JP7172442B2 - 変形量計測装置及び変形量計測方法 - Google Patents

Description

この発明は、ブームの撓み量や捻じれ量などの変形量を計測する変形量計測装置及びブームの撓み量や捻じれ量などの変形量を計測する変形量計測方法に関する。

一般にクレーン車は、伸縮及び起伏可能なブームを備える。クレーン車の設計者は、安全なクレーン作業のため、ブームの移動許容範囲に制限を設ける。設計者は、例えば、ブームの撓み量を計測し、計測した撓み量に基づいて、上記制限を示す性能データを決定する。

特許文献１は、並列された２台のカメラがブームの先端に設けられた３つのターゲットマークを撮像することにより、ブームの撓み量を計測する技術を開示している。具体的には、２台のカメラが３つのターゲットマークをそれぞれ撮像し、レーザ距離計がカメラからターゲットマークまでの距離を計測し、パン角度検出器がカメラのレンズが向く角度（仰角）を検出する。ターゲットマークの画像データ、レーザ距離計で計測した距離データ、及びパン角度検出器が検出した仰角に基づいて、ブームの先端位置（撓み量）が算出される。

特開２０１４－１８１０９２号公報

特許文献１に記載された技術は、ブームの撓み量を検知し、安全作業を実現するものであるが、そのために種々のセンサや複数のカメラが必要になる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ブームの撓み量や捻じれ量などの変形量を簡単な構成で計測可能な変形量計測装置及び変形量計測方法を提供することを目的とする。

(1) 本発明に係る変形量計測装置は、走行体に搭載されたブームの変形量を計測する装置であって、カメラと、メモリを有するコントローラと、を備える。上記走行体は、車体及び当該車体から張出可能なアウトリガを有する。上記コントローラは、上記アウトリガの先端部に表記された複数の第１マーカを撮像した上記カメラから第１画像データの入力を受け付ける第１受付処理と、上記第１画像データと、上記メモリに予め記憶された第１基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記各第１マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記走行体における基準座標系を決定して上記メモリに記憶させる座標系決定処理と、上記ブームに表記された第２マーカを撮像した上記カメラから第２画像データの入力を受け付ける第２受付処理と、上記第２画像データと、上記メモリに予め記憶された第２基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記第２マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記基準座標系における上記第２マーカの座標位置を決定する画像処理と、上記画像処理で決定した上記第２マーカの座標位置から上記ブームの変形量を算出する算出処理と、を実行する。

コントローラは、第１マーカを撮像して得られた第１画像データを用いて基準座標系を決定し、第２マーカを撮像して得られた第２画像データを用いて第２マーカの座標位置を決定する。コントローラは、例えば、マーカ型ＡＲ技術を用いて、基準座標系及び第２マーカの座標位置を決定する。コントローラは、決定した第２マーカの座標位置を用いて、ブームの変形量を決定する。したがって、本発明に係る変形量計測装置は、カメラや種々のセンサを用いて変形量を算出する従来構成よりも簡単な構成でブームの変形量を算出することができる。

第１マーカは、車体に表記されていてもよいが、アウトリガの先端部に表記されていてもよい。車体は、温度や湿度や直射日光の影響により、アウトリガよりも大きく変形する。変形の度合が少ないアウトリガの先端部に第１マーカが表記されることにより、算出する変形量の精度は、第１マーカを車体に表記する場合よりも、高くなる。

(2) 本発明に係るプログラムは、メモリを有するコントローラによって実行され、走行体に搭載されたブームの変形量を算出するプログラムであって、上記走行体が有するアウトリガの先端部に表記された複数の第１マーカを撮像したカメラから第１画像データの入力を受け付ける第１受付処理と、上記第１画像データと、上記メモリに予め記憶された第１基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記各第１マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記走行体における基準座標系を決定して上記メモリに記憶させる座標系決定処理と、上記ブームに表記された第２マーカを撮像した上記カメラから第２画像データの入力を受け付ける第２受付処理と、上記第２画像データと、上記メモリに予め記憶された第２基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記第２マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記基準座標系における上記第２マーカの座標位置を決定する画像処理と、上記画像処理で決定した上記第２マーカの座標位置から上記ブームの変形量を算出する算出処理と、を実行する。

本発明は、プログラムとして捉えることもできる。

(3) 本発明に係る変形量計測方法は、走行体に搭載されたブームの変形量を、メモリ及びカメラを備える変形量計測装置を用いて計測する方法であって、上記走行体が有するアウトリガの先端部に複数の第１マーカを設置し、上記ブームに複数の第２マーカを設置し、設置した上記第１マーカ及び上記第２マーカを上記カメラを用いて撮像し、上記変形量計測装置は、上記第１マーカを撮像した上記カメラから入力された第１画像データと、上記メモリに予め記憶された第１基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記各第１マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて上記走行体における基準座標系を決定して上記メモリに記憶させる座標系決定処理と、上記第２マーカを撮像した上記カメラから入力された第２画像データと、上記メモリに予め記憶された第２基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記各第２マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて上記基準座標系における上記各第２マーカの座標位置をそれぞれ決定する画像処理と、上記画像処理で決定した上記各第２マーカの座標位置から上記ブームの変形量を算出する算出処理と、を実行する。

