以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。説明および図面において同一または同等の構成要素、部材、処理には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description and drawings, the same or equivalent components, members, and processes are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted as appropriate. The scales and shapes of the illustrated parts are set for convenience in order to facilitate explanation, and should not be construed as limiting unless otherwise specified. The embodiments are illustrative and do not limit the scope of the invention in any way. Not all features or combinations thereof described in the embodiments are essential to the invention.
図１は、本発明の実施形態に係る荷下ろし装置としての荷揚げ装置１の全体的な構成を示す。荷揚げ装置１は船２００に積まれた貨物または船荷としてのばら荷Ｍを陸に荷揚げする連続アンローダまたは船舶用連続アンローダである。以下、荷揚げ装置１をＣＳＵ１とも表記する。ＣＳＵ１は港湾等の埠頭１０２の岸壁１０１に接岸された船２００の貨物室としての船庫２０１内に格納されたばら荷Ｍを連続的に陸上へ搬出する。ばら荷Ｍとしては、石炭、コークス、鉱石等が例示される。ＣＳＵ１は、その本体部に設けられる主操作室１６内の操作者によって操作される。ＣＳＵ１を操作する操作室は、ＣＳＵ１の他の場所に設けてもよいし、ＣＳＵ１外の陸地上の任意の場所に設けてもよい。
FIG. 1 shows the overall configuration of a loading device 1 as a loading device according to an embodiment of the present invention. The unloading device 1 is a continuous unloader or a continuous unloader for ships that unloads bulk cargo M as cargo or cargo loaded on a ship 200 onto land. Hereinafter, the unloading device 1 is also written as CSU1. The CSU 1 continuously carries bulk cargo M stored in a shipyard 201 as a cargo room of a ship 200 berthed at a quay 101 of a wharf 102 such as a port to land. Examples of the bulk material M include coal, coke, ore, and the like. The CSU 1 is operated by an operator in a main operating room 16 provided in its main body. An operation room for operating the CSU1 may be provided at another location of the CSU1, or may be provided at an arbitrary location on land outside the CSU1.
船２００が接岸する埠頭１０２は、ばら荷Ｍが荷揚げされる陸地を構成し、鉄筋コンクリート等の高強度の材料で構成される。図２の斜視図にも示されるように、埠頭１０２には、岸壁１０１に接岸して停泊中の船２００の長手方向（図１の紙面に垂直な方向）に沿った線路としての一対の平行なレール３が設けられる。レール３はＣＳＵ１の移動部としての走行部２が移動可能または走行可能な軌道を構成する。このレール３によってＣＳＵ１は停泊中の船２００に対して移動可能である。図２に示されるようにレール３の設置方向は停泊中の船２００または岸壁１０１の長手方向と一致させるのが好ましいが、その他の任意の方向としてもよい。また、レール３は曲線部や屈曲部を含んでもよい。船２００からの荷揚げの際は、ＣＳＵ１がレール３上を移動して荷揚げ対象の船庫２０１の開口部２１に接近した位置で停止する。その後、後述する旋回フレーム５（旋回部）および荷揚げ部９（搬出部）を駆動して、船庫２０１からばら荷Ｍを荷揚げする。
A wharf 102 where the ship 200 berths constitutes land where the bulk cargo M is unloaded, and is made of a high-strength material such as reinforced concrete. As shown in the perspective view of FIG. 2, the wharf 102 has a pair of parallel railroad tracks along the longitudinal direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 1) of a ship 200 berthed at the quay wall 101 . rails 3 are provided. The rail 3 constitutes a track on which the traveling part 2 as the moving part of the CSU 1 can move or run. This rail 3 allows the CSU 1 to move relative to the ship 200 at anchor. As shown in FIG. 2, the installation direction of the rails 3 is preferably aligned with the longitudinal direction of the anchored ship 200 or the quay wall 101, but it may be installed in any other direction. Also, the rail 3 may include a curved portion or a bent portion. When unloading from the ship 200, the CSU 1 moves on the rail 3 and stops at a position close to the opening 21 of the cargo hold 201 to be unloaded. Thereafter, the revolving frame 5 (revolving section) and the unloading section 9 (unloading section), which will be described later, are driven to unload the bulk cargo M from the shipyard 201 .
埠頭１０２には、荷揚げされたばら荷Ｍを一定方向に運搬するコンベアとしてのベルトコンベア４５が一対のレール３の間に設けられる。図２に示されるようにベルトコンベア４５の設置方向すなわち運搬方向はレール３の設置方向と一致させるのが好ましいが、その他の任意の方向としてもよい。また、ベルトコンベア４５は曲線部や屈曲部を含んでもよい。ベルトコンベア４５は、ＣＳＵ１から荷揚げされたばら荷Ｍを受け取る場所では一対のレール３の間に設けられる必要があるが、それ以外の場所では一対のレール３の外側に設けられてもよい。
The wharf 102 is provided between the pair of rails 3 with a belt conveyor 45 as a conveyor for transporting unloaded bulk cargo M in a fixed direction. As shown in FIG. 2, the installation direction of the belt conveyor 45, that is, the conveying direction, is preferably the same as the installation direction of the rails 3, but may be any other direction. Also, the belt conveyor 45 may include curved portions and bent portions. The belt conveyor 45 needs to be provided between the pair of rails 3 at the location where the bulk material M unloaded from the CSU 1 is received, but may be provided outside the pair of rails 3 at other locations.
ＣＳＵ１は、船２００に対して移動可能な移動部としての走行部２と、走行部２に対して旋回可能な旋回部を構成する旋回フレーム５と、旋回フレーム５の先端側に設けられ、ばら荷Ｍを搬出する搬出部としての荷揚げ部９を備える。旋回フレーム５は走行部２上に鉛直方向（図１の上下方向）の旋回軸の周りに旋回可能に支持される。旋回フレーム５には旋回軸に交差する横方向に延びるブーム７が設けられ、その先端部に荷揚げ部９の主要部を構成するバケットエレベータが支持される。
The CSU 1 includes a traveling section 2 as a moving section that can move with respect to the ship 200, a revolving frame 5 that constitutes a revolving section that can revolve with respect to the traveling section 2, and a tip end of the revolving frame 5. A loading unit 9 is provided as an unloading unit for unloading the load M. The revolving frame 5 is supported on the traveling portion 2 so as to be revolvable about a vertical revolving shaft (vertical direction in FIG. 1). The revolving frame 5 is provided with a laterally extending boom 7 that intersects with the revolving axis, and a bucket elevator that constitutes the main part of the cargo lifting section 9 is supported at the tip of the boom.
荷揚げ部９は、旋回フレーム５、ブーム７、平行リンク８との間で構成される平行リンク機構によって、ブーム７の起伏角度（図１の紙面に垂直な起伏軸の周りの回転角度）によらず鉛直姿勢を保つ。また、旋回フレーム５におけるブーム７の先端部とは反対側の後端部にはカウンタウエイト１３が設けられる。カウンタウエイト１３はバランシングレバー１２を介してブーム７の先端部と接続される。このカウンタウエイト１３の作用によって荷揚げ部９は実質的に無負荷の状態となり、安定した荷重バランスが実現される。なお、旋回フレーム５、ブーム７、バランシングレバー１２、カウンタウエイト１３等、旋回部を構成する主要な構成を以下では本体部と総称することがある。
The loading section 9 is moved by a parallel link mechanism composed of a revolving frame 5, a boom 7, and a parallel link 8, depending on the hoisting angle of the boom 7 (rotational angle around the hoisting axis perpendicular to the paper surface of FIG. 1). Maintain a vertical posture. A counterweight 13 is provided at the rear end of the revolving frame 5 opposite to the tip of the boom 7 . The counterweight 13 is connected to the tip of the boom 7 via the balancing lever 12 . Due to the action of the counterweight 13, the loading section 9 is in a substantially unloaded state, and a stable load balance is realized. In the following description, main components such as the revolving frame 5, the boom 7, the balancing lever 12, the counterweight 13, and the like, which constitute the revolving section, may be collectively referred to as the main body.
ブーム７の起伏角度を調整するためにシリンダ１５が設けられる。シリンダ１５が基準長の時は起伏角度が０°、すなわちブーム７は地面に平行または水平（図１の左右方向）である。シリンダ１５を基準長より伸ばすとブーム７の先端部が上昇し、正の起伏角度が生じる。シリンダ１５を基準長より縮めるとブーム７の先端部が下降し、負の起伏角度が生じる。ブーム７の先端部に支持された荷揚げ部９は、ブーム７の起伏角度が大きくなると鉛直姿勢を保ったまま上昇し、ブーム７の起伏角度が小さくなると鉛直姿勢を保ったまま下降する。
A cylinder 15 is provided to adjust the hoisting angle of the boom 7 . When the cylinder 15 has the reference length, the hoisting angle is 0°, that is, the boom 7 is parallel or horizontal to the ground (horizontal direction in FIG. 1). When the cylinder 15 is extended beyond the reference length, the tip of the boom 7 rises and a positive hoisting angle is generated. When the cylinder 15 is shortened from the reference length, the tip of the boom 7 descends and a negative hoisting angle is generated. A lifting part 9 supported at the tip of the boom 7 rises while maintaining the vertical posture when the hoisting angle of the boom 7 increases, and descends while maintaining the vertical posture when the hoisting angle of the boom 7 becomes small.
ＣＳＵ１を操作する主操作室１６は本体部に設けられる。具体的には、旋回フレーム５の荷揚げ部９側に主操作室１６が設けられる。主操作室１６内の操作者は荷揚げ部９を視認しながら安全にＣＳＵ１を操作できる。主操作室１６の操作に応じて、走行部２の位置、旋回フレーム５の旋回角度、ブーム７の起伏角度等のＣＳＵ１の位置や姿勢に関するパラメータが制御される。また、荷揚げ部９によるばら荷Ｍの搬出動作も主操作室１６によって操作可能である。
A main operation room 16 for operating the CSU 1 is provided in the main body. Specifically, a main operating room 16 is provided on the loading section 9 side of the revolving frame 5 . An operator in the main operation room 16 can safely operate the CSU 1 while viewing the unloading section 9 . Parameters relating to the position and attitude of the CSU 1, such as the position of the traveling unit 2, the turning angle of the turning frame 5, and the hoisting angle of the boom 7, are controlled according to the operation of the main control room 16. FIG. In addition, the unloading operation of the bulk cargo M by the unloading section 9 can also be operated from the main operating room 16 .
荷揚げ部９は、ばら荷Ｍを掻き取る掻き取り部１１と、掻き取られたばら荷Ｍを上方に運搬するエレベータ部としてのバケットエレベータを備える。掻き取り部１１は荷揚げ部９の下部に設けられ、その外周に沿って移動可能に設けられた多数のバケット２７（図３参照）によって船庫２０１内のばら荷Ｍを連続的に掘削して掻き取る。掻き取られたばら荷Ｍは、バケットエレベータによってバケット２７と共に上方に運搬される。
The unloading section 9 includes a scraping section 11 that scrapes the bulk M and a bucket elevator as an elevator section that conveys the scraped bulk M upward. The scraping unit 11 is provided in the lower part of the unloading unit 9, and continuously excavates the bulk cargo M in the shipyard 201 by a large number of buckets 27 (see FIG. 3) movably provided along the outer periphery thereof. scrape off The scraped bulk material M is carried upward together with the bucket 27 by the bucket elevator.
図３は、荷揚げ部９の詳細な構成を示す。バケットエレベータは、鉛直方向に延伸する筒状のエレベータ本体１４と、エレベータ本体１４に対して周回運動するチェーンバケット２９を備える。チェーンバケット２９は、それぞれが無端チェーンで構成される一対のローラチェーン２５と、当該一対のローラチェーン２５によって両側が支持される複数のバケット２７を備える。具体的には、一対のローラチェーン２５は図３（Ｂ）の紙面に垂直な方向に並設され、各バケット２７は一対のローラチェーン２５の間に吊り下げられるように取り付けられる。
FIG. 3 shows a detailed configuration of the unloading section 9. As shown in FIG. The bucket elevator includes a vertically extending cylindrical elevator body 14 and a chain bucket 29 that revolves around the elevator body 14 . The chain bucket 29 includes a pair of roller chains 25 each formed of an endless chain and a plurality of buckets 27 supported on both sides by the pair of roller chains 25 . Specifically, the pair of roller chains 25 are arranged side by side in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
バケットエレベータは、架け渡されたローラチェーン２５をガイドする駆動ローラ３１ａと、従動ローラ３１ｂ、３１ｃと、転向ローラ３３を備える。駆動ローラ３１ａは、バケットエレベータの最上部９ａに設けられ、図示しないモータ等によって回転駆動されることでチェーンバケット２９を周回運動させる。従動ローラ３１ｂは掻き取り部１１の前方（図３（Ｂ）の左方）に設けられ、従動ローラ３１ｃは掻き取り部１１の後方（図３（Ｂ）の右方）に設けられ、それぞれ周回運動するチェーンバケット２９をガイドする。転向ローラ３３は駆動ローラ３１ａの下方に設けられる従動ローラであり、周回運動するチェーンバケット２９をガイドすると共に、その運動方向を転換する。従動ローラ３１ｂと従動ローラ３１ｃの間には伸縮可能なシリンダ３５が設けられる。このシリンダ３５が伸縮すると、両従動ローラ３１ｂ、３１ｃの軸間距離が変わり、チェーンバケット２９の周回運動の軌道が変わる。シリンダ３５の伸縮制御は、主操作室１６の操作で行ってもよいし、ＣＳＵ１に組み込まれたコンピュータがプログラムに従って自動的に行ってもよい。なお、ローラチェーン２５が２本設けられることに対応して、駆動ローラ３１ａ、従動ローラ３１ｂ、３１ｃ、転向ローラ３３も、それぞれ２個設けられ、図３（Ｂ）の紙面に垂直な方向に並設される。
The bucket elevator includes a drive roller 31a, driven rollers 31b and 31c, and a deflection roller 33 for guiding the roller chain 25 that is stretched thereon. The driving roller 31a is provided on the uppermost portion 9a of the bucket elevator, and is rotationally driven by a motor (not shown) or the like to cause the chain bucket 29 to revolve. The driven roller 31b is provided in front of the scraping portion 11 (left side in FIG. 3(B)), and the driven roller 31c is provided behind the scraping portion 11 (right side in FIG. 3(B)). It guides the moving chain bucket 29. The diverting roller 33 is a driven roller provided below the driving roller 31a, guides the revolving chain bucket 29, and changes the movement direction. A telescopic cylinder 35 is provided between the driven roller 31b and the driven roller 31c. When the cylinder 35 expands and contracts, the distance between the shafts of the driven rollers 31b and 31c changes, and the trajectory of the circular motion of the chain bucket 29 changes. The expansion and contraction control of the cylinder 35 may be performed by operating the main operating room 16, or may be performed automatically by a computer incorporated in the CSU 1 according to a program. Two drive rollers 31a, two driven rollers 31b and 31c, and two deflection rollers 33 are also provided in correspondence with the provision of two roller chains 25, and are arranged in a direction perpendicular to the plane of FIG. 3(B). is set.
駆動ローラ３１ａの回転駆動によって、チェーンバケット２９はエレベータ本体１４に対して周回運動する。例えば、チェーンバケット２９は図３（Ｂ）に示される矢印Ｗに沿って反時計回りに周回運動する。このとき、チェーンバケット２９は、バケットエレベータの最下部に設けられる掻き取り部１１と、バケットエレベータの最上部９ａに設けられる駆動ローラ３１ａの間で往復する。
The chain bucket 29 revolves around the elevator body 14 by the rotational driving of the drive roller 31a. For example, the chain bucket 29 revolves counterclockwise along the arrow W shown in FIG. 3(B). At this time, the chain bucket 29 reciprocates between the scraping portion 11 provided at the bottom of the bucket elevator and the drive roller 31a provided at the top 9a of the bucket elevator.
