WO2011102165A1 - クレーン振れセンサ及びクレーン - Google Patents

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crane
target
led array
light
array element
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陽一郎 津村
顕夫 池田
雅人 小林
伸郎 吉岡
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
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    • B66C13/22—Control systems or devices for electric drives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements

Definitions

  • the present invention relates to a crane runout sensor and a crane.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2010-034785 filed in Japan on February 19, 2010, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a first target and a second target that are each formed in a substantially square shape and emit irradiation light upwards
  • the first target and the second target are respectively imaged from above and arranged on one end and the other end of the upper surface of the image, and an image based on the composite image information of the imaged first target and second target
  • the gravity center position of each target is calculated, and the deflection angle is detected based on the temporal change of the gravity center position.
  • the optical axis of the irradiation light emitted from the first target and the second target is blocked when the weather is rainy or foggy, and the position of the center of gravity Cannot be calculated, and there is a problem that erroneous detection occurs.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a crane runout sensor and a crane that can accurately detect runout with a simple configuration.
  • the present invention employs the following means. That is, the crane shake sensor according to the present invention includes an imaging unit installed downward on the crane body and a plurality of LED chips arranged in an array, provided on a hanging tool suspended from the crane body. And a target portion having an LED array element that emits irradiation light upward from the light emitting surface formed by the plurality of LED chips, and d is the shortest distance from the center of gravity of the light emitting surface of the target portion to the edge.
  • the maximum stroke between the imaging unit and the target unit is L MAX and the instantaneous viewing angle of the imaging device of the imaging unit is Q, the following relationship is satisfied.
  • the target unit including the LED array element in which the light emitting surface is formed by the plurality of LED chips arranged in an array is provided, the light source of the target unit is configured by a single element.
  • the structure of the drive circuit which controls a target part can be simplified, the structure of the crane runout sensor whole can be simplified.
  • the sufficient light emitting area of the target unit is ensured by satisfying the relationship of the above formula, even if the weather is rain or fog, any irradiation light from the target unit Will reach each image sensor of the imaging unit, and erroneous detection of the target unit can be suppressed.
  • the target unit includes a lens that collects and equalizes the irradiation light emitted from the LED array element. According to this configuration, since the lens that collects and equalizes the irradiation light emitted from the target unit is provided, the irradiation light can reach the imaging element without being diffused.
  • the wavelength of the irradiation light of the LED array element is longer than the peak wavelength of the sunlight spectrum. According to this configuration, since the wavelength of the irradiation light of the target unit is longer than the peak wavelength of the sunlight spectrum, it becomes easy to distinguish the irradiation light from the target unit and sunlight, and the target in the image captured by the imaging unit Department becomes clear. As a result, the target portion can be accurately identified, and the shake can be detected more accurately.
  • the light emission intensity per unit area of the LED array element has a strength that saturates at a level equal to or higher than the minimum sensitivity of the imaging element of the imaging unit and is stronger than outside light in the case of the maximum stroke L MAX.
  • the intensity is saturated at or above the minimum sensitivity of the imaging element of the imaging unit and is stronger than the external light.
  • This irradiation light can reach the image sensor of the imaging unit.
  • the output can be increased and irradiation light with sufficient intensity can reach the image pickup device of the image pickup unit without being restricted by the light emission intensity unlike the laser semiconductor.
  • the crane according to the present invention includes the crane body, a hanging tool suspended from the crane body, and any one of the crane runout sensors. According to this configuration, since any one of the crane shake sensors described above is provided, it is possible to accurately detect the swing of the hanger without complicating the overall configuration. Further, it is possible to appropriately control the swing of the hanging tool based on the detection result.
  • the shake can be accurately detected with a simple configuration.
  • the crane of the present invention it is possible to accurately detect the swing of the hoist without complicating the overall configuration.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a crane runout sensor 1 according to an embodiment of the present invention. It is a schematic structure enlarged view of the image pick-up part 10 concerning the embodiment of the present invention. It is a schematic structure enlarged view of the target part 20 which concerns on embodiment of this invention. It is a graph which shows the relationship between the light emission wavelength band n and the solar spectrum S of the LED array element 21 which concerns on embodiment of this invention. It is a schematic block diagram of the crane run-out sensor 1 which concerns on embodiment of this invention, Comprising: The hanging tool W has displaced the state from the state of FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a crane shake sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the crane runout sensor 1 is disposed on a crane body C and a hanging tool W suspended from the crane body C, and the swing angle ⁇ of the hanging tool W (see FIG. 5). Is detected.
  • the crane body C and the suspension tool W can be relatively displaced in the vertical direction.
  • the crane shake sensor 1 includes four pairs of an imaging unit 10 and a target unit 20 that form a pair.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic diagram of the imaging unit 10.
  • the imaging unit 10 is disposed below the crane body C and includes a camera 11, an optical lens 12, and an optical filter 13.
  • the camera 11 is being fixed to the lower surface c1 of the crane main body C in the state which faced the downward direction of the crane main body C, as shown in FIG.
  • Each camera 11 is electrically connected to an image processing device (not shown), and transfers image data to the image processing device (not shown).
