JP6879618B2 - クレーンの運転支援システム及び運転支援方法 - Google Patents

Description

本発明はクレーンの運転支援システム及び運転支援方法に関する。

クレーンには、運転手の死角となる位置や、運転手から遠方にある位置のように、運転手が目視し難い位置の映像を表示するため、該位置を撮像する撮像部をクレーンに設け、さらに撮像した映像を表示する表示部を運転室に設ける場合がある。
また、遠隔操作を行うクレーンは、クレーンから離れた場所に運転室を設ける場合が多く、運転室から荷役対象を目視し難いため、表示装置を運転室に設ける必要がある。
このような表示部には、運転手の作業負担の軽減や作業性の向上を目的として、撮像した映像に加えて、荷役作業を支援する画像も表示することで、クレーンの運転を支援する場合がある。
特許文献１には、荷役対象の着床目標面を真上から見た映像に、荷役作業を支援する画像として、吊荷の底面を示す枠状の画像を重ねて表示する技術が記載されている。
一方で、特許文献１に記載の技術では、映像と画像が上面図で表されるため、吊荷の高さ方向の位置が映像と画像からは視認し難いという問題があった。
これに対し、特許文献２には、着床目標面及びコンテナスプレッダをトロリから鉛直方向に対して斜めに見下ろした映像に、荷役作業を支援する画像として、理想的なコンテナスプレッダの巻き上げ位置のガイド線を重ねて表示する技術が記載されている。

特開２０１１−６３３５８号公報 特開２００５−２８９５９１号公報

特許文献２に記載の技術は、荷役作業を支援する画像を表示させつつ、撮像対象の高さ方向の位置も映像で視認できる点で優れた技術である。
一方で特許文献２では、着床目標面及びコンテナスプレッダを斜めに見下ろした映像が表示されるため、映像上の被写体間の鉛直方向の位置関係は、撮像装置の光軸に直交する平面上の座標系で表示される。そのため、運転手は撮像装置の光軸の鉛直方向に対する傾斜角を把握したうえで、映像上の被写体の位置関係を基に、着床目標面からコンテナスプレッダまでの高さを推認する必要がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、撮像対象を斜め上方から見下ろした映像を表示する場合でも、撮像対象の高さ方向の位置を正確に視認でき、荷役効率を向上させられるクレーンの運転支援システムの提供を目的とする。

上記した課題を解決するため、本発明のクレーンの運転支援システムは、一方向に延びる桁と、前記桁に保持されて前記一方向に往復移動するトロリと、前記トロリに保持されて鉛直方向に上下する吊具を備えるクレーンの運転を支援する運転支援システムであって、吊荷を掴んでいない状態の前記吊具、又は、前記吊荷を掴んだ状態の前記吊具とその掴まれた前記吊荷を、吊体として、前記トロリに設けられ、前記吊体の着床面が着床する面である着床目標面と前記吊体を含む映像を撮像する撮像部と、前記着床目標面の位置を検出する位置検出部と、前記撮像部及び前記位置検出部に接続され、前記位置検出部が検出した前記着床目標面の位置を基に、前記着床目標面の領域の周縁の複数の起点から延びる複数の鉛直線を示す鉛直線画像と前記鉛直線ごとの鉛直方向における高さを示す複数の目盛を示す目盛画像を含む目盛付鉛直線画像を前記映像に重ねた画像である処理画像を生成する制御部と、前記制御部に接続され、前記処理画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

本発明のクレーンの運転支援方法は、一方向に延びる桁と、前記桁に保持されて前記一方向に往復移動するトロリと、前記トロリに保持されて鉛直方向に上下する吊具を備えるクレーンの運転を支援する運転支援方法であって、吊荷を掴んでいない状態の前記吊具、又は、前記吊荷を掴んだ状態の前記吊具とその掴まれた前記吊荷を、吊体として、前記吊体の着床面が着床する面である着床目標面と前記吊体を含む映像を撮像し、前記着床目標面の領域の周縁の複数の起点を検出し、検出した前記複数の起点を表示部の画面に表示する座標系における座標に変換し、変換した座標を基に、前記複数の起点から延びる複数の鉛直線を示す鉛直線画像と前記鉛直線ごとの鉛直方向における高さを示す複数の目盛を示す目盛画像を含む画像である目盛付鉛直線画像を前記映像に重ねて表示した画像である処理画像を生成し、生成した前記処理画像を前記表示部に表示させることを特徴とする。

本発明では、吊体と着床目標点を撮像した映像に、目盛付鉛直線画像が重ねて表示される。そのため、吊体と目盛の鉛直方向の位置関係を見れば、吊体の現在の鉛直方向高さを運転手が容易に把握できるので、高さに応じた適切な運転操作が可能となり、荷役効率が向上する。

本発明によれば、撮像対象を斜め上方から見下ろした映像を表示する場合でも、撮像対象の高さ方向の位置を正確に視認でき、荷役効率を向上させられるクレーンの運転支援システムを提供できる。

