WO2014083611A1

WO2014083611A1 - クレーン運転支援装置

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Publication number: WO2014083611A1
Application number: PCT/JP2012/080617
Authority: WO
Inventors: 理博鈴木; 中村　大介; 賢次貴島
Original assignee: 東芝三菱電機産業システム株式会社
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2014-06-05
Also published as: EP2927178A1; JPWO2014083611A1; ES2634684T3; KR20150079827A; US9352939B2; KR101733331B1; EP2927178B1; US20150307330A1; CN104812692B; EP2927178A4; CN104812692A; JP5983762B2

Abstract

　本発明は、走査型距離計測器に死角が発生する場合であっても操業効率の低下を抑制することのできるクレーン運転支援装置を提供することを目的とする。　本発明のクレーン運転支援装置は、コンテナを吊って水平方向に移動可能な移動体の移動範囲の下方にある物体との間の距離および角度を計測可能な走査型距離計測器と、走査型距離計測器により計測された情報に基づいて、移動体の移動範囲の下方にある物体の高さの分布を表すデータである物体高さ分布データを作成する物体高さ分布データ作成手段とを備える。物体高さ分布データ作成手段は、作成した物体高さ分布データに走査型距離計測器の死角が発生している場合には、死角の範囲との重なりを持つ仮想のコンテナ存在範囲の中で走査型距離計測器から最も遠い点の物体高さのデータに基づいて、死角の範囲の物体高さのデータを修整する。

Description

クレーン運転支援装置

　本発明は、コンテナを吊って水平方向に移動可能な移動体を有するクレーンの運転を支援するクレーン運転支援装置に関する。

　コンテナを吊って横行するトロリーのような移動体を有する港湾クレーン設備等において、移動体に吊られて下降または横行しているコンテナまたはコンテナ吊具と接触するおそれのある物体との衝突を回避すること、衝撃の少ない着床を行うこと、あるいは物体への横方向の激突による段積みコンテナ崩れを防止することを目的として、物体の位置をセンサにより検出し、下降または横行の速度を自動で減速させる技術が知られている。

　日本特開２００５－１０４６６５号公報には、コンテナ吊具で吊られたコンテナの下縁部を見通しできる個所に横行移動方向に向けて扇形の検出範囲を有する二次元レーザセンサを移動体に取り付け、当該センサにより横行移動方向を走査し、吊られているコンテナの下縁部の位置データと、置かれているコンテナの上面エッジの位置データとに基づき、コンテナの移動位置の制御をなす制御手段を設けたコンテナ衝突防止装置が開示されている。

日本特開２００５－１０４６６５号公報

　上記公報に開示された従来の技術では、次のような問題がある。コンテナヤードでは、なるべく多数のコンテナを収容するために、コンテナが、可能な限り高く積み重ねて置かれる。このため、高く積まれたコンテナによって、二次元レーザセンサ等の走査型距離計測器の死角が発生し、置かれているコンテナの上面エッジを検出できない場合がある。そのような死角が発生すると、下降または横行しているコンテナまたはコンテナ吊具の自動減速を適切に実行することができない場合がある。また、必要以上に手前から自動減速が開始されてしまい、コンテナまたはコンテナ吊具の移動に要する時間が長くなり、操業効率が低下する場合がある。

　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、走査型距離計測器に死角が発生する場合であっても操業効率の低下を抑制することのできるクレーン運転支援装置を提供することを目的とする。

　本発明に係るクレーン運転支援装置は、コンテナを吊って水平方向に移動可能な移動体を有するクレーンの運転を支援するクレーン運転支援装置であって、移動体に設置され、移動体の移動範囲の下方にある物体との間の距離および角度を計測可能な走査型距離計測器と、走査型距離計測器により計測された情報に基づいて、移動体の移動範囲の下方にある物体の高さの分布を表すデータである物体高さ分布データを作成する物体高さ分布データ作成手段と、を備え、物体高さ分布データ作成手段は、作成した物体高さ分布データに走査型距離計測器の死角が発生している場合には、死角の範囲との重なりを持つ仮想のコンテナ存在範囲の中で走査型距離計測器から最も遠い点の物体高さのデータに基づいて、死角の範囲の物体高さのデータを修整するものである。

　本発明に係るクレーン運転支援装置によれば、走査型距離計測器に死角が発生する場合であっても操業効率の低下を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１のクレーン運転支援装置を適用したクレーンを示す斜視図である。図２は、図１に示すクレーンの正面図である。図３は、本発明の実施の形態１のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図４は、自動減速および後述する物体高さ分布データの修整について説明するための図である。図５は、図１に示すクレーンの正面図である。図６は、図１に示すクレーンの正面図である。図７は、物体高さ分布データの修整について説明するための図である。図８は、本発明の実施の形態２のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図９は、本発明の実施の形態３のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１０は、本発明の実施の形態３において、コンテナの高さ寸法を検出する方法を説明するための図である。図１１は、本発明の実施の形態４のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１２は、本発明の実施の形態５のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１３は、本発明の実施の形態６のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１４は、本発明の実施の形態７のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１５は、本発明の実施の形態８のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１６は、本発明の実施の形態９のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１７は、本発明の実施の形態１０のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。なお、本発明は、以降に示す各実施の形態のあらゆる組み合わせを含むものとする。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１のクレーン運転支援装置を適用したクレーンを示す斜視図である。図２は、図１に示すクレーン１００の正面図である。本実施形態におけるクレーン１００は、直方体形状のコンテナ１０８を集積して保管するコンテナヤードにおいて使用される。以下の説明では、クレーン１００に吊られているコンテナ１０８を指す場合にはコンテナ１０８Ｒと称し、コンテナヤードに置かれているコンテナを指す場合にはコンテナ１０８Ｑと称し、特に区別しない場合にはコンテナ１０８と総称する。