  • the optical lens 12 is fixed below the camera 11 and has a focal length f of, for example, 30 mm.
  • the optical lens 12 has the entire upper projection surface of the target unit 20 paired with the camera 11 within the viewing angle of the camera 11 even when the crane body C and the suspension tool W are the farthest and closest. Can have a viewing angle ⁇ .
  • a lens driving device not shown
  • an image of the focused target unit 20 is sent to the camera 11.
  • the optical filter 13 reduces the influence of sunlight, and the transmission wavelength band bf (see FIG. 4) is designed based on the emission wavelength band n of the irradiation light from the target unit 20. Specifically, the center of the transmission wavelength band bf is designed to overlap the peak of the emission wavelength band n of the irradiation light from the LED array element 21 described later, and the transmission wavelength band bf becomes relatively narrow. Yes.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic view of the target unit 20. As shown in FIG. 3, each target unit 20 includes an LED array element 21 and a lens 22.
  • the LED array element 21 is one in which sixty LED bare chips (AlGaAs) are mounted in an array on a single AIN ceramic substrate and covered with a clear silicon resin.
  • sixty LED bare chips are gathered in a substantially circular and dense manner, and a light emitting surface 21a having a shape suitable for calculating the center of gravity (for example, a circular shape) is formed as a whole. .
  • a shape suitable for calculating the center of gravity for example, a circular shape
  • the number of LED bare chips is plural, it can be changed as appropriate.
  • Two or more LED array elements 21 are disposed at least at the four corners of the rectangular upper surface (upper part) w1 of the hanger W, and face the paired imaging units 10, and irradiate upward. It comes to emit light.
  • the irradiation angle of the irradiation light of the LED array element 21 is +60 degrees to ⁇ 60 degrees when the vertical axis is 0 degrees. Note that the irradiation angle of the irradiation light can be changed as appropriate.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the emission wavelength band n of the LED array element 21 and the solar spectrum S.
  • the emission wavelength band n of the LED array element 21 is set to be longer than the peak wavelength of the solar spectrum S. More specifically, it is set to the wavelength region of the atmospheric absorption line in the near infrared region where the light intensity of sunlight is relatively low. More specifically, the emission wavelength band n of the LED array element 21 is set in the range of 700 nm to 1000 nm.
  • the light emission intensity per unit area of the LED array element 21 is the maximum stroke L MAX (described later) between the target unit 20 and the imaging unit 10 when the crane body C and the hanging tool W are farthest from each other. In addition, the intensity is saturated at or above the minimum sensitivity of the image sensor of the camera 11 and is stronger than sunlight. Since the LED array element 21 is one element, the drive circuit for the LED array element 21 is relatively simplified.
  • the lens 22 is specifically composed of a condenser lens and is fixed above the LED array element 21.
  • the lens 22 condenses and uniformizes the irradiation light emitted from the LED array element 21.
  • the lens 22 enlarges the light emitting surface 21a of the LED array element 21 and projects it upward. More specifically, the illumination light emitted from the LED array element 21 at an irradiation angle of +60 degrees to ⁇ 60 degrees is collected upward by the lens 22 at a predetermined projection angle ⁇ that satisfies the following expression (2). Project.
  • the stroke L between the target unit 20 and the imaging unit 10 is such that the maximum stroke L MAX when the crane main body C and the lifting tool W are farthest is 40 m, and the minimum stroke L MIN when the crane body C is closest is 3 m. Is set to
  • the radius of the light emitting surface 21 a of the LED array element 21 is d
  • the maximum stroke between the LED array element 21 and the camera 11 is L MAX
  • the instantaneous viewing angle of the imaging element of the camera 11 is Q
  • equation (1) is satisfy
  • the size of the image sensor of the camera 11 described above is 10 ⁇ 10 ⁇ m
  • the focal length f of the optical lens 12 is 30 mm
  • the instantaneous viewing angle Q is 0.33 mrad. That is, in this embodiment, since the maximum stroke L MAX is 40 m, the diameter (light emitting area diameter) of the LED array element 21 is 1.3 cm or more. However, even in the case of minimum stroke L MIN, so that the entire LED array device 21 is imaged, the diameter of the LED array device 21 (light emitting area diameter) is set smaller than the viewing angle ⁇ in the case of minimum stroke L MIN ing.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the crane shake sensor 1 when the suspension tool W is shaken.
  • the projection angle ⁇ of the lens 22 satisfies the relationship of the following formula (2), where X is the maximum shake amount of the hanging tool W in the horizontal direction. X / L ⁇ / 2 Formula (2)
  • the crane shake sensor 1 having the above-described configuration images the target unit 20 paired by each imaging unit 10, and performs the image processing based on the composite image information of the captured target unit 20 to obtain the center of gravity of each LED array element 21.
  • the position is calculated, and the deflection angle ⁇ (see FIG. 5) is detected based on the temporal change in the position of the center of gravity.
  • the target unit 20 including the LED array element 21 in which the light emitting surface 21a is formed by a plurality of LED chips arranged in an array is provided, the light source of the target unit 20 is a single light source. It is comprised with the element of.
