JP2021060162A - Garbage carrier device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばごみ処理施設等に配置されごみが投入されるごみピット内からごみを焼却炉等の他所に搬送するために使用されるごみ搬送装置に関するものである。 The present invention relates to a waste transport device used for transporting waste from, for example, a waste pit that is placed in a waste treatment facility or the like and into another place such as an incinerator.
ごみ処理施設(ごみ焼却プラント)は、ごみを一時的に貯留するごみピットと、焼却炉と、上記ごみピット内のごみを焼却炉へ搬送するごみ搬送装置(天井クレーン)とにより概ね構成されている。上記ごみピットは、ごみ収集車により収集されたごみが一時的に投入される窪み(箱)であり、このごみピット内にごみが投入されることによりごみ山が形成される。また、上記焼却炉には、上記ごみピット内のごみが投入される投入ホッパが形成されている。 The waste treatment facility (garbage incineration plant) is generally composed of a waste pit that temporarily stores waste, an incinerator, and a waste transfer device (overhead crane) that transports the waste in the waste pit to the incinerator. There is. The garbage pit is a depression (box) in which the garbage collected by the garbage truck is temporarily thrown in, and a garbage pile is formed by throwing the garbage into the garbage pit. Further, the incinerator is formed with a charging hopper into which the waste in the waste pit is charged.
また、ごみを貯留している上記ごみピットにおいては、上記ごみ搬送装置により、積替え、攪拌及び上記焼却炉の上記投入ホッパへの投入を行っている。積替え作業は、搬入扉側に搬入されるごみを、順次、上記投入ホッパ側に積替え、次々に搬入されるごみに対して、空きスペースを作る作業である。また、上記攪拌作業は、ごみ中の水分蒸発や破袋等、ごみ質の改善を期待して行われるものである。 Further, in the waste pit where the waste is stored, the waste transport device is used to transship, stir, and charge the incinerator into the charging hopper. The transshipment work is a work of sequentially transshipping the garbage carried into the carry-in door side to the input hopper side and creating an empty space for the garbage carried in one after another. In addition, the above-mentioned stirring work is performed with the expectation of improving the quality of waste such as evaporation of water in the waste and bag breaking.
ところで、上記積替え作業や攪拌作業後のごみ、或いはこの撹拌作業がなされていない場合も含めて、該ごみは、ごみ山の高い所から順次、上記焼却炉(投入ホッパ)に投入される。こうした作業の中で、ごみ山の高さの管理は重要な事項で、焼却炉の自動燃焼制御と相俟って、ごみ搬送装置に要求される最も大きな課題であった。 By the way, including the waste after the transshipment work and the stirring work, or the case where the stirring work is not performed, the waste is sequentially put into the incinerator (loading hopper) from the highest place of the waste pile. In such work, controlling the height of the waste pile was an important matter, and together with the automatic combustion control of the incinerator, it was the biggest issue required for the waste transfer device.
そこで従来では、ワイヤロープにより吊られているクレーンバケットをごみ山に着床させたときのワイヤロープの繰り出量や、クレーンガーダ等に設置したカメラからの映像に基づいて、ごみ山の高さを算出していた。例えば、特許文献1には、クレーンバケットのごみ山への着床をトルクスイッチ等により検出し、この時のワイヤロープの繰り出量を測定することにより、この位置でのごみ山の高さを逆算する方法が開示されている。
Therefore, conventionally, the height of the garbage pile is based on the amount of wire rope drawn out when the crane bucket suspended by the wire rope is landed on the garbage pile and the image from the camera installed on the crane girder or the like. Was calculated. For example, in
他方、近年では、上述したごみピットにおける積替え、攪拌及び投入作業を自動化することが求められている。上記積替え、攪拌及び投入作業を自動化する際には、上記ごみピット内に投入されたごみ山の高さを正確に、かつ、容易に検出することが求められる。 On the other hand, in recent years, it has been required to automate the transshipment, stirring and loading operations in the above-mentioned waste pits. When automating the transshipment, stirring and loading operations, it is required to accurately and easily detect the height of the waste pile charged into the waste pit.
しかし、従来のごみ搬送装置では、ごみ山の高さの測定精度や測定範囲に限界があり、自動化には不適当であった。また、映像に基づく算出では、処理すべき信号の量が膨大であり、信号処理を高速化することが困難である。 However, the conventional waste transfer device has a limit in the measurement accuracy and the measurement range of the height of the waste pile, and is not suitable for automation. Further, in the calculation based on the video, the amount of signals to be processed is enormous, and it is difficult to speed up the signal processing.
そこで、本発明は、上述した従来のごみ搬送装置が有する課題を解決するために提案されたものであって、ごみ山の高さを非接触で高い測定精度で容易に検出でき、測定範囲も広く、自動化に適するごみ搬送装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been proposed to solve the problems of the above-mentioned conventional waste transport device, and the height of the waste pile can be easily detected with high measurement accuracy without contact and the measurement range is also wide. The purpose is to provide a waste transfer device that is widely suitable for automation.
本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、第1の発明(請求項1記載の発明)は、ごみピット上に水平に直線移動可能に設置されたクレーンガーダと、上記クレーンガーダに取付けられ、レーザ出射角度を該クレーンガーダの移動可能方向に直交する方向に変えることができるレーザ測距計と、上記クレーンガーダ上に、このクレーンガーダの移動可能方向に直交する水平方向に直線移動可能に設置されたトロリと、上記トロリにより上下方向に移動可能に吊り下げ支持されたクレーンバケットと、上記クレーンガーダの位置及び上記レーザ測距計からのレーザ出射角度を制御するとともに、該クレーンガーダの位置、該レーザ測距計からのレーザ出射角度及び該レーザ測距計による測定距離を取得し、これら取得値に基づいて、上記ごみピット内のごみ山の表面の高さを算出する制御手段と、を備え、上記制御手段は、測定範囲内に亘って上記クレーンガーダを移動させ、上記レーザ測距計からのレーザ出射角度を変化させて、測定範囲内の上記ごみ山の表面をレーザ出射光によりスキャンして、該ごみ山の表面の高さを算出し、該ごみ山の形状を特定することを特徴とするものである。 The present invention has been proposed to solve the above problems, and the first invention (the invention according to claim 1) includes a crane girder installed so as to be horizontally linearly movable on a garbage pit. A laser rangefinder that is attached to the crane girder and can change the laser emission angle in a direction orthogonal to the movable direction of the crane girder, and a horizontal on the crane girder that is orthogonal to the movable direction of the crane girder. In addition to controlling the position of the crane girder and the laser emission angle from the laser rangefinder, the trolley installed so that it can move linearly in the direction, the crane bucket that is suspended and supported by the trolley so that it can move up and down. , The position of the crane girder, the laser emission angle from the laser rangefinder, and the measurement distance by the laser rangefinder are acquired, and the height of the surface of the garbage pile in the waste pit is determined based on these acquired values. The control means includes a control means for calculating, and the control means moves the crane girder over the measurement range and changes the laser emission angle from the laser rangefinder to change the laser emission angle of the dust pile within the measurement range. It is characterized in that the surface is scanned by laser emission light, the height of the surface of the trash can is calculated, and the shape of the trash can be specified.
また、第2の発明(請求項2記載の発明)は、上記第1の発明において、上記制御手段は、上記測定範囲内の上記ごみ山の表面を複数の区画に分割し、各区画内の測定距離の中央値を、その区画の代表値として扱うことを特徴とするものである。 Further, in the second invention (the invention according to claim 2), in the first invention, the control means divides the surface of the waste pile within the measurement range into a plurality of compartments, and within each compartment. It is characterized in that the median value of the measurement distance is treated as a representative value of the section.
また、第3の発明(請求項3記載の発明)は、上記第1の発明において、上記制御手段は、上記測定範囲内の上記ごみ山の表面を複数の区画に分割し、各区画内の2点の測定距離に基づいて、該2点間の傾斜角度を算出することを特徴とするものである。 Further, in the third invention (the invention according to claim 3), in the first invention, the control means divides the surface of the waste pile within the measurement range into a plurality of compartments, and within each compartment. It is characterized in that the inclination angle between the two points is calculated based on the measurement distance of the two points.
また、第4の発明(請求項4記載の発明)は、上記第1の発明乃至上記第3の発明のいずれかにおいて、上記制御手段は、近傍の測定距離に対して所定の閾値以上の差を有する測定距離を、算出根拠から除くことを特徴とするものである。 Further, in the fourth invention (the invention according to claim 4), in any one of the first invention to the third invention, the control means has a difference of a predetermined threshold or more with respect to a measurement distance in the vicinity. It is characterized in that the measurement distance having the above is excluded from the calculation basis.
