JP6919817B2 - Crane control system and control method - Google Patents
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Description
本発明は、クレーンの制御システム及び制御方法に関し、より詳細には、荷役効率を向上するクレーンの制御システム及び制御方法に関する。 The present invention relates to a crane control system and a control method, and more particularly to a crane control system and a control method for improving cargo handling efficiency.
フックを用いたクレーンの操作を遠隔化する装置として、カメラで撮影された画像にフックの地上面等特定の高さの水平面への投影点(予想着床中心点)に対応する投影対応点を表示する装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a device to remoteize the operation of the crane using the hook, the projection corresponding point corresponding to the projection point (expected landing center point) on the horizontal plane of a specific height such as the ground surface of the hook is added to the image taken by the camera. A display device has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この装置では、カメラで撮影された画像に投影対応点を重畳表示することで、クレーンを遠隔地から操作するオペレータに対して、フックの地上面等特定の高さの水平面上の投影点の位置を認識させ易くしている。 This device superimposes the projection corresponding points on the image taken by the camera, so that the operator who operates the crane from a remote location can see the position of the projection point on the horizontal plane at a specific height such as the ground surface of the hook. It makes it easier to recognize.
ところで、カメラで撮影された画像は、撮影されてから実際に表示装置に表示されるまでの間に遅延が生じるという問題がある。それ故、特許文献1に記載の装置では、オペレータが実際にクレーンの動作を確認して操作のタイミングを図ることができない遠隔操作において、オペレータに対して遅延した画像が表示されることになり、クレーンの操作のタイミングがずれる要因となっている。このような、画像の遅延を起因とした操作のタイミングのずれは、位置合わせの精度を低下させて、荷役効率を低下させる。
By the way, an image taken by a camera has a problem that a delay occurs between the time when the image is taken and the time when the image is actually displayed on the display device. Therefore, in the device described in
本発明の目的は、操作のタイミングの遅れを解消して、荷役効率を向上することができるクレーンの制御システム及び制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a crane control system and a control method capable of eliminating delays in operation timing and improving cargo handling efficiency.
上記の目的を達成する本発明のクレーンの制御装置は、一方向に延在する桁部と、この桁部に支持されてこの桁部の延在方向に移動するトロリと、このトロリからワイヤにより吊り下げられた吊具と、を備えるクレーンの制御システムにおいて、前記トロリに設置されて前記吊具及びその下方のその吊具が着床する着床ターゲット面を含む画像を逐次撮像するカメラと、このカメラが撮像したその画像を逐次表示する表示装置と、前記吊具及び前記着床ターゲット面のそれぞれの平面位置を取得する位置取得装置と、前記カメラ、前記表示装置、及び前記位置取得装置に接続された制御装置とを有して、前記位置取得装置が取得した前記平面位置に基づいて、前記制御装置により、前記吊具と前記着床ターゲット面とが平面視で位置が合った状態になったことを特定できる表示が透過背景に描画された上層画像を作成し、作成したその上層画像と前記カメラが撮像した前記画像とを互いに非同期で前記表示装置に積層表示させて、前記上層画像の前記透過背景から前記画像を透過させる構成にしたことを特徴とする。 The control device of the crane of the present invention that achieves the above object is provided by a girder portion extending in one direction, a trolley supported by the girder portion and moving in the extending direction of the girder portion, and a wire from the trolley. In a crane control system including a suspended hanger, a camera installed on the trolley and sequentially capturing an image including a landing target surface on which the hanger and the hanger below it land. The display device that sequentially displays the images captured by the camera, the position acquisition device that acquires the plane positions of the hanger and the landing target surface, the camera, the display device, and the position acquisition device. With the connected control device, the hanger and the landing target surface are aligned in a plan view by the control device based on the plane position acquired by the position acquisition device. An upper layer image is created in which a display that can identify the fact is drawn on a transparent background, and the created upper layer image and the image captured by the camera are laminated and displayed on the display device asynchronously with each other, and the upper layer image is displayed. The image is transparent from the transparent background of the above.
上記の目的を達成する本発明のクレーンの制御方法は、一方向に延在する桁部に支持されてこの桁部の延在方向に走行するトロリからワイヤにより吊り下げられた吊具を降ろして、その吊具の下端又はその吊具が掴んだ吊り荷の下端を着床ターゲット面に着床させるクレーンの制御方法において、前記トロリに設置されたカメラにより前記吊具及びその下方の前記吊具が着床する着床ターゲット面を含む画像を逐次撮像すると同時に、位置取得装置により前記吊具及び前記着床ターゲット面のそれぞれの平面位置を取得し、制御装置により、前記カメラが撮像した前記画像と、取得した前記平面位置に基づいて、前記吊具と前記着床ターゲット面とが平面視で位置が合った状態になったことを特定できる表示を透過背景に描画して作成した上層画像とを、互いに非同期で表示装置に積層表示させて、前記上層画像の前記透過背景から前記画像を透過させることを特徴とする。 The method for controlling a crane of the present invention that achieves the above object is to lower a hanger suspended by a wire from a trolley that is supported by a girder portion extending in one direction and travels in the extending direction of the girder portion. In a method for controlling a crane in which the lower end of the hanger or the lower end of the suspended load grasped by the hanger is landed on the landing target surface, the hanger and the hanger below the hanger are measured by a camera installed in the trolley. At the same time as sequentially capturing images including the landing target surface on which the implant is landed, the position acquisition device acquires the plane positions of the hanger and the landing target surface, and the control device acquires the image captured by the camera. And the upper layer image created by drawing a display on the transparent background that can identify that the hanger and the landing target surface are aligned in a plan view based on the acquired plane position. Are laminated on the display device asynchronously with each other, and the image is transmitted from the transparent background of the upper layer image.
本発明は、透過背景に吊具及び着床ターゲット面が平面視で位置が合った状態になったことを特定できる表示が描画された上層画像とカメラが撮像した画像とを互いに非同期で表示装置に積層表示させる。それ故、本発明によれば、カメラで撮像された画像により吊具の操作を確認しつつ、その画像が表示装置に表示されるまでに遅延が生じても、特定できる表示をリアルタイムに近い状態で表示装置に表示させることができる。これにより、特定できる表示に従わせてオペレータに吊具を操作させることで、操作のタイミングのずれを解消するには有利になり、吊具を着床ターゲット面に着床させたときに吊具と着床ターゲット面との位置が合った状態にできる。 The present invention is a display device for asynchronously displaying an upper layer image on which a display that can identify that the hanger and the landing target surface are aligned in a plan view is drawn on a transparent background and an image captured by a camera. To display in layers. Therefore, according to the present invention, while confirming the operation of the hanging tool by the image captured by the camera, even if there is a delay before the image is displayed on the display device, the identifiable display is in a state close to real time. Can be displayed on the display device with. As a result, by having the operator operate the hanger according to the identifiable display, it is advantageous to eliminate the timing difference of the operation, and when the hanger is landed on the landing target surface, the hanger Can be aligned with the landing target surface.
つまり、本発明によれば、オペレータに対して、吊具を降ろす操作を行うタイミングを、特定できる表示により時間的な遅延無く的確に教えることができる。この特定できる表示に従って吊具を着床させることで、未熟者でも吊具と着床ターゲット面との位置合わせに要する時間の短縮には有利になり、荷役効率を向上することができる。 That is, according to the present invention, it is possible to accurately teach the operator the timing of performing the operation of lowering the hanging tool by the identifiable display without any time delay. By landing the hanger according to this identifiable indication, even an inexperienced person can benefit from shortening the time required for aligning the hanger with the landing target surface, and can improve cargo handling efficiency.
