JP7092566B2

JP7092566B2 - スプレッダ操作支援システム

Info

Publication number: JP7092566B2
Application number: JP2018112078A
Authority: JP
Inventors: 謙吾小西
Original assignee: Mitsui E&S Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsui E&S Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2022-06-28
Anticipated expiration: 2038-06-12
Also published as: JP2019214449A

Description

本発明は、コンテナ荷役の技術分野に係り、特に、スプレッダ操作を支援するシステムに関する。

コンテナ荷役において、コンテナを把持するスプレッダとコンテナの位置関係を検出する技術は、種々提案されている。例えば特許文献１には、ツインスプレッダに非接触センサを備え、コンテナの位置を検出すると共に、スプレッダの形態を変化させてコンテナに対するスプレッダの位置合わせを行う技術が開示されている。特許文献１に開示されている技術では、非接触センサは、ツインスプレッダを構成する個々のスプレッダにおける四隅に配置されている。

また、特許文献２には、スプレッダにレーザスキャナを備え、吊下したスプレッダを降ろす場所の周辺座標を取得し、障害物等を避けてコンテナを荷下ろしする技術が開示されている。特許文献２に開示されている技術では、レーザスキャナによる測距用のレーザは、吊下するコンテナの外周かつ下側の位置座標を検出可能なように、スプレッダの外周側に配置されている。

特開２００７－２５４０８６号公報特開２０１４－１４４８３６号公報

上記特許文献に開示されている技術はそれぞれ、コンテナを把持し、予め定められた場所にコンテナを載置するといったスプレッダの操作をする上で、これらの作業を簡易化する際に効果的な技術であるという事ができる。

しかしながら、上記特許文献に開示されている技術はいずれも、正確な距離計測や空間的な解析を行った上での複雑な制御を要する支援システムである。このため、熟練度が低い操作者においては、作業の正確性や速度の向上を図ることができる一方で、熟練度の高い操作者の場合、制御や補正に要する時間の増加に伴い、作業速度が低下する場合も生じ得るといった問題があった。

そこで本発明では、システム自体を簡易な構成とし、かつ直感的な補正操作を可能とするスプレッダ操作支援システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るスプレッダ操作支援システムは、コンテナの上面を把持するスプレッダに対し、吊上げ対象とするコンテナ上面において対角に位置する少なくとも２つの角部に対して可視光レーザを照射するレーザ光照射手段を備え、前記レーザ光照射手段は、レーザ光を円錐状に照射する光源を有すると共に、前記光源の中心が前記角部に位置するように備えられ、前記スプレッダにより把持されるコンテナの上面における角部には扇状のレーザ光投影部を形成し、前記スプレッダによりコンテナを把持した状態では、吊下されたコンテナの下に枠状のレーザ光投影部を形成することを特徴とする。

また、上記のような特徴を有するスプレッダ操作支援システムにおいて、前記レーザ光照射手段は、前記コンテナの上面に位置する４つの角部に前記レーザ光を照射可能に備えられているようにすると良い。このような特徴を有することによれば、コンテナに対するスプレッダの位置条件の適否の判断が容易になる。

また、上記のような特徴を有するスプレッダ操作支援システムにおいて、前記レーザ光照射手段には、測距機能が設けられ、複数の前記レーザ光照射手段により計測された距離の差分に基づいて、前記コンテナを把持するための位置条件に対する前記スプレッダのズレの有無を判定する判定手段を備えるようにすると良い。このような特徴を有する事によれば、コンテナの上面に投影された可視光レーザの形状に加え、判定手段による判定結果に基づく認識操作が可能となり、より正確なスプレッダ操作を行うことができる。

また、上記のような特徴を有するスプレッダ操作支援システムにおいて、前記スプレッダには、前記コンテナを把持した状態において、前記コンテナの上面の辺に沿うこととなる直線上に、１乃至複数の測距センサが備えられ、前記判定手段は、前記スプレッダのズレの有無を判定する条件に、前記測距センサによる距離情報を加えるようにすることができる。このような特徴を有することによれば、コンテナに対するスプレッダの位置条件の適否を正確に判定することが可能となる。

また、上記のような特徴を有するスプレッダ操作支援システムにおいて、前記判定手段には、前記判定において前記ズレが有ると判定した場合に警告を発する警告手段が付帯されているようにすると良い。このような特徴を有することによれば、警告手段によって出力される判定結果に基づく認識操作が可能となる。