また、第5の発明(請求項5記載の発明)は、上記第1の発明乃至上記第4の発明のいずれかにおいて、上記制御手段は、上記レーザ出射光が上記クレーンバケットに照射されたときには、このときの測定距離を、算出根拠から除くことを特徴とするものである。 Further, the fifth invention (the invention according to claim 5) is, in any one of the first invention to the fourth invention, when the control means irradiates the crane bucket with the laser emission light. , The measurement distance at this time is excluded from the calculation basis.
第1の発明(請求項1記載の発明)に係るごみ搬送装置によれば、クレーンガーダに取付けたレーザ測距計を用いた簡易な構成によって、クレーンガーダの移動可能方向をX軸とし、レーザ出射角度の可変方向(クレーンガーダに沿う方向)をY軸とし、鉛直方向をZ軸とした場合に、X、Y、Zの3次元の位置において、ごみ山の高さを任意の位置で特定できる。このごみ搬送装置は、ごみ山の高さを非接触で高い測定精度で容易に検出でき、測定範囲も広く、ごみの攪拌作業や投入作業の自動化に大きく適したものとすることができる。 According to the waste transfer device according to the first invention (the invention according to claim 1), the movable direction of the crane girder is set to the X-axis by a simple configuration using a laser rangefinder attached to the crane girder, and a laser is used. When the variable direction of the emission angle (direction along the crane girder) is the Y axis and the vertical direction is the Z axis, the height of the trash can be specified at any position at the three-dimensional positions of X, Y, and Z. it can. This waste transport device can easily detect the height of the waste pile with high measurement accuracy without contact, has a wide measurement range, and can be greatly suitable for automation of waste stirring work and loading work.
また、第2の発明(請求項2記載の発明)に係るごみ搬送装置によれば、測定範囲内のごみ山の表面を複数の区画(例えば、500mm×500mm)に分割し、各区画内の測定距離の中央値をその区画の代表値として扱うので、データを圧縮しつつ、ごみピット内のごみ山の高さの測定精度を高めることができる。 Further, according to the waste transport device according to the second invention (the invention according to claim 2), the surface of the waste pile within the measurement range is divided into a plurality of compartments (for example, 500 mm × 500 mm), and the inside of each compartment is divided. Since the median value of the measurement distance is treated as the representative value of the section, it is possible to improve the measurement accuracy of the height of the garbage pile in the garbage pit while compressing the data.
また、第3の発明(請求項3記載の発明)に係るごみ搬送装置によれば、測定範囲内の上記ごみ山の表面を複数の区画に分割し、各区画内の2点の測定距離に基づいて、該2点間の傾斜角度を算出することができる。 Further, according to the waste transport device according to the third invention (the invention according to claim 3), the surface of the waste pile within the measurement range is divided into a plurality of compartments, and the measurement distance is set to two points in each compartment. Based on this, the inclination angle between the two points can be calculated.
また、第4の発明(請求項4記載の発明)に係るごみ搬送装置によれば、近傍の測定距離に対して所定の閾値以上の差を有する測定距離を算出根拠から除くので、浮遊する埃(微小なごみ等)を検出した結果(外れ値)が除去され、さらに測定精度を向上することができる。 Further, according to the waste transport device according to the fourth invention (the invention according to claim 4), the measurement distance having a difference of a predetermined threshold value or more with respect to the measurement distance in the vicinity is excluded from the calculation basis, so that the floating dust is present. The result (outlier) of detecting (small dust, etc.) is removed, and the measurement accuracy can be further improved.
また、第5の発明(請求項5記載の発明)に係るごみ搬送装置によれば、レーザ出射光がクレーンバケットに照射されたときの測定距離を算出根拠から除くので、検出対象物ではない物体の位置情報及び体積情報が除去され、測定精度をより一層高めることができる。 Further, according to the waste transport device according to the fifth invention (the invention according to claim 5), the measurement distance when the crane bucket is irradiated with the laser emission light is excluded from the calculation basis, so that the object is not an object to be detected. The position information and volume information of the crane are removed, and the measurement accuracy can be further improved.
以下、本発明に係るごみ搬送装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図1は、本発明に係るごみ搬送装置の構成を模式的に示す平面図であり、図2は、上記ごみ搬送装置の構成を模式的に示す正面図である。 Hereinafter, the waste transport device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of the waste transport device according to the present invention, and FIG. 2 is a front view schematically showing the configuration of the waste transport device.
この実施の形態に係るごみ搬送装置1は、図1及び図2に示すように、ごみ処理施設(ごみ焼却プラント)のごみピット101上に設置されるクレーン本体2を備えている。上記ごみピット101は、図示しないごみ収集車により収集されたごみが一時的に投入される窪み(箱)である。また、上記ごみピット101内には、ごみが投入されることにより、ごみ山102が形成される。また、上記クレーン本体2は、ごみピット101内のごみを図示しない焼却炉へ搬送するものである。なお、上記ごみピット101の近傍には、図示しない投入ホッパが配置され、この投入ホッパは図示しない焼却炉に連通している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
上記ごみピット101においては、上記クレーン本体2により、積替え、攪拌及び投入作業が行われる。積替え作業は、図示しない搬入扉側に搬入されるごみを、順次、上記投入ホッパ側(近傍)に積替え、次々に搬入されるごみに対して、空きスペースを作る作業である。また、上記攪拌作業は、ごみ中の水分蒸発や破袋等、ごみ質の改善のために行われる作業である。また、ごみの投入作業は、上記焼却炉に連通した投入ホッパへごみを投入する作業である。積替え及び攪拌作業後のごみは、ごみ山の高い所から順次、焼却炉に投入される。
In the
そして、上記クレーン本体2は、ごみピット101上に水平に直線移動可能に設置されたクレーンガーダ3を有している。このクレーンガーダ3は、上記ごみピット101の両側上部に設置された左右一対のレール4,4により、これらレール4,4に沿う水平方向(X方向)に移動操作可能とされている。また、上記クレーンガーダ3は、図示しないモータの駆動力によって移動操作される。クレーンガーダ3は、レール4,4との相対移動により回転される図示しない車輪角度検出装置(ロータリーエンコーダ)を備えており、X方向の位置情報を出力できるようになっている。
The crane
図3は、ごみ搬送装置のレーザ測距計の取付構造を示す正面図であり、図4は、ごみ搬送装置のレーザ測距計の構造を示す正面図であり、図5は、ごみ搬送装置のレーザ測距計の構造を示す側面図である。上記クレーンガーダ3には、図3〜図5に示すように、レーザ測距計5が取付けられている。このレーザ測距計5は、例えば、クレーンガーダ3の手摺り3cに取付けられている。また、上記レーザ測距計5は、出射孔5aより測距のためのレーザ光を出射し、このレーザ光の反射光を検出することによって、レーザ出射方向にある物体までの距離を測定するものである。また、このレーザ測距計5は、上記レーザ光の出射角度を、上記クレーンガーダ3の移動可能方向に直交する方向(θ方向)に変える(スキャンする)ことができるように構成されているとともに、レーザ出射角度θの情報及び測定距離の情報を出力できるように構成されている。
FIG. 3 is a front view showing the mounting structure of the laser range finder of the waste transfer device, FIG. 4 is a front view showing the structure of the laser range finder of the garbage transfer device, and FIG. 5 is a front view showing the structure of the laser range finder of the garbage transfer device. It is a side view which shows the structure of the laser rangefinder of. As shown in FIGS. 3 to 5, a
