JP2023128041A - 荷振抑制装置、荷振抑制装置を備えるクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】演算負荷の増加を抑制するとともに、荷振れを抑制することが可能な荷振抑制装置と、荷振抑制装置を備えるクレーンを提供する。【解決手段】クレーン備える荷振抑制装置１が、フックを上方から撮像することが可能なモノラル撮像部２と、モノラル撮像部２が撮像したフックの画像を用いて、振り子運動の振幅及び方向を検出するモノラル画像処理部１１と、モノラル画像処理部１１が検出した振幅及び方向を用いて、フックに吊られている荷物に発生している荷振れの速度を演算する姿勢監視部１２と、モノラル画像処理部１１が検出した振幅及び方向と、姿勢監視部１２が演算した荷振れの速度とを用いて、荷振れを抑制するように、ブームを起伏させる動作と、ブームを旋回させる動作と、ブームを伸縮させる動作とのうち少なくとも一つを制御する作動制御部１３とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、クレーンの旋回時等に発生する荷振れを抑制する荷振抑制装置と、荷振抑制装置を備えるクレーンに関する。

ブームを有するクレーンにおいて、ブームの旋回停止時等に発生する吊荷の振れ（荷振れ）を抑制する技術として、例えば、特許文献１に開示されている技術がある。特許文献１に開示されている技術では、吊索支持点を、原点を中心に、常に吊荷の振れと反対の方向に動かす事により、吊荷が振れの中心よりも離れて行く区間で、吊荷に振れ抑止力を与え、吊荷の振れを減衰させて制止させる。

特開２００５－０４１６８９号公報

特許文献１に開示されている構成では、吊荷の振れを抑制する制御を行うために演算するパラメータが多いため、演算負荷が増加し、高い演算能力が必要となるという問題がある。
本発明は、上述した問題点を鑑み、演算負荷の増加を抑制するとともに、荷振れを抑制することが可能な荷振抑制装置と、荷振抑制装置を備えるクレーンを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る荷振抑制装置は、ブームと、ロープと、フックと、撮像部と、フック挙動検出部と、荷振速度演算部と、ブーム挙動制御部とを備える。ブームは、作業機の基台へ取り付けられ、且つ基台に対して起伏及び旋回が可能である。ロープは、ブームの先端から繰り出される。フックは、ロープの先端に取り付けられ、且つ荷物を吊ることが可能である。撮像部は、ブームに固定され、且つ撮像方向が常に鉛直方向で下方に向いて、フックを上方から撮像することが可能である。フック挙動検出部は、撮像部が撮像したフックの画像を用いて、荷物を吊っているフックとブームの先端から繰り出されているロープとによって形成されている振り子に発生している振り子運動の振幅と、振り子運動の方向とを検出する。荷振速度演算部は、フック挙動検出部が検出した振幅及び方向を用いて、フックに吊られている荷物に発生している荷振れの速度を演算する。ブーム挙動制御部は、フック挙動検出部が検出した振幅及び方向と、荷振速度演算部が演算した荷振れの速度とを用いて、荷振れを抑制するように、ブームを起伏させる動作と、ブームを旋回させる動作と、ブームを伸縮させる動作のうち少なくとも一つを制御する。
また、本発明の一態様に係るクレーンは、荷振抑制装置を備える。

本発明に係る荷振抑制装置と、荷振抑制装置を備えるクレーンによれば、演算負荷の増加を抑制するとともに、荷振れを抑制することが可能となる。

荷振抑制装置を備えるクレーンの構成を示す図である。 フックを上方から見た図である。 第一実施形態における荷振抑制装置の構成を示すブロック図である。 第二実施形態における荷振抑制装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る荷振抑制装置について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚さと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なる場合があることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

（第一実施形態）
＜構成＞
図１に示すように、荷振抑制装置を備えるクレーン搭載車両１００は、荷台１０１と、運転室１０２と、シャーシフレーム１０３と、クレーン２００を備える。

実施形態では、図１に示すように、クレーン搭載車両１００を、トラックとした場合について説明する。なお、以降の説明及び図面では、クレーン搭載車両１００が前進する方向（シフトがＤレンジ等に選択されている状態で走行する方向）を、「前方」と記載する場合がある。同様に、以降の説明及び図面では、クレーン搭載車両１００が後退する方向（シフトがＲレンジに選択されている状態で走行する方向）を、「後方」と記載する場合がある。また、以降の説明及び図面では、「左側」を、クレーン搭載車両１００を運転する運転者における左側とし、「右側」を、クレーン搭載車両１００を運転する運転者における右側とする。したがって、以降の説明及び図面では、「左側面視」を、クレーン搭載車両１００を運転する運転者を左側から見た視点とし、「右側面視」を、クレーン搭載車両１００を運転する運転者を右側から見た視点とする。

