JP2023006302A - クレーンの運転システムおよびクレーンの運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】荷役物を吊り上げる作業と吊り上げた荷役物を下ろす作業とを繰り返すクレーンの荷役効率を向上するクレーンの運転システムおよびクレーンの運転方法を提供する。【解決手段】桁２、トロリ３、吊具４、および、走行装置６と、コンテナＣの荷役作業を行う荷役位置Ｔａを指定する指定装置と、指定装置により指定された荷役位置Ｔａへ吊具４を移動させる制御を行う制御装置と、を備えたクレーン１の運転システム１０は、トロリ３の位置座標Ｐｎを取得する座標取得装置１４を備え、制御装置は、荷役位置Ｔａで初めてコンテナＣの荷役作業を行った場合に、座標取得装置１４が取得した位置座標Ｐｎを荷役位置座標Ｑｍとして記憶し、荷役位置座標Ｑｍを記憶した以降に指定装置により再び同じ荷役位置Ｔａが指定された場合に、記憶した荷役位置座標Ｑｍへ吊具４を移動させる制御を行う構成である。【選択図】図１

Description

本発明は、クレーンの運転システムおよびクレーンの運転方法に関し、より詳しくは、指定された荷役位置にトロリの横行および走行装置による走行により吊具を移動させるクレーンの運転システムおよびクレーンの運転方法に関する。

ブームや吊具に設置された撮像装置により下方の領域を撮像し、表示装置により撮像した画像を表示し、画像の任意の箇所を目標位置に指定し、指定した目標位置へ吊具を移動させるクレーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－１１７３５３号公報

特許文献１に記載のクレーンは撮像装置で撮像した画像に画像処理を施して目標位置を算出する構成である。この種の画像処理による位置の検出は精度が低い。それ故、このクレーンでは、実際に荷役物を荷役する際に運転手の位置合わせの修正作業が必要となり、荷役効率が低下するおそれがある。

本開示の目的は、指定された荷役位置への吊具の移動を高精度に行って、荷役効率を向上するクレーンの運転システムおよびクレーンの運転方法を提供することである。

上記の目的を達成する本発明の一態様のクレーンの運転システムは、一方向に延在する桁と、この桁に沿って横行するトロリと、このトロリから吊り下げられて鉛直方向に昇降可能で荷役物に連結される吊具と、前記一方向に直交する方向にクレーンを走行させる走行装置と、荷役物の荷役作業を行う荷役位置を指定する指定装置と、この指定装置により指定された荷役位置へ前記トロリの横行および前記走行装置による走行により前記吊具を移動させる制御を行う制御装置と、を備えたクレーンの運転システムにおいて、前記トロリまたは前記吊具の位置座標を取得する座標取得装置を備え、前記制御装置は、前記指定された荷役位置で前記吊具と荷役物との連結あるいは連結解除の荷役作業を初めて行った場合に、前記座標取得装置が取得した位置座標を荷役位置座標として記憶し、前記荷役位置座標を記憶した以降に前記指定装置により再び前記指定された荷役位置と同じ荷役位置が指定された場合に、記憶した前記荷役位置座標へ前記吊具を移動させる制御を行う構成であることを特徴とする。

上記の目的を達成する本発明の一態様のクレーンの運転方法は、指定装置により荷役物の荷役作業を行う荷役位置が指定されると、制御装置により前記指定装置により指定された荷役位置へトロリの横行および走行装置による走行により吊具を移動させるクレーンの運転方法において、前記指定された荷役位置で前記吊具と荷役物との連結あるいは連結解除の荷役作業を初めて行った場合に、座標取得装置により前記トロリまたは前記吊具の位置座標を取得し、前記制御装置により取得したその位置座標を荷役位置座標として記憶し、前記荷役位置座標を記憶して以降に前記指定装置により再び前記指定された荷役位置と同じ荷役位置が指定されたときに、前記制御装置により記憶した前記荷役位置座標へ前記吊具を移動させることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、初回を除いた二回目以降は、実際に荷役物の荷役作業を行ったときの荷役位置座標に吊具を移動させることで、荷役位置と吊具との高精度の位置合わせが可能となる。これにより、荷役位置への位置合わせに要する時間の短縮には有利になり、荷役効率を向上できる。

クレーンの運転システムの実施形態を例示する構成図である。 図１の制御装置を例示するブロック図である。 図１の表示装置に表示される領域画像および荷役物画像を例示する図である。 クレーンの運転方法の実施形態を例示するフロー図であり、領域画像を作成する工程を示す。 図４のステップＳ１５０を例示するフロー図である。 クレーンの運転方法の実施形態を例示するフロー図であり、設定座標を設定する工程を示す。 クレーンの運転方法の実施形態を例示するフロー図であり、荷役位置の位置座標を特定し、吊具を移動する工程を示す。 クレーンの運転システムの実施形態の変形例を例示する構成図である。 図８の表示装置に表示される領域画像および荷役物画像を例示する図である。

以下、本開示のクレーンの運転システムおよびクレーンの運転方法の実施形態について説明する。図中では、Ｘ方向をクレーン１の桁２に沿って横行するトロリ３の横行方向とし、Ｙ方向をＸ方向に直交する水平方向であって、クレーン１が走行装置６により走行する走行方向とし、Z方向を吊具４が昇降する鉛直方向とする。

