JP6744000B1 - クレーン装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ブーム及び前記ブームに吊り下げられたフックを含む搬送要素を動作させて荷物を搬送先に搬送するクレーン装置であって、
前記フックに設けられているカメラと、
前記搬送要素を動作させるための制御情報に基づいて前記カメラによる撮影動作を制御するカメラ制御部と、
前記カメラによって撮影された撮影画像を処理する画像処理部と、を備え、
前記カメラは、前記荷物の搬送先を撮影し、
前記画像処理部は、前記カメラによって撮影された撮影画像における任意の領域を基準領域として、当該基準領域に平行で、かつ、前記荷物を視点とする任意の方向に対して垂直な平面に、前記撮影画像を投影した補正画像を生成し、前記補正画像における前記荷物の現在位置を算出し、視認可能な態様で表示する。
ここで、制御信号は、クレーン装置6の搬送要素を動作させるための信号であり、操作信号、目標速度信号Vd、目標軌道信号Pd及び作動信号Md等のうち少なくとも一つを含む。操作信号は、操縦者の入力操作に伴い操作具から出力される信号である。目標速度信号Vdは、操作信号に基づいて生成される信号であり、荷物Wの移動方向及び移動速度に関する情報を含む。目標軌道信号Pdは、目標速度信号Vdに基づいて生成される信号であり、荷物Wを現在位置から目標位置に移動させる際の荷物Wの軌道(位置情報)を示す。作動信号Mdは、操縦者の入力操作に伴い制御装置35で生成され、クレーン装置6のアクチュエータに対して出力される信号である。目標速度信号Vd、目標軌道信号Pd及び作動信号Mdの生成工程については後述する。
図3に示すように、制御装置35は、荷物Wの目標軌道信号Pdを算出する目標軌道算出部35a、ブーム9の先端の目標位置座標q(n+1)を算出するブーム位置算出部35b、及び作動信号Mdを生成する作動信号生成部35cとして機能する。
さらに、ブーム位置算出部35bは、荷物Wの現在位置座標p(n)と単位時間t経過後の荷物Wの目標位置である荷物Wの目標位置座標p(n+1)とから荷物Wが吊り下げられているワイヤロープの方向ベクトルe(n+1)を算出する。
ブーム位置算出部35bは、逆動力学を用いて荷物Wの目標位置座標p(n+1)と、ワイヤロープの方向ベクトルe(n+1)とから単位時間t経過後のブーム9の目標位置座標q(n+1)を算出する。
f:ワイヤロープの張力
kf:ばね定数
m:荷物Wの質量
q:ブーム9の先端の現在位置又は目標位置
p:荷物Wの現在位置又は目標位置
Lr:ワイヤロープの繰り出し量
e:方向ベクトル
g:重力加速度
つまり、制御装置35は、逆動力学を用いて、荷物Wの現在位置座標p(n)と荷物Wの目標位置座標p(n+1)とワイヤロープの方向ベクトルe(n+1)とから単位時間t後のブーム9の目標位置座標q(n+1)を順次算出する。制御装置35は、ブーム9の目標位置座標q(n+1)に基づいて作動信号Mdを生成するフィードフォワード制御によって各アクチュエータを制御する。
カメラ制御部35dは、各種操作具からの操作信号に基づいて算出される荷物Wの目標速度信号Vdや目標軌道信号Pd等に基づく制御信号を移動方向用フックカメラ31に送信する。移動方向用フックカメラ31は、制御信号にしたがって、メインフックブロック10から荷物Wの搬送先、すなわち荷物Wの移動方向に存在する被写体(例えば、地物、地表面及び構造物等)を撮影する。同時に、回転補正用フックカメラ32は、鉛直下方(メインフックブロック10側)からブーム9を撮影する。カメラ制御部35dは、移動方向用フックカメラ31が撮影した撮影画像i2及び回転補正用フックカメラ32が撮影した撮影画像i3を取得する。
このように、画像変換部35eは、補正画像iaとともに、荷物Wの外形図又は画像を表示したり、荷物Wから地表面等までの距離を表示する。すなわち、画像変換部35eは、補正画像iaにおける荷物Wの現在位置を、視認可能な態様で表示する。これにより、操縦者は、荷物Wと、その周辺の地表面、地物又は構造物等との位置関係を画像や数値によって視認することができる。
クレーン装置6は、荷物Wをメインフック10aに吊り下げた状態で構造物Sの内部フロアFに搬入し、所定箇所に配置する位置決め制御を実施する。クレーン装置6は荷物Wのグローバル座標である荷物Wの現在位置座標p(n)を算出しているものとする。また、クレーン装置6は、外部のサーバー等で運用されているBIMから荷物W及び構造物Sの情報を取得しているものとする。
