JP2023131543A - Cargo compartment detection device, cargo compartment detection method, and cargo compartment detection program - Google Patents

Cargo compartment detection device, cargo compartment detection method, and cargo compartment detection program Download PDF

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Abstract

To provide a cargo compartment detection device capable of effectively diagnosing an abnormality of a sensor for detecting a cargo compartment.SOLUTION: A hold detection device 300 comprises: a cargo compartment detection unit 307 that detects a hold 201 by a plurality of ranging sensors and/or image sensors 18 and 19; a cargo compartment estimation unit 306 that estimates, for different combinations of the sensors 18 and 19, the position (Px, Py, and Pz) and/or attitude (θx,θy, and θz) of the hold 201 on the basis of the detection results of the sensors 18 and 19 constituting each combination; an estimation result comparison unit 312 that compares estimation results for the combinations of the cargo compartment estimation unit 306; and an abnormality diagnosis unit 313 that diagnoses an abnormality of at least one of the sensors 18 and 19 on the basis of the comparison result of the estimation result comparison unit 312.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は船の積荷を荷下ろしする荷下ろし装置等に利用可能な貨物室検出装置等に関する。 The present invention relates to a cargo compartment detection device and the like that can be used in an unloading device for unloading cargo on a ship.

船の積荷を荷下ろしする荷下ろし装置として、船に積まれた船荷を陸に荷揚げする荷揚げ装置が知られている。このような荷揚げ装置のうち、石炭や鉄鉱石等のばら積み貨物またはばら荷を荷役するものはアンローダ(Unloader)とも呼ばれる。また、船に積まれたばら荷を連続的に荷役するという意味で、連続アンローダまたは船舶用連続アンローダ(Continuous Ship Unloader)と呼ばれることもある。本明細書ではその略語であるCSUの表記を用いることがある。 2. Description of the Related Art As an unloading device for unloading cargo from a ship, a unloading device for unloading cargo loaded on a ship onto land is known. Among such unloading devices, those that handle bulk cargo or bulk materials such as coal or iron ore are also called unloaders. It is also called a continuous unloader or continuous ship unloader in the sense that it continuously handles bulk cargo loaded on a ship. In this specification, the abbreviation CSU may be used.

特開2019-131394号公報Japanese Patent Application Publication No. 2019-131394

特許文献1には、測距センサ(レーザセンサ)による船庫(貨物室)の上部のエッジ検出結果に基づいて、アンローダ装置と船舶の相対位置を導出する技術が開示されている。測距センサは、石炭等のばら荷を掻き取るために船庫内に挿入される掻き取り部やバケットエレベータに設けられるため、石炭等によって汚損する可能性がある。汚損した測距センサでは正常なエッジ検出を行えず、アンローダ装置と船舶の相対位置の導出精度が著しく悪化してしまう。 Patent Document 1 discloses a technique for deriving the relative position of an unloader device and a ship based on a detection result of an upper edge of a shipyard (cargo hold) using a distance measurement sensor (laser sensor). Since the distance measuring sensor is provided in a scraping section inserted into a shipyard or a bucket elevator to scrape off bulk materials such as coal, there is a possibility that the distance measuring sensor may be contaminated by coal or the like. A contaminated ranging sensor cannot perform normal edge detection, and the accuracy of deriving the relative position between the unloader device and the ship is significantly deteriorated.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、貨物室を検知するセンサの異常を効果的に診断できる貨物室検出装置等を提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, and an object of the present invention is to provide a cargo compartment detection device and the like that can effectively diagnose an abnormality in a sensor that detects a cargo compartment.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の貨物室検出装置は、複数のセンサによって船の貨物室を検知する貨物室検知部と、複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの検知結果から貨物室の位置および/または姿勢を推定する貨物室推定部と、貨物室推定部による各組合せについての推定結果を比較する推定結果比較部と、推定結果比較部による比較結果に基づいて、少なくとも一つのセンサの異常を診断する異常診断部と、を備える。 In order to solve the above problems, a cargo compartment detection device according to an aspect of the present invention includes a cargo compartment detection unit that detects a cargo compartment of a ship using a plurality of sensors, and a configuration for each combination of different combinations of the plurality of sensors. a cargo compartment estimating unit that estimates the position and/or orientation of the cargo compartment from the detection results of sensors that detect the cargo compartment; an estimation result comparing unit that compares the estimation results for each combination by the cargo compartment estimating unit; and a comparison result by the estimation result comparing unit. an abnormality diagnosis unit that diagnoses an abnormality in at least one sensor based on the above.

この態様によれば、複数のセンサの異なる組合せによる貨物室の位置および/または姿勢の推定結果を比較し、例えば一部の推定結果に異常が見られた場合には当該推定結果を生成した組合せに含まれる少なくとも一つのセンサに異常があることを検知できる。 According to this aspect, the estimation results of the position and/or orientation of the cargo hold obtained by different combinations of a plurality of sensors are compared, and if an abnormality is found in some of the estimation results, for example, the combination that generated the estimation results is compared. It is possible to detect that there is an abnormality in at least one sensor included in the sensor.

本発明の別の態様は、貨物室検出方法である。この方法は、複数のセンサによって船の貨物室を検知する貨物室検知ステップと、複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの検知結果から貨物室の位置および/または姿勢を推定する貨物室推定ステップと、貨物室推定ステップによる各組合せについての推定結果を比較する推定結果比較ステップと、推定結果比較ステップによる比較結果に基づいて、少なくとも一つのセンサの異常を診断する異常診断ステップと、を備える。 Another aspect of the invention is a cargo compartment detection method. This method includes a cargo compartment detection step in which a cargo compartment of a ship is detected using multiple sensors, and a cargo compartment position and/or attitude that is estimated from the detection results of the sensors that make up each combination for different combinations of multiple sensors. an estimation result comparison step that compares estimation results for each combination in the cargo room estimation step; and an abnormality diagnosis step that diagnoses an abnormality in at least one sensor based on the comparison results obtained in the estimation result comparison step. and.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that arbitrary combinations of the above-mentioned components and expressions of the present invention converted between methods, devices, systems, recording media, computer programs, etc. are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、貨物室を検知するセンサの異常を効果的に診断できる。 According to the present invention, an abnormality in a sensor that detects a cargo compartment can be effectively diagnosed.

荷揚げ装置の全体的な構成を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing the overall configuration of the unloading device. 荷揚げ装置の全体的な構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the overall configuration of the unloading device. 荷揚げ部の詳細な構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of the unloading section. 測距センサの外観を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the appearance of a distance measurement sensor. 測距センサの配置例を示す上面図である。It is a top view which shows the example of arrangement|positioning of a distance measurement sensor. 船庫検出装置の第1実施形態を示す機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram showing a first embodiment of a shipyard detection device. 位置推定部で推定される船庫のモデルを模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a model of a shipyard estimated by a position estimating unit. 荷揚げ装置に関して設定される各座標系を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing each coordinate system set regarding the unloading device. 船庫検出装置による船庫検出処理例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows an example of shipyard detection processing by a shipyard detection device. 船庫検出装置の第2実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing a second embodiment of a shipyard detection device. 荷揚げ部に設けられる四つの測距センサによって貨物室検知部が構成される例を示す。An example is shown in which the cargo compartment detection section is configured by four distance measuring sensors provided in the unloading section. 測距センサの冗長性が失われている状態を示す。Indicates a state in which the redundancy of the ranging sensor is lost. 船庫検出装置による船庫検出処理の具体例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a specific example of shipyard detection processing by a shipyard detection device.

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全ての特徴やそれらの組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS 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 explanations will be omitted as appropriate. The scales and shapes of the parts shown in the figures are set for convenience to facilitate explanation, and should not be interpreted in a limited manner unless otherwise stated. The embodiments are illustrative and do not limit the scope of the present invention. All features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily 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に積まれた積荷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 unloading device 1 as an unloading 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 the cargo loaded on the ship 200 or the bulk cargo M as ship cargo onto land. Hereinafter, the unloading device 1 will also be referred to as CSU1. The CSU 1 continuously transports bulk cargo M stored in a shipyard 201 serving as a cargo hold of a ship 200 berthed to a quay 101 of a pier 102 of a port or the like 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 operation room 16 provided in its main body. The operation room for operating the CSU 1 may be provided in another location in the CSU 1 or may be provided in any location on land outside the CSU 1 .

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に接近した位置まで移動する。その後、走行部2、旋回フレーム5(旋回部)、荷揚げ部9(搬出部または搬出装置)を駆動して、船庫201からばら荷Mを荷揚げする。 The wharf 102 on which the ship 200 berths constitutes the 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 rail lines along the longitudinal direction (direction perpendicular to the plane of FIG. A rail 3 is provided. The rails 3 constitute a track on which a running section 2 as a moving section of the CSU 1 can move or run. The rails 3 allow the CSU 1 to move relative to the ship 200 at anchor. As shown in FIG. 2, it is preferable that the rail 3 be installed in the same direction as the longitudinal direction of the berthed ship 200 or the quay 101, but it may be in any other direction. Further, the rail 3 may include a curved portion or a bent portion. When unloading from the ship 200, the CSU 1 moves on the rails 3 to a position close to the opening 21 of the shipyard 201 to be unloaded. Thereafter, the traveling section 2, the swing frame 5 (swivel section), and the unloading section 9 (unloading section or unloading device) 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。 At the wharf 102, a belt conveyor 45 serving as a conveyor for conveying unloaded bulk cargo M in a fixed direction is provided between a pair of rails 3. As shown in FIG. 2, it is preferable that the installation direction of the belt conveyor 45, that is, the transportation direction, coincide with the installation direction of the rail 3, but it may be in any other direction. Further, the belt conveyor 45 may include a curved portion or a bent portion. The belt conveyor 45 needs to be provided between the pair of rails 3 at the location where the bulk cargo 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を搬出する搬出部または搬出装置としての荷揚げ部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 running section 2 as a moving section movable relative to the ship 200, a swing frame 5 constituting a turning section capable of turning relative to the running section 2, and a swing frame 5 provided on the tip side of the swing frame 5. A loading section 9 is provided as a loading section or loading device for loading the cargo M. The swing frame 5 is supported on the traveling section 2 so as to be able to swing around a pivot axis in the vertical direction (vertical direction in FIG. 1). The swing frame 5 is provided with a boom 7 extending in the transverse direction intersecting the swing axis, and a bucket elevator, which constitutes the main part of the unloading section 9, is supported at the tip end of the boom 7.

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 unloading section 9 is operated by a parallel link mechanism composed of the revolving frame 5, the boom 7, and the parallel link 8, depending on the undulation angle of the boom 7 (the rotation angle around the undulation axis perpendicular to the plane of the paper in FIG. 1). Maintain a vertical posture. Further, a counterweight 13 is provided at the rear end of the swing frame 5 on the opposite side from the tip of the boom 7. The counterweight 13 is connected to the tip of the boom 7 via a balancing lever 12. Due to the action of the counterweight 13, the unloading section 9 is placed in a substantially unloaded state, and a stable load balance is realized. Note that the main components constituting the rotating section, such as the rotating frame 5, the boom 7, the balancing lever 12, and the counterweight 13, may be collectively referred to as the main body section below.

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 tilting angle of the boom 7. When the cylinder 15 has the standard length, the undulation angle is 0°, that is, the boom 7 is parallel or horizontal to the ground (in the left-right direction in FIG. 1). When the cylinder 15 is extended beyond the standard length, the tip of the boom 7 rises, creating a positive undulating angle. When the cylinder 15 is shortened from the standard length, the tip of the boom 7 is lowered, creating a negative undulation angle. The unloading section 9 supported by the tip of the boom 7 rises while maintaining a vertical posture when the undulation angle of the boom 7 becomes large, and descends while maintaining a vertical posture when the undulation 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 operation room 16 is provided on the unloading section 9 side of the revolving frame 5. An operator in the main operation room 16 can safely operate the CSU 1 while visually checking the unloading section 9. Parameters related to the position and posture of the CSU 1, such as the position of the traveling section 2, the rotation angle of the rotation frame 5, and the up-and-down angle of the boom 7, are controlled in accordance with the operation of the main operation room 16. Further, the unloading operation of the bulk cargo M by the unloading section 9 can also be operated from the main operation 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 off the bulk material M, and a bucket elevator as an elevator section that transports the scraped bulk material M upward. The scraping section 11 is provided at the lower part of the unloading section 9, and continuously excavates the bulk cargo M in the shipyard 201 using a large number of buckets 27 (see FIG. 3) that are movably provided along the outer periphery of the scraping section 11. Scrape it off. The scraped bulk material M is transported 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. The bucket elevator includes a cylindrical elevator body 14 that extends in the vertical direction, and a chain bucket 29 that moves around the elevator body 14. The chain bucket 29 includes a pair of roller chains 25, each of which is an endless chain, and a plurality of buckets 27 supported on both sides by the pair of roller chains 25. Specifically, a pair of roller chains 25 are arranged in parallel in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 3(B), and each bucket 27 is attached so as to be suspended between the pair of roller chains 25.

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 driving roller 31a that guides the roller chain 25, driven rollers 31b and 31c, and a turning roller 33. The drive roller 31a is provided at the top 9a of the bucket elevator, and is rotationally driven by a motor (not shown) or the like to rotate the chain bucket 29. The driven roller 31b is provided in front of the scraping section 11 (on the left in FIG. 3(B)), and the driven roller 31c is provided on the rear of the scraping section 11 (on the right in FIG. 3(B)). Guide the moving chain bucket 29. The turning roller 33 is a driven roller provided below the driving roller 31a, and guides the chain bucket 29 as it moves around, and changes the direction of its movement. An extendable cylinder 35 is provided between the driven roller 31b and the driven roller 31c. When this cylinder 35 expands and contracts, the distance between the axes of both 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 operation room 16, or may be performed automatically by a computer built into the CSU 1 according to a program. In addition, corresponding to the provision of two roller chains 25, two driving rollers 31a, two driven rollers 31b, 31c, and two turning rollers 33 are also provided, and they are arranged in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 3(B). will be established.

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。この時、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 rotates around the elevator body 14 by the rotation of the drive roller 31a. For example, the chain bucket 29 rotates counterclockwise along the arrow W shown in FIG. 3(B). At this time, the chain bucket 29 reciprocates between the scraping part 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 within the elevator main body 14 while keeping its opening facing upward. When each bucket 27 passes the drive roller 31a at the top 9a of the bucket elevator, as the direction of movement changes from upward to downward, the opening of each bucket 27 also rotates from upward to downward. A discharge chute (not shown) is provided below the opening of each bucket 27 turned downward in this manner, 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 periphery of the upper part 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 a rotation axis in the extending direction, that is, the vertical direction, of the elevator main body 14, and transfers the bulk material 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 rotation axis of the rotation frame 5, and supplies it to a hopper (not shown) provided there. An in-machine conveyor 43 for receiving bulk materials M is provided in the running section 2 below the outlet of the hopper. The in-flight conveyor 43 transfers the bulk cargo M to the above-mentioned belt conveyor 45 provided at 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。この荷揚げ動作において、荷揚げ部9および/またはCSU1は、船200の貨物室としての船庫201内のばら荷M(積荷)を船庫201外に搬出させる搬出装置として機能する。 Next, the basic unloading operation of the CSU 1 having the above configuration will be explained. In this unloading operation, the unloading unit 9 and/or the CSU 1 function as a transport device that transports the bulk cargo M (load) in the shipyard 201 as a cargo hold of the ship 200 to the outside of the shipyard 201 .

