JPH11116183A - クレーンのロープ振れ角計測方法とそのクレーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クレーン吊り具の旋回、捩れの影響を排除し
て正確なロープの振れ角を認識する方法。 【解決手段】 クレーンの横行台車１上に取り付けた２
台の振れ角検出器２９と、ロープ５を介した吊り具５１
に取り付けた２個の対応する振れ角検出用ターゲット６
１で構成する２組の振れ角センサーによる２個の振れ角
検出データより、吊り具上面センター点を振れ角原点と
して演算により求め、吊り具の旋回又は捩れ要素を排除
した正確なロープの振れ角θを認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クレーンの横行台
車上に取り付けた吊り具のロープの正確な振れ角を認識
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一般に横行クレーンのように
トロリーの懸吊用ロープに吊荷を下げトロリーを横行さ
せて吊荷を運搬する場合に、トロリー懸吊用のロープ及
び吊荷が１つの単振り子系を構成しているためにトロリ
ーの加減速によって吊荷が揺れ易く、作業の安全性およ
び作業能率の点で問題となっていた。図４はこうして吊
荷の振れ角を検出して、ＦＢ（フィードバック）制御に
より自動的に吊荷の振れを防止するシステムの構成図で
あり、クレーン１０２上を横行するトロリー台車１０３
には、吊用ロープ１０４を介して吊り具１０５が懸吊さ
れている。この吊用ロープ１０４をトロリー台車１０３
上のウインチドラム１０６で、巻き揚げたり巻き下ろし
たりすることにより、吊り具１０５の下部に装着された
コンテナ１０１を揚げ降ろしできるようになっている。
トロリー台車１０３には垂直下方に向けてＣＣＤカメラ
などの視覚認識用のカメラ１０９を設置し、吊り具１０
５の上面にはカメラ１０９に対峙するように標的１０８
（ターゲット）を取り付けている。標的１０８は黒色に
塗った板１０８Ｂとその中心に設置する電灯又は白色円
板等の標識１０８Ａから成る。作業中にトロリー台車１
０３が加速走行中は、慣性によって吊用ロープ１０４、
吊り具１０５およびコンテナ１０１の位置が一点鎖線で
示すように位相がθだけずれるので、カメラ１０９によ
り標的１０８を含む吊り具１０５の上面を連続撮影し、
撮影した画像を画像処理装置（コンピュータ）１１０に
より画像処理して、吊り具１０５の上面に取り付けた標
的１０８の本来の中心位置Ｏを検出し、求めた中心Ｏと
現在位置の標識１０８Ａ’との位相差から、公知の演算
により吊用ロープ１０４の振れ角θを求める。この場合
の演算は、カメラ画像から標識１０８Ａ’点の座標を検
出する微分処理等を含む簡単な２次元画像処理と、本来
の吊り具上面の中心位置Ｏを求める演算、この中心位置
Ｏを原点とした振れ角距離との三角法計算により振れ角
θを求める演算等の公知の演算である。求めた振れ角θ
をフィードバック信号としてトロリー台車１０３の横行
駆動用のモータ１１１のドライバー１１２に画像処理装
置１１０より取り込み、コンテナ１０１の着荷点での吊
り具１０５の振れ角θが零になるようにトロリー台車１
０３の横行速度を時々刻々更新して制御する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、振れ角検出器（カメラ１０９）と振れ角検出
用のターゲット１０８を吊り具１０５の真上に設置する
ことは物理的に不可能である。図４は側面図のため一
見、標識１０８が吊り具１０５上面の中心にあるかのよ
うに見えるが、実際は手前側端の位置にあり、実際の吊
り具１０５は図４のような吊用ロープ１０４だけで支持
できるものは少なく、通常は複数の吊用ロープを滑車で
安定に懸吊する構造であって、その場合は標識１０８を
吊り具１０５上面の側端部に配置し、振れ角検出器１０
９はトロリー台車１０３の対応する側端部に配置するし
か場所が無いので、吊り具１０５の捩れや旋回動作が振
れ角として大きく認識される事となって、振れ止め制御
のチューニングに多大の時間を費やさなければならない
という問題があった。また、実際の振れ角の検出原点が
吊り具上面のセンター位置Ｏではなく、振れ角センサー
の配置位置なので、センター位置Ｏでの振れ角に換算す
るのに長い演算時間を要するという問題があった。そこ
で、本発明は、ロープ振れ角の認識に当たって吊り具の
捩れや旋回動作を含めて、正確なロープの振れ角を高速
に認識できるクレーンのロープ振れ角計測方法を提供す
ることを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、クレーンの横行台上に取り
付けた振れ角検出器とロープを介した吊り具に取り付け
た振れ角検出用ターゲットによりロープの振れ角を検出
するロープの振れ角計測方法において、クレーンの横行
台上に取り付けた２個の振れ角検出器と、吊り具の平面
上のセンタ位置から等距離の位置に前記２個の振れ角検
出器とそれぞれ対となる２個の振れ角検出用ターゲット
を配置した２組の振れ角検出センサーと、前記振れ角検
出センサーによって得られた画像情報を画像処理する画
像処理手段と、前記画像処理出力を平均化処理して正確
な吊り具の平面上のセンタ位置を求めてセンタ位置振れ
