JP7285122B2 - Shape derivation device - Google Patents

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Description

本開示は、形状導出装置に関する。 The present disclosure relates to a shape derivation device.

従来、物体までの距離を計測し、計測された距離が短い程、大きい重み付け係数を用いて重み付けをし、重み付けした点数の合計が所定値以上である場合に、物体があると判定する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, there is a technique in which the distance to an object is measured, the shorter the measured distance is, the larger the weighting factor is used, and when the total number of weighted points is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that there is an object. It has been proposed (for example, Patent Document 1).

特開2017-32329号公報JP 2017-32329 A

しかしながら、引用文献1に記載の技術では、物体の有無を判定することが可能であるが、物体の形状まで導出することができなかった。 However, the technique described in Cited Document 1 can determine the presence or absence of an object, but cannot derive the shape of the object.

本開示は、このような課題に鑑み、精度良く物体の形状を導出することが可能な形状導出装置を提供することを目的としている。 In view of such problems, an object of the present disclosure is to provide a shape derivation device capable of deriving the shape of an object with high accuracy.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る形状導出装置は、3次元に展開する複数の小領域で構成される作業領域を生成する領域生成部と、測距センサによって計測された物体の計測点における計測データを随時取得する計測データ取得部と、計測点の計測データに基づいて、計測データに対応する小領域に、計測点の統計データを蓄積するデータ蓄積部と、統計データに基づいて、物体の形状を導出する形状導出部と、を備え、データ蓄積部は、統計データに基づき、計測点が含まれる各小領域について、計測点から測距センサに向かう計測方向ベクトルである比較方向を導出し、形状導出部は、ある1の小領域の統計データと、当該1の小領域の比較方向に配列された他の小領域の統計データと、を比較することによって、物体の表面に相当する小領域を特定する。 In order to solve the above problems, a shape derivation device according to an aspect of the present disclosure includes an area generation unit that generates a work area composed of a plurality of small areas that are three-dimensionally developed, and a measurement data acquisition unit that acquires measurement data at measurement points of an object at any time; a data accumulation unit that accumulates statistical data of measurement points in a small area corresponding to the measurement data based on the measurement data of the measurement points; and a shape deriving unit for deriving the shape of an object based on the statistical data, and the data storage unit calculates, based on the statistical data , the measurement direction vector from the measurement point to the range sensor for each small area containing the measurement point. A certain comparison direction is derived, and the shape derivation unit compares the statistical data of one small region with the statistical data of other small regions arranged in the comparison direction of the one small region, thereby determining the object Identify a small region corresponding to the surface of

データ蓄積部は、計測点が含まれる各小領域に対して、統計データとして、少なくとも、計測点が計測されたときの当該計測点から測距センサまでの距離が最小となる計測点と、当該最小の距離を有する計測点における比較方向と、を導出し、形状導出部は、1の小領域の近傍に配置された小領域のうち、比較方向に対応する方向に位置する小領域を比較対象小領域とし、1の小領域と比較対象小領域との統計データを比較することで、物体の形状を導出してもよい。 The data accumulating unit stores, as statistical data, at least the measurement point that minimizes the distance from the measurement point to the distance measuring sensor when each measurement point is measured, for each small area that includes the measurement point. and the comparison direction at the measurement point having the minimum distance , and the shape derivation unit determines the small region located in the direction corresponding to the comparison direction, out of the small regions arranged in the vicinity of the one small region. may be used as comparison target sub-regions, and the shape of the object may be derived by comparing the statistical data of one sub-region and the comparison target sub-regions.

データ蓄積部は、統計データとして、小領域に含まれる計測点の数をさらに蓄積し、形状導出部は、1の小領域と他の小領域との計測点の数を比較することで、物体の形状を導出してもよい。 The data accumulation unit further accumulates the number of measurement points included in the small regions as statistical data, and the shape derivation unit compares the number of measurement points in one small region with the other small regions to obtain the object may derive the shape of

データ蓄積部は、統計データとして、小領域に含まれる計測点の計測時期蓄積し、形状導出部は、1の小領域と他の小領域との計測時期を比較することで、物体の形状を導出してもよい。 The data accumulation unit accumulates the measurement timings of the measurement points included in the small regions as statistical data, and the shape derivation unit compares the measurement timings of one small region with the other small regions to determine the shape of the object. can be derived.

精度良く物体の形状を導出することが可能となる。 It is possible to derive the shape of an object with high accuracy.

アンローダ装置の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline|summary of an unloader apparatus. アンローダ装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of an unloader apparatus. 測距センサの計測範囲を説明する図である。It is a figure explaining the measurement range of a ranging sensor. 測距センサの計測範囲を説明する図である。It is a figure explaining the measurement range of a ranging sensor. 測距センサの計測範囲を説明する図である。It is a figure explaining the measurement range of a ranging sensor. 測距センサの計測範囲を説明する図である。It is a figure explaining the measurement range of a ranging sensor. アンローダ装置の電気的な構成を説明する図である。It is a figure explaining the electrical structure of an unloader apparatus. 船庫の3次元形状を導出する処理の流れを示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a flow of processing which derives a three-dimensional shape of a warehouse. アンローダ装置の座標系を説明する図である。It is a figure explaining the coordinate system of an unloader apparatus. アンローダ装置の座標系を説明する図である。It is a figure explaining the coordinate system of an unloader apparatus. 複数の小領域で構成される作業領域を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a work area composed of a plurality of small areas; 測距センサの計測点を説明する図である。It is a figure explaining the measurement point of a ranging sensor. エッジ点を検出する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an edge point is detected. 測距センサで計測される計測点を上部および下部に分割する様子を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating how a measurement point measured by a distance sensor is divided into upper and lower parts; 底面形状導出処理を説明する図である。It is a figure explaining bottom shape derivation processing. 側壁に対応する小領域を導出する様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode of deriving|leading-out the small area|region corresponding to a side wall.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 An embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in such embodiments are merely examples for facilitating understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are given the same reference numerals to omit redundant description, and elements that are not directly related to the present disclosure are omitted from the drawings. do.

図1は、アンローダ装置100の概要を説明する図である。図1に示すように、形状導出装置の一例としてのアンローダ装置100は、岸壁2に沿って敷設された一対のレール3上を、レール3の延在方向に走行可能である。アンローダ装置100は、岸壁2に停泊された船舶4の船庫5内に積載された積荷6を外部に搬出する。積荷6は、ばら荷が想定されており、一例として石炭が挙げられる。 FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the unloader device 100. As shown in FIG. As shown in FIG. 1 , an unloader device 100 as an example of a shape derivation device can travel on a pair of rails 3 laid along a quay wall 2 in the extending direction of the rails 3 . The unloader device 100 unloads the cargo 6 loaded in the shipyard 5 of the ship 4 anchored at the wharf 2 to the outside. The cargo 6 is assumed to be a bulk cargo, an example of which is coal.

図2は、アンローダ装置100の構成を説明する図である。なお、図2では、岸壁2および船舶4を断面で示している。図2に示すように、アンローダ装置100は、走行体102、旋回体104、ブーム106、トップフレーム108、エレベータ110、掻取部112、ブームコンベア114を含んで構成される。 FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the unloader device 100. As shown in FIG. In addition, in FIG. 2, the quay 2 and the ship 4 are shown in cross section. As shown in FIG. 2 , the unloader device 100 includes a traveling body 102 , a revolving body 104 , a boom 106 , a top frame 108 , an elevator 110 , a scraping section 112 and a boom conveyor 114 .

走行体102は、不図示のアクチュエータが駆動することで、レール3上を走行可能である。走行体102には、位置センサ116が設けられる。位置センサ116は、例えばロータリーエンコーダである。位置センサ116は、走行体102の車輪の回転数に基づき、所定の原点位置に対する走行体102の水平面上の位置を計測する。 The traveling body 102 can travel on the rail 3 by being driven by an actuator (not shown). A position sensor 116 is provided on the traveling body 102 . Position sensor 116 is, for example, a rotary encoder. The position sensor 116 measures the horizontal position of the running body 102 with respect to a predetermined origin position based on the number of rotations of the wheels of the running body 102 .

旋回体104は、走行体102の上部に、垂直軸を中心に旋回自在に設けられる。旋回体104は、不図示のアクチュエータが駆動することで、走行体102に対して旋回可能である。 The revolving body 104 is provided above the traveling body 102 so as to be rotatable around a vertical axis. The revolving body 104 can revolve with respect to the traveling body 102 by being driven by an actuator (not shown).

ブーム106は、旋回体104の上部に、傾斜角度を変更可能に設けられる。ブーム106は、不図示のアクチュエータが駆動することで、旋回体104を基準とした傾斜角度を変更可能である。 The boom 106 is provided on the upper part of the revolving body 104 so that the inclination angle can be changed. The boom 106 can change the tilt angle with respect to the revolving body 104 by being driven by an actuator (not shown).

旋回体104には、旋回角度センサ118および傾斜角度センサ120が設けられる。旋回角度センサ118および傾斜角度センサ120は、例えばロータリーエンコーダである。旋回角度センサ118は、走行体102に対する旋回体104の旋回角度を計測する。傾斜角度センサ120は、旋回体104に対するブーム106の傾斜角度を計測する。 The turning body 104 is provided with a turning angle sensor 118 and an inclination angle sensor 120 . The turning angle sensor 118 and the tilt angle sensor 120 are rotary encoders, for example. A turning angle sensor 118 measures the turning angle of the turning body 104 with respect to the traveling body 102 . The tilt angle sensor 120 measures the tilt angle of the boom 106 with respect to the revolving structure 104 .

トップフレーム108は、ブーム106の先端に設けられる。トップフレーム108には、エレベータ110を旋回させるアクチュエータが設けられる。 A top frame 108 is provided at the tip of the boom 106 . The top frame 108 is provided with an actuator for turning the elevator 110 .

エレベータ110は、略円柱形状に形成される。エレベータ110は、中心軸を中心として旋回自在にトップフレーム108に支持される。トップフレーム108には、旋回角度センサ122が設けられる。旋回角度センサ122は、例えばロータリーエンコーダである。旋回角度センサ122は、トップフレーム108に対するエレベータ110の旋回角度を計測する。 Elevator 110 is formed in a substantially cylindrical shape. Elevator 110 is supported by top frame 108 so as to be rotatable about a central axis. A turning angle sensor 122 is provided on the top frame 108 . The turning angle sensor 122 is, for example, a rotary encoder. A turning angle sensor 122 measures the turning angle of the elevator 110 with respect to the top frame 108 .

掻取部112は、エレベータ110の下端に設けられる。掻取部112は、エレベータ110の旋回に伴って、エレベータ110と一体的に旋回する。このように、掻取部112は、垂直運搬機構部として機能するトップフレーム108およびエレベータ110によって旋回自在に保持される。 The scraping part 112 is provided at the lower end of the elevator 110 . The scraping part 112 rotates integrally with the elevator 110 as the elevator 110 rotates. Thus, the scraper 112 is pivotally held by the top frame 108 and elevator 110, which function as a vertical transport mechanism.

掻取部112は、複数のバケツ112aおよびチェーン112bが設けられる。複数のバケツ112aは、チェーン112bに連続的に配置される。チェーン112bは、掻取部112、および、エレベータ110の内部に架け渡される。 The scraping unit 112 is provided with a plurality of buckets 112a and chains 112b. A plurality of buckets 112a are arranged continuously on a chain 112b. The chain 112 b spans the inside of the scraping unit 112 and the elevator 110 .

掻取部112は、不図示のリンク機構が設けられる。リンク機構は、可動することにより、掻取部112の底部の長さを可変させる。これにより、掻取部112は、船庫5内の積荷6と接するバケツ112aの数を可変させる。掻取部112は、チェーン112bを回動させることにより、底部のバケツ112aによって船庫5内の積荷6を掻き取る。そして、積荷6を掻き取ったバケツ112aは、チェーン112bの回動に伴ってエレベータ110の上部に移動する。 The scraping unit 112 is provided with a link mechanism (not shown). The link mechanism changes the length of the bottom portion of the scraping portion 112 by moving. Thereby, the scraping part 112 changes the number of the buckets 112a in contact with the cargo 6 in the ship's warehouse 5 . The scraping unit 112 scrapes the cargo 6 in the barge 5 with the bottom bucket 112a by rotating the chain 112b. The bucket 112a that has scraped the cargo 6 moves to the upper part of the elevator 110 as the chain 112b rotates.

ブームコンベア114は、ブーム106の下方に設けられる。ブームコンベア114は、バケツ112aによってエレベータ110の上部に移動された積荷6を外部に搬出させる。 A boom conveyor 114 is provided below the boom 106 . The boom conveyor 114 carries out the load 6 moved to the upper part of the elevator 110 by the bucket 112a.