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に接近した位置まで移動させる。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 the CSU 1 operates the CSU 1 in the main operation room 16 . First, the running section 2 is run on the rail 3 and moved to a position close to the opening 21 of the shipyard 201 to be unloaded. Next, the swing frame 5 is rotated around the vertical swing axis provided at a position overlapping with the traveling section 2 in a top view (when viewed from above in FIG. 1), and the unloading section provided at the tip of the boom 7 is rotated. 9 is moved above the opening 21 of the shipyard 201 to be unloaded. Here, in order to prevent the unloading section 9 from colliding with the pier 102 or the ship 200, the boom 7 is raised and lowered in the forward direction (clockwise direction in FIG. 1), and the traveling and turning operations are performed with the unloading section 9 raised. is preferable. Subsequently, the boom 7 is undulated in the negative direction (counterclockwise in FIG. 1), and the scraping part 11 provided at the tip of the unloading part 9 is inserted into the shipyard 201 through the opening 21. Note that the movement of the traveling section 2, the rotation of the swing 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 section 11 is inserted into the shipyard 201, the roller chain 25 is rotated along the arrow W. The plurality of buckets 27 attached to the roller chain 25 excavate and scrape off the bulk cargo M stored in the shipyard 201 when the buckets 27 rotate integrally with the roller chain 25. The bulk material M scraped off by each bucket 27 is transported upward within the elevator main 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 its three-dimensional position within the shipyard 201 in order to efficiently scrape off the bulk cargo M at various locations within the shipyard 201. For example, when the surface position of the bulk material M becomes lower as the unloading operation progresses, the boom 7 is raised and lowered in the negative direction to lower the scraping section 11. Further, in order to scrape off the bulk material M near the wall of the shipyard 201, the position of the scraping unit 11 in the horizontal plane may be changed by operating the running unit 2 and/or the rotating frame 5. The scraping section 11 can change not only its three-dimensional position but also its posture and shape. For example, the scraping part 11 is rotatable around a rotation axis in the extending direction, that is, the vertical direction, of the elevator main body 14, and its direction can be changed arbitrarily. Further, as shown by the dashed line in FIG. 3(B), the scraping portion 11 can take an inclined shape or a horizontally elongated shape that contracts in the vertical direction and extends in the horizontal direction. Thereby, even in the shipyard 201 where the horizontal distance from the opening 21 to the wall is large, the scraping unit 11 can be moved closer to the wall and the bulk material M can be efficiently scraped off.

以上のようなCSU1の荷揚げ動作に関する船庫201内での掻き取り部11(荷揚げ部9)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(すなわち、荷揚げ部9および/またはCSU1が自動運転されてもよいし)、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 CSU 1 autonomously changes the position, posture, and shape of the scraping unit 11 (unloading unit 9) in the shipyard 201 regarding the unloading operation of the CSU 1 as described above using a ranging sensor and a camera, which will be described later. (that is, the unloading section 9 and/or the CSU 1 may be operated automatically), or it may be performed manually by an operator in the main operation room 16 while communicating with workers in the shipyard 201. It's okay.

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 off the bulk cargo M in the shipyard 201 rises within the elevator main body 14, and turns from upward to downward when passing the drive roller 31a at the top 9a. The bulk material M that falls due to the rotation of the bucket 27 enters the discharge chute and is discharged onto the rotary feeder 37. Thereafter, the bulk cargo M is transferred via the boom conveyor 39 and the in-flight conveyor 43 to a belt conveyor 45 provided at the wharf 102 as land. By repeating the above-described unloading operation using the 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等を検知する貨物室検知部または位置測定部を構成する。 Next, a distance measurement sensor provided in the CSU 1 to improve the safety and efficiency of unloading will be described. The ranging sensor detects a part of the shipyard 201, for example, the edge of the opening 21, the top/side surface facing the edge, the ceiling/wall/bottom of the shipyard 201, the position of a structure in the shipyard 201, etc. It constitutes a cargo compartment detection section or a position measurement section that detects the cargo compartment.

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、底さらい用のブルドーザ、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の上面視での配置例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 at the top of the unloading section 9 to measure distances to objects to be measured located below and to the sides. At the time of unloading shown in the figure, the edge of the opening 21, the ceiling/wall/bottom of the shipyard 201, the bulk cargo M and other objects, people/structures inside the shipyard 201, the bulldozer for bottom sweeping, the scraping section 11, Other parts of the CSU 1 such as the ship 200, boom 7/swivel frame 5/traveling section 2/main operation room 16, quay 101, wharf 102, rail 3, belt conveyor 45, etc. are objects to be measured by the distance sensor 19. . The plurality of distance measuring sensors 19 may be arranged, for example, at the top of the cylindrical elevator main body 14 so as to surround the outer periphery of the elevator main body 14 . Alternatively, the plurality of distance sensors 19 may be provided in a flange portion 91 that rotatably supports the upper part of the elevator body 14 so as to surround the outer periphery of the elevator body 14. It is preferable that the plurality of distance measurement sensors 19 be provided below the connection portion between the unloading section 9 and the boom 7 so that the boom 7 does not enter the measurement range below and on the sides of the plurality of distance measurement sensors 19. On the other hand, when a plurality of distance measurement sensors 19 are provided above the connecting portion between the unloading section 9 and the boom 7, each distance measurement sensor 19 is placed at a position that does not overlap the boom 7 when viewed from above (when viewed from above in FIG. 1). It is sufficient to set it in An example of 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 measuring sensors 19 that measure distances mainly below the unloading section 9 and distance measuring sensors 19 that measure distances mainly 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、底さらい用のブルドーザ、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 are provided in the scraping section 11 at the lower part of the unloading section 9 to measure distances to objects to be measured located above, on the sides, and below. At the time of unloading shown in the figure, the edge of the opening 21, the ceiling/wall/bottom of the shipyard 201, bulk cargo M and other objects, people/structures in the shipyard 201, a bulldozer for sweeping the bottom, the CSU 1 such as the boom 7, etc. The other portions become the object to be measured by the distance measuring sensor 18. The distance measuring sensor 18 is provided at the front part (the left part in FIG. 1) and the rear part (the right part in FIG. 1) of the scraping part 11, respectively. In order to avoid deterioration of measurement accuracy due to dust etc. of the bulk material M scraped by the bucket 27 of the scraping section 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 section 11). ) (at the top of the scraping section 11). Note that the number of distance measuring sensors 18 is arbitrary. For example, an arbitrary number of distance measuring sensors 18 that measure distance mainly on the sides of the scraping part 11 and distance measuring sensors 18 that measure distance mainly below the scraping part 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 external appearance of the distance measuring sensors 18 and 19. The distance measuring sensors 18 and 19 are laser sensors capable of measuring distance, and include a laser emitting section (not shown) as a wave transmitting section that sends laser light to the object to be measured including the shipyard 201, and a laser beam that is reflected by the object to be measured, including the shipyard 201. The device includes a laser light receiving section (not shown) as a wave receiving section that receives the laser beam, and constitutes a distance measuring section that measures the distance to the object to be measured. A light transmitting portion 171 through which laser light can pass is formed in an endless band 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。この時、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 emitting sections are provided in the housing 17 at positions facing the transparent section 171, and emit linear laser beams to the outside of the housing 17 via the transparent section 171. Each laser emitting section is arranged at a predetermined interval along the direction of axis A of the housing 17 (vertical direction in FIG. 4), but FIG. 4 simply shows that the laser beam is emitted from one point. . Further, as schematically illustrated, the emission angles of the respective laser emitting parts are set to have a difference of about 0.1° to 3° from each other. With such a configuration, the distance measuring sensors 18 and 19 can be used within a predetermined angular range above and below the reference plane S (in the range θ- to θ+ in the figure), with the plane perpendicular to the axis A of the housing 17 as the reference plane S. ) can be irradiated with laser light. Although θ- and θ+ can be designed arbitrarily, it is assumed below that -θ-=θ+=15°. At this time, the distance measuring sensors 18 and 19 irradiate laser light within a range of ±15° centered on the reference plane S. Further, these plurality of laser emitting units are integrally provided so as to be rotatable by 360° around the axis A of the housing 17. With such a configuration, the distance measurement sensors 18 and 19 can irradiate all measurement objects around (on the sides) of the housing 17 with laser light. Note that it is preferable to use laser light of non-visible wavelengths such as near-infrared rays so as not to disturb people inside or around the CSU 1 or the ship 200.

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 rotating the plurality of laser emitting parts integrally. The pulsed laser light emitted by each laser emitting section is reflected or scattered by the object to be measured, returns to the distance measurement sensors 18 and 19, and is received by a laser receiving section provided in the housing 17 together with each laser emitting section. . The calculation units (not shown) of the distance measurement sensors 18 and 19 determine the measurement target based on the time from when the laser emitting unit emits a pulse of laser light to when the laser receiving unit receives the reflected pulse of laser light. Calculate the distance from 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。 Although a laser sensor is mentioned above as an example of the distance measurement sensors 18 and 19, the distance measurement sensors 18 and 19 may be sensors using other electromagnetic waves. For example, a millimeter wave sensor using so-called millimeter waves having a wavelength of approximately 1 mm to 10 mm may be used as the distance measuring sensors 18 and 19. Millimeter waves have a high frequency of about 30 GHz to 300 GHz, so they have high straightness and can be treated in the same way as lasers. The millimeter-wave sensor can be configured in the same way as the laser sensor shown in Figure 4, with a millimeter-wave transmitter that sends millimeter waves to the object to be measured instead of the laser emitting section, and a millimeter-wave transmitter that sends the millimeter waves reflected by the object to be measured instead of the laser receiver. What is necessary is to provide a millimeter wave receiving section to receive the waves. Further, an optical sensor using light other than laser light, such as a Time of Flight (ToF) type image sensor, may be used as the distance measuring sensors 18 and 19. Furthermore, the distance measuring sensors 18 and 19 may not include a wave transmitting section that sends electromagnetic waves to the object to be measured. For example, a stereo camera or the like that can measure the distance by simultaneously photographing the object to be measured from different directions may be used as the distance measurement sensors 18 and 19.

また、測距センサ18、19に代えて/加えて、測定対象物を撮影する画像センサまたは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を含む測定対象物の位置等を検知できるカメラは測距センサ18、19と同様に貨物室検知部または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。 Furthermore, in place of/in addition to the distance measuring sensors 18 and 19, one or more cameras as an image sensor or a photographing section for photographing the object to be measured may be provided at any position in the unloading section 9 and in any posture. good. A camera capable of detecting the position of objects to be measured including the shipyard 201 based on captured images constitutes a cargo hold detection section or a position measurement section similarly to the distance measurement sensors 18 and 19, Collision with other objects can be prevented, and bulk cargo M can be unloaded efficiently.

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。この時、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。この時、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 measuring sensors 18 and 19 shown in FIG. 4 are attached to the CSU 1 shown in FIG. 1 in any orientation depending on 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 plane S is a horizontal plane. At this time, the distance measurement sensor 18 can measure the distance inside the shipyard 201 centering on the side of the scraping part 11. Moreover, the distance measuring sensor 18 may be attached so that the axis A in FIG. 4 is a horizontal direction and the reference plane S is a vertical plane. At this time, the distance measuring sensor 18 can measure the distance of the opening 21 above the scraping part 11 and the bulk material M below the scraping part 11. Note that the direction of the axis A of the distance measurement 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。この時、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。この時、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 unloading section 9 is attached so that the axis A in FIG. 4 is horizontal and the reference plane S is a vertical plane. At this time, the distance measurement sensor 19 can measure the distance to the edge of the opening 21 of the shipyard 201 located below, the bulk cargo M inside the shipyard 201, and the like. Note that this distance measurement sensor 19 can also emit a laser beam upward, but since there is no object to be measured above, distance measurement above can be disabled by covering the upper side of the distance measurement sensor 19 with a light-blocking cover, etc. be converted into Moreover, the distance measuring sensor 19 may be attached 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 measurement sensor 19 can efficiently measure the distance to 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 or vertical direction, it may be in any direction; however, the horizontal direction will be explained 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、底さらい用のブルドーザ、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。従って、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, it is possible to detect the edge of the opening 21, the ceiling/wall/bottom of the shipyard 201, bulk cargo M and other objects, and people/structures inside the shipyard 201. The position of various objects to be measured, such as objects, a bulldozer for bottom sweeping, the scraping part 11, etc., can be accurately grasped. Therefore, the unloading section 9 can be prevented from colliding with other objects during unloading, and the bulk cargo M can be unloaded efficiently.

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 example of the arrangement of the distance measuring sensor 19 in a top view. Three distance measurement sensors 191 , 192 , and 193 are arranged as the distance measurement sensors 19 so as to surround the flange portion 91 or the outer periphery of the elevator main body 14 . The distance measuring sensor 191 is arranged so that the axis A in FIG. 4 is in the left-right direction in FIG. 5, and the reference surface S1 corresponding to the reference surface S in FIG. 4 is in the vertical direction in FIG. The distance measurement sensor 191 measures distance by irradiating a laser beam within a range of ±15° centered on the reference plane S1. 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. The distance measurement sensors 192 and 193 measure distance by irradiating laser light within a range of ±15° centered on the reference planes S2 and S3. The reference planes S2 and S3 of the distance measurement sensors 192 and 193 are different planes parallel to each other, and are perpendicular to the reference plane S1 of the distance measurement 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。この時、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 carries out the bulk cargo M from the shipyard 201 with the attitude shown in FIG. 5 as the basic attitude at the time of unloading. In this basic position, the traveling section 2 is at a position offset from the front position of the shipyard 201, and the swing frame 5 and the boom 7 are at a turning position making an acute angle with respect to the rail 3 that constitutes the track of the traveling section 2. At this time, the unloading part 9 is located above the shipyard 201 of the ship 200, and the scraping part 11 at the lower part thereof is inserted into the shipyard 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 often has a rectangular shape that is elongated in the traveling direction of the ship 200 (the left-right 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 the laser beam parallel to the short side (vertical side in FIG. 5) of the opening 21. Note that the point shown at the center of the edges E11 and E12 represents the position where the laser beam on the reference surface S1 of the ranging sensor 191 hits the edge of the opening 21, and the rectangle surrounding it is ±15° centered on the reference surface S1. The range in which the irradiated laser light hits the edge of the opening 21 is schematically represented. Hereinafter, the same notation will be used for the distance measuring sensors 192 and 193.

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 emit laser light in parallel to the long sides of the opening 21 (the sides in the left and right direction in FIG. 5), the left edges E21 and E31 and the right edge of the opening 21 are detected. E22 and E32 can be detected. By using the two distance measurement sensors 192 and 193, distance measurement can be performed with high accuracy even in the long direction, which is more difficult to measure than in the short direction. In this manner, 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。 Note that even if the CSU 1 is not in the basic posture shown in FIG. , E31, and E32 on the edge of the opening 21 can be obtained, 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。 Furthermore, the basic posture of the CSU 1 during unloading is not limited to that shown in FIG. It can also be used as a 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 ranging sensor 191 becomes parallel to the extending direction of the boom 7, and the reference plane S2 of the ranging sensors 192, 193 , S3 are perpendicular to the extending direction of the boom 7. Here, if the distance measurement sensors 191, 192, and 193 are made integrally rotatable around the axis of the cylindrical elevator main body 14, the above-mentioned elongated shape The distance measuring sensors 191, 192, 193 can be easily arranged in a suitable manner for the opening 21.

