JP2021134058A

JP2021134058A - Unloading device

Info

Publication number: JP2021134058A
Application number: JP2020032277A
Authority: JP
Inventors: 肇坂野; Hajime Sakano; 康之木原; Yasuyuki Kihara; 圭阿久根; Kei Akune; 紀彦水崎; Norihiko Mizusaki
Original assignee: IHI Corp; IHI Transport Machinery Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; IHI Transport Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2021-09-13

Abstract

To derive a coordinate system in which an influence of swinging of a floating object due to tide and movement of the floating object due to waves is reduced.SOLUTION: An unloading device 100 includes a position attitude deriving part 156 for deriving position attitude information that is information on a position or an attitude of a floating object coordinate system based on a predetermined position of the floating object with respect to a ground coordinate system based on a predetermined position of the ground, in which the position attitude information is information processed by a low-pass filter. Thereby, a coordinate system in which swinging of a floating object due to tide and an influence of movement of the floating object due to waves are reduced is derived.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本開示は、荷揚げ装置に関する。 The present disclosure relates to a unloading device.

荷揚げ装置は、浮体物内に積載された積荷を、浮体物外に搬出する。荷揚げ装置の一例としてアンローダ装置がある。また、浮体物の一例として船舶がある。アンローダ装置は、船舶の所定位置を基準とした座標系に基づいて、船舶に積載された積荷を荷揚げする経路を導出するようになされている（例えば、特許文献１）。 The unloading device carries out the cargo loaded in the floating object to the outside of the floating object. An unloader device is an example of a unloading device. In addition, there is a ship as an example of a floating object. The unloader device is adapted to derive a route for unloading a load loaded on a ship based on a coordinate system based on a predetermined position of the ship (for example, Patent Document 1).

特開２０１９−１３１３９３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-131393

ところで、上記特許文献１に記載されたような技術では、船舶が波によって揺れてしまうと、船舶の揺れに合わせて座標系自体も移動することになる。しかしながら、積荷を荷揚げする掻取部の移動速度が遅いため、座標系の移動に伴い経路を逸脱してしまうおそれがある。 By the way, in the technique described in Patent Document 1, when a ship is shaken by a wave, the coordinate system itself moves in accordance with the shaking of the ship. However, since the moving speed of the scraping unit for unloading the cargo is slow, there is a possibility that the route may deviate as the coordinate system moves.

一方、地上の所定位置を基準とした座標系に基づいて掻取部を移動させると、潮汐による船舶の移動を考慮することができず、船舶と掻取部とが衝突するおそれがある。 On the other hand, if the scraping portion is moved based on the coordinate system based on the predetermined position on the ground, the movement of the ship due to the tide cannot be considered, and the vessel and the scraping portion may collide with each other.

したがって、波による船舶の揺れと、潮汐による船舶の移動の両方に対応することが可能な座標系を提案することが希求されている。 Therefore, it is desired to propose a coordinate system that can cope with both the shaking of the ship due to the waves and the movement of the ship due to the tide.

本開示は、このような課題に鑑み、潮汐による浮体物の揺れ、および、波による浮体物の移動の影響を低減した座標系を導出することが可能な浮遊物監視装置を提供することを目的としている。 In view of such problems, it is an object of the present disclosure to provide a floating object monitoring device capable of deriving a coordinate system that reduces the effects of swaying of floating objects due to tides and movement of floating objects due to waves. It is said.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る荷揚げ装置は、地上の所定位置を基準とした地上座標系に対する、浮体物の所定位置を基準とした浮体物座標系の位置または姿勢に関する情報である位置姿勢情報を導出する位置姿勢導出部を備え、位置姿勢情報はローパスフィルタによる処理が施された情報である、 In order to solve the above problem, the unloading device according to one aspect of the present disclosure relates to the position or posture of the floating object coordinate system based on the predetermined position of the floating object with respect to the ground coordinate system based on the predetermined position on the ground. It is equipped with a position / attitude derivation unit that derives position / attitude information, which is information, and the position / attitude information is information that has been processed by a low-pass filter.

位置姿勢情報は、少なくとも、波によって浮体物が揺れる周波数と、潮汐によって浮体物が移動する周波数との間のカットオフ周波数でローパスフィルタによる処理が施された情報であってもよい。 The position / orientation information may be at least information processed by a low-pass filter at a cutoff frequency between the frequency at which the floating object sways due to the waves and the frequency at which the floating object moves due to the tide.

位置姿勢情報は、計測器の計測ノイズの周波数よりも低いカットオフ周波数で前記ローパスフィルタによる処理が施された情報であってもよい。 The position / orientation information may be information that has been processed by the low-pass filter at a cutoff frequency lower than the frequency of the measurement noise of the measuring instrument.

浮体物は、積荷を搭載した船舶であり、ローパスフィルタが施された位置姿勢情報に基づいて、積荷を荷揚げする経路を生成する経路生成部と、経路生成部により導出された経路で積荷を荷揚げする垂直運搬機構と、を備えてもよい。 The floating object is a ship carrying a cargo, and the cargo is unloaded by a route generation unit that generates a route for unloading the cargo and a route derived by the route generation unit based on the position / attitude information with a low-pass filter applied. It may be provided with a vertical transport mechanism.

荷揚げ装置は、潮汐による浮体物の揺れ、および、波による浮体物の移動の影響を低減した座標系を導出することが可能となる。 The unloading device can derive a coordinate system that reduces the effects of the sway of the floating object due to the tide and the movement of the floating object due to the waves.

アンローダ装置の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline of the unloader device. アンローダ装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the unloader device. 測距センサの計測範囲を説明する図である。It is a figure explaining the measurement range of a distance measuring sensor. 測距センサの計測範囲を説明する図である。It is a figure explaining the measurement range of a distance measuring sensor. 測距センサの計測範囲を説明する図である。It is a figure explaining the measurement range of a distance measuring sensor. 測距センサの計測範囲を説明する図である。It is a figure explaining the measurement range of a distance measuring sensor. アンローダ装置の電気的な構成を説明する図である。It is a figure explaining the electrical structure of an unloader device. 船倉のモデルを作成して接近判定を行う処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process of making a model of a hold and making an approach judgment. アンローダ装置の座標系を説明する図である。It is a figure explaining the coordinate system of the unloader device. アンローダ装置の座標系を説明する図である。It is a figure explaining the coordinate system of the unloader device. 測距センサの計測点を説明する図である。It is a figure explaining the measurement point of a distance measurement sensor. エッジ点を検出する様子を示す図である。It is a figure which shows the state of detecting an edge point. ローパスフィルタのカットオフ周波数を説明する図である。It is a figure explaining the cutoff frequency of a low-pass filter. 自動経路を説明する図である。It is a figure explaining an automatic route.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 An embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, other specific numerical values, etc. shown in such an embodiment are merely examples for facilitating understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals to omit duplicate description, and elements not directly related to the present disclosure are omitted from the illustration. do.

図１は、アンローダ装置１００の概要を説明する図である。図１に示すように、荷揚げ装置の一例としてのアンローダ装置１００は、岸壁２に沿って敷設された一対のレール３上を、レール３の延在方向に走行可能である。アンローダ装置１００は、岸壁２に停泊された船舶４の船倉５内に積載された積荷６を外部に搬出する。積荷６は、ばら荷が想定されており、一例として石炭が挙げられる。 FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of the unloader device 100. As shown in FIG. 1, the unloader device 100 as an example of the unloading device can travel on a pair of rails 3 laid along the quay 2 in the extending direction of the rails 3. The unloader device 100 carries out the cargo 6 loaded in the hold 5 of the ship 4 anchored at the quay 2. The cargo 6 is assumed to be bulk cargo, and coal is an example.

図２は、アンローダ装置１００の構成を説明する図である。なお、図２では、岸壁２および船舶４を断面で示している。図２に示すように、アンローダ装置１００は、走行体１０２、旋回体１０４、ブーム１０６、トップフレーム１０８、エレベータ１１０、掻取部１１２、ブームコンベア１１４を含んで構成される。なお、トップフレーム１０８、エレベータ１１０および掻取部１１２は、積荷６を船倉５から搬出する垂直運搬機構部として機能する。 FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the unloader device 100. In FIG. 2, the quay 2 and the ship 4 are shown in cross section. As shown in FIG. 2, the unloader device 100 includes a traveling body 102, a swivel body 104, a boom 106, a top frame 108, an elevator 110, a scraping unit 112, and a boom conveyor 114. The top frame 108, the elevator 110, and the scraping section 112 function as a vertical transport mechanism section for carrying out the cargo 6 from the hold 5.