荷台１０１には、例えば、クレーン２００によって吊り下げる荷物（建材等）を載せる。
運転室１０２には、クレーン搭載車両１００の運転者等が座る。
シャーシフレーム１０３は、クレーン搭載車両１００の骨格を構成する。

クレーン２００は、シャーシフレーム１０３の上に搭載されている。
また、クレーン２００は、ベース２０１と、コラム２０２と、ブーム２０３と、フック２０４と、各種アクチュエータ（図示略）を備える。

ベース２０１は、角筒状に形成されており、アウトリガ２０５を備える。
コラム２０２は、ベース２０１の上へ旋回自在に設けられている。

ブーム２０３は、伸縮式の多段ブーム（多段伸縮ブーム）であり、コラム２０２の上端部へ、ベース２０１に対して起伏自在に取り付けられている。
ワイヤロープ２０６は、基端側からコラム２０２に設けられたウインチ（図示略）に巻かれている。また、ワイヤロープ２０６の先端側は、フック２０４内の図示しない滑車に掛け渡され、ブーム２０３の先端部に固定されている。これにより、フック２０４は、ブーム２０３の先端部から吊り下げられている。

フック２０４の上面には、図２に示すように、一つの主マーキングＭ１と、二つの従マーキングＭ２が形成されている。なお、図２は、フックを上方から見た図（図１に示すＩＩ線から見た矢視図）である。
主マーキングＭ１は、フック２０４を上方から見て、円形に形成されている。すなわち、フック２０４を上方から見て、主マーキングＭ１の外周部の形状は、フック２０４の外周部の形状と異なる形状である。
二つの従マーキングＭ２は、主マーキングＭ１と連続する位置に形成されている。また、二つの従マーキングＭ２は、主マーキングＭ１を間に挟んで、ブーム２０３の長さ方向に沿って配列されている。

各種アクチュエータは、コラム２０２（ブーム２０３）の旋回、ブーム２０３の起伏と伸縮、ウインチによるフック２０４の巻上げ、巻下げ、アウトリガ２０５の伸縮を行うためのアクチュエータを含む。
また、各種アクチュエータを動作させる制御は、後述するバルブユニットが備える複数のコントロールバルブを制御することで行う。複数のコントロールバルブは、それぞれ、各種アクチュエータの動作に対応しており、後述するメインコントローラ１０から入力される指令信号に応じて作動する。

（荷振抑制装置）
荷振抑制装置１は、図３に示すように、モノラル撮像部２と、ブーム長さ検出部３と、起伏角度検出部４と、ブーム旋回角検出部５と、繰り出し長さ検出部６と、メインコントローラ１０を備える。

（モノラル撮像部）
モノラル撮像部２は、単眼カメラを用いて形成されており、ブーム２０３の先端に配置されている。
モノラル撮像部２の撮像方向は、常に、鉛直方向で下方に向いている。すなわち、モノラル撮像部２の撮像方向は、フック２０４の上面に向けられている。具体的に、モノラル撮像部２は、ブーム２０３がベース２０１（基台）に対して起伏している角度が変化しても、撮像方向が重力によって常に鉛直方向で下方に向くように、ブーム２０３に取り付けられている。
また、モノラル撮像部２は、撮像したモノラル画像データを含むモノラル画像データ信号を、無線通信により、メインコントローラ１０へ送信する。

（ブーム長さ検出部）
ブーム長さ検出部３は、例えば、ブーム２０３の内部に配置されており、ブーム２０３が伸縮している長さ（ブーム２０３の全体の長さ）を検出する。
また、ブーム長さ検出部３は、検出したブーム２０３の長さを含むブーム長さ信号を、例えば、有線通信により、メインコントローラ１０へ送信する。

（起伏角度検出部）
起伏角度検出部４は、例えば、ブーム２０３の内部に配置されており、ブーム２０３の起伏角度を検出する。なお、ブーム２０３の起伏角度とは、ブーム２０３がベース２０１（基台）に対して起伏している角度である。
また、起伏角度検出部４は、検出したブーム２０３の起伏角度を含むブーム起伏角度信号を、例えば、有線通信により、メインコントローラ１０へ送信する。

（ブーム旋回角検出部）
ブーム旋回角検出部５は、例えば、スリップリングを用いて形成されており、ベース２０１とコラム２０２との間に配置されており、ブーム２０３の旋回角度を検出する。
また、ブーム旋回角検出部５は、検出したブーム２０３の旋回角度を含むブーム旋回角度信号を、例えば、有線通信により、メインコントローラ１０へ送信する。