  • the structure of the drive circuit which controls the target part 20 can be simplified, the structure of the crane runout sensor 1 whole can be simplified.
  • simplifying the configuration of the drive circuit that controls the target unit 20 it is possible to reduce administrative and operational labor and costs. That is, in the prior art, if a part of the element breaks down, an error occurs in the detection of the center of gravity of the target.
  • the light emitting element has a large light emission intensity per unit area but a small light emitting area, so that the light emitting optical axis is blocked in the case of rain, fog, etc. A false detection occurred.
  • the lens 22 that collects and equalizes the irradiation light emitted from the target unit 20 since the lens 22 that collects and equalizes the irradiation light emitted from the target unit 20 is provided, the irradiation light can reach the image sensor without being diffused. That is, if the irradiation light is diffused, the ratio of the irradiation light reaching the camera 11 is reduced and the luminance needs to be increased. However, since the irradiation light is condensed and uniformed by the lens 22, the light emitting surface 21a. It is possible to increase the proportion of the irradiation light that reaches the camera 11 while suppressing an increase in the brightness of the camera 11.
  • the target unit 20 does not deviate from the imaging range of the imaging unit 10 and the target unit 20 captures an image on the imaging unit 10. Will be. Thereby, the erroneous detection which arises when the target part 20 remove
  • the projection angle is different between the horizontal direction and the vertical direction. Therefore, in order to make the projection angle uniform in both directions, it is necessary to configure a special optical system. It was.
  • the LED array element 21 is used as described above, a simple optical system is used to project in both directions in the horizontal direction and the vertical direction. It is possible to control the projection angle ⁇ .
  • the light emission wavelength band n of the LED array element 21 is set in the near infrared region where the light intensity of sunlight is relatively low, it becomes easy to distinguish the irradiation light from the target unit 20 and sunlight. In the image captured by the imaging unit 10, the target unit 20 becomes clear. As a result, the target unit 20 can be accurately identified, and the shake can be accurately detected. Furthermore, since the emission wavelength band n of the LED array element 21 is set to the wavelength range of the atmospheric absorption line in the near infrared range, it is less susceptible to sunlight and more accurately detects vibration. It becomes possible.
  • the oscillation wavelength band of the irradiation light of the semiconductor laser element is very narrow, and therefore the transmission wavelength band of the optical filter needs to be very narrow.
  • the transmission wavelength band of the optical filter becomes narrower, it becomes more difficult to manufacture the center wavelength constant, and the yield deteriorates. For this reason, it is necessary to confirm the oscillation wavelength for each semiconductor laser element and select an optical filter corresponding to the wavelength.
  • the center wavelength of the oscillation wavelength of the semiconductor laser element changes according to the element temperature, there is a high possibility that the wavelength of the irradiation light will be out of the transmission wavelength band of the optical filter. If the wavelength of the irradiation light deviates from the transmission wavelength band of the optical filter, most of the irradiation light is blocked by the optical filter, and the irradiation light received by the image sensor of the camera 11 becomes slight. End up. On the other hand, since the LED array element 21 described above has a wider emission wavelength band than the semiconductor laser element, the transmission wavelength band of the optical filter 13 can be easily managed.
  • the wavelength band of the irradiation light becomes wide, even if the center wavelength of the optical filter is shifted in the manufacturing process (indicated by symbols bf ′ and bf ′′ in FIG. 4), the light reception on the imaging unit 10 side. Large fluctuations in the amount of light are eliminated, and erroneous detection of the target unit 20 can be suppressed. In other words, since the LED array element 21 having a wide emission wavelength band is used for the target unit 20, it is not necessary to select the optical filter 13.
  • the intensity is saturated at or above the minimum sensitivity of the imaging element of the imaging unit 10 and stronger than the external light. Irradiation light can reach the image sensor of the imaging unit 10.
  • the detection rate of the imaging unit 10 improves as the brightness of the light source of the target unit increases.
  • a conventional technique using a semiconductor laser element as a target portion it is necessary to take safety measures from the viewpoint of eye protection in order to increase the luminance beyond the laser class determined by the JIS standard.
  • the LED array element 21 can increase the output and reach the imaging element of the imaging unit 10 with sufficient output without being restricted by the emission intensity.
  • the LED array element 21 uses an LED chip, it has the following advantageous effects as compared with a target using a semiconductor laser element.
  • the LED array element 21 is more resistant to heat and impact than the semiconductor laser element. For this reason, since it is not necessary to take measures against heat and impact, the weight can be reduced as compared with a target using a semiconductor laser element.
  • the LED array element 21 is more excellent in stability and electrical stability with respect to the external environment than the semiconductor laser element. For this reason, it becomes a long life and can obtain the outstanding operativity.
  • the crane according to the present invention includes the crane body, a hanging tool suspended from the crane body, and any one of the crane runout sensors.
  • the runout of the hoisting tool W can be accurately detected without complicating the overall configuration. Further, it is possible to appropriately control the swing of the hanging tool W based on the detection result.
  • the light emitting surface 21a of the LED array element 21 is formed in a circular shape so that the center of gravity can be easily calculated, but may be in other shapes (for example, square, regular polygon, rectangular shape). Good.