走行体１０２は、不図示のアクチュエータが駆動することで、レール３上を走行可能である。走行体１０２には、位置センサ１１６が設けられる。位置センサ１１６は、例えばロータリーエンコーダである。位置センサ１１６は、走行体１０２の車輪の回転数に基づき、所定の原点位置に対する走行体１０２の水平面上の位置を計測する。 The traveling body 102 can travel on the rail 3 by being driven by an actuator (not shown). The traveling body 102 is provided with a position sensor 116. The position sensor 116 is, for example, a rotary encoder. The position sensor 116 measures the position of the traveling body 102 on the horizontal plane with respect to a predetermined origin position based on the number of rotations of the wheels of the traveling body 102.

旋回体１０４は、走行体１０２の上部に、垂直軸を中心に旋回自在に設けられる。旋回体１０４は、不図示のアクチュエータが駆動することで、走行体１０２に対して旋回可能である。 The swivel body 104 is provided on the upper portion of the traveling body 102 so as to be swivelable around a vertical axis. The swivel body 104 can swivel with respect to the traveling body 102 by being driven by an actuator (not shown).

ブーム１０６は、旋回体１０４の上部に、傾斜角度を変更可能に設けられる。ブーム１０６は、不図示のアクチュエータが駆動することで、旋回体１０４を基準とした傾斜角度を変更可能である。 The boom 106 is provided on the upper part of the swivel body 104 so that the inclination angle can be changed. The boom 106 can change the tilt angle with respect to the swivel body 104 by being driven by an actuator (not shown).

旋回体１０４には、旋回角度センサ１１８および傾斜角度センサ１２０が設けられる。旋回角度センサ１１８および傾斜角度センサ１２０は、例えばロータリーエンコーダである。旋回角度センサ１１８は、走行体１０２に対する旋回体１０４の旋回角度を計測する。傾斜角度センサ１２０は、旋回体１０４に対するブーム１０６の傾斜角度を計測する。 The swivel body 104 is provided with a swivel angle sensor 118 and a tilt angle sensor 120. The swivel angle sensor 118 and the tilt angle sensor 120 are, for example, rotary encoders. The turning angle sensor 118 measures the turning angle of the turning body 104 with respect to the traveling body 102. The tilt angle sensor 120 measures the tilt angle of the boom 106 with respect to the swivel body 104.

トップフレーム１０８は、ブーム１０６の先端に設けられる。トップフレーム１０８には、エレベータ１１０を旋回させるアクチュエータが設けられる。 The top frame 108 is provided at the tip of the boom 106. The top frame 108 is provided with an actuator that swivels the elevator 110.

エレベータ１１０は、略円柱形状に形成される。エレベータ１１０は、中心軸を中心として旋回自在にトップフレーム１０８に支持される。トップフレーム１０８には、旋回角度センサ１２２が設けられる。旋回角度センサ１２２は、例えばロータリーエンコーダである。旋回角度センサ１２２は、トップフレーム１０８に対するエレベータ１１０の旋回角度を計測する。 The elevator 110 is formed in a substantially cylindrical shape. The elevator 110 is supported by the top frame 108 so as to be rotatable around a central axis. The top frame 108 is provided with a turning angle sensor 122. The swivel angle sensor 122 is, for example, a rotary encoder. The swivel angle sensor 122 measures the swivel angle of the elevator 110 with respect to the top frame 108.

掻取部１１２は、エレベータ１１０の下端に設けられる。掻取部１１２は、エレベータ１１０の旋回に伴って、エレベータ１１０と一体的に旋回する。 The scraping portion 112 is provided at the lower end of the elevator 110. The scraping unit 112 turns integrally with the elevator 110 as the elevator 110 turns.

掻取部１１２は、複数のバケツ１１２ａおよびチェーン１１２ｂが設けられる。複数のバケツ１１２ａは、チェーン１１２ｂに連続的に配置される。チェーン１１２ｂは、掻取部１１２、および、エレベータ１１０の内部に架け渡される。 The scraping section 112 is provided with a plurality of buckets 112a and chains 112b. The plurality of buckets 112a are continuously arranged on the chain 112b. The chain 112b is bridged inside the scraping section 112 and the elevator 110.

掻取部１１２は、不図示のリンク機構が設けられる。リンク機構は、可動することにより、掻取部１１２の底部の長さを可変させる。これにより、掻取部１１２は、船倉５内の積荷６と接するバケツ１１２ａの数を可変させる。掻取部１１２は、チェーン１１２ｂを回動させることにより、底部のバケツ１１２ａによって船倉５内の積荷６を掻き取る。そして、積荷６を掻き取ったバケツ１１２ａは、チェーン１１２ｂの回動に伴ってエレベータ１１０の上部に移動する。 The scraping unit 112 is provided with a link mechanism (not shown). The link mechanism is movable to change the length of the bottom portion of the scraping portion 112. As a result, the scraping unit 112 changes the number of buckets 112a in contact with the cargo 6 in the hold 5. By rotating the chain 112b, the scraping unit 112 scrapes the cargo 6 in the hold 5 by the bucket 112a at the bottom. Then, the bucket 112a from which the load 6 has been scraped moves to the upper part of the elevator 110 as the chain 112b rotates.

ブームコンベア１１４は、ブーム１０６の下方に設けられる。ブームコンベア１１４は、バケツ１１２ａによってエレベータ１１０の上部に移動された積荷６を外部に搬出させる。 The boom conveyor 114 is provided below the boom 106. The boom conveyor 114 causes the load 6 moved to the upper part of the elevator 110 by the bucket 112a to be carried out.

このような構成でなるアンローダ装置１００は、走行体１０２によってレール３の延在方向に移動し、船舶４との長手方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置１００は、旋回体１０４によって、ブーム１０６、トップフレーム１０８、エレベータ１１０および掻取部１１２を旋回させ、船舶４との短手方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置１００は、ブーム１０６によって、トップフレーム１０８、エレベータ１１０および掻取部１１２を鉛直方向に移動させ、船舶４との鉛直方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置１００は、トップフレーム１０８によってエレベータ１１０および掻取部１１２を旋回させる。これにより、アンローダ装置１００は、掻取部１１２を任意の位置および角度に移動させることができる。 The unloader device 100 having such a configuration moves in the extending direction of the rail 3 by the traveling body 102, and adjusts the relative positional relationship with the ship 4 in the longitudinal direction. Further, the unloader device 100 swivels the boom 106, the top frame 108, the elevator 110, and the scraping portion 112 by the swivel body 104, and adjusts the relative positional relationship with the ship 4 in the lateral direction. Further, the unloader device 100 moves the top frame 108, the elevator 110, and the scraping portion 112 in the vertical direction by the boom 106, and adjusts the relative positional relationship in the vertical direction with the ship 4. Further, the unloader device 100 rotates the elevator 110 and the scraping unit 112 by the top frame 108. As a result, the unloader device 100 can move the scraping unit 112 to an arbitrary position and angle.

ここで、船舶４は、複数の船倉５が設けられる。船倉５は、上部にハッチコーミング７が設けられる。ハッチコーミング７は、鉛直方向に所定高さの壁面を有している。また、ハッチコーミング７は、船倉５における中央付近の水平断面に比べて、開口面積が小さい。つまり、船倉５は、ハッチコーミング７により開口が窄まった形状をしている。なお、ハッチコーミング７の上方には、ハッチコーミング７を開閉するハッチカバー８が設けられる。 Here, the ship 4 is provided with a plurality of holds 5. The hold 5 is provided with a hatch combing 7 at the top. The hatch combing 7 has a wall surface having a predetermined height in the vertical direction. Further, the hatch combing 7 has a smaller opening area than the horizontal cross section near the center of the hold 5. That is, the hold 5 has a shape in which the opening is narrowed by the hatch combing 7. A hatch cover 8 for opening and closing the hatch combing 7 is provided above the hatch combing 7.