このような構成でなるアンローダ装置100は、走行体102によってレール3の延在方向に移動し、船舶4との長手方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置100は、旋回体104によって、ブーム106、トップフレーム108、エレベータ110および掻取部112を旋回させ、船舶4との短手方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置100は、ブーム106によって、トップフレーム108、エレベータ110および掻取部112を鉛直方向に移動させ、船舶4との鉛直方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置100は、トップフレーム108によってエレベータ110および掻取部112を旋回させる。これにより、アンローダ装置100は、掻取部112を任意の位置および角度に移動させることができる。 The unloader device 100 having such a configuration moves in the extending direction of the rails 3 by the traveling body 102 and adjusts the relative positional relationship with the ship 4 in the longitudinal direction. Also, the unloader device 100 rotates the boom 106 , the top frame 108 , the elevator 110 and the scraping section 112 by the rotating body 104 to adjust the relative positional relationship with the vessel 4 in the lateral direction. The unloader device 100 also moves the top frame 108 , the elevator 110 and the scraping unit 112 in the vertical direction by the boom 106 to adjust the vertical relative positional relationship with the ship 4 . Also, the unloader device 100 rotates the elevator 110 and the scraping unit 112 by the top frame 108 . Thereby, the unloader device 100 can move the scraping part 112 to any position and angle.

ここで、船舶4は、複数の船庫5が設けられる。船庫5は、上部にハッチコーミング7が設けられる。ハッチコーミング7は、鉛直方向に所定高さの壁面を有している。また、ハッチコーミング7は、船庫5における中央付近の水平断面に比べて、開口面積が小さい。つまり、船庫5は、ハッチコーミング7により開口が窄まった形状をしている。なお、ハッチコーミング7の上方には、ハッチコーミング7を開閉するハッチカバー8が設けられる。 Here, the ship 4 is provided with a plurality of shipyards 5 . A hatch coaming 7 is provided in the upper part of the ship's warehouse 5 . The hatch coaming 7 has a wall surface with a predetermined height in the vertical direction. In addition, the hatch coaming 7 has a smaller opening area than the horizontal cross section near the center of the garage 5 . In other words, the shipyard 5 has a shape in which the opening is narrowed by the hatch coaming 7 . A hatch cover 8 for opening and closing the hatch coaming 7 is provided above the hatch coaming 7 .

アンローダ装置100には、測距センサ130~136が設けられる。測距センサ130~136は、例えば、測距可能なレーザセンサであり、Velodyne社製のVLP-16、VLP-32、Quanergy社製のM8等が適用される。測距センサ130~136は、例えば円柱形状の本体部の側面に、軸方向に沿って離隔した16のレーザー照射部が設けられる。レーザー照射部は、360度回転可能に本体部に設けられる。レーザー照射部は、互いに隣接して配置されたレーザー照射部との軸方向のレーザーの発射角度の差が1~2.5度間隔で均等となるようにそれぞれ配置される。つまり、測距センサ130~136は、本体部の周方向に360度の範囲でレーザーを照射可能である。また、測距センサ130~136は、本体部の軸方向に直交する平面を基準として、±15度の範囲でレーザーを発射可能である。また、測距センサ130~136は、レーザーを受信する受信部が本体部に設けられる。 The unloader device 100 is provided with ranging sensors 130-136. The distance measuring sensors 130 to 136 are, for example, laser sensors capable of distance measurement, and VLP-16 and VLP-32 manufactured by Velodyne, M8 manufactured by Quanergy, etc. are applied. The distance measuring sensors 130 to 136 are provided with 16 laser irradiating portions spaced apart along the axial direction, for example, on the side surface of a cylindrical body portion. The laser irradiation section is provided in the body section so as to be rotatable by 360 degrees. The laser irradiating sections are arranged such that the laser irradiating sections arranged adjacent to each other have a uniform difference in axial laser emission angle of 1 to 2.5 degrees. In other words, the distance measuring sensors 130 to 136 can irradiate a laser within a range of 360 degrees in the circumferential direction of the main body. Moreover, the distance measuring sensors 130 to 136 can emit laser beams within a range of ±15 degrees with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the main body. Further, each of the distance measuring sensors 130 to 136 is provided with a receiving portion for receiving a laser in its main body.

測距センサ130~136は、レーザー照射部を回転させながら所定角度毎にレーザーを照射する。測距センサ130~136は、複数のレーザー照射部から照射(投影)されて物体(計測点)で反射したレーザーを受信部でそれぞれ受信する。そして、測距センサ130~136は、レーザーが照射されてから受信するまでの時間に基づいて、物体までの距離を導出する。つまり、測距センサ130~136は、1つのレーザー照射部によって、1つの計測ライン上で複数の計測点までの距離をそれぞれ計測する。また、測距センサ130~136は、複数のレーザー照射部によって、複数の計測ライン上での複数の計測点までの距離をそれぞれ計測する。 The distance measuring sensors 130 to 136 irradiate the laser at every predetermined angle while rotating the laser irradiation section. The distance measuring sensors 130 to 136 each receive laser beams that are irradiated (projected) from a plurality of laser irradiation units and reflected by an object (measurement point). Distance sensors 130 to 136 then derive the distance to the object based on the time from laser irradiation to reception. In other words, the distance measuring sensors 130 to 136 each measure distances to a plurality of measurement points on one measurement line using one laser irradiation unit. Further, the distance measuring sensors 130 to 136 measure distances to a plurality of measurement points on a plurality of measurement lines using a plurality of laser irradiation units.

図3および図4は、測距センサ130~132の計測範囲を説明する図である。図3は、アンローダ装置100を上方から見た際の測距センサ130~132の計測範囲を説明する図である。図4は、アンローダ装置100を側方から見た際の測距センサ130~132の計測範囲を説明する図である。図3および図4において、測距センサ130~132の計測範囲を一点鎖線で示す。 3 and 4 are diagrams for explaining the measurement ranges of the ranging sensors 130-132. FIG. 3 is a diagram for explaining the measurement ranges of the range sensors 130 to 132 when the unloader device 100 is viewed from above. FIG. 4 is a diagram illustrating the measurement ranges of the distance sensors 130 to 132 when the unloader device 100 is viewed from the side. 3 and 4, the measurement ranges of the distance measuring sensors 130 to 132 are indicated by dashed lines.

測距センサ130~132は、主に、ハッチコーミング7を検出する際に用いられる。測距センサ130~132は、図3および図4に示すように、トップフレーム108の側面に取り付けられる。具体的には、測距センサ130~132は、エレベータ110の中心軸を基準として、周方向に互いに120度離して配置される。また、測距センサ130~132は、本体部の中心軸が、エレベータ110の径方向に沿うように配置される。なお、測距センサ130~132は、鉛直方向の上半分が不図示のカバーで覆われる。 Range sensors 130 to 132 are mainly used to detect hatch coaming 7 . Ranging sensors 130-132 are attached to the sides of top frame 108, as shown in FIGS. Specifically, distance measuring sensors 130 to 132 are arranged circumferentially apart from each other by 120 degrees with the central axis of elevator 110 as a reference. Further, the distance measuring sensors 130 to 132 are arranged such that the central axis of the main body portion extends along the radial direction of the elevator 110 . Note that the distance measuring sensors 130 to 132 are covered with a cover (not shown) in the upper half in the vertical direction.

したがって、測距センサ130~132は、図3および図4に示すように、計測方向として、水平面よりも下方であって、トップフレーム108の側面に接する接線を基準として±15度の範囲に存在する物体までの距離を計測することができる。 Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, the distance measuring sensors 130 to 132 are located below the horizontal plane and within a range of ±15 degrees with respect to the tangential line in contact with the side surface of the top frame 108 as the measurement direction. It is possible to measure the distance to an object that

図5および図6は、測距センサ133~136の計測範囲を説明する図である。図5は、掻取部112を上方から見た際の測距センサ133~136の計測範囲を説明する図である。なお、図5では、アンローダ装置100のうち、掻取部112のみを図示している。また、図5では、船舶4について、掻取部112と鉛直方向の同位置での水平断面を示している。図6は、アンローダ装置100を側方から見た際の測距センサ133~136の計測範囲を説明する図である。図5および図6において、測距センサ133、134の計測範囲を一点鎖線で示す。また、図5および図6において、測距センサ135、136の計測範囲を二点鎖線で示す。 5 and 6 are diagrams for explaining the measurement ranges of the ranging sensors 133-136. FIG. 5 is a diagram for explaining the measurement ranges of the distance measuring sensors 133 to 136 when the scraping section 112 is viewed from above. 5 shows only the scraping section 112 of the unloader device 100. As shown in FIG. 5 shows a horizontal cross-section of the ship 4 at the same position in the vertical direction as the scraping portion 112. As shown in FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating the measurement ranges of the distance sensors 133 to 136 when the unloader device 100 is viewed from the side. 5 and 6, the measurement ranges of the distance measuring sensors 133 and 134 are indicated by dashed lines. 5 and 6, the measurement ranges of the distance measuring sensors 135 and 136 are indicated by two-dot chain lines.

測距センサ133~136は、主に、船庫5内の積荷6、および、船庫5の壁面(側壁および底面)を検出する際に用いられる。測距センサ133は、図5および図6に示すように、掻取部112の側面112cに取り付けられる。測距センサ133は、本体部の中心軸が、掻取部112の側面112cに直交するように配置される。測距センサ134は、掻取部112の側面112dに取り付けられる。測距センサ134は、本体部の中心軸が、掻取部112の側面112dに直交するように配置される。測距センサ133、134は、鉛直方向の一部が不図示のカバーで覆われる。 The ranging sensors 133 to 136 are mainly used to detect the cargo 6 inside the ship's warehouse 5 and the wall surfaces (side walls and bottom surface) of the ship's warehouse 5 . The ranging sensor 133 is attached to the side surface 112c of the scraping section 112, as shown in FIGS. The distance measuring sensor 133 is arranged such that the center axis of the main body section is perpendicular to the side surface 112 c of the scraping section 112 . The ranging sensor 134 is attached to the side surface 112 d of the scraping section 112 . The distance measuring sensor 134 is arranged such that the center axis of the main body section is perpendicular to the side surface 112 d of the scraping section 112 . A part of the distance measuring sensors 133 and 134 in the vertical direction is covered with a cover (not shown).

したがって、測距センサ133、134は、計測方向として、掻取部112の側面112cおよび側面112dの上方側の一部および下方側であって、掻取部112の側面112cおよび側面112dと平行な位置を基準として±15度の範囲に存在する物体の距離を計測することができる。なお、本実施形態の測距センサ133、134は、掻取部112の底部が位置する平面上において、少なくとも掻取部112の底部の最大長さ以上の範囲を計測できるように配置される。 Therefore, the distance measuring sensors 133 and 134 are arranged in parallel with the side surfaces 112c and 112d of the scraping portion 112, which are part of the upper side and the lower side of the side surfaces 112c and 112d of the scraping portion 112 as the measurement directions. It is possible to measure the distance of an object existing within a range of ±15 degrees with respect to the position. Note that the distance measuring sensors 133 and 134 of the present embodiment are arranged so as to be able to measure at least a range equal to or longer than the maximum length of the bottom portion of the scraping portion 112 on the plane on which the bottom portion of the scraping portion 112 is located.

測距センサ135は、掻取部112の側面112cに取り付けられる。測距センサ135は、本体部の中心軸が、掻取部112の底面と直交するように配置される。測距センサ136は、掻取部112の側面112dに取り付けられる。測距センサ136は、本体部の中心軸が、掻取部112の底面と直交するように配置される。 The ranging sensor 135 is attached to the side surface 112 c of the scraping section 112 . The distance measuring sensor 135 is arranged such that the central axis of the main body section is orthogonal to the bottom surface of the scraping section 112 . The ranging sensor 136 is attached to the side surface 112 d of the scraping section 112 . The distance measuring sensor 136 is arranged such that the center axis of the main body section is orthogonal to the bottom surface of the scraping section 112 .

したがって、測距センサ135、136は、計測方向として、掻取部112の外方であって、掻取部112の側面112cおよび側面112dに直交する水平面(あるいは、本体部の中心軸と直交する平面)を基準として±15度の範囲に存在する物体の距離を計測することができる。 Therefore, the distance measuring sensors 135 and 136 are positioned outside the scraping portion 112 as the measurement direction, and are perpendicular to the side surfaces 112c and 112d of the scraping portion 112 (or perpendicular to the central axis of the main body). It is possible to measure the distance of an object existing in the range of ±15 degrees with respect to the plane).

測距センサ130~136は、物体までの距離を計測すると、物体までの距離を示す計測データをアンローダ制御部140(図7参照)に送信する。 After measuring the distance to the object, the ranging sensors 130 to 136 transmit measurement data indicating the distance to the object to the unloader control section 140 (see FIG. 7).

図7は、アンローダ装置100の電気的な構成を説明する図である。図7に示すように、アンローダ装置100には、アンローダ制御部140、記憶部142および表示部144が設けられる。 FIG. 7 is a diagram for explaining the electrical configuration of the unloader device 100. As shown in FIG. As shown in FIG. 7 , the unloader device 100 is provided with an unloader control section 140 , a storage section 142 and a display section 144 .

