JP2023049565A - 位置検出システム、ターゲット、及び位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の位置を確実に検出できる位置検出システム、ターゲット、及び位置検出方法を提供する。
【解決手段】位置検出システム１００において、色情報抽出部４２は、撮影部２１の撮影情報から、色情報を抽出して、抽出領域を特定する。また、位置検出部４３は、色情報抽出部４２の抽出結果に基づいて、吊荷ＳＬとクレーン１との相対位置を検出することができる。このように、位置検出部４３が、撮影情報の色情報の抽出に基づく場合、例えば太陽光の反射などの外乱の影響を低減した状態で、吊荷ＳＬの位置検出を行うことができる。以上より、吊荷ＳＬの位置を確実に検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、位置検出システム、ターゲット、及び位置検出方法に関する。

例えば特許文献１には、クレーンに設けられた撮影部によって、吊部上に設けられたマーカを撮影し、当該撮影情報に基づいて、吊部で吊られた対象物の位置を検出する位置検出システムが記載されている。

特開平８－１２２５９号公報

上述のような位置検出システムにおいて、吊部上に設けられたマーカは、帯状または放射状の形状を有している。従って、位置検出システムは、撮影情報の中の、マーカの形状のみの情報から、対象物の位置を検出している。そのため、例えば、吊部上に出来た水たまりからの太陽の反射光が撮影部に入ると、マーカの形状が区別できず、帯状の形状が崩れて正常な位置検出が出来ないかもしれない。また、手すり等の突起物からの反射光をマーカと誤認識するかもしれない。従って、対象物の位置を確実に検出できる位置検出システムが求められていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、対象物の位置を確実に検出できる位置検出システム、ターゲット、及び位置検出方法を提供することを目的とする。

本発明に係る位置検出システムは、クレーンの吊部材及び吊部で吊られた対象物の位置を検出する位置検出システムであって、吊部材の吊点と共に移動するクレーンの構造体に設けられ、対象物を撮影する撮影部と、撮影部の撮影情報から、色情報を抽出して、抽出領域を特定する色情報抽出部と、色情報抽出部の抽出結果に基づいて、対象物とクレーンとの相対位置を検出する位置検出部と、を備える。

本発明に係る位置検出システムにおいて、色情報抽出部は、撮影部の撮影情報から、色情報を抽出して、抽出領域を特定する。また、位置検出部は、色情報抽出部の抽出結果に基づいて、対象物とクレーンとの相対位置を検出することができる。このように、位置検出部が、撮影情報の色情報の抽出に基づく場合、例えば太陽光の反射などの外乱の影響を低減した状態で、対象物の位置検出を行うことができる。以上より、対象物の位置を確実に検出することができる。

位置検出部は、互いに異なる特性を有する複数のターゲットを検出してよい。この場合、位置検出部は、各々のターゲットの個別の特性を有効に活用することで、対象物の位置をより詳細に検出することができる。

位置検出部は、互いに異なる特性として、互いに異なる色情報を有する複数のターゲットを検出してよい。この場合、各々のターゲットの色情報を変えるだけで、容易に異なる特性の複数のターゲットを準備することができる。

位置検出部は、互いに異なる色情報を有する複数のターゲットの位置関係に基づいて、対象物の水平面内での回転方向における姿勢を検出してよい。すなわち、複数のターゲットの特性が互いに異なっているため、位置検出部は、回転方向における各ターゲットの位置関係を参照することで、容易に回転方向における対象物の姿勢を検出できる。

位置検出部は、単一の撮影部からの撮影情報に基づいて、対象物に加え、当該対象物の設置場所を検出してよい。この場合、複数の撮影部を用いなくとも、位置検出部は、単一の撮影部からの撮影情報に基づいて、容易に対象物と設置場所との相対的な位置関係を把握することができる。

位置検出システムは、構造体の動作に関わらず、撮影部を下方へ向けるように撮影部の姿勢を調整する姿勢調整機構を備えてよい。この場合、例えばジブクレーンのように構造体の動作によって撮影部の姿勢が変わりやすいクレーンの場合であっても、姿勢調整機構が、撮影部を下方へ向けるように姿勢を調整することができる。

本発明に係るターゲットは、クレーンの吊部材及び吊部で吊られた対象物の位置を検出するためのターゲットであって、画像内で抽出可能な任意の色情報を有する。

このターゲットを対象物に設けることによって、位置検出システムは、画像内でターゲットの色情報を抽出して、位置検出を行うことができる。この場合、上述の位置検出システムと同趣旨の作用・効果を得ることができる。

本発明に係る位置検出方法は、クレーンの吊部材及び吊部で吊られた対象物の位置を検出する位置検出方法であって、吊部材の吊点と共に移動するクレーンの構造体に設けられた撮影部によって、対象物を撮影する撮影工程と、撮影工程での撮影情報から、色情報を抽出して、抽出領域を特定する色情報抽出工程と、色情報抽出工程での抽出結果に基づいて、対象物とクレーンとの相対位置を検出する位置検出工程と、を備える。

