JP2021147129A - Management device, management method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管理装置、管理方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to management devices, management methods, and programs.
家庭や事業所から回収されたごみには、様々な性状のごみが混入している。そこで、通常、回収されたごみは、貯留ピットに一旦貯留され、貯留ピットの中で貯留されたごみを攪拌させることによって、ごみ質を均一化させる作業が行われる。また、ごみが比較的多く搬入される時間帯においては、ごみを効率よく貯留ピットに受け入れる必要がある。そのため、いわゆる積み替えという作業が行われる。積み替えは、搬入口付近のごみを移動させて、貯留ピットのごみ搬入口付近にごみを受入れるスペースを確保する作業である。 Garbage of various properties is mixed in the garbage collected from homes and businesses. Therefore, usually, the collected waste is temporarily stored in the storage pit, and the work of equalizing the quality of the waste is performed by stirring the stored waste in the storage pit. In addition, it is necessary to efficiently receive the garbage into the storage pit during the time when a relatively large amount of garbage is brought in. Therefore, so-called transshipment work is performed. Transshipment is the work of moving the garbage near the carry-in entrance to secure a space for receiving the garbage near the garbage carry-in entrance of the storage pit.
ところで、攪拌や積み替えといった作業は、貯留ピット内に設置されたクレーンを自動制御することにより行われている。この場合、作業者が手動制御によってクレーンを制御して、攪拌や積み替えの作業における自動制御だけでは不十分な部分を補完している。 By the way, operations such as stirring and transshipment are performed by automatically controlling the crane installed in the storage pit. In this case, the operator controls the crane by manual control to supplement the part where automatic control in the agitation and transshipment work is not sufficient.
このような状況を改善するために、特許文献1には、ごみ処理工場用自動クレーンの制御装置に関する技術が開示されている。特許文献1に開示された技術は、2台のカメラの視差から貯留ピット内に堆積したごみの高さを計測し、計測結果を用いてごみの高さが一番低い番地にごみを運ぶようにクレーンを自動制御する技術である。
In order to improve such a situation,
特許文献2には、貯留ピット内に堆積しているごみの乾燥度合いを判断して、ごみを焼却炉に最適な状態で投入するための、ごみ堆積状況システムに関する技術が開示されている。特許文献2に開示された技術は、ごみを高温で焼却し、有害物質の排出を抑制することを目的として、貯留ピット内に堆積したごみ表面の三次元形状を計測して画像表示するとともに、ごみの体積からごみの乾燥度合いを推測する技術である。 Patent Document 2 discloses a technique relating to a waste accumulation status system for determining the degree of dryness of waste accumulated in a storage pit and putting the waste into an incinerator in an optimum state. The technique disclosed in Patent Document 2 measures and displays a three-dimensional shape of the waste surface accumulated in the storage pit and displays an image for the purpose of incinerating the waste at a high temperature and suppressing the discharge of harmful substances. This is a technique for estimating the degree of dryness of waste from the volume of waste.
しかしながら、特許文献1に開示された技術においては、ごみの高さが一番低い番地にごみを運搬するようにクレーンを制御しているのみであり、ごみの種類を考慮してクレーンを制御することは困難であった。また、特許文献2に開示された技術においては、ごみの移動自体を作業者の手動制御により行っており、作業者の負荷が大きいという課題があった。
However, in the technique disclosed in
そのため、ごみ等の廃棄物の貯留ピット内において、廃棄物の高さを測定できるとともに、廃棄物の種類を判定して、貯留ピット内における廃棄物の堆積情報を作成でき、廃棄物を把持して移動するクレーンなどの把持部を効率よく自動運転できる技術の開発が求められていた。 Therefore, the height of the waste can be measured in the storage pit of waste such as garbage, the type of waste can be determined, the accumulation information of the waste in the storage pit can be created, and the waste can be grasped. There has been a demand for the development of technology that can efficiently and automatically operate grips such as moving cranes.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、貯留ピット内に堆積した廃棄物の高さを計測する一方、廃棄物の種類を判定して、廃棄物の堆積情報を生成することができる管理装置、管理方法、およびプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to measure the height of waste accumulated in a storage pit, while determining the type of waste and information on the accumulation of waste. To provide management devices, management methods, and programs that can generate.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る管理装置は、廃棄物を貯留可能に構成された貯留ピット内における前記廃棄物を管理する管理装置であって、所定位置における廃棄物までの距離を計測可能なセンサ部と、前記所定位置における廃棄物を撮像可能な撮像部と、前記センサ部により計測された、前記センサ部と前記所定位置における廃棄物との距離情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の高さを導出するレベル導出部と、前記撮像部により撮像された撮像情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の種類を判定する種類判定部と、前記レベル導出部により導出された前記所定位置における廃棄物の高さと、前記種類判定部により判定された前記所定位置における廃棄物の種類とに基づいて、前記貯留ピット内に貯留された廃棄物を3次元座標に関連付けて堆積情報として生成する堆積情報生成部と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the management device according to one aspect of the present invention is a management device for managing the waste in a storage pit configured to be able to store the waste. A sensor unit capable of measuring the distance to the waste at a predetermined position, an imaging unit capable of imaging the waste at the predetermined position, and the sensor unit and the waste at the predetermined position measured by the sensor unit. A level derivation unit that derives the height of waste at the predetermined position based on the distance information, and a type determination unit that determines the type of waste at the predetermined position based on the imaging information captured by the imaging unit. Based on the height of the waste at the predetermined position derived by the level derivation unit and the type of waste at the predetermined position determined by the type determination unit, the waste stored in the storage pit It includes a deposit information generation unit that associates an object with three-dimensional coordinates and generates it as deposit information.
本発明の一態様に係る管理装置は、上記の発明において、前記センサ部は、前記廃棄物に向けて電磁波を出射し、前記電磁波を出射した時点から前記廃棄物で反射した電磁波を受信する時点までの時間を計測する測距センサを含む。 In the above invention, the management device according to one aspect of the present invention is the time when the sensor unit emits an electromagnetic wave toward the waste and receives the electromagnetic wave reflected by the waste from the time when the electromagnetic wave is emitted. Includes a ranging sensor that measures the time to.
