JP2022014101A - Crane operation system and crane operation instruction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はクレーンの操作システム及びクレーンの操作指示方法に関する。 The present invention relates to a crane operation system and a crane operation instruction method.
遠隔操作を行うクレーンは、クレーンから離れた場所に運転室を設ける場合が多く、運転室から荷役対象を目視し難いため、荷役対象と吊具を撮像する撮像部と、撮像した映像を表示する表示装置を運転室に設ける必要がある。
遠隔操作でない従来のクレーンも、運転手から遠方にある位置のように、運転手が目視し難い位置の映像を運転手に知得させるため、撮像部と表示部を設ける場合がある。
例えば特許文献1では、クレーンの操作によって移動するフックブロックの移動方向を取得し、撮像部が撮像した画像に基づき、移動方向をフックブロックから臨む画像を生成する構成が記載されている。この構成では、運転手が直接視認不能であり吊荷が移動する方向の障害物等の状態を確認できるとしている。
一方で、このような撮像部の大半はステレオカメラのような両眼視差を再現する構造ではない。そのため、撮像した映像は奥行方向の情報が乏しく、荷役対象と吊具の位置関係や現在の吊具の移動方向のような、荷役状況が分かりにくいという問題がある。
これに対して特許文献2では、フックを移動させる操作部に入力された操作により出力された操作信号からフックの移動方向を算出し、フックの画像と共に移動方向を示す画像を表示する構成が記載されている。
Cranes that are operated remotely often have a driver's cab at a location away from the crane, and it is difficult to see the cargo handling target from the driver's cab. It is necessary to install a display device in the driver's cab.
A conventional crane that is not remotely controlled may also be provided with an image pickup unit and a display unit in order to inform the driver of an image of a position that is difficult for the driver to see, such as a position far from the driver.
For example, Patent Document 1 describes a configuration in which a moving direction of a hook block that moves by operating a crane is acquired, and an image that faces the moving direction from the hook block is generated based on an image captured by the imaging unit. In this configuration, the driver cannot directly see and can confirm the state of obstacles in the direction in which the suspended load moves.
On the other hand, most of such an imaging unit does not have a structure that reproduces binocular parallax like a stereo camera. Therefore, the captured image lacks information in the depth direction, and there is a problem that it is difficult to understand the cargo handling situation such as the positional relationship between the cargo handling target and the hanging tool and the current moving direction of the hanging tool.
On the other hand, Patent Document 2 describes a configuration in which the movement direction of the hook is calculated from the operation signal output by the operation input to the operation unit for moving the hook, and the image showing the movement direction is displayed together with the image of the hook. Has been done.
しかしながら特許文献1、2に記載の技術は操作信号に基づいて、その操作に資する情報を表示する技術である。そのため表示された情報からは、運転手の操作結果がクレーンの動作にどのように反映されたかは知得できるが、目標とする荷役操作を達成するために運転手が行うべき具体的な操作の情報は知得できない問題があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、目標とする荷役操作を達成するために必要な操作の情報を運転手に知得させられるクレーンの操作システム及び操作指示方法の提供を目的とする。
However, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are techniques for displaying information contributing to the operation based on the operation signal. Therefore, from the displayed information, it is possible to know how the operation result of the driver was reflected in the operation of the crane, but the specific operation that the driver should perform in order to achieve the target cargo handling operation. There was a problem that the information could not be obtained.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a crane operation system and an operation instruction method that enable a driver to know information on operations necessary for achieving a target cargo handling operation. do.
上記した課題を解決するために、本発明は、クレーンを運転手が操作する際に用いる操作機器と、前記クレーンの操作に必要な前記操作機器の操作条件を前記運転手に指示する指示部とを備えるクレーンの操作システムであって、前記クレーンの状態を検出する検出部と、前記検出部及び前記指示部に接続され、前記検出部が検出した前記クレーンの状態から、前記操作条件を算出し、算出した前記操作条件を前記指示部に指示させる算出部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises an operating device used when the driver operates the crane, and an instruction unit for instructing the driver of the operating conditions of the operating device necessary for operating the crane. The operation condition of the crane is calculated from the detection unit for detecting the state of the crane, the detection unit, and the state of the crane connected to the detection unit and detected by the detection unit. It is characterized by including a calculation unit that causes the instruction unit to instruct the calculated operation conditions.
また本発明は、クレーンを運転手が操作する際に用いる操作機器と、前記クレーンの操作に必要な前記操作機器の操作条件を前記運転手に指示する指示部とを備えるクレーンの操作を前記運転手に指示するクレーンの操作指示方法であって、前記クレーンの状態を検出する検出工程と、前記検出工程で検出された前記クレーンの状態から、前記操作条件を算出し、算出した前記操作条件を前記指示部に指示させる算出工程と、を実施することを特徴とする。 Further, the present invention operates the crane including an operating device used when the driver operates the crane and an instruction unit for instructing the driver of the operating conditions of the operating device necessary for operating the crane. It is an operation instruction method of a crane instructed by hand, and the operation condition is calculated from the detection step of detecting the state of the crane and the state of the crane detected in the detection step, and the calculated operation condition is obtained. It is characterized by carrying out a calculation step of instructing the instruction unit.