図１に例示するように、実施形態のクレーン１の運転システム１０は指定された荷役位置Ｔａへトロリ３の横行および走行装置６による走行により吊具４を移動させる制御を行う構成である。以下、本開示において吊具４の移動とはＸＹ平面における移動を示すものとし、吊具４のＺ方向の昇降は含まないものとする。

クレーン１は、荷役物であるコンテナＣが蔵置される蔵置レーン７をＸ方向に跨いでＹ方向に走行するクレーンであり、桁２、トロリ３、吊具４、脚構造物５、および、走行装置６を備える。クレーン１はトロリ３のＸ方向の横行と走行装置６によるＹ方向の走行とにより吊具４を移動させ、吊具４のＺ方向の昇降および吊具４およびコンテナＣの連結あるいは連結解除によりコンテナＣの荷役作業を行う。

桁２はＸ方向に延在し、トロリ３を介してワイヤにより吊具４を吊り下げ支持する。トロリ３は図示しない横行装置により桁２に沿ってＸ方向に横行可能に構成される。吊具４はトロリ３から吊架したワイヤが巻かれた昇降装置によりＺ方向に昇降可能に構成される。吊具４はコンテナＣと連結されてコンテナＣを吊り上げ、吊り上げたコンテナＣを荷役位置に下ろしてコンテナＣとの連結が解除される。脚構造物５は桁２を上端部に支持し、下端部に走行装置６が配置される。走行装置６のそれぞれはＸ方向に離間して配置され、タイヤを転動させることでクレーン１をＹ方向に走行させる。

運転システム１０はクレーン１を遠隔地から操作する遠隔操作を支援するシステムであり、表示装置１１、入力装置１２、および、撮像装置１３から成る指定装置と、座標取得装置１４と、クレーン用制御装置１５および遠隔運転用制御装置１６から成る制御装置と、を備える。

指定装置はクレーン１がコンテナＣの荷役作業を行う荷役位置Ｔａを指定する装置である。指定装置で指定された荷役位置Ｔａはクレーン用制御装置１５へ送られる。

表示装置１１と入力装置１２とは組み合わされて一体化したタッチパネル付きモニタで構成されて、遠隔地に配置される。表示装置１１はその表示が遠隔運転用制御装置１６の制御により切り替わる。表示装置１１は、荷役位置Ｔａを指定するための領域画像２０と、運転手による遠隔運転操作のための、吊具４やコンテナＣが写る実際の画像や仮想の操作装置の画像とを切り替えて表示する装置である。

入力装置１２はクレーン１の遠隔地からの運転操作を入力する装置である。入力装置１２は吊具４の移動操作に関して表示装置１１に表示された領域画像２０の任意の箇所を荷役位置Ｔａに指定する入力を行う装置である。吊具４の昇降操作やコンテナＣとの連結操作に関して表示装置１１に表示された仮想の操作装置の入力を行う装置でもある。入力装置１２の検出方式は、抵抗膜方式、静電容量方式、超音波表面弾性波方式、赤外線光学イメージング方式、電磁誘導方式が例示される。

撮像装置１３はトロリ３に設置される。撮像装置１３はトロリ３からＺ方向下方の領域の画像である撮像画像２１を撮像する。撮像画像２１は所定の周期ごとの静止画でもよく、動画でもよい。撮像装置１３はコンテナＣが蔵置される蔵置レーン７および蔵置レーン７のＸ方向側方を走行する運搬シャーシ８を撮像できればよく、撮像した撮像画像２１に吊具４が写っていなくてもよい。撮像装置１３が撮像した撮像画像２１に吊具４が映らない場合は、吊具４が写る画像を撮像する別の撮像装置を備える。

座標取得装置１４はトロリ３に設置される。座標取得装置１４は所定の周期でトロリ３の位置座標Ｐｎを取得する。座標取得装置１４としては全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）のアンテナが例示される。全球測位衛星システムのアンテナは所定の周期ごとに複数の人工衛星から受信する時刻等の情報に基づき経度、緯度、及び高度からなる絶対座標を測定する。絶対座標を測定する方法としては、単独測位、相対測位、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）測位、ＲＴＫ（リアルタイムキネマティックＧＰＳ）測位が例示できる。全球測位衛星システムのアンテナはトロリ３の位置座標Ｐｎとして経度と緯度とを取得可能な構成であればよい。また、座標取得装置１４としては横行エンコーダと走行エンコーダとの組み合わせも例示される。横行エンコーダはトロリ３の横行距離を測定する装置であり、走行エンコーダは走行装置６による走行距離を測定する装置である。それらの装置の測定値を組み合わせることでトロリ３の位置座標Ｐｎを取得する。

制御装置は、クレーン用制御装置１５と遠隔運転用制御装置１６とから成り、表示装置１１の表示の制御と、入力装置１２の入力に応じてクレーン１の各装置の駆動の制御と、を行う。クレーン用制御装置１５はクレーン１に設置され、指定された荷役位置Ｔａに吊具４を移動させる制御を行う。また、クレーン用制御装置１５は、仮想の操作装置の操作に基づいて吊具４を昇降させる制御や吊具４およびコンテナＣを連結させる制御や、仮想の操作装置の操作に基づいてトロリ３を横行させる制御や走行装置６によりクレーン１を走行させる制御を行う。遠隔運転用制御装置１６は遠隔地に設置され、領域画像２０を表示装置１１に表示させる制御と、入力装置１２により指定された荷役位置Ｔａの位置座標をクレーン用制御装置１５に送信する制御とを行う。クレーン用制御装置１５および遠隔運転用制御装置１６は相互に通信可能に接続される。