本発明は、上述の変形計測装置を用いた変形量計測方法として捉えることもできる。

(4) 本発明に係る変形量計測装置は、走行体に搭載されたブームの変形量を計測する装置であって、カメラと、メモリを有するコントローラと、を備える。上記コントローラは、上記走行体が有するアウトリガの先端部を撮像した上記カメラから第１画像データの入力を受け付ける第１受付処理と、上記第１画像データと、上記メモリに予め記憶された第１基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記アウトリガの複数の先端部のうちの少なくとも３か所の第１検出部位までの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記走行体における基準座標系を決定して上記メモリに記憶させる座標系決定処理と、上記ブームを撮像した上記カメラから第２画像データの入力を受け付ける第２受付処理と、上記第２画像データと、上記メモリに予め記憶された第２基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記ブームの少なくとも２か所の第２検出部位までの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記基準座標系における上記第２検出部位の座標位置をそれぞれ決定する画像処理と、上記画像処理で決定した上記第２検出部位の座標位置から上記ブームの変形量を算出する算出処理と、を実行する。

コントローラは、走行体を撮像して得られた第１画像データを用いて基準座標系を決定し、ブームを撮像して得られた第２画像データを用いてブームの２か所の第２検出部位の座標位置を決定する。コントローラは、例えば、マーカレス型ＡＲ技術を用いて、基準座標系及び第２検出部位の座標位置を決定する。コントローラは、決定した第２検出部位の座標位置を用いて、ブームの変形量を算出する。本発明に係る変形量計測装置は、マーカを用いずに変形量を算出するので、マーカを用いて変形量を算出する変形量計測装置よりも簡単な構成でブームの変形量を算出することができる。

本発明の変形量計測装置は、作業車のブームの変形量を簡単な構成で計測することができる。

図１は、クレーン車１０の斜視図である。 図２は、実施形態に係る変形量計測装置１４の構成図である。 図３は、クレーン車１０の機能ブロック図である。 図４は、マーカ５１、５２を示す図である。 図５は、マーカ５１、５２の設置位置を示す説明図である。 図６は、実施形態に係る変形量計測装置１４の機能ブロック図である。 図７は、変形量算出処理のフローチャートである。 図８は、撓み量を説明する説明図である。 図９は、変形例２に係るクレーン車１０の側面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態が、適宜図面が参照されつつ説明される。なお、本実施形態は、本発明の一態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様が変更されてもよいことは言うまでもない。

本実施形態の変形量計測装置１４は、作業車のブームの移動許容範囲を決定するために、当該ブームの変形量を計測する装置である。

作業車は、ブームを備えるクレーン車や高所作業車や軌陸車などである。以下で説明される作業車は、クレーン車１０である。

[クレーン車１０]

クレーン車１０は、図１に示されるように、走行体１１と、走行体１１に搭載されたクレーン装置１２及びキャビン１３と、を主に備える。キャビン１３は、不図示の運転装置と、クレーン装置１２の操縦を行う操縦装置７１（図３）とを有する。また、キャビン１３は、制御ボックスを有する。制御ボックスは、制御基板を収容する。制御基板は、マイクロコンピュータやＩＣやコンデンサやダイオードや抵抗を実装されており、コントローラ７０（図３）を形成している。コントローラ７０は、操縦装置７１と電気的に接続されている。操縦装置７１が出力する操作信号は、コントローラ７０に入力される。

走行体１１は、車体２０及びアウトリガ３１、３２を備える。アウトリガ３１は、車体２０の前部に設けられている。アウトリガ３２は、車体２０の後部に設けられている。アウトリガ３１と、アウトリガ３２とは、同構成である。

アウトリガ３１、３２は、外筒３４、内筒３５、油圧シリンダ３６（図３）、及びジャッキシリンダ３７を備える。外筒３４及び内筒３５は、車体２０の幅方向（左右方向）に沿って延びる角筒状である。内筒３５は、外筒３４の左右両側にそれぞれ配置されている。各内筒３５は、外筒３４の内側にそれぞれ配置されており、左右方向にスライド可能に外筒３４にそれぞれ保持されている。内筒３５は、スライドされることにより、外筒３４に格納された格納位置と、外筒３４から張り出した張出位置との間で変位する。

油圧シリンダ３６は、車体２０に搭載された油圧装置７３（図３）から作動油を供給されて伸縮し、内筒３５をスライドさせる。

ジャッキシリンダ３７は、各内筒３５の先端にそれぞれ設けられている。ジャッキシリンダ３７は、油圧装置７３から供給される作動油によって、地面から離間する離間位置と、地面に当接する接地位置との間で伸縮する。

図１は、アウトリガ３１、３２の各内筒３５が張出位置であり、かつ、ジャッキシリンダ３７が接地位置であって、アウトリガ３１、３２がクレーン車１０を安定して支持している状態を示している。

図５に示されるように、第１マーカ５１（図４）が、アウトリガ３１、３２にそれぞれ設けられている。第１マーカ５１は、例えば、プラスチックシートに表記された図形である。第１マーカ５１は、内筒３５の先端部やジャッキシリンダ３７に設けられた貼付面にテープなどを用いて貼り付けられる。すなわち、第１マーカ５１は、アウトリガ３１、３２の先端部に設けられている。第１マーカ５１は、変形量計測装置１４のカメラ１６（図２）によって撮像される。第１マーカ５１を撮像して得られた画像データは、変形量計測装置１４のコントローラ６０が座標系を決定する処理に用いられる。詳しくは後述される。

