２は、ブーム２１における物体検出センサー４５が固定された部分からブーム２１の先端部までの長さである。視野方向Ｄ２は、物体検出センサー４５からその視野範囲の中心Ｐ００へ向かう方向である（図８参照）。視野方向Ｄ２のデータは、ブーム長手方向Ｄ１を基準にした方向のデータである。

図８において、仮想線（二点鎖線）で表される視野中心横断面Ｆ１は、物体検出センサー４５の視野範囲の中心Ｐ００を通り前記視野範囲を真横に横断する平面である。視野方向Ｄ２は、視野中心横断面Ｆ１に沿う方向である。

また、図８において、第１基準点Ｐ１は、物体検出センサー４５の位置である。第２基準点Ｐ２は、ブーム２１の先端部の位置である。

例えば、視野方向Ｄ２のデータが、第１視野角度φ１のデータと第２視野角度φ２のデータとを含む。第１視野角度φ１は、ブーム長手方向Ｄ１と視野中心横断面Ｆ１とが成す角度である。第２視野角度φ２は、ブーム２１の先端部の位置および物体検出センサー４５の位置を通る鉛直平面と視野方向Ｄ２とが成す角度である。

なお、第２視野角度φ２が０°であるとみなされる場合、視野方向Ｄ２のデータは、第１視野角度φ１のデータのみである。

＜工程Ｓ１０２＞
次に、検出データ取得部６ｃおよび位置データ処理装置６４が、検出データを取得する。工程Ｓ１０２は、検出データ取得工程の一例である。

前記検出データは、検出ブーム角度θ１のデータおよび検出位置ＰＸ１のデータを含む。本実施形態では、前記検出データは、検出繰り出し長さＬｘ１のデータも含む。

具体的には、検出データ取得部６ｃが、ブーム角度センサー４４１および繰り出し長さ検出装置４４２から前記検出ブーム角度のデータおよび検出繰り出し長さＬｘ１のデータを取得する。さらに、位置データ処理装置６４が、物体検出センサー４５から検出位置ＰＸ１のデータを取得する。

＜工程Ｓ１０３＞
次に、位置データ処理装置６４が、検出位置ＰＸ１のデータから縦方向に延びる線状物ｇ２の３次元の位置であるロープ位置Ｒ１のデータを抽出する（図６参照）。工程Ｓ１０３は、第１導出工程の一例である。

位置データ処理装置６４は、抽出したロープ位置Ｒ１のデータをメインコントローラー６１へ出力する。

図６は、物体検出センサー４５から出力される検出位置ＰＸ１のデータを画像で表す物体検出画像ｇ１の一例である。

図６に示されるように、検出位置ＰＸ１のデータは、物体検出センサー４５の視野範囲を縦断する線状物ｇ２のデータの他に、ノイズ物ｇ３のデータを含む場合がある。縦方向に延びる線状物ｇ２は吊りロープ３２に相当する。

位置データ処理装置６４は、検出位置ＰＸ１のデータから、視野範囲を縦断する線状物ｇ２のデータをロープ位置Ｒ１のデータとして抽出する。このロープ位置Ｒ１のデータが、吊りロープ３２の振れ状態の判定に用いられる。これにより、ノイズ物ｇ３の検出結果が、誤って吊りロープ３２の振れ状態の判定に用いられることを回避することができる。

また、吊りロープ３２の垂下部が、並列に並ぶ複数本のロープで構成される場合、検出位置ＰＸ１のデータは、複数の線状物ｇ２のデータを含む。この場合、位置データ処理装置６４は、複数の線状物ｇ２のデータの代表データを、ロープ位置Ｒ１のデータとして抽出する。

例えば、前記代表データが、複数の線状物ｇ２のデータにおける縦方向の位置ごとの平均値のデータであることが考えられる。この場合、前記代表データは、並列に並ぶ前記複数本のロープの中央に存在する仮想の１本の吊りロープ３２の位置を表すデータである。なお、前記代表データが、最も右側または最も左側に存在する線状物ｇ２のデータであることも考えられる。

＜工程Ｓ１０４＞
次に、振れ判定部６ｄが、ブーム部分長Ｌ２、視野方向Ｄ２およびロープ位置Ｒ１のデータから、吊りロープ３２の振れ方向Ｄ３および振れ角度θ２を導出する（図７参照）。工程Ｓ１０４は、第２導出工程の一例である。