（繰り出し長さ検出部）
繰り出し長さ検出部６は、例えば、コラム２０２の内部に配置されており、ブーム２０３の先端から繰り出されているロープ（ワイヤロープ２０６）の長さを検出する。なお、ブーム２０３の先端から繰り出されているワイヤロープ２０６の長さは、ブーム２０３の先端からフック２０４までの長さと同じである。
また、繰り出し長さ検出部６は、検出したワイヤロープ２０６の長さを含む繰り出し長さ信号を、例えば、有線通信により、メインコントローラ１０へ送信する。

（メインコントローラ）
メインコントローラ１０は、モノラル画像処理部１１と、姿勢監視部１２と、作動制御部１３を備える。
また、メインコントローラ１０は、クレーン２００が備える各種アクチュエータを動作させるために、バルブユニットＢＵへ指令信号を出力する。

（モノラル画像処理部）
モノラル画像処理部１１は、モノラル画像データ信号が含むモノラル画像データのうち、フック２０４を撮像した画像を用いて、振り子に発生している振り子運動の振幅と、振り子運動の方向とを検出する。
なお、「振り子」は、荷物を吊っているフック２０４と、ブーム２０３の先端から繰り出されているワイヤロープ２０６とによって形成されている。

振り子運動の振幅と方向は、まず、フック２０４に発生している振り子運動の振幅と、フック２０４に発生している振り子運動の方向とを、フック２０４を撮像した画像に対する画像処理によって認識することで検出する。
振り子運動の振幅は、モノラル撮像部２が撮像した画像の上下方向（例えば、ブーム２０３の旋回方向と平行な方向）への振幅と、モノラル撮像部２が撮像した画像の左右方向（例えば、ブーム２０３の長さ方向と平行な方向）への振幅を含む。
振り子運動の方向は、モノラル撮像部２が撮像した画像の上下方向（例えば、ブーム２０３の旋回方向と平行な方向）と、モノラル撮像部２が撮像した画像の左右方向（例えば、ブーム２０３の長さ方向と平行な方向）を含む。

なお、フック２０４を撮像した画像に対する画像処理は、フック２０４を撮像した画像が含む、主マーキングＭ１及び従マーキングＭ２を参照して行う。
また、モノラル画像処理部１１は、検出した振り子運動の振幅を含む振幅信号を、姿勢監視部１２と作動制御部１３へ送信する。さらに、モノラル画像処理部１１は、検出した振り子運動の方向を含む方向信号を、姿勢監視部１２と作動制御部１３へ送信する。

（姿勢監視部）
姿勢監視部１２は、振幅信号と、方向信号と、繰り出し長さ信号を参照して、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れの周期と速度を演算する。
具体的には、モノラル画像処理部１１が検出した振り子運動の振幅及び方向と、繰り出し長さ検出部６が検出したワイヤロープ２０６の長さとを用い、さらに、公知の原理である「振り子の原理」に基づいて、荷振れの周期と速度を演算する。
また、姿勢監視部１２は、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れの周期を含む周期信号を、作動制御部１３へ送信する。さらに、姿勢監視部１２は、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れの速度を含む速度信号を、作動制御部１３へ送信する。

（作動制御部）
作動制御部１３は、振幅信号と、方向信号と、周期信号と、速度信号を参照して、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れを抑制するように、ブーム２０３の動作を制御する。
ブーム２０３の動作は、各種アクチュエータを動作させるための指令信号を生成し、生成した指令信号をバルブユニットＢＵへ出力することで行う。
作動制御部１３が制御するブーム２０３の動作は、ブーム２０３を起伏させる動作と、ブーム２０３を旋回させる動作と、ブーム２０３を伸縮させる動作とのうち、少なくとも一つの動作を含む。

これに加え、作動制御部１３は、ブーム起伏角度信号を参照して、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れを抑制するように、ブーム２０３の動作を制御する。
具体的には、ブーム２０３の起伏角度が予め設定した閾値角度以上である場合には、荷振れを抑制するように、ブーム２０３を起伏させる動作を制御する。一方、ブーム２０３の起伏角度が閾値角度未満である場合には、荷振れを抑制するように、ブーム２０３を伸縮させる動作を制御する。
第一実施形態では、閾値角度を、一例として、４５［°］に設定した場合について説明する。

さらに、作動制御部１３は、ブーム長さ信号と、ブーム起伏角度信号と、ブーム旋回角度信号と、繰り出し長さ信号を参照して、ブーム２０３の動作の状態を判定する。そして、判定した動作の状態に応じて、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れを抑制するように、ブーム２０３の動作を制御する。
以下、一例として、ブーム２０３を旋回させる際において、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れを抑制するように、ブーム２０３の動作を制御する場合について説明する。