  • d in the formula (1) as the shortest distance from the center of gravity of the light emitting surface of the target to the edge, even if the weather is rain or fog, the irradiation light from the target unit is imaged. The element can be reached.
  • the type of crane is not particularly mentioned, but the present invention can be applied to a movable type or a derrick including a fixed type.
  • the configuration of the drive circuit that controls the target unit can be simplified, the configuration of the entire crane runout sensor can be simplified. Further, even if the weather is rain or fog, any irradiation light from the target unit reaches each imaging element of the imaging unit, so that erroneous detection of the target unit can be suppressed.

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Abstract

　簡素な構成で正確に振れを検出することができるクレーン振れセンサを提供する。クレーン本体（Ｃ）に設けられ、クレーン本体（Ｃ）の下方に向けられた撮像部（１０）と、クレーン本体（Ｃ）に吊り下げられて撮像部（１０）と対向する吊り具（Ｗ）に設けられ、アレイ状に配列された複数のＬＥＤチップにより発光面が形成され、上方へ向けて照射光を発するＬＥＤアレイ素子を有するターゲット部（２０）とを備え、ターゲット部（２０）の発光面の重心から縁までの最短距離をｄ、撮像部（１０）とターゲット部（２０）との間の最大ストロークをＬＭＡＸ、撮像部（１０）の撮像素子の瞬時視野角をＱとした場合に、以下の関係を満たすことを特徴とする。　Ｑ×ＬＭＡＸ＜ｄ

Description

クレーン振れセンサ及びクレーン
　本発明は、クレーン振れセンサ及びクレーンに関するものである。
　本願は、２０１０年２月１９日に、日本に出願された特願２０１０－０３４７８５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　周知のように、コンテナクレーン等の各種のクレーンにおいては、クレーン本体に吊り下げられる吊り具の振れ角や振れ量を検出し、この検出値に基づいて吊り具の振れを制御するものがある。
　例えば、下記特許文献１に記載された吊り具の振れ角を検出する装置では、それぞれ略正方形に形成されて上方に向けて照射光を発する第一のターゲットと第二のターゲットとを、吊り具の上面の一方端と他方端とに配置し、第一のターゲットと第二のターゲットとをそれぞれ上方から撮像し、撮像された第一のターゲットと第二のターゲットとの合成画像情報に基づく画像処理によって、各ターゲットの重心位置を算出し、これら重心位置の時間的変化に基づいて振れ角を検出している。
特許第２９０７３２５号公報
　しかしながら、従来の技術においては、第一のターゲット及び第二のターゲットに複数の発光素子を集合させたものを用いているので、複数の発光素子を制御する必要があり、発光素子の駆動回路が複雑になってしまうという問題があった。
　また、発光素子の発光面積が不適切な場合には、天候が雨や霧のときに、第一のターゲット及び第二のターゲットが発した照射光の光軸が遮られてしまって、重心位置を算出することができなり、誤検出が生じてしまうという問題があった。
　本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、簡素な構成で正確に振れを検出することができるクレーン振れセンサ及びクレーンを提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
　すなわち、本発明に係るクレーン振れセンサは、クレーン本体に下方に向けて設置された撮像部と、前記クレーン本体に吊り下げられた吊り具に設けられ、アレイ状に配列された複数のＬＥＤチップを有し、前記複数のＬＥＤチップにより形成された発光面から上方へ向けて照射光を発するＬＥＤアレイ素子を有するターゲット部とを備え、前記ターゲット部の発光面の重心から縁までの最短距離をｄ、前記撮像部と前記ターゲット部との間の最大ストロークをＬＭＡＸ、前記撮像部の撮像素子の瞬時視野角をＱとした場合に、以下の関係を満たすことを特徴とする。
　　　Ｑ×ＬＭＡＸ＜ｄ