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 adopted. 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 when viewed from above. More preferably, the number is three or more. The plurality of distance measuring sensors 19 may be arranged at equal intervals along the outer circumference of the flange portion 91 or the elevator main body 14. Although the installation posture of each distance measurement sensor 19 in this case is arbitrary, for example, each distance measurement sensor 19 is installed so that the reference surface S of each distance measurement sensor 19 is in contact with the flange portion 91 or the outer periphery of the elevator main body 14. With such a symmetrical arrangement, the position and shape of the shipyard 201 can be stably measured regardless of the attitude of the CSU 1 at the time of unloading.

以上のような測距センサ18、19で測定された船庫201自体または船庫201内外の測定対象物との距離に応じて、CSU1の各可動部、すなわち、移動可能な走行部2、旋回可能な旋回フレーム5、起伏可能なブーム7、回転および変形可能な掻き取り部11等を制御することで、荷揚げ中の荷揚げ部9が船庫201自体または船庫201内外の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。なお、測距センサ18、19に加えてまたは代えて、測定対象物を撮影する画像センサやカメラによって船庫201自体または船庫201内外の物を検知してもよい。 Each movable part of the CSU 1, that is, the movable traveling part 2, the turning By controlling the possible rotating frame 5, the boom 7 that can be raised and lowered, the scraping part 11 that can be rotated and deformed, etc., the unloading part 9 during unloading can collide with the shipyard 201 itself or other objects inside and outside the shipyard 201. This allows the bulk cargo M to be unloaded efficiently. In addition to or in place of the distance measuring sensors 18 and 19, the shipyard 201 itself or objects inside and outside the shipyard 201 may be detected by an image sensor or a camera that photographs the object to be measured.

図6は、船庫201の位置および/または姿勢を検出する貨物室検出装置としての船庫検出装置300の第1実施形態を示す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 showing a first embodiment of a shipyard detection device 300 as a cargo compartment detection device that detects the position and/or attitude of the shipyard 201. The shipyard detection device 300 includes a user operation reception section 301, a motion model registration section 302, a motion model holding section 303, a reference information acquisition section 304, a motion model selection section 305, a position estimation section 306, and a position measurement section. 307 , a position comparison unit 308 , and a position update unit 309 . These functional blocks are implemented through the cooperation of hardware resources such as the central processing unit, memory, input devices, output devices, peripheral devices connected to the computer, etc. of the computer inside and outside the CSU1, and the software executed using them. Realized. Regardless of the type of computer or installation location, each of the above functional blocks may be realized using the hardware resources of a single computer, or may be realized by combining hardware resources distributed across 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。 The user operation accepting unit 301 accepts user operations. Examples of users include an operator who operates the CSU 1 in the main operation room 16, and a system person who performs setup of the CSU 1 and settings before the CSU 1 starts operating. The kinematic model registration unit 302 registers the kinematic model of the shipyard 201 in the kinematic model holding unit 303 in response to the user's operation received by the user operation receiving 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。

Figure 2023131543000002
Here, the movement model of the shipyard 201 is a model that imitates the expected movement of the shipyard 201 in the ship 200 moored at the wharf 102. For example, the shipyard 201 rocks due to the influence of waves on the ship 200. Moreover, the shipyard 201 rises due to a decrease in the weight of the ship 200 due to the removal of the bulk cargo M by the unloading section 9. Such a motion model of the shipyard 201 is given by the following equation that describes the time evolution of the motion vector x from discrete time k-1 to k.
Figure 2023131543000002

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 shipyard 201 are as follows. As shown in FIG. 5, the origin of the xyz coordinate system (corresponding to the ground coordinate system u described later) is set at an arbitrary position on the rail 3 on the quay 101 side of the pair of rails 3, and is an axis along the rail 3, which corresponds to the longitudinal direction of the berthed ship 200 (left-right direction in FIG. 5), and the z-axis is a vertical axis orthogonal to the x-axis and the y-axis.

:船庫201の中心のx座標
:船庫201の中心のy座標
:船庫201の中心のz座標
θ:船庫201の中心のx軸周りの回転角
θ:船庫201の中心のy軸周りの回転角
θ:船庫201の中心のz軸周りの回転角
:船庫201の中心のy方向の速度
:船庫201の中心のz方向の速度
:船庫201の中心のy方向の加速度
ω:船庫201の中心のx軸周りの角速度
φ:船庫201の中心のx軸周りの角加速度
p x : x coordinate of the center of the ship shed 201 p y : y coordinate of the center of the ship shed 201 p z : z coordinate of the center of the ship shed 201 θ x : Rotation angle around the x axis of the center of the ship shed 201 θ y : Rotation angle of the center of the shipyard 201 around the y-axis θ z : Rotation angle of the center of the shipyard 201 around the z-axis v y : Velocity of the center of the shipyard 201 in the y direction v z : Rotation angle of the center of the shipyard 201 in the y-direction Velocity in the z direction ay : Acceleration in the y direction of the center of the shipyard 201 ωx : Angular velocity around the x-axis at the center of the shipyard 201 φx : Angular acceleration around the x-axis at the center of the shipyard 201

(p,p,p)の組は船庫201の位置を表す。(θ,θ,θ)の組は船庫201の回転すなわち姿勢を表す。(v,v)の組は船庫201の速度を表す。y方向の速度v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v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v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 position of the shipyard 201. The set (θ x , θ y , θ z ) represents the rotation or attitude of the shipyard 201. The pair (v y , v z ) represents the speed of the shipyard 201. The velocity v y in the y direction is incorporated into the motion model to describe the rocking of the shipyard 201 in the y direction due to waves in the y direction (waves hitting the quay 101) and the like against the ship 200. The velocity v z in the z direction is incorporated into the motion model to describe the vertical movement of the shipyard 201 due to waves, the rise of the shipyard 201 due to a decrease in weight due to the removal of bulk cargo M, and the like. Although the velocity v x in the x direction may also be incorporated into the motion model, it is omitted in this embodiment because it is difficult for the shipyard 201 to swing in the x direction parallel to the quay 101 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aのみが運動モデルに組み込まれる。z方向の加速度a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a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a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ω、角加速度φのみが運動モデルに組み込まれる。y軸周りの角速度ω、角加速度φ、z軸周りの角速度ω、角加速度φ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。 Regarding the acceleration of the shipyard 201, only the acceleration ay in the y direction is incorporated into the motion model in order to describe the rocking of the shipyard 201 in the y direction 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 shipyard 201 due to the weight reduction due to the removal of the bulk cargo M is at a substantially constant speed, and the acceleration az in the z direction is approximately Since it is considered to be zero, it is omitted in this embodiment. However, in order to describe the vertical movement of the shipyard 201 due to waves, it is preferable to also incorporate the acceleration az in the z direction into the motion model. Regarding the angular velocity and angular acceleration of the shipyard 201, only the angular velocity ω x and the angular acceleration φ x in the x direction are incorporated into the motion model in order to describe the rolling of the shipyard 201 around the x-axis due to waves hitting the quay 101. The angular velocity ω y around the y-axis, the angular acceleration φ y , the angular velocity ω z around the z-axis, and the angular acceleration φ z may be incorporated into the motion model. Since pitching and yawing around the z-axis are unlikely to occur, they 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。

Figure 2023131543000003
第1の式で表されるように、時刻kの運動ベクトルx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ε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 shipyard 201 including the above parameters is given by the following equation.
Figure 2023131543000003
As expressed by the first equation, the motion vector x k at time k is calculated by combining an arbitrary function f(x k-1 ) of the motion vector x k -1 at time k-1 with the prediction error ε k at time k. is given by the sum of The function f may be linear or nonlinear, but in a linear motion model, as expressed by the second equation, the function f is expressed by a square matrix A that is multiplied by the motion vector x k-1 at time k-1. be done. In this embodiment, in order to simplify the explanation, it is assumed that the motion model of the shipyard 201 is linear and represented by a square matrix A.

なお、予測誤差ε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。

Figure 2023131543000004
本実施形態では説明を簡素化するため、予測誤差ε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.
Figure 2023131543000004
In this embodiment, in order 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x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 shipyard 201, and converts the motion vector x k-1 of the shipyard 201 at time k- 1 into the motion vector x k of the shipyard 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(p,p,p)および船庫201の姿勢(θ,θ,θ)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。

Figure 2023131543000005
In the example below, square matrix A is the identity matrix. In this motion model, the position (p x , p y , p z ) of the ship shed 201 and the attitude (θ x , θ y , θ z ) of the ship shed 201 do not change at all. This motion model well represents the motion of the shipyard 201 when the influence of waves on the ship 200 is small, or when the weight reduction due to transport can be ignored because the bulk cargo M is light.
Figure 2023131543000005

以下の例では、正方行列Aが、z位置p 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v k-1に乗算される。これによって得られるp =p k-1+v k-1Tは、船庫201がz方向に等速度運動(v =v 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。

Figure 2023131543000006
In the example below, a square matrix A contains velocity elements T for z positions p z k . T represents the time between discrete time k-1 and time 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 obtained by this means that the shipyard 201 moves at a constant velocity in the z direction (v z k =v z k-1 ). This motion model well represents the motion of the shipyard 201 when the influence of waves on the ship 200 is small and the ship 200 rises at a constant speed due to the weight reduction as the bulk cargo M is carried out at a constant speed.
Figure 2023131543000006

以下の例では、正方行列Aが、y位置p について速度要素Tおよび加速度要素T/2を含み、z位置p について速度要素Tを含み、x角度θ について速度要素Tおよび加速度要素T/2を含み、y速度v について加速度要素Tを含み、x角速度ω について加速度要素Tを含む。

Figure 2023131543000007
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 element T 2 /2, an acceleration element T for the y velocity v y k , and an acceleration element T for the x angular velocity ω x k .
Figure 2023131543000007

これらを具体的に書き出すと次の通りである。
式1:p =p k-1+v k-1T+a k-1/2
式2:p =p k-1+v k-1
式3:θ =θ k-1+ω k-1T+φ k-1/2
式4:v =v k-1+a k-1
式5:ω =ω k-1+φ k-1
These are detailed 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: p z k = p z k-1 + v z k-1 T
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-1x k-1 T

式1はy位置p が速度v k-1、加速度a 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v が加速度a 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vおよび加速度a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θ が角速度ω k-1、角加速度φ 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ω が角加速度φ 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ωおよび角加速度φ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。従って、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 changes depending on the velocity v y k-1 and the acceleration a y k-1 . In this context, Equation 4 shows that the velocity v y k varies with the acceleration a y k-1 . The velocity v y and acceleration a y in the y direction represent the rocking of the shipyard 201 in the y direction due to waves hitting the quay 101 and the like. Similarly to the second example above, Equation 2 represents the rise of the shipyard 201 at a constant speed due to the weight reduction accompanying the unloading of the bulk cargo M at a constant speed. Equation 3 shows that the x angle θ x k changes depending on the angular velocity ω x k-1 and the angular acceleration φ x k-1 . In this context, 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 around the x-axis represent rolling of the shipyard 201 around the x-axis due to waves crashing on the quay 101 and the like. Therefore, this motion model is based on a situation in which the ship 200 is rocking in the y direction (Equations 1 and 4) and rolling around the x axis (Equations 3 and 5) due to waves in the y direction, and the ship 200 is The movement of the shipyard 201 is well represented when the ship 200 rises at a constant speed (Equation 2) due to a decrease in weight as the bulk cargo M is carried out.

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v、v、ωに関する速度パラメータを含み、船庫201の加速度a、φ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 shipyard 201 in this embodiment includes velocity parameters regarding the velocities v y , v z , and ω x of the shipyard 201, and acceleration parameters regarding the accelerations a y and φ x of the shipyard 201. include. Furthermore, the motion model of the shipyard 201 in this embodiment includes parameters related to the influence of waves on the ship 200, and includes parameters related to the rise of the ship 200 due to the reduction in weight accompanying the removal of the bulk cargo M. The kinematic model holding unit 303 holds a plurality of different kinematic 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 subsequent exercise model selection unit 305 selects an exercise model. For example, information on weather, waves, etc. around the pier 102 is obtained from an information communication network such as the Internet as reference information indicating the strength of wind and waves that cause vertical movement, rocking, rolling, etc. of the ship 200. do. In addition, as reference information indicating the rising speed of the ship 200 as the bulk cargo M is carried out, information such as the type, mass, and volume of the bulk cargo M loaded on the ship 200 scheduled to call at the port, and the bulk cargo set in CSU1 are also provided. Information on the unloading speed of cargo M is acquired from the management system of ship 200 or CSU 1.

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。 The kinetic model selection unit 305 selects at least one kinetic model from the plurality of kinetic models held in the kinetic model holding unit 303. The exercise model selection unit 305 may select an exercise model according to the user's operation accepted by the user operation reception unit 301, or autonomously refer to the reference information acquired by the reference information acquisition unit 304. A motion model may be selected. Alternatively, the selection by the exercise model selection unit 305 may be omitted, and subsequent processing may be performed in parallel for each of the plurality of exercise models held in the exercise 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εから、現時刻kの船庫201の運動ベクトルxを推定する。運動ベクトルxは、船庫201の位置(p,p,p)、船庫201の姿勢(θ,θ,θ)、船庫201の速度(v,v)、船庫201の加速度(a)、船庫201の角速度(ω)、船庫201の角加速度(φ)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 estimating unit 306 estimates the position of the shipyard 201 based on at least one kinematic model selected by the kinematic model selecting unit 305. Specifically, based on the motion vector x k-1 of the shipyard 201 at the previous time k-1, the shipyard at the current time k is calculated from the function f (square matrix A) given by the motion model and the prediction error ε k . Estimate the motion vector x k of 201. The motion vector x k is the position of the shipyard 201 (p x , p y , p z ), the attitude of the shipyard 201 (θ x , θ y , θ z ), and the velocity of the ship shed 201 (v y , v z ). , the acceleration (a y ) of the shipyard 201, the angular velocity (ω x ) of the shipyard 201, and the angular acceleration (φ x ) of the shipyard 201, so the position, posture, and motion state of the shipyard 201 at time k are refined. It can be inferred that

図7は、位置推定部306で運動ベクトルx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(p,p,p)である。運動ベクトルx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 shipyard 201 in which the motion vector x k is estimated by the position estimation unit 306. In this figure, the shipyard 201 is simply shown as a rectangular parallelepiped-shaped cavity. The x direction is the long direction of the ship shed 201, the y direction is the short direction of the ship shed 201, and the z direction is the height direction of the ship shed 201. O is the center of the shipyard 201 (cavity), and its coordinates are (p x , p y , p z ). Each parameter included in the motion vector Three-dimensional 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 estimating unit 306 extracts the geometric features of the shipyard 201 from the three-dimensional model, which are used in the position comparison process of the position comparing unit 308 in the subsequent stage. The shape characteristics of the shipyard 201 include linear edges E1 to E4 on the upper surface of the shipyard 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). The edges E1 to E4 may be extracted as the coordinates of at least two arbitrary points on each, and the top surfaces U1 to U4 and the side wall surfaces W1 to W4 may be extracted as their normal vectors. Note that the shape characteristics of the shipyard 201 are not limited to those described above, and may be the shapes of structures such as the ceiling surface, side wall surface, and bottom surface of the shipyard 201, and 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。 The position measuring unit 307 measures the position of a part of the shipyard 201 using the distance measuring sensors 18 and 19. Specifically, the positions of the geometric features of the shipyard 201 as shown in FIG. 7 are measured. As explained with reference to FIG. 5, the laser beams emitted by the distance measuring sensors 191 to 193 are irradiated onto parts E11 to E32 of the edge of the shipyard 201 and the top and side surfaces facing them. The positions of the edges E1 to E4, the top surfaces U1 to U4, and the side wall surfaces W1 to W4, which are the geometrical features that can be measured, can 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 and 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 in the rangefinder coordinate system. Therefore, in order to compare their positions, 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, the coordinate system that is the premise of coordinate transformation will be explained. 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 traveling section 2, the swing frame 5, the boom 7, and the unloading section 9, and FIG. 8(B) is a schematic diagram of the CSU 1 as viewed from above. FIG. 8(A) is a 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u軸と、y軸としてのu軸と、z軸としてのu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、u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、u軸の方向は水平面内でu軸と直交する方向であり、u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。 The coordinate system u is a ground coordinate system based on the ground on which the traveling section 2 travels (or a moving section coordinate system based on the traveling section 2), and includes the u x axis as the x axis in the xyz orthogonal coordinate system, 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 set on the track of the running section 2 constituted by the rail 3, the direction of the u x axis coincides with the laying direction of the rail 3, which is the moving direction of the running section 2, and the direction of the u y axis is The direction is perpendicular to the u x axis in the horizontal plane, and the direction of the u z axis is the vertical direction. The ground coordinate system u is the system coordinate system of the CSU 1 shown in FIGS. 5 and 7.