チェーンバケット２９の各バケット２７は、その開口部を上方に向けた姿勢を保ってエレベータ本体１４内を上昇する。バケットエレベータの最上部９ａにおいて各バケット２７が駆動ローラ３１ａを通過する際、その運動方向が上向きから下向きに変化するのに伴って、各バケット２７の開口部も上向きから下向きに転回する。このように下向きに転回した各バケット２７の開口部の下方には図示しない排出シュートが設けられ、各バケット２７が掻き取ったばら荷Ｍが排出される。排出シュートは、荷揚げ部９の上部の外周に設けられる回転フィーダ３７（図１）上にばら荷Ｍを排出する。
Each bucket 27 of the chain bucket 29 ascends inside the elevator body 14 while maintaining a posture in which the opening faces upward. When each bucket 27 passes the drive roller 31a at the top 9a of the bucket elevator, the opening of each bucket 27 also turns from upward to downward as its direction of movement changes from upward to downward. A discharge chute (not shown) is provided below the opening of each bucket 27 turned downward in this way, and the bulk material M scraped by each bucket 27 is discharged. The discharge chute discharges the bulk material M onto a rotary feeder 37 ( FIG. 1 ) provided on the outer circumference of the upper portion of the unloading section 9 .
回転フィーダ３７は、エレベータ本体１４の延伸方向すなわち鉛直方向の回転軸の周りに回転し、排出シュートから排出されたばら荷Ｍをブーム７のブームコンベア３９に移送する。ブームコンベア３９はブーム７内でばら荷Ｍを旋回フレーム５の旋回軸の近傍まで搬送し、そこに設けられる図示しないホッパに供給する。ホッパの吐き出し口の下方の走行部２内にはばら荷Ｍを受ける機内コンベア４３が設けられる。機内コンベア４３は、陸地としての埠頭１０２に設けられる前述のベルトコンベア４５にばら荷Ｍを移送する。
The rotary feeder 37 rotates around the rotation axis in the extension direction of the elevator body 14 , that is, in the vertical direction, and transfers the bulk cargo M discharged from the discharge chute to the boom conveyor 39 of the boom 7 . The boom conveyor 39 conveys the bulk material M within the boom 7 to the vicinity of the rotating shaft of the rotating frame 5 and supplies it to a hopper (not shown) provided there. An in-machine conveyor 43 for receiving the bulk material M is provided in the traveling section 2 below the discharge port of the hopper. The in-flight conveyor 43 transfers the bulk cargo M to the aforementioned belt conveyor 45 provided on the wharf 102 as land.
続いて、以上の構成を備えるＣＳＵ１の基本的な荷揚げ動作を説明する。
Next, a basic unloading operation of the CSU 1 having the above configuration will be described.
ＣＳＵ１の操作者は主操作室１６でＣＳＵ１を操作する。初めにレール３上で走行部２を走行させ、荷揚げ対象の船庫２０１の開口部２１に接近した位置に停止させる。続いて、上面視（図１の上方から見た場合）で走行部２と重なる位置に設けられる鉛直方向の旋回軸を中心に旋回フレーム５を旋回させ、ブーム７の先端部に設けられる荷揚げ部９を荷揚げ対象の船庫２０１の開口部２１の上方に移動させる。ここで、荷揚げ部９が埠頭１０２や船２００に衝突しないように、ブーム７を正方向（図１の時計回り方向）に起伏させ、荷揚げ部９が上昇した状態で走行動作および旋回動作を行うのが好ましい。続いて、ブーム７を負方向（図１の反時計回り方向）に起伏させ、荷揚げ部９の先端に設けられる掻き取り部１１を開口部２１から船庫２０１内に挿入する。なお、走行部２の移動、旋回フレーム５の旋回、ブーム７の起伏は同時に行ってもよい。
An operator of CSU 1 operates CSU 1 in main control room 16 . First, the traveling part 2 is caused to travel on the rails 3 and is stopped at a position close to the opening 21 of the cargo hold 201 to be unloaded. Subsequently, the revolving frame 5 is revolved around a vertical revolving shaft provided at a position overlapping the travel section 2 in a top view (when viewed from above in FIG. 1), and the load lifting section provided at the tip of the boom 7 9 is moved above the opening 21 of the cargo hold 201 to be unloaded. Here, the boom 7 is raised and lowered in the positive direction (clockwise direction in FIG. 1) so that the unloading section 9 does not collide with the wharf 102 and the ship 200, and the running operation and the turning operation are performed with the unloading section 9 raised. is preferred. Subsequently, the boom 7 is raised and lowered in the negative direction (counterclockwise direction in FIG. 1), and the scraping portion 11 provided at the tip of the cargo lifting portion 9 is inserted into the shipyard 201 through the opening portion 21 . In addition, the movement of the traveling part 2, the turning of the turning frame 5, and the raising and lowering of the boom 7 may be performed at the same time.
掻き取り部１１が船庫２０１内に挿入された後、ローラチェーン２５を矢印Ｗに沿って周回運動させる。ローラチェーン２５に取り付けられた複数のバケット２７は、ローラチェーン２５と一体的に周回運動をする際に、船庫２０１内に格納されたばら荷Ｍを掘削して掻き取る。各バケット２７で掻き取られたばら荷Ｍは、ローラチェーン２５の周回運動に伴ってエレベータ本体１４内で上方に運搬される。
After the scraping unit 11 is inserted into the ship shed 201, the roller chain 25 is rotated along the arrow W. A plurality of buckets 27 attached to the roller chain 25 excavate and scrape the bulk cargo M stored in the ship shed 201 when making a circular motion integrally with the roller chain 25 . The bulk cargo M scraped by each bucket 27 is conveyed upward within the elevator body 14 as the roller chain 25 rotates.
掻き取り部１１は、船庫２０１内の各所のばら荷Ｍを効率的に掻き取るために船庫２０１内の三次元位置を適宜変更する。例えば、荷揚げ作業の進捗に応じてばら荷Ｍの表面位置が低くなった場合、ブーム７を負方向に起伏させて掻き取り部１１を下降させる。また、船庫２０１の壁付近のばら荷Ｍを掻き取るために、走行部２および／または旋回フレーム５を操作して、掻き取り部１１の水平面内の位置を変更してもよい。掻き取り部１１は三次元位置だけでなく姿勢や形状も変更できる。例えば、掻き取り部１１はエレベータ本体１４の延伸方向すなわち鉛直方向の回転軸の周りに回転可能であり、その向きを任意に変更可能である。また、図３（Ｂ）に一点鎖線で示されるように、掻き取り部１１は垂直方向に収縮し水平方向に伸長した傾斜形状または横長形状を取ることができる。これにより、開口部２１から壁までの水平距離が大きい船庫２０１であっても、掻き取り部１１を壁に近づけて効率的にばら荷Ｍを掻き取れる。
The scraping unit 11 appropriately changes the three-dimensional position within the shipyard 201 in order to efficiently scrape the bulk cargo M from various locations within the shiphouse 201 . For example, when the surface position of the bulk cargo M becomes lower as the unloading work progresses, the boom 7 is raised and lowered in the negative direction to lower the scraping section 11 . Further, in order to scrape bulk cargo M near the walls of the shipyard 201, the traveling part 2 and/or the swing frame 5 may be operated to change the position of the scraping part 11 in the horizontal plane. The scraping part 11 can change not only its three-dimensional position but also its posture and shape. For example, the scraping unit 11 can rotate around a rotation axis in the extension direction of the elevator body 14, that is, in the vertical direction, and its orientation can be arbitrarily changed. Moreover, as indicated by the dashed line in FIG. 3B, the scraping portion 11 can take an oblique shape or a horizontally elongated shape that shrinks in the vertical direction and expands in the horizontal direction. As a result, even in the shipyard 201 where the horizontal distance from the opening 21 to the wall is large, the scraping portion 11 can be brought close to the wall to efficiently scrape the bulk M.
以上のような船庫２０１内での掻き取り部１１の位置、姿勢、形状の変更は、後述する測距センサやカメラを利用してＣＳＵ１が自律的に行ってもよいし、船庫２０１内にいる作業員と連絡を取りながら主操作室１６にいる操作者がマニュアルで行ってもよい。
The position, posture, and shape of the scraping unit 11 in the shipyard 201 as described above may be changed autonomously by the CSU 1 using a range sensor or camera, which will be described later. This may be done manually by an operator in the main control room 16 while communicating with the workers in the room.
船庫２０１内のばら荷Ｍを掻き取ったバケット２７はエレベータ本体１４内を上昇し、その最上部９ａで駆動ローラ３１ａを通過する際に上向きから下向きに転回する。バケット２７の転回によって落下したばら荷Ｍは排出シュートに入り、回転フィーダ３７上に排出される。以降、ばら荷Ｍは、ブームコンベア３９および機内コンベア４３を経て、陸地としての埠頭１０２に設けられるベルトコンベア４５に移送される。以上のような搬出動作が複数のバケット２７によって繰り返し行われることで、船庫２０１内のばら荷Ｍが連続的に陸揚げされる。
The bucket 27 that has scraped the bulk cargo M in the warehouse 201 rises in the elevator body 14 and turns downward when passing the drive roller 31a at the top 9a. Bulk materials M dropped by the rotation of the bucket 27 enter the discharge chute and are discharged onto the rotary feeder 37 . After that, the bulk cargo M is transferred to the belt conveyor 45 provided on the wharf 102 as land via the boom conveyor 39 and the in-flight conveyor 43 . By repeatedly performing the carrying-out operation described above by a plurality of buckets 27, the bulk cargo M in the shipyard 201 is continuously unloaded.
続いて、荷揚げの安全性と効率性を向上させるためにＣＳＵ１に設けられる測距センサについて説明する。測距センサは、船庫２０１の一部、例えば、開口部２１の縁、当該縁に面した上面／側面、船庫２０１の天井／壁／底、船庫２０１内の構造物等の位置を測定する位置測定部を構成する。
Next, a range sensor provided in the CSU 1 for improving the safety and efficiency of unloading will be described. The ranging sensor detects the position of a part of the shipyard 201, for example, the edge of the opening 21, the top surface/side surface facing the edge, the ceiling/wall/bottom of the shiphouse 201, the structure inside the shiphouse 201, and the like. Configure a position measuring unit for measurement.
図１に示されるように、荷揚げ部９の上部には下方および側方にある測定対象物との距離を測定する複数の測距センサ１９が設けられる。図示の荷揚げ時では、開口部２１の縁、船庫２０１の天井／壁／底、ばら荷Ｍその他の物、船庫２０１内の人／構造物、掻き取り部１１、船２００、ブーム７／旋回フレーム５／走行部２／主操作室１６等のＣＳＵ１の他の部分、岸壁１０１、埠頭１０２、レール３、ベルトコンベア４５等が測距センサ１９の測定対象物となる。複数の測距センサ１９は、例えば、筒状のエレベータ本体１４の上部に、当該エレベータ本体１４の外周を囲むように配置されてもよい。あるいは、複数の測距センサ１９は、エレベータ本体１４の上部を旋回可能に支持するフランジ部９１に、エレベータ本体１４の外周を囲むように設けてもよい。複数の測距センサ１９の下方および側方の測定範囲にブーム７が入らないように、複数の測距センサ１９は荷揚げ部９とブーム７の接続部分より下方に設けられるのが好ましい。一方、複数の測距センサ１９が荷揚げ部９とブーム７の接続部分より上方に設けられる場合、上面視（図１の上方から見た場合）で各測距センサ１９をブーム７と重ならない位置に設ければよい。複数の測距センサ１９の上面視での配置については後述する。なお、測距センサ１９の数は任意である。例えば、荷揚げ部９の下方を中心に測距する測距センサ１９と、荷揚げ部９の側方を中心に測距する測距センサ１９を、それぞれ任意の数設けてもよい。
As shown in FIG. 1, a plurality of distance measuring sensors 19 are provided on the upper portion of the unloading section 9 for measuring distances to objects to be measured located below and to the side. At the time of unloading shown, the edges of the opening 21, the ceiling/walls/bottom of the dock 201, bulk cargo M and other objects, people/structures in the dock 201, the scraper 11, the ship 200, the boom 7/ Other parts of the CSU 1 such as the revolving frame 5/running section 2/main operation room 16, the wharf 101, the wharf 102, the rails 3, the belt conveyor 45, and the like are the objects to be measured by the distance measuring sensor 19. FIG. The plurality of distance measuring sensors 19 may be arranged, for example, in the upper part of the cylindrical elevator body 14 so as to surround the outer periphery of the elevator body 14 . Alternatively, the plurality of distance measuring sensors 19 may be provided on the flange portion 91 that rotatably supports the upper portion of the elevator body 14 so as to surround the outer periphery of the elevator body 14 . It is preferable that the plurality of ranging sensors 19 be provided below the connection portion between the loading section 9 and the boom 7 so that the boom 7 does not enter the measurement range below and to the side of the plurality of ranging sensors 19 . On the other hand, when a plurality of distance measuring sensors 19 are provided above the connecting portion of the loading section 9 and the boom 7, each distance measuring sensor 19 is positioned so as not to overlap the boom 7 in a top view (when viewed from above in FIG. 1). should be set to The arrangement of the plurality of distance measuring sensors 19 when viewed from above will be described later. Note that the number of distance measuring sensors 19 is arbitrary. For example, an arbitrary number of distance sensors 19 for measuring distances centering on the lower side of the unloading section 9 and distance measuring sensors 19 for centering on the sides of the unloading section 9 may be provided.
荷揚げ部９の下部の掻き取り部１１には上方、側方、下方にある測定対象物との距離を測定する複数の測距センサ１８が設けられる。図示の荷揚げ時では、開口部２１の縁、船庫２０１の天井／壁／底、ばら荷Ｍその他の物、船庫２０１内の人／構造物、ブーム７等のＣＳＵ１の他の部分等が測距センサ１８の測定対象物となる。測距センサ１８は、掻き取り部１１の前部（図１の左側部分）と後部（図１の右側部分）にそれぞれ設けられる。掻き取り部１１のバケット２７が掻き取ったばら荷Ｍの粉塵等による測定精度の悪化を避けるため、複数の測距センサ１８はバケット２７がばら荷Ｍを掘削する箇所（掻き取り部１１の下部）から離れた位置（掻き取り部１１の上部）に設けられるのが好ましい。なお、測距センサ１８の数は任意である。例えば、掻き取り部１１の側方を中心に測距する測距センサ１８と、掻き取り部１１の下方を中心に測距する測距センサ１８を、それぞれ任意の数設けてもよい。
A plurality of distance measuring sensors 18 for measuring distances to objects to be measured above, on the side, and below are provided in the scraping portion 11 at the lower portion of the unloading portion 9 . At the time of unloading shown, the rim of the opening 21, the ceiling/walls/bottom of the cargo bay 201, bulk cargo M and other objects, people/structures in the cargo bay 201, other parts of the CSU 1 such as the boom 7, etc. It becomes an object to be measured by the distance measuring sensor 18 . The distance measuring sensors 18 are provided at the front portion (the left portion in FIG. 1) and the rear portion (the right portion in FIG. 1) of the scraping portion 11, respectively. In order to avoid deterioration of the measurement accuracy due to dust etc. of the bulk material M scraped by the bucket 27 of the scraping unit 11, the plurality of distance measuring sensors 18 are installed at the location where the bucket 27 excavates the bulk material M (the lower part of the scraping unit 11). ) (above the scraping portion 11). Note that the number of distance measuring sensors 18 is arbitrary. For example, an arbitrary number of distance sensors 18 for measuring distances centered on the sides of the scraping portion 11 and distance sensors 18 for measuring distances centered on the lower side of the scraping portion 11 may be provided.
