JPS6151485A - クレ−ン吊荷の形状検出方法 - 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、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、或いはマイクロウェー
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５６−２２７９
５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の接近距離
を検知し、もっ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、このために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（プ、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、やはり能率が悪かった。

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ヂエツクしているの
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。

そこで本出願人は、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（プたフックの水平面位置を求め、そのフックの
水平面位置に対応する予めコンピュータに入力された作
業床レベルを検出したフッ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
るフッ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、その時のフッ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、もって吊
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った。

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、吊荷は垂直方向の長さの
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出荷の揚荷の際は衝突防止上問題
があった。

「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ィードバックすることにより、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出荷の形状検出
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
ュータに入力して吊りワイヤの先端に取付けたフックの
水平面位置を求め、そのフックの水平面位置に対応する
予めコンピュータに入力されている作業床レベルを検出
したフッ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
るフッ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、その時のフック
の垂直面位置と作業床レベルトをコンピュータに入力し
てフッ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出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ュータに入力して吊
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
状を検出して吊荷を３次元的に捉えてクレーンの運転制
御にフィードバックするものであるので、きわめて精度
よいクレーンの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ュ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の頂部に旋回自在に設りられた旋回台
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の先端にはフック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・ウィンチ７、吊りワイヤ５の巻
出し巻込み用モータ・ウィンチ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が設りられて
いる。

前記運転室９には第２図に示すサブシステムＳが設りら
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、フックの揚
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ッタ１５を紅でコ
ンピュータ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ッチ１３ａおよび旋回台の
零リセットスイッヂ１３ｂを備えており、旋回角度検出
器１３で検出しＩＣ旋回角度信号が］ンピュータ１６に
入力される。また揚程検出器１４には尾りワイヤが掛渡
されたシーブの回転数をパルスに変換するパルススイッ
ヂ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
号としてコンピュータ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ュータ１６に入力される。

詳細を後述する態様によりコンピュータ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ュ
ータ１６にフィードバックされるようになっている。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ったり、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っている。

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はフック６に品下げられている。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Ｆは例えば第４図においてＬｌ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、コンピュー
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の長さし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ュータ１
６に入力してフック６の水平面位置を算出し、そのフッ
ク６の水平面位置に対応する予めコンピュータ１６に入
力されている作業床レベルＦを算出したフック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
けるフック６の垂直面位置を求め、予めコンビコータ１
６に入力されている作業床レベルＥと地切り時点におけ
るフック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ック
６は上昇してフック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。そして点す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が完全に張ったことを確認
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
がコンピュータ１６に入力される。

そして地切り時点ｆにおけるフック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【プるジブ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１４からの信号がコンピュータ１６に入力
され、コンピュータ１６でジブ４の俯仰角度と吊りワイ
ヤ５の巻出し聞からフック６の垂直面位置を算出し、フ
ック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］−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１ｏ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
フーリエ変換しく５−２）、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く５−４）
、処理された画像データをコンピュータ１６へ出力する
（Ｓ−５）。そして第７図において、コンピュータ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）、それに基づぎ吊荷の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
ュータ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出荷
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ック図、
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
チャート図、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
ャート図である。 １・・・タワークレーン　　３・・・旋回台４・・・ジ
ブ　　５・・・吊りワイヤ　　６・・・フック　　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・・・コンピュータ　　１７・・・画
像処理装置　　１８・・・クレーン制御装置第６０ 第７０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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ュータに入力して吊りワイ
   ヤの先端に取付けたフックの水平面位置を求め、そのフ
   ックの水平面位置に対応する予めコンピュータに入力さ
   れている作業レベルを検出したフッ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ッ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、その時のフックの垂直面位置と作業床レベル
   をコンピュータに入力してフッ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
   ンピュ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。