　図１および図２に示すように、コンテナヤードには、コンテナ１０８Ｑを、複数列（図示の構成では５列）に並べ、且つ、複数段（図示の構成では４段）に積み重ねて、置くことができる。コンテナ１０８は、トラック１０７の荷台１１０に積まれて、コンテナヤードに搬入され、あるいは、コンテナヤードから搬出される。コンテナヤードには、トラック１０７が走行可能な車線が、コンテナ１０８Ｑが置かれるスペースに隣接して、コンテナ１０８Ｑの列方向（すなわち、コンテナ１０８Ｑの長手方向）に平行に設けられている。

　クレーン１００は、コンテナヤードに集積されたコンテナ１０８Ｑおよびトラック１０７の走行車線を跨ぐ門型のフレーム１０１と、フレーム１０１をコンテナ１０８Ｑの列方向に移動可能にする複数の走行車輪１０２と、フレーム１０１の横桁に沿って水平方向に移動可能な移動体１０３とを備えている。移動体１０３は、コンテナヤードに集積されたコンテナ１０８Ｑの上方において、コンテナ１０８Ｑの列方向に直交する方向に直線的に移動可能になっている。以下の説明では、移動体１０３の移動方向に平行な方向を「横方向」と称する。また、横方向への移動を「横行」と称する。

　移動体１０３には、運転室１１１と、巻き上げ電動機８により駆動される巻き取りドラム１１２と、走査型距離計測器１０９とが設置されている。巻き取りドラム１１２からは、コンテナ１０８を掴んだり放したりすることのできるスプレッダのようなコンテナ吊具１０５が、ワイヤーロープ１０４を介して吊り下げられている。巻き取りドラム１１２は、ワイヤーロープ１０４を巻き取ることによりコンテナ吊具１０５を上昇させ、ワイヤーロープ１０４を繰り出すことによりコンテナ吊具１０５を下降させることができる。運転室１１１は、コンテナ吊具１０５の鉛直上方に重ならない位置に配置されている。走査型距離計測器１０９は、コンテナ吊具１０５の鉛直上方に重ならない位置に配置されている。本実施形態では、運転室１１１と走査型距離計測器１０９とは、コンテナ吊具１０５の鉛直上方の位置を挟んで、互いに反対側に配置されている。

　クレーン運転士は、運転室１１１内に設けられた操作デスク１の操作機器を操作して、クレーン１００を運転する。すなわち、クレーン運転士は、まず、走行車輪１０２を駆動して、目的の位置までフレーム１０１を走行させ、停止する。なお、フレーム１０１の走行時には、コンテナ吊具１０５は、コンテナ１０８Ｒを掴んでいない状態で、常用上限位置に巻き上げられている。また、フレーム１０１の走行時には、フレーム１０１に対する移動体１０３の位置は、任意である。フレーム１０１を停止した後、トラック１０７が運んできたコンテナ１０８を、コンテナ吊具１０５で掴み、巻き取りドラム１１２を駆動して吊り上げた後、移動体１０３とともに横行させる。そして、移動体１０３を目的の位置に停止し、ワイヤーロープ１０４を繰り出すことによりコンテナ吊具１０５とともにコンテナ１０８Ｒを下降させて着床させる。このようにして、トラック１０７が運んできたコンテナ１０８を、指示された場所に積む作業を行う。逆に、コンテナヤードからコンテナ１０８を搬出する指示が与えられた場合には、クレーン運転士は、保管されているコンテナ１０８の中から、指示されたものを吊り上げて運搬し、空のトラック１０７に積む作業を行う。

　走査型距離計測器１０９は、例えばレーザー光またはマイクロ波のような計測用電磁波を対象物に照射し、その反射波との位相差などを検出することにより、対象物との間の距離を計測可能なものである。また、走査型距離計測器１０９は、計測用電磁波の照射方向を回転させながら逐次計測を行うことにより、計測点ごとに、計測用電磁波の照射角度と、その角度に対応した距離計測値とを出力可能である。図２に示すように、走査型距離計測器１０９は、横方向に平行な鉛直面内で計測用電磁波の照射方向を走査することにより、移動体１０３の移動範囲の下方にある物体（例えば、置かれたコンテナ１０８Ｑ、トラック１０７の荷台１１０、地面等）との間の距離および角度を計測可能になっている。

　図３は、本発明の実施の形態１のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態のクレーン１００は、クレーン運転士が操作する操作機器が設けられた操作デスク１と、クレーン駆動制御装置２と、運転支援制御装置３と、巻き取りドラム１１２を駆動する巻き上げ電動機８と、コンテナ吊具１０５の昇降速度を検出する昇降速度検出器１３と、移動体１０３を横行させる横行電動機９と、移動体１０３の横行速度を検出する横行速度検出器１４とを備えている。なお、図３では、本発明の説明に関係の無い補機類については図示を省略している。

　クレーン駆動制御装置２は、操作信号および補機信号から補機指令信号および速度基準信号を生成する主幹コントローラと、巻き上げ電動機８および横行電動機９を駆動する電力変換装置とを有している。

　運転支援制御装置３は、吊具データ分離計算手段４と、物体高さ分布データ作成手段５と、減速判定手段６と、必要距離計算手段７と、速度位置変換手段１２とを備えている。速度位置変換手段１２は、昇降速度検出器１３により検出された昇降速度に基づいてコンテナ吊具１０５の高さ位置を計算する。また、速度位置変換手段１２は、横行速度検出器１４により検出された移動体１０３の横行速度に基づいて移動体１０３の位置を計算する。なお、速度位置変換手段１２に代えて、コンテナ吊具１０５の高さ位置を検出する高さ位置検出器１３ａと、移動体１０３の位置を検出する移動体位置検出器１４ａとを設けるようにしても良い。