なお、工程Ｓ１０３および工程Ｓ１０４は、ブーム部分長Ｌ２、視野方向Ｄ２、検出ブーム角度θ１および検出位置ＰＸ１のデータから、基準鉛直線Ｌｎ１に対する吊りロープ３２の振れ方向Ｄ３および振れ角度θ２を導出する工程であり、導出工程の一例である。さらに、前記フック振れ幅が導出される工程Ｓ１０５も、前記導出工程の一例である。

図７（Ａ）に示されるように、振れ方向Ｄ３は、ブーム２１の先端部を通る鉛直線である基準鉛直線Ｌｎ１に対して吊りロープ３２が振れている方向である。図７（Ａ）は、ブーム２１の先端部から鉛直下方に向かって見た吊りロープ３２を示す。

図７（Ｂ）に示されるように、振れ角度θ２は、基準鉛直線Ｌｎ１に対して吊りロープ３２が振れている角度である。図７（Ｂ）は、振れ方向Ｄ３に直交する方向に沿って見た吊りロープ３２を示す。

以下、振れ方向Ｄ３および振れ角度θ２を導出する方法の一例について説明する。なお、振れ方向Ｄ３および振れ角度θ２を導出する方法は各種考えられ、以下に示される方法はあくまで参考例である。

図８は、物体検出センサー４５の位置、ブーム２１の先端部の位置、および吊りロープ３２の位置と関連する４つの基準点の関係を模式的に示す。

前述したように、視野中心横断面Ｆ１は、物体検出センサー４５の視野範囲の中心Ｐ００を通り前記視野範囲を真横に横断する平面である。

また、第１基準点Ｐ１は、物体検出センサー４５の位置であり、第２基準点Ｐ２は、ブーム２１の先端部の位置である。

また、第３基準点Ｐ３は、吊りロープ３２と視野中心横断面Ｆ１との交点である。図８において、第１基準点Ｐ１を基点とする第３基準点Ｐ３の方向が、第３基準点方向Ｄｓ３として示されている。

また、第４基準点Ｐ４は、基準鉛直線Ｌｎ１と視野中心横断面Ｆ１との交点である。図８において、第１基準点Ｐ１を基点とする第４基準点Ｐ４の方向が、第４基準点方向Ｄｓ４として示されている。

図８に示されるように、第１基準点Ｐ１、第２基準点Ｐ２および第４基準点Ｐ４を頂点とする三角形において、第１基準点Ｐ１の内角の角度が第１視野角度φ１であり、第２基準点Ｐ２の内角の角度が検出ブーム角度θ１である。また、第１基準点Ｐ１と第２基準点Ｐ２との距離がブーム部分長Ｌ２である。

従って、振れ判定部６ｄは、ブーム部分長Ｌ２および検出ブーム角度θ１から、第２基準点Ｐ２を基準にした第１基準点Ｐ１の位置を導出することができる。

さらに、振れ判定部６ｄは、正弦定理または余弦定理に基づいて、ブーム部分長Ｌ２、第１視野角度φ１および検出ブーム角度θ１から、第４基準点Ｐ４の位置および第４基準点方向Ｄｓ４を導出することができる。

また、図６に示されるように、振れ判定部６ｄは、物体検出センサー４５の視野範囲の中心Ｐ００を通る中心横断線Ｌｎ２とロープ位置Ｒ１との交点であるロープ交点Ｐ０１の座標を導出する。

さらに、図６に示されるように、振れ判定部６ｄは、前記視野範囲の中心Ｐ００とロープ交点Ｐ０１とのずれ幅ｄｘ１と、物体検出センサー４５からロープ交点Ｐ０１までの距離であるロープ基準距離Ｌｘ１を導出する。

例えば、振れ判定部６ｄは、ロープ位置Ｒ１のデータにおけるロープ交点Ｐ０１から予め定められた近傍範囲内のデータの平均値をロープ基準距離Ｌｘ１として導出する。また、振れ判定部６ｄが、ロープ位置Ｒ１のデータにおけるロープ交点Ｐ０１のデータの値をロープ基準距離Ｌｘ１として導出することも考えられる。

振れ判定部６ｄは、ずれ幅ｄｘ１およびロープ基準距離Ｌｘ１から、視野方向Ｄ２に対する振れ方向Ｄ３の角度であるロープずれ角度ψ１を導出することができる（図８参照）。

例えば、振れ判定部６ｄは、ずれ幅ｄｘ１を、物体検出センサー４５からロープ基準距離Ｌｘ１だけ離れた位置での実際の横ずれ距離に換算し、前記横ずれ距離およびロープ基準距離Ｌｘ１を逆三角関数に適用する。これにより、振れ判定部６ｄは、ロープずれ角度ψ１を導出することができる。

