JP6879578B2 - コンテナクレーンの遠隔操作システムおよび遠隔操作方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンテナクレーンの遠隔操作システムおよび遠隔操作方法に関し、より詳細には、吊体とその下方に位置する荷役対象面との相対的な位置関係をより把握しやすくするコンテナクレーンの遠隔操作システムおよび遠隔操作方法に関する。

コンテナクレーンの吊具を荷役対象面（置荷）に着床させる操作を支援する方法として、トロリに設置した撮影装置（カメラ）で、吊具とその下方の荷役対象面を撮影し、その撮影した画像を表示装置（ディスプレイ装置）に表示するクレーンの運転方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、コンテナクレーンの吊具に設置した撮影装置で、着床操作の位置合わせに必要な、吊体のコーナー部と、その吊体を着床させる荷役対象面の隅部（着地目標位置）とを撮影し、その撮像した画像を表示装置（テレビモニター画面）に表示するシステムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−２４６６８３号公報 特開２００３−０５４８７１号公報

ところで、コンテナクレーンでは、吊具によってコンテナを掴むために、吊具の四隅に設けられているツイストロックピンを、コンテナの上部の四隅に設けられた隅金具の係合孔に挿入する必要がある。それ故、オペレータが吊具を荷役対象面（コンテナの上面）に着床させる操作を行う際には、吊具の四方に位置するコーナー部と、その下方にある荷役対象面の四方に位置する隅部との位置を正確に合わせる必要がある。吊具が掴んでいるコンテナを荷役対象面（例えば、船舶に積載されているコンテナの上面やトラック等の運搬機の荷台上面等）に着床させる操作を行う際にも同様に、吊具が掴んでいるコンテナのコーナー部と、荷役対象面の隅部との位置を正確に合わせる必要がある。

特許文献１に記載の運転方法では、トロリに設置されたズーム倍率が一定の撮影装置によって吊具を撮影し、その撮影した画像をそのまま表示装置に表示させている。この運転方法では、着床操作時にトロリに対して吊具を昇降させると、表示装置に写る吊具の表示サイズが変化する。そのため、吊具と荷役対象面との相対的な位置関係を把握することが難しい。

また、吊具の表示サイズが変化する場合にも、荷役対象面の表示サイズが一定に決まっていれば吊具と荷役対象面との相対的な位置関係を把握しやすくなるが、特許文献１に記載の運転方法では、トロリと荷役対象面との上下方向の相対距離が異なる条件では、表示装置に表示される荷役対象面の表示サイズもその都度異なってしまう。即ち、例えば、荷役対象面が１段目のコンテナの上面である場合と４段目のコンテナの上面である場合とで、表示装置に写る荷役対象面の表示サイズが異なってしまう。このように、特許文献１に記載の運転方法では、吊具と荷役対象面のいずれの表示サイズも一定にできないので、未熟なオペレータにとっては吊具と荷役対象面との相対的な位置関係を把握することが難しかった。

特許文献２に記載のシステムでは、吊具に設置した撮影装置で撮像した画像が表示装置に表示されるので、トロリに対して吊具を昇降させているときにも、吊体の高さ位置を基準にした画像が表示される。そのため、吊体と荷役対象面との相対的な位置関係が把握しやすい。しかしながら、吊体を移動させる際や吊体を荷役対象面に着床させる際には、吊具に大きな衝撃（数十Ｇの加速度、まれに１００Ｇを超える）がかかることや、吊具が激しく振動することがあるため、撮影装置として採用できる機材は激しい環境で使用できる特殊な機材に限られる。また、振動や衝撃によって撮影装置が故障する可能性があるため、吊具に撮影装置を設置する方法は実用的ではない。

本発明の目的は、吊体とその下方に位置する荷役対象面との相対的な位置関係をより把握しやすくするコンテナクレーンの遠隔操作システムおよび遠隔操作方法を提供することにある。

上記のような目的を達成するための本発明のコンテナクレーンの遠隔操作システムは、コンテナクレーンのトロリに設置されて前記トロリからワイヤにより吊り下げられた吊体およびその吊体の下方に位置する荷役対象面を撮影する撮影装置と、前記撮影装置によって撮像された画像が表示される表示装置とを備えたコンテナクレーンの遠隔操作システムにおいて、前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対距離を検出する上下距離検出装置と、前記上下距離検出装置から入力される前記上下方向の相対距離に基づいて前記撮影装置から入力される画像に対して画像処理を施して、前記トロリに対して前記吊体を上下方向に昇降させている場合に、前記吊体の表示サイズを一定の表示サイズに維持し、前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対変位に応じて前記荷役対象面の表示サイズが変化する、前記吊体の高さ位置を基準にした連続した画像を前記表示装置に表示させる制御装置とを備えたことを特徴とする。
本発明の別のコンテナクレーンの遠隔操作システムは、コンテナクレーンのトロリに設置されて前記トロリからワイヤにより吊り下げられた吊体およびその吊体の下方に位置する荷役対象面を撮影する撮影装置と、前記撮影装置によって撮像された画像が表示される表示装置とを備えたコンテナクレーンの遠隔操作システムにおいて、前記トロリに対する前記荷役対象面の上下方向の相対距離を検出する上下距離検出装置と、前記上下距離検出装置から入力される前記上下方向の相対距離に基づいて前記撮影装置から入力される画像に対して画像処理を施して、着床操作の対象となる前記荷役対象面の絶対的な高さが異なる場合にも、前記荷役対象面の表示サイズを予め設定された一定の表示サイズに維持し、前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対変位に応じて前記吊体の表示サイズが変化する、前記荷役対象面の高さ位置を基準にした連続した画像を前記表示装置に表示させる制御装置とを備えたことを特徴とする。