図２に例示されるように、クレーン用制御装置１５および遠隔運転用制御装置１６のそれぞれは各種情報処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。クレーン用制御装置１５は、トロリ３の図示しない横行装置、吊具４の図示しない昇降装置、走行装置６のそれぞれに電気的に接続される。また、クレーン用制御装置１５は撮像装置１３および座標取得装置１４に電気的に接続され、それらの取得した画像や値を遠隔運転用制御装置１６に送信する。遠隔運転用制御装置１６は表示装置１１および入力装置１２に電気的に接続される。

クレーン用制御装置１５は機能要素としてクレーン制御部３０を有する。遠隔運転用制御装置１６は各機能要素として画像作成部３１、座標設定部３２、表示制御部３３、および、制御指令部３４と、を有する。各機能要素は、プログラムとして各々の制御装置の内部記憶装置に記憶されて、中央処理装置により読み出されて、適宜実行される。なお、各機能要素としては、プログラムの他にそれぞれが独立して機能する電気回路も例示される。また、各機能要素のそれぞれをプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）で構成して、各々の制御装置を複数のＰＬＣの集合体としてもよい。

クレーン制御部３０は入力装置１２の入力に基づいて制御指令部３４が生成した指令信号を受信し、受信したその指令信号に基づいてトロリ３の横行装置、吊具４の昇降装置、および、走行装置６のそれぞれを制御する機能要素である。具体的に、クレーン制御部３０は、入力装置１２により荷役位置Ｔａが入力されて、制御指令部３４からその荷役位置Ｔａの位置座標を指令信号として受信すると、トロリ３の横行装置および走行装置６を制御して、吊具４を受信した位置座標に移動させる制御を行う。また、クレーン制御部３０は入力装置１２により仮想の操作装置の操作が入力されて、制御指令部３４からその操作に応じた指令信号を受信すると、トロリ３の横行装置、吊具４の昇降装置、および、走行装置６のそれぞれを受信した指令信号に応じて制御する。

画像作成部３１は、撮像装置１３が撮像した撮像画像２１が入力され、領域画像２０を作成する機能要素である。画像作成部３１は複数の撮像画像２１を繋ぎ合わせる工程と、撮像画像２１の中に荷役物画像２２を特定する工程と、特定したその荷役物画像２２の中心座標Ｏｍを算出し、算出した中心座標Ｏｍを設定座標に設定する工程とを行う。

座標設定部３２は、座標取得装置１４が取得した位置座標Ｐｎとクレーン制御部３０が行う吊具４およびコンテナＣの連結あるいは連結解除の作業完了の信号とが入力され、荷役物画像２２の設定座標に荷役位置座標Ｑｍを設定する機能要素である。

表示制御部３３は画像作成部３１が作成した領域画像２０に座標設定部３２により設定座標が設定された状態の領域画像２０を表示装置１１に表示させる制御を行う機能要素である。

制御指令部３４は、入力装置１２の入力に応じた指令信号を生成し、クレーン制御部３０に生成したその指令信号を送信する機能要素である。指令信号は、入力装置１２により荷役位置Ｔａが指定された場合に、荷役位置Ｔａの位置座標を含む信号であり、入力装置１２により仮想の操作装置の操作が入力された場合に、操作に応じた信号である。

図３に例示するように、領域画像２０は所定の領域として蔵置ヤードが設定される。本開示において蔵置ヤードとはクレーン１がコンテナＣの荷役作業を行う領域であり、複数の蔵置レーン７が並んで成る。領域画像２０は蔵置ヤードの平面視の画像である。領域画像２０は、複数の撮像画像２１から成り、荷役物画像２２、ポインタ画像２３、および、無描画像２４を含む。領域画像２０の画像上の位置座標は蔵置ヤードの位置座標と結び付けられる。

撮像画像２１は指定された荷役位置Ｔａへの吊具４の移動中に撮像装置１３が撮像した画像である。撮像画像２１は撮像装置１３の光軸を中心とした画像座標系の位置情報を有する。複数の撮像画像２１は統一された座標系で連続的に繋ぎ合わされて領域画像２０を構成する。

荷役物画像２２は撮像画像２１に存在するコンテナＣの画像を示す。荷役物画像２２は撮像画像２１に画像処理を施して特定される。画像処理としては、コンテナＣの特定を目的としたパターン認識、差分画像演算、テンプレートマッチングが例示される。加えて、画像処理としては、特定精度の向上のためにノイズ除去やエッジ強調などの画像加工やコントラスト補正や色補正などの画像補正も例示される。なお、荷役物画像２２は撮像画像２１に存在する運搬シャーシ８に載せられたコンテナＣの画像も含むものとする。

ポインタ画像２３は入力装置１２により荷役位置Ｔａに指定された任意の箇所を示す画像である。ポインタ画像２３としては、三角形状、矢印形状、第二指を突き出した手の形状などが例示される。

無描画像２４は領域画像２０のうちの撮像画像２１が存在しない部位を示す。撮像画像２１は吊具４の移動中に撮像装置１３が撮像した画像であり、吊具４が移動していない領域では撮像されない。無描画像２４は吊具４が移動していない領域を示す。

