JPH0321478B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、クレーン特に大型のタワークレーン
において吊荷の立体形状を検出するクレーン吊荷
の形状検出方法に関する。

［従来技術］ 建設現場では建設作業を能率よく行うために多
数機のタワークレーンを設置し、各種の吊荷の揚
重作業を行うようにしている。

ところで、クレーンの作業範囲内に各種の構造
物や他のクレーンが設置されている場合、或いは
マイクロウエーブの電波域がある場合、それ等を
避けて揚重作業を行わねばならない。

そこで従来技術によれば、例えば特公昭56−
22795号公報や特公昭58−20877号公報にみられる
ように、クレーンの作業状況を水平面内に投影
し、その平面上におけるクレーンの吊荷と他のも
のと接近距離を検知し、もつて吊荷の衝突を防止
するようにしたものが知られている。

しかしながら、クレーンの作業は３次元的に行
われるので、投影平面内において重複していても
実際に衝突しない場合があり、このための平面的
に重複していることのみでクレーンを停止させて
は作業能率が損われる。

また例えば電磁波や超音波の発信器を設け、空
気を媒体として接近を検知する方法も知られてい
るが、空気の状態により検知器の感度が異なるた
めに接近可能距離に余裕をもたせねばならず、や
はり能率が悪かつた。

さらに特開昭58−74496号公報にみられるよう
に、ブーム先端の平面図上及び立面図上の位置を
計算してクレーンの作業範囲を求める技術も知ら
れている。しかしこの技術ではブームの先端のみ
をチエツクしているので、吊荷の衝突防止には必
ずしも適切に対処できず、また計算手段も複雑で
実用性に欠けていた。

そこで本出願入は、旋回及び俯仰を行うジブを
有するクレーンにおいて、ジブの旋回角度と俯仰
角度を検出し、検出した旋回角度と俯仰角度とに
より吊りワイヤの先端に取付けたフツクの水平面
位置を求め、そのフツクの水平面位置に対応する
予めコンピユータに入力された作業床レベルを検
出したフツクの水平面位置から求め、吊荷の地切
り時点を検出してその吊荷の地切り時点における
フツクの垂直面位置をジブの俯仰角度と吊りワイ
ヤの巻出し量から求め、その時のフツクの垂直面
位置と作業床レベルの間の長さから吊荷の長さを
検出し、もつて吊荷の長さを考慮に入れてクレー
ンの運転制御を行う方法について先に特許出願を
行つた。

この方法によれば吊荷の衝突防止をより確実に
計ることができると共に、クレーンの作業能力の
向上を計ることができて極めて有効であるが、吊
荷の垂直方向の長さのほかに水平方向の長さもあ
り、先に提案した方法では吊荷の水平方向の長さ
に対しては考慮がなされておらず、水平方向の長
さの長い吊荷の揚荷の際は衝突防止上問題があつ
た。

［発明の目的］ 本発明は、先の特許出願に係る発明をさらに改
良し、吊荷の長さのほかに吊荷の平面形状をも検
出し、それをクレーンの運転制御にフイードバツ
クすることにより、確実に吊荷の衝突を防止し、
きわめて効率のよいクレーンの運転制御を行うこ
とができるクレーン吊荷の形状検出方法を提供す
ることを目的としてなされたものである。

［発明の構成］ このため本発明によれば、旋回及び俯仰を行う
ジブを有するクレーンにおいて、旋回角度検出器
によりジブの旋回角度を、また俯仰角度検出器に
よりジブの俯仰角度を検出し、検出したジブの旋
回角度及び俯仰角度をコンピユータに入力して吊
りワイヤの先端に取付けたフツクの水平面位置を
求め、そのフツクの水平面位置に対応する予めコ
ンピユータに入力されている作業床レベルを検出
したフツクの水平面位置から求め、荷重検出器に
より吊荷の地切り時点を検出してその吊荷の地切
り時点におけるフツクの垂直面位置をジブの俯仰
角度と揚程検出器により吊りワイヤの巻出し量と
から求め、その時のフツクの垂直面位置と作業床
レベルトをコンピユータに入力してフツクの垂直
面位置と作業床レベルの間の長さから吊荷の長さ
を求めまたカメラにより吊荷の平面形状を認識し
て画像処理装置により画像処理し、吊荷の長さデ
ータ及び吊荷の平面画像データをコンピユータに
入力して吊荷の立体形状を検出する吊荷の形状検
出方法が提供される。

［発明の作用効果］ このように本発明は、吊荷の長さのほかに吊荷
の平面形状を検出して吊荷に３次元的に捉えてク
レーンの運転制御にフイードバツクするものであ
るので、きわめて精度よい運転制御を行うことが
できて吊荷の衝突を確実に防止できると共に、効
率のよいクレーン運転をおこなうことができる。
またこのために使用する機器としては、通常大型
クレーンが備えている旋回台の旋回角度検出器、
ジブの俯仰角度検出器、吊荷の揚程検出器、吊荷
の荷重検出器及びコンピユータをそのまま使用で
きるので経済的である。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例につき説
明する。