アンローダ装置１００には、計測器としての測距センサ１３０〜１３６が設けられる。測距センサ１３０〜１３６は、例えば、測距可能なレーザセンサであり、Ｖｅｌｏｄｙｎｅ社製のＶＬＰ−１６、ＶＬＰ−３２、Ｑｕａｎｅｒｇｙ社製のＭ８等が適用される。測距センサ１３０〜１３６は、例えば円柱形状の本体部の側面に、軸方向に沿って離隔した１６のレーザー照射部が設けられる。レーザー照射部は、３６０度回転可能に本体部に設けられる。レーザー照射部は、互いに隣接して配置されたレーザー照射部との軸方向のレーザーの発射角度の差が１〜２．５度間隔となるようにそれぞれ配置される。つまり、測距センサ１３０〜１３６は、本体部の周方向に３６０度の範囲でレーザーを照射可能である。また、測距センサ１３０〜１３６は、本体部の軸方向に直交する平面を基準として、±１５度の範囲でレーザーを発射可能である。また、測距センサ１３０〜１３６は、レーザーを受信する受信部が本体部に設けられる。 The unloader device 100 is provided with distance measuring sensors 130 to 136 as measuring instruments. The distance measuring sensors 130 to 136 are, for example, laser sensors capable of measuring a distance, and VLP-16 and VLP-32 manufactured by Velodyne, M8 manufactured by Quanergy, and the like are applied. The distance measuring sensors 130 to 136 are provided with 16 laser irradiation portions separated along the axial direction, for example, on the side surface of the cylindrical main body portion. The laser irradiation unit is provided on the main body so as to be rotatable 360 degrees. The laser irradiation units are arranged so that the difference in the firing angle of the laser in the axial direction from the laser irradiation units arranged adjacent to each other is 1 to 2.5 degrees. That is, the distance measuring sensors 130 to 136 can irradiate the laser in a range of 360 degrees in the circumferential direction of the main body. Further, the distance measuring sensors 130 to 136 can emit a laser within a range of ± 15 degrees with respect to a plane orthogonal to the axial direction of the main body. Further, the distance measuring sensors 130 to 136 are provided with a receiving unit for receiving the laser in the main body.

測距センサ１３０〜１３６は、レーザー照射部を回転させながら所定角度毎にレーザーを照射する。測距センサ１３０〜１３６は、複数のレーザー照射部から照射（投影）されて物体（計測点）で反射したレーザーを受信部でそれぞれ受信する。そして、測距センサ１３０〜１３６は、レーザーが照射されてから受信するまでの時間に基づいて、物体までの距離を導出する。つまり、測距センサ１３０〜１３６は、１つのレーザー照射部によって、１つの計測ライン上で複数の計測点までの距離をそれぞれ計測する。また、測距センサ１３０〜１３６は、複数のレーザー照射部によって、複数の計測ライン上での複数の計測点までの距離をそれぞれ計測する。 The ranging sensors 130 to 136 irradiate the laser at predetermined angles while rotating the laser irradiation unit. The ranging sensors 130 to 136 receive the lasers irradiated (projected) from the plurality of laser irradiation units and reflected by the object (measurement point) at the receiving units. Then, the distance measuring sensors 130 to 136 derive the distance to the object based on the time from the irradiation of the laser to the reception. That is, the distance measuring sensors 130 to 136 measure the distances to a plurality of measurement points on one measurement line by one laser irradiation unit. Further, the distance measuring sensors 130 to 136 measure distances to a plurality of measurement points on a plurality of measurement lines by a plurality of laser irradiation units.

図３および図４は、測距センサ１３０〜１３２の計測範囲を説明する図である。図３は、アンローダ装置１００を上方から見た際の測距センサ１３０〜１３２の計測範囲を説明する図である。図４は、アンローダ装置１００を側方から見た際の測距センサ１３０〜１３２の計測範囲を説明する図である。図３および図４において、測距センサ１３０〜１３２の計測範囲を一点鎖線で示す。 3 and 4 are views for explaining the measurement range of the distance measuring sensors 130 to 132. FIG. 3 is a diagram for explaining the measurement range of the distance measuring sensors 130 to 132 when the unloader device 100 is viewed from above. FIG. 4 is a diagram for explaining the measurement range of the distance measuring sensors 130 to 132 when the unloader device 100 is viewed from the side. In FIGS. 3 and 4, the measurement range of the distance measuring sensors 130 to 132 is indicated by a chain line.

測距センサ１３０〜１３２は、主に、ハッチコーミング７を検出する際に用いられる。測距センサ１３０〜１３２は、図３および図４に示すように、トップフレーム１０８の側面に取り付けられる。具体的には、測距センサ１３０〜１３２は、エレベータ１１０の中心軸を基準として、周方向に互いに１２０度離して配置される。また、測距センサ１３０〜１３２は、本体部の中心軸が、エレベータ１１０の径方向に沿うように配置される。なお、測距センサ１３０〜１３２は、鉛直方向の上半分が不図示のカバーで覆われる。 The ranging sensors 130 to 132 are mainly used when detecting the hatch combing 7. The ranging sensors 130 to 132 are attached to the side surface of the top frame 108 as shown in FIGS. 3 and 4. Specifically, the distance measuring sensors 130 to 132 are arranged 120 degrees apart from each other in the circumferential direction with respect to the central axis of the elevator 110. Further, the distance measuring sensors 130 to 132 are arranged so that the central axis of the main body is along the radial direction of the elevator 110. The upper half of the distance measuring sensors 130 to 132 in the vertical direction is covered with a cover (not shown).

したがって、測距センサ１３０〜１３２は、図３および図４に示すように、計測方向として、水平面よりも下方であって、トップフレーム１０８の側面に接する接線を基準として±１５度の範囲に存在する物体までの距離を計測することができる。 Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, the distance measuring sensors 130 to 132 are present in the measurement direction below the horizontal plane and within a range of ± 15 degrees with respect to the tangent line in contact with the side surface of the top frame 108. It is possible to measure the distance to the object to be used.

図５および図６は、測距センサ１３３〜１３６の計測範囲を説明する図である。図５は、掻取部１１２を上方から見た際の測距センサ１３３〜１３６の計測範囲を説明する図である。なお、図５では、アンローダ装置１００のうち、掻取部１１２のみを図示している。また、図５では、船舶４について、掻取部１１２と鉛直方向の同位置での水平断面を示している。図６は、アンローダ装置１００を側方から見た際の測距センサ１３３〜１３６の計測範囲を説明する図である。図５および図６において、測距センサ１３３、１３４の計測範囲を一点鎖線で示す。また、図５および図６において、測距センサ１３５、１３６の計測範囲を二点鎖線で示す。 5 and 6 are views for explaining the measurement range of the distance measuring sensors 133 to 136. FIG. 5 is a diagram for explaining the measurement range of the distance measuring sensors 133 to 136 when the scraping unit 112 is viewed from above. Note that FIG. 5 shows only the scraping unit 112 of the unloader device 100. Further, FIG. 5 shows a horizontal cross section of the ship 4 at the same position in the vertical direction as the scraping portion 112. FIG. 6 is a diagram for explaining the measurement range of the distance measuring sensors 133 to 136 when the unloader device 100 is viewed from the side. In FIGS. 5 and 6, the measurement range of the distance measuring sensors 133 and 134 is indicated by a chain line. Further, in FIGS. 5 and 6, the measurement range of the distance measuring sensors 135 and 136 is shown by a two-dot chain line.

測距センサ１３３〜１３６は、主に、船倉５内の積荷６、および、船倉５の壁面（側壁および底面）を検出する際に用いられる。測距センサ１３３は、図５および図６に示すように、掻取部１１２の側面１１２ｃに取り付けられる。測距センサ１３３は、本体部の中心軸が、掻取部１１２の側面１１２ｃに直交するように配置される。測距センサ１３４は、掻取部１１２の側面１１２ｄに取り付けられる。測距センサ１３４は、本体部の中心軸が、掻取部１１２の側面１１２ｄに直交するように配置される。測距センサ１３３、１３４は、鉛直方向の一部が不図示のカバーで覆われる。 The ranging sensors 133 to 136 are mainly used when detecting the cargo 6 in the hold 5 and the wall surface (side wall and bottom surface) of the hold 5. As shown in FIGS. 5 and 6, the distance measuring sensor 133 is attached to the side surface 112c of the scraping portion 112. The distance measuring sensor 133 is arranged so that the central axis of the main body portion is orthogonal to the side surface 112c of the scraping portion 112. The distance measuring sensor 134 is attached to the side surface 112d of the scraping portion 112. The distance measuring sensor 134 is arranged so that the central axis of the main body portion is orthogonal to the side surface 112d of the scraping portion 112. A part of the distance measuring sensors 133 and 134 in the vertical direction is covered with a cover (not shown).

したがって、測距センサ１３３、１３４は、計測方向として、掻取部１１２の側面１１２ｃおよび側面１１２ｄの上方側の一部および下方側であって、掻取部１１２の側面１１２ｃおよび側面１１２ｄと平行な位置を基準として±１５度の範囲に存在する物体の距離を計測することができる。なお、本実施形態の測距センサ１３３、１３４は、掻取部１１２の底部が位置する平面上において、少なくとも掻取部１１２の底部の最大長さ以上の範囲を計測できるように配置される。 Therefore, the distance measuring sensors 133 and 134 are a part of the upper side and the lower side of the side surface 112c and the side surface 112d of the scraping portion 112 and parallel to the side surface 112c and the side surface 112d of the scraping portion 112 in the measurement direction. It is possible to measure the distance of an object existing in the range of ± 15 degrees with respect to the position. The distance measuring sensors 133 and 134 of the present embodiment are arranged so that at least a range equal to or larger than the maximum length of the bottom portion of the scraping portion 112 can be measured on the plane on which the bottom portion of the scraping portion 112 is located.