設定座標は特定された荷役物画像２２の位置座標であり、Ｘ座標およびＹ座標から成る二次元座標系とする。設定座標は荷役位置座標Ｑｍと中心座標Ｏｍとのどちらかの一方の座標が設定される。設定座標には優先度が高い方の座標が設定され、荷役位置座標Ｑｍの優先度は中心座標Ｏｍの優先度よりも高い。設定座標は荷役物画像２２が特定されていない箇所には設定されない。

荷役位置座標Ｑｍは指定された荷役位置Ｔａで吊具４とコンテナＣとの連結あるいは連結解除の荷役作業を初めて行った場合に座標取得装置１４が取得した位置座標Ｐｎである。本開示において吊具４とコンテナＣとの連結あるいは連結解除の荷役作業を初めて行った場合とは、クレーン１ごと、および、作業日ごとに異なる。吊具４とコンテナＣとの連結あるいは連結解除の荷役作業を初めて行った場合は、ある作業日にクレーン１が指定された荷役位置ＴａでコンテナＣを吊具４により吊り上げた場合、または、吊り上げたコンテナＣを下ろした場合である。

中心座標Ｏｍは荷役物画像２２の形状情報に基づいて平面視における荷役物画像２２の中心位置を示す。中心座標ＯｍはコンテナＣが平面視で長方形を成すことから、その長方形の中心位置を示す。

図４～図７に例示するように、クレーン１の運転方法は、画像作成部３１が領域画像２０を作成し、作成した領域画像２０を表示装置１１に表示する工程（図４、図５）と、座標設定部３２が設定座標に荷役位置座標Ｑｍを設定する工程（図６）と、制御指令部３４が指令信号を送信し、その指令信号に基づいてクレーン制御部３０が吊具４を移動させる工程（図７）とから成る。各々の工程のうちの表示する工程と設定する工程とは所定の周期ごとに繰り返し行われる。吊具４を移動させる工程は入力装置１２による入力が行われると開始され、吊具４の移動が完了すると終了する。所定の周期とは撮像装置１３が撮像画像２１を撮像する周期や座標取得装置１４が位置座標Ｐｎを取得する周期とする。フロー図における一周期の経過は「リターン」で示す。

図４および図５に例示するように、領域画像２０を作成する工程はクレーン１の運転が開始されるとスタートし、クレーン１の運転が終了するまで行われる。クレーン１の運転が開始されると、撮像装置１３が撮像画像２１を撮像する（Ｓ１１０）。次いで、画像作成部３１が撮像装置１３から送られた撮像画像２１に画像処理を施して、撮像画像２１の中の荷役物画像２２を特定する（Ｓ１２０）。次いで、画像作成部３１が特定した荷役物画像２２の中心座標Ｏｍを算出する（Ｓ１３０）。蔵置レーン７に蔵置されたコンテナＣの荷役物画像２２では、その荷役物画像２２の中心座標Ｏｍを画像処理の画像特徴抽出により算出する。また、運搬シャーシ８に搭載されたコンテナＣを示す荷役物画像２２においては、コンテナＣを画像認識により特定し、特定したコンテナＣの画像部分の中心座標Ｏｍを画像特徴抽出により算出する。次いで、画像作成部３１が算出した中心座標Ｏｍを荷役物画像２２の設定座標に設定する（Ｓ１４０）。

次いで、画像作成部３１が領域画像２０を更新する（Ｓ１５０）。具体的に、画像作成部３１が記憶されていた領域画像２０の一部分を上記のステップＳ１１０～ステップＳ１４０で作成された撮像画像２１に差し替えるとともに、その一部分と差し替える撮像画像２１とを比較して、画像の変更箇所を特定する（Ｓ１５１）。このステップＳ１５１では変更箇所の数ｊとその位置とが特定される。次いで、画像作成部３１が特定された変更箇所の全てで荷役物画像２２の有無とそれに伴う設定座標の更新とを行う（Ｓ１５２）。画像作成部３１が記憶していた領域画像２０に有った荷役物画像２２が撮像画像２１に無いか否かを判定し（Ｓ１５３）、無いと判定した場合に（Ｓ１５３：ＹＥＳ）設定座標を消去する（Ｓ１５４）。次いで、画像作成部３１が記憶していた領域画像２０に無い荷役物画像２２が撮像画像２１に有るか否かを判定し（Ｓ１５５）、有ると判定した場合に（Ｓ１５５：ＹＥＳ）、その荷役物画像２２の設定座標を中心座標Ｏｍに設定する（Ｓ１５６）。次いで、画像作成部３１が記憶していた領域画像２０に有った荷役物画像２２が撮像画像２１に有るか否かを判定する（Ｓ１５７）。次いで、有ると判定した場合に（Ｓ１５７：ＹＥＳ）、画像作成部３１が有ると判定した荷役物画像２２の設定座標に荷役位置座標Ｑｍが設定されているか否かを判定する（Ｓ１５８）。有ると判定した荷役物画像２２に荷役位置座標Ｑｍが設定されていない場合に（Ｓ１５８：ＮＯ）、画像作成部３１がその荷役物画像２２の設定座標を中心座標Ｏｍに設定する（Ｓ１５６）。有ると判定した荷役物画像２２に荷役位置座標Ｑｍが設定されていた場合に（Ｓ１５８：ＹＥＳ）、画像作成部３１がその荷役物画像２２の設定座標を荷役位置座標Ｑｍに設定する（Ｓ１５９）。以上のステップＳ１５３～ステップＳ１５９が特定された変更箇所の全てで行われる。