上記のような目的を達成するための本発明のコンテナクレーンの遠隔操作システムは、コンテナクレーンのトロリに設置された撮影装置により、前記トロリからワイヤにより吊り下げられた吊体およびその吊体の下方に位置する荷役対象面を撮影し、その前記撮影装置によって撮像された画像を表示装置に表示させるコンテナクレーンの遠隔操作方法において、上下距離検出装置により前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対距離を検出するステップと、前記撮影装置により前記吊体および前記荷役対象面を撮影するステップと、制御装置により前記上下距離検出装置から入力された前記上下方向の相対距離に基づいて前記撮影装置によって撮像された画像に対して画像処理を施して作成した、前記吊体の表示サイズを一定の表示サイズに維持した画像を前記表示装置に表示させるステップとを含み、前記トロリに対して前記吊体を上下方向に昇降させている場合に、前記吊体の表示サイズが予め設定された一定の表示サイズに維持され、前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対変位に応じて前記荷役対象面の表示サイズが変化する、前記吊体の高さ位置を基準にした連続した画像を前記表示装置に表示させることを特徴とする。

上記のような目的を達成するための本発明の別のコンテナクレーンの遠隔操作システムは、コンテナクレーンのトロリに設置された撮影装置により、前記トロリからワイヤにより吊り下げられた吊体およびその吊体の下方に位置する荷役対象面を撮影し、その前記撮影装置によって撮像された画像を表示装置に表示させるコンテナクレーンの遠隔操作方法において、上下距離検出装置により前記トロリに対する前記荷役対象面の上下方向の相対距離を検出するステップと、前記撮影装置により前記吊体および前記荷役対象面を撮影するステップと、制御装置により前記上下距離検出装置から入力された前記上下方向の相対距離に基づいて前記撮影装置によって撮像された画像に対して画像処理を施して作成した、前記荷役対象面の表示サイズを予め設定された一定の表示サイズに維持した画像を前記表示装置に表示させるステップとを含み、着床操作の対象となる前記荷役対象面の絶対的な高さが異なる場合にも、前記荷役対象面の表示サイズが予め設定された一定の表示サイズに維持され、前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対変位に応じて前記吊体の表示サイズが変化する、前記荷役対象面の高さ位置を基準にした連続した画像を前記表示装置に表示させることを特徴とする。

本発明によれば、トロリに設置された撮影装置、上下距離検出装置、および制御装置により、表示装置に吊体または荷役対象面のいずれかの表示サイズを一定に維持した画像を表示させる。これにより、表示装置に吊体または荷役対象面のいずれかの高さ位置を基準にした画像が表示されるので、未熟なオペレータであっても、吊体と荷役対象面との相対的な位置関係を把握しやすくなる。

本発明のコンテナクレーンの遠隔操作システムの実施形態を例示する構成図である。 図１の遠隔操作システムを例示するブロック図である。 図１の遠隔操作システムを利用したコンテナクレーンの遠隔操作方法を例示するフロー図である。 図１の表示装置に表示される吊体の表示サイズを一定に維持した画像を例示する説明図であり、図４（ａ）は吊具を降下させる前の状態を例示し、図４（ｂ）は荷役対象面に向かって吊具を降下させている中途の状態を例示し、図４（ｃ）は吊具を荷役対象面に着床し終えた状態を例示している。 図１の表示装置に表示される荷役対象面の表示サイズを一定に維持した画像を例示する説明図であり、図５（ａ）は吊具を降下させる前の状態を例示し、図５（ｂ）は荷役対象面に向かって吊具を降下させている中途の状態を例示し、図５（ｃ）は吊具を荷役対象面に着床し終えた状態を例示している。 本発明のコンテナクレーンの遠隔操作システムの別の実施形態を例示する構成図である。 図６のＡ矢視図である。 図６の遠隔操作システムを例示するブロック図である。 撮影装置で撮像した撮影画像と切り取り領域を例示する説明図である。 図６の遠隔操作システムを利用したコンテナクレーンの遠隔操作方法を例示するフロー図である。 図６の表示装置に表示される吊体の表示サイズを一定に維持した画像を例示する説明図であり、図１１（ａ）は吊具を降下させる前の状態を例示し、図１１（ｂ）は荷役対象面に向かって吊具を降下させている中途の状態を例示し、図１１（ｃ）は吊具を荷役対象面に着床し終えた状態を例示している。 図６の表示装置に表示される吊体の表示サイズを一定に維持した画像を例示する説明図であり、図１２（ａ）は吊具およびコンテナを降下させる前の状態を例示し、図１２（ｂ）は荷役対象面に向かって吊具およびコンテナを降下させている中途の状態を例示し、図１２（ｃ）は吊具およびコンテナを荷役対象面に着床し終えた状態を例示している。 図６の表示装置に表示される荷役対象面の表示サイズを一定に維持した画像を例示する説明図であり、図１３（ａ）は吊具を降下させる前の状態を例示し、図１３（ｂ）は荷役対象面に向かって吊具を降下させている中途の状態を例示し、図１３（ｃ）は吊具を荷役対象面に着床し終えた状態を例示している。 図６の表示装置に表示される荷役対象面の表示サイズを一定に維持した画像を例示する説明図であり、図１４（ａ）は吊具およびコンテナを降下させる前の状態を例示し、図１４（ｂ）は荷役対象面に向かって吊具およびコンテナを降下させている中途の状態を例示し、図１４（ｃ）は吊具およびコンテナを荷役対象面に着床し終えた状態を例示している。

以下、本発明のコンテナクレーンの遠隔操作システムおよび遠隔操作方法の実施形態について説明する。図中では、コンテナクレーン１０（以下、クレーン１０という）の桁部１１の延在する方向をＸ方向、Ｘ方向に直交して走行装置１２ａによりクレーン１０が移動する方向をＹ方向、上下方向（鉛直方向）をＺ方向で示している。

図１に例示する遠隔操作システム２０は、クレーン１０の遠隔操作の作業性を向上させるシステムであり、主に、クレーン１０のトロリ１３からワイヤにより吊り下げられた吊体４０を、吊体４０の下方に位置する荷役対象面５０に着床させる着床操作（以下、着床操作という）の作業性を向上させる。

前述した吊体４０は、クレーン１０の吊具１４によってコンテナ６０を掴みに行く場合には吊具１４単体であり、荷役対象面５０は、コンテナ６０の上面である。吊具１４が掴んでいるコンテナ６０を置きに行く場合の吊体４０は、吊具１４および吊具１４が掴んでいるコンテナ６０であり、荷役対象面５０は、船舶に積載されているコンテナ６０の上面や、船舶の床面、運搬機の荷台上面、地面、地面に積載されているコンテナ６０の上面等である。

