JPS60242314A - 赤外線カメラ式船位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、岸壁に係止された船舶の位置保持を行なう際
に用いて好適の赤外線カメラ式船位測定装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、岸壁係船時に船舶を一定位置に保持するための作
業は、乗組員の経験に基づく判断によって行なわれてい
る。すなわち、潮流、風等の外乱あるいは揚荷・積荷作
業の進行に伴う吃水変化により船位が所定位置からずれ
た場合には、乗組員がその都度ウィンチを繰作して係船
索の巻き込み・繰り出しを行ない、船位調整を行なって
いる。

なお、係船索の調整を自動的に行なう装置としてオート
テンションウィンチがあるが、これは係船索にがかる張
力を一定値以下になるように張力制御を行なうものであ
り、船位を所定位置に保持する機能はない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、岸壁係船中における船位保持の自動化を実現
するためには船位を高精度で検出する装置が必要となる
が、現在のところこのような船位検出装置は実用化され
ていない。

本発明は、このような状況に鑑みて、従来、乗組員によ
り行なわれる岸壁係船時の船位調整の自動化をはかるた
めに、高精度の船位検出を行なえるようにした、赤外線
カメラ式船位測定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〕

このため、本発明の赤外線カメラ式船位測定装置は、船
上に対をなして設けら九た赤外線カメラと、陸上の物標
へ赤外線を投光すべく船上に設けられた赤外線投光器と
をそなえ、上記の対をなす赤外線カメラによる上記物標
像の船体移動に基づく変位を検出することにより同赤外
線カメラを上記物標方向へ追尾させる赤外線カメラ追尾
機構が設けられるとともに、同赤外線カメラと上記物標
との距離をめるべく同赤外線カメラの水平面内回転角計
測機構が設けられたことを特徴としている。

〔作　用〕

上述の本発明の赤外線カメラ式船位測定装置によれば、
船上に設置した赤外線カメラにより陸上の物標が自動的
に追尾されるとともに、同時に計測される赤外線カメラ
の回転角から三角測量の原理を用いて岸壁に対する相対
的な船位が自動的に検出されるのである。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての赤外線カメ
ラ式船位測定装置について説明すると、第１図はその構
成を説明するためのブロック図、第２図はその赤外線カ
メラ追尾機構および水平面内回転角計測機構を説明する
ためのブロック図、第３図はそのデータ設定・表示部に
おけるモニタテレビの画像を示す模式図、第４図はその
船位決定手段を説明するための模式的な平面図、第５図
は船体の垂直位置決定手段を説明するだめの模式図であ
る。

第１，４図に示すように、船体Ｓ上の船尾部には、−。

対の赤外線カメラｌａ、ｌｂと、図示しない岸壁上の物
標１３ａへ赤外線を投光する赤外線投光器５ａとが設け
られる。これと同様に、船体Ｓ上の船首部にも、一対の
赤外線カメラｌｃ、ｌｄと、岸壁上の物標１．３ｂへ赤
外線を投光する赤外線投光器５ｂとが設けられる。赤外
線投光器５ａ、５ｂは図示しない赤外線発生器、投光用
レンズおよび投光軸を変化させるための機構を有し、そ
の投光方向は、信号入出力装置２を介して接続されるデ
ータ設定・表示部４にて手動操作により制御される。

そして、赤外線カメラｌａ、１ｂおよびｌｃ、ｌｃｌは
それぞれ物標、１３ａおよび１３ｂから反射される赤外
光を受光し、これらの赤外線カメラ１ａ〜１ｄにより捕
えられた物標像は、第３図に示すように、信号入出力装
置２を介して接続されたデータ設定・表示部４における
モニタテレビの画面Ｍ上に映し出される。

なお、データ設定・表示部４は、赤外線カメラ１ａ〜１
ｄの軸方向移動の手動操作・自動追尾選択スイッチ、そ
の軸方向の手動操作等を行なうためのスイッチやダイア
ル、目標物１３ａ、’１３ｂの位置等を表示する表示器
および赤外線カメラ１ａ〜１ｄからの物標像を映し出す
モニタテレビにより構成されている。

このデータ設定・表示部４より手動にて赤外線カメラ１
ａ〜１ｄの軸方向を制御する場合、スイッチ、ダイアル
にて指示された回転指令は信号入出力装置２を経由して
自動追尾制御装置１２に入力され、軸方向の制御が行な
われる。また、モニタテレビに映し出す４台の赤外線カ
メラ１ａ〜１ｄからの物標像の選択もデータ設定・表示
部４のスイッチにより行なわれる。

一方、第２図に示すように、赤外線カメラ１ａは、赤外
線カメラ軸回転機構９に連結され、この回転機構９に図
示しない減速歯車およびモータ軸を介して機械的に接続
されるサーボモータ７ａ、７ｂにより、それぞれ水平面
、垂直面内において回転駆動されるようになっている。

