JP6893864B2 - Position calculation device - Google Patents

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本発明は、水中の吊り荷の位置を計測する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring the position of a suspended load in water.

クレーン船により水中に吊り下げられた吊り荷の位置を特定する方法として、超音波を用いる方法が考えられる。例えば、吊り荷にトランスポンダが設置され、クレーン船に送波器と受波器アレイが設置される。超音波信号の送波から受波までに要した時間と水中音速とからトランスポンダまでの距離が算出され、受波器アレイで受波した超音波信号の位相差からトランスポンダの方位が算出される。 As a method of identifying the position of a suspended load suspended in water by a crane vessel, a method using ultrasonic waves can be considered. For example, a transponder is installed on a suspended load, and a transmitter and a receiver array are installed on a crane vessel. The distance from the transmission of the ultrasonic signal to the reception and the underwater sound velocity to the transponder is calculated, and the orientation of the transponder is calculated from the phase difference of the ultrasonic signal received by the receiver array.

別の方法として、航法衛星から送信される航法信号を利用する技術が知られている。例えば、特許文献1に記載されたクレーン船用吊り荷位置測定装置は、ジブに支持されたGNSS(Global Navigation Satellite System)アンテナの位置を計測するジブ側GNSS測位手段と、クレーン旋回部に固定されたGNSSアンテナの位置を計測する旋回部側GNSS測位手段と、ジブの方位を計測するジブ方位計測手段と、ジブ側GNSSアンテナの位置及びジブ方位に基づきジブの中央に位置するジブ側基準位置を算出し、旋回部側GNSSアンテナの位置、ジブ方位及び旋回中心に対する旋回部側GNSSアンテナの相対位置に基づきクレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、ジブ側基準位置と旋回中心位置とに基づきジブの起伏角を算出し、起伏角と、ジブ側GNSSアンテナとシーブの中心との相対位置と、シーブ半径とに基づいてワイヤの繰り出し位置を算出する演算手段とを備える。 As another method, a technique using a navigation signal transmitted from a navigation satellite is known. For example, the suspended load position measuring device for a crane ship described in Patent Document 1 is fixed to a jib-side GNSS positioning means for measuring the position of a GNSS (Global Navigation Satellite System) antenna supported by a jib and a crane turning portion. The swivel side GNSS positioning means for measuring the position of the GNSS antenna, the jib direction measuring means for measuring the jib direction, and the jib side reference position located in the center of the jib are calculated based on the position of the jib side GNSS antenna and the jib direction. Then, the swivel center position of the crane swivel is calculated based on the position of the swivel side GNSS antenna, the jib direction, and the relative position of the swivel side GNSS antenna with respect to the swivel center, and the jib is based on the jib side reference position and the swivel center position. It is provided with a calculation means for calculating the undulation angle and calculating the wire feeding position based on the undulation angle, the relative position between the jib-side GNSS antenna and the center of the sheave, and the sheave radius.

特開2016−20257号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-20257

ところが、超音波を用いる方法では、水中での信号検知に数十秒から数分の時間がかかる。また、吊り荷を水中に降下させたときの水の濁りや気泡の影響により計測の誤差が発生するため、濁りや気泡が或る程度減少してから計測を行うことが望ましい。このように、超音波を用いる方法では、吊り荷を水中に降下させるたびに位置の計測のための時間を確保することが必要なため、作業効率が低下してしまう。 However, in the method using ultrasonic waves, it takes several tens of seconds to several minutes to detect a signal in water. Further, since a measurement error occurs due to the influence of water turbidity and air bubbles when the suspended load is dropped into water, it is desirable to perform the measurement after the turbidity and air bubbles are reduced to some extent. As described above, in the method using ultrasonic waves, it is necessary to secure a time for measuring the position each time the suspended load is lowered into the water, so that the work efficiency is lowered.

一方、特許文献1に記載された構成では、超音波を用いる方法と比べて短時間で位置の計測が可能であるが、吊り荷の位置をジブ先端のワイヤ繰り出し位置の直下とみなすことから、吊り荷が水流に押されてワイヤ繰り出し位置の直下でない位置に移動した場合には吊り荷の位置に誤差が生じてしまう。 On the other hand, in the configuration described in Patent Document 1, the position can be measured in a shorter time than the method using ultrasonic waves, but since the position of the suspended load is regarded as directly below the wire feeding position at the tip of the jib, If the suspended load is pushed by the water stream and moved to a position not directly below the wire feeding position, an error will occur in the position of the suspended load.

上記の事情に鑑み、本発明は、強い水流が生じる環境下においても水中の吊り荷の位置を高精度且つ短時間で計測する手段を提供する。 In view of the above circumstances, the present invention provides a means for measuring the position of a suspended load in water with high accuracy and in a short time even in an environment where a strong water flow is generated.