図１に例示するように、クレーン１０は、Ｘ方向に延在する桁部１１と、桁部１１に支持されてＸ方向に移動するトロリ１３と、トロリ１３からワイヤにより吊り下げられたコンテナ用の吊具１４（スプレッダ）とを備えている。

桁部１１は、複数の脚体と水平梁を有して構成された脚構造体１２の上部に支持されている。桁部１１は、脚構造体１２から海側に張り出したブームと、脚構造体１２から陸側に張り出したガーダとで構成されている。脚構造体１２の下端には、岸壁に敷設されたＹ方向に延在するレールに沿って走行可能な走行装置１２ａが設置されている。

脚構造体１２の上部には機械室１７が設けられていて、その機械室１７にトロリ１３をＸ方向に移動させる図示しない移動装置と、ワイヤを巻き取るあるいは繰り出すことで吊具１４をＺ方向に昇降させる図示しない昇降装置が設置されている。クレーン１０としては、移動装置がトロリ１３に設置されるクレーンや、昇降装置がトロリ１３に設置されるクレーンとしてもよい。

クレーン１０（移動装置や昇降装置など）の操作を行う操作装置１５が設置された操作室（運転室）１６は、クレーン１０と離間した位置に配置されている。このクレーン１０では、操作室１６において、オペレータが操作装置１５によりクレーン１０を遠隔操作することで吊体４０の着床操作を行う。

吊具１４は、四隅にそれぞれコーナーブロック１４ａを有しており、それぞれのコーナーブロック１４ａに、コンテナ６０の上部の四隅に設けられた隅金具に係合させるツイストロックピンが挿設されている。

本明細書では、吊具１４を荷役対象面５０に着床させる着床操作を行う場合には、吊具１４の四隅に位置するコーナーブロック１４ａの外周角を含むコーナー部分をそれぞれ吊体４０のコーナー部４１とする。そして、そのコーナーブロック１４ａのコーナー部４１の側面を含む下側部分を吊体４０のコーナー部４１の下部４１ａとする。

吊具１４が掴んでいるコンテナ６０を荷役対象面５０に着床させる着床操作を行う場合には、吊具１４および吊具１４が掴んでいるコンテナ６０の四隅に位置する外周角を含むコーナー部分をそれぞれ吊体４０のコーナー部４１とする。そして、その吊具１４が掴んでいるコンテナ６０のコーナー部４１の側面を含む下側部分を吊体４０のコーナー部４１の下部４１ａとする。

また、荷役対象面５０が、コンテナ６０の上面である場合には、隅金具が配置されているコンテナ６０の四隅をそれぞれ荷役対象面５０の隅部５０ａとする。荷役対象面５０が、運搬機の荷台上面や、船舶の床面、地面などである場合には、吊具１４が掴んでいるコンテナ６０のコーナー部４１の下部４１ａを合わせる目標位置に設けられている金具や標示（例えば、コンテナ６０のコーナー部を合わせる位置を示すＬ字状の印等）をそれぞれ荷役対象面５０の隅部５０ａとする。

図１および図２に例示するように、遠隔操作システム２０は、撮影装置２１、上下距離検出装置２２ａ、制御装置２３、および表示装置２４を有して構成されている。撮影装置２１と上下距離検出装置２２ａはそれぞれ、制御装置２３に通信可能に接続されている。制御装置２３は表示装置２４に通信可能に接続されている。

図１に例示するように、撮影装置２１はトロリ１３に撮影方向を下向きで設置されていて、吊体４０と、吊体４０の下方に位置する荷役対象面５０とを逐次撮影し、所定の周期毎に撮影画像３０を撮像する。撮影装置２１としては、デジタルビデオカメラなどが例示できる。

この実施形態では、トロリ１３の真下に吊具１４が位置している状態で、Ｘ方向に関して、トロリ１３における吊具１４のＸ方向の端部よりも外側の位置に撮影装置２１を配置している。撮影装置２１の撮影方向を、吊体４０に向けて斜め下向きに設定し、撮影装置２１により吊体４０のコーナー部４１の下部４１ａが写る撮影画像３０を撮像する構成にしている。撮影装置２１の撮影範囲は、吊体４０が移動し得る全範囲を網羅する範囲に設定することが望ましい。

上下距離検出装置２２ａは、トロリ１３に対する吊体４０または荷役対象面５０のいずれかのＺ方向の相対距離を検出する装置である。トロリ１３に対する吊体４０のＺ方向の相対距離を検出する上下距離検出装置２２ａは、例えば、トロリ１３に設置され、トロリ１３と吊具１４とのＺ方向の離間距離を検出するレーザ距離計で構成できる。前述した上下距離検出装置２２ａは、例えば、吊具１４を懸吊するワイヤの繰り出し量を検出するセンサで構成することもできるし、トロリ１３と吊具１４にそれぞれ設置したＧＰＳ受信器で構成することもできる。

トロリ１３に対する荷役対象面５０のＺ方向の相対距離を検出する上下距離検出装置２２ａは、例えば、トロリ１３に設置されたレーザ距離計などで構成できる。上下距離検出装置２２ａは、トロリ１３に対する吊体４０または荷役対象面５０の少なくともいずれかのＺ方向の相対距離を検出できる構成であれば上記で例示した構成に限定されない。上下距離検出装置２２ａによって検出されたトロリ１３に対する吊体４０または荷役対象面５０のいずれかのＺ方向の相対距離のデータ（以下、上下距離データという）は、制御装置２３（この実施形態では後述するズーム制御部２３ａ）に逐次入力される構成になっている。

制御装置２３は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、および各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。この実施形態では、制御装置２３を操作室１６に配置しているが、制御装置２３は機械室１７などの他の場所に配置することもできる。

制御装置２３は、上下距離検出装置２２ａから入力される上下距離データに基づいて、表示装置２４に吊体４０または荷役対象面５０のいずれかの表示サイズが一定に維持された画像を表示させる。この実施形態の制御装置２３は、上下距離データに基づいて撮影装置２１のズーム制御を行なうことで、表示装置２４に吊体４０または荷役対象面５０のいずれかの表示サイズが一定に維持された画像を表示させる構成になっている。