測距センサ１３５は、掻取部１１２の側面１１２ｃに取り付けられる。測距センサ１３５は、本体部の中心軸が、掻取部１１２の底面と直交するように配置される。測距センサ１３６は、掻取部１１２の側面１１２ｄに取り付けられる。測距センサ１３６は、本体部の中心軸が、掻取部１１２の底面と直交するように配置される。 The distance measuring sensor 135 is attached to the side surface 112c of the scraping portion 112. The distance measuring sensor 135 is arranged so that the central axis of the main body portion is orthogonal to the bottom surface of the scraping portion 112. The distance measuring sensor 136 is attached to the side surface 112d of the scraping portion 112. The distance measuring sensor 136 is arranged so that the central axis of the main body portion is orthogonal to the bottom surface of the scraping portion 112.

したがって、測距センサ１３５、１３６は、計測方向として、掻取部１１２の外方であって、掻取部１１２の側面１１２ｃおよび側面１１２ｄに直交する水平面(あるいは、本体部の中心軸と直交する平面)を基準として所定角度の範囲に存在する物体の距離を計測することができる。 Therefore, the distance measuring sensors 135 and 136 are measured in a horizontal plane (or orthogonal to the central axis of the main body portion) that is outside the scraping portion 112 and is orthogonal to the side surface 112c and the side surface 112d of the scraping portion 112. It is possible to measure the distance of an object existing in a predetermined angle range with reference to a plane).

測距センサ１３０〜１３６は、物体までの距離を計測すると、物体までの距離を示す計測データをアンローダ制御部１４０（図７参照）に送信する。 When the distance measuring sensors 130 to 136 measure the distance to the object, they transmit the measurement data indicating the distance to the object to the unloader control unit 140 (see FIG. 7).

図７は、アンローダ装置１００の電気的な構成を説明する図である。図７に示すように、アンローダ装置１００には、アンローダ制御部１４０、記憶部１４２および表示部１４４が設けられる。 FIG. 7 is a diagram illustrating an electrical configuration of the unloader device 100. As shown in FIG. 7, the unloader device 100 is provided with an unloader control unit 140, a storage unit 142, and a display unit 144.

アンローダ制御部１４０は、位置センサ１１６、旋回角度センサ１１８、傾斜角度センサ１２０、旋回角度センサ１２２、測距センサ１３０〜１３６、記憶部１４２および表示部１４４と接続される。アンローダ制御部１４０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。アンローダ制御部１４０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。そして、アンローダ制御部１４０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して、アンローダ装置１００全体を管理および制御する。 The unloader control unit 140 is connected to the position sensor 116, the turning angle sensor 118, the tilt angle sensor 120, the turning angle sensor 122, the distance measuring sensors 130 to 136, the storage unit 142, and the display unit 144. The unloader control unit 140 is composed of a semiconductor integrated circuit including a CPU (Central Processing Unit). The unloader control unit 140 reads a program, parameters, and the like for operating the CPU itself from the ROM. Then, the unloader control unit 140 manages and controls the entire unloader device 100 in cooperation with the RAM as a work area and other electronic circuits.

また、アンローダ制御部１４０は、駆動制御部１５０、計測データ取得部１５２、エッジ検出部１５４、位置姿勢導出部１５６、ローパスフィルタ部１５８、経路生成部１６０、自動運転部１６２として機能する。駆動制御部１５０は、アンローダ装置１００の駆動を制御する。なお、アンローダ制御部１４０の他の機能部の詳細については後述する。 Further, the unloader control unit 140 functions as a drive control unit 150, a measurement data acquisition unit 152, an edge detection unit 154, a position / orientation derivation unit 156, a low-pass filter unit 158, a route generation unit 160, and an automatic operation unit 162. The drive control unit 150 controls the drive of the unloader device 100. The details of the other functional units of the unloader control unit 140 will be described later.

記憶部１４２は、ハードディスク、不揮発性メモリ等の記憶媒体である。記憶部１４２は、詳しくは後述する船倉５のモデル等を記憶する。 The storage unit 142 is a storage medium such as a hard disk or a non-volatile memory. The storage unit 142 stores a model of the hold 5 which will be described in detail later.

表示部１４４は、ＬＥＤディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。表示部１４４には、船倉５の３次元モデルに対してアンローダ装置１００の３次元モデルが配置された画像が表示される。 The display unit 144 is an LED display, an organic EL display, or the like. An image in which the three-dimensional model of the unloader device 100 is arranged with respect to the three-dimensional model of the hold 5 is displayed on the display unit 144.

図８は、アンローダ制御部１４０が行う処理の流れを示すフローチャートである。図８に示すように、処理を開始すると、まず、計測データ取得部１５２は、測距センサ１３０〜１３６で計測された計測点の計測データを随時取得する（Ｓ１００）。なお、計測データ取得部１５２は、掻取部１１２が船倉５内の積荷６の掻き取り作業を開始してから、全ての積荷６を掻き取り終えるまでの間（例えば１０時間）、各測距センサ１３０〜１３６から計測データを１秒に１〜５回の頻度で定期的に取得する。 FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing performed by the unloader control unit 140. As shown in FIG. 8, when the process is started, the measurement data acquisition unit 152 first acquires the measurement data of the measurement points measured by the distance measurement sensors 130 to 136 at any time (S100). In the measurement data acquisition unit 152, each distance measurement is performed from the time when the scraping unit 112 starts the scraping work of the cargo 6 in the hold 5 until the scraping of all the cargo 6 is completed (for example, 10 hours). Measurement data is periodically acquired from sensors 130 to 136 at a frequency of 1 to 5 times per second.

図９および図１０は、アンローダ装置１００の座標系を説明する図である。図９は、アンローダ装置１００を上方から見た図である。図１０は、アンローダ装置１００を側方から見た図である。ここで、アンローダ装置１００は、３つの座標系、すなわち、地上座標系３００、掻取部座標系３１０およびハッチコーミング座標系３２０を有する。 9 and 10 are diagrams for explaining the coordinate system of the unloader device 100. FIG. 9 is a view of the unloader device 100 as viewed from above. FIG. 10 is a side view of the unloader device 100. Here, the unloader device 100 has three coordinate systems, that is, a ground coordinate system 300, a scraping portion coordinate system 310, and a hatch combing coordinate system 320.

図９および図１０に示すように、地上座標系３００は、岸壁２（地上）に予め設定された所定位置、例えばアンローダ装置１００の初期位置を原点としている。地上座標系３００は、レール３の延在方向および鉛直方向に直交する方向をＸａ軸方向とする。地上座標系３００は、レール３の延在方向をＹａ軸方向とする。地上座標系３００は、鉛直方向をＺａ軸方向とする。 As shown in FIGS. 9 and 10, the ground coordinate system 300 has a predetermined position preset on the quay 2 (ground), for example, the initial position of the unloader device 100 as the origin. In the horizontal coordinate system 300, the direction orthogonal to the extending direction and the vertical direction of the rail 3 is defined as the Xa axis direction. In the horizontal coordinate system 300, the extending direction of the rail 3 is the Ya axis direction. In the horizontal coordinate system 300, the vertical direction is the Za axis direction.

掻取部座標系３１０は、エレベータ１１０の中心軸上であって、鉛直方向におけるトップフレーム１０８の下端を原点としている。掻取部座標系３１０は、原点から掻取部１１２の先端部１１２ｅの中心に向かう方向をＸｂ軸方向とする。掻取部座標系３１０は、エレベータ１１０の延在方向をＺｂ軸方向とする。掻取部座標系３１０は、Ｘｂ軸方向およびＺｂ軸方向に直交する方向をＹａ軸方向とする。 The scraping portion coordinate system 310 is on the central axis of the elevator 110 and has the lower end of the top frame 108 in the vertical direction as the origin. In the scraping portion coordinate system 310, the direction from the origin toward the center of the tip portion 112e of the scraping portion 112 is the Xb axis direction. In the scraping unit coordinate system 310, the extending direction of the elevator 110 is the Zb axis direction. In the scraping unit coordinate system 310, the direction orthogonal to the Xb axis direction and the Zb axis direction is the Ya axis direction.