また、これらのサーボモータ？ａ、７ｂのそれぞれは、
自動追尾制御装置１２からの信号に基づいて、サーボモ
ータ制御部８ａ、８ｂにより、その作動を制御される。

なお、サーボモータ制御部８ａ、８ｂと自動追尾制御装
置１２とは、入出力信号制御装置１１を介して接続され
る。

さらに、回転機構９には、赤外線カメラ１ａの回転角を
計測するため、水平面内回転角計測機構としての赤外線
カメラ軸回転角計測装置］Ｏａおよび垂直面内の回転角
を計測する赤外線カメラ軸回転角計測装置１（）ｂが取
り付けられており、これらの回転角計測装置１０ａ。

１０ｂによる検出信号は、入出力信号制御装置１１を介
し自動追尾制御装置１２に入力されるとともに、赤外線
カメラ１ａと物標１３ａとの距離をめるため、第１図に
示すようｌこ、信号入出力装置２を介し船位演算装置３
に入力される。

なお、第２図中の符号６は、赤外線カメラ制御装置を示
している。

上述の赤外線カメラ軸回転機構９．サーボモータ７ａ。

７ｂ、サーボモータ制御部８ａ、８ｂおよび自動追尾制
御装置１２により、赤外線カメラ追尾機構が構成される
。

そして、この赤外線カメラ追尾機構は、赤外線カメラ１
ａによる物標像の船体移動に基づく変位を検出すること
により、赤外線カメラｌａ、ｌｂを物標１３ａ方向へ自
動的、に追尾させる。

すなわち、まず、データ設定・表示部４において、手動
操作により、モニタテレビの画面Ｍ上における赤外線カ
メラ１ａがらの物標１３ａの像ＰＩが、赤外線カメラ１
ａの視野中心に見えるように、赤外線カメラ軸方向を調
整する。そして、船体Ｓが移動することによ１　リ、赤
外線カメラ軸方向が最初の方向からずれた場合、第３図
に示すように、物標１３ａの像ＰＩが赤外線カメラ１ａ
の視野中心より変位して、像ＰＩ’が画面Ｍ上に映し出
される。このような状態になると、自動的に自動追尾制
御装置１２が作動し、像ＰＩとＰＩ’　との偏差ΔＸ、
ΔＹがＯとなるように、サーボモータ制御部８ａ、８ｂ
に入出力信号制御装置１１を経由してサーボモータ７ａ
＋７ｂの回転信号が出力される。

これにより、赤外線カメラ１ａは、常にその視野中心に
物標１３ａを捕えるべく、自動的に物標１３ａを追尾す
るのである。

また、常時、赤外線カメラ１ａの回転角は、回転角計測
装置１０ａ、１０ｂにより検出され、自動追尾制御装置
１２および船位演算装置３に入力される。

なお、他の赤外線カメラｌｂ、１ｃ、ｉｄのそれぞれに
も、上述と同様の赤外線カメラ追尾機構および赤外線カ
メラ軸回転角計測装置１０ａ、１０１）がそなえられ、
赤外線カメラ１ｂは物標１３ａを自動的に追尾し、赤外
線カメラｌｃ、ｌｄは物標１３ｂを自動的に追尾する一
方、赤外線カメラ１　ｂ、　１　ｃ、　１　ｄそれぞれ
の回転角が計測されて、自動追尾制御装置１２および船
位演算装置３に入力される。

本発明の赤外線カメラ式船位測定装置は上述のごとく構
成されているので、岸壁に対する船位を測定する際には
、赤外線カメラ軸回転角計測装置１０ａにより検出され
る第４図に示すような赤外線カメラ１ａ〜１ｄの水平面
内回転角α１．Ｃ２，β、およびＡ２をもとにして、船
位演算装置３で以下のようにして計算する。なお、第４
図に示すように、岸壁上の物標１３ａ、１３ｂの位置Ｐ
、、Ｐ２を通る直線をｘ軸とし、Ｐｌを通りこれに垂直
ｔｔ直線をｙ軸として、（ｘ、ｙ）座標系を定める。ま
た、第４図において符号Ａ、、Ａ２．Ａ３．Ａ、はそれ
ぞれ赤外線カメラ１８〜１ｄの位置、Ａは直線Ａ、Ｐ、
と直線Ａ３Ｐ２との交点、ρ。は赤外線カメラｌａ、ｌ
ｂ間の距離（Ａ、Ａ２）、ｆｆ、、ｆｆ２はそれぞれ算
出すべき赤外線カメラｌａ、Ｊ、ｂと物標１３ａとの距
離（Ａ、Ｐ、、Ａ２Ｐ、）、ρ、はＡ、Ａ、開の距離、
ｍｏは赤外線カメラＩｃ、ｌｄ開の距離（Ａ３Ａ、）、
ｍｌ　１１１１２はそれぞれ算出すべき赤外線カメラｌ
ｃ、ｌｄと物標１３ｂとの距離（Ａ、Ｐ２．Ａ、Ｐ２）
、勧はＡＩ、Ａ３間の距離、Ｌ、は赤外線カメラｌａ、
ｌｃ開の距離（Ａ、’Ａ３）、Ｌは物標１３ａ、１３ｂ
間の距離（Ｐ、Ｐ２）、ψは船体Ｓの方位角（船体Ｓの
センターラインＣＣ′がＸ軸と成す角）、Ｃ１Ｃ＋’　
、Ｃ２Ｃ２’　、Ｃ３Ｃ３’　、Ｃ４Ｃ４’はそれぞれ
位置Ａ、、Ａ２．Ａ３．Ａ、においで船体Ｓのセンター
ラインＣＣ′に直交する直線、α１０１α２０１α３ｏ
はそれぞれＡ、Ａ２とＣ，Ｃ，’　、Ｃ２Ｃ２’　、Ａ
、Ａ、との成す角、βｌｏｔβ２Ｇ１β３ｏはそれぞれ
Ａ３Ａ、とｃ、ｃ、’　、ｃ、ｃイ’　。