アンローダ制御部140は、位置センサ116、旋回角度センサ118、傾斜角度センサ120、旋回角度センサ122、測距センサ130~136、記憶部142および表示部144と接続される。アンローダ制御部140は、CPU(中央処理装置)を含む半導体集積回路で構成される。アンローダ制御部140は、ROMからCPU自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。そして、アンローダ制御部140は、ワークエリアとしてのRAMや他の電子回路と協働して、アンローダ装置100全体を管理および制御する。 Unloader control unit 140 is connected to position sensor 116 , turning angle sensor 118 , tilt angle sensor 120 , turning angle sensor 122 , ranging sensors 130 to 136 , storage unit 142 and display unit 144 . The unloader control unit 140 is composed of a semiconductor integrated circuit including a CPU (Central Processing Unit). The unloader control unit 140 reads programs, parameters, etc. for operating the CPU itself from the ROM. The unloader control unit 140 manages and controls the entire unloader device 100 in cooperation with the RAM as a work area and other electronic circuits.

また、アンローダ制御部140は、駆動制御部150、領域生成部152、エッジ検出部154、計測データ取得部156、座標変換導出部158、データ蓄積部160、ノイズ除去部162、形状導出部164として機能する。データ蓄積部160は、上部データ蓄積部170および下部データ蓄積部172としても機能する。形状導出部164は、底面形状導出部180および側壁形状導出部182としても機能する。駆動制御部150は、アンローダ装置100の駆動を制御する。なお、アンローダ制御部140の他の機能部の詳細については後述する。 Further, the unloader control unit 140 includes a drive control unit 150, an area generation unit 152, an edge detection unit 154, a measurement data acquisition unit 156, a coordinate transformation derivation unit 158, a data storage unit 160, a noise removal unit 162, and a shape derivation unit 164. Function. Data storage unit 160 also functions as upper data storage unit 170 and lower data storage unit 172 . The shape derivation portion 164 also functions as a bottom surface shape derivation portion 180 and a side wall shape derivation portion 182 . The drive control unit 150 controls driving of the unloader device 100 . Details of other functional units of the unloader control unit 140 will be described later.

記憶部142は、ハードディスク、不揮発性メモリ等の記憶媒体である。記憶部142は、アンローダ装置100の3次元モデルのデータを記憶する。アンローダ装置100の3次元モデルのデータは、エレベータ110および掻取部112の少なくとも外形形状が示されるボクセルデータである。また、記憶部142は、詳しくは後述するように、形状導出部164により導出された船庫5の3次元形状が示される3次元モデルのデータを記憶する。なお、3次元モデルのデータは、アンローダ装置100および船庫5の3次元形状が把握可能なデータであればよく、ポリゴンデータ、輪郭(直線)や点群等であってもそれらを併用してもよい。また、船庫5の3次元モデルのデータは、船舶4ごとに、その船舶4に設けられる船庫5の数分だけ記憶部142に記憶される。 The storage unit 142 is a storage medium such as a hard disk or nonvolatile memory. The storage unit 142 stores data of the three-dimensional model of the unloader device 100 . The three-dimensional model data of the unloader device 100 is voxel data showing at least the outer shape of the elevator 110 and the scraping section 112 . The storage unit 142 also stores data of a three-dimensional model representing the three-dimensional shape of the shipyard 5 derived by the shape deriving unit 164, as will be described later in detail. The three-dimensional model data may be any data that allows the three-dimensional shape of the unloader device 100 and the shipyard 5 to be grasped. good too. The data of the three-dimensional model of the shipyard 5 are stored in the storage unit 142 for each ship 4 as many as the number of shipyards 5 provided in the ship 4 .

表示部144は、LEDディスプレイ、有機ELディスプレイ等である。表示部144には、船庫5の3次元モデルに対してアンローダ装置100の3次元モデルが配置された画像が表示される。 The display unit 144 is an LED display, an organic EL display, or the like. The display unit 144 displays an image in which the three-dimensional model of the unloader device 100 is arranged with respect to the three-dimensional model of the warehouse 5 .

図8は、船庫5の3次元形状を導出する処理の流れを示すフローチャートである。なお、船庫5の3次元形状を導出する処理は、アンローダ装置100によって積荷6を初めて掻き取る船庫5に対して行われることを前提としている。したがって、同一の船庫5に対して2回目以降に積荷6が掻き取られるときには、船庫5の3次元形状を導出する処理が行われない。 FIG. 8 is a flow chart showing the flow of processing for deriving the three-dimensional shape of the shipyard 5. As shown in FIG. It is assumed that the process of deriving the three-dimensional shape of the barge 5 is performed on the barge 5 from which the cargo 6 is scraped by the unloader device 100 for the first time. Therefore, when the cargo 6 is scraped from the same shipyard 5 for the second time or later, the process of deriving the three-dimensional shape of the shipyard 5 is not performed.

図8に示すように、船庫5の3次元形状を導出する処理を開始すると、まず、領域生成部152は、ハッチコーミング座標系320(図9、図10参照)を基準とした(船庫5を基準とした)作業領域400(図11参照)を作成する領域作成処理を行う(S100)。作業領域は、仮想的に生成した3次元空間に稠密に小領域群が配置されたものである。本実施形態では、立方格子状に立方体の小領域(ボクセル)が配列された空間(所謂ボクセル空間)を用いる。 As shown in FIG. 8, when the process of deriving the three-dimensional shape of the shipyard 5 is started, first, the area generation unit 152 uses the hatch coaming coordinate system 320 (see FIGS. 9 and 10) as a reference (shipyard 5) is performed to create a work area 400 (see FIG. 11) (S100). A work area is a group of small areas densely arranged in a virtually generated three-dimensional space. In this embodiment, a space (so-called voxel space) in which cubic small regions (voxels) are arranged in a cubic lattice is used.

図9および図10は、アンローダ装置100の座標系を説明する図である。図9は、アンローダ装置100を上方から見た図である。図10は、アンローダ装置100を側方から見た図である。ここで、アンローダ装置100は、3つの座標系、すなわち、地上座標系300、トップフレーム座標系310およびハッチコーミング座標系320を有する。 9 and 10 are diagrams for explaining the coordinate system of the unloader device 100. FIG. FIG. 9 is a top view of the unloader device 100. FIG. FIG. 10 is a side view of the unloader device 100. FIG. Here, the unloader device 100 has three coordinate systems: a ground coordinate system 300, a top frame coordinate system 310 and a hatch coaming coordinate system 320.

図9および図10に示すように、地上座標系300は、予め設定されたアンローダ装置100の初期位置を原点としている。地上座標系300は、レール3の延在方向および鉛直方向に直交する方向をXa軸方向とする。地上座標系300は、レール3の延在方向をYa軸方向とする。地上座標系300は、鉛直方向をZa軸方向とする。 As shown in FIGS. 9 and 10, the ground coordinate system 300 has a preset initial position of the unloader device 100 as its origin. In the ground coordinate system 300, the direction orthogonal to the extending direction and the vertical direction of the rail 3 is the Xa-axis direction. In the ground coordinate system 300, the extending direction of the rail 3 is the Ya-axis direction. In the ground coordinate system 300, the vertical direction is the Za-axis direction.

トップフレーム座標系310は、エレベータ110の中心軸上であって、鉛直方向におけるトップフレーム108の下端を原点としている。トップフレーム座標系310は、ブーム106の下面の延在方向であって、ブーム106に沿った方向をXb軸方向とする。トップフレーム座標系310は、ブーム106の下面の延在方向であって、ブーム106に直交する方向をYb軸方向とする。トップフレーム座標系310は、エレベータ110の延在方向をZb軸方向とする。 The top frame coordinate system 310 is on the central axis of the elevator 110 and has the origin at the lower end of the top frame 108 in the vertical direction. In the top frame coordinate system 310, the extending direction of the lower surface of the boom 106 and the direction along the boom 106 is the Xb-axis direction. In the top frame coordinate system 310, the extending direction of the lower surface of the boom 106 and perpendicular to the boom 106 is the Yb-axis direction. In the top frame coordinate system 310, the extending direction of the elevator 110 is the Zb-axis direction.

ハッチコーミング座標系320は、船舶4のハッチコーミング7における船尾側の壁面の中心位置であって、ハッチコーミング7の上端を原点(特定位置)としている。ハッチコーミング座標系320は、船舶4の長手方向、つまり、船舶4に沿ったハッチコーミング7の延在方向をXc軸方向とする。ハッチコーミング座標系320は、船舶4の短手方向(幅方向)をYc軸方向とする。ハッチコーミング座標系320は、ハッチコーミング7の上端面に直交する上方向をZc軸方向とする。 The hatch coaming coordinate system 320 is the center position of the stern side wall surface of the hatch coaming 7 of the ship 4, and the upper end of the hatch coaming 7 is the origin (specific position). In the hatch coaming coordinate system 320, the longitudinal direction of the ship 4, that is, the extending direction of the hatch coamings 7 along the ship 4 is the Xc-axis direction. In the hatch coaming coordinate system 320, the lateral direction (width direction) of the ship 4 is the Yc-axis direction. In the hatch coaming coordinate system 320, the upward direction orthogonal to the upper end surface of the hatch coaming 7 is the Zc-axis direction.

図11は、複数の小領域402で構成される作業領域400を説明する図である。なお、図11では、船庫5を一点鎖線で図示している。図11に示すように、領域生成部152は、ハッチコーミング座標系320において、原点Oを基準として3次元に展開された複数の小領域(ボクセル)402を配置することで作業領域400を生成する。作業領域400は、複数の小領域402が、Xc軸方向、Yc軸方向およびZc軸方向に並んで配置される。より具体的には、領域生成部152は、Xc軸方向およびYc軸方向には、正方向および負方向の両方に小領域402を配置し、Zc軸方向には負方向にのみ小領域402を配置する。小領域402は、例えば1辺が0.2~1mの直方体である。 FIG. 11 is a diagram for explaining a work area 400 configured with a plurality of small areas 402. As shown in FIG. In addition, in FIG. 11, the shipyard 5 is illustrated with the dashed-dotted line. As shown in FIG. 11, the area generation unit 152 generates a work area 400 by arranging a plurality of small areas (voxels) 402 that are three-dimensionally developed with the origin O as a reference in the hatch combing coordinate system 320. . A work area 400 has a plurality of small areas 402 arranged side by side in the Xc-axis direction, the Yc-axis direction, and the Zc-axis direction. More specifically, the region generator 152 arranges the small regions 402 in both the positive direction and the negative direction in the Xc-axis direction and the Yc-axis direction, and arranges the small regions 402 only in the negative direction in the Zc-axis direction. Deploy. The small area 402 is, for example, a rectangular parallelepiped with a side of 0.2 to 1 m.

作業領域400は、全体として船庫5よりも大きければよく、小領域402の数および1辺の長さは適宜選択可能である。また、作業領域400は、全体としてZc軸方向を軸中心とした円筒形状であってもよく、その場合、小領域402のXY平面の断面が扇型となるように形成すればよい。 The work area 400 may be larger than the shipyard 5 as a whole, and the number of small areas 402 and the length of one side can be selected as appropriate. Moreover, the working area 400 may have a cylindrical shape centered on the Zc-axis direction as a whole.

なお、領域生成部152は、同一の作業領域400を2つ作成する。また、小領域402には、詳しくは後述するように、それぞれ、計測点の数を示す投票回数、Xc軸方向における計測点の座標の総和、Yc軸方向における計測点の座標の総和、Zc軸方向における計測点の座標の総和、測距センサ133または134までの最小距離、計測点から測距センサ133または134に向かう計測方向ベクトル(比較方向)といった統計データが対応付けて記憶される。なお、統計データとしてここに記載される項目は一例であり、例えば分散値等の他の項目を蓄積してもよい。 Note that the area generation unit 152 creates two identical work areas 400 . As will be described later in detail, the small areas 402 each include the number of votes indicating the number of measurement points, the sum of the coordinates of the measurement points in the Xc-axis direction, the sum of the coordinates of the measurement points in the Yc-axis direction, the sum of the coordinates of the measurement points in the Yc-axis direction, and the Statistical data such as the sum of the coordinates of the measurement points in the direction, the minimum distance to the distance measurement sensor 133 or 134, and the measurement direction vector (comparison direction) from the measurement point to the distance measurement sensor 133 or 134 are associated and stored. Note that the items described here as statistical data are only examples, and other items such as variance values may be accumulated.

図8に戻り、エッジ検出部154は、記憶部142に記憶されたハッチコーミング7の3次元モデル情報を記憶部142から読み出す(S102)。なお、ハッチコーミング7の3次元モデル情報は、ハッチコーミング座標系320によって表されるハッチコーミング7の3次元モデルである。ハッチコーミング7の3次元モデル情報は、掻取部112を初めて船庫5内に投入する際に、測距センサ130~132によって計測された計測点の計測データを用いて作成されてもよい。また、ハッチコーミング7の3次元モデル情報は、他の計測器により計測された計測データを用いて作成されてもよい。また、ハッチコーミング7の3次元モデル情報は、ハッチコーミング7の図面に基づいて作成されてもよい。いずれにしても、ハッチコーミング7の3次元モデル情報は、S102の処理が行われるまでに作成され記憶部142に記憶されていればよい。 Returning to FIG. 8, the edge detection unit 154 reads the three-dimensional model information of the hatch coaming 7 stored in the storage unit 142 (S102). The three-dimensional model information of the hatch coaming 7 is a three-dimensional model of the hatch coaming 7 represented by the hatch coaming coordinate system 320 . The three-dimensional model information of the hatch coaming 7 may be created using the measurement data of the measurement points measured by the range sensors 130 to 132 when the scraping unit 112 is put into the shipyard 5 for the first time. Also, the three-dimensional model information of the hatch coaming 7 may be created using measurement data measured by another measuring instrument. Also, the three-dimensional model information of the hatch coaming 7 may be created based on a drawing of the hatch coaming 7 . In any case, it is sufficient that the three-dimensional model information of the hatch coaming 7 is created and stored in the storage unit 142 before the process of S102 is performed.