この実施形態の制御装置２３は、各機能要素としてズーム制御部２３ａおよび表示制御部２３ｂを有している。各機能要素は、プログラムとして内部記憶装置に記憶されていて、適時、ＣＰＵにより実行される。なお、各機能要素としては、プログラムの他にそれぞれが独立して機能する電気回路も例示される。また、各機能要素をＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）で構成し、制御装置２３を複数のＰＬＣの集合体としてもよい。

ズーム制御部２３ａは、上下距離検出装置２２ａから入力される上下距離データに基づいて、撮影装置２１によって撮像される撮影画像３０に写る吊体４０または荷役対象面５０のいずれかの表示サイズを一定に維持する撮影装置２１のズーム制御（焦点距離の調節する光学ズームやデジタルズームの制御）を行う機能要素である。

上下距離検出装置２２ａが、トロリ１３に対する吊体４０のＺ方向の相対距離を検出する場合には、ズーム制御部２３ａは、撮影画像３０に写る吊体４０の表示サイズを一定に維持する撮影装置２１のズーム制御を行う。上下距離検出装置２２ａが、トロリ１３に対する荷役対象面５０のＺ方向の相対距離を検出する場合には、ズーム制御部２３ａは、撮影画像３０に写る荷役対象面５０の表示サイズを一定に維持する撮影装置２１のズーム制御を行う。

表示制御部２３ｂは、撮影装置２１から入力された撮影画像３０を表示装置２４に出力して表示させる機能要素である。表示装置２４は、制御装置２３（表示制御部２３ｂ）から出力された画像（撮影画像３０）を表示させる画面を有するディスプレイ（モニタ）である。表示装置２４は、オペレータがクレーン１０の操作中に見ることができる操作室１６の所定位置に設置される。

次に、この遠隔操作システム２０を利用したクレーン１０の遠隔操作方法を説明する。

図３に例示するように、この遠隔操作方法は、オペレータが操作装置１５によりクレーン１０の操作を開始するとスタートし、オペレータが操作装置１５によるクレーン１０の操作を終了するまで周期的に繰り返し行われる。オペレータが操作装置１５によりクレーン１０の操作を開始すると、上下距離検出装置２２ａにより、トロリ１３に対する吊体４０または荷役対象面５０のいずれかのＺ方向の相対変位を検出し、その検出した上下距離データを制御装置２３（ズーム制御部２３ａ）に入力する（Ｓ１０）。

次いで、ズーム制御部２３ａにより、上下距離検出装置２２ａから入力された上下距離データに基づいて、撮影画像３０に写る吊体４０または荷役対象面５０のいずれかの表示サイズを一定に維持する撮影装置２１のズーム制御を行う（Ｓ２０）。次いで、撮影装置２１により、吊体４０とその下方に位置する荷役対象面５０とを撮影する（Ｓ３０）。次いで、撮影装置２が撮像した撮影画像３０を表示制御部２３ｂに入力し、表示制御部２３ｂにより表示装置２４に撮影画像３０を出力して表示する（Ｓ４０）。

ステップＳ４０が完了するとスタートへ戻る。上述したステップＳ１０からステップＳ４０が所定の周期で繰り返し連続して実行されることで、図４や図５に例示するように、表示装置２４に、吊体４０と荷役対象面５０との相対的な位置関係が写る連続した画像（映像）がリアルタイムに近い状態で表示される。

図４および図５では、吊体４０がコンテナ６０を掴んでいない状態の吊具１４であり、荷役対象面５０がコンテナ６０の上面である場合を例示している。図４の（ａ）および図５の（ａ）は、吊体４０を降下させる前の状態を例示している。図４（ｂ）および図５の（ｂ）は、吊体４０を降下させている中途の状態を例示している。図４（ｃ）および図５の（ｃ）は、吊体４０を荷役対象面５０に着床し終えた状態を例示している。

図４は、上下距離検出装置２２ａがトロリ１３に対する吊体４０のＺ方向の相対距離を検出する場合を例示している。この場合には、トロリ１３に対して吊体４０をＺ方向に昇降させている場合にも、表示装置２４に吊体４０が予め設定された一定の表示サイズで写る撮影画像３０が表示される。即ち、表示装置２４には、トロリ１３に対する吊体４０のＺ方向の相対変位に応じて荷役対象面５０の表示サイズが変化する、吊体４０の高さ位置を基準にした連続した画像が表示される。

図５は、上下距離検出装置２２ａがトロリ１３に対する荷役対象面５０のＺ方向の相対距離を検出する場合を例示している。この場合には、着床操作の対象となる荷役対象面５０の絶対的な高さが異なる場合にも、表示装置２４に、荷役対象面５０が予め設定された一定の表示サイズで写る撮影画像３０が表示される。即ち、表示装置２４に、荷役対象面５０の高さ位置を基準にした連続した画像が表示される。

このように、本発明によれば、トロリ１３に設置された撮影装置２１、上下距離検出装置２２ａ、および制御装置２３により、表示装置２４に吊体４０または荷役対象面５０のいずれかの表示サイズを一定に維持した画像を表示させる。これにより、表示装置２４に吊体４０または荷役対象面５０のいずれかの高さ位置を基準にした画像が表示されるので、未熟なオペレータであっても、吊体４０と荷役対象面５０との相対的な位置関係を把握しやすくなる。

さらに、吊具１４に比してトロリ１３にかかる衝撃や振動は小さいので、トロリ１３に撮影装置２１を設置することで、撮影装置２１として様々な機材を採用することが可能となり、撮影装置２１が故障する可能性も非常に低くなる。

本発明は、着床操作の作業性を向上するのに特に有益であるが、着床操作に限らず例えば、吊体４０を上昇させる操作やトロリ１３をＸ方向に移動させる操作を行うときなどにも、吊体４０と荷役対象面５０との相対的な位置関係を把握する手段として活用することができる。

