JP2023134973A - 荷役機械のブーム衝突防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突対象物がどのような形状であっても衝突を未然に防ぐことができる荷役機械のブーム衝突防止装置を提供する。【解決手段】３Ｄセンサ９０と、制御器９１と、表示器９２とを備え、３Ｄセンサ９０は、コンテナクレーン１０のブーム６０に取り付けられ、パルス状に発光するレーザ光を衝突対象物８０に照射して反射した散乱光を検出し、制御器９１は、３Ｄセンサ９０で検出される散乱光の時々刻々変化する計測データに基づき、３Ｄセンサ９０から衝突対象物８０までの距離を求め、距離と時間とにより衝突対象物８０とブーム６０との相対的な移動速度を演算し、表示器９２は、制御器９１で演算された移動速度に基づき、衝突対象物８０とブーム６０とをその相対位置関係が認識されるよう表示する。【選択図】図１

Description

本発明は、荷役機械のブーム衝突防止装置に関するものである。

一般に、図６に示される如く、港湾Ｈの岸壁Ｑの走行レールＲｘ上に配備される荷役機械としてのコンテナクレーン１０は、本体フレーム２０の支持脚２１の下端部をつなぐよう走行レールＲｘと平行に延びる下部フレーム２２に、走行装置３０と制動装置４０とが設けられている。

前記走行装置３０は、走行レールＲｘに沿って転動自在な走行車輪３１を有し、図示していないモータにより回転駆動されるようになっている。

前記制動装置４０は、走行レールＲｘに対しブレーキパッド４１を押し付けて制動を行うようになっている。

前記支持脚２１は、陸側と海側に二本ずつ合計四本立設され、陸側と海側の支持脚２１の上部は、走行レールＲｘと交差する方向へ延びる連結フレーム２３で連結されている。

前記本体フレーム２０の上部には、陸側から海側に水平方向へ延びるガーダ５０が設けられ、該ガーダ５０の先端には、その延長線上に延びるブーム６０が取り付けられている。

前記ガーダ５０とブーム６０には、横行レールＲｙが敷設され、該横行レールＲｙに沿って、吊荷Ｃ（コンテナ）を吊り上げ下げするトロリ７０が横行するようになっている。

そして、吊荷Ｃを積載した船舶のマスト等が上方へ高く延びている場合、ブーム６０と衝突する可能性がある。

こうした衝突を回避すべく、従来、図７及び図８に示される如く、ブーム６０の外側にロープＷを張り、前記船舶のマスト等の衝突対象物８０がブーム６０に接近してロープＷを押し込むか、或いは荷役機械が走行しブーム６０が前記衝突対象物８０に接近してロープＷが衝突対象物８０により押し込まれるかした際に、ロープＷの張力が増加することによって衝突対象物８０を検知する衝突防止装置が用いられている。

又、ロープＷではなく、光センサを使用した衝突防止装置もある。

尚、光センサを使用した衝突防止装置の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。

実開昭５９－６４８９２号公報

しかしながら、従来のロープＷ又は光センサを用いた衝突防止装置の場合、検知範囲が限定的であり、前記衝突対象物８０が直線的な形状でないと、衝突前に検知ができないという不具合があった。

因みに、例えば、前記衝突対象物８０が上下方向へ延びる棒状の物であればロープＷ（又は光）による検知が可能となって特に問題はないが、図７及び図８中、仮想線で示される如く、前記衝突対象物８０に突起部８０ａがあると、該突起部８０ａがロープＷ（又は光）を避けてブーム６０に衝突してしまうことになる。

又、ロープＷを設置するためにはブラケットＷｂが必要となるが、該ブラケットＷｂの長さは最大で約３ｍ程度が限界であり、ブーム６０の側面からロープＷまでの寸法を充分に取ることが困難になる。このため、衝突対象物８０がブーム６０にかなり接近してからでないと検知できず、改善の余地が残されていた。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、衝突対象物がどのような形状であっても衝突を未然に防ぐことができる荷役機械のブーム衝突防止装置を提供しようとするものである。

本発明は、荷役機械のブームに取り付けられ且つパルス状に発光するレーザ光を衝突対象物に照射して反射した散乱光を検出する３Ｄセンサと、
該３Ｄセンサで検出される散乱光の時々刻々変化する計測データに基づき、前記３Ｄセンサから衝突対象物までの距離を求め、該距離と時間とにより前記衝突対象物とブームとの相対的な移動速度を演算する制御器と、
該制御器で演算された移動速度に基づき、衝突対象物とブームとをその相対位置関係が認識されるよう表示する表示器と
を備えた荷役機械のブーム衝突防止装置に係るものである。