ハッチコーミング座標系３２０は、船舶４のハッチコーミング７における船尾側の壁面の中心位置であって、ハッチコーミング７の上端を原点（船舶４の所定位置）とする。ハッチコーミング座標系３２０は、船舶４の長手方向、つまり、船舶４に沿ったハッチコーミング７の延在方向をＸｃ軸方向とする。ハッチコーミング座標系３２０は、船舶４の短手方向（幅方向）をＹｃ軸方向とする。ハッチコーミング座標系３２０は、ハッチコーミング７の上端面に直交する上方向をＺｃ軸方向とする。 The hatch combing coordinate system 320 is the center position of the wall surface on the stern side of the hatch combing 7 of the ship 4, and the upper end of the hatch combing 7 is the origin (predetermined position of the ship 4). In the hatch combing coordinate system 320, the longitudinal direction of the ship 4, that is, the extending direction of the hatch combing 7 along the ship 4 is set as the Xc axis direction. In the hatch combing coordinate system 320, the lateral direction (width direction) of the ship 4 is the Yc axis direction. In the hatch combing coordinate system 320, the upward direction orthogonal to the upper end surface of the hatch combing 7 is the Zc axis direction.

そして、計測データ取得部１５２により測距センサ１３０〜１３６から計測データが取得される度に、位置姿勢導出部１５６は、（１）式を用いて、地上座標系３００から見たハッチコーミング座標系３２０の位置姿勢^ＧＲＴ_ＨＣを導出する（Ｓ１０２）。

なお、位置姿勢Ｔは、位置および姿勢に関する情報、すなわち、位置姿勢情報であり、原点の変位および回転（ロール、ピッチ、ヨー）を４×４の行列で表した同次元変換行列である。つまり、位置姿勢Ｔは、一般的にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で表される３軸に加え、ロール、ピッチ、ヨーを加えた６軸で表されている。なお、位置姿勢Ｔは、位置または姿勢に関する情報であってもよい。また、（１）式において、ＧＲは地上座標系３００を示し、ＢＥは掻取部座標系３１０を示し、ＨＣはハッチコーミング座標系３２０を示す。 Then, each time the measurement data acquisition unit 152 acquires the measurement data from the distance measurement sensors 130 to 136, the position / attitude derivation unit 156 uses the equation (1) to obtain the hatch combing coordinate system as seen from the ground coordinate system 300. The position and attitude ^GR T _HC of 320 is derived (S102).

The position / orientation T is information on the position and orientation, that is, the position / orientation information, and is an isodimensional transformation matrix in which the displacement and rotation (roll, pitch, yaw) of the origin are represented by a 4 × 4 matrix. That is, the position / posture T is generally represented by 6 axes including roll, pitch, and yaw in addition to 3 axes represented by X-axis, Y-axis, and Z-axis. The position / posture T may be information about the position or the posture. Further, in the equation (1), GR indicates the horizontal coordinate system 300, BE indicates the scraping portion coordinate system 310, and HC indicates the hatch combing coordinate system 320.

また、位置姿勢^ＧＲＴ_ＢＥは、地上座標系３００から見た掻取部座標系３１０の位置姿勢を示す。位置姿勢^ＨＣＴ_ＢＥは、ハッチコーミング座標系３２０から見た掻取部座標系３１０の位置姿勢を示す。 Further, the position / orientation ^GR T _BE indicates the position / orientation of the scraping portion coordinate system 310 as seen from the ground coordinate system 300. Position and orientation ^HC T _BE indicates the position and orientation of the cleaning unit coordinate system 310 as viewed from the hatch coaming coordinate system 320.

ここで、地上座標系３００から見た掻取部座標系３１０の原点の位置および回転は、アンローダ装置１００の形状、アンローダ装置１００の移動、および、掻取部１１２の旋回に基づいて幾何学的に導出可能である。そこで、位置姿勢導出部１５６は、アンローダ装置１００の形状、アンローダ装置１００の移動、および、掻取部１１２の旋回に基づいて、位置姿勢^ＧＲＴ_ＢＥを導出する。 Here, the position and rotation of the origin of the scraping unit coordinate system 310 as seen from the horizontal coordinate system 300 are geometrically based on the shape of the unloader device 100, the movement of the unloader device 100, and the rotation of the scraping unit 112. Can be derived from. ^{Therefore, the position / attitude deriving unit 156 derives the position / attitude GR} T _BE based on the shape of the unloader device 100, the movement of the unloader device 100, and the rotation of the scraping unit 112.

また、測距センサ１３０〜１３２は、トップフレーム１０８に取り付けられているため、掻取部座標系３１０における位置が予め既知となっている。そこで、エッジ検出部１５４は、測距センサ１３０〜１３２により測定される計測点の計測データに基づいてハッチコーミング７の上端のエッジを検出する。そして、位置姿勢導出部１５６は、検出したハッチコーミング７の上端のエッジに基づいて、位置姿勢^ＨＣＴ_ＢＥを導出する。 Further, since the distance measuring sensors 130 to 132 are attached to the top frame 108, their positions in the scraping portion coordinate system 310 are known in advance. Therefore, the edge detection unit 154 detects the upper edge of the hatch combing 7 based on the measurement data of the measurement points measured by the distance measuring sensors 130 to 132. Then, the position and orientation derivation unit 156, based on the upper edge of the hatch coaming 7 detected, derives the position and orientation ^HC T _BE.

具体的には、まず、エッジ検出部１５４は、測距センサ１３０〜１３２の位置、および、測距センサ１３０〜１３２により計測された計測点までの距離および方向に基づいて、掻取部座標系３１０における計測点の３次元位置を導出する。 Specifically, first, the edge detection unit 154 uses the scraping unit coordinate system based on the positions of the distance measurement sensors 130 to 132 and the distance and direction to the measurement point measured by the distance measurement sensors 130 to 132. The three-dimensional position of the measurement point at 310 is derived.

図１１は、測距センサ１３０〜１３２の計測点を説明する図である。なお、図１１では、ハッチコーミング７上の測距センサ１３０〜１３２の計測範囲を太線で示す。図１１に示すように、測距センサ１３０〜１３２は、水平面よりも下方であって、トップフレーム１０８に接する平面を基準として測距センサ１３０〜１３２から±所定角度の範囲に存在する物体までの距離を計測する。 FIG. 11 is a diagram illustrating measurement points of the distance measuring sensors 130 to 132. In FIG. 11, the measurement range of the distance measuring sensors 130 to 132 on the hatch combing 7 is shown by a thick line. As shown in FIG. 11, the distance measuring sensors 130 to 132 are below the horizontal plane and extend from the distance measuring sensors 130 to 132 to an object existing in a range of ± a predetermined angle with respect to the plane in contact with the top frame 108. Measure the distance.

したがって、測距センサ１３０〜１３２は、測距センサ１３０〜１３２の鉛直下方（エレベータ１１０の回転中心）を基準として、前方側と後方側とで異なるハッチコーミング７のエッジが計測範囲となる。なお、前方側とは、１回の計測において前半に計測された計測範囲をいう。また、後方側とは、１回の計測において後半に計測された計測範囲をいう。 Therefore, in the distance measuring sensors 130 to 132, the measurement range is the edge of the hatch combing 7 that is different on the front side and the rear side with reference to the vertically downward side (rotation center of the elevator 110) of the distance measuring sensors 130 to 132. The front side means the measurement range measured in the first half of one measurement. The rear side means the measurement range measured in the latter half of one measurement.

そこで、測距センサ１３０〜１３２で計測された測定点を、測距センサ１３０〜１３２の鉛直下方を基準として、前方側および後方側の２つに分割する。 Therefore, the measurement points measured by the distance measuring sensors 130 to 132 are divided into two, a front side and a rear side, with reference to the vertically downward side of the distance measuring sensors 130 to 132.

図１２は、エッジ点を検出する様子を示す図である。なお、図１２において、計測点を黒丸で示す。図１２では、測距センサ１３０〜１３２の１つのレーザー照射部に照射されたレーザーによって計測された計測点を図示している。 FIG. 12 is a diagram showing how edge points are detected. In FIG. 12, the measurement points are indicated by black circles. FIG. 12 illustrates the measurement points measured by the laser irradiated to one laser irradiation unit of the distance measurement sensors 130 to 132.

エッジ検出部１５４は、１つのレーザー照射部により照射されて計測された１つの計測ラインの計測点群毎（前方側、後方側毎）に以下の処理を行う。エッジ検出部１５４は、１つのレーザー照射部により照射されて計測された各計測点のベクトル（方向）を導出する。なお、計測点のベクトルは、連続して計測される計測点のうち、１の計測点に対する、次に計測される計測点の方向（ベクトル）を、１の計測点のベクトルとして導出する。 The edge detection unit 154 performs the following processing for each measurement point group (front side, rear side) of one measurement line that is irradiated and measured by one laser irradiation unit. The edge detection unit 154 derives a vector (direction) of each measurement point irradiated and measured by one laser irradiation unit. As for the vector of measurement points, the direction (vector) of the measurement point to be measured next with respect to one measurement point among the continuously measured measurement points is derived as the vector of one measurement point.