次いで、画像作成部３１で作成された領域画像２０が表示制御部３３に送られて、表示制御部３３がその領域画像２０を表示装置１１に表示させる（Ｓ１６０）。以上の領域画像２０を作成する工程により、撮像装置１３が撮像した複数の撮像画像２１が統一した座標系で連続的に繋ぎ合わせられるとともに、画像処理によりそれらの撮像画像２１の中に存在するコンテナＣを示す荷役物画像２２が特定され、特定されたその荷役物画像２２に設定座標が設定された状態の領域画像２０が表示装置１１に表示される。

図６に例示するように、設定座標を設定する工程はクレーン１の運転が開始されると座標設定部３２がクレーン制御部３０の制御の監視をスタートし、クレーン１の運転が終了まで繰り返し行われる。制御の監視がスタートすると、座標設定部３２は吊具４の移動が完了して吊具４が指定された荷役位置Ｔａに到着したか否かを判定する（Ｓ２１０）。吊具４が荷役位置Ｔａに到着したと判定すると（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、座標設定部３２は吊具４およびコンテナＣの連結あるいは連結解除の荷役作業が完了したか否かを判定する（Ｓ２２０）。次いで、座標取得装置１４が位置座標Ｐｎを取得する（Ｓ２３０）。なお、座標取得装置１４が取得した位置座標Ｐｎは吊具４およびコンテナＣの連結あるいは連結解除の荷役作業が完了した位置であることが望ましく、その荷役作業が完了してからトロリ３の横行や走行装置６による走行が行われる前までの間のタイミングで取得されることが望ましい。次いで、座標設定部３２はそのタイミングで取得された位置座標Ｐｎを荷役位置座標Ｑｍとし、荷役物画像２２の設定座標にその荷役位置座標Ｑｍを設定する（Ｓ２４０）。以上の設定座標を設定する工程により、荷役物画像２２の設定座標が実際にコンテナＣの荷役作業を行ったときの荷役位置座標Ｑｍに設定される。

図７に例示するように、吊具４を移動させる工程はクレーン１の運転が開始されると制御指令部３４が入力装置１２の入力の監視をスタートする。入力の監視がスタートすると、制御指令部３４は表示装置１１に表示された領域画像２０の任意の箇所に入力装置１２により荷役位置Ｔａが指定されたか否かを判定する（Ｓ３１０）。

任意の箇所に荷役位置Ｔａが指定されたと判定すると（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、制御指令部３４は任意の箇所が荷役物画像２２の範囲内か否かを判定する（Ｓ３２０）。任意の箇所が荷役物画像２２の範囲内と判定すると（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、制御指令部３４はその荷役物画像２２に設定座標が設定されているか否かを判定する（Ｓ３３０）。設定座標が設定されていると判定すると（Ｓ３３０：ＹＥＳ）、制御指令部３４は荷役位置Ｔａの位置座標として設定座標を特定する（Ｓ３４０）。

任意の箇所が荷役物画像２２の範囲外と判定すると（Ｓ３２０：ＮＯ）、または、設定座標が設定されていないと判定すると（Ｓ３３０：ＮＯ）、制御指令部３４は荷役位置Ｔａの位置座標としてその任意の箇所の座標を特定する（Ｓ３５０）。

次いで、制御指令部３４は特定した位置座標を含む指令信号をクレーン制御部３０に送信する（Ｓ３６０）。次いで、送信された指令信号を受信したクレーン制御部３０は指令信号に含まれる位置座標に吊具４を移動させる（Ｓ３７０）。吊具４の移動が終了すると、この工程は終了する。以上の吊具４を移動させる工程により、入力装置１２により指定された荷役位置Ｔａに吊具４が移動される。なお、荷役位置Ｔａが指定されないと判定された場合は（Ｓ３１０：ＮＯ）、表示装置１１に表示された仮想の操作装置が操作された場合であり、その操作に基づいた指令信号が生成され、クレーン制御部３０に送信される。

本開示の運転システム１０は、指定装置により指定された荷役位置Ｔａで初めて荷役物の荷役作業を行った場合に、座標取得装置１４が取得した位置座標Ｐｎを荷役位置座標Ｑｍとして記憶する。そして、運転システム１０は荷役位置座標Ｑｍを記憶した以降に指定装置により再び同じ荷役位置Ｔａが指定された場合に、記憶した荷役位置座標Ｑｍへ吊具４を移動させる。このように運転システム１０によれば、初回を除いた二回目以降は、実際にコンテナＣの荷役作業を行ったときの荷役位置座標Ｑｍに吊具４を移動させることで、指定された荷役位置Ｔａへの高精度の位置合わせが可能となる。これにより、荷役位置Ｔａへの位置合わせに要する時間の短縮には有利になり、荷役効率を向上できる。

運転システム１０は指定装置が表示装置１１と入力装置１２とを有し、遠隔運転用制御装置１６が入力装置１２により入力された荷役位置Ｔａが表示装置１１に表示された領域画像２０の荷役物画像２２の範囲内か否かと、その荷役物画像２２に設定座標が設定されているか否かを判定する構成である。このように、運転システム１０は、荷役位置Ｔａの位置座標として荷役物画像２２に設定された設定座標と任意の箇所の座標とのどちらか一方の座標を特定して、特定した位置座標に吊具４を移動させることが可能となる。これにより、コンテナＣの荷役作業を行っていない場所や、運搬シャーシ８に搭載されていて、位置座標の特定が困難なコンテナＣへの大まかな位置合わせも可能になり、クレーン１の運転操作を簡略化することができる。なお、吊具４を移動させていない無描画像２４に荷役位置Ｔａが指定されてもその位置座標として同様に任意の箇所の座標が特定され、無描画像２４の範囲内にも吊具４を移動させることが可能である。