　走査型距離計測器１０９は、角度と、その角度に対応した距離計測値とからなる計測情報を運転支援制御装置３に送信する。走査型距離計測器１０９による計測情報の一例を、図２中の太線で模式的に表す。運転支援制御装置３の吊具データ分離計算手段４は、走査型距離計測器１０９から送信された計測情報のうち、コンテナ吊具１０５および吊られたコンテナ１０８Ｒに対応する部分を認識し、当該部分を分離する。物体高さ分布データ作成手段５は、コンテナ吊具１０５および吊られたコンテナ１０８Ｒに対応する部分が除かれた計測情報に基づいて、移動体１０３の移動範囲の下方にある物体、例えば、コンテナ１０８Ｑ、荷台１１０、地面等の高さの分布を表すデータである物体高さ分布データを作成する。物体高さ分布データ作成手段５は、例えば、走査型距離計測器１０９により計測された各点を線で結ぶようにして、物体高さ分布データを作成する。走査型距離計測器１０９は、移動体１０３の移動中にも計測を逐次行う。物体高さ分布データ作成手段５は、移動体１０３の位置に対応した物体高さ分布データを作成する。

　本実施形態では、減速判定手段６および必要距離計算手段７により、自動減速手段が構成される。移動体１０３に吊られたコンテナ１０８Ｒが下降している場合に、減速判定手段６は、物体高さ分布データと、必要距離計算手段７により計算される、減速に必要な距離の値とに基づいて、コンテナ１０８Ｒが、その鉛直下方にある物体、例えば、コンテナ１０８Ｑ、荷台１１０、地面等に衝突する前に、コンテナ１０８Ｒの下降速度を自動的に減速させるように、クレーン駆動制御装置２に対して下降減速指令を出す。また、コンテナ１０８を掴んでいないコンテナ吊具１０５が下降している場合には、減速判定手段６は、物体高さ分布データと、必要距離計算手段７により計算される、減速に必要な距離の値とに基づいて、コンテナ吊具１０５が、その鉛直下方にある物体に衝突する前にコンテナ吊具１０５の下降速度を自動的に減速させるように、クレーン駆動制御装置２に対して下降減速指令を出す。

　また、移動体１０３に吊られたコンテナ１０８Ｒが移動体１０３とともに横行している場合に、減速判定手段６は、物体高さ分布データと、必要距離計算手段７により計算される、減速に必要な距離の値とに基づいて、コンテナ１０８Ｒが、その進行方向の先にある物体、例えばコンテナ１０８Ｑ等に衝突する前に、移動体１０３の横行速度を自動的に減速させるように、クレーン駆動制御装置２に対して横行減速指令を出す。また、コンテナ１０８を掴んでいないコンテナ吊具１０５が移動体１０３とともに横行している場合には、減速判定手段６は、物体高さ分布データと、必要距離計算手段７により計算される、減速に必要な距離の値とに基づいて、コンテナ吊具１０５がその進行方向の先にある物体に衝突する前にコンテナ吊具１０５の横行速度を自動的に減速させるように、クレーン駆動制御装置２に対して横行減速指令を出す。

　本実施形態によれば、上記のような自動減速を行うことができるため、クレーン運転士が目測を誤ったり減速の操作をし遅れたりした場合であっても、移動体１０３に吊られて下降あるいは横行しているコンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５が、高速で物体に衝突することを確実に防止することができる。これにより、コンテナ１０８Ｒ，１０８Ｑおよびその中の荷物、トラック１０７の荷台１１０、あるいはトラック１０７の運転手などにダメージを与えることを確実に防止することができ、これらを確実に保護することができる。特に、移動体１０３に吊られて横行しているコンテナ１０８Ｒが、高く積み重ねられたコンテナ１０８Ｑに高速で衝突し、高く積み重ねられたコンテナ１０８Ｑが倒れるような事故を確実に防止することができるので、高い安全性が得られる。

　図４は、自動減速および後述する物体高さ分布データの修整について説明するための図である。図４に示すように、本実施形態では、物体高さ分布データを、横方向の位置Ｘと、高さ位置Ｈとからなる座標を用いて表す。また、現在の速度をＶｔとし、減速完了後の速度であるクリープ速度をＶＬとし、減速の開始から完了までの移動距離をＹＬとし、現在速度Ｖｔから停止までに要する減速時間をＴとし、現在速度Ｖｔからクリープ速度ＶＬまでに要する減速時間をＴＬとし、減速度をＡとする。クリープ速度ＶＬは、コンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５がコンテナ１０８Ｑ、荷台１１０、地面等に着床または当たった場合でもダメージがないような、低い速度である。減速に必要な距離ＹＬは、次式により求めることができる。次式は、下降と横行とに共通である。また、ここでは、説明を簡略化するために減速度Ａが一定であると仮定しているが、実際の制御においては、減速の開始時および終了時に減速度Ａが徐々に変化するようにしても良い。
　　ＴＬ＝Ｔ・（Ｖｔ－ＶＬ）／Ｖｔ　　　・・・（１）
　　ＹＬ＝（Ｖｔ－ＶＬ）・ＴＬ＋Ａ・ＴＬ／２　　　・・・（２）