図４は、測距センサ１８、１９の外観を示す。測距センサ１８、１９は測距可能なレーザセンサであり、船庫２０１を含む測定対象物にレーザ光を送る送波部としてのレーザ発光部（図示せず）と、当該測定対象物で反射したレーザ光を受ける受波部としてのレーザ受光部（図示せず）を備え、測定対象物との距離を測定する測距部を構成する。測距センサ１８、１９の円柱状の筐体１７の側面の全周に亘ってレーザ光が透過可能な透光部１７１が無端帯状に形成される。
FIG. 4 shows the appearance of the ranging sensors 18 and 19. As shown in FIG. The distance measuring sensors 18 and 19 are laser sensors capable of distance measurement, and include a laser light emitting unit (not shown) as a wave transmitting unit that transmits a laser beam to an object to be measured including the shipyard 201, and a laser beam reflected by the object to be measured. A laser light receiving portion (not shown) is provided as a wave receiving portion for receiving the laser light emitted from the laser beam, and constitutes a distance measuring portion for measuring the distance to the object to be measured. A light-transmissive portion 171 through which laser light can pass is formed in an endless belt shape over the entire circumference of the side surface of the cylindrical housing 17 of the distance measuring sensors 18 and 19 .
筐体１７内の透光部１７１に対向する位置に複数のレーザ発光部が設けられ、透光部１７１を介して筐体１７外に直線状のレーザ光を発射する。各レーザ発光部は筐体１７の軸Ａの方向（図４の上下方向）に沿って所定間隔を置いて配置されるが、図４では簡易的に一点からレーザ光が発射されるように示す。また、模式的に図示されるように、各レーザ発光部の発射角度には互いに０．１°～３°程度の差異が設けられる。このような構成によって、測距センサ１８、１９は、筐体１７の軸Ａに垂直な面を基準面Ｓとして、基準面Ｓの上下の所定角度範囲内（図ではθ－～θ＋の範囲内）にレーザ光を照射できる。θ－およびθ＋は任意に設計可能だが、以下では－θ－＝θ＋＝１５°とする。このとき測距センサ１８、１９は基準面Ｓを中心とする±１５°の範囲内にレーザ光を照射する。また、これらの複数のレーザ発光部は筐体１７の軸Ａの周りに３６０°回転可能に一体的に設けられる。このような構成によって、測距センサ１８、１９は、筐体１７の周囲（側方）にある全ての測定対象物にレーザ光を照射できる。なお、ＣＳＵ１や船２００の内部や周囲にいる人を妨害しないように、近赤外線等の非可視波長のレーザ光を用いるのが好ましい。
A plurality of laser light-emitting portions are provided at positions facing the light-transmitting portion 171 inside the housing 17 , and emit linear laser light to the outside of the housing 17 through the light-transmitting portion 171 . Each laser emitting part is arranged at a predetermined interval along the direction of the axis A of the housing 17 (the vertical direction in FIG. 4), but FIG. 4 simply shows that the laser beam is emitted from one point. . Also, as schematically illustrated, the emission angles of the respective laser emitting portions are different from each other by about 0.1° to 3°. With such a configuration, the distance measuring sensors 18 and 19 are positioned within a predetermined angular range above and below the reference plane S (within the range of θ− to θ+ ) can be irradiated with a laser beam. Although θ− and θ+ can be arbitrarily designed, hereinafter −θ−=θ+=15°. At this time, the distance measuring sensors 18 and 19 irradiate laser light within a range of ±15° around the reference plane S. FIG. Moreover, these multiple laser emitting units are integrally provided around the axis A of the housing 17 so as to be rotatable by 360°. With such a configuration, the distance measuring sensors 18 and 19 can irradiate laser beams to all measurement objects around (on the side of) the housing 17 . In order not to disturb people inside or around the CSU 1 or the ship 200, it is preferable to use a laser beam of non-visible wavelength such as near-infrared rays.
測距センサ１８、１９は、複数のレーザ発光部を一体的に回転させながら、所定の回転角度毎にパルス状のレーザ光を発射させる。各レーザ発光部が発射したパルス状のレーザ光は、測定対象物で反射または散乱して測距センサ１８、１９に戻り、筐体１７内に各レーザ発光部と共に設けられるレーザ受光部で受けられる。測距センサ１８、１９の演算部（図示せず）は、レーザ発光部がレーザ光のパルスを発射してからレーザ受光部が反射したレーザ光のパルスを受けるまでの時間に基づき、測定対象物との距離を演算する。この技術はLIDAR（Light Detection and RangingまたはLaser Imaging Detection and Ranging）とも呼ばれる。
The distance measuring sensors 18 and 19 emit pulsed laser light at every predetermined rotation angle while integrally rotating a plurality of laser light emitting units. The pulsed laser light emitted by each laser light emitting unit is reflected or scattered by the object to be measured, returns to the distance measuring sensors 18 and 19, and is received by the laser light receiving unit provided together with each laser light emitting unit inside the housing 17. . A computing unit (not shown) of the distance measuring sensors 18 and 19 determines the distance from the object to be measured based on the time from when the laser light emitting unit emits a pulse of laser light to when the laser light receiving unit receives the reflected laser light pulse. Calculate the distance to This technology is also called LIDAR (Light Detection and Ranging or Laser Imaging Detection and Ranging).
以上では測距センサ１８、１９の例としてレーザセンサを挙げたが、測距センサ１８、１９はその他の電磁波を用いるセンサでもよい。例えば、波長が１ｍｍ～１０ｍｍ程度のいわゆるミリ波を用いたミリ波センサを測距センサ１８、１９として用いてもよい。ミリ波は、周波数が３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚ程度と高いため、直進性が高くレーザと同様に扱える。ミリ波センサは図４のレーザセンサと同様に構成でき、レーザ発光部の代わりに測定対象物にミリ波を送るミリ波送信部を、レーザ受光部の代わりに測定対象物で反射したミリ波を受けるミリ波受信部を設ければよい。また、Time of Flight（ToF）方式のイメージセンサのように、レーザ光に限らない光を用いた光学センサを測距センサ１８、１９として用いてもよい。また、測距センサ１８、１９は、測定対象物に電磁波を送る送波部を備えないものでもよい。例えば、測定対象物を異なる方向から同時に撮影することで測距可能なステレオカメラ等を測距センサ１８、１９として用いてもよい。
In the above description, laser sensors are used as examples of the distance measuring sensors 18 and 19, but the distance measuring sensors 18 and 19 may be sensors using other electromagnetic waves. For example, millimeter wave sensors using so-called millimeter waves with a wavelength of about 1 mm to 10 mm may be used as the distance measuring sensors 18 and 19 . Since millimeter waves have a high frequency of about 30 GHz to 300 GHz, they have high linearity and can be treated like lasers. The millimeter wave sensor can be configured in the same way as the laser sensor in FIG. A millimeter-wave receiver may be provided. Also, an optical sensor using light other than laser light, such as a Time of Flight (ToF) image sensor, may be used as the distance measuring sensors 18 and 19 . Moreover, the distance measuring sensors 18 and 19 may not be equipped with a wave transmitting section for transmitting electromagnetic waves to the object to be measured. For example, a stereo camera or the like capable of measuring the distance by photographing the object to be measured from different directions at the same time may be used as the distance measuring sensors 18 and 19 .
また、測距センサ１８、１９に代えて／加えて、撮影対象物を撮影する撮影部としての一個または複数個のカメラを荷揚げ部９の任意の位置に任意の姿勢で設けてもよい。撮影した画像に基づいて船庫２０１を含む撮影対象物の位置を測定できるカメラは測距センサ１８、１９と同様に位置測定部を構成し、荷揚げ中の荷揚げ部９が他の物と衝突するのを防止でき、ばら荷Ｍを効率的に荷揚げできる。
Further, instead of/in addition to the distance measuring sensors 18 and 19, one or a plurality of cameras as a photographing section for photographing an object to be photographed may be provided at arbitrary positions in the unloading section 9 in arbitrary postures. A camera capable of measuring the position of an object to be photographed, including the shipyard 201, based on the photographed image constitutes a position measuring unit similar to the distance measuring sensors 18 and 19, and the unloading unit 9 during unloading collides with other objects. can be prevented, and the bulk cargo M can be efficiently unloaded.
図４の測距センサ１８、１９は測定目的に応じた任意の姿勢で図１のＣＳＵ１に取り付けられる。例えば、掻き取り部１１の測距センサ１８は、図４の軸Ａが鉛直方向で基準面Ｓが水平面となるように取り付けられる。このとき、測距センサ１８は掻き取り部１１の側方を中心に船庫２０１内を測距できる。また、測距センサ１８は、図４の軸Ａが水平方向で基準面Ｓが鉛直面となるように取り付けられてもよい。このとき、測距センサ１８は掻き取り部１１の上方の開口部２１や掻き取り部１１の下方のばら荷Ｍを測距できる。なお、測距センサ１８の軸Ａの向きは鉛直方向または水平方向に限らず任意の向きでよい。
The distance sensors 18 and 19 shown in FIG. 4 are attached to the CSU 1 shown in FIG. 1 in arbitrary postures according to the purpose of measurement. For example, the distance measuring sensor 18 of the scraping unit 11 is attached so that the axis A in FIG. 4 is vertical and the reference surface S is horizontal. At this time, the distance measuring sensor 18 can measure the distance inside the ship shed 201 centering on the side of the scraping portion 11 . Further, the distance measuring sensor 18 may be mounted so that the axis A in FIG. 4 is horizontal and the reference plane S is vertical. At this time, the distance measuring sensor 18 can measure the distance of the opening 21 above the scraping portion 11 and the bulk M below the scraping portion 11 . The orientation of the axis A of the distance measuring sensor 18 is not limited to the vertical direction or the horizontal direction, and may be any direction.
荷揚げ部９の上部の測距センサ１９は、図４の軸Ａが水平方向で基準面Ｓが鉛直面となるように取り付けられる。このとき、測距センサ１９は下方にある船庫２０１の開口部２１の縁や船庫２０１内のばら荷Ｍ等を測距できる。なお、この測距センサ１９は上方にもレーザ光を発射できるが、上方には測定対象物が存在しないため、測距センサ１９の上側を遮光性のカバーで覆う等によって上方の測距が無効化される。また、測距センサ１９は、図４の軸Ａが鉛直方向で基準面Ｓが水平面と平行になるように取り付けられてもよい。このとき、測距センサ１９は側方にある船庫２０１外の測定対象物を効率的に測距できる。測距センサ１９の軸Ａの向きは水平方向または鉛直方向に限らず任意の向きでよいが、以下では水平方向の場合を詳細に説明する。
The distance measuring sensor 19 on the upper part of the loading section 9 is attached so that the axis A in FIG. 4 is horizontal and the reference plane S is vertical. At this time, the distance measuring sensor 19 can measure the edge of the opening 21 of the warehouse 201 below, the bulk cargo M in the warehouse 201, and the like. Although the distance measuring sensor 19 can also emit a laser beam upward, since there is no object to be measured above, the upper distance measuring is disabled by covering the upper side of the distance measuring sensor 19 with a light-shielding cover. become. Further, the distance measuring sensor 19 may be mounted so that the axis A in FIG. 4 is vertical and the reference plane S is parallel to the horizontal plane. At this time, the distance measuring sensor 19 can efficiently measure the distance of the object to be measured outside the shipyard 201 on the side. Although the direction of the axis A of the distance measuring sensor 19 is not limited to the horizontal direction or the vertical direction and may be any direction, the case of the horizontal direction will be described in detail below.
以上のような測距センサ１８、１９を荷揚げ部９に設けることで、開口部２１の縁、船庫２０１の天井／壁／底、ばら荷Ｍその他の物、船庫２０１内の人／構造物、掻き取り部１１等の各種の測定対象物の位置を正確に把握できる。したがって、荷揚げ中の荷揚げ部９が他の物と衝突するのを防止でき、ばら荷Ｍを効率的に荷揚げできる。
By providing the distance measuring sensors 18 and 19 as described above in the unloading section 9, the edge of the opening 21, the ceiling/wall/bottom of the warehouse 201, the bulk cargo M and other objects, and the people/structures in the warehouse 201 can be detected. It is possible to accurately grasp the positions of various measurement objects such as objects, the scraping portion 11, and the like. Therefore, the unloading section 9 can be prevented from colliding with other objects during unloading, and the bulk cargo M can be efficiently unloaded.
図５は、測距センサ１９の配置例を上面視で示す。測距センサ１９として三つの測距センサ１９１、１９２、１９３が、フランジ部９１またはエレベータ本体１４の外周を囲むように配置される。測距センサ１９１は、図４の軸Ａが図５の左右方向で、図４の基準面Ｓに対応する基準面Ｓ１が図５の上下方向になるように配置される。測距センサ１９１は基準面Ｓ１を中心とする±１５°の範囲内にレーザ光を照射して測距する。測距センサ１９２、１９３は、図４の軸Ａが図５の上下方向で、図４の基準面Ｓに対応する基準面Ｓ２、Ｓ３が図５の左右方向になるように配置される。測距センサ１９２、１９３は基準面Ｓ２、Ｓ３を中心とする±１５°の範囲内にレーザ光を照射して測距する。測距センサ１９２、１９３の基準面Ｓ２、Ｓ３は互いに平行な異なる平面であり、測距センサ１９１の基準面Ｓ１と直交する。
FIG. 5 shows an arrangement example of the distance measuring sensor 19 as viewed from above. Three distance measuring sensors 191 , 192 , 193 as the distance measuring sensor 19 are arranged so as to surround the outer periphery of the flange portion 91 or the elevator body 14 . The distance measurement sensor 191 is arranged so that the axis A in FIG. 4 is the horizontal direction in FIG. 5 and the reference plane S1 corresponding to the reference plane S in FIG. 4 is the vertical direction in FIG. The distance measuring sensor 191 irradiates a laser beam within a range of ±15° around the reference plane S1 to measure the distance. The distance measuring sensors 192 and 193 are arranged so that the axis A in FIG. 4 is in the vertical direction in FIG. 5, and the reference planes S2 and S3 corresponding to the reference plane S in FIG. 4 are in the horizontal direction in FIG. Distance measuring sensors 192 and 193 irradiate laser light within a range of ±15° around the reference planes S2 and S3 to measure distances. The reference planes S2 and S3 of the distance measuring sensors 192 and 193 are different planes parallel to each other and perpendicular to the reference plane S1 of the distance measuring sensor 191 .
ＣＳＵ１は図５に示される姿勢を荷揚げ時の基本姿勢として船庫２０１からばら荷Ｍを搬出する。この基本姿勢において、走行部２は船庫２０１の正面位置からずれた位置にあり、旋回フレーム５およびブーム７は走行部２の軌道を構成するレール３に対して鋭角をなす旋回位置にある。このとき、荷揚げ部９は船２００の船庫２０１の上方にあり、その下部の掻き取り部１１が開口部２１から船庫２０１内に挿入される。
The CSU 1 unloads the bulk cargo M from the shipyard 201 with the posture shown in FIG. 5 as the basic posture for unloading. In this basic posture, the traveling section 2 is at a position shifted from the front position of the ship shed 201, and the revolving frame 5 and the boom 7 are in a turning position forming an acute angle with respect to the rails 3 forming the track of the traveling section 2. At this time, the unloading section 9 is located above the barge 201 of the ship 200 , and the scraping section 11 below it is inserted into the barge 201 through the opening 21 .