続いて、計測データ取得部156は、測距センサ130~136で計測された計測点の計測データを随時取得する(S104)。なお、計測データ取得部156は、掻取部112が船庫5内の積荷6の掻き取り作業を開始してから、全ての積荷6を掻き取り終えるまでの間(例えば10時間)、各測距センサ130~136から計測データを1秒に1~5回の頻度で定期的に取得する。 Subsequently, the measurement data acquisition unit 156 acquires the measurement data of the measurement points measured by the ranging sensors 130 to 136 (S104). Note that the measurement data acquisition unit 156 keeps each measurement from when the scraping unit 112 starts scraping the cargo 6 in the warehouse 5 until it finishes scraping all the cargo 6 (for example, 10 hours). Measurement data is periodically obtained from the distance sensors 130 to 136 at a frequency of 1 to 5 times per second.

そして、計測データ取得部156により測距センサ130~136から計測データが取得される度に、座標変換導出部158は、トップフレーム座標系310をハッチコーミング座標系320に変換するための変換パラメータを導出する座標変換処理を行う(S106)。 Then, each time the measurement data acquisition unit 156 acquires measurement data from the ranging sensors 130 to 136, the coordinate transformation derivation unit 158 obtains transformation parameters for transforming the top frame coordinate system 310 into the hatch combing coordinate system 320. Coordinate transformation processing for derivation is performed (S106).

ここで、地上座標系300、トップフレーム座標系310は、アンローダ装置100の形状、および、アンローダ装置100の移動に基づいて変換が可能である。 Here, the ground coordinate system 300 and the top frame coordinate system 310 can be transformed based on the shape of the unloader device 100 and the movement of the unloader device 100 .

例えば、測距センサ133~136は、掻取部112に取り付けられているため、掻取部112に対する位置は予め既知となっている。そして、エレベータ110の旋回角度に基づいて、トップフレーム座標系310の位置を導出することができる。 For example, since the distance measuring sensors 133 to 136 are attached to the scraping section 112, their positions with respect to the scraping section 112 are known in advance. Then, based on the turning angle of elevator 110, the position of top frame coordinate system 310 can be derived.

また、測距センサ130~132は、トップフレーム108に取り付けられているため、トップフレーム座標系310の位置が予め既知となっている。 Further, since the distance measuring sensors 130 to 132 are attached to the top frame 108, the positions of the top frame coordinate system 310 are known in advance.

ここで、トップフレーム座標系310と、ハッチコーミング座標系320とは、アンローダ装置100および船舶4の移動に伴って相対的な位置関係が変化する。例えば、船舶4が揺れたり、潮の満ち引きや積荷6の積載量によって船舶4が鉛直方向に移動したりすることで、トップフレーム座標系310と、ハッチコーミング座標系320とは、相対的な位置関係が変化する。 Here, the relative positional relationship between the top frame coordinate system 310 and the hatch coaming coordinate system 320 changes as the unloader device 100 and the ship 4 move. For example, the top frame coordinate system 310 and the hatch coaming coordinate system 320 may move relative to each other as the ship 4 shakes or moves vertically due to the ebb and flow of the tide or the load capacity of the cargo 6 . The positional relationship changes.

そこで、エッジ検出部154は、測距センサ130~132により測定される計測点の計測データに基づいてハッチコーミング7の上端のエッジを検出する。そして、座標変換導出部158は、検出したハッチコーミング7の上端のエッジに基づいて、トップフレーム座標系310をハッチコーミング座標系320に変換するための変換パラメータを導出する。つまり、ここでは、作業領域400において基準点となるハッチコーミング7と、測距センサ133あるいは134との位置関係を導出する。そして、その位置関係は、作業領域400内における小領域402への測距センサ133、134で計測される計測点の反映に用いる。 Therefore, the edge detection unit 154 detects the edge of the upper end of the hatch coaming 7 based on the measurement data of the measurement points measured by the range sensors 130-132. Then, the coordinate transformation derivation unit 158 derives a transformation parameter for transforming the top frame coordinate system 310 into the hatch coaming coordinate system 320 based on the detected top edge of the hatch coaming 7 . That is, here, the positional relationship between the hatch coaming 7, which serves as a reference point in the work area 400, and the distance measuring sensor 133 or 134 is derived. The positional relationship is used to reflect the measurement points measured by the distance measuring sensors 133 and 134 to the small area 402 within the work area 400 .

まず、エッジ検出部154は、測距センサ130~132の位置、および、測距センサ130~132により計測された計測点までの距離に基づいて、トップフレーム座標系310における計測点の3次元位置を導出する。 First, the edge detection unit 154 calculates the three-dimensional positions of the measurement points in the top frame coordinate system 310 based on the positions of the distance sensors 130 to 132 and the distances to the measurement points measured by the distance sensors 130 to 132. to derive

図12は、測距センサ130~132の計測点を説明する図である。なお、図12では、ハッチコーミング7上の測距センサ130~132の計測範囲を太線で示す。図12に示すように、測距センサ130~132は、水平面よりも下方であって、トップフレーム108に接する平面を基準として測距センサ130~132から±15度の範囲に存在する物体までの距離を計測する。 FIG. 12 is a diagram for explaining measurement points of the ranging sensors 130-132. In FIG. 12, the measurement ranges of the range sensors 130 to 132 on the hatch coaming 7 are indicated by thick lines. As shown in FIG. 12, the distance sensors 130 to 132 are located below the horizontal plane and are positioned within a range of ±15 degrees from the distance sensors 130 to 132 with respect to a plane in contact with the top frame 108. Measure distance.

したがって、測距センサ130~132は、測距センサ130~132の鉛直下方(エレベータ110の回転中心)を基準として、前方側と後方側とで異なるハッチコーミング7のエッジが計測範囲となる。なお、前方側とは、1回の計測において(時系列の)前半に計測された計測範囲をいう。また、後方側とは、1回の計測において(時系列の)後半に計測された計測範囲をいう。 Therefore, the distance measuring sensors 130 to 132 have a measurement range of the edges of the hatch coaming 7 which are different on the front side and the rear side, with the vertically lower side of the distance measuring sensors 130 to 132 (the center of rotation of the elevator 110) as a reference. Note that the front side refers to the measurement range measured in the first half (time series) in one measurement. Further, the rear side refers to the measurement range measured in the latter half (time series) in one measurement.

そこで、測距センサ130~132で計測された測定点を、測距センサ130~132の鉛直下方を基準として、前方側および後方側の2つに分割する。 Therefore, the measurement points measured by the distance measuring sensors 130 to 132 are divided into two on the front side and the rear side on the basis of vertically below the distance measuring sensors 130 to 132 .

図13は、エッジ点を検出する様子を示す図である。なお、図13において、計測点を黒丸で示す。図13では、測距センサ130~132の1つのレーザー照射部に照射されたレーザーによって計測された計測点を図示している。 FIG. 13 is a diagram showing how edge points are detected. In addition, in FIG. 13, the measurement points are indicated by black circles. FIG. 13 shows the measurement points measured by the laser irradiated to one of the laser irradiation units of the ranging sensors 130-132.

エッジ検出部154は、1つのレーザー照射部により照射されて計測された1つの計測ラインの計測点群毎(前方側、後方側毎)に以下の処理を行う。エッジ検出部154は、1つのレーザー照射部により照射されて計測された各計測点のベクトル(方向)を導出する。なお、計測点のベクトルは、連続して計測される計測点のうち、1の計測点に対する、次に計測される計測点の方向(ベクトル)を、1の計測点のベクトルとして導出する。 The edge detection unit 154 performs the following processing for each measurement point group (for each front side and each rear side) of one measurement line irradiated and measured by one laser irradiation unit. The edge detection unit 154 derives the vector (direction) of each measurement point irradiated and measured by one laser irradiation unit. As for the vector of the measurement points, the direction (vector) of the next measurement point with respect to one of the measurement points that are continuously measured is derived as the vector of one measurement point.

そして、エッジ検出部154は、計測点のベクトルが鉛直方向とされる計測点を抽出する。これは、測距センサ130~132により計測されるハッチコーミング7の壁面(側面)が概ね鉛直方向に延在しているので、ハッチコーミング7の壁面に計測点がある場合、計測点のベクトルが鉛直方向となるからである。 Then, the edge detection unit 154 extracts measurement points whose vectors are in the vertical direction. This is because the wall surface (side surface) of the hatch coaming 7 measured by the distance measuring sensors 130 to 132 extends in a substantially vertical direction. This is because the direction is vertical.

そして、エッジ検出部154は、抽出された計測点のうち、連続して抽出された計測点が複数ある場合、鉛直方向における最も上方の点を抽出する。これは、ハッチコーミング7の上端のエッジを検出するため、連続して計測された計測点群においては、最も上方の点が、ハッチコーミング7の上端のエッジである可能性があるからである。 Then, if there are a plurality of consecutively extracted measurement points among the extracted measurement points, the edge detection unit 154 extracts the uppermost point in the vertical direction. This is because the top edge of the hatch coaming 7 is detected, and the top edge of the hatch coaming 7 may be the topmost point in the continuously measured point group.

続いて、エッジ検出部154は、抽出された計測点のうち、トップフレーム座標系310におけるXb軸方向およびYb軸方向における最も原点に近い計測点を抽出する。つまり、エッジ検出部154は、エレベータ110の中心軸に最も近い計測点を抽出する。これは、ハッチコーミング7が船舶4の各構造物のうち、最もエレベータ110に近い位置にあるからである。 Subsequently, the edge detection unit 154 extracts the measurement point closest to the origin in the Xb-axis direction and the Yb-axis direction in the top frame coordinate system 310 from among the extracted measurement points. That is, the edge detection unit 154 extracts the closest measurement point to the central axis of the elevator 110 . This is because the hatch coaming 7 is located closest to the elevator 110 among the structures of the ship 4 .

そして、エッジ検出部154は、抽出された計測点に対して、トップフレーム座標系310におけるXb軸方向およびYb軸方向の所定の範囲(例えば数十cmの範囲)に存在する計測点を再抽出する。ここでは、ハッチコーミング7上の計測点を抽出することになる。 Then, the edge detection unit 154 re-extracts measurement points existing within a predetermined range (for example, a range of several tens of centimeters) in the Xb-axis direction and the Yb-axis direction in the top frame coordinate system 310 with respect to the extracted measurement points. do. Here, the measurement points on the hatch coaming 7 are extracted.

そして、エッジ検出部154は、再抽出した計測点、つまり、ハッチコーミング7上の計測点のうち、鉛直方向における最も上方の計測点をハッチコーミング7のエッジ点として抽出する。 Then, the edge detection unit 154 extracts the re-extracted measurement points, that is, the uppermost measurement point in the vertical direction among the measurement points on the hatch coaming 7 as an edge point of the hatch coaming 7 .

エッジ検出部154は、測距センサ130~132の1つのレーザー照射部により照射されて計測された計測点群毎に、前方側および後方側のエッジ点を抽出する。 The edge detection unit 154 extracts front and rear edge points for each measurement point group irradiated and measured by one laser irradiation unit of the distance measuring sensors 130 to 132 .

そして、全てのエッジ点が抽出されると、エッジ検出部154は、ハッチコーミング7のエッジの直線を検出する。具体的には、エッジ検出部154は、測距センサ130の前方側でそれぞれ抽出されたエッジ点を1つのグループとする。同様に、エッジ検出部154は、測距センサ130の後方側でそれぞれ抽出されたエッジ点を1つのグループとする。さらに、エッジ検出部154は、測距センサ131、132の前方側および後方側でそれぞれ抽出されたエッジ点をそれぞれグループとする。 Then, when all the edge points are extracted, the edge detection unit 154 detects the edge straight line of the hatch combing 7 . Specifically, the edge detection unit 154 groups the edge points extracted on the front side of the ranging sensor 130 into one group. Similarly, the edge detection unit 154 groups the edge points respectively extracted on the rear side of the distance measuring sensor 130 into one group. Furthermore, the edge detection unit 154 groups the edge points extracted on the front side and the rear side of the distance measuring sensors 131 and 132, respectively.

