JP6233740B2

JP6233740B2 - クレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法

Info

Publication number: JP6233740B2
Application number: JP2013203428A
Authority: JP
Inventors: 典昭守屋
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP2015067413A

Description

本発明は、捨石マウンドの造成に使用されるガット船等のクレーン船のグラブバケット等の吊り体の操作及び操船に用いられるクレーン船の吊り位置検出装置の使用にあたって演算に必要な情報を自動的に設定するためのクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法に関する。

水中構造物の基礎となる捨石マウンドの造成に際しては、台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、クレーン旋回部に上下に回動可能に支持されたジブと、ジブ先端より繰り出されるワイヤーとを備えたガット船等のクレーン船を使用し、クレーンによりワイヤーの先端に吊り持ちさせたグラブバケットを操作し、捨石を投入する作業が行われている。

従来、この捨石投入作業においては、捨石を投入する位置に旗等の目印を設置し、その目印に基づいて操作者がクレーンを操作する方法が一般的であったが、この方法においては、潮流等により旗等の目印が移動してしまう問題や目視に頼るクレーン操作には熟練を要する等の問題があった。

そこで、近年においては、ジブの先端部に位置計測手段を構成するＧＰＳアンテナを固定し、そのジブ先端部の正確な位置を計測することにより、そのジブ先端部より垂下された位置にあるグラブバケットの位置を検出する吊り位置検出装置が開発され、その吊り位置検出装置による検出データに基づいて効率的且つ容易に捨石投入作業等を行えるようにしている（例えば、特許文献１を参照）。

このクレーン船の吊り位置検出装置では、グラブバケット等の吊り体の位置を正確に検出するためにジブ先端部の正確な位置を計測する必要があり、その為、従来では、海上を移動する台船の位置に依存することなくジブ先端部の位置を特定できるように、位置計測手段を構成するＧＰＳアンテナをジブ先端部に直接固定していた。

一方、クレーン装置においては、ジブ先端部に固定されたＧＰＳアンテナの位置情報のみでクレーンの姿勢まで把握することは困難であるので、ジブ先端部の位置情報に加え、ジブの長さ等のクレーン装置の諸元情報を使用して演算を行い、その演算結果に基づいてクレーンの姿勢制御を行う場合がある。

従来、クレーン長さ等の諸元情報の入手は、クレーン船の設計図等から入手したり、設計図等から入手できない場合は実際に計測を行ったりするのが一般的であるが、ジブ先端部のＧＰＳアンテナに加えて各種センサ等を用いる方法、例えば、クレーン旋回部に固定された第１のＧＰＳアンテナと、ジブ先端部に固定された第２のＧＰＳアンテナとを使用し、両ＧＰＳアンテナの位置情報に基づきクレーンのジブ（ブーム）の長さを算出する方法も開発されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００９−２４４００号公報特開２００６−４４９３２号公報

しかしながら、上述の如き従来の技術では、ＧＰＳアンテナのジブ先端部への固定作業が高所での危険な作業を伴うとともに、作業が煩雑で多大な時間を要し、効率が悪いという問題があり、その一方で、ジブ先端部の位置検出及びジブ長さ等の諸元情報の算出のいずれの場合にも、ジブ先端部に固定されたＧＰＳアンテナを使用するものであった。

また、クレーン船においては、捨石投入作業に使用できるガット船が稼働スケジュールによって日毎に異なる等の特殊な事情がある場合、吊り位置検出装置を使用する毎に設置及び撤去する必要が生じ、それに伴い、演算等に必要なジブ長さ等の諸元情報も使用の度にコンピュータ等の演算手段に設定し直す必要が生じ、その設定作業が煩雑で効率が悪いという問題があった。