本発明の一態様に係る管理装置は、この構成において、前記センサ部は、複数の測距センサを有し、前記複数の測距センサはそれぞれ、前記複数の測距センサから出射される複数の電磁波の少なくとも1つが、前記貯留ピットに貯留された廃棄物の上面の任意の位置に到達可能な位置に設置される。 In the management device according to one aspect of the present invention, in this configuration, the sensor unit has a plurality of distance measuring sensors, and the plurality of distance measuring sensors each emit a plurality of distance measuring sensors. At least one of the electromagnetic waves is installed at a position where it can reach an arbitrary position on the upper surface of the waste stored in the storage pit.
本発明の一態様に係る管理装置は、上記の発明において、前記レベル導出部は、前記センサ部により計測された対象物の位置が、前記所定位置ではないと判定した場合に、前記所定位置ではない部分をマスキングする処理を実行する。 In the above invention, the management device according to one aspect of the present invention determines that the position of the object measured by the sensor unit is not the predetermined position in the predetermined position. Execute the process of masking the missing part.
本発明の一態様に係る管理装置は、上記の発明において、前記貯留ピットに貯留された前記廃棄物を把持および放下によって移動させる把持部を制御する把持部制御部をさらに備え、前記把持部制御部は、前記堆積情報に基づいて、前記把持部の移動経路を生成し、前記移動経路に従って前記把持部を移動させる指示信号を出力する。 In the above invention, the management device according to one aspect of the present invention further includes a grip portion control unit that controls a grip portion that moves the waste stored in the storage pit by gripping and releasing, and controls the grip portion. The unit generates a movement path of the grip portion based on the accumulation information, and outputs an instruction signal for moving the grip portion according to the movement path.
本発明の一態様に係る管理方法は、廃棄物を貯留可能に構成された貯留ピット内における前記廃棄物を管理する管理方法であって、所定位置における廃棄物までの距離を計測可能なセンサ部により計測された、前記センサ部と前記所定位置における廃棄物との距離情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の高さを導出し、前記所定位置における廃棄物を撮像可能な撮像部により撮像された撮像情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の種類を判定し、導出された前記所定位置における廃棄物の高さと、判定された前記所定位置における廃棄物の種類とに基づいて、前記貯留ピット内に貯留された廃棄物を3次元座標に関連付けて堆積情報として生成する。 The management method according to one aspect of the present invention is a management method for managing the waste in a storage pit configured to store the waste, and is a sensor unit capable of measuring the distance to the waste at a predetermined position. Based on the distance information between the sensor unit and the waste at the predetermined position, the height of the waste at the predetermined position is derived, and the waste at the predetermined position is imaged by an imaging unit capable of imaging the waste. The type of waste at the predetermined position is determined based on the captured imaging information, and the height of the derived waste at the predetermined position and the type of waste at the determined predetermined position are used as the basis for determining the type of waste. The waste stored in the storage pit is associated with the three-dimensional coordinates and generated as deposition information.
本発明の一態様に係るプログラムは、廃棄物を貯留可能に構成された貯留ピット内における前記廃棄物を管理する管理装置に、所定位置における廃棄物までの距離を計測可能なセンサ部により計測された、前記センサ部と前記所定位置における廃棄物との距離情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の高さを導出し、前記所定位置における廃棄物を撮像可能な撮像部により撮像された撮像情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の種類を判定し、導出された前記所定位置における廃棄物の高さと、判定された前記所定位置における廃棄物の種類とに基づいて、前記貯留ピット内に貯留された廃棄物を3次元座標に関連付けて堆積情報として生成することを実行させる。 The program according to one aspect of the present invention is measured by a management device that manages the waste in a storage pit configured to store the waste by a sensor unit that can measure the distance to the waste at a predetermined position. Further, based on the distance information between the sensor unit and the waste at the predetermined position, the height of the waste at the predetermined position is derived, and the image is taken by the imaging unit capable of imaging the waste at the predetermined position. Based on the information, the type of waste at the predetermined position is determined, and the height of the derived waste at the predetermined position and the type of waste at the determined predetermined position are used in the storage pit. The waste stored in the waste is associated with the three-dimensional coordinates and generated as deposit information.
本発明に係る管理装置、管理方法、およびプログラムによれば、貯留ピット内に堆積した廃棄物の高さを計測する一方、廃棄物の種類を判定して、廃棄物の堆積情報を生成することが可能となる。 According to the management device, management method, and program according to the present invention, while measuring the height of waste accumulated in the storage pit, determining the type of waste and generating waste accumulation information. Is possible.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する一実施形態によって限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the following embodiment, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals. Further, the present invention is not limited to one embodiment described below.
