JP6897075B2 - 過巻検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、過巻検出装置に関する。

クレーン車では、ワイヤロープで吊り下げられたフックのワイヤロープによる過巻を検出する技術の開発がなされている（例えば、特許文献１−３参照）。

特許文献１には、ブーム先端に吊り下げられたマイクロスイッチ内臓の検出器と、この検出器に吊り下げられた重錘とを備え、巻上げロープの巻上げにより重錐が持上げられ、検出器に作用する荷重が低減することで、検出器が動作して過巻を検知する過巻防止装置が開示されている。特許文献２には、過巻直前の位置でロープの外径サイズを太くして過巻識別部を形成し、この過巻識別部をリミットスイッチで検出することで、過巻を検出する過巻防止装置が開示されている。また、特許文献３には、超音波検出器によって検出したフックの距離に基づいて過巻を検出する巻過警報装置が開示されている。

特開平５−１７８５７９号公報 特開２００３−９５５８３号公報 特開平２−５７８９７号公報

しかしながら、上記従来技術では、リミットスイッチ、過巻識別部、超音波装置等の専用品を用いる必要があり、部品点数が増え、点検や整備の手間もかかっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、より簡易な構成で、より高精度に過巻を検出することができる過巻検出装置を提供することを目的とする。

本発明の画像表示装置は、クレーン車のブーム又はジブに設けられたカメラによって、前記ブーム又は前記ジブからワイヤロープによって吊り下げられた吊り具を含んで撮影された画像に基づいて、前記吊り具の位置情報を算出する位置情報算出部と、前記位置情報に基づいて、前記ワイヤロープによる前記吊り具の巻き上げが過巻であるか否かを判定する判定部と、を備え、前記位置情報算出部は、画像解析によって前記画像上で前記吊り具を検出し、該吊り具の移動時の速度の変化量又は位置の変化量を算出し、該変化量に基づいて、前記位置情報を算出するように構成され、前記判定部で過巻でないと判定されている間は、前記カメラによる前記画像の撮影と、前記位置情報算出部による前記位置情報の算出と、前記判定部による判定と、を繰り返すことを特徴とする。

本発明に係る過巻検出装置によれば、より簡易な構成で、より高精度に過巻を検出することができる。

実施形態に係る過巻検出装置を備えたクレーン車の一例を右側方から見た側面図である。 図１のクレーン車に備えられた過巻検出装置の構成を示すブロック図である。 吊り荷監視カメラにより撮影され、表示部に表示されたサブフック近傍の画像の一例を示す模式図である。 サブフックの過巻が検知されたときに表示部に表示される画像の一例を示す模式図である。 過巻検出装置による過巻検出動作の一例を示すフローチャートである。 吊り荷監視カメラにより撮影され、表示部に表示されたメインフック近傍の画像の一例を示す模式図である。 メインフックの過巻が検知されたときに表示部に表示される画像の一例を示す模式図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係る過巻検出装置について、図面を参照して説明する。
＜クレーンの概略構成＞
本実施の形態の図１は、作業車両の一例としてのクレーン車１を右側方から見た側面図である。この図１に示すクレーン車１は、走行体（キャリヤ）２と旋回体３とを備える。走行体２は、走行機能を有する車両の本体部分（車体）であり、複数の車輪と、車輪および旋回体３を駆動する駆動源とを有する。走行体２は、前側及び後側に各々左右一対のアウトリガ４（図１参照）を備えている。各アウトリガ４は、車幅方向に張り出して接地することで、ブーム７を用いた作業時（作業モード）に走行体２を安定して支持する。

旋回体３は、図１に示すように、走行体２の上方に配置されて、水平に旋回可能に設けられ、一体的に旋回可能なキャビン５とブームサポート６とを有している。キャビン５は、オペレータが各種の操作を行うための車室である。キャビン５の内部には、各種の操作に対応した操作部が設けられている。各種の操作としては、例えば、旋回体３の旋回、ブーム７の起伏及び伸縮、ブームサポート６に設けられたメインウインチドラム（主巻ドラム）８及びサブウインチドラム（補巻ドラム）９の巻上げ及び巻下げ、各アウトリガ４の張り出し及び格納、駆動源であるエンジンの始動及び停止等がある。また、キャビン５の内部には、後述する過巻検出装置２０（図２参照）、表示部２２が配置されている。

ブームサポート６は、伏した状態で前後方向に延びたブーム７が取り付けられた部材であり、ブーム７の基端部がブーム根本支点ピンを介してブームサポート６に取り付けられている。ブーム７は、ブーム根本支点ピンを中心にして回転自在に支持されている。ブームサポート６とブーム７との間に起伏用シリンダが設けられていて、起伏用シリンダを伸縮することにより、ブーム７はブーム根本支点ピンを中心に回転して伏した状態から立ち上がり、又立ち上がった状態から伏した状態に起伏動作する。