本発明は、クレーンのブームの先端と水中の吊り荷との距離をワイヤロープの繰出量を用いて算出する距離算出手段と、航法信号を用いて、前記ブームの先端の位置を算出する第1位置算出手段と、航法信号を用いて、前記ワイヤロープと水面が交わる位置を算出する第2位置算出手段と、前記距離算出手段により算出された距離と、前記第1位置算出手段により算出された位置と、前記第2位置算出手段により算出された位置とを用いて、前記吊り荷の位置を算出する吊り荷位置算出手段とを備える位置算出装置を第1の態様として提案する。 The present invention is a first method of calculating the position of the tip of the boom by using a distance calculating means for calculating the distance between the tip of the boom of the crane and the suspended load in water by using the feeding amount of the wire rope and a navigation signal. The position calculation means, the second position calculation means for calculating the position where the wire rope and the water surface intersect using the navigation signal, the distance calculated by the distance calculation means, and the distance calculated by the first position calculation means. A position calculation device including a suspended load position calculating means for calculating the position of the suspended load using the position and the position calculated by the second position calculating means is proposed as the first aspect.

上記の第1の態様にかかる位置算出装置において、前記ワイヤロープに摺動自在に取り付けられた浮体と、前記浮体に配置され航法信号を受信する受信機とを備え、前記第2位置算出手段は、前記受信機により受信された航法信号を用いて、前記ワイヤロープと水面が交わる位置を算出する、という構成が第2の態様として採用されてもよい。 In the position calculation device according to the first aspect, the second position calculation means includes a floating body slidably attached to the wire rope and a receiver arranged on the floating body to receive a navigation signal. A configuration in which the position where the wire rope and the water surface intersect is calculated using the navigation signal received by the receiver may be adopted as the second aspect.

上記の第1又は第2の態様にかかる位置算出装置において、航法信号を用いて、前記ブームの根元の位置を算出する第3位置算出手段と、航法信号を用いて、前記クレーンを水上で支持する船舶の所定部分の位置を算出する第4位置算出手段と、前記船舶の方位を計測する方位計測手段と、前記第1位置算出手段により算出された位置と、前記吊り荷位置算出手段により算出された位置と、前記第3位置算出手段により算出された位置と、前記第4位置算出手段により算出された位置と、前記方位計測手段により計測された方位とを用いて、前記船舶と前記吊り荷との位置関係を特定する位置関係特定手段とを備える、という構成が第3の態様として採用されてもよい。 In the position calculation device according to the first or second aspect, the crane is supported on water by using a third position calculation means for calculating the position of the root of the boom using a navigation signal and a navigation signal. Calculated by the fourth position calculating means for calculating the position of a predetermined portion of the ship, the direction measuring means for measuring the direction of the ship, the position calculated by the first position calculating means, and the suspended load position calculating means. The ship and the suspension using the determined position, the position calculated by the third position calculating means, the position calculated by the fourth position calculating means, and the direction measured by the direction measuring means. A configuration in which a positional relationship specifying means for specifying the positional relationship with the load is provided may be adopted as the third aspect.

上記の第1又は第2の態様にかかる位置算出装置において、航法信号を用いて、前記ブームの根元の位置を算出する第3位置算出手段と、前記第1位置算出手段により算出された位置と、前記吊り荷位置算出手段により算出された位置と、前記第3位置算出手段により算出された位置とを用いて、前記クレーンと前記吊り荷との位置関係を特定する位置関係特定手段とを備える、という構成が第4の態様として採用されてもよい。 In the position calculation device according to the first or second aspect, the third position calculation means for calculating the position of the root of the boom using the navigation signal, and the position calculated by the first position calculation means. A positional relationship specifying means for specifying the positional relationship between the crane and the suspended load is provided by using the position calculated by the suspended load position calculating means and the position calculated by the third position calculating means. , May be adopted as the fourth aspect.

本発明によれば、強い水流が生じる環境下においても水中の吊り荷の位置を高精度且つ短時間で計測することができる。 According to the present invention, the position of a suspended load in water can be measured with high accuracy and in a short time even in an environment where a strong water flow is generated.

実施形態の全体を示す図。The figure which shows the whole embodiment. 浮体22と第2受信機32を示す図。The figure which shows the floating body 22 and the 2nd receiver 32. 位置算出装置10のハードウェア構成を示すブロック図。The block diagram which shows the hardware composition of the position calculation apparatus 10. 位置算出装置10の機能構成を示すブロック図。The block diagram which shows the functional structure of the position calculation apparatus 10. 位置算出処理の流れ図。Flow chart of position calculation process. 本実施形態で想定する吊り荷9の状態を示す図。The figure which shows the state of the suspended load 9 assumed in this embodiment. 位置算出処理の結果の表示例を示す図。The figure which shows the display example of the result of a position calculation process. 位置算出処理の結果の表示例を示す図。The figure which shows the display example of the result of a position calculation process.