本実施形態に係るクレーンの運転支援システムの適用対象であるクレーンの正面図である。 本実施形態に係るクレーンの運転支援システムを示す機能ブロック図である。 図１の撮像部が撮像した映像の例を示す図であり、スプレッダ、コンテナ、及びワイヤ以外の被写体は記載を省略している。 図３の映像に目盛付鉛直線画像を重畳した処理画像の例を示す図である。 処理画像の例を示す図であって、図４の状態からスプレッダを下降させた状態を示す図である。 処理画像の変形例を示す図である。 処理画像の他の変形例を示す図である。 本実施形態に係るクレーンの運転支援システムの動作を示すフロー図である。 図１の撮像部、トロリ、スプレッダ及び着床目標面との位置関係を模式的に示す正面図である。

以下、図面に基づき本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
まず、図１を参照して本実施形態に係るクレーンの運転支援システムの適用対象であるクレーンの概要を説明する。ここではクレーンとして、岸壁に設けられ、吊荷としてのコンテナを接岸したコンテナ船４８との間で荷役する岸壁クレーンを例示する。

図１に示すように、クレーン１は一対の脚部３、脚部３に一方向（Ｘ方向、横行方向とも呼ぶ）に跨設された桁部５、脚部３の下端に設けられ、蔵置レーンの延在方向である走行方向（Ｙ方向）にクレーン１を走行させる走行装置７を備える。クレーン１は、桁部５上を走行方向と直交する横行方向に往復移動するトロリ９、トロリ９にワイヤ４で保持されて上下方向（Ｚ方向）に移動してコンテナ１０を吊り上げる吊具であるスプレッダ１１を備える。図１のクレーン１は遠隔操作方式であり、運転室１５がクレーン１から離れた位置に設けられる。以上がクレーン１の概要の説明である。

次に、図１〜図７を参照して、本実施形態に係るクレーン１の運転支援システム２７の構成を説明する。
図１及び図２に示すように、運転支援システム２７は、撮像部１７、位置検出部１９、制御部２１、表示部２３、及び変位検出部２５を備える。

撮像部１７は、吊体３０及び吊体３０の着床目標である着床目標面１０ａを撮像するカメラである。吊体３０とは、スプレッダ１１がコンテナ１０を掴んでいない場合はスプレッダ１１を示し、スプレッダ１１がコンテナ１０を掴んでいる場合には一体となっているスプレッダ１１及びコンテナ１０を示す。以下の説明も同様である。

図１では吊体３０及び着床目標面１０ａをトロリ９から鉛直方向（Ｚ方向）に対して図１のＸ方向に斜めに見下ろすように撮像部１７がトロリ９に設けられている。そのため、撮像部１７が撮像した映像１４は、図３に示すように、吊体３０及び着床目標面１０ａの両方を含む画像であって、トロリ９から鉛直方向に対して吊体３０及び着床目標面１０ａを図１のＸ方向に斜めに見下ろした画像となる。

着床目標面１０ａは、地面や船舶の床面、置荷の上面、シャーシの荷台の上面等である。図１では置荷であるコンテナ１０ｂの上面が着床目標面１０ａとして図示されている。
図１の撮像部１７の撮像方向は、トロリ９に付設された運転室でクレーン操作を行っていた遠隔操作方式でない運転室の視界を再現する方向である。そのため、映像１４は、吊体３０を着床目標面１０ａに着床させる際に運転手が参照する画像である。
撮像部１７の構造は、映像１４を取得できる構造であれば特に限定されないが、デジタルビデオカメラを例示できる。

位置検出部１９は、吊体３０及び着床目標面１０ａの三次元位置を検出する装置である。
より具体的には、図１に示すように位置検出部１９は、トロリ９に設置された位置センサ１９ａ及び振れ角センサ１９ｂを有する。位置センサ１９ａは、吊体３０及び着床目標面１０ａの形状を認識するセンサであり、例えば３次元レーザセンサが用いられる。振れ角センサ１９ｂはトロリ９に対する吊体３０の振れ角を検出するセンサであり、例えばレーザセンサである。振れ角センサ１９ｂがレーザセンサである場合、吊体３０の上面に設けられた図示しないマーカの位置を検出することで、振れ角を検出する。

位置検出部１９は、吊体３０及び着床目標面１０ａの三次元位置情報を取得できれば位置センサ１９ａと振れ角センサ１９ｂを有する構成に限定されない。例えば、撮像部１７で撮影した映像１４を解析して吊体３０及び着床目標面１０ａの形状を認識してもよい。あるいは、スプレッダ１１に設置された図示しないＧＰＳ受信器や、スプレッダ１１を吊り上げるワイヤ４の繰り出し量や巻き取り量を測定するセンサを用いて吊体３０及び着床目標面１０ａの三次元位置情報を取得してもよい。