ブーム７は、例えば、内部で伸縮シリンダにより連結された基端ブーム部と中間ブーム部と先端ブーム部とを有している。各伸縮が縮んだ状態では、基端ブーム部の内側に中間ブーム部が配置され、中間ブーム部の内側に先端ブーム部が配置された入れ子式に組み合わされて、ブーム７は縮んだ状態となる。一方、各伸縮シリンダが伸びると、図１に示すように、基端ブーム部の内側から中間ブーム部が突出し、中間ブーム部の内側から先端ブーム部が突出して、ブーム７は伸びた状態となる。

先端ブーム部の先端のブームトップに配置されたシーブには、メインウインチドラム８に巻回されたメインワイヤロープ（主巻ロープ）１０が掛け回されている。このメインワイヤロープ１０には、吊り具としてのメインフック１１が設けられている。また、先端ブーム部の先端のシングルトップに配置されたシーブには、サブウインチドラム９に巻回されたサブワイヤロープ（補巻ロープ）１２が掛け回されている。このサブワイヤロープ１２には、吊り具としてのサブフック１３が設けられている。

また、クレーン車１にはジブ１８が備えられている。ジブ１８は、不使用時にはブーム７の側面に格納されている。図１に示すようにブーム７の前方にジブ１８を張り出すことで、ブーム７でのクレーン作業時の揚程、作業半径よりもさらに大きな揚程、作業半径でクレーン作業を行うことができる。ジブ１８の先端部に配置されたシーブに、サブワイヤロープ１２を掛け回し、サブフック１３を吊り下げることができる。メインウインチドラム８、サブウインチドラム９は、モータ等からなるメインウインチ駆動部１６、サブウインチ駆動部１７によって駆動される（図２参照）。

以下、メインウインチドラム８、サブウインチドラム９を単にウインチドラム８,９ということがある。メインワイヤロープ１０、サブワイヤロープ１２を単にワイヤロープ１０,１２ということがある。メインフック１１、サブフック１３を、単にフック１１,１３ということがある。メインウインチ駆動部１６、サブウインチ駆動部１７を単にウインチ駆動部１６，１７ということがある。

各フック１１，１３には、玉掛け用具により荷物（吊り荷）１４が掛けられる。各フック１１，１３に掛けられた荷物１４は、ブーム７の起伏及び伸縮、旋回体３の旋回並びに各ウインチドラム８，９への各ワイヤロープ１０，１２の巻き上げ及び巻き下げの各動作の１つ以上により、吊り上げ、移動、吊り下しというクレーン作業に供される。

ブーム７の先端又はジブ１８の先端には、吊り荷監視カメラ１５が取り付けられている。この吊り荷監視カメラ１５は、自重又はモータ等によって、常に下方を向くように設置されている。また、吊り荷監視カメラ１５は、使用するフック１１，１３に対応して、ブーム７の先端とジブ１８の先端とで付替え可能となっているが、複数台の吊り荷監視カメラ１５を用意して、それぞれの位置に取り付けてもよい。図１の例では、ジブ１８の先端に吊り下げたサブフック１３を用いてクレーン作業を行う様子を示しているため、ジブ１８の先端に吊り荷監視カメラ１５を取付けている。この取り付け状態では、吊り荷監視カメラ１５によって、地面Ｇから吊り荷監視カメラ１５までの間のサブフック１３及び荷物１４を含む下方の被写体が撮影される。

一方、メインフック１１やシングルトップに吊り下げたサブフック１３を用いてクレーン作業を行う場合は、図１に仮想線で示すように、先端ブーム部のシングルトップやブームトップに吊り荷監視カメラ１５を取付ける。この取り付け状態では、吊り荷監視カメラ１５によって、地面Ｇから吊り荷監視カメラ１５までの間のメインフック１１、サブフック１３及び荷物１４を含む下方の被写体が撮影される。

吊り荷監視カメラ１５としては、特に限定されるものではないが、より広い範囲で被写体を撮影可能となるように、本実施形態では、広画角で被写界深度の深いカメラを用いている。本実施形態の吊り荷監視カメラ１５の撮影範囲は、例えば、図１において一点鎖線で示したような範囲Ｗである。吊り荷監視カメラ１５で撮影された画像Ｐは表示用に編集され、図３に示すように、後述の表示部２２に表示される。

また、クレーン車１には、メインウインチドラム８及びサブウインチドラム９を撮影するドラム監視カメラ、走行体２の前方を撮影するフロントカメラ、後方を撮影するリアカメラ、ブーム７の左側や右側を撮影するブーム左カメラやブーム右カメラ、旋回体３の右側や左側を撮影する右カメラや左カメラ、走行体２の左後方を撮影するワイドサイドビューカメラ等を更に設けることができる。各カメラで撮影された画像も、クレーン車１の作業状態、走行状態、又はオペレータの指示に応じて表示部２２に適宜切替られて表示される。