この実施形態では、撮影装置２１が吊体４０のコーナー部４１の下部４１ａを含む範囲を撮影し、表示装置２４に吊体４０のコーナー部４１の下部４１ａが写る画像を表示する構成にしている。この構成にすると、吊体４０のコーナー部４１の下部４１ａと荷役対象面５０の隅部５０ａとの相対的な位置関係をより把握しやすくなるので、吊体４０と荷役対象面５０との位置合わせをより行いやすくなり、着床操作の作業性をより向上できる。なお、本発明では、撮影装置２１によって少なくとも吊体４０の上部が撮影できればよく、表示装置２４に吊体４０のコーナー部４１の下部４１ａが写らない構成であってもよい。

図６〜図１４に、本発明の遠隔操作システム２０の別の実施形態を例示する。図６〜図８に例示するように、この実施形態の遠隔操作システム２０は、トロリ１３に複数の撮影装置２１を設置している。さらに、この遠隔操作システム２０は、図１〜図５で例示した実施形態の遠隔操作システム２０に加えて、水平変位検出装置２２ｂを有している。水平変位検出装置２２ｂは制御装置２３に通信可能に接続されている。また、この実施形態の制御装置２３は、各機能要素として、ズーム制御部２３ａおよび表示制御部２３ｂに加えて、切り取り領域決定部２３ｃと切り取り部２３ｄを有している。その他の構成は、図１〜図５で例示した実施形態と同じである。

図７に例示するように、この実施形態では、トロリ１３に吊体４０のそれぞれのコーナー部４１の下部４１ａと荷役対象面５０の隅部５０ａを撮影可能な撮影装置２１を計４台設置している。それぞれの撮影装置２１の撮影方向は真下に設定している。それぞれの撮影装置２１は、トロリ１３の真下に吊具１４が位置している状態で、Ｘ方向に関して、トロリ１３における吊具１４のＸ方向の端部よりも外側の位置に配置している。この実施形態では、Ｙ方向に関して、トロリ１３における吊具１４のＹ方向の端部よりも内側の位置に撮影装置２１を設置しているが、吊具１４のＹ方向の端部よりも外側の位置に撮影装置２１を設置することもできる。

図９は、この実施形態の撮影装置２１で撮像される撮影画像３０を例示している。図９の一点鎖線の四角枠で囲われた部分が、１台の撮影装置２１によって撮像された撮影画像３０、即ち、１台の撮影装置２１の撮影範囲を例示している。この実施形態では、４台の撮影装置２１によって同じ周期でそれぞれ吊体４０の異なるコーナー部４１の下部４１ａが写った４つの撮影画像３０が撮像される。

それぞれの撮影装置２１の撮影範囲は、撮影対象となる吊体４０のコーナー部４１が移動し得る全範囲を網羅する範囲に設定することが望ましい。それぞれの撮影装置２１によって撮像された撮影画像３０のデータはそれぞれ、切り取り領域決定部２３ｃに逐次入力される構成になっている。

水平変位検出装置２２ｂは、トロリ１３に対する吊体４０の水平方向の相対変位を逐次検出する装置である。水平変位検出装置２２ｂは、例えば、吊体４０の振れ止めを行うために使用されるトロリ１３と吊体４０の水平方向の移動情報（振れ量）を検出するセンサ（所謂、振れ止めセンサ）で構成される。水平変位検出装置２２ｂによって検出されたトロリ１３に対する吊体４０の水平方向の相対変位のデータ（以下、水平変位データという）は、切り取り領域決定部２３ｃに逐次入力される構成になっている。

水平変位検出装置２２ｂは、トロリ１３に対する吊体４０の水平方向の相対変位を検出できる構成であれば上記の構成に限定されない。例えば、水平変位検出装置２２ｂは、トロリ１３に設置されたレーザ距離計と、吊具１４の上部に設置された２つのターゲットとで構成することもできる。また、水平変位検出装置２２ｂは、例えば、トロリ１３と吊具１４にそれぞれ設置したＧＰＳ受信器で構成することもできる。

この実施形態の制御装置２３は、水平変位検出装置２２ｂから入力される水平変位データに基づいて、撮影画像３０の一部の領域を切り取る画像処理（トリミング処理）を施して、吊体４０のコーナー部４１の下部４１ａが写る切り取り画像３２を逐次作成する。そして、制御装置２３は、その作成した切り取り画像３２を表示装置２４に逐次出力する構成となっている。

この実施形態のズーム制御部２３ａは、上下距離検出装置２２ａから逐次入力される上下距離データに基づいて、それぞれの撮影装置２１のズーム制御を行う構成になっている。図９に例示するように、切り取り領域決定部２３ｃは、撮影装置２１から入力された撮影画像データ３０と、水平変位検出装置２２ｂから入力された水平変位データとに基づいて、撮影画像３０における吊体４０のコーナー部４１が写る切り取り領域３１を決定する機能要素である。図９では、撮影画像３０の内側に位置する破線の四角枠で囲われた部分が切り取り領域３１を示している。切り取り領域決定部２３ｃは、４台の撮影装置２１が同じ周期に撮像した４枚の撮影画像３０に対してそれぞれ切り取り領域３１を決定する。

具体的には、例えば、切り取り領域決定部２３ｃには、吊体４０がトロリ１３の真下の基準位置にある場合の基準の切り取り領域３１が、それぞれの撮影装置２１の撮影画像３０に対して予め設定されている。切り取り領域決定部２３ｃは、その基準の切り取り領域３１の位置を、水平変位検出装置２２ｂから入力された水平変位データに基づいて基準位置からＸ方向およびＹ方向に補正することで、それぞれの撮影画像３０に対して、水平変位データに応じた切り取り領域３１を決定する。なお、撮影画像３０から、吊体４０のコーナー部４１が写る切り取り領域３１を決定できる方法であれば、切り取り領域３１の決定の仕方は、前述したロジックに限定されず、他のロジックで切り取り領域３１を決定することもできる。

切り取り部２３ｄは、撮影装置２１から入力されたそれぞれの撮影画像３０に対して、切り取り領域決定部２３ｃが決定した切り取り領域３１を切り取る画像処理を施すことで、撮影画像３０の一部の領域を切り取った切り取り画像３２を作成する機能要素である。即ち、図９の切り取り領域３１の内側の画像が切り取り画像３２となる。

この実施形態の表示制御部２３ｂは、切り取り部２３ｄによって作成された４枚の切り取り画像３２を表示装置２４に出力して、表示装置２４に４枚の切り取り画像３２を組み合わせた１組の画像を表示させる機能要素である。

