特開 2022-92504 ロープ形状検出装置、クレーン、ロープ形状検出方法及び、プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022092504

(43)【公開日】2022-06-22

(54)【発明の名称】ロープ形状検出装置、クレーン、ロープ形状検出方法及び、プログラム

(51)【国際特許分類】

   B66C 23/88 20060101AFI20220615BHJP

   B66C 13/16 20060101ALI20220615BHJP

【ＦＩ】

B66C23/88 R

B66C13/16 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020205341

(22)【出願日】2020-12-10

(71)【出願人】

【識別番号】000148759

【氏名又は名称】株式会社タダノ

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100131152

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100145229

【弁理士】

【氏名又は名称】秋山 雅則

(74)【代理人】

【識別番号】100201352

【弁理士】

【氏名又は名称】豊田 朝子

(72)【発明者】

【氏名】マレク オソシニスキ

【テーマコード（参考）】

3F205

【Ｆターム（参考）】

3F205AA05

3F205CA03

3F205CB02

3F205HA10

(57)【要約】

【課題】巻き掛けられたワイヤロープの形状を正確に検出することができるロープ形状検出装置、クレーン、ロープ形状検出方法及び、プログラムを提供する。
【解決手段】ロープ形状検出装置１は、クレーンが備えるフック及び、フックとブームヘッドの間に掛け回されたワイヤロープを撮像する撮像装置１０から画像を取得する画像取得部２１と、画像取得部２１が取得した画像の濃淡、色の分布に基づいて、画像内のフック及びワイヤロープの画像部分を含むロープ領域を抽出するセグメンテーション部２２と、撮像装置１０の位置情報に基づいて画像内の鉛直方向を求め、セグメンテーション部２２が抽出したロープ領域に沿って、求めた鉛直方向へ又は、鉛直方向と反対側へ第一質点が移動すると仮定した場合の、第一質点の画像内の軌跡を求める軌跡算出部２３と、軌跡算出部２３が求めた軌跡からワイヤロープの形状を特定する形状特定部２４と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

クレーンが備えるフック及び、該フックとブームヘッドの間に掛け回されたワイヤロープを撮像する撮像装置から画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した画像の濃淡、色の分布に基づいて、前記画像内の前記フック及び前記ワイヤロープの画像部分を含むロープ領域を抽出するセグメンテーション部と、
前記撮像装置の位置情報に基づいて前記画像内の鉛直方向を求め、前記セグメンテーション部が抽出した前記ロープ領域に沿って、求めた前記鉛直方向へ又は、前記鉛直方向と反対側へ第一質点が移動すると仮定した場合の、該第一質点の画像内の軌跡を求める軌跡算出部と、
前記軌跡算出部が求めた前記軌跡から前記ワイヤロープの形状を特定する形状特定部と、
を備えるロープ形状検出装置。

【請求項2】

前記軌跡算出部は、
前記撮像装置の撮像位置情報に基づいて、前記撮像装置が撮像する画像内で、前記ブームヘッドの真下となる位置を算出する真下位置算出部と、
前記撮像位置情報に基づいて、前記撮像装置が撮像する画像内で、撮像された前記ワイヤロープの上端部を横断すると仮定されるライン状領域を算出するライン状領域算出部と、
前記ライン状領域算出部によって算出されたライン状領域が前記セグメンテーション部によって抽出された前記ロープ領域の上端部を横断する毎に、その横断部分の中央を起点として設定する起点設定部と、
前記起点設定部が設定した前記起点から前記真下位置算出部が求めた前記真下となる位置がある方向を、前記鉛直方向とし、前記第一質点が前記ロープ領域に沿って、前記鉛直方向へ又は、前記鉛直方向と反対側へ移動すると仮定した場合の、前記第一質点の画像内の軌跡を求める演算部と、
を有する、
請求項１に記載のロープ形状検出装置。

【請求項3】

前記軌跡算出部は、前記鉛直方向に垂直な方向から２つの第二質点に挟み込まれた状態で、前記第一質点が前記鉛直方向へ又は、前記鉛直方向と反対側へ移動すると共に、前記第一質点には、前記２つの第二質点のうちの一方が前記ロープ領域から外れた場合に、前記２つの第二質点のうちの他方の側に向かう斥力が加えられると仮定したときの前記第一質点の前記軌跡を求める、
請求項１又は２に記載のロープ形状検出装置。

【請求項4】

前記形状特定部は、前記軌跡から前記ロープ領域の前記鉛直方向の長さを求め、求めた長さが閾値よりも大きい場合に、前記軌跡から前記ワイヤロープの形状を求める、
請求項１から３のいずれか１項に記載のロープ形状検出装置。