また、上記のような特徴を有するスプレッダ操作支援システムにおいて、前記警告手段はスピーカであり、予め定められた警告音、または音声を出力する構成とすることができる。このような特徴を有することによれば、簡易な構成で、高い認識性を持たせることが可能となる。

さらに、上記のような特徴を有するスプレッダ操作支援システムでは、前記警告手段はモニタであり、ズレ状態を模式図で表示する構成とすることもできる。このような特徴を有することによれば、クレーン操作者に認識させる情報として、より詳細なものを提供することが可能となる。

上記のような特徴を有するスプレッダ操作支援システムによれば、システム自体の構成を簡易なものとすることができる。また、スプレッダ操作者は、可視光レーザの状態を見て直感的な補正操作ができるようになる。よって、熟練度の高い操作者であっても、作業速度の向上を図ることができる。

第１実施形態に係るスプレッダ操作支援システムの外観構成を示す斜視図である。コンテナにレーザ光を照射した際のレーザの投影状態を示す平面図である。コンテナを把持したスプレッダをトレーラの載置位置の直上に配置した場合におけるレーザの投影状態を示す平面図である。コンテナに対してスプレッダが左側にずれている場合におけるレーザ光投影部の様子を示す図である。コンテナに対してスプレッダが右下（図中）にずれている場合におけるレーザ光投影部の様子を示す図である。第２実施形態に係るスプレッダ操作支援システムの外観構成を示す斜視図である。第２実施形態に係るスプレッダ操作支援システムの構成を示すブロック図である。コンテナに対してスプレッダが傾いている状態を示す平面図である。コンテナに対してスプレッダが右上（図中）にずれている状態を示す平面図である。第３実施形態に係るスプレッダ操作支援システムの外観構成を示す斜視図である。

以下、本発明のスプレッダ操作支援システムに係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明を実施する上での一部の形態であり、各構成要素の機能を逸脱しない範囲において、構成の一部形態や配置に変化を加えたとしても、本発明の一部とみなすことができる。

［第１実施形態］
まず、図１から図３を参照して、第１実施形態に係るスプレッダ操作支援システムについて説明する。なお、図１は、第１実施形態に係るスプレッダ操作支援システムの外観構成を示す斜視図である。図２は、コンテナにレーザ光を照射した際のレーザの投影状態を示す平面図である。図３は、コンテナを把持したスプレッダをトレーラの載置位置の直上に配置した場合におけるレーザの投影状態を示す平面図である。

第１実施形態に係るスプレッダ操作支援システム（以下、単に操作支援システム１０と称す）は、複数のレーザ光照射手段１２を備えることにより構成されている。レーザ光照射手段１２は、可視光レーザを照射するものであり、光源を基点としたレーザ光の照射範囲が、円錐状に広がるように構成されている。また、レーザ光照射手段１２は、スプレッダ５０に対して、光源の中心がスプレッダ５０により把持されるコンテナ６０の角部の際に位置するように備えられている。レーザ光照射手段１２をこのように配置することで、スプレッダ５０によりコンテナ６０を把持した状態であっても、吊下されたコンテナ６０の下にレーザ光が照射されることとなるからである。

レーザ光照射手段１２は、少なくとも２つ（図１に示す例では４つ）、コンテナ６０の上面において、対角に位置する角部に対してレーザ光を照射するように配置されている。

このような構成の操作支援システム１０は、コンテナ６０を吊上げる際、およびコンテナ６０をトレーラ６４（図３参照）等に載置する際の双方で、クレーン操作者によるスプレッダ５０の操作を支援することができる。まず、コンテナ６０を吊上げる際には、スプレッダ５０から照射された可視光のレーザ光が、コンテナ６０の上面における角部（図１、図２に示す例では四つ角）を扇状に照らし、レーザ光投影部６２を形成することとなる。レーザ光によるコンテナ６０上面の照射状態により、コンテナに対するスプレッダ５０の位置関係を直感的に把握することが可能となる。

例えば、図２に示すように、レーザ光投影部６２の面積が均等である場合には、コンテナ６０に対するスプレッダ５０の位置が適正であると把握することができる。一方、図４に示すように、コンテナ６０上面のレーザ光投影部６２について、図中右側２箇所の面積が大きく、図中左側２箇所の面積が小さい場合には、スプレッダ５０が左側にズレていると把握することができる。また、同様にして図５に示すような状態では、スプレッダが図中右下側にズレているということができる。