また、図８に示されるように、第４基準点方向Ｄｓ４と視野方向Ｄ２とが成す角度が第２視野角度φ２である。

そして、振れ判定部６ｄは、第１基準点Ｐ１の位置、第４基準点Ｐ４の位置、第４基準点方向Ｄｓ４、第２視野角度φ２、ロープずれ角度ψ１およびロープ基準距離Ｌｘ１から、第２基準点Ｐ２を基準にした第３基準点Ｐ３の位置を導出することができる。

従って、振れ判定部６ｄは、第４基準点Ｐ４の位置および第３基準点Ｐ３の位置から、振れ方向Ｄ３および振れ角度θ２を導出することができる。

＜工程Ｓ１０５＞
さらに、振れ判定部６ｄは、振れ角度θ２、検出ブーム角度θ１、ブーム長Ｌ１、および検出繰り出し長さＬｘ１のデータからフック振れ幅を導出する。前記フック振れ幅は、吊りロープ３２の末端部の振れ幅である。

吊りロープ３２における第２ウインチ装置１６２からブーム２１の先端部に亘る部分の長さである中継長さは、ブーム２１の長さと検出ブーム角度θ１との組み合わせに対応して一意に定まる。

従って、振れ判定部６ｄは、ブーム２１の長さ、検出ブーム角度θ１および検出繰り出し長さＬｘ１を予め定められた計算式に適用することにより、吊りロープ３２の垂下長さＬ３を導出する（図１参照）。

さらに、振れ判定部６ｄは、垂下長さＬ３および振れ角度θ２を三角関数に適用することにより、前記フック振れ幅を導出する。

＜工程Ｓ１０６＞
次に、判定結果出力部６ｅが、前記フック振れ幅が予め設定された設定範囲を超えているか否かを判定する。そして、判定結果出力部６ｅは、前記フック振れ幅が前記設定範囲を超えていると判定する場合に工程Ｓ１０７の処理を実行し、そうでない場合に工程Ｓ１０８の処理を実行する。

＜工程Ｓ１０７＞
工程Ｓ１０７において、判定結果出力部６ｅは、前記フック振れ幅、振れ角度θ２および振れ方向Ｄ３の情報を表示装置５２に出力するとともに、操縦者に注意を促す警報を出力する。その後、判定結果出力部６ｅは、処理を工程Ｓ１０９へ移行させる。

＜工程Ｓ１０８＞
工程Ｓ１０８において、判定結果出力部６ｅは、特に警報を出力することなく、前記フック振れ幅、振れ角度θ２および振れ方向Ｄ３の情報を表示装置５２に出力する。その後、判定結果出力部６ｅは、処理を工程Ｓ１０９へ移行させる。

＜工程Ｓ１０９＞
工程Ｓ１０９において、主処理部６ａが、予め定められた終了条件が成立するか否かを判定する。

主処理部６ａは、前記終了条件が成立すると判定する場合に、前記吊りロープ振れ判定処理を終了させ、そうでない場合に、処理を工程Ｓ１０２へ移行させる。

以上に示されるように、クレーン１０において、吊りロープ３２の振れを検出するための装置は吊りロープ３２に装着されない。

また、クレーン１０において、物体検出センサー４５から吊りロープ３２までの距離の変動は、吊りロープ３２の垂下長さＬ３の変動ほど大きくない。

従って、クレーン１０は、前記吊りロープ振れ判定処理を実行することにより、吊りロープ３２の垂下長さＬ３に関わらず、吊りロープ３２の振れ状態を安定的に正しく判定できる。

条件データＤＴ１において、ブーム長Ｌ１およびブーム部分長Ｌ２は、比較的確認が容易である。また、ブーム長Ｌ１およびブーム部分長Ｌ２の多少の誤差は、吊りロープ３２の振れ状態の判定への影響が小さい。

一方、視野方向Ｄ２は、比較的確認が難しい。さらに、視野方向Ｄ２の誤差は、吊りロープ３２の振れ状態の判定への影響が大きい。

そこで、メインコントローラー６１および位置データ処理装置６４は、以下に示される視野方向較正処理を実行することにより、視野方向Ｄ２を導出することができる。

［視野方向較正処理］
以下、図５に示されるフローチャートを参照しつつ、前記視野方向較正処理の手順の一例について説明する。

前記視野方向較正処理は、吊りロープ３２が基準鉛直線Ｌｎ１に沿う鉛直垂下状態に保持されているときに実行される。メインコントローラー６１の主処理部６ａは、操作入力装置５１３に対して予め定められた較正開始操作が行われたときに、前記視野方向較正処理を開始させる。