【請求項5】

ブームヘッドに設けられ、前記ブームヘッドのシーブから吊されたワイヤロープを撮像する撮像装置と、
請求項１から４のいずれか１項に記載のロープ形状検出装置と、
を備えるクレーン。

【請求項6】

クレーンが備えるフック及び、該フックとブームヘッドの間に掛け回されたワイヤロープを撮像する撮像装置から画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップで取得した画像の濃淡、色の分布に基づいて、前記画像内の前記フック及び前記ワイヤロープの画像部分を含むロープ領域を抽出するセグメンテーションステップと、
前記撮像装置の位置情報に基づいて前記画像内の鉛直方向を求め、前記セグメンテーションステップで抽出した前記ロープ領域に沿って、求めた前記鉛直方向へ又は、前記鉛直方向と反対側へ第一質点が移動すると仮定した場合の、該第一質点の画像内の軌跡を求める軌跡算出ステップと、
前記軌跡算出ステップで求めた前記軌跡から前記ワイヤロープの形状を特定する形状特定ステップと、
を備えるロープ形状検出方法。

【請求項7】

コンピュータに請求項６に記載のワイヤロープの形状検出方法を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はロープ形状検出装置、クレーン、ロープ形状検出方法及び、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

クレーンには、荷振れを防止するため、ワイヤロープの振れを測定する振れ角検出装置が設けられることがある。

【0003】

例えば、特許文献１には、クレーンから垂下するワイヤロープの側面を撮像する撮像装置と、その撮像装置が撮像した画像からワイヤロープの傾きを求める制御部と、を備える振れ角検出装置が開示されている。

【0004】

特許文献１に記載の振れ角検出装置では、制御部が撮像装置の画像を二値化してワイヤー領域を抽出する。また、制御部は、帯状の上画素領域及び下画素領域とワイヤー領域が交差する角度を求め、その角度をワイヤロープの傾きとして出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６－３３７２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、クレーンでは、ブームヘッドのシーブとフックシーブの間にワイヤロープが巻き掛けられることがある。

【0007】

特許文献１に記載の振れ角検出装置の場合、撮像装置がワイヤロープの側方に設置されているので、このようにワイヤロープが巻き掛けられると、ワイヤロープは、上下方向に複数のワイヤロープが延伸する画像として撮像される。

【0008】

しかし、特許文献１に記載の振れ角検出装置は、撮像装置が撮像した画像を二値化してワイヤー領域を抽出するだけである。このため、振れ角検出装置では、画像内でワイヤロープそれぞれが撮像された領域を分離することができない。その結果、ワイヤロープの傾きを正確に検出することが困難である。

【0009】

また、クレーンでは、ワイヤロープの張力、ウインチの負荷を求めるため、ワイヤロープの巻掛本数を検出することが望まれている。換言すると、巻き掛けられたワイヤロープの形状を検出することが望まれている。

【0010】

しかし、特許文献１に記載の振れ角検出装置は、一本のワイヤロープの傾きを検出するだけである。このため、巻き掛けられたワイヤロープの正確な形状を検出することができない。

【0011】

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、巻き掛けられたワイヤロープの形状を正確に検出することができるロープ形状検出装置、クレーン、ロープ形状検出方法及び、プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の目的を達成するため、本発明の第一の観点に係るロープ形状検出装置は、
クレーンが備えるフック及び、該フックとブームヘッドの間に掛け回されたワイヤロープを撮像する撮像装置から画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した画像の濃淡、色の分布に基づいて、前記画像内の前記フック及び前記ワイヤロープの画像部分を含むロープ領域を抽出するセグメンテーション部と、
前記撮像装置の位置情報に基づいて前記画像内の鉛直方向を求め、前記セグメンテーション部が抽出した前記ロープ領域に沿って、求めた前記鉛直方向へ又は、前記鉛直方向と反対側へ第一質点が移動すると仮定した場合の、該第一質点の画像内の軌跡を求める軌跡算出部と、
前記軌跡算出部が求めた前記軌跡から前記ワイヤロープの形状を特定する形状特定部と、
を備える。

【0013】

前記軌跡算出部は、
前記撮像装置の撮像位置情報に基づいて、前記撮像装置が撮像する画像内で、前記ブームヘッドの真下となる位置を算出する真下位置算出部と、
前記撮像位置情報に基づいて、前記撮像装置が撮像する画像内で、撮像された前記ワイヤロープの上端部を横断すると仮定されるライン状領域を算出するライン状領域算出部と、
前記ライン状領域算出部によって算出されたライン状領域が前記セグメンテーション部によって抽出された前記ロープ領域の上端部を横断する毎に、その横断部分の中央を起点として設定する起点設定部と、
前記起点設定部が設定した前記起点から前記真下位置算出部が求めた前記真下となる位置がある方向を、前記鉛直方向とし、前記第一質点が前記ロープ領域に沿って、前記鉛直方向へ又は、前記鉛直方向と反対側へ移動すると仮定した場合の、前記第一質点の画像内の軌跡を求める演算部と、
を有してもよい。