更に、長大なジブの実測は、容易でなく非効率的且つ危険な作業であり、また、このような事前計測には、その実測に誤りがあるとその後の演算に誤差が生じることから正確さが要求され、熟練した技能を要するという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、ＧＰＳアンテナをジブ先端部に固定せずに、ジブ先端部の位置を検出できるクレーン船用吊り位置検出装置の使用にあたって、吊り体位置を演算するのに必要なジブ長さ等の情報を容易且つ正確に演算手段に設定することができるクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブの先端より繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船にあって、前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定されたＧＰＳアンテナと、該ＧＰＳアンテナの方位を測定するとともに前記ＧＰＳアンテナが受信した電波に基づき該ＧＰＳアンテナの位置を測定する位置方位測定手段と、前記ジブの仰角を測定するジブ仰角測定手段と、前記位置方位測定手段及びジブ仰角計測手段より得られる計測結果に基づいて前記ジブ先端部の位置を算出する演算手段とを備えてなるクレーン船の吊り位置検出装置を使用するにあたり、前記演算手段に演算に必要な情報を自動的に設定する方法であって、前記台船上に一定幅を有する矩形状の基準域部を設定し、事前に、前記ジブを前記基準域部の幅方向と直交する方向に向けた第１の基準状態、前記ジブ先端部が基準域部の側縁上に位置する第２の基準状態及び前記ジブ先端部が基準域部の側縁上であって、前記第２の基準状態における前記ジブ先端部の位置と幅方向と直交する方向で間隔を隔てて位置する第３の基準状態にそれぞれなるように前記クレーン旋回部及び前記ジブを動作させるとともに、前記第１乃至第３の基準状態毎に前記ＧＰＳアンテナの方位と前記ジブの仰角とを計測し、該計測された第１乃至第３の基準状態における前記該ＧＰＳアンテナの方位、前記ジブの仰角及び前記基準域部の幅とに基づいて前記ジブの長さ及びジブ基端と前記旋回中心との間の水平方向距離を算出し、該算出結果を前記演算手段に自動的に設定するクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、停船した状態で前記第１乃至第３の基準状態となるように前記クレーン旋回部及び前記ジブを動作させるとともに、第１の基準状態から第３の基準状態に至るまでの前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位を随時計測し、該各計測されたＧＰＳアンテナの位置を通る円に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、該算出された旋回中心位置と、前記計測された何れか一組のＧＰＳアンテナの位置及び方位とに基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出し、該算出結果を前記演算手段に自動的に設定することにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項２の構成に加え、前記第１乃至第３の基準状態における前記ＧＰＳアンテナの位置を通る円に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、該算出された旋回中心位置と、前記第１乃至第３の基準状態において計測された何れか一組のＧＰＳアンテナの位置及び方位とに基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出することにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項２又は３の構成に加え、前記算出された旋回中心位置と、前記計測された何れか一組のＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ジブに対する前記ＧＰＳアンテナの取付け角度とに基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出することにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記ＧＰＳアンテナをその方位が前記クレーン旋回部の旋回半径方向と一致するように固定し、事前に停船した状態で前記第１乃至第３の基準状態となるように前記クレーン旋回部及び前記ジブを動作させるとともに、第１の基準状態から第３の基準状態に至るまでの前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位を随時計測し、前記計測されたＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づいて該ＧＰＳアンテナと旋回中心とを通る複数の直線を算出するとともに、該算出された複数の直線に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、該算出された旋回中心位置と、何れか１の前記直線上に位置する前記計測されたＧＰＳアンテナの位置と、前記ＧＰＳアンテナの方位又は前記ジブに対する前記ＧＰＳアンテナの取付け角度と、に基づいて前記旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出し、該算出結果を前記演算手段に自動的に設定することにある。

請求項６に記載の発明の特徴は、請求項４の構成に加え、前記第１乃至第３の各基準状態における前記計測されたＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づき、前記ＧＰＳアンテナと旋回中心とを通る直線を算出し、該算出された複数の直線に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、該算出された旋回中心位置と、前記第１乃至第３の基準状態の何れか１の状態における前記ＧＰＳアンテナの位置と、前記ＧＰＳアンテナの方位又は前記ジブに対する前記ＧＰＳアンテナの取付け角度と、に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出することにある。

本発明に係るクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法は、上述したように、台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブの先端より繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船にあって、前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定されたＧＰＳアンテナと、該ＧＰＳアンテナの方位を測定するとともに前記ＧＰＳアンテナが受信した電波に基づき該ＧＰＳアンテナの位置を測定する位置方位測定手段と、前記ジブの仰角を測定するジブ仰角測定手段と、前記位置方位測定手段及びジブ仰角計測手段より得られる計測結果に基づいて前記ジブ先端部の位置を算出する演算手段とを備えてなるクレーン船の吊り位置検出装置を使用するにあたり、前記演算手段に演算に必要な情報を自動的に設定する方法であって、前記台船上に一定幅を有する矩形状の基準域部を設定し、事前に、前記ジブを前記基準域部の幅方向と直交する方向に向けた第１の基準状態、前記ジブ先端部が基準域部の側縁上に位置する第２の基準状態及び前記ジブ先端部が基準域部の側縁上であって、前記第２の基準状態における前記ジブ先端部の位置と幅方向と直交する方向で間隔を隔てて位置する第３の基準状態にそれぞれなるように前記クレーン旋回部及び前記ジブを動作させるとともに、前記第１乃至第３の基準状態毎に前記ＧＰＳアンテナの方位と前記ジブの仰角とを計測し、該計測された第１乃至第３の基準状態における前記該ＧＰＳアンテナの方位、前記ジブの仰角及び前記基準域部の幅とに基づいて前記ジブの長さ及びジブ基端と前記旋回中心との間の水平方向距離を算出し、該算出結果を前記演算手段に自動的に設定することにより、ジブ先端部にＧＰＳアンテナが無くともジブ長さ等を算出できるとともに、煩雑な入力操作を省略し、容易且つ正確にジブ先端部の位置を算出するために必要な諸元データを設定することができる。

また、本発明において、停船した状態で前記第１乃至第３の基準状態となるように前記クレーン旋回部及び前記ジブを動作させるとともに、第１の基準状態から第３の基準状態に至るまでの前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位を随時計測し、該各計測されたＧＰＳアンテナの位置を通る円に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、該算出された旋回中心位置と、前記計測された何れか一組のＧＰＳアンテナの位置及び方位とに基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出し、該算出結果を前記演算手段に自動的に設定することにより、取り付けたＧＰＳアンテナと旋回中心との相対位置関係を実際の計測に依らずに容易且つ効率的に設定することができる。