本実施形態において、操作入力装置５１３に対する前記較正開始操作は、メインコントローラー６１の動作モードとして較正モードを選択する操作である。主処理部６ａは、前記較正開始操作に応じて前記較正モードへ移行し、前記視野方向較正処理を開始させる。

以下の説明において、Ｓ２０１，Ｓ２０２，…は、前記視野方向較正処理における複数の工程の識別符号を表す。

＜工程Ｓ２０１＞
まず、条件データ取得部６ｂが、図４の工程Ｓ１０１と同様に、補助記憶装置６２から条件データＤＴ１を取得する。

但し、工程Ｓ２０１において、ブーム長Ｌ１のデータおよびブーム部分長Ｌ２のデータが取得さればよい。即ち、視野方向Ｄ２のデータは取得されなくてもよい。工程Ｓ２０１は、第１較正工程の一例である。

＜工程Ｓ２０２＞
さらに、検出データ取得部６ｃおよび位置データ処理装置６４が、図４の工程Ｓ１０２と同様に、前記検出データを取得する。工程Ｓ２０２は、第２較正工程の一例である。

但し、工程Ｓ２０２において、検出ブーム角度θ１のデータおよび検出位置ＰＸ１のデータが取得さればよい。即ち、検出繰り出し長さＬｘ１のデータは取得されなくてもよい。

＜工程Ｓ２０３＞
次に、位置データ処理装置６４が、図４の工程Ｓ１０３と同様に、検出位置ＰＸ１のデータから縦方向に延びる線状物ｇ２の３次元の位置であるロープ位置Ｒ１のデータを抽出し、メインコントローラー６１へ出力する（図６参照）。

＜工程Ｓ２０４＞
次に、視野方向較正部６ｆが、ロープ位置Ｒ１のデータが表す横方向および奥行き方向の位置のばらつきが、予め定められた許容範囲内であるか否かを判定する。

前記横方向の位置のばらつきは、ロープ位置Ｒ１のデータが表す横方向の座標値のばらつきである。前記奥行き方向の位置のばらつきは、ロープ位置Ｒ１のデータが表す距離のばらつき、即ち、ロープ位置Ｒ１のデータにおける画素値のばらつきである。

工程Ｓ２０４の処理は、ロープ位置Ｒ１のデータが、基準鉛直線Ｌｎ１に沿う吊りロープ３２を検出したデータであることを確認する処理である。

そして、視野方向較正部６ｆは、ロープ位置Ｒ１のデータが前記表す横方向および前記奥行き方向の位置のばらつきが前記許容範囲内であると判定する場合に、工程Ｓ２０５および工程Ｓ２０６の処理を実行し、そうでない場合に処理を工程Ｓ２０７へ移行させる。

＜工程Ｓ２０５＞
工程Ｓ２０５において、視野方向較正部６ｆは、ロープ位置Ｒ１がブーム２１の先端部の鉛直下方の位置であるという前提条件と、ブーム部分長Ｌ２およびロープ位置Ｒ１のデータと、に基づいて視野方向Ｄ２を導出する。工程Ｓ２０５は第３較正工程の一例である。

振れ判定部６ｄが図４の工程Ｓ１０４で行った処理では、未知の値である吊りロープ３２の振れ方向Ｄ３および振れ角度θ２が、既知の値であるブーム部分長Ｌ２、視野方向Ｄ２およびロープ位置Ｒ１から導出された。

工程Ｓ２０５において、視野方向較正部６ｆは、工程Ｓ１０４と同様の論理により、振れ角度θ２が０°であるという前提条件の下で、既知の値であるブーム部分長Ｌ２およびロープ位置Ｒ１から、未知の値である第１視野角度φ１および第２視野角度φ２を導出する。

＜工程Ｓ２０６＞
工程Ｓ２０６において、視野方向較正部６ｆは、工程Ｓ２０５で導出した第１視野角度φ１および第２視野角度φ２のデータを、視野方向Ｄ２のデータとして補助記憶装置６２に記録する。その後、視野方向較正部６ｆは、前記視野方向較正処理を終了させる。

なお、工程Ｓ２０６は、導出された視野方向Ｄ２のデータを記憶装置に記憶させる第４較正工程の一例である。また、工程Ｓ２０１〜Ｓ２０６は、予め前記較正モードが選択されている場合に、視野方向Ｄ２を導出する較正工程の一例である。