【0014】

前記軌跡算出部は、前記鉛直方向に垂直な方向から２つの第二質点に挟み込まれた状態で、前記第一質点が前記鉛直方向へ又は、前記鉛直方向と反対側へ移動すると共に、前記第一質点には、前記２つの第二質点のうちの一方が前記ロープ領域から外れた場合に、前記２つの第二質点のうちの他方の側に向かう斥力が加えられると仮定したときの前記第一質点の前記軌跡を求めてもよい。

【0015】

前記形状特定部は、前記軌跡から前記ロープ領域の前記鉛直方向の長さを求め、求めた長さが閾値よりも大きい場合に、前記軌跡から前記ワイヤロープの形状を求めてもよい。

【0016】

本発明の第二の観点に係るクレーンは、
ブームヘッドに設けられ、前記ブームヘッドのシーブから吊されたワイヤロープを撮像する撮像装置と、
本発明の第一の観点に係るロープ形状検出装置と、
を備える。

【0017】

本発明の第三の観点に係るロープ形状検出方法は、
クレーンが備えるフック及び、該フックとブームヘッドの間に掛け回されたワイヤロープを撮像する撮像装置から画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップで取得した画像の濃淡、色の分布に基づいて、前記画像内の前記フック及び前記ワイヤロープの画像部分を含むロープ領域を抽出するセグメンテーションステップと、
前記撮像装置の位置情報に基づいて前記画像内の鉛直方向を求め、前記セグメンテーションステップで抽出した前記ロープ領域に沿って、求めた前記鉛直方向へ又は、前記鉛直方向と反対側へ第一質点が移動すると仮定した場合の、該第一質点の画像内の軌跡を求める軌跡算出ステップと、
前記軌跡算出ステップで求めた前記軌跡から前記ワイヤロープの形状を特定する形状特定ステップと、
を備える。

【0018】

本発明の第四の観点に係るプログラムは、
コンピュータに本発明の第三の観点に係るロープ形状検出方法を実行させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0019】

本発明の構成によれば、軌跡算出部が、撮像装置の位置情報に基づいて画像内の鉛直方向を求め、セグメンテーション部が抽出したロープ領域に沿って、求めた鉛直方向へ第一質点が移動すると仮定した場合の、その第一質点の画像内の軌跡を求め、形状特定部が、その軌跡からワイヤロープの形状を特定する。このため、ブームヘッドから鉛直方向へ延びるワイヤロープだけを抽出して、その形状を特定することができる。本発明の構成によれば、ワイヤロープの形状を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施の形態に係るロープ形状検出装置が装備されたラフテレーンクレーンの側面図である。

【図2】ロープ形状検出装置の構成を示すブロック図である。

【図3】ロープ形状検出装置が備える制御部のハードウエア構成図である。

【図4】ロープ形状検出装置が備える撮像装置が撮像した画像の一例を示す図である。

【図5】ロープ形状検出装置が備えるセグメンテーション部が抽出したロープ領域の一例を示す図である。

【図6】ロープ形状検出装置が備える軌跡算出部の構成を示すブロック図である。

【図7】軌跡算出部が求めるライン状領域と起点の位置関係を示す概念図である。

【図8】ロープ形状検出装置が備える軌跡算出部に設けられた演算部が用いるシードとウイスカーとの位置関係を示すロープ領域の拡大図である。

【図9】ウイスカーがロープ領域から外れたときの、シードの位置と斥力の方向を示すロープ領域の拡大図である。

【図10】演算部が求めたシードの軌跡の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施の形態に係るロープ形状検出装置、クレーン、ロープ形状検出方法及び、プログラムについて図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。

【0022】

実施の形態に係るロープ形状検出装置は、ラフテレーンクレーンに装備される装置である。このロープ形状検出装置は、ブームヘッドのシーブとフックシーブの間に巻き掛けられたワイヤロープの形状を検出する。まず、図１を参照して、ラフテレーンクレーンの構成とワイヤロープの巻き掛けについて説明する。

【0023】

図１は、本発明の実施の形態に係るロープ形状検出装置１が装備されたラフテレーンクレーン１００の側面図である。

【0024】

ラフテレーンクレーン１００は、図１に示すように、走行機能を有する車両本体１０１の上に旋回体１１０を介して設けられたブーム１２０と、ブーム１２０の先端部から垂下するワイヤロープ１３０に接続された、荷を吊るためのフック１４０と、を備えている。