この位置検出方法によれば、上述の位置検出システムと同趣旨の作用・効果を得ることができる。

本発明によれば、対象物の位置を確実に検出できる位置検出システム、ターゲット、及び位置検出方法を提供することができる。

本実施形態に係る位置検出システムを示す概略図である。 図１が適用されるクレーンの概略構成図である。 撮影部によって撮影された画像の一例である。 姿勢調整機構の構成を示す斜視図である。 色情報抽出部の処理内容を説明するための図である。 位置検出部の処理内容を説明するための図である。 撮影部によって撮影された画像の一例である。 位置検出システムの制御処理の内容を示すフローチャートである。

以下、本発明による位置検出システムの好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る位置検出システムを示す概略図である。図２は、図１が適用されるクレーンの概略構成図である。

本実施形態に係る位置検出システム１００は、クレーン１の吊部材１７及び吊部１６で吊られた吊荷ＳＬ（対象物）の位置を検出するシステムである。位置検出システム１００は、システム構成としては、計測装置１０と、制御装置４０と、入力部５１と、出力部５２と、ターゲット５０Ａ，５０Ｂと、を備える。

図２に示すように、本実施形態において例示されるクレーン１として、旋回を行うと共に走行を行うことができるジブクレーンが挙げられる。クレーン１は、装置構成としては、走行体１１、塔体１２、旋回体１３、ジブ１４、及びマスト１５を有している。

走行体１１は、車輪が走行レール上を駆動されることで、走行レールに沿ってクレーン１を走行させる。塔体１２は、走行体１１上に立設された柱状の構造体である。旋回体１３は、塔体１２の上端に設けられ、塔体１２に対して鉛直軸線ＣＬ回りに旋回可能である。旋回体１３は、その上部に運転室１３ａを含んでいる。ジブ１４は、旋回体１３の一部にピン結合されている。マスト１５は、旋回体１３上に立設されている。旋回体１３の後側の端部、マスト１５の上端部であるマストトップ、及びジブ１４の先端部は、ワイヤーロープＷ１により互いに支持されている。ワイヤーロープＷ１が巻取り及び巻戻しされることにより、ジブ１４は、その基端部を支点として起伏動作を行う。また、ワイヤーロープＷ２は、吊部１６と連結されている。ワイヤーロープＷ２が巻き取り及び巻戻しされることにより、吊部１６は、上下方向へ移動する。なお、ワイヤーロープＷ２のうち、ジブ１４の上端から下方へ延びることで、吊部１６及び吊荷ＳＬを吊っている部分を吊部材１７と称する。なお、吊部材１７の振幅の基点となる箇所を「吊点ＳＰ」と称する。

吊部１６には、ターゲット５０Ａ，５０Ｂが設けられている。図３に示すように、ターゲット５０Ａ，５０Ｂは、後述の撮影部２１が上側から撮影できるように、吊部１６の上面１６ａに設けられている。ターゲット５０Ａ，５０Ｂは、吊部１６の中央よりも一方側に寄せられた位置にて、互いに並べられた状態で配置されている。また、ターゲット５０Ａ、５０Ｂは円形状を有している。ただし、ターゲット５０Ａ，５０Ｂの位置、形状、及び大きさは特に限定されない。また、ターゲットの数量も特に限定されない。

ターゲット５０Ａ，５０Ｂは、互いに異なる特性を有する。互いに異なる特性は、画像中でターゲット５０Ａとターゲット５０Ｂとを区別可能な特性であればよく、例えば、互いに異なる色情報、互いに異なる形状などが挙げられる。本実施形態では、ターゲット５０Ａ，５０Ｂは、互いに異なる色情報を有している。ターゲット５０Ａ，５０Ｂは、画像内で抽出可能な任意の色情報をそれぞれ有する。画像内で抽出可能な任意の色情報とは、後述の色情報抽出部４２の処理によって抽出可能な色情報であればよい。このような色情報は、具体的には、赤色、緑色、青色などの様々な色が挙げられ、白色以外の色であればよい。例えば、ターゲット５０Ａは全体が赤色となっており、ターゲット５０Ｂは全体が緑色となっている。ただし、ターゲット５０Ａ，５０Ｂの色は特に限定されない。

図１に戻り、計測装置１０は、撮影部２１と、距離計測部２２と、傾斜検出部２３と、を備えている。計測装置１０は、撮影部２１、距離計測部２２、及び傾斜検出部２３によって検出された検出情報を制御装置４０へ送信する。また、計測装置１０は、制御装置４０からの指令信号を受信する。