建設現場には多数機のクレーンが設置され、各
種の揚重作業を行う。第１図において全体を１で
示すタワークレーンは、マスト２の頂部の旋回自
在に設けられた旋回台３を備えており、該旋回台
３にはジブ４が俯仰自在に設けられている。そし
てジブ４の先端に設けたシーブから吊りワイヤ５
が巻出し巻込み自在に吊下げられている。吊りワ
イヤ５の先端にはフツク６が取付けられている。
旋回台３上には旋回台３の旋回用モータ（図示せ
ず）、ジブ４の俯仰用モータ・ウインチ７、吊り
ワイヤ５の巻出し巻込み用モータ・ウインチ８が
設けられていると共に、オペレータの運転室９が
設けられている。オペレータの操作により旋回台
３を旋回させ、またジブ４を俯仰し、吊りワイヤ
５を巻出し巻込んで各種の吊荷の揚重を行う。ま
たジブ４の先端には吊荷の平面形状を認識するカ
メラ（TVカメラや赤外線カメラ））１０が設け
られている。

前記運転室９には第２図に示すサブシステムＳ
が設けられている。このサブシステムＳには、図
示の実施例では各種の検出手段として荷重検出器
１１、ジブの俯仰角度検出器１２、旋回台の旋回
角度検出器１３、フツクの揚程検出器１４が設け
られている。荷重検出器１１で検出した吊荷の荷
重信号及び俯仰角度検出器１２で検出したジブの
俯仰角度信号はモーメントリミツタ１５を経てコ
ンピユータ１６に入力される。また旋回角度検出
器１３は旋回台の旋回角度検出スイツチ１３ａお
よび旋回台の零リセツトスイツチ１３ｂを備えて
おり、旋回角度検出器１３で検出した旋回角度信
号がコンピユータ１６に入力される。また揚程検
出器１４には吊りワイヤが掛渡されたシーブの回
転数をパルスに変換するパルススイツチ１４ａを
備えており、揚程検出器１４で検出した吊りワイ
ヤの巻出し巻込み信号及び巻出し量信号がパルス
信号としてコンピユータ１６に入力される。また
サブシステムＳには、クレーン１のジブ４先端に
設けた前記カメラ１０で認識（撮影）した吊荷の
平面形状を画像処理するための画像処理装置１７
が設けられており、画像処理装置１７の出力信号
はコンピユータ１６に入力される。詳細を後述す
る態様によりコンピユータ１６で処理された吊荷
の立体形状信号がクレーン制御装置１８に入力さ
れ、それに基づきクレーンの運転制御がなされ、
またクレーン制御装置１８からクレーンの運転状
況がコンピユータ１６にフイードバツクされるよ
うになつている。なお図示は省略したが現場事務
所にはメインシステムが設けられており、各クレ
ーン１に設けたサブシステムＳとケーブル１９に
より結線されており、サブシステムＳに各種の制
御信号を送つたり、サブシステムＳからの制御信
号を受信して各種の処理を行うようになつてい
る。

次に第１図及び第２図にしたがい吊荷の形状検
出方法の態様について説明する。これには吊荷の
長さと平面形状をそれぞれ検出し、これに基づき
吊荷の立体形状を求める。

第３図はクレーン１により吊荷Ｗを巻上下げす
る状態を示し、吊荷Ｗはフツク６に吊下げられて
いる。吊荷Ｗの長さをＬとする。Ｅは作業床レベ
ルを示す。作業床レベルＥは例えば第４図におい
てＬ１ないしＬ９で示すようにレベルが異なるも
のとする。このデータをクレーンの俯仰角度及び
旋回角度から予め求めておき、コンピユータ１６
に入力しておく。しかし作業床レベルＥが一定の
場合にはクレーン１の俯仰角度及び旋回角度に無
関係に一定であることを入力しておけばよい。

まず吊荷Ｗの長さＬを検出する態様について説
明する。旋回角度検出器１３によりジブ４の旋回
角度を、また俯仰角度検出器１２によりジブ４の
俯仰角度を検出し、検出したジブ４の旋回角度及
び俯仰角度をコンピユータ１６に入力してフツク
６の水平面位置を算出し、そのフツク６の水平面
位置に対応する予めコンピユータ１６に入力され
ている作業床レベルＥを算出したフツク６の水平
面位置から求める。

また吊荷Ｗの地切り時点を検出し、その地切り
時点におけるフツク６の垂直面位置を求め、予め
コンピユータ１６に入力されている作業床レベル
Ｅと地切り時点におけるフツク６の垂直面位置の
間の長さから吊荷Ｗの長さＬを求める。