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u軸方向のみに移動するため、そのu座標およびu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u座標およびu座標を0とする)。走行部2のu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(u,u,u)=(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u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 ground coordinate system with the ground as a reference" means that the coordinate system u has an arbitrary point on the ground or an object whose position on the ground is known as its origin. For example, the ground coordinate system u may be a coordinate system whose origin is an arbitrary position on the wharf 102 as the land where the traveling section 2 is installed, or a coordinate system whose origin is the traveling section 2 whose position on the ground is known. It can also be used as 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 with the traveling part 2 as a reference" means that the position and orientation of the traveling part 2, which is the reference, can be accurately tracked in the coordinate system u. . In the illustrated example, since the traveling unit 2 moves only in the u x axis direction in a constant posture in the coordinate system u, its u y and u z coordinates do not change (below, to simplify the explanation, the traveling unit 2 is Let the u y and u z coordinates be 0). The u x coordinates of the running section 2 can be accurately tracked by a position sensor or the like that measures the position x tl of the running section 2 on the rail 3 . In this way, since the three-dimensional coordinates (u x , u y , u z ) = (x tl , 0, 0) and the orientation of the traveling unit 2 in the coordinate system u can be accurately tracked, the coordinate system u is This is a moving part coordinate system based on part 2. In the illustrated example, the direction of the u x axes is made to match the direction in which the rails 3 are laid in order to simplify the 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r軸と、y軸としてのr軸と、z軸としてのr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Oと一致し、図8(A)の断面視で旋回中心O直下の陸地上の点と一致する。r軸の方向はu軸の方向に対して旋回角θだけ旋回しており、r軸の方向は水平面内でr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、r軸の方向は鉛直方向である。 The coordinate system r is a revolving part coordinate system based on the revolving frame 5, and is defined by the r x axis as the x axis, the r y axis as the y axis, and the r z axis as the z axis in the xyz orthogonal coordinate system. determined. The origin of the coordinate system r coincides with the rotation center Or of the rotation frame 5 in a top view of FIG. 8(B), and coincides with a point on the land directly below the rotation center Or in a cross-sectional view of FIG. 8(A). . The direction of the r x axis is rotated by a turning angle θ 2 with respect to the direction of the u (extending direction 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O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Oが座標系rの原点と一致するため、そのr座標およびr座標は0である。また、旋回中心Oのr座標は陸地からの高さhで一定である。また、旋回フレーム5の姿勢を表す旋回角θ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Oの三次元座標(r,r,r)=(0,0,h)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r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 a rotating part coordinate system with the rotating frame 5 as a reference" means that the position and attitude of the rotating center O r of the rotating frame 5, which is the reference, can be accurately tracked in the coordinate system r. It means something. In the illustrated example, since the turning center Or coincides with the origin of the coordinate system r when viewed from above, its r x and r y coordinates are 0. Further, the rz coordinate of the turning center O r is constant at the height h r from the land. Furthermore, the turning angle θ 2 representing the attitude of the turning frame 5 can be measured by an angle sensor or the like. In this way, since the three-dimensional coordinates (r x , ry , r z ) = (0, 0, hr ) and the attitude of the rotation center O r of the rotation frame 5 in the coordinate system r can be accurately tracked, The coordinate system r is a revolving unit coordinate system with the revolving frame 5 as a reference. Note that the revolving unit coordinate system r is a coordinate system whose origin is an arbitrary position on the revolving frame 5, boom 7, counterweight 13, or main operation room 16 that can rotate integrally with the revolving unit. You can also use it as Further, in the illustrated example, the direction of the ry axis is made to match the extending direction of the boom 7 when viewed from above to simplify the 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b軸と、y軸としてのb軸と、z軸としてのb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。b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、b軸の方向は水平面内でb軸と直交する方向であり、b軸の方向は鉛直方向である。 The coordinate system b is an undulating part coordinate system based on the boom 7 and the unloading section 9, and in the xyz orthogonal coordinate system, b is the x axis, b is the y axis, b is the y axis, and b is the z axis. Defined by the z- axis. The origin of the coordinate system b is provided at the connection between the boom 7 and the unloading section 9. b The direction of the y- axis is a horizontal direction and a direction that coincides with the extending direction of the boom 7 when viewed from above in FIG. The direction of the z- axis is the vertical direction.

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O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Oの周りに起伏角θ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Oの距離をLb1とすれば、座標系bにおける起伏中心Oの座標(b,b,b)は(0,-Lb1cosθ,-Lb1sinθ)である。また、起伏部の姿勢を表す起伏角θ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O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O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(b,b,b)は(0,Lb1cosθ,Lb1sinθ)となる。また、図示の例では説明の簡素化のためにb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, "coordinate system b is an undulation coordinate system with the boom 7 and the unloading section 9 as the reference" means that the position and orientation of the undulation center O b , which is the reference, can be accurately tracked in the coordinate system b. It means that. In the illustrated example, the boom 7 is undulating by an undulation angle θ 1 around the undulation center O b on the base end side. As shown in FIG. 8(A), if the distance between the origin of the coordinate system b and the center of relief O b is L b1 , then the coordinates of the center of relief O b in the coordinate system b (b x , b y , b z ) is (0, −L b1 cosθ 1 , −L b1 sinθ 1 ). Further, the undulating angle θ 1 representing the attitude of the undulating portion can be measured by an angle sensor or the like. In this way, since the position and orientation of the undulation center O b in the coordinate system b can be accurately tracked, the coordinate system b is an undulation coordinate system with the boom 7 and the scraping unit 9 as the reference. Note that the origin of the undulating portion coordinate system b may be any point on the boom 7 that constitutes the undulating portion; for example, the undulating center O b may be set as the origin of the undulating portion coordinate system b. In this case, the coordinates (b x , b y , b z ) of the connecting part between the boom 7 and the scraping part 9 are (0, L b1 cos θ 1 , L b1 sin θ 1 ), with the direction of each axis as shown in the figure. Become. Further, in the illustrated example, the direction of the b y axis is made to coincide with the extending direction of the boom 7 in a top view to simplify the explanation, but the direction of each axis of the undulating part 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l軸と、y軸としてのl軸と、z軸としてのl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。l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、l軸の方向は水平面内でl軸と直交する方向であり、l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。 The coordinate system l is a distance measuring unit coordinate system based on the distance measuring sensor 19, and includes the x axis as the x axis, the y axis as the y axis, and the z axis as the z axis in the xyz orthogonal coordinate system. Determined 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 y- axis is a horizontal direction that coincides with the extending direction of the boom 7 when viewed from above in FIG . The direction of the z- axis is the vertical direction. When a plurality of ranging sensors are provided, such as 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(l,l,l)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l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, "coordinate system l is a distance measuring unit coordinate system with distance measuring sensor 19 as a reference" means that the position and orientation of distance measuring sensor 19, which is the reference, can be accurately tracked in coordinate system l. means. In the above example, the three-dimensional coordinates (l x , ly , l z ) of the ranging sensor 19 that coincide with the origin of the coordinate system l are always (0, 0, 0), and the orientation is also constant. Note that the distance measuring unit coordinate system 1 may have an arbitrary position above the unloading unit 9 to which the distance measuring sensor 19 is attached as the origin. In this case, by recording the mounting position and orientation of each distance measurement sensor 19 in the upper part of the unloading section 9, the position and orientation of each distance measurement sensor 19 with respect to the origin of the distance measurement section coordinate system l can be calculated. Further, in the illustrated example, the direction of the ly axis is made to coincide with the extending direction of the boom 7 when viewed from above to simplify the 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d軸と、y軸としてのd軸と、z軸としてのd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。d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、d軸の方向は水平面内でd軸と直交する方向であり、d軸の方向は鉛直方向である。図8(B)に示されるように、d軸の方向は、b軸およびr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θ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θだけ回転していることを示す。 The coordinate system d is a distance measuring part coordinate system based on the distance measuring sensor 18, and includes d as the x axis in the xyz orthogonal coordinate system, d as the y axis, d as the y axis, and d as the z axis. determined by the axis. The origin of the coordinate system d is provided at the connection portion between the elevator main body 14 and the scraping section 11. The direction of the d y axis is the horizontal direction and the direction that coincides with the extending direction of the scraping part 11 (not shown) in the top view of FIG. 8(B), and the direction of the d x axis is the direction of the d y axis in the horizontal plane. These are orthogonal directions, and the direction of the dz axis is the vertical direction. As shown in FIG. 8(B), the direction of the d y axis is shifted by a rotation angle θ 4 from the direction of the b y axis and the ry axis, that is, the extending direction of the boom 7 when viewed from above. This indicates that the scraping part 11 is rotated by θ 4 around the axis of the elevator body 14.

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d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 a distance measuring unit coordinate system with the distance measuring sensor 18 as a reference" 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 orientations of the plurality of distance measurement sensors 18 on the scraping section 11 are known, each measurement with respect to the origin of the distance measurement section coordinate system d at the connecting portion of the elevator main body 14 and the scraping section 11 is known. The three-dimensional coordinates and orientation of the distance sensor 18 can be calculated. Note that the origin of the distance measuring unit coordinate system d may be any position on the scraping unit 11, and for example, the mounting position of the distance measuring sensor 18 may be set as the origin of the distance measuring unit coordinate system d. Here, when a plurality of distance measurement sensors 18 are provided as shown in FIG. 1, the coordinate system d may be common to the plurality of distance measurement sensors, or the coordinate system d may be set for each distance measurement sensor. Further, in the illustrated example, the directions of the dz axes are vertical for the purpose of simplifying the explanation, but the directions 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θも考慮される。 Although the scraping portion 11 is shown as a rectangle extending in a direction perpendicular to the axial direction of the elevator main body 14 in FIG. 8(A), as schematically shown in FIG. 8(C), the scraping portion 11 is The scraping part 11 may be configured by a main part 11A to be scraped and a bent part 11B that can be bent with respect to the elevator main body 14. In this case as well, the origin of the distance measuring part coordinate system d can be set at any position on the scraping part 11, that is, on the main part 11A and the bent part 11B. In the coordinate transformation described later, the bending angle θ 5 of the bending portion 11B is also taken into consideration.

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, we will explain how to convert the measured position of the shipyard 201 in the ranging unit coordinate systems d and l obtained by the ranging sensors 18 and 19 (position measuring unit 307) to the ground coordinate system u as the system coordinate system. explain. First, an example will be described in which a position measured by the distance measuring sensor 19 is converted from the distance measuring unit coordinate system l to the ground coordinate system u.

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p=(l,l,l)という三次元ベクトルで表す。この測距点座標p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pから起伏部座標系bの座標p=(b,b,b)への変換、起伏部座標系bの座標pから旋回部座標系rの座標p=(r,r,r)への変換、旋回部座標系rの座標pから地上座標系uの座標p=(u,u,u)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。

Figure 2023131543000008
The coordinates of the distance measurement point in the shipyard 201 measured by the distance measurement sensor 19 in the distance measurement unit coordinate system 1 are expressed as a three-dimensional vector p l =(l x , ly , l z ). In order to convert the ranging point coordinate p l from the ranging unit coordinate system l to the ground coordinate system u, the position comparison unit 308 converts the coordinate p l of the ranging unit coordinate system l to the coordinate p l of the undulation unit coordinate system b. Conversion to b = (b x , b y , b z ), conversion from the coordinate p b of the undulating part coordinate system b to the coordinate p r = (r x , ry , r z ) of the turning part coordinate system r, A three-step coordinate transformation is performed, that is, a transformation from the coordinates p r of the rotating part coordinate system r to the coordinates p u =(u x , u y , u z ) of the ground coordinate system u. Each coordinate transformation is expressed by the following formula.
Figure 2023131543000008

第1の式は、測距部座標系lの座標pを起伏部座標系bの座標p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 equation is an equation for converting the coordinate p l of the distance measuring unit coordinate system l into the coordinate p b of the undulating part coordinate system b. t lb is a three-dimensional translation vector connecting the origin of the ranging unit coordinate system l and the origin of the undulating unit coordinate system b, and R lb is the difference in attitude between the ranging unit coordinate system l and the undulating unit coordinate system b, i.e. It is a 3×3 matrix representing rotation. t lb and R lb are determined depending on the position and orientation in which the distance measurement sensor 19 is provided in the unloading section 9 . Note that in the example of FIG. 8, since there is no rotation between the ranging unit coordinate system l and the undulation unit coordinate system b, in which the directions of each axis are the same, R lb is a 3×3 unit matrix.