＜ブーム２０３を旋回させる動作を開始したときに行う、ブーム２０３の制御＞
ブーム２０３を旋回させる動作を開始したときに発生する荷振れを抑制する際には、荷物が振れてから荷振れを抑制するのではなく、荷物が振れない様にブーム２０３の動作を制御する。
このとき、まず、ブーム２０３と荷物が静止している状態から、ブーム２０３を旋回させる動作を開始すると、ブーム２０３を旋回させる動作によって発生する慣性によって、荷物はその場に留まろうとするため、荷物の動き始めが遅れる。

そして、動き始めが遅れた荷物がブーム２０３の先端の真下に来るまでは、ブーム２０３を旋回させる動作を、一旦停止させる。このとき、ブーム２０３を旋回させる動作を停止させる時間は、ブーム２０３を旋回させる動作を開始したときの旋回速度による、振り子運動の振幅及び周期から演算する。
ブーム２０３を旋回させる動作を一旦停止させることで、荷物がブーム２０３の先端の真下に移動することが予測される時間が経過するまで、ブーム２０３を旋回させる動作を停止させる。その後、ブーム２０３を旋回させる動作を開始したときの旋回速度で、再び、ブーム２０３を旋回させる動作を継続させる。

＜ブーム２０３を旋回させる動作を継続しているときに行う、ブーム２０３の制御＞
ブーム２０３を旋回させる動作を継続しているときに発生した、ブーム２０３の旋回方向に沿った方向への荷振れに対する制御では、まず、振り子運動の振幅を監視する。そして、ブーム２０３を旋回させる速度に対し、振り子運動の周期に基づいて算出した速度から演算した速度変化を発生させることで、荷振れを抑制する。

＜ブーム２０３を旋回させる動作を停止させたときに行う、ブーム２０３の制御＞
ブーム２０３を旋回させる動作を停止させる動作は、ブーム２０３が荷振れを抑制された状態で旋回している状態において、ブーム２０３を旋回させる動作を一定の加速度(マイナスの加速度)で徐々に減速させて行う。このとき、荷物は、ブーム２０３を旋回させる動作によって発生した慣性によって、等速直線運動をしようとするため、ブーム２０３よりも旋回方向に沿って先行する動きを行うため、加速度に応じた荷振れが発生する。
そして、ブーム２０３を旋回させる速度を徐々に減速させると、やがて、ブーム２０３を旋回させる動作は停止するが、このとき荷物がブーム２０３の近くに戻って来る方向への荷振れが発生する。このため、ブーム２０３を旋回させる動作を停止させた直後に、「振り子の振幅」の分だけ、ブーム２０３を追加して旋回させる動作を行う。これにより、荷振れを抑制する。
以上説明したように、作動制御部１３は、ブーム２０３が動作を開始したときと、ブーム２０３が動作を継続しているときと、ブーム２０３が動作を停止しているときとに応じて、異なる制御を行う。

また、作動制御部１３は、荷物及びフック２０４の重心位置を算出する。これに加え、算出した重心位置に応じて、荷振れを抑制するようにブーム２０３を起伏させる動作と、荷振れを抑制するようにブーム２０３を旋回させる動作と、荷振れを抑制するようにブーム２０３を伸縮させる動作とのうち、少なくとも一つを制御する。
作動制御部１３が荷物及びフック２０４の重心位置を算出する際には、例えば、以下の式（１）を用いる。
Ｌ＝（Ｗ・ｌ_ｗ＋Ｗ_ｆ・ｌ_ｆ）／（Ｗ＋Ｗ_ｆ） … （１）
式（１）において、「Ｌ」は、ブーム２０３の先端から荷物及びフック２０４の重心位置までの、鉛直方向に沿った長さである。
式（１）において、「Ｗ」は、フック２０４に吊っている荷物の重さであり、例えば、クレーン２００が一般的に備えている、荷物の荷重を検出するセンサ（ロードセル等）を用いて検出する。
式（１）において、「ｌ_ｗ」は、ブーム２０３の先端から荷物の重心位置までの、鉛直方向に沿った長さである。
なお、ｌ_ｗを算出する際には、例えば、以下の式（２）を用いる。
ｌ_ｗ＝ｌ_ｆ＋Δｌ … （２）
式（１）及び式（２）において、「ｌ_ｆ」は、ブーム２０３の先端からフック２０４の上面までの、鉛直方向に沿った長さである。
式（２）において、「Δｌ」は、フック２０４の上面から荷物の重心位置までの、鉛直方向に沿った長さである。
なお、Δｌは、例えば、定数や、入力された数値や、荷物の重さＷの関数を用いて算出する。
式（１）において、「Ｗ_ｆ」は、フック２０４の重さであり、既知の数値である。