更に、本発明において、前記第１乃至第３の基準状態における前記ＧＰＳアンテナの位置を通る円に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、該算出された旋回中心位置と、前記第１乃至第３の基準状態において計測された何れか一組のＧＰＳアンテナの位置及び方位とに基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出することにより、ジブの長さ等のクレーン船に由来する諸元データの設定と同時に、取り付けたＧＰＳアンテナと旋回中心との相対位置関係を実際の計測に依らずに容易且つ効率的に設定することができる。

更に、本発明において、前記算出された旋回中心位置と、前記計測された何れか一組のＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ジブに対する前記ＧＰＳアンテナの取付け角度とに基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出することにより、クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置をジブの方向に合わせて設定することができる。

また、本発明において、前記ＧＰＳアンテナをその方位が前記クレーン旋回部の旋回半径方向と一致するように固定し、事前に停船した状態で前記第１乃至第３の基準状態となるように前記クレーン旋回部及び前記ジブを動作させるとともに、第１の基準状態から第３の基準状態に至るまでの前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位を随時計測し、前記計測されたＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づいて該ＧＰＳアンテナと旋回中心とを通る複数の直線を算出するとともに、該算出された複数の直線に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、該算出された旋回中心位置と、何れか１の前記直線上に位置する前記計測されたＧＰＳアンテナの位置と、前記ＧＰＳアンテナの方位又は前記ジブに対する前記ＧＰＳアンテナの取付け角度と、に基づいて前記旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出し、該算出結果を前記演算手段に自動的に設定することにより、取り付けたＧＰＳアンテナと旋回中心との相対位置関係を実際の計測に依らずに容易且つ効率的に設定することができる。

更に本発明において、前記第１乃至第３の各基準状態における前記計測されたＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づき、前記ＧＰＳアンテナと旋回中心とを通る直線を算出し、該算出された複数の直線に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、該算出された旋回中心位置と、前記第１乃至第３の基準状態の何れか１の状態における前記ＧＰＳアンテナの位置と、前記ＧＰＳアンテナの方位又は前記ジブに対する前記ＧＰＳアンテナの取付け角度と、に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出することにより、ジブの長さ等のクレーン船に由来する諸元データの設定と同時に、取り付けたＧＰＳアンテナと旋回中心との相対位置関係を実際の計測に依らずに容易且つ効率的に設定することができる。

本発明に係るクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法の第１の実施例における各工程の状態を説明するためのクレーン船の平面図であって、（ａ）は第１の基準状態、（ｂ）は第２の基準状態、（ｃ）は第３の基準状態である。図１中のクレーン船の正面図である。吊り位置検出装置の構成を示す概略図である。同上の吊り位置検出装置を用いたジブ先端位置の算出方法を説明するためのクレーン旋回部の平面図である。第１乃至第３の基準状態におけるジブと船倉との関係を示す概略平面図である。第１乃至第３の基準状態におけるジブと船倉との関係を示す概略側面図である。図１中の旋回中心座標の算出方法を説明する為の概略平面図である。本発明に係るクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法の第２の実施例における各工程の状態を説明するためのクレーン船の平面図であって、（ａ）は第１の基準状態、（ｂ）は第２の基準状態、（ｃ）は第３の基準状態である。同上の旋回中心座標の算出原理を説明する為の概略平面図である。

次に、本発明に係るクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法の実施態様を図１〜図７に示した実施例に基づいて説明する。

尚、図中に示す座標系は、直角座標で位置を表示する場合のために策定された平面直角座標系であって、所定の経緯度が示す点を座標系原点とし、この座標系原点における子午線に一致する軸をｘ軸、当該ｘ軸と直交する軸をｙ軸とし、それぞれ真北に向かう方向、真東に向かう方向を正とする。

図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本発明に係るクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法の第１の実施例における各工程の状態、即ち、第１乃至第３の各状態をそれぞれ示す平面図であって、本発明方法は、第１乃至第３の状態を経て、各状態において計測されたＧＰＳアンテナ１１の位置Ｑ１（ｘ１１，ｙ１１，ｚ１１）〜Ｑ３（ｘ１３，ｙ１３，ｚ１３）及び方位（ｘ軸を基準とし、時計回り方向を正とする方位角α１〜α３の方位）、ジブ４の仰角β１〜β３に基づいて吊り位置検出装置１０を使用するにあたり必要な諸元データ、即ち、ジブ４の長さＬ、ジブ４基端と旋回中心Ｃとの間の水平方向距離Ａ、ＧＰＳアンテナ１１のクレーン旋回部３の旋回中心Ｃに対する相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２の情報を演算手段１５に自動的に設定する。

尚、図中符号１は、捨石マウンド造成時の捨石投入に使用されるガット船等の船倉９を備えたクレーン船である。

このクレーン船１は、図２に示すように、台船２上の一方の端部中央に旋回可能に支持されたクレーン旋回部３と、クレーン旋回部３に上下に回動可能に支持されたジブ４と、ジブ４の先端より繰り出されるワイヤー５とを備え、ワイヤー５の先端に吊り体としてグラブバケット６が吊り持ちされる。