(ピット管理システム)
図1は、本発明の一実施形態による管理装置が適用されるピット管理システムを示す。図1に示すように、ピット管理システム1は、ネットワーク2を介して相互に通信可能な、ピット管理装置10と、廃棄物貯留設備20と、廃棄物焼却設備30とを備える。廃棄物処理施設3は、少なくとも廃棄物貯留設備20および廃棄物焼却設備30を備える。ピット管理装置10は、ネットワーク2を通じて廃棄物処理施設3と通信可能な外部に設けられていても、廃棄物処理施設3の一部であってもよい。また、ピット管理装置10は、廃棄物貯留設備20の内部に設けられていてもよく、設置場所は限定されない。
(Pit management system)
FIG. 1 shows a pit management system to which a management device according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the
ネットワーク2は、有線通信や無線通信が適宜組み合わされて構成され、インターネット回線網や携帯電話回線網などの通信網から構成される。ネットワーク2は、例えば、専用線、インターネットなどの公衆通信網、例えばLAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、携帯電話などの電話通信網や公衆回線、VPN(Virtual Private Network)などの一または複数の組み合わせからなる。ピット管理装置10と廃棄物貯留設備20と廃棄物焼却設備30とは、ネットワーク2を介して接続されている。
The network 2 is configured by appropriately combining wired communication and wireless communication, and is composed of a communication network such as an Internet line network or a mobile phone line network. The network 2 includes, for example, a private line, a public communication network such as the Internet, for example, a LAN (Local Area Network), a WAN (Wide Area Network), a telephone communication network such as a mobile phone, a public line, a VPN (Virtual Private Network), or the like. It consists of one or more combinations. The
(廃棄物貯留設備)
廃棄物貯留部としての廃棄物貯留設備20は、制御部21、通信部22、撮像部23、センサ部24、把持部25、および貯留ピット26を備える。貯留ピット26には、把持部25が移動可能に設けられているとともに、撮像部23およびセンサ部24が設けられている。把持部25は、ピット管理装置10の制御部11から送信される制御信号に基づいて、制御部21が制御する。制御部21は、制御部11から送信される制御信号に基づいて、撮像部23およびセンサ部24を制御してもよい。なお、ピット管理装置10の制御部11が、撮像部23、センサ部24、および把持部25を直接的に制御してもよい。
(Waste storage facility)
The
制御部21は、具体的に、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などのハードウェアを有するプロセッサ、およびRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)などの主記憶部(いずれも図示せず)を備える。制御部21は、RAMやROMなどの主記憶部に格納された各種プログラムに従い、通信部13,22を通じてピット管理装置10から入力された制御信号などに基づいて、撮像部23、センサ部24、および把持部25を制御する。
Specifically, the
通信部22は、例えば、LANインターフェースボード、有線通信のための有線通信回路、または無線通信のための無線通信回路である。LANインターフェースボードや有線通信回路や無線通信回路は、ネットワーク2に接続される。送信部および受信部としての通信部22は、ネットワーク2に接続して、ピット管理装置10との間で通信を行う。
The communication unit 22 is, for example, a LAN interface board, a wired communication circuit for wired communication, or a wireless communication circuit for wireless communication. The LAN interface board, the wired communication circuit, and the wireless communication circuit are connected to the network 2. The communication unit 22 as a transmission unit and a reception unit is connected to the network 2 and communicates with the
撮像部23は、例えば赤外線カメラや撮像カメラなどから構成される。撮像部23は、貯留ピット26内の廃棄物26aを撮像可能に構成される。撮像部23は、例えば把持部25のバケット253を撮像して、バケット253が把持した廃棄物26aを撮像可能に構成してもよい。撮像部23は、貯留ピット26内の廃棄物26aの状態、すなわち廃棄物26aの状態を撮像し、撮像した撮像画像データを撮像情報として、通信部22を介してピット管理装置10に送信する。撮像部23は、バケット253が把持している廃棄物26aを撮像してもよく、撮像したバケット253内の廃棄物26aの撮像画像データを撮像情報として、通信部22を介してピット管理装置10に送信してもよい。
The
センサ部24は、複数、例えば4台のLiDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)などの測距センサを含んで構成される。センサ部24は、例えばレーザセンサ、赤外線センサ、もしくは測距センサ、またはこれらのセンサを組み合わせたセンサなどから構成してもよい。センサ部24は、貯留ピット26内の廃棄物26aの表層までの距離を計測可能に構成される。センサ部24は、貯留ピット26の水平面における2次元的な位置情報(x,y)に関連付けて、センサ部24から廃棄物26aまでの距離を検出する。センサ部24は、検出した距離を、通信部22を介してピット管理装置10に送信する。
The
把持部25は、貯留ピット26に貯留されている廃棄物26aを把持して移動させる。開閉部としてのバケット253は、廃棄物26aを把持する。移動部としてのクレーン252は、バケット253を連結して移動可能に構成される。クレーン252には、荷重計251が設けられている。荷重計251は、バケット253が把持した廃棄物26aの重量を計測可能に構成される。荷重計251が計測した廃棄物26aの重量のデータ(荷重データ)は、通信部22を介してピット管理装置10に送信される。
The grip portion 25 grips and moves the
貯留ピット26の上方におけるクレーン252の2次元の現在位置、移動経路、移動範囲、および移動速度などの、いわゆるクレーン252の作業動作に関するパラメータは、把持部25から制御部21および通信部22を介して、ピット管理装置10に逐次送信される。同様に、バケット253の3次元の現在位置、開時間、閉時間、開閉回数、および開放量などの、バケット253の作業動作に関するパラメータは、把持部25から制御部21および通信部22を介して、ピット管理装置10に逐次送信される。