第５図において点ａにおいて巻上げ信号を出す
とフツク６は上昇してフツク６に支持された吊荷
Ｗは巻上げられる。しかし吊りワイヤ５は緩んで
いるので荷重は生じない。そして点ｂにおいて吊
りワイヤ５が張るようになる。通常点ｃ，ｄ，ｅ
で示すように数回巻上げ信号のオン・オフを行
い、吊りワイヤ５が完全に張つたことを確認す
る。その後巻上げ作業を行うが荷重はtx時間経過
しても変化しない。この点ｆが地切り点である。
この地切り時点ｆの検出は荷重検出器１１で検出
することができ、荷重検出器１１から吊荷Ｗが地
切りされた時点の信号がコンピユータ１６に入力
される。

そして地切り時点ｆにおけるフツク６の垂直面
位置をジブ４の俯仰角度と吊りワイヤ５の巻出し
量から求める。地切り時点ｆにおけるジブ４の俯
仰角度を俯仰角度検出器１２で検出し、また吊り
ワイヤ５の巻出し量を揚程検出器１４で検出し、
俯仰角度検出器１２からの信号及び揚程検出器１
４からの信号がコンピユータ１６に入力され、コ
ンピユータ１６でジブ４の俯仰角度と吊りワイヤ
５の巻出し量からフツク６の垂直面位置を算出
し、フツク６の垂直面位置と作業床レベルＥの間
の長さから吊荷Ｗの長さＬを求める。

次に吊荷Ｗの平面形状の検出方法について説明
すると、カメラ１０により吊荷Ｗの平面形状を認
識（撮影）し、画像処理装置１７により画像処理
する。第６図においてカメラ１０からのカメラ信
号を画像処理装置１７に取込み（Ｓ−１）、吊荷
Ｗのエツジ検出のため画像データをフーリエ変換
し（Ｓ−２）、ノズル除去のための２値化を行い
（Ｓ−３）、閉ループ内を塗りつぶし（Ｓ−４）、
処理された画像データをコンピユータ１６へ出力
する（Ｓ−５）。そして第７図において、コンピ
ユータ１６に画像処理装置１７から画像データが
入力され（Ｓ−１）、また前述の態様により検出
した吊荷長さデータが入力され（Ｓ−２）、それ
に基づき吊荷のｘ、ｙ、ｚ座標が算出される。

このようにして得られた吊荷Ｗの立体形状信号
がコンピユータ１６からクレーン制御装置１８に
出力され、これに基づきクレーンの運転制御がな
される。

［結び］ 以上説明したように本発明は、吊荷の長さのほ
かに吊荷の平面形状を検出して吊荷を立体形状と
して捉え、これに基づきクレーンの運転制御を行
うものであるので、より精度の高い運転制御を行
うことができ、確実に吊荷の衝突を防止できると
共に、クレーンによる作業能率の向上を計ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る吊荷の形状検出方法が実
施されるタワークレーンの正面図、第２図は第１
図に示すタワークレーンの運転室に設けたサブシ
ステムのブロツク図、第３図は吊荷の長さ及び作
業床面レベルを示すタワークレーンの正面図、第
４図は作業床面レベルを示す平面図、第５図は吊
荷の地切り時点を示すグラフ、第６図はカメラで
撮影した吊荷の画像を処理する形態を示すフロー
チヤート図、第７図は吊荷の画像データと吊荷の
長さデータから吊荷の立体形状を算出する態様を
示すフローチヤート図である。 １……タワークレーン、３…旋回台、４……ジ
ブ、５……吊りワイヤ、６……フツク、１０……
カメラ、１１……荷重検出器、１２……俯仰角度
検出器、１３……旋回検出器、１４……揚程検出
器、１６……コンピユータ、１７……画像処理装
置、１８……クレーン制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 旋回及び俯仰を行うジブを有するクレーンに
   おいて、旋回角度検出器によりジブの旋回角度
   を、また俯仰角度検出器によりジブの俯仰角度を
   検出し、検出したジブの旋回角度及び俯仰角度を
   コンピユータに入力して吊りワイヤの先端に取付
   けたフツクの水平面位置を求め、そのフツクの水
   平面位置に対応する予めコンピユータに入力され
   ている作業レベルを検出したフツクの水平面位置
   から求め、荷重検出器により吊荷の地切り時点を
   検出してその吊荷の地切り時点におけるフツクの
   垂直面位置をジブの俯仰角度と揚程検出器により
   吊りワイヤの巻出し量とから求め、その時のフツ
   クの垂直面位置と作業床レベルをコンピユータに
   入力してフツクの垂直面位置と作業床レベルの間
   の長さから吊荷の長さを求めまたカメラにより吊
   荷の平面形状を認識して画像処理装置により画像
   処理し、吊荷の長さデータ及び吊荷の平面画像デ
   ータをコンピユータに入力して吊荷の立体形状を
   検出することを特徴とする吊荷の形状検出方法。