以下、本発明のクレーンの制御システム及び制御方法の実施形態について説明する。図中では、クレーン10の桁部(11、12)の延在する方向をx1方向、x1方向に直交して走行装置16によりクレーン10が移動する方向をy1方向、鉛直方向をz1方向で示す。また、後述する積層画像30における縦方向をx2方向、横方向をy2方向で示す。
Hereinafter, embodiments of the crane control system and control method of the present invention will be described. In the figure, the extending direction of the girders (11, 12) of the
図1及び図2に例示するクレーン10の制御システム20は、クレーン10から離間した施設に存在するオペレータが遠隔操作によりクレーン10にコンテナ31の荷役をさせるシステムである。
The
図1に例示するように、クレーン10は岸壁に停泊した船舶に対してコンテナ31の荷役をするクレーンである。クレーン10は、x1方向に延在する桁部としてのブーム11及びガーダ12と、ブーム11及びガーダ12に支持されてx1方向に移動するトロリ13と、吊具としてトロリ13からワイヤ14により吊り下げられたスプレッダ15と、を備える。
As illustrated in FIG. 1, the
スプレッダ15は、平面視でトロリ13の中央部から下方に向って吊架した複数本のワイヤ14により吊り下げられて、ワイヤ14が巻き取られるあるいは繰り出されることで、上下に昇降させられる。
The
桁部(11、12)は、脚構造体(17、18)の上部に支持されて、ブーム11が脚構造体からx1方向海側に張り出し、ガーダ12が脚構造体からx1方向陸側に張り出す。脚構造体は、下端に岸壁に敷設されたy1方向に延在するレールに沿って走行可能な走行装置16が設置されていて、走行装置16から上方に延在する複数の脚体17と、その脚体17を連結する水平梁18とから構成される。
The girders (11, 12) are supported on the upper part of the leg structure (17, 18), the
クレーン10は、機械室19に、トロリ13を横行させる図示しない横行装置、ワイヤ14を巻き取るあるいは繰り出すことでスプレッダ15を昇降させる図示しない昇降装置が設置される。なお、クレーン10としては、横行装置がトロリ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。
The
制御システム20は、カメラ21、表示装置22、位置取得装置23、24、制御装置25、クレーン用制御装置26、操作装置27、及び報知装置28を有する。制御システム20は、カメラ21及び位置取得装置23、24が取得した情報に基づいて、制御装置25により、積層画像30を表示装置22に表示させるシステムである。積層画像30は、カメラ21で撮像された下層画像32と位置取得装置23、24が取得した情報に基づいて作成された上層画像33とが互いに非同期で表示装置22に積層表示された画像である。
The
カメラ21は、トロリ13に設置されていて、スプレッダ15及びその下方の着床ターゲット面34を含む画像である無処理画像35を所定の撮像周期T1ごとに逐次撮像するカメラである。本明細書において、スプレッダ15の下方とは、スプレッダ15が着床するスプレッダ15のz1方向直下も含む。また、着床ターゲット面34は、スプレッダ15の下端、あるいはスプレッダ15が掴んだコンテナ31の下端が着床する面であり、地面、船舶の接地面、あるいはコンテナ31の上面が例示される。また、本明細書において、無処理画像35は、カメラ21で撮像された後に画像処理が一切行われていない画像である。なお、画像処理は、画像の映りに関するパラメータ(画素、濃度、及び情報量など)を補正する画像補正と、画像自体を編集(画像の一部を選択する、切り取る、拡大・縮小するなど)する画像編集とを区別するものとする。
The
具体的に、カメラ21は、側面視で、トロリ13のx1方向の陸側端部に設置されて、カメラレンズ21aが斜め下に向けられる。カメラ21の光軸A1は、側面視で、上方側がx1方向陸側に、下方側がx1方向海側に向いてz1方向に対して傾く。光軸A1は、カメラレンズ21aの中心であるカメラ中心点C1を通過して、カメラレンズ21aの面に対する垂直方向に延在する仮想的な軸である。光軸A1は、z1方向に対して、左回りに角度θ1傾く。角度θ1は、カメラ21が撮像した無処理画像35にスプレッダ15及びスプレッダ15のz1方向直下に存在する着床ターゲット面34(コンテナ31の上面)が映る角度に設定される。
Specifically, the
このように、制御システム20は、カメラレンズ21aを斜め下に向けて、スプレッダ15及び船舶に積載されたコンテナ31を俯瞰することで、操作が遠隔化されていないクレーンにおいてトロリに設置された運転室に搭乗したオペレータの視界を再現可能になる。これにより、クレーン10から離間した施設に存在するオペレータがカメラ21で撮像された画像によりスプレッダ15の操作を確認することができ、宛も運転室に搭乗した状態で遠隔操作が可能になり、遠隔操作の操作性を向上するには有利になる。
In this way, the
なお、カメラ21は、スプレッダ15及び着床ターゲット面34を含んだ無処理画像35を逐次撮像できればよい。カメラ21は、スプレッダ15のz1方向直上に設置されてカメラレンズ21aがz1方向真下に向けられた状態を除いて設置場所やカメラレンズ21aの向きを適宜変更してもよい。撮像周期T1は、特に限定されるものでは無いが、遅くとも後述する位置取得装置23、24のサンプリング周期T2以下の周期が例示される。
It is sufficient that the
表示装置22は、積層画像30を逐次表示する一台のディスプレイで構成されている。表示装置22は、クレーン10から離間した施設に設置されて、クレーン10の遠隔操作をするオペレータに対して積層画像30を逐次表示する。一台の表示装置22が一台のクレーン10に対応した積層画像30を表示すればよく、一台の表示装置22が複数台のクレーン10に対応した複数の積層画像30を切り換え可能に表示してもよい。このように、表示装置22がオペレータに対して一台のディスプレイで構成されることで、オペレータは一台のディスプレイに表示された積層画像30により集約された情報に注視して遠隔操作が可能になる。それ故、制御システム20によれば、複数台のディスプレイに表示させる構成に比して、オペレータの視線が移動する頻度が減り、オペレータの注意力が散漫の状態に陥ったり、情報を見落としたりすることを回避するには有利になり、遠隔操作に安全性を向上することができる。
The
位置取得装置23、24は、トロリ13に設置されて、スプレッダ15及び着床ターゲット面34の平面位置に高さ位置を加えて三次元位置を所定のサンプリング周期T2ごとに逐次取得する装置である。具体的に、位置取得装置23、24は、スプレッダ中心点C2、着床ターゲット面中心点C3、及び予想着床中心点C4の三次元位置をサンプリング周期T2ごとに逐次取得する装置である。なお、サンプリング周期T2は特に限定されない。
The
位置取得装置23は、二次元レーザーセンサや三次元レーザーセンサによる形状認識システムで構成されて、位置取得装置24は、振れ角センサで構成される。位置取得装置23、24は、少なくともスプレッダ15及び着床ターゲット面34の平面位置を取得できれば上記の構成に限定されない。例えば、スプレッダ15の平面位置を取得する装置として、GPS受信器、ワイヤ14の繰り出し量や巻き取り量を測定する装置が例示される。また、着床ターゲット面34の平面位置を取得する装置として、スプレッダ15に設置されたレーザーセンサが例示される。また、位置取得装置23は、スプレッダ15の平面位置を取得する装置と、着床ターゲット面34の平面位置を取得する装置との二つの装置としてもよい。
The
スプレッダ15は、平面視で短辺がx1方向に、長辺がy1方向に向いた略長方形状を成して、スプレッダ15の中心であるスプレッダ中心点C2は、長方形状の対角線の交点となる。着床ターゲット面34は、平面視でスプレッダ15あるいはコンテナ31と同様に略長方形状を成して、着床ターゲット面34の中心である着床ターゲット面中心点C3は、長方形状の対角線の交点となる。予想着床中心点C4は、スプレッダ中心点C2が着床ターゲット面34を含む水平面36に鉛直投影された点である。水平面36は、着床ターゲット面34を含んで水平に広がる面であり、z1方向に対して垂直な面である。
The
制御装置25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、及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。制御装置25は、クレーン10から離間した施設、或いはクレーン10の近傍の地上に設置されて、表示装置22及び操作装置27に図示しない信号線を介して電気的に接続される。また、制御装置25は、無線アンテナ又は光ファイバ等の通信線を介してカメラ21、位置取得装置23、24に通信可能に接続される。
The