　必要距離計算手段７は、上記式（１）および（２）に基づいて、減速に必要な距離ＹＬを計算し、減速判定手段６に与える。コンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５の鉛直下方にある物体の高さをＨｐとし、コンテナ吊具１０５の下面の高さをＨｓとし、吊られたコンテナ１０８Ｒの高さ寸法をＣｈとし、余裕距離をＹｈとする。下降自動減速を行う場合には、減速判定手段６は、物体高さ分布データに基づいて、次式が成立した時点で、クレーン駆動制御装置２に対して下降減速指令を出す。
　　Ｄ－ＹＬ－Ｙｈ≦Ｈｐ　　　・・・（３）
　ただし、上記（３）式中のＤは、コンテナ吊具１０５がコンテナ１０８Ｒを吊っている場合には、次式により計算する。
　　Ｄ＝Ｈｓ－Ｃｈ　　　・・・（４）
　コンテナ吊具１０５がコンテナ１０８Ｒを吊っていない場合には、上記（３）式中のＤは、次式により求める。
　　Ｄ＝Ｈｓ　　　・・・（５）

　以上の制御により、下降しているコンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５の下面が、その鉛直下方の物体高さＨｐに対して余裕距離Ｙｈだけ上の位置にあるときに減速が完了し、下降速度がクリープ速度ＶＬに等しくなる。このため、コンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５の下面が物体に衝突する前に、減速を確実に完了することができる。

　また、移動体１０３の横行時には、必要距離計算手段７は、上記式（１）および（２）と同様の計算を行うことにより、減速に必要な距離ＸＬを計算し、減速判定手段６に与える。コンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５の図４中で右側の側面の位置をＸａとし、コンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５の図４中で左側の側面の位置をＸｂとし、余裕距離をＸｈとする。減速判定手段６は、物体高さ分布データに基づいて、移動体１０３の進行方向の前方であって物体高さＨがコンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５の下面の高さＤ以上になる位置Ｘｐを求める。移動体１０３が図４中の右方向に横行している場合には、減速判定手段６は、次式が成立した時点で、クレーン駆動制御装置２に対して横行減速指令を出す。
　　Ｘａ＋ＸＬ＋Ｘｈ≧Ｘｐ　　　・・・（６）

　また、移動体１０３が図４中の左方向に横行している場合には、減速判定手段６は、次式が成立した時点で、クレーン駆動制御装置２に対して横行減速指令を出す。
　　Ｘｂ－ＸＬ－Ｘｈ≦Ｘｐ　　　・・・（７）

　以上の制御により、横行しているコンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５の側面が、衝突する可能性のある物体の位置Ｘｐに対して余裕距離Ｘｈだけ手前の位置にあるときに減速が完了し、横行速度がクリープ速度ＶＬに等しくなる。このため、コンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５の側面が物体に衝突する前に、減速を確実に完了することができる。

　なお、クリープ速度ＶＬで移動中に、クレーン運転士が移動方向を逆方向に転換する操作を行った場合には、衝突のおそれはないので、クレーン駆動制御装置２は、減速状態を解除し、通常の移動速度に制御することが好ましい。

　図５は、図１に示すクレーン１００の正面図である。図５には、移動体１０３が位置Ａから位置Ｂへ横行する場合が示されている。位置Ａは、移動体１０３のホームポジション、すなわちクレーン運転士が運転室１１１に乗り込むときの位置である。また、位置Ａは、コンテナ吊具１０５が、図５中で最も左側の列のコンテナ置き場の鉛直上方になる位置である。位置Ｂは、コンテナ吊具１０５が、トラック１０７の走行車線の鉛直上方になる位置である。すなわち、位置Ｂは、トラック１０７にコンテナ１０８を積むとき、またはトラック１０７からコンテナ１０８を吊り上げるときの位置である。移動体１０３が位置Ａから位置Ｂへ横行する間に走査型距離計測器１０９により計測された情報に基づいて作成される物体高さ分布データを、図５中の太線で模式的に表す。図５に示す場合においては、走査型距離計測器１０９の死角が生じないので、物体の高さの分布を適切に検出することができる。

　図６は、図１に示すクレーン１００の正面図である。図６には、移動体１０３が位置Ｂにある状態で走行車輪１０２を駆動してフレーム１０１を目的の位置まで移動した後、トラック１０７で運ばれてきたコンテナ１０８Ｒを吊り上げて、移動体１０３が位置Ｂから位置Ｃへ横行し、コンテナ１０８Ｒを吊り降ろす場合が示されている。位置Ｃは、コンテナ吊具１０５が、図６中で左側から２列目のコンテナ置き場の鉛直上方になる位置である。移動体１０３が位置Ｂから位置Ｃへ横行する間に走査型距離計測器１０９により計測された情報に基づいて作成される物体高さ分布データを、図６中の太線で模式的に表す。図６に示す場合においては、図６中で斜線を付した三角形の範囲が、走査型距離計測器１０９の死角になる。このような死角は、走査型距離計測器１０９が、コンテナ１０８Ｒを吊り降ろす位置の鉛直上方に達しないために発生する。

　このようにして走査型距離計測器１０９の死角が発生すると、上述した三角形の斜面が物体高さとして認識されるため、下降または横行の自動減速を行う場合には、この三角形の斜面に衝突する前に減速が完了するように制御される。しかしながら、コンテナ１０８の幅は、ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）により規格化されていて一定であるので、実際には、上述した三角形の範囲にコンテナ１０８が存在することはない。したがって、死角の範囲では、必要以上に手前から自動減速が開始されてしまうことになる。その結果、コンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５の下降または横行に要する時間が長くなり、操業効率が低下する。