本発明を実施するための形態の一例について説明する。
図1は、実施形態の全体を示す図である。作業船1(船舶の一例)は、船体2にクレーン3を備えて構成される。クレーン3は、旋回体4、ブーム5および巻取装置6を備える。旋回体4は、船体2に支持され、旋回動作を行う。ブーム5の一端は、旋回体4に設けられた水平軸51に支持され、水平軸51を支点として起伏動作を行う。ワイヤロープ7は、一端が巻取装置6に巻き付けられ、ブーム5の先端に設けられた滑車8に掛け回される。吊り荷9は、例えばグラブバケットであり、滑車8から垂下されたワイヤロープ7によって吊り下げられる。巻取装置6を用いたワイヤロープ7の巻き取りと繰り出しにより、吊り荷9の昇降が行われる。巻取装置6は、ワイヤロープ7の繰出量を計測し、計測された繰出量を示す繰出量データを出力する。
An example of a mode for carrying out the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing the entire embodiment. The work ship 1 (an example of a ship) is configured to include a crane 3 on a hull 2. The crane 3 includes a swivel body 4, a boom 5, and a take-up device 6. The swivel body 4 is supported by the hull 2 and performs a swivel operation. One end of the boom 5 is supported by a horizontal shaft 51 provided on the swivel body 4, and undulating operation is performed with the horizontal shaft 51 as a fulcrum. One end of the wire rope 7 is wound around the winding device 6 and hung around a pulley 8 provided at the tip of the boom 5. The suspended load 9 is, for example, a grab bucket, and is suspended by a wire rope 7 suspended from the pulley 8. The suspended load 9 is raised and lowered by winding and unwinding the wire rope 7 using the winding device 6. The winding device 6 measures the feeding amount of the wire rope 7, and outputs the feeding amount data indicating the measured feeding amount.

旋回体4には、位置算出装置10と操縦装置20が備えられている。操縦装置20は、旋回体4とブーム5を操縦する機能を備える。第1受信機31、第2受信機32、第3受信機33、第4受信機34は、航法衛星から送信される航法信号を受信する。第1受信機31は、ブーム5の先端に設けられる。第1受信機31は、ブーム5の先端において、滑車8の外縁におけるワイヤロープ7が垂下される位置(以下、垂下位置という。)の近傍に設けられることが望ましい。 The swivel body 4 is provided with a position calculation device 10 and a control device 20. The control device 20 has a function of controlling the swivel body 4 and the boom 5. The first receiver 31, the second receiver 32, the third receiver 33, and the fourth receiver 34 receive the navigation signal transmitted from the navigation satellite. The first receiver 31 is provided at the tip of the boom 5. It is desirable that the first receiver 31 is provided at the tip of the boom 5 near a position where the wire rope 7 hangs down (hereinafter, referred to as a hanging position) on the outer edge of the pulley 8.

図2は、浮体22と第2受信機32を示す図である。浮体22は、ワイヤロープ7が通される貫通孔23を有し、ワイヤロープ7に摺動自在に取り付けられる。図示した例は、浮体22の形状が環状である例であるが、浮体22の形状はいかなる形状でもよい。第2受信機32は、浮体22の上部に配置され、ワイヤロープ7と水面が交わる位置で航法信号を受信する。第3受信機33は、ブーム5の根元の位置、例えば、旋回体4におけるブーム5を支持する水平軸51の近傍に設けられる。第4受信機34は、船体2に設けられる。 FIG. 2 is a diagram showing a floating body 22 and a second receiver 32. The floating body 22 has a through hole 23 through which the wire rope 7 is passed, and is slidably attached to the wire rope 7. The illustrated example is an example in which the shape of the floating body 22 is annular, but the shape of the floating body 22 may be any shape. The second receiver 32 is arranged above the floating body 22 and receives a navigation signal at a position where the wire rope 7 and the water surface intersect. The third receiver 33 is provided at the base of the boom 5, for example, in the vicinity of the horizontal axis 51 that supports the boom 5 in the swivel body 4. The fourth receiver 34 is provided on the hull 2.