ここで、図12に示したように、測距センサ130~132の前方側および後方側でそれぞれ計測されるハッチコーミング7の上端のエッジの直線は、ハッチコーミング7の角を含む場合、2本計測されることになる。 Here, as shown in FIG. 12, if the corners of the hatch coaming 7 are included in the straight line of the edge of the upper edge of the hatch coaming 7 measured respectively on the front side and the rear side of the distance measuring sensors 130 to 132, there are two straight lines. will be measured.

そこで、エッジ検出部154は、グループごとに、抽出されたエッジ点間の線分のうち、最も多くの類似の線分をもつものを候補ベクトルとして導出する。そして、エッジ検出部154は、候補ベクトルに対して予め設定された範囲以内に存在するエッジ点を抽出する。そして、エッジ検出部154は、抽出したエッジ点を用いて直線を再計算する。 Therefore, the edge detection unit 154 derives, for each group, the line segment having the largest number of similar line segments among the extracted line segments between the edge points as a candidate vector. Then, the edge detection unit 154 extracts edge points existing within a preset range with respect to the candidate vector. The edge detection unit 154 then recalculates the straight line using the extracted edge points.

次に、エッジ検出部154は、抽出されなかったエッジ点を用いて上記した処理を繰り返し行う。ただし、抽出されたエッジ点の数が、予め設定された閾値未満である場合、直線を導出しない。これにより、ハッチコーミング7の角を含む場合であっても、2本のエッジの直線を導出することができる。 Next, the edge detection unit 154 repeats the above-described processing using edge points that have not been extracted. However, if the number of extracted edge points is less than a preset threshold, no straight line is derived. Thereby, even if the corner of the hatch coaming 7 is included, straight lines of two edges can be derived.

エッジ検出部154は、グループごとに、上記した処理を繰り返し行うことで、エッジの直線を導出する。 The edge detection unit 154 derives edge straight lines by repeatedly performing the above-described processing for each group.

このように、エッジの直線は、1箇所で最大2個検出されるため、最大で12本検出されることになる。 In this way, a maximum of 2 edge straight lines are detected at one location, so a maximum of 12 edge straight lines are detected.

そして、エッジ検出部154は、検出された直線のうち、各直線間におけるなす角を導出する。そして、エッジ検出部154は、なす角が予め決められた閾値以下である場合、同一の直線であるとして統合する。具体的には、なす角が予め決められた閾値以下である直線を構成するエッジ点を用いて、最小二乗近似により直線を再導出する。 Then, the edge detection unit 154 derives an angle between the detected straight lines. Then, when the angles formed are equal to or less than a predetermined threshold value, the edge detection unit 154 integrates them as the same straight line. Specifically, the straight line is re-derived by least-squares approximation using edge points forming a straight line whose angle is less than or equal to a predetermined threshold value.

続いて、エッジ検出部154は、検出したエッジの直線から、各辺の3次元方向ベクトル、各辺の3次元重心座標、各辺の長さ、各辺の端点の座標を含むエッジ辺情報を導出する。このように、船舶4の上方に設けられた測距センサ130~132を用いて、船庫5の上部に設けられたハッチコーミング7のエッジ辺情報を導出することで、船庫5の位置(姿勢)を精度よく容易に導出することが可能となる。 Subsequently, the edge detection unit 154 generates edge side information including the three-dimensional direction vector of each side, the three-dimensional barycentric coordinates of each side, the length of each side, and the coordinates of the end points of each side from the straight lines of the detected edges. derive In this way, by using the distance measuring sensors 130 to 132 provided above the ship 4 to derive the edge side information of the hatch coaming 7 provided above the ship 4, the position of the ship 5 ( posture) can be easily derived with high accuracy.

次に、座標変換導出部158は、S102で読み込んだ3次元モデル情報と、トップフレーム座標系310で表現されるエッジ辺情報(検出結果)とに基づいて、トップフレーム座標系310とハッチコーミング座標系320との変換パラメータを導出する座標変換処理を行う(図8のS106)。 Next, the coordinate transformation deriving unit 158 converts the top frame coordinate system 310 and the hatch combing coordinates based on the three-dimensional model information read in S102 and the edge side information (detection result) represented by the top frame coordinate system 310. Coordinate transformation processing is performed to derive transformation parameters for the system 320 (S106 in FIG. 8).

座標変換導出部158は、ブーム106の旋回角度だけ、検出したハッチコーミング7のエッジの直線の向きを回転させることで大まかな補正を行う。また、座標変換導出部158は、検出したハッチコーミング7のエッジの直線と、3次元形状情報におけるハッチコーミング7の上端の辺とを、エッジの向きが最も近い直線同士を対応付ける。これにより、正しい対応付けがなされるため、安定して正解に近い解の変換パラメータが得られる。なお、対応付けにおいては、検出したハッチコーミング7のエッジの直線を3次元点群で表し、その3次元点群と、3次元モデル情報におけるハッチコーミング7の上端の辺との最短距離の平均値が近いもの同士を対応付けてもよい。また、エッジの向きおよび最短距離の平均値の双方を考慮して対応付けてもよい。 The coordinate transformation derivation unit 158 performs rough correction by rotating the direction of the detected straight line of the edge of the hatch coaming 7 by the turning angle of the boom 106 . In addition, the coordinate transformation deriving unit 158 associates the detected straight line of the edge of the hatch coaming 7 with the upper end side of the hatch coaming 7 in the three-dimensional shape information with the straight lines having the closest edge directions. As a result, a correct correspondence is made, so that a transformation parameter of a solution that is stably close to the correct answer can be obtained. In the correspondence, the straight lines of the detected edges of the hatch coamings 7 are represented by a three-dimensional point group, and the average value of the shortest distances between the three-dimensional point group and the upper edge of the hatch coamings 7 in the three-dimensional model information may be associated with each other. Alternatively, both the direction of the edge and the average value of the shortest distances may be taken into consideration for the correspondence.

そして、座標変換導出部158は、変換パラメータである、Xb軸、Yb軸、Zb軸回りの回転角度α、β、γと、進行ベクトルt=(tx,ty,tz)とを例えばLM法により求める。LM法では、例えばエッジの直線を構成するエッジ点と、3次元形状情報に基づくハッチコーミング7の上端の辺との距離の差の二乗和を評価関数とし、その評価関数を最小にする変換パラメータを求める。具体的には、エッジの直線を構成するエッジ点と3次元形状情報に基づくハッチコーミング7の上端の辺との距離の合計、または、エッジの直線と3次元形状情報に基づくハッチコーミング7の上端の辺とにより形成される曲面の面積が最小となるように変換パラメータを求める。なお、変換パラメータを求める手法は、LM法に限らず、最急降下法、ニュートン法など他の手法であってもよい。 Then, the coordinate transformation derivation unit 158 converts the rotation angles α, β, and γ about the Xb, Yb, and Zb axes, which are transformation parameters, and the progress vector t=(tx, ty, tz) by, for example, the LM method. demand. In the LM method, for example, the sum of the squares of the differences in the distances between the edge points forming the straight line of the edge and the upper end side of the hatch coaming 7 based on the three-dimensional shape information is used as the evaluation function, and the conversion parameter that minimizes the evaluation function Ask for Specifically, the sum of the distances between the edge points forming the straight line of the edge and the upper edge of the hatch coaming 7 based on the three-dimensional shape information, or the straight line of the edge and the upper end of the hatch coaming 7 based on the three-dimensional shape information A conversion parameter is obtained so that the area of the curved surface formed by the sides of is minimized. Note that the method for obtaining the transformation parameters is not limited to the LM method, and other methods such as the steepest descent method and the Newton method may be used.

このようにして、座標変換導出部158は、トップフレーム座標系310をハッチコーミング座標系320に変換するための変換パラメータを導出する。 In this manner, the coordinate transformation derivation unit 158 derives transformation parameters for transforming the top frame coordinate system 310 into the hatch coaming coordinate system 320 .

これにより、アンローダ装置100は、掻取部112に設けられた測距センサ133~136によって計測された計測点の3次元位置をハッチコーミング座標系320で表現することが可能となる。したがって、測距センサ133~136は、船庫5の計測点におけるハッチコーミング座標系320の3次元位置(位置情報)に関する計測データを計測しているとも言える。また、ハッチコーミング座標系320で表現することで、アンローダ装置100に対する船舶4の揺れ、位置の変化の影響を低減することができる。 As a result, the unloader device 100 can express the three-dimensional positions of the measurement points measured by the distance measuring sensors 133 to 136 provided in the scraping unit 112 in the hatch combing coordinate system 320 . Therefore, it can be said that the distance measuring sensors 133 to 136 measure measurement data relating to the three-dimensional position (position information) of the hatch coaming coordinate system 320 at the measurement points of the shipyard 5 . In addition, by using the hatch coaming coordinate system 320, it is possible to reduce the influence of the ship 4's shaking and positional changes on the unloader device 100. FIG.

データ蓄積部160は、測距センサ133および134により計測された計測点の3次元位置に基づいて、作業領域400に形成された小領域402に対して計測点の統計データを蓄積していく(図8のS108、S110)。 The data accumulation unit 160 accumulates statistical data of the measurement points for the small areas 402 formed in the work area 400 based on the three-dimensional positions of the measurement points measured by the distance measuring sensors 133 and 134 ( S108, S110 in FIG. 8).

図14は、測距センサ133で計測される計測点を上部および下部に分割する様子を説明する図である。なお、図14において、測距センサ133の計測範囲を一点鎖線で示す。上記したように、測距センサ133は、鉛直方向の一部が不図示のカバーで覆われる。したがって、図14に示すように、測距センサ133は、エレベータ110の延在方向に直交する平面S1を基準として、相対的に上部(エレベータ110側)と、相対的に下部(掻取部112の底面側)とに存在する物体(計測点)までの距離を計測可能である。同様に、測距センサ134は、エレベータ110の延在方向に直交する平面S1を基準として、上部と下部とに存在する物体(計測点)までの距離を計測可能である。なお、上部および下部を分ける基準は、積荷6の表面が計測範囲に入らない高さで設定すればよい。 FIG. 14 is a diagram illustrating how the measurement points measured by the distance measuring sensor 133 are divided into upper and lower parts. In addition, in FIG. 14, the measurement range of the distance measuring sensor 133 is indicated by a dashed line. As described above, the distance measuring sensor 133 is partially covered with a cover (not shown) in the vertical direction. Therefore, as shown in FIG. 14, the distance measurement sensor 133 is relatively upper (elevator 110 side) and relatively lower (scraping portion 112 It is possible to measure the distance to an object (measurement point) existing on the bottom side of the Similarly, the distance measuring sensor 134 can measure the distances to objects (measurement points) existing above and below the plane S1 perpendicular to the extension direction of the elevator 110 as a reference. The reference for separating the upper portion and the lower portion may be set at a height at which the surface of the load 6 does not enter the measurement range.

そして、掻取部112が船庫5内に挿入されている場合、測距センサ133および134は、主に、上部の計測点によって船庫5の側壁、船庫5内の構造物(これらを合わせて船庫5の側部とも呼ぶ)までの距離を計測し、下部の計測点によって船庫5の底面、船庫5の側壁、船庫5内の構造物、および、積荷6までの距離(これらを合わせて船庫5の底部とも呼ぶ)を計測することになる。 When the scraping unit 112 is inserted into the shipyard 5, the distance measuring sensors 133 and 134 mainly detect the side walls of the shiphouse 5 and the structures inside the shiphouse 5 (these Also referred to as the side of the shipyard 5), the distance to the bottom of the shiphouse 5, the side wall of the shiphouse 5, the structure in the shiphouse 5, and the cargo 6 are measured by the lower measurement points. (These are collectively called the bottom of the ship's shed 5).

そこで、データ蓄積部160は、測距センサ133および134により計測された計測点の計測データを、上部の計測点の計測データと下部の計測点の計測データとに分けて、異なる作業領域400に形成された小領域402に対して統計データを蓄積していく。 Therefore, the data storage unit 160 divides the measurement data of the measurement points measured by the distance sensors 133 and 134 into measurement data of the upper measurement points and measurement data of the lower measurement points, and stores them in different work areas 400. Statistical data is accumulated for the small area 402 formed.

上部データ蓄積部170は、測距センサ133および134により計測された計測点のうち、上部の計測点のトップフレーム座標系310の3次元位置を導出する。また、上部データ蓄積部170は、トップフレーム座標系310の3次元位置を、変換パラメータを用いてハッチコーミング座標系320の3次元位置に変換する。 The upper data accumulation unit 170 derives the three-dimensional positions of the upper measurement points in the top frame coordinate system 310 among the measurement points measured by the range sensors 133 and 134 . Also, the upper data storage unit 170 converts the three-dimensional position of the top frame coordinate system 310 into the three-dimensional position of the hatch coaming coordinate system 320 using a conversion parameter.