＜過巻検出装置の構成＞
クレーン車１は、メインフック１１及びサブフック１３のメインワイヤロープ１０及びサブワイヤロープ１２による過巻を検出する過巻検出装置２０を備えている。以下、図２に基づいて、過巻検出装置２０の構成について説明する。図２は、過巻検出装置２０の構成を示すブロック図である。

この図２に示すように、過巻検出装置２０は、過巻検出装置２０の動作全体を制御する制御部２１と、吊り荷監視カメラ１５で撮影された画像Ｐが表示される表示部２２と、過巻を検出したことをオペレータに音や光で通知する報知部２３と、を主に備えている。

表示部２２としては、液晶ディスプレイ等を用いることができる。この表示部２２は、旋回体３のキャビン５内の表示部や、遠隔操作装置（例えばラジコン、リモコン等）などの表示部や、ヘッドマウントディスプレイでの表示などであって、オペレータが前方を見ながらクレーン車１を操作している状態で、視線を過度に動かすことなく視界に入る位置に設置されている。

報知部２３としては、例えば、音を発するブザーや、音、音声等を発するスピーカ、光を発したり、光の色を変化させたりするＬＥＤ、ＬＤ、白熱灯等の光源等が挙げられる。また、本実施形態では、表示部２２に警告メッセージを表示することで、過巻を検出したことをオペレータに通知しているため、表示部２２も報知部２３として機能する。

制御部２１には、吊り荷監視カメラ１５で撮影された画像（画素（ピクセル）データ）、焦点距離、露光等の撮影時の条件等が記録されたＥｘｉｆ等の撮影情報（メタデータ）が、画像情報（画像ファイル）として入力される。制御部２１は、入力された画像情報に基づいてフック１１，１３の位置情報を算出する位置情報算出部２４と、算出された位置情報に基づいてフック１１，１３の過巻を判定する判定部２５と、過巻と判定されたときにオペレータに警告情報を通知する警告制御部２６と、過巻が検出されたフック１１，１３のウインチ駆動部１６，１７を停止してウインチドラム８，９の巻き上げ動作を停止させるウインチ制御部２７と、過巻検出プログラム及び過巻検出に用いるパラメータ等の各種情報が記憶される記憶部２８と、を主に備えている。

位置情報としては、ブーム７やジブ１８の先端とフック１１．１３との位置関係を把握できれば、特に限定されることはない。本実施形態では、位置情報算出部２４は、吊り荷監視カメラ１５で撮影された画像Ｐを解析して被写体を抽出し、記憶部２８に予め記憶されたフック１１．１３のテンプレート画像と比較するパターンマッチングによりフック１１，１３を検出する。そして、検出したフック１１，１３の画像Ｐ上の位置情報、例えば、フック１１，１３の上面の座標を算出する。

フック１１，１３の検出は、パターンマッチングによって検出する手法に限定されることはなく、画像特徴量に基づいて物体を認識する等、一般的に用いられる物体認識のアルゴリズムを用いて検出することができる。

＜過巻検出装置の動作＞
次に、上述のような構成の第１実施形態の過巻検出装置２０の動作（過巻検出処理）の一例を説明する。過巻検出処理は、記憶部２８等に記憶されたプログラムに基づいて、制御部２１により実行される。過巻検出装置２０は、例えば、クレーン車１が作業モード（ＰＴＯスイッチがオン状態）になったときに作動する。

本実施形態では、吊り荷監視カメラ１５の画像Ｐから取得した各フック１１，１３の位置情報に基づいて、ブーム７とメインフック１１との距離Ａ、ブーム７とサブフック１３との距離Ｂを算出する。また、ジブ１８とサブフック１３を用いてクレーン作業を行う場合には、ジブ１８とサブフック１３との距離Ｂ’を算出する。そして、距離Ａが所定の「距離１」以下となったときに、メインフック１１が過巻であると判定し、距離Ｂが所定の「距離２」以下となったとき、或いは距離Ｂ’が所定の「距離２’」以下となったとき、サブフック１３が過巻であると判定する。

また、過巻か否かを、オペレータ自身の目でも確認しながらクレーン作業が可能となるように、画像Ｐ上で、ブーム７から「距離１」又は「距離２」となる位置、ジブ１８から「距離２’」となる位置、つまり過巻が検出される位置（以下、「検出位置」という）に、目印として丸印等のマークを付して表示部２２に表示する構成としている。図３に示す例では、ブーム７での作業時のメインフック１１やサブフック１３の過巻を検出しているため、ブーム７から「距離１」の位置にマークＭ１が、「距離２」の位置にマークＭ２が表示されている。なお、画像Ｐに基づいて過巻を検出できればよいため、必ずしも画像Ｐ上にマークＭ１，Ｍ２等の目印を表示する必要はない。

なお、本実施形態では、従来の過巻検出装置において各フックに設けるマイクロスイッチに吊り下げられた重錘の下面に相当する位置を検出位置とし、本クレーン車１のブーム７から、各検出位置までの距離を、それぞれ距離１,２としている。各検出位置は、従来の過巻検出装置で各フックが上昇して重錘を押し上げる位置であり、この押し上げによってマイクロスイッチがＯＮとなって過巻が検出されることに対応させたものである。