なお、上記レーザ測距計5は、上記クレーンガーダ3の下面近傍の中央部近傍に取付けることが好ましい。このように、クレーンガーダ3の下面近傍の中央部に取付けることにより、ごみピット101内の全範囲を容易にスキャンできるからである。
The
そして、上記クレーンガーダ3上には、図1及び図2に示すように、トロリ6が設置されている。このトロリ6は、クレーンガーダ3上において、該クレーンガーダ3の移動可能方向(X方向)に直交する水平方向(Y方向)に直線移動可能とされている。なお、このトロリ6は、図示しないモータの駆動力によって移動される。また、このトロリ6は、上記クレーンガーダ3との相対移動により回転される車輪角度検出装置(ロータリーエンコーダ)を備えており、Y方向の位置情報を出力できるようになっている。また、上記トロリ6は、図2に示すように、複数のワイヤロープ(符号は省略する。)によって、クレーンバケット7を吊り下げた状態で支持されている。そして、上記クレーンバケット7は、図示しないモータの駆動力によって、上下方向(Z方向)に移動可能(昇降自在)とされている。また、このクレーンバケット7は、先端側が開閉可能とされ、開状態から閉状態とすることにより、上記ごみピット101内のごみを把持するものであり、クレーンガーダ3とともにX方向に移動され、該クレーンガーダ3に対してY方向に移動され、該クレーンガーダ3に対してZ方向に昇降されることができ、3次元方向の全ての方向に移動可能で、把持したごみを上記焼却炉(投入ホッパ)に搬送(投入)することができる。
Then, as shown in FIGS. 1 and 2, a trolley 6 is installed on the
そして、上記ごみ搬送装置1において、作業者は、制御手段となるコントローラを介して、上記クレーンガーダ3、トロリ6及びクレーンバケット7をそれぞれ制御して、上記ごみピット101内のごみをごみ焼却炉に搬送することができるように構成されている。
Then, in the
図6は、上記ごみ搬送装置の構成を示すブロック図である。このごみ搬送装置1においては、図6に示すように、上記コントローラ8には、上記クレーンガーダ3が接続されている。このクレーンガーダ3には、車輪駆動装置3a及び車輪角度検出装置(ロータリーエンコーダ)3bが設けられている。上記コントローラ8は、上記クレーンガーダ3の位置(X方向)を制御するとともに、該コントローラ8は、クレーンガーダ3(の車輪角度検出装置3b)より、上記クレーンガーダ3の位置情報(X方向)を取得する。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the waste transport device. In the
また、上記コントローラ8には、上記レーザ測距計5が接続されており、該コントローラ8は、このレーザ測距計5からのレーザ出射角度(θ方向)を制御する。また、上記コントローラ8は、上記レーザ測距計5より、該レーザ測距計5からのレーザ出射角度(θ方向)の情報及びレーザ測距計5による測定距離の情報を取得する。さらに、上記コントローラ8には、上記トロリ6が接続されており、該コントローラ8は、このトロリ6の位置(Y方向)を制御する。そして、このトロリ6には、計量装置6a、車輪駆動装置6b及びその車輪角度検出装置6c、上記クレーンバケット7を吊るワイヤドラム駆動装置6d及びその車輪角度検出装置6eが設けられている。上記コントローラ8は、上記トロリ6(の車輪角度検出装置6c)より、該トロリ6の位置情報(Y方向)を取得する。
Further, the
また、上記コントローラ8には、上記クレーンバケット7が接続されており、該コントローラ8は、このクレーンバケット7の高さ(Z方向)及び開閉(把持及び解放)を制御する。また、上記コントローラ8は、上記クレーンバケット7(の車輪角度検出装置6e)より、該クレーンバケット7の高さ情報(Z方向)及び開閉情報を取得する。そして、上記コントローラ8には、操作部9及び表示部10が接続されている。作業者は、操作部9を操作することにより、このコントローラ8を介して、上記クレーン本体2を制御することができる。また、上記コントローラ8は、記憶装置(メモリ)8aを備え、この記憶装置8aに予め記憶されたプログラムにしたがって、上記クレーン本体2を自動制御することができる。なお、上記表示部10には、上記クレーン本体2からの各情報及びコントローラ8の動作状態、自動制御の状態などが表示される。
Further, the
また、上記コントローラ8は、各取得値に基づいて、上記ごみピット101内のごみ山102の表面の高さを算出する。また、上記コントローラ8は、上記クレーンガーダ3の位置情報(X方向)を、該クレーンガーダ3の移動に連動する車輪角度検出装置(ロータリーエンコーダ)3bから取込む。上記コントローラ8は、上記レーザ測距計5からのレーザ出射角度(θ方向)の情報を、該レーザ測距計5から取込む。また、上記コントローラ8は、これら位置情報(X方向)、レーザ出射角度(θ方向)の情報及び測定距離の情報から、上記ごみピット101内の特定位置のごみ山102の高さを確定する。このとき、図2に示すように、上記レーザ測距計5からごみ山102の表面(レーザ反射対象物)までの測定距離をrとする。また、水平方向をθ=0、ごみピット101の端(図2中の差端)をY=0(Y軸原点)、レーザ測距計5の直下(鉛直下方)をY=Lとすると、〔L−r・cosθ〕により、Y軸原点から測距したごみ山102の表面(対象物)までのY方向距離が算出できる。
Further, the controller 8 calculates the height of the surface of the
また、〔r・sinθ〕により、測距したごみ山表面の位置から、上記レーザ測距計5の高さ位置までの鉛直距離(高さ)が算出される。上記レーザ測距計5からごみピット101の底部までの距離をRとすると、〔R−r・sinθ〕により、ごみピット101の底部から測距したごみ山102の表面(対象物)までの高さが算出できる。また、上記コントローラ8は、測定範囲内に亘ってクレーンガーダ3を移動させ、レーザ測距計5からのレーザ出射角度を変化させて、測定範囲内のごみ山102の表面をレーザ出射光によりスキャンし、ごみ山102の表面の高さを算出する。すなわち、上記コントローラ8は、X、Y、Zの3次元において、ごみピット101内の任意の位置におけるごみ山102の高さを非接触で算出する。そして、上記コントローラ8は、ごみピット101内の複数の位置におけるごみ山102の高さを算出することにより、ごみ山102の形状を非接触で特定する。
Further, the vertical distance (height) from the position of the surface of the garbage mountain measured by [r · sinθ] to the height position of the
図7は、上記ごみ搬送装置における区画を示す平面図であり、図8は、上記ごみ搬送装置における各区画の高さを示す斜視図である。上記コントローラ8は、図7に示すように、測定範囲内のごみ山102の表面を複数の区画(例えば、200mm×200mm〜600mm×600mm)に分割し、図8に示すように、各区画内の測定距離の中央値を、その区画の代表値として扱うようにしてもよい。このようにすることにより、データ圧縮ができ、測定精度を向上することができる。
FIG. 7 is a plan view showing the compartments in the waste transport device, and FIG. 8 is a perspective view showing the height of each compartment in the waste transport device. As shown in FIG. 7, the controller 8 divides the surface of the
また、上記コントローラ8は、測定範囲内のごみ山102の表面を複数の区画に分割し、各区画内の2点の測定距離に基づいて、2点間の傾斜角度を算出することができる。この場合には、各区画内において最も離れた2点の測定距離に基づくことが好ましい。最も離れた2点の測定距離に基づくことにより、傾斜角度の算出精度を向上することができる。さらに、上記コントローラ8は、近傍の測定距離に対して所定の閾値以上の差を有する測定距離を、算出根拠から除くことが好ましい。換言すれば、上記閾値を上記記憶装置8aに予め記憶させ、測定距離とこの閾値とを比較し、所定の閾値以上の差を有する測定距離を、算出根拠から除くことが好ましい。これは、区画内の測定距離集合には、浮遊する埃(微小なごみ等)を検出した外れ値が含まれている可能性があり、近傍の測定距離に対して差が大きい測定距離は、外れ値である可能性が高い。この外れ値検定により当該測定距離を除くことにより、測定精度を向上させることができる。図8(a)は、このような外れ値が代表値となってしまった状態を示している。
Further, the controller 8 can divide the surface of the
さらに、上記コントローラ8は、上記レーザ測距計5からのレーザ出射光がクレーンバケット7に照射されたときには、このときの測定距離を、算出根拠から除くことが好ましい。上記クレーンバケット7の位置は、該クレーンバケット7からの位置情報から特定することができ、該クレーンバケット7の大きさ(体積情報)も予めわかっているので、これらに該当する方向の測定距離を除くことができる。図8(b)は、クレーンバケット7を検出してしまった測定距離が代表値となってしまった状態を示している。
Further, it is preferable that the controller 8 excludes the measurement distance at this time from the calculation basis when the laser emission light from the
また、ごみピット101の内壁に相当する座標は、ヒストリシス(不感帯)としておき、測距を行わないことが好ましい。ごみピット101の内壁の座標の測定距離を算出根拠から除くようにしてもよい。
Further, it is preferable that the coordinates corresponding to the inner wall of the
図9は、上記ごみ搬送装置1の動作を示すフローチャートである。このごみ搬送装置1において、図9に示すように、ステップst1で動作を開始すると、ステップst2で、コントローラ8は、測定範囲内に亘ってクレーンガーダ3をX方向に移動させる。次のステップst3では、上記コントローラ8は、レーザ測距計5からのレーザ出射角度θを変化させる。このようにして、コントローラ8は、測定範囲内のごみ山102の表面をレーザ出射光によりスキャンする。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the
次のステップst4では、上記コントローラ8は、X方向位置及び出射角度θの情報、測定距離情報を取得する。次のステップst5では、上記コントローラ8は、除去すべき測定距離情報を除去する。次のステップst6では、上記コントローラ8は、〔L−r・cosθ〕及び〔R−r・sinθ〕により、ごみ山102の表面の高さを算出する。この算出は、区画ごとに行ってもよい。なお、この区画分けについては、以下の図10及び図11により説明する。次のステップst7では、上記コントローラ8は、上記ごみピット101内の複数の位置における該ごみ山102の高さに基づいて、該ごみ山102の形状を特定し、ステップst8でリターンする。
In the next step st4, the controller 8 acquires information on the position in the X direction, the emission angle θ, and the measurement distance information. In the next step st5, the controller 8 removes the measurement distance information to be removed. In the next step st6, the controller 8 calculates the height of the surface of the
