JPH06219681A - 振れセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】吊具の一方向振れ量と回転振れ量とを迅速かつ
高精度に検出でき、効果的な振れ止め制御を可能ならし
める振れセンサーを提供すること。 【構成】ロープ２で吊り下げられ、クレーンの吊具３上
に設置された帯状マーカ４ａを印したターゲット４と、
前記クレーンのトロリー１上に設置されターゲット４上
のマーカ４ａの動きを撮影するカメラ５と、カメラ５で
刻々撮影された映像を画像処理する画像処理装置と、こ
の画像処理装置の出力信号を基準信号とし、この基準信
号と所定の時間間隔毎に得られるそれぞれの出力信号と
を用いて、マーカー４ａ上の所定距離だけ離れた二点に
おける相互相関関数を計算し、この関数の最大時の各点
の微小間隔ｈを用いて一方向振れ量及び回転振れ量をそ
れぞれ計算し、計算結果から吊具３の最大振れ量を求め
る演算装置とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばコンテナクレー
ン等で吊り下げられた吊荷の振れ量等を検出するのに適
した振れセンサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来のクレーン吊荷の振れ量検出
手段の一例を示す図である。トロリシーブｆからスプレ
ッダ（吊具）上シーブｇを介して吊荷ｍを吊り下げてい
るロープｅをローラｋで挟み、このローラｋの動きをシ
ンクロ発振器Ｓで検出して振れ角θを求め、この振れ角
θから吊荷ｍの振れ量を求めるようになっている。なお
Ｐはピニオン、Ｒはラックを示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の振れ量検出
手段は、ロープｅ根元（上端部位）の振れ角θからロー
プ先端（下端部位）の振れ量を推定するものであるた
め、検出誤差が増幅されることになる。また、ロープｅ
の緊張度によってはロープ根元の振れ角θとロープ先端
の振れ量とが比例しないことがあり、やはり検出誤差の
原因となる。さらに、検出装置であるシンクロ発振器Ｓ
が直接ロープｅと接触する構成であるので、故障が起り
易いなどの欠点がある。

【０００４】このような従来の欠点を除去すべく、本発
明者らは、トロリー上に設置したカメラで吊具上に設け
たターゲットに印したマーカの動きを撮影し、撮影され
た映像を画像処理して得た出力信号を用いて相関処理す
ることにより、吊具の振れ量を求める手段を提案した。

【０００５】ところが、この提案した手段には次のよう
な解決すべき問題が残されていた。すなわち上記手段は
吊具の一方向の振れ量を検出する際には極めて有効であ
るが、一方向振れと回転振れ（スキュー）とが混在する
ような振れ動きを検出する場合には、スキュー量を分離
して検出できないので、その分が誤差となるという問題
があった。

【０００６】本発明の目的は、吊具の振れ量を迅速かつ
高精度に検出でき、しかも信頼性に富んでいる上、一方
向振れと回転振れ（スキュー）とが混在しているような
振れ動きについても適確に検出することができ、効果的
な一方向振れ止め制御および回転振れ止め制御を可能な
らしめる振れセンサーを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し目的を達成するために、次のような手段を講じた。す
なわち、ロープ等で吊り下げられ、任意の周期で振れ動
くクレーンの吊具上に設置された帯状マーカを印したタ
ーゲットと、前記クレーンのトロリー上に設置され前記
ターゲット上のマーカの動きを撮影するカメラと、この
カメラで刻々撮影された映像を画像処理する画像処理装
置と、

【０００８】この画像処理装置にて画像処理された出力
信号の一つを基準信号とし、この基準信号と所定の時間
間隔毎に得られるそれぞれの出力信号とを用いて、前記
マーカー上の所定距離だけ離れた二点における相互相関
関数を計算し、この関数が最大となる時の各点の微小間
隔を求め、この微小間隔を用いて一方向振れ量及び回転
振れ量をそれぞれ計算し、その計算結果に基づいて前記
吊具の最大振れ量を求める演算装置とを具備した。