前記荷役機械のブーム衝突防止装置においては、前記３Ｄセンサから衝突対象物までの距離が第一設定値以下になった際にアラームを発する警報器を備えることができる。

前記制御器は、前記３Ｄセンサから衝突対象物までの距離が前記第一設定値より小さい第二設定値以下になった際、停止状態の荷役機械に対してはブームを衝突回避方向へ移動させるための走行信号を出力する一方、前記衝突対象物へ近づく走行状態の荷役機械に対しては走行停止信号を出力することができる。

前記制御器は、前記３Ｄセンサからレーザ光照射方向へ所要間隔をあけて仮想メッシュフィルタを複数配設し、該仮想メッシュフィルタのメッシュ内で計測される衝突対象物を示す点群の時間経過に伴う変化に基づき衝突対象物の移動方向及び移動速度を求めることができる。

本発明の荷役機械のブーム衝突防止装置によれば、衝突対象物がどのような形状であっても衝突を未然に防ぐことができ、又、表示器にて衝突対象物とブームとの相対位置関係を認識できるため、視認性を高めて衝突対象物の監視を効率良く行えるという優れた効果を奏し得る。

本発明の荷役機械のブーム衝突防止装置の実施例を示す平面図である。 本発明の荷役機械のブーム衝突防止装置の実施例を示す正面図である。 本発明の荷役機械のブーム衝突防止装置の実施例における仮想メッシュフィルタを示す斜視図である。 本発明の荷役機械のブーム衝突防止装置の実施例における仮想メッシュフィルタを通過する衝突対象物を示す概要図である。 図４に示す状態から設定時間経過後に仮想メッシュフィルタを通過する衝突対象物を示す概要図である。 一般的な荷役機械としてのコンテナクレーンの一例を示す斜視図である。 従来の荷役機械のブーム衝突防止装置の一例を示す平面図である。 従来の荷役機械のブーム衝突防止装置の一例を示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１～図５は本発明の荷役機械のブーム衝突防止装置の実施例であって、図中、図６～図８と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

本実施例のブーム衝突防止装置は、図１に示す如く、３Ｄセンサ９０と、制御器９１と、表示器９２と、警報器９３とを備えている。

前記３Ｄセンサ９０は、LiDAR（Light Detection And Ranging又はLaser Imaging Detection and Ranging）に用いられるセンサであって、荷役機械としてのコンテナクレーン１０のブーム６０に取り付けられており、パルス状に発光するレーザ光を衝突対象物８０に照射して反射した散乱光を検出するようになっている。因みに、前記３Ｄセンサ９０としては、例えば、８５０［ｎｍ］や９４０［ｎｍ］の波長の赤外線が照射されるToF（Time of Flight）カメラ方式のものを採用することができる。

前記制御器９１は、前記３Ｄセンサ９０で検出される散乱光の時々刻々変化する計測データに基づき、前記３Ｄセンサ９０から衝突対象物８０までの距離を求め、該距離と時間とにより前記衝突対象物８０とブーム６０との相対的な移動速度を演算するようになっている。

前記表示器９２は、前記制御器９１で演算された移動速度に基づき、衝突対象物８０とブーム６０とをその相対位置関係が認識されるよう表示するようになっている。

前記警報器９３は、前記３Ｄセンサ９０から衝突対象物８０までの距離が第一設定値（例えば、１０［ｍ］）以下になった際にアラームを発し、コンテナクレーン１０のオペレータに注意を促すようになっている。

又、前記制御器９１は、前記３Ｄセンサ９０から衝突対象物８０までの距離が前記第一設定値より小さい第二設定値（例えば、３［ｍ］）以下になった際、停止状態のコンテナクレーン１０に対してはブーム６０を衝突回避方向へ移動させるための走行信号を出力する一方、前記衝突対象物８０へ近づく走行状態のコンテナクレーン１０に対しては走行停止信号を出力するようになっている。