クレーン装置１２は、旋回台４１と、ブーム装置４２と、を備える。旋回台４１は、車体２０に旋回可能に支持されている。旋回台４１は、旋回モータ３３（図３）によって旋回される。旋回モータ３３は、油圧装置７３（図３）から作動油を供給されて駆動する。

ブーム装置４２は、ブーム４４と、起伏シリンダ４３（図３）と、伸縮シリンダ４５（図３）と、を有する。ブーム４４は、旋回台４１に起伏可能に支持されている。起伏シリンダ４３は、油圧装置７３から供給された作動油によって伸縮し、ブーム４４を起伏させる。

ブーム４４は、基端ブーム４６と、中間ブーム４７と、先端ブーム４８と、を有する。基端ブーム４６、中間ブーム４７、及び先端ブーム４８は、入れ子状に配置されている。すなわち、ブーム４４は、伸縮可能である。なお、ブーム４４は、基端ブーム４６及び先端ブーム４８の２つのブームのみを有していてもよいし、複数の中間ブーム４７を有していてもよい。

伸縮シリンダ４５は、油圧装置７３から供給された作動油によって伸縮し、ブーム４４を伸縮させる。すなわち、ブーム４４は、起伏可能であり、かつ、伸縮可能である。

また、クレーン車１０は、図３に示されるセンサ群７２を有する。センサ群７２は、ブーム４４の起伏角度を検出する起伏角センサや、ブーム４４の長さを検出するブーム長さセンサや、旋回台４１の旋回位置を検出する旋回角センサや、アウトリガ３１、３２の位置を検出するアウトリガセンサなどである。

図５に示されるように、第２マーカ５２（図４）が、ブーム４４に設けられている。第２マーカ５２は、例えば、プラスチックシートに表記された図形である。第２マーカ５２の形状（図柄）及び第１マーカ５１の形状（図柄）は、同一であってもよいし、それぞれ相違していてもよい。後述のコントローラ６０が、カメラ１６がどのマーカを撮像して得られた画像データであるかを判断可能であれば、各マーカ５１、５２の形状は、全て同一であってもよい。例えば、操縦者が、コントローラ６０が指示する順番、或いは予め決められた順番にしたがってカメラ１６の向きを操作して撮像を行う場合、各マーカ５１、５２の形状は、同一であってよい。一方、操縦者がカメラ１６を各マーカ５１或いは各マーカ５２にそれぞれランダムに向けて撮像を行って画像データをコントローラ６０に入力する場合は、各マーカ５１、５２は、それぞれ相違する形状とされる。コントローラ６０は、入力された画像データが、どのマーカを撮像して得られた画像データであるかを、当該画像データが示す形状から判断する。詳しくは後述される。

第２マーカ５２は、基端ブーム４６及び先端ブーム４８にそれぞれ設けられた貼付面にテープなどを用いて貼り付けられる。第２マーカ５２は、後述のコントローラ６０がブーム４４の変形量を算出する処理に用いられる。詳しくは後述される。

[変形量計測装置１４]

変形量計測装置１４は、例えば、携帯端末やタブレットなど、カメラ及びコンピュータを備える装置である。以下では、図２に示されるように、変形量計測装置１４が、カメラ１６と、カメラ１６の保持装置１７と、ノート型のパーソナルコンピュータ１５（以下ＰＣ１５と記載する）とで構成された例が説明される。

カメラ１６は、撮像素子を備えたデジタルカメラである。カメラ１６は、撮像した画像の画像データを出力する。

保持装置１７は、カメラ１６の向きを変更可能にカメラ１６を保持する装置である。保持装置１７は、カメラ１６の位置を変えずに、左右方向及び上下方向にカメラ１６のレンズが向く向きを変更する。

保持装置１７は、カメラ１６の向きを変えるモータ２３（図５）を有している。モータ２３は、後述のコントローラ６０から入力される駆動信号によって駆動され、カメラ１６の向きを変える。

なお、保持装置１７は、手動によってカメラ１６の向きを変更してもよい。また、変形量計測装置１４が保持装置１７を有さず、作業者がカメラ１６を手に持ってカメラ１６の向きを変えてもよい。例えば、変形量計測装置１４が携帯端末やタブレット等である場合、変形量計測装置１４が保持装置１７を有さない構成が採用される。

ＰＣ１５は、図６に示されるように、コントローラ６０と、入力装置１８と、ディスプレイ１９と、を備える。入力装置１８は、キーボードやマウスである。

コントローラ６０は、ＣＰＵ６１と、ＲＡＭ６３と、メモリ６４と、不図示の通信バスとを備える。メモリ６４は、プログラム５９を記憶する。プログラム５９は、中央演算処理装置であるＣＰＵ６１によって実行される。ＲＡＭ６３は、プログラム５９が実行される際に、データなどを一時記憶する。

メモリ６４は、基準画像データを記憶する。基準画像データは、図４（Ａ）に示されるマーカ５１、５２と正対する位置でマーカ５１、５２から所定の距離だけ離間する位置からマーカ５１、５２を撮像して得られる画像データに相当するデータである。マーカ５１、５２の形状がそれぞれ相違する場合は、設置されるマーカ５１、５２の数に応じた基準画像データがメモリ６４に記憶される。マーカ５１、５２の形状が全て同じ場合は、一の基準画像データがメモリ６４に記憶される。マーカ５１、５２が全て同じ形状である場合、一の基準画像データのみをメモリ６４に記憶させればよく、複数種類の基本画像データをメモリ６４に記憶させるよりも、メモリ６４に記憶させるデータ量が低減する。