次に、コンテナ６０をトレーラ６４等に載置する際には、図３に示すように、コンテナ６０の上面からはみ出したレーザ光が、コンテナ６０の直下位置の四つ角（レーザ光照射手段１２を４つ備えた場合）に、枠状にレーザ光投影部６６を形成することとなる。このため、クレーン操作者は、コンテナ６０の真下にあるコンテナ６０の載置位置と、吊下げているコンテナ６０（スプレッダ５０）との位置関係を把握することが容易となる。

上記のような構成の操作支援システム１０は、システム自体の構成を極めて簡易なものとしつつ、クレーン操作者は、レーザ光の照射部位の位置や大きさに応じてスプレッダ５０の位置補正を行う直感的な補正操作を行うことができるようになる。このため、クレーン操作の熟練度が低い操作者によるスプレッダ操作を助けて作業時間を短縮することができる。また、クレーン操作の熟練度が高い操作者であっても、スプレッダ５０の直感的な操作を助け、作業時間の短縮を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、図６、図７を参照して、第２実施形態に係る操作支援システム１０Ａについて説明する。本実施形態に係る操作支援システム１０Ａは、その基本構成を第１実施形態に係る操作支援システム１０と同様としている。よって、その機能を同一とする箇所には、図面に同一符号を付して、詳細な説明は省略することとする。

本実施形態に係る操作支援システム１０Ａは、レーザ光照射手段１２に測距機能を設けると共に、判定手段１４を備えたことを特徴とする。測距機能は、非接触型の距離センサとしての機能であり、例えば、照射したレーザ光が対象物に反射して戻って来るまでの間の時間や位相差に基づいて、距離の算出が可能なものであれば良い。測距機能は、円錐型に照射される可視光レーザのうち、光源の中心に位置する部位、すなわち円形に示されるレーザ光投影部６２の中心Ｏの距離が測れるようにすれば良い。

判定手段１４は、複数のレーザ光照射手段１２を介して計測された距離の差分に基づいて、コンテナ６０を把持するための位置条件に対するスプレッダ５０のズレの有無を判定する役割を担う要素である。具体的には、次のような処理に基づいて判定を行えば良い。

第１実施形態で説明したように、レーザ光照射手段１２は、スプレッダ５０がコンテナ６０を把持するための位置条件にある時、測距機能を担う光源の中心Ｏがコンテナ６０上面の角部の際に位置するように備えられている。このため、図８に示すように、コンテナ６０に対してスプレッダ５０が傾いていたり、図９に示すようにコンテナ６０に対してスプレッダ５０がズレていたりすると、一部のレーザ光照射手段１２は、光源の中心Ｏが、コンテナ６０の上面から外れることとなる。

光源の中心Ｏがコンテナ６０の上面からはずれたレーザ光照射手段１２によって計測された距離の値は、コンテナ６０の上面までの距離を計測したレーザ光照射手段１２により計測された距離の値と大きく異なることとなる。このため、各レーザ光照射手段１２によって計測された計測値の差分が予め定めた閾値以上ある場合には、スプレッダ５０がコンテナ６０を把持するための位置条件から外れていると判定する。一方、差分が閾値の範囲内である場合には、スプレッダ５０が位置条件を満たしていると判定する。

なお、差分の求め方としては、複数（例えば４つ）のレーザ光照射手段１２のうちのいずれか１つによる計測値を基準値として定め、この基準値に対して他のレーザ光照射手段１２による計測値の差分を求める。そして、それぞれの差分のいずれかが閾値の範囲を超えている場合には、スプレッダ５０が位置条件を満たさないと判定するようにすれば良い。ここで、閾値は、コンテナ６０の上面に通常現れる凹凸以上の値とすれば良く、例えば５０ｍｍ以上等とすれば良い。

ここで、判定手段１４には、警告手段１６を付帯させるようにすると良い。判定手段１４によって導きだされた判定結果をクレーン操作者等に認識させるためである。警告手段１６としては、例えば、スピーカや警告灯、モニタ等であれば良い。スピーカや警告灯は、スプレッダ５０が位置条件を満たす場合、あるいは満たさない場合に、予め定めた警告音を発したり、予め定めた発光パターンでの発光を行ったりするものであれば良い。

警告手段１６をモニタとする場合には、色の変化の他、文字や図形などによって、その判定結果を出力することが可能となる。例えば色の変化の場合、スプレッダ５０の位置条件が満たされていない場合には「赤」を表示し、位置条件が満たされている場合には「緑」を表示するといった変化を表せば良い。また、文字による出力の場合には、操作者が認識可能な文字で、スプレッダ５０の位置条件が満たされているか否かを表示すれば良い。