そして、エッジ検出部１５４は、計測点のベクトルが鉛直方向とされる計測点を抽出する。これは、測距センサ１３０〜１３２により計測されるハッチコーミング７の壁面（側面）が概ね鉛直方向に延在しているので、ハッチコーミング７の壁面に計測点がある場合、計測点のベクトルが鉛直方向となるからである。 Then, the edge detection unit 154 extracts the measurement points whose vector of the measurement points is in the vertical direction. This is because the wall surface (side surface) of the hatch combing 7 measured by the distance measuring sensors 130 to 132 extends in the vertical direction, so that if there is a measurement point on the wall surface of the hatch combing 7, the vector of the measurement point is This is because it is in the vertical direction.

そして、エッジ検出部１５４は、抽出された計測点のうち、連続して抽出された計測点が複数ある場合、鉛直方向における最も上方の点を抽出する。これは、ハッチコーミング７の上端のエッジを検出するため、連続して計測された計測点群においては、最も上方の点が、ハッチコーミング７の上端のエッジである可能性があるからである。 Then, the edge detection unit 154 extracts the uppermost point in the vertical direction when there are a plurality of continuously extracted measurement points among the extracted measurement points. This is because the edge of the upper end of the hatch combing 7 is detected, so that the uppermost point in the continuously measured measurement point group may be the edge of the upper end of the hatch combing 7.

続いて、エッジ検出部１５４は、抽出された計測点のうち、掻取部座標系３１０におけるＸｂ軸方向およびＹｂ軸方向における最も原点に近い計測点を抽出する。つまり、エッジ検出部１５４は、エレベータ１１０の中心軸に最も近い計測点を抽出する。これは、ハッチコーミング７が船舶４の各構造物のうち、最もエレベータ１１０に近い位置にあるからである。 Subsequently, the edge detection unit 154 extracts the measurement points closest to the origin in the Xb axis direction and the Yb axis direction in the scraping unit coordinate system 310 from the extracted measurement points. That is, the edge detection unit 154 extracts the measurement point closest to the central axis of the elevator 110. This is because the hatch combing 7 is located closest to the elevator 110 among the structures of the ship 4.

そして、エッジ検出部１５４は、抽出された計測点に対して、掻取部座標系３１０におけるＸｂ軸方向およびＹｂ軸方向の所定の範囲（例えば数十ｃｍの範囲）に存在する計測点を再抽出する。ここでは、ハッチコーミング７上の計測点を抽出することになる。 Then, the edge detection unit 154 re-establishes the measurement points existing in the predetermined ranges (for example, a range of several tens of centimeters) in the Xb axis direction and the Yb axis direction in the scraping unit coordinate system 310 with respect to the extracted measurement points. Extract. Here, the measurement points on the hatch combing 7 are extracted.

そして、エッジ検出部１５４は、再抽出した計測点、つまり、ハッチコーミング７上の計測点のうち、鉛直方向における最も上方の計測点をハッチコーミング７のエッジ点として抽出する。 Then, the edge detection unit 154 extracts the re-extracted measurement points, that is, the uppermost measurement points in the vertical direction among the measurement points on the hatch combing 7, as the edge points of the hatch combing 7.

エッジ検出部１５４は、測距センサ１３０〜１３２の１つのレーザー照射部により照射されて計測された計測点群毎に、前方側および後方側のエッジ点を抽出する。 The edge detection unit 154 extracts front side and rear side edge points for each measurement point group measured by being irradiated by one laser irradiation unit of the distance measuring sensors 130 to 132.

そして、全てのエッジ点が抽出されると、エッジ検出部１５４は、ハッチコーミング７のエッジの直線を検出する。具体的には、エッジ検出部１５４は、測距センサ１３０の前方側でそれぞれ抽出されたエッジ点を１つのグループとする。同様に、エッジ検出部１５４は、測距センサ１３０の後方側でそれぞれ抽出されたエッジ点を１つのグループとする。さらに、エッジ検出部１５４は、測距センサ１３１、１３２の前方側および後方側でそれぞれ抽出されたエッジ点をそれぞれグループとする。 Then, when all the edge points are extracted, the edge detection unit 154 detects the straight line of the edge of the hatch combing 7. Specifically, the edge detection unit 154 groups the edge points extracted on the front side of the distance measuring sensor 130 into one group. Similarly, the edge detection unit 154 groups the edge points extracted on the rear side of the distance measuring sensor 130 into one group. Further, the edge detection unit 154 groups the edge points extracted on the front side and the rear side of the distance measuring sensors 131 and 132, respectively.

ここで、図１１に示したように、測距センサ１３０〜１３２の前方側および後方側でそれぞれ計測されるハッチコーミング７の上端のエッジの直線は、ハッチコーミング７の角を含む場合、２本計測されることになる。 Here, as shown in FIG. 11, there are two straight lines of the upper end edge of the hatch combing 7 measured on the front side and the rear side of the distance measuring sensors 130 to 132, respectively, when the corner of the hatch combing 7 is included. It will be measured.

そこで、エッジ検出部１５４は、グループごとに、抽出されたエッジ点間の線分のうち、最も多くの類似の線分をもつものを候補ベクトルとして導出する。そして、エッジ検出部１５４は、候補ベクトルに対して予め設定された範囲内に存在するエッジ点を抽出する。そして、エッジ検出部１５４は、抽出したエッジ点を用いて直線を再計算する。 Therefore, the edge detection unit 154 derives, for each group, the line segment between the extracted edge points having the most similar line segments as a candidate vector. Then, the edge detection unit 154 extracts the edge points existing within the range preset for the candidate vector. Then, the edge detection unit 154 recalculates the straight line using the extracted edge points.

次に、エッジ検出部１５４は、抽出されなかったエッジ点を用いて上記した処理を繰り返し行う。ただし、抽出されたエッジ点の数が、予め設定された閾値未満である場合、直線を導出しない。これにより、ハッチコーミング７の角を含む場合であっても、２本のエッジの直線を導出することができる。 Next, the edge detection unit 154 repeats the above process using the edge points that have not been extracted. However, if the number of extracted edge points is less than a preset threshold value, a straight line is not derived. Thereby, even when the corner of the hatch combing 7 is included, the straight lines of the two edges can be derived.

エッジ検出部１５４は、グループごとに、上記した処理を繰り返し行うことで、エッジの直線を導出する。このように、エッジの直線は、１箇所で最大２個検出されるため、最大で１２本検出されることになる。 The edge detection unit 154 derives a straight line of the edge by repeating the above-mentioned processing for each group. In this way, since a maximum of two edge straight lines are detected at one location, a maximum of 12 straight lines are detected.

そして、エッジ検出部１５４は、検出された直線のうち、各直線間におけるなす角を導出する。そして、エッジ検出部１５４は、なす角が予め決められた閾値以下である場合、同一の直線であるとして統合する。具体的には、なす角が予め決められた閾値以下である直線を構成するエッジ点を用いて、最小二乗近似により直線を再導出する。 Then, the edge detection unit 154 derives the angle formed between the detected straight lines. Then, when the angle formed is equal to or less than a predetermined threshold value, the edge detection unit 154 integrates the edges as if they are the same straight line. Specifically, the straight line is redistributed by the least squares approximation using the edge points forming the straight line whose angle is equal to or less than a predetermined threshold value.

続いて、エッジ検出部１５４は、検出したエッジの直線から、各辺の３次元方向ベクトル、各辺の３次元重心座標、各辺の長さ、各辺の端点の座標を含むエッジ辺情報を導出する。 Subsequently, the edge detection unit 154 obtains edge side information including the three-dimensional direction vector of each side, the three-dimensional center of gravity coordinates of each side, the length of each side, and the coordinates of the end points of each side from the straight line of the detected edge. Derived.

次に、位置姿勢導出部１５６は、記憶部１４２に記憶されたハッチコーミング７の３次元モデル情報と、掻取部座標系３１０で表現されるエッジ辺情報（検出結果）とに基づいて、位置姿勢^ＨＣＴ_ＢＥを導出する。なお、ハッチコーミング７の３次元モデル情報は、ハッチコーミング座標系３２０によって表されるハッチコーミング７の３次元モデルを示すものである。 Next, the position / orientation deriving unit 156 positions the position based on the three-dimensional model information of the hatch combing 7 stored in the storage unit 142 and the edge edge information (detection result) represented by the scraping unit coordinate system 310. Derivation of posture ^HC T _BE. The three-dimensional model information of the hatch combing 7 indicates a three-dimensional model of the hatch combing 7 represented by the hatch combing coordinate system 320.