　この構成によれば、アレイ状に配列された複数のＬＥＤチップにより発光面が形成されるＬＥＤアレイ素子を有するターゲット部を備えるので、ターゲット部の光源が単体の素子で構成されることとなる。これにより、ターゲット部を制御する駆動回路の構成を簡略化することができるので、クレーン振れセンサ全体の構成を簡素にすることができる。
　また、上記構成によれば、上式の関係を満たすことでターゲット部の十分な発光面積が確保されるので、天候が雨や霧の場合であっても、ターゲット部からのいずれかの照射光が撮像部の各撮像素子に到達することとなり、ターゲット部の誤検出を抑制することができる。
　また、前記ターゲット部は、前記ＬＥＤアレイ素子が発した照射光を集光して均一化するレンズを備えることを特徴とする。
　この構成によれば、ターゲット部が発した照射光を集光して均一化するレンズを備えるので、照射光を拡散させないで撮像素子に到達させることができる。
　また、水平方向における前記吊り具の各ストロークでの最大振れ量をＸ、前記レンズの投影角をＰ（実施形態におけるβ）とした場合に、以下の関係を満たすことを特徴とする。
　　　Ｘ／Ｌ＜Ｐ／２
　この構成によれば、上式の関係を満たすので、例えば、振れによって吊り具が変位したとしてもターゲット部が撮像部の撮像範囲から外れない。これにより、撮像部の撮像範囲からターゲット部が外れて生じる誤検出を抑制することができる。
　また、前記ＬＥＤアレイ素子の照射光の波長は、太陽光スペクトルのピーク波長よりも長いことを特徴とする。
　この構成によれば、ターゲット部の照射光の波長が太陽光スペクトルのピーク波長よりも長いので、ターゲット部からの照射光と太陽光とが区別され易くなり、撮像部で撮像された画像においてターゲット部が明確になる。これにより、ターゲット部を正確に識別することができ、より正確に振れを検出することが可能となる。
　また、前記ＬＥＤアレイ素子の単位面積あたりの発光強度は、前記最大ストロークＬＭＡＸの場合に、前記撮像部の撮像素子の最低感度以上で飽和する強さ且つ外光よりも強いことを特徴とする。
　この構成によれば、ＬＥＤアレイ素子の単位面積あたりの発光強度が最大ストロークＬＭＡＸの場合に、撮像部の撮像素子の最低感度以上で飽和する強さ且つ外光よりも強いので、十分な強さの照射光を撮像部の撮像素子に到達させることができる。また、レーザ半導体のように発光強度の制約を受けることなく、出力を増大させて十分な強さの照射光を撮像部の撮像素子に到達させることができる。
　さらに、本発明に係るクレーンは、前記クレーン本体と、前記クレーン本体に吊り下げられた吊り具と、上記のいずれかのクレーン振れセンサとを備えることを特徴とする。
　この構成によれば、上記のいずれかのクレーン振れセンサを備えるので、全体構成を複雑にすることなく、吊り具の振れを正確に検出することができる。また、この検出結果に基づいて吊り具の振れを適切に制御することが可能となる。
　本発明に係るクレーン振れセンサによれば、簡素な構成で正確に振れを検出することができる。
　また、本発明に係るクレーンによれば、全体構成を複雑にすることなく、吊り具の振れを正確に検出することができる。
本発明の実施形態に係るクレーン振れセンサ１の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る撮像部１０の概略構成拡大図である。 本発明の実施形態に係るターゲット部２０の概略構成拡大図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤアレイ素子２１の発光波長帯ｎと太陽スペクトルＳとの関係を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るクレーン振れセンサ１の概略構成図であって、図１の状態から吊り具Ｗが変位した状態を示している。
　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係るクレーン振れセンサ１の概略構成図である。
　図１に示すように、クレーン振れセンサ１は、クレーン本体Ｃと、このクレーン本体Ｃに吊り下げられた吊り具Ｗとに配設されており、吊り具Ｗの振れ角θ（図５参照）を検出するものである。これらクレーン本体Ｃ及び吊り具Ｗは、相対的に上下方向に変位することができる。
　このクレーン振れセンサ１は、対をなす撮像部１０とターゲット部２０とを四対備えている。
　図２は、撮像部１０の概略構成拡大図である。
　撮像部１０は、クレーン本体Ｃの下部に配設されており、カメラ１１と、光学レンズ１２と、光学フィルタ１３とを備えている。
　カメラ１１は、図２に示すように、クレーン本体Ｃの下方に向けられた状態で、クレーン本体Ｃの下面ｃ１に固定されている。各カメラ１１は、それぞれ画像処理装置（不図示）に電気的に接続されており、画像データを画像処理装置（不図示）に転送する。
　光学レンズ１２は、カメラ１１の下方に固定されており、焦点距離ｆが例えば３０ｍｍのものである。この光学レンズ１２は、クレーン本体Ｃと吊り具Ｗとが最も離れた場合と最も近づいた場合とにおいても、カメラ１１の視野角内に、カメラ１１と対をなすターゲット部２０の上部投影面全体を収めることが可能な、視野角αを持つ。
　光学レンズ１２が、レンズ駆動装置（不図示）により駆動されることにより、焦点の合ったターゲット部２０の像がカメラ１１に送られる。