以下、メインフック１１又はシングルトップに吊り下げたサブフック１３を用いてブーム７によるクレーン作業を行うときの過巻検出装置２０による過巻検出手順を説明する。まず、ブーム７のシングルトップに吊り荷監視カメラ１５を取付け、各伸縮シリンダを伸ばして、図１に示すように、ブーム７を伸ばした状態とする。吊り荷監視カメラ１５は、メインフック１１、サブフック１３及び荷物１４を含む下方の被写体を撮影できるように、図１に仮想線で示したシングルトップに取付ける。

表示部２２には、図３に示すように、吊り荷監視カメラ１５で撮影された画像Ｐが表示される。この画像Ｐには、メインフック１１、メインワイヤロープ１０、サブフック１３及びサブワイヤロープ１２が表示されている。よって、オペレータは、表示部２２の画像Ｐによって死角となり易い位置にあるフック１１，１３、障害物、人物等を目視により確認しながらクレーン作業を行うことができる。

なお、作業モードの際に表示部２２に表示される画像が、必ずしも吊り荷監視カメラ１５での画像Ｐに限定されることはない。オペレータの切り替え操作や、作業状況に応じて、他のカメラで撮影した画像を表示することもできる。また、クレーン車１に搭載された過負荷防止装置によって得られたブーム７の起伏の角度、ブーム７の長さ、旋回体３の旋回角度、ブーム７の先端まで高さ等の各種情報を含む作業情報画面を表示することもできる。

表示部２２への表示の有無に関わらず、制御部２１には、吊り荷監視カメラ１５から画像情報が逐次入力される。この画像情報の入力を受けて、位置情報算出部２４が、前述したような手法でサブフック１３を検出し、画像Ｐ上でのメインフック１１及びサブフック１３の位置情報を算出する（ステップＳ１）。

次に、判定部２５は、ステップＳ１で算出された位置情報に基づいて、ブーム７からメインフック１１及びサブフック１３までの距離Ａ，Ｂを算出し、この距離Ａ，Ｂに基づいて過巻か否かを判定する（ステップＳ２）。判定部２５は、距離Ａが「距離１」以下となったときに、メインフック１１の巻き上げ状態が過巻であると判定する。また、距離Ｂが「距離２」以下となったときに、サブフック１３の巻き上げ状態が過巻であると判定する。図４には、サブフック１３がマークＭ２の位置まで到達した状態を実線で示している。また、図４には、メインフック１１がマークＭ１の位置まで到達した状態も仮想線で示している。このステップＳ２で過巻と判定されると（ステップＳ３の判定がＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、警告制御部２６が、警告メッセージを画像Ｐに重畳して表示部２２に表示し、オペレータに警告情報を通知する。警告メッセージとしては、例えば、図４に示すように、「過巻を検出したので、巻き上げを停止します。」等の文字であってもよいし、アラームのマーク等を表示してもよく、オペレータに過巻であることを気づかせることができれば、いずれの表示であってもよい。

本実施形態では、警告制御部２６は、さらに報知部２３を制御してブザー音等の警告音や、音声による警告メッセージ等を発したり、光源を点灯させて光を発したりすることで、過巻の警告情報をオペレータに通知する。音や光による警告は、表示部２２に吊り荷監視カメラ１５の画像Ｐが表示されていない場合等に、特に有効である。

また、表示部２２に吊り荷監視カメラ１５の画像Ｐが表示されていない場合でも、現在表示されている画像に警告メッセージを重畳して表示してもよいし、吊り荷監視カメラ１５の画像Ｐに切り替えて、当該画像Ｐとともに警告メッセージ表示してもよい。

そして、過巻が検出されたことで、ステップＳ５では、ウインチ制御部２７が過巻と判定されたメインウインチ駆動部１６又はサブウインチ駆動部１７を制御して、メインウインチドラム８によるメインロープ１０の巻き上げ動作又はサブウインチドラム９によるサブワイヤロープ１２の巻き上げ動作を停止させる。

一方、過巻でないと判定されている間（ステップＳ３の判定がＮＯ）は、ステップＳ１の位置情報の算出とステップＳ２の過巻判定を繰り返す。この間は、オペレータは表示部２２に表示された吊り荷監視カメラ１５の画像Ｐを見ながら、クレーン作業を続行することができる。

なお、上記では、メインフック１１とサブフック１３の双方を画像上で検出して過巻の検出を行っている。しかし、メインフック１１とサブフック１３とは、単独で使用されることが多いため、スイッチの切替えなどによって、どちらのフック１１，１３を使用するかを過巻検出装置２０に入力することで、メインフック１１又はサブフック１３の一方のみの過巻を検出する構成とすることもできる。この構成では、計算速度がより向上し、より迅速に過巻検出をすることができる。