船庫２０１の開口部２１は、船２００の進行方向（図５の左右方向）に長尺の矩形状であることが多い。この場合、開口部２１の短辺（図５の上下方向の辺）に平行にレーザ光を照射する測距センサ１９１によって、開口部２１の上辺の縁Ｅ１１および下辺の縁Ｅ１２を検出できる。なお、縁Ｅ１１、Ｅ１２の中心に示す点は測距センサ１９１の基準面Ｓ１上のレーザ光が開口部２１の縁に当たる位置を表し、それを囲む矩形は基準面Ｓ１を中心とする±１５°の範囲内に照射されたレーザ光が開口部２１の縁に当たる範囲を模式的に表す。以下、測距センサ１９２、１９３についても同様の表記を用いる。
The opening 21 of the shipyard 201 is often rectangular and elongated in the direction of travel of the ship 200 (horizontal direction in FIG. 5). In this case, the upper edge E11 and the lower edge E12 of the opening 21 can be detected by the distance measuring sensor 191 that irradiates laser light in parallel with the short sides of the opening 21 (vertical sides in FIG. 5). The point shown at the center of the edges E11 and E12 represents the position where the laser beam on the reference plane S1 of the distance measuring sensor 191 hits the edge of the opening 21, and the rectangle surrounding it represents ±15° from the reference plane S1. , schematically represents the range where the laser light irradiated within the range hits the edge of the opening 21 . The same notation is used for the distance measuring sensors 192 and 193 below.
同様に、開口部２１の長辺（図５の左右方向の辺）に平行にレーザ光を照射する測距センサ１９２、１９３によれば、開口部２１の左辺の縁Ｅ２１、Ｅ３１および右辺の縁Ｅ２２、Ｅ３２を検出できる。二つの測距センサ１９２、１９３を用いることで、短尺方向に比べて測距難易度が高い長尺方向でも高精度に測距できる。このように図５の測距センサ１９１、１９２、１９３の配置は、長方形などの一方向に長尺な形状の開口部２１の縁の検出に好適である。
Similarly, according to the distance measuring sensors 192 and 193 that irradiate laser light parallel to the long sides of the opening 21 (sides in the horizontal direction in FIG. 5), the left edges E21 and E31 of the opening 21 and the right edges E22 and E32 can be detected. By using the two distance measuring sensors 192 and 193, it is possible to measure the distance with high precision even in the long direction, which is more difficult to measure than in the short direction. The arrangement of the distance measuring sensors 191, 192, and 193 in FIG. 5 is suitable for detecting the edge of the opening 21 having a shape elongated in one direction, such as a rectangle.
なお、ＣＳＵ１が図５に示される基本姿勢にない場合でも、荷揚げ部９が上面視で開口部２１内にあれば、三つの測距センサ１９１、１９２、１９３によって、Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ３１、Ｅ３２に相当する開口部２１の縁上の六つの測距点群を取得でき、開口部２１の位置を正確に把握できる。
Even when the CSU 1 is not in the basic posture shown in FIG. , E31, and E32 on the edge of the opening 21 can be acquired, and the position of the opening 21 can be accurately grasped.
また、ＣＳＵ１の荷揚げ時の基本姿勢は図５に示すものに限らず、例えば、走行部２が船庫２０１の正面にあり、旋回フレーム５およびブーム７がレール３に対して直角をなす姿勢を基本姿勢としてもよい。この場合、ブーム７の延伸方向が開口部２１の短辺方向に一致するため、測距センサ１９１の基準面Ｓ１はブーム７の延伸方向と平行になり、測距センサ１９２、１９３の基準面Ｓ２、Ｓ３はブーム７の延伸方向と垂直になる。ここで、測距センサ１９１、１９２、１９３を筒状のエレベータ本体１４の軸の周りに一体的に回転可能とすれば、ＣＳＵ１の荷揚げ時の基本姿勢の変更に応じて、上記の長尺形状の開口部２１に好適な測距センサ１９１、１９２、１９３の配置を容易に実現できる。
The basic posture of the CSU 1 when unloading is not limited to that shown in FIG. It may be the basic posture. In this case, since the extending direction of the boom 7 coincides with the short side direction of the opening 21, the reference plane S1 of the distance measuring sensor 191 is parallel to the extending direction of the boom 7, and the reference plane S2 of the distance measuring sensors 192 and 193 is parallel to the direction of extension of the boom 7. , S3 are perpendicular to the direction in which the boom 7 extends. Here, if the distance measuring sensors 191, 192, and 193 are integrally rotatable around the axis of the cylindrical elevator body 14, the elongated shape can be adjusted according to the change in the basic posture of the CSU 1 during unloading. Arrangement of the distance measuring sensors 191, 192, and 193 suitable for the opening 21 can be easily realized.
上記の測距センサ１９の数および配置は一例に過ぎず、任意の数および配置を採用できる。測距センサ１９の数は、上面視で荷揚げ部９を囲む船庫２０１の位置および形状を効率的に測定するために、少なくとも２個とするのが好ましい。より好ましくは３個以上とする。複数の測距センサ１９は、フランジ部９１またはエレベータ本体１４の外周に沿って等間隔で配置してもよい。この場合の各測距センサ１９の設置姿勢は任意であるが、例えば、各測距センサ１９の基準面Ｓがフランジ部９１またはエレベータ本体１４の外周と接するように設置する。このように対称的な配置とすれば、ＣＳＵ１の荷揚げ時の姿勢によらず安定的に船庫２０１の位置および形状を測定できる。
The number and arrangement of the distance measuring sensors 19 described above are merely examples, and any number and arrangement can be employed. The number of distance measuring sensors 19 is preferably at least two in order to efficiently measure the position and shape of the shipyard 201 surrounding the unloading section 9 in top view. More preferably, the number is 3 or more. A plurality of ranging sensors 19 may be arranged at regular intervals along the outer periphery of the flange portion 91 or the elevator body 14 . In this case, each distance measuring sensor 19 can be installed in any orientation, but for example, each distance measuring sensor 19 is installed such that the reference surface S of each distance measuring sensor 19 is in contact with the flange portion 91 or the outer periphery of the elevator body 14 . With such a symmetrical arrangement, the position and shape of the barge 201 can be stably measured regardless of the attitude of the CSU 1 during unloading.
図６は、船庫２０１の位置を検出する貨物室検出装置としての船庫検出装置３００の機能ブロック図である。船庫検出装置３００は、ユーザ操作受付部３０１と、運動モデル登録部３０２と、運動モデル保持部３０３と、参考情報取得部３０４と、運動モデル選択部３０５と、位置推定部３０６と、位置測定部３０７と、位置比較部３０８と、位置更新部３０９を備える。これらの機能ブロックは、ＣＳＵ１内外のコンピュータの中央演算処理装置、メモリ、入力装置、出力装置、コンピュータに接続される周辺機器等のハードウェア資源と、それらを用いて実行されるソフトウェアの協働により実現される。コンピュータの種類や設置場所は問わず、上記の各機能ブロックは、単一のコンピュータのハードウェア資源で実現してもよいし、複数のコンピュータに分散したハードウェア資源を組み合わせて実現してもよい。
FIG. 6 is a functional block diagram of a garage detector 300 as a cargo compartment detector that detects the position of the garage 201. As shown in FIG. The shipyard detection device 300 includes a user operation reception unit 301, a motion model registration unit 302, a motion model holding unit 303, a reference information acquisition unit 304, a motion model selection unit 305, a position estimation unit 306, and a position measurement unit. It comprises a unit 307 , a location comparison unit 308 and a location update unit 309 . These functional blocks are realized by cooperation of hardware resources such as the central processing unit, memory, input device, output device, peripheral devices connected to the computer inside and outside the CSU 1, and software executed using them. Realized. Regardless of the type of computer or installation location, each of the above functional blocks may be implemented using the hardware resources of a single computer, or may be implemented by combining hardware resources distributed among multiple computers. .
ユーザ操作受付部３０１は、ユーザの操作を受け付ける。ユーザとしては、主操作室１６内でＣＳＵ１を操作するオペレータや、ＣＳＵ１のセットアップやＣＳＵ１稼働前の設定を行うシステム担当者が例示される。運動モデル登録部３０２は、ユーザ操作受付部３０１で受け付けたユーザの操作に応じて、船庫２０１の運動モデルを運動モデル保持部３０３に登録する。
A user operation reception unit 301 receives a user operation. Examples of users include an operator who operates the CSU 1 in the main control room 16, and a system person who sets up the CSU 1 and makes settings before the CSU 1 starts operating. The motion model registration unit 302 registers the motion model of the ship shed 201 in the motion model holding unit 303 according to the user's operation received by the user operation reception unit 301 .
ここで、船庫２０１の運動モデルとは、埠頭１０２に停泊中の船２００における船庫２０１の想定される運動を模倣するモデルである。例えば、船庫２０１は船２００に対する波の影響で揺動する。また、荷揚げ部９によるばら荷Ｍの搬出に伴う船２００の重量の減少によって船庫２０１が上昇する。このような船庫２０１の運動モデルは、以下の運動ベクトルｘの離散的な時刻ｋ－１からｋへの時間発展を記述する式によって与えられる。
Here, the motion model of the barge 201 is a model that imitates the assumed motion of the barge 201 in the ship 200 anchored at the wharf 102 . For example, shipyard 201 rocks under the influence of waves on ship 200 . Further, the weight of the ship 200 is reduced as the bulk cargo M is carried out by the unloading unit 9, and the ship shed 201 is raised. Such a motion model of the barge 201 is given by the following equation describing the time evolution of the motion vector x from discrete times k-1 to k.
船庫２０１の運動ベクトルｘに含まれるパラメータは以下の通りである。なお、図５に示されるように、ｘｙｚ座標系（後述する地上座標系ｕに相当する）の原点は一対のレール３のうち岸壁１０１側のレール３上の任意の位置に設けられ、ｘ軸はレール３に沿った軸で停泊中の船２００の長尺方向（図５の左右方向）に一致し、ｙ軸は水平面内でｘ軸と直交する軸で停泊中の船２００の短尺方向（図５の上下方向）に一致し、ｚ軸はｘ軸およびｙ軸と直交する鉛直軸である。
The parameters included in the motion vector x of the warehouse 201 are as follows. Incidentally, as shown in FIG. 5, the origin of the xyz coordinate system (corresponding to the ground coordinate system u described later) is provided at an arbitrary position on the rail 3 on the quay 101 side of the pair of rails 3, and the x-axis is the axis along the rail 3 and coincides with the longitudinal direction of the anchored ship 200 (horizontal direction in FIG. 5); 5), and the z-axis is a vertical axis perpendicular to the x-axis and the y-axis.
ｐｘ：船庫２０１の中心のｘ座標
ｐｙ：船庫２０１の中心のｙ座標
ｐｚ：船庫２０１の中心のｚ座標
θｘ：船庫２０１の中心のｘ軸周りの回転角
θｙ：船庫２０１の中心のｙ軸周りの回転角
θｚ：船庫２０１の中心のｚ軸周りの回転角
ｖｙ：船庫２０１の中心のｙ方向の速度
ｖｚ：船庫２０１の中心のｚ方向の速度
ａｙ：船庫２０１の中心のｙ方向の加速度
ωｘ：船庫２０１の中心のｘ軸周りの角速度
φｘ：船庫２０１の中心のｘ軸周りの角加速度
px: x-coordinate of the center of the shed 201 py : y -coordinate of the center of the shed 201 pz: z -coordinate of the center of the shed 201 θx: rotation angle of the center of the shed 201 around the x -axis θy : Rotation angle of the center of the shed 201 around the y -axis θz: Rotation angle of the center of the shed 201 around the z -axis vy: Velocity of the center of the shed 201 in the y-direction vz : Center of the shed 201 z-direction velocity a y : y-direction acceleration of the center of the garage 201 ω x : angular velocity around the x-axis of the center of the garage 201 φ x : angular acceleration around the x-axis of the center of the garage 201
（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）の組は船庫２０１の位置を表す。（θｘ，θｙ，θｚ）の組は船庫２０１の回転すなわち姿勢を表す。（ｖｙ，ｖｚ）の組は船庫２０１の速度を表す。ｙ方向の速度ｖｙは、船２００に対するｙ方向の波（岸壁１０１に打ち寄せる波）等による船庫２０１のｙ方向の揺動を記述するために運動モデルに組み込まれる。ｚ方向の速度ｖｚは、波による船庫２０１の上下動や、ばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少による船庫２０１の上昇等を記述するために運動モデルに組み込まれる。ｘ方向の速度ｖｘも運動モデルに組み込んでもよいが、岸壁１０１に平行なｘ方向には波の影響による船庫２０１の揺動が生じにくいため本実施形態では省略される。
The set (p x , p y , p z ) represents the location of the garage 201 . The set (θ x , θ y , θ z ) represents the rotation, or attitude, of the barge 201 . The set (v y , v z ) represents the velocity of the barge 201 . The y-direction velocity v y is incorporated into the motion model to describe the y-direction swing of the barge 201 due to, for example, y-direction waves against the ship 200 (waves crashing against the quay 101). The velocity vz in the z direction is incorporated into the motion model to describe vertical movement of the barge 201 due to waves, lifting of the barge 201 due to weight reduction due to unloading of the bulk cargo M, and the like. Although the x -direction velocity vx may also be incorporated into the motion model, it is omitted in this embodiment because the x-direction parallel to the wharf 101 is less likely to swing due to the influence of waves.
船庫２０１の加速度は、波による船庫２０１のｙ方向の揺動を記述するためにｙ方向の加速度ａｙのみが運動モデルに組み込まれる。ｚ方向の加速度ａｚも運動モデルに組み込んでもよいが、ばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少による船庫２０１の上昇は略一定速度であることが想定され、ｚ方向の加速度ａｚは略ゼロであると考えられるため、本実施形態では省略される。但し、波による船庫２０１の上下動を記述するためには、ｚ方向の加速度ａｚも運動モデルに組み込むのが好ましい。船庫２０１の角速度および角加速度は、岸壁１０１に打ち寄せる波による船庫２０１のｘ軸周りのローリングを記述するためにｘ方向の角速度ωｘ、角加速度φｘのみが運動モデルに組み込まれる。ｙ軸周りの角速度ωｙ、角加速度φｙ、ｚ軸周りの角速度ωｚ、角加速度φｚを運動モデルに組み込んでもよいが、ｘ軸方向の岸壁１０１に接岸された船２００ではｙ軸周りのピッチングおよびｚ軸周りのヨーイングは生じにくいため、本実施形態では省略される。
Only the y -direction acceleration ay is incorporated into the kinematic model to describe the y-direction sway of the barge 201 due to waves. Although the acceleration az in the z direction may also be incorporated into the motion model, it is assumed that the lift of the barge 201 due to the reduction in weight accompanying the unloading of the bulk cargo M is at a substantially constant speed, and the acceleration az in the z direction is substantially Since it is assumed to be zero, it is omitted in this embodiment. However, in order to describe the vertical movement of the barge 201 due to waves, it is preferable to incorporate the acceleration az in the z direction into the motion model. As for the angular velocity and acceleration of the barge 201, only the angular velocity ω x and the angular acceleration φ x in the x direction are incorporated into the motion model to describe the rolling of the barge 201 about the x-axis due to waves crashing against the quay 101 . The angular velocity ω y about the y-axis, the angular acceleration φ y , the angular velocity ω z about the z-axis, and the angular acceleration φ z may be incorporated into the motion model. pitching and yawing around the z-axis are not likely to occur, so are omitted in this embodiment.
以上のパラメータを含む船庫２０１の運動ベクトルｘの時間発展を記述する運動モデルは次の式によって与えられる。
第１の式で表されるように、時刻ｋの運動ベクトルｘｋは、時刻ｋ－１の運動ベクトルｘｋ－１の任意の関数ｆ（ｘｋ－１）と時刻ｋにおける予測誤差εｋの和で与えられる。関数ｆは線形でも非線形でもよいが、第２の式で表されるように、線形の運動モデルでは、関数ｆが時刻ｋ－１の運動ベクトルｘｋ－１に乗算される正方行列Ａで表される。本実施形態では説明を簡素化するため、船庫２０１の運動モデルは線形であり、正方行列Ａで表されるものとする。
A motion model describing the time evolution of the motion vector x of the barge 201 including the above parameters is given by the following equation.