＜動作＞
図１から図３を参照して、第一実施形態の動作を説明する。
クレーン２００を用いて荷物を移動させる際には、例えば、フック２０４に荷物を吊った状態で、ブーム２０３の旋回、ブーム２０３の起伏、ブーム２０３の伸縮、フック２０４の巻上げ、フック２０４の巻下げ等を行う。

上述したように、第一実施形態では、作動制御部１３が、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れを抑制するように、ブーム２０３を起伏させる動作、ブーム２０３を旋回させる動作、ブーム２０３を伸縮させる動作のうち少なくとも一つを制御する。
具体的には、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れの方向に対して、反対方向へブーム２０３が移動するように、ブーム２０３の動作を制御する。すなわち、フック２０４に吊られている荷物に発生した荷振れに対して、荷振れを抑制する動作となるように、ブーム２０３の動作を制御する。

＜請求項との対応＞
モノラル画像処理部１１は、振り子運動の振幅と方向とを検出するフック挙動検出部に対応する。
姿勢監視部１２は、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れの速度を演算する荷振速度演算部に対応する。また、姿勢監視部１２は、繰り出し長さ検出部６が検出したロープ（ワイヤロープ２０６）の長さを用いて、荷振れの速度を演算する荷振速度演算部に対応する。

作動制御部１３は、荷振れを抑制するようにブーム２０３を起伏させる動作と、荷振れを抑制するようにブーム２０３を旋回させる動作と、荷振れを抑制するようにブーム２０３を伸縮させる動作と、のうち少なくとも一つを制御するブーム挙動制御部に対応する。また、作動制御部１３は、起伏角度検出部４が検出した角度が閾値角度以上である場合に、荷振れを抑制するようにブーム２０３を起伏させる動作を制御し、起伏角度検出部４が検出した角度が閾値角度未満である場合に、荷振れを抑制するようにブーム２０３を伸縮させる動作を制御するブーム挙動制御部に対応する。
さらに、作動制御部１３は、ブーム２０３が動作を開始したときと、ブーム２０３が動作を継続しているときと、ブーム２０３が動作を停止しているときと、に応じて、異なる制御を行うブーム挙動制御部に対応する。これに加え、作動制御部１３は、荷物及びフック２０４の重心位置を算出し、算出した重心位置に応じて、荷振れを抑制するようにブーム２０３を起伏させる動作と、荷振れを抑制するようにブーム２０３を旋回させる動作と、荷振れを抑制するようにブーム２０３を伸縮させる動作と、のうち少なくとも一つを制御するブーム挙動制御部に対応する。

＜第一実施形態の作用及び効果＞
第一実施形態の荷振抑制装置１であれば、以下の作用及び効果を奏することが可能である。

（１）フック２０４を上方から撮像することが可能な撮像部（モノラル撮像部２）と、撮像部が撮像したフック２０４の画像を用いて、振り子運動の振幅と、振り子運動の方向とを検出するフック挙動検出部（モノラル画像処理部１１）を備える。これに加え、フック挙動検出部が検出した振幅及び方向を用いて、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れの速度を演算する荷振速度演算部（姿勢監視部１２）を備える。さらに、フック挙動検出部が検出した振幅及び方向と、荷振速度演算部が演算した荷振れの速度とを用いて、荷振れを抑制するように、ブーム２０３を起伏させる動作と、ブーム２０３を旋回させる動作と、ブーム２０３を伸縮させる動作とのうち少なくとも一つを制御するブーム挙動制御部（作動制御部１３）を備える。

このため、振り子運動の振幅と方向とをモノラル撮像部２が撮像した画像を用いて演算するとともに、振り子運動の速度を、振り子運動の振幅から演算することが可能となる。
その結果、演算負荷の増加を抑制するとともに、荷振れを抑制することが可能な荷振抑制装置１を提供することが可能となる。

（２）ブーム２０３の先端から繰り出されているロープ（ワイヤロープ２０６）の長さを検出する繰り出し長さ検出部６をさらに備える。これに加え、荷振速度演算部（姿勢監視部１２）が、繰り出し長さ検出部６が検出したワイヤロープ２０６の長さを用いて、荷振れの速度を演算する。
その結果、ワイヤロープ２０６の長さに応じて変化する荷振れの速度を演算する精度を向上させることが可能となる。

（３）フック２０４を上方から見て、フック２０４の上面に形成されている主マーキングＭ１の外周部の形状が、フック２０４の外周部の形状と異なる形状である。
その結果、モノラル撮像部２が撮像した画像において、フック２０４と主マーキングＭ１との形状の違いを明確に判別することが可能となり、振り子運動の振幅と振り子運動の方向を検出する精度を向上させることが可能となる。