基準画像データは、カメラ１６が第１マーカ５１や第２マーカ５２を撮像して得られた画像データ（図３（Ｂ））と比較される。メモリ６４に記憶された基準画像データは、本発明の「第１基準画像データ」及び「第２基準画像データ」の一例である。

ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６３、及びメモリ６４は、不図示の通信バスによって相互に接続されている。また、上述の入力装置１８及びディスプレイ１９は、通信バスを通じてコントローラ６０と接続されている。また、上述のカメラ１６は、コード２４（図２）及び通信バスを通じてコントローラ６０と接続されている。すなわち、コントローラ６０は、カメラ１６に撮像を指示することができ、かつ、カメラ１６が出力した画像データを受け取ることができる。

[変形量算出処理]

以下、図７を参照して、プログラム５９が実行する変形量算出処理が説明される。なお、以下では、プログラム５９が実行する処理は、コントローラ６０が実行する処理として説明される。変形量とは、ブーム４４の撓み量や、ブーム４４の捻じれ量や、撓み量及び捻じれ量を総合した変形量などである。

変形量の計測を行う作業者は、アウトリガ３１、３２の先端部に第１マーカ５１をそれぞれ設置する。また、作業者は、ブーム４４の基端ブーム４６及び先端ブーム４８に第２マーカ５２をそれぞれ設置する。そして、作業者は、カメラ１６を保持した保持装置１７を所定の位置に設置する。所定の位置とは、アウトリガ３１、３２に設置された少なくとも３つの第１マーカ５１及びブーム４４に設置された２つの第２マーカ５２を撮像可能な位置である。

作業者は、保持装置１７に保持されたカメラ１６を第１マーカ５１に向け、入力装置１８を用いてＰＣ１５に撮像指示を入力する（Ｓ１１）。コントローラ６０は、撮像指示が入力されたことに応じて（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、カメラ１６に撮像指示信号を入力し、カメラ１６に撮像を実行させる（Ｓ１２）。作業者は、少なくとも３つの第１マーカ５１に順にカメラ１６を向け、第１マーカ５１を順に撮像する。なお、作業者は、ＰＣ１５を介さず、カメラ１６に設けられた撮像ボタンを押下して撮像指示をカメラ１６に直接入力してもよい。また、カメラ１６の向きは、コントローラ６０によって変更されてもよい。例えば、コントローラ６０は、保持装置１７のモータ２３に駆動信号を入力し、カメラ１６を第１マーカ５１に向ける。

カメラ１６が撮像した第１マーカ５１の画像データ（以下、第１画像データと記載する）は、コントローラ６０に入力される（Ｓ１３：Ｙｅｓ）。コントローラ６０が第１画像データを受け付けるステップＳ１３の処理は、本発明の「第１受付処理」の一例である。

フローチャートには示されていないが、コントローラ６０は、カメラ１６から第１画像データが入力されたと判断すると（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、第１画像データが示す第１マーカ５１の形状から、アウトリガ３１、３２のうちのどのアウトリガに設置された第１マーカ５１かを判断する。

次に、コントローラ６０は、入力された第１画像データに基づいて、カメラ１６の撮像位置から第１マーカ５１までの距離及び方向を決定する（Ｓ１４）。具体的に説明すると、まず、コントローラ６０は、基準画像データ（図４（Ａ））をメモリ６４から読み出して取得する。コントローラ６０は、取得した基準画像データと、カメラ１６から入力された第１画像データ（図４（Ｂ））とを比較し、カメラ１６の撮像位置から第１マーカ５１までの距離及び方向を、パターンマッチングなどの画像解析技術を用いて、各第１マーカ５１のそれぞれについて算出する。例えば、コントローラ６０は、第１基準画像データに対する第１画像データの縮尺比と、第１基準画像データに対する第１画像データの縦横の歪み度合とを決定し、決定した縮尺比から距離を算出し、決定した歪み度合から方向を算出する。

コントローラ６０は、決定した第１マーカ５１の位置に基づいて、クレーン車１０を基準とした座標系を決定する（Ｓ１５）。例えば、コントローラ６０は、決定した３つの第１マーカ５１の中心位置を原点とする座標系を決定する。コントローラ６０は、例えば、マーカ型ＡＲ（Augmented Reality）技術を用いて、カメラ１６から第１マーカ５１までの距離及び方向の決定と、座標系の決定とを行う。すなわち、コントローラ６０は、マーカ型ＡＲプログラムをサブルーチンとして有していてもよい。コントローラ６０は、決定した座標系を示す座標系データをメモリ６４に記憶させる（Ｓ１６）。座標系データが示す座標系は、本発明の「基準座標系」の一例である。座標系を決定するステップＳ１６の処理は、本発明の「座標系決定処理」の一例である。

なお、フローチャートには示されていないが、コントローラ６０は、第１画像データが入力されたと判断すると（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、第１マーカ５１の撮像が終了したことを示す画像をディスプレイ１９に表示させる。当該画像を視認した作業者は、カメラ１６の向きを変え、カメラ１６のレンズを第２マーカ５２に向ける。そして、作業者は、入力装置１８を用いてＰＣ１５に撮像指示を入力する（Ｓ１７）。コントローラ６０は、撮像指示が入力されたことに応じて（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、カメラ１６に撮像指示信号を入力し、カメラ１６に撮像を実行させる（Ｓ１８）。作業者は、２つの第２マーカ５２に順にカメラ１６を向け、２つの第２マーカ５２を順に撮像する。なお、作業者は、ＰＣ１５を介さず、カメラ１６に設けられた撮像ボタンを押下して撮像指示をカメラ１６に直接入力してもよい。