第2の式は、起伏部座標系bの座標pを旋回部座標系rの座標pに変換する式である。R(±θ)は起伏部座標系bの原点を通るb軸の周りに起伏角θ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R(-θ)をpに適用することで、そのy座標を起伏角θ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Oまでの距離Lb1が加算される。続いてR(+θ)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O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Lが加算される。このように第2の式は、起伏中心O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θ、Lb1、Lb3、L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 an equation for converting the coordinate p b of the undulating part coordinate system b to the coordinate p r of the turning part coordinate system r. R x (±θ 1 ) is a 3×3 rotation matrix that rotates the three-dimensional coordinate in the positive or negative direction by the undulation angle θ 1 around the b x axis passing through the origin of the undulation coordinate system b. First, by applying R x (-θ 1 ) to p b , its y coordinate is converted to a value along the extending direction of the boom 7 which is being raised and lowered at the heave angle θ 1 . Then, the distance L b1 along this direction to the center of relief O b is added. Subsequently, by applying R x (+θ 1 ), the coordinates are returned to the original attitude of the undulating part coordinate system b (which is also the same attitude as the turning part coordinate system r of the conversion target). Then, the distance L b3 in the y direction between the center of undulation O b and the origin of the rotating part coordinate system r is subtracted, and the distance L p in the z direction is added. In this way, the second equation provides a coordinate transformation from the undulating part coordinate system b to the turning part coordinate system r via the undulating center O b . Moreover, the parameters θ 1 , L b1 , L b3 , and L p of this equation are determined depending on the relative position and posture of the swing frame 5 with respect to the unloading section 9.

第3の式は、旋回部座標系rの座標pを地上座標系uの座標pに変換する式である。R(θ)は旋回部座標系rの原点を通るr軸の周りに旋回角θ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θ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 equation is an equation for converting the coordinate p r of the rotating part coordinate system r to the coordinate p u of the ground coordinate system u. R z2 ) is a 3×3 rotation matrix that rotates the three-dimensional coordinates by a rotation angle θ 2 around the rz axis passing through the origin of the swivel unit coordinate system r, and converts the swivel unit coordinate system r to ground coordinates. It acts to match the posture of system u. Further, the x-direction vector having x tl as the x-coordinate is a translation vector connecting the origin of the rotating section coordinate system r and the origin of the ground coordinate system u. In this way, the third equation provides coordinate transformation from the rotating part coordinate system r to the ground coordinate system u using the first term that transforms the rotational component and the second term that transforms the translational component. Furthermore, the parameter θ 2 in this equation is determined based on the relative posture of the traveling section 2 with respect to the rotating frame 5, and x tl 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p=(l,l,l)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p=(u,u,u)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p=(d,d,d)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p=(u,u,u)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pを起伏部座標系bの座標p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θおよび屈曲角θ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 first to third equations above, the distance measuring point coordinates p l =(l x , l y , l z ) of the distance measuring point in the shipyard 201 measured by the distance measuring sensor 19 in the distance measuring unit coordinate system l is converted to distance measuring point coordinates p u =(u x , u y , u z ) in the ground coordinate system u via the undulating part coordinate system b and the turning part coordinate system r. Similarly, the distance measurement point coordinates p d = (d x , dy , d z ) in the distance measurement unit coordinate system d of the distance measurement point in the shipyard 201 measured by the distance measurement sensor 18 are also the distance measurement point coordinates p d =(d x , dy , d z ) in the undulation unit coordinate system b and the turning unit coordinate system r, it can be converted to distance measuring point coordinates p u =(u x , u y , u z ) in the ground coordinate system u. In this case, the first equation above is replaced with an equation for converting the coordinate p d of the distance measuring unit coordinate system d to the coordinate p b of the undulating part coordinate system b. Since the position and orientation of the ranging sensor 18 also change depending on the rotation angle θ 4 and the bending angle θ 5 of the scraping portion 11 shown in FIGS. 8(B) and 8(C), 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 shipyard 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 shipyard 201 obtained by the position estimation unit 306. do. This position comparison process is executed for each geometric feature of the shipyard 201. For example, the line segment formed by the ranging 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 deviation between the two line segments is detected based on the difference in slope of the two line segments and the distance between the points on each line segment. Similarly, the plane formed by the distance measuring point group on the top surface or side wall surface facing the edge E12 measured in FIG. 5 is compared with the plane formed by the corresponding top surface U2 or side wall surface W2 in FIG. Specifically, the deviation between the two planes is detected based on the difference in direction 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, if the kinematic model selection unit 305 selects a plurality of kinematic models, or if the selection in the kinematic model selection unit 305 is omitted, the processing of the position estimation unit 306 and the position comparison unit 308 may be performed using a plurality of kinematic models. will be carried out in parallel. In this case, the position comparison unit 308 evaluates each movement model by comparing the measured position of the shipyard 201 obtained by the position measurement unit 307 with each estimated position of the shipyard 201 based on each movement model. . Then, the position comparison unit 308 selects the motion model that provides 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 movement is performed that has a small deviation from the measured position of the shipyard 201. 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x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 update unit 309 updates the position of the shipyard 201 based on the result of the comparison between the position estimated by the position estimation unit 306 and the position measured by the position measurement unit 307 by the position comparison unit 308. Specifically, the motion vector x k of the shipyard 201 is updated so that the deviation between the estimated position detected by the position comparison unit 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, posture, and movement state of the actual shipyard 201, so that the subsequent movement of the shipyard 201 can be accurately determined using this three-dimensional model. It can be inferred that Furthermore, by allowing the position measurement unit 307 to continue measuring the shipyard 201 using the distance measuring sensors 18 and 19, it is possible to detect a deviation of the three-dimensional model from the actual shipyard 201 and quickly correct it.

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」はステップまたは処理を意味する。 FIG. 9 is a flowchart showing an example of shipyard detection processing by the shipyard detection device 300. "S" in the flowchart means step or process.

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 S1, the position measuring unit 307 measures the position of a part of the shipyard 201 using the distance measuring sensors 18 and 19. In S2, the position comparison unit 308 converts the measured position obtained in S1 from the distance measuring unit coordinate system d, l to the ground coordinate system u as the system coordinate system. In S3, the shipyard detection device 300 determines whether the kinematic model has been selected by the kinematic model selection unit 305. Since the motion model has not been selected in the first processing, the process proceeds to S4, where the position measurement unit 307 extracts the shape characteristics of the shipyard 201 from the distance measurement point group obtained in S1. As described above, examples of the shape characteristics of the shipyard 201 include a linear edge such as E12 in FIG. 5, and a planar upper surface and side wall surface facing the edge. Note that 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, but in a situation where the amount of calculation is restricted, only some of the shape features are processed. 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x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x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 S5, the position estimating unit 306 estimates the position of the shipyard 201 based on at least one kinematic model held in the kinematic model holding unit 303. Specifically, as described above, the motion vector x k of the shipyard 201 and the three-dimensional model (FIG. 7) of the shipyard 201 based on the motion vector x k are estimated. Similarly to S4, the position estimation unit 306 extracts the geometric features of the shipyard 201 from the three-dimensional model of the shipyard 201. Note that since the motion vector x k-1 at the previous time cannot be used in the first processing, the position of the shipyard 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 a deviation between the two positions. In S7, the position update unit 309 updates the motion vector x k and the three-dimensional model of the shipyard 201 so that the deviation between the measured position detected in S6 and the estimated position becomes smaller. Note that if the deviation between the measured position and the estimated position cannot be made sufficiently small in S7, the process returns to S5 and the position of the shipyard 201 is re-estimated based on another motion model. In S8, the kinematic model selection unit 305 selects the kinematic model that has been processed in S7 for the next process.

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x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 proceeds from S3 to S9, where, similarly to S5, the position estimation unit 306 estimates the motion vector xk and the three-dimensional model of the shipyard 201 based on the selected motion model. , the geometrical features of the shipyard 201 are extracted. In S10, similarly to S4, the position measuring unit 307 extracts the shape characteristics of the shipyard 201 from the distance measurement point group obtained in S1. Here, a 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, so the distance measurement point in S10 is Extraction of the shape features from the group may be performed only on distance measuring points that are within a predetermined distance from the estimated shape features E1 to E4, U1 to U4, and W1 to W4. Since the number of distance measuring points to be processed can be greatly reduced in this way, the geometrical features of the shipyard 201 can be extracted from the group of distance measuring points in S10 faster 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x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x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 a deviation between the two positions. In S12, the position update unit 309 updates the motion vector xk and the three-dimensional model of the shipyard 201 so that the deviation between the measured position detected in S11 and the estimated position becomes smaller. If the deviation between the measured position and the estimated position cannot be made sufficiently small in S12, the motion model is updated to another motion model that provides a better estimation result in the subsequent S13. In S14, the motion vector xk and three-dimensional model of the shipyard 201 updated in S7 or S12 are output as the estimation result of the position of the shipyard 201. Based on this estimation result, the position, posture, and movement state of the shipyard 201 can be accurately grasped, so that the safety and efficiency of unloading by the CSU 1 can be improved. Note that since the series of processes shown in FIG. 9 are repeatedly performed at predetermined intervals such as several seconds while the CSU 1 is unloading, the state of the shipyard 201 can be accurately grasped at all times.

図10は、船庫201の位置および/または姿勢を検出する貨物室検出装置としての船庫検出装置300の第2実施形態を示す機能ブロック図である。第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。船庫検出装置300は、第1実施形態における位置測定部307と同様に機能する貨物室検知部307と、搬出装置位置検知部310と、第1実施形態における位置推定部306と同様に機能する貨物室推定部306と、センサ組分け部311と、推定結果比較部312と、異常診断部313と、搬出装置制御部314と、推奨軌道生成部315と、承認受付部316と、搬出停止部317と、報知部318を備える。これらの機能ブロックは、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。特に本実施形態では、船庫検出装置300の機能ブロックの一部または全部は、CSU1のコンピュータで実現してもよいし、CSU1外に設置されてCSU1と通信可能なコンピュータで実現してもよい。 FIG. 10 is a functional block diagram showing a second embodiment of a shipyard detection device 300 as a cargo compartment detection device that detects the position and/or attitude of the shipyard 201. Components similar to those in the first embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted. The shipyard detection device 300 has a cargo compartment detection section 307 that functions in the same manner as the position measurement section 307 in the first embodiment, an unloading device position detection section 310, and a position estimation section 306 in the first embodiment. Cargo room estimation section 306, sensor grouping section 311, estimation result comparison section 312, abnormality diagnosis section 313, unloading device control section 314, recommended trajectory generation section 315, approval reception section 316, and unloading stop section 317 and a notification section 318. These functional blocks are realized through the collaboration of hardware resources such as the computer's central processing unit, memory, input devices, output devices, and peripheral devices connected to the computer, and the software that is executed using them. . Regardless of the type of computer or installation location, each of the above functional blocks may be realized using the hardware resources of a single computer, or may be realized by combining hardware resources distributed across multiple computers. . In particular, in this embodiment, some or all of the functional blocks of the shipyard detection device 300 may be realized by the computer of the CSU 1, or may be realized by a computer installed outside the CSU 1 and capable of communicating with the CSU 1. .

貨物室検知部307および搬出装置位置検知部310は、搬出装置としてのCSU1(荷揚げ部9を含む)に設けられた一または複数のセンサである。各センサは、測定対象物との距離を測定するためにCSU1に設けられた測距センサでもよいし、測定対象物を撮影するためにCSU1に設けられた画像センサでもよいし、測定対象物を検知可能な他の任意のセンサでもよい。以下で説明するように、図示の例における主な測定対象物は、船庫201(開口部21等)や、荷揚げ部9または掻き取り部11(搬出装置)であるが、ばら荷M(積荷)の積荷形状をセンサによって測定してもよい。 The cargo compartment detection unit 307 and the unloading device position detection unit 310 are one or more sensors provided in the CSU 1 (including the unloading unit 9) as the unloading device. Each sensor may be a distance sensor installed in the CSU 1 to measure the distance to the object to be measured, an image sensor installed in the CSU 1 to take a picture of the object to be measured, or a sensor installed in the CSU 1 to take a picture of the object to be measured. Any other sensor capable of detection may also be used. As explained below, the main objects to be measured in the illustrated example are the shipyard 201 (opening 21 etc.), the unloading section 9 or the scraping section 11 (unloading device), but the bulk cargo M (loading ) may be measured by a sensor.

貨物室検知部307は、複数のセンサによって船200の貨物室としての船庫201の開口部21等を検知する。貨物室検知部307としては、荷揚げ部9に設けられる前述の測距センサ18、19や画像センサ等を利用できる。貨物室検知部307は、第1実施形態における位置測定部307と同様に、図7に示されるような船庫201の縁E1~E4、上面U1~U4、側壁面W1~W4等を、測距センサ18、19等の複数のセンサによって検知する。 The cargo compartment detection unit 307 detects the opening 21 of the shipyard 201 as a cargo compartment of the ship 200 using a plurality of sensors. As the cargo compartment detection section 307, the above-mentioned distance measuring sensors 18 and 19 provided in the unloading section 9, an image sensor, etc. can be used. Similar to the position measurement unit 307 in the first embodiment, the cargo compartment detection unit 307 measures edges E1 to E4, top surfaces U1 to U4, side wall surfaces W1 to W4, etc. of the shipyard 201 as shown in FIG. Detection is performed by a plurality of sensors such as distance sensors 18 and 19.

搬出装置位置検知部310は、搬出装置としての荷揚げ部9の船庫201内の位置、具体的には荷揚げ部9においてばら荷Mを掻き取る掻き取り部11の先端や後端等の位置を検知する。搬出装置位置検知部310としては、荷揚げ部9自体に設けられる前述の測距センサ18、19や画像センサ等を利用できる。なお、荷揚げ部9を制御する搬出装置制御部314が、荷揚げ部9の船庫201内の位置を認識できている場合は、搬出装置位置検知部310を設けなくてもよい。 The unloading device position detection unit 310 detects the position of the unloading unit 9 as an unloading device in the shipyard 201, specifically, the position of the tip, rear end, etc. of the scraping unit 11 that scrapes the bulk cargo M in the unloading unit 9. Detect. As the unloading device position detection section 310, the above-mentioned distance measuring sensors 18 and 19 provided in the unloading section 9 itself, an image sensor, etc. can be used. Note that if the unloading device control section 314 that controls the unloading section 9 can recognize the position of the unloading section 9 in the shipyard 201, the unloading device position detection section 310 may not be provided.

貨物室推定部306は、貨物室検知部307を構成する複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの船庫201の検知結果から船庫201の位置および/または姿勢を推定する。以下では、荷揚げ部9に設けられる四つの測距センサ191~194によって貨物室検知部307が構成される図11(上面図)の例について説明する。第1~第3測距センサ191~193は図5に関して説明したものと同様であり、図11では更に第4測距センサ194が設けられている。各測距センサ191~194は、模式的に矩形状で示される検知可能領域A1~A4を有する。これらの複数の測距センサ191~194は、船庫201の検知における冗長性を得るために、通常時に必要な数(例えば2個や3個)よりも余分に設けられる。なお、測距センサや画像センサの総数は2以上であれば、最低限の冗長性が得られる。また、測距センサや画像センサの設置場所も荷揚げ部9に限らず、搬出装置としてのCSU1の他の部位(例えばブーム7)に設けられてもよい。このような複数のセンサは、冗長性を高めるだけでなく同時に汚損することを防ぐために、搬出装置としてのCSU1または荷揚げ部9において一定距離以上離れた異なる部位に設けられるのが好ましい。 The cargo compartment estimating unit 306 estimates the position and/or orientation of the shipyard 201 for different combinations of the plurality of sensors that make up the cargo compartment detecting unit 307 based on the detection results of the shipyard 201 of the sensors that make up each combination. . In the following, an example shown in FIG. 11 (top view) in which the cargo compartment detection section 307 is configured by four ranging sensors 191 to 194 provided in the unloading section 9 will be described. The first to third distance measuring sensors 191 to 193 are the same as those described in connection with FIG. 5, and in FIG. 11, a fourth distance measuring sensor 194 is further provided. Each distance measuring sensor 191-194 has a detectable area A1-A4 schematically shown in a rectangular shape. These plural distance measuring sensors 191 to 194 are provided in excess of the number normally required (for example, two or three) in order to obtain redundancy in detecting the shipyard 201. Note that a minimum level of redundancy can be obtained if the total number of distance measurement sensors and image sensors is two or more. Moreover, the installation location of the distance measurement sensor and the image sensor is not limited to the unloading section 9, but may be installed in other parts of the CSU 1 (for example, the boom 7) as the unloading device. It is preferable that such a plurality of sensors be provided at different locations separated by a certain distance or more in the CSU 1 as the unloading device or the unloading section 9, in order not only to increase redundancy but also to prevent contamination at the same time.