制御部２１は、目盛付鉛直線画像３１を映像１４に重ねて表示した画像である処理画像４１を生成する装置である。制御部２１は、撮像部１７、位置検出部１９、表示部２３、変位検出部２５、及びＴＯＳ（Terminal Operating system）２９に有線又は無線で電気的に接続される。
制御部２１は、位置検出部１９が検出した着床目標面１０ａの位置を基に、着床目標面１０ａの所定位置から延びる鉛直線に鉛直方向における高さを示す複数の目盛を表示した画像である目盛付鉛直線画像３１を生成する。制御部２１は、目盛付鉛直線画像３１を映像１４に重ねて表示した画像である処理画像４１も生成する。
制御部２１としては、例えば汎用のコンピュータを用いることができる。

目盛付鉛直線画像３１を映像１４に重ねた処理画像４１の例を図４に示す。図４に示す目盛付鉛直線画像３１は、鉛直線画像３３と目盛画像３５を有する。
鉛直線画像３３は着床目標面１０ａの所定位置から延びる鉛直線を示す画像である。所定位置は、着床目標面１０ａを規定する領域内であれば特に限定しない。本実施形態ではクレーン１の荷役対象がコンテナ１０ｂであるため、着床目標面１０ａを規定する領域は矩形の領域内である。
目盛画像３５は鉛直線の鉛直方向の高さを示す目盛の画像である。

スプレッダ１１と着床目標面１０ａを表示する映像１４に、目盛付鉛直線画像３１が重ねて表示されることで、スプレッダ１１と目盛の鉛直方向の位置関係を見れば、スプレッダ１１の現在の鉛直方向高さを運転手が容易に把握できる。そのため、高さに応じた適切な運転操作が可能となり、荷役効率が向上する。特に、図３に示す映像１４のみでは、鉛直方向におけるスプレッダ１１と着床目標面１０ａの高さを正確に運転手が把握するのが難しい場合でも、図４の目盛画像３５から鉛直方向高さを運転手が容易に把握できるのが本実施形態の有利な点である。

目盛付鉛直線画像３１を表示する位置と表示する数は、鉛直線画像３３の起点が着床目標面１０ａの所定位置であれば、特に限定しない。ただし荷役対象がコンテナ１０である場合、制御部２１は、着床目標面１０ａを規定する矩形の領域の周縁に鉛直線画像３３の起点を複数設け、複数の起点から目盛付鉛直線画像３１を各々生成するのが好ましい。これは、複数の目盛付鉛直線画像３１の鉛直線画像３３と、吊体３０の重心等の所定位置との水平距離を把握することで、吊体３０のスキューを求められるためである。なお、ここでいう領域の周縁とは、領域の外周の境界線を意味する。

荷役対象がコンテナ１０である場合、制御部２１は、図４に示すように、着床目標面１０ａを規定する矩形の領域の角部４か所を起点１２ａ〜１２ｄとし、４つの目盛付鉛直線画像３１を生成するのが、より好ましい。この構成では吊体３０の４隅の鉛直方向高さを各々把握することで、その高さの差から吊体３０の鉛直方向の傾斜も運転手が視覚的に認識できるためである。また、着床目標面１０ａの角部４か所に表示した鉛直線画像３３は、着床面３４と着床目標面１０ａが水平方向の位置ズレを生じない理想的な着床操作の際に、スプレッダ１１の４隅が通過する位置を示すため、着床操作の際の目標線として利用できる。そのため、着床目標面１０ａの角部４か所に表示した鉛直線画像３３と、スプレッダ１１の４隅の位置を比較すれば、スプレッダ１１が理想巻き下げ軌跡から水平方向に位置ズレを生じているか否かを運転手が把握できる。

鉛直線画像３３の上端の位置は特に限定しない。ただし、鉛直線画像３３の上端は吊体３０の着床面３４（図９参照）の高さ以上であることが好ましい。上端をこの位置とすることで、着床目標面１０ａと着床面３４の鉛直方向距離を運転手が目盛付鉛直線画像３１から正確に把握でき、距離に基づいた適切な荷役操作を行えるためである。なお吊体３０の着床面３４の鉛直方向高さは、スプレッダ１１がコンテナ１０を掴んでいない状態ではスプレッダ１１の底面であり、コンテナ１０を掴んだ状態では、掴んだコンテナ１０の底面である。鉛直線画像３３の下端は鉛直線の起点である着床目標面１０ａであるが、着床目標面１０ａが地面又は甲板よりも高い位置にある場合は、地面又は甲板まで下端を延長してもよい。

図４では鉛直線画像３３と目盛画像３５が重なっている部分があるが、鉛直線と目盛の関係が運転手に視認できる範囲であれば、鉛直線画像３３と目盛画像３５は互いに離間して表示されてもよい。