位置姿勢導出部１５６は、ブーム１０６の旋回角度だけ、検出したハッチコーミング７のエッジの直線の向きを回転させることで大まかな補正を行う。また、位置姿勢導出部１５６は、検出したハッチコーミング７のエッジの直線と、３次元モデル情報におけるハッチコーミング７の上端の辺とを、エッジの向きが最も近い直線同士を対応付ける。 The position / orientation deriving unit 156 makes a rough correction by rotating the direction of the straight line of the detected edge of the hatch combing 7 by the turning angle of the boom 106. Further, the position / orientation deriving unit 156 associates the detected straight line of the edge of the hatch combing 7 with the side of the upper end of the hatch combing 7 in the three-dimensional model information with the straight line having the closest edge direction.

そして、位置姿勢導出部１５６は、例えばエッジの直線を構成するエッジ点と、３次元モデル情報に基づくハッチコーミング７の上端の辺との距離の差の二乗和を評価関数とし、その評価関数を最小にする位置姿勢^ＨＣＴ_ＢＥを例えばＬＭ法により求める。具体的には、エッジの直線を構成するエッジ点と３次元モデル情報に基づくハッチコーミング７の上端の辺との距離の合計、または、エッジの直線と３次元モデル情報に基づくハッチコーミング７の上端の辺とにより形成される曲面の面積が最小となるように位置姿勢^ＨＣＴ_ＢＥを求める。なお、位置姿勢^ＨＣＴ_ＢＥを求める手法は、ＬＭ法に限らず、最急降下法、ニュートン法など他の手法であってもよい。 Then, the position / orientation deriving unit 156 uses, for example, the sum of squares of the difference in distance between the edge points forming the straight line of the edge and the upper end side of the hatch combing 7 based on the three-dimensional model information as the evaluation function, and uses the evaluation function as the evaluation function. The position / orientation ^HCT _BE to be minimized is obtained by, for example, the LM method. Specifically, the total distance between the edge points forming the straight line of the edge and the upper edge of the hatch combing 7 based on the 3D model information, or the straight line of the edge and the upper end of the hatch combing 7 based on the 3D model information. ^{The position / orientation HCT} _BE is obtained so that the area of the curved surface formed by the sides of the surface is minimized. ^{The method for obtaining} the position / attitude _{HCT BE} is not limited to the LM method, and other methods such as the steepest descent method and Newton's method may be used.

そして、位置姿勢導出部１５６は、導出された位置姿勢^ＧＲＴ_ＢＥおよび位置姿勢^ＨＣＴ_ＢＥに基づいて、（１）式を用いて、位置姿勢^ＧＲＴ_ＨＣを導出する。位置姿勢^ＧＲＴ_ＨＣは、測距センサ１３０〜１３２によって計測データが取得される度に導出されることになる。 Then, the position / attitude deriving unit 156 derives ^{the position / attitude GR} T _HC using the equation (1) based on ^{the derived position / attitude GR} T _BE and the position / attitude ^HC T _BE . The position / attitude ^GR T _HC is derived every time the measurement data is acquired by the distance measuring sensors 130 to 132.

ローパスフィルタ部１５８は、位置姿勢導出部１５６によって位置姿勢^ＧＲＴ_ＨＣが導出されると、位置姿勢^ＧＲＴ_ＨＣに対してローパスフィルタを施す（Ｓ１０４）。 ^{When the position / attitude GR} T _HC is derived by the position / attitude derivation unit 156, the low-pass filter unit 158 applies a low-pass filter to the position / attitude ^GR T _{HC (S104).}

ローパスフィルタは、カットオフ周波数が予め決められた一次遅れ系のフィルタである。ただし、ローパスフィルタは、一次遅れ系のフィルタに限らず、例えば二次遅れ系のフィルタであってもよい。ローパスフィルタは、カットオフ周波数以下の周波数成分をカット（減衰）できれば、どのようなフィルタでもよい。 The low-pass filter is a first-order lag filter having a predetermined cutoff frequency. However, the low-pass filter is not limited to the first-order lag filter, and may be, for example, a second-order lag filter. The low-pass filter may be any filter as long as it can cut (attenuate) frequency components below the cutoff frequency.

図１３は、ローパスフィルタのカットオフ周波数を説明する図である。図１３に示すように、測距センサ１３０〜１３２による計測データには、例えば、時定数が０．５秒の計測ノイズがのっている。また、波の影響による船舶４の揺れは、時定数が例えば５秒である。また、潮汐による船舶４の移動は、時定数が例えば数時間から半日である。 FIG. 13 is a diagram for explaining the cutoff frequency of the low-pass filter. As shown in FIG. 13, the measurement data by the distance measuring sensors 130 to 132 includes, for example, measurement noise having a time constant of 0.5 seconds. Further, the sway of the ship 4 due to the influence of the wave has a time constant of, for example, 5 seconds. Further, the movement of the ship 4 due to the tide has a time constant of, for example, several hours to half a day.

ローパスフィルタのカットオフ周波数は、波による船舶４の揺れ、および、計測ノイズの影響を減衰させる値に設定されている。一方、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、潮汐による船舶４の移動の影響を減衰させない値に設定されている。 The cutoff frequency of the low-pass filter is set to a value that attenuates the shaking of the ship 4 due to the waves and the influence of measurement noise. On the other hand, the cutoff frequency of the low-pass filter is set to a value that does not attenuate the influence of the movement of the ship 4 due to the tide.

つまり、ローパスフィルタの時定数は、波による船舶４の揺れの時定数と、潮汐による船舶４の移動の時定数との間に設定される。例えば、ローパスフィルタの時定数は、１０秒から１分の間に設定される。換言すると、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、波により船舶４が揺れる周波数と、潮汐により船舶４が移動する周波数との間に設定されている。 That is, the time constant of the low-pass filter is set between the time constant of the shaking of the ship 4 due to the waves and the time constant of the movement of the ship 4 due to the tide. For example, the time constant of the low-pass filter is set between 10 seconds and 1 minute. In other words, the cutoff frequency of the low-pass filter is set between the frequency at which the ship 4 sways due to the waves and the frequency at which the ship 4 moves due to the tide.

ローパスフィルタ部１５８は、位置姿勢導出部１５６によって位置姿勢^ＧＲＴ_ＨＣが導出されると、カットオフ周波数以上の周波数を減衰させるローパスフィルタを位置姿勢^ＧＲＴ_ＨＣに対して施す。換言すると、ローパスフィルタが施された位置姿勢ＬＰＦ（^ＧＲＴ_ＨＣ）は、位置姿勢^ＧＲＴ_ＨＣに対してローパスフィルタによる処理が施された情報である。 ^{When the position / attitude GR} T _HC is derived by the position / attitude derivation unit 156, the low-pass filter unit 158 applies a low-pass filter that attenuates a frequency equal to or higher than the cutoff frequency to the position / attitude ^GR T _HC. In other words, the position / orientation LPF ( ^GR T _HC ) to which the low-pass filter is applied is information obtained by processing the position / attitude ^GR T _{HC with the low-pass filter.}

これにより、位置姿勢ＬＰＦ（^ＧＲＴ_ＨＣ）は、波により船舶４が揺れる周波数成分、および、計測ノイズの周波数成分がカット（減衰）されることになる。また、位置姿勢ＬＰＦ（^ＧＲＴ_ＨＣ）は、潮汐により船舶４が移動する周波数成分がカットされずに残ったままとなる。 As a result, the position / attitude LPF ( ^GR T _HC ) cuts (attenuates) the frequency component of the ship 4 swaying due to the wave and the frequency component of the measurement noise. Further, in the position / attitude LPF ( ^GR T _HC ), the frequency component in which the ship 4 moves due to the tide remains uncut.

次に、アンローダ装置１００の経路生成部１６０、自動運転部１６２の処理について説明する。 Next, the processing of the route generation unit 160 and the automatic operation unit 162 of the unloader device 100 will be described.

図１４は、自動経路を説明する図である。ここで、アンローダ装置１００により積荷６を掻き取る際、大まかに３つの工程がある。船倉５内の積荷６が一度も掻き取られていない場合、積荷６は、船倉５内において山型に積まれている。そこで、第１の工程として、船倉５内の積荷６を平らにする工程である。第１の工程は、作業者がアンローダ装置１００を手動で操作することにより行われる。 FIG. 14 is a diagram illustrating an automatic route. Here, when the load 6 is scraped off by the unloader device 100, there are roughly three steps. If the cargo 6 in the hold 5 has never been scraped off, the cargo 6 is piled up in a mountain shape in the hold 5. Therefore, as the first step, it is a step of flattening the cargo 6 in the hold 5. The first step is performed by the operator manually operating the unloader device 100.

その後、船倉５内に積まれた積荷６の表面がほぼ平らになると、第２の工程として、図１４に示すように、掻取部１１２を、船倉５の壁面に沿って複数周移動させた後、中央を１回移動させる。この第２の工程は、掻取部１１２を移動させる経路が単純であり、かつ、積荷６の掻き取り量も安定しているため、自動化が可能である。 After that, when the surface of the cargo 6 loaded in the hold 5 became substantially flat, as a second step, as shown in FIG. 14, the scraping portion 112 was moved a plurality of turns along the wall surface of the hold 5. After that, move the center once. This second step can be automated because the path for moving the scraping unit 112 is simple and the scraping amount of the cargo 6 is stable.