【０００９】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。

【００１０】撮影された帯状マーカについて画像処理装
置による画像処理が行われることによって、任意に振れ
動く吊具の動きが振れ量と回転振れ量（スキュー量）と
に分解され、敏速かつ精度良く検出できるようになる。
また、これらの検出値から吊具の最大振れ量が推定でき
るようになり、これにより一方向振れ止め制御と回転振
れ止め制御とを考慮したきめの細かい制御が可能とな
る。このためより高精度でかつ効果的な吊具の振れ止め
制御が可能となる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る検出センサー
を用いて吊具の振れ量を検出する手段の概要を示した図
である。図１（ａ）に示すように、クレーンのトロリー
１からワイヤー２を介して吊り下げられた吊具３上には
ターゲット４が設置されている。トロリー１の下側面に
はカメラ５が設置されている。図１の（ｂ）に示すよう
にターゲット４の中央部には直線状をなす帯状マーカ４
ａ（白色が好適）がターゲット４を二分する如く印され
ている。かくして吊具３と共に揺れ動く帯状マーカ４ａ
の動きを、前記カメラ５で刻々撮影するようになってい
る。また、カメラ５で撮影された映像は、後述するよう
に画像処理され、その出力信号を用いての相関処理が行
われて振れ量が計算される。

【００１２】図２は本実施例の振れセンサーの構成を示
すブロック図である。図２に示すように、この振れセン
サーは前記カメラ５と、画像処理装置６と、演算装置７
とからなっている。カメラ５は既に述べたようにトロリ
ー１上に設置され吊具３の上のターゲット４に印された
帯状マーカ４ａの動きを刻々撮影する。画像処理装置６
は入力部８、演算部９、記憶装置１０などより成り、カ
メラ５より刻々送られてくる映像の画像処理を行なう。
演算装置７は、上記画像処理装置６からの出力信号を用
いて相互相関関数を計算し、その計算結果より吊具３の
一方向振れ量、回転振れ量（スキュー量）及び最大振れ
量等を算出する。

【００１３】図３〜図５は、振れセンサーによる一方向
振れ量検出原理を説明する図である。まず、カメラ５に
より、吊具３と共に振れ動くターゲット４の帯状マーカ
４ａの動きが微小時間間隔で刻々撮影される。図３の
（ａ）はこうして撮影されたマーカ４ａの画像例を示し
たものであり、画像Ａのマーカ像Ｃ₀ と、画像Ｂのマー
カ像Ｃ₁ とは基準線に対してδＸ₁ だけ離れている。同
様に、時間間隔のそれぞれ異なるマーカ像Ｃ₂ ，Ｃ₃ と
は基準線に対して反対方向にδＸ₂ ，δＸ₃ だけ離れて
いる。

【００１４】こうして微小時間間隔で撮影された映像に
係る図３の（ｂ）に示すような映像信号は画像処理装置
６に送られて画像処理される。図３の（ｃ）は画像処理
された出力信号を示している。

【００１５】いま、画像ＡのラインＬ_A 上の出力信号を
φ_A 、画像ＢのラインＬ_B 上の出力信号をφ_B とする
と、出力信号φ_A とφ_B とは微小間隔δＸ1 だけずれて
いる。出力信号φ_A を基準信号とし、またｈ＝δＸ₁ と
おくと、その相互相関関数φ（ｈ）は、

【００１６】

【数１】

【００１７】と定義される。この相互相関関数φ（ｈ）
は図３の（ｂ）より明らかなように、ｘの有限の区間に
おいてｈ＝δＸ₁ が或る値のとき以外は零となるから、
微小時間間隔ｔ₀ 毎に撮影した各画像の出力信号それぞ
れについて相互相関関数φ（ｈ）を計算してｍａｘ｜φ
（ｈ）｜となるｈの値を求めると、図３の（ｃ）に示す
ようにｈは変化する。かくして、吊具３の一方向最大振
れ量（振幅）ｈ₀ は、 ｈ₀ ＝ｈ₁ ＋ｈ₂ として算出される。次に、一方向振れ量と回転振れ量
（スキュー量）とが混在する場合への本実施例の振れセ
ンサー適用例について説明する。

【００１８】図４に示すように、吊具３が或る時間間隔
の間に、実線で示す位置から二点鎖線で示す位置へ傾き
θをもって移動し、ターゲット４に印したマーカ４ａが
ｘ方向へ例えばａ点がａ´点までｈ₁ だけ移動し、ｂ点
からｂ´点までｈ₂ だけ移動したとする。

【００１９】いま、元の吊具位置における基準点０とａ
点，ｂ点及び吊具端部ｄ点との距離をそれぞれＬ₁ ，Ｌ
₂ 及びＬ₃ とすると、一方向振れ量δｘ₁ 及び回転振れ
量（スキュー量）δｘ₂ は次のように表される。