（４）フック２０４の上面に、主マーキングＭ１と連続する二つの従マーキングＭ２が形成されている。これに加え、二つの従マーキングＭ２が、主マーキングＭ１を間に挟んでブーム２０３の長さ方向に沿って配列されている。
その結果、モノラル撮像部２が撮像した画像において、主マーキングＭ１及び従マーキングＭ２が移動している方向と移動量を明確に判別することが可能となり、振り子運動の振幅と振り子運動の方向を検出する精度を向上させることが可能となる。

（５）ブーム２０３が基台に対して起伏している角度を検出する起伏角度検出部４を備える。これに加え、作動制御部１３が、起伏角度検出部４が検出した角度が閾値角度以上である場合に、荷振れを抑制するようにブーム２０３を起伏させる動作を制御し、起伏角度検出部４が検出した角度が閾値角度未満である場合に、荷振れを抑制するようにブーム２０３を伸縮させる動作を制御する。
その結果、ブーム２０３が基台に対して起伏している角度に応じて、荷振れを抑制するために効果的なブーム２０３の動作を制御することが可能となる。

（６）作動制御部１３が、ブーム２０３が動作を開始したときと、ブーム２０３が動作を継続しているときと、ブーム２０３が動作を停止しているときとに応じて、異なる制御を行う。
その結果、ブーム２０３の作動状態に応じて、荷振れを抑制するために効果的なブーム２０３の動作を制御することが可能となる。

（７）作動制御部１３が、荷物及びフック２０４の重心位置を算出する。これに加え、作動制御部１３が、算出した重心位置に応じて、荷振れを抑制するように、ブーム２０３を起伏させる動作と、ブーム２０３を旋回させる動作と、ブーム２０３を伸縮させる動作とのうち少なくとも一つを制御する。
その結果、荷物及びフック２０４の重心位置に応じて、荷振れを抑制するために効果的なブーム２０３の動作を制御することが可能となる。

また、第一実施形態のクレーン２００であれば、以下の作用及び効果を奏することが可能である。
（８）クレーン２００が備える荷振抑制装置１が、モノラル撮像部２と、モノラル画像処理部１１と、姿勢監視部１２と、作動制御部１３を備える。

このため、振り子運動の振幅と方向とをモノラル撮像部２が撮像した画像を用いて演算するとともに、振り子運動の速度を振り子運動の振幅から演算することが可能となる。
その結果、演算負荷の増加を抑制するとともに、荷振れを抑制することが可能なクレーン２００を提供することが可能となる。

＜第一実施形態の変形例＞
（１）第一実施形態では、モノラル撮像部２が、無線通信によりモノラル画像データ信号をメインコントローラ１０へ送信する構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、モノラル撮像部２が、有線通信によりモノラル画像データ信号をメインコントローラ１０へ送信する構成としてもよい。

（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜構成＞
図１から図３を参照しつつ、図４を用いて、第二実施形態の構成を説明する。なお、図中及び以降の説明では、上述した第一実施形態と同様の構成について、同一の符合を付して示す。また、以降の説明では、上述した第一実施形態と同様の構成については、説明を省略する場合がある。

第二実施形態の構成は、荷振抑制装置１の構成を除き、第一実施形態と同様の構成と同様である。

（荷振抑制装置）
荷振抑制装置１は、図４に示すように、ステレオ撮像部７と、ブーム長さ検出部３と、起伏角度検出部４と、ブーム旋回角検出部５と、メインコントローラ１０を備える。なお、ブーム長さ検出部３と、起伏角度検出部４と、ブーム旋回角検出部５の構成については、上述した第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。

（ステレオ撮像部）
ステレオ撮像部７は、二つのカメラを備えるステレオカメラを用いて形成されており、ブーム２０３の先端に配置されている。
ステレオ撮像部７が備える二つのカメラは、それぞれ、撮像方向が下方を向いている。すなわち、ステレオ撮像部７の撮像方向は、フック２０４の上面に向けられている。
二つのカメラは、ブーム２０３の長さ方向に沿って配列されている。
また、ステレオ撮像部７は、撮像したステレオ画像データを含むステレオ画像データ信号を、無線通信により、メインコントローラ１０へ送信する。

（メインコントローラ）
メインコントローラ１０は、ステレオ画像処理部１４と、姿勢監視部１２と、作動制御部１３を備える。なお、作動制御部１３の構成については、上述した第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。
また、メインコントローラ１０は、クレーン２００が備える各種アクチュエータを動作させるために、バルブユニットＢＵへ指令信号を出力する。