【0025】

ブーム１２０は、基部のフートピンがブラケットに取り付けられると共に、その中間部が起伏シリンダに支えられている。これにより、ブーム１２０は、起伏することができる。また、ブーム１２０は、テレスコピック（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ）式であり、伸縮することができる。そのブーム１２０の先端には、ブームヘッド１２１が設けられている。そして、ブームヘッド１２１の内部には、先端シーブ１５０が設けられ、先端シーブ１５０にワイヤロープ１３０が掛けられている。

【0026】

ワイヤロープ１３０は、ブーム１２０の基部の近傍に設けられたウインチドラム１６０に接続されている。ワイヤロープ１３０は、そのウインチドラム１６０から上述した先端シーブ１５０に向かって延びている。ワイヤロープ１３０は、先端シーブ１５０に巻き掛けられた後、その下へ垂下している。そのワイヤロープ１３０には、フック１４０が接続されている。

【0027】

フック１４０には、フックシーブ１７０が設けられている。そして、フックシーブ１７０には、上述した垂下したワイヤロープ１３０が掛けられている。フック１４０は、ウインチドラム１６０が回転して、ワイヤロープ１３０が巻き上げ又は、巻き下げされることにより、上昇又は、下降する。

【0028】

上述したように、ブームヘッド１２１に先端シーブ１５０が設けられ、フック１４０にフックシーブ１７０が設けられている。ワイヤロープ１３０は、張力を小さくするため、これらフックシーブ１７０と先端シーブ１５０に巻き掛けられる。

【0029】

詳細に説明すると、図１には示されていないが、フックシーブ１７０は、フック１４０に複数個、設けられている。また、先端シーブ１５０も、ブームヘッド１２１に複数個、設けられている。ワイヤロープ１３０は、張力を調整するため、これらのフックシーブ１７０と先端シーブ１５０に所望の回数だけ巻き掛けられる。なお、この回数のことを以下、巻掛本数という。

【0030】

一方、ラフテレーンクレーン１００には、負荷を算出して転倒、破損を防止する過負荷防止装置２００が装備されている。この過負荷防止装置２００では、巻掛本数を用いて荷の重さを求める。このため、過負荷防止装置２００を正確に動作させるには、オペレータが巻掛本数を正確に把握して、その数を正確に入力することが必要である。

【0031】

しかし、上述したように、ワイヤロープ１３０は、フックシーブ１７０と先端シーブ１５０に任意の巻掛本数だけ巻き掛けられる。また、上述したように、ワイヤロープ１３０は、ウインチドラム１６０により巻き上げ、巻き下げられ、その長さが変化する。その結果、巻き掛けられたワイヤロープ１３０の形状が複雑になることがあり、正確な巻掛本数を把握することが難しい。

【0032】

そこで、オペレータが正確な巻掛本数を知ることができる状態にするため、ラフテレーンクレーン１００には、ロープ形状検出装置１が装備されている。次に、図２－図５を参照して、ロープ形状検出装置１の構成について説明する。

【0033】

図２は、ロープ形状検出装置１の構成を示すブロック図である。図３は、ロープ形状検出装置１が備える制御部２０のハードウエア構成図である。図４は、ロープ形状検出装置１が備える撮像装置１０が撮像した画像の一例を示す図である。図５は、ロープ形状検出装置１が備えるセグメンテーション部２２が抽出したロープ領域２２０の一例を示す図である。なお、図４では、撮像装置１０は、巻掛本数が４であるときのワイヤロープ１３０を撮像している。また、図５は、図４に示すワイヤロープ１３０を撮像した画像からセグメンテーション部２２が抽出したロープ領域２２０を示している。

【0034】

図２に示すように、ロープ形状検出装置１は、撮像装置１０と、画像処理、巻掛本数検出等の各種処理を行う制御部２０と、制御部２０の処理で使用されるデータ及びプログラム等が格納された記憶部３０と、各種処理の結果が表示される表示装置４０と、を備える。

【0035】

撮像装置１０には、フック１４０に吊り下げられた荷を監視する吊荷監視カメラが使用されている。

【0036】

詳細には、撮像装置１０は、図１に示すように、ブームヘッド１２１に設置されている。そして、吊荷を監視するため、図示しないレンズを下に向けている。これにより、撮像装置１０は、図４に示すように、吊荷を上から視たときの画像を撮像する。その結果、撮像装置１０は、ブームヘッド１２１から下へ延伸するワイヤロープ１３０と、ワイヤロープ１３０によって吊り下げられたフック１４０と、を撮像する。なお、図４では、撮像装置１０は、過巻防止装置１８０も撮像している。撮像装置１０は、撮像して作成した画像データを制御部２０に送信する。

【0037】

一方、制御部２０は、図３に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０およびメモリ６０を有するコンピュータと、撮像装置１０及び表示装置４０を接続するためのＩ／Ｏポート７０と、を備えている。