また、このようなクレーン船１にあっては、稼働スケジュールによって日毎に使用できるクレーン船１が異なるという特殊な事情を鑑み、ジブ先端部４ａの位置に基づきグラブバケット６等の吊り体の位置を検出する吊り位置検出装置１０が着脱可能に設置され、本発明方法により、クレーン船１に対して吊り位置検出装置１０を載せ替える毎に、必要なジブ４の長さＬ等の演算に必要な情報をコンピュータ等からなる演算手段１５に容易且つ効率的に設定する。

この吊り位置検出装置１０は、図３に示すように、クレーン旋回部３上の任意の位置に着脱可能に固定されるＧＰＳアンテナ１１，１２と、ＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（ｘ軸を基準とし、時計回り方向を正とする方位角α）を計測する位置方位計測手段１３と、ジブ４の仰角βを計測するジブ仰角計測手段１４と、ジブ先端部４ａの位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する演算手段１５とを備え、クレーン船１に対し着脱可能に設置されている。

ＧＰＳアンテナ１１，１２は、クレーン旋回部３の任意の位置、例えば、梯子やリフト装置等の昇降手段によりアクセスし易い操作室８の上面部等に互いに所望の間隔を置いて着脱可能に固定する。

この両ＧＰＳアンテナ１１，１２の固定に際しては、固定後にＧＰＳアンテナ１１のジブ４に対する取付け角度γ、即ち、ジブ４の長手方向を基準とし、時計回り方向を正とする両ＧＰＳアンテナ１１，１２間方向とジブ４の長手方向とが成す角度γを実際に計測し、その計測した取付け角度γを手動で演算手段１５に入力設定する。

尚、両ＧＰＳアンテナ１１，１２は、両ＧＰＳアンテナ１１，１２間方向がジブ４と平行、即ち、取付け角度γ＝０となるように固定することが好ましく、その場合、使用する計算式を簡素化することができる。

位置方位計測手段１３は、両ＧＰＳアンテナ１１，１２が有線で接続されたＧＰＳ受信処理機本体１８を備え、このＧＰＳ受信処理機本体１８においてＧＰＳアンテナ１１，１２で受信した電波に基づく各ＧＰＳアンテナ１１の位置座標を計測するとともに、両ＧＰＳアンテナ１１，１２の受信した電波に基づいて両ＧＰＳアンテナ１１，１２間方向、即ち、一方のＧＰＳアンテナ１１を基点とした方位（方位角α）を計測し、そのＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（方位角α）の計測データをＧＰＳ受信処理機本体１８より有線又は無線により演算手段１５に出力するようになっている。

尚、位置方位計測手段１３の態様は、上述の実施例に限定されず、方位計測にジャイロコンパス等の真方位計を使用するものであってもよく、両ＧＰＳアンテナ１１，１２を用いた方位計測とジャイロコンパス等の真方位計とを併用するものであってもよい。

ジブ仰角計測手段１４は、ジブ４の基端部に着脱可能に固定される傾斜計１９を備え、その計測値を有線又は無線で演算手段１５に出力する。

演算手段１５には、例えば、モニターＭ等の表示手段を備えたノートパソコンやタブレットＰＣ等の持ち運び可能なコンピュータ端末を使用し、位置方位計測手段１３及びジブ仰角計測手段１４から送られた計測情報及び予め演算手段１５に設定されるＧＰＳアンテナ１１，１２のクレーン旋回部３の旋回中心Ｃに対する相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２、ジブ４に対するＧＰＳアンテナ１１の取付け角度γ、ジブ４の長さＬ及びジブ４の基端と旋回中心Ｃとの間の水平方向距離Ａとに基づいて、例えば、次式によりジブ先端部４ａの位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出し、その結果をモニターＭに表示するとともに記憶部に記憶するようになっている。

但し、ＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとの相対位置は、図４に示すように、それぞれＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとを結ぶ直線を斜辺とする直角三角形の互いに直交する他の各辺の距離ｄ１，ｄ２で表すものとする。尚、当該直角三角形の直交する各辺は、ジブ４に対しそれぞれ平行又は直交するように設定することが望ましいが、ＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとを結ぶ直線を斜辺とする直角三角形であれば、その向きは限定されず、例えば、何れか一辺をｘ軸方向と平行に設定したものであってもよい。

そして、演算手段１５は、算出されたジブ先端部４ａの位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）とワイヤー５の繰り出し量等に基づいてグラブバケット６等の吊り体の位置を検出するようになっている。

この位置検出装置１０を使用するにあたり、ジブ４の長さＬ、ジブ４の基端と旋回中心Ｃとの間の水平方向距離Ａ、ＧＰＳアンテナ１１のクレーン旋回部３の旋回中心Ｃに対する相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２の情報を事前に演算手段１５に自動的に設定するには、吊り位置検出装置１０をクレーン船１に設置した後、台船２を停船させ、クレーン旋回部３の旋回中心Ｃ位置が固定された状態とする。