次に、ジブ１８にサブフック１３を付替えてクレーン作業を行うときの過巻検出装置２０による過巻検出手順を説明する。まず、図１に示すように、ブーム７からジブ１８を張り出し、ジブ１８の先端にサブフック１３を取付ける。このとき、サブフック１３に臨ませて、ジブ１８の先端に吊り荷監視カメラ１５を取付け、サブフック１３及び荷物１４を含む下方の被写体を撮影できるようにする。

図６に、吊り荷監視カメラ１５で撮影され、表示部２２に表示されたサブフック１３近傍の画像Ｐの模式図を示す。この画像Ｐには、ほぼ中央にサブフック１３とサブワイヤ１２が表示されるとともに、サブフック１３の過巻の検出位置を示すマークＭ３が表示されている。

そして、ブーム７でのメインフック１１又はサブフック１３の過巻検知のときと同様に、制御部２１の制御によって、図５のフローチャートに示されるステップＳ１〜Ｓ５が実行される。これにより、画像Ｐに基づいて、ジブ８とサブフック１３との距離Ｂ’が距離２’以下になったときに過巻が検出され、警告情報の通知、サブウインチドラム９の作動停止等が行われる。図７に、過巻と判定されたときに表示部２２に警告メッセージとともに表示される画像Ｐの模式図を示す。一方、過巻と判定されない間は、オペレータはサブフック１３を用いたクレーン作業を円滑に続行することができる。

以上、本実施形態によれば、フック１１，１３に吊り下げられた荷物１４を監視する吊り荷監視カメラ１５の画像を用いて過巻を検出することができ、リミットスイッチや垂錘等の過巻検出用の専用品を用いる必要がない。また、リミットスイッチ等を用いた過巻検出装置では、長期使用による経時変化を生じたり、環境条件や使用状況等の影響を受けたりすることがあり、検知精度を保つためには定期的な交換や保守点検が必要となる。これに対して、本実施形態の過巻検出装置２０では、画像に基づいて過巻を検知するため、部品の頻繁な交換等の必要がなく、リミットスイッチ等に比べて吊り荷監視カメラ１５のメンテナンスも容易であり、高精度な検出精度を長期に保つことが可能となる。また、画像認識技術を用いることで、迅速かつ高精度に過巻を検出することができる。したがって、より簡易な構成で、より高精度に過巻を検出することができる過巻検出装置２０を提供することができる。

また、過巻と判定されたときに、警告制御部２６による警告情報の通知や、ウインチ制御部２７によるウインチドラム８，９の作動停止を行うことで、ブーム７やジブ１８へのフック１１，１３等の衝突等を防止することができ、これらの破損を抑制して、耐久性を向上させることも可能となる。

また、表示部２２に表示された吊り荷監視カメラ１５の画像Ｐをオペレータが視認しながらクレーン作業を行うことで、オペレータ自身もフック１１，１３の巻き上げ状態を確認することができる。そのため、過巻検出装置２０と、オペレータの目視とで、過巻検知をより確実に検知することができるとともに、過巻となる前にオペレータ自身が巻き上げ速度を低速としたり、巻き上げを停止したりするなどの対応を行うことができ、過巻による部品間の衝突等の不具合を効果的に抑制することができる。

特に、画像Ｐ上にマークＭ１〜Ｍ３を表示することで、フック１１，１３が過巻の検出位置に近づいたことをオペレータが容易に気づくことができ、過巻の抑制効果をより向上させることができる。

ここで、本実施形態の過巻検出装置２０の変形例について説明する。従来のリミットスイッチ等の物理スイッチによる過巻検出装置では、ＯＮ／ＯＦＦによって過巻を検出するのみであった。これに対して、本実施形態の過巻検出装置２０は、画像Ｐに基づいて過巻の判定を行うことができるため、本実施形態の変形例として、過巻の検出に加えて、過巻の発生そのものを抑制して、より円滑で効率的なクレーン作業を可能とする目的で、過巻の予告をする予告通知や、ウインチドラム８，９の作動制御等を行うようにすることもできる。なお、この予告通知やウインチドラム８，９の作動制御等は、過巻検出装置２０に設けるだけでなく、過巻予告装置等として過巻検出装置２０とは別個に設けることもできる。

予告通知は、例えば、警告制御部２６により実行することができる。ブーム７又はジブ１８と各フック１１，１３との距離Ａ，Ｂ，Ｂ’が、距離１，２，２’に近づいてきたとき、すなわち、距離Ａ，Ｂ，Ｂ’が、第２の所定の距離３，４，４’（距離３＞距離１、距離４＞距離２、距離２’＞距離４’）以下となったとき、警告制御部２６は予告通知を実行する。予告通知としては、表示部２２の画像Ｐに重畳して「これ以上巻き上げると過巻となります」等の予告メッセージを表示したり、過巻のときとは異なるブザー音や音声、光の点灯等によってオペレータに通知したりすること等が挙げられる。これにより、オペレータは過巻となる前に、ワイヤロープ１０，１２の巻き上げ状態を調整することができる。