　このような点を改善するため、本実施形態では、物体高さ分布データに走査型距離計測器１０９の死角が発生した場合には、以下のようにして、死角の範囲の物体高さデータを修整することにした。物体高さ分布データ作成手段５は、死角の範囲との重なりを持つ仮想のコンテナ存在範囲の中で走査型距離計測器１０９から最も遠い点の物体高さのデータに基づいて、死角の範囲の物体高さデータを修整する。図６中では、死角の範囲は、左側から２列目のコンテナ置き場に発生しているため、細い破線で示す範囲が、死角の範囲との重なりを持つ仮想のコンテナ存在範囲ＣＴである。したがって、図６の場合では、死角の範囲との重なりを持つ仮想のコンテナ存在範囲ＣＴの中で走査型距離計測器１０９から最も遠い点の物体高さのデータとは、点Ｐｄの高さである。物体高さ分布データ作成手段５は、作成した物体高さ分布データに死角が発生している場合には、死角の範囲の物体高さのデータを、この最も遠い点Ｐｄの物体高さに等しい値に統一するように修整する。

　図４を参照して、物体高さ分布データの修整について更に説明する。図４の上のグラフの中の太い破線Ｓは、修整前の、死角の範囲の物体高さのデータを示すラインである。物体高さ分布データ作成手段５は、死角が発生した場合には、死角の範囲の物体高さデータのラインＳを、ラインＨｎおよびＸｎに書き直すようにして修整する。図４の下のグラフは、修整後の物体高さ分布データを示す。修整後の物体高さ分布データでは、死角の範囲の物体高さのデータが、上記最も遠い点Ｐｄの物体高さに等しくなるように修整されている。物体高さ分布データ作成手段５は、このようにして修整した物体高さ分布データをメモリに格納する。減速判定手段６は、その格納された、修整後の物体分布データに基づいて、減速を開始する位置を決定し、クレーン駆動制御装置２に対して減速指令を出す。修整後の物体高さ分布データでは、死角になった三角形の範囲が除去されている。このため、修整後の物体高さ分布データに基づいて自動減速を行うことにより、必要以上に手前から自動減速が開始されてしまうことを回避することができる。このため、操業効率を向上することができる。なお、図４のグラフにおいて、左側に、距離未計測域があるが、この領域は、移動体１０３の位置が左に横行した場合に逐次検出されるので、物体と衝突する危険は無い。

　本実施形態では、図６に示すように、移動体１０３が図６中の左方向に横行した場合に、走査型距離計測器１０９の死角が発生する可能性がある。このため、移動体１０３の横行方向を判定し、移動体１０３が図６中の左方向に横行した場合に、物体高さ分布データの修整を行うようにしてもよい。また、コンテナ吊具１０５の位置が、コンテナヤードのコンテナ１０８Ｑを置く範囲の鉛直上方にあるかどうかを判定し、コンテナ吊具１０５の位置が、コンテナヤードのコンテナ１０８Ｑを置く範囲の鉛直上方にあると判定された場合に、物体高さ分布データの修整を行うようにしてもよい。

　図７は、物体高さ分布データの修整について説明するための図である。以下、図７を参照して、物体高さ分布データ作成手段５による物体高さ分布データの修整について更に説明する。図７に示すように、走査型距離計測器１０９の死角が発生したコンテナ置き場の隣の列のコンテナ１０８Ｑの側面の位置から、コンテナ１０８の幅Ｗａと、コンテナ間の隙間の幅Ｗｂとの和に相当する距離だけ離れた位置を、仮想のコンテナ存在範囲ＣＴ１の境界として設定すれば良い。または、より安全側に余裕を持つために、隣の列のコンテナ１０８Ｑの側面の位置から、コンテナ１０８の幅Ｗａだけ離れた位置を、仮想のコンテナ存在範囲ＣＴ２の境界として設定しても良い。仮想のコンテナ存在範囲ＣＴ１を設定した場合には、その中で走査型距離計測器１０９から最も遠い点の物体高さのデータは、点Ｐｄ１の高さである。したがって、仮想のコンテナ存在範囲ＣＴ１を設定した場合には、死角の範囲の修整前の物体高さデータのラインＳは、点Ｐｄ１の物体高さに等しい高さのラインである、ラインＨｎ１に修整される。一方、仮想のコンテナ存在範囲ＣＴ２を設定した場合には、その中で走査型距離計測器１０９から最も遠い点の物体高さのデータは、点Ｐｄ２の高さである。したがって、仮想のコンテナ存在範囲ＣＴ２を設定した場合には、死角の範囲の修整前の物体高さデータのラインＳは、点Ｐｄ２の物体高さに等しい高さのラインである、ラインＨｎ２に修整される。

　図７に示す例では、走査型距離計測器１０９の死角の範囲には、コンテナ１０８Ｑが１段に置かれている。そして、走査型距離計測器１０９は、死角の範囲のコンテナ１０８Ｑの上面を全く計測できていない。本実施形態によれば、この図７に示す例のように、死角の範囲のコンテナ１０８Ｑの上面を走査型距離計測器１０９が全く計測できない場合であっても、死角の範囲の物体高さ分布データを修整することができる。このため、自動減速が必要以上に手前から開始されてしまうことを可能な限り抑制し、操業効率を向上することができる。

　以上の説明では、死角の範囲の物体高さのデータを修整する場合に、死角の範囲との重なりを持つ仮想のコンテナ存在範囲の中で走査型距離計測器１０９から最も遠い点の物体高さに等しい値に統一するように修整しているが、より安全側に余裕を持つために、この最も遠い点の物体高さよりやや高い位置に統一するように修整しても良い。

　本実施形態では、移動体１０３に走査型距離計測器１０９を１個だけ設置している。上述したように、本実施形態によれば、走査型距離計測器１０９の死角が発生した場合であっても、死角の範囲の物体高さ分布データを適切に修整することができる。このため、走査型距離計測器１０９の死角が発生することを防止するために複数の走査型距離計測器１０９を設ける必要がないので、コストダウンが図れる。ただし、本発明では、移動体１０３に複数の走査型距離計測器１０９を設置してもよい。