また、図8Bに示すように、クレーン装置6は、回転補正用フックカメラ32でブーム9を撮影画像i3として撮影する。クレーン装置6の制御装置35は、取得した撮影画像i2、i3に基づいて、メインフック10aに吊り上げられた荷物Wのブーム9に対する吊り下げ姿勢を算出する。制御装置35は、ブーム9に対する荷物Wの吊り下げ姿勢から移動方向用フックカメラ31の撮影方向を制御する。さらに、制御装置35は、ブーム9に対する荷物Wの吊り下げ姿勢からブーム9に対する荷物Wの回転角度θを算出し、フロアFの補正画像iaを荷物Wの回転方向に対して逆方向に回転角度θだけ回転させて表示する。
クレーン装置6においては、荷物Wにカメラを設けることなく、撮影画像i2の変換により生成された荷物Wの位置を視点とする補正画像iaに基づいて地物や障害物に対する荷物Wの位置が算出され、視認可能な態様で表示される。これにより、荷物Wの形状や荷物Wの設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができる。
画像変換により生成された平面画像(補正画像ia)に荷物Wの外形状が重畳して表示されるので、荷物W自体が撮影されていなくても平面画像における荷物Wの現在位置を把握することができる。これにより、荷物Wの形状や荷物の設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができる。
荷物Wによって荷物下方の地表面が隠れていても、事前に取得された撮影画像から荷物下方の地表面を鉛直上方から見た画像が生成され、地物等に対する荷物Wの位置が算出され、視認可能な態様で表示される。これにより、荷物Wの形状や荷物の設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができる。
荷物Wの回転に応じて、表示画面上で地表面に対して荷物Wが回転しているように表示されるので荷物の状態が把握し易い。これにより、荷物Wの形状や荷物の設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができる。
6 クレーン装置
7 旋回台
9 ブーム
10a メインフック
31 移動方向用フックカメラ
32 回転補正用フックカメラ
35 制御装置
35d カメラ制御部
35e 画像変換部(画像処理部)
C フックカメラ
i2 撮影画像
is 選択画像
ia 補正画像
W 荷物
Claims (4)
- ブーム及び前記ブームに吊り下げられたフックを含む搬送要素を動作させて荷物を搬送先に搬送するクレーン装置であって、
前記フックに設けられているカメラと、
前記搬送要素を動作させるための制御情報に基づいて前記カメラによる撮影動作を制御するカメラ制御部と、
前記カメラによって撮影された撮影画像を処理する画像処理部と、を備え、
前記カメラは、前記荷物の搬送先を撮影し、
前記画像処理部は、前記カメラによって撮影された撮影画像における任意の領域を基準領域として、当該基準領域に平行で、かつ、前記荷物を視点とする任意の方向に対して垂直な平面に、前記撮影画像を投影した補正画像を生成し、前記補正画像における前記荷物の現在位置を算出し、視認可能な態様で表示する、クレーン装置。 - 前記画像処理部は、前記補正画像に前記荷物の投影図を重畳して表示させる、請求項1に記載のクレーン装置。
- 前記カメラは、鉛直下方に前記荷物を撮影し、
前記画像処理部は、前記搬送先の前記撮影画像における地表面を前記基準領域として、前記撮影画像を前記荷物の鉛直下方の正面に投影した補正画像を生成し、
前記荷物の撮影画像に前記補正画像を合成して、前記地表面に対する前記荷物の現在位置を算出する、請求項1又は請求項2に記載のクレーン装置。 - 前記カメラは、前記ブームを撮影し、
前記画像処理部は、前記ブームの撮影画像に基づいて前記荷物の回転角度を算出し、前記地表面の補正画像を前記荷物の回転方向に対して逆方向に前記回転角度だけ回転させて表示する、請求項3に記載の移動式クレーン。
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