制御装置25は、着床ターゲット面34の周囲の状況として船舶に積まれたコンテナ31の配列情報が予め入力される。着床ターゲット面34の周囲の状況は、クレーン10による荷役の進行によって適宜更新される。なお、船舶以外にもコンテナ31を蔵置するコンテナヤードにおけるコンテナ31の配列情報が入力されていてもよい。
In the
クレーン用制御装置26は、制御装置25と同様に、CPU、内部記憶装置、及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。クレーン用制御装置26は、クレーン10の機械室19に設置されて、トロリ13の横行装置、スプレッダ15の昇降装置、及び走行装置16に図示しない信号線を介して電気的に接続される。また、クレーン用制御装置26は、無線アンテナを介して操作装置27に通信可能に接続される。なお、クレーン用制御装置26は、無線アンテナの代わりに光ケーブルなどの有線通信を介して操作装置27に接続されてもよい。
Like the
報知装置28は、オペレータに向けて音又は光を発する装置であり、表示装置22を見て操作装置27によりクレーン10を操作しているオペレータに対して音又は光を発することでスプレッダ15の状況を瞬時に知らせることが可能な装置である。報知装置28としては、スピーカ、ブザー、回転灯、及び点滅灯が例示される。スプレッダ15の状況としては、相対位置関係においてスプレッダ15及び着床ターゲット面34が近接した状況やスプレッダ15が着床ターゲット面34以外に接触する可能性があり警告を促す必要がある状況が例示される。
The
図2に例示するように、制御装置25は、各機能要素として、第一画像作成部40、第二画像作成部41、表示制御部42、及び報知制御部43を有し、第二画像作成部41が算出部44、特定表示作成部45、相対位置表示作成部46、及び警告表示作成部47を有する。この実施形態における各機能要素は、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により実行されている。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25を複数のPLCの集合体としてもよい。
As illustrated in FIG. 2, the
第一画像作成部40は、カメラ21で撮像された無処理画像35に対して画像処理を施して、下層画像32及び拡大画像37(中層画像38)を作成する機能要素である。具体的に、第一画像作成部40は、無処理画像35に対して画像処理のうちの画像補正のみを行った下層画像32を作成し、次いで、作成した下層画像32に対して画像処理のうちの画像編集を行って複数の拡大画像37で構成される中層画像38を作成する機能要素である。
The first
図3に例示するように、下層画像32は、カメラ21が撮像した無処理画像35に対して画像補正を施して鮮明化させた画像であり、画像サイズが無処理画像35の画像サイズと同等で、積層画像30の最下層に配置される画像である。下層画像32は、スプレッダ15及び荷役対象となるコンテナ31の上面に設定された着床ターゲット面34が映った画像である。下層画像32は、画像補正に要する遅延時間T3の分だけ、カメラ21で撮像されてから表示装置22に遅れて表示される。なお、遅延時間T3には、カメラ21で撮像された無処理画像35がデータとして送信されて制御装置25に受信されるまでの伝播遅延時間や制御装置25で画像補正された後に表示装置22に表示されるまで伝播遅延時間も含むものとする。
As illustrated in FIG. 3, the
図4に例示するように、中層画像38は、下層画像32に対して画像編集を施して、下層画像32に映る部位の一部を拡大した拡大画像37が複数配置された画像である。中層画像38は、画像サイズが無処理画像35の画像サイズと同等で、積層画像30において下層画像32よりも上層に積層される画像である。
As illustrated in FIG. 4, the
拡大画像37は、下層画像32に映る着床ターゲット面34の四隅のそれぞれを拡大した画像であり、画像サイズが無処理画像35の画像サイズよりも小さく、透過背景38aの四隅に配置される。本明細書において、透過背景38a(後述する透過背景33aも同様)とは下層に配置された画像が透過表示される背景であり、例えば、透明な背景が例示される。また、透過背景38aとしては、特定の色成分を透明にし、透明にした部部分に別の映像を合成するクロマキー合成における背景(ブルーバックやグリーンバック)も例示される。中層画像38は、拡大画像37の画像編集に要する遅延時間T4の分だけ、下層画像32が表示装置22に表示されてから遅れて表示される。遅延時間T4も遅延時間T3と同様に伝播遅延時間を含むものとする。
The
図2に例示するように、第二画像作成部41は、位置取得装置23、24が取得した測定値に基づいた図形、目盛り、数値を作成し、それらが適宜配置された上層画像33を作成する機能要素である。具体的に、第二画像作成部41は、位置取得装置23、24が取得した測定値に基づいて、スプレッダ15と着床ターゲット面34とが平面視で位置が合った状態になったことを特定できる表示、スプレッダ15と着床ターゲット面34との相対位置関係に関する表示、及び、スプレッダ15と着床ターゲット面34以外との接触を回避させる警告表示として、図形、目盛り、及び数値が描画された上層画像33を作成する機能要素である。
As illustrated in FIG. 2, the second
算出部44は、位置取得装置23、24が取得した測定値に基づいて、特定できる表示に要する算出値、相対位置関係に関する表示に要する算出値、及び警告表示の判定に要する算出値を算出する機能要素である。具体的に、算出部44は、特定できる表示に要する算出値として、位置取得装置23、24が取得した三次元位置に基づいて、着床ターゲット面中心点C3、及び予想着床中心点C4の積層画像30における二次元座標を算出する機能要素である。また、算出部44は、相対位置関係に関する表示に要する算出値として、位置取得装置23、24が取得した三次元位置に基づいて、スプレッダ15及び着床ターゲット面34の間のz1方向の高さH7、x1方向の距離L5、及びスプレッダ15の鉛直軸回りの回転角度であるスキュー角度θ5を算出する機能要素である。加えて、算出部44は、警告表示の判定に要する算出値として、平面視における着床ターゲット面34の中心からスプレッダ15の一端までの距離(L5+L6)と、着床ターゲット面34の中心からその周囲に存在するコンテナ31の一端までの距離(L7+L8)を算出する機能要素である。
The
図5に例示するように、算出部44は、光軸A1及びカメラ中心点C1から着床ターゲット面中心点C3までを結ぶ線分A3のなす角である着床ターゲットなす角θ3と、光軸A1及びカメラ中心点C1から予想着床中心点C4までを結ぶ線分A4のなす角である予想着床なす角θ4と、を算出する。そして、算出部44は、算出した着床ターゲットなす角θ3及び予想着床なす角θ4を用いて着床ターゲット面中心点C3及び予想着床中心点C4の積層画像30(上層画像33)における二次元座標(Lθ3、Lθ4)を算出する。また、算出部44は、その二次元座標を算出する過程で、高さH7、距離L5、スキュー角度θ5、距離(L5+L6)、及び距離(L7+L8)を算出する。
As illustrated in FIG. 5, the
以下では、スプレッダ中心点C2、着床ターゲット面中心点C3、及び予想着床中心点C4の平面位置(x1座標、y1座標)のうちのy1座標が略一致しているものとする。クレーン10において、スプレッダ15をz1方向に昇降するときに走行装置16によるy1方向の移動は完了しており、y1方向の位置合わせは完了している。また、スプレッダ15をz1方向に昇降するときのスプレッダ15の揺れは、主にトロリ13の移動方向に生じる。
In the following, it is assumed that the y1 coordinates of the plane positions (x1 coordinates, y1 coordinates) of the spreader center point C2, the landing target surface center point C3, and the expected landing center point C4 are substantially the same. In the
算出部44で、着床ターゲットなす角θ3と予想着床なす角θ4とを算出する際のx1方向の中心点C5は、スプレッダ15とワイヤ14とを単純振り子と見做した場合に、その単純振り子の支点となる位置を示している。また、z1方向の高さの基準となる基準面39はトロリ13の下端面であり、その支点となる中心点C5を通る鉛直線に垂直な水平面と見做す。なお、中心点C5及び基準面39は任意に設定可能であり、中心点C5はトロリ13のx1方向の中心とは限らず、基準面39はz1方向の高さの基準となればよく、トロリ13の下端面とは限らない。
When the