As expressed by the first equation, the motion vector x k at time k is an arbitrary function f(x k−1 ) of the motion vector x k−1 at time k−1 and the prediction error ε k at time k given by the sum of The function f can be linear or nonlinear, but as expressed in the second equation, in a linear motion model, the function f is represented by a square matrix A that is multiplied by the motion vector x k−1 at time k−1. be done. In this embodiment, the motion model of the warehouse 201 is assumed to be linear and represented by a square matrix A to simplify the explanation.
なお、予測誤差εｋは次の式で表されるように共分散行列Ｑを持つ正規分布に従う。
本実施形態では説明を簡素化するため、予測誤差εｋは常にゼロであるものとする。
Note that the prediction error ε k follows a normal distribution with a covariance matrix Q as expressed by the following equation.
In this embodiment, to simplify the explanation, it is assumed that the prediction error ε k is always zero.
正方行列Ａは、船庫２０１の運動モデルの主要部であり、時刻ｋ－１の船庫２０１の運動ベクトルｘｋ－１を時刻ｋの船庫２０１の運動ベクトルｘｋに変換する。以下に正方行列Ａの具体例をいくつか示す。
The square matrix A is the main part of the motion model of the hold 201, and transforms the motion vector x k−1 of the hold 201 at time k−1 into the motion vector x k of the hold 201 at time k. Some specific examples of the square matrix A are shown below.
以下の例では、正方行列Ａが単位行列である。この運動モデルでは、船庫２０１の位置（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）および船庫２０１の姿勢（θｘ，θｙ，θｚ）が全く変化しない。この運動モデルは、船２００に対する波の影響が少ない場合や、ばら荷Ｍが軽い等の理由で搬出に伴う重量の減少が無視できる場合の船庫２０１の運動をよく表す。
In the example below, the square matrix A is the identity matrix. In this motion model, the position (px, py , pz ) and attitude ( θx , θy , θz ) of the garage 201 do not change at all. This motion model well represents the motion of the barge 201 when the effect of waves on the ship 200 is small, or when the reduction in weight due to unloading is negligible because the bulk cargo M is light.
以下の例では、正方行列Ａが、ｚ位置ｐｚ
ｋについて速度要素Ｔを含む。Ｔは離散的な時刻ｋ－１と時刻ｋの間の時間を表し、一つ前の時刻ｋ－１におけるｚ速度ｖｚ
ｋ－１に乗算される。これによって得られるｐｚ
ｋ＝ｐｚ
ｋ－１＋ｖｚ
ｋ－１Ｔは、船庫２０１がｚ方向に等速度運動（ｖｚ
ｋ＝ｖｚ
ｋ－１）することを表す。この運動モデルは、船２００に対する波の影響が少なく、一定速度でのばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少によって船２００が一定速度で上昇する場合の船庫２０１の運動をよく表す。
In the example below, a square matrix A contains velocity elements T for z-positions p z k . T represents the time between discrete times k−1 and k, and is multiplied by the z velocity v z k−1 at the previous time k−1. p z k =p z k−1 +v z k−1 T thus obtained represents that the ship shed 201 is in constant velocity motion (v z k =v z k−1 ) in the z direction. This motion model well represents the motion of the barge 201 when the ship 200 is less affected by waves and the ship 200 ascends at a constant speed due to the weight reduction associated with unloading the bulk cargo M at a constant speed.
以下の例では、正方行列Ａが、ｙ位置ｐｙ
ｋについて速度要素Ｔおよび加速度要素Ｔ２／２を含み、ｚ位置ｐｚ
ｋについて速度要素Ｔを含み、ｘ角度θｘ
ｋについて速度要素Ｔおよび加速度要素Ｔ２／２を含み、ｙ速度ｖｙ
ｋについて加速度要素Ｔを含み、ｘ角速度ωｘ
ｋについて加速度要素Ｔを含む。
In the example below, a square matrix A contains a velocity element T and an acceleration element T 2 /2 for y-position p y k , a velocity element T for z-position p z k , and a velocity element T for x-angle θ x k and an acceleration factor T 2 /2, an acceleration factor T for y velocities v y k , and an acceleration factor T for x angular velocities ω x k .
これらを具体的に書き出すと次の通りである。
式１：ｐｙ
ｋ＝ｐｙ
ｋ－１＋ｖｙ
ｋ－１Ｔ＋ａｙ
ｋ－１Ｔ２／２
式２：ｐｚ
ｋ＝ｐｚ
ｋ－１＋ｖｚ
ｋ－１Ｔ
式３：θｘ
ｋ＝θｘ
ｋ－１＋ωｘ
ｋ－１Ｔ＋φｘ
ｋ－１Ｔ２／２
式４：ｖｙ
ｋ＝ｖｙ
ｋ－１＋ａｙ
ｋ－１Ｔ
式５：ωｘ
ｋ＝ωｘ
ｋ－１＋φｘ
ｋ－１Ｔ
These are written out concretely as follows.
Formula 1: p y k =p y k−1 +v y k−1 T+a y k−1 T 2 /2
Equation 2: pzk = pzk -1 + vzk - 1T
Equation 3: θ x k = θ x k-1 + ω x k-1 T + φ x k-1 T 2 /2
Equation 4: v y k =v y k−1 +a y k−1 T
Equation 5: ω x k = ω x k-1 + φ x k-1 T
式１はｙ位置ｐｙ
ｋが速度ｖｙ
ｋ－１、加速度ａｙ
ｋ－１によって変化することを示す。これと関連して、式４は速度ｖｙ
ｋが加速度ａｙ
ｋ－１によって変化することを示す。このようなｙ方向の速度ｖｙおよび加速度ａｙは、岸壁１０１に打ち寄せる波等による船庫２０１のｙ方向の揺動を表す。式２は上記の第２の例と同様、一定速度でのばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少による船庫２０１の一定速度での上昇を表す。式３はｘ角度θｘ
ｋが角速度ωｘ
ｋ－１、角加速度φｘ
ｋ－１によって変化することを示す。これと関連して、式５は角速度ωｘ
ｋが角加速度φｘ
ｋ－１によって変化することを示す。このようなｘ軸周りの角速度ωｘおよび角加速度φｘは、岸壁１０１に打ち寄せる波等による船庫２０１のｘ軸周りのローリングを表す。したがって、この運動モデルは、船２００に対するｙ方向の波によってｙ方向の揺動（式１、４）とｘ軸周りのローリング（式３、５）が発生している状況で、一定速度でのばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少によって船２００が一定速度で上昇（式２）する場合の船庫２０１の運動をよく表す。
Equation 1 shows that the y-position p y k varies with velocity v y k-1 and acceleration a y k-1 . Related to this, Equation 4 shows that velocity v y k varies with acceleration a y k−1 . Such y-direction velocity v y and acceleration a y represent the y-direction rocking of the barge 201 due to waves or the like that wash against the quay wall 101 . Equation 2, like the second example above, represents the constant speed rise of the barge 201 due to the weight reduction associated with the unloading of the bulk cargo M at a constant speed. Equation 3 shows that the x-angle θ x k varies with the angular velocity ω x k-1 and the angular acceleration φ x k-1 . Related to this, Equation 5 shows that the angular velocity ω x k varies with the angular acceleration φ x k−1 . Such angular velocity ω x and angular acceleration φ x about the x-axis represent the rolling of the barge 201 about the x-axis due to waves or the like crashing against the wharf 101 . Therefore, this motion model is based on the y-direction sway (equations 1 and 4) and rolling around the x-axis (equations 3 and 5) caused by the y-direction waves on the ship 200. The movement of the barge 201 when the ship 200 rises at a constant speed (Equation 2) due to the weight reduction associated with the unloading of the bulk cargo M is well represented.
以上のように、本実施形態における船庫２０１の運動モデルは、船庫２０１の速度ｖｙ、ｖｚ、ωｘに関する速度パラメータを含み、船庫２０１の加速度ａｙ、φｘに関する加速度パラメータを含む。また、本実施形態における船庫２０１の運動モデルは、船２００に対する波の影響に関するパラメータを含み、ばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少による船２００の上昇に関するパラメータを含む。運動モデル保持部３０３は、以上のような船庫２０１の異なる複数の運動モデルを保持する。
As described above, the motion model of the warehouse 201 in this embodiment includes velocity parameters related to the velocities v y , v z , and ω x of the warehouse 201, and acceleration parameters related to the accelerations a y and φ x of the warehouse 201. include. Further, the motion model of the barge 201 in this embodiment includes parameters relating to the influence of waves on the ship 200 and includes parameters relating to the lifting of the ship 200 due to the weight reduction associated with carrying out the bulk cargo M. The motion model holding unit 303 holds a plurality of different motion models of the shipyard 201 as described above.
参考情報取得部３０４は、後段の運動モデル選択部３０５が運動モデルを選択する際に参照可能な各種の参考情報を取得する。例えば、船２００の上下動、揺動、ローリング等の原因となる風や波の強さを示す参考情報として、埠頭１０２周辺の気象、天気、波浪等の情報をインターネット等の情報通信ネットワークから取得する。また、ばら荷Ｍの搬出に伴う船２００の上昇速度を示す参考情報として、寄港予定の船２００に積載されたばら荷Ｍの種類、質量、容積等の情報や、ＣＳＵ１に設定されているばら荷Ｍの搬出速度の情報を船２００またはＣＳＵ１の管理システムから取得する。
The reference information acquisition unit 304 acquires various kinds of reference information that can be referred to when the exercise model selection unit 305 in the latter stage selects an exercise model. For example, as reference information indicating the strength of the wind and waves that cause vertical movement, rocking, rolling, etc. of the ship 200, information such as weather, weather, waves, etc. around the wharf 102 is obtained from an information communication network such as the Internet. do. In addition, as reference information indicating the rising speed of the ship 200 accompanying the unloading of the bulk cargo M, information such as the type, mass, volume, etc. of the bulk cargo M loaded on the ship 200 scheduled to call at a port, and bulk cargo set in the CSU 1 Information on the discharge speed of the cargo M is obtained from the management system of the ship 200 or CSU1.
運動モデル選択部３０５は、運動モデル保持部３０３に保持された複数の運動モデルから少なくとも一つの運動モデルを選択する。運動モデル選択部３０５は、ユーザ操作受付部３０１で受け付けられたユーザの操作に応じて運動モデルを選択してもよいし、参考情報取得部３０４で取得された参考情報を参照して自律的に運動モデルを選択してもよい。また、運動モデル選択部３０５での選択を省略して、運動モデル保持部３０３に保持された複数の運動モデルのそれぞれについて後段の処理を並行して行ってもよい。
A motion model selection unit 305 selects at least one motion model from a plurality of motion models held in the motion model holding unit 303 . The exercise model selection unit 305 may select an exercise model according to the user's operation received by the user operation reception unit 301, or autonomously refer to the reference information acquired by the reference information acquisition unit 304. An exercise model may be selected. In addition, selection by the motion model selection unit 305 may be omitted, and subsequent processing may be performed in parallel for each of the plurality of motion models held in the motion model holding unit 303 .
位置推定部３０６は、運動モデル選択部３０５で選択された少なくとも一つの運動モデルに基づいて船庫２０１の位置を推定する。具体的には、前時刻ｋ－１の船庫２０１の運動ベクトルｘｋ－１に基づいて、運動モデルで与えられる関数ｆ（平方行列Ａ）および予測誤差εｋから、現時刻ｋの船庫２０１の運動ベクトルｘｋを推定する。運動ベクトルｘｋは、船庫２０１の位置（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）、船庫２０１の姿勢（θｘ，θｙ，θｚ）、船庫２０１の速度（ｖｙ，ｖｚ）、船庫２０１の加速度（ａｙ）、船庫２０１の角速度（ωｘ）、船庫２０１の角加速度（φｘ）を含むため、時刻ｋにおける船庫２０１の位置、姿勢、運動状態を精緻に推測できる。
The position estimator 306 estimates the position of the garage 201 based on at least one motion model selected by the motion model selector 305 . Specifically, based on the motion vector x k−1 of the warehouse 201 at the previous time k−1, the function f (square matrix A) given by the motion model and the prediction error ε k are used to calculate the current time k. 201 motion vector x k is estimated. The motion vector xk is the position (px, py , pz ) of the warehouse 201, the attitude ( θx , θy , θz ) of the warehouse 201, and the velocity ( vy , vz ) of the warehouse 201. , the acceleration (a y ) of the warehouse 201, the angular velocity (ω x ) of the warehouse 201, and the angular acceleration (φ x ) of the warehouse 201. can be inferred to
図７は、位置推定部３０６で運動ベクトルｘｋが推定される船庫２０１のモデルを模式的に示す。この図では簡易的に船庫２０１を直方体状の空洞として示す。ｘ方向は船庫２０１の長尺方向であり、ｙ方向は船庫２０１の短尺方向であり、ｚ方向は船庫２０１の高さ方向である。Ｏは船庫２０１（空洞）の中心であり、その座標が（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）である。運動ベクトルｘｋに含まれる各パラメータは船庫２０１の中心Ｏに関するものであるが、船庫２０１の大きさや形状が既知であるため、位置推定部３０６は図７に示すような船庫２０１の三次元モデルを推定できる。
FIG. 7 schematically shows a model of the barge 201 in which the motion vector x k is estimated by the position estimator 306. As shown in FIG. In this figure, the shipyard 201 is shown simply as a rectangular parallelepiped cavity. The x direction is the long direction of the dock 201 , the y direction is the short direction of the dock 201 , and the z direction is the height direction of the dock 201 . O is the center of the hut 201 (cavity) and its coordinates are (p x , p y , p z ). Each parameter included in the motion vector xk relates to the center O of the shipyard 201. Since the size and shape of the shiphouse 201 are known, the position estimation unit 306 calculates the position of the shiphouse 201 as shown in FIG. 3D models can be estimated.
位置推定部３０６は、後段の位置比較部３０８の位置比較処理で用いられる船庫２０１の形状的特徴を三次元モデルから抽出する。船庫２０１の形状的特徴としては、船庫２０１の上面における線分状の縁Ｅ１～Ｅ４、縁Ｅ１～Ｅ４に面した上面Ｕ１～Ｕ４、縁Ｅ１～Ｅ４に面した側壁面Ｗ１～Ｗ４（Ｗ１、Ｗ４は図７では隠れている）が例示される。縁Ｅ１～Ｅ４は、それぞれの上にある少なくとも二つの任意の点の座標として抽出されてもよく、上面Ｕ１～Ｕ４、側壁面Ｗ１～Ｗ４は、その法線ベクトルとして抽出されてもよい。なお、船庫２０１の形状的特徴は上記に限らず、船庫２０１の天井面、側壁面、底面、船庫２０１内のはしご等の構造物の形状でもよい。
The position estimation unit 306 extracts from the three-dimensional model the shape features of the shipyard 201 that are used in the position comparison processing of the position comparison unit 308 in the latter stage. The shape features of the dock 201 include linear edges E1 to E4 on the upper surface of the dock 201, upper surfaces U1 to U4 facing the edges E1 to E4, and side wall surfaces W1 to W4 facing the edges E1 to E4 ( W1 and W4 are hidden in FIG. 7). Edges E1-E4 may be extracted as coordinates of at least two arbitrary points on each, and top surfaces U1-U4, sidewall surfaces W1-W4 may be extracted as their normal vectors. In addition, the shape feature of the shipyard 201 is not limited to the above, and may be the shape of a structure such as a ceiling surface, a side wall surface, a bottom surface of the shipyard 201 or a ladder inside the shipyard 201 .