方位計21は、船体2に設けられ、船体2の方位を計測する。方位計21は、例えば船体2の長軸方向に並べて配置された2個の受信機を備え、各々の受信機が受信した航法信号を用いて各々の受信機の位置を計測し、2個の受信機の位置を通る直線の方位を求める。この方位は、船体2の方位を表す。方位計21は、この方位を表す方位データを出力する。 The directional meter 21 is provided on the hull 2 and measures the direction of the hull 2. The directional meter 21 includes, for example, two receivers arranged side by side in the long axis direction of the hull 2, measures the position of each receiver using the navigation signal received by each receiver, and two receivers. Find the direction of a straight line passing through the position of the receiver. This direction represents the direction of the hull 2. The directional meter 21 outputs directional data representing this directional.

図3は、位置算出装置10のハードウェア構成を示すブロック図である。位置算出装置10のハードウェア構成は一般的なコンピュータのハードウェアを含み、演算部11、記憶部12、入出力I/F(Interface)部13およびUI(User Interface)部14を備える。 FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration of the position calculation device 10. The hardware configuration of the position calculation device 10 includes general computer hardware, and includes a calculation unit 11, a storage unit 12, an input / output I / F (Interface) unit 13, and a UI (User Interface) unit 14.

記憶部12は、例えばハードディスクドライブ等の記憶装置を備え、プログラムやデータを記憶する。演算部11は、プロセッサとデータ処理におけるワークエリアとして用いられるメモリを備え、記憶部12に記憶されたプログラムに従い各種データ処理を実行する。 The storage unit 12 includes a storage device such as a hard disk drive, and stores programs and data. The arithmetic unit 11 includes a processor and a memory used as a work area in data processing, and executes various data processing according to a program stored in the storage unit 12.

入出力I/F部13には、第1受信機31、第2受信機32、第3受信機33、第4受信機34、巻取装置6、方位計21が接続される。演算部11は、入出力I/F部13を介して、第1受信機31、第2受信機32、第3受信機33、第4受信機34から航法信号を受信し、巻取装置6から繰出量データを受信し、方位計21から方位データを受信する。 The first receiver 31, the second receiver 32, the third receiver 33, the fourth receiver 34, the take-up device 6, and the directional meter 21 are connected to the input / output I / F unit 13. The arithmetic unit 11 receives navigation signals from the first receiver 31, the second receiver 32, the third receiver 33, and the fourth receiver 34 via the input / output I / F unit 13, and the winding device 6 The payout amount data is received from, and the directional data is received from the directional meter 21.

UI部14は、表示部と操作部を備え、表示部が各種情報を表示し、ユーザによる操作を操作部が受け付ける。表示部は、例えば液晶パネルである。操作部は、例えばキーボードとポインティングデバイスである。なお、UI部14が位置算出装置10の本体から分離された装置として構成され、入出力I/F部13にUI部14が接続されてもよい。 The UI unit 14 includes a display unit and an operation unit, the display unit displays various information, and the operation unit accepts an operation by a user. The display unit is, for example, a liquid crystal panel. The operation unit is, for example, a keyboard and a pointing device. The UI unit 14 may be configured as a device separated from the main body of the position calculation device 10, and the UI unit 14 may be connected to the input / output I / F unit 13.

図4は、位置算出装置10の機能構成を示すブロック図である。図5は、位置算出処理の流れ図である。記憶部12には位置算出処理の手順を記述したプログラムが記憶されており、演算部11がこのプログラムを実行することにより、図4に示す各機能が実現される。 FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the position calculation device 10. FIG. 5 is a flow chart of the position calculation process. A program describing the procedure of the position calculation process is stored in the storage unit 12, and when the calculation unit 11 executes this program, each function shown in FIG. 4 is realized.

最初に、距離算出手段100が、クレーン3のブーム5の先端と水中の吊り荷9との距離L1をワイヤロープ7の繰出量を用いて算出する(ステップS01)。具体的には、以下のとおりである。 First, the distance calculating means 100 calculates the distance L1 between the tip of the boom 5 of the crane 3 and the suspended load 9 in the water using the feeding amount of the wire rope 7 (step S01). Specifically, it is as follows.