ここで「冗長性がある」とは、各測距センサ191~194またはそれらの組合せで検知または推定できる船庫201の部位が共通していることをいう。例えば、図示の状態における第1測距センサ191(第1検知可能領域A1)と第4測距センサ194(第4検知可能領域A4)は、いずれも船庫201の開口部21の第2縁E2と第4縁E4を検知できるため、第2縁E2および第4縁E4の検知における冗長性を与える。同様に、図示の状態における第2測距センサ192(第2検知可能領域A2)と第3測距センサ193(第3検知可能領域A3)は、いずれも船庫201の開口部21の第1縁E1と第3縁E3を検知できるため、第1縁E1および第3縁E3の検知における冗長性を与える。なお、「測距センサ(191~194)が縁(E1~E4)を検知できる」とは、測距センサが縁に照射するレーザ光による測距点の数が所定の閾値以上であることを意味する。 Here, "redundant" means that the parts of the shipyard 201 that can be detected or estimated by each of the ranging sensors 191 to 194 or a combination thereof are common. For example, in the illustrated state, the first ranging sensor 191 (first detectable area A1) and the fourth ranging sensor 194 (fourth detectable area A4) are both located at the second edge of the opening 21 of the shipyard 201. E2 and the fourth edge E4 can be detected, providing redundancy in the detection of the second edge E2 and the fourth edge E4. Similarly, in the illustrated state, the second distance sensor 192 (second detectable area A2) and the third distance sensor 193 (third detectable area A3) are both connected to the first sensor in the opening 21 of the shipyard 201. The ability to detect the edge E1 and the third edge E3 provides redundancy in the detection of the first edge E1 and the third edge E3. Note that "the distance measurement sensors (191 to 194) can detect the edges (E1 to E4)" means that the number of distance measurement points by the laser beam irradiated to the edges by the distance measurement sensor is greater than or equal to a predetermined threshold. means.

また、例えば、図示の状態における第1測距センサ191(第1検知可能領域A1)および第2測距センサ192(第2検知可能領域A2)の組合せは、船庫201の開口部21の全ての縁E1~E4を検知できるため、第1実施形態における位置推定部306のような運動モデルに基づく処理、または、運動モデルを使用しない簡易的な処理によって、貨物室推定部306が船庫201の位置(p,p,p)および姿勢(θ,θ,θ)を推定できる。同様に、図示の状態における第3測距センサ193(第3検知可能領域A3)および第4測距センサ194(第4検知可能領域A4)の組合せは、船庫201の開口部21の全ての縁E1~E4を検知できるため、第1実施形態における位置推定部306のような運動モデルに基づく処理、または、運動モデルを使用しない簡易的な処理によって、貨物室推定部306が船庫201の位置(p,p,p)および姿勢(θ,θ,θ)を推定できる。このように、第1測距センサ191および第2測距センサ192の組合せと、第3測距センサ193および第4測距センサ194の組合せは、船庫201の位置(p,p,p)および姿勢(θ,θ,θ)の推定における冗長性を与える。 Further, for example, the combination of the first ranging sensor 191 (first detectable area A1) and the second ranging sensor 192 (second detectable area A2) in the illustrated state covers all of the openings 21 of the shipyard 201. The cargo compartment estimating unit 306 can detect the edges E1 to E4 of the shipyard 201 by processing based on a kinematic model like the position estimating unit 306 in the first embodiment or by simple processing that does not use a kinematic model. The position (p x , p y , p z ) and orientation (θ x , θ y , θ z ) of can be estimated. Similarly, the combination of the third ranging sensor 193 (third detectable area A3) and the fourth ranging sensor 194 (fourth detectable area A4) in the illustrated state covers all of the openings 21 of the shipyard 201. Since the edges E1 to E4 can be detected, the cargo compartment estimating unit 306 can detect the location of the shipyard 201 by processing based on a kinematic model like the position estimating unit 306 in the first embodiment or by simple processing that does not use a kinematic model. The position (p x , p y , p z ) and orientation (θ x , θ y , θ z ) can be estimated. In this way, the combination of the first distance measurement sensor 191 and the second distance measurement sensor 192 and the combination of the third distance measurement sensor 193 and the fourth distance measurement sensor 194 are determined based on the position of the shipyard 201 (p x , p y , p z ) and pose (θ x , θ y , θ z ).

以下では、1番目からn番目のn個(nは2以上の自然数)のセンサ191~19nから、m番目、m番目、…、m番目のr個(rは1以上のn以下の自然数)のセンサを選択した場合の組合せを[m,m,…,m]と表記する。このような組合せの総数はを用いて計算できる。四つの測距センサ191~194が設けられる図11の例(n=4)ではrが1~4の値を取りうるため、冗長性が得られない組合せも含めると全部で=4+6+4+1=15通りの組合せが存在する。 Below, from the 1st to nth n sensors 191 to 19n (n is a natural number of 2 or more), m 1st , m 2nd , ..., m rth r sensors (r is 1 or more and n or less) The combination when the sensors (natural numbers) are selected is expressed as [m 1 , m 2 , ..., m r ]. The total number of such combinations can be calculated using nCr . In the example of FIG. 11 where four ranging sensors 191 to 194 are provided (n=4), r can take values from 1 to 4, so if combinations that do not provide redundancy are included, the total is 4 C 1 + 4 There are C 2 + 4 C 3 + 4 C 4 =4+6+4+1=15 combinations.

r=1の場合、前述のように[1]と[4]が第2縁E2および第4縁E4の検知における冗長性を与え、[2]と[3]が第1縁E1および第3縁E3の検知における冗長性を与える。r=2の場合、前述の[1,2]、[3,4]に加えて[1,3]、[2,4]も、船庫201の位置(p,p,p)および姿勢(θ,θ,θ)の推定における冗長性を与える。また、r=2の各組合せはr=1の各組合せに対して、各縁E1~E4の検知または推定における冗長性を与える。r=3の場合、全四通りの組合せ[1,2,3]、[1,2,4]、[1,3,4]、[2,3,4]が、船庫201の位置(p,p,p)および姿勢(θ,θ,θ)の推定における冗長性を与える。また、r=3の各組合せはr=1,2の各組合せに対して、各縁E1~E4および/または船庫201の位置(p,p,p)および姿勢(θ,θ,θ)の検知または推定における冗長性を与える。r=4の組合せ[1,2,3,4]は、r=1,2,3の各組合せに対して、各縁E1~E4および/または船庫201の位置(p,p,p)および姿勢(θ,θ,θ)の検知または推定における冗長性を与える。 For r=1, [1] and [4] provide redundancy in the detection of the second edge E2 and the fourth edge E4, as described above, and [2] and [3] provide the redundancy in the detection of the first edge E1 and the third edge E4. Provides redundancy in the detection of edge E3. In the case of r=2, in addition to the above-mentioned [1, 2] and [3, 4], [1, 3] and [2, 4] are also the position of the shipyard 201 (p x , p y , p z ) and provides redundancy in estimating the pose (θ x , θ y , θ z ). Also, each combination of r=2 provides redundancy in the detection or estimation of each edge E1-E4 relative to each combination of r=1. In the case of r=3, all four combinations [1, 2, 3], [1, 2, 4], [1, 3, 4], [2, 3, 4] are the position of the shipyard 201 ( p x , p y , p z ) and pose (θ x , θ y , θ z ). Furthermore, each combination of r=3 has the position (p x , p y , p z ) and attitude (θ x , θ y , θ z ). The combination [1, 2, 3, 4] of r=4 is the position of each edge E1 to E4 and/or the shipyard 201 (p x , p y , p z ) and pose (θ x , θ y , θ z ).

以上のように、複数のセンサ191~194によって、船庫201自体の位置および姿勢、または、船庫201の縁E1~E4等の各部位の検知または推定に冗長性を与える組合せ[m,m,…,m]を任意に設定できる。センサ組分け部311は、このような組合せ[m,m,…,m]を荷揚げ部9の状態や船庫201に対する位置や姿勢に応じて自律的に生成し、または、CSU1のオペレータやシステム担当者による操作や設定値に応じて生成し、貨物室推定部306に提供する。 As described above, the combination [m 1 , m 2 , ..., m r ] can be set arbitrarily. The sensor grouping unit 311 autonomously generates such combinations [m 1 , m 2 , ..., m r ] according to the state of the unloading unit 9 and the position and attitude with respect to the shipyard 201, or It is generated according to the operations and setting values by the operator or system staff and is provided to the cargo compartment estimating unit 306.

貨物室推定部306は、センサ組分け部311から提供された複数の異なる組合せ[m,m,…,m]を構成するセンサの船庫201の検知結果から、船庫201の位置および/または姿勢を推定する。以下では、r=2の場合に船庫201の位置(p,p,p)および姿勢(θ,θ,θ)の推定における冗長性を与える[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]の四通りの組合せについて、貨物室推定部306が船庫201の位置および/または姿勢を推定する例を説明する。なお、このように貨物室推定部306が推定処理を行うセンサ191~194の複数の組合せが予め決定されて貨物室推定部306に記憶されている場合は、センサ組分け部311を設けなくてもよい。 The cargo compartment estimating unit 306 calculates the position of the shipyard 201 from the detection results of the shipyard 201 of the sensors constituting the plurality of different combinations [m 1 , m 2 , ..., m r ] provided by the sensor grouping unit 311. and/or estimate pose. Below, redundancy is given in estimating the position (p x , p y , p z ) and attitude (θ x , θ y , θ z ) of the shipyard 201 when r=2 [1, 2], [ An example in which the cargo compartment estimating unit 306 estimates the position and/or orientation of the shipyard 201 will be described for four combinations of [3, 4], [1, 3], and [2, 4]. Note that if a plurality of combinations of the sensors 191 to 194 for which the cargo room estimating section 306 performs the estimation process are determined in advance and stored in the cargo room estimating section 306, the sensor grouping section 311 may not be provided. Good too.

推定結果比較部312は、貨物室推定部306による各組合せ[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]についての推定結果を比較する。具体的には、各組合せ[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]について貨物室推定部306が推定した船庫201の位置(p,p,p)および姿勢(θ,θ,θ)が推定結果比較部312によって相互に比較される。ここで、組合せ「i」について貨物室推定部306が推定した船庫201の位置や姿勢を以下のように表す。

Figure 2023131543000009
The estimation result comparison unit 312 compares the estimation results for each combination [1, 2], [3, 4], [1, 3], and [2, 4] by the cargo room estimation unit 306. Specifically, the position of the shipyard 201 (p x , p y , p z ) and postures (θ x , θ y , θ z ) are mutually compared by the estimation result comparison unit 312. Here, the position and orientation of the shipyard 201 estimated by the cargo compartment estimating unit 306 for combination "i" are expressed as follows.
Figure 2023131543000009

異なる組合せ「i」および「j」の推定結果は、例えば以下の式のように船庫201の位置および姿勢それぞれの二乗誤差または距離によって比較される。

Figure 2023131543000010
The estimation results of different combinations "i" and "j" are compared based on the square error or distance of the position and orientation of the shipyard 201, for example, as shown in the following equation.
Figure 2023131543000010

船庫201の位置の二乗誤差ε i,jおよび/または船庫201の姿勢の二乗誤差εθ i,jが所定の閾値以下の場合、組合せ「i」および「j」の推定結果には有意な差異がなく、実質的に同一の推定結果であると推定結果比較部312によって判定される。一方、船庫201の位置の二乗誤差ε i,jおよび/または船庫201の姿勢の二乗誤差εθ i,jが所定の閾値より大きい場合、組合せ「i」および「j」の推定結果には有意な差異があり、実質的に異なる(非同一の)推定結果であると推定結果比較部312によって判定される。なお、ε i,jの中央値μおよび中央絶対偏差Dを求め、逸脱量|ε i,j-μ|/Dによって異常診断部313が異常を判定してもよい。これによって、推定結果の誤差(トラッキング誤差)が局面によって大きく変動したとしても、安定した精度で異常を判定できる。総合的には、以下の式による「i」および「j」の全ての組合せ(この集合をΦとする)における逸脱量の最大値によって、CSU1または荷揚げ部9の運転を停止させる程の異常の有無が診断される。

Figure 2023131543000011
If the squared error ε p i,j of the position of the shipyard 201 and/or the squared error ε θ i,j of the attitude of the shipyard 201 are less than a predetermined threshold, the estimation result of the combination “i” and “j” is The estimation result comparing unit 312 determines that there is no significant difference and the estimation results are substantially the same. On the other hand, if the squared error ε p i,j of the position of the shipyard 201 and/or the squared error ε θ i,j of the attitude of the shipyard 201 are larger than a predetermined threshold, the estimation result of the combination "i" and "j" There is a significant difference, and the estimation result comparison unit 312 determines that the estimation results are substantially different (non-identical). Note that the abnormality diagnosis unit 313 may determine the abnormality based on the deviation amount |ε p i ,j −μ p |/D p by determining the median value μ p and the central absolute deviation D p of ε p i ,j . As a result, even if the error in the estimation result (tracking error) varies greatly depending on the situation, abnormality can be determined with stable accuracy. Overall, the maximum deviation amount for all combinations of "i" and "j" (this set is defined as Φ) according to the following formula indicates whether there is an abnormality that causes the operation of the CSU 1 or the unloading section 9 to be stopped. The presence or absence is diagnosed.
Figure 2023131543000011

以上のように、異なる組合せ「i」および「j」の推定結果の実質的な同一/非同一を判定する基準に則って、推定結果比較部312は、貨物室推定部306による三つ以上の組合せ[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]の推定結果について多数決を実施する。例えば、二つの組合せ[1,2]、[2,4]が実質的に同一の推定結果を生成し、残りの各組合せ[3,4]、[1,3]が他のいずれの組合せとも実質的に異なる推定結果を生成した場合、推定結果比較部312は多数の組合せ[1,2]、[2,4]が生成した推定結果を正として採用し、少数の各組合せ[3,4]、[1,3]を誤として却下する(採用しない)。 As described above, in accordance with the criteria for determining whether the estimation results of different combinations “i” and “j” are substantially the same/non-identical, the estimation result comparison unit 312 compares three or more estimation results by the cargo room estimating unit 306. A majority vote is performed on the estimation results of the combinations [1, 2], [3, 4], [1, 3], and [2, 4]. For example, two combinations [1,2], [2,4] produce substantially the same estimation results, and each remaining combination [3,4], [1,3] is different from any other combination. When substantially different estimation results are generated, the estimation result comparison unit 312 adopts the estimation results generated by the large number of combinations [1, 2] and [2, 4] as positive, and selects the estimation results generated by the small number of combinations [3, 4]. ], [1, 3] are rejected as incorrect (not adopted).