位置測定部３０７は、測距センサ１８、１９によって、船庫２０１の一部の位置を測定する。具体的には、図７に示されるような船庫２０１の形状的特徴の位置を測定する。図５に関して説明したように、測距センサ１９１～１９３が発射するレーザ光は、船庫２０１の縁の一部Ｅ１１～Ｅ３２およびそれらに面する上面および側面に照射されるため、図７に示される形状的特徴である縁Ｅ１～Ｅ４、上面Ｕ１～Ｕ４、側壁面Ｗ１～Ｗ４の位置を測定できる。
A position measuring unit 307 measures the position of a part of the shipyard 201 using the ranging sensors 18 and 19 . Specifically, the positions of the features of the shipyard 201 as shown in FIG. 7 are measured. As described with reference to FIG. 5, the laser beams emitted by the ranging sensors 191 to 193 irradiate the edge parts E11 to E32 of the ship shed 201 and the top and side surfaces facing them. It is possible to measure the positions of edges E1 to E4, upper surfaces U1 to U4, and side wall surfaces W1 to W4, which are geometric features that are to be measured.
位置比較部３０８は、位置推定部３０６で推定された船庫２０１の位置と、位置測定部３０７で測定された船庫２０１の位置を比較する。ここで、前者の推定位置は図５に示される陸地または走行部２を基準とするＣＳＵ１のシステム座標系で得られるのに対し、後者の測定位置は荷揚げ部９に取り付けられた測距センサ１８、１９を基準とする測距部座標系で得られる。このため、両者の位置を比較するためには、同一の座標系に変換する必要がある。同一の座標系は任意であるが、以下では測距センサ１８、１９で得られた測定位置を測距部座標系からシステム座標系に変換して推定位置と比較する例を説明する。
The position comparison unit 308 compares the position of the shipyard 201 estimated by the position estimation unit 306 with the position of the shipyard 201 measured by the position measurement unit 307 . Here, the former estimated position is obtained in the system coordinate system of the CSU 1 based on the land or traveling section 2 shown in FIG. , 19 as a reference. Therefore, in order to compare the positions of both, it is necessary to transform them into the same coordinate system. Although the same coordinate system is arbitrary, an example will be described below in which the measured positions obtained by the distance measuring sensors 18 and 19 are converted from the distance measuring unit coordinate system to the system coordinate system and compared with the estimated position.
まず、座標変換の前提となる座標系を説明する。図８は、ＣＳＵ１に関して設定される各座標系を模式的に示す。図８（Ａ）は走行部２、旋回フレーム５、ブーム７、荷揚げ部９を含む鉛直面内のＣＳＵ１の模式図であり、図８（Ｂ）は上面視のＣＳＵ１の模式図である。図８（Ａ）は、図８（Ｂ）において斜め左下に延伸するブーム７を含む面による断面図である。
First, a coordinate system that is a prerequisite for coordinate transformation will be described. FIG. 8 schematically shows each coordinate system set for CSU1. FIG. 8(A) is a schematic diagram of the CSU 1 in a vertical plane including the travel section 2, the revolving frame 5, the boom 7, and the cargo lifting section 9, and FIG. 8(B) is a schematic diagram of the CSU 1 viewed from above. FIG. 8(A) is a cross-sectional view taken along a plane including the boom 7 extending obliquely to the lower left in FIG. 8(B).
座標系ｕは、走行部２が走行する地上を基準とする地上座標系（または走行部２を基準とする移動部座標系）であり、ｘｙｚ直交座標系におけるｘ軸としてのｕｘ軸と、ｙ軸としてのｕｙ軸と、ｚ軸としてのｕｚ軸によって定められる。座標系ｕの原点はレール３が構成する走行部２の軌道上に設けられ、ｕｘ軸の方向は走行部２の移動方向であるレール３の敷設方向と一致し、ｕｙ軸の方向は水平面内でｕｘ軸と直交する方向であり、ｕｚ軸の方向は鉛直方向である。地上座標系ｕは、図５や図７に示されるＣＳＵ１のシステム座標系である。
A coordinate system u is a ground coordinate system with reference to the ground on which the traveling unit 2 travels (or a moving unit coordinate system with the traveling unit 2 as a reference). It is defined by the u y -axis as the y-axis and the u z -axis as the z-axis. The origin of the coordinate system u is provided on the track of the running portion 2 constituted by the rail 3, the direction of the ux axis coincides with the laying direction of the rail 3, which is the moving direction of the running portion 2, and the direction of the uy axis is It is the direction orthogonal to the ux- axis in the horizontal plane, and the direction of the uz -axis is the vertical direction. A ground coordinate system u is the system coordinate system of the CSU 1 shown in FIGS.
ここで「座標系ｕが地上を基準とする地上座標系である」とは、座標系ｕが、地上の任意の点、または、地上における位置が既知の物体を原点とすることを意味する。例えば、地上座標系ｕは、走行部２が設置される陸地としての埠頭１０２上の任意の位置を原点とする座標系としてもよいし、地上における位置が既知の走行部２を原点とする座標系としてもよい。なお、地上座標系ｕは走行部２を基準とする移動部座標系でもある。ここで「座標系ｕが走行部２を基準とする移動部座標系である」とは、座標系ｕにおいてその基準である走行部２の位置および姿勢が正確に追跡可能であることを意味する。図示の例では、座標系ｕにおいて走行部２は一定姿勢でｕｘ軸方向のみに移動するため、そのｕｙ座標およびｕｚ座標は変化しない（以下では説明を簡素化するため走行部２のｕｙ座標およびｕｚ座標を０とする）。走行部２のｕｘ座標は、走行部２のレール３上の位置ｘｔｌを測定する位置センサ等によって正確に追跡できる。このように、座標系ｕにおける走行部２の三次元座標（ｕｘ，ｕｙ，ｕｚ）＝（ｘｔｌ，０，０）および姿勢が正確に追跡可能であるため、座標系ｕは走行部２を基準とする移動部座標系である。なお、図示の例では説明の簡素化のためにｕｘ軸の方向をレール３の敷設方向と一致させたが、地上座標系ｕの各軸の方向は任意に設定できる。
Here, "the coordinate system u is a terrestrial coordinate system based on the ground" means that the origin of the coordinate system u is an arbitrary point on the ground or an object whose position on the ground is known. For example, the ground coordinate system u may be a coordinate system whose origin is an arbitrary position on the wharf 102 as land on which the traveling unit 2 is installed, or a coordinate system whose origin is the traveling unit 2 whose position on the ground is known. It can be a system. Note that the ground coordinate system u is also a moving part coordinate system with the traveling part 2 as a reference. Here, "the coordinate system u is a moving part coordinate system based on the moving part 2" means that the position and orientation of the moving part 2, which is the reference thereof, can be accurately tracked in the coordinate system u. . In the illustrated example, the traveling unit 2 moves only in the ux- axis direction with a fixed attitude in the coordinate system u, so its uy coordinates and uz coordinates do not change (below, for the sake of simplicity of explanation, the traveling unit 2 Let the u y and u z coordinates be 0). The u x coordinates of the run 2 can be accurately tracked, such as by a position sensor that measures the position x tl of the run 2 on the rail 3 . Thus, since the three-dimensional coordinates ( ux, uy, uz)=(xtl , 0 , 0) and the orientation of the running unit 2 in the coordinate system u can be tracked accurately, the coordinate system u It is a moving part coordinate system with the part 2 as a reference. In the illustrated example, the direction of the ux-axis is made to coincide with the laying direction of the rail 3 for the sake of simplicity of explanation, but the direction of each axis of the ground coordinate system u can be set arbitrarily.
座標系ｒは、旋回フレーム５を基準とする旋回部座標系であり、ｘｙｚ直交座標系におけるｘ軸としてのｒｘ軸と、ｙ軸としてのｒｙ軸と、ｚ軸としてのｒｚ軸によって定められる。座標系ｒの原点は、図８（Ｂ）の上面視で旋回フレーム５の旋回中心Ｏｒと一致し、図８（Ａ）の断面視で旋回中心Ｏｒ直下の陸地上の点と一致する。ｒｘ軸の方向はｕｘ軸の方向に対して旋回角θ２だけ旋回しており、ｒｙ軸の方向は水平面内でｒｘ軸と直交する方向（上面視の図８（Ｂ）におけるブーム７の延伸方向）であり、ｒｚ軸の方向は鉛直方向である。
A coordinate system r is a rotating section coordinate system based on the rotating frame 5, and is defined by the x-axis as the x -axis, the ry-axis as the y -axis, and the rz-axis as the z -axis in the xyz orthogonal coordinate system. Determined. The origin of the coordinate system r coincides with the turning center Or of the turning frame 5 in the top view of FIG. 8(B), and coincides with a point on the land just below the turning center Or in the cross-sectional view of FIG. 8(A). . The direction of the rx- axis is rotated by a turning angle of θ 2 with respect to the direction of the ux - axis , and the direction of the ry- axis is a direction orthogonal to the rx-axis in the horizontal plane (in FIG. 8B in top view). the direction of extension of the boom 7), and the direction of the rz axis is the vertical direction.
ここで「座標系ｒが旋回フレーム５を基準とする旋回部座標系である」とは、座標系ｒにおいてその基準である旋回フレーム５の旋回中心Ｏｒの位置および姿勢が正確に追跡可能であることを意味する。図示の例では、上面視で旋回中心Ｏｒが座標系ｒの原点と一致するため、そのｒｘ座標およびｒｙ座標は０である。また、旋回中心Ｏｒのｒｚ座標は陸地からの高さｈｒで一定である。また、旋回フレーム５の姿勢を表す旋回角θ２は角度センサ等によって測定可能である。このように、座標系ｒにおける旋回フレーム５の旋回中心Ｏｒの三次元座標（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）＝（０，０，ｈｒ）および姿勢が正確に追跡可能であるため、座標系ｒは旋回フレーム５を基準とする旋回部座標系である。なお、旋回部座標系ｒは、旋回部を構成する旋回フレーム５、ブーム７、カウンタウエイト１３や、旋回部と一体的に旋回可能な主操作室１６上の任意の位置を原点とする座標系としてもよい。また、図示の例では説明の簡素化のためにｒｙ軸の方向を上面視でブーム７の延伸方向と一致させたが、旋回部座標系ｒの各軸の方向は任意に設定できる。
Here, "the coordinate system r is the turning part coordinate system based on the turning frame 5" means that the position and attitude of the turning center Or of the turning frame 5, which is the reference, can be tracked accurately in the coordinate system r. It means that there is In the illustrated example, the rx coordinate and ry coordinate are 0 because the center of rotation O r coincides with the origin of the coordinate system r when viewed from above. Also, the rz coordinate of the turning center O r is constant at the height h r from the land. A turning angle θ2 representing the posture of the turning frame 5 can be measured by an angle sensor or the like. In this way, the three-dimensional coordinates (r x , ry , r z ) = (0, 0, hr) and the attitude of the turning center O r of the turning frame 5 in the coordinate system r can be accurately tracked. A coordinate system r is a turning section coordinate system based on the turning frame 5 . The revolving part coordinate system r is a coordinate system whose origin is an arbitrary position on the revolving frame 5, the boom 7, the counterweight 13, which constitute the revolving part, and the main operating room 16 that can be swiveled integrally with the revolving part. may be Also, in the illustrated example, the direction of the ry axis is made to coincide with the extension direction of the boom 7 in top view for the sake of simplicity of explanation, but the direction of each axis of the revolving unit coordinate system r can be set arbitrarily.
座標系ｂは、ブーム７および荷揚げ部９を基準とする起伏部座標系であり、ｘｙｚ直交座標系におけるｘ軸としてのｂｘ軸と、ｙ軸としてのｂｙ軸と、ｚ軸としてのｂｚ軸によって定められる。座標系ｂの原点は、ブーム７と荷揚げ部９の連結部分に設けられる。ｂｙ軸の方向は水平方向かつ図８（Ｂ）の上面視でブーム７の延伸方向と一致する方向であり、ｂｘ軸の方向は水平面内でｂｙ軸と直交する方向であり、ｂｚ軸の方向は鉛直方向である。
A coordinate system b is a undulating coordinate system based on the boom 7 and the unloading section 9, and b x -axis as the x-axis, by-axis as the y -axis, and b as the z-axis in the xyz orthogonal coordinate system. defined by the z -axis. The origin of the coordinate system b is provided at the connecting portion between the boom 7 and the lifting section 9 . The direction of the b y - axis is the horizontal direction and is the direction that coincides with the extending direction of the boom 7 when viewed from above in FIG . The direction of the z -axis is vertical.
ここで「座標系ｂがブーム７および荷揚げ部９を基準とする起伏部座標系である」とは、座標系ｂにおいてその基準である起伏中心Ｏｂの位置および姿勢が正確に追跡可能であることを意味する。図示の例では、ブーム７が基端側の起伏中心Ｏｂの周りに起伏角θ１だけ起伏している。図８（Ａ）に示されるように座標系ｂの原点と起伏中心のＯｂの距離をＬｂ１とすれば、座標系ｂにおける起伏中心Ｏｂの座標（ｂｘ，ｂｙ，ｂｚ）は（０，－Ｌｂ１ｃｏｓθ１，－Ｌｂ１ｓｉｎθ１）である。また、起伏部の姿勢を表す起伏角θ１は角度センサ等によって測定可能である。このように、座標系ｂにおける起伏中心Ｏｂの位置および姿勢が正確に追跡可能であるため、座標系ｂはブーム７および掻き取り部９を基準とする起伏部座標系である。なお、起伏部座標系ｂの原点は、起伏部を構成するブーム７上の任意の点でよく、例えば起伏中心Ｏｂを起伏部座標系ｂの原点としてもよい。この場合、各軸の方向は図示のままとして、ブーム７と掻き取り部９の連結部分の座標（ｂｘ，ｂｙ，ｂｚ）は（０，Ｌｂ１ｃｏｓθ１，Ｌｂ１ｓｉｎθ１）となる。また、図示の例では説明の簡素化のためにｂｙ軸の方向を上面視でブーム７の延伸方向と一致させたが、起伏部座標系ｂの各軸の方向は任意に設定できる。
Here, "the coordinate system b is the undulating part coordinate system based on the boom 7 and the unloading part 9" means that the position and orientation of the undulating center Ob, which is the reference in the coordinate system b , can be tracked accurately. means that In the illustrated example, the boom 7 is hoisted around the hoisting center Ob on the base end side by the hoisting angle θ1. As shown in FIG. 8(A), if the distance between the origin of the coordinate system b and the undulation center Ob is Lb1 , the coordinates ( bx , by, bz ) of the undulation center Ob in the coordinate system b are is (0, -L b1 cos θ 1 , -L b1 sin θ 1 ). Also, the undulation angle θ1 representing the posture of the undulation portion can be measured by an angle sensor or the like. Since the position and posture of the undulation center Ob in the coordinate system b can thus be tracked accurately, the coordinate system b is the undulation coordinate system with the boom 7 and scraping section 9 as references. The origin of the undulating portion coordinate system b may be an arbitrary point on the boom 7 that constitutes the undulating portion. For example, the undulating center Ob may be the origin of the undulating portion coordinate system b . In this case, with the direction of each axis left as shown, the coordinates ( bx, by, bz) of the connecting portion between the boom 7 and the scraping portion 9 are (0, L b1 cos θ 1 , L b1 sin θ 1 ). Become. In the illustrated example, the direction of the by-axis is made to coincide with the extending direction of the boom 7 in top view for the sake of simplicity of explanation, but the direction of each axis of the undulating portion coordinate system b can be set arbitrarily.