運転システム１０は荷役物画像２２の形状情報に基づいて平面視におけるその荷役物画像２２の中心位置を示す中心座標Ｏｍを算出し、領域画像２０のなかの荷役物画像２２のうちの荷役位置座標Ｑｍが設定座標に設定されていない荷役物画像２２に算出したその中心座標Ｏｍを設定座標として設定する構成である。これにより、コンテナＣが蔵置されているがそこでコンテナＣの荷役作業を行っていない場所や、運搬シャーシ８に搭載されていて、位置座標の特定が困難なコンテナＣへの大まかな位置合わせの精度を高めることができる。

運転システム１０は指定装置が撮像装置１３を有し、撮像装置１３が撮像した撮像画像２１を統一した座標系で連続的に繋ぎ合わせた領域画像２０を表示装置１１に表示させる構成である。また、運転システム１０は領域画像２０の中の荷役物画像２２を特定し、特定した荷役物画像２２に設定座標を設定する構成である。このように、運転システム１０は、視覚的に荷役位置Ｔａの指定の入力を行うことが可能となる。これにより、クレーン１の運転の煩雑さが回避され、運転操作の未熟な運転者でも精度の高い荷役作業を行うことが可能となる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の運転システム１０およびクレーン１の運転方法は特定の実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

運転システム１０はコンテナＣ以外の荷役物を荷役するクレーンにも適用可能であり、コンテナＣのように荷役物どうしを鉛直方向に積む重ねることが可能な荷役物を荷役するクレーンであれば適用可能である。そのような荷役物としては、本実施形態のコンテナＣ以外で、鋼片（スラブ、ブルーム、ビレットなど）が例示される。また、運転システム１０は、蔵置レーン７をＸ方向に跨いでコンテナＣを荷役するクレーン１以外のクレーンにも適用可能であり、そのようなクレーンとしては、岸壁に接岸した船舶に対してコンテナＣを荷役するクレーンや鋼片を荷役するクレーンが例示される。また、クレーン１の構成も例えば、走行装置６がレーンの上を転動する車輪を有する構成でもよく、所謂天井クレーンのように脚構造物がない構成でもよく、実施形態の構成に限定されるものではない。

図８および図９に例示するように、本開示の運転システム１０は岸壁に接岸した船舶９に対してコンテナＣを荷役するクレーン３０に適用される。クレーン３０は既述したクレーン１とコンテンＣを荷役する場所が異なるがその構造が異なるものではないため、同一の部材や機器は同一の符号を用いることとする。なお、クレーン３０の桁２はクレーン１の桁２に対して脚構造物５からＸ方向に張り出す構造であるが、Ｘ方向に延在するものであり、クレーン１の桁２と同一の部材として扱う。

クレーン３０の運転システム１０の領域画像２０は所定の領域として船舶９および運搬シャーシ８が停車する岸壁が設定される。船舶９はコンテナＣの四隅の位置にＺ方向に立設されたセルガイドから成るセル構造を有する。領域画像２０は船舶９および岸壁の平面視の画像である。

船舶９はその形状や接岸位置によってコンテナＣの蔵置位置が蔵置ヤードに比して大きく異なり、予測することが難しい場合がある。本開示の運転システム１０によれば、初回を除いた二回目以降は、実際にコンテナＣの荷役作業を行ったときの荷役位置座標Ｑｍに吊具４を移動させることで、指定された荷役位置Ｔａへの高精度の位置合わせが可能となる。これにより、蔵置位置が接岸した船舶９ごとに変化する場合であっても、荷役位置Ｔａへの位置合わせに要する時間の短縮には有利になり、荷役効率を向上できる。

運転システム１０の指定装置は荷役位置Ｔａの指定が可能であればよく、本実施形態の構成に限定されなくてもよい。本実施形態の運転システム１０は運転者によるクレーン１の遠隔運転に適用したシステムであり、運転システム１０がクレーン１を自動運転するシステムの場合に、指定装置はコンテナＣの管理を行う上位システムであってもよい。上位システムは蔵置レーン７のＸ方向の区分をベイ、Ｙ方向の区分をロウ、Ｚ方向の区分をティアとして荷役位置Ｔａを指定する。上位システムによる荷役位置Ｔａの指定でも本実施形態と同様に、初回を除いて二回目以降は荷役位置座標Ｑｍに吊具４を移動させることで、荷役効率の向上に有利になる。