そして、上部データ蓄積部170は、上部用の作業領域400を用いて、ハッチコーミング座標系320における計測点の3次元位置に対応する小領域402に統計データを蓄積する上部計測データ蓄積処理を行う(図8のS108)。具体的には、1点の計測データを受けて、上部データ蓄積部170は、対応する小領域402の投票回数(計測点の数)を1加算する。また、上部データ蓄積部170は、計測点のXc軸方向の位置(座標)を、Xc軸方向の座標の総和に加算する。また、上部データ蓄積部170は、計測点のYc軸方向の位置(座標)を、Yc軸方向の座標の総和に加算する。また、上部データ蓄積部170は、計測点のZc軸方向の位置(座標)を、Zc軸方向の総和に加算する。一回の計測で複数点の計測が行われるため、1回の計測で小領域402に複数回の加算が行われることもある。ここで、Xc軸方向の座標の総和を投票回数で除算することで、小領域402に含まれる計測点のXc軸方向の重心位置が導出可能である。したがって、投票回数、Xc軸方向の座標の総和、Yc軸方向の座標の総和、計測点のZc軸方向の位置(座標)を蓄積していくことで、小領域402の3次元の重心位置が導出可能となる。 Then, the upper data accumulation unit 170 uses the upper work area 400 to perform an upper measurement data accumulation process of accumulating statistical data in a small area 402 corresponding to the three-dimensional position of the measurement point in the hatch coaming coordinate system 320. (S108 in FIG. 8). Specifically, upon receiving the measurement data of one point, the upper data accumulation unit 170 adds 1 to the number of votes (the number of measurement points) of the corresponding small area 402 . The upper data storage unit 170 also adds the position (coordinates) of the measurement points in the Xc-axis direction to the sum of the coordinates in the Xc-axis direction. In addition, the upper data accumulation unit 170 adds the position (coordinates) of the measurement points in the Yc-axis direction to the sum of the coordinates in the Yc-axis direction. The upper data storage unit 170 also adds the position (coordinates) of the measurement points in the Zc-axis direction to the total sum in the Zc-axis direction. Since multiple points are measured in one measurement, addition may be performed multiple times in the small area 402 in one measurement. Here, by dividing the total sum of coordinates in the Xc-axis direction by the number of votes, it is possible to derive the position of the center of gravity in the Xc-axis direction of the measurement points included in the small area 402 . Therefore, by accumulating the number of votes, the sum of coordinates in the Xc-axis direction, the sum of coordinates in the Yc-axis direction, and the positions (coordinates) of the measurement points in the Zc-axis direction, the three-dimensional center of gravity of the small region 402 can be determined. can be derived.

また、上部データ蓄積部170は、計測点と、その計測点を計測したときの測距センサ133または134の位置との間の距離を導出する。なお、測距センサ133または134のトップフレーム座標系310の3次元位置は、変換パラメータを用いてハッチコーミング座標系320に変換される。なお、ここでは、ハッチコーミング座標系320に変換せずに、計測点と、その計測点を計測したときの測距センサ133または134の位置との間の距離を導出するようにしてもよい。 The upper data accumulation unit 170 also derives the distance between the measurement point and the position of the distance measuring sensor 133 or 134 when the measurement point is measured. Note that the three-dimensional position of the range sensor 133 or 134 in the top frame coordinate system 310 is transformed into the hatch combing coordinate system 320 using transformation parameters. Here, instead of converting to the hatch coaming coordinate system 320, the distance between the measurement point and the position of the distance measuring sensor 133 or 134 when measuring the measurement point may be derived.

そして、上部データ蓄積部170は、導出した距離と、その小領域402について保持されている最小距離とを比較し、導出した距離の方が小さい値である場合、最小距離を、導出した距離に更新する。つまり、小領域402内に含まれる計測点のうち、測距センサ133または134までの距離が最も近い計測点と、その計測点が計測されたときの測距センサ133または134の位置との間の距離が最小距離として保持されることになる。 Then, the upper data storage unit 170 compares the derived distance with the minimum distance held for the small area 402, and if the derived distance is a smaller value, the minimum distance is changed to the derived distance. Update. In other words, the distance between the measurement point closest to the distance measuring sensor 133 or 134 among the measurement points included in the small area 402 and the position of the distance measuring sensor 133 or 134 when that measurement point was measured will be kept as the minimum distance.

また、上部データ蓄積部170は、最小距離が更新された場合、その計測点から測距センサ133または134に向かうベクトルを導出し、導出したベクトルを計測方向ベクトルとして更新する。ここでは、最小距離となる計測点と、その計測点が測定されたときの測距センサ133または134の位置とのベクトルが計測方向ベクトルとして保持されることになる。 Further, when the minimum distance is updated, the upper data storage unit 170 derives a vector from the measurement point toward the ranging sensor 133 or 134 and updates the derived vector as the measurement direction vector. Here, the vector of the measurement point with the minimum distance and the position of the distance measuring sensor 133 or 134 when the measurement point is measured is held as the measurement direction vector.

上部データ蓄積部170は、測距センサ133または134によって計測データが取得される度に、上部に属する全ての計測点について、対応する小領域402に統計データを蓄積していく。 The upper data accumulation unit 170 accumulates statistical data in the corresponding small area 402 for all measurement points belonging to the upper portion each time measurement data is acquired by the ranging sensor 133 or 134 .

同様に、下部データ蓄積部172は、測距センサ133および134により計測された計測点のうち、下部の計測点のトップフレーム座標系310の3次元位置を導出する。また、下部データ蓄積部172は、トップフレーム座標系310の3次元位置を、変換パラメータを用いてハッチコーミング座標系320の3次元位置に変換する。 Similarly, the lower data accumulation unit 172 derives the three-dimensional positions of the lower measurement points in the top frame coordinate system 310 among the measurement points measured by the range sensors 133 and 134 . The lower data storage unit 172 also converts the three-dimensional position of the top frame coordinate system 310 into the three-dimensional position of the hatch coaming coordinate system 320 using the conversion parameters.

そして、下部データ蓄積部172は、下部用の作業領域400を用いて、ハッチコーミング座標系320における計測点の3次元位置に対応する小領域402に統計データを蓄積する下部計測データ蓄積処理を行う(図8のS110)。具体的には、下部データ蓄積部172は、対応する小領域402の投票回数(計測点の数)を1加算する。また、下部データ蓄積部172は、計測点のXc軸方向の位置(座標)を、Xc軸方向の座標の総和に加算する。また、下部データ蓄積部172は、計測点のYc軸方向の位置(座標)を、Yc軸方向の座標の総和に加算する。また、下部データ蓄積部172は、計測点のZc軸方向の位置(座標)を、Zc軸方向の総和に加算する。 Then, the lower data accumulation unit 172 uses the lower work area 400 to perform lower measurement data accumulation processing for accumulating statistical data in a small area 402 corresponding to the three-dimensional position of the measurement point in the hatch coaming coordinate system 320. (S110 in FIG. 8). Specifically, the lower data accumulation unit 172 adds 1 to the number of votes (the number of measurement points) of the corresponding small area 402 . The lower data accumulation unit 172 also adds the position (coordinates) of the measurement points in the Xc-axis direction to the total sum of the coordinates in the Xc-axis direction. The lower data accumulation unit 172 also adds the position (coordinates) of the measurement points in the Yc-axis direction to the total sum of the coordinates in the Yc-axis direction. In addition, the lower data accumulation unit 172 adds the position (coordinates) of the measurement points in the Zc-axis direction to the total sum in the Zc-axis direction.

また、下部データ蓄積部172は、計測点と、その計測点が計測されたときの測距センサ133または134の位置との間の距離を導出する。そして、下部データ蓄積部172は、導出した距離と、その小領域402について蓄積されている最小距離とを比較し、導出した距離の方が小さい値である場合、最小距離を、導出した距離に更新する。なお、ここでは、ハッチコーミング座標系320に変換せずに、計測点と、その計測点を計測したときの測距センサ133または134の位置との間の距離を導出するようにしてもよい。 The lower data accumulation unit 172 also derives the distance between the measurement point and the position of the distance measuring sensor 133 or 134 when the measurement point was measured. Then, the lower data accumulation unit 172 compares the derived distance with the minimum distance accumulated for the small area 402, and if the derived distance is a smaller value, the minimum distance is changed to the derived distance. Update. Here, instead of converting to the hatch coaming coordinate system 320, the distance between the measurement point and the position of the distance measuring sensor 133 or 134 when measuring the measurement point may be derived.

また、下部データ蓄積部172は、最小距離が更新された場合、その計測点から測距センサ133または134に向かうベクトルを導出し、導出したベクトルを計測方向ベクトルとして更新する。 In addition, when the minimum distance is updated, the lower data storage unit 172 derives a vector from the measurement point toward the ranging sensor 133 or 134, and updates the derived vector as the measurement direction vector.

下部データ蓄積部172は、アンローダ装置100によって船庫5内の積荷6の掻き取り作業が終了する直前の数十分~数時間の間に、測距センサ133または134によって計測された計測データが取得される度に、下部に属する全ての計測点について、対応する小領域402に統計データを蓄積していく。このように、下部の作業領域400に対しては、積荷6の掻き取り作業が終了する直前の数分間の間に取得された下部の計測点について統計データが蓄積される。これにより、積荷6が船庫5内にほとんど残っていないタイミングでの統計データが蓄積されることになる。したがって、下記で説明する船庫5の底面の形状を導出する際に、積荷6に対応する計測点をできる限り除外することができ、精度良く船庫5の底面の形状を導出することが可能となる。これにより、アンローダ装置100によって同一の船庫5内の積荷6を2回目以降に荷揚げする際に、導出した船庫5の底面の形状を用いることで、作業者は船庫5の底面の形状を容易に把握することができる。 The lower data storage unit 172 stores the measurement data measured by the distance measuring sensor 133 or 134 during several tens of minutes to several hours immediately before the unloader device 100 finishes scraping the cargo 6 in the warehouse 5. Each time it is acquired, statistical data is accumulated in the corresponding small area 402 for all measurement points belonging to the lower part. Thus, for the lower work area 400, statistical data is accumulated for the lower measurement points acquired during the few minutes immediately before the scraping operation of the load 6 is completed. As a result, the statistical data is accumulated at the timing when almost no cargo 6 remains in the shipyard 5.例文帳に追加Therefore, when deriving the shape of the bottom surface of the warehouse 5 described below, the measurement points corresponding to the cargo 6 can be excluded as much as possible, and the shape of the bottom surface of the warehouse 5 can be derived with high accuracy. becomes. As a result, when the cargo 6 in the same shipyard 5 is unloaded by the unloader device 100 for the second time or later, the derived shape of the bottom surface of the shiphouse 5 can be used by the operator. can be easily grasped.

データ蓄積部160は、全ての計測が終了したかを判定する(S112)。ここでは、例えば、掻取部112が船庫5から取り除かれる程度の上昇を確認したかによって行われる。ただし、作業者が所定の操作を行うことで全ての計測が終了したかを判定するようにしてもよい。 The data storage unit 160 determines whether all measurements have been completed (S112). Here, for example, this is done depending on whether it is confirmed that the scraping unit 112 has risen to the extent that it is removed from the shipyard 5 . However, it may be determined whether or not all the measurements have been completed by the operator performing a predetermined operation.

そして、全ての計測が終了したと判定した場合(S112のYES)、S114の処理に移る。一方、全ての計測が終了したと判定していない場合(S112のNO)、S104の処理に移り、全ての計測が終了するまで、S104~S110の処理を繰り返し行う。 Then, when it is determined that all measurements have been completed (YES in S112), the process proceeds to S114. On the other hand, if it is not determined that all measurements have been completed (NO in S112), the process proceeds to S104, and the processes of S104 to S110 are repeated until all measurements are completed.

全ての計測が終了したと判定した場合(S112のYES)、ノイズ除去部162は、ノイズ除去処理を行い(S114)、ノイズとされる小領域402に対して、船庫5の形状として抽出しないことを示す不採用フラグを立てる。ここで、ノイズ除去部162は、2つのノイズ除去処理を行う。 If it is determined that all the measurements have been completed (YES in S112), the noise removal unit 162 performs noise removal processing (S114), and does not extract the small area 402 that is regarded as noise as the shape of the ship shed 5. A rejection flag is set to indicate that. Here, the noise removal unit 162 performs two noise removal processes.

1つ目のノイズ除去処理では、ノイズ除去部162は、Zc軸方向の高さが同一(同一のXcYc平面)の小領域402について、投票頻度が低い(計測点が少ない)小領域402に不採用フラグを立てる。具体的には、ノイズ除去部162は、Zc軸方向が同じ小領域402の全ての投票回数を積算する。そして、ノイズ除去部162は、Zc軸方向が同じ小領域402の投票回数が、積算された値の0.01%未満である小領域402に不採用フラグを立てる。これにより、投票回数が極端に少ない小領域402が船庫5の形状として採用されることを防止することができる。 In the first noise removal process, the noise removal unit 162 removes the small regions 402 having the same height in the Zc-axis direction (same XcYc plane) as small regions 402 with a low voting frequency (few measurement points). Raise the hiring flag. Specifically, the noise removal unit 162 integrates the number of votes of all the small regions 402 having the same Zc-axis direction. Then, the noise removal unit 162 flags the small regions 402 in which the number of votes of the small regions 402 having the same Zc-axis direction is less than 0.01% of the integrated value. As a result, it is possible to prevent the small area 402 with an extremely low number of votes from being adopted as the shape of the ship's shed 5 .