また、ウインチドラム８，９の作動制御は、例えば、ウインチ制御部２７により実行することができる。ブーム７又はジブ１８と各フック１１，１３との距離Ａ，Ｂ，Ｂ’が、距離３，４，４’以下となったときに、ウインチ制御部２７の制御によって、ウインチ駆動部１６，１７によるワイヤロープ１０，１２の巻き上げ及び巻き下げの速度を低速にする。この速度の変化によっても、オペレータがこれ以上巻き上げを続けると過巻となることを認識することができる。また、過巻の検出位置近辺での巻き上げ又は巻き下げ速度が低速であることから、過巻が検出されてウインチ駆動部１６，１７の作動を停止した場合でも、停止による衝撃をより緩和することができ、フック１１，１３や荷物１４の揺れ等を効果的に抑制することができる。

以上のように、過巻検出装置２０では、画像Ｐに基づいて過巻を検出するため、過巻の検出だけでなく、変形例のように過巻の予告通知や、巻き上げの制御等も行うことが可能となる。よって、過巻によるウインチドラム８，９の不測の停止やフック１１，１３の揺れ等を抑制して、クレーン作業をより円滑かつ、より効率的に行うことが可能となる。

また、上記実施形態及び変形例では、画像Ｐの解析により検出した各フック１１，１３の位置情報に基づいてブーム７又はジブ１８の先端から各フック１１，１３までの距離Ａ，Ｂ，Ｂ’を算出し、当該距離Ａ，Ｂ，Ｂ’が所定距離１,２，２’以下となったときに過巻と判定しているが、過巻の判定がこの手順に限定されることはない。変形例として、画像Ｐの解析により、画像Ｐ上の各マークＭ１〜Ｍ３の位置（検出位置）に各フック１１，１３が到達したときに、過巻と判定するように過巻検出装置２０を構成することもできる。

また、上記ではブーム７又はジブ１８に対するフック１１，１３の位置情報に基づいて過巻を検出しているが、これに限定されることもない。ブーム７やジブ１８からの位置が予めわかっている物体であれば、例えば、吊り荷監視カメラ１５や、クレーン車１の他の部位に対するフック１１，１３の位置情報に基づいて過巻を判定することもできる。

また、上記実施形態及び変形例では、サブフック１３をブーム７先端とジブ１８とで付替える際に、吊り荷監視カメラ１５の取付け位置を変えたり、複数の吊り荷監視カメラ１５を取付けたりしているが、これに限定されることはない。例えば、３６０度カメラ等、双方のフック１１，１３を撮影することが可能な、より広角の吊り荷監視カメラ１５を用いることもできる。すると、メインフック１１は勿論、ブーム７のシングルトップに吊り下げたサブフック１３も、ジブ１８に吊り下げたサブフック１３も撮影することができ、吊り荷監視カメラ１５の取り付け位置を変える必要がなくなる。また、複数台の吊り荷監視カメラ１５を用いる必要もなくなる。そして、撮影された画像Ｐ上での各フック１１，１３の位置関係や色、形、動き等でメインフック１１とサブフック１３とを識別したり、サブフック１３がブーム７先端又はジブ１８のどちらに取り付けられているかを識別したりすることができ、それぞれの過巻を検出することができる。

また、本実施形態や変形例の過巻検出装置２０と、特許文献１〜３等に開示された従来の過巻検出装置とを併用することもできる。この場合、過巻をダブルでチェックできることから、過巻検出精度をより高精度なものとすることができる。また、各フック１１，１３に垂錘とリミットスイッチからなる過巻検出装置を本実施形態の過巻検出装置２０と併せて設置した場合、画像ＰにマークＭ１〜Ｍ３を付さなくても、画像Ｐに映し出される垂錘を検出位置やオペレータが目視できる目印とすることができる。

以上、本発明の過巻検出装置を実施形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については上記実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、過巻の検出手法が、上記実施形態やその変形例の手法に限定されるものではない。以下、他の異なる過巻の検出手法を列挙するが、これらに限定されることもない。

例えば、フック１１，１３が過巻の検出位置に近づく程に画像Ｐ上で検出されるフック１１，１３の大きさが大きくなることを利用して、この大きさに基づいて位置情報を算出することができる。より具体的には、例えば、画像Ｐ上のフック１１，１３の大きさとブーム７又はジブ１８からの距離とを対応づけたテーブルを記憶部２８に予め記憶しておく。そして、画像Ｐから検出されたフック１１，１３の大きさをキーとしてテーブルを検索し、位置情報としての距離を取得する。この距離に基づいて、過巻を検出することができる。または、単に、画像Ｐ上で検出されたフック１１，１３の大きさが、予め記憶部２８に記憶された所定の大きさに達したときに、過巻と判定することもできる。