撮影部２１は、吊荷ＳＬを撮影する計測機器である。撮影部２１は、吊点ＳＰと共に移動するクレーン１の構造体３０に設けられる。本実施形態では、図２に示すように、撮影部２１は、ジブ１４の先端部に設けられた取付部材３１に取り付けられている。撮影部２１は、レンズ部が鉛直方向の下側を向くように配置されている。撮影部２１は、下方へ広がる撮影範囲Ｅ内の撮影情報を取得することができる。撮影範囲Ｅは、吊荷ＳＬの振れ角度が許容できる最大の値となっても、吊荷ＳＬが撮影範囲Ｅ外に出ないような大きさに設定される。撮影部２１は、一台の撮影範囲Ｅだけで吊荷ＳＬの移動範囲の全範囲を網羅できることが好ましい。撮影部２１によって取得された撮影情報、すなわち画像の一例を図３に示す。撮影部２１は、一般的なカラーカメラによって構成されてよい。従って、撮影部２１によって撮影された画像は、カラーの画像である。

撮影部２１は、吊点ＳＰの近傍に設けられている。ただし、撮影部２１は、吊点ＳＰと共に移動する構造体３０であり、且つ、吊荷ＳＬを撮影可能な位置であれば、どこに設けられてもよい。例えば、ジブ１４の長手方向における中央付近の位置、またはジブ１４の旋回体１３との接続部付近の位置に設けられてもよい。

ここで、図４に示すように、位置検出システム１００は、構造体３０の動作に関わらず、撮影部２１を下方へ向けるように撮影部２１の姿勢を調整する姿勢調整機構６０を備える。姿勢調整機構６０は、保持部６１と、ヒンジ部６２と、固定部６３と、を備える。保持部６１は、撮影部２１を保持する部材である。保持部６１は、底板部６１ａと、上板部６１ｂと、底板部６１ａと上板部６１ｂとを四隅で連結する柱部６１ｃと、を備える。底板部６１ａの下面には、撮影部２１が設けられる。また、底板部６１ａの上面には傾斜検出部２３が設けられる。底板部６１ａは、上板部６１ｂに比して厚みが厚く、且つ、重く構成されている。ヒンジ部６２は、保持部６１の上板部６１ｂと、固定部６３と、を回転可能に連結する部材である。

固定部６３は、クレーン１の構造体３０に姿勢調整機構６０を固定するための部材である。クレーン１の構造体３０の姿勢が変化することに伴って、固定部６３の姿勢も変化する。例えば、図４（ａ）に示す状態では、固定部６３は水平な状態で構造体３０に取り付けられている。この状態では、保持部６１の底板部６１ａも水平な状態となっている。これに対し、ジブ１４が起伏すると、図４（ｂ）に示すように、固定部６３は、水平に対して傾斜するような姿勢となる。このとき、保持部６１は、ヒンジ部６２によって、固定部６３に対して相対的に回転する。従って、保持部６１の底板部６１ａの水平な状態が保たれる。このとき、底板部６１ａの重量が大きいことにより、固定部６３に対して回転し易くなっている。これにより、構造体３０の動作に関わらず、撮影部２１が下側を向いた状態が維持される。

図１に示すように、距離計測部２２は、撮影部２１と吊荷ＳＬとの距離を検出する計測機器である。当該距離は、吊部材１７の長さに近似させることができる。従って、距離計測部２２は、ワイヤーロープＷ２を巻き取る巻取装置３２に設けられた巻き出し量の検出センサによって構成されてよい（図２参照）。当該検出センサは、巻き出されたワイヤーロープＷ２の巻き出し量に基づいて、吊部材１７の長さを検出可能である。なお、距離計測部２２は、このような巻取装置３２に設けられた検出センサに限定されず、例えば、撮影部２１付近に設けられたレーザ式やレーダ式の距離計測器によって構成されてもよい。また、距離計測部２２は省略されてもよい。

傾斜検出部２３は、撮影部２１の傾斜量を検出する計測機器である。傾斜検出部２３は、水平方向に対する撮影部２１の傾斜量が変化した場合、当該傾斜量を検出する。傾斜検出部２３は、撮影部２１の傾斜量が変化した時に、同じ傾斜量で傾斜する位置に設けられる。傾斜検出部２３は、撮影部２１が取り付けられている部材と、同じ部材に取り付けられればよい。例えば、傾斜検出部２３は、撮影部２１が取り付けられた底板部６１ａに設けられてよい（図４参照）。なお、傾斜検出部２３は省略されてもよい。

入力部５１は、ユーザーが制御装置４０に対して情報入力を行うインターフェースである。入力部５１は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、マイクなどが採用される。出力部５２は、制御装置４０からの情報をユーザーに出力するインターフェースである。出力部５２は、例えば、モニタ、スピーカなどが採用される。