座標系ｌは、測距センサ１９を基準とする測距部座標系であり、ｘｙｚ直交座標系におけるｘ軸としてのｌｘ軸と、ｙ軸としてのｌｙ軸と、ｚ軸としてのｌｚ軸によって定められる。座標系ｌの原点は、測距センサ１９の取り付け位置に設けられる。ｌｙ軸の方向は水平方向かつ図８（Ｂ）の上面視でブーム７の延伸方向と一致する方向であり、ｌｘ軸の方向は水平面内でｌｙ軸と直交する方向であり、ｌｚ軸の方向は鉛直方向である。図５の測距センサ１９１～１９３のように測距センサが複数設けられる場合、座標系ｌは複数の測距センサに共通としてもよいし、測距センサごとに座標系ｌを設定してもよい。
A coordinate system l is a rangefinder unit coordinate system based on the rangefinder sensor 19, and includes lx-axis as an x -axis, ly-axis as a y -axis, and lz-axis as a z -axis in an xyz orthogonal coordinate system. defined by the axis. The origin of the coordinate system l is provided at the mounting position of the distance measuring sensor 19 . The direction of the ly axis is the horizontal direction and is the direction that coincides with the extending direction of the boom 7 when viewed from above in FIG . The direction of the z -axis is vertical. When a plurality of ranging sensors are provided like the ranging sensors 191 to 193 in FIG. 5, the coordinate system l may be common to the plurality of ranging sensors, or the coordinate system l may be set for each ranging sensor. good.
ここで「座標系ｌが測距センサ１９を基準とする測距部座標系である」とは、座標系ｌにおいてその基準である測距センサ１９の位置および姿勢が正確に追跡可能であることを意味する。上記の例では、座標系ｌの原点と一致する測距センサ１９の三次元座標（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）は常に（０，０，０）であり姿勢も一定である。なお、測距部座標系ｌは、測距センサ１９が取り付けられる荷揚げ部９の上部における任意の位置を原点としてもよい。この場合、荷揚げ部９の上部における各測距センサ１９の取り付け位置および姿勢を記録しておけば、測距部座標系ｌの原点に対する各測距センサ１９の位置および姿勢を算出できる。また、図示の例では説明の簡素化のためにｌｙ軸の方向を上面視でブーム７の延伸方向と一致させたが、測距部座標系ｌの各軸の方向は任意に設定できる。
Here, "the coordinate system 1 is the coordinate system of the distance measuring unit based on the distance measuring sensor 19" means that the position and orientation of the distance measuring sensor 19, which is the reference in the coordinate system 1, can be accurately tracked. means In the above example, the three-dimensional coordinates (l x , ly, l z ) of the distance measuring sensor 19 that coincide with the origin of the coordinate system l are always (0, 0, 0) and the orientation is constant. The origin of the rangefinder coordinate system l may be an arbitrary position above the loading section 9 to which the rangefinder sensor 19 is attached. In this case, if the mounting positions and orientations of the distance measuring sensors 19 on the upper portion of the loading unit 9 are recorded, the positions and orientations of the distance measuring sensors 19 with respect to the origin of the distance measuring unit coordinate system l can be calculated. Also, in the illustrated example, the direction of the ly axis is made to coincide with the extension direction of the boom 7 in top view for the sake of simplicity of explanation, but the direction of each axis of the distance measuring unit coordinate system l can be set arbitrarily.
座標系ｄは、測距センサ１８を基準とする測距部座標系であり、ｘｙｚ直交座標系におけるｘ軸としてのｄｘ軸と、ｙ軸としてのｄｙ軸と、ｚ軸としてのｄｚ軸によって定められる。座標系ｄの原点は、エレベータ本体１４と掻き取り部１１の連結部分に設けられる。ｄｙ軸の方向は水平方向かつ図８（Ｂ）の上面視で掻き取り部１１（図示せず）の延伸方向と一致する方向であり、ｄｘ軸の方向は水平面内でｄｙ軸と直交する方向であり、ｄｚ軸の方向は鉛直方向である。図８（Ｂ）に示されるように、ｄｙ軸の方向は、ｂｙ軸およびｒｙ軸の方向すなわち上面視のブーム７の延伸方向に対して回転角θ４だけずれている。これは、掻き取り部１１がエレベータ本体１４の軸の周りにθ４だけ回転していることを示す。
A coordinate system d is a rangefinder unit coordinate system based on the rangefinder sensor 18, and includes dx-axis as an x -axis, d- y -axis as a y-axis, and dz-axis as a z -axis in an xyz orthogonal coordinate system. defined by the axis. The origin of the coordinate system d is provided at the connecting portion between the elevator body 14 and the scraping portion 11 . The direction of the d y axis is the horizontal direction and is the direction that coincides with the extending direction of the scraping portion 11 (not shown) when viewed from the top in FIG . The direction of the dz axis is the vertical direction. As shown in FIG. 8B, the direction of the dy - axis is shifted by a rotation angle θ4 with respect to the directions of the by-axis and the ry -axis, that is, the extending direction of the boom 7 as viewed from above. This indicates that the scraper 11 rotates about the axis of the elevator body 14 by θ4.
ここで「座標系ｄが測距センサ１８を基準とする測距部座標系である」とは、座標系ｄにおいてその基準である測距センサ１８の位置および姿勢が正確に追跡可能であることを意味する。図１において掻き取り部１１上の複数の測距センサ１８の取り付け位置および姿勢は既知であるため、エレベータ本体１４と掻き取り部１１の連結部分にある測距部座標系ｄの原点に対する各測距センサ１８の三次元座標および姿勢を算出できる。なお、測距部座標系ｄの原点は掻き取り部１１上の任意の位置でよく、例えば、測距センサ１８の取り付け位置を測距部座標系ｄの原点としてもよい。ここで、図１のように測距センサ１８が複数設けられる場合、座標系ｄは複数の測距センサに共通としてもよいし、測距センサごとに座標系ｄを設定してもよい。また、図示の例では説明の簡素化のためにｄｚ軸の方向を鉛直方向としたが、測距部座標系ｄの各軸の方向は任意に設定できる。
Here, "the coordinate system d is the coordinate system of the distance measuring unit based on the distance measuring sensor 18" means that the position and orientation of the distance measuring sensor 18, which is the reference, can be accurately tracked in the coordinate system d. means In FIG. 1, since the mounting positions and postures of the plurality of distance measuring sensors 18 on the scraping portion 11 are known, each measurement with respect to the origin of the distance measuring portion coordinate system d at the connecting portion between the elevator body 14 and the scraping portion 11 is calculated. The three-dimensional coordinates and orientation of the distance sensor 18 can be calculated. The origin of the distance measuring unit coordinate system d may be any position on the scraping unit 11. For example, the mounting position of the distance measuring sensor 18 may be the origin of the distance measuring unit coordinate system d. Here, when a plurality of distance measuring sensors 18 are provided as shown in FIG. 1, the coordinate system d may be common to the plurality of distance measuring sensors, or the coordinate system d may be set for each distance measuring sensor. Also, in the illustrated example, the direction of the dz axis is the vertical direction for simplification of explanation, but the direction of each axis of the distance measuring unit coordinate system d can be set arbitrarily.
なお、図８（Ａ）では、エレベータ本体１４の軸方向と直交する方向に延伸する矩形として掻き取り部１１を示したが、図８（Ｃ）に模式的に示すように、ばら荷Ｍを掻き取る主要部１１Ａと、エレベータ本体１４に対して屈曲可能な屈曲部１１Ｂによって掻き取り部１１を構成してもよい。この場合も測距部座標系ｄの原点は、掻き取り部１１上すなわち主要部１１Ａおよび屈曲部１１Ｂ上の任意の位置に設定できる。後述する座標変換においては、屈曲部１１Ｂの屈曲角θ５も考慮される。
8(A) shows the scraping portion 11 as a rectangle extending in the direction orthogonal to the axial direction of the elevator body 14, but as schematically shown in FIG. 8(C), the bulk M The scraping portion 11 may be composed of a scraping main portion 11A and a bent portion 11B that is bendable with respect to the elevator body 14 . In this case as well, the origin of the rangefinder coordinate system d can be set at any position on the scraping portion 11, that is, on the main portion 11A and the bending portion 11B. The bending angle θ5 of the bending portion 11B is also taken into consideration in the coordinate transformation described later.
続いて、測距センサ１８、１９（位置測定部３０７）で得られた測距部座標系ｄ、ｌにおける船庫２０１の測定位置を、システム座標系としての地上座標系ｕに変換する方法を説明する。まず、測距センサ１９による測定位置を測距部座標系ｌから地上座標系ｕに変換する例を説明する。
Next, a method of converting the measured position of the ship shed 201 in the rangefinder coordinate systems d and l obtained by the rangefinder sensors 18 and 19 (position measurement unit 307) into the ground coordinate system u as the system coordinate system is described. explain. First, an example of converting the position measured by the distance measuring sensor 19 from the distance measuring unit coordinate system l to the ground coordinate system u will be described.
測距センサ１９が測距した船庫２０１の測距点の測距部座標系ｌにおける測距点座標をｐｌ＝（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）という三次元ベクトルで表す。この測距点座標ｐｌを測距部座標系ｌから地上座標系ｕに変換するために、位置比較部３０８は、測距部座標系ｌの座標ｐｌから起伏部座標系ｂの座標ｐｂ＝（ｂｘ，ｂｙ，ｂｚ）への変換、起伏部座標系ｂの座標ｐｂから旋回部座標系ｒの座標ｐｒ＝（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）への変換、旋回部座標系ｒの座標ｐｒから地上座標系ｕの座標ｐｕ＝（ｕｘ，ｕｙ，ｕｚ）への変換、という三段階の座標変換を行う。各座標変換は以下の式で表される。
A range-finding point coordinate in the range-finding unit coordinate system l of the range-finding point in the shipyard 201 measured by the range-finding sensor 19 is represented by a three-dimensional vector p l =(l x , ly , l z ) . In order to transform the distance measuring point coordinates pl from the distance measuring unit coordinate system 1 to the ground coordinate system u, the position comparison unit 308 converts the coordinates pl in the distance measuring unit coordinate system 1 to the coordinates p in the undulating unit coordinate system b. conversion to b = (b x , b y , b z ), conversion from coordinates p b in undulation coordinate system b to coordinates p r = (r x , ry, r z ) in turn coordinate system r, A three-step coordinate transformation is performed, that is, transformation from the coordinates pr of the turning section coordinate system r to the coordinates p u =(u x , u y , uz ) of the ground coordinate system u. Each coordinate transformation is represented by the following formula.
第１の式は、測距部座標系ｌの座標ｐｌを起伏部座標系ｂの座標ｐｂに変換する式である。ｔｌｂは測距部座標系ｌの原点と起伏部座標系ｂの原点の間を結ぶ三次元並進ベクトルであり、Ｒｌｂは測距部座標系ｌと起伏部座標系ｂの姿勢の相違すなわち回転を表す３×３行列である。ｔｌｂおよびＲｌｂは、測距センサ１９が荷揚げ部９に設けられる位置や姿勢に応じて定まる。なお、図８の例では、各軸の方向が一致している測距部座標系ｌと起伏部座標系ｂの間に回転がないため、Ｒｌｂは３×３の単位行列である。
The first formula is a formula for transforming the coordinates p1 of the distance measuring unit coordinate system l into the coordinates pb of the undulating unit coordinate system b . tlb is a three-dimensional translation vector connecting the origin of the rangefinder coordinate system l and the origin of the undulating area coordinate system b, and Rlb is the difference in attitude between the rangefinder coordinate system l and the undulating area coordinate system b. It is a 3x3 matrix representing the rotation. t lb and R lb are determined according to the position and posture at which the range sensor 19 is provided on the loading section 9 . In the example of FIG. 8, R lb is a 3×3 unit matrix because there is no rotation between the rangefinder coordinate system l and the undulating part coordinate system b whose axes are in the same direction.
第２の式は、起伏部座標系ｂの座標ｐｂを旋回部座標系ｒの座標ｐｒに変換する式である。Ｒｘ（±θ１）は起伏部座標系ｂの原点を通るｂｘ軸の周りに起伏角θ１だけ正方向または負方向に三次元座標を回転させる３×３の回転行列である。最初にＲｘ（－θ１）をｐｂに適用することで、そのｙ座標を起伏角θ１で起伏中のブーム７の延伸方向に沿った値に変換する。その上で、この方向に沿った起伏中心Ｏｂまでの距離Ｌｂ１が加算される。続いてＲｘ（＋θ１）を適用することで、元々の起伏部座標系ｂの姿勢（変換目標の旋回部座標系ｒと同じ姿勢でもある）に沿った座標に戻される。その上で、起伏中心Ｏｂと旋回部座標系ｒの原点のｙ方向の距離Ｌｂ３が減算され、ｚ方向の距離Ｌｐが加算される。このように第２の式は、起伏中心Ｏｂを介した起伏部座標系ｂから旋回部座標系ｒへの座標変換を与える。また、この式のパラメータθ１、Ｌｂ１、Ｌｂ３、Ｌｐは、荷揚げ部９に対する旋回フレーム５の相対的な位置や姿勢に応じて定まる。
The second equation is for transforming the coordinate pb of the undulating portion coordinate system b to the coordinate pr of the turning portion coordinate system r . R x (±θ 1 ) is a 3×3 rotation matrix that rotates the three-dimensional coordinates in the positive or negative direction by the undulation angle θ 1 about the b x -axis passing through the origin of the relief coordinate system b. A first application of R x (−θ 1 ) to p b transforms its y coordinate to a value along the extension direction of boom 7 during luffing at luffing angle θ 1 . Then the distance Lb1 to the center of relief Ob along this direction is added. Subsequent application of R x (+θ 1 ) restores the coordinates along the original orientation of the undulation coordinate system b (which is also the same orientation as the transform target turn coordinate system r). Then, the distance Lb3 in the y direction between the undulation center Ob and the origin of the turning section coordinate system r is subtracted, and the distance Lp in the z direction is added. Thus, the second equation provides a coordinate transformation from the undulation coordinate system b to the turn coordinate system r via the undulation center Ob. Also, the parameters θ 1 , L b1 , L b3 , and L p in this equation are determined according to the relative position and orientation of the revolving frame 5 with respect to the loading section 9 .
第３の式は、旋回部座標系ｒの座標ｐｒを地上座標系ｕの座標ｐｕに変換する式である。Ｒｚ（θ２）は旋回部座標系ｒの原点を通るｒｚ軸の周りに旋回角θ２だけ三次元座標を回転させる３×３の回転行列であり、旋回部座標系ｒを地上座標系ｕの姿勢に合わせる作用をする。また、ｘ座標としてｘｔｌを持つｘ方向のベクトルは旋回部座標系ｒの原点と地上座標系ｕの原点の間を結ぶ並進ベクトルである。このように第３の式は、回転成分を変換する第１項と並進成分を変換する第２項によって、旋回部座標系ｒから地上座標系ｕへの座標変換を与える。また、この式のパラメータθ２は旋回フレーム５に対する走行部２の相対的な姿勢に基づいて定まり、ｘｔｌは走行部２のレール３上の位置を測定する位置センサ等によって測定される。
The third formula is a formula for transforming the coordinate pr of the turning section coordinate system r to the coordinate pu of the ground coordinate system u . R z (θ 2 ) is a 3×3 rotation matrix that rotates the three-dimensional coordinates by the turning angle θ 2 around the rz axis passing through the origin of the turning part coordinate system r , and the turning part coordinate system r is the ground coordinate. It acts to match the posture of the system u. The x-direction vector having xtl as the x-coordinate is a translational vector connecting the origin of the turning section coordinate system r and the origin of the ground coordinate system u. Thus, the third equation provides a coordinate transformation from the turning head coordinate system r to the ground coordinate system u, with the first term transforming the rotational component and the second term transforming the translational component. The parameter θ2 in this equation is determined based on the relative attitude of the traveling section 2 with respect to the revolving frame 5, and xtl is measured by a position sensor or the like that measures the position of the traveling section 2 on the rail 3.