目盛画像３５の形状は、鉛直方向の高さを運転手が視認できる形状であれば特に限定しないが、図４に示すように鉛直線に交差する直線、あるいは丸印等の記号が例示できる。あるいは、鉛直線上に色彩の異なる部分を表示してその部分を目盛としてもよい。この構成では、例えば鉛直線を破線で示し、破線を構成する線の隙間を目盛としてもよい。なお目盛画像３５の形状を鉛直線に交差する直線とする場合、直線を長くするほど、目盛画像３５に隠れる映像１４の面積が大きくなる。そのため、直線の長さは着床目標面１０ａを横断又は縦断しない程度の長さとするのが好ましい。また、鉛直線を複数表示する場合は、異なる鉛直線の目盛が重ならない程度の長さとするのが好ましい。
目盛画像３５の鉛直方向の目盛間隔は、例えば荷役の際に運転手が区別する必要がある鉛直方向最短距離であるが、この間隔に限定されない。

目盛画像３５の形状及び色彩等の表示態様は、どの高さでも同じである必要はない。図４に示すように、鉛直方向における特定の高さを示す特定高さ目盛画像３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを、他の目盛画像３５である通常目盛画像３５ｅと異なる情報量として表示してもよい。
特定の高さとは、運転手が荷役操作を行う際に、必ず把握する必要がある高さのことを意味する。具体的には、吊体３０の着床面３４の高さ、吊体３０の減速高さ、安全高さ、ハッチカバー高さを例示できる。また、通常目盛画像３５ｅとは、特定の高さを示す目盛ではなく、単に予め定められた間隔で表示されている目盛画像３５を意味する。

特定高さ目盛画像３５ａは吊体３０の着床面３４（図９参照）の高さを示す画像である。図４では特定高さ目盛画像３５ａを黒丸で表示することで、通常目盛画像３５ｅと異なる情報量で表示している。
図４に示すように吊体３０と着床目標面１０ａをトロリ９から斜めに見下ろした画像を映像１４として表示する場合、着床面３４が吊体３０の上面及び撮像方向正面に隠れて映像１４に映らない。そこで、図４に示すように特定高さ目盛画像３５ａとして着床面３４の高さを示す画像を表示することで、運転手が着床面３４の高さを正確に把握できる。これにより、着床面３４と着床目標面１０ａの間の距離を正確に運転手が把握でき、高さに応じた適切な着床操作を行える。なお着床面３４の高さは、位置センサ１９ａを用いて計測できる。

特定高さ目盛画像３５ｂは吊体３０の減速高さを示す画像である。図４では特定高さ目盛画像３５ｂを、互いに交差する２本の直線で表示することで、通常目盛画像３５ｅと異なる情報量で表示している。
吊体３０の減速高さとは、吊体３０を降下させる際に、減速を開始する基準となる着床面３４の鉛直方向高さである。具体的には、吊体３０を駆動するモータの最大減速を基準として、着床時に吊体３０の速度がゼロとなる高さである。これ以下の高さから吊体３０の減速を開始しても、着床時の吊体３０の速度が０を超えるため、着床目標面１０ａに吊体３０が着床した際にコンテナ１０やスプレッダ１１に衝撃が加えられる恐れがある。そのため、減速高さを運転手が特定高さ目盛から把握できれば、高さに応じた適切な加減速の操作を行える。

特定高さ目盛画像３５ｃは吊体３０の安全高さを示す画像である。図４では特定高さ目盛画像３５ｃを、通常目盛画像３５ｅよりも長い直線で表示することで、通常目盛画像３５ｅと異なる情報量で表示している。
安全高さとは、吊体３０が着床目標面１０ａを周囲の構造物に接触させずにトロリ９を横行させられる基準となる高さである。安全高さを運転手が特定高さ目盛画像３５ｃから把握できれば、吊体３０が横行可能な高さにあるか否かを視認できる。

特定高さ目盛画像３５ｄはコンテナ船４８のハッチカバー高さを示す画像である。図４では特定高さ目盛画像３５ｄを、△印で表示することで、通常目盛画像３５ｅと異なる情報量で表示している。
ハッチカバー高さとは、図１に示すコンテナ船４８の船倉５０内外を区別するハッチ４９の高さのことであり、この高さが把握できればセルガイドと呼ばれるガイドとの位置合わせのための適切な一時減速・停止の目安となる。

図４では、特定高さ目盛画像３５ａ〜３５ｄの形状を通常目盛画像３５ｅと異なる形状で表示しているが、通常目盛画像３５ｅと異なる情報量で表示される限り、図４に示す表示態様に限定されない。例えば特定高さ目盛画像３５ａ〜３５ｄの色彩を通常目盛画像３５ｅと異ならせることで、異なる情報量で表示してもよい。

目盛画像３５は鉛直線画像３３の上端から下端までの全ての範囲に常に表示し続ける必要はない。例えば荷役の際に運転手が参照する範囲にのみ目盛画像３５を表示してもよい。
例えば図４に示す高さにあるスプレッダ１１を図５に示す高さまで降下させたとする。この場合、図５では、吊体３０の着床面３４よりも鉛直方向上方に通常目盛画像３５ｅは表示していない。通常目盛画像３５ｅは鉛直線画像３３のうち、吊体３０の着床面３４よりも鉛直方向下方に位置する部分にのみ表示されている。これは、着床操作の際に運転手が把握する必要がある鉛直方向の高さと距離は、着床面３４と着床目標面１０ａの高さ及び両者の距離であり、これらは、着床面３４と着床目標面１０ａの間に表示された通常目盛画像３５ｅから把握するためである。