制御装置４０は、位置検出システム１００全体を制御する装置である。制御装置４０は、プロセッサ、メモリ、ストレージ、通信インターフェース及びユーザインターフェースを備え、一般的なコンピュータとして構成されている。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算器である。メモリは、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶媒体である。ストレージは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶媒体である。通信インターフェースは、データ通信を実現する通信機器である。プロセッサは、メモリ、ストレージ、通信インターフェース及びユーザインターフェースを統括し、後述する機能を実現する。制御装置４０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。制御装置４０は、複数のコンピュータから構成されていてもよい。

制御装置４０は、情報取得部４１と、色情報抽出部４２と、位置検出部４３と、記憶部４４と、を備える。

情報取得部４１は、計測装置１０から検出情報を取得する。情報取得部４１は、撮影部２１によって撮影された撮影情報（すなわち画像）を取得する。また、情報取得部４１は、距離計測部２２による計測結果、及び／又は傾斜検出部２３による検出結果を取得する。

記憶部４４は、位置検出システム１００の位置検出に用いられる各種情報を記憶する。記憶部４４は、吊部１６に設けられたターゲット５０Ａ，５０Ｂに関する情報を記憶する。このような情報として、例えば、ターゲット５０Ａ，５０Ｂの色情報、形状情報、大きさ情報、位置情報などが挙げられる。

色情報抽出部４２は、撮影部２１の撮影情報から、色情報を抽出して、抽出領域を特定する。色情報抽出部４２は、画像の中から、特定の色情報を抽出し、当該色情報を有する領域を抽出領域として特定する。色情報抽出部４２は、少なくともターゲット５０Ａ，５０Ｂに対応する領域は、抽出領域として特定する。色情報抽出部４２は、画像の中において、ターゲット５０Ａ，５０Ｂ以外の領域であっても、特定の色情報を有している領域であれば、抽出領域として特定する。

位置検出部４３は、色情報抽出部４２の抽出結果に基づいて、吊荷ＳＬとクレーン１との相対位置を検出する。位置検出部４３は、吊荷ＳＬとクレーン１との相対位置として、吊荷ＳＬの振れ角を検出することができる。例えば、図３に示すように、位置検出部４３は、撮影部２１の画像に対し、吊点ＳＰ鉛直下の位置を振れ角の原点ＯＰ（振れ角０点）とする。位置検出部４３は、画像中のターゲット５０Ａ，５０Ｂによる色彩パターンと、原点ＯＰとの距離を振れ角として検出する。ここでは、位置検出部４３は、色彩パターンの重心ＷＰと、原点ＯＰとのＸ方向の距離をＸ方向振れ角θｘとして検出する。位置検出部４３は、色彩パターンの重心ＷＰと、原点ＯＰとのＹ方向の距離をＹ方向振れ角θｙとして検出する。このように、位置検出部４３は、色彩パターン重心ＷＰの振れ角に基づいて、吊荷ＳＬのクレーン１に対する相対位置を検出する。

位置検出部４３は、互いに異なる特性を有する複数のターゲット５０Ａ，５０Ｂを検出する。位置検出部４３は、互いに異なる特性として、互いに異なる色情報を有する複数のターゲット５０Ａ，５０Ｂを検出する。

次に、図５及び図６を参照して、色情報抽出部４２及び位置検出部４３の具体的な処理の一例について説明する。図５（ａ）は、撮影部２１によって撮影されたカラー画像ＣＰを示す。このカラー画像ＣＰは、ＲＧＢ（赤緑青）の画像信号によって構成された画像である。カラー画像ＣＰには、吊部１６及びターゲット５０Ａ，５０Ｂが写っている。カラー画像ＣＰ内において、ターゲット５０Ａは赤色で表示され、ターゲット５０Ｂは緑色で表示され、吊部１６は光の影響で白色に表示される。また、カラー画像ＣＰには、吊部１６よりも遠方の様子も写り込んでいる。このうち、物体ＯＢ１，ＯＢ２は赤色で表示され、物体ＯＢ３，ＯＢ４，ＯＢ５は緑色で表示される。

色情報抽出部４２は、色情報を抽出するために、カラー画像ＣＰのＲＧＢ（赤緑青）の画像信号をＨＳＶ（色相、彩度、明度）に変換する。そして、色情報抽出部４２は、Ｈ（色相）画像において、ターゲット５０Ａ，５０Ｂの色でフィルタを掛けたフィルタ画像ＦＰ１，ＦＰ２を取得する。図５（ｂ）は、ターゲット５０Ａの色である赤色でフィルタを掛けたフィルタ画像ＦＰ１を示す。図５（ｃ）は、ターゲット５０Ｂの色である緑色でフィルタを掛けたフィルタ画像ＦＰ２を示す。図５（ｂ）に示すように、フィルタ画像ＦＰ１において、赤色の色情報を有する領域は明るく表示され、他は暗く表示される。また、図５（ｂ）に示すように、フィルタ画像ＦＰ２において、緑色の色情報を有する領域は明るく表示され、他は暗く表示される。