本発明では、検出部が検出したクレーンの状態から、操作条件を算出して指示部に指示させる。そのため、指示部の指示内容から目標とする荷役操作を達成するために必要な操作とそのタイミングを運転手が把握できる。
そのため、目標とする荷役操作を達成するために必要な操作の情報を運転手に知得させられる。
In the present invention, the operating conditions are calculated from the state of the crane detected by the detection unit, and the instruction unit is instructed. Therefore, the driver can grasp the operation necessary for achieving the target cargo handling operation and the timing thereof from the instruction content of the instruction unit.
Therefore, the driver can be informed of the operation information necessary to achieve the target cargo handling operation.
以下、図面に基づき本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
まず図1及び図2を参照して本実施形態に係るクレーンの操作システムの適用対象であるクレーンの概略構成を説明する。ここではクレーンとして岸壁に設けられ、接岸したコンテナ船との間で荷役対象であるコンテナの荷役を行う岸壁クレーンを例示する。
Hereinafter, embodiments suitable for the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, a schematic configuration of a crane to which the crane operation system according to the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, an example is a quay crane which is installed on the quay as a crane and handles cargo of a container to be loaded with a container ship berthed.
図1に示すように、クレーン1は脚部3、桁部9、走行装置7、トロリ11、及びスプレッダ13を備える。脚部3はクレーン1を構成する他の部材を支持する脚状の支持構造体であり、ここでは海側と陸側に1対設けられる。桁部9は脚部3に一方向(X方向、横行方向とも呼ぶ)に延在して跨設された桁状の構造物である。走行装置7は横行方向に直交する方向(Y方向、走行方向とも呼ぶ)にクレーン1を走行させる装置であり、Y方向に沿って岸壁10に配置されたレール5上を走行する図示しない車輪及びその駆動機構を脚部3の下端に備える。トロリ11はスプレッダ13を保持して横行させる台車であり、トロリ11に設けられた図視しないレール上を走行する。スプレッダ13はコンテナ49aを吊り上げる吊具であり、トロリ11にワイヤ8で吊り上げられて上下方向(Z方向)に移動する。
As shown in FIG. 1, the crane 1 includes a leg portion 3, a
図1のクレーン1は遠隔操作方式であり、運転室15がクレーン1から離れた位置に設けられる。そのため、クレーン1は運転室15から運転手が視認し難い位置の情報を把握する装置である撮像部17及び表示部31を備える。
撮像部17は運転室15から運転手が視認し難い位置を撮像するカメラであり、図1ではトロリ11の横行方向陸側端部に設けられ、スプレッダ13を見下ろす向きであるAの向きに撮像する向きが保持される。この撮像する向きAは遠隔操作でない従来のクレーンの運転席から運転手がスプレッダ13を見る向きを再現するものである。表示部31は撮像部17が撮像した映像を表示するモニタであり、運転室15に設けられる。撮像した映像14の例を図2に示す。図2の映像14は、撮像部17が撮像したスプレッダ13の映像及びコンテナ船48に蔵置されたコンテナ49aの映像が含まれる。
以上がクレーン1の概要の説明である。
The crane 1 in FIG. 1 is a remote control system, and the
The
The above is the outline of the crane 1.
次に図2~図5を参照して本実施形態に係るクレーン1の操作システム27の構成を説明する。
図3に示すように操作システム27は、操作機器32、指示部35、検出部30、及び算出部33を備える。
操作機器32はクレーン1を運転手が操作するためのレバーやボタンが配置された装置であり、運転室15に設けられる。操作機器32は走行装置7、トロリ11、及びスプレッダ13等のクレーン1を駆動する装置にPLC等を介して電気的に接続されている。そのため、運転手が操作機器32を操作することでこれらの装置に操作信号が送信され、操作信号に基づき何れかの装置が駆動される。
指示部35はクレーン1の操作に必要な操作機器32の操作条件を運転手に指示する装置であり、運転室15に設けられる。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 3, the
The
The
ここでいうクレーン1の操作に必要な操作機器32の操作条件とは、目標となるクレーン1の荷役を達成するために必要な操作の条件を意味する。
目標となるクレーン1の荷役とは、クレーン1を用いた荷役に必要な個々の装置の操作を意味する。
具体的には、クレーン1における荷役操作では走行装置7、トロリ11、及びスプレッダ13を操作して移動させる必要があるが、これらを移動目標へ移動させる操作が目標となるクレーン1の荷役に必要な操作である。
The operating condition of the
The target cargo handling of the crane 1 means the operation of individual devices required for the cargo handling using the crane 1.