図10は、ごみ搬送装置における区画分けを示すフローチャートである。上記ごみピット101内を区画分けする場合には、図10に示すように、上記コントローラ8は、ステップst11において、クレーンバケット7の体積を登録し、ごみピット101内を任意サイズで均等分割し、区画(矩形領域)を作成する。各区画には、一定数の高さデータ(レベルデータ)を保持できる。一定数を超えた場合には、古い高さデータから順に上書きされる。次に、上記コントローラ8は、ステップst12において、上記クレーンガーダ3の位置情報をX軸座標に変換し、トロリ6の位置情報をY軸座標に変換し、上記クレーンバケット7の位置情報をZ軸座標に変換する。また、上記クレーンガーダ3の位置情報はクレーンガーダ3の車輪の回転角を検出して算出し、トロリ6の位置情報はトロリ6の車輪の回転角を検出して算出し、クレーンバケット7の位置情報はワイヤドラムの回転角を検出して算出する。
FIG. 10 is a flowchart showing the division in the waste transport device. When dividing the inside of the
次に、上記コントローラ8は、ステップst13において、クレーンバケット7の位置と体積より検出対象外領域をXYZ座標内に作成する。次に、上記コントローラ8は、ステップst14において、上記レーザ測距計5からの計測距離データをYZ座標に変換する。このX座標はクレーンガーダ3の位置情報を利用する。そして、上記コントローラ8は、高さデータの検出点をXYZ座標内に作成する。次に、上記コントローラ8は、ステップst15において、高さデータの検出点が検出対象外領域であるかを判別し、検出対象外領域であればステップst12に戻り、検出対象外領域でなければステップst16に進む。これは、上記クレーンバケット7が計測範囲に進入した場合のデータ除去(フィルタリング)処理(測定距離を、算出根拠から除く処理)である。
Next, in step st13, the controller 8 creates a non-detection target region within the XYZ coordinates from the position and volume of the
次に、上記コントローラ8は、ステップst16において、高さデータの検出点のXY座標より該当する区画を算出する。次に、上記コントローラ8は、ステップst17において、区画の高さデータを更新する。次に、上記コントローラ8は、ステップst18において、外れ値検定により所定以上の偏差をもつ値を除いて代表値を算出する。浮遊ゴミ等、異常値の除去(フィルタリング)処理である。代表値の算出には、平均値、中央値、最大値などを利用できる。 Next, in step st16, the controller 8 calculates the corresponding section from the XY coordinates of the detection points of the height data. Next, the controller 8 updates the height data of the section in step st17. Next, in step st18, the controller 8 calculates a representative value by excluding a value having a deviation of a predetermined value or more by an outlier test. This is a processing for removing (filtering) abnormal values such as floating dust. The average value, median value, maximum value, and the like can be used to calculate the representative value.
図11は、ごみ搬送装置における区画の代表値を示すフローチャートである。このごみ搬送装置においては、クレーン本体2を移動させることにより、移動範囲の番地ごとの高さデータを非接触で更新できる。クレーン本体2を定期的にごみピット101の全域を稼動させることにより、正確な「ピットレベルマップ」を作成することができる。すなわち、上記コントローラ8は、図11に示すように、ステップst21において、ごみピット101内の番地と区画の対応表を登録する。
FIG. 11 is a flowchart showing a representative value of a section in the waste transport device. In this waste transfer device, by moving the crane
次に、上記コントローラ8は、ステップst22において、番地に含まれる各区画の代表値すべてについて高さデータを算出する。代表値の算出には、平均値、中央値、最大値などを利用できる。各区画の代表値すべてに基づいて分散を求めることにより、番地への着陸難度(ごみの掴み易さ)が判断できる。 Next, in step st22, the controller 8 calculates height data for all the representative values of each section included in the address. The average value, median value, maximum value, and the like can be used to calculate the representative value. By finding the variance based on all the representative values of each section, the difficulty of landing at the address (easiness of grasping garbage) can be determined.
図12は、ごみ搬送装置における積替え作業を示すフローチャートである。積替え作業においては、上記コントローラ8は、図12に示すように、ステップst31において、ごみピット101内で高さが最も高い番地のごみを掴む。なお、外的要因によって、番地の高さ情報が計測後に異なるおそれがある。ごみを移送する径路において、ごみピット101内の高さ情報が不正確である場合、堆積物を避けるためのクレーンバケット7の上昇距離が伸びることになる。このごみ搬送装置においては、上記レーザ測距計5により非接触で計測すれば分かるので、稼働率低下がない。
FIG. 12 is a flowchart showing the transshipment work in the waste transport device. In the transshipment work, as shown in FIG. 12, the controller 8 grabs the dust at the highest address in the
次に、上記コントローラ8は、ステップst32において、ごみピット101内で高さが最も低い番地へ、ごみを積替える。このごみ搬送装置においては、ごみ積替え後の番地に高さは、積替え動作後にレーザ測距計5により非接触で計測すれば分かるので、稼働率低下がない。
Next, in step st32, the controller 8 transships the garbage to the address having the lowest height in the
1 ごみ搬送装置
2 クレーン本体
3 クレーンガーダ
4 レール
5 レーザ測距計
6 トロリ
7 クレーンバケット
8 コントローラ
8a 記憶装置
9 操作部
10 表示部
101 ごみピット
102 ごみ山
1
本発明は、例えばごみ処理施設等に配置されごみが投入されるごみピット内からごみを焼却炉等の他所に搬送するために使用されるごみ搬送装置に関するものである。 The present invention relates to a waste transport device used for transporting waste from, for example, a waste pit that is placed in a waste treatment facility or the like and into another place such as an incinerator.
ごみ処理施設(ごみ焼却プラント)は、ごみを一時的に貯留するごみピットと、焼却炉と、上記ごみピット内のごみを焼却炉へ搬送するごみ搬送装置(天井クレーン)とにより概ね構成されている。上記ごみピットは、ごみ収集車により収集されたごみが一時的に投入される窪み(箱)であり、このごみピット内にごみが投入されることによりごみ山が形成される。また、上記焼却炉には、上記ごみピット内のごみが投入される投入ホッパが形成されている。 The waste treatment facility (garbage incineration plant) is generally composed of a waste pit that temporarily stores waste, an incinerator, and a waste transfer device (overhead crane) that transports the waste in the waste pit to the incinerator. There is. The garbage pit is a depression (box) in which the garbage collected by the garbage truck is temporarily thrown in, and a garbage pile is formed by throwing the garbage into the garbage pit. Further, the incinerator is formed with a charging hopper into which the waste in the waste pit is charged.
また、ごみを貯留している上記ごみピットにおいては、上記ごみ搬送装置により、積替え、攪拌及び上記焼却炉の上記投入ホッパへの投入を行っている。積替え作業は、搬入扉側に搬入されるごみを、順次、上記投入ホッパ側に積替え、次々に搬入されるごみに対して、空きスペースを作る作業である。また、上記攪拌作業は、ごみ中の水分蒸発や破袋等、ごみ質の改善を期待して行われるものである。 Further, in the waste pit where the waste is stored, the waste transport device is used to transship, stir, and charge the incinerator into the charging hopper. The transshipment work is a work of sequentially transshipping the garbage carried into the carry-in door side to the input hopper side and creating an empty space for the garbage carried in one after another. In addition, the above-mentioned stirring work is performed with the expectation of improving the quality of waste such as evaporation of water in the waste and bag breaking.
ところで、上記積替え作業や攪拌作業後のごみ、或いはこの撹拌作業がなされていない場合も含めて、該ごみは、ごみ山の高い所から順次、上記焼却炉(投入ホッパ)に投入される。こうした作業の中で、ごみ山の高さの管理は重要な事項で、焼却炉の自動燃焼制御と相俟って、ごみ搬送装置に要求される最も大きな課題であった。 By the way, including the waste after the transshipment work and the stirring work, or the case where the stirring work is not performed, the waste is sequentially put into the incinerator (loading hopper) from the highest place of the waste pile. In such work, controlling the height of the waste pile was an important matter, and together with the automatic combustion control of the incinerator, it was the biggest issue required for the waste transfer device.