そのため、色情報抽出部４２は、フィルタ画像ＦＰ１の中から、赤色の色情報を抽出し、当該赤色の色情報を有する領域を抽出領域ＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ６として抽出する。なお、抽出領域ＲＥ１は物体ＯＢ１に対応し、抽出領域ＲＥ２は物体ＯＢ２に対応し、抽出領域ＲＥ６はターゲット５０Ａに対応する。色情報抽出部４２は、フィルタ画像ＦＰ２の中から、緑色の色情報を抽出し、当該緑色の色情報を有する領域を抽出領域ＲＥ３，ＲＥ４，ＲＥ５，ＲＥ７として抽出する。なお、抽出領域ＲＥ３は物体ＯＢ３に対応し、抽出領域ＲＥ４は物体ＯＢ４に対応し、抽出領域ＲＥ５は物体ＯＢ５に対応し、抽出領域ＲＥ７はターゲット５０Ｂに対応する。

次に、位置検出部４３は、抽出領域ＲＥ１～ＲＥ７の中から、ターゲット５０Ａ，５０Ｂに該当するものを特定する。なお、図６は、フィルタ画像ＦＰ１とフィルタ画像ＦＰ２とを合成した合成フィルタ画像ＦＰ３である。図６に示すように、位置検出部４３は、抽出領域ＲＥ１～ＲＥ７を評価して、各々の重心位置、及び面積を演算する。図６において、「Ｐｒ」は赤色の抽出領域であることを示し、「Ｐｇ」は緑色の抽出領域であることを示し、「Ｐｒ」「Ｐｇ」に付された番号は識別番号であり、カッコの中の数値は抽出領域の面積を示しており、十字のマークは抽出領域の重心を示している。

撮影部２１とターゲット５０Ａ，５０Ｂとの間の距離、画像内のターゲット５０Ａ，５０Ｂの面積、ターゲット５０Ａ，５０Ｂ間の要素間距離との関係は、演算又は計測を事前に行われ、関連付けした対比データとして記憶部４４に記憶される。位置検出部４３は、距離計測部２２で計測された距離と、記憶部４４の対比データとを照らし合わせることで、合成フィルタ画像ＦＰ３内におけるターゲット５０Ａ，５０Ｂの面積、及びターゲット５０Ａ，５０Ｂ間の要素間距離の予定値を取得する。また、合成フィルタ画像ＦＰ３内でのターゲット５０Ａ，５０Ｂの外接長方形（図６において、白色の破線で示す長方形）の縦横比の予定値は、予め記憶部４４に記憶されている。

位置検出部４３は、合成フィルタ画像ＦＰ３内の抽出領域ＲＥ１～ＲＥ７のうち、ターゲット５０Ａ，５０Ｂに該当しないものを候補から外すことで、ターゲット５０Ａ，５０Ｂに該当する抽出領域を特定する。具体的に、位置検出部４３は、面積の値と、外接長方形の縦横比の値が、ターゲット５０Ａ，５０Ｂの予定値から一定以上外れている抽出領域については、候補から除去する。位置検出部４３は、抽出領域ＲＥ２，ＲＥ３，ＲＥ４の面積が、ターゲット５０Ａ，５０Ｂの予定値に比べて小さ過ぎるため、候補から外す。位置検出部４３は、抽出領域ＲＥ１の外接長方形の縦横比が、ターゲット５０Ａ，５０Ｂの予定値から大きく外れているため、候補から外す。これにより、抽出領域ＲＥ５，ＲＥ６，ＲＥ７が候補として残る。位置検出部４３は、抽出領域ＲＥ６と抽出領域ＲＥ７との要素間距離Ｄ１、及び抽出領域ＲＥ５と抽出領域ＲＥ６との要素間距離Ｄ２を演算する。位置検出部４３は、ターゲット５０Ａ，５０Ｂの要素間距離の予定値と、要素間距離Ｄ１，Ｄ２とを比較する。これにより、位置検出部４３は、予定値に最も近い要素間距離Ｄ１に係る抽出領域ＲＥ６と抽出領域ＲＥ７が、ターゲット５０Ａ，５０Ｂであると認識する。