　光学フィルタ１３は、太陽光の影響を低減するものであり、ターゲット部２０からの照射光の発光波長帯ｎに基づいて透過波長帯ｂｆ（図４参照）が設計されている。具体的には、透過波長帯ｂｆの中心が、後述のＬＥＤアレイ素子２１からの照射光の発光波長帯ｎのピークと重なるように設計されており、透過波長帯ｂｆが比較的に狭くなっている。
　図３は、ターゲット部２０の概略構成拡大図である。
　図３に示すように、各ターゲット部２０は、ＬＥＤアレイ素子２１と、レンズ２２とを備えている。
　ＬＥＤアレイ素子２１は、六十個のＬＥＤベアチップ（ＡｌＧａＡｓ）を一枚のＡＩＮセラミックス基板上にアレイ状に多実装し、クリアシリコン樹脂で被覆したものである。このＬＥＤアレイ素子２１は、六十個のＬＥＤベアチップが略円形に、且つ、密に集合しており、全体的に見て重心算出に適した形状（例えば、円形）の発光面２１ａを形成する。
　なお、ＬＥＤベアチップの数は、複数個であれば適宜変更可能である
　このＬＥＤアレイ素子２１は、吊り具Ｗの矩形状となった上面（上部）ｗ１の少なくとも四隅に二つ以上配設されて対となった撮像部１０に対向しており、上方に向けて照射光を発するようになっている。このＬＥＤアレイ素子２１の照射光の照射角度は、鉛直軸を０度とした場合に、＋６０度～－６０度となっている。なお、照射光の照射角度は、適宜変更可能である。
　図４は、ＬＥＤアレイ素子２１の発光波長帯ｎと太陽スペクトルＳとの関係を示すグラフである。
　図４に示すように、ＬＥＤアレイ素子２１の発光波長帯ｎは太陽スペクトルＳのピーク波長よりも長くなるように設定されている。より具体的には、太陽光の光強度が比較的に低くなる近赤外域のうちの大気の吸収ラインの波長域に設定されている。さらに具体的には、ＬＥＤアレイ素子２１の発光波長帯ｎは７００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲内に設定されている。
　また、このＬＥＤアレイ素子２１の単位面積あたりの発光強度は、クレーン本体Ｃと吊り具Ｗとが最も離れた場合におけるターゲット部２０と撮像部１０との最大ストロークＬＭＡＸ（後述する。）の場合に、カメラ１１の撮像素子の最低感度以上で飽和する強さ且つ太陽光よりも強くなっている。
　このＬＥＤアレイ素子２１は、素子としては一つであるために、ＬＥＤアレイ素子２１の駆動回路が比較的に簡略化されている。
　図３に戻って、レンズ２２は、具体的には、コンデンサレンズからなり、ＬＥＤアレイ素子２１の上方に固定されている。このレンズ２２は、ＬＥＤアレイ素子２１から発せられた照射光を集光して均一化する。レンズ２２は、ＬＥＤアレイ素子２１の発光面２１ａを拡大して上方に投影する。より具体的には、ＬＥＤアレイ素子２１から照射角度＋６０度～－６０度で発せられた照射光を、レンズ２２が集光して後述する式（２）を満たす所定の投影角βで上方に投影する。
　このようなターゲット部２０と撮像部１０との間のストロークＬは、クレーン本体Ｃと吊り具Ｗとが最も離れた場合の最大ストロークＬＭＡＸが４０ｍ、最も近づいた場合の最小ストロークＬＭＩＮが３ｍに設定されている。
　クレーン振れセンサ１は、ＬＥＤアレイ素子２１の発光面２１ａの半径をｄ、ＬＥＤアレイ素子２１とカメラ１１との間の最大ストロークをＬＭＡＸ、カメラ１１の撮像素子の瞬時視野角をＱとした場合に、以下の式（１）の関係を満たしている。
　　　Ｑ×ＬＭＡＸ＜ｄ・・・式（１）
　本実施形態では、上述したカメラ１１の撮像素子の大きさが１０×１０μｍ、光学レンズ１２の焦点距離ｆが３０ｍｍとなっており、瞬時視野角Ｑが０．３３ｍｒａｄとなっている。つまり、本実施形態では、最大ストロークＬＭＡＸが４０ｍであるため、ＬＥＤアレイ素子２１の径（発光面積径）が１．３ｃｍ以上となっている。
　但し、最小ストロークＬＭＩＮの場合においても、ＬＥＤアレイ素子２１全体が撮像されるように、最小ストロークＬＭＩＮの場合に視野角αよりもＬＥＤアレイ素子２１の径（発光面積径）が小さく設定されている。
　図５は、吊り具Ｗが振れた場合におけるクレーン振れセンサ１の概略構成図である。
　レンズ２２の投影角βは、水平方向における吊り具Ｗの最大振れ量をＸとした場合に、以下の式（２）の関係を満たしている。
　　　Ｘ／Ｌ＜β／２・・・式（２）
　本実施形態では、ストロークＬ＝４０ｍの場合における最大振れ量Ｘ＝±８．５ｍを基準に定めており、投影角βが＋１２度～－１２度となっている。すなわち、照射角度＋６０度～－６０度で発せられた照射光が、レンズ２２によって＋１２度～－１２度で投影される。
　上記構成からなるクレーン振れセンサ１は、各撮像部１０により対となったターゲット部２０を撮像して、撮像されたターゲット部２０の合成画像情報に基づく画像処理によって、各ＬＥＤアレイ素子２１の重心位置を算出し、これら重心位置の時間的変化に基づいて振れ角θ（図５参照）を検出する。
　上記構成からなるクレーン振れセンサ１によれば、アレイ状に配列された複数のＬＥＤチップにより発光面２１ａが形成されるＬＥＤアレイ素子２１を有するターゲット部２０を備えるので、ターゲット部２０の光源が単体の素子で構成されることとなる。これにより、ターゲット部２０を制御する駆動回路の構成を簡略化することができるので、クレーン振れセンサ１全体の構成を簡素にすることができる。