Specifically, in the cargo handling operation of the crane 1, it is necessary to operate the
例えばスプレッダ13がコンテナ船48上に蔵置されたコンテナ49aを掴む場合、トロリ11を横行させてスプレッダ13のX座標をスプレッダ13の着床目標であるコンテナ49aのX座標に合わせてコンテナ49aの直上で停止する操作が必要になる。具体的には図4に示すように、スプレッダ13の平面上の図心であるC4を、コンテナ49aの上面の図心C2の直上に設定された目標位置である座標C3まで移動させて、座標C3上で停止させる操作が必要になる。この場合、コンテナ49aとスプレッダ13のX座標の位置合わせが目標となるクレーン1の荷役であり、トロリ11の横行操作が、その荷役に必要な操作である。
あるいは位置合わせ後にスプレッダ13をコンテナ49aの上面に着床させる場合、スプレッダ13を下降させる操作やスプレッダ13のツイストロック等を用いた緊締操作が、荷役に必要な操作である。
以下の説明では特に断りが無い限り、クレーン1の荷役に必要な操作として、コンテナ49aとスプレッダ13の位置合わせのためのトロリ11の横行操作を例に本実施形態を説明する。
For example, when the
Alternatively, when the
In the following description, unless otherwise specified, the present embodiment will be described by taking as an example a traversing operation of the
具体的な運転手への指示の例を図2に操作条件指示画像16として示す。
操作条件指示画像16は、クレーン1の荷役に必要な操作として、運転手が必要な操作を指示する情報である。
An example of a specific instruction to the driver is shown in FIG. 2 as an operation
The operation
操作条件指示画像16は図2では表示部31に表示される画像であり、図形画像16a及び数値画像16bを有する。
図形画像16aはトロリ11の横行方向を図形で示す画像であり、ここでは矢印で横行方向を示している。図2に示す図形画像16aは、コンテナ49aとスプレッダ13の位置合わせのために、トロリ11をX方向海側に向けて横行する操作を運転手が行う必要があることを示す。数値画像16bはトロリ11の横行速度を数値で示すものである。図2では、コンテナ49aとスプレッダ13の位置合わせのために、トロリ11を10m/sで横行させる操作を運転手が行う必要があることを示す。
The operation
The
図2では操作条件指示画像16を表示部31の映像14に重ねて表示するため表示部31が指示部35を兼ねている。ただし運転手が運転中に操作条件指示画像16を視認できる位置にあれば指示部35は表示部31と別の装置でもよい。
また、運転手が操作条件を理解できる指示が出せるのであれば、指示部35が運転手に指示する情報は図形や文字以外の情報でも良い。例えば操作条件を音声情報で指示してもよい。この場合は音声で操作条件を指示するスピーカ等が指示部35となる。
さらに、図2の操作条件指示画像16は、トロリ11の横行方向と横行速度を、それぞれ図形画像16aと数値画像16bで別の画像として表示しているが、横行方向と横行速度を1つの画像で表示してもよい。例えば操作条件指示画像16を一つの矢印図形としてもよい。この場合、矢印の指す向きが横行方向(厳密には予測した方向)を示し、矢印の長さが横行速度(厳密には予測した速度)となり、例えば矢印が長くなるほど速度が速いことを意味する。この矢印の向きと長さの持つ意味は走行や巻き上げ/巻き下げ操作の場合も同様に予測した方向と速度を意味する。
In FIG. 2, since the operation
Further, as long as the driver can give an instruction to understand the operation condition, the information instructed by the
Further, in the operation
なお、図2ではコンテナ49aとスプレッダ13が映像14として表示されているため、映像14を運転手が見れば、コンテナ49aとスプレッダ13の位置関係やトロリ11の横行方向は、ある程度把握できる。にもかかわらず本実施形態で指示部35を設けてトロリ11の横行速度や横行方向を運転手に指示する理由について簡単に説明する。
図2に示す映像14のようにトロリ11からスプレッダ13をX方向に見下した映像14における上下の位置座標X’は、本来はX方向とZ方向の情報を含む。しかし撮像部17が単眼カメラのように両眼視差を再現しない装置の場合、映像14は奥行方向の情報が乏しいため、スプレッダ13が映像14中で上下に移動していても、X方向及びZ方向にどの程度移動しているのか映像14から分かり難い。さらにトロリ11と共に横行中のスプレッダ13には「振れ」と呼ばれる周期的な位置変動も生じている。そのため、振れも含めたスプレッダ13の移動状況を映像14のみで運転手が把握するのは極めて困難な場合がある。
Since the
The vertical position coordinates X'in the
スプレッダ13の移動状況を映像14のみで把握するのが困難な場合、映像14のみを運転手が参照しても、目標とする荷役操作を行うために必要な操作機器32の操作条件が分かりにくい場合がある。具体的には、図2に示す映像14のみでは、トロリ11を横行させてコンテナ49aのX座標にスプレッダ13のX座標を合わせて停止するために必要なトロリ11の横行速度や横行方向が分かりにくい場合がある。
そこで操作条件を指示部35が運転手に指示し、指示部35から知得した操作条件に基づき操作機器32を運転手が操作すれば、トロリ11とスプレッダ13の移動状況を映像14のみで運転手が把握する場合と比べて、目標となるクレーン1の荷役を正確に行える。以上が本実施形態で指示部35を設ける理由である。
When it is difficult to grasp the movement status of the
Therefore, if the
検出部30はクレーン1の状態を検出する装置である。ここでいうクレーン1の状態とは、目標となるクレーン1の荷役を行う際に、操作する必要がある装置の位置及び変動を意味する。目標となるクレーン1の荷役が、スプレッダ13とコンテナ49aのX座標を合わせる位置合わせ操作の場合、図4に示すスプレッダ13のコンテナ49aの位置に対するX方向の相対距離Lがクレーン1の状態に該当する。
より具体的には相対距離Lは、スプレッダ13のX方向の振れ中心C1の、コンテナ49aの上面の図心C2に対するX方向の位置ズレ量L0からスプレッダ13の振れのX方向成分である振れ量dを減じた値である(L=L0-d)。よって位置ズレ量L0と振れ量dもクレーン1の状態に含まれる。ただし検出部30が相対距離Lを求める必要はない。検出部30が振れ量dと位置ズレ量L0を求め、算出部33が相対距離Lを求めればよい。