図中のH1、H2は位置取得装置23が取得する測定値であり、H3〜H5は予め設定された設定値であり、H6、H7は測定値H1、H2に基づいて算出部44が算出される算出値であり、それぞれz1方向下方を正、上方を負とする高さを示す。測定値H1は、位置取得装置23の下端から着床ターゲット面34までの高さである。測定値H2は、位置取得装置23の下端からスプレッダ15の上面までの高さである。設定値H3は、水平面36から位置取得装置23の下端までの高さである。設定値H4は、基準面39からカメラ中心点C1までの高さである。設定値H5は、スプレッダ15の上端から下端までの高さである。算出値H6は、カメラ中心点C1から着床ターゲット面34までの高さである。算出値である高さH7は、スプレッダ15の下端から着床ターゲット面34までの間のz1方向の高さであり、スプレッダ15が着床ターゲット面34に着床するまでの高さである。設定値H5は、スプレッダ15がコンテナ31を掴んでいる場合に、スプレッダ15の上端からコンテナ31の下端までの高さになる。また、測定値H2は、ロープ繰り出し量に基づいて取得される場合に、基準面39からスプレッダ15の上面までの高さ(H2+H3)としてもよい。
In the figure, H1 and H2 are measured values acquired by the
図中のL1は位置取得装置23が取得する測定値であり、L2、L3、L6、L7、L8は予め設定された設定値であり、L4、L5は算出部44が算出する算出値であり、それぞれx1方向右側を正、左側を負とする長さを示す。測定値L1は、位置取得装置23のx1方向の中心から着床ターゲット面中心点C3までの長さである。設定値L2は、中心点C5から位置取得装置23のx1方向の中心までの長さである。設定値L3は、中心点C5からカメラ中心点C1までの長さである。設定値L6は、スプレッダ15のx1方向の中心から側面までの長さである。設定値L7は、コンテナ31のx1方向の中心から側面までの長さ、すなわちコンテナ31のX1方向の長さの半分である。設定値L8は、x1方向に隣接するコンテナ31どうしの間の距離である。算出値L4は、カメラ中心点C1から着床ターゲット面中心点C3までの長さである。算出値である距離L5は、着床ターゲット面中心点C3から予想着床中心点C4までの間のx1方向の長さ(距離)であり、着床ターゲット面34に対するスプレッダ15のずれ量である。設定値L7、L8は制御装置25に予め入力されたコンテナ31の配列情報に基づいた値を用いてもよい。但し、船舶ごとにコンテナ31の積み位置が異なることから、設定値L8に関しては、形状認識システムで構成される位置取得装置23で取得した積み山形状に基づいて算出される値が好ましい。
In the figure, L1 is a measured value acquired by the
図中のθ1は予め設定された設定値であり、θ2、θ5は位置取得装置24が取得する測定値であり、θ3、θ4は算出部44が算出する算出値であり、それぞれz1方向に対して左回りを正、右回りを負とする傾きを示す。設定値θ1は、カメラ21の光軸A1の傾きである。測定値θ2は、スプレッダ15のx1方向の振れ角であり、鉛直線と、振れ角センサで構成される位置取得装置24の下端面及び中心点C5を通る鉛直線の交点並びにスプレッダ中心点C2を結ぶ線分とのなす角である。測定値であるスキュー角度θ5は、スプレッダ15の鉛直軸回りの回転角度である。着床ターゲットなす角θ3は、着床ターゲット面中心点C3及びカメラ中心点C1を結ぶ線分A3と光軸A1とのなす角である。予想着床なす角θ4は、予想着床中心点C4及びカメラ中心点C1を結ぶ線分A4と光軸A1とのなす角である。
In the figure, θ1 is a preset set value, θ2 and θ5 are measured values acquired by the
算出部44は、着床ターゲットなす角θ3に基づいて、着床ターゲット面中心点C3の積層画像30における二次元座標を算出する。具体的に、算出部44は、下記の数式(1)〜(3)を用いて着床ターゲットなす角θ3を算出し、算出した着床ターゲットなす角θ3とカメラ21の画素数とに基づいて、着床ターゲット面中心点C3の積層画像30(あるいは上層画像33)におけるx2座標(Lθ3:図6参照)を算出する。
The
算出部44は、予想着床なす角θ4に基づいて、予想着床中心点C4の積層画像30における二次元座標を算出する。具体的に、算出部44は、上記の数式(2)、(3)及び下記の数式(4)、(5)を用いて予想着床なす角θ4を算出し、算出したなす角θ4とカメラ21の画素数とに基づいて、予想着床中心点C4の積層画像30におけるx2座標(Lθ4:図6参照)を算出する。
The
特定表示作成部45は、算出部44が算出した二次元座標((Lθ3、0)、(Lθ4、0))に基づいて、特定できる表示として、着床ターゲット面中心点C3を示す着床ターゲット印33b及び予想着床中心点C4を示す予想着床印33cを上層画像33の透過背景33aに描画する機能要素である。
The specific
相対位置表示作成部46は、算出部44が算出したスプレッダ15及び着床ターゲット面34の間のz1方向の高さH7、x1方向の距離L5、及びスプレッダ15の鉛直軸回りのスキュー角度θ5に基づいて、相対位置関係に関する表示として、高さ表示33d、距離表示33e、及び角度表示33fを上層画像33の透過背景33aに描画する機能要素である。
The relative position
警告表示作成部47は、算出部44が算出した距離(L5+L6)、(L7+L8)に基づいて、スプレッダ15と着床ターゲット面34以外との接触を回避させる警告表示を発するか否かを判定し、警告表示を発すると判定した場合に、警告表示33gを上層画像33の透過背景33aに機能要素である。なお、警告表示作成部47は、スプレッダ15のスキュー振れ分も追加した距離に基づいて警告表示を発するか否かを判定することが好ましい。
The warning
図6に例示するように、上層画像33は、位置取得装置23、24が取得した測定値に基づいて、スプレッダ15と着床ターゲット面34との関係を図形、数値、及び目盛りにより視覚化した画像であり、特定表示作成部45、相対位置表示作成部46、及び警告表示作成部47のそれぞれによりそれらの図形、数値、及び目盛りが描画された画像である。上層画像33は、画像サイズが無処理画像35と同等で、積層画像30において下層画像32よりも上層に積層される画像である。具体的に、上層画像33は、特定できる表示として、着床ターゲット面中心点C3を示す着床ターゲット印33b及び予想着床中心点C4を示す予想着床印33cが描画される。また、上層画像33は、相対位置関係に関する表示として、スプレッダ15及び着床ターゲット面34の間のz1方向の高さ(スプレッダ15が着床するまでの距離)H7を示す高さ表示33d、x1方向の距離L5を示す距離表示33e、スプレッダ15の鉛直軸回りのスキュー角度θ5を示す角度表示33fが描画される。加えて、上層画像33は、スプレッダ15と着床ターゲット面34以外との接触の回避を促す警告表示33gが描画される。上層画像33は、僅かな算出遅れを起因とする遅延時間T5の分だけ、位置取得装置23、24が三次元位置を取得してから表示装置22に遅れて表示される。なお、遅延時間T5も遅延時間T3と同様に伝播遅延時間を含むものとする。
As illustrated in FIG. 6, the
図2に例示するように、表示制御部42は、第一画像作成部40で作成された下層画像32及び中層画像38と、第二画像作成部41で作成された上層画像33とを非同期で積層合成して積層画像30を作成し、作成したその積層画像30を表示装置22に表示させる機能要素である。
As illustrated in FIG. 2, the
本明細書において、非同期とは、各画像どうしの間の同期を取らないことである。例えば、同時刻にカメラ21で撮像すると共に位置取得装置23、24で測定値を取得した場合に、下層画像32及び中層画像38の作成に要する時間よりも、上層画像33の作成に要する時間の方が短いため、表示装置22には先に作成が完了する上層画像33から表示される。つまり、各画像は作成されると即時に積層画像30として積層合成されて表示装置22に表示される。
As used herein, asynchronous means that the images are not synchronized with each other. For example, when the images are taken by the
図7及び図8に例示するように、積層画像30は、上層から下層に向かって順に上層画像33、中層画像38、及び下層画像32が積層され、上層画像33の透過背景33a及び中層画像38の透過背景38aから下層画像32を透過させた画像である。積層画像30は、上層画像33、中層画像38、及び下層画像32のそれぞれの時間軸が異なる画像である。具体的に、積層画像30は、上層画像33に描画される図形、数値、目盛りの時間、下層画像32に描画される映像の時間、及び中層画像38の拡大画像37に描画される映像の時間の順に実際の時刻から遅れが生じ、上層画像33に描画される図形、数値、目盛りの時間が最も実際の時刻に近くなる。
As illustrated in FIGS. 7 and 8, in the