このように、着床操作の際に運転手が参照する範囲にのみ通常目盛画像３５ｅを表示することで、映像１４に通常目盛画像３５ｅが重なって映像１４が表示されない部分の面積を最小限にできる。よって、目盛付鉛直線画像３１を表示することにより逆に映像１４が見難くなって荷役効率が低下するのを抑制できる。
ただし、特定高さ目盛画像３５ａ〜３５ｄは、図５の特定高さ目盛画像３５ｃ、３５ｄで例示するように、着床面３４よりも鉛直方向上方に位置する場合でも表示するのが好ましい。これは、特定高さ目盛画像３５ａ〜３５ｄは、荷役操作を行う際に、運転手が必ず把握する必要がある高さを示すため、着床操作の際にも着床面３４の位置によらず常に運転手が把握する必要があるためである。
このように、特定高さ目盛画像３５ａ〜３５ｄを常に表示することで、運転手が把握すべき高さを表示する目盛を常に表示できるので、荷役の安全性が向上する。
なお、図５のような表示を行う場合は、位置センサ１９ａで着床面３４の鉛直方向の位置（高さ）検出し、検出した着床面３４の高さに基づき、通常目盛画像３５ｅを表示する位置と表示しない位置を制御部２１が設定すればよい。

目盛付鉛直線画像３１の表示を開始するタイミングは特に限定しない。ただし、目盛付鉛直線画像３１は主に着床操作の際に吊体３０の高さを把握するために運転手が参照するため、運転手が吊体３０の高さを把握できないと荷役に支障が生じる程度まで吊体３０が降下する前に表示を開始する必要がある。具体的には吊体３０が所定の高さまで降下した時点で表示を開始すればよい。あるいは、映像１４に吊体３０と着床目標面１０ａの両方が映った時点で表示を開始してもよい。さらに、例えばトロリ９の横行中に目盛付鉛直線画像３１の表示を開始してもよい。この場合、運転手は目盛付鉛直線画像３１が表示されている領域に着床目標面１０ａがあることも視認できる。あるいは運転手の操作で目盛付鉛直線画像３１の表示を開始してもよい。目盛付鉛直線画像３１の表示を消去するタイミングも特に限定しない。着床操作が終了した後で制御部２１が自動で目盛付鉛直線画像３１を消去してもよいし、運転手の操作で目盛付鉛直線画像３１を一時的又は恒久的に消去できるように構成してもよい。
さらに、着床目標面１０ａが設定されている期間は目盛付鉛直線画像３１を常時表示する構成としてもよい。この場合、目盛付鉛直線画像３１の表示を開始するタイミングは、着床目標面１０ａが設定された時点であり、表示を終了するタイミングは、着床操作が完了し、荷役が終了した時点か、別の着床目標面１０ａが新たに設定された時点である。

目盛付鉛直線画像３１が表示されている状態で着床操作が終了した後は、制御部２１は目盛付鉛直線画像３１を非表示にしてもよい。着床操作が完了したか否かの判断基準は、例えば吊体３０が上昇を開始した時点を判断基準としてもよいし、ツイストロックピンの回転動作が完了した時点を判断基準としてもよい。あるいは、運転手の操作で非表示にする構成でもよい。

表示部２３は処理画像４１を表示する装置であり、制御部２１に有線又は無線で電気的に接続される。
処理画像４１を表示可能な装置であれば、表示部２３の構成は特に限定されず、液晶表示装置等の公知の表示装置を用いればよい。

変位検出部２５は、吊体３０の変位又は変位の原因となる物理量を検出する装置であり、必要に応じて設けられる。変位検出部２５は制御部２１に接続される。
吊体３０の変位とは、着床目標面１０ａに対する吊体３０の着床面３４の位置ズレを意味する。具体的な変位の例としては吊体３０のスキュー、鉛直方向の吊体３０の振れ角、あるいは着床目標面１０ａに対する着床面３４の横行方向（図１のＸ方向）の位置ズレ等が挙げられる。これらの変位は位置センサ１９ａ又は振れ角センサ１９ｂを用いて検出できるので、この場合は位置センサ１９ａ又は振れ角センサ１９ｂが変位検出部２５になる。

吊体３０の変位の原因となる物理量とは、必ずしも常に吊体３０を変位させてはいないが、その値によっては吊体３０を変位させる可能性がある物理量を意味する。吊体３０の変位の原因となる物理量の例としては、吊体３０の周囲の風向きや風速が挙げられる。
本実施形態の運転支援システム２７は変位検出部２５として、図１に示すように、クレーン１の桁部５に設けられ、その周囲の風向きと風速を測定する風向風速計２５ａを有する。

