JP3850520B2 - クレ−ンの振れ角計測装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンテナクレ−ン、トランスファ−クレ−ン、天井クレ−ンなどに適用されるクレ−ンの振れ角計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クレ−ン吊り具の高精度な振れ止めと位置決めを同時に行う制御装置を構築するには、吊り具の振れ量の計測が重要である。振れ角計測値には、路面の傾きによるクレ−ン本体の傾き（図２参照）、振れ角計測装置の取り付けかた（図３参照）などからオフセットが生じる。このオフセットが原因で振れ止めと位置決め精度が悪化する。
【０００３】
吊り具の振れ角度は、カメラを使用する画像処理方式(図１参照)やロ−プに取り付けた傾斜計などの計測器で計測することができるが、振れ角速度は直接計測することができない。このような場合、オブザ−バと呼ばれる演算手法により、推定演算する手法が取られる。このオブザ−バを使った振れ角度および振れ角速度の推定演算の手法は、過去に多くの研究開発事例があるが、振れ角度計測値にオフセットがないことを前提としている。従来方式では、振れ角度計測値にオフセットが存在すると、オブザ−バで推定演算した振れ角度，振れ角速度にもオフセットが生じてしまい、クレ−ン吊り具の高精度な振れ止めと位置決めができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、クレ−ンの振れ角計測装置において、振れ角度，振れ角速度に加え、振れ角度のオフセットを推定演算することにより、オフセットを除去した振れ角度，振れ角速度を得ることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、計測された吊り具の振れ角度，トロリの加速度，吊り具迄のロ−プ長から外乱オブザ−バ演算方式により、吊り具の振れ角度，振れ角速度に加え、振れ角度のオフセットを推定演算し、オフセットを除去した吊り具の振れ角度を得るようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る振れ角計測装置の制御対象であるクレ−ンの構成を示し、１はトロリで、このトロリ１はクレ−ンに設けられたガ−タ２（トロリ横行部）上を矢印の方向に走行可能なように配置されている。また、ガ−タ２は両端を一対の脚３により支持され、脚３の下端に設けられたクレ−ン走行装置４により、紙面と垂直方向に走行可能である。このトロリ１には図示しない複数の巻上装置に夫々巻廻されたロ−プ６により吊荷であるコンテナ１０を吊るための吊り具９が吊り下げられている。そしてこのトロリ１には吊り具９の振れ角計測用のカメラ７が設けられている。
【０００７】
更にこの吊り具９の上面中央にはマ−カ８が設けられている。振れ角度は、吊り具９の横行方向の変位を計測し、換算式から求める（光学系を考えれば、マ−カ８の変位は振れ角と比例関係にある）。吊り具９の変位は、吊り具上面に取り付けたマ−カ８の中心位置を、トロリ１下面に鉛直下向に取り付けたカメラ７で計測する。
【０００８】
図２は地面５の傾きによりクレ−ン本体が傾いたことにより、振れ角計測のオフセット１１が生じる例を示す。また、図３はカメラ７が傾いて取り付けられたことにより、振れ角計測のオフセット１１が生じる例を示す。
【０００９】
図４に、本発明に係る振れ角計測装置の演算システムの概略図を示す。本システムは、制御対象１９（クレ−ン）、演算装置１８からなる。本システムは、オフセット対策として外乱オブザ−バと呼ばれる演算手法を使用し、オフセットを除去した振れ角度および振れ角速度を推定演算する。
【００１０】
まず、制御対象であるクレ−ン１９のガ−タ２を横行するトロリ１の加速度Ｕa(ｔ)，吊り具９迄のロ−プ長Ｌ，吊り具９の振れ角度φ(ｔ)を計測し、演算装置１８に伝達される。なお、演算装置１８には、外乱オブザ−バ２０と呼ばれる演算手法が導入されている。
外乱オブザ−バ２０は、クレ−ン１９の力学モデルを利用して構成される。まず、クレ−ンの力学モデル２１は、トロリ１の加速度Ｕa(ｔ)を考慮した振り子の運動方程式から得られる。
【００１１】
【数１】
【００１２】
次に、クレ−ン本体の傾きや振れ角計測装置の傾きにより振れ角のオフセットが存在するので、上式(１)のＸ1の要素にオフセットｄ(ｔ)を加えて下式(７)のＸとして拡張したモデルを構成する。
【００１３】
【数２】
【００１４】
Ｙ(ｔ)は振れ角推定値だけでなく、振れ角度と振れ角度のオフセットの推定値の和でもある。
【００１５】
Ｘ(ｔ)が、オフセットを除去した振れ角度および振れ角速度，振れ角度のオフセットの推定値である。
【００１６】
上記の外乱オブザ−バ２０を導入すれば、振れ角計測装置の取り付け、路面の傾きによるクレ−ン本体の傾きによる振れ角計測値のオフセットに加え、トロリの横行位置とロ−プ長の変化により、振れ角計測値のオフセットが変化するような場合でも、オフセットを除去した振れ角度、振れ角速度を推定演算し、高精度な振れ止めおよび位置決め制御を可能とする。実際、図５に示すように、トロリの横行位置とロ−プ長が変化した場合であって、図６に示すように吊り具の振れ角度と振れ角度計測値との間にオフセットが存在していても、同じく図６中に示されるように、外乱オブザ−バを導入した演算装置により演算された振れ角度推定値は実際の吊り具の振れ角度とかなりの一致度を示している。
【００１７】
【発明の効果】
振れ角計測装置の取り付け，路面の傾きによるクレ−ン本体の傾き，風などの不確定な要因から生じる振れ角計測値のオフセットに対しても、オフセットを除去した振れ角度，振れ角速度が得られる。
