JPH0646219B2 - 連続アンローダの船底及び船側検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続アンローダの船底及び船側検出装置に関
する。

（従来の技術） 船倉に積載された石炭、土砂等の積荷を荷役岸壁に荷揚
げするものとして、通常、バケットエレベータを有する
連続式アンローダが用いられている。この種の連続式ア
ンローダは、荷揚作業に先立ち積荷の存在する船倉内に
装入され、その昇降俯仰動作とバケットエレベータの循
環回走により積荷を連続的に荷揚げすることができる。
しかしながら、荷揚作業時において、バケットエレベー
タの下端部は常に船底に向けられ、積荷の層の低下と共
に下降していくため、積荷の層が薄くなると、バケット
エレベータの下端部が船底と衝突してしまう恐れがあ
る。そのため、相互接触・衝突に起因する事故を防止す
るために、従来、荷揚作業前に作業員が船倉内に入り、
積荷の層の厚みを常時監視するのが普通である。

一方、バケットエレベータ下端部に磁気作用を利用した
センサを用いた技術（実開昭53−39182，特開昭57−101
704，特開昭58−11433，特開昭58−11434，特開昭58−1
1435等）、機械式センサを用いた技術（実開昭61−1519
31）、電磁波センサを用いた技術（特開昭53−59454）
等が提案されている。これらの技術に更に改良を加えた
ものとして、本出願人によって既に出願されている先行
技術が存在する。即ち、(1)バケットエレベータに空中
線を取り付け、この空中線を介して電磁波を送出し、測
定対象物までの距離を測定するセンサ部を有し、前記空
中線は金属管導波管とこの導波管から延在するポリスチ
レンロッドによって構成したもの（特願昭62−6735
1）、(2)バケットエレベータに超音波センサ及び空中線
を設け、超音波センサによりその超音波センサから積荷
の表面までの距離を、パルスレーダ方式による電磁波に
より船倉からの反射による送受間の時間差を得て、それ
らから得られるデータを処理回路によって処理すること
により船倉迄の正確な距離を測定するように構成したも
の（特願昭62−101895）が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記した先行技術(1)においては、セン
サはポリスチレンロッドによる接触式でであり、耐久性
に問題が残っていた。更に、実用的な周波数帯域は 500
〜 800MHz であり、この周波数帯域で用いるとアンテナ
が大型になる。因に、アンテナの寸法を示すと 350× 1
60×3600（mm）程度となる。

また、前記した先行技術(2)においては、積荷の表面形
状等で超音波の反射波が変動し、反射波が安定しない。
特に、積荷が石炭の場合顕著である。また、水蒸気、温
度変化の影響が大きく、誤差が大きくなる。更に、電磁
波センサとしてはパルスレーダ方式を採用しているた
め、コストが高くなる。特に、広帯域アンテナ回路のコ
ストが高い。

本発明は、上記問題点を除去し、連続アンローダの船底
や船側への衝突防止を図ると共に、連続アンローダの自
動化、省力化を推進する連続アンローダの船底及び船側
検出装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、バケット式・スクリュー式等の連続アンロー
ダの船底及び船側検出装置において、周波数変調式連続
波レーダであって、600 〜900MHzの周波数帯を使用する
船底及び船側計測用レーダと、周波数変調式連続波レー
ダであって、 9〜11GHz の周波数帯を使用する積荷表面
計測用レーダと、前記船底及び船側計測用レーダに配備
されるリフレクタ型アンテナと、前記積荷表面計測用レ
ーダに配備されるホーン型アンテナとを組にして配設す
るようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、船底及び船側計測用レーダとして、周
波数変調式連続波レーダを採用し、しかも600 〜900MHz
の周波数帯域を使用するので、積荷を透過して船底及び
船側の検出を正確に行うことができる。ここで、周波数
が900MHzより大になると積荷を透過せず、周波数が600M
Hzより小ではアンテナが大型化する。また、センサは完
全非接触であり、耐久性が向上する。測定可能な距離及
び測定対象が増える。更に、ハニング窓等を採用したＦ
ＦＴ解析（高速フーリェ変換）によりステップ誤差が消
去され、計測精度が向上する。リフレクタ型アンテナの
採用により、実用的な指向性の範囲で送受信アンテナ間
の干渉が少ない。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す船底及び船側検出装置の
ベッド部を有する連続アンローダの構成図であり、第１
図(a) はその側面図、第１図(b) はその正面図である。
第２図は本発明の実施例を示す連続アンローダの船底及
び船側検出装置のシステム構成図、第３図は本発明の実
施例を示す連続アンローダの船底及び船側検出装置のア
ンテナの構成図であり、第３図(a) はその正面図、第３
図(b) はその側面図、第３図(c) はその平面図である。