そして、台船２上に一定幅Ｗを有する矩形状の基準域部を設定する。本実施例では、台船２に矩形状の船倉９を備えたクレーン船１を使用し、船倉９を基準域部に設定し、船倉９の幅Ｗを計測し、その値を演算手段１５に入力する。

次に、図１（ａ）に示すように、クレーン旋回部３及びジブ４を動作させ、ジブ４を基準域部の幅方向と直交する方向であって、船倉９の幅Ｗを二分する方向に向けた第１の基準状態とする。その際、例えば、グラブバケット６を船倉９の端辺部中央に合わせて移動させることにより、容易に第１の基準状態となるように位置合わせすることができる。

そして、その状態において、位置方位計測手段１３及びジブ仰角計測手段１４は、ＧＰＳアンテナ１１の位置Ｑ１（ｘ１１，ｙ１１，ｚ１１）及び方位（方位角α１）と、ジブ４の仰角β１とをそれぞれ計測し、演算手段１５に出力し、その計測結果を演算手段１５の記憶部に記憶する。

次いで、図１（ｂ）に示すように、第１の基準状態からクレーン旋回部３を旋回させるとともにジブ４を下向きに回動させ、ジブ先端部４ａが基準域部の側縁上に位置する第２の基準状態とする。その際、例えば、グラブバケット６を船倉９の隅部に合わせて移動させることにより、容易に第２の基準状態となるように位置合わせすることができる。

そして、その状態において、位置方位計測手段１３及びジブ仰角計測手段１４は、ＧＰＳアンテナ１１の位置Ｑ２（ｘ１２，ｙ１２，ｚ１２）及び方位（方位角α２）と、ジブ４の仰角β２とをそれぞれ計測し、演算手段１５に出力し、その計測結果を演算手段１５の記憶部に記憶する。

次いで、図１（ｃ）に示すように、第２の状態からクレーン旋回部３を旋回させるとともにジブ４を起こし、ジブ先端部４ａが基準域部の側縁上であって、第２の基準状態におけるジブ先端部４ａの位置と幅方向と直交する方向で間隔を置いて位置する第３の基準状態とする。その際、グラブバケット６を船倉９の他方の側縁部の任意の位置、例えば、側縁部中央付近に合わせて移動させることにより、容易に第３の基準状態となるように位置合わせすることができる。

また、本実施例では、第３の基準状態を第２の基準状態とは反対側の側縁上に位置するようにしたが、第３の基準状態は、ジブ先端部４ａが第２の基準状態と同じ側の側縁上であって、第２の基準状態におけるジブ先端部４ａの位置と幅方向と直交する方向で間隔を置いて位置するようにしてもよい。

そして、その状態において、位置方位計測手段１３及びジブ仰角計測手段１４は、ＧＰＳアンテナ１１の位置Ｑ３（ｘ１３，ｙ１３，ｚ１３）及び方位（方位角α３）と、ジブ４の仰角β３とをそれぞれ計測し、演算手段１５に出力し、その計測結果を演算手段１５の記憶部に記憶する。

次に、このように第１乃至第３の基準状態を経て計測された計測結果に基づいて、ジブ４の長さＬ及びジブ４基端の旋回中心Ｃに対する水平方向距離Ａを算出し、演算手段１５に設定する方法について説明する。

第１乃至第３の基準状態におけるＧＰＳアンテナ１１の方位角α１〜α３と基準域部の幅Ｗは、図５に示す関係、即ち、それぞれ旋回半径方向距離Ｒ２，Ｒ３を斜辺とする直角三角形で表せ、演算手段１５は、例えば、次式により第２の基準状態及び第３の基準状態におけるジブ４の旋回半径方向距離Ｒ２，Ｒ３を算出し、一時的に演算手段１５の記憶部に記憶する。

そして、第２の基準状態及び第３の基準状態におけるジブ４の旋回半径方向距離Ｒ２，Ｒ３が求められれば、ジブ４の旋回半径方向距離Ｒ２，Ｒ３とジブ４の長さＬとは、図６に示す関係にあるので、演算手段１５は、第２の基準状態及び第３の基準状態におけるジブ４の旋回半径方向距離Ｒ２，Ｒ３及び仰角β２、β３を用いてジブ４の長さＬを次式により算出し、当該ジブ４の長さＬは一定であるので、その算出結果を演算手段１５に自動的に設定する。

そして、ジブ４の長さＬが求められれば、演算手段１５は、ジブ４基端の旋回中心Ｃに対する水平方向距離Ａを次式により算出し、当該水平方向距離Ａは一定であるので、その算出結果を演算手段１５に自動的に設定する。

一方、台船２が停船された状態にあり、クレーン旋回部３の旋回中心Ｃが固定されているので、その旋回中心Ｃの位置ＰＣは、図７に示すように、第１乃至第３の基準状態におけるＧＰＳアンテナ１１の位置Ｑ１〜Ｑ３を通る半径Ｄの同一円軌道上の中心であることから、その水平方向位置ＰＣ（ａ，ｂ）は、例えば、円の方程式を用いて次式より算出され、その結果が演算手段１５の記憶部に記憶される。