そこで従来では、ワイヤロープにより吊られているクレーンバケットをごみ山に着床させたときのワイヤロープの繰り出量や、クレーンガーダ等に設置したカメラからの映像に基づいて、ごみ山の高さを算出していた。例えば、特許文献1には、クレーンバケットのごみ山への着床をトルクスイッチ等により検出し、この時のワイヤロープの繰り出量を測定することにより、この位置でのごみ山の高さを逆算する方法が開示されている。
Therefore, conventionally, the height of the garbage pile is based on the amount of wire rope drawn out when the crane bucket suspended by the wire rope is landed on the garbage pile and the image from the camera installed on the crane girder or the like. Was calculated. For example, in
他方、近年では、上述したごみピットにおける積替え、攪拌及び投入作業を自動化することが求められている。上記積替え、攪拌及び投入作業を自動化する際には、上記ごみピット内に投入されたごみ山の高さを正確に、かつ、容易に検出することが求められる。 On the other hand, in recent years, it has been required to automate the transshipment, stirring and loading operations in the above-mentioned waste pits. When automating the transshipment, stirring and loading operations, it is required to accurately and easily detect the height of the waste pile charged into the waste pit.
しかし、従来のごみ搬送装置では、ごみ山の高さの測定精度や測定範囲に限界があり、自動化には不適当であった。また、映像に基づく算出では、処理すべき信号の量が膨大であり、信号処理を高速化することが困難である。 However, the conventional waste transfer device has a limit in the measurement accuracy and the measurement range of the height of the waste pile, and is not suitable for automation. Further, in the calculation based on the video, the amount of signals to be processed is enormous, and it is difficult to speed up the signal processing.
そこで、本発明は、上述した従来のごみ搬送装置が有する課題を解決するために提案されたものであって、ごみ山の高さを非接触で高い測定精度で容易に検出でき、測定範囲も広く、自動化に適するごみ搬送装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been proposed to solve the problems of the above-mentioned conventional waste transport device, and the height of the waste pile can be easily detected with high measurement accuracy without contact and the measurement range is also wide. The purpose is to provide a waste transfer device that is widely suitable for automation.
本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、第1の発明(請求項1記載の発明)は、ごみピット上に水平に直線移動可能に設置されたクレーンガーダと、上記クレーンガーダに取付けられ、レーザ出射角度を該クレーンガーダの移動可能方向に直交する方向に変えることができるレーザ測距計と、上記クレーンガーダ上に、このクレーンガーダの移動可能方向に直交する水平方向に直線移動可能に設置されたトロリと、上記トロリにより上下方向に移動可能に吊り下げ支持されたクレーンバケットと、上記クレーンガーダの位置及び上記レーザ測距計からのレーザ出射角度を制御するとともに、該クレーンガーダの位置、該レーザ測距計からのレーザ出射角度及び該レーザ測距計による測定距離を取得し、これら取得値に基づいて、上記ごみピット内のごみ山の表面の高さを算出する制御手段とを備え、上記制御手段は、測定範囲内に亘って上記クレーンガーダを移動させ、上記レーザ測距計からのレーザ出射角度を変化させて、測定範囲内の上記ごみ山の表面をレーザ出射光によりスキャンして、上記測定範囲内の上記ごみ山の表面を複数の区画に分割し、各区画内の2点の測定距離に基づいて、該2点間の傾斜角度を算出するとともに、該ごみ山の表面の高さを算出し、該ごみ山の形状を特定することを特徴とするものである。 The present invention has been proposed to solve the above problems, and the first invention (the invention according to claim 1) includes a crane girder installed so as to be horizontally linearly movable on a garbage pit. A laser rangefinder that is attached to the crane girder and can change the laser emission angle in a direction orthogonal to the movable direction of the crane girder, and a horizontal on the crane girder that is orthogonal to the movable direction of the crane girder. In addition to controlling the position of the crane girder and the laser emission angle from the laser rangefinder, the trolley installed so that it can move linearly in the direction, the crane bucket that is suspended and supported by the trolley so that it can move up and down. , The position of the crane girder, the laser emission angle from the laser rangefinder, and the measurement distance by the laser rangefinder are acquired, and the height of the surface of the garbage pile in the waste pit is determined based on these acquired values. The control means includes a control means for calculating, and the control means moves the crane girder over the measurement range and changes the laser emission angle from the laser rangefinder to change the surface of the garbage pile within the measurement range. Is scanned by the laser emission light, the surface of the garbage mountain within the measurement range is divided into a plurality of sections, and the inclination angle between the two points is calculated based on the measurement distance of the two points in each section. At the same time, it is characterized in that the height of the surface of the trash can is calculated and the shape of the trash can be specified.
また、第2の発明(請求項2記載の発明)は、上記第1の発明において、上記制御手段は、上記レーザ出射光が上記クレーンバケットに照射されたときには、このときの測定距離を、算出根拠から除くことを特徴とするものである。 Further, in the second invention (the invention according to claim 2), in the first invention, the control means calculates the measurement distance at this time when the laser emission light is irradiated to the crane bucket. It is characterized by being excluded from the grounds.
また、第3の発明(請求項3記載の発明)は、ごみピット上に水平に直線移動可能に設置されたクレーンガーダと、上記クレーンガーダに取付けられ、レーザ出射角度を該クレーンガーダの移動可能方向に直交する方向に変えることができるレーザ測距計と、上記クレーンガーダ上に、このクレーンガーダの移動可能方向に直交する水平方向に直線移動可能に設置されたトロリと、上記トロリにより上下方向に移動可能に吊り下げ支持されたクレーンバケットと、上記クレーンガーダの位置及び上記レーザ測距計からのレーザ出射角度を制御するとともに、該クレーンガーダの位置、該レーザ測距計からのレーザ出射角度及び該レーザ測距計による測定距離を取得し、これら取得値に基づいて、上記ごみピット内のごみ山の表面の高さを算出する制御手段とを備え、上記制御手段は、測定範囲内に亘って上記クレーンガーダを移動させ、上記レーザ測距計からのレーザ出射角度を変化させて、測定範囲内の上記ごみ山の表面をレーザ出射光によりスキャンして、上記クレーンバケットの位置を特定する上記クレーンバケットからの位置情報に基づいて、上記レーザ出射光が上記クレーンバケットに照射されたときには、このときの測定距離を、算出根拠から除き、該ごみ山の表面の高さを算出し、該ごみ山の形状を特定することを特徴とするものである。 Further, the third invention (the invention according to claim 3) is a crane girder installed so as to be horizontally linearly movable on a garbage pit, and a crane girder attached to the crane girder so that the laser emission angle can be changed. A laser rangefinder that can be changed in a direction orthogonal to the direction, a trolley installed on the crane girder so that it can move linearly in the horizontal direction orthogonal to the movable direction of the crane girder, and a trolley that is vertically movable. The position of the crane girder and the laser emission angle from the laser rangefinder are controlled, and the position of the crane girder and the laser emission angle from the laser rangefinder are controlled. And a control means for acquiring the measurement distance by the laser crane and calculating the height of the surface of the trash pile in the trash pit based on these acquired values, the control means is within the measurement range. The crane girder is moved over the crane girder, the laser emission angle from the laser rangefinder is changed, and the surface of the garbage pile within the measurement range is scanned by the laser emission light to identify the position of the crane bucket. When the crane bucket is irradiated with the laser emission light based on the position information from the crane bucket, the measurement distance at this time is excluded from the calculation basis, and the height of the surface of the trash pile is calculated. It is characterized by identifying the shape of a trash can.
また、第4の発明(請求項4記載の発明)は、上記第1の発明乃至上記第3の発明のいずれか一の発明において、上記制御手段は、上記測定範囲内の上記ごみ山の表面を複数の区画に分割し、各区画内の測定距離の中央値を、その区画の代表値として扱うことを特徴とするものである。 Further, the fourth invention (the invention according to claim 4) is the invention of any one of the first invention to the third invention, wherein the control means is the surface of the garbage pile within the measurement range. Is divided into a plurality of sections, and the median value of the measurement distance in each section is treated as a representative value of the section .
また、第5の発明(請求項5記載の発明)は、上記第1の発明乃至上記第4の発明のいずれか一の発明において、上記区画内の測定距離に対して所定の閾値以上の差を有する測定距離を、算出根拠から除くことを特徴とするものである。 Further, the fifth invention (the invention according to claim 5) is a difference of a predetermined threshold or more with respect to the measurement distance in the compartment in any one of the first invention to the fourth invention. It is characterized in that the measurement distance having the above is excluded from the calculation basis.