第１図において、１はアンローダ本体、２は船底計測用
センサヘッド、３は船側計測用センサヘッド、４は積
荷、例えば石炭、５は船底、６は船側、ｌ_Ｂは検出すべ
き船底までの距離、ｌ_Ｓは検出すべき船側までの距離で
ある。

第２図において、７は600MHz〜900MHzのＵＨＦ波発振
器、８は方向性結合器、９は送信アンプ、10はアイソレ
ータ、11はディテクタ、12は周波数ミキサ、13は受信ア
ンプ、14は送信用アンテナ、15は受信用アンテナであ
る。これらによって構成されるＵＨＦ波回路が船底計測
用のユニットである。16は前記した７〜13と同じ回路構
成で、周波数帯域が数 GHz以上（ここでは、 9〜11GH
z）の素子で構成されているマイクロ波回路であり、こ
のマイクロ波回路１６と送信用アンテナ17と受信用アン
テナ18が積荷表面計測用のユニットである。

上記した船底計測用のユニット及び積荷表面計測用のユ
ニットによって船底検出用センサヘッド2 （第１図参
照）が構成される。

一方、前記した船底計測用センサヘッド２と同じ構成で
取り付け位置のみ異なるものが船側計測用センサヘッド
3 （第１図参照）である。

21は変調用コントロール信号を発生するＤ／Ａコンバー
タ、22は距離情報のビート波を入力するＡ／Ｄコンバー
タである。19はマイコン等で構成される演算処理装置で
あり、その処理信号はアンローダに伝送される。20はそ
の演算処理装置に接続される表示装置である。

第３図において、送信用アンテナ14及び受信用アンテナ
15（第２図参照）は角型リフレクタ付ダイポールアンテ
ナであり、それぞれ開口面が 0.6λ〜１λ×１λ（λ＝
波長）程度の90゜リフリクタアンテナである。送信用ア
ンテナ17及び受信用アンテナ18（第２図参照）はホーン
アンテナである。23はリフレクタ内部の半波長ダイポー
ルアンテナである。

次に、この連続アンローダの船底及び船側検出装置の動
作について説明する。

演算処理装置19より予め定められた鋸歯状波或いは三角
波状の変調コントロール信号をＡ／Ｄコンバータ21を通
じてＵＨＦ波発振器７へ入力する。この時の中心周波数
ｆｃ、変調幅△ｆは船底計測用がｆｃ＝750MHz，△ｆ＝
±150MHz、積荷表面計測用がｆｃ＝10 GHz，△ｆ＝±1G
Hz程度にする。

船底計測を行う場合、発生したｆｃ＝750MHz，△ｆ＝±
150MHzのＵＨＦ波は方向性結合器８→送信アンプ９→ア
イソレータ10→送信用アンテナ14と導かれ、船底に向か
って輻射される。

一方、発生したｆｃ＝10GHz，△ｆ＝±1GHzのマイクロ
波は同様に送信用アンテナ17へ導かれ、船側に向かって
輻射される。

船底或いは積荷表面よりの反射波は受信用アンテナ→受
信アンプ→周波数ミキサと導かれ、送信波と混合され
る。そこで、目標までの距離に比例して出力されるビー
ト波の周波数をＡ／Ｄコンバータ22を介して演算処理装
置19に入力しFFT解析（高速フーリェ変換）を行う。例
えば、変調幅300MHz、変調繰り返し周期は10.24ms 、10
μｓ毎にサンプリングをして1024ポイントのデータより
ＦＦＴ解析を行う。従って、正確な計測を行うことがで
きる。