Parameters related to the working operation of the so-called
貯留ピット26は、廃棄物26aを一時的に貯留するピットである。貯留ピット26内の廃棄物26aは、把持部25によって把持されて、廃棄物焼却設備30の焼却炉33に供給され、焼却される。
The
(廃棄物焼却設備)
ごみ焼却部としての廃棄物焼却設備30は、燃焼制御装置(ACC)31、焼却炉33、およびセンサ部32を備える。燃焼制御装置31は、あらかじめ定められた操作量基準値の設定に基づいて、それぞれの操作端の操作量として、燃焼用空気量、冷却用空気量、ごみ供給装置送り速度、および火格子送り速度などを制御する。ごみ焼却炉である焼却炉33は、ごみの燃焼が行われる炉、ごみを投入するごみ投入口、およびボイラ(いずれも図示せず)などを備える。センサ部32は、例えば種々の場所に設けられた温度計や圧力計などから構成される。センサ部32によって計測された、焼却炉33の内部の状態、および焼却炉33に関連する施設、具体的には、例えば電力を発電するための発電施設における、圧力や速度などの種々の物理量は、センサ部32からセンサ情報として出力される。センサ部32から出力されたセンサ情報は、パラメータとして燃焼制御装置31に供給される。燃焼制御装置31は、入力されたパラメータに基づいて焼却炉33の燃焼を制御する。
(Waste incinerator)
The
(ピット管理装置)
図2は、図1におけるピット管理装置10の詳細を示す。図2に示す管理装置としてのピット管理装置10は、制御部11、記憶部12、通信部13、入力部14、および出力部15を備える。制御部11および通信部13はそれぞれ、物理的には上述した制御部21および通信部22と同様である。
(Pit management device)
FIG. 2 shows the details of the
記憶部12は、RAMなどの揮発性メモリ、ROMなどの不揮発性メモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、ハードディスクドライブ(HDD、Hard Disk Drive)、およびリムーバブルメディアなどから選ばれた記憶媒体から構成される。なお、リムーバブルメディアは、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリ、または、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、またはBD(Blu-ray(登録商標) Disc)のようなディスク記録媒体である。また、外部から装着可能なメモリカードなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体を用いて記憶部12を構成してもよい。
The
記憶部12には、ピット管理装置10の動作を実行するための、オペレーティングシステム(Operating System:OS)、各種プログラム、各種テーブル、各種データベースなどを格納可能である。これらの各種プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、CD−ROM、DVD−ROM、フレキシブルディスクなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。制御部11は、記憶部12に記憶されたプログラムを主記憶部の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部などを制御することで、所定の目的に合致した機能を実現できる。
The
記憶部12には、廃棄物レベル情報121、種類情報122、および堆積情報123が格納されている。廃棄物レベル情報121、種類情報122、および堆積情報123はいずれも、記憶部12にデータベースとして検索可能に格納されている。
The
廃棄物レベル情報121は、貯留ピット26に貯留されている廃棄物26aの廃棄物レベルに関する情報である。廃棄物レベル情報121は、貯留ピット26内の2次元座標、すなわち、番地などの所定位置(x,y)に関連付けられて廃棄物26aのレベル(廃棄物レベルz)の情報を含む。廃棄物レベル情報121は、廃棄物26aの表面の形状を表す点群データを含むマッピングデータを含んでいてもよい。廃棄物レベル情報121は、貯留ピット26内の廃棄物26aを、例えば所定の直方体状、具体的には例えば500mm四方の立方体状に分割した複数のユニットとして管理する場合に、各ユニットの容積、嵩密度、重量、および貯留日数などの履歴情報を含んでもよい。
The
種類情報122は、貯留ピット26における廃棄物26aの種類(種類)に関する種類情報を含む。種類情報122は、例えば、塵芥収集車が貯留ピット26に廃棄物26aを搬入した際に、搬入した廃棄物26aを1種類の種類であると仮定して判定された種類の情報を含む。種類情報122は、把持部25によって廃棄物26aの積み替えが行われた後の貯留ピット26内の3次元座標で規定された所定位置ごとの種類の情報を含む。すなわち、種類情報122は、廃棄物26aの表面形状が計測された際に、廃棄物26aの表面の3次元の位置座標(x,y,z)に関連付けされて判定された廃棄物26aの種類の情報を含む。
The type information 122 includes type information regarding the type (type) of the
堆積情報123は、上述のように得られた廃棄物レベル情報121と、判定された廃棄物26aの種類情報122とが関連付けされて、生成される情報である。すなわち、堆積情報123は、撮像部23によって撮像されて種類判定部112によって判定された種類情報122が、貯留された廃棄物26aの廃棄物レベル情報121に基づいた3次元座標(x,y,z)に関連付けされて生成された3次元マップ情報である。これにより、制御部11は、貯留ピット26内に貯留された廃棄物26aの表面に限らず、表面から下層の埋もれている廃棄物26aの情報についても、堆積情報123として蓄積可能になる。
The
堆積情報123は、貯留ピット26における作業領域に関する作業領域情報を含んでいてもよい。作業領域情報は、搬入エリア、積替エリア、および投入エリアに関する情報を含む。なお、作業領域情報は、バケット253などによってごみを粉砕する領域である粉砕領域(粉砕エリア)の情報を含んでいてもよい。これにより、制御部11によって、搬入エリア、積替エリア、投入エリア、および粉砕エリアのそれぞれの堆積情報を区分けすることが可能になる。
The
図2に示すように、本実施形態においては、制御部11がロードした各種プログラムの実行によって、レベル導出部111、種類判定部112、堆積情報生成部113、およびクレーン制御部114の機能が実行される。また、各種プログラムには、本実施形態による処理を実現可能な人工知能や学習済みモデルを実現するプログラムも含まれる。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the functions of the
レベル導出部111は、貯留ピット26に貯留された廃棄物26aに対して、位置を代表する領域を設定できる。具体的に例えば、バケット253の水平方向の大きさを基準として、貯留ピット26の底面に平行な平面で区分けを行って番地(x,y)を設定できる。また、番地に基づいて、搬入領域、積替領域、および投入領域などの領域を設定することも可能である。搬入領域は、塵芥収集車(パッカー車)からごみが搬入される搬入エリアである。積替領域は、貯留ピット26に設けられたクレーンによって、搬入領域からごみの積み替えが行われる積替エリアである。投入領域は、焼却炉33に投入されるごみが貯留される投入エリアである。
The
レベル導出部111は、センサ部24から供給される少なくとも1つ、好適には複数の距離情報に基づいて、貯留ピット26内の廃棄物26aの高さを算出したり判定したりすることができる。すなわち、レベル導出部111は、センサ部24から入力される所定位置(x,y)の廃棄物26aまでの距離に基づいて、高さ、すなわち廃棄物レベルzを導出する。これにより、レベル導出部111は、貯留ピット26内の廃棄物26aの少なくとも表面を3次元座標(x,y,z)でマッピングすることができる。