一方、前記制御器９１においては、図３～図５に示す如く、仮想メッシュフィルタ９４による点群のデータ処理を行うことができる。

前記仮想メッシュフィルタ９４は、前記３Ｄセンサ９０からレーザ光照射方向へ所要間隔をあけて複数配設される。図に示す例において前記仮想メッシュフィルタ９４は、５×５＝２５のメッシュ９４ａを備え、(1)～(13)の１３枚が配設され、(1)～(4)までの仮想メッシュフィルタ９４の間隔を１［ｍ］、(4)と(5)の仮想メッシュフィルタ９４の間隔を３［ｍ］、(5)～(9)までの仮想メッシュフィルタ９４の間隔を２［ｍ］、(9)～(13)までの仮想メッシュフィルタ９４の間隔を１［ｍ］にそれぞれ設定してある。この場合、前記制御器９１は、前記仮想メッシュフィルタ９４のメッシュ９４ａ内で計測される衝突対象物８０を示す点群の時間経過に伴う変化に基づき衝突対象物８０の移動方向及び移動速度を求めるようになっている。

因みに、図４及び図５に示す如く、前記第一設定値（例えば、１０［ｍ］）より遠い領域にある(9)～(13)までの仮想メッシュフィルタ９４の間隔を比較的狭い１［ｍ］に設定しているのは、衝突対象物８０の形状及び速度を早い時期に把握してその移動の傾向を捉え、前記警報器９３からアラームを的確に発するためである。

又、前記第一設定値近傍から第二設定値（例えば、３［ｍ］）近傍の領域にある(5)～(9)までの仮想メッシュフィルタ９４の間隔を比較的広い２［ｍ］とし、(4)と(5)の仮想メッシュフィルタ９４の間隔を更に広い３［ｍ］としているのは、既にアラームが発せられているので、衝突対象物８０の大きさを把握する程度で厳密な処理は必要ないためである。

更に又、前記３Ｄセンサ９０に最も近く第二設定値（例えば、３［ｍ］）近傍の領域にある(1)～(4)までの仮想メッシュフィルタ９４の間隔を比較的狭い１［ｍ］としているのは、衝突対象物８０の形状及び速度を精度良く検出し、停止状態のコンテナクレーン１０に対してはブーム６０を衝突回避方向へ移動させるための走行信号を前記制御器９１から的確に出力する一方、前記衝突対象物８０へ近づく走行状態のコンテナクレーン１０に対しては前記制御器９１から走行停止信号を的確に出力するためである。

尚、前記仮想メッシュフィルタ９４のメッシュ９４ａの数、仮想メッシュフィルタ９４の枚数並びに間隔については、必要に応じて適宜変更を加え得ることは言うまでもない。

次に、上記実施例の作用を説明する。

図１及び図２に示す如く、ブーム６０と干渉する可能性がある物体、例えば、コンテナ船のマスト等の衝突対象物８０が存在している場合、３Ｄセンサ９０からパルス状に発光するレーザ光が前記衝突対象物８０に照射されて反射した散乱光が検出される。因みに、前記衝突対象物８０が移動してコンテナクレーン１０が停止している場合が主に想定されるが、前記衝突対象物８０が停止している場合であっても、コンテナクレーン１０が走行してブーム６０が移動している場合、或いは前記衝突対象物８０とコンテナクレーン１０の両方が移動している場合もある。

前記３Ｄセンサ９０で検出される散乱光の時々刻々変化する計測データは制御器９１へ入力され、該制御器９１において、前記計測データに基づき、前記３Ｄセンサ９０から衝突対象物８０までの距離が求められ、該距離と時間とにより前記衝突対象物８０とブーム６０との相対的な移動速度が演算される。

前記制御器９１で移動速度が演算されると、該移動速度に基づき、衝突対象物８０とブーム６０との相対位置関係が認識されるよう表示器９２に表示が行われ、コンテナクレーン１０のオペレータは表示器９２の表示を確認し衝突対象物８０を監視しながら運転を行える。

そして、前記３Ｄセンサ９０から衝突対象物８０までの距離が第一設定値（例えば、１０［ｍ］）以下になった際には、警報器９３からアラームが発せられ、コンテナクレーン１０のオペレータに注意が促される。

更に、前記３Ｄセンサ９０から衝突対象物８０までの距離が前記第一設定値より小さい第二設定値（例えば、３［ｍ］）以下になった際、衝突対象物８０が移動しコンテナクレーン１０が停止している場合には、停止状態のコンテナクレーン１０に対してブーム６０を衝突回避方向へ移動させるための走行信号が前記制御器９１から出力され、衝突対象物８０がブーム６０に衝突することが回避される。