また、運転システム１０がクレーン１を遠隔運転するシステムの場合に、指定装置は視覚的に荷役位置Ｔａの指定が可能であればよく、本実施形態の構成に限定されなくてもよい。指定装置は撮像装置１３に代えて、所定の領域の一部の空間情報を測量する測量装置を有していてもよい。測量装置としては二次元レーザースキャナや三次元レーザースキャナが例示される。この場合に、遠隔運転用制御装置１６は、指定された荷役位置Ｔａへの吊具４の移動中に測量装置が測量した複数の空間位置情報に基づいて、蔵置ヤードのうちの測量装置により測量された部分を領域画像２０として描画する。次いで、遠隔運転用制御装置１６は、その領域画像２０に存在するコンテナＣの形状を特定し、特定したそのコンテナＣの形状を荷役物画像２２として領域画像２０に描画し、描画した荷役物画像２２に設定座標が設定された状態の領域画像２０を表示装置１１に表示させる制御を行う構成であってもよい。このように、領域画像２０は実際の画像でなくてもよく、モデリングされた画像でもよい。

領域画像２０は荷役物画像２２、ポインタ画像２３、および、無描画像２４以外の画像が描画されていてもよい。例えば、座標位置取得装置１４で取得したトロリ３の位置座標Ｐｎに基づいてクレーン１の位置を示す画像が描画されてもよい。また、運搬シャーシ８の位置を特定可能であれば、運搬シャーシ８を示す画像が描画されてもよい。

指定装置の入力装置１２はタッチパネルに限定されず、表示装置１１に表示された領域画像２０の任意の箇所を指し示して選択する装置（ポインティングデバイス）であればよい。例えば、入力装置１２としてはマウスが例示される。また、入力装置１２は上位システムが番地を指定するように番地を入力可能なキーボードでもよく、音声を認識して文字列に変換する装置でもよい。

指定装置の表示装置１１と入力装置１２とは遠隔地に設置されたタッチパネル付きモニタに限定されずに、例えば、運転者が携帯可能な携帯機器でも代用可能である。また、入力装置１２とは別に運転手が操作する操作装置を備えてもよい。

指定装置の撮像装置１３はＺ方向の位置が略固定になることからトロリ３に設置されることが望ましいが、吊具４に設置されてもよい。撮像装置１３が吊具４に設置される場合は、領域画像２０を作成する場合に吊具４のＺ方向の位置座標を加味することで各々の撮像画像２１の座標系を統一することが可能となる。

蔵置ヤードで複数のクレーン１がコンテナＣの荷役作業を行う場合に、領域画像２０は各々のクレーン１に設置された撮像装置１３で撮像された各々の撮像画像２１を統一の座標系として繋ぎ合わせて作成されてもよい。この場合に、荷役物画像２２に設定される荷役位置座標Ｑｍは各々のクレーン１に設置された座標取得装置１４により取得された位置座標Ｐｎを用いてもよい。但し、各々のクレーン１は構造体の歪みや装置の経年劣化などにより同じ荷役位置Ｔａにおける位置座標が異なる場合がある。また、蔵置ヤードの路面の傾きなどが変化する場合がある。そのため、領域画像２０は各々のクレーン１で共有し、設定座標はクレーン１ごとに設定することが望ましい。また、同様の理由から同じクレーン１で日を跨いでコンテナＣの荷役作業を行う場合にも、作業日ごと、あるいは、所定の作業日程ごとで設定座標をリセットすることが望ましい。なお、位置座標が異ならない状況であれば設定座標をリセットしなくてもよい。

制御装置はクレーン用制御装置１５と遠隔運転用制御装置１６とに別れていなくてもよく、それらの機能要素を備えた一つの制御装置としてもよい。また、制御装置は、指定された荷役位置ＴａでコンテナＣの荷役作業を行ったときに座標取得装置１４が取得した位置座標Ｐｎが設定された荷役位置座標Ｑｍと異なっている場合に、取得したその位置座標Ｐｎを新たな荷役位置座標Ｑｍとして記憶し、荷役物画像２２の設定座標に新たに記憶したその荷役位置座標Ｑｍを設定座標に設定してもよい。これにより、クレーン１の構造体の歪みや装置の経年劣化、あるいは、蔵置ヤードの路面の変化が生じてもそれらの状態の変化に合わせた荷役位置座標Ｑｍを再設定することが可能となり、位置合わせの精度の低下を抑制することが可能となる。

荷役位置Ｔａの位置座標として中心座標Ｏｍや任意の箇所の座標が特定された場合に、その位置座標を中心座標Ｏｍや任意の箇所の座標からずらした座標に補正したり、それらの座標に基づいた位置合わせ領域を設定したりしてもよい。例えば、荷役位置Ｔａが指定されたときに、吊具４をその荷役位置Ｔａに移動させる経路を予測して、吊具４が中心座標Ｏｍや任意の箇所の座標の直上に到達する手前の座標に設定されるとよい。中心座標Ｏｍや任意の箇所の座標は大まかな座標の指定であり、中心座標Ｏｍや任意の箇所の座標に合わせてクレーン１の走行が停止したときやトロリ３の横行が停止したときに、実際にコンテナＣの荷役作業を行う位置を通り過ぎてしまう場合がある。このとき、位置合わせのためにクレーン１を走行装置６により再度走行させたり、トロリ３を再度横行させたりする必要がある。このように、位置合わせのために再度吊具４の位置を移動させることは、位置合わせに要する時間が長くなることに加えて、吊具４の振れが大きくなるおそれがある。そこで、大まかな座標の指定の場合は、指定された座標よりも手前の座標に設定することで、位置合わせには有利になる。