異常診断部313は、推定結果比較部312による比較結果に基づいて、少なくとも一つの測距センサ191~194の異常を診断する。具体的には、異常診断部313は、推定結果比較部312における多数決によって採用されなかった推定結果を生成した組合せ[3,4]、[1,3]に含まれる測距センサ(191、193、194)であって、多数決によって採用された推定結果を生成した組合せ[1,2]、[2,4]に含まれない測距センサ(193)を異常と診断する。すなわち、この例では第3測距センサ193が異常と診断される。 The abnormality diagnosis section 313 diagnoses an abnormality in at least one of the distance measuring sensors 191 to 194 based on the comparison result by the estimation result comparison section 312. Specifically, the abnormality diagnosis unit 313 detects the distance measuring sensors (191, 193) included in the combinations [3, 4] and [1, 3] that generated the estimation results that were not adopted by the majority vote in the estimation result comparison unit 312. , 194), and the ranging sensor (193) that is not included in the combinations [1, 2], [2, 4] that generated the estimation result adopted by majority vote is diagnosed as abnormal. That is, in this example, the third distance measurement sensor 193 is diagnosed as abnormal.

搬出装置制御部314は、推定結果比較部312における多数決によって採用された組合せ[1,2]、[2,4]による推定結果に係る船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)に応じて、船庫201内のばら荷Mを荷揚げ部9によって船庫201外に搬出させる。この際、異常診断部313によって異常と診断された第3測距センサ193の検知結果は使用されないため、安全に荷揚げ部9による荷揚げ動作を継続できる。 The unloading device control unit 314 determines the position (p x , p y , p z ) of the shipyard 201 according to the estimation results based on the combinations [1, 2] and [2, 4] adopted by the majority vote in the estimation result comparison unit 312. And/or depending on the attitude (θ x , θ y , θ z ), the bulk cargo M in the shipyard 201 is carried out of the shipyard 201 by the unloading section 9. At this time, the detection result of the third ranging sensor 193 that has been diagnosed as abnormal by the abnormality diagnosis section 313 is not used, so that the unloading operation by the unloading section 9 can be safely continued.

一方、異常診断部313が多数決によって採用されなかった推定結果を生成した組合せ[3,4]、[1,3]に共通して含まれる第3測距センサ193を異常と診断した場合、搬出装置制御部314は、多数決によって採用された組合せ[1,2]、[2,4]による推定結果に係る船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)に応じて、荷揚げ部9を船庫201外に退避させてもよい。これによって、第3測距センサ193が異常と診断された状態のまま荷揚げ部9による荷揚げ動作が継続することを防止でき、異常と診断された第3測距センサ193の点検、クリーニング、調整、修理、交換等を迅速に行える。また、荷揚げ部9を船庫201外に退避させる際は、異常と診断された第3測距センサ193を含まない組合せ[1,2]、[2,4]による船庫201の推定結果が利用されるため、退避時の安全性も確保できる。 On the other hand, if the abnormality diagnosis unit 313 diagnoses the third ranging sensor 193 that is included in common in the combinations [3, 4] and [1, 3] that generated estimation results that were not adopted by majority vote as abnormal, the The device control unit 314 determines the position (p x , p y , p z ) and/or attitude (θ x , θ y , θ z ), the unloading section 9 may be evacuated outside the shipyard 201. As a result, it is possible to prevent the unloading section 9 from continuing the unloading operation with the third distance measurement sensor 193 diagnosed as abnormal, and to perform inspection, cleaning, and adjustment of the third distance measurement sensor 193 diagnosed as abnormal. Repairs, replacements, etc. can be carried out quickly. In addition, when the unloading section 9 is evacuated outside the shipyard 201, the estimation results of the shipyard 201 based on the combinations [1, 2] and [2, 4] that do not include the third distance measurement sensor 193 diagnosed as abnormal are Because it is used, safety can also be ensured during evacuation.

推奨軌道生成部315は、測距センサ191~194の全ての組合せ[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]が船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)の推定結果を生成できるように、搬出装置位置検知部310等によって検知された荷揚げ部9の現在の位置を起点とする荷揚げ部9の船庫201に対する推奨軌道を生成する。前述のように、図11の状態では、測距センサ191~194の全ての組合せ[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]が船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)の推定結果を生成できる。各組合せに含まれる一方の測距センサ191、194が上下の縁E2、E4を検知し、各組合せに含まれる他方の測距センサ192、193が左右の縁E1、E3を検知するためである。 The recommended trajectory generation unit 315 calculates that all the combinations [1, 2], [3, 4], [1, 3], [2, 4] of the ranging sensors 191 to 194 are located at the position of the shipyard 201 (p x , p y , p z ) and/or posture (θ x , θ y , θ z ), the current position of the unloading section 9 detected by the unloading device position detection section 310 etc. is used as the starting point. A recommended trajectory for the unloading section 9 to the shipyard 201 is generated. As described above, in the state shown in FIG. (p x , p y , p z ) and/or posture (θ x , θ y , θ z ) estimation results can be generated. This is because one distance measurement sensor 191, 194 included in each combination detects the upper and lower edges E2, E4, and the other distance measurement sensor 192, 193 included in each combination detects the left and right edges E1, E3. .

一方、図12に示されるような状態では、一部の組合せが船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)の推定結果を生成できない。具体的には、第1測距センサ191が上下の縁E2、E4を検知できず、第2測距センサ192が左右の縁E1、E3を検知できないため、これらを含む組合せ[1,2]、[1,3]、[2,4]が船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)の推定結果を生成できない。この状態では、組合せ[3,4]のみが船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)の推定結果を生成できるが、他の組合せ[1,2]、[1,3]、[2,4]との冗長性が失われてしまっている。 On the other hand, in the state shown in FIG. 12, some combinations do not estimate the position (p x , p y , p z ) and/or attitude (θ x , θ y , θ z ) of the shipyard 201. Cannot be generated. Specifically, since the first ranging sensor 191 cannot detect the upper and lower edges E2 and E4, and the second ranging sensor 192 cannot detect the left and right edges E1 and E3, the combination [1, 2] including these , [1,3], [2,4] cannot generate the estimation result of the position (p x , p y , p z ) and/or attitude (θ x , θ y , θ z ) of the shipyard 201. In this state, only the combination [3, 4] can generate the estimation result of the position (p x , p y , p z ) and/or attitude (θ x , θ y , θ z ) of the shipyard 201, but the others The redundancy with the combinations [1, 2], [1, 3], and [2, 4] has been lost.

推奨軌道生成部315は、このような冗長性が失われてしまう軌道(位置および/または姿勢)を荷揚げ部9が取ることがないように、測距センサ191~194の全ての組合せ[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]が船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)の推定結果を生成できる図11のような推奨軌道を生成する。測距センサ191~194が荷揚げ部9に設けられる図示の例では、上面視で荷揚げ部9が船庫201の開口部21内に留まって例えば周回する推奨軌道が推奨軌道生成部315によって生成される。なお、特定の測距センサ(例えば第3測距センサ193)に異常がある場合、それを含まない組合せ([1,2]、[2,4])による冗長性が失われないように、推奨軌道生成部315が推奨軌道を生成してもよい。 The recommended trajectory generation unit 315 generates all the combinations [1, 2], [3,4], [1,3], and [2,4] are the position (p x , p y , p z ) and/or attitude (θ x , θ y , θ z ) of the shipyard 201. A recommended trajectory as shown in FIG. 11 that can generate the estimation result is generated. In the illustrated example in which the distance measuring sensors 191 to 194 are provided in the unloading section 9, the recommended trajectory generating section 315 generates a recommended trajectory in which the unloading section 9 stays within the opening 21 of the shipyard 201 and goes around, for example, when viewed from above. Ru. In addition, if there is an abnormality in a specific distance measurement sensor (for example, the third distance measurement sensor 193), so as not to lose the redundancy due to the combination ([1, 2], [2, 4]) that does not include it, The recommended trajectory generation unit 315 may generate the recommended trajectory.

なお、船庫検出装置300は、推奨軌道生成部315が生成した荷揚げ部9の推奨軌道に対する承認を受け付ける承認受付部316を備えてもよい。例えば、CSU1の主操作室16内等の操作者や船庫検出装置300の管理者等が、推奨軌道生成部315が生成した推奨軌道に対する承認権限を有し、承認受付部316に対して承認または却下を入力できる。 Note that the shipyard detection device 300 may include an approval reception unit 316 that receives approval for the recommended trajectory of the unloading unit 9 generated by the recommended trajectory generation unit 315. For example, an operator in the main operation room 16 of the CSU 1, an administrator of the shipyard detection device 300, etc. has the authority to approve the recommended trajectory generated by the recommended trajectory generation unit 315, and gives approval to the approval reception unit 316. Or you can enter Rejection.

搬出装置制御部314は、船庫201内のばら荷Mを搬出装置としての荷揚げ部9によって船庫201外に搬出させる。搬出装置制御部314は、推奨軌道生成部315が生成した荷揚げ部9の推奨軌道(承認受付部316が設けられる場合は、承認受付部316において承認された荷揚げ部9の推奨軌道)に従って荷揚げ部9を駆動する。荷揚げ部9は、当該推奨軌道に従って自動運転されてもよいし、当該推奨軌道の提示を受けた主操作室16内等の操作者によってマニュアル操作されてもよい。 The unloading device control section 314 causes the bulk cargo M in the shipyard 201 to be transported out of the shipyard 201 by the unloading section 9 serving as an unloading device. The unloading device control unit 314 sets the unloading unit according to the recommended trajectory of the unloading unit 9 generated by the recommended trajectory generating unit 315 (if the approval receiving unit 316 is provided, the recommended trajectory of the unloading unit 9 approved by the approval receiving unit 316). Drive 9. The unloading section 9 may be automatically operated according to the recommended trajectory, or may be manually operated by an operator in the main operation room 16 or the like who has been presented with the recommended trajectory.

搬出停止部317は、貨物室検知部307による船庫201の検知結果および/または搬出装置位置検知部310による荷揚げ部9の検知結果に基づいて、図12のように測距センサ191~194の冗長性が失われたことを検知した場合、搬出装置制御部314による荷揚げ部9の制御を停止させてもよい。あるいは、測距センサ191~194の冗長性が失われたことを検知したセンサ組分け部311は、船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)の推定結果を有効に生成できる組合せ(図12の例では[3,4])のみを有効にして、貨物室推定部306に推定処理を行わせてもよい。 The unloading stop unit 317 activates the ranging sensors 191 to 194 as shown in FIG. When it is detected that redundancy has been lost, control of the unloading section 9 by the unloading device control section 314 may be stopped. Alternatively, the sensor grouping unit 311 detects that the redundancy of the ranging sensors 191 to 194 is lost, and determines the position (p x , p y , p z ) and/or attitude (θ x , θ y , θ z ) that can effectively generate the estimation results ([3, 4] in the example of FIG. 12), the cargo room estimating unit 306 may perform the estimation process.

報知部318は、貨物室検知部307および/または搬出装置位置検知部310によって検知された荷揚げ部9の船庫201に対する位置および/または姿勢によって、測距センサ191~194の組合せの少なくとも一つが船庫201の位置および/または姿勢の推定結果を生成できない場合、すなわち測距センサ191~194の冗長性が失われた場合、その旨をCSU1の操作者に報知してもよい。測距センサ191~194の冗長性が失われた場合は、船庫201の位置および/または姿勢の推定結果の信頼性が低下するため、CSU1の操作者の注意を喚起して安全の確保に努めさせることができる。 The notification unit 318 determines whether at least one of the combinations of distance sensors 191 to 194 is activated based on the position and/or attitude of the unloading unit 9 relative to the shipyard 201 detected by the cargo compartment detection unit 307 and/or the unloading device position detection unit 310. If the estimation result of the position and/or orientation of the shipyard 201 cannot be generated, that is, if the redundancy of the ranging sensors 191 to 194 is lost, the operator of the CSU 1 may be notified of this fact. If the redundancy of the ranging sensors 191 to 194 is lost, the reliability of the estimation results of the position and/or attitude of the shipyard 201 will decrease, so the operator of the CSU 1 should be alerted to ensure safety. You can make them work hard.

続いて、船庫検出装置300による船庫検出処理の具体例を図13のフローチャートに沿って説明する。フローチャートにおける「S」はステップまたは処理を意味する。第1実施形態における図9と同様のステップには同一の符号を付して重複する説明を省略する。S1では、貨物室検知部307が、複数のセンサによって船庫201の開口部21等を検知する。 Next, a specific example of the shipyard detection process by the shipyard detection device 300 will be explained along the flowchart of FIG. 13. "S" in the flowchart means step or process. Steps similar to those in FIG. 9 in the first embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted. In S1, the cargo compartment detection unit 307 detects the opening 21 and the like of the shipyard 201 using a plurality of sensors.

S15では、センサ組分け部311が、貨物室推定部306による船庫201の位置(p,p,p)および姿勢(θ,θ,θ)の推定に使用するセンサの組合せ[m,m,…,m]を生成する。ここでは前述の例に従って[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]の四通りの組合せが生成されるものとする。なお、図12に関して前述したように、測距センサ191~194の冗長性が失われたことを検知したセンサ組分け部311は、船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)の推定結果を有効に生成できる組合せ(図12の例では[3,4])のみをS15において生成してもよい。 In S15, the sensor grouping unit 311 selects the sensors used for estimating the position (p x , p y , p z ) and attitude (θ x , θ y , θ z ) of the shipyard 201 by the cargo compartment estimating unit 306. A combination [m 1 , m 2 , ..., m r ] is generated. Here, it is assumed that four combinations of [1, 2], [3, 4], [1, 3], and [2, 4] are generated according to the above-mentioned example. As described above with reference to FIG. 12, the sensor grouping unit 311 detects that the redundancy of the ranging sensors 191 to 194 is lost, and determines the position (p x , p y , p z ) of the shipyard 201 and Alternatively, only the combination ([3, 4] in the example of FIG. 12) that can effectively generate the estimation result of the orientation (θ x , θ y , θ z ) may be generated in S15.

S9では、貨物室推定部306が、S15で生成されたセンサの組合せを構成するセンサのS1における船庫201の検知結果から船庫201の位置および/または姿勢を推定する。この例では、[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]の四通りの組合せについての四つの推定結果がS9で得られる。 In S9, the cargo hold estimating unit 306 estimates the position and/or orientation of the shipyard 201 from the detection results of the shipyard 201 in S1 of the sensors forming the sensor combination generated in S15. In this example, four estimation results for four combinations of [1,2], [3,4], [1,3], and [2,4] are obtained in S9.