（ステレオ画像処理部）
ステレオ画像処理部１４は、ステレオ画像データ信号が含むステレオ画像データのうち、フック２０４を撮像した画像を用いて、振り子に発生している振り子運動の振幅と、振り子運動の方向とを検出する。

振り子運動の振幅と方向は、まず、フック２０４に発生している振り子運動の振幅と、フック２０４に発生している振り子運動の方向とを、フック２０４を撮像した画像に対する画像処理によって認識することで検出する。
振り子運動の振幅は、ステレオ撮像部７が撮像した画像の上下方向（例えば、ブーム２０３の旋回方向と平行な方向）への振幅と、ステレオ撮像部７が撮像した画像の左右方向（例えば、ブーム２０３の長さ方向と平行な方向）への振幅を含む。
振り子運動の方向は、ステレオ撮像部７が撮像した画像の上下方向（例えば、ブーム２０３の旋回方向と平行な方向）と、ステレオ撮像部７が撮像した画像の左右方向（例えば、ブーム２０３の長さ方向と平行な方向）を含む。

なお、フック２０４を撮像した画像に対する画像処理は、フック２０４を撮像した画像が含む、主マーキングＭ１及び従マーキングＭ２を参照して行う。
さらに、ステレオ画像処理部１４は、二つのカメラがそれぞれ撮像したフック２０４の画像を用いて、ブーム２０３の先端とフック２０４との距離を検出する。すなわち、ステレオ画像処理部１４は、ブーム２０３の先端とフック２０４との距離を検出することで、ブーム２０３の先端から繰り出されているロープ（ワイヤロープ２０６）の長さを検出する。
また、ステレオ画像処理部１４は、検出した振り子運動の振幅を含む振幅信号を、姿勢監視部１２と作動制御部１３へ送信する。さらに、ステレオ画像処理部１４は、検出した振り子運動の方向を含む方向信号を、姿勢監視部１２と作動制御部１３へ送信する。これに加え、ステレオ画像処理部１４は、検出したワイヤロープ２０６の長さを含む繰り出し長さ信号を、姿勢監視部１２へ送信する。

（姿勢監視部）
姿勢監視部１２は、振幅信号と、方向信号と、繰り出し長さ信号を参照して、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れの周期と速度を演算する。
具体的には、ステレオ画像処理部１４が検出した振り子運動の振幅及び方向と、ステレオ画像処理部１４が検出したワイヤロープ２０６の長さとを用い、さらに、公知の原理である「振り子の原理」に基づいて、荷振れの周期と速度を演算する。
また、姿勢監視部１２は、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れの周期を含む周期信号を、作動制御部１３へ送信する。さらに、姿勢監視部１２は、フック２０４に吊られている荷物に発生している荷振れの速度を含む速度信号を、作動制御部１３へ送信する。

＜動作＞
第二実施形態の動作は、上述した第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。

なお、上述した第一実施形態及び第二実施形態は、本発明の一例であり、本発明は、上述した第一実施形態及び第二実施形態に限定されることはない。そして、本発明は、上述した第一実施形態及び第二実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

＜請求項との対応＞
ステレオ画像処理部１４は、ステレオ撮像部７が備える二つのカメラがそれぞれ撮像したフック２０４の画像を用いて、ブーム２０３の先端とフック２０４との距離を検出するフック距離検出部に対応する。
姿勢監視部１２は、フック距離検出部（ステレオ画像処理部１４）が検出したブーム２０３の先端とフック２０４との距離を用いて、荷振れの速度を演算する荷振速度演算部に対応する。

＜第二実施形態の作用及び効果＞
第二の荷振抑制装置１であれば、以下の作用及び効果を奏することが可能である。

（１）ステレオ撮像部７が備える二つのカメラが、ブーム２０３の長さ方向に沿って配列されている。これに加え、二つのカメラがそれぞれ撮像したフック２０４の画像を用いて、ブーム２０３の先端とフック２０４との距離を検出するフック距離検出部（ステレオ画像処理部１４）を備える。さらに、フック距離検出部（ステレオ画像処理部１４）が検出した距離を用いて、荷振れの速度を演算する荷振速度演算部（姿勢監視部１２）を備える。
その結果、ステレオ撮像部７が撮像した画像を用いて、ブーム２０３の先端とフック２０４との距離を検出することが可能となるため、ブーム２０３の先端とフック２０４との距離を物理的に検出する構成と比較して、構成を簡略化することが可能となる。

＜第二実施形態の変形例＞
（１）第一実施形態では、ステレオ撮像部７が、無線通信によりステレオ画像データ信号をメインコントローラ１０へ送信する構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、ステレオ撮像部７が、有線通信によりステレオ画像データ信号をメインコントローラ１０へ送信する構成としてもよい。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から、当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
その他、上記の実施形態において説明される各構成を任意に応用した構成等、本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ、定められるものである。