The
ここで、レベル導出部111によるマッピング処理について、以下に説明する。図3、図4、および図5は、本実施形態による貯留ピット26を示す図である。図3は、貯留ピット26の上方からの平面図である。図4および図5はそれぞれ、貯留ピット26における図3のIV−IV線およびV−V線に沿った断面図である。
Here, the mapping process by the
図3に示す例においては、例えばバケット253の水平方向の大きさを基準として、貯留ピット26の底面に平行な平面が区分けされて番地(x,y)が設定されている。なお、貯留ピット26内の区分けについては種々の区分けの方法を採用することができ、図3に示す例に限定されない。さらに、番地(x,y)については、バケット253の大きさを基準にした場合、変数x,yはともに離散的になるが、連続的に設定してもよい。なお、貯留ピット26への廃棄物26aの投入は、貯留ピット26に配設された搬入扉261を開いて行われる。搬入扉261は例えば開閉式であって、貯留ピット26の側壁に沿って所定間隔ごとに複数配設されている。廃棄物処理施設3の廃棄物貯留設備20に搬入される廃棄物26aは、いずれかの搬入扉261を通じて貯留ピット26内に投入される。貯留ピット26内における廃棄物26aの積み替え、攪拌、および投入ホッパ331への投入は、クレーン252の3軸駆動によって行われる。
In the example shown in FIG. 3, for example, a plane parallel to the bottom surface of the
センサ部24を構成する複数、例えば4台の測距センサ241,242,243,244はそれぞれ、これらの測距センサ241〜244のそれぞれから出射される複数の電磁波の少なくとも1つが、貯留ピット26に貯留された廃棄物26aの表面の任意の位置に到達可能な位置に設置される。具体的には、図3に示すように、測距センサ241〜244は、例えば、平面矩形状の貯留ピット26の4隅に設けられる。より具体的には、測距センサ243を例にすると、図4に示すように、測距センサ243は、貯留ピット26の外壁から内側にせり出した部分に設けられる。他の測距センサ241,242,244についても同様である。なお、測距センサ241〜244のそれぞれの設置場所については必ずしも限定されないが、測距センサ241〜244の指向性および光の到達距離に基づいて設置位置および設置台数を設定できる。
In each of the plurality of distance measuring sensors 241,242, 243, 244 constituting the
図5に示すように、廃棄物貯留設備20において使用されるクレーン252は、焼却炉33の投入ホッパ331を備えた貯留ピット26の上方に設けられる。クレーン252は、クレーンガーダ254を走行レール256に沿って走行可能に配設されている。クレーン252は、クレーンガーダ254上に横行可能に配設されたクラブ255にワイヤーロープの巻き上げおよび巻き下げによって、所定量の廃棄物26aを把持可能なバケット253を昇降するように配設される。
As shown in FIG. 5, the
クレーンガーダ254の例えば下部には、撮像部23としてのカメラが少なくとも1台、好適には複数台配設されている。図5においては2台のカメラ231,232が設けられている。カメラ231,232は、例えばCCDカメラやCMOSカメラなどの撮影カメラを有して構成されるが、必ずしもこれらに限定されない。カメラ231,232は、廃棄物26aの表面全体を撮影可能に構成され、例えば、投入ホッパ331を除いた貯留ピット26の略中央部などに配設される。カメラ231,232は、廃棄物26aの種類(以下、単に種類ともいう)により変化する廃棄物26aの色調を識別可能に構成される。なお、カメラ231,232は、廃棄物26aの表面の全体を撮像可能であれば、種々の位置に設置可能である。カメラ231,232は例えば、貯留ピット26の内側壁の上部で、貯留ピット26内の廃棄物26aを撮影可能な壁に設置してもよい。また、カメラ231,232は、1台でもよく、3台以上設置することも可能である。撮像部23は、廃棄物26aの種類を検知可能であれば、種々の装置を使用できる。
At least one camera, preferably a plurality of cameras, as an
貯留ピット26内においては、廃棄物26aが貯留された状態において、廃棄物の高さである廃棄物レベルzを測定できる。すなわち、測距センサ241,242,243,244によって、貯留ピット26の4隅の上部に設置されたそれぞれの測距センサ241〜244から、廃棄物26aの表面の所定位置P0までの距離を測定できる。なお、図5においては、測距センサ241,242のみを図示している。この場合、測距センサ241と所定位置P0との距離l10と、測距センサ241からの電磁波の出射角度θ1とによって、所定番地(x,y)における廃棄物レベルzを計測できる。すなわち、測距センサ241によって所定位置P0の点群データを取得できる。なお、測距センサ241,242から廃棄物26aの所定位置P0までの距離l10,l20に基づいて、廃棄物レベルzを導出することも可能である。また、測距センサ243と所定位置P0との距離l30と、測距センサ243からの電磁波の出射角度とによって、所定番地(x,y)における廃棄物レベルzを計測することで、測距センサ243により所定位置P0の点群データを取得できる。測距センサ243,244から廃棄物26aの所定位置P0までの距離l30,l40に基づいて、廃棄物レベルzを導出することも可能である。
In the
このように、測距センサ241,242,243,244からの距離情報に基づいて、レベル導出部111は、貯留ピット26内の所定位置P0における廃棄物26aの廃棄物レベルzを、即時的かつ連続的に導出できる。従来、特に搬入エリアにおいては、塵芥収集車からの搬入量を計算して、廃棄物レベルを算出し、さらに作業者が目視で確認して、自動制御に対して手動による介入を行う場合があったが、作業者の手動による介入を低減することが可能になる。
Thus, based on the distance information from the
また、測距センサ241と所定位置P1との距離l11に関しては、例えば測距センサ241から出射された電磁波が高く積み上げられた廃棄物26aによって遮断される場合がある。この場合、制御部11のレベル導出部111は、遮断された部分に対してマスキング処理を実行する。すなわち、レベル導出部111は、センサ部24により計測された対象物の位置が、計測対象となる廃棄物26aの所定位置ではないと判定した場合に、所定位置ではない部分をマスキングするマスキング処理を実行する。ここで、マスキング処理の実行の要否を判定する場合には、例えば次のような方法を採用できる。すなわち、測距センサ241〜244から廃棄物26aに向けて電磁波を出射させ、電磁波を貯留ピット26に堆積した廃棄物26aの表面を走査して距離を計測する際に、走査中に計測された距離が所定閾値以上変化した場合に、その部分にマスキング処理を実行できる。この場合、距離が所定閾値以上変化した後に電磁波が照射された対象物は、計測すべき所定位置における廃棄物26aではなく、遮断した廃棄物26aであるか他の物体である可能性が高いためである。これにより、レベル導出部111はセンサ部24からの距離の情報に対して、マスキング処理を行う部分を判定できる。なお、マスキング処理の要否および範囲については、レベル導出部111に教師データを用いた機械学習により得られた学習モデルや学習済みモデルを備えて判定するようにしてもよい。
Further, regarding the distance l 11 between the