次に、この遠隔操作システム２０を利用したクレーン１０の遠隔操作方法を説明する。

図１０に例示するように、スタートからステップＳ３０までは図１〜図５で例示した実施形態の遠隔操作方法と概ね同じである。ただし、この実施形態の場合には、ステップＳ２０では、ズーム制御部２３ａにより４台の撮影装置２１のズーム制御を行う。ステップＳ３０では、４台の撮影装置２１によって吊体４０のコーナー部４１の下部４１ａとその下方に位置する荷役対象面５０の隅部５０ａとが写る４枚の撮像画像３０を撮像し、その撮像画像３０を切り取り領域決定部２３ｃに入力する。

この実施形態では、ステップＳ３０の次に、水平変位検出装置２２ｂが、トロリ１３に対する吊体４０の水平方向の相対変位を検出し、その検出した水平変位データを切り取り領域決定部２３ｃに入力する（Ｓ３１）。

次いで、切り取り領域決定部２３ｃにより、撮影装置２１から入力された撮影画像データ３０と、水平変位検出装置２２ｂから入力された水平変位データとに基づいて、撮影画像３０における、吊体４０のコーナー部４１が写った切り取り領域３１を決定する（Ｓ３２）。

次いで、切り取り部２３ｄにより、それぞれの撮影画像３０に対して、切り取り領域決定部２３ｃが決定した切り取り領域３１を切り取る画像処理を施すことで、それぞれの撮影画像３０の一部の領域を切り取った切り取り画像３２を作成する（Ｓ３３）。この実施形態では、ステップＳ１０〜ステップＳ３３を実行することで、４台の撮影装置２１が撮像した４つの撮影画像３０から吊体４０の四方のそれぞれのコーナー部４１が写る４つの切り取り画像３２を作成している。

次いで、表示制御部２３ｂにより、切り取り部２３ｂが作成した４つの切り取り画像３２を表示装置２４に出力して、表示装置２４に４つの切り取り画像３２を組み合わせた１組の４分割の画像を表示する（Ｓ４０）。

図１１〜図１４に例示するように、表示装置２４には、１組の４分割の画像の左上、左下、右上、右下にそれぞれ、平面視における吊体４０の左上隅のコーナー部４１の下部４１ａ、左下隅のコーナー部４１の下部４１ａ、右上隅のコーナー部４１の下部４１ａ、右下隅のコーナー部４１の下部４１ａと、それぞれのコーナー部４１に対応する荷役対象面５０の隅部５０ａが表示される。

この実施形態では、さらに、表示制御部２３ｂにより、表示装置２４に、隣り合う切り取り画像３２どうしの境界を示す境界線３３を表示させている。なお、表示装置２４に境界線３３を表示させると切り取り画像３２どうしの継ぎ目の位置がより分かりやすくなるが、境界線３３を表示させない構成にすることもできる。

ステップＳ４０が完了するとスタートへ戻る。上述したステップＳ１０からステップＳ４０が所定の周期で繰り返し連続して実行されることで、表示装置２４に、吊体４０のコーナー部４１の下部４１ａと荷役対象面５０の隅部５０ａとの相対的な位置関係が写る映像（連続した画像）がリアルタイムに近い状態で表示される。

図１１と図１２はそれぞれ、上下距離検出装置２２ａがトロリ１３に対する吊体４０のＺ方向の相対距離を検出する場合を例示している。図１１は、吊体４０がコンテナ６０を掴んでいない状態の吊具１４であり、荷役対象面５０がコンテナ６０の上面である場合を例示している。図１２は、吊体４０が吊具１４および吊具１４が掴んでいるコンテナ６０であり、荷役対象面５０が別のコンテナ６０の上面である場合を例示している。図１１の（ａ）と図１２の（ａ）は、吊体４０を降下させる前の状態を例示し、図１１の（ｂ）と図１２の（ｂ）は吊体４０を降下させている中途の状態を例示し、図１１の（ｃ）と図１２の（ｃ）は吊体４０を荷役対象面５０に着床し終えた状態を例示している。

図１１と図１２に例示するように、上下距離検出装置２２ｂがトロリ１３に対する吊体４０のＺ方向の相対距離を検出する場合には、トロリ１３に対して吊体４０が水平方向やＺ方向に相対変位した場合にも、表示装置２４に吊体４０のコーナー部４１が常に一定の同じ表示位置に一定の同じ表示サイズで表示され、吊体４０のコーナー部４１は常に１組の４分割の画像の中央に表示される。即ち、トロリ１３に対する吊体４０の相対変位に応じて荷役対象面５０の表示位置と表示サイズが変化する、吊体４０の位置を基準にした映像が表示される。

図１３と図１４はそれぞれ、上下距離検出装置２２ｂがトロリ１３に対する荷役対象面５０のＺ方向の相対距離を検出する場合を例示している。図１３は、吊体４０がコンテナ６０を掴んでいない状態の吊具１４であり、荷役対象面５０がコンテナ６０の上面である場合を例示している。図１４は、吊体４０が吊具１４および吊具１４が掴んでいるコンテナ６０であり、荷役対象面５０が別のコンテナ６０の上面である場合を例示している。図１３の（ａ）と図１４の（ａ）は、吊体４０を降下させる前の状態を例示し、図１３の（ｂ）と図１４の（ｂ）は吊体４０を降下させている中途の状態を例示し、図１３（ｃ）と図１４の（ｃ）は吊体４０を荷役対象面５０に着床し終えた状態を例示している。

図１３と図１４に例示するように、上下距離検出装置２２ｂがトロリ１３に対する荷役対象面５０のＺ方向の相対距離を検出する場合には、着床操作の対象となる荷役対象面５０の絶対的な高さが異なる場合にも、表示装置２４に常に荷役対象面５０が一定の同じ表示サイズで表示される。トロリ１３に対して吊体４０が水平方向に相対変位した場合にも、吊体４０のコーナー部４１は常に１組の４分割の画像の中央に表示される。即ち、吊体４０の水平位置を基準にし、荷役対象面５０の高さ位置を基準にした映像が表示される。つまり、トロリ１３に対して吊体４０の水平方向の相対変位に応じて荷役対象面５０の表示位置が変化し、トロリ１３に対する吊体４０のＺ方向の相対変位に応じて吊体４０の表示サイズが変化する。