積層画像30は、特定できる表示である着床ターゲット印33b及び予想着床印33cが表示装置22の表示領域(画面)の中央部に配置され、それ以外の相対位置関係に関する表示(33d〜33f)や警告表示33gが表示領域の外縁部に配置される。また、拡大画像37も表示領域の外縁部に配置される。このように、スプレッダ15の操作タイミングを具体的に図ることが可能な情報を表示領域の中央部に配置し、その操作タイミングを図る上で補助的に作用する情報を表示領域の外縁部に配置することで、情報に優劣を付けることができる。これにより、スプレッダ15の操作タイミングを図る上で最も重要な特定できる表示を目立たせるには有利になり、操作タイミングを見逃す頻度を低減することができる。なお、下層画像32におけるスプレッダ15及び着床ターゲット面34は、特定できる表示と同様に表示装置22の表示領域の中央部で透過表示されることが望ましい。
In the
図9及び図10に例示するように、経過時間における各画像の状態量の変化と各画像の表示周期を比較する。ここでいう状態量とは、例えば、スプレッダ15の移動量が例示される。下層画像32の表示周期と中層画像38の表示周期はカメラ21の撮像周期T1、すなわち無処理画像35の表示と同一の周期であり、上層画像33の表示周期は位置取得装置23、24のサンプリング周期T2と同一の周期である。つまり、実際の状態量が連続的に変化することに対して、各画像における状態量は各画像の表示周期ごとに変化する。換言すると、各画像における状態量は各画像の表示周期が経過するまでは変化しない。一方で、下層画像32の表示周期は撮像周期T1に対して遅延時間T3が生じ、中層画像38の表示周期は撮像周期T1に対して遅延時間T3及び遅延時間T4を合計した時間が生じ、上層画像33の表示周期はサンプリング周期T2に対して遅延時間T5が生じる。結果、同一の時間t4における下層画像32は時間t2における画像となり、中層画像38は時間t1における画像となり、上層画像33は時間t3における画像となる。なお、図中の時間α、β、γは各画像において状態量が変化してから経過した時間を示す。
As illustrated in FIGS. 9 and 10, the change in the state quantity of each image with the elapsed time and the display cycle of each image are compared. The state quantity referred to here is, for example, the amount of movement of the
報知制御部43は、第二画像作成部41の算出部44から相対位置表示作成部46に送信される算出値に基づいて、スプレッダ15及び着床ターゲット面34の相対位置関係に関する情報を報知装置28に報知させる機能要素である。また、報知制御部43は、第二画像作成部41の警告表示作成部47における判定に基づいて、警告表示作成部47が警告表示を発すると判定した場合に、スプレッダ15と着床ターゲット面34以外との接触を回避させる警告を報知装置28に報知させる機能要素でもある。例えば、報知装置28は、経時的に音を大きくしたり、音が発せられる間隔を狭めたりして、スプレッダ15及び着床ターゲット面34が近接した状況を報知する。また、報知装置28は、瞬時に警告音を大きくして、スプレッダ15が着床ターゲット面34以外に接触する可能性を警告する。加えて、報知装置28は、スプレッダ15が着床ターゲット面34に着床した時に、スプレッダ15が着床したときに発する着床音を模した音を鳴らして、スプレッダ15が着床ターゲット面34に着床したことを報知する。
The
図11〜図13に例示するように、上記の制御システム20を利用したクレーン10の制御方法は、オペレータが遠隔操作によりスプレッダ15を指示された着床ターゲット面34に着床させるときに行われる方法である。具体的に、この制御方法は、上層画像33、中層画像38、及び下層画像32のそれぞれを互いに非同期で表示装置22に積層表示させて、上層画像33及び中層画像38の透過背景33a、38aから下層画像32を透過させる方法である。なお、図11及び図12はデータの流れを例示するフロー図であり、図13は経過時間t4で表示された各画像の生成工程のタイミングを例示している。
As illustrated in FIGS. 11 to 13, the control method of the
この制御方法は、オペレータが操作装置27によりスプレッダ15を着床させる操作が行われるとスタートし、その操作が完了するまで周期的に繰り返し行われる方法である。なお、図中の二重線は並列処理を示すものとする。本明細書において、並列処理は、異なる装置や機能要素で互いに並列的に行われる処理であり、それぞれの処理時間が同期しない場合も含むものとする。
This control method is a method in which the operator starts when the operation of landing the
オペレータが操作装置27によりスプレッダ15を着床させる操作が行われると、カメラ21がスプレッダ15及び着床ターゲット面34を含む無処理画像35を撮像周期T1ごとに逐次撮像する(S110)。このステップS110に並列して、位置取得装置23、24が測定値(H1、H2、L1、θ2、θ5)をサンプリング周期T2ごとに逐次取得する(S120)。
When the operator performs an operation of landing the
カメラ21が無処理画像35を撮像すると、制御装置25の第一画像作成部40が、無処理画像35に対して画像処理のうちの画像補正を施して、下層画像32を作成する(S210)。次いで、第一画像作成部40が、下層画像32に対して画像処理のうちの画像編集を施して、中層画像38を作成する(S220)。
When the
位置取得装置23、24が測定値を取得すると、第二画像作成部41の算出部44が、測定値と設定値とに基づいて、着床ターゲットなす角θ3、予想着床なす角θ4、高さH7、距離L5、スキュー角度θ5、距離(L5+L6)、及び距離(L7+L8)を算出する(S310)。
When the
次いで、特定表示作成部45が、着床ターゲットなす角θ3と予想着床なす角θ4とカメラ21の画素数に基づいて、着床ターゲット面中心点C3と予想着床中心点C4との上層画像33における二次元座標を算出し、着床ターゲット面中心点C3を示す着床ターゲット印33bと予想着床中心点C4を示す予想着床印33cとを作成する(S320)。このステップに並列して、相対位置表示作成部46が、高さH7、距離L5、及びスキュー角度θ5に基づいて、高さ表示33d、距離表示33e、及び角度表示33fを作成する(S330)。さらに、これらのステップに並列して、警告表示作成部47が、スプレッダ15と着床ターゲット面34以外との接触の可能性の有無を判定する(S340)。このステップでは、算出部44で算出された距離(L5+L6)が距離(L7+L8)以上になった場合に、スプレッダ15と着床ターゲット面34以外との接触の可能性が有ると判定し、距離(L5+L6)が距離(L7+L8)未満になった場合に、スプレッダ15と着床ターゲット面34以外との接触の可能性が無いと判定する。次いで、接触の可能性が有ると判定すると(S340:YES)、警告表示作成部47が、警告表示33gを作成する(S350)。一方、接触の可能性が無いと判定すると(S340:NO)、警告表示作成部47が警告表示33gを消去する(S360)。このように、各表示が作成されて、上層画像33の作成が完了する。
Next, the specific
次いで、表示制御部42が、上層画像33、中層画像38、及び下層画像32を積層して積層画像30を作成する(S410)。このとき、表示制御部42は、現時点において各作成部から送られた画像どうしを同期させること無く、順次積層して積層画像30を作成する。次いで、表示制御部42が、作成した積層画像30を表示装置22に表示させると(S420)、スタートへ戻る。
Next, the
この表示制御部42におけるステップに並列して、報知制御部43が、高さH7、距離L5、及びスキュー角度θ5を報知装置28により報知させる、あるいは、スプレッダ15と着床ターゲット面34以外との接触の可能性が有り、その接触を回避させる警告を報知装置28により報知させて(S510)、スタートへ戻る。
In parallel with the steps in the
図7に例示するように、積層画像30では、着床ターゲット印33bと予想着床印33cとが離間しており、平面視でスプレッダ15と着床ターゲット面34との位置が合っていない状態である。積層画像30において、その中心として光軸A1を示す原点(0、0)に対して、着床ターゲット印33bの二次元座標は(Lθ3、0)となり、予想着床印33cの二次元座標は(Lθ4、0)となる。このとき、予想着床なす角θ4は着床ターゲットなす角θ3よりも大きく、予想着床印33cは着床ターゲット印33bよりもx2方向海側に表示される。
As illustrated in FIG. 7, in the
また、この積層画像30では、高さ表示33dにより、スプレッダ15が着床ターゲット面34に着床するまでの距離として高さH7が表示され、着床までに多少時間を要することが分かる。また、距離表示33e、及び角度表示33fにより、スプレッダ15と着床ターゲット面34との相対位置関係がずれていることが表示される。加えて、この積層画像30では、警告表示33gにより、スプレッダ15が着床ターゲット面34以外に接触する可能性を示す警告が、スプレッダ15を移動させる方向を示す図形で表示される。
Further, in the