The
More specifically, the relative distance L is the amount of deflection of the X-direction deflection center C1 of the
振れ中心の位置ズレ量L0とは、スプレッダ13がX方向における周期振動を生じている場合に、スプレッダ13において振動の振幅のX方向成分が0となる振れ中心C1から、コンテナ49aの上面の図心C2までのX方向距離を意味する。なおC1はトロリ11に対して相対移動しない座標なので、トロリ11のコンテナ49aに対するX方向のズレ量を求めれば、そのズレ量を基に位置ズレ量L0を求められる。
トロリ11の位置は、トロリ11を駆動させるドラム等に設けられたエンコーダ等で求められる。コンテナ49aの位置は、クレーン1に求めた位置センサで求められる。この場合はエンコーダや位置センサが検出部30になる。
The positional deviation amount L0 of the runout center is a view of the upper surface of the
The position of the
スプレッダ13のX方向の振れとは、X方向成分を有するスプレッダ13の周期振動を意味する。図4では、ワイヤ8とトロリ11の結束点をC0、ワイヤ8とスプレッダ13の結束点をC4とした場合に、C0を中心としたスプレッダ13のX-Z平面内での振れをX方向の振れとして例示している。ただし、X方向成分を有するスプレッダ13の周期振動であれば、X-Y平面内での振れであるスキューもX方向の振れである。
振れのX方向成分を検出する検出部30としては、スプレッダ13の上面にビーコン等の発信機を設け、トロリ11にビーコンの位置を検出するカメラを設けた構成を例示できる。
なおスプレッダ13の振れは周期振動であるため、振れと時間の関係を示す波形を求めれば、振れのX方向成分は必ずしも逐次検出しなくてもよい場合がある。例えば振れ角が微小である場合は周期振動を単振動と仮定でき、この場合は波形を正弦波で表せるため、振れ量の最大値と振れの周期を求めれば波形を求められる。
振れの周期を求める方法としては、振れを単振動と仮定してスプレッダ13とワイヤ8の間に張設されたワイヤ8の長さlwから周期を求める方法がある。これは単振動の周期はワイヤ8の長さlwのみを変数とする関数で表せるためである。ワイヤ8の長さlwは、ワイヤ8を繰り出す図示しないドラム等に設けたエンコーダ等で求めることができる。この場合はエンコーダが検出部30になる。なお、ワイヤ8はスプレッダ13や掴んだコンテナ49aの重さで伸びる場合がある。そのため、ワイヤ8のスプレッダ13やトロリ11との結束部にあるシーブ等にロードセルを設けてワイヤ8の張力を検出し、検出した張力とワイヤ8の弾性率からワイヤ8の伸びを求めて、エンコーダで求めたワイヤ8の長さに加算してもよい。この構成では、エンコーダのみを用いる場合と比べてワイヤ8の長さをより正確に求められる。この場合はロードセルも検出部30となる。
The X-direction runout of the
As the
Since the runout of the
As a method of obtaining the runout period, there is a method of finding the runout from the length lw of the
図4では振れの検出と計算の説明を簡略化するためにワイヤ8のスプレッダ13との結束点C4をスプレッダ13の平面上の図心位置1箇所としている。また、ワイヤ8のトロリ11との結束点C0も振れ中心C1の直上の1箇所としている。ただし実際のワイヤ8は図2に示すようにスプレッダ13に複数本が平面視で図心を中心として均等配置されるため、結束点C4は図心位置の1箇所ではない。結束点C0も振れ中心C1の直上1箇所ではない。一方で、各結束点に加えられる張力の合力の作用点は図心になり、図4のワイヤ8を合力の作用線が通る。そのため、結束点C4が図心位置の1箇所に配置され、結束点C0が振れ中心C1の直上1箇所に位置すると仮定して振れ量dを求めてもよい。また振動の振幅が大きい等の理由で振れを単振動とみなせない場合は運動方程式の厳密解を求めてもよい。
In FIG. 4, in order to simplify the explanation of runout detection and calculation, the binding point C4 of the
このように検出部30を設けることで、目標となるクレーン1の荷役を行う際に、操作する必要がある装置の位置及び変動を検出でき、目標となるクレーン1の荷役に対して、現在の装置の状態が目標からどの程度逸脱しているのかを把握できる。これにより、目標を達成するために必要な操作条件を求める際の基となる情報として検出したクレーン1の状態を利用できる。
By providing the
算出部33は、検出部30が検出したクレーン1の状態から、操作条件を算出して、その操作条件を指示部35に指示させる指令を送信する装置である。算出部33は、検出部30及び指示部35に有線又は無線で電気的に接続される。
ここでいう操作条件とは、目標となるクレーン1の荷役を完了させるために予測される操作機器32の操作と、その操作を行うタイミングを含む条件である。
目標となるクレーン1の荷役がスプレッダ13とコンテナ49aの位置合わせの場合、予測される操作機器32の操作は、目標位置でスプレッダ13を停止させるために必要なスプレッダ13の移動方向、移動速度を実現する操作機器32の操作である。その方向と速度にするための操作機器32の操作を行うタイミングが、操作を行うタイミングである。具体的な移動方向、移動速度は図4に示す相対距離Lを最短時間で0にし、かつその状態を維持するためのトロリ11の移動速度と移動する向きである。なお、操作機器32の操作を示す具体的な情報としては、この速度や向きを実現するために操作すべき操作機器32のレバーやボタン、あるいは、その操作量を具体的に指定する情報でもよい。ただし、図2のように単にトロリ11の移動速度と移動する向きを求めて、これを必要な操作機器32の操作としてもよい。これは、トロリ11の移動速度と移動する向きを運転手が知得できれば、その速度と向きを実現するために必要な操作機器32の操作量は運転手でも判断できるためである。
The
The operating condition referred to here is a condition including the operation of the operating
When the cargo handling of the target crane 1 is the alignment of the
また、ここでいう操作条件とは、操作機器32が操作されたと仮定した時点での操作条件である。
操作されたと仮定した時点とは、操作条件を算出する基準時刻であり、目標となるクレーン1の荷役中における任意の時刻である。