図6は、本実施形態で想定する吊り荷9の状態を示す図である。吊り荷9が水流に押されることにより、ワイヤロープ7の垂下位置(滑車8の外縁におけるワイヤロープ7が垂下される位置)の直下でない位置に移動させられた状態を想定する。距離L1は、ワイヤロープ7の滑車8から垂下された部分の長さ(以下、垂下量という。)に相当する。例えば、吊り荷9を空中に吊り下げた状態を初期状態として、初期状態における垂下量が既知であるとする。巻取装置6は、初期状態におけるワイヤロープ7の繰出量を示す繰出量データを出力する。ワイヤロープ7を繰り出して吊り荷9を水中に降下させると、巻取装置6は、吊り荷9を降下させた状態におけるワイヤロープ7の繰出量を示す繰出量データを出力する。距離算出手段100は、初期状態に対する繰出量の増分を算出し、初期状態における垂下量に繰出量の増分を加算することにより、距離L1が算出される。 FIG. 6 is a diagram showing a state of the suspended load 9 assumed in the present embodiment. It is assumed that the suspended load 9 is pushed by the water stream and moved to a position not directly below the hanging position of the wire rope 7 (the position where the wire rope 7 is hung on the outer edge of the pulley 8). The distance L1 corresponds to the length of the portion of the wire rope 7 hanging from the pulley 8 (hereinafter, referred to as the hanging amount). For example, it is assumed that the hanging load 9 is suspended in the air as the initial state, and the amount of hanging in the initial state is known. The winding device 6 outputs the feeding amount data indicating the feeding amount of the wire rope 7 in the initial state. When the wire rope 7 is unwound to lower the suspended load 9 into the water, the take-up device 6 outputs the unwound amount data indicating the unloaded amount of the wire rope 7 in the state where the suspended load 9 is lowered. The distance calculating means 100 calculates the increment of the feeding amount with respect to the initial state, and adds the increment of the feeding amount to the drooping amount in the initial state to calculate the distance L1.

次に、第1位置算出手段301が、第1受信機31により受信された航法信号を用いて、ブーム5の先端の位置を算出する(ステップS02)。本実施形態では、ブーム5の先端において第1受信機31がワイヤロープ7の垂下位置の近傍に設けられており、第1受信機31により受信された航法信号から算出された位置Aの座標(X1,Y1,Z1)をブーム5の先端の位置の座標として用いる。座標系はどのように定められてもよいが、例えば、東西方向をX軸とし、南北方向をY軸とし、鉛直方向をZ軸としてもよい。 Next, the first position calculating means 301 calculates the position of the tip of the boom 5 using the navigation signal received by the first receiver 31 (step S02). In the present embodiment, the first receiver 31 is provided near the hanging position of the wire rope 7 at the tip of the boom 5, and the coordinates of the position A calculated from the navigation signal received by the first receiver 31 ( X1, Y1, Z1) are used as the coordinates of the position of the tip of the boom 5. The coordinate system may be determined in any way. For example, the east-west direction may be the X-axis, the north-south direction may be the Y-axis, and the vertical direction may be the Z-axis.

次に、第2位置算出手段302が、第2受信機32により受信された航法信号を用いて、ワイヤロープ7と水面が交わる位置を算出する(ステップS03)。ワイヤロープ7と水面が交わる位置Bの座標を(X2,Y2,Z2)とする。 Next, the second position calculating means 302 calculates the position where the wire rope 7 and the water surface intersect using the navigation signal received by the second receiver 32 (step S03). Let (X2, Y2, Z2) be the coordinates of the position B where the wire rope 7 and the water surface intersect.

次に、吊り荷位置算出手段200が、距離算出手段100により算出された距離と、第1位置算出手段301により算出された位置と、第2位置算出手段302により算出された位置とを用いて、吊り荷9の位置を算出する(ステップS04)。具体的には、垂下されたワイヤロープ7と吊り荷9とが連結された位置Tを吊り荷9の位置とする。垂下位置からワイヤロープ7と水面が交わる位置までの距離L2は、次式で求められる。

Figure 0006893864
Next, the suspended load position calculating means 200 uses the distance calculated by the distance calculating means 100, the position calculated by the first position calculating means 301, and the position calculated by the second position calculating means 302. , The position of the suspended load 9 is calculated (step S04). Specifically, the position T in which the suspended wire rope 7 and the suspended load 9 are connected is set as the position of the suspended load 9. The distance L2 from the hanging position to the position where the wire rope 7 and the water surface intersect is calculated by the following equation.
Figure 0006893864

吊り荷9の位置Tの座標を(X,Y,Z)とすると次式が成り立つ。
(X−X1)/(X2−X1)=L1/L2
(Y−Y1)/(Y2−Y1)=L1/L2
(Z−Z1)/(Z2−Z1)=L1/L2
よって、X、Y、Zは次式で求められる。
X=(X2−X1)L1/L2+X1
Y=(Y2−Y1)L1/L2+Y1
Z=(Z2−Z1)L1/L2+Z1
Assuming that the coordinates of the position T of the suspended load 9 are (X, Y, Z), the following equation holds.
(X-X1) / (X2-X1) = L1 / L2
(Y-Y1) / (Y2-Y1) = L1 / L2
(Z-Z1) / (Z2-Z1) = L1 / L2
Therefore, X, Y, and Z can be obtained by the following equation.
X = (X2-X1) L1 / L2 + X1
Y = (Y2-Y1) L1 / L2 + Y1
Z = (Z2-Z1) L1 / L2 + Z1