【0038】

制御部２０は、ＣＰＵ５０が記憶部３０に格納されたロープ形状検出プログラム３１を実行することにより実現されている。そして、制御部２０は、ソフトウエアとして構成される処理ブロックを有する。詳細には、制御部２０は、図２に示す画像取得部２１、セグメンテーション部２２、軌跡算出部２３及び形状特定部２４の各理ブロックを有する。

【0039】

画像取得部２１は、撮像装置１０が生成した画像データを取得する。例えば、撮像装置１０が１秒間に３０フレームの画像データを生成する場合、そのうちの１フレームに相当する画像データを取得する。そして、画像取得部２１は、取得した画像データをセグメンテーション部２２に送信する。なお、セグメンテーション部２２、軌跡算出部２３等の処理能力にもよるが、画像取得部２１は、撮像装置１０が画像データを生成する毎に、その画像データを取得してもよい。

【0040】

セグメンテーション部２２は、画像取得部２１から受信した画像データに前処理を施す。すなわち、セグメンテーション部２２は、受信した画像データからフック１４０とワイヤロープ１３０が撮像されている領域（以下、ロープ領域という）を抽出する。例えば、セグメンテーション部２２は、画像データの二値化処理によって、図５に示すロープ領域２２０を抽出する。

【0041】

より詳細に説明すると、図２に示す記憶部３０には、ロープ領域２２０の抽出に必要な抽出用パラメータ３２が格納されている。そして、この抽出用パラメータ３２には、例えば、予め実験することにより求めた二値化処理の閾値データが含まれている。セグメンテーション部２２は、記憶部３０に記憶された抽出用パラメータ３２を読み出し、読み出した抽出用パラメータ３２と画像データの濃淡データに基づいて、画像データからロープ領域２２０を抽出する。そして、セグメンテーション部２２は、抽出したロープ領域２２０の画像内位置データを、画像データと共に軌跡算出部２３へ送信する。なお、セグメンテーション部２２は、二値化処理によるロープ領域２２０の抽出のほか、色の分布に基づいて、又は濃淡勾配に基づいてロープ領域を抽出してもよい。

【0042】

軌跡算出部２３は、シード（Ｓｅｅｄ）と呼ばれる質点が、セグメンテーション部２２が抽出したロープ領域２２０に沿って、重力方向（グラビティ方向ともいう）へ落下したと仮定したときの、その質点の軌跡を算出する。

【0043】

詳細には、セグメンテーション部２２が抽出したロープ領域２２０には、図４に示すフック１４０、過巻防止装置１８０等の、ワイヤロープ１３０以外の部材の画像部分が含まれている。一方、ワイヤロープ１３０は、それ以外の部材と異なり、ブームヘッド１２１から下へ垂れ下がる結果、鉛直方向に真っ直ぐ延びる形状となりやすい。そこで、軌跡算出部２３は、そのワイヤロープ１３０の性質を利用して、セグメンテーション部２２が抽出したロープ領域２２０からワイヤロープ１３０の形状を抽出する。すなわち、軌跡算出部２３は、上記質点、つまりシードがロープ領域２２０に沿って、上から下へ落ちていくと仮定し、そのときのシードの軌跡を算出する。これにより、軌跡算出部２３は、ワイヤロープ１３０だけの形状を抽出する。軌跡算出部２３は、このような処理を行うため、各種処理ブロックを有する。続いて、軌跡算出部２３の処理ブロックについて説明する。

【0044】

図６は、軌跡算出部２３の構成を示すブロック図である。図７は、軌跡算出部２３が求めるライン状領域Ａと起点Ｐ_１の位置関係を示す概念図である。なお、図７では、ライン状領域Ａは、幅が小さいため、長さ方向のみ点線で示している。

【0045】

図６に示すように、軌跡算出部２３は、上記シードの落下方向、すなわち重力方向を求めるため、画像内の真下位置を算出する真下位置算出部２３１と、シードが落下するときの起点の設定に用いるため、ワイヤロープ１３０の画像部分上端側を横断するライン状領域を算出するライン状領域算出部２３２と、そのライン状領域を用いて上記起点を設定する起点設定部２３３と、設定された起点からシードがロープ領域２２０に沿って落下したときの、シードの軌跡を求める演算部２３４と、を有する。