図形による出力を行う場合、スプレッダ５０を示す模式図に、距離計測を行うレーザ光照射手段１２の設置位置を表示する。そして、計測値の差分が閾値を超えていると判定されたレーザ光照射手段１２の設置位置の色を変える等の表示方法を採れば良い。このように、警告手段１６をモニタとした場合には、音声や光のみでは認識が困難な詳細情報を付加することが可能となる。

このような構成の操作支援システム１０Ａによれば、コンテナ６０の上面に投影された可視光レーザの形状に加え、警告手段１６に出力される判定結果に基づく認識操作が可能となる。よって、より正確なスプレッダ操作が可能となる。

［第３実施形態］
次に、図１０を参照して、第３実施形態に係る操作支援システム１０Ｂについて説明する。本実施形態に係る操作支援システム１０Ｂは、その基本構成を第２実施形態に係る操作支援システム１０Ａと同様としている。よって、その機能を同一とする箇所には、図面に同一符号を付して、詳細な説明は省略することとする。

本実施形態に係る操作支援システム１０Ｂは、スプレッダ５０に対し、レーザ光照射手段１２と別に、複数の距離センサ１８を備えたことを特徴とする。距離センサ１８は、レーザ光照射手段１２に設けた測距機能と同様に、レーザ光等による非接触型の測距機能を有するものであれば良い。

また、距離センサ１８は、図１０に示すように、スプレッダ５０がコンテナ６０を把持した状態において、コンテナ６０上面の辺に沿うこととなる直線上に配置すると良い。このような配置形態とすることで、コンテナ６０とスプレッダ５０との位置関係に対する計測距離の変化が表れやすくなるからである。

コンテナ６０の辺に沿って配置する距離センサ１８を備える本実施形態に係る操作支援システム１０Ｂによれば、第２実施形態に係る操作支援システム１０Ａよりも正確に、コンテナ６０に対するスプレッダ５０の位置条件の適否を判定することが可能となる。なお、その他の構成、作用、効果については、上述した第１、第２の実施形態に係る操作支援システム１０，１０Ａと同様である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ………操作支援システム、１２………レーザ光照射手段、１４………判定手段、１６………警告手段、１８………距離センサ、５０………スプレッダ、６０………コンテナ、６２………レーザ光投影部、６４………トレーラ、６６………レーザ光投影部。

Claims

コンテナの上面を把持するスプレッダに対し、吊上げ対象とするコンテナ上面において対角に位置する少なくとも２つの角部に対して可視光レーザを照射するレーザ光照射手段を備え、
前記レーザ光照射手段は、レーザ光を円錐状に照射する光源を有すると共に、前記光源の中心が前記角部に位置するように備えられ、
前記スプレッダにより把持されるコンテナの上面における角部には扇状のレーザ光投影部を形成し、
前記スプレッダによりコンテナを把持した状態では、吊下されたコンテナの下に枠状のレーザ光投影部を形成することを特徴とするスプレッダ操作支援システム。
前記レーザ光照射手段は、前記コンテナの上面に位置する４つの角部に前記レーザ光を照射可能に備えられていることを特徴とする請求項１に記載のスプレッダ操作支援システム。
前記レーザ光照射手段には、測距機能が設けられ、
複数の前記レーザ光照射手段により計測された距離の差分に基づいて、前記コンテナを把持するための位置条件に対する前記スプレッダのズレの有無を判定する判定手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のスプレッダ操作支援システム。
前記スプレッダには、前記コンテナを把持した状態において、前記コンテナの上面の辺に沿うこととなる直線上に、１乃至複数の測距センサが備えられ、
前記判定手段は、前記スプレッダのズレの有無を判定する条件に、前記測距センサによる距離情報を加えることを特徴とする請求項３に記載のスプレッダ操作支援システム。
前記判定手段には、前記判定において前記ズレが有ると判定した場合に警告を発する警告手段が付帯されていることを特徴とする請求項３または４に記載のスプレッダ操作支援システム。
前記警告手段はスピーカであり、予め定められた警告音、または音声を出力することを特徴とする請求項５に記載のスプレッダ操作支援システム。
前記警告手段はモニタであり、ズレ状態を模式図で表示することを特徴とする請求項５に記載のスプレッダ操作支援システム。