オペレータは、この積層画像30を見てスプレッダ15を着床させるタイミングでないと判断して、スプレッダ15の位置合わせの操作を行う。具体的に、オペレータは、積層画像30の下層画像32によりスプレッダ15の動きを確認しつつ、トロリ13をx2方向陸側に移動させる、あるいはスプレッダ15と着床ターゲット面34との位置が合うタイミングを図る。
The operator sees the
図8に例示するように、積層画像30では、着床ターゲット印33bと予想着床印33cとが重なり合っており、平面視でスプレッダ15と着床ターゲット面34との位置が合っている状態である。積層画像30において、その中心として光軸A1を示す原点(0、0)に対して、着床ターゲット印33bの二次元座標は(Lθ3、0)となり、予想着床印33cの二次元座標も(Lθ3、0)となる。このとき、予想着床なす角θ4は着床ターゲットなす角θ3に等しい。
As illustrated in FIG. 8, in the
また、この積層画像30では、高さ表示33dにより、スプレッダ15が着床ターゲット面34に着床するまでの距離として高さH7が表示され、着床の直前であることが分かる。また、距離表示33e、及び角度表示33fにより、スプレッダ15と着床ターゲット面34との相対位置関係がずれていないことが表示される。加えて、この積層画像30では、警告表示33gが表示されていないことにより、スプレッダ15が着床ターゲット面34以外に接触する可能性が無いことが表示される。
Further, in the
オペレータは、この積層画像30を見てスプレッダ15を着床させるタイミングであると判断して、スプレッダ15を着床ターゲット面34に着床させる操作を行う。具体的に、オペレータは、積層画像30の下層画像32によりスプレッダ15の動きを確認しつつ、スプレッダ15を着床ターゲット面34に向けて降ろす。また、オペレータは、スプレッダ15を着床ターゲット面34に向けて降ろす最中に、この積層画像30の拡大画像37によりスプレッダ15の位置合わせを確認しながら、スプレッダ15を着床ターゲット面34に向けて降ろす。
The operator sees the
上記の制御システム20によれば、下層画像32と上層画像33とを非同期で積層表示させることで、カメラ21で撮像された下層画像32によりスプレッダ15の操作を確認しつつ、その下層画像32が表示装置22に表示されるまでに遅延が生じても、位置取得装置23、24が取得した測定値に基づいて作成された上層画像33をリアルタイムに近い状態で表示装置22に表示させることができる。これにより、上層画像33に描画された特定できる表示(33b、33c)に従わせてオペレータに吊具を操作させることで、操作のタイミングのずれを解消するには有利になり、スプレッダ15を着床ターゲット面34に着床させたときにスプレッダ15と着床ターゲット面34との位置が合った状態にできる。
According to the
つまり、制御システム20によれば、オペレータに対して、スプレッダ15を降ろす操作を行うタイミングを、特定できる表示(33b、33c)により時間的な遅延無く的確に教えることができる。この特定できる表示に従ってスプレッダ15を着床させることで、未熟者でもスプレッダ15と着床ターゲット面34との位置合わせに要する時間の短縮には有利になり、荷役効率を向上することができる。
That is, according to the
例えば、カメラ21で撮像した下層画像32のみに基づいてオペレータがスプレッダ15を操作する場合に、下層画像32においてスプレッダ15を着床ターゲット面34に降ろす最適なタイミングを見極めても、実際のそのタイミングのときのスプレッダ15は別の位置に到達している。つまり、そのような場合に、オペレータは、下層画像32から把握できるスプレッダ15の状況からコンマ数秒先の未来を予測しながら運転をしなければならない。
For example, when the operator operates the
一方、上記の制御システム20によれば、カメラ21で撮像された下層画像32と測定値に基づいて作成された上層画像33との同期を取らずに、それらを表示装置22に表示させることで、下層画像32の遅延時間T3よりも短い遅延時間T5でスプレッダ15の状況を表示させることができる。これにより、スプレッダ15の未来の状況を予測しながら運転することが不要になり、熟練のオペレータに比して予測の精度が低い未熟なオペレータにスプレッダ15の位置合わせ操作を正確に行わせることができる。
On the other hand, according to the
また、制御システム20は、カメラ21で撮像した下層画像32に遅延が生じてもよいことから、映像をリアルタイム表示可能な装置を用いて映像の表示遅延の時間を小さくする方式に比して、導入コストを削減することが可能になる。
Further, since the
加えて、制御システム20は、クレーン10の周囲環境(天候、荷役作業時間(夜間など))の影響によりカメラ21で撮像した下層画像32が不鮮明な場合でも、上層画像33によりオペレータにスプレッダ15の状況を正確に伝えることが可能になる。これにより、クレーン10の周囲環境による影響を排除して、遠隔操作によりクレーン10に荷役させることができる。
In addition, the
なお、スプレッダ15と着床ターゲット面34とが平面視で位置が合った状態になったことを特定できる表示としては、着床ターゲット印33b及び予想着床印33cの重なり具合の他に、文字や記号をスプレッダ15と着床ターゲット面34とが平面視で位置が合った状態になった瞬間に表示させてもよい。また、報知装置28により、スプレッダ15と着床ターゲット面34とが平面視で位置が合った状態になったことを特定できる音や光を発するようにしてもよい。
In addition to the overlapping condition of the
制御システム20は、着床ターゲット印33b及び予想着床印33cの重なり具合を、スプレッダ15と着床ターゲット面34とが平面視で位置が合っていない状態から位置が合った状態までの経時的な変化として積層画像30により表示させる。これにより、経時的に変化する着床ターゲット印33b及び予想着床印33cの重なり具合から、スプレッダ15を降ろす操作を行うタイミングを図ることができるので、スプレッダ15と着床ターゲット面34との平面視での位置合わせに要する時間の短縮には有利になる。
The
特に、制御システム20は、スプレッダ15が振り子のように周期的に揺れた場合でも、スプレッダ15と着床ターゲット面34との平面視での位置が合ったときに、スプレッダ15を降ろす操作を行うことが可能になる。これにより、スプレッダ15の振れが収まるまで待機する時間を短縮するには有利になる。
In particular, the
なお、スプレッダ15の振れの周期(振幅)を計測して、予想着床中心点C4をその周期から予測される予測点としてもよい。クレーン10を遠隔操作する場合に、操作装置27の操作に対する各装置が駆動するまでの時間遅れが生じるときがある。この時間遅れにより、着床ターゲット印33b及び予想着床印33cの重なり具合から、スプレッダ15を降ろす操作を行うタイミングを図っても、実際にスプレッダ15が着床ターゲット面34に着床したときに位置が合わないおそれがある。そこで、予想着床中心点C4として操作の時間遅れを考慮した予測点を用いることで、各種の時間遅れによる位置ずれを解消するには有利になる。
The runout cycle (amplitude) of the
制御システム20は、着床ターゲット印33b及び予想着床印33cに加えて、上層画像33にスプレッダ15の中心であるスプレッダ中心点C2を示すスプレッダ印を描画してもよい。スプレッダ中心点C2の上層画像33における二次元座標は、着床ターゲット面中心点C3や予想着床中心点C4と同様に、光軸A1に対するなす角に基づいて算出することが可能である。なお、スプレッダ15に直接、スプレッダ印の代わりとなる目印を設置してもよい。このように、着床ターゲット印33b及び予想着床印33cに加えて、スプレッダ中心点C2を示す表示をすることで、目印が増え、スプレッダ15と着床ターゲット面34との位置関係を把握するには有利になる。
In addition to the
制御システム20は、クレーン10を遠隔操作するシステムであり、カメラ21が撮像した下層画像32や中層画像38で運転室に搭乗したオペレータの視界を再現している。それ故、カメラ21のカメラレンズ21aが斜め下に向けられており、それらの画像のみでスプレッダ15の数十m下方の着床ターゲット面34に対して位置が合った状態を見出すには高度な技術を要する。そこで、制御システム20では、着床ターゲット面中心点C3及び予想着床中心点C4を示す着床ターゲット印33b及び予想着床印33cが描画された上層画像33を作成する。これにより、スプレッダ15と着床ターゲット面34との位置関係を把握するには有利になり、未熟者でも熟練者と同等に高精度な位置合わせを行うことが可能になる。
The
上述したとおりカメラ21のカメラレンズ21aが斜め下に向けられており、積層画像30の二次元座標を算出するには、このカメラ21の光軸A1に対する位置関係を把握する必要がある。そこで、制御システム20は、着床なす角θ3及び予想着床なす角θ4に基づいて、着床ターゲット面中心点C3及び予想着床中心点C4の積層画像30における二次元座標を算出している。これにより、積層画像30における着床ターゲット面中心点C3及び予想着床中心点C4の二次元座標を高精度に算出するには有利になる。