【0046】

真下位置算出部２３１は、シードの移動方向となる真下位置の画像内座標を算出する。

【0047】

詳細には、真下位置算出部２３１は、記憶部３０から撮像位置データ３４を読み出す。撮像位置データ３４には、撮像装置１０のレンズの向き、撮像装置１０の、ブームヘッド１２１の先端シーブ１５０に対する位置等のデータが格納されている。例えば、撮像位置データ３４には、撮像装置１０のレンズが真下、すなわち鉛直方向を向くこと、撮像装置１０が先端シーブ１５０の中央から真横方向に所定の距離だけ離れた位置にあること、等の位置データが格納されている。真下位置算出部２３１は、この撮像位置データ３４を読み出し、読み出した撮像位置データ３４に基づいて画像内でブームヘッド１２１の真下となる、図７の真下座標Ｐ_０を算出する。すなわち、画像内での、ワイヤロープ１３０が垂れ下がって延びていくであろう真下座標Ｐ_０を算出する。真下位置算出部２３１は、算出した真下座標Ｐ_０を、図６に示す演算部２３４に送信する。

【0048】

なお、画像中央がブームヘッド１２１の真下となる状態に撮像装置１０が予めセッティングされている場合、真下位置算出部２３１は、記憶部３０から撮像位置データ３４を読み出すことなく、真下座標Ｐ_０を画像中央の座標とするとよい。また、撮像位置データ３４は、本明細書では撮像位置情報ともいう。

【0049】

一方、ライン状領域算出部２３２は、シードの起点を設定するために、撮像した画像内で、ワイヤロープ１３０の画像部分上端側を横断すると仮定される、図７に示すライン状領域Ａを算出する。詳細には、上述した、図６に示す撮像位置データ３４には、予め実験によって求めた、撮像装置１０のレンズの向き、位置に対するライン状領域Ａの、ラインの位置、幅のデータが格納されている。ライン状領域算出部２３２は、その撮像位置データ３４を記憶部３０から読み出し、読み出した撮像位置データ３４から、図７に示すライン状領域Ａを算出する。

【0050】

例えば、図６に示す撮像位置データ３４に、撮像装置１０がブームヘッド１２１の左側面側に配置されている旨の撮像装置１０の位置データと、それに対して、撮像装置１０が撮像した画像の右領域の定められた位置に、画像の右辺部に平行な一定幅のラインを設けるという位置データとが格納されている。この場合、ライン状領域算出部２３２は、その撮像位置データ３４に基づいて、画像の右領域の定められた位置に、右辺部に平行な一定幅のラインを引き、ライン状領域Ａとする。このとき、撮像位置データ３４に、ワイヤロープ１３０の画像部分上端側をより確実に横断するライン状領域Ａを得るため、複数のラインの位置データが格納されているとよい。そして、ライン状領域算出部２３２は、図７に示す複数のライン状領域Ａを算出してもよい。ライン状領域算出部２３２は、求めたライン状領域Ａの位置を起点設定部２３３に送信する。

【0051】

図６に戻って、起点設定部２３３は、抽出したロープ領域２２０に起点を設定する。

【0052】

詳細には、起点設定部２３３は、上述したセグメンテーション部２２が抽出したロープ領域２２０とライン状領域算出部２３２が算出したライン状領域Ａから、起点を設定する。

【0053】

図７を用いて説明すると、図７に示す例では、撮像装置１０が、巻掛本数が４本であるワイヤロープ１３０を、ブームヘッド１２１の左側から撮像している。このため、セグメンテーション部２２によって抽出されたロープ領域２２０は、画像中央から画像の右領域周縁に向かって放射状に延びる放射状部分を４つ有する。

【0054】

一方、ライン状領域算出部２３２が算出したライン状領域Ａは、画像の右辺部に平行であるため、ロープ領域２２０の放射状部分それぞれを横断する。

【0055】

起点設定部２３３は、ロープ領域２２０とライン状領域Ａが重なる部分を特定し、その重なる部分の中央を起点Ｐ_１とする。より差詳細には、ライン状領域Ａがロープ領域２２０の上述した放射状部分を横断する横断部分を求め、その横断部分の中央に起点Ｐ_１を設定する。起点設定部２３３は、設定した起点Ｐ_１の画像内位置データを、図６に示す演算部２３４に送信する。

【0056】

演算部２３４は、図７に示す起点Ｐ_１からシードがロープ領域２２０に沿って重力方向Ｇへ落下するときの軌跡を算出する。

【0057】

詳細には、演算部２３４は、シードの落下方向を決めるため、まず、各起点Ｐ_１での重力方向Ｇを求める。すなわち、演算部２３４は、各起点Ｐ_１から真下位置算出部２３１が算出した真下座標Ｐ_０へ向かう方向を求め、その方向を重力方向Ｇとする。なお、図７では、理解を容易にするため、一部の起点Ｐ_１にだけ重力方向Ｇを示しているが、演算部２３４は、すべての起点Ｐ_１について、重力方向Ｇを求める。

【0058】

続いて、演算部２３４は、求めた重力方向Ｇの単位長さを単位ベクトルとする。演算部２３４は、その単位ベクトルをシードの運動ベクトルとし、その運動ベクトルでのシードの変位を求める。