S16では、推定結果比較部312が、S9で得られた各組合せ[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]についての船庫201の推定結果を比較する。具体的には、前述のように、異なる組合せ「i」および「j」についての位置の二乗誤差ε i,j、姿勢の二乗誤差εθ i,j、逸脱量|ε i,j-μ|/D、全ての組合せ[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]間の逸脱量|ε i,j-μ|/Dの最大値が演算される。S17では、異常診断部313が、全ての組合せ[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]間の逸脱量|ε i,j-μ|/Dの最大値が所定の閾値以上であるか否かを判定する。 In S16, the estimation result comparison unit 312 compares the estimation results of the shipyard 201 for each combination [1, 2], [3, 4], [1, 3], [2, 4] obtained in S9. do. Specifically, as described above, the squared position error ε p i,j , the squared posture error ε θ i,j , the deviation amount |ε p i,j − for the different combinations “i” and “j” μ p |/D p , deviation amount between all combinations [1,2], [3,4], [1,3], [2,4] |ε p i,j − μ p |/D p The maximum value of is calculated. In S17, the abnormality diagnosis unit 313 determines the amount of deviation between all combinations [1, 2], [3, 4], [1, 3], and [2, 4] |ε p i,j − μ p |/ It is determined whether the maximum value of Dp is greater than or equal to a predetermined threshold.

S17でYesと判定された場合は、少なくとも一つの測距センサ191~194に異常が存在する。異常がある測距センサ191~194は、各組合せ[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]間の逸脱量|ε i,j-μ|/Dによって判定できる。例えば、前述の例のように第3測距センサ193に異常がある場合は、第3測距センサ193を含まない[1,2]、[2,4]間の逸脱量は正常(閾値未満)となる一方、第3測距センサ193を含む[3,4]、[1,3]に関する逸脱量は異常(閾値以上)となる。このように、異常診断部313はS18において、異常がある測距センサ(193)を特定する。 If the determination in S17 is Yes, there is an abnormality in at least one of the ranging sensors 191 to 194. The range sensors 191 to 194 with abnormalities have deviations between each combination [1, 2], [3, 4], [1, 3], [2, 4] |ε p i,j − μ p | It can be determined by /D p . For example, if there is an abnormality in the third ranging sensor 193 as in the above example, the amount of deviation between [1, 2] and [2, 4] that does not include the third ranging sensor 193 is normal (less than the threshold). ), while the deviation amount regarding [3, 4] and [1, 3] including the third distance measurement sensor 193 becomes abnormal (more than the threshold value). In this manner, the abnormality diagnosis unit 313 identifies the ranging sensor (193) having an abnormality in S18.

そして、異常がある測距センサ(193)を含まない組合せ[1,2]、[2,4]間の逸脱量が正常(閾値未満)である場合、異常診断部313および/または報知部318は一部の測距センサ(193)に異常がある旨をCSU1の操作者等に報知した上で、続くS19において搬出装置制御部314は異常がある測距センサ(193)を含まない組合せ[1,2]、[2,4]による推定結果に係る船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)に応じて、荷揚げ部9を船庫201外に退避させる。あるいは、CSU1の操作者の判断の下、S19において搬出装置制御部314は異常がある測距センサ(193)を含まない組合せ[1,2]、[2,4]による推定結果に係る船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)に応じて、荷揚げ部9による荷揚げ動作を継続してもよい。 If the deviation amount between the combinations [1, 2] and [2, 4] that do not include the ranging sensor (193) with an abnormality is normal (less than the threshold value), the abnormality diagnosis unit 313 and/or the notification unit 318 notifies the operator of the CSU 1 that there is an abnormality in some of the range sensors (193), and then in the subsequent S19, the unloading device control unit 314 selects a combination that does not include the range sensor (193) with the abnormality. 1, 2] and [2, 4], depending on the position (p x , p y , p z ) and/or attitude (θ x , θ y , θ z ) of the shipyard 201, 9 is evacuated outside the shipyard 201. Alternatively, based on the judgment of the operator of the CSU 1, in S19 the unloading device control unit 314 selects the shipyard based on the estimation results from the combinations [1, 2] and [2, 4] that do not include the range sensor (193) with the abnormality. The unloading operation by the unloading unit 9 may be continued depending on the position (p x , p y , p z ) and/or attitude (θ x , θ y , θ z ) of the unloading unit 201 .

一方、S18において、全ての組合せ[1,2]、[3,4]、[1,3]、[2,4]間の逸脱量|ε i,j-μ|/Dが異常(閾値以上)である場合、異常診断部313および/または報知部318は全ての測距センサ191~194に異常がある旨をCSU1の操作者等に報知した上で、続くS19において搬出停止部317は搬出装置制御部314による荷揚げ部9の荷揚げ動作を停止させる。この場合のS18では、報知部318がCSU1の操作者に対してセンサの冗長性を高める(センサの数を増やす)ことを提案してもよい。なお、CSU1の操作者の判断の下、S19において搬出装置制御部314は異常が検知される前の推定結果に係る船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)に応じて、荷揚げ部9を船庫201外に退避させてもよい。 On the other hand, in S18, the amount of deviation |ε p i, j − μ p |/D p between all combinations [1, 2], [3, 4], [1, 3], [2, 4] is abnormal. (above the threshold), the abnormality diagnosis unit 313 and/or the notification unit 318 notifies the operator of the CSU 1 that there is an abnormality in all the distance measuring sensors 191 to 194, and then in the subsequent S19, the unloading stop unit 317 causes the unloading device control section 314 to stop the unloading operation of the unloading section 9. In S18 in this case, the notification unit 318 may propose to the operator of the CSU 1 to increase the redundancy of the sensors (increase the number of sensors). Note that, under the judgment of the operator of the CSU 1, in S19, the unloading device control unit 314 determines the position (p x , p y , p z ) and/or attitude ( The unloading section 9 may be evacuated outside the shipyard 201 depending on the angles (θ x , θ y , θ z ).

S17でNoと判定された場合は、全ての測距センサ191~194が正常に稼働している。S20では、異常診断部313が異常なしと判定し、報知部318がその旨をCSU1の操作者等に報知する。S21では、貨物室推定部306が、全ての測距センサ191~194のS1における船庫201の検知結果から船庫201の位置および/または姿勢を推定する。S22では、搬出装置制御部314がS21による推定結果に係る船庫201の位置(p,p,p)および/または姿勢(θ,θ,θ)に応じて、荷揚げ部9による荷揚げ動作を継続する。 If the determination in S17 is No, all distance measuring sensors 191 to 194 are operating normally. In S20, the abnormality diagnosis section 313 determines that there is no abnormality, and the notification section 318 notifies the operator of the CSU 1, etc. of this fact. In S21, the cargo hold estimating unit 306 estimates the position and/or orientation of the shipyard 201 from the detection results of the shipyard 201 in S1 of all the distance sensors 191 to 194. In S22, the unloading device control unit 314 controls the unloading unit according to the position (p x , p y , p z ) and/or attitude (θ x , θ y , θ z ) of the shipyard 201 based on the estimation result in S21. Continue the unloading operation in step 9.

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. Those skilled in the art will understand that the embodiments are merely illustrative, and that various modifications can be made to the combinations of the constituent elements and processing processes, and that 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 equipped with an air conveyance 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. A processor, ROM, RAM, and other LSIs can be used as hardware resources. Programs such as operating systems and applications can be used as software resources.

1 荷揚げ装置(CSU)、9 荷揚げ部、11 掻き取り部、18 測距センサ、19 測距センサ、21 開口部、201 船庫、300 船庫検出装置、306 貨物室推定部、307 貨物室検知部、310 搬出装置位置検知部、311 センサ組分け部、312 推定結果比較部、313 異常診断部、314 搬出装置制御部、315 推奨軌道生成部、316 承認受付部、317 搬出停止部、318 報知部。 1 Cargo unloading unit (CSU), 9 Cargo unloading unit, 11 Scraping unit, 18 Distance sensor, 19 Distance sensor, 21 Opening, 201 Shipyard, 300 Shipyard detection device, 306 Cargo compartment estimation unit, 307 Cargo compartment detection section, 310 unloading device position detection section, 311 sensor grouping section, 312 estimation result comparison section, 313 abnormality diagnosis section, 314 unloading device control section, 315 recommended trajectory generation section, 316 approval reception section, 317 unloading stop section, 318 notification Department.

Claims (14)

複数のセンサによって船の貨物室を検知する貨物室検知部と、
前記複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの検知結果から前記貨物室の位置および/または姿勢を推定する貨物室推定部と、
前記貨物室推定部による前記各組合せについての推定結果を比較する推定結果比較部と、
前記推定結果比較部による比較結果に基づいて、少なくとも一つの前記センサの異常を診断する異常診断部と、
を備える貨物室検出装置。
a cargo hold detection unit that detects the ship's cargo hold using multiple sensors;
a cargo compartment estimating unit that estimates the position and/or orientation of the cargo compartment from the detection results of the sensors constituting each combination of the plurality of sensors;
an estimation result comparison unit that compares estimation results for each of the combinations by the cargo room estimation unit;
an abnormality diagnosis unit that diagnoses an abnormality in at least one of the sensors based on a comparison result by the estimation result comparison unit;
Cargo compartment detection device with
前記各組合せは一または複数の前記センサを含む、請求項1に記載の貨物室検出装置。 2. The cargo compartment detection apparatus of claim 1, wherein each combination includes one or more of the sensors. 前記組合せは三つ以上である、請求項1または2に記載の貨物室検出装置。 The cargo compartment detection device according to claim 1 or 2, wherein the combination is three or more. 前記推定結果比較部は、前記貨物室推定部による前記三つ以上の組合せの推定結果について多数決を実施し、
前記異常診断部は、前記多数決によって採用されなかった推定結果を生成した組合せに含まれるセンサであって、前記多数決によって採用された推定結果を生成した組合せに含まれないセンサを異常と診断する、
請求項3に記載の貨物室検出装置。
The estimation result comparison unit performs a majority vote on the estimation results of the three or more combinations by the cargo room estimation unit,
The abnormality diagnosis unit diagnoses as abnormal a sensor included in a combination that generated an estimation result that was not adopted by the majority vote, and a sensor that is not included in the combination that generated an estimation result that was adopted by the majority vote.
The cargo compartment detection device according to claim 3.
前記多数決によって採用された推定結果に係る前記貨物室の位置および/または姿勢に応じて、当該貨物室内の積荷を搬出装置によって貨物室外に搬出させる搬出装置制御部を更に備える、請求項4に記載の貨物室検出装置。 5. The cargo compartment according to claim 4, further comprising a carry-out device control unit that causes a carry-out device to carry out the cargo in the cargo compartment to the outside of the cargo compartment in accordance with the position and/or attitude of the cargo compartment based on the estimation result adopted by the majority vote. Cargo compartment detection device. 前記異常診断部が、前記多数決によって採用されなかった推定結果を生成した組合せに含まれるセンサを異常と診断した場合、前記搬出装置制御部は、前記多数決によって採用された推定結果に係る前記貨物室の位置および/または姿勢に応じて、前記搬出装置を当該貨物室外に退避させる、請求項5に記載の貨物室検出装置。 When the abnormality diagnosis unit diagnoses as abnormal the sensor included in the combination that generated the estimation result that was not adopted by the majority vote, the unloading device control unit The cargo compartment detection device according to claim 5, wherein the carrying out device is evacuated outside the cargo compartment depending on the position and/or attitude of the cargo compartment. 少なくとも一つの前記センサは、前記貨物室内の積荷を貨物室外に搬出させる搬出装置に設けられる、請求項1から6のいずれかに記載の貨物室検出装置。 The cargo compartment detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the at least one sensor is provided in a carry-out device that carries out cargo in the cargo compartment to the outside of the cargo compartment. 前記搬出装置の前記貨物室に対する位置および/または姿勢によって、前記センサの組合せの少なくとも一つが前記貨物室の位置および/または姿勢の推定結果を生成できない場合、その旨を前記搬出装置の操作者に報知する報知部を更に備える、請求項7に記載の貨物室検出装置。 If at least one of the sensor combinations is unable to generate an estimate of the position and/or orientation of the cargo compartment due to the position and/or orientation of the transport device relative to the cargo compartment, the operator of the transport device is informed of this fact; The cargo compartment detection device according to claim 7, further comprising a notification section that provides notification. 前記センサの組合せの全てが前記貨物室の位置および/または姿勢の推定結果を生成できるように、前記搬出装置の前記貨物室に対する推奨軌道を生成する推奨軌道生成部を更に備える、請求項7または8に記載の貨物室検出装置。 8. The method of claim 7, further comprising a recommended trajectory generation unit that generates a recommended trajectory of the unloading device with respect to the cargo compartment so that all of the sensor combinations can generate estimation results of the position and/or orientation of the cargo compartment. 8. The cargo compartment detection device according to 8. 複数の前記センサは、前記搬出装置の異なる部位に設けられる、請求項7から9のいずれかに記載の貨物室検出装置。 The cargo compartment detection device according to any one of claims 7 to 9, wherein the plurality of sensors are provided at different parts of the unloading device. 少なくとも一つの前記センサは、測定対象物との距離を測定する測距センサである、請求項1から10のいずれかに記載の貨物室検出装置。 The cargo compartment detection device according to any one of claims 1 to 10, wherein at least one of the sensors is a distance sensor that measures a distance to a measurement target. 少なくとも一つの前記センサは、測定対象物を撮影する画像センサである、請求項1から11のいずれかに記載の貨物室検出装置。 The cargo compartment detection device according to any one of claims 1 to 11, wherein at least one of the sensors is an image sensor that photographs an object to be measured. 複数のセンサによって船の貨物室を検知する貨物室検知ステップと、
前記複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの検知結果から前記貨物室の位置および/または姿勢を推定する貨物室推定ステップと、
前記貨物室推定ステップによる前記各組合せについての推定結果を比較する推定結果比較ステップと、
前記推定結果比較ステップによる比較結果に基づいて、少なくとも一つの前記センサの異常を診断する異常診断ステップと、
を備える貨物室検出方法。
a cargo hold detection step for detecting a cargo hold of the ship using a plurality of sensors;
a cargo compartment estimation step of estimating the position and/or orientation of the cargo compartment from the detection results of the sensors constituting each combination of different combinations of the plurality of sensors;
an estimation result comparison step of comparing estimation results for each of the combinations in the cargo room estimation step;
an abnormality diagnosis step of diagnosing an abnormality in at least one of the sensors based on the comparison result of the estimation result comparison step;
A cargo compartment detection method comprising:
複数のセンサによって船の貨物室を検知する貨物室検知ステップと、
前記複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの検知結果から前記貨物室の位置および/または姿勢を推定する貨物室推定ステップと、
前記貨物室推定ステップによる前記各組合せについての推定結果を比較する推定結果比較ステップと、
前記推定結果比較ステップによる比較結果に基づいて、少なくとも一つの前記センサの異常を診断する異常診断ステップと、
をコンピュータに実行させる貨物室検出プログラム。
a cargo hold detection step for detecting a cargo hold of the ship using a plurality of sensors;
a cargo compartment estimation step of estimating the position and/or orientation of the cargo compartment from the detection results of the sensors constituting each combination of different combinations of the plurality of sensors;
an estimation result comparison step of comparing estimation results for each of the combinations in the cargo room estimation step;
an abnormality diagnosis step of diagnosing an abnormality in at least one of the sensors based on the comparison result of the estimation result comparison step;
A cargo hold detection program that causes a computer to run the following.
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