変位検出部２５を設ける場合、制御部２１は、変位検出部２５が検出した吊体３０の変位又は変位の原因となる物理量を取得する。さらに制御部２１は、取得した変位又は物理量に応じて、目盛画像３５又は鉛直線画像３３の情報量を変えた目盛付鉛直線画像３１を生成する。

取得した変位に応じて鉛直線画像３３の情報量を変えた目盛付鉛直線画像３１の例を図６に示す。図６では、着床目標面１０ａの角部４か所に設けた鉛直線画像３３と、対応するスプレッダ１１の４隅との鉛直方向の位置ズレの向きを、鉛直線画像３３の太さを変えて表示している。具体的には、スプレッダ１１の４隅が、着床目標面１０ａの外側（海側の２隅はＸ方向海側、陸側の２隅はＸ方向陸側）にある場合、該当する鉛直線画像３３を通常よりも太い線で表示している。図６では画面左上と右下の鉛直線画像３３が太線で表されているため、スプレッダ１１の左上隅が着床目標面１０ａよりもＸ方向海側にずれており、右下隅が着床目標面１０ａよりもＸ方向陸側にずれていることが分かる。

このように、目盛付鉛直線画像３１に吊体３０の変位も表示することで、目盛付鉛直線画像３１を見た運転手は、鉛直方向距離だけでなく、吊体３０の動きの変化も視覚的に把握できる。よって、目盛付鉛直線画像３１が示す吊体３０の変位に応じた適切な荷役操作を選択でき、荷役効率が益々向上する。
なお、図６では鉛直線画像３３を太くすることで目盛付鉛直線画像３１の情報量を変えているが、目盛画像３５の情報量を変えてもよい。

取得した物理量に応じて目盛画像３５の情報量を変えた目盛付鉛直線画像３１の例を図７に示す。図７では物理量としての風向きが、複数の目盛画像３５の一部である目盛画像３５に付加された矢印画像３３ｃで表されている。矢印画像３３ｃでは、物理量としての風速が矢印の長さで表されている。図７の目盛付鉛直線画像３１を見た運転手は、矢印画像３３ｃの向きから風向を視認できる。また、矢印画像３３ｃの長さから風速を視認できる。さらに風向きと風速が変わると、矢印画像３３ｃの示す向きとその長さが変化するため、運転手は風向きと風速の変化も矢印画像３３ｃから視覚的に認識できる。

このように、目盛付鉛直線画像３１に吊体３０の変位の原因となる物理量を表示することで、目盛付鉛直線画像３１を見た運転手は鉛直方向距離だけでなく、吊体３０の変位の可能性も視覚的に把握できる。
以上が、本実施形態に係るクレーン１の運転支援システム２７の構成の説明である。

次に、本実施形態に係るクレーン１の運転支援システム２７を用いた運転支援方法の概略について、図４、図８及び図９を参照して説明する。図８では着床操作の際の運転支援システム２７の動作を例に説明するが、運転支援システム２７の適用範囲は着床操作を行う場合に限定されない。

まず、前提として、運転手が運転室１５の図示しない操縦桿を操作する等して、着床操作を開始する（図８のＳ１）。
着床操作が開始されると、制御部２１は着床目標面１０ａ（図９参照）の位置を検出する（図８のＳ２）。具体的には、図２に示すＴＯＳ２９等から着床目標の座標に係る情報を取得し、制御部２１が当該情報を基に、スプレッダ１１の着床目標面１０ａを設定する。
着床目標面１０ａが決まると、制御部２１は目盛付鉛直線の起点の位置座標を映像上の座標系における着床目標面１０ａの位置座標に変換する（図８のＳ３）。ここでは図４に示すように、着床目標面１０ａを規定する矩形領域の４隅である起点１２ａ〜１２ｄの位置座標を変換する。

座標変換が必要な理由は、図４に示すように、映像１４は、スプレッダ１１と着床目標面１０ａをトロリ９から鉛直方向に対して斜めに見下ろした映像であり、実測した座標を、映像１４における平面上の座標に変換する必要があるためである。本実施形態では図１のＸ方向に向けて撮像部１７が傾斜しているため、Ｘ座標を変換する手順を説明する。

まず、制御部２１は、下記の数式（１）を用いて、図９に示す、Ｘ−Ｚ平面における撮影中心点Ｐ０から着床目標面１０ａの位置座標Ｐα（図４の起点１２ｄの位置座標に相当）までを結ぶ線分Ａ３と撮像部１７の光軸Ａ１とのなす角度θＡを求める。

θＡ＝（ｔａｎ^-1（Ｌ１／Ｈ１））−θＣ ・・・（１）
ここで、
Ｌ１：撮像部１７の撮影中心点Ｐ０から位置座標ＰαまでのＸ方向距離
Ｈ１：撮像部１７の撮影中心点Ｐ０から位置座標ＰαまでのＺ方向距離
θＣ：撮像部１７の光軸Ａ１のＸ方向の傾斜角