次に、第3位置算出手段303が、第3受信機33により受信された航法信号を用いて、ブーム5の根元の位置Cの座標(X3,Y3,Z3)を算出する。第4位置算出手段304は、第4受信機34により受信された航法信号を用いて、クレーン3を水上で支持する船体2の所定部分の位置Dの座標(X4,Y4,Z4)を算出する。方位計測手段400は、前述の方位計21であり、船体2の方位を計測し、計測された方位を示す方位データを出力する(ステップS05)。 Next, the third position calculation means 303 calculates the coordinates (X3, Y3, Z3) of the position C at the base of the boom 5 using the navigation signal received by the third receiver 33. The fourth position calculating means 304 calculates the coordinates (X4, Y4, Z4) of the position D of the predetermined portion of the hull 2 that supports the crane 3 on the water by using the navigation signal received by the fourth receiver 34. .. The direction measuring means 400 is the above-mentioned direction meter 21, which measures the direction of the hull 2 and outputs the direction data indicating the measured direction (step S05).

次に、位置関係特定手段500が、第1位置算出手段301により算出された位置と、吊り荷位置算出手段200により算出された位置と、第3位置算出手段303により算出された位置と、第4位置算出手段304により算出された位置と、方位計測手段400により計測された方位とを用いて、船体2と吊り荷9との位置関係を特定する(ステップS06)。具体的には、第1位置算出手段301により算出されたブーム5の先端の位置と、第3位置算出手段303により算出されたブーム5の根元の位置とから、ブーム5の方位が算出される。算出されたブーム5の方位と、方位計測手段400により計測された船体2の方位とから、船体2に対するブーム5の旋回角度が算出される。 Next, the positional relationship specifying means 500 has a position calculated by the first position calculating means 301, a position calculated by the suspended load position calculating means 200, a position calculated by the third position calculating means 303, and a second. 4 The positional relationship between the hull 2 and the suspended load 9 is specified by using the position calculated by the position calculating means 304 and the direction measured by the directional measuring means 400 (step S06). Specifically, the orientation of the boom 5 is calculated from the position of the tip of the boom 5 calculated by the first position calculating means 301 and the position of the base of the boom 5 calculated by the third position calculating means 303. .. The turning angle of the boom 5 with respect to the hull 2 is calculated from the calculated direction of the boom 5 and the direction of the hull 2 measured by the direction measuring means 400.

図7は、位置算出処理の結果の表示例を示す図である。左側の画面には、作業船1の上方に視点を置いて、船体2、旋回体4、ブーム5、ワイヤロープ7、吊り荷9が表示され、位置関係特定手段500により特定された船体2と吊り荷9との位置関係が表示される。船体2の中心線が画面の上下方向に一致するように船体2が配置され、位置関係特定手段500により算出された旋回角度だけ旋回体4が船体2に対して旋回された様子を示している。右上の画面には、吊り荷9の目標位置と吊り荷位置算出手段200により算出された吊り荷9の位置との位置関係が図示されている。右下の画面には、吊り荷9と水底との距離が図示されている。水底の標高は、事前の調査により既知である。 FIG. 7 is a diagram showing a display example of the result of the position calculation process. On the screen on the left side, the hull 2, the swivel body 4, the boom 5, the wire rope 7, and the suspended load 9 are displayed with the viewpoint above the work vessel 1, and the hull 2 specified by the positional relationship specifying means 500 is displayed. The positional relationship with the suspended load 9 is displayed. The hull 2 is arranged so that the center line of the hull 2 coincides with the vertical direction of the screen, and the turning body 4 is turned with respect to the hull 2 by the turning angle calculated by the positional relationship specifying means 500. .. The upper right screen shows the positional relationship between the target position of the suspended load 9 and the position of the suspended load 9 calculated by the suspended load position calculating means 200. The lower right screen shows the distance between the suspended load 9 and the bottom of the water. The elevation of the bottom of the water is known by prior research.

本実施形態によれば、水流の影響により吊り荷9がブーム5の先端のワイヤロープ7の垂下位置の直下でない位置に移動した場合であっても吊り荷9の位置が高精度で計測される。また、本実施形態では、航法衛星から送信される航法信号を用いて位置を算出するから、超音波を用いる方法と比べて短時間で吊り荷9の位置が算出される。また、本実施形態では、ブーム5の先端の位置とブーム5の根元の位置が算出され、これらの位置からブーム5の姿勢(旋回角度、起伏角度)が算出されるから、ブーム長が可変式のクレーン船であっても簡単にブーム5の姿勢が算出される。 According to the present embodiment, the position of the suspended load 9 is measured with high accuracy even when the suspended load 9 moves to a position not directly below the hanging position of the wire rope 7 at the tip of the boom 5 due to the influence of the water flow. .. Further, in the present embodiment, since the position is calculated using the navigation signal transmitted from the navigation satellite, the position of the suspended load 9 is calculated in a shorter time than the method using ultrasonic waves. Further, in the present embodiment, the position of the tip of the boom 5 and the position of the base of the boom 5 are calculated, and the posture (turning angle, undulation angle) of the boom 5 is calculated from these positions, so that the boom length is variable. The attitude of the boom 5 can be easily calculated even for the crane vessel of.