その後、船倉５内の積荷６が少なくなると、第３の工程として、残りの積荷６を掻取部１１２によって掻き取る。この第３の工程では、船倉５内に残っている積荷６の位置まで掻取部１１２を移動させる必要がある。また、第３の工程では、船倉５の底面の近くで掻取部１１２を可動させる必要がある。そのため、第３の工程は、作業者がアンローダ装置１００を手動で操作することにより行われる。 After that, when the load 6 in the hold 5 is reduced, the remaining load 6 is scraped by the scraping unit 112 as a third step. In this third step, it is necessary to move the scraping unit 112 to the position of the cargo 6 remaining in the hold 5. Further, in the third step, it is necessary to move the scraping portion 112 near the bottom surface of the hold 5. Therefore, the third step is performed by the operator manually operating the unloader device 100.

このように、アンローダ装置１００により積荷６を掻き取る際の３つの工程のうち、第２の工程は、アンローダ装置１００の自動化が可能である。 As described above, of the three steps when the load 6 is scraped by the unloader device 100, the second step can automate the unloader device 100.

経路生成部１６０は、記憶部１４２に記憶された船倉５の３次元モデルを読み出す。船倉５の３次元モデルは、ハッチコーミング座標系３２０によって表されている。 The route generation unit 160 reads out the three-dimensional model of the hold 5 stored in the storage unit 142. The three-dimensional model of the hold 5 is represented by the hatch combing coordinate system 320.

そして、経路生成部１６０は、船倉５の３次元モデルの座標系を、ハッチコーミング座標系３２０から位置姿勢ＬＰＦ（^ＧＲＴ_ＨＣ）を用いた座標系に変換する。 Then, the route generation unit 160 converts the coordinate system of the three-dimensional model of the hold 5 from the hatch combing coordinate system 320 to ^{the coordinate system using the position / orientation LPF (GR} _THC).

そして、経路生成部１６０は、座標系が変換された船倉５の３次元モデルを用いて、図１４に示すような、掻取部１１２を船倉５の側壁に沿って並進させる自動経路を作成する（Ｓ１０６）。 Then, the route generation unit 160 creates an automatic route for translating the scraping unit 112 along the side wall of the hold 5 as shown in FIG. 14, using the three-dimensional model of the hold 5 whose coordinate system has been transformed. (S106).

自動運転部１６２は、経路生成部１６０により作成された経路に沿って掻取部１１２を移動させる（Ｓ１０８）。このとき、船倉５の３次元モデルは、ローパスフィルタが施された位置姿勢ＬＰＦ（^ＧＲＴ_ＨＣ）を用いて座標系が変更されている。これにより、波による船舶４の揺れの影響が取り除かれているため、掻取部１１２の移動速度が遅くても、波による船舶４の揺れの影響を受けずに、作成された経路で掻取部１１２を移動（追従）させることができる。 The automatic operation unit 162 moves the scraping unit 112 along the route created by the route generation unit 160 (S108). At this time, the coordinate system of the three-dimensional model of the hold 5 is changed by using ^{the position-posture LPF (GR} T _{HC) with the low-pass filter applied.} As a result, the influence of the shaking of the ship 4 due to the waves is removed, so even if the moving speed of the scraping unit 112 is slow, the scraping is performed by the created route without being affected by the shaking of the ship 4 due to the waves. The unit 112 can be moved (followed).

また、潮汐により船舶４が移動する周波数成分がカットされていないが、掻取部１１２の移動速度は、潮汐による船舶４の移動に十分対応できる。 Further, although the frequency component in which the ship 4 moves due to the tide is not cut, the moving speed of the scraping unit 112 can sufficiently correspond to the movement of the ship 4 due to the tide.

かくして、アンローダ装置１００は、潮汐による船舶４の揺れ、および、波による船舶４の移動の影響を低減した座標系を、位置姿勢ＬＰＦ（^ＧＲＴ_ＨＣ）を用いて導出することができる。また、アンローダ装置１００は、作成された自動経路で掻取部１１２を移動させることができる。また、アンローダ装置１００は、計測ノイズの影響も低減することができる。 Thus, the unloader device 100 can derive a coordinate system in which the influence of the sway of the ship 4 due to the tide and the movement of the ship 4 due to the waves is reduced by using the position / attitude LPF ( ^GR T _HC). Further, the unloader device 100 can move the scraping unit 112 by the created automatic path. Further, the unloader device 100 can also reduce the influence of measurement noise.

また、位置姿勢ＬＰＦ（^ＧＲＴ_ＨＣ）は、ロール、ピッチ、ヨーの３軸を表しているため、船舶４の挙動を把握しやすいように表すことができる。 Further, since the position / attitude LPF ( ^GR T _HC ) represents the three axes of roll, pitch, and yaw, it can be expressed so that the behavior of the ship 4 can be easily grasped.

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such embodiments. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, and it is understood that they also naturally belong to the technical scope.

例えば、上記実施形態において、浮体物として船舶４を例に挙げて説明した。しかしながら、浮体物は、液体（例えば、海）を浮遊しているものであれば、船舶４に限らない。 For example, in the above embodiment, the ship 4 has been described as an example of a floating object. However, the plankton is not limited to the ship 4 as long as it is floating in a liquid (for example, the sea).

また、上記実施形態における位置姿勢^ＧＲＴ_ＨＣの導出方法は一例に過ぎない。位置姿勢^ＧＲＴ_ＨＣの導出方法は、他の方法であってもよい。例えば、船舶４にＧＰＳを取り付け、ＧＰＳの情報に基づいて位置姿勢^ＧＲＴ_ＨＣを導出するようにしてもよい。 ^{Further, the method of deriving the position-posture GR} T _HC in the above embodiment is only an example. The method for deriving the position-posture ^GR T _HC may be another method. For example, attaching the GPS to the ship 4, it may be derived position and orientation ^GR T _HC based on GPS information.

また、上記実施形態においては、自動運転部１６２が、経路生成部１６０によって作成された自動経路に沿って掻取部１１２を移動させるようにした。しかしながら、経路生成部１６０によって作成された自動経路を表示部１４４に表示し、作業者が自動経路を確認しながら掻取部１１２を移動させるようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the automatic operation unit 162 moves the scraping unit 112 along the automatic route created by the route generation unit 160. However, the automatic route created by the route generation unit 160 may be displayed on the display unit 144, and the operator may move the scraping unit 112 while checking the automatic route.

また、上記実施形態において、荷揚げ装置の一例としてアンローダ装置１００を例に挙げて説明した。しかしながら、荷揚げ装置は、連続アンローダ(バケット式、ベルト式、垂直スクリューコンベア式など)、ニューマチックアンローダ等であってもよい。 Further, in the above embodiment, the unloader device 100 has been described as an example of the unloading device. However, the unloading device may be a continuous unloader (bucket type, belt type, vertical screw conveyor type, etc.), a pneumatic unloader, or the like.

本開示は、荷揚げ装置に利用することができる。 The present disclosure can be used for unloading devices.

１００アンローダ装置（荷揚げ装置）
１３０測距センサ（計測器）
１３１測距センサ（計測器）
１３１測距センサ（計測器）
１５６位置姿勢導出部
１５８ローパスフィルタ部
１６０経路生成部 100 Unloader device (unloading device)
130 Distance measurement sensor (measuring instrument)
131 Distance measurement sensor (measuring instrument)
131 Distance measurement sensor (measuring instrument)
156 Position / orientation derivation unit 158 Low-pass filter unit 160 Path generation unit

Claims

It is equipped with a position / orientation derivation unit that derives position / orientation information that is information on the position or orientation of the floating object coordinate system based on the predetermined position of the floating object with respect to the ground coordinate system based on the predetermined position on the ground.
The position / orientation information is information processed by a low-pass filter.
Unloading device.

The position / attitude information is
At least, it is the information processed by the low-pass filter at the cutoff frequency between the frequency at which the floating object sways due to the waves and the frequency at which the floating object moves due to the tide.
The unloading device according to claim 1.

The position / attitude information is
This is information processed by the low-pass filter at the cutoff frequency lower than the frequency of the measurement noise of the measuring instrument.
The unloading device according to claim 2.

The floating object is a ship carrying a cargo.
A route generation unit that generates a route for unloading the cargo based on the position / orientation information to which the low-pass filter is applied.
A vertical transport mechanism for unloading the cargo by a route derived by the route generator,
The unloading device according to any one of claims 1 to 3.