式（１）におけるＬ１、Ｈ１はＴＯＳ２９等から取得した着床目標面１０ａの各位置を示す位置座標と、位置センサ１９ａ等で取得したスプレッダ１１の位置等から計算した撮像部１７の位置座標を基に求められる。式（１）におけるθＣは撮像部１７の傾斜角が固定されている場合は、予め図示しない記憶部等に記憶された値を用いる。傾斜角が可変である場合は傾斜角を調整する図示しないアクチュエータ等から現在の傾斜角を制御部２１が取得する。
次に制御部２１は、θＡと撮像部１７の画素数に基づいて、ＰαのＸ座標を映像１４における座標にピクセル変換した座標を算出する。

目盛付鉛直線画像３１にスプレッダ１１の変位を示す情報も表示する場合は、同様の手順でスプレッダ１１の着床面３４の４隅の位置座標ＰβのＸ座標を変換する。図９では位置座標Ｐβとして図４の右上隅に相当する位置の着床面３４の位置座標を例示している。
具体的にはまず、下記数式（２）を用いて、図９のＸ−Ｚ平面における、撮影中心点Ｐ０から着床面３４の位置座標Ｐβまでを結ぶ線分Ａ５と、撮像部１７の光軸Ａ１とのなす角度であるθＢを求める。

θＢ＝（ｔａｎ^-1（Ｌ２／Ｈ２））−θＣ ・・・（２）
ここで、
Ｌ２：撮像部１７の撮影中心点Ｐ０から位置座標ＰβまでのＸ方向距離
Ｈ２：撮像部１７の撮影中心点Ｐ０から位置座標ＰβまでのＺ方向距離
θＣ：撮像部１７の光軸Ａ１のＸ方向の傾き

式（２）におけるＬ２、Ｈ２は、位置センサ１９ａ等で取得したスプレッダ１１の位置等から計算した撮像部１７の位置座標と、位置センサ１９ａを用いて計測した吊体３０の位置座標を基に求められる。θＣの求め方は式（１）と同様である。

次に制御部２１は、θＢと撮像部１７の画素数とに基づいて、ＰβのＸ座標を映像１４における座標にピクセル変換した座標を算出する。
また、スプレッダ１１の着床面３４の右上隅の、着床目標面１０ａの起点１２ｄに対する変位のＸ方向成分は、図９ではＰαとＰβのＸ方向の位置ズレΔＬで示される。ΔＬは以下の式（３）から求められる。
ΔＬ＝（Ｈ３×ｔａｎθＤ）−Ｌ３
ここで、
Ｌ３：触れ角センサの撮影中心点から位置座標ＰβまでのＸ方向距離
Ｈ３：トロリ９の底面からスプレッダ１１の上面までのＺ方向距離
θＤ：スプレッダ１１の振れ角

式（２）におけるＬ３は、位置センサ１９ａを用いて計測した吊体３０の位置と、振れ角センサ１９ｂの位置から求められる。式（２）におけるＨ３は、位置センサ１９ａを用いて計測できる。θＤは振れ角センサ１９ｂで求められる。

次に制御部２１は、必要に応じて、吊体３０の変位又は変位の原因となる物理量を変位検出部２５から取得する（図８のＳ４）。
次に、制御部２１は、Ｓ３で変換した座標を起点に、目盛付鉛直線画像３１を生成する（図８のＳ５）。Ｓ４を実施している場合、制御部２１はＳ４で取得した変位又は物理量に応じて、情報量を変えた目盛付鉛直線画像３１を生成する。
目盛付鉛直線画像３１が生成されると、制御部２１は、目盛付鉛直線画像３１を映像１４の前面に重ねて処理画像４１を生成する（図８のＳ６）。
最後に制御部２１は、生成した処理画像４１の情報を表示部２３に送信して処理画像４１を表示部２３に表示させる（図８のＳ７）。
以上が本実施形態に係るクレーン１の運転支援システム２７の動作の概略の説明である。

このように本実施形態の運転支援システム２７は、吊体３０と着床目標面１０ａを撮像した映像１４に、目盛付鉛直線画像３１を重ねて表示部２３に表示させる。そのため、スプレッダ１１と目盛画像３５の鉛直方向の位置関係を見れば、スプレッダ１１の現在の鉛直方向高さを運転手が容易に把握できる。よって、高さに応じた適切な運転操作が可能となり、荷役効率が向上する。

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は実施形態に限定されない。当業者であれば本発明の技術思想の範囲内で各種変形例及び改良例を創出するのは当然のことであり、これらも本発明に含まれる。

例えば、本実施形態では、運転支援システム２７の適用対象として、岸壁クレーンを例示しているが、クレーンであれば、運転支援システム２７の適用対象は岸壁クレーンに限定されない。例えばジブクレーン、門型クレーン、アンローダ等にも運転支援システム２７は適用できる。

また、本実施形態では、運転支援システム２７の適用対象として、遠隔操作方式のクレーン１を例示しているが、運転支援システム２７の適用対象は遠隔操作方式に限定されない。例えば運転室１５がクレーン１のトロリ９等に設けられる場合にも運転支援システム２７は適用できる。