第1の発明(請求項1記載の発明)に係るごみ搬送装置によれば、クレーンガーダに取付けたレーザ測距計を用いた簡易な構成によって、クレーンガーダの移動可能方向をX軸とし、レーザ出射角度の可変方向(クレーンガーダに沿う方向)をY軸とし、鉛直方向をZ軸とした場合に、X、Y、Zの3次元の位置において、ごみ山の高さを任意の位置で特定できる。このごみ搬送装置は、ごみ山の高さを非接触で高い測定精度で容易に検出でき、測定範囲も広く、ごみの攪拌作業や投入作業の自動化に大きく適したものとすることができる。特にこの第1の発明では、上記測定範囲内の上記ごみ山の表面を複数の区画に分割し、各区画内の2点の測定距離に基づいて、該2点間の傾斜角度を算出するとともに、該ごみ山の表面の高さを算出し、該ごみ山の形状を特定するものであることから、より一層ごみピット内のごみ山の高さの測定精度を高めることができる。 According to the waste transfer device according to the first invention (the invention according to claim 1), the movable direction of the crane girder is set to the X-axis by a simple configuration using a laser rangefinder attached to the crane girder, and a laser is used. When the variable direction of the emission angle (direction along the crane girder) is the Y axis and the vertical direction is the Z axis, the height of the trash can be specified at any position at the three-dimensional positions of X, Y, and Z. it can. This waste transport device can easily detect the height of the waste pile with high measurement accuracy without contact, has a wide measurement range, and can be greatly suitable for automation of waste stirring work and loading work. In particular, in the first invention, the surface of the garbage mountain within the measurement range is divided into a plurality of sections, and the inclination angle between the two points is calculated based on the measurement distance of the two points in each section. Since the height of the surface of the waste pile is calculated and the shape of the waste pile is specified, the measurement accuracy of the height of the waste pile in the waste pit can be further improved.
また、第2の発明(請求項2記載の発明)に係るごみ搬送装置によれば、レーザ出射光がクレーンバケットに照射されたときの測定距離を算出根拠から除くので、検出対象物ではない物体の位置情報が除去され、測定精度をより一層高めることができる。 Further, according to the waste transport device according to the second invention (the invention according to claim 2), the measurement distance when the laser emission light is applied to the crane bucket is excluded from the calculation basis, so that the object is not an object to be detected. position information is removed, the measurement accuracy more can further enhance Rukoto.
また、第3の発明(請求項3記載の発明)に係るごみ搬送装置による場合であっても、上記第2の発明と同じように、レーザ出射光がクレーンバケットに照射されたときの測定距離を算出根拠から除くので、検出対象物ではない物体の位置情報が除去され、測定精度をより一層高めることができる。 Further, even if the Ru good in dust conveying apparatus according to the third invention (invention described in claim 3), as in the second invention, when the laser emission light is irradiated on the crane bucket since excluding measurement distance from the calculated basis, the position information is not a detection target object is removed, the measurement accuracy more can further enhance Rukoto.
また、第4の発明(請求項4記載の発明)に係るごみ搬送装置によれば、測定範囲内のごみ山の表面を複数の区画(例えば、500mm×500mm)に分割し、各区画内の測定距離の中央値をその区画の代表値として扱うので、データを圧縮しつつ、ごみピット内のごみ山の高さの測定精度を高めることができる。 Further, according to the waste transport device according to the fourth invention (the invention according to claim 4), the surface of the waste pile within the measurement range is divided into a plurality of compartments (for example, 500 mm × 500 mm), and the inside of each compartment is divided. since handling the median of the measured distance as a representative value of the partition, while compressing the data can Rukoto enhance the measurement accuracy of the height of the waste pile in the garbage pit.
また、第5の発明(請求項5記載の発明)に係るごみ搬送装置によれば、上記制御手段は、上記区画内の測定距離に対して所定の閾値以上の差を有する測定距離を算出根拠から除くので、浮遊する埃(微小なごみ等)を検出した結果(外れ値)が除去され、さらに測定精度を向上することができる。 Further, according to the waste transport device according to the fifth invention (the invention according to claim 5), the control means calculates a measurement distance having a difference of a predetermined threshold or more with respect to the measurement distance in the compartment. since excluded from result of detection of dust floating (minute dust) (outliers) are removed, you to further improve the measurement accuracy.
以下、本発明に係るごみ搬送装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図1は、本発明に係るごみ搬送装置の構成を模式的に示す平面図であり、図2は、上記ごみ搬送装置の構成を模式的に示す正面図である。 Hereinafter, the waste transport device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of the waste transport device according to the present invention, and FIG. 2 is a front view schematically showing the configuration of the waste transport device.
この実施の形態に係るごみ搬送装置1は、図1及び図2に示すように、ごみ処理施設(ごみ焼却プラント)のごみピット101上に設置されるクレーン本体2を備えている。上記ごみピット101は、図示しないごみ収集車により収集されたごみが一時的に投入される窪み(箱)である。また、上記ごみピット101内には、ごみが投入されることにより、ごみ山102が形成される。また、上記クレーン本体2は、ごみピット101内のごみを図示しない焼却炉へ搬送するものである。なお、上記ごみピット101の近傍には、図示しない投入ホッパが配置され、この投入ホッパは図示しない焼却炉に連通している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
上記ごみピット101においては、上記クレーン本体2により、積替え、攪拌及び投入作業が行われる。積替え作業は、図示しない搬入扉側に搬入されるごみを、順次、上記投入ホッパ側(近傍)に積替え、次々に搬入されるごみに対して、空きスペースを作る作業である。また、上記攪拌作業は、ごみ中の水分蒸発や破袋等、ごみ質の改善のために行われる作業である。また、ごみの投入作業は、上記焼却炉に連通した投入ホッパへごみを投入する作業である。積替え及び攪拌作業後のごみは、ごみ山の高い所から順次、焼却炉に投入される。
In the
そして、上記クレーン本体2は、ごみピット101上に水平に直線移動可能に設置されたクレーンガーダ3を有している。このクレーンガーダ3は、上記ごみピット101の両側上部に設置された左右一対のレール4,4により、これらレール4,4に沿う水平方向(X方向)に移動操作可能とされている。また、上記クレーンガーダ3は、図示しないモータの駆動力によって移動操作される。クレーンガーダ3は、レール4,4との相対移動により回転される図示しない車輪角度検出装置(ロータリーエンコーダ)を備えており、X方向の位置情報を出力できるようになっている。
The crane
図3は、ごみ搬送装置のレーザ測距計の取付構造を示す正面図であり、図4は、ごみ搬送装置のレーザ測距計の構造を示す正面図であり、図5は、ごみ搬送装置のレーザ測距計の構造を示す側面図である。上記クレーンガーダ3には、図3〜図5に示すように、レーザ測距計5が取付けられている。このレーザ測距計5は、例えば、クレーンガーダ3の手摺り3cに取付けられている。また、上記レーザ測距計5は、出射孔5aより測距のためのレーザ光を出射し、このレーザ光の反射光を検出することによって、レーザ出射方向にある物体までの距離を測定するものである。また、このレーザ測距計5は、上記レーザ光の出射角度を、上記クレーンガーダ3の移動可能方向に直交する方向(θ方向)に変える(スキャンする)ことができるように構成されているとともに、レーザ出射角度θの情報及び測定距離の情報を出力できるように構成されている。
FIG. 3 is a front view showing the mounting structure of the laser range finder of the waste transfer device, FIG. 4 is a front view showing the structure of the laser range finder of the garbage transfer device, and FIG. 5 is a front view showing the structure of the laser range finder of the garbage transfer device. It is a side view which shows the structure of the laser rangefinder of. As shown in FIGS. 3 to 5, a