上記の実施形態を次のように変形してもよい。また、複数の変形例を組み合わせてもよい。 The above embodiment may be modified as follows. Moreover, you may combine a plurality of modification examples.

[変形例1]
位置関係特定手段500が、第1位置算出手段301により算出された位置と、吊り荷位置算出手段200により算出された位置と、第3位置算出手段303により算出された位置とを用いて、クレーン3と吊り荷9との位置関係を特定するように構成されてもよい。この構成においては、上記実施形態における第4位置算出手段304と方位計測手段400は必須ではない。
[Modification 1]
The position relationship specifying means 500 uses a crane calculated by the first position calculating means 301, a position calculated by the suspended load position calculating means 200, and a position calculated by the third position calculating means 303. It may be configured to specify the positional relationship between 3 and the suspended load 9. In this configuration, the fourth position calculating means 304 and the directional measuring means 400 in the above embodiment are not indispensable.

図8は、本変形例にかかる位置算出処理の結果の表示例を示す図である。左側の画面には、旋回体4、ブーム5、ワイヤロープ7、吊り荷9が表示され、位置関係特定手段500により特定されたクレーン3と吊り荷9との位置関係が表示される。ブーム5の長手方向が画面の上下方向に一致するように各部が配置されている。右上の画面と右下の画面の内容は、図7と同じである。 FIG. 8 is a diagram showing a display example of the result of the position calculation process according to the present modification. On the screen on the left side, the swivel body 4, the boom 5, the wire rope 7, and the suspended load 9 are displayed, and the positional relationship between the crane 3 and the suspended load 9 specified by the positional relationship specifying means 500 is displayed. Each part is arranged so that the longitudinal direction of the boom 5 coincides with the vertical direction of the screen. The contents of the upper right screen and the lower right screen are the same as those in FIG. 7.

[変形例2]
上記の実施形態では、ブーム5の方位と船体2の方位とから船体2に対するブーム5の旋回角度が算出され、作業船1の上方に視点を置いた各部の位置関係が表示される例(図7の左の図)を示したが、ブーム5の先端の位置とブーム5の根元の位置とからブーム5の起伏角度が算出され、図6に示すように作業船1の側方に視点を置いた各部の位置関係が表示されるように構成されてもよい。
[Modification 2]
In the above embodiment, the turning angle of the boom 5 with respect to the hull 2 is calculated from the orientation of the boom 5 and the orientation of the hull 2, and the positional relationship of each part with the viewpoint above the work vessel 1 is displayed (FIG.). Although the figure on the left of 7) is shown, the undulation angle of the boom 5 is calculated from the position of the tip of the boom 5 and the position of the base of the boom 5, and the viewpoint is viewed from the side of the work vessel 1 as shown in FIG. It may be configured so that the positional relationship of each placed part is displayed.

[変形例3]
上記の実施形態では、第1受信機31により受信された航法信号から算出された位置Aの座標(X1,Y1,Z1)をブーム5の先端の座標として用いたが、第1受信機31と垂下位置との位置関係に基づいて位置Aの座標を補正し、補正した座標をブーム5の先端の座標として用いてもよい。このとき、第1受信機31と垂下位置との位置関係はブーム5の起伏角度によって変化するから、起伏角度を用いて位置Aの座標を補正してもよい。
[Modification 3]
In the above embodiment, the coordinates (X1, Y1, Z1) of the position A calculated from the navigation signal received by the first receiver 31 are used as the coordinates of the tip of the boom 5, but the first receiver 31 and The coordinates of the position A may be corrected based on the positional relationship with the hanging position, and the corrected coordinates may be used as the coordinates of the tip of the boom 5. At this time, since the positional relationship between the first receiver 31 and the hanging position changes depending on the undulation angle of the boom 5, the coordinates of the position A may be corrected using the undulation angle.