位置検出部４３は、抽出領域ＲＥ６は赤色の領域であるためターゲット５０Ａに対応すると認識し、抽出領域ＲＥ７は緑色の領域であるためターゲット５０Ｂに対応すると認識する。ここで、位置検出部４３は、互いに異なる色情報を有する複数のターゲット５０Ａ，５０Ｂの位置関係に基づいて、吊荷ＳＬの水平面内での回転方向における姿勢を検出することができる。なお、ここでの回転方向は、鉛直方向に延びる中心軸を基準とした回転方向である。例えば、抽出領域ＲＥ６がターゲット５０Ａに対応し、抽出領域ＲＥ７がターゲット５０Ｂに対応する姿勢が、吊荷ＳＬの正規の姿勢（回転方向における０°の姿勢）であるものとする。これに対し、位置検出部４３が、抽出領域ＲＥ６がターゲット５０Ｂに対応し、抽出領域ＲＥ７がターゲット５０Ａに対応することを検出した場合、吊荷ＳＬの水平面内での回転方向における姿勢が、１８０°回転していることを検出する。

位置検出部４３は、抽出領域ＲＥ６，ＲＥ７の重心をターゲット５０Ａ，５０Ｂのターゲット位置とする。また、位置検出部４３は、両者のターゲット位置から、色彩パターンの重心ＷＰを演算する。位置検出部４３は、事前に分かっているターゲット５０Ａ，５０Ｂ間の幾何学的配置の特徴から、スキュー角度を演算する。

ここで、撮影部２１の姿勢（レンズの向き）が、鉛直方向に対して一定の場合には、位置検出部４３は、事前に計測等で求めた振れ角の原点ＯＰ１の位置と、上記で得られた色彩パターンの重心ＷＰとの距離に基づいて、振れ角θｘ，θｙ（図３参照）を検出する。予め求められた原点ＯＰ１の位置は、記憶部４４に記憶される。ここで、撮影部２１の姿勢が変化する場合には、振れ角の原点の位置が変化する。図６では、原点ＯＰ１から原点ＯＰ２に変化している。従って、位置検出部４３は、傾斜検出部２３の検出結果に基づいて、振れ角の原点ＯＰ２を、元の位置である原点ＯＰ１に補正する。

なお、制御装置４０は、撮影部２１の撮影情報、傾斜検出部２３の検出結果、及び距離計測部２２の計測結果を常時取込、振れ角の評価演算を常時行ってよい。そして、制御装置４０は、振れ角の情報を、上位側の運転画面（出力部５２）や振れ止めシステム等に送信してよい。

ここで、図７に示すように、位置検出部４３は、単一の撮影部２１からの撮影情報に基づいて、吊荷ＳＬに加え、当該吊荷ＳＬの設置場所７１を検出する。設置場所７１は、クレーン１が吊っている吊荷ＳＬを設置する場所、またはクレーン１の吊対象となる吊荷ＳＬが設置されている場所である。図７に示す例では、クレーン１が吊っている吊荷ＳＬを設置する場所としての設置場所７１が例示されている。設置場所７１には、ターゲット７０Ａ、７０Ｂが設けられている。ターゲット７０Ａ，７０Ｂは互いに異なり、且つターゲット５０Ａ，５０Ｂとも異なる色情報を有する。設置場所７１の中には、吊荷ＳＬを設置する領域を厳密に規定した吊荷設置枠７２が設定されている。ターゲット７０Ａ，７０Ｂは、吊荷設置枠７２の外側に設けられている。位置検出部４３は、ターゲット５０Ａ，５０Ｂと同様な方法で、ターゲット７０Ａ，７０Ｂの位置を特定する。ターゲット７０Ａ，７０Ｂと吊荷設置枠７２との位置関係は予め設定されているため、位置検出部４３は、ターゲット７０Ａ，７０Ｂに基づいて、画像内における吊荷設置枠７２の位置を検出することができる。

上述のように、ターゲット５０Ａ，５０Ｂの色彩パターンとターゲット７０Ａ，７０Ｂの色彩パターンによって、位置検出部４３は、吊部１６と設置場所７１の区別を行うことができ、同じ画像上での位置と角度を評価できる。また、クレーン１が自動で吊荷ＳＬの保持、または荷降ろし時には、吊部１６と設置場所７１の検出内容に基づいて、両者の相対位置を検出することができる。これにより、クレーン１は、吊荷ＳＬの保持・荷降ろしが出来る相対位置、及び角度範囲に収まる事を確認しながら、吊荷ＳＬのハンドリングを行うことができる。

次に、図８を参照して、位置検出システム１００による位置検出方法の内容について説明する。図８に示すように、撮影部２１は、吊荷ＳＬを撮影する（ステップＳ１１０：撮影工程）。撮影部２１は撮影情報を制御装置４０へ送信し、制御装置４０の情報取得部４１が撮影情報を取得する。

次に、色情報抽出部４２は、ステップＳ１１０での撮影情報から、色情報を抽出して、抽出領域を特定する（ステップＳ１２０：色情報抽出工程）。次に、位置検出部４３は、ステップＳ１２０での抽出結果に基づいて、吊荷ＳＬとクレーン１との相対位置を検出する（ステップＳ１３０：位置検出工程）。