更に、この場合、第４図に示すように、サンプリングの
データフレームは鋸歯状波（送信変調サイクル用）Ｗｓ
に同期してラッチされる。つまり、発振器の信号をトリ
ガ信号として入力し、ビート波の不連続点を含まない区
間をハニング窓等の時間軸上の打ち切り関数で切りだし
ＦＦＴ解析を行うようにしているため、通常のＦＭ−Ｃ
Ｗ（周波数変調式連続波）レーダのゼロクロス点カウン
ト方式において発生するような固定誤差（ステップ誤
差）を除去することができる。

計測のための具体的な計算式を示すと次のようになる。

ｌ_Ｂ＝（ｔ_２−ｔ_１）×ｖ_２＋ｔ_１×ｖ_１ ｌ_Ｂ：船底までの距離 ｔ_１：積荷表面からの反射波到達時間（ビートより算出
される） ｔ_２：船底からの反射波到達時間（ビートより算出され
る） ｖ_１：空気中電波伝搬速度 ｖ_２：積荷中電波伝搬速度 ｃ：光速 ε：比誘電率） 上記したように、ある特定の比誘電率（１〜10程度）を
持つ物質に対して透過率が相違する２周波のＵＨＦ波及
びマイクロ波を用いることにより、正確に船底及び船側
の検出を行うことができる。

また、上記したように、送信用アンテナと受信用アンテ
ナは分離し、しかも角型リフレクタ付ダイポールアンテ
ナを用いているので、送信用アンテナと受信用アンテナ
間のサイドローブによる直接波の回り込みの影響を最小
にすることができ、しかも耐久構造にすることができ
る。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。

(1)センサは完全非接触であり、耐久性の向上を図るこ
とができる。

(2)測定可能な距離・対象（積荷）が増える。つまり、
測定の機能及び適用範囲を拡大することができる。

(3)ハニング窓等を採用したＦＦＴ解析によりステップ
誤差を除去し、計測精度の向上を図ることができる。

(4)送受信用アンテナ間の干渉を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す船底及び船側検出装置の
ベッド部を有する連続アンローダの構成図、第２図は本
発明の実施例を示す連続アンローダの船底及び船側検出
装置のシステム構成図、第３図は本発明の実施例を示す
連続アンローダの船底及び船側検出装置のアンテナの構
成図、第４図は本発明の打ち切り関数の説明図である。 １……アンローダ本体、２……船底計測用センサヘッ
ド、３……船側計測用センサヘッド、４……積荷（石
炭）、５……船底、６……船側、７……600 MHz〜900 M
HzのＵＨＦ波発振器、８……方向性結合器、９……送信
アンプ、10……アイソレータ、11……ディテクタ、12…
…周波数ミキサ、13……受信アンプ、14，17……送信用
アンテナ、15，18……受信用アンテナ、16……マイクロ
波回路、19……演算処理装置、20……表示装置、21……
Ｄ／Ａコンバータ、22……Ａ／Ｄコンバータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バケット式・スクリュー式等の連続アンロ
   ーダの船底及び船側検出装置において、 (a) 周波数変調式連続波レーダであって、600 〜900 Ｍ
   Ｈｚの周波数帯を使用する船底及び船側計測用レーダ
   と、 (b) 周波数変調式連続波レーダであって、 9〜11ＧＨｚ
   の周波数帯を使用する積荷表面計測用レーダと、 (c) 前記船底及び船側計測用レーダに配備されるリフレ
   クタ型アンテナと、 (d) 前記積荷表面計測用レーダに配備されるホーン型ア
   ンテナとを配設してなることを特徴とする連続アンロー
   ダの船底及び船側検出装置。
2. 【請求項２】前記船底及び船側計測用レーダ及び積荷表
   面計測用レーダには送信用アンテナと受信用アンテナを
   分離して配設してなる特許請求の範囲第１項記載の連続
   アンローダの船底及び船側検出装置。
3. 【請求項３】前記船底及び船側計測用レーダ及び積荷表
   面計測用レーダから得られるビート波形は送信変調サイ
   クル用変調周波数に同期してラッチし、ステップ誤差を
   消去するように構成してなる特許請求の範囲第１項記載
   の連続アンローダの船底及び船側検出装置。