角に換算する振れ角演算手段を有して、前記吊り具の旋
回または捩れ要素等による振れ角の検出誤差を相殺補正
することにより正確なロープの振れ角を認識することを
特徴としている。また、請求項２記載の発明は、前記ク
レーンのロープ振れ角計測方法において、前記振れ角演
算手段による平均化処理は、吊り具の平面上センター位
置を通るＸ軸上の対称位置に２個の振れ角検出用ターゲ
ットを配置し、それぞれの振れ角検出用ターゲットの位
置情報Ｘ１、Ｙ１、およびＸ２、Ｙ２より、前記センタ
ーの正確な位置情報を、 Ｘ０＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２ Ｙ０＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２ として求めて振れ角原点とし、吊り具のセンター位置に
おける振れ角に換算することを特徴としている。そし
て、請求項３記載の発明は、吊り具に取り付けた振れ角
検出用ターゲットと、該振れ角検出用ターゲットと対を
なしてクレーンの横行台上に取り付けた振れ角検出器
と、から成る１組の振れ角センサーを２組設けたクレー
ンにおいて、前記２組の振れ角センサーは、前記吊り具
の両サイド対称位置上にそれぞれ配置されていることを
特徴としている。上記構成によれば、ロープの振れ角検
出が、吊り具の平面上のセンターを振れ角原点とするこ
とに着目し、吊り具のセンター原点を通る両サイドに対
称に振れ角検出ターゲットを配置し、各々に対となる専
用の振れ角検出器を設置することで、これらによる２点
の振れ角情報から振れ角演算手段の内部で振れ角センタ
ーを平均化演算により求めて、吊り具の捩れおよび旋回
動作による影響を排除した振れ角を認識することができ
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に
係る天井クレーンの設備配置図である。図２は図１に示
すロープ振れ角認識系のブロック図である。図３は図２
に示す振れ角制御装置における演算原理の説明図であ
る。図１は、走行レール３上を車輪２を介してトロリー
台車１が走行する天井クレーンを示す。トローリー台車
１上には、走行用電動機１１と巻上用電動機４２が取り
付けられていて、巻上機４用の巻上ドラム４１とロープ
５を介した吊り具５１までのクレーンを構成している。
なお、６は吊り具５１の吊荷、ｍ１、ｍ０はそれぞれ吊
り具５１とトロリー台車１の垂直線、Ｌはロープ長であ
る。また、吊り具上面のセンターを通過するＸ軸上の対
称点となる側端部位置に、２個の振れ角検出ターゲット
６１を配置し、これに対応するトロリー台車１の側端部
に、ＣＣＤカメラ等の２台のロープ振れ角検出器２９を
配置している。この振れ角検出ターゲット６１は、例え
ば、従来例のような黒板の中心に電灯、白色円板等を配
したもの、又は白色板に黒帯状のマーカを配したもの、
その他四角形のマーカ等、振れ位置を撮像するマーカの
役目が果たせれば特に限定しない。つぎに動作について
図２を中心に各図を参照して説明する。吊り具５１をク
レーン上から見ると、図２に示す吊り具５１のように、
滑車７１とそれにまわしたロープ５が、片側４本合計８
本で吊荷６を吊っている構成の例を示している。２個の
振れ角検出ターゲット６１は、吊り具センター（振れ角
センター）６２を通るＸ軸線上の対称点に間隔Ｌ０で配
置している。この２個の振れ角検出ターゲット６１を含
む吊り具面上を、トロリー台車１上の対応するそれぞれ
２台のロープ振れ角検出器２９で連続検出する。ロープ
振れ角検出器２９で撮像した各ターゲット６１の画像
を、画像処理装置３０で２次元画像処理して振れ角デー
タ（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）のそれぞれの位置座
標を出力する。振れ角データは振れ角制御装置３１へ入
力して装置内部で振れ角センター６２を演算で求める。
なお、この場合の画像処理装置３０と振れ角制御装置３
１はコンピュータで構成され、振れ角制御装置３１は振
れ角演算手段を内蔵している構成となる。本実施の形態
の特徴的な振れ角制御装置３１による２点の振れ角演算
は、図３に示すように、２台のロープ振れ角検出器２９
から得られた２点の振れ角情報から、次式を用いて吊り
具５１の振れ角原点６２（Ｘ０、Ｙ０）を演算する。 Ｘ０＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２ Ｙ０＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２ 求めた振れ原点６２のデータを振れ止め制御データとす
ることで、吊り具５１の余分な捩じれや旋回動作を相殺
補正して影響を排除している。なお、ここまでは、振れ
角検出ターゲット６１の配置位置を、吊り具５１の上面
センター点を通るＸ軸上の対称点としたが、必要に応じ
てＹ軸上の対称点にも同様に設けてもよい。一般的に検
出データは数が多いほど検出精度は上がるものであるか
ら、センサーの数を増やした方が良いと考えられるが、
振れ角検出器２９が増えると演算時間もそれだけ長くな
り、物理的にも精々センター点を通るＹ軸上の対称点に
２個あるいは片側にだけ追加するといった増設が有効で
あろう。