Ａ、Ａ３との成す角を示している。

上述した距離のうち、ρＯｔｍＯ１１−１０α１ｏｔａ
２Ｇ１α３０１βｌｏｔβ２ｏおよびβ３ｏは既知の値
であり、予め船位演算装置３に入力されている。ただし
、水平面内の回転角α１．α２β１．Ａ２は、それぞれ
赤外線カメラ１ａ〜１ｄの方向と直線Ｃ，Ｃ，’　〜ｃ
、ｃ４’　との成す角として検出される。

まず、距離ρ１．ρ２１　Ｒ３１町、ｌ１１２およびＡ
３を次のように算出する。三角形Ａ、Ｐ、Ａ２において
、正弦定理からＮ。

″″５１ｎａｌ−α２＋α、ｏ５１ｎａｌ−α２である
から、 が得られる。また、三角形Ａ３Ｐ２Ａ４において、正弦
定理から であるから、 が得られる。同様に、三角形ＡＡ、Ａ３において、が得
られる。

ついで、ｐ、、β２間の距離りを三角形ＡＰ、Ｐ２にお
ける余弦定理により次のように算出する。

Ｌ２＝（ρ、　十（１３）”＋（＋１１１　＋ｍ３）２
２　（Ｎ　１＋（１３）（ｍ１＋＋ｎ３）ｃｏｓ（α１
＋β１）したがって、 Ｌ＝ＩＣ（ｌ汁（１３）２＋（＋１１１　＋ｍ、）２２
（Ｌ＋ｆ３）（ｍ、＋ｍ３）ｃｏｓ（α１＋β、）＋２
・（９）が得られる。なお、（９）式中のρ１．ρ３山
およびｍ、としては（２）、　（５）、　（７）および
（８）式により得られた値を代入する。

また、船体Ｓの方位角ψを三角形Ａ、Ｐ、Ｐ２およびＡ
ｊＡ、Ｐ２における余弦定理により次のように算出する
。共通の辺がＡ１Ｐ２であるが呟 （１１２＋Ｌ２−２　ｆ、Ｌｃｏｓ（π／２−α１＋φ
）＝ｍ＋２＋Ｌｏ２−２ｍ＋Ｌｏｃｏｓ（β１＋β、。

）　−−（１０）となり、 ｅＯ８（π／２−α、十ψ）＝ｓｉｎ（ｆｆ＋−ψ）し
たがって−１ ψ−α５ｉｎ−’（Ｑ　＋　’世ユ世惜佃皆り並伺）・
・（１２）が得られる。

以上より位置Ａ、、Ａ２．Ａ３．Ａ、の（ｘ、ｙ）座標
すなわち岸壁に対する船体の平面位置が次のように算出
される。

位置Ａ、、Ａ２．Ａ３．Ａ、の（×、ｙ）座標をそれぞ
れ（Ｘ＋＋ｙ＋Ｌ（ｘ２＋ｙ２）＋（ｘ３＋ｙ３）＋（
ｘ＋ｒｙ４）とすれば、”　”　（１＋５ｉｎ（α１−
ψ）　−（１３）Ｖ＋　＝　１．　＋ｃｏｓ（α１−ψ
）　・・（１４）×２−ρ２ｓｉｎ（Ｑ　２−ψ）　・
・（１５）５’２＝ρ２ｃｏｓ（α２−ψ）　・・（１
６）ｘ、＝　Ｌ−ｍ、５ｉｎ（β１＋ψ）　−−（１７
）Ｙ３＝ｍ＋ｅＯ３（β１＋ψ）　・・（１８）Ｘ４＝
Ｌ　ｍ２ｓｉｎ（β２＋ψ）　−−（１９）ｙ＋＝ＪＣ
Ｏ３（β２＋ψ）　・・（２ｏ）となる。これらの座標
（Ｘ＋＋ｙ＋　Ｌ（ｘｚｔｙ２Ｌ（ｘ、＋ｙ３）＋（ｘ
＜＋ｙ４）の何れか２組の（ｘ、ｙ）座標により船体Ｓ
の平面位置を完全に定めることができる。なお、（１３
）〜（２ｏ）式には、（２）、（３）、（５）、（６）
、（９）、（１２）式によって得られた値が代入される
。