以上の第１～３の式によって、測距センサ１９が測距した船庫２０１の測距点の測距部座標系ｌにおける測距点座標ｐｌ＝（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）が、起伏部座標系ｂおよび旋回部座標系ｒを経て、地上座標系ｕにおける測距点座標ｐｕ＝（ｕｘ，ｕｙ，ｕｚ）に変換される。同様に、測距センサ１８が測距した船庫２０１の測距点の測距部座標系ｄにおける測距点座標ｐｄ＝（ｄｘ，ｄｙ，ｄｚ）も、起伏部座標系ｂおよび旋回部座標系ｒを経て、地上座標系ｕにおける測距点座標ｐｕ＝（ｕｘ，ｕｙ，ｕｚ）に変換できる。この場合、上記の第１の式は測距部座標系ｄの座標ｐｄを起伏部座標系ｂの座標ｐｂに変換する式に置き換えられる。測距センサ１８の位置や姿勢は、図８（Ｂ）（Ｃ）に示される掻き取り部１１の回転角θ４および屈曲角θ５によっても変わるため、これらのパラメータが変換式に盛り込まれる。
According to the above first to third equations, the distance measuring point coordinate p l =(l x , ly , l z ) of the distance measuring point of the ship shed 201 measured by the distance measuring sensor 19 in the distance measuring unit coordinate system l. is converted to range-finding point coordinates p u =(u x , u y , u z ) in the ground coordinate system u via the undulating portion coordinate system b and turning portion coordinate system r. Similarly, the ranging point coordinates p d =(d x , d y , d z ) in the ranging section coordinate system d of the ranging point of the ship shed 201 measured by the ranging sensor 18 are also expressed in the undulating section coordinate system b , and through the turning section coordinate system r, it can be transformed into the range-finding point coordinates p u =(u x , u y , uz ) in the ground coordinate system u. In this case, the above first equation is replaced by an equation for transforming the coordinate pd of the distance measuring unit coordinate system d to the coordinate pb of the undulating unit coordinate system b . Since the position and posture of the distance measuring sensor 18 also change depending on the rotation angle θ4 and bending angle θ5 of the scraping portion 11 shown in FIGS. 8B and 8C, these parameters are included in the conversion formula.
位置比較部３０８は、以上のようにしてＣＳＵ１のシステム座標系としての地上座標系ｕに変換された船庫２０１の測定位置を、位置推定部３０６で得られた船庫２０１の推定位置と比較する。この位置比較処理は、船庫２０１の形状的特徴ごとに実行される。例えば、図５で測定された縁Ｅ１２の測距点群が構成する線分が、図７で対応する縁Ｅ２が構成する線分と比較される。具体的には、二つの線分の傾きの違いや、各線分上の点の間の距離に基づいて、両線分の乖離が検出される。同様に、図５で測定された縁Ｅ１２に面する上面または側壁面の測距点群が構成する平面が、図７で対応する上面Ｕ２または側壁面Ｗ２が構成する平面と比較される。具体的には、二つの平面の法線ベクトルの向きの違いや、各平面上の点の間の距離に基づいて、両平面の乖離が検出される。
The position comparison unit 308 compares the measured position of the warehouse 201 converted into the ground coordinate system u as the system coordinate system of the CSU 1 as described above with the estimated position of the warehouse 201 obtained by the position estimation unit 306. do. This position comparison processing is executed for each shape feature of the shipyard 201 . For example, the line segment formed by the range-finding points of the edge E12 measured in FIG. 5 is compared with the line segment formed by the corresponding edge E2 in FIG. Specifically, the divergence between the two line segments is detected based on the difference in slope between the two line segments and the distance between points on each line segment. Similarly, the plane formed by the range-finding points on the upper surface or side wall surface facing the edge E12 measured in FIG. 5 is compared with the plane formed by the corresponding upper surface U2 or side wall surface W2 in FIG. Specifically, the divergence between the two planes is detected based on the difference in the directions of the normal vectors of the two planes and the distance between points on each plane.
ここで、運動モデル選択部３０５が複数の運動モデルを選択した場合や、運動モデル選択部３０５での選択が省略された場合は、位置推定部３０６および位置比較部３０８の処理が複数の運動モデルについて並行して行われる。この場合、位置比較部３０８は、位置測定部３０７で得られた船庫２０１の測定位置を、各運動モデルに基づく船庫２０１の各推定位置とそれぞれ比較することで、各運動モデルを評価する。そして、位置比較部３０８は、測定位置との乖離が最も小さい推定位置を与える運動モデルを最も信頼できるものとして選択する。このように、本実施形態の船庫検出装置３００によれば、複数の運動モデルで並行して船庫２０１の位置を推定し、測定された船庫２０１の位置との乖離が小さい適切な運動モデルをリアルタイムで選択できる。
Here, when the motion model selection unit 305 selects a plurality of motion models, or when the selection in the motion model selection unit 305 is omitted, the processing of the position estimation unit 306 and the position comparison unit 308 is performed using a plurality of motion models. are performed in parallel. In this case, the position comparison unit 308 compares the measured position of the ship 201 obtained by the position measurement unit 307 with each estimated position of the ship 201 based on each motion model, thereby evaluating each motion model. . Then, the position comparison unit 308 selects the motion model that gives the estimated position with the smallest deviation from the measured position as the most reliable one. As described above, according to the shipyard detection device 300 of the present embodiment, the position of the shipyard 201 is estimated in parallel using a plurality of motion models, and an appropriate motion with a small deviation from the measured position of the shipyard 201 is detected. Models can be selected in real time.
位置更新部３０９は、位置推定部３０６で推定された位置と位置測定部３０７で測定された位置を位置比較部３０８が比較した結果に基づいて船庫２０１の位置を更新する。具体的には、位置比較部３０８で検出された推定位置と測定位置の乖離が小さくなるように、船庫２０１の運動ベクトルｘｋが更新される。これによって図７に示される船庫２０１の三次元モデルが現実の船庫２０１の位置、姿勢、運動状態を正確に表すものとなるため、この三次元モデルによって以降の船庫２０１の運動を正確に推測できる。また、位置測定部３０７が測距センサ１８、１９による船庫２０１の測定を継続することで、三次元モデルが現実の船庫２０１から乖離したことを検出して迅速に是正できる。
The position updating unit 309 updates the position of the ship shed 201 based on the result of the position comparing unit 308 comparing the position estimated by the position estimating unit 306 and the position measured by the position measuring unit 307 . Specifically, the motion vector xk of the barge 201 is updated so that the difference between the estimated position detected by the position comparing section 308 and the measured position becomes smaller. As a result, the three-dimensional model of the shipyard 201 shown in FIG. 7 accurately represents the position, attitude, and state of motion of the actual shipyard 201. Therefore, this three-dimensional model can be used to accurately predict the subsequent motion of the shipyard 201. can be inferred to Further, by continuing the measurement of the shipyard 201 by the distance measuring sensors 18 and 19, the position measurement unit 307 can detect deviation of the three-dimensional model from the actual shipyard 201 and quickly correct the deviation.
図９は、船庫検出装置３００による船庫検出処理例を示すフローチャートである。フローチャートにおける「Ｓ」はステップを意味する。
FIG. 9 is a flowchart showing an example of a warehouse detection process by the warehouse detection device 300. As shown in FIG. "S" in the flow chart means step.
Ｓ１では、位置測定部３０７が、測距センサ１８、１９によって、船庫２０１の一部の位置を測定する。Ｓ２では、位置比較部３０８が、Ｓ１で得られた測定位置を測距部座標系ｄ、ｌからシステム座標系としての地上座標系ｕに変換する。Ｓ３では、船庫検出装置３００が、運動モデル選択部３０５によって運動モデルが選択済か否かを判定する。初回の処理では運動モデルが選択済ではないためＳ４に進み、位置測定部３０７がＳ１で得られた測距点群から船庫２０１の形状的特徴を抽出する。前述したように、船庫２０１の形状的特徴としては、図５のＥ１２等の線分状の縁や、縁に面した平面状の上面や側壁面が例示される。なお、船庫検出装置３００による船庫２０１の検出精度を上げるためには可能な限り多くの形状的特徴を処理するのが好ましいが、演算量が制約される状況では一部の形状的特徴のみを処理してもよい。
In S<b>1 , the position measurement unit 307 measures the position of a part of the shipyard 201 using the range sensors 18 and 19 . In S2, the position comparison unit 308 converts the measurement position obtained in S1 from the distance measuring unit coordinate systems d and l to the ground coordinate system u as a system coordinate system. In S<b>3 , the shipyard detection device 300 determines whether or not a motion model has been selected by the motion model selection unit 305 . Since the motion model has not been selected in the first process, the process proceeds to S4, where the position measurement unit 307 extracts the shape features of the ship's warehouse 201 from the range-finding point group obtained in S1. As described above, the shape feature of the ship shed 201 is exemplified by the linear edge such as E12 in FIG. In order to increase the detection accuracy of the shipyard 201 by the shipyard detection device 300, it is preferable to process as many shape features as possible. may be processed.
Ｓ５では、位置推定部３０６が、運動モデル保持部３０３に保持された少なくとも一つの運動モデルに基づいて船庫２０１の位置を推定する。具体的には、前述したように、船庫２０１の運動ベクトルｘｋと、それに基づく船庫２０１の三次元モデル（図７）が推定される。Ｓ４と同様に、位置推定部３０６は、船庫２０１の三次元モデルから船庫２０１の形状的特徴を抽出する。なお、初回の処理では前時刻の運動ベクトルｘｋ－１が利用できないため、RANSAC（Random Sample Consensus）等の公知の推定アルゴリズムを併用して船庫２０１の位置を推定する。Ｓ６では、位置比較部３０８が、Ｓ４で抽出された測定位置に基づく形状的特徴と、Ｓ５で抽出された推定位置に基づく形状的特徴を比較し、両位置の乖離を検出する。Ｓ７では、位置更新部３０９が、Ｓ６で検出された測定位置と推定位置の乖離が小さくなるように、船庫２０１の運動ベクトルｘｋと三次元モデルを更新する。なお、Ｓ７で測定位置と推定位置の乖離を十分に小さくできない場合はＳ５に戻り、他の運動モデルに基づいて船庫２０１の位置を推定し直す。Ｓ８では、運動モデル選択部３０５が、Ｓ７の処理が行われた運動モデルを次回の処理のために選択する。
In S<b>5 , the position estimation unit 306 estimates the position of the ship shed 201 based on at least one motion model held in the motion model holding unit 303 . Specifically, as described above, the motion vector xk of the shipyard 201 and the three-dimensional model (FIG. 7) of the shiphouse 201 based thereon are estimated. As in S<b>4 , the position estimating unit 306 extracts the shape features of the shipyard 201 from the three-dimensional model of the shipyard 201 . Since the motion vector x k−1 at the previous time cannot be used in the first process, the position of the ship shed 201 is estimated using a known estimation algorithm such as RANSAC (Random Sample Consensus). In S6, the position comparison unit 308 compares the shape feature based on the measured position extracted in S4 and the shape feature based on the estimated position extracted in S5, and detects the divergence between the two positions. In S7, the position update unit 309 updates the motion vector xk and the three-dimensional model of the ship shed 201 so that the deviation between the measured position and the estimated position detected in S6 becomes smaller. If the difference between the measured position and the estimated position cannot be sufficiently reduced in S7, the process returns to S5 to re-estimate the position of the barge 201 based on another motion model. In S8, the motion model selection unit 305 selects the motion model that has undergone the processing of S7 for the next processing.
Ｓ８で運動モデルが選択済の場合はＳ３からＳ９に進み、Ｓ５と同様に位置推定部３０６が、選択済の運動モデルに基づいて船庫２０１の運動ベクトルｘｋと三次元モデルを推定するとともに、船庫２０１の形状的特徴を抽出する。Ｓ１０では、Ｓ４と同様に位置測定部３０７がＳ１で得られた測距点群から船庫２０１の形状的特徴を抽出する。ここで、Ｓ９の処理によって図７のような船庫２０１の三次元モデルが推定され、その形状的特徴Ｅ１～Ｅ４、Ｕ１～Ｕ４、Ｗ１～Ｗ４が抽出されているため、Ｓ１０における測距点群からの形状的特徴の抽出は、推定済の形状的特徴Ｅ１～Ｅ４、Ｕ１～Ｕ４、Ｗ１～Ｗ４から所定距離内にある測距点のみを対象に行えばよい。このように処理すべき測距点の数を大きく削減できるため、Ｓ１０ではＳ４より高速に測距点群から船庫２０１の形状的特徴を抽出できる。
If the motion model has been selected in S8, the process advances from S3 to S9, and the position estimation unit 306 estimates the motion vector xk and the three-dimensional model of the ship 201 based on the selected motion model as in S5. , extract the shape features of the shipyard 201 . In S10, as in S4, the position measuring unit 307 extracts the shape features of the ship shed 201 from the range-finding point group obtained in S1. Here, the three-dimensional model of the shipyard 201 as shown in FIG. 7 is estimated by the process of S9, and its shape features E1 to E4, U1 to U4, and W1 to W4 are extracted. Extraction of shape features from the group may be performed only for distance measurement points within a predetermined distance from the estimated shape features E1 to E4, U1 to U4, and W1 to W4. Since the number of distance measurement points to be processed can be greatly reduced in this manner, the shape features of the shipyard 201 can be extracted from the distance measurement point group at a higher speed in S10 than in S4.
Ｓ１１では、位置比較部３０８が、Ｓ１０で抽出された測定位置に基づく形状的特徴と、Ｓ９で抽出された推定位置に基づく形状的特徴を比較し、両位置の乖離を検出する。Ｓ１２では、位置更新部３０９が、Ｓ１１で検出された測定位置と推定位置の乖離が小さくなるように、船庫２０１の運動ベクトルｘｋと三次元モデルを更新する。Ｓ１２で測定位置と推定位置の乖離を十分に小さくできない場合は、続くＳ１３においてより良い推定結果を与える他の運動モデルに更新される。Ｓ１４では、Ｓ７またはＳ１２で更新された船庫２０１の運動ベクトルｘｋと三次元モデルが船庫２０１の位置の推定結果として出力される。この推定結果に基づいて、船庫２０１の位置、姿勢、運動状態を正確に把握できるため、ＣＳＵ１による荷揚げの安全性と効率性を向上させることができる。なお、図９に示される一連の処理はＣＳＵ１が荷揚げを行っている間に数秒等の所定の間隔で繰り返し行われるため、常に船庫２０１の状態を正確に把握できる。
In S11, the position comparison unit 308 compares the shape feature based on the measured position extracted in S10 and the shape feature based on the estimated position extracted in S9, and detects the deviation between the two positions. In S12, the position update unit 309 updates the motion vector xk and the three-dimensional model of the ship shed 201 so that the difference between the measured position detected in S11 and the estimated position becomes smaller. If the difference between the measured position and the estimated position cannot be sufficiently reduced in S12, the motion model is updated to another motion model that gives a better estimation result in the subsequent S13. In S14, the motion vector xk and the three-dimensional model of the warehouse 201 updated in S7 or S12 are output as the estimation result of the position of the warehouse 201. FIG. Based on this estimation result, the position, posture, and motion state of the warehouse 201 can be accurately grasped, so that the safety and efficiency of unloading by the CSU 1 can be improved. Since the series of processes shown in FIG. 9 are repeated at predetermined intervals such as several seconds while the CSU 1 is unloading, the state of the warehouse 201 can always be accurately grasped.
以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
The present invention has been described above based on the embodiments. It should be understood by those skilled in the art that the embodiments are examples, and that various modifications can be made to combinations of each component and each treatment process, and such modifications are also within the scope of the present invention.
本発明は、実施形態で説明したバケットエレベータ式の連続アンローダに限らず、スパイラル型の連続アンローダや、エアー搬送機構を備える連続アンローダにも適用できる。
The present invention is applicable not only to the bucket elevator type continuous unloader described in the embodiment, but also to a spiral type continuous unloader and a continuous unloader having an air transport mechanism.
なお、実施形態で説明した各装置の機能構成はハードウェア資源またはソフトウェア資源により、あるいはハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。
Note that the functional configuration of each device described in the embodiments can be realized by hardware resources, software resources, or cooperation between hardware resources and software resources. Processors, ROMs, RAMs, and other LSIs can be used as hardware resources. Programs such as operating systems and applications can be used as software resources.