カメラ１６が撮像した第２マーカ５２の画像データ（以下、第２画像データと記載する）は、コントローラ６０に入力される（Ｓ１９：Ｙｅｓ）。コントローラ６０は、カメラ１６から第２画像データが入力されたと判断すると（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、第２画像データが示す第２マーカ５２の形状から、基端ブーム４４に設置された第２マーカ５２と、先端ブーム４６に設置された第２マーカ５２とのうちのどちらの第２マーカ５２が撮像されたかを判断する。なお、カメラ１６が撮像する第２マーカ５２の順番が予め決められている場合は、コントローラ６０は、入力する第２画像データの順番にしたがって、入力された第２画像データが、どちらの第２マーカ５２を撮像して得られた第２画像データであるかを判断する。

次に、コントローラ６０は、入力された第２画像データに基づいて、メモリ６４に記憶された座標系データが示す座標系における２つの第２マーカ５２の座標位置をそれぞれ決定する（Ｓ２０）。具体的には、コントローラ６０は、カメラ１６から第２マーカ５２までの距離及び方向を上述の第１マーカ５１と同様にして算出し、算出した距離及び方向に基づいて、第２マーカ５２の座標位置を決定する。コントローラ６０は、例えば、マーカ型ＡＲ技術を用いて、第２マーカ５２の座標位置を決定する。すなわち、コントローラ６０は、マーカ型ＡＲプログラムをサブルーチンとして有していてもよい。カメラ１６から第２画像データの入力を受け付けるステップＳ１９の処理は、本発明の「第２受付処理」の一例である。座標系における第２マーカ５２の座標位置を決定するステップＳ２０の処理は、本発明の「画像処理」の一例である。

なお、第２マーカ５２が第１マーカ５１よりも先に撮像されてもよいし、複数の第１マーカ５１と複数の第２マーカ５２がランダムに撮像されてもよい。全てのマーカ５１、５２が撮像された後、ステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ２０の処理が実行される。

コントローラ６０は、決定した２つの第２マーカ５２の位置に基づいて、ブーム４４の撓み量を算出し、算出した撓み量をメモリ６４に記憶させる（Ｓ２１）。具体的に説明すると、変形量計測装置１４は、クレーン車１０に設けられた上述のセンサ群７２から、ブーム４４の起伏角度及びブーム４４の長さを示すデータの入力を受け付ける。コントローラ６０は、第２マーカ５２の座標位置と、入力されたブーム４４の起伏角及びブーム４４の長さとに基づいて、ブーム４４に撓みがない場合の先端ブーム４８の第２マーカ５２の仮想座標位置を決定し（図８）、決定した仮想座標位置とステップＳ１８で決定した座標位置との差Ｘ（水平方向における差）を、撓み量として算出する。撓み量は、本発明の「変形量」の一例である。ブーム４４の撓み量を算出するステップＳ２１の処理は、本発明の「算出処理」の一例である。

また、コントローラ６０は、ブーム４４の捻じれ量を算出し、算出した捻じれ量をメモリ６４に記憶させる（Ｓ２１）。例えば、コントローラ６０は、算出した第２マーカ５２の座標位置に基づいて、ブーム４４の捻じれ量を決定する。或いは、コントローラ６０は、第２画像データと基準画像データとを対比し、２つの第２マーカ５２の傾き度合を算出してもよい。傾き度合とは、例えば、第２マーカ５２がカメラ１７と正対する向きを基準とした第２マーカ５２の傾きである。コントローラ６０は、２つの第２マーカ５２のそれぞれについて、傾き度合を算出する。そして、コントローラ６０は、例えば、ブーム４４が捻じれていない状態である場合の第２マーカ５２の傾き度合と、算出した第２マーカ５２の傾き度合と、算出した第２マーカ５２までの距離とに基づいて、ブーム４４の捻じれ量を算出する。なお、第２画像データに基づいてブーム４４の捻じれ量を算出可能であれば、他の算出方法が用いられてもよい。捻じれ量は、本発明の「変形量」の一例である。ブーム４４の捻じれ量を算出するステップＳ２１の処理は、本発明の「算出処理」の一例である。

なお、コントローラ６０は、ブーム４４の撓み量及び捻じれ量を算出することに代えて、或いは、撓み量及び捻じれ量の算出に加え、撓み量と捻じれ量とを統合した変形量を算出してもよい。例えば、コントローラ６０は、第２画像データと基準画像データとを対比し、第２マーカ５２の傾き度合及び第２マーカの座標位置を算出する。例えば、コントローラ６０は、ブーム４４が撓んでおらず、かつ捻じれていない状態の第２マーカ５２の傾き度合、第２マーカ５２までの距離、及び第２マーカ５２の座標位置と、算出した第２マーカ５２の傾き度合、第２マーカ５２までの距離、及び第２マーカ５２の座標位置と、に基づいて、ブーム４４の変形量を算出する。なお、第２画像データに基づいてブーム４４の変形量を算出可能であれば、他の算出方法が用いられてもよい。ブーム４４の変形量を算出するステップＳ２１の処理は、本発明の「算出処理」の一例である。