なお、上記レーザ測距計5は、上記クレーンガーダ3の下面近傍の中央部近傍に取付けることが好ましい。このように、クレーンガーダ3の下面近傍の中央部に取付けることにより、ごみピット101内の全範囲を容易にスキャンできるからである。
The
そして、上記クレーンガーダ3上には、図1及び図2に示すように、トロリ6が設置されている。このトロリ6は、クレーンガーダ3上において、該クレーンガーダ3の移動可能方向(X方向)に直交する水平方向(Y方向)に直線移動可能とされている。なお、このトロリ6は、図示しないモータの駆動力によって移動される。また、このトロリ6は、上記クレーンガーダ3との相対移動により回転される車輪角度検出装置(ロータリーエンコーダ)を備えており、Y方向の位置情報を出力できるようになっている。また、上記トロリ6は、図2に示すように、複数のワイヤロープ(符号は省略する。)によって、クレーンバケット7を吊り下げた状態で支持されている。そして、上記クレーンバケット7は、図示しないモータの駆動力によって、上下方向(Z方向)に移動可能(昇降自在)とされている。また、このクレーンバケット7は、先端側が開閉可能とされ、開状態から閉状態とすることにより、上記ごみピット101内のごみを把持するものであり、クレーンガーダ3とともにX方向に移動され、該クレーンガーダ3に対してY方向に移動され、該クレーンガーダ3に対してZ方向に昇降されることができ、3次元方向の全ての方向に移動可能で、把持したごみを上記焼却炉(投入ホッパ)に搬送(投入)することができる。
Then, as shown in FIGS. 1 and 2, a trolley 6 is installed on the
そして、上記ごみ搬送装置1において、作業者は、制御手段となるコントローラを介して、上記クレーンガーダ3、トロリ6及びクレーンバケット7をそれぞれ制御して、上記ごみピット101内のごみをごみ焼却炉に搬送することができるように構成されている。
Then, in the
図6は、上記ごみ搬送装置の構成を示すブロック図である。このごみ搬送装置1においては、図6に示すように、上記コントローラ8には、上記クレーンガーダ3が接続されている。このクレーンガーダ3には、車輪駆動装置3a及び車輪角度検出装置(ロータリーエンコーダ)3bが設けられている。上記コントローラ8は、上記クレーンガーダ3の位置(X方向)を制御するとともに、該コントローラ8は、クレーンガーダ3(の車輪角度検出装置3b)より、上記クレーンガーダ3の位置情報(X方向)を取得する。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the waste transport device. In the
また、上記コントローラ8には、上記レーザ測距計5が接続されており、該コントローラ8は、このレーザ測距計5からのレーザ出射角度(θ方向)を制御する。また、上記コントローラ8は、上記レーザ測距計5より、該レーザ測距計5からのレーザ出射角度(θ方向)の情報及びレーザ測距計5による測定距離の情報を取得する。さらに、上記コントローラ8には、上記トロリ6が接続されており、該コントローラ8は、このトロリ6の位置(Y方向)を制御する。そして、このトロリ6には、計量装置6a、車輪駆動装置6b及びその車輪角度検出装置6c、上記クレーンバケット7を吊るワイヤドラム駆動装置6d及びその車輪角度検出装置6eが設けられている。上記コントローラ8は、上記トロリ6(の車輪角度検出装置6c)より、該トロリ6の位置情報(Y方向)を取得する。
Further, the
また、上記コントローラ8には、上記クレーンバケット7が接続されており、該コントローラ8は、このクレーンバケット7の高さ(Z方向)及び開閉(把持及び解放)を制御する。また、上記コントローラ8は、上記クレーンバケット7(の車輪角度検出装置6e)より、該クレーンバケット7の高さ情報(Z方向)及び開閉情報を取得する。そして、上記コントローラ8には、操作部9及び表示部10が接続されている。作業者は、操作部9を操作することにより、このコントローラ8を介して、上記クレーン本体2を制御することができる。また、上記コントローラ8は、記憶装置(メモリ)8aを備え、この記憶装置8aに予め記憶されたプログラムにしたがって、上記クレーン本体2を自動制御することができる。なお、上記表示部10には、上記クレーン本体2からの各情報及びコントローラ8の動作状態、自動制御の状態などが表示される。
Further, the
また、上記コントローラ8は、各取得値に基づいて、上記ごみピット101内のごみ山102の表面の高さを算出する。また、上記コントローラ8は、上記クレーンガーダ3の位置情報(X方向)を、該クレーンガーダ3の移動に連動する車輪角度検出装置(ロータリーエンコーダ)3bから取込む。上記コントローラ8は、上記レーザ測距計5からのレーザ出射角度(θ方向)の情報を、該レーザ測距計5から取込む。また、上記コントローラ8は、これら位置情報(X方向)、レーザ出射角度(θ方向)の情報及び測定距離の情報から、上記ごみピット101内の特定位置のごみ山102の高さを確定する。このとき、図2に示すように、上記レーザ測距計5からごみ山102の表面(レーザ反射対象物)までの測定距離をrとする。また、水平方向をθ=0、ごみピット101の端(図2中の差端)をY=0(Y軸原点)、レーザ測距計5の直下(鉛直下方)をY=Lとすると、〔L−r・cosθ〕により、Y軸原点から測距したごみ山102の表面(対象物)までのY方向距離が算出できる。
Further, the controller 8 calculates the height of the surface of the
また、〔r・sinθ〕により、測距したごみ山表面の位置から、上記レーザ測距計5の高さ位置までの鉛直距離(高さ)が算出される。上記レーザ測距計5からごみピット101の底部までの距離をRとすると、〔R−r・sinθ〕により、ごみピット101の底部から測距したごみ山102の表面(対象物)までの高さが算出できる。また、上記コントローラ8は、測定範囲内に亘ってクレーンガーダ3を移動させ、レーザ測距計5からのレーザ出射角度を変化させて、測定範囲内のごみ山102の表面をレーザ出射光によりスキャンし、ごみ山102の表面の高さを算出する。すなわち、上記コントローラ8は、X、Y、Zの3次元において、ごみピット101内の任意の位置におけるごみ山102の高さを非接触で算出する。そして、上記コントローラ8は、ごみピット101内の複数の位置におけるごみ山102の高さを算出することにより、ごみ山102の形状を非接触で特定する。
Further, the vertical distance (height) from the position of the surface of the garbage mountain measured by [r · sinθ] to the height position of the
図7は、上記ごみ搬送装置における区画を示す平面図であり、図8は、上記ごみ搬送装置における各区画の高さを示す斜視図である。上記コントローラ8は、図7に示すように、測定範囲内のごみ山102の表面を複数の区画(例えば、200mm×200mm〜600mm×600mm)に分割し、図8に示すように、各区画内の測定距離の中央値を、その区画の代表値として扱うようにしてもよい。このようにすることにより、データ圧縮ができ、測定精度を向上することができる。
FIG. 7 is a plan view showing the compartments in the waste transport device, and FIG. 8 is a perspective view showing the height of each compartment in the waste transport device. As shown in FIG. 7, the controller 8 divides the surface of the
また、上記コントローラ8は、測定範囲内のごみ山102の表面を複数の区画に分割し、各区画内の2点の測定距離に基づいて、2点間の傾斜角度を算出することができる。この場合には、各区画内において最も離れた2点の測定距離に基づくことが好ましい。最も離れた2点の測定距離に基づくことにより、傾斜角度の算出精度を向上することができる。さらに、上記コントローラ8は、近傍の測定距離に対して所定の閾値以上の差を有する測定距離を、算出根拠から除くことが好ましい。換言すれば、上記閾値を上記記憶装置8aに予め記憶させ、測定距離とこの閾値とを比較し、所定の閾値以上の差を有する測定距離を、算出根拠から除くことが好ましい。これは、区画内の測定距離集合には、浮遊する埃(微小なごみ等)を検出した外れ値が含まれている可能性があり、近傍の測定距離に対して差が大きい測定距離は、外れ値である可能性が高い。この外れ値検定により当該測定距離を除くことにより、測定精度を向上させることができる。図8(a)は、このような外れ値が代表値となってしまった状態を示している。
Further, the controller 8 can divide the surface of the
さらに、上記コントローラ8は、上記レーザ測距計5からのレーザ出射光がクレーンバケット7に照射されたときには、このときの測定距離を、算出根拠から除くことが好ましい。上記クレーンバケット7の位置は、該クレーンバケット7からの位置情報から特定することができ、該クレーンバケット7の大きさ(体積情報)も予めわかっているので、これらに該当する方向の測定距離を除くことができる。図8(b)は、クレーンバケット7を検出してしまった測定距離が代表値となってしまった状態を示している。
Further, it is preferable that the controller 8 excludes the measurement distance at this time from the calculation basis when the laser emission light from the
また、ごみピット101の内壁に相当する座標は、ヒストリシス(不感帯)としておき、測距を行わないことが好ましい。ごみピット101の内壁の座標の測定距離を算出根拠から除くようにしてもよい。
Further, it is preferable that the coordinates corresponding to the inner wall of the
図9は、上記ごみ搬送装置1の動作を示すフローチャートである。このごみ搬送装置1において、図9に示すように、ステップst1で動作を開始すると、ステップst2で、コントローラ8は、測定範囲内に亘ってクレーンガーダ3をX方向に移動させる。次のステップst3では、上記コントローラ8は、レーザ測距計5からのレーザ出射角度θを変化させる。このようにして、コントローラ8は、測定範囲内のごみ山102の表面をレーザ出射光によりスキャンする。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the
次のステップst4では、上記コントローラ8は、X方向位置及び出射角度θの情報、測定距離情報を取得する。次のステップst5では、上記コントローラ8は、除去すべき測定距離情報を除去する。次のステップst6では、上記コントローラ8は、〔L−r・cosθ〕及び〔R−r・sinθ〕により、ごみ山102の表面の高さを算出する。この算出は、区画ごとに行ってもよい。なお、この区画分けについては、以下の図10及び図11により説明する。次のステップst7では、上記コントローラ8は、上記ごみピット101内の複数の位置における該ごみ山102の高さに基づいて、該ごみ山102の形状を特定し、ステップst8でリターンする。
In the next step st4, the controller 8 acquires information on the position in the X direction, the emission angle θ, and the measurement distance information. In the next step st5, the controller 8 removes the measurement distance information to be removed. In the next step st6, the controller 8 calculates the height of the surface of the
図10は、ごみ搬送装置における区画分けを示すフローチャートである。上記ごみピット101内を区画分けする場合には、図10に示すように、上記コントローラ8は、ステップst11において、クレーンバケット7の体積を登録し、ごみピット101内を任意サイズで均等分割し、区画(矩形領域)を作成する。各区画には、一定数の高さデータ(レベルデータ)を保持できる。一定数を超えた場合には、古い高さデータから順に上書きされる。次に、上記コントローラ8は、ステップst12において、上記クレーンガーダ3の位置情報をX軸座標に変換し、トロリ6の位置情報をY軸座標に変換し、上記クレーンバケット7の位置情報をZ軸座標に変換する。また、上記クレーンガーダ3の位置情報はクレーンガーダ3の車輪の回転角を検出して算出し、トロリ6の位置情報はトロリ6の車輪の回転角を検出して算出し、クレーンバケット7の位置情報はワイヤドラムの回転角を検出して算出する。
FIG. 10 is a flowchart showing the division in the waste transport device. When dividing the inside of the