そして、旋回中心Ｃの水平方向位置ＰＣ（ａ，ｂ）が求められれば、第１乃至第３の基準状態におけるＧＰＳアンテナ１１の水平方向位置Ｑ１（ｘ１１，ｙ１１）〜Ｑ３（ｘ１３，ｙ１３）の何れか１（本実施例ではＱ１）と固定された旋回中心Ｃの水平方向位置ＰＣ（ａ，ｂ）との関係より、旋回中心Ｃの水平方向位置ＰＣ（ａ，ｂ）と、第１乃至第３の基準状態における計測された何れか１組のＧＰＳアンテナ１１の水平方向位置Ｑ１（ｘ１１，ｙ１１）及び方位（方位角α１）とに基づき、例えば、次式によってｄ１、ｄ２が算出され、ｄ１，ｄ２は一定であるので、その算出結果を演算手段１５に自動的に設定する。尚、算出に当たり、ジブ４に対する取付け角度γを用いることにより、旋回中心Ｃに対するＧＰＳアンテナ１１の相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２に係る各辺をそれぞれジブ４と平行又は直交する方向に合わせて設定することができる。

以上により、吊り位置検出装置１０を使用するにあたり、必要な諸元情報、即ち、ジブの長さＬ、ジブ４の基端と旋回中心Ｃとの間の水平距離Ａ、ＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとの相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２が算出され、演算手段１５に自動的に設定される。

尚、ＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとの相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２の算出は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、第１乃至第３の基準状態となるように順次クレーン旋回部３及びジブ４を動作させるとともに、第１の基準状態から第３の基準状態に至るまでのＧＰＳアンテナ１１の位置を随時計測し、その計測された各ＧＰＳアンテナ１１の位置情報の内の任意の３点の情報を選択し、その任意の３点を通る円に基づいて上述の実施例と同様の手法によりクレーン旋回部３の旋回中心位置Ｃを算出するようにしてもよい。

また、その場合には、旋回中心位置Ｃと、計測された何れか１組のＧＰＳアンテナ１１の位置及び方位とに基づいて、上述の実施例と同様に、クレーン旋回部３の旋回中心Ｃに対するＧＰＳアンテナ１１の相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２を算出する。その際、算出に当たりジブ４に対するＧＰＳアンテナ１１の取付け角度γを用いることにより、旋回中心Ｃに対するＧＰＳアンテナ１１の相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２に係る各辺をジブ４とそれぞれ平行又は直交する方向に設定することができる。

また、ＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとの相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２の算出方法は、上述の実施例に限定されず、ＧＰＳアンテナ１１の取付け方によって以下に示す第２の実施態様のように算出してもよい。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明し、適宜省略する。

図８（ａ）〜図８（ｃ）は、本発明に係るクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法の第２の実施例における各工程の状態、即ち、第１乃至第３の各状態をそれぞれ示す平面図である。

この実施例において、ＧＰＳアンテナ１１，１２は、ＧＰＳアンテナ１１を基点とした方位（両ＧＰＳアンテナ１１，１２方向）がクレーン旋回部３の旋回半径方向と一致するように固定、即ち、一方のＧＰＳアンテナ１１が他方のＧＰＳアンテナ１２と旋回中心Ｃとを通る直線上に位置するように固定する。その際、ジブ４に対するＧＰＳアンテナ１１の取付け角度γ、即ち、ジブ４と両ＧＰＳアンテナ１１，１２間方向とが成す角度を実際に計測し、それを手動で演算手段１５に設定する。

尚、クレーン船１及び吊り位置検出装置１０の構成は、ＧＰＳアンテナ１１，１２の取り付けを除き上述の実施例の構成と同様であるため説明を省略する。

また、取付け角度γ、即ち、旋回中心Ｃを要としてジブ４の長手方向と両ＧＰＳアンテナ１１，１２間方向とが成す角度γを実際に計測し、それを演算手段１５に設定する。

次に、図８（ａ）に示すように、クレーン旋回部３及びジブ４を動作させ、ジブ４を基準域部の幅方向と直交する方向であって、船倉９の幅Ｗを二分する方向に向けた第１の基準状態とする。その際、例えば、グラブバケット６を船倉９の端辺部中央に合わせて移動させることにより、容易に第１の基準状態となるように位置合わせすることができる。

次いで、図８（ｂ）に示すように、第１の状態からクレーン旋回部３を旋回させるとともにジブ４を下向きに回動させ、ジブ先端部４ａが基準域部の側縁上に位置する第２の基準状態とする。その際、例えば、グラブバケット６を船倉９の隅部に合わせて移動させることにより、容易に第２の基準状態となるように位置合わせすることができる。

そして、その状態において、位置方位計測手段１３及びジブ仰角計測手段１４は、ＧＰＳアンテナ１１の位置Ｑ２（ｘ１２，ｙ１２，ｚ１２）及びＧＰＳアンテナ１１を基点とした方位（方位角α２）と、ジブ４の仰角β２とをそれぞれ計測し、演算手段１５に出力し、その計測結果を演算手段１５の記憶部に記憶する。