また、フック１１，１３が過巻の検出位置に近づく程に画像Ｐ上で検出されるフック１１，１３の移動の加速度が速くなったり、フック１１，１３の位置の変化量や画像全体の変化量が大きくなったりすることを利用して、この加速度や画像変化量に基づいてフック１１，１３の位置情報を得ることができる。具体的には、例えば、吊り荷監視カメラ１５で撮影された画像Ｐを経時で比較し、画像Ｐ上で検出される各フック１１，１３の加速度が所定速度より速くなったとき、位置変化量や画像変化量が所定変化量より大きくなったとき等に、過巻と判定することができる。過巻の判定基準となる所定速度、所定変化量、距離、位置座標、大きさ、加速度、位置変化量、画像変化量等も、予め記憶部２８に記憶しておくことができる。

また、上記では、画像Ｐ上でフック１１，１３を検出し、その位置情報を算出して過巻の判定に用いているが、フック１１，１３の色を予め記憶しておき、画像Ｐ上でこの色を検出し、算出した位置情報を、フック１１，１３の位置情報として過巻の判定に用いることができる。この場合、フック１１，１３の色を赤色とすれば、オペレータが画像Ｐ上でより明確にフック１１，１３を確認することができる。さらに、検出位置に黄色等のマークＭを表示することで、過巻検出装置２０が画像Ｐ上でのフック１１，１３の検出や、検出位置との距離の算出等をより容易に行うことができる。また、オペレータも、表示部２２に表示された画像Ｐ上の黄色と赤色を視認することで、巻き上げ状態をより容易に把握することができる。

また、フック１１，１３に光源を取付け、光源が発する光を検出することでフック１１，１３を検出することもできる。また、フック１１，１３に形状や大きさや色等が予め決められた目印を設け、この目印を画像Ｐ上で検出することでフック１１，１３を検出することもでき、フック１１，１３の大きさ、形状、色等にばらつきがあっても、フック１１，１３の位置情報を精度よく検出することができる。

フック１１，１３の位置情報の算出は、上記した距離、位置、形状、速度変化量、位置変化量、画像変化量等の１つに基づいて行ってもよいし、複数を組み合わせて行ってもよい。

また、上述した各手法では、画像情報の画素に基づいて、フック１１，１３の位置情報を算出しているが、Ｅｘｉｆ等の撮影情報に基づいてフック１１，１３の位置情報を算出することもできる。例えば、Ｅｘｉｆから取得した焦点距離を用いることができる。

この場合、被写体に対して自動でピントを合わせるオートフォーカス機能を有する吊り荷監視カメラ１５を用いることが望ましい。オートフォーカス機能は、いわゆる位相差方式であってもよいしコントラスト方式であってもよい。オートフォーカス機能は、少なくともブーム７やジブ１８を最大に伸ばしたときに、地面Ｇまでの長さ範囲では合焦可能に設定されているものとする。このような吊り荷監視カメラ１５では、オートフォーカス機能により、フック１１，１３に対してピントを合わせるように合焦する。そして、ワイヤロープ１０，１２の巻き上げ及び巻き下げ動作によってフック１１，１３が上下移動すると、この移動に伴ってオートフォーカス機能によって、吊り荷監視カメラ１５は常にフック１１，１３にピントを合わせるように合焦する。なお、吊り荷監視カメラ１５は、ピント調整できるものであれば、オートフォーカス機能を有するカメラに限定されることはない。

このときの焦点距離に基づいて、吊り荷監視カメラ１５の設置位置からのフック１１，１３の距離、さらにはブーム７やジブ１８からのフック１１，１３の距離を算出することができる。この距離が所定以下となったとき、又はこの距離に基づいてフック１１，１３の位置が検出位置に到達したと判断したときに、過巻と判定することができる。また、フック１１，１３に常にピントを合わせておく必要はなく、吊り荷監視カメラ１５から最も近い位置で合焦された被写体をフック１１，１３と認定し、このフック１１，１３までの距離が、所定以下となったとき等に過巻と判定することもできる。

または、合焦時にフォーカスレンズを光軸方向に駆動させるステップモータのパルス数に対応した信号を、撮影情報として位置情報算出部２４に入力するように構成することもできる。そして、この信号の入力を受けて、位置情報算出部２４が、フォーカスレンズの焦点距離とパルス数等に基づいて、吊り荷監視カメラ１５の設置位置から合焦したフック１１，１３までの距離を算出する構成とすることもできる。

以上のように、焦点距離等の撮影情報を用いることで、画像解析を行わなくても、フック１１，１３の位置情報を算出することができ、より迅速かつ高精度に過巻を検出することができる。このように吊り荷監視カメラ１５から取得できる情報であれば、画像情報のようなデジタル情報、各種信号情報、或いは機械的な作動情報等に基づいて位置情報を算出することができる。