2つ目のノイズ除去処理では、ノイズ除去部162は、1の小領域402に隣接する26の小領域402(3×3×3=27のキューブにおける中央の小領域402以外の小領域402)について投票回数が0回であった場合、1の小領域402に不採用フラグを立てる。これは、雨やチリなどの浮遊物が計測点として計測された場合に、その小領域402が船庫5の形状として採用されることを抑制するためである。 In the second noise removal process, the noise removal unit 162 removes 26 small regions 402 adjacent to one small region 402 (small regions 402 other than the central small region 402 in a 3×3×3=27 cube). If the number of votes for is 0, a rejection flag is set in the 1 small area 402 . This is to prevent the small area 402 from being adopted as the shape of the garage 5 when floating matter such as rain or dust is measured as a measurement point.

ノイズ除去部162によってノイズ除去処理が行われると、形状導出部164は、船庫5の3次元形状を導出する(図8のS116、S118)。底面形状導出部180は、主に下部用の作業領域400(底面位置に所定の閾値を加算した高さ未満の小領域402)を用いて、船庫5の底面の3次元形状を導出する底面形状導出処理を行う(図8のS116)。側壁形状導出部182は、主に上部用の作業領域400(下部用の作業領域400における底面位置に所定の閾値を加算した高さ以上の小領域402を含む)を用いて、船庫5の側壁の3次元形状を導出する側壁形状導出処理を行う(図8のS118)。 After the noise removal processing is performed by the noise removal unit 162, the shape derivation unit 164 derives the three-dimensional shape of the shipyard 5 (S116, S118 in FIG. 8). The bottom surface shape derivation unit 180 mainly uses a lower work area 400 (a small area 402 whose height is less than the bottom surface position plus a predetermined threshold value) to derive the three-dimensional shape of the bottom surface of the ship shed 5. A shape derivation process is performed (S116 in FIG. 8). The side wall shape derivation unit 182 mainly uses the work area 400 for the upper part (including a small area 402 having a height equal to or higher than the bottom position in the work area 400 for the lower part plus a predetermined threshold value), A side wall shape deriving process for deriving the three-dimensional shape of the side wall is performed (S118 in FIG. 8).

図15は、底面形状導出処理を説明する図である。なお、図15では、計測点を黒丸で示し、抽出される小領域402を太線で示す。図15に示すように、底面形状導出部180は、下部用の作業領域400において、不採用フラグが立っていない小領域402の中から、Zc軸方向(上下方向)に並んだ小領域402のうち、Zc軸の値が最も小さい小領域402を抽出する。なお、小領域402において、統計データが一度も蓄積されていない場合、つまり、計測点が1個も含まれていない場合、その小領域402に対しては不採用フラグが立てられており、ここで抽出されることはない。 FIG. 15 is a diagram for explaining the bottom shape derivation process. Note that in FIG. 15, the measurement points are indicated by black circles, and the small regions 402 to be extracted are indicated by thick lines. As shown in FIG. 15, the bottom surface shape deriving unit 180 selects small regions 402 aligned in the Zc-axis direction (vertical direction) from among the small regions 402 for which no rejection flag is set in the work region 400 for the lower part. Among them, the small area 402 with the smallest Zc-axis value is extracted. If statistical data has never been accumulated in the small area 402, that is, if it does not contain even one measurement point, a rejection flag is set for that small area 402. is not extracted by

上記した下部計測データ蓄積処理では、船庫5内に積荷6が残っている状態での計測点についても各小領域402の統計データが蓄積される。このような場合、積荷6に対する計測点についても統計データに蓄積される。一方で、積荷6が減っていき、船庫5の底面が露出すると、船庫5の底面に対する計測点についての統計データが蓄積される。そこで、船庫5の底面が積荷6よりもZc軸方向の下方に位置することを利用し、Zc軸方向に並んだ小領域402のうち、Zc軸の値が最も小さい小領域402を抽出することで、船庫5の底面に対応する小領域402を抽出することができる。 In the lower measurement data accumulation process described above, the statistical data of each small area 402 is accumulated even for the measurement points when the cargo 6 remains in the ship's warehouse 5 . In such a case, the measurement points for the cargo 6 are also accumulated in the statistical data. On the other hand, when the cargo 6 decreases and the bottom of the garage 5 is exposed, statistical data about the measurement points for the bottom of the garage 5 is accumulated. Therefore, by utilizing the fact that the bottom of the barge 5 is located below the cargo 6 in the Zc-axis direction, the small region 402 with the smallest Zc-axis value is extracted from among the small regions 402 aligned in the Zc-axis direction. Thus, a small area 402 corresponding to the bottom of the ship's shed 5 can be extracted.

そして、底面形状導出部180は、抽出した小領域402のZc軸方向の重心位置を代表高さとする。底面形状導出部180は、XcYc平面上の全ての位置の小領域402を抽出するとともに代表高さを導出する。そして、底面形状導出部180は、Zc軸方向に所定間隔(例えば、0.2~1m)で範囲を区切り、区切られた範囲毎に、代表高さが含まれる小領域402の数を導出する。なお、Zc軸方向の間隔と、XcYc方向の間隔は、異なっていてもよい。 Then, the bottom shape deriving unit 180 sets the center of gravity position of the extracted small region 402 in the Zc-axis direction as the representative height. The bottom shape derivation unit 180 extracts the small regions 402 at all positions on the XcYc plane and derives the representative height. Then, the bottom shape deriving unit 180 divides the range at predetermined intervals (for example, 0.2 to 1 m) in the Zc-axis direction, and derives the number of small areas 402 including the representative height for each divided range. . Note that the interval in the Zc-axis direction and the interval in the XcYc direction may be different.

続いて、底面形状導出部180は、代表高さが含まれる小領域402の数が最も多い範囲と、最も多い数の50%以上の数が導出された範囲とに含まれる小領域402の代表高さの平均を船庫5の底面の高さとして導出する。ここで、船庫5の底面は、Zc軸方向に常に一定ではなく、傾斜したり、一部が突出または窪んでいたりしている場合もある。そこで、代表高さが含まれる小領域402の数が最も多い範囲が底面の高さとして確からしいが、その数の50%以上の数が導出される範囲も抽出することで、船庫5の平均的な底面の高さを導出することができる。 Subsequently, the bottom shape derivation unit 180 determines the representative height of the small regions 402 included in the range in which the number of small regions 402 including the representative height is the largest and the range in which 50% or more of the largest number is derived. The average height is derived as the height of the bottom of the barge 5 . Here, the bottom surface of the shipyard 5 is not always constant in the Zc-axis direction, and may be inclined, partially protruded or recessed. Therefore, the range in which the number of small regions 402 including the representative height is the largest is likely to be the height of the bottom surface. An average base height can be derived.

続いて、底面形状導出部180は、XcYc平面上で同一の小領域402毎に、船庫5の底面の高さにある小領域402と、その小領域402とZc軸方向に隣接する小領域402との統計データを抽出する。そして、底面形状導出部180は、抽出した統計データについて項目ごとに加算し、3つの小領域402の重心位置を底面位置として導出する。ここでは、複数の小領域402に船庫5の底面が跨っている可能性があることを考慮し、Zc軸方向に隣接する小領域402についても抽出している。これにより、底面位置をより精度良く導出することができる。 Subsequently, the bottom surface shape derivation unit 180 is configured to form a small region 402 at the height of the bottom surface of the ship shed 5 and a small region adjacent to the small region 402 in the Zc-axis direction for each of the same small regions 402 on the XcYc plane. 402 to extract statistical data. Then, the bottom shape derivation unit 180 adds up the extracted statistical data for each item, and derives the positions of the centers of gravity of the three small regions 402 as the positions of the bottom surface. Here, considering that the bottom surface of the shipyard 5 may straddle a plurality of small regions 402, the small regions 402 adjacent in the Zc-axis direction are also extracted. Thereby, the bottom surface position can be derived with higher accuracy.

底面形状導出部180は、XcYc平面上の全ての小領域402について、同様に、底面位置を導出する。これにより、底面形状導出部180は、複数の底面位置(重心位置)の点群により、船庫5の底面の形状(底部の形状)を導出したことになる。 The bottom surface shape derivation unit 180 similarly derives the bottom surface positions for all the small regions 402 on the XcYc plane. As a result, the bottom surface shape derivation unit 180 derives the shape of the bottom surface (shape of the bottom portion) of the ship shed 5 from a point group of a plurality of bottom surface positions (gravity center positions).

図16は、側壁に対応する小領域402を導出する様子を説明する図である。側壁形状導出部182は、上部用の作業領域400の小領域402、および、下部用の作業領域400における底面位置に所定の閾値を加算した高さ以上の小領域402のうち、不採用フラグが立っていない小領域402の中から、底面形状導出部180により導出された底面の高さに対して所定の値を加算したZc軸方向の位置以上の小領域402を抽出する。 16A and 16B are diagrams for explaining how small regions 402 corresponding to the sidewalls are derived. The side wall shape deriving unit 182 determines whether the rejection flag is set in the small area 402 of the upper work area 400 or the small area 402 having a height equal to or higher than the bottom surface position in the lower work area 400 plus a predetermined threshold value. From among the non-upright small regions 402, the small regions 402 above the position in the Zc-axis direction obtained by adding a predetermined value to the height of the bottom derived by the bottom shape derivation unit 180 are extracted.

そして、側壁形状導出部182は、図16に示すように、任意の1の小領域402(図中、中央の小領域402)のXcYc平面上の周囲8個の小領域402を抽出する。そして、側壁形状導出部182は、8個の小領域402の中から、1の小領域402の計測方向ベクトルに対応する小領域402を比較対象小領域(図中、太線の小領域402)として抽出する。具体的には、側壁形状導出部182は、1の小領域402から8個の小領域402それぞれまでのベクトルのうち、計測方向ベクトルに最も近い(角度差が最も小さい)ベクトルに対応する小領域402を比較対象小領域として抽出する。その後、側壁形状導出部182は、1の小領域402の投票回数と、比較対象領域の投票回数とを比較する。また、側壁形状導出部182は、比較した結果、投票回数が少ない小領域402に対して不採用フラグを立てる。 Then, as shown in FIG. 16, the side wall shape derivation unit 182 extracts eight small regions 402 around an arbitrary one small region 402 (central small region 402 in the drawing) on the XcYc plane. Then, the side wall shape derivation unit 182 selects a small region 402 corresponding to the measurement direction vector of one small region 402 from among the eight small regions 402 as a comparison target small region (thick line small region 402 in the drawing). Extract. Specifically, the side wall shape deriving unit 182 calculates the small region corresponding to the vector closest to the measurement direction vector (with the smallest angular difference) among the vectors from the one small region 402 to the eight small regions 402. 402 is extracted as a small area to be compared. After that, the side wall shape derivation unit 182 compares the number of votes of the small area 402 of 1 with the number of votes of the comparison target area. Further, the side wall shape deriving unit 182 sets a reject flag for the small region 402 with a small number of votes as a result of the comparison.

側壁形状導出部182は、全ての小領域402に対して、同様に、比較対象領域の抽出、投票回数の比較、および、不採用フラグを立てる処理を実行する。 The side wall shape derivation unit 182 similarly performs the processing of extracting comparison target regions, comparing the number of votes, and raising rejection flags for all the small regions 402 .

そして、側壁形状導出部182は、不採用フラグが立っていない、つまり、投票回数が多いと判定された小領域402の重心位置を側壁位置として導出する。換言すれば、側壁形状導出部182は、計測方向ベクトルに配列された小領域402間の統計データを比較して側壁(表面)に対応する小領域402を特定する。これにより、側壁形状導出部182は、複数の側壁位置(重心位置)の点群により、船庫5の側壁の形状(側部の形状)を導出したことになる。 Then, the side wall shape derivation unit 182 derives, as the side wall position, the barycentric position of the small region 402 for which the rejection flag is not set, that is, the small region 402 has been determined to have a large number of votes. In other words, the side wall shape derivation unit 182 identifies the small region 402 corresponding to the side wall (surface) by comparing statistical data between the small regions 402 arranged along the measurement direction vector. As a result, the side wall shape derivation unit 182 derives the side wall shape (side portion shape) of the ship shed 5 from a point group of a plurality of side wall positions (gravity center positions).

ここで、計測方向ベクトルは、測距センサ133または134との距離が最小である計測点が計測されたときの方向を示すものである。したがって、計測方向ベクトルは、船庫5の中心方向を示すものであると言える。そして、計測方向ベクトルに沿った方向には、計測誤差によって計測点の数が異なる複数の小領域402が並ぶことになる。 Here, the measurement direction vector indicates the direction when the measurement point having the shortest distance from the distance measurement sensor 133 or 134 is measured. Therefore, it can be said that the measurement direction vector indicates the center direction of the shipyard 5 . In the direction along the measurement direction vector, a plurality of small regions 402 having different numbers of measurement points due to measurement errors are arranged.