フローチャートには示されていないが、コントローラ６０は、撓み量や捻じれ量や変形量を算出したことに応じて、撓み量や捻じれ量や変形量の算出が終了したことを示す表示をディスプレイ１９に行う。ディスプレイ１９の表示を確認した作業者は、第１マーカ５１をアウトリガ３１、３２から外し、第２マーカ５２をブーム４４から外す。

[実施形態の作用効果]

本実施形態の変形量計測装置１４は、カメラ１６とマーカ５１、５２とを用いた簡単な構成で、ブーム４４の撓み量や捻じれ量や変形量を算出することができる。

また、作業者は、ブーム４４の撓み量や捻じれ量や変形量を計測する際にのみ、マーカ５１、５２をアウトリガ３１、３２及びブーム４４に取り付ければよい。したがって、マーカ５１、５２を表記してクレーン車１０を製造する必要が無く、クレーン車１０の製造が容易になる。

また、本実施形態の変形量計測装置１４は、第１マーカ５１を用いて座標系を決定するので、メモリ６４に座標系を予め記憶する場合に比べ、算出する撓み量や捻じれ量や変形量の精度を高めることができる。

また、第１マーカ５１は、車体２０の変形の影響を受けにくいアウトリガ３１、３２に設けられる。したがって、本実施形態の変形量計測装置１４は、算出する撓み量や捻じれ量や変形量の精度をさらに高めることができる。詳しく説明すると、車体２０は、温度や湿度や直射日光の影響を受けて変形する。アウトリガ３１、３２の変形の度合は、車体２０の変形の度合よりも小さい。変形の度合が小さいアウトリガ３１、３２に第１マーカ５１が設けられることにより、設定する座標系の精度が高くなる。設定する座標系の精度が高くなることにより、算出する撓み量や捻じれ量や変形量の精度が高くなる。

[変形例１]

上述の実施形態では、マーカ５１、５２を用いて撓み量や捻じれ量や変形量を算出する例が説明された。本変形例では、マーカ５１、５２を用いずに、撓み量や捻じれ量や変形量を算出する例が説明される。すなわち、本変形例では、マーカ型のＡＲ技術ではなく、マーカレス型のＡＲ技術が利用される。

メモリ６４は、第１マーカ５１の基準画像データに代えて、張り出されたアウトリガ３１、３２を撮像した画像データである第１基準画像データを予め記憶する。また、メモリ６４は、第２マーカ５２の基準画像データに代えて、所定の起伏角で起伏し、かつ、所定の長さで伸長されたブーム４４を撮像した画像データである第２基準画像データを予め記憶する。その他の構成は、上述の実施形態と同一である。

以下、図７を参照して、本実施形態のコントローラ６０が実行する変形量算出処理について説明がされる。なお、以下で説明する処理以外の処理は、実施形態と同一である。

コントローラ６０は、ステップＳ１２において、カメラ１６にアウトリガ３１、３２を撮像させる。そして、コントローラ６０は、カメラ１６が出力したアウトリガ３１、３２を示す第１画像データを取得する（Ｓ１３：Ｙｅｓ）。第１画像データを取得するステップＳ１３の処理は、本発明の「第１受付処理」の一例である。

コントローラ６０は、ステップＳ１４において、カメラ１６から第１マーカ５１までの距離及び方向を決定する代わりに、取得した第１画像データと、メモリ６４に記憶された第１基準画像データとを対比して、アウトリガ３１、３２の先端部の位置を決定する。アウトリガ３１、３２の先端部は、本発明の「第１検出部位」の一例である。

そして、コントローラ６０は、決定したアウトリガ３１、３２の先端部の位置に基づいて、座標系を決定し（Ｓ１５）、メモリ６４に記憶させる（Ｓ１６）。例えば、コントローラ６０は、決定したアウトリガ３１、３２の少なくとも３か所の先端部の中心を原点とする座標系を決定する。座標系を決定してメモリ６４に記憶するステップＳ１５、Ｓ１６の処理は、本発明の「座標系決定処理」の一例である。

コントローラ６０は、ステップＳ１８において、カメラ１６に第２マーカ５２を撮像させる代わりに、カメラ１６にブーム４４を撮像させる。そして、コントローラ６０は、ブーム４４を示す第１画像データをカメラ１６から取得する（Ｓ１９：Ｙｅｓ）。第２画像データを取得するステップＳ１９の処理は、本発明の「第２受付処理」の一例である。

コントローラ６０は、ステップＳ２０において、第２マーカ５２の座標位置を決定する代わりに、取得した第２画像データと、メモリ６４に記憶された第２基準画像データとを対比して、ブーム４４の基端ブーム４６及び先端ブーム４８の座標位置を決定する。基端ブーム４６及び先端ブーム４８の座標位置の決定は、上述の実施形態と同様にして行われる。基端ブーム４６及び先端ブーム４８は、本発明の「第２検出部位」の一例である。基端ブーム４６及び先端ブーム４８の座標位置を決定するステップＳ２０の処理は、本発明の「画像処理」の一例である。

コントローラ６０は、決定した基端ブーム４６及び先端ブーム４８の座標位置に基づいて、実施形態と同様にして、ブーム４４の撓み量や捻じれ量や変形量を算出してメモリ６４に記憶させる（Ｓ２１）。ブーム４４の撓み量や捻じれ量や変形量を算出するステップＳ２１の処理は、本発明の「算出処理」の一例である。