【０００６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２組の振れ角検出センサーを配置して吊り具センター原
点を簡単な平均化演算により算出する操作により、クレ
ーン吊り具の旋回、捩じれの影響を補正排除しているの
で、振れ角制御装置にとって余分な捩じれ、旋回動作値
による影響つまり迷惑動作を排除した正確なロープ振れ
角データによる高速制御が可能になり、振れ止め制御チ
ューニング作業が改善される効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る天井クレーンの設備
配置図である。

【図２】図１に示すロープ振れ角認識系のブロック図で
ある。

【図３】図２に示す振れ角制御装置における演算原理の
説明図である。

【図４】従来のクレーンの設備配置図である。

【符号の説明】

１ トロリー台車 ２ トロリー台車車輪 ３ レール ４ 巻上機 ５ ロープ ６ 吊荷 １１ 走行用電動機 ２９ ロープ振れ角検出器 ３０ 画像処理装置 ３１ 振れ角制御装置 ４１ 巻上ドラム ４２ 巻上用電動機 ５１ 吊り具 ６１ 振れ角検出ターゲット ６２ 振れ角原点 ７１ 滑車

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クレーンの横行台上に取り付けた振れ角
   検出器とロープを介した吊り具に取り付けた振れ角検出
   用ターゲットによりロープの振れ角を検出するロープの
   振れ角計測方法において、 クレーンの横行台上に取り付けた２個の振れ角検出器
   と、吊り具の平面上のセンタ位置から等距離の位置に前
   記２個の振れ検出器とそれぞれ対となる２個の振れ角検
   出用ターゲットを配置した２組の振れ角検出センサー
   と、前記振れ角検出センサーによって得られた画像情報
   を画像処理する画像処理手段と、前記画像処理出力を平
   均化処理して正確な吊り具の平面上のセンタ位置を求め
   てセンタ位置振れ角に換算する振れ角演算手段を有し
   て、前記吊り具の旋回または捩れ要素等による振れ角の
   検出誤差を相殺補正することにより正確なロープの振れ
   角を認識することを特徴とするクレーンのロープ振れ角
   計測方法。
2. 【請求項２】 前記クレーンのロープ振れ角計測方法に
   おいて、 前記振れ角演算手段による平均化処理は、吊り具の平面
   上センター位置を通るＸ軸上の対称位置に２個の振れ角
   検出用ターゲットを配置し、それぞれの振れ角検出用タ
   ーゲットの位置情報Ｘ１、Ｙ１、およびＸ２、Ｙ２よ
   り、前記センターの正確な位置情報を、 Ｘ０＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２ Ｙ０＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２ として求めて振れ角原点とし、吊り具のセンター位置に
   おける振れ角に換算することを特徴とする請求項１記載
   のクレーンのロープ振れ角計測方法。
3. 【請求項３】 吊り具に取り付けた振れ角検出用ターゲ
   ットと、該振れ角検出用ターゲットと対をなしてクレー
   ンの横行台上に取り付けた振れ角検出器と、から成る１
   組の振れ角センサーを２組設けたクレーンにおいて、 前記２組の振れ角センサーは、前記吊り具の両サイド対
   称位置上にそれぞれ配置されていることを特徴とするク
   レーン。