次いで、図８（ｃ）に示すように、第２の状態からクレーン旋回部３を旋回させるとともにジブ４を起こし、ジブ先端部４ａが基準域部の側縁上であって、第２の基準状態におけるジブ先端部４ａの位置と幅方向と直交する方向で間隔を置いて位置する第３の基準状態とする。その際、グラブバケット６を船倉９の他方の側縁部の任意の位置、例えば、側縁部中央付近に合わせて移動させることにより、容易に第３の基準状態となるように位置合わせすることができる。

そして、その状態において、位置方位計測手段１３及びジブ仰角計測手段１４は、ＧＰＳアンテナ１１の位置Ｑ３（ｘ１３，ｙ１３，ｚ１３）及びＧＰＳアンテナ１１を基点とした方位（方位角α３）と、ジブ４の仰角β３とをそれぞれ計測し、演算手段１５に出力し、その計測結果を演算手段１５の記憶部に記憶する。

そして、このように第１乃至第３の基準状態を経て計測された計測結果に基づいて、ジブ４の長さＬ及びジブ基端の旋回中心Ｃに対する水平方向距離Ａの算出及び設定を上述の実施例と同様に図５、図６及び数式２〜数式４に基づいて行う。

一方、台船２が停船された状態にあり、ＧＰＳアンテナ１１がその向きを旋回半径方向と一致させて固定されているので、各基準状態におけるＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとを結ぶ直線は、それぞれ方位角α１〜α３を用いて以下の式により表される。

そして、旋回中心Ｃは、各直線の交点であるので、固定された旋回中心Ｃの水平方向位置ＰＣ（ａ，ｂ）は、例えば、これらの直線のうち第１の基準状態及び第２の基準状態における二つの直線を用いることで以下の式より算出され、その結果が演算手段１５の記憶部に記憶される。

そして、旋回中心Ｃの位置ＰＣ（ａ，ｂ）が求められれば、第１乃至第３の基準状態におけるＧＰＳアンテナ１１の水平方向位置Ｑ１（ｘ１１，ｙ１１）〜Ｑ３（ｘ１３，ｙ１３）の何れか１（本実施例では、Ｑ１）と固定された旋回中心Ｃの水平方向位置ＰＣ（ａ，ｂ）との関係より、旋回中心位置ＰＣ（ａ，ｂ）と、第１乃至第３の基準状態におけるＧＰＳアンテナ１１の水平方向位置Ｑ１（ｘ１１，ｙ１１）〜Ｑ３（ｘ１３，ｙ１３）の何れか１（本実施例では、Ｑ１）と、その際の方位角α１又は取付け角度γの何れか一方とに基づき、例えば、以下の式によって旋回中心Ｃに対するＧＰＳアンテナ１１の相対位置を示す距離ｄ１、ｄ２が算出され、ｄ１，ｄ２は一定であるので、その算出結果を演算手段１５に自動的に設定する。尚、算出に当たり取付け角度γを用いることにより、旋回中心Ｃに対するＧＰＳアンテナ１１の相対位置を示す距離ｄ１、ｄ２に係る各辺をジブ４の方向に合わせて設定することができる。

以上により、吊り位置検出装置１０を使用するにあたり、必要な諸元情報、即ち、ジブ３の長さＬ、ジブ４基端と旋回中心Ｃとの間の水平距離Ａ、ＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとの相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２が算出され、演算手段１５に自動的に設定される。

尚、ＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとの相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２の算出は、事前に停船した状態で第１乃至第３の基準状態となるようにクレーン旋回部３及びジブ４を動作させるとともに、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す第１の基準状態から第３の基準状態に至るまでのＧＰＳアンテナ１１の位置を随時計測し、その計測された各ＧＰＳアンテナ１１の位置及び方位の内より任意の２点を選択し、その任意の２点におけるにＧＰＳアンテナ１１の位置及び方位基づいてＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとを通る複数の直線を上述の実施例と同様に算出するとともに、算出された複数の直線に基づいてクレーン旋回部３の旋回中心位置を算出するようにしてもよい。

その場合、旋回中心位置と、直線上に位置する選択された任意の計測されたＧＰＳアンテナ１１の位置と、その方位又はＧＰＳアンテナ１１の取付け角度γの何れか一方とに基づいて旋回中心Ｃに対するＧＰＳアンテナ１１の相対位置を算出し、算出結果を前記演算手段１５に自動的に設定する。

尚、上述の各実施例では、捨石マウンド造成時の捨石投入作業等に使用されるガット船を例に説明したが、クレーン船１はガット船に限定されず、グラブ浚渫船等にも適用できる。

更に、上述の実施例では、吊り体としてグラブバケットを挙げたが、吊り体の態様はグラブバケットに限定されず、オレンジピールバケット等の他のバケットでもよく、バケット以外の物であってもよい。

更に、上述の実施例では、基準域部に船倉９を用いた例について説明したが、基準域部の態様はこれに限定されず、一定幅を有する矩形状であればよく、例えば、台船２の甲板部を基準域部に使用してもよい。