マスキング処理が実行された上で、測距センサ242と所定位置P1との距離l21と、測距センサ242からの電磁波の出射角度θ2とによって、所定番地(x1,y1)における廃棄物レベルz1を計測できる。すなわち、測距センサ242によって所定位置P1の点群データを取得できる。さらに、測距センサ243と所定位置P0との距離l31と、測距センサ243からの電磁波の出射角度とによって、所定番地(x1,y1)における廃棄物レベルz1を計測することで、測距センサ243により所定位置P1の点群データを取得できる。測距センサ244から出射された電磁波が所定位置P1に到達する場合には、測距センサ243,244から廃棄物26aの所定位置P1までの距離l31,l41に基づいて、廃棄物レベルz1を導出して、点群データを取得することも可能である。なお、上述した測距センサ241から出射された電磁波が所定位置Pに到達する前に遮断される場合とは、廃棄物26aに遮断される場合に限定されない。すなわち、貯留ピット26内に存在する種々の物体、例えばバケット253などによって遮断される場合においても、レベル導出部111は得られた点群データに対してマスキング処理を実行する。
After the masking process is executed, the distance l 21 between the
本実施形態による測距センサ241〜244を例えばLiDARから構成した場合、使用される電磁波は、典型的には、近赤外線や赤外線等である。これにより、カメラなどは暗所においては撮像困難であるが、測距センサ241〜244であれば、暗所であっても、距離の測定が可能になる。また、測距センサ241〜244によって検出可能な物体の寸法は波長以上の大きさのものである。測距センサ241〜244から出射される電磁波は、光束の密度が高く、コヒーレンスが高く、波長が極めて短いため、小さな物体に照射しても反射されやすい。これにより、測距センサ241〜244は、廃棄物26aに向けて電磁波を出射し、電磁波を出射した時点から廃棄物26aによって反射された電磁波を受信する時点までの時間を計測しやすくなる。これによって、測距センサ241〜244は、貯留ピット26に貯留される廃棄物26aの表面や表層までの距離を、精度よく容易に計測できる。また、LiDARなどの測距センサ241〜244によって距離を計測していることにより、時間応答性をmsecオーダーにすることができるので、測定間隔を短縮でき、ほぼ連続的に、測距センサ241〜244から廃棄物26aまでの距離を計測できる。そのため、例えば、バケット253の移動や振れなどの動きを追尾することができるので、バケット253の振れ止めを最適化できる。
When the
また、貯留ピット26内をバケット253が移動しているときには、測距センサ241〜244のうちの少なくとも1つまたは複数から出射される電磁波が、バケット253に遮られて所定位置における廃棄物26aに照射されない場合がある。この場合においても、測距センサ241〜244が平面矩形状の貯留ピット26の4隅に設けられていることにより、測距センサ241〜244のうちの少なくとも1つから出射された電磁波は、バケット253に遮られることなく廃棄物26aに照射される。そのため、バケット253が貯留ピット26内を移動しているときにも、測距センサ241〜244の少なくとも1つから、廃棄物26aまでの距離を計測できるので、廃棄物26aの高さを測定できる。すなわち、バケット253の移動中であっても、貯留ピット26内における廃棄物26aの高さを、センサ部24によって即時的に測定することが可能となる。
Further, when the
以上のように、測距センサ241〜244が、貯留ピット26の4隅の上部に設置されていることにより、測距センサ241〜244の少なくとも1台によって廃棄物26aの上層を測定できる。これにより、貯留ピット26に貯留された廃棄物26aの表面を、貯留ピット26の水平面に沿った全面、すなわち全ての番地(x,y)に亘って、廃棄物レベルzを計測することができる。また、貯留ピット26内における廃棄物26aの点群データを取得できるので、即時的に廃棄物26aの表面形状を測定して、廃棄物26aの表面形状がマッピングされた点群データを含む堆積情報123を生成することができる。すなわち、堆積情報123は、廃棄物26aの表面形状の3次元マッピング情報を含む。生成された堆積情報は、記憶部12の堆積情報123に格納される。
As described above, since the
種類判定部112は、搬入エリアに搬入された廃棄物26aの種類(種別ともいう)を判定する。また、種類判定部112は、クレーン252によって廃棄物26aが攪拌されたり積み替えられたりした際に、カメラ231,232から供給された撮像情報に基づいて、攪拌後や積替後の廃棄物26aの種類や状態を判定する。これにより、種類判定部112は、種類情報を生成する。種類情報は、廃棄物26aの種類や状態の情報を含む。
The
堆積情報生成部113は、種類判定部112によって判定されて得られた廃棄物26aの種類情報122を、センサ部24による計測に基づいて得られる所定位置の廃棄物26aの廃棄物レベル情報121に基づいて、3次元座標(x,y,z)に関連付けする。これにより、廃棄物26aの3次元マップを連続して継続的に生成できる。なお、堆積情報生成部113は、所定時間間隔ごとに不連続で断続的に、堆積情報123を生成してもよい。
The deposit
把持部制御部としてのクレーン制御部114は、クレーン252を3軸駆動させてバケット253によって所望の位置の廃棄物26aを把持したり、把持した廃棄物26aをばら撒いたりする指示信号を出力して、制御部21に送信する。制御部21は、受信した指示信号に基づいて把持部25のクレーン252およびバケット253を制御する。なお、クレーン制御部114によって直接的にクレーン252を制御してもよい。
The crane control unit 114 as the grip unit control unit drives the
また、クレーン制御部114は、取得した廃棄物レベル情報121に基づいて、例えば所定位置P0から所定位置P1に移動する際に、バケット253が廃棄物26aの頂部T0を回避可能な移動経路を導出することができる。クレーン制御部114は、導出した移動経路に基づいて、クレーン252を移動させる。これにより、従来、例えば所定位置P0から所定位置P1に移動する際には、把持部25のバケット253を廃棄物26aの頂部T0より高い位置まで引き上げてから移動させていたのに比して、バケット253の引き上げ長さを短縮でき、クレーン252の移動効率を向上できる。例えば、廃棄物26aを横に移動させるだけの場合であれば、バケット253を引き上げるワイヤーロープの巻き上げを最低限にして、廃棄物26aを移動させることができる。これにより、廃棄物26aに対する処理、例えば攪拌や積み替えなどの目的に合わせて、バケット253を最適な高さで移動させることができる。
Further, the crane control unit 114 moves the
また、バケット253から廃棄物26aを放下する際には、放下する番地(x,y)における廃棄物レベルzに合わせて、放下高を変更できるので、バケット253を必要以上に巻き上げないようにできる。すなわち、制御部21によって把持部25を自動運転させる際に、廃棄物26aが積み上げられて生じた山を回避可能な高さでクレーン252およびバケット253を移動できる。したがって、把持部25の無駄な動作を低減できるので、把持部25の自動運転を効率的に実行でき、稼働率を低減できる。
Further, when the
さらに、堆積情報123を蓄積したり更新したりすることによって、制御部11,21は、常に最新の堆積情報123に基づいて、バケット253による廃棄物26aの把持や放下の必要な高さを導出して制御できる。そのため、制御部11,21、特にクレーン制御部114による機械学習によって、クレーン252およびバケット253を含む把持部25を自動制御することが可能になる。これにより、クレーン制御部114は、クレーン252およびバケット253を、把持部25の動作の目的に合わせて、適切な高さや適切な移動経路で移動させることが可能になる。なお、機械学習は、例えば、ニューラルネットワークを用いた深層学習(ディープラーニング)、強化学習、または深層強化学習などの種々の機械学習を採用できる。