＜工程Ｓ２０７＞
一方、工程Ｓ２０７において、主処理部６ａが、表示装置５２に予め定められたエラー通知メッセージを出力した後、前記視野方向較正処理を終了させる。

図４の工程Ｓ１０１において、条件データ取得部６ｂは、工程Ｓ２０６で記録された視野方向Ｄ２のデータを、補助記憶装置６２から取得する。前記視野方向較正処理が実行されることにより、視野方向Ｄ２を容易に設定することができる。

［第２実施形態］
以下、図９を参照しつつ、クレーン１０の応用例である第２実施形態に係るクレーンについて説明する。

本実施形態における振れ判定部６ｄは、図４の工程Ｓ１０４の処理の代わりに、以下に示される代替工程の処理を実行する。

前記代替工程において、振れ判定部６ｄは、ロープ位置Ｒ１のデータにおける縦方向の複数の箇所のデータから、吊りロープ３２の振れ方向Ｄ３および振れ角度θ２を導出する。前記代替工程は、第２導出工程の一例である。

例えば、前記代替工程において、振れ判定部６ｄは、ロープ位置Ｒ１のデータにおける上端位置Ｐ００１のデータと、下端位置Ｐ００２のデータから吊りロープ３２の振れ方向Ｄ３および振れ角度θ２を導出する。

具体的には、振れ判定部６ｄは、上端位置Ｐ００１のデータが表す第１座標位置と下端位置Ｐ００２のデータが表す第２座標位置とを結ぶ直線と鉛直方向とが成す角度を振れ角度θ２として導出する。

さらに、振れ判定部６ｄは、鉛直方向に沿って見たときの前記第１座標位置を通る鉛直線に対する前記第２座標位置の方向を振れ方向Ｄ３として導出する。

また、前記第１座標位置が、上端位置Ｐ００１のデータにおける右端、左端または左右方向の中央の画素に対応する座標であることが考えられる。同様に、前記第２座標位置が、下端位置Ｐ００２のデータにおける右端、左端または左右方向の中央の画素に対応する座標であることが考えられる。

本実施形態が採用される場合も、第１実施形態が採用される場合と同様の効果が得られる。また、本実施形態が採用される場合、図４における工程Ｓ１０１および工程Ｓ１０２を省略することができる。

［応用例］
以下、第１実施形態または第２実施形態の応用例について説明する。

本応用例において、物体検出装置４５が、物体の３次元の位置を計測するステレオカメラ装置である。

前記ステレオカメラ装置は、監視領域を異なる方向から撮影する一対のカメラと、前記一対のカメラにより得られる一対の撮影画像に対する画像処理により、物体の３次元の位置を導出する画像処理装置とを備える。

前記画像処理装置は、前記一対の撮影画像各々から線状物ｇ２の画像を抽出する。さらに、前記画像処理装置は、抽出した線状物ｇ２の２次元平面内の位置、および、前記一対のカメラから線状物ｇ２までの距離を表すデータを、検出位置Ｐｘ１のデータとしてメインコントローラー６１へ出力する。本応用例が採用される場合も、第１実施形態または第２実施形態が採用される場合と同様の効果が得られる。

６ａ ：主処理部
６ｂ ：条件データ取得部
６ｃ ：検出データ取得部
６ｄ ：判定部
６ｅ ：判定結果出力部
６ｆ ：視野方向較正部
９ ：車載ネットワーク
１０ ：クレーン
１１ ：下部走行体
１２ ：上部旋回体
１３ ：キャブ
１４ ：走行装置
１５ ：ガントリ
１６ ：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 ：起伏ロープ
３２ ：吊りロープ
４１ ：エンジン
４２ ：油圧ポンプ
４３ ：油圧制御弁
４４ ：状態検出装置
４５ ：物体検出センサー
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 ：位置データ処理装置
１６１ ：第１ウインチ装置
１６２ ：第２ウインチ装置
４４１ ：ブーム角度センサー
４４２ ：検出装置
５１１ ：操作レバー
５１２ ：操作ボタン
５１３ ：操作入力装置
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 ：通信インターフェイス
Ｄ１ ：ブーム長手方向
Ｄ２ ：視野方向
Ｄ３ ：方向
ＤＴ１ ：条件データ
Ｄｓ３ ：第３基準点方向
Ｄｓ４ ：第４基準点方向
Ｆ１ ：視野中心横断面
Ｌ１ ：ブーム長
Ｌ２ ：ブーム部分長
Ｌｎ１ ：基準鉛直線
Ｌｎ２ ：中心横断線
Ｌｘ１ ：ロープ基準距離
Ｐ００ ：視野範囲の中心
Ｐ００１ ：上端位置
Ｐ００２ ：下端位置
Ｐ０１ ：ロープ交点
Ｐ１ ：第１基準点
Ｐ２ ：第２基準点
Ｐ３ ：第３基準点
Ｐ４ ：第４基準点
ＰＸ１ ：検出位置
Ｒ１ ：ロープ位置
ｄｘ１ ：ずれ幅
ｇ１ ：物体検出画像
ｇ２ ：線状物
ｇ３ ：ノイズ物
θ１ ：検出ブーム角度
θ２ ：振れ角度
φ１ ：第１視野角度
φ２ ：第２視野角度
ψ１ ：ロープずれ角度