操作されたと仮定した時点は予め定められた時点でもよい。例えば目標となるクレーン1の荷役がスプレッダ13とコンテナ49aのX座標を合わせる位置合わせ操作である場合、振れ量dが所定の値になった時点で運転手に所定の横行操作をさせると位置合わせの精度が高くなる場合がある。この場合は振れ量dが所定量、例えば0になった時点で運転手にトロリ11の横行操作を指示したいので、振れ量dが所定量になった時点を、操作されたと仮定した時点とする。
あるいは、位置決めの操作中は常に指示部35に指示をさせ続けたい場合、例えば図2の操作条件指示画像16を表示部31にリアルタイムで表示させ続けたい場合は、操作されたと仮定した時点は、位置決め操作の開始から終了までの全期間である。
さらに、運転手が何らかの操作を行った時点を、操作されたと仮定した時点としてもよい。例えば運転手が操作機器32の所定のボタンを押したタイミングを操作されたと仮定した時点としてもよい。
Further, the operating condition referred to here is an operating condition at the time when it is assumed that the operating
The time point assumed to be operated is a reference time for calculating the operating condition, and is an arbitrary time during cargo handling of the target crane 1.
The time point assumed to have been operated may be a predetermined time point. For example, when the cargo handling of the target crane 1 is an alignment operation for aligning the X coordinates of the
Alternatively, if the
Further, the time point at which the driver performs some operation may be a time point assuming that the operation has been performed. For example, it may be assumed that the timing at which the driver presses a predetermined button of the operating
ただし、運転手が何らかの操作を行った時点を、操作されたと仮定した時点とするということは、操作機器32のスプレッダ13等への操作内容を算出部33が取得して、取得した操作内容を基に操作条件を算出するという意味ではない。算出部33は、予測される操作条件を求める際の基準時刻として、運転手が操作を行った時点に対応する時刻を参照するだけであり、操作機器32の具体的な操作内容を取得する必要はない。
However, the fact that the time when the driver performs some operation is assumed to be the time when the operation is performed means that the
算出部33は、算出した操作条件に基づく操作を運転手が行うべき時点で、算出した操作条件、具体的には予測される操作とその操作を行うタイミングを指示部35に指示する。ここでいう操作を行うタイミングとは、操作されたと仮定した時点のことである。これは、算出した操作条件は、操作されたと仮定したタイミングで運転手が操作すべき条件だからである。
The
操作条件を指示部35に指示させる具体的な手段としては、算出した操作条件に基づく操作を運転手が行うべき時点で指示部35に操作条件を送信する手段が挙げられる。あるいは、操作を示す情報に、操作を行うべき時刻を含めた情報を操作条件として、その時刻の前に指示部35に送信し、操作を行うべき時刻に指示部35が操作を示す情報に基づく指示を行う手段も挙げられる。
As a specific means for instructing the
操作条件に基づく操作を運転手が行うタイミングを知得させる方法は、運転手にタイミングを間接的に知得させる方法でも、直接的に知得させる方法でも良い。間接的に知得させる方法としては、操作条件に基づく操作を運転手が行うタイミングで操作条件指示画像16を表示する方法がある。この方法では、操作条件指示画像16が表示されたタイミングが、運転手が操作を行うべきタイミングとなる。
直接的に知得させる方法としては、運転手が操作を行うべきタイミングの前に、操作すべき時刻を操作予告として操作条件指示画像16の一部に含めて表示させる方法がある。この場合は算出した操作条件に基づく操作を運転手が行うべき時点よりも前の任意の時刻に、算出部33は操作条件指示画像16を指示部35に表示させる指令を送信する。
The method of making the driver know the timing of performing the operation based on the operating condition may be a method of indirectly making the driver know the timing or a method of making the driver know the timing directly. As a method of indirectly knowing, there is a method of displaying the operation
As a method for directly informing the driver, there is a method in which the time to be operated is included in a part of the operation
算出部33は予測される操作条件を算出する基準時刻として、操作されたと仮定した時点に、検出部30と操作機器32の少なくとも一方に起因する遅延時間を加えた時刻における操作条件を予測される操作条件として算出するのが好ましい。理由は以下の通りである。
As a reference time for calculating the predicted operating condition, the
まず検出部30に起因する遅延時間について説明する。検出部30がクレーン1の状態検出を開始してから、実際に状態が検出されるまでには一定の時間を要する。これは検出の際に検出部30の検出素子の応答速度や信号の伝送速度に起因する遅延が生じるためである。このような遅延時間を以下の説明では検出系遅延時間Δt1と称す。例えばスプレッダ13の振れと時刻の関係を示す実際の波形が図5(a)で示される場合、検出部30が該波形を検出して得た計測波形は、振れと時刻の関係が、図5(b)に示すように、検出系遅延時間Δt1だけ実際の波形から遅れた波形となる。
First, the delay time caused by the