一方、前記３Ｄセンサ９０から衝突対象物８０までの距離が前記第一設定値より小さい第二設定値（例えば、３［ｍ］）以下になった際、衝突対象物８０が停止していても、コンテナクレーン１０が走行してブーム６０が衝突対象物８０へ近づいている場合には、走行状態のコンテナクレーン１０に対して走行停止信号が前記制御器９１から出力され、ブーム６０が衝突対象物８０に衝突することが回避される。

本実施例の場合、図７及び図８に示されるような従来のロープＷ又は光センサを用いた衝突防止装置とは異なり、検知範囲が限定的とならず、図１及び図２に示す如く、前記衝突対象物８０が直線的な形状ではなく突起部８０ａがあっても、衝突前に検知することが可能となる。

又、前記ロープＷを設置するためのブラケットＷｂが不要となり、衝突対象物８０がブーム６０に接近する前に余裕をもって対応が行えるようになる。

一方、前記制御器９１において行われる、仮想メッシュフィルタ９４による点群のデータ処理について、図４及び図５を用いて説明する。

例えば、ある時点で、図４に示す如く、(5)の仮想メッシュフィルタ９４におけるＡｃ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄ，Ｃｃのメッシュ９４ａに衝突対象物８０の断面を示す点群が捉えられ、データとして取得されたとする。

そして、その数秒後（例えば、２秒後）に、図５に示す如く、(4)の仮想メッシュフィルタ９４におけるＢｃ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｄｃのメッシュ９４ａに衝突対象物８０の断面を示す点群が移行する形で捉えられ、データとして取得されたとすると、(4)と(5)の仮想メッシュフィルタ９４の間隔（例えば、３［ｍ］）が予め設定されているため、該仮想メッシュフィルタ９４の間隔と前記点群が移行した時間とに基づき、衝突対象物８０がどの方向へどの程度の速度で移動しているかを制御器９１で演算することが可能となる。

こうして、衝突対象物８０がどのような形状であっても衝突を未然に防ぐことができ、又、表示器９２にて衝突対象物８０とブーム６０との相対位置関係を認識できるため、視認性を高めて衝突対象物８０の監視を効率良く行える。

尚、本発明の荷役機械のブーム衝突防止装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、コンテナクレーンに限らずアンローダのような荷役機械にも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１０ コンテナクレーン（荷役機械）
２０ 本体フレーム
２１ 支持脚
２２ 下部フレーム
２３ 連結フレーム
３０ 走行装置
３１ 走行車輪
４０ 制動装置
４１ ブレーキパッド
５０ ガーダ
６０ ブーム
７０ トロリ
８０ 衝突対象物
８０ａ 突起部
９０ ３Ｄセンサ
９１ 制御器
９２ 表示器
９３ 警報器
９４ 仮想メッシュフィルタ
９４ａ メッシュ
Ｃ 吊荷
Ｈ 港湾
Ｑ 岸壁
Ｒｘ 走行レール
Ｒｙ 横行レール
Ｗ ロープ
Ｗｂ ブラケット

Claims (4)

1. 荷役機械のブームに取り付けられ且つパルス状に発光するレーザ光を衝突対象物に照射して反射した散乱光を検出する３Ｄセンサと、
   該３Ｄセンサで検出される散乱光の時々刻々変化する計測データに基づき、前記３Ｄセンサから衝突対象物までの距離を求め、該距離と時間とにより前記衝突対象物とブームとの相対的な移動速度を演算する制御器と、
   該制御器で演算された移動速度に基づき、衝突対象物とブームとをその相対位置関係が認識されるよう表示する表示器と
   を備えた荷役機械のブーム衝突防止装置。
2. 前記３Ｄセンサから衝突対象物までの距離が第一設定値以下になった際にアラームを発する警報器を備えた請求項１記載の荷役機械のブーム衝突防止装置。
3. 前記制御器は、前記３Ｄセンサから衝突対象物までの距離が前記第一設定値より小さい第二設定値以下になった際、停止状態の荷役機械に対してはブームを衝突回避方向へ移動させるための走行信号を出力する一方、前記衝突対象物へ近づく走行状態の荷役機械に対しては走行停止信号を出力する請求項２記載の荷役機械のブーム衝突防止装置。
4. 前記制御器は、前記３Ｄセンサからレーザ光照射方向へ所要間隔をあけて仮想メッシュフィルタを複数配設し、該仮想メッシュフィルタのメッシュ内で計測される衝突対象物を示す点群の時間経過に伴う変化に基づき衝突対象物の移動方向及び移動速度を求める請求項１～３の何れか一項に記載の荷役機械のブーム衝突防止装置。

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