１ クレーン
３ 脚部
４ ワイヤ
５ 桁部
７ 走行装置
９ トロリ
１０、１０ｂ コンテナ
１０ａ 着床目標面
１１ スプレッダ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 起点
１４ 映像
１５ 運転室
１７ 撮像部
１９ 位置検出部
１９ａ 位置センサ
１９ｂ 振れ角センサ
２１ 制御部
２３ 表示部
２５ 変位検出部
２５ａ 風向風速計
２７ 運転支援システム
２９ ＴＯＳ
３０ 吊体
３１ 目盛付鉛直線画像
３３ 鉛直線画像
３３ｃ 矢印画像
３４ 着床面
３５ 目盛画像
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ 特定高さ目盛画像
３５ｅ 通常目盛画像
４１ 処理画像
４８ コンテナ船
４９ ハッチ
５０ 船倉

Claims (7)

1. 一方向に延びる桁と、前記桁に保持されて前記一方向に往復移動するトロリと、前記トロリに保持されて鉛直方向に上下する吊具を備えるクレーンの運転を支援する運転支援システムであって、
   吊荷を掴んでいない状態の前記吊具、又は、前記吊荷を掴んだ状態の前記吊具とその掴まれた前記吊荷を、吊体として、
   前記トロリに設けられ、前記吊体の着床面が着床する面である着床目標面と前記吊体を含む映像を撮像する撮像部と、
   前記着床目標面の位置を検出する位置検出部と、
   前記撮像部及び前記位置検出部に接続され、
   前記位置検出部が検出した前記着床目標面の位置を基に、前記着床目標面の領域の周縁の複数の起点から延びる複数の鉛直線を示す鉛直線画像と前記鉛直線ごとの鉛直方向における高さを示す複数の目盛を示す目盛画像を含む目盛付鉛直線画像を前記映像に重ねた画像である処理画像を生成する制御部と、
   前記制御部に接続され、前記処理画像を表示する表示部と、
   を備えることを特徴とするクレーンの運転支援システム。
2. 前記鉛直線画像は、前記吊体の前記着床面の高さ以上まで表示される請求項１に記載のクレーンの運転支援システム。
3. 前記吊具の荷役対象はコンテナであり、
   前記着床目標面の領域の周縁の複数の起点は、前記着床目標面の４隅である請求項１又は２に記載のクレーンの運転支援システム。
4. 前記制御部に接続され、前記着床目標面に対する前記吊体の着床面の位置ずれである前記吊体のスキュー、前記吊体の振れ角、前記吊体の横行方向の位置ずれ、前記着床面の傾きを示す変位又はその変位の原因となる物理量を検出する変位検出部を備え、
   前記制御部は、前記変位検出部が検出した前記物理量に応じて、前記目盛画像又は前記鉛直線画像の情報量を変えた画像を生成する請求項１〜３のいずれかに記載のクレーンの運転支援システム。
5. 前記位置検出部は、前記吊体の前記着床面の位置も検出する手段であり、
   前記目盛画像は、前記着床面の高さ、前記吊体を降下させる際に減速を開始する基準となる減速高さ、前記吊体が周囲の構造物に接触させずに前記トロリを横行させられる基準となる安全高さを含む鉛直方向における特定の高さを示す特定高さ目盛画像と、それ以外の高さを示す通常目盛画像を有し、
   前記制御部は、前記位置検出部が検出した前記着床面の位置に基づき、
   前記目盛付鉛直線画像として、前記鉛直線画像のうち、前記吊体の前記着床面よりも鉛直方向下方に位置する部分にのみ前記通常目盛画像を表示した画像を生成する請求項１〜４のいずれかに記載のクレーンの運転支援システム。
6. 前記制御部は、
   前記特定高さ目盛画像を、前記吊体の前記着床面よりも鉛直方向上方に位置する場合でも前記鉛直線画像に表示した画像を生成する請求項５に記載のクレーンの運転支援システム。
7. 一方向に延びる桁と、前記桁に保持されて前記一方向に往復移動するトロリと、前記トロリに保持されて鉛直方向に上下する吊具を備えるクレーンの運転を支援する運転支援方法であって、
   吊荷を掴んでいない状態の前記吊具、又は、前記吊荷を掴んだ状態の前記吊具とその掴まれた前記吊荷を、吊体として、
   前記吊体の着床面が着床する面である着床目標面と前記吊体を含む映像を撮像し、
   前記着床目標面の領域の周縁の複数の起点を検出し、
   検出した前記複数の起点を表示部の画面に表示する座標系における座標に変換し、
   変換した座標を基に、前記複数の起点から延びる複数の鉛直線を示す鉛直線画像と前記鉛直線ごとの鉛直方向における高さを示す複数の目盛を示す目盛画像を含む画像である目盛付鉛直線画像を前記映像に重ねて表示した画像である処理画像を生成し、
   生成した前記処理画像を前記表示部に表示させることを特徴とするクレーンの運転支援方法。

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