この状態で、例えば時刻t2が操作されたと仮定した時点である場合、本来は図5(a)の時刻t2における振れ量d0を基に予測される操作条件を算出部33が算出する必要がある。しかしながら、算出部33に入力された計測波形が検出系遅延時間Δt1だけ遅れている場合、図5(b)に示すように時刻t2における計測波形の振れ量はd0´となり、図6に示すようにd0と異なる値となる。これは、図5(b)に示す計測波形での時刻t2における振れ量d0´は、図5(a)に示す実際の波形では、時刻t2から検出系遅延時間Δt1だけ遅れた時刻t2’における振れ量になるためである。振れ量が異なると相対距離Lも異なる。そのため、振れ量d0´を基に時刻t2において予測される操作条件を算出部33が算出すると、スプレッダ13とコンテナ49aのX座標が合わない位置でスプレッダ13が停止する操作条件が算出される可能性がある。そこで、時刻t2に運転手が操作を行うと仮定した場合、算出部33は時刻t2に検出系遅延時間Δt1を加えた時刻t3における図5(b)での振れ量d0を基に予測される操作条件を算出する。これにより、検出系遅延時間Δt1が生じる場合でも、予測される操作条件を、検出部30が検出して算出部33に入力された振れと時刻の関係に基づき算出できる。
検出系遅延時間Δt1は一般的に検出部30に固有であるため、実測するか、あるいは検出部30のカタログスペックを基に決定すればよい。
In this state, for example, when it is assumed that the time t2 is operated, the
Since the detection system delay time Δt1 is generally unique to the
次に操作機器32に起因する遅延時間について説明する。指示部35の指示に基づき運転手が操作機器32を操作する場合、視覚又は聴覚で指示部35の指示を運転手が知得してから、操作機器32を操作するまでには反応時間と呼ばれる遅延が生じる。操作機器32を運転手が操作した場合、操作機器32が操作信号を生成して操作対象となる装置に送信し、操作信号を受信した装置が動作を開始する。この間は信号の伝送速度等に起因する遅延が生じる。
このように操作機器32に起因する遅延時間は、指示部35の指示を受けてから運転手が操作機器32の操作を開始するまでに要する時間と、操作機器32が操作されてからクレーン1がその操作に基づき動作を開始するまでに要する時間の和で表される。この遅延時間を操作系遅延時間Δt2と称す。
Next, the delay time caused by the operating
As described above, the delay time caused by the
例えば検出系遅延時間Δt1が無いと仮定すると、時刻t2を操作されたと仮定した時点にした場合、本来は図5(a)の時刻t2における振れ量d0を基に予測される操作条件を算出部33が算出して指示部35に送信する必要がある。しかしながら、予測される操作条件を指示部35から知得した運転手が、時刻t2に操作を開始したとしても、実際にその操作に基づきクレーン1が移動を開始するのは時刻t2に操作系遅延時間Δt2を加えた時刻t5である。図5(a)において時刻t5における振れ量はd1であり、振れ量d0とは異なる。そのため、時刻t2における振れ量d0を基に予測される操作を算出部33が算出すると、実際にその操作に基づきクレーン1が移動を開始した時点(時刻t5)の振れ量d1と異なる振れ量d0に基づき操作条件が算出される。そのため、スプレッダ13とコンテナ49aのX座標が合わない位置でスプレッダ13が停止する操作条件が算出される可能性がある。
For example, assuming that there is no detection system delay time Δt1, when the time t2 is assumed to be operated, the operation condition originally predicted based on the fluctuation amount d0 at the time t2 in FIG. 5A is calculated by the calculation unit. 33 needs to be calculated and transmitted to the
そこで、時刻t2に運転手が操作を行ったと仮定した場合、算出部33は時刻t2に操作系遅延時間Δt2を加えた時刻t5における図5(b)での振れ量d1を基に予測される操作条件を算出する。これにより、操作系遅延時間Δt2が生じる場合でも、実際にクレーン1が移動を開始した時点(時刻t5)で予測される操作条件を算出できる。
操作系遅延時間Δt2のうち、操作機器32に起因する遅延時間は一般的に操作機器32に固有であるため、実測するか、あるいは操作機器32のカタログスペックを基に決定すればよい。操作系遅延時間Δt2のうち、運転手の反応時間に起因する遅延時間は、指示部35の指示内容や運転手の熟練度によって異なるが、例えば0.2秒~1.0秒程度である。反応時間に起因する遅延時間は実測で求めればよい。また反応時間に起因する遅延時間が運転手の熟練度によって異なる場合、遅延時間を設定変更可能としてもよい。
Therefore, assuming that the driver performs the operation at the time t2, the
Of the operation system delay time Δt2, the delay time caused by the
図5(b)に示すように、算出部33は、運転手が操作を行ったと仮定した時点t2に、検出系遅延時間Δt1及び操作系遅延時間Δt2を加えた時刻t4における操作条件を予測される操作条件として算出するのが、より好ましい。t2に検出系遅延時間Δt1と操作系遅延時間Δt2の一方のみをt2に加えた時刻における操作条件を算出する場合と比べて、目標となるクレーン1の荷役を、より正確に行える操作条件を算出できるためである。
As shown in FIG. 5B, the
なお、操作されたと仮定した時点に、検出系遅延時間Δt1又は操作系遅延時間Δt2の少なくとも一方を加えた時刻を基に操作条件を算出した場合でも、算出した操作条件に基づく操作を運転手が行うべきタイミングは、操作されたと仮定した時点である。
例えば図5で操作されたと仮定した時点を時刻t2とした場合、検出系遅延時間Δt1及び操作系遅延時間Δt2を加えた時刻t4を基に操作条件を算出した場合でも、算出した操作条件に基づく操作を運転手が行うべきタイミングは時刻t2である。これは、検出系遅延時間Δt1及び操作系遅延時間Δt2を加えた時刻t4は操作条件を算出する基準時刻であって、算出した操作を運転手が行うべきタイミングではないためである。
以上が本実施形態に係るクレーン1の操作システム27の構成の説明である。
Even if the operation condition is calculated based on the time obtained by adding at least one of the detection system delay time Δt1 and the operation system delay time Δt2 at the time when the operation is assumed, the driver can perform the operation based on the calculated operation condition. The timing to be done is the time when it is assumed that it has been manipulated.