As described above, the camera lens 21a of the
制御システム20は、位置取得装置23、24によりサンプリング周期T2ごとに測定値H1、H2、L1、θ2を測定し、上層画像33における着床ターゲット面中心点C3及び予想着床中心点C4の二次元座標を算出する。それ故、波による船舶の揺れなどを起因として着床ターゲット面34の位置やスプレッダ15の位置が変化しても、その変化に合わせて、上層画像33における二次元座標を算出することができる。これにより、高精度な位置合わせには有利になる。
The
制御システム20は、上層画像33に、スプレッダ15及び着床ターゲット面34の相対位置関係に関する表示が図形、数値、目盛りとして描画することで、オペレータにスプレッダ15の現時点の状況をより詳しく把握させることができる。例えば、上層画像33において着床ターゲット印33b及び予想着床印33cが一致した場合でも、スプレッダ15が着床ターゲット面34に着床するまでの高さH7が高いときがある。また、スプレッダ15に生じるスキュー振れにより、平面視でスプレッダ15の位置が着床ターゲット面34に対して鉛直軸回りにずれるときがある。このようなとき、オペレータの操作によりスプレッダ15を降ろしても、着床したときに平面視でスプレッダ15が着床ターゲット面34に対してずれるおそれがある。そこで、スプレッダ15及び着床ターゲット面34の相対位置関係に関する表示により、スプレッダ15の現在位置や姿勢をオペレータに示すことで、高精度な操作タイミングを図ることができる。例えば、スプレッダ15を降ろす速度を遅くするタイミングも教えることが可能になり、スプレッダ15が着床ターゲット面34に着床したときの衝撃を低減するには有利になる。
The
制御システム20は、上層画像33に、スプレッダ15と着床ターゲット面34以外との接触を回避させる警告表示33gを表示させることで、その接触を回避する操作をオペレータに教えることができる。例えば、上層画像33において、警告表示33gが表示されると、オペレータは、現状のままスプレッダ15を降ろすとスプレッダ15が着床ターゲット面34の周囲に存在するコンテナ31と接触する可能性があることを知ることができる。また、オペレータは、その警告表示33gにより、その接触を回避する操作も知ることができる。このように、オペレータは事前にスプレッダ15と着床ターゲット面34以外との接触の可能性を予測することで、遠隔操作における安全性を向上することができる。
The
クレーン10は、一方向に延在する桁部と、この桁部に支持されてこの桁部の延在方向に移動するトロリと、このトロリからワイヤにより吊り下げられたスプレッダと、を備えていればよく、船舶に対してコンテナ31の荷役をするクレーンに限定されない。クレーンとしては、コンテナターミナルにおいて、外来シャーシや蔵置レーンに対してコンテナの荷役をする門型クレーンや天井クレーンも例示される。
The
既述した実施形態では、図7及び図8において、スプレッダ中心点C2、着床ターゲット面中心点C3、及び予想着床中心点C4の平面位置(x1座標、y1座標)のうちのy1座標が略一致しているものとしたが、y1座標もx1座標と同様に逐次算出してもよい。走行装置16によりクレーン10をy1方向に移動する際に、正面視における光軸A1に対する着床ターゲットなす角や予想着床なす角を算出して、積層画像30におけるy2座標の位置合わせを行うことも可能である。
In the above-described embodiment, in FIGS. 7 and 8, the y1 coordinate of the plane positions (x1 coordinate, y1 coordinate) of the spreader center point C2, the landing target surface center point C3, and the expected landing center point C4 is Although it is assumed that they are substantially the same, the y1 coordinate may be calculated sequentially in the same manner as the x1 coordinate. When the traveling
同様に、スプレッダ15と着床ターゲット面34以外との接触の回避を促す警告表示33gも、積層画像30のおけるy2方向への移動を示す図形を用いてもよい。なお、警告表示33gを表示させるか否かの判定(S340)は、上記の判定方法に限定されない。例えば、制御装置25に入力されたコンテナ31の配列情報により、着床ターゲット面34の周囲のコンテナ31が着床ターゲット面34よりも低い場合に、接触の可能性が無いと判定してもよい。
Similarly, the
既述した制御システム20は、クレーン10を遠隔操作するものである。この制御システム20を応用して、例えば、予想着床中心点C4と着床ターゲット面中心点C3との重なり具合を偏差として、その偏差に基づいて、制御装置25により、トロリ13やスプレッダ15を自動操作することで、クレーン10の操作を自動化することも可能である。
The
また、既述した制御システム20としては、カメラ21が無処理画像35を撮像してから下層画像32が表示装置22に表示されるまでの時間よりも、位置取得装置23、24が測定値を取得してから上層画像33が表示装置22に表示されるまでの時間が早いシステムが例示される。一方で、制御システム20としては、カメラ21が撮像してから略遅延時間が無い状態で下層画像32を表示装置22に表示させるシステムにも適用可能である。そのようなシステムでも、上層画像33によりスプレッダ15の状況を図形、数値、目盛りで視覚的に容易に把握可能になることで、遠隔操作に要する作業時間の短縮や安全性の向上には有利になる。
既述した制御システム20では、下層画像32及び中層画像38を非同期で表示させたが、上層画像33がリアルタイムに近い状態で表示されればよく、下層画像32及び中層画像38を同期させて表示させてもよい。
Further, in the
In the
10 クレーン
11、12 桁部
13 トロリ
14 ワイヤ
15 スプレッダ
20 制御システム
21 カメラ
22 表示装置
23、24 位置取得装置
25 制御装置
30 積層画像
32 下層画像
33 上層画像
34 着床ターゲット面
10
Claims (10)
前記トロリに設置されて前記吊具及びその下方のその吊具が着床する着床ターゲット面を含む画像を逐次撮像するカメラと、このカメラが撮像したその画像を逐次表示する表示装置と、前記吊具及び前記着床ターゲット面のそれぞれの平面位置を取得する位置取得装置と、前記カメラ、前記表示装置、及び前記位置取得装置に接続された制御装置とを有して、
前記位置取得装置が取得した前記平面位置に基づいて、前記制御装置により、前記吊具と前記着床ターゲット面とが平面視で位置が合った状態になったことを特定できる表示が透過背景に描画された上層画像を作成し、作成したその上層画像と前記カメラが撮像した前記画像とを互いに非同期で前記表示装置に積層表示させて、前記上層画像の前記透過背景から前記画像を透過させる構成にし、
前記特定できる表示は、平面視で前記吊具の中心となる吊具中心点が前記着床ターゲット面を含む水平面に鉛直投影された予想着床中心点を示す予想着床印と、平面視で前記着床ターゲット面の中心となる着床ターゲット面中心点を示す着床ターゲット印と、から成ることを特徴とするクレーンの制御システム。 In a crane control system including a girder extending in one direction, a trolley supported by the girder and moving in the extending direction of the girder, and a hanger suspended from the trolley by a wire. ,
A camera installed on the trolley and sequentially capturing an image including a landing target surface on which the hanging tool and the hanging tool below the hanging tool lands, a display device for sequentially displaying the image captured by the camera, and the above. It has a position acquisition device for acquiring the plane positions of the hanger and the landing target surface, and a control device connected to the camera, the display device, and the position acquisition device.