上述したように、この実施形態では、水平変位検出装置２２ｂおよび制御装置２３により、撮影画像３０の一部の領域を切り取った切り取り画像３２を作成し、表示装置２４に吊体４０のコーナー部４１が写る切り取り画像３２を表示させている。このようにすると、撮影画像３０をそのまま表示させる場合に比して、吊体４０のコーナー部４１を抽出してより大きく表示できる。それ故、オペレータが吊体４０のコーナー部４１と荷役対象面５０の隅部５０ａとの相対的な位置関係をより把握しやすくなり、着床操作の作業性を向上させるにはより有利になる。

さらに、トロリ１３に複数の撮影装置２１を互いに離間して設置し、表示装置２４に、吊体４０の異なるコーナー部４１が写る複数の切り取り画像３２を表示している。このようにすると、オペレータが吊体４０の複数箇所のコーナー部４１と荷役対象面５０の隅部５０ａとの相対的な位置関係を把握できる。それ故、オペレータが吊体４０と荷役対象面５０との相対的な位置関係をより把握しやすくなり、着床操作の作業性を向上させるにはより有利になる。

さらに、この実施形態では、表示装置２４に、吊体４０のそれぞれ異なるコーナー部４１が写る４つの切り取り画像３２を組み合わせた１組の画像を表示させている。このようにすると、オペレータが、吊体４０の四方のコーナー部４１と荷役対象面５０の四方の隅部５０ａとの相対的な位置関係を総合的に把握できる。それ故、吊体４０と荷役対象面５０との相対的な位置関係をより一層把握しやすくなり、着床操作の作業性を向上させるには益々有利になる。

図１１および図１２に例示するように、トロリ１３に対して吊体４０が水平方向に相対変位した場合にも、表示装置２４に常に吊体４０のコーナー部４１が同じ表示サイズで同じ表示位置に表示させる構成にすると、オペレータは、吊体４０の位置を基準にして、吊体４０と荷役対象面５０との相対的な位置関係をより把握し易くなる。それ故、着床操作の作業性を向上させるにはより一層有利になる。

図６〜図１４に例示した実施形態では、トロリ１３に対する吊体４０の水平方向の相対変位を直接検出する水平変位検出装置２２ａを例示したが、水平変位検出装置２２ａは、例えば、撮影装置２１が撮像した撮影画像３０を画像解析してトロリ１３に対する吊体４０の相対変位を検出する画像解析装置を有する構成にすることもできる。即ち、例えば、撮影装置２１から入力された撮影画像３０を画像解析装置によって画像解析することで水平変位検出装置２２ａが、トロリ１３に対する吊体４０の水平方向の相対変位を検出する。そして、撮影装置２１から入力された撮影画像３０と、水平変位検出装置２２ａ（画像解析装置）から入力された水平変位データとに基づいて、制御装置２３が切り取り画像３２を作成し、その作成した切り取り画像３２を表示装置２４に出力する構成にすることもできる。画像解析装置は、例えば、制御装置２３と同じハードウェアで構成することもできる。

既述した実施形態では、制御装置２３が、上下距離検出装置２２ａが検出した上下距離データに基づいてズーム制御部２３ａにより撮影装置２１のズーム制御を行う場合を例示した。しかし、上下距離検出装置２２ａが検出した上下距離データに基づいて表示装置２４に吊体４０または荷役対象面５０のいずれかの表示サイズが一定に維持された画像を表示できる構成であれば、制御装置２３は既述した実施形態の構成に限定されず、異なる構成にすることもできる。

具体的には、例えば、制御装置２３が、上下距離検出装置２２ａから入力された上下距離データに基づいて撮影装置２１によって撮像された画像（撮影画像３０）に対して画像処理を施して作成した、吊体４０または荷役対象面５０のいずれかの表示サイズが一定に維持された画像を表示装置２４に表示させる構成にすることもできる。

より詳しくは、例えば、一定のズーム倍率で撮影装置２１により吊体４０および荷役対象面５０を撮影する。次いで、上下距離検出装置２２ｂが検出した上下距離データに基づいて、切り取り領域決定部２３ｃが撮影画像３０における切り取り領域３１を決定し、切り取り部２３ｄが切り取り画像３２を作成する。そして、表示制御部２３ｂが、上下距離検出装置２２ａが検出した上下距離データに基づいて、切り取り画像３２に対して拡大または縮小させる画像処理を施して作成した吊体４０または荷役対象面５０のいずれかの表示サイズが一定に維持された画像を表示装置２４に表示させる構成にすることもできる。

即ち、前述した実施形態にした場合のコンテナクレーンの遠隔操作方法は、上下距離検出装置２２ａによりトロリ１３に対する吊体４０または荷役対象面５０のいずれかの上下距離データを検出するステップと、撮影装置２１により吊体４０および荷役対象面５０を撮影するステップと、制御装置２３により上下距離検出装置２２ａから入力された上下距離データに基づいて、撮影装置２１によって撮像された画像（撮影画像３０）に対して画像処理を施して作成した吊体４０または荷役対象面５０のいずれかの表示サイズが一定に維持された画像を表示装置２４に表示させるステップと、を含む構成となる。なお、上下距離検出装置２２ａで上下距離データを検出するステップと、撮影装置２１で撮影するステップは、順番を入れ替えてもよいし、並行して行ってもよい。

既述した実施形態では、表示装置２４に、吊体４０の四方のコーナー部４１をすべて表示する場合を例示したが、表示装置２４に吊体４０の１カ所のコーナー部４１を表示する構成にしてもよいし、２カ所のコーナー部４１や３ヶ所のコーナー部４１を表示する構成にしてもよい。また、既述した実施形態では、１台の撮影装置２１の撮影範囲を４ヶ所のコーナー部４１が写る範囲に設定した場合と、１カ所のコーナー部４１が写る範囲に設定した場合とを例示しているが、例えば、吊具１４のＹ方向の中央に撮影装置２１を設置して、１台の撮影装置２１の撮影範囲を吊体４０のＹ方向に隣り合う２カ所のコーナー部４１が写る範囲に設定してもよい。