無描画像２４は領域画像２０のうちの撮像画像２１が存在しない部位を示す画像であるが、本実施形態のように荷役物がコンテナＣのようなマトリックス配置されるものであれば、上位システムにある蔵置ヤードの設計図や蔵置計画図から対応する部分を抽出して表示させてもよい。そのような設計図や計画図には荷役物画像２２に類似する画像が記載されており、その画像に基づいて荷役物画像２２を描画することも可能である。また、無描画像２４にそのような設計図や計画図の対応する部分を表示する場合に、設定座標に設計図や計画図にあるコンテナＣの目標蔵置位置座標を設定してもよい。このように無描画像２４として対応する設計図や計画図を表示し、その中に描画した荷役物画像２２に類似する画像に目標蔵置位置座標を設定することで、大まかな位置合わせの精度を高めるには有利になる。

１ クレーン
２ 桁
３ トロリ
４ 吊具
６ 走行装置
１０ 運転システム
１１ 表示装置
１２ 入力装置
１３ 撮像装置
１４ 座標取得装置
１５ クレーン用制御装置
１６ 遠隔運転用制御装置

Claims (6)

1. 一方向に延在する桁と、この桁に沿って横行するトロリと、このトロリから吊り下げられて鉛直方向に昇降可能で荷役物に連結される吊具と、前記一方向に直交する方向にクレーンを走行させる走行装置と、荷役物の荷役作業を行う荷役位置を指定する指定装置と、この指定装置により指定された荷役位置へ前記トロリの横行および前記走行装置による走行により前記吊具を移動させる制御を行う制御装置と、を備えたクレーンの運転システムにおいて、
   前記トロリまたは前記吊具の位置座標を取得する座標取得装置を備え、
   前記制御装置は、前記指定された荷役位置で前記吊具と荷役物との連結あるいは連結解除の荷役作業を初めて行った場合に、前記座標取得装置が取得した位置座標を荷役位置座標として記憶し、前記荷役位置座標を記憶した以降に前記指定装置により再び前記指定された荷役位置と同じ荷役位置が指定された場合に、記憶した前記荷役位置座標へ前記吊具を移動させる制御を行う構成であることを特徴とするクレーンの運転システム。
2. 前記指定装置は、所定の領域に存在する荷役物を示す荷役物画像を含む領域画像を表示する表示装置と、その領域画像の任意の箇所を荷役位置に指定する入力を行う入力装置と、を有し、
   前記制御装置は、前記荷役物画像の設定座標として前記荷役位置座標を設定し、前記任意の箇所が、前記荷役物画像の範囲内で、かつ、その荷役物画像に前記設定座標が設定されている場合に、前記入力装置により指定された荷役位置の位置座標として設定されたその設定座標を特定し、特定されたその設定座標に前記吊具を移動させ、前記任意の箇所が、前記荷役物画像の範囲外の場合に、または、前記荷役物画像の範囲内で、かつ、その荷役物画像に前記設定座標が設定されていない場合に、前記入力装置により指定された荷役位置の位置座標として前記任意の箇所の座標を特定し、特定したその座標に前記吊具を移動させる制御を行う構成である請求項１に記載のクレーンの運転システム。
3. 前記指定装置は前記トロリまたは前記吊具に設置されて前記領域の一部を撮像する撮像装置を有し、
   前記制御装置は、前記入力装置により指定された荷役位置への前記吊具の移動中に前記撮像装置が撮像した複数の撮像画像を統一した座標系で連続的に繋ぎ合わせるとともに、それらの撮像画像の画像処理によりそれらの撮像画像の中に存在する荷役物を示す前記荷役物画像を特定し、特定したその荷役物画像に前記設定座標が設定された状態の前記領域画像を前記表示装置に表示させる制御を行う構成である請求項２に記載のクレーンの運転システム。
4. 前記指定装置は前記トロリまたは前記吊具に設置されて前記領域の一部の空間位置情報を測量する測量装置を有し、
   前記制御装置は、前記入力装置により指定された荷役位置への前記吊具の移動中に前記測量装置が測量した複数の空間位置情報に基づいて、前記領域のうちの前記測量装置により測量された部分を前記領域画像として描画し、描画したその領域画像に存在する荷役物の形状を特定し、特定したその荷役物の形状を前記荷役物画像として前記領域画像に描画し、描画した前記荷役物画像に前記設定座標が設定された状態の前記領域画像を前記表示装置に表示させる制御を行う構成である請求項２に記載のクレーンの運転システム。
5. 前記制御装置は、特定した前記荷役物画像の形状情報に基づいて平面視におけるその荷役物画像の中心位置を示す中心座標を算出し、前記領域画像のなかの前記荷役物画像のうちの前記設定座標に前記荷役位置座標が設定されていない前記荷役物画像の前記設定座標として算出したその中心座標を設定する構成である請求項３または４に記載のクレーンの運転システム。
6. 指定装置により荷役物の荷役作業を行う荷役位置が指定されると、制御装置により前記指定装置により指定された荷役位置へトロリの横行および走行装置による走行により吊具を移動させるクレーンの運転方法において、
   前記指定された荷役位置で前記吊具と荷役物との連結あるいは連結解除の荷役作業を初めて行った場合に、座標取得装置により前記トロリまたは前記吊具の位置座標を取得し、前記制御装置により取得したその位置座標を荷役位置座標として記憶し、
   前記荷役位置座標を記憶して以降に前記指定装置により再び前記指定された荷役位置と同じ荷役位置が指定されたときに、前記制御装置により記憶した前記荷役位置座標へ前記吊具を移動させることを特徴とするクレーンの運転方法。

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