次に、上記コントローラ8は、ステップst13において、クレーンバケット7の位置と体積より検出対象外領域をXYZ座標内に作成する。次に、上記コントローラ8は、ステップst14において、上記レーザ測距計5からの計測距離データをYZ座標に変換する。このX座標はクレーンガーダ3の位置情報を利用する。そして、上記コントローラ8は、高さデータの検出点をXYZ座標内に作成する。次に、上記コントローラ8は、ステップst15において、高さデータの検出点が検出対象外領域であるかを判別し、検出対象外領域であればステップst12に戻り、検出対象外領域でなければステップst16に進む。これは、上記クレーンバケット7が計測範囲に進入した場合のデータ除去(フィルタリング)処理(測定距離を、算出根拠から除く処理)である。
Next, in step st13, the controller 8 creates a non-detection target region within the XYZ coordinates from the position and volume of the
次に、上記コントローラ8は、ステップst16において、高さデータの検出点のXY座標より該当する区画を算出する。次に、上記コントローラ8は、ステップst17において、区画の高さデータを更新する。次に、上記コントローラ8は、ステップst18において、外れ値検定により所定以上の偏差をもつ値を除いて代表値を算出する。浮遊ゴミ等、異常値の除去(フィルタリング)処理である。代表値の算出には、平均値、中央値、最大値などを利用できる。 Next, in step st16, the controller 8 calculates the corresponding section from the XY coordinates of the detection points of the height data. Next, the controller 8 updates the height data of the section in step st17. Next, in step st18, the controller 8 calculates a representative value by excluding a value having a deviation of a predetermined value or more by an outlier test. This is a processing for removing (filtering) abnormal values such as floating dust. The average value, median value, maximum value, and the like can be used to calculate the representative value.
図11は、ごみ搬送装置における区画の代表値を示すフローチャートである。このごみ搬送装置においては、クレーン本体2を移動させることにより、移動範囲の番地ごとの高さデータを非接触で更新できる。クレーン本体2を定期的にごみピット101の全域を稼動させることにより、正確な「ピットレベルマップ」を作成することができる。すなわち、上記コントローラ8は、図11に示すように、ステップst21において、ごみピット101内の番地と区画の対応表を登録する。
FIG. 11 is a flowchart showing a representative value of a section in the waste transport device. In this waste transfer device, by moving the crane
次に、上記コントローラ8は、ステップst22において、番地に含まれる各区画の代表値すべてについて高さデータを算出する。代表値の算出には、平均値、中央値、最大値などを利用できる。各区画の代表値すべてに基づいて分散を求めることにより、番地への着陸難度(ごみの掴み易さ)が判断できる。 Next, in step st22, the controller 8 calculates height data for all the representative values of each section included in the address. The average value, median value, maximum value, and the like can be used to calculate the representative value. By finding the variance based on all the representative values of each section, the difficulty of landing at the address (easiness of grasping garbage) can be determined.
図12は、ごみ搬送装置における積替え作業を示すフローチャートである。積替え作業においては、上記コントローラ8は、図12に示すように、ステップst31において、ごみピット101内で高さが最も高い番地のごみを掴む。なお、外的要因によって、番地の高さ情報が計測後に異なるおそれがある。ごみを移送する径路において、ごみピット101内の高さ情報が不正確である場合、堆積物を避けるためのクレーンバケット7の上昇距離が伸びることになる。このごみ搬送装置においては、上記レーザ測距計5により非接触で計測すれば分かるので、稼働率低下がない。
FIG. 12 is a flowchart showing the transshipment work in the waste transport device. In the transshipment work, as shown in FIG. 12, the controller 8 grabs the dust at the highest address in the
次に、上記コントローラ8は、ステップst32において、ごみピット101内で高さが最も低い番地へ、ごみを積替える。このごみ搬送装置においては、ごみ積替え後の番地に高さは、積替え動作後にレーザ測距計5により非接触で計測すれば分かるので、稼働率低下がない。
Next, in step st32, the controller 8 transships the garbage to the address having the lowest height in the
1 ごみ搬送装置
2 クレーン本体
3 クレーンガーダ
4 レール
5 レーザ測距計
6 トロリ
7 クレーンバケット
8 コントローラ
8a 記憶装置
9 操作部
10 表示部
101 ごみピット
102 ごみ山
1
Claims (5)
上記クレーンガーダに取付けられ、レーザ出射角度を該クレーンガーダの移動可能方向に直交する方向に変えることができるレーザ測距計と、
上記クレーンガーダ上に、このクレーンガーダの移動可能方向に直交する水平方向に直線移動可能に設置されたトロリと、
上記トロリにより上下方向に移動可能に吊り下げ支持されたクレーンバケットと、
上記クレーンガーダの位置及び上記レーザ測距計からのレーザ出射角度を制御するとともに、該クレーンガーダの位置、該レーザ測距計からのレーザ出射角度及び該レーザ測距計による測定距離を取得し、これら取得値に基づいて、上記ごみピット内のごみ山の表面の高さを算出する制御手段と
を備え、
上記制御手段は、測定範囲内に亘って上記クレーンガーダを移動させ、上記レーザ測距計からのレーザ出射角度を変化させて、測定範囲内の上記ごみ山の表面をレーザ出射光によりスキャンして、該ごみ山の表面の高さを算出し、該ごみ山の形状を特定する
ことを特徴とするごみ搬送装置。 A crane girder installed horizontally on the garbage pit so that it can move in a straight line,
A laser rangefinder that is attached to the crane girder and can change the laser emission angle in a direction orthogonal to the movable direction of the crane girder.
On the crane girder, a trolley installed so that it can move linearly in the horizontal direction orthogonal to the movable direction of the crane girder,
A crane bucket that is suspended and supported so that it can be moved up and down by the above trolley,
The position of the crane girder and the laser emission angle from the laser range finder are controlled, and the position of the crane girder, the laser emission angle from the laser range finder and the measurement distance by the laser range finder are acquired. A control means for calculating the height of the surface of the trash pile in the trash pit based on these acquired values is provided.
The control means moves the crane girder over the measurement range, changes the laser emission angle from the laser rangefinder, and scans the surface of the dust pile within the measurement range with the laser emission light. , A waste transport device characterized in that the height of the surface of the waste pile is calculated and the shape of the waste pile is specified.
ことを特徴とする請求項1記載のごみ搬送装置。 The first aspect of claim 1, wherein the control means divides the surface of the garbage mountain within the measurement range into a plurality of sections, and treats the median value of the measurement distance in each section as a representative value of the section. Garbage transfer device.
ことを特徴とする請求項1記載のごみ搬送装置。 The control means is characterized in that the surface of the garbage mountain within the measurement range is divided into a plurality of sections, and the inclination angle between the two points is calculated based on the measurement distances of the two points in each section. The waste transport device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載のごみ搬送装置。 The waste transport device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means excludes a measurement distance having a difference of a predetermined threshold value or more with respect to a nearby measurement distance from the calculation basis. ..
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載のごみ搬送装置。 The waste according to any one of claims 1 to 4, wherein when the crane bucket is irradiated with the laser emission light, the control means excludes the measurement distance at that time from the calculation basis. Transport device.
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