For example, assuming that the time point assumed to be operated in FIG. 5 is time t2, even if the operation condition is calculated based on the time t4 including the detection system delay time Δt1 and the operation system delay time Δt2, it is based on the calculated operation condition. The timing at which the driver should perform the operation is time t2. This is because the time t4, which is the sum of the detection system delay time Δt1 and the operation system delay time Δt2, is the reference time for calculating the operation conditions, and is not the timing at which the driver should perform the calculated operation.
The above is the description of the configuration of the
次に本実施形態に係るクレーン1の操作システム27を用いたクレーン1の操作指示方法の手順について、図7を参照して説明する。
まず前提として所定の荷役操作が開始されているとする。例えばコンテナ49aのX座標にスプレッダ13のX座標を位置合わせする荷役操作が開始されているとする(図7のS0)。
Next, the procedure of the operation instruction method of the crane 1 using the
First, it is assumed that a predetermined cargo handling operation has been started. For example, it is assumed that a cargo handling operation for aligning the X coordinate of the
この場合、検出部30は該当する荷役操作の条件を算出部33が算出するのに必要なクレーン1の状態として、振れ量d及び位置ズレ量L0を検出して算出部33に送信する(図7のS1、検出工程)。
検出部30に検出の開始及び検出する具体的な状態を指示する主体は、所定の荷役操作が行われていることを知得できる手段であり、例えば算出部33である。例えば所定の荷役が、スプレッダ13とコンテナ49aのX座標を合わせる位置合わせ操作である場合、トロリ11の横行操作の開始時点を所定の荷役操作が開始された時点として、算出部33が検出部30に検出開始の指示を出せばよい。スプレッダ13の高さがセーフティハイト等の所定の高さ以下になった時点、又はスプレッダ13が所定のX方向の距離までコンテナ49aに接近した時点を位置合わせ操作が開始された時点としてもよい。
In this case, the
The main body instructing the
クレーン1の状態を受信した算出部33は、S1で検出されたクレーン1の状態から、目標となるクレーン1の荷役を行うために予測される操作条件を算出する。さらに、算出した操作条件を指示部35に指示させる指令を送信する(図7のS2、算出工程)。具体的には、算出した操作条件に基づく操作を運転手が行うべき時点で指示部35に操作条件を送信するか、操作を示す情報に、操作を行うべきタイミングを示す時刻を含めた情報を操作条件として、その時刻の前に指示部35に送信する。
操作条件を知得した指示部35は、知得した操作条件に含まれる操作を文字、図形、音声等の情報に変換して、操作を行うべきタイミングと共に運転手に指示することで、操作条件を運転手に知得させる。操作条件を知得した運転手は操作を行うべきタイミングで、指示に従って操作機器32を操作する。
The
The
次に、算出部33は所定の荷役操作が終了したか否かを判断する(図7のS3)。例えば所定の荷役が、スプレッダ13とコンテナ49aのX座標を合わせる位置合わせ操作である場合、相対距離Lが0の状態が一定時間以上になれば、位置合わせ操作が終了した時点と判断できる。あるいはスプレッダ13とコンテナ49aに着床が完了した時点を、着床センサやツイストロックの動作から計測して、位置合わせ操作が終了したと判断してもよい。所定の荷役操作が終了したと判断した場合、算出部33は操作条件の算出を終了し、別の荷役操作が開始するまで待機する。この際に算出部33は、必要に応じて検出部30に対して検出を終了する指示を出す。所定の荷役操作が終了していないと判断した場合は、算出部33は次にクレーン1の状態を受信するまで待機してS1に戻る。この際は、検出部30に対して検出の続行を算出部33が指示してもよいし、検出を終了する指示が出るまで所定のサンプリング周期で検出部30が検出を続ける構成にしてもよい。
以上が本実施形態に係るクレーン1の操作システム27を用いたクレーン1の操作指示方法の手順の説明である。
Next, the
The above is the description of the procedure of the operation instruction method of the crane 1 using the
このように本実施形態によればクレーン1の操作システム27は、検出部30が検出したクレーン1の状態から、操作条件を算出部33が算出し、指示部35に指示させる。
そのため、指示部35の指示内容から目標とする荷役操作を達成するために必要な操作を運転手が把握できる。
よって、目標とする荷役操作を達成するために必要な操作の情報を運転手に知得させられる。
As described above, according to the present embodiment, in the
Therefore, the driver can grasp the operation necessary for achieving the target cargo handling operation from the instruction content of the
Therefore, the driver can be informed of the operation information necessary to achieve the target cargo handling operation.