【0059】

このとき、演算部２３４は、シードをロープ領域２２０に沿って移動させるため、シードが、シードとは別の質点である２つのウイスカー（Ｗｈｉｓｋｅｒ）に挟まれた状態で、それらウイスカー２４２から斥力を受けながら運動すると仮定する。そして、シードがその斥力によって、ロープ領域２２０に沿って移動すると仮定する。

【0060】

図８は、軌跡算出部２３に設けられた演算部２３４が用いるシード２４１とウイスカー２４２との位置関係を示すロープ領域２２０の拡大図である。図９は、ウイスカー２４２がロープ領域２２０から外れたときの、シード２４１の位置と斥力Ｆの方向を示すロープ領域２２０の拡大図である。

【0061】

詳細に説明すると、演算部２３４は、図８に示すように、重力方向Ｇに垂直な方向である方向Ｄに一定の距離だけ離れているウイスカー２４２によって挟まれた状態で、シード２４１がそれらウイスカー２４２と共に運動すると仮定する。そして、演算部２３４は、シード２４１の運動によって、ウイスカー２４２がロープ領域２２０の外側へ出てしまった場合、図９に示すように、その外側へ出たウイスカー２４２からシード２４１が斥力Ｆを受けると仮定する。

【0062】

ここで、斥力Ｆは、シード２４１をロープ領域２２０の外側から遠ざけるため、シード２４１に加えられる力である。その向きは、ロープ領域２２０の外側へ出たウイスカー２４２からもう一方のウイスカー２４２へ向かう方向である。その大きさは、ウイスカー２４２がロープ領域２２０から遠さかるに従って、大きくなってもよいし、ウイスカー２４２のロープ領域２２０から距離によらず一定であってもよい。

【0063】

演算部２３４は、シード２４１がこの斥力Ｆのベクトルと上記の運動ベクトルのもとで運動すると仮定してシード２４１の変位を求める。演算部２３４は、シード２４１の変位の時系列、すなわち、シード２４１の座標の推移を求めることにより、シード２４１の軌跡を求める。

【0064】

この軌跡の演算は、シード２４１がロープ領域２２０内を重力方向Ｇに移動できなくなるまで、すなわち、ロープ領域２２０の重力方向Ｇ末端に達するまで行われる。また、起点設定部２３３が設定した起点Ｐ_１それぞれについて行われる。

【0065】

図１０は、演算部２３４が求めたシード２４１の軌跡の概念図である。

【0066】

図１０に示すように、演算部２３４は、ワイヤロープ１３０が重力方向Ｇに延びるところ、重力方向Ｇの運動ベクトルとウイスカー２４２の斥力のベクトルがシード２４１に作用することから、そのワイヤロープ１３０に沿った線Ｌの形状の軌跡を求める。その軌跡は、ワイヤロープ１３０の中心軸、すなわち、ワイヤロープ１３０の心綱に沿っている。

【0067】

図２に戻って、軌跡算出部２３は、求めた軌跡を表す座標群データ、すなわち、軌跡データを形状特定部２４に送信する。

【0068】

形状特定部２４は、軌跡算出部２３から軌跡データを受信し、その軌跡データから軌跡の長さを求める。また、形状特定部２４は、記憶部３０に格納された閾値データ３３を読み出し、求めた軌跡の長さが読み出した閾値よりも大きい場合に、軌跡算出部２３が軌跡を正常に検出したと判定する。

【0069】

形状特定部２４は、正常に検出したと判定した場合、その軌跡データがワイヤロープ１３０の中心軸の形状を表す形状データであるとする。換言すると、ワイヤロープ１３０の心綱の形状を表すデータ（以下、単に、ワイヤロープ１３０の形状データという）であるとする。

【0070】

一方、形状特定部２４は、正常に検出していないと判定した場合、その軌跡データがワイヤロープ１３０の形状データではなく、ワイヤロープ１３０以外の部品の形状を表すデータ、例えば、過巻防止装置１８０、過巻防止装置１８０に付属するワイヤロープの形状を表すデータであるとする。

【0071】

形状特定部２４は、ワイヤロープ１３０の形状データである軌跡データから、巻掛本数をカウントし、カウントした巻掛本数を過負荷防止装置２００に送信する。また、形状特定部２４は、ワイヤロープ１３０の形状データである軌跡データを表示装置４０に送信する。

【0072】

表示装置４０は、液晶ディスプレイ又は、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイで構成されている。表示装置４０は、撮像装置１０から画像データを受信して、撮像装置１０が撮像した画像を表示する。また、表示装置４０は、形状特定部２４から受信した軌跡データを表示する。表示装置４０は、ラフテレーンクレーン１００のオペレータにワイヤロープ１３０の画像を表示すると共に、その基本的形状を軌跡として表示することにより、巻掛本数を認知しやすくする。