【００２０】

【数２】

【００２１】そこで、前記同様微小時間間隔ｔ₀ 毎に撮
影され、画像処理された出力信号を用い、マーカ４ａの
ａ点及びｂ点における相互相関関数φ（ｈ）を計算して
ｍａｘ｜φ（ｈ）｜となるｈを求め、この各ｈを上記
（１）式及び（２）式に代入することにより振れ量δｘ
₁ 及び回転振れ量（スキュー量）δｘ₂ を求めるもので
ある。

【００２２】図５は上記適用例における振れ量検出動作
を示す流れ図である。図５に示すように、まず、ステッ
プ１１にてトロリー１上に設置したカメラ５により、一
方向振れ量と回転振れ量（スキュー量）とが混在した状
態で振れ動くターゲット４の帯状マーカ４ａの動きが微
小時間間隔で刻々に撮影される。これらの映像は刻々画
像処理装置６へ送られ、ステップ１２にて画像処理され
る。ステップ１３にて、画像処理により得られた出力信
号の一つを基準信号とし、かつこの基準信号と微小時間
間隔毎に得られた他の出力信号とを用いて、マーカ４ａ
のａ点、ｂ点における相互相関関数φ（ｈ）が計算さ
れ、このφ（ｈ）が最大となるときのｈがそれぞれ求め
られる。次いでステップ１４にて各ｈを用いて一方向振
れ量δｘ₁，回転振れ量（スキュー量）δｘ₂ が（１）
式，（２）式により求められる。

【００２３】このようにして、任意に振れ動く吊具３の
動きを一方向振れ量と回転振れ量とに分離して検出する
ことができる。また、これらの検出値よりステップ１５
に示すように吊具３の端部ｄに生ずる最大振れ量ｈ_max
を、 ｈ_max ＝δｘ₁ ＋δｘ₂ として推定することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、次のような作用効果を
奏し得る。

【００２５】撮影された帯状マーカについて画像処理装
置による画像処理が行われることによって、任意に振れ
動く吊具の動きが振れ量と回転振れ量（スキュー量）と
に分解され、敏速かつ精度良く検出できるようになる。
また、これらの検出値から吊具の最大振れ量が推定でき
るようになり、これにより一方向振れ止め制御と回転振
れ止め制御とを考慮したきめの細かい制御が可能とな
る。このためより高精度でかつ効果的な吊具の振れ止め
制御が可能となる。

【００２６】かくして、吊具の振れ量を迅速かつ高精度
に検出でき、しかも信頼性に富んでいる上、一方向振れ
と回転振れ（スキュー）とが混在しているような振れ動
きについても適確に検出することができ、効果的な一方
向振れ止め制御および回転振れ止め制御を可能ならしめ
る振れセンサーを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る検出センサを用いて吊
具の振れ量を検出する手段の概要を示した図であって、
（ａ）は側面を示す図、（ｂ）は吊具上面を示す図。

【図２】同実施例の振れセンサーの構成を示すブロック
図。

【図３】同振れセンサーによる一方向振れ量検出原理を
説明する図であって、（ａ）は撮影されたマーカの画像
例を示す図、（ｂ）は微小時間間隔で撮影された映像に
係る映像信号を示す図、（ｃ）は画像処理された出力信
号を示す図。

【図４】同振れセンサーによる一方向振れ量検出原理を
説明する図。

【図５】同振れセンサーにおける振れ量検出動作を示す
流れ図。

【図６】従来のクレーン吊荷の振れ量検出手段の一例を
示す図

【符号の説明】

１…トロリー ２…ワイヤー ３
…吊具 ４…ターゲット ４ａ…帯状マーカ ５
…カメラ ６…画像処理装置 ７…演算装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロープ等で吊り下げられ、任意の周期で振
   れ動くクレーンの吊具上に設置された帯状マーカを印し
   たターゲットと、 前記クレーンのトロリー上に設置され前記ターゲット上
   のマーカの動きを撮影するカメラと、 このカメラで刻々撮影された映像を画像処理する画像処
   理装置と、 この画像処理装置にて画像処理された出力信号の一つを
   基準信号とし、この基準信号と所定の時間間隔毎に得ら
   れるそれぞれの出力信号とを用いて、前記マーカー上の
   所定距離だけ離れた二点における相互相関関数を計算
   し、この関数が最大となる時の各点の微小間隔を求め、
   この微小間隔を用いて一方向振れ量及び回転振れ量をそ
   れぞれ計算し、その計算結果に基づいて前記吊具の最大
   振れ量を求める演算装置と、 を具備したことを特徴とする振れセンサー。