そこで、1の小領域402と、計測方向に対応する比較対象小領域との投票回数を比較することで、側壁形状導出部182は、船庫5として最も確からしい位置の小領域402のみを残す(不採用フラグを立てない)ようにすることができる。これにより、側壁形状導出部182は、精度良く船庫5の側壁の形状を導出することができる。 Therefore, by comparing the number of votes between the small area 402 of 1 and the comparison target small area corresponding to the measurement direction, the side wall shape derivation unit 182 leaves only the small area 402 at the most probable position as the ship shed 5. (Do not raise rejection flag). Thereby, the side wall shape deriving section 182 can derive the shape of the side wall of the ship shed 5 with high accuracy.

形状導出部164は、船庫5の複数の底面位置(重心位置)の点群、および、複数の側壁位置(重心位置)の点群を導出すると、これら複数の底面位置(重心位置)の点群、および、複数の側壁位置(重心位置)の点群に基づいて、船庫5の3次元モデルを生成し、記憶部142に記憶する。なお、3次元モデルの生成方法は、例えば、底面位置および側壁位置それぞれを中心としたボクセルを配置することで3次元モデルを生成したり、隣接する底面位置および側壁位置を互いに結ぶ曲面を導き出すことで3次元モデルを生成したりしてもよく、その方法は問わない。 The shape derivation unit 164 derives a point group of a plurality of bottom positions (center of gravity positions) of the ship shed 5 and a point group of a plurality of side wall positions (center of gravity positions). A three-dimensional model of the barge 5 is generated and stored in the storage unit 142 based on the group and the point group of a plurality of side wall positions (gravity center positions). The method of generating the three-dimensional model is, for example, to generate a three-dimensional model by arranging voxels centered on the bottom surface and side wall positions, or to derive curved surfaces connecting the adjacent bottom surface positions and side wall positions. A three-dimensional model may be generated by using any method.

以上のように、アンローダ装置100は、船庫5を基準とした作業領域400を生成し、作業領域400の小領域402に対して計測点の統計データを蓄積するようにした。これにより、アンローダ装置100は、測距センサ133、134が船庫5に対して移動している場合であっても、常に船庫5を基準として統計データを蓄積することができる。かくして、アンローダ装置100は、統計データの蓄積精度を高くすることができ、精度良く船庫5の3次元形状を導出することができる。 As described above, the unloader device 100 generates the work area 400 based on the shipyard 5 and accumulates the statistical data of the measurement points in the small areas 402 of the work area 400 . As a result, the unloader device 100 can always accumulate statistical data with the shipyard 5 as a reference even when the range sensors 133 and 134 are moving with respect to the shiphouse 5 . Thus, the unloader device 100 can increase the accuracy of accumulating statistical data and derive the three-dimensional shape of the shipyard 5 with high accuracy.

また、アンローダ装置100は、同一の船庫5に対して積荷6の掻き取りを行う場合、船庫5の3次元モデルを表示部144に表示する。これにより、アンローダ装置100では、船庫5の形状を作業者に容易に把握させることができる。 Further, the unloader device 100 displays a three-dimensional model of the shipyard 5 on the display unit 144 when scraping the cargo 6 from the same shipyard 5 . As a result, the unloader device 100 allows the operator to easily grasp the shape of the shipyard 5 .

また、アンローダ装置100は、測距センサ133、134で計測された計測点を上部と下部とに分けて統計データを蓄積していくようにした。また、アンローダ装置100は、垂直方向に延在する船庫5の側壁の形状は上部の統計データを用いて導出し、水平方向に延在する船庫5の底面の形状は下部の統計データを用いて導出した。これにより、アンローダ装置100は、船庫5の側壁および底面の形状をそれぞれ精度良く導出することができる。 Further, the unloader device 100 accumulates statistical data by dividing the measurement points measured by the distance measuring sensors 133 and 134 into upper and lower parts. Further, the unloader device 100 derives the shape of the side wall of the vertically extending shipyard 5 using the upper statistical data, and derives the shape of the bottom surface of the horizontally extending shipyard 5 from the lower statistical data. derived using As a result, the unloader device 100 can accurately derive the shapes of the side walls and the bottom surface of the ship's shed 5 .

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such embodiments. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope of the claims, and it is understood that these also belong to the technical scope.

例えば、上記実施形態において、エッジ検出部154によるエッジの検出方法は一例に過ぎない。エッジ検出部154は、他の方法によりハッチコーミング7のエッジを抽出するようにしてもよい。 For example, in the above embodiment, the edge detection method by the edge detection unit 154 is merely an example. The edge detection unit 154 may extract the edge of the hatch coaming 7 by another method.

また、上記実施形態において、アンローダ装置100の移動に伴って測距センサ133、134を移動させるようにしたが、測距センサ133、134の向き等を変更可能にしてもよい。これにより、測距センサ133、134の計測範囲を広くし、早期に船庫5の形状を導出することができる。 In the above embodiment, the distance sensors 133 and 134 are moved along with the movement of the unloader device 100, but the directions of the distance sensors 133 and 134 may be changed. As a result, the measurement range of the distance measuring sensors 133 and 134 can be widened, and the shape of the shipyard 5 can be derived early.

また、上記実施形態において、側壁の形状を導出する際、投票回数を比較するようにした。しかしながら、データ蓄積部160は、蓄積データとして計測時期を蓄積(更新)していくようにしてもよい。そして、形状導出部164は、より早い時期に計測された計測点が含まれる小領域402に不採用フラグを立て、より遅い時期に計測された計測点を残すようにしてもよい。これにより、例えば、積荷6が掻き取られていくなど、環境が変化する場合において、最も新しく計測された計測点を採用することで、物体の形状を精度良く導出することができる。 In the above embodiment, the number of votes is compared when deriving the shape of the side wall. However, the data accumulation unit 160 may accumulate (update) the measurement times as accumulated data. Then, the shape derivation unit 164 may set a rejection flag in the small area 402 including the measurement points measured earlier, and leave the measurement points measured later. As a result, the shape of the object can be derived with high accuracy by adopting the most recently measured measurement points when the environment changes, for example, when the load 6 is scraped off.

また、上記実施形態において、側壁の形状を導出する際、1の小領域402と、隣接する小領域402との投票回数を比較するようにした。しかしながら、1の小領域402と、計測方向ベクトルに対応する複数の小領域402との投票回数を比較するようにしてもよい。この場合、最も投票回数が多い小領域402のみを残し、他の小領域402に不採用フラグを立ててもよい。また、最も投票回数が多い小領域402、および、最も多い投票回数の所定の割合(例えば50%)以上の投票回数がある小領域402を残すようにしてもよい。これにより、例えば、船庫5の側壁の近くに別の構造物がある場合、その構造物に対応する小領域402を残す(構造物を特定する)ことができる。 In the above embodiment, when deriving the shape of the side wall, the number of votes of one small region 402 and the adjacent small region 402 are compared. However, the number of votes of one small area 402 and a plurality of small areas 402 corresponding to the measurement direction vector may be compared. In this case, only the small area 402 with the largest number of votes may be left, and the other small areas 402 may be flagged as rejection. Also, the small area 402 with the largest number of votes and the small area 402 with the number of votes equal to or greater than a predetermined percentage (for example, 50%) of the largest number of votes may be left. As a result, for example, if there is another structure near the side wall of the shipyard 5, it is possible to leave a small area 402 corresponding to that structure (identify the structure).

また、上記実施形態では、1の小領域402と、計測方向ベクトル(比較方向)に対応する小領域402との投票回数を比較するようにした。しかしながら、計測方向ベクトルに限らず、いずれの方向に並んだ小領域402を比較するかについても適宜変更し得る。例えば、小領域402の計測点の分布で最も重心から二乗距離和が最も小さくなる方向、つまり、分布の第三主成分の方向を比較方向として統計的に求めることで、その方向に並んだ小領域402を比較する方法を採用することも可能である。 Further, in the above-described embodiment, the number of votes is compared between one small region 402 and the small region 402 corresponding to the measurement direction vector (comparison direction). However, not only the measurement direction vector but also the direction in which the small regions 402 are compared can be changed as appropriate. For example, by statistically obtaining the direction in which the sum of squared distances from the centroid in the distribution of the measurement points in the small region 402 is the smallest, that is, the direction of the third principal component of the distribution as the comparison direction, It is also possible to employ a method of comparing regions 402 .

また、上記実施形態において、座標変換処理を毎回行うようにした。しかしながら、SLAM法を用いて、過去に計測された計測点と、今回計測された計測点とのマッチングを取ることにより、計測点のハッチコーミング座標系320の3次元位置を推定するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, coordinate conversion processing is performed each time. However, even if the SLAM method is used to match the measurement points measured in the past with the measurement points measured this time, the three-dimensional positions of the measurement points in the hatch combing coordinate system 320 can be estimated. good.

また、上記実施形態において、形状導出装置の一例としてアンローダ装置100を例に挙げて説明した。しかしながら、形状導出装置は、アンローダ装置に限らない。形状導出装置は、物体の形状を導出する様々な装置に適応することができる。 Further, in the above-described embodiment, the unloader device 100 has been described as an example of the shape derivation device. However, the shape derivation device is not limited to the unloader device. The shape derivation device can be applied to various devices for deriving the shape of an object.

本開示は、形状導出装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure can be used for a shape derivation device.

100 アンローダ装置(形状導出装置)
133 測距センサ
134 測距センサ
152 領域生成部
156 計測データ取得部
160 データ蓄積部
164 形状導出部
100 Unloader device (shape derivation device)
133 distance measurement sensor 134 distance measurement sensor 152 area generation unit 156 measurement data acquisition unit 160 data accumulation unit 164 shape derivation unit

Claims (4)

3次元に展開する複数の小領域で構成される作業領域を生成する領域生成部と、
測距センサによって計測された物体の計測点における計測データを随時取得する計測データ取得部と、
前記計測点の前記計測データに基づいて、前記計測データに対応する小領域に、前記計測点の統計データを蓄積するデータ蓄積部と、
前記統計データに基づいて、前記物体の形状を導出する形状導出部と、
を備え、
前記データ蓄積部は、
前記統計データに基づき、前記計測点が含まれる各小領域について、前記計測点から前記測距センサに向かう計測方向ベクトルである比較方向を導出し、
前記形状導出部は、
ある1の小領域の統計データと、当該1の小領域の前記比較方向に配列された他の小領域の統計データと、を比較することによって、前記物体の表面に相当する前記小領域を特定する形状導出装置。
an area generation unit that generates a work area composed of a plurality of small areas that are three-dimensionally expanded;
a measurement data acquisition unit that acquires measurement data at measurement points of an object measured by a range sensor;
a data accumulation unit for accumulating statistical data of the measurement points in a small area corresponding to the measurement data, based on the measurement data of the measurement points;
a shape derivation unit that derives the shape of the object based on the statistical data;
with
The data storage unit
Based on the statistical data , for each small area containing the measurement point, derive a comparison direction, which is a measurement direction vector from the measurement point toward the distance measuring sensor;
The shape derivation part is
The small region corresponding to the surface of the object is specified by comparing the statistical data of one small region with the statistical data of other small regions arranged in the comparison direction of the one small region. shape derivation device.
前記データ蓄積部は、前記計測点が含まれる各小領域に対して、前記統計データとして、少なくとも、
計測点が計測されたときの当該計測点から前記測距センサまでの距離が最小となる計測点と、
当該最小の距離を有する計測点における前記比較方向と、
を導出し、
前記形状導出部は、
1の小領域の近傍に配置された小領域のうち、前記比較方向に対応する方向に位置する小領域を比較対象小領域とし、前記1の小領域と前記比較対象小領域との前記統計データを比較することで、前記物体の形状を導出する請求項1に記載の形状導出装置。
The data accumulation unit stores at least
a measurement point that minimizes the distance from the measurement point to the distance measuring sensor when each measurement point is measured;
the comparison direction at the measurement point having the minimum distance ;
and derive
The shape derivation part is
Among the small regions arranged in the vicinity of the one small region, a small region located in a direction corresponding to the comparison direction is set as a comparison target small region, and the statistical data of the one small region and the comparison target small region. 2. The shape derivation device according to claim 1, wherein the shape of the object is derived by comparing .
前記データ蓄積部は、
前記統計データとして、前記小領域に含まれる計測点の数をさらに蓄積し、
前記形状導出部は、
前記1の小領域と前記他の小領域との前記計測点の数を比較することで、前記物体の形状を導出する請求項1または2に記載の形状導出装置。
The data storage unit
further accumulating the number of measurement points included in the small area as the statistical data;
The shape derivation part is
3. The shape derivation device according to claim 1, wherein the shape of the object is derived by comparing the number of measurement points in the one small area and the other small area.
前記データ蓄積部は、
前記統計データとして、前記小領域に含まれる計測点の計測時期蓄積し、
前記形状導出部は、
前記1の小領域と前記他の小領域との前記計測時期を比較することで、前記物体の形状を導出する請求項1から3のいずれか1項に記載の形状導出装置。
The data storage unit
accumulating measurement times of measurement points included in the small area as the statistical data;
The shape derivation part is
4. The shape deriving device according to any one of claims 1 to 3, wherein the shape of the object is derived by comparing the measurement times of the one small area and the other small areas.
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