Further, by accumulating or updating the
入力部14は、例えば廃棄物貯留設備20に設置された撮像部23やセンサ部24から、通信部22を通じて送信された各種情報を入力して、制御部11に出力するインターフェースを含む。なお、撮像部23やセンサ部24から入力部14への情報の送信は、有線通信を用いても無線通信を用いてもよい。また、入力部14は、キーボードや入力用のボタン、レバーや、液晶などのディスプレイに重畳して設けられる手入力のためのタッチパネル、または音声認識のためのマイクロホンなどの、ユーザインターフェースを含む。作業者などが入力部14を操作することによって、制御部11に所定の情報を入力可能に構成される。
The input unit 14 includes, for example, an interface that inputs various information transmitted through the communication unit 22 from the
出力部15は、制御部11による制御に従って、ディスプレイモニタに廃棄物貯留設備20の貯留ピット26内の画像などを表示したり、タッチパネルディスプレイの画面上に文字や図形などを表示したり、スピーカから音声を出力したりする。すなわち、出力部15は、所定の情報を外部に報知可能に構成される。なお、入力部14および出力部15を一体とした入出力部とし、入出力部をタッチパネルディスプレイやスピーカマイクロホンなどから構成してもよい。
The
以上説明した一実施形態によれば、センサ部24によって廃棄物26aの廃棄物レベルzを貯留ピット26の平面に沿って2次元座標の番地(x,y)ごとに計測し、さらに、この番地(x,y)および廃棄物レベルzによる3次元座標(x,y,z)に関連付けして、廃棄物26aの種別を判定している。これにより、計測した廃棄物26aの高さzと判定した廃棄物26aの種別とから、3次元座標(x,y,z)に関連付けされた種類のマッピング情報である堆積情報を生成して、データベースに蓄積できる。なお、廃棄物の位置を表すx,y,zは、離散的な変数であっても連続的な変数であってもよい。そのため、堆積情報を利用することによって、クレーン252およびバケット253を備えた把持部25の自動運転をより効率的に行うことが可能になる。
According to the above-described embodiment, the
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよく、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。 Although one embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-mentioned one embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. For example, the numerical values given in the above-described embodiment are merely examples, and different numerical values may be used if necessary. The invention is not limited.
また、上述した一実施形態において、人工知能を用いる場合には、機械学習の一例としてニューラルネットワークを用いたディープラーニング(深層学習)を用いることができる。なお、それ以外の方法に基づく機械学習を行ってもよい。例えば、サポートベクターマシン、決定木、単純ベイズ、k近傍法など、他の教師あり学習を用いてもよい。また、教師あり学習に代えて半教師あり学習を用いてもよい。 Further, in the above-described embodiment, when artificial intelligence is used, deep learning using a neural network can be used as an example of machine learning. Machine learning may be performed based on other methods. Other supervised learning, such as support vector machines, decision trees, naive Bayes, and k-nearest neighbors, may be used. Also, semi-supervised learning may be used instead of supervised learning.
また、一実施形態においては、上述してきた「部」を、「回路」などに読み替えることができる。例えば、制御部は、制御回路に読み替えることができる。 Further, in one embodiment, the above-mentioned "part" can be read as "circuit" or the like. For example, the control unit can be read as a control circuit.
なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」などの表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本実施の形態を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。すなわち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。 In the description of the flowchart in the present specification, the context of the processing between steps has been clarified by using expressions such as "first", "after", and "continued", but the present embodiment will be implemented. The order of processing required for this is not uniquely defined by those representations. That is, the order of processing in the flowchart described in the present specification can be changed within a consistent range.
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。本開示のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付のクレームおよびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and variations can be easily derived by those skilled in the art. The broader aspects of the present disclosure are not limited to the particular details and representative embodiments described and described above. Thus, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general concept of the invention as defined by the accompanying claims and their equivalents.