　また、本実施形態では、物体高さ分布データに基づいて自動減速を行う制御をしているが、本発明では、必ずしも自動減速の制御を行わなくても良く、例えば、物体高さ分布データを画像化してクレーン運転士に提示することによって運転を支援しても良い。その場合において、走査型距離計測器１０９の死角が発生して物体高さ分布データを修整した場合には、修整前および修整後の物体高さ分布データを併せてクレーン運転士に提示しても良い。

実施の形態２．
　次に、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図８は、本発明の実施の形態２のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図８に示すように、本実施の形態２における運転支援制御装置３は、実施の形態１と同様の構成に加えて、コンテナ高さ寸法設定手段１５ａを更に備えている。

　コンテナヤードでは、高さ寸法Ｃｈの異なる複数種類のコンテナ１０８が混在して集積される場合がある。本実施の形態２では、そのような場合において、複数種類のコンテナ１０８のうちで高さ寸法が最も大きいものの値を、コンテナ高さ寸法設定手段１５ａにて設定可能になっている。コンテナ高さ寸法設定手段１５ａにて設定するコンテナ高さ寸法の最大値は、例えば、クレーン運転士が操作デスク１から入力可能にされている。減速判定手段６は、実施の形態１で説明した式（４）の計算を行う場合に、コンテナ高さ寸法設定手段１５ａにて設定されたコンテナ高さ寸法の最大値をＣｈとして用いることにより、移動体１０３に吊られたコンテナ１０８Ｒの下面の位置を計算する。本実施の形態２によれば、このような制御を行うことにより、移動体１０３に吊られたコンテナ１０８Ｒが、最大の高さ寸法を有するものとして、下降および横行の自動減速の開始位置が決定される。このため、移動体１０３がどの種類のコンテナ１０８Ｒを吊っている場合であっても、下降および横行の自動減速を安全に行うことができる。

実施の形態３．
　次に、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図９は、本発明の実施の形態３のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図９に示すように、本実施の形態３における運転支援制御装置３は、実施の形態１と同様の構成に加えて、コンテナ高さ寸法検出手段１５ｂを更に備えている。

　コンテナ高さ寸法検出手段１５ｂは、移動体１０３により吊り上げられたコンテナ１０８Ｒの下端の位置を走査型距離計測器１０９により計測した情報に基づいて、コンテナ１０８Ｒの高さ寸法Ｃｈを検出する。図１０は、本実施の形態３において、コンテナ１０８Ｒの高さ寸法Ｃｈを検出する方法を説明するための図である。図１０に示すように、コンテナ高さ寸法検出手段１５ｂは、移動体１０３により吊り上げられたコンテナ１０８Ｒの下端の位置を走査型距離計測器１０９により計測した情報に基づいて、コンテナ１０８Ｒの下端の高さＨｃを計算し、その値と、既知であるコンテナ吊具１０５の下面の高さＨｓとに基づき、コンテナ１０８Ｒの高さ寸法Ｃｈを次式により計算する。
　　Ｈｓ－Ｈｃ＝Ｃｈ　　　・・・（８）

　減速判定手段６は、実施の形態１で説明した式（４）の計算を行う場合に、コンテナ高さ寸法検出手段１５ｂにより検出されたコンテナ高さ寸法Ｃｈを用いることにより、移動体１０３に吊られたコンテナ１０８Ｒの下面の位置を計算する。本実施の形態３によれば、このような制御を行うことにより、移動体１０３が吊っているコンテナ１０８Ｒの高さ寸法Ｃｈを自動的に検出してコンテナ１０８Ｒの下面の位置を計算し、下降および横行の自動減速の開始位置を決定することができる。これにより、移動体１０３がどのような高さ寸法のコンテナ１０８Ｒを吊っている場合であっても、自動減速の開始位置を最適にすることができるため、高い安全性が得られるとともに、操業効率を更に向上することができる。

実施の形態４．
　次に、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図１１は、本発明の実施の形態４のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１１に示すように、本実施の形態４における運転支援制御装置３は、実施の形態１と同様の構成に加えて、コンテナ高さ寸法設定手段１５ａを更に備えている。また、操作デスク１には、クレーン運転士がコンテナ１０８の高さ寸法Ｃｈの情報を選択可能な選択手段としての選択スイッチ１ａが設けられている。

　本実施の形態４では、クレーン運転士は、選択スイッチ１ａを操作することにより、移動体１０３で吊るコンテナ１０８Ｒの種類に応じて、コンテナ１０８Ｒの高さ寸法Ｃｈの情報を選択する。コンテナ高さ寸法設定手段１５ａは、選択スイッチ１ａからの信号を受信し、クレーン運転士が選択したコンテナ１０８Ｒの高さ寸法Ｃｈを設定する。減速判定手段６は、実施の形態１で説明した式（４）の計算を行う場合に、コンテナ高さ寸法設定手段１５ａにて設定されたコンテナ高さ寸法Ｃｈを用いることにより、移動体１０３に吊られたコンテナ１０８Ｒの下面の位置を計算する。本実施の形態４によれば、このような制御を行うことにより、移動体１０３が吊っているコンテナ１０８Ｒの高さ寸法Ｃｈの情報をクレーン運転士から受け取り、その情報に基づいてコンテナ１０８Ｒの下面の位置を計算し、下降および横行の自動減速の開始位置を決定することができる。これにより、移動体１０３がどの種類のコンテナ１０８Ｒを吊っている場合であっても、自動減速の開始位置を最適にすることができるため、高い安全性が得られるとともに、操業効率を更に向上することができる。