　さらに、ターゲット部２０を制御する駆動回路の構成を簡略化することにより、管理上・運用上の労力やコストも低減させることができる。すなわち、従来の技術においては、素子の一部が故障するとターゲットの重心検出に誤差が生じてしまうために、複数の素子を正常に点灯させるための保守点検作業に手間が掛かっていた。
　これに対して、クレーン振れセンサ１によれば、ＬＥＤアレイ素子２１が一つの素子なので、故障した場合にはＬＥＤアレイ素子２１全体を交換すれば良く、保守点検作業が容易となる。これにより、保守点検作業に伴う労力やコストを低減させることが可能となる。
　また、上記構成によれば、上述した式（１）の関係を満たすことでターゲット部２０の十分な発光面積が確保されるので、天候が雨や霧の場合であっても、ターゲット部２０からのいずれかの照射光が撮像部１０の各撮像素子に到達することとなり、ターゲット部２０の誤検出を抑制することができる。
　すなわち、従来の技術において、ターゲット部に半導体レーザ素子を用いたものでは、発光素子は単位面積あたりの発光強度は大きいが発光面積が小さいため、雨天・霧等の場合に発光光軸が遮られて誤検出が発生してしまっていた。また、従来の技術において、砲弾型のように一素子を樹脂モールドしたＬＥＤをターゲット部の光源に用いたものでは、発光素子の単位面積あたりの発光強度も発光面積も小さいため、雨天・霧等の場合に発光光軸が遮られ誤検出が発生してしまっていた。
　しかしながら、クレーン振れセンサ１のターゲット部２０では、上述したように十分な発光面積が確保されるので、発光源サイズが大きくなる。これにより、天候が雨や霧の場合であっても、撮像されるターゲット形状を安定させることができる。
　また、ターゲット部２０が発した照射光を集光して均一化するレンズ２２を備えるので、照射光を拡散させないで撮像素子に到達させることができる。つまり、照射光が拡散してしまうとカメラ１１に到達する照射光の割合が少なくなり、輝度を増加させる必要があるが、レンズ２２によって照射光を集光して均一化するので、発光面２１ａの輝度を増加させることを抑止しつつ、カメラ１１に到達する照射光の割合を多くすることができる。
　また、上述した式（２）の関係を満たすので、例えば、振れによって吊り具Ｗが変位したとしてもターゲット部２０が撮像部１０の撮像範囲から外れずに、ターゲット部２０が撮像部１０に撮像されることとなる。これにより、撮像部１０の撮像範囲からターゲット部２０が外れて生じる誤検出を抑制することができる。
　また、ターゲット部に半導体レーザ素子を用いたものでは、投影角度が水平方向と垂直方向とで異なるために、投影角度を双方向で均一にするためには特殊な光学系を構成する必要があった。
　これに対して、クレーン振れセンサ１のターゲット部２０では、上述したようにＬＥＤアレイ素子２１を用いるので、水平方向及び垂直方向の双方向で当方的に投影されるために、単純な光学系で投影角βを制御することが可能となる。
　また、ＬＥＤアレイ素子２１の発光波長帯ｎが、太陽光の光強度が比較的に低くなる近赤外域に設定されているので、ターゲット部２０からの照射光と太陽光とが区別され易くなり、撮像部１０で撮像された画像においてターゲット部２０が明確になる。これにより、ターゲット部２０を正確に識別することができ、正確に振れを検出することが可能となる。
　さらに、ＬＥＤアレイ素子２１の発光波長帯ｎが、近赤外域のうちの大気の吸収ラインの波長域に設定されているので、太陽光の影響をより受け難くなり、より正確に振れを検出することが可能となる。
　ここで、照射光のみを透過させる光学フィルタを用いる場合には、太陽光による影響を低減させるために透過波長帯が狭く且つその波長帯での透過率が高くなったフィルタ特性がよい。
　従来技術においてターゲット部に半導体レーザ素子を用いたものでは、半導体レーザ素子の照射光の発振波長帯が非常に狭いことから光学フィルタの透過波長帯も非常に狭くする必要がある。一般に、光学フィルタの透過波長帯が狭くなるほど中心波長を一定に製作することが難しくなり、歩留まりが悪くなる。このため、半導体レーザ素子の個体毎に発振波長を確認し、それに応じた光学フィルタを選定する必要がある。
　しかしながら、半導体レーザ素子は、素子温度に応じて発振波長の中心波長が変化するために、照射光の波長が光学フィルタの透過波長帯から外れてしまう恐れが高い。照射光の波長が光学フィルタの透過波長帯から外れてしまうと、照射光の大部分が光学フィルタで遮断されることとなり、カメラ１１の撮像素子に受光される照射光が僅かなものとなってしまう。
　これに対して、上述したＬＥＤアレイ素子２１は、半導体レーザ素子と比較して、発光波長帯が広いため、光学フィルタ１３の透過波長帯の管理が容易となる。つまり、照射光の波長帯が広くなることから、製作過程において光学フィルタの中心波長がズレてしまったとしても（図４において符号ｂｆ´，ｂｆ´´で示す。）、撮像部１０側の受光光量に大きな変動がなくなり、ターゲット部２０の誤検知を抑制することができる。換言すれば、ターゲット部２０に発光波長帯が広いＬＥＤアレイ素子２１を用いているので、光学フィルタ１３を選定する必要がない。