1…作業船、2…船体、3…クレーン、4…旋回体、5…ブーム、6…巻取装置、7…ワイヤロープ、8…滑車、9…吊り荷、10…位置算出装置、20…操縦装置、21…方位計、31…第1受信機、32…第2受信機、33…第3受信機、34…第4受信機、22…浮体、32…第2受信機、23…貫通孔、11…演算部、12…記憶部、13…入出力I/F部、14…UI部、100…距離算出手段、200…吊り荷位置算出手段、301…第1位置算出手段、302…第2位置算出手段、303…第3位置算出手段、304…第4位置算出手段、400…方位計測手段、500…位置関係特定手段 1 ... work ship, 2 ... hull, 3 ... crane, 4 ... swivel body, 5 ... boom, 6 ... winding device, 7 ... wire rope, 8 ... pulley, 9 ... suspended load, 10 ... position calculation device, 20 ... Control device, 21 ... azimuth meter, 31 ... first receiver, 32 ... second receiver, 33 ... third receiver, 34 ... fourth receiver, 22 ... floating body, 32 ... second receiver, 23 ... penetration Hole, 11 ... Calculation unit, 12 ... Storage unit, 13 ... Input / output I / F unit, 14 ... UI unit, 100 ... Distance calculation means, 200 ... Suspended load position calculation means, 301 ... First position calculation means, 302 ... 2nd position calculating means, 303 ... 3rd position calculating means, 304 ... 4th position calculating means, 400 ... orientation measuring means, 500 ... positional relationship specifying means

Claims (4)

クレーンのブームの先端と水中の吊り荷との距離をワイヤロープの繰出量を用いて算出する距離算出手段と、
航法信号を用いて、前記ブームの先端の位置を算出する第1位置算出手段と、
航法信号を用いて、前記ワイヤロープと水面が交わる位置を算出する第2位置算出手段と、
前記距離算出手段により算出された距離と、前記第1位置算出手段により算出された位置と、前記第2位置算出手段により算出された位置とを用いて、前記吊り荷の位置を算出する吊り荷位置算出手段と
を備える位置算出装置。
A distance calculation means that calculates the distance between the tip of the boom of the crane and the suspended load in the water using the amount of wire rope drawn out.
A first position calculating means for calculating the position of the tip of the boom using a navigation signal, and
A second position calculating means for calculating the position where the wire rope and the water surface intersect using a navigation signal, and
The suspended load for which the position of the suspended load is calculated using the distance calculated by the distance calculating means, the position calculated by the first position calculating means, and the position calculated by the second position calculating means. A position calculation device including a position calculation means.
前記ワイヤロープに摺動自在に取り付けられた浮体と、
前記浮体に配置され航法信号を受信する受信機と
を備え、
前記第2位置算出手段は、前記受信機により受信された航法信号を用いて、前記ワイヤロープと水面が交わる位置を算出する
請求項1に記載の位置算出装置。
A floating body slidably attached to the wire rope and
It is equipped with a receiver that is placed on the floating body and receives navigation signals.
The position calculation device according to claim 1, wherein the second position calculation means calculates a position where the wire rope and the water surface intersect using a navigation signal received by the receiver.
航法信号を用いて、前記ブームの根元の位置を算出する第3位置算出手段と、
航法信号を用いて、前記クレーンを水上で支持する船舶の所定部分の位置を算出する第4位置算出手段と、
前記船舶の方位を計測する方位計測手段と、
前記第1位置算出手段により算出された位置と、前記吊り荷位置算出手段により算出された位置と、前記第3位置算出手段により算出された位置と、前記第4位置算出手段により算出された位置と、前記方位計測手段により計測された方位とを用いて、前記船舶と前記吊り荷との位置関係を特定する位置関係特定手段と
を備える請求項1又は2に記載の位置算出装置。
A third position calculating means for calculating the position of the base of the boom using a navigation signal, and
A fourth position calculating means for calculating the position of a predetermined portion of a ship supporting the crane on the water using a navigation signal, and
A directional measuring means for measuring the directional of the ship and
A position calculated by the first position calculating means, a position calculated by the suspended load position calculating means, a position calculated by the third position calculating means, and a position calculated by the fourth position calculating means. The position calculation device according to claim 1 or 2, further comprising a positional relationship specifying means for specifying the positional relationship between the ship and the suspended load by using the directional measurement means and the directional direction measured by the directional measuring means.
航法信号を用いて、前記ブームの根元の位置を算出する第3位置算出手段と、
前記第1位置算出手段により算出された位置と、前記吊り荷位置算出手段により算出された位置と、前記第3位置算出手段により算出された位置とを用いて、前記クレーンと前記吊り荷との位置関係を特定する位置関係特定手段と
を備える請求項1又は2に記載の位置算出装置。
A third position calculating means for calculating the position of the base of the boom using a navigation signal, and
The crane and the suspended load are subjected to the position calculated by the first position calculating means, the position calculated by the suspended load position calculating means, and the position calculated by the third position calculating means. The position calculation device according to claim 1 or 2, further comprising a positional relationship specifying means for specifying a positional relationship.
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