ところで、船体Ｓの垂直方向の位置は、赤外線カメラ軸
回転角計測装置１０ｂにより検出される第５図に示すよ
うな赤外線カメラ１ａの垂直面内回転角γをもとにして
、船位演算装置３で以下のようにして計算する。なお第
５図に示すように、岸壁上の物標１３ａの位置Ｐ１を通
り第４図に示すような（×、ｙ）平面に垂直な直線をＺ
軸とする。ただし、垂直面内の回転角γは赤外線カメラ
１ａと物標１３ａとを結ぷ゛線分ＡＩＰ＋（赤外線カメ
ラ１ａの方向）とＺ軸との成す角として検出される。

回転角γおよび赤外線カメラ１ａと物標１３ａとの水平
距離ρ、（＝Ａ、’　Ｐ、）から赤外線カメラ１ａの位
置Ａ。

のＺ座標（線分Ａ、Ａ、’の長さ）ｚ、は次式で与えら
れる。

Ｚ＋　＝　（ｌ　ｌ／　ｔａｎγ　・（２１）ただし距
離ρ１は（２）式で与えられる。

この（２１）式により物標１３ａの位置Ｐ１を基準点と
したときの赤外線カメラ１ａの位置Ａ１の高さすなわち
船体Ｓの垂直位置を計算することができる。

なお、他の赤外線カメラ１ｂ〜１ｄの垂直面内における
回転角および距離！２１ｍ１１ｍ２から赤外線カメラ１
ｂ〜１ｄの垂直位置を上述の２１と同様に計算すれば、
船体Ｓの傾斜をめることができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の赤外線カメラ式船位測定
装置によれば、船上に対をなして設けられた赤外線カメ
ラと、陸上の物標へ赤外線を投光すべく船上に設けられ
た赤外線投光器とをそなえ、上記の対をなす赤外線カメ
ラによる上記物標像の船体移動に基づく変位を検出する
ことにより同赤外線カメラを上記物標方向へ追尾させる
赤外線カメラ追尾機構が設けられるとともに、同赤外線
カメラと上記物標との距離をめるべく同赤外線カメラの
水平面内回転角計測機構が設けられるという簡素な構成
で、常に岸壁に対する相対的な船位が極めて精度の高い
値で自動的に検出されるのであり、これにより岸壁係船
時の船位調整の自動化がはかれる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の一実施例としての赤外線カメラ式
船位測定装置を示すもので、第１図はその構成を説明す
るためのブロック図、第２図はその赤外線カメラ追尾機
構および水平面内回転角計測機構を説明するためのブロ
ック図、第３図はそのデータ設定・表示部におけるモニ
タテレビの画像を示す模式図、第４図はその船位決定手
段を説明するための模式的な平面図、第５図は船体の垂
直位置決定手段を説明するための模式図である。 １ａ〜１ｄ・・赤外線カメラ、２・・信号入出力装置、
３・・船位演算装置、４・・データ設定・表示部、５ａ
＋５ｂ・・赤外線投光器、６・・赤外線カメラ制御装置
、７ａ、７ｂ・・サーボモータ、８ａ、８ｂ・・サーボ
モータ制御部、９・・赤外線カメラ軸回転機構、１０ｇ
・・水平面内回転角計測機構としての赤外線カメラ軸回
転角計測装置、１０ｂ・・赤外線カメラ軸回転角計測装
置、１１・・入出力信号制御装置、１２・・自動追尾制
御装置、１３ａ、１３ｂ・・物標、Ｓ・・船体。 復代理人　弁理士　飯　沼　義　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 船上に対をなして設けられた赤外線カメラと、陸上の物
   標へ赤外線を投光すべく船上に設けられた赤外線投光器
   とをそなえ、上記の対をなす赤外線カメラによる上記物
   標像の船体移動に基づく変位を検出することにより同赤
   外線カメラを上記物標方向へ追尾させる赤外線カメラ追
   尾機構が設けられるとともに、同赤外線カメラと上記物
   標との距離をめるべく同赤外線カメラの水平面内回転角
   計測機構が設けられたことを特徴とする、赤外線カメラ
   式船位測定装置。