[変形例１の作用効果]
本変形例の変形量計測装置１４は、マーカ５１、５２を用いずにブーム４４の撓み量や捻じれ量や変形量を算出する。したがって、本変形例の変形量計測装置１４は、マーカ５１、５２をクレーン車１０に設置する作業者の手間を省くことができる。

[変形例２]

本変形例では、ブーム４４の先端部に設けられたカメラ１６（図８）を用いて撓み量や捻じれ量や変形量が計測される例が説明される。カメラ１６は、例えば、ブーム４４が吊下する吊荷を撮像するカメラである。すなわち、クレーン車１０に設置された既存のカメラ１６を用いて撓み量や捻じれ量や変形量が計測される。なお、以下で説明される処理以外の処理は、上述の実施形態と同じである。

第２マーカ５２は、ブーム４４の基端部に設けられている。第２マーカ５２は、例えば、ブーム４４の基端部に取り付けられた貼付部材に貼り付けられることにより、設置される。第２マーカ５２は、ブーム４４の先端部に正対する向きに設置される。

カメラ１６は、ブーム４４の先端部に設けられている。カメラ１６は、例えば、ブーム４４の先端部に取り付けられた設置台に固定、或いは、回動可能に保持されている。カメラ１６は、ブーム４４が撓んだり捻じれたりしていない状態で第２マーカ５２に正対する位置及び向きに設けられている。

コントローラ６０は、図７が示す変形量算出処理のステップＳ２１において、ブーム４４の撓み量及び捻じれ量を算出する。コントローラ６０は、例えば、上述の実施形態における２つの第２マーカ５２のうちの一方の第２マーカ５２の座標位置をカメラ１６の座標位置として、実施形態と同様にして撓み量及び捻じれ量を算出する。カメラ１６の座標位置は、例えば、センサ群７２（旋回角センサ、起伏角センサ、ブーム長さセンサ）が出力した検出信号に基づいて、決定される。例えば、クレーン車１０に設けられたコントローラがカメラ１６の座標位置を決定し、送信する。送信されたカメラ１６の座標位置は、変形量計測装置１４に入力される。或いは、センサ群７２が出力した検出信号が、クレーン車１０から送信され、変形量計測装置１４で受信される。変形量計測装置１４のコントローラ６０は、入力された検出信号に基づいて、カメラ１６の座標位置を算出する。

或いは、コントローラ６０は、ステップＳ２０において第２マーカ５２の座標位置を決定する代わりに、算出した第２マーカ５２までの距離及び第２マーカ５２の傾き度合と、ブーム４４が変形していない場合における第２マーカ５２までの距離及び第２マーカ５２の傾き度合とを対比し、ブーム４４の撓み量及び捻じれ量を算出してもよい。ブーム４４が変形していない場合における第２マーカ５２までの距離及び第２マーカ５２の傾き度合は、メモリ６４に予め記憶されていてもよいし、或いは、吊荷を吊下していない状態においてカメラ１６が第２マーカ５２を撮像することによって得られた第２画像データから算出した第２マーカ５２までの距離及び第２マーカ５２の傾き度合が用いられてもよい。なお、カメラ１６が撮像した第２画像データに基づいてブーム４４の撓み量や捻じれ量を算出可能であれば、他の算出方法が用いられてもよい。

[変形例２の作用効果]

本変形例では、ブーム４４の基端部に設置された１つの第２マーカ５２のみを撮像して撓み量及び捻じれ量を算出するので、複数の第２マーカ５２を撮像して撓み量及び捻じれ量を算出する場合に比べ、作業者の手間が低減する。

また、本変形例では、吊荷を撮像するカメラ１７を利用して第２マーカ５２を撮像することができるので、新たにカメラを用意する必要がない。

また、本変形例では、１つの第２マーカ５２のみでブーム４４の撓み量及び捻じれ量が算出されるので、第２マーカ５２を設置する手間が低減する。

本変形例では、第２マーカ５２がブーム４４の基端部に設けられ、カメラ１６がブーム４４の先端部に設けられた例が説明された。しかしながら、第２マーカ５２がブーム４４の先端部に設けられ、カメラ１６がブーム４４の基端部に設けられていてもよい。

また、上述の実施形態と同様に、コントローラ６０は、ステップＳ２１において、撓み量と捻じれ量との一方のみを算出してもよいし、撓み量及び捻じれ量を統合した変形量を算出してもよい。

[その他の変形例]

上述の実施形態では、変形量計測装置１４は、ブーム４４の撓み量や捻じれ量や変形量を算出する。しかしながら、変形量計測装置１４は、ブーム４４の撓み量や捻じれ量や変形量とともに、ブーム４４に取り付けられたジブの撓み量や捻じれ量や変形量を算出してもよい。

また、上述の実施形態では、変形量計測装置１４は、アウトリガ３１、３２に設置した第１マーカ５１を撮像して得られた第１画像データを用いて座標系を決定する。しかしながら、座標系は、メモリ６４に予め記憶されていてもよい。座標系がメモリ６４に予め記憶されていることにより、変形量計測装置１４は、第１マーカ５１を撮像して座標系を決定する処理を省略することができる。

また、上述の実施形態では、変形量計測装置１４は、アウトリガ３１、３２に設置された第１マーカ５１をカメラ１６を用いて撮像する。しかしながら、変形量計測装置１４は、アウトリガ３１、３２ではなく、車体２０に設けられた第１マーカ５１を撮像してもよい。すなわち、第１マーカ５１は、アウトリガ３１、３２ではなく、車体２０に設けられていてもよい。