本方式で演算される振れ角度および振れ角速度をフィ−ドバックすることにより高精度な吊り具の振れ止めおよび位置決め制御を実現できる。
振れ角計測装置の厳密な零点調整が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクレ−ン振れ角装置の制御対象であるクレ−ンの構成を示す概略図。
【図２】路面の傾きによるクレ−ン本体の傾きからオフセットが生ずる例を示す説明図。
【図３】振れ角計測装置（とくにカメラ）の取り付けかたからオフセットが生ずる例を示す説明図。
【図４】本発明に係るクレ−ン振れ角計測装置の演算システムの概略図。
【図５】トロリの横行位置とロ−プ長の時間的変化を示すグラフ。
【図６】実際の吊り具の振れ角度と振れ角度計測値、振れ角度推定値とを対比するグラフ。
【符号の説明】
１ トロリ ２ ガ−タ
３ 脚 ４ クレ−ン走行装置
５ 地面 ６ ロ−プ
７ カメラ ８ マ−カ
９ 吊り具 10 コンテナ
11 オフセット 18 演算装置
19 クレ−ン 20 外乱オブザ−バ
21 力学モデル
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンテナクレ−ン、トランスファ−クレ−ン、天井クレ−ンなどに適用されるクレ−ンの振れ角計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クレ−ン吊り具の高精度な振れ止めと位置決めを同時に行う制御装置を構築するには、吊り具の振れ量の計測が重要である。振れ角計測値には、路面の傾きによるクレ−ン本体の傾き（図２参照）、振れ角計測装置の取り付けかた（図３参照）などからオフセットが生じる。このオフセットが原因で振れ止めと位置決め精度が悪化する。
【０００３】
吊り具の振れ角度は、カメラを使用する画像処理方式(図１参照)やロ−プに取り付けた傾斜計などの計測器で計測することができるが、振れ角速度は直接計測することができない。このような場合、オブザ−バと呼ばれる演算手法により、推定演算する手法が取られる。このオブザ−バを使った振れ角度および振れ角速度の推定演算の手法は、過去に多くの研究開発事例があるが、振れ角度計測値にオフセットがないことを前提としている。従来方式では、振れ角度計測値にオフセットが存在すると、オブザ−バで推定演算した振れ角度，振れ角速度にもオフセットが生じてしまい、クレ−ン吊り具の高精度な振れ止めと位置決めができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、クレ−ンの振れ角計測装置において、振れ角度，振れ角速度に加え、振れ角度のオフセットを推定演算することにより、オフセットを除去した振れ角度，振れ角速度を得ることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、計測された吊り具の振れ角度，トロリの加速度，吊り具迄のロ−プ長から外乱オブザ−バ演算方式により、吊り具の振れ角度，振れ角速度に加え、振れ角度のオフセットを推定演算し、オフセットを除去した吊り具の振れ角度を得るようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る振れ角計測装置の制御対象であるクレ−ンの構成を示し、１はトロリで、このトロリ１はクレ−ンに設けられたガ−タ２（トロリ横行部）上を矢印の方向に走行可能なように配置されている。また、ガ−タ２は両端を一対の脚３により支持され、脚３の下端に設けられたクレ−ン走行装置４により、紙面と垂直方向に走行可能である。このトロリ１には図示しない複数の巻上装置に夫々巻廻されたロ−プ６により吊荷であるコンテナ１０を吊るための吊り具９が吊り下げられている。そしてこのトロリ１には吊り具９の振れ角計測用のカメラ７が設けられている。
【０００７】
更にこの吊り具９の上面中央にはマ−カ８が設けられている。振れ角度は、吊り具９の横行方向の変位を計測し、換算式から求める（光学系を考えれば、マ−カ８の変位は振れ角と比例関係にある）。吊り具９の変位は、吊り具上面に取り付けたマ−カ８の中心位置を、トロリ１下面に鉛直下向に取り付けたカメラ７で計測する。
【０００８】
図２は地面５の傾きによりクレ−ン本体が傾いたことにより、振れ角計測のオフセット１１が生じる例を示す。また、図３はカメラ７が傾いて取り付けられたことにより、振れ角計測のオフセット１１が生じる例を示す。
【０００９】
図４に、本発明に係る振れ角計測装置の演算システムの概略図を示す。本システムは、制御対象１９（クレ−ン）、演算装置１８からなる。本システムは、オフセット対策として外乱オブザ−バと呼ばれる演算手法を使用し、オフセットを除去した振れ角度および振れ角速度を推定演算する。
【００１０】
まず、制御対象であるクレ−ン１９のガ−タ２を横行するトロリ１の加速度Ｕa(ｔ)，吊り具９迄のロ−プ長Ｌ，吊り具９の振れ角度φ(ｔ)を計測し、演算装置１８に伝達される。なお、演算装置１８には、外乱オブザ−バ２０と呼ばれる演算手法が導入されている。
外乱オブザ−バ２０は、クレ−ン１９の力学モデルを利用して構成される。まず、クレ−ンの力学モデル２１は、トロリ１の加速度Ｕa(ｔ)を考慮した振り子の運動方程式から得られる。
【００１１】
【数１】
次に、クレ−ン本体の傾きや振れ角計測装置の傾きにより振れ角のオフセットが存在するので、上式(１)のＸ1の要素にオフセットｄ(ｔ)を加えて下式(７)のＸとして拡張したモデルを構成する。
【００１３】
【数２】
Ｙ(ｔ)は振れ角推定値だけでなく、振れ角度と振れ角度のオフセットの推定値の和でもある。