　また、ＬＥＤアレイ素子２１の単位面積あたりの発光強度が最大ストロークＬＭＡＸの場合に、撮像部１０の撮像素子の最低感度以上で飽和する強さ且つ外光よりも強いので、十分な強さの照射光を撮像部１０の撮像素子に到達させることができる。
　ここで、ターゲット部の光源は高輝度化する程に撮像部１０の検出率が向上する。
　従来技術においてターゲット部に半導体レーザ素子を用いたものでは、ＪＩＳ規格で決められているレーザクラスを超えて高輝度化するために、眼の保護の観点から安全処置を講じる必要がある。
　これに対して、ＬＥＤアレイ素子２１は、発光強度の制約を受けることなく、出力を増大させて十分な強さの照射光を撮像部１０の撮像素子に到達させることができる。
　また、ＬＥＤアレイ素子２１は、ＬＥＤチップを用いるので、半導体レーザ素子を用いたターゲットと比較して以下の有利な効果を有する。第一に、ＬＥＤアレイ素子２１は、半導体レーザ素子よりも熱及び衝撃に強い。このため、熱及び衝撃対策を施さなくてもよいので、半導体レーザ素子を用いたターゲットに比べて軽量化することができる。第二に、ＬＥＤアレイ素子２１は、半導体レーザ素子よりも外部環境に対する安定性及び電気的安定性に優れる。このため、高寿命となり、優れた運用性を得ることができる。
　さらに、本発明に係るクレーンは、前記クレーン本体と、前記クレーン本体に吊り下げられた吊り具と、上記のいずれかのクレーン振れセンサとを備えることを特徴とする。
　また、このようなクレーン振れセンサ１を備えるクレーンによれば、全体構成を複雑にすることなく、吊り具Ｗの振れを正確に検出することができる。また、この検出結果に基づいて吊り具Ｗの振れを適切に制御することが可能となる。
　なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　例えば、上述した実施の形態では、重心を算出しやすいようにＬＥＤアレイ素子２１の発光面２１ａを円形に構成したが、その他の形状（例えば、正方形、正多角形、矩形状）であってもよい。これら場合には、式（１）におけるｄをターゲットの発光面の重心から縁までの最短距離とすることで、天候が雨や霧の場合であっても、ターゲット部からの照射光を各撮像素子に到達させることができる。
　また、上述した実施の形態では、クレーンの種類について特に言及しなかったが、固定式の他、移動式やデリックを含むものに本発明を適用することが可能である。
　ターゲット部を制御する駆動回路の構成を簡略化することができるので、クレーン振れセンサ全体の構成を簡素にすることができる。また、天候が雨や霧の場合であっても、ターゲット部からのいずれかの照射光が撮像部の各撮像素子に到達するので、ターゲット部の誤検出を抑制することができる。
　１　　クレーン振れセンサ
　１０　　撮像部
　１１　　カメラ
　１２　　光学レンズ
　１３　　光学フィルタ
　２０　　ターゲット部
　２１　　ＬＥＤアレイ素子
　２１ａ　　発光面
　２２　　レンズ
　Ｃ　　クレーン本体
　ｄ　　発光面の半径（ターゲット部の発光面の重心から縁までの最短距離）
　Ｌ　　ストローク
　ＬＭＡＸ　　最大ストローク
　Ｑ　　瞬時視野角
　Ｗ　　吊り具
　Ｘ　　水平方向における吊り具Ｗの最大振れ量

Claims (6)

  1. 　クレーン本体に下方に向けて設置された撮像部と、
    　前記クレーン本体に吊り下げられた吊り具に設けられ、アレイ状に配列された複数のＬＥＤチップを有し、前記複数のＬＥＤチップにより形成された発光面から上方へ向けて照射光を発するＬＥＤアレイ素子を有するターゲット部とを備え、
    　前記ターゲット部の発光面の重心から縁までの最短距離をｄ、前記撮像部と前記ターゲット部との間の最大ストロークをＬＭＡＸ、前記撮像部の撮像素子の瞬時視野角をＱとした場合に、以下の関係を満たすことを特徴とするクレーン振れセンサ。
    　　　Ｑ×ＬＭＡＸ＜ｄ
  2. 　前記ターゲット部は、前記ＬＥＤアレイ素子が発した照射光を集光して均一化するレンズを備えることを特徴とする請求項１に記載のクレーン振れセンサ。
  3. 　水平方向における前記吊り具の各ストロークでの最大振れ量をＸ、前記レンズの投影角をＰとした場合に、以下の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載のクレーン振れセンサ。
    　　　Ｘ／Ｌ＜Ｐ／２
  4. 　前記ＬＥＤアレイ素子の照射光の波長は、太陽光スペクトルのピーク波長よりも長いことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載のクレーン振れセンサ。
  5. 　前記ＬＥＤアレイ素子の単位面積あたりの発光強度は、前記最大ストロークＬＭＡＸの場合に、前記撮像部の撮像素子の最低感度以上で飽和する強さ且つ外光よりも強いことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載のクレーン振れセンサ。
  6. 　前記クレーン本体と、
    　前記クレーン本体に吊り下げられた吊り具と、
    　請求項１から５のうちいずれか一項に記載のクレーン振れセンサとを備えることを特徴とするクレーン。
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