なお、上記した実施形態は本発明を岸壁クレーンに適用した場合を例に説明したものであるが、本発明は橋型クレーン、アンローダ、ジブクレーン等の、岸壁クレーン以外のクレーンにも適用できる。
また上記した実施形態ではコンテナ49aとスプレッダ13の位置合わせのためのトロリ11の横行操作の指示を本発明の適用例として説明したが、クレーン1を用いた荷役に必要な操作であれば、本発明はトロリ11の横行操作以外の操作にも適用できる。例えばスプレッダ13の着床操作の指示に本発明を適用してもよい。
Although the above embodiment has been described by taking the case where the present invention is applied to a quay crane as an example, the present invention can also be applied to cranes other than quay cranes such as bridge cranes, unloaders, and jib cranes.
Further, in the above-described embodiment, the instruction for traversing the
1 クレーン
3 脚部
5 レール
7 走行装置
8 ワイヤ
9 桁部
10 岸壁
11 トロリ
13 スプレッダ
14 映像
15 運転室
16 操作条件指示画像
16a 図形画像
16b 数値画像
17 撮像部
27 操作システム
30 検出部
31 表示部
32 操作機器
33 算出部
35 指示部
48 コンテナ船
49a コンテナ
1 Crane 3
Claims (4)
前記クレーンの状態を検出する検出部と、
前記検出部及び前記指示部に接続され、前記検出部が検出した前記クレーンの状態から、前記操作条件を算出し、算出した前記操作条件を前記指示部に指示させる算出部と、
を備えることを特徴とするクレーンの操作システム。 A crane operation system including an operating device used when a driver operates a crane and an instruction unit for instructing the driver of operating conditions of the operating device necessary for operating the crane.
A detector that detects the state of the crane and
A calculation unit connected to the detection unit and the instruction unit, calculating the operation condition from the state of the crane detected by the detection unit, and causing the instruction unit to instruct the calculated operation condition.
A crane operating system characterized by being equipped with.
予測される前記操作条件は、前記操作機器が操作されたと仮定した時点での前記位置ズレ量及び前記振れに基づいて、前記目標位置で前記吊具を停止させるために予測される前記吊具の移動方向及び移動速度である請求項1に記載のクレーンの操作システム。 The detection unit is a device that detects, as the state of the crane, the amount of positional deviation of the hanger with respect to the target position at which the hanger of the crane is moved, and the runout of the hanger.
The predicted operating condition is that of the hanging tool predicted to stop the hanging tool at the target position based on the position deviation amount and the runout at the time when the operating device is assumed to be operated. The crane operation system according to claim 1, which is a moving direction and a moving speed.
前記検出部が前記クレーンの状態の検出を開始してから、実際に状態が検出されるまでに要する時間である検出系遅延時間と、
前記指示部の指示を受けてから前記運転手が前記操作機器の操作を開始するまでに要する時間と前記操作機器が操作されてから前記クレーンがその操作に基づき動作を開始するまでに要する時間の和である操作系遅延時間と、
を前記操作機器が操作されたと仮定した時点に加えた時刻における条件である請求項1又は2に記載のクレーンの操作システム。 The operating conditions are
The detection system delay time, which is the time required from when the detection unit starts detecting the state of the crane to when the state is actually detected,
The time required for the driver to start the operation of the operating device after receiving the instruction from the instruction unit and the time required for the crane to start the operation based on the operation after the operating device is operated. The operation system delay time, which is the sum, and
The crane operation system according to claim 1 or 2, which is a condition at a time added to the time point when the operation device is assumed to be operated.
前記クレーンの状態を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された前記クレーンの状態から、前記操作条件を算出し、算出した前記操作条件を前記指示部に指示させる算出工程と、
を実施することを特徴とするクレーンの操作指示方法。 A crane that instructs the driver to operate a crane having an operating device used when the driver operates the crane and an instruction unit that instructs the driver on the operating conditions of the operating device necessary for operating the crane. It is an operation instruction method of
The detection process for detecting the state of the crane and
A calculation step of calculating the operation condition from the state of the crane detected in the detection step and causing the instruction unit to instruct the calculated operation condition.
A method of instructing the operation of a crane, which is characterized by carrying out.
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