具体的に、ステップＳ１３０では、位置検出部４３は、複数の抽出領域の中から、ターゲット５０Ａ，５０Ｂに対応するものを特定する（ステップＳ１４０）。次に、位置検出部４３は、ターゲット５０Ａ，５０Ｂの重心に基づいて、振れ角を検出する（ステップＳ１５０）。次に、位置検出部４３は、ステップＳ１５０で検出した振れ角に基づいて、吊荷ＳＬの位置を検出する（ステップＳ１６０）。ステップＳ１６０が終了したら、図８に示す制御処理が終了し、再びステップＳ１１０から処理が開始される。

次に、本実施形態に係る位置検出システム１００、ターゲット５０Ａ，５０Ｂ、及び位置検出方法の作用・効果について説明する。

本実施形態に係る位置検出システム１００において、色情報抽出部４２は、撮影部２１の撮影情報から、色情報を抽出して、抽出領域を特定する。また、位置検出部４３は、色情報抽出部４２の抽出結果に基づいて、吊荷ＳＬとクレーン１との相対位置を検出することができる。このように、位置検出部４３が、撮影情報の色情報の抽出に基づく場合、例えば太陽光の反射などの外乱の影響を低減した状態で、吊荷ＳＬの位置検出を行うことができる。以上より、位置検出部４３は、ターゲット以外の光源を誤検出することなく、吊荷ＳＬの位置を確実に検出することができる。

位置検出部４３は、互いに異なる特性を有する複数のターゲット５０Ａ，５０Ｂを検出してよい。この場合、位置検出部４３は、各々のターゲット５０Ａ，５０Ｂの個別の特性を有効に活用することで、吊荷ＳＬの位置をより詳細に検出することができる。

位置検出部４３は、互いに異なる特性として、互いに異なる色情報を有する複数のターゲット５０Ａ，５０Ｂを検出してよい。この場合、各々のターゲット５０Ａ，５０Ｂの色情報を変えるだけで、容易に異なる特性の複数のターゲット５０Ａ，５０Ｂを準備することができる。例えば、形状を変えることで異なる特性とする場合、各ターゲットの形状を工夫する必要があり、且つ、吊部１６の設置場所の制約などを考慮する必要がある。これに対し、ターゲット５０Ａ，５０Ｂは、両方ともシンプルな円形として、互いの色を変えるだけで容易に特性を変えている。

位置検出部４３は、互いに異なる色情報を有する複数のターゲット５０Ａ，５０Ｂの位置関係に基づいて、吊荷ＳＬの水平面内での回転方向における姿勢を検出してよい。すなわち、複数のターゲット５０Ａ，５０Ｂの特性が互いに異なっているため、位置検出部４３は、回転方向における各ターゲット５０Ａ，５０Ｂの位置関係を参照することで、容易に回転方向における吊荷ＳＬの姿勢を検出できる。

位置検出部４３は、単一の撮影部２１からの撮影情報に基づいて、吊荷ＳＬに加え、当該吊荷ＳＬの設置場所を検出してよい。この場合、複数の撮影部２１を用いなくとも、位置検出部４３は、単一の撮影部２１からの撮影情報に基づいて、容易に吊荷ＳＬと設置場所との相対的な位置関係を把握することができる。

位置検出システム１００は、構造体３０の動作に関わらず、撮影部２１を下方へ向けるように撮影部２１の姿勢を調整する姿勢調整機構６０を備えてよい。この場合、例えばジブクレーンのように構造体３０の動作によって撮影部２１の姿勢が変わりやすいクレーンの場合であっても、姿勢調整機構６０が、撮影部２１を下方へ向けるように姿勢を調整することができる。

本実施形態に係るターゲット５０Ａ，５０Ｂは、クレーン１の吊部材１７及び吊部１６で吊られた吊荷ＳＬの位置を検出するためのターゲット５０Ａ，５０Ｂであって、画像内で抽出可能な任意の色情報を有する。

このターゲット５０Ａ，５０Ｂを吊荷ＳＬに設けることによって、位置検出システム１００は、画像内でターゲット５０Ａ，５０Ｂの色情報を抽出して、位置検出を行うことができる。この場合、上述の位置検出システム１００と同趣旨の作用・効果を得ることができる。

本実施形態に係る位置検出方法は、クレーン１の吊部材１７及び吊部１６で吊られた吊荷ＳＬの位置を検出する位置検出方法であって、吊部材１７の吊点ＳＰと共に移動するクレーン１の構造体３０に設けられた撮影部２１によって、吊荷ＳＬを撮影する撮影工程と、撮影工程での撮影情報から、色情報を抽出して、抽出領域を特定する色情報抽出工程と、色情報抽出工程での抽出結果に基づいて、吊荷ＳＬとクレーン１との相対位置を検出する位置検出工程と、を備える。