実施の形態５．
　次に、本発明の実施の形態５について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図１２は、本発明の実施の形態５のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１２に示すように、本実施の形態５における運転支援制御装置３は、実施の形態１と同様の構成に加えて、コンテナ高さ寸法設定手段１５ａを更に備えている。

　本実施の形態５のクレーン制御システムは、上位システムであるヤード統括システム１６から伝送装置を介して送られるコンテナ運搬指示情報を受信可能になっている。ヤード統括システム１６は、コンテナヤード全体の作業を統括するシステムであり、コンテナ１０８の搬入および搬出、配置、保管、コンテナ船への積み下ろしなどに関する計画、指示などを行う。本実施の形態５では、ヤード統括システム１６から送られるコンテナ運搬指示情報に、コンテナ１０８の高さ寸法Ｃｈの情報が含まれている。コンテナ高さ寸法設定手段１５ａは、ヤード統括システム１６から送信されたコンテナ運搬指示情報に基づいて、コンテナ１０８の高さ寸法Ｃｈを設定する。減速判定手段６は、実施の形態１で説明した式（４）の計算を行う場合に、コンテナ高さ寸法設定手段１５ａにて設定されたコンテナ高さ寸法Ｃｈを用いることにより、移動体１０３に吊られたコンテナ１０８Ｒの下面の位置を計算する。本実施の形態５によれば、このような制御を行うことにより、移動体１０３が吊っているコンテナ１０８Ｒの高さ寸法Ｃｈの情報を、ヤード統括システム１６から受信し、その情報に基づいてコンテナ１０８Ｒの下面の位置を計算し、下降および横行の自動減速の開始位置を決定することができる。これにより、移動体１０３がどの種類のコンテナ１０８Ｒを吊っている場合であっても、自動減速の開始位置を最適にすることができるため、高い安全性が得られるとともに、操業効率を更に向上することができる。

実施の形態６．
　次に、本発明の実施の形態６について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図１３は、本発明の実施の形態６のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１３に示すように、本実施の形態６は、実施の形態１と同様の構成に加えて、操作デスク１に、報知手段１７を更に備えている。また、操作デスク１は、物体高さ分布データ作成手段５から信号を受信可能になっている。本実施の形態６では、物体高さ分布データ作成手段５は、走査型距離計測器１０９の死角が発生し、物体高さ分布データを修整した場合には、その情報を操作デスク１に送信する。そして、報知手段１７は、物体高さ分布データ作成手段５から受信した情報に基づいて、走査型距離計測器１０９の死角が発生し、物体高さ分布データが修整されたことを、例えばランプの点灯、音、音声、画像、またはこれらの組み合わせなどにより、クレーン運転士に知らせる。本実施の形態６では、このようにしてクレーン運転士に注意を促すことができるので、安全性を更に高めることができる。

実施の形態７．
　次に、本発明の実施の形態７について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図１４は、本発明の実施の形態７のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１４に示すように、本実施の形態７は、実施の形態１と同様の構成に加えて、操作デスク１に、報知手段１８を更に備えている。また、操作デスク１は、減速判定手段６から信号を受信可能になっている。本実施の形態７では、減速判定手段６は、下降または横行の自動減速を実行する場合には、その情報を操作デスク１に送信する。そして、報知手段１８は、減速判定手段６から受信した情報に基づいて、下降または横行の自動減速が実行されていることを、例えばランプの点灯、音、音声、画像、またはこれらの組み合わせなどにより、クレーン運転士に知らせる。これにより、本実施の形態７では、自動減速が実行されたときにクレーン運転士がそのことを即座に知ることができる。

実施の形態８．
　次に、本発明の実施の形態８について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図１５は、本発明の実施の形態８のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。

　本実施の形態８では、減速判定手段６は、実施の形態１と同様に、移動体１０３の横行時には、コンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５が物体に衝突する前に、クレーン駆動制御装置２に対して横行減速指令を出し、移動体１０３の横行速度をクリープ速度まで減速させる。更に、本実施の形態８では、移動体１０３がクリープ速度で進みながら、コンテナ１０８Ｒまたはコンテナ吊具１０５が物体に当たる位置まで到達した場合には、減速判定手段６は、クレーン駆動制御装置２に対して横行停止指令を出し、移動体１０３の横行を自動的に停止させる。本実施の形態８によれば、このような制御を行うことにより、クレーン運転士による移動体１０３の横行を停止させる操作の遅れを許容することができ、安全性を更に向上することができる。

実施の形態９．
　次に、本発明の実施の形態９について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図１６は、本発明の実施の形態９のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。本実施の形態９は、実施の形態１と同様の構成に加えて、移動体１０３に吊られたコンテナ１０８Ｒが着床したことを検知可能な着床検知手段２０を更に備えている。着床検知手段２０は、コンテナ吊具１０５に設けられている。着床検知手段２０は、コンテナ吊具１０５の下面とコンテナ１０８Ｒの上面との間の隙間の大きさの変化を検出可能になっている。着床検知手段２０は、コンテナ１０８Ｒが着床したときに当該隙間が縮小することを検出することにより、コンテナ１０８Ｒの着床を検知することができる。

　本実施の形態９では、減速判定手段６は、実施の形態１と同様に、コンテナ１０８Ｒの下降時には、コンテナ１０８Ｒが、物体に衝突する前、すなわち着床する前に、クレーン駆動制御装置２に対して下降減速指令を出し、コンテナ１０８Ｒの下降速度をクリープ速度まで減速させる。更に、本実施の形態９では、コンテナ１０８Ｒがクリープ速度で下降しながら、コンテナ１０８Ｒが着床したことが着床検知手段２０により検知された場合には、減速判定手段６は、クレーン駆動制御装置２に対して下降停止指令を出し、ワイヤーロープ１０４の繰り出しを自動的に停止させる。本実施の形態９によれば、このような制御を行うことにより、クレーン運転士によるコンテナ１０８Ｒの下降を停止させる操作の遅れを許容することができ、安全性を更に向上することができる。