既述した実施形態では、本発明の遠隔操作システム２０および遠隔操作方法を岸壁クレーンに適用した場合を例示したが、本発明の遠隔操作システム２０および遠隔操作方法は、コンテナターミナルにおいて、運搬機や蔵置レーンに対してコンテナ６０の荷役をする門型クレーンや天井クレーンに適用することもできる。

１０ コンテナクレーン
１３ トロリ
１４ 吊具
１６ 操作室
２０ 遠隔操作システム
２１ 撮影装置
２２ａ 上下距離検出装置
２２ｂ 水平変位検出装置
２３ 制御装置
２４ 表示装置
３０ 撮影画像
３１ 切り取り領域
３２ 切り取り画像
４０ 吊体
４１ コーナー部
５０ 荷役対象面
５０ａ 隅部
６０ コンテナ

Claims (7)

1. コンテナクレーンのトロリに設置されて前記トロリからワイヤにより吊り下げられた吊体およびその吊体の下方に位置する荷役対象面を撮影する撮影装置と、前記撮影装置によって撮像された画像が表示される表示装置とを備えたコンテナクレーンの遠隔操作システムにおいて、
   前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対距離を検出する上下距離検出装置と、前記上下距離検出装置から入力される前記上下方向の相対距離に基づいて前記撮影装置から入力される画像に対して画像処理を施して、前記トロリに対して前記吊体を上下方向に昇降させている場合に、前記吊体の表示サイズを一定の表示サイズに維持し、前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対変位に応じて前記荷役対象面の表示サイズが変化する、前記吊体の高さ位置を基準にした連続した画像を前記表示装置に表示させる制御装置とを備えたことを特徴とするコンテナクレーンの遠隔操作システム。
2. コンテナクレーンのトロリに設置されて前記トロリからワイヤにより吊り下げられた吊体およびその吊体の下方に位置する荷役対象面を撮影する撮影装置と、前記撮影装置によって撮像された画像が表示される表示装置とを備えたコンテナクレーンの遠隔操作システムにおいて、
   前記トロリに対する前記荷役対象面の上下方向の相対距離を検出する上下距離検出装置と、前記上下距離検出装置から入力される前記上下方向の相対距離に基づいて前記撮影装置から入力される画像に対して画像処理を施して、着床操作の対象となる前記荷役対象面の絶対的な高さが異なる場合にも、前記荷役対象面の表示サイズを予め設定された一定の表示サイズに維持し、前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対変位に応じて前記吊体の表示サイズが変化する、前記荷役対象面の高さ位置を基準にした連続した画像を前記表示装置に表示させる制御装置とを備えたことを特徴とするコンテナクレーンの遠隔操作システム。
3. 前記トロリに対する前記吊体の水平方向の相対変位を検出する水平変位検出装置を備え、前記制御装置が、前記水平変位検出装置から入力される前記水平方向の相対変位に基づいて前記撮影装置によって撮像された画像の一部の領域を切り取る画像処理を施して切り取り画像を作成し、前記表示装置に、前記吊体のコーナー部が写る前記切り取り画像が表示される構成にした請求項１または２に記載のコンテナクレーンの遠隔操作システム。
4. 前記トロリに複数の前記撮影装置が互いに離間して設置されており、前記制御装置が、複数の前記撮影装置によって撮像された複数の画像に対してそれぞれ前記画像処理を施して前記吊体の異なる前記コーナー部が写る複数の前記切り取り画像を作成し、前記表示装置に、前記複数の切り取り画像が表示される構成にした請求項３に記載のコンテナクレーンの遠隔操作システム。
5. 前記制御装置が、前記吊体のそれぞれ異なる前記コーナー部が写る４つの前記切り取り画像を作成し、前記表示装置に、前記４つの切り取り画像を組み合わせた１組の画像が表示される構成にした請求項４に記載のコンテナクレーンの遠隔操作システム。
6. コンテナクレーンのトロリに設置された撮影装置により、前記トロリからワイヤにより吊り下げられた吊体およびその吊体の下方に位置する荷役対象面を撮影し、その前記撮影装置によって撮像された画像を表示装置に表示させるコンテナクレーンの遠隔操作方法において、
   上下距離検出装置により前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対距離を検出するステップと、前記撮影装置により前記吊体および前記荷役対象面を撮影するステップと、制御装置により前記上下距離検出装置から入力された前記上下方向の相対距離に基づいて前記撮影装置によって撮像された画像に対して画像処理を施して作成した、前記吊体の表示サイズを一定の表示サイズに維持した画像を前記表示装置に表示させるステップとを含み、前記トロリに対して前記吊体を上下方向に昇降させている場合に、前記吊体の表示サイズが予め設定された一定の表示サイズに維持され、前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対変位に応じて前記荷役対象面の表示サイズが変化する、前記吊体の高さ位置を基準にした連続した画像を前記表示装置に表示させることを特徴とするコンテナクレーンの遠隔操作方法。
7. コンテナクレーンのトロリに設置された撮影装置により、前記トロリからワイヤにより吊り下げられた吊体およびその吊体の下方に位置する荷役対象面を撮影し、その前記撮影装置によって撮像された画像を表示装置に表示させるコンテナクレーンの遠隔操作方法において、
   上下距離検出装置により前記トロリに対する前記荷役対象面の上下方向の相対距離を検出するステップと、前記撮影装置により前記吊体および前記荷役対象面を撮影するステップと、制御装置により前記上下距離検出装置から入力された前記上下方向の相対距離に基づいて前記撮影装置によって撮像された画像に対して画像処理を施して作成した、前記荷役対象面の表示サイズを予め設定された一定の表示サイズに維持した画像を前記表示装置に表示させるステップとを含み、着床操作の対象となる前記荷役対象面の絶対的な高さが異なる場合にも、前記荷役対象面の表示サイズが予め設定された一定の表示サイズに維持され、前記トロリに対する前記吊体の上下方向の相対変位に応じて前記吊体の表示サイズが変化する、前記荷役対象面の高さ位置を基準にした連続した画像を前記表示装置に表示させることを特徴とするコンテナクレーンの遠隔操作方法。

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