１ 荷振抑制装置
２ モノラル撮像部
３ ブーム長さ検出部
４ 起伏角度検出部
５ ブーム旋回角検出部
６ 繰り出し長さ検出部
７ ステレオ撮像部
１０ メインコントローラ
１１ モノラル画像処理部
１２ 姿勢監視部
１３ 作動制御部
１４ ステレオ画像処理部
１００ クレーン搭載車両
１０１ 荷台
１０２ 運転室
１０３ シャーシフレーム
２００ クレーン
２０１ ベース
２０２ コラム
２０３ ブーム
２０４ フック
２０５ アウトリガ
２０６ ワイヤロープ
Ｍ１ 主マーキング
Ｍ２ 従マーキング
ＢＵ バルブユニット

Claims (9)

1. 作業機の基台へ取り付けられ、且つ前記基台に対して起伏及び旋回が可能なブームと、
   前記ブームの先端から繰り出されるロープと、
   前記ロープの先端に取り付けられ、且つ荷物を吊ることが可能なフックと、
   前記ブームに固定され、且つ撮像方向が常に鉛直方向で下方に向いて前記フックを上方から撮像することが可能な撮像部と、
   前記撮像部が撮像した前記フックの画像を用いて、荷物を吊っている前記フックと前記ブームの先端から繰り出されている前記ロープとによって形成されている振り子に発生している振り子運動の振幅と、前記振り子運動の方向と、を検出するフック挙動検出部と、
   前記フック挙動検出部が検出した前記振幅及び前記方向を用いて、前記フックに吊られている荷物に発生している荷振れの速度を演算する荷振速度演算部と、
   前記フック挙動検出部が検出した前記振幅及び前記方向と、前記荷振速度演算部が演算した荷振れの速度と、を用いて、前記荷振れを抑制するように前記ブームを起伏させる動作と、前記荷振れを抑制するように前記ブームを旋回させる動作と、前記荷振れを抑制するように前記ブームを伸縮させる動作と、のうち少なくとも一つを制御するブーム挙動制御部と、を備える荷振抑制装置。
2. 前記ブームの先端から繰り出されている前記ロープの長さを検出する繰り出し長さ検出部をさらに備え、
   前記荷振速度演算部は、前記繰り出し長さ検出部が検出した前記長さを用いて、前記荷振れの速度を演算する請求項１に記載した荷振抑制装置。
3. 前記撮像部は、ステレオカメラを用いて形成され、
   前記ステレオカメラが備える二つのカメラは、前記ブームの長さ方向に沿って配列され、
   前記二つのカメラがそれぞれ撮像した前記フックの画像を用いて、前記ブームの先端と前記フックとの距離を検出するフック距離検出部をさらに備え、
   前記荷振速度演算部は、前記フック距離検出部が検出した前記距離を用いて、前記荷振れの速度を演算する請求項１又は請求項２に記載した荷振抑制装置。
4. 前記フックの上面に、主マーキングが形成され、
   前記フックを上方から見て、前記主マーキングの外周部の形状は、前記フックの外周部の形状と異なる形状である請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載した荷振抑制装置。
5. 前記フックの上面に、前記主マーキングと連続する二つの従マーキングが形成され、
   前記二つの従マーキングは、前記主マーキングを間に挟んで前記ブームの長さ方向に沿って配列されている請求項４に記載した荷振抑制装置。
6. 前記ブームが前記基台に対して起伏している角度を検出する起伏角度検出部を備え、
   前記ブーム挙動制御部は、前記起伏角度検出部が検出した角度が予め設定した閾値角度以上である場合に、前記荷振れを抑制するように前記ブームを起伏させる動作を制御し、前記起伏角度検出部が検出した角度が前記閾値角度未満である場合に、前記荷振れを抑制するように前記ブームを伸縮させる動作を制御する請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載した荷振抑制装置。
7. 前記ブーム挙動制御部は、前記ブームが動作を開始したときと、前記ブームが動作を継続しているときと、前記ブームが動作を停止しているときと、に応じて、異なる制御を行う請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した荷振抑制装置。
8. 前記ブーム挙動制御部は、前記荷物及び前記フックの重心位置を算出し、前記算出した重心位置に応じて、前記荷振れを抑制するように前記ブームを起伏させる動作と、前記荷振れを抑制するように前記ブームを旋回させる動作と、前記荷振れを抑制するように前記ブームを伸縮させる動作と、のうち少なくとも一つを制御する請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載した荷振抑制装置。
9. 請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載した荷振抑制装置を備えるクレーン。

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