1 ピット管理システム
2 ネットワーク
3 廃棄物処理施設
10 ピット管理装置
11,21 制御部
12 記憶部
13,22 通信部
14 入力部
15 出力部
20 廃棄物貯留設備
23 撮像部
24,32 センサ部
25 把持部
26 貯留ピット
26a 廃棄物
30 廃棄物焼却設備
31 燃焼制御装置
33 焼却炉
111 レベル導出部
112 種類判定部
113 堆積情報生成部
114 クレーン制御部
121 廃棄物レベル情報
122 種類情報
123 堆積情報
231,232 カメラ
241,242,243,244 測距センサ
251 荷重計
252 クレーン
253 バケット
254 クレーンガーダ
255 クラブ
256 走行レール
261 搬入扉
331 投入ホッパ
1 Pit management system 2
Claims (7)
所定位置における廃棄物までの距離を計測可能なセンサ部と、
前記所定位置における廃棄物を撮像可能な撮像部と、
前記センサ部により計測された、前記センサ部と前記所定位置における廃棄物との距離情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の高さを導出するレベル導出部と、
前記撮像部により撮像された撮像情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の種類を判定する種類判定部と、
前記レベル導出部により導出された前記所定位置における廃棄物の高さと、前記種類判定部により判定された前記所定位置における廃棄物の種類とに基づいて、前記貯留ピット内に貯留された廃棄物を3次元座標に関連付けて堆積情報として生成する堆積情報生成部と、を備える
管理装置。 A management device that manages the waste in a storage pit configured to store the waste.
A sensor unit that can measure the distance to waste at a predetermined position,
An imaging unit capable of imaging waste at the predetermined position,
A level derivation unit that derives the height of the waste at the predetermined position based on the distance information between the sensor unit and the waste at the predetermined position measured by the sensor unit.
A type determination unit that determines the type of waste at the predetermined position based on the imaging information captured by the imaging unit.
The waste stored in the storage pit is determined based on the height of the waste at the predetermined position derived by the level derivation unit and the type of waste at the predetermined position determined by the type determination unit. A management device including a deposit information generation unit that generates deposit information in association with three-dimensional coordinates.
請求項1に記載の管理装置。 The sensor unit according to claim 1, further comprising a distance measuring sensor that emits an electromagnetic wave toward the waste and measures the time from the time when the electromagnetic wave is emitted to the time when the electromagnetic wave reflected by the waste is received. Management device.
前記複数の測距センサはそれぞれ、前記複数の測距センサから出射される複数の電磁波の少なくとも1つが、前記貯留ピットに貯留された廃棄物の上面の任意の位置に到達可能な位置に設置される
請求項2に記載の管理装置。 The sensor unit has a plurality of distance measuring sensors and has a plurality of distance measuring sensors.
Each of the plurality of distance measuring sensors is installed at a position where at least one of the plurality of electromagnetic waves emitted from the plurality of distance measuring sensors can reach an arbitrary position on the upper surface of the waste stored in the storage pit. The management device according to claim 2.
前記センサ部により計測された対象物の位置が、前記所定位置ではないと判定した場合に、前記所定位置ではない部分をマスキングする処理を実行する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の管理装置。 The level derivation unit
The item according to any one of claims 1 to 3, wherein when it is determined that the position of the object measured by the sensor unit is not the predetermined position, a process of masking the portion other than the predetermined position is executed. Management device.
前記把持部制御部は、前記堆積情報に基づいて、前記把持部の移動経路を生成し、前記移動経路に従って前記把持部を移動させる指示信号を出力する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の管理装置。 A grip portion control unit for controlling the grip portion for moving the waste stored in the storage pit by gripping and releasing is further provided.
The grip portion control unit generates a movement path of the grip portion based on the accumulation information, and outputs an instruction signal for moving the grip portion according to the movement path according to any one of claims 1 to 4. The management device described.
所定位置における廃棄物までの距離を計測可能なセンサ部により計測された、前記センサ部と前記所定位置における廃棄物との距離情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の高さを導出し、
前記所定位置における廃棄物を撮像可能な撮像部により撮像された撮像情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の種類を判定し、
導出された前記所定位置における廃棄物の高さと、判定された前記所定位置における廃棄物の種類とに基づいて、前記貯留ピット内に貯留された廃棄物を3次元座標に関連付けて堆積情報として生成する
管理方法。 It is a management method for managing the waste in a storage pit configured to store the waste.
Based on the distance information between the sensor unit and the waste at the predetermined position measured by the sensor unit capable of measuring the distance to the waste at the predetermined position, the height of the waste at the predetermined position is derived.
Based on the imaging information captured by the imaging unit capable of imaging the waste at the predetermined position, the type of waste at the predetermined position is determined.
Based on the derived height of the waste at the predetermined position and the determined type of waste at the predetermined position, the waste stored in the storage pit is associated with the three-dimensional coordinates and generated as sedimentary information. How to manage.
所定位置における廃棄物までの距離を計測可能なセンサ部により計測された、前記センサ部と前記所定位置における廃棄物との距離情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の高さを導出し、
前記所定位置における廃棄物を撮像可能な撮像部により撮像された撮像情報に基づいて、前記所定位置における廃棄物の種類を判定し、
導出された前記所定位置における廃棄物の高さと、判定された前記所定位置における廃棄物の種類とに基づいて、前記貯留ピット内に貯留された廃棄物を3次元座標に関連付けて堆積情報として生成する
ことを実行させるプログラム。 In the management device that manages the waste in the storage pit configured to store the waste,
Based on the distance information between the sensor unit and the waste at the predetermined position measured by the sensor unit capable of measuring the distance to the waste at the predetermined position, the height of the waste at the predetermined position is derived.
Based on the imaging information captured by the imaging unit capable of imaging the waste at the predetermined position, the type of waste at the predetermined position is determined.
Based on the derived height of the waste at the predetermined position and the determined type of waste at the predetermined position, the waste stored in the storage pit is associated with the three-dimensional coordinates and generated as deposition information. A program that lets you do what you do.
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