更にまた、位置計測に使用する座標系は、上述の実施例に示す直角平面座標系に限定されず、その他の位置計測用に策定された座標系を用いてもよく、独自に設定した座標系を用いてもよい。

また、使用する各計算式は、上述の実施例に示した各計算式に限定されず、他の数学的手法に基づく計算式を適用してもよい。

Ｌジブ長さ
Ａジブ基端と旋回中心との間の水平方向距離
Ｂジブ基端とＧＰＳアンテナとの鉛直方向距離
Ｃ旋回中心
Ｒ２，Ｒ３旋回半径方向距離
α ＧＰＳアンテナの方位角
β ジブの仰角
γ ジブに対するＧＰＳアンテナの取付け角度
１クレーン船
２台船
３クレーン旋回部
４ジブ
５ワイヤー
６グラブバケット
８操作室
９船倉
１０吊り位置検出装置
１１，１２ＧＰＳアンテナ
１３位置方位計測手段
１４ジブ仰角計測手段
１５演算手段
１８ＧＰＳ受信処理機本体
１９傾斜計

Claims

台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブの先端より繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船にあって、
前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定されたＧＰＳアンテナと、該ＧＰＳアンテナの方位を測定するとともに前記ＧＰＳアンテナが受信した電波に基づき該ＧＰＳアンテナの位置を測定する位置方位測定手段と、前記ジブの仰角を測定するジブ仰角測定手段と、前記位置方位測定手段及びジブ仰角計測手段より得られる計測結果に基づいて前記ジブ先端部の位置を算出する演算手段とを備えてなるクレーン船の吊り位置検出装置を使用するにあたり、前記演算手段に演算に必要な情報を自動的に設定する方法であって、
前記台船上に一定幅を有する矩形状の基準域部を設定し、
事前に、前記ジブを前記基準域部の幅方向と直交する方向に向けた第１の基準状態、前記ジブ先端部が基準域部の側縁上に位置する第２の基準状態及び前記ジブ先端部が基準域部の側縁上であって、前記第２の基準状態における前記ジブ先端部の位置と幅方向と直交する方向で間隔を隔てて位置する第３の基準状態にそれぞれなるように前記クレーン旋回部及び前記ジブを動作させるとともに、
前記第１乃至第３の基準状態毎に前記ＧＰＳアンテナの方位と前記ジブの仰角とを計測し、該計測された第１乃至第３の基準状態における前記該ＧＰＳアンテナの方位、前記ジブの仰角及び前記基準域部の幅とに基づいて前記ジブの長さ及びジブ基端と前記旋回中心との間の水平方向距離を算出し、該算出結果を前記演算手段に自動的に設定することを特徴としてなるクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法。
停船した状態で前記第１乃至第３の基準状態となるように前記クレーン旋回部及び前記ジブを動作させるとともに、第１の基準状態から第３の基準状態に至るまでの前記ＧＰＳアンテナの位置及び前記該ＧＰＳアンテナの方位を随時計測し、
該各計測されたＧＰＳアンテナの位置を通る円に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、
該算出された旋回中心位置と、前記計測された何れか一組のＧＰＳアンテナの位置及び前記該ＧＰＳアンテナの方位とに基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出し、該算出結果を前記演算手段に自動的に設定する請求項１に記載のクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法。
前記第１乃至第３の基準状態における前記ＧＰＳアンテナの位置を通る円に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、
該算出された旋回中心位置と、前記第１乃至第３の基準状態において計測された何れか一組のＧＰＳアンテナの位置及び方位とに基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出する請求項２に記載のクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法。
前記算出された旋回中心位置と、前記計測された何れか一組のＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ジブに対する前記ＧＰＳアンテナの取付け角度とに基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出する請求項２又は３に記載のクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法。
前記ＧＰＳアンテナをその方位が前記クレーン旋回部の旋回半径方向と一致するように固定し、
事前に停船した状態で前記第１乃至第３の基準状態となるように前記クレーン旋回部及び前記ジブを動作させるとともに、第１の基準状態から第３の基準状態に至るまでの前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位を随時計測し、
前記計測されたＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づいて該ＧＰＳアンテナと旋回中心とを通る複数の直線を算出するとともに、該算出された複数の直線に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、
該算出された旋回中心位置と、
何れか１の前記直線上に位置する前記計測されたＧＰＳアンテナの位置と、
前記該ＧＰＳアンテナの方位又は前記ジブに対する前記ＧＰＳアンテナの取付け角度と、
に基づいて前記旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出し、該算出結果を前記演算手段に自動的に設定する請求項１に記載のクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法。
前記第１乃至第３の各基準状態における前記計測されたＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づき、前記ＧＰＳアンテナと旋回中心とを通る直線を算出し、該算出された複数の直線に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、
該算出された旋回中心位置と、
前記第１乃至第３の基準状態の何れか１の状態における前記ＧＰＳアンテナの位置と、
前記該ＧＰＳアンテナの方位又は前記ジブに対する前記ＧＰＳアンテナの取付け角度と、
に基づいて前記クレーン旋回部の旋回中心に対する前記ＧＰＳアンテナの相対位置を算出する請求項５に記載のクレーン船用吊り位置検出装置の自動設定方法。