Claims (8)

1. クレーンのブームの先端部から垂下される吊りロープの振れ状態を判定する吊りロープ振れ判定方法であって、
   データ処理装置により実行される工程として、
   前記物体検出センサーにより検出される物体の３次元の検出位置のデータを含む検出データを取得する検出データ取得工程と、
   前記検出位置のデータに基づいて前記吊りロープの振れ方向および振れ角度を導出する導出工程と、を含む、吊りロープ振れ判定方法。
2. 前記ブームにおける物体検出センサーが固定された部分から前記先端部までの長さであるブーム部分長のデータおよび前記ブームの長手方向を基準にした前記物体検出センサーの視野方向のデータを含む条件データを取得する条件データ取得工程をさらに含み、
   前記検出データ取得工程は、前記検出位置のデータと、前記ブームの傾斜角度を検出するブーム角度センサーにより検出される検出ブーム角度のデータとを取得する工程であり、
   前記導出工程は、前記ブーム部分長、前記視野方向、前記検出ブーム角度および前記検出位置のデータから、前記吊りロープの振れ方向および振れ角度を導出する工程である、請求項１に記載の吊りロープ振れ判定方法。
3. 前記導出工程は、
   前記検出位置のデータから縦方向に延びる線状物の３次元の位置であるロープ位置のデータを抽出する第１導出工程と、
   前記ブーム部分長、前記視野方向および前記ロープ位置のデータから前記振れ方向および前記振れ角度を導出する第２導出工程と、を含む、請求項２に記載の吊りロープ振れ判定方法。
4. 予め較正モードが選択されている場合に、前記視野方向を導出する較正工程をさらに含み、
   前記較正工程は、
   前記ブーム部分長のデータを取得する第１較正工程と、
   前記検出ブーム角度のデータおよび前記物体検出センサーにより検出される前記検出位置のデータを取得する第２較正工程と、
   前記検出位置が前記ブームの前記先端部の鉛直下方の位置であるという前提条件と前記ブーム部分長および前記検出位置のデータとに基づいて前記視野方向を導出する第３較正工程と、
   導出された前記視野方向のデータを記憶装置に記憶させる第４較正工程と、を含み、
   前記条件データ取得工程において、前記視野方向のデータが前記記憶装置から取得される、請求項２または請求項３に記載の吊りロープ振れ判定方法。
5. 前記導出工程は、
   前記検出位置のデータから縦方向に延びる線状物の３次元の位置であるロープ位置のデータを抽出する第１導出工程と、
   前記ロープ位置のデータにおける縦方向の複数の箇所のデータから前記振れ方向および前記振れ角度を導出する第２導出工程と、を含む、請求項１に記載の吊りロープ振れ判定方法。
6. 前記条件データは、前記ブームの長さのデータを含み、
   前記検出データは、前記吊りロープの繰り出し長さを検出する装置により検出される検出繰り出し長さのデータを含み、
   前記導出工程は、前記振れ角度、前記検出ブーム角度、前記ブームの長さ、および前記検出繰り出し長さのデータから前記吊りロープの末端部の振れ幅を導出する工程を含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の吊りロープ振れ判定方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の吊りロープ振れ判定方法を実行するデータ処理装置。
8. 起伏可能に支持されたブームと、
   前記ブームの先端部から垂下される吊りロープと、
   前記ブームの傾斜角度を検出するブーム角度センサーと、
   前記ブームに固定され視野範囲に存在する物体の３次元の位置を検出する物体検出センサーと、
   請求項７に記載のデータ処理装置と、を備えるクレーン。

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