【００１５】
Ｘ(ｔ)が、オフセットを除去した振れ角度および振れ角速度，振れ角度のオフセットの推定値である。
【００１６】
上記の外乱オブザ−バ２０を導入すれば、振れ角計測装置の取り付け、路面の傾きによるクレ−ン本体の傾きによる振れ角計測値のオフセットに加え、トロリの横行位置とロ−プ長の変化により、振れ角計測値のオフセットが変化するような場合でも、オフセットを除去した振れ角度、振れ角速度を推定演算し、高精度な振れ止めおよび位置決め制御を可能とする。実際、図５に示すように、トロリの横行位置とロ−プ長が変化した場合であって、図６に示すように吊り具の振れ角度と振れ角度計測値との間にオフセットが存在していても、同じく図６中に示されるように、外乱オブザ−バを導入した演算装置により演算された振れ角度推定値は実際の吊り具の振れ角度とかなりの一致度を示している。
【００１７】
【発明の効果】
振れ角計測装置の取り付け，路面の傾きによるクレ−ン本体の傾き，風などの不確定な要因から生じる振れ角計測値のオフセットに対しても、オフセットを除去した振れ角度，振れ角速度が得られる。
本方式で演算される振れ角度および振れ角速度をフィ−ドバックすることにより高精度な吊り具の振れ止めおよび位置決め制御を実現できる。
振れ角計測装置の厳密な零点調整が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクレ−ン振れ角装置の制御対象であるクレ−ンの構成を示す概略図。
【図２】路面の傾きによるクレ−ン本体の傾きからオフセットが生ずる例を示す説明図。
【図３】振れ角計測装置（とくにカメラ）の取り付けかたからオフセットが生ずる例を示す説明図。
【図４】本発明に係るクレ−ン振れ角計測装置の演算システムの概略図。
【図５】トロリの横行位置とロ−プ長の時間的変化を示すグラフ。
【図６】実際の吊り具の振れ角度と振れ角度計測値、振れ角度推定値とを対比するグラフ。
【符号の説明】
１ トロリ ２ ガ−タ
３ 脚 ４ クレ−ン走行装置
５ 地面 ６ ロ−プ
７ カメラ ８ マ−カ
９ 吊り具 10 コンテナ
11 オフセット 18 演算装置
19 クレ−ン 20 外乱オブザ−バ
21 力学モデル
Claims (1)
- 計測された吊り具の振れ角度，トロリの加速度及び吊り具迄のロ−プ長から外乱オブザ−バ演算方式により、吊り具の振れ角度，振れ角速度に加え、振れ角度のオフセットを推定演算し、オフセットを除去した吊り具の振れ角度を得るようにしたことを特徴とするクレ−ンの振れ角計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22235297A JP3850520B2 (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | クレ−ンの振れ角計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22235297A JP3850520B2 (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | クレ−ンの振れ角計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1160154A JPH1160154A (ja) | 1999-03-02 |
| JP3850520B2 true JP3850520B2 (ja) | 2006-11-29 |
Family
ID=16781004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22235297A Expired - Fee Related JP3850520B2 (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | クレ−ンの振れ角計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3850520B2 (ja) |
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| CN102849625A (zh) * | 2012-06-28 | 2013-01-02 | 无锡大力起重机械有限公司 | 桥式起重机的吊具防摇控制方法 |
| KR101519546B1 (ko) * | 2014-11-05 | 2015-05-13 | (주)케이지에스테크 | 정준점 설정 시스템 |
| CN107782528B (zh) * | 2017-11-20 | 2022-10-04 | 三峡大学 | 一种大风影响下缆机吊罐摆动的风洞试验研究装置及方法 |
| CN109335967B (zh) * | 2018-11-15 | 2020-11-06 | 南开大学 | 柔性吊车下摆角测量、自动控制以及评价系统与方法 |
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| CN112875513B (zh) * | 2020-12-31 | 2023-05-30 | 上海海事大学 | 一种用于桥吊的测量装置、桥吊及测量方法 |
-
1997
- 1997-08-19 JP JP22235297A patent/JP3850520B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH1160154A (ja) | 1999-03-02 |
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