Based on the plane position acquired by the position acquisition device, the control device displays a display on the transparent background that can identify that the hanger and the landing target surface are in a state of being aligned in a plan view. A configuration in which a drawn upper layer image is created, the created upper layer image and the image captured by the camera are superimposed and displayed on the display device asynchronously with each other, and the image is transmitted from the transparent background of the upper layer image. to,
The identifiable display includes a predicted landing mark indicating a predicted landing center point in which the center point of the hanging tool, which is the center of the hanging tool, is vertically projected onto a horizontal plane including the landing target surface in a plan view, and a plan view. A crane control system comprising a landing target mark indicating a landing target surface center point, which is the center of the landing target surface, and a landing target mark.
前記トロリに設置されて前記吊具及びその下方のその吊具が着床する着床ターゲット面を含む画像を逐次撮像するカメラと、このカメラが撮像したその画像を逐次表示する表示装置と、前記吊具及び前記着床ターゲット面のそれぞれの平面位置を取得する位置取得装置と、前記カメラ、前記表示装置、及び前記位置取得装置に接続された制御装置とを有して、
前記位置取得装置が取得した前記平面位置に基づいて、前記制御装置により、前記吊具と前記着床ターゲット面とが平面視で位置が合った状態になったことを特定できる表示が透過背景に描画された上層画像を作成し、作成したその上層画像と前記カメラが撮像した前記画像とを互いに非同期で前記表示装置に積層表示させて、前記上層画像の前記透過背景から前記画像を透過させる構成にし、
さらに、前記画像に基づいて、前記制御装置により、その画像の一部を拡大した拡大画像を作成し、作成したその拡大画像が前記上層画像及び前記画像と共に前記表示装置に積層表示される構成にしたことを特徴とするクレーンの制御システム。 In a crane control system including a girder extending in one direction, a trolley supported by the girder and moving in the extending direction of the girder, and a hanger suspended from the trolley by a wire. ,
A camera installed on the trolley and sequentially capturing an image including a landing target surface on which the hanging tool and the hanging tool below the hanging tool lands, a display device for sequentially displaying the image captured by the camera, and the above. It has a position acquisition device for acquiring the plane positions of the hanger and the landing target surface, and a control device connected to the camera, the display device, and the position acquisition device.
Based on the plane position acquired by the position acquisition device, the control device displays a display on the transparent background that can identify that the hanger and the landing target surface are in a state of being aligned in a plan view. A configuration in which a drawn upper layer image is created, the created upper layer image and the image captured by the camera are superimposed and displayed on the display device asynchronously with each other, and the image is transmitted from the transparent background of the upper layer image. to,
Further, based on the image, the control device creates an enlarged image obtained by enlarging a part of the image, and the created enlarged image is superimposed and displayed on the display device together with the upper layer image and the image. A crane control system characterized by the fact that it has been done.
前記位置取得装置が取得した前記三次元位置に基づいて、前記制御装置により、前記吊具及び前記着床ターゲット面の相対位置関係に関する表示が前記上層画像に描画される構成にした請求項1〜4のいずれか1項に記載のクレーンの制御システム。 The position acquisition device is configured to be capable of acquiring a three-dimensional position obtained by adding a height position to the plane position of the hanger and the landing target surface.
Claims 1 to 5 in which a display relating to the relative positional relationship between the crane and the landing target surface is drawn on the upper layer image by the control device based on the three-dimensional position acquired by the position acquisition device. The crane control system according to any one of 4.
前記位置取得装置が取得した前記三次元位置及び設定されたその着床ターゲット面の周囲の状況に基づいて、前記制御装置により、前記吊具と前記着床ターゲット面以外との接触を回避させる警告表示が前記上層画像に描画される構成にした請求項5に記載のクレーンの制御システム。 The condition around the landing target surface is preset in the control device, and the condition is set in advance.
A warning that the control device avoids contact between the hanging tool and other than the landing target surface based on the three-dimensional position acquired by the position acquisition device and the set surrounding conditions of the landing target surface. The crane control system according to claim 5 , wherein the display is drawn on the upper layer image.
前記制御装置により、前記吊具と前記着床ターゲット面以外との接触を回避させる警告を前記報知装置にせさせる構成にした請求項6に記載のクレーンの制御システム。 A notification device that is connected to the control device and emits sound or light is provided.
The control system for a crane according to claim 6 , wherein the control device causes the notification device to give a warning to avoid contact between the hanger and a surface other than the landing target surface.
前記トロリに設置されたカメラにより前記吊具及びその下方の前記吊具が着床する着床ターゲット面を含む画像を逐次撮像すると共に、位置取得装置により前記吊具及び前記着床ターゲット面のそれぞれの平面位置を逐次取得し、
制御装置により、前記カメラが撮像した前記画像と、取得した前記平面位置に基づいて前記吊具と前記着床ターゲット面とが平面視で位置が合った状態になったことを特定できる表示として、平面視で前記吊具の中心となる吊具中心点が前記着床ターゲット面を含む水平面に鉛直投影された予想着床中心点を示す予想着床印と、平面視で前記着床ターゲット面の中心となる着床ターゲット面中心点を示す着床ターゲット印と、から成る表示を透過背景に描画して作成した上層画像とを、互いに非同期で表示装置に積層表示させて、前記上層画像の前記透過背景から前記画像を透過させることを特徴とするクレーンの制御方法。 A crane suspended by a wire is lowered from a trolley that is supported by a girder extending in one direction and travels in the extending direction of the girder, and the lower end of the crane or a suspended load grasped by the crane. In the control method of the crane that makes the lower end of the landing on the landing target surface
The camera installed on the trolley sequentially captures images including the hanger and the landing target surface on which the hanger lands, and the position acquisition device captures the hanger and the landing target surface, respectively. Sequentially acquire the plane position of
As a display that can identify that the image captured by the camera and the landing target surface of the hanger and the landing target surface are aligned with each other in a plan view based on the acquired plane position by the control device . The expected landing mark indicating the expected landing center point where the center point of the hanger, which is the center of the hanger in plan view, is vertically projected onto the horizontal plane including the landing target surface, and the landing target surface in plan view. The landing target mark indicating the center point of the central landing target surface and the upper layer image created by drawing the display composed of the display on the transparent background are laminated and displayed on the display device asynchronously with each other, and the above-mentioned upper layer image is described. A method for controlling a crane, which comprises transmitting the image from a transparent background.
前記トロリに設置されたカメラにより前記吊具及びその下方の前記吊具が着床する着床ターゲット面を含む画像を逐次撮像すると共に、位置取得装置により前記吊具及び前記着床ターゲット面のそれぞれの平面位置を逐次取得し、
制御装置により、前記カメラが撮像した前記画像と、取得した前記平面位置に基づいて前記吊具と前記着床ターゲット面とが平面視で位置が合った状態になったことを特定できる表示を透過背景に描画して作成した上層画像とを、互いに非同期で表示装置に積層表示させて、前記上層画像の前記透過背景から前記画像を透過させ、
さらに、前記制御装置により、前記画像に基づいて、その画像の一部を拡大した拡大画像を作成し、作成したその拡大画像を前記上層画像及び前記画像と共に前記表示装置に積層表示させることを特徴とするクレーンの制御方法。 A crane suspended by a wire is lowered from a trolley that is supported by a girder extending in one direction and travels in the extending direction of the girder, and the lower end of the crane or a suspended load grasped by the crane. In the control method of the crane that makes the lower end of the landing on the landing target surface
The camera installed on the trolley sequentially captures images including the hanger and the landing target surface on which the hanger lands, and the position acquisition device captures the hanger and the landing target surface, respectively. Sequentially acquire the plane position of
The control device transmits a display that can identify that the image captured by the camera and the landing target surface are aligned with each other in a plan view based on the acquired plane position. The upper layer image created by drawing on the background is superimposed and displayed on the display device asynchronously with each other, and the image is transmitted from the transparent background of the upper layer image.
Further, the control device is characterized in that a magnified image obtained by enlarging a part of the image is created based on the image, and the created magnified image is superimposed and displayed on the display device together with the upper layer image and the image. Crane control method.
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