実施の形態１０．
　次に、本発明の実施の形態１０について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図１７は、本発明の実施の形態１０のクレーン運転支援装置を適用したクレーン制御システムを示すブロック図である。図１７に示すように、本実施の形態１０は、実施の形態１と同様の構成に加えて、減速判定手段６からクレーン駆動制御装置２へ出される下降減速指令または横行減速指令を選択的に無効にすることのできる減速指令無効化手段２１と、操作デスク１に設けられた操作スイッチ１ｂとを備えている。

　クレーン運転士の好みによっては、下降方向の自動減速、あるいは横行方向の自動減速を行う機能が煩わしいと感じる場合もある。本実施の形態１０では、そのような場合に、クレーン運転士は、操作スイッチ１ｂを操作することにより、下降方向の自動減速を行う機能と、横行方向の自動減速を行う機能との何れか一方または両方を無効にすることができる。減速指令無効化手段２１は、操作スイッチ１ｂからの信号に基づき、クレーン運転士の選択に応じて、減速判定手段６からクレーン駆動制御装置２へ出される下降減速指令および横行減速指令のうちの何れか一方または両方を無効にする。このような本実施の形態１０によれば、クレーン運転士の好みに応じて、下降方向の自動減速を行う機能と、横行方向の自動減速を行う機能との何れか一方または両方を無効にすることができる。このため、クレーン運転士の多様な好みに応じることができる。

１　操作デスク、１ａ　選択スイッチ、１ｂ　操作スイッチ、２　クレーン駆動制御装置、３　運転支援制御装置、４　吊具データ分離計算手段、５　物体高さ分布データ作成手段、６　減速判定手段、７　必要距離計算手段、８　巻き上げ電動機、９　横行電動機、１２　速度位置変換手段、１３　昇降速度検出器、１３ａ　高さ位置検出器、１４　横行速度検出器、１４ａ　移動体位置検出器、１５ａ　コンテナ高さ寸法設定手段、１５ｂ　コンテナ高さ寸法検出手段、１６　ヤード統括システム、１７，１８　報知手段、２０　着床検知手段、２１　減速指令無効化手段、１００　クレーン、１０１　フレーム、１０２　走行車輪、１０３　移動体、１０４　ワイヤーロープ、１０５　コンテナ吊具、１０７　トラック、１０８，１０８Ｑ，１０８Ｒ　コンテナ、１０９　走査型距離計測器、１１０　荷台、１１１　運転室、１１２　巻き取りドラム

Claims

　コンテナを吊って水平方向に移動可能な移動体を有するクレーンの運転を支援するクレーン運転支援装置であって、
　前記移動体に設置され、前記移動体の移動範囲の下方にある物体との間の距離および角度を計測可能な走査型距離計測器と、
　前記走査型距離計測器により計測された情報に基づいて、前記移動体の移動範囲の下方にある物体の高さの分布を表すデータである物体高さ分布データを作成する物体高さ分布データ作成手段と、
　を備え、
　前記物体高さ分布データ作成手段は、作成した物体高さ分布データに前記走査型距離計測器の死角が発生している場合には、前記死角の範囲との重なりを持つ仮想のコンテナ存在範囲の中で前記走査型距離計測器から最も遠い点の物体高さのデータに基づいて、前記死角の範囲の物体高さのデータを修整するクレーン運転支援装置。
　前記物体高さ分布データ作成手段は、前記死角の範囲の物体高さのデータを、前記最も遠い点の物体高さに等しい値に統一するように修整する請求項１記載のクレーン運転支援装置。
　前記物体高さ分布データに基づいて、前記移動体に吊られて下降しているコンテナまたはコンテナ吊具が物体に衝突する前に、その下降速度を減速させる自動減速手段を更に備える請求項１または２記載のクレーン運転支援装置。
　前記物体高さ分布データに基づいて、前記移動体とともに移動しているコンテナまたはコンテナ吊具が物体に衝突する前に、前記移動体の移動速度を減速させる自動減速手段を更に備える請求項１または２記載のクレーン運転支援装置。
　コンテナの高さ寸法の最大値を設定するコンテナ高さ寸法設定手段を更に備え、
　前記自動減速手段は、前記移動体に吊られているコンテナの下面の位置を、前記コンテナ高さ寸法設定手段により設定された情報に基づいて計算することにより、減速を開始する位置を決定する請求項３または４記載のクレーン運転支援装置。
　前記移動体に吊られたコンテナの下端の位置を前記走査型距離計測器により計測した情報に基づいて当該コンテナの高さ寸法を検出するコンテナ高さ寸法検出手段を更に備え、
　前記自動減速手段は、前記移動体に吊られたコンテナの下面の位置を、前記コンテナ高さ寸法検出手段により検出された情報に基づいて計算することにより、減速を開始する位置を決定する請求項３または４記載のクレーン運転支援装置。
　コンテナの高さ寸法の情報をクレーン運転士が選択可能な選択手段を更に備え、
　前記自動減速手段は、前記移動体に吊られたコンテナの下面の位置を、前記選択手段にて選択された情報に基づいて計算することにより、減速を開始する位置を決定する請求項３または４記載のクレーン運転支援装置。
　コンテナの運搬指示を行う上位システムから、コンテナの高さ寸法の情報を受信する受信手段を更に備え、
　前記自動減速手段は、前記移動体に吊られたコンテナの下面の位置を、前記受信手段が受信した情報に基づいて計算することにより、減速を開始する位置を決定する請求項３または４記載のクレーン運転支援装置。