この位置検出方法によれば、上述の位置検出システム１００と同趣旨の作用・効果を得ることができる。

また、位置検出システム１００は、色情報を使うことにより、太陽光反射などの外乱に対してロバスト性の高い位置検出を行うことができる。更に、色情報を用いて位置検出を行うため、撮影部２１として一般的なカラーカメラの利用が可能となる。従って、安価なシステムとなり、また監視用途のカメラとの兼用が可能となりシステムの導入が容易になる。また、吊部１６上に光源などの特別なターゲットの配置を不要とすることができるため、システムの導入が容易となる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、クレーン１としてジブクレーンを例示したが、クレーンの種類は特に限定されるものではない。例えば、天井クレーン、ゴライアスクレーン、レードルクレーンなどのクレーンに対して、本発明を適用してもよい。レードルクレーンの場合、溶融して赤くなった金属が存在する環境で作業が行われる。従って、位置検出システム１００は、吊荷ＳＬの背景の赤くなった高熱の金属の色を抽出して、吊荷ＳＬの位置を検出してよい。このように、レードルクレーンのように吊荷にターゲットが置けない場合や、吊具の色パターンが粉塵等で埋もれてしまうような場合でも、位置検出システムは、溶鋼の色を検出の対象とする事ができるので、吊荷の振れの検出を行うことが可能となる。

上述の実施形態では、距離計測部２２を用いて撮影部２１と吊荷ＳＬとの距離を計測していた。距離計測部２２を省略する場合、画像中のターゲット５０Ａ，５０Ｂの情報のみに基づいて吊荷ＳＬを認識し、その画像上のターゲット５０Ａ，５０Ｂのサイズ基づいて、撮影部２１と吊荷ＳＬ間の距離を推定してよい。

振れ検出のロバスト性向上させる時には、色彩形状パターンを吊部１６上の光源で作り、輝度の情報も利用して位置検出を行ってよい。これにより、外乱を除去してロバスト性を向上させることができる。なお、パトランプなどの色付きの光源をターゲットとして、色情報の抽出が行われてもよい。

位置検出部４３は、異なる複数の吊荷ＳＬの色彩パターンを同時に検出可能としてもよい。この場合、各吊荷ＳＬに固有の色彩パターンを与える事により、位置検出部４３は、振れ角と同時に吊荷ＳＬの識別も行うことができる。

上述の実施形態では、位置検出システム１００は、単一の撮影部２１によって吊荷ＳＬの位置検出を行っていたが、複数の撮影部２１を用いてもよい。

１０…クレーン、２１…撮影部、４２…色情報抽出部、４３…位置検出部、５０Ａ，５０Ｂ，７０Ａ，７０Ｂ…ターゲット、６０…姿勢調整機構、１００…位置検出システム。

Claims (8)

1. クレーンの吊部材及び吊部で吊られた対象物の位置を検出する位置検出システムであって、
   前記吊部材の吊点と共に移動する前記クレーンの構造体に設けられ、前記対象物を撮影する撮影部と、
   前記撮影部の撮影情報から、色情報を抽出して、抽出領域を特定する色情報抽出部と、
   前記色情報抽出部の抽出結果に基づいて、前記対象物と前記クレーンとの相対位置を検出する位置検出部と、を備える、位置検出システム。
2. 前記位置検出部は、互いに異なる特性を有する複数のターゲットを検出する、請求項１に記載の位置検出システム。
3. 前記位置検出部は、互いに異なる特性として、互いに異なる色情報を有する複数のターゲットを検出する、請求項２に記載の位置検出システム。
4. 前記位置検出部は、互いに異なる特性を有する複数の前記ターゲットの位置関係に基づいて、前記対象物の水平面内での回転方向における姿勢を検出する、請求項２又は３に記載の位置検出システム。
5. 前記位置検出部は、単一の前記撮影部からの前記撮影情報に基づいて、前記対象物に加え、当該対象物の設置場所を検出する、請求項１～４の何れか一項に記載の位置検出システム。
6. 前記構造体の動作に関わらず、前記撮影部を下方へ向けるように前記撮影部の姿勢を調整する姿勢調整機構を備える、請求項１～５の何れか一項に記載の位置検出システム。
7. クレーンの吊部材及び吊部で吊られた対象物の位置を検出するためのターゲットであって、
   画像内で抽出可能な任意の色情報を有する、ターゲット。
8. クレーンの吊部材及び吊部で吊られた対象物の位置を検出する位置検出方法であって、
   前記吊部材の吊点と共に移動する前記クレーンの構造体に設けられた撮影部によって、前記対象物を撮影する撮影工程と、
   前記撮影工程での撮影情報から、色情報を抽出して、抽出領域を特定する色情報抽出工程と、
   前記色情報抽出工程での抽出結果に基づいて、前記対象物と前記クレーンとの相対位置を検出する位置検出工程と、を備える、位置検出方法。
   

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