また、吊り荷監視カメラ１５として被写界深度が浅いカメラを用いることもできる。この場合、過巻の検出位置付近にピントを合わせておき、合焦した被写体を画像解析して、フック１１，１３であると認定したときに、フック１１，１３が検出位置に到達したとして、過巻と判定することができる。または、過巻とはならない位置で被写体にピントが合うようにレンズの焦点距離を調整しておき、ピントが合っている被写体を検出し、この被写体がフック１１，１３であると認定されている間は過巻ではないと判定する。そして、フック１１，１３が検出位置を超えて巻き上がり、フック１１，１３が被写界深度を外れてピントが合わなくなったとき、すなわち、ピントが合っている被写体がフック１１，１３ではなくなったとき、過巻と判定するものであってもよい。

また、上記実施形態及び変形例の過巻検出装置２０は、メインフック１１及びサブフック１３を備えるクレーン車１に適用している。しかし、過巻検出装置２０が、このようなクレーン車１のみに適用されるものではなく、フックが１つ設けられたクレーン車や、１つのフックをメインワイヤロープとサブワイヤロープに付替えて使用するクレーン車にも適用することができる。

また、吊り荷監視カメラ１５の画像情報に基づいて、フック１１，１３だけでなく、荷物１４の近辺に存在する人物を検出し、荷物１４に近づかないように警告音や警告メッセージを発する機能を過巻検出装置２０に持たせることもできる。また、画像情報に基づいて算出したフック１１，１３の位置情報に基づいて、フック１１，１３の揺れ量を検出することもできる。そして、揺れ量が大きい場合は、巻き上げや巻き下げ速度の低速化や停止による揺れ防止制御を行って、吊り荷の揺れを抑制し、より円滑なクレーン作業を可能とすることもできる。

１ クレーン車 ７ ブーム ８ メインウインチドラム
９ サブウインチドラム １０ メインワイヤロープ
１１ メインフック（吊り具） １２ サブワイヤロープ
１３ サブフック（吊り具） １４ 荷物 １５ 吊り荷監視カメラ（カメラ）
１８ ジブ ２０ 過巻検出装置 ２１ 制御部 ２２ 表示部
２４ 位置情報算出部 ２５ 判定部 ２６ 警告制御部
Ｍ マーク（目印） Ｐ 画像

Claims (7)

1. クレーン車のブーム又はジブに設けられたカメラによって、前記ブーム又は前記ジブからワイヤロープによって吊り下げられた吊り具を含んで撮影された画像に基づいて、前記吊り具の位置情報を算出する位置情報算出部と、
   前記位置情報に基づいて、前記ワイヤロープによる前記吊り具の巻き上げが過巻であるか否かを判定する判定部と、を備え、
   前記位置情報算出部は、画像解析によって前記画像上で前記吊り具を検出し、該吊り具の移動時の速度の変化量又は位置の変化量を算出し、該変化量に基づいて、前記位置情報を算出するように構成され、
   前記判定部で過巻でないと判定されている間は、前記カメラによる前記画像の撮影と、前記位置情報算出部による前記位置情報の算出と、前記判定部による判定と、を繰り返すことを特徴とする過巻検出装置。
2. クレーン車のブーム又はジブに設けられたカメラによって、前記ブーム又は前記ジブからワイヤロープによって吊り下げられた吊り具を含んで撮影された画像に基づいて、前記吊り具の位置情報を算出する位置情報算出部と、
   前記位置情報に基づいて、前記ワイヤロープによる前記吊り具の巻き上げが過巻であるか否かを判定する判定部と、を備え、
   前記位置情報算出部は、画像解析によって画像変化量を算出し、該変化量に基づいて、前記位置情報を算出するように構成され、
   前記判定部で過巻でないと判定されている間は、前記カメラによる前記画像の撮影と、前記位置情報算出部による前記位置情報の算出と、前記判定部による判定と、を繰り返すことを特徴とする過巻検出装置。
3. 前記位置情報算出部は、画像解析によって前記画像上で前記吊り具又は前記吊り具に付した目印を検出し、前記吊り具又は前記目印の位置、大きさ、色の少なくともいずれかに基づいて、前記位置情報を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の過巻検出装置。
4. 前記カメラが、オートフォーカス機能を備え、
   前記位置情報算出部は、前記オートフォーカス機能により前記カメラが前記吊り具に対して合焦したときの焦点距離に基づいて、前記位置情報を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の過巻検出装置。
5. 前記判定部は、前記位置情報に基づいて、前記吊り具と前記ブーム又はジブとの距離が所定以下となったとき、若しくは、前記吊り具が、過巻となる所定位置に到達したとき、過巻であると判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の過巻検出装置。
6. 前記位置情報に基づいて、前記吊り具と前記ブーム又はジブとの距離が所定以下となったとき、若しくは、前記吊り具が、過巻となる所定位置近辺に到達したとき、過巻の予告通知を行う過巻予告部を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の過巻検出装置。
7. 前記カメラによって撮影された前記画像を表示する表示部と、
   前記判定部によって、過巻であると判定されたとき、前記画像に重畳して警告情報を前記表示部に表示する警告制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の過巻検出装置。

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