また、上述の実施形態では、変形量計測装置１４は、第２マーカ５２を撮像することによって得られた第２画像データと、センサ群７２によって検出したブーム４４の起伏角及びブーム長さとを用いて、撓み量や捻じれ量や変形量を算出する。しかしながら、変形量計測装置１４は、第２画像データのみを用いて、撓み量や捻じれ量や変形量を算出してもよい。詳しく説明すると、座標系における基端ブーム４６と旋回台４１との接続位置の座標位置を示す座標データが、メモリ６４に予め記憶される。コントローラ６０は、接続位置の座標と、２つの第２マーカ５２の座標位置とを用いて、ブーム４４の撓み量や捻じれ量や変形量を算出する。或いは、３つ以上の第２マーカ５２がブーム４４に設置される。コントローラ６０は、３つの第２マーカ５２の座標位置を決定し、決定した３つの第２マーカ５２の座標位置に基づいて、ブーム４４の撓み量や捻じれ量や変形量を算出する。

１０・・・クレーン車
１１・・・走行体
１２・・・クレーン装置
１４・・・変形量計測装置
１５・・・ＰＣ
１６・・・カメラ
１７・・・保持装置
２０・・・車体
２３・・・モータ
３１、３２・・・アウトリガ
４４・・・ブーム
５１・・・第１マーカ
５２・・・第２マーカ
５９・・・プログラム
６０・・・コントローラ

Claims (4)

1. 走行体に搭載されたブームの変形量を計測する変形量計測装置であって、
   カメラと、
   メモリを有するコントローラと、を備えており、
   上記走行体は、車体及び当該車体から張出可能なアウトリガを有しており、
   上記コントローラは、
   上記アウトリガの先端部に表記された複数の第１マーカを撮像した上記カメラから第１画像データの入力を受け付ける第１受付処理と、
   上記第１画像データと、上記メモリに予め記憶された第１基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記各第１マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記走行体における基準座標系を決定して上記メモリに記憶させる座標系決定処理と、
   上記ブームに表記された第２マーカを撮像した上記カメラから第２画像データの入力を受け付ける第２受付処理と、
   上記第２画像データと、上記メモリに予め記憶された第２基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記第２マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記基準座標系における上記第２マーカの座標位置を決定する画像処理と、
   上記画像処理で決定した上記第２マーカの座標位置から上記ブームの変形量を算出する算出処理と、を実行する、変形量計測装置。
2. メモリを有するコントローラによって実行され、走行体に搭載されたブームの変形量を算出するプログラムであって、
   上記プログラムは、
   上記走行体が有するアウトリガの先端部に表記された複数の第１マーカを撮像したカメラから第１画像データの入力を受け付ける第１受付処理と、
   上記第１画像データと、上記メモリに予め記憶された第１基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記各第１マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記走行体における基準座標系を決定して上記メモリに記憶させる座標系決定処理と、
   上記ブームに表記された複数の第２マーカを撮像した上記カメラから第２画像データの入力を受け付ける第２受付処理と、
   上記第２画像データと、上記メモリに予め記憶された第２基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記各第２マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記基準座標系における上記第２マーカの座標位置を決定する画像処理と、
   上記画像処理で決定した上記第２マーカの座標位置から上記ブームの変形量を算出する算出処理と、を実行する、プログラム。
3. 走行体に搭載されたブームの変形量を、メモリ及びカメラを備える変形量計測装置を用いて計測する方法であって、
   上記走行体が有するアウトリガの先端部に複数の第１マーカを設置し、
   上記ブームに複数の第２マーカを設置し、
   設置した上記第１マーカ及び上記第２マーカを上記カメラを用いて撮像し、
   上記変形量計測装置は、
   上記第１マーカを撮像した上記カメラから入力された第１画像データと、上記メモリに予め記憶された第１基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記各第１マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて上記走行体における基準座標系を決定して上記メモリに記憶させる座標系決定処理と、
   上記第２マーカを撮像した上記カメラから入力された第２画像データと、上記メモリに予め記憶された第２基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記各第２マーカまでの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて上記基準座標系における上記各第２マーカの座標位置をそれぞれ決定する画像処理と、
   上記画像処理で決定した上記各第２マーカの座標位置から上記ブームの変形量を算出する算出処理と、を実行する、変形量計測方法。
4. 走行体に搭載されたブームの変形量を計測する変形量計測装置であって、
   カメラと、
   メモリを有するコントローラと、を備えており、
   上記コントローラは、
   上記走行体が有するアウトリガの先端部を撮像した上記カメラから第１画像データの入力を受け付ける第１受付処理と、
   上記第１画像データと、上記メモリに予め記憶された第１基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記アウトリガの複数の先端部のうちの少なくとも３か所の第１検出部位までの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記走行体における基準座標系を決定して上記メモリに記憶させる座標系決定処理と、
   上記ブームを撮像した上記カメラから第２画像データの入力を受け付ける第２受付処理と、
   上記第２画像データと、上記メモリに予め記憶された第２基準画像データとを対比して、上記カメラの撮像位置から上記ブームの少なくとも２か所の第２検出部位までの距離及び方向を算出し、算出した距離及び方向に基づいて、上記基準座標系における上記第２検出部位の座標位置をそれぞれ決定する画像処理と、
   上記画像処理で決定した上記第２検出部位の座標位置から上記ブームの変形量を算出する算出処理と、を実行する、変形量計測装置。
   

Images