【0073】

なお、形状特定部２４は、カウントした巻掛本数を過負荷防止装置２００に送信しているが、カウントした巻掛本数のデータを表示装置４０に送信して、表示装置４０に巻掛本数の数字を表示してもよい。

【0074】

また、本明細書及び特許請求の範囲では、上述した重力方向Ｇのことを鉛直方向ともいう。また、シード２４１及びウイスカー２４２のことを、第一質点及び第二質点ともいう。さらに、画像取得部２１、セグメンテーション部２２、軌跡算出部２３及び形状特定部２４の各理ブロックが処理する工程のことを、画像取得ステップ、セグメンテーションステップ、軌跡算出ステップ及び形状特定ステップともいう。

【0075】

以上のように、実施の形態に係るロープ形状検出装置１では、軌跡算出部２３が、撮像装置１０の位置情報に基づいて画像内の重力方向Ｇを求め、セグメンテーション部２２が抽出したロープ領域２２０に沿って、求めた重力方向Ｇへシード２４１が移動すると仮定した場合の、そのシード２４１の画像内の軌跡を求める。また、形状特定部２４が、そのシード２４１の軌跡からワイヤロープ１３０の形状を特定する。このため、ブームヘッド１２１から重力方向Ｇへ延びるワイヤロープ１３０だけを抽出して、その形状を特定することができる。その結果、ワイヤロープ１３０の形状を正確に検出することができる。

【0076】

ロープ形状検出装置１は、ワイヤロープ１３０の形状を正確に検出することができるので、ワイヤロープ１３０がブームヘッド１２１の先端シーブ１５０とフック１４０のフックシーブ１７０に巻き掛けられているときの、そのワイヤロープ１３０の形状を正確に特定することができる。

【0077】

ロープ形状検出装置１では、軌跡算出部２３が備える起点設定部２３３が複数の起点Ｐ_１を設定し、演算部２３４が起点Ｐ_１それぞれからのシード２４１の軌跡を求めるので、オペレータによって巻掛本数が変更された場合でも、その変更に容易に対応して、ワイヤロープ１３０の形状を検出することができる。その結果、ロープ形状検出装置１は、正確な巻掛本数を検出することができる。

【0078】

軌跡算出部２３が求める軌跡は、ワイヤロープ１３０の中心軸、すなわち、ワイヤロープ１３０の心綱の形状である。これにより、ロープ形状検出装置１では、ワイヤロープ１３０の形状を正確に検出することができる。

【0079】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施の形態では、セグメンテーション部２２が二値化処理によってロープ領域２２０を抽出しているが、本発明はこれに限定されない。本発明では、セグメンテーション部２２は、画像の濃淡の勾配に基づいてロープ領域２２０を抽出してもよい。

【0080】

詳細には、セグメンテーション部２２は、画像の濃淡のエッジを算出し、算出した濃淡のエッジから、輪郭線を検出することにより、ロープ領域２２０を抽出してもよい。この場合、軌跡算出部２３は、画像の濃淡の勾配からロープ領域２２０の横断方向を特定し、その横断方向にシード２４１、ウイスカー２４２を配列するとよい。

【0081】

また、上記の実施の形態では、軌跡算出部２３は、シード２４１がロープ領域２２０の重力方向Ｇの末端に達するまで軌跡を求めている。すなわち、軌跡算出部２３は、シード２４１がロープ領域２２０の重力方向Ｇの末端を終点としている。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、シード２４１が終点に達した後、終点から起点Ｐ_１まで再度軌跡を求めてもよい。そして、その再度の軌跡と起点Ｐ_１から終点までの軌跡とを比較することにより、より正確な軌跡を求めてもよい。例えば、起点Ｐ_１から終点までの軌跡に局所的な屈曲部があり、終点から起点Ｐ_１への軌跡にそのような屈曲部がない場合、ワイヤロープ１３０は直線的なものであるとして、終点から起点Ｐ_１への軌跡を採用するとよい。

【0082】

なお、撮像装置１０が撮像する画像では、すべてのワイヤロープ１３０は、画像周縁部から画像中心部のフック１４０に向かって延伸するため、より正確なワイヤロープ１３０の巻掛本数を得るには、起点Ｐ_１から終点へ軌跡を求めたほうがよい。

【0083】

上記の実施の形態では、撮像装置１０として吊荷監視カメラが使用されているが、本発明はこれに限定されない。本発明では、撮像装置１０は、ワイヤロープ１３０の形状を撮像する専用のカメラであってもよい。

【0084】

なお、上記の実施の形態では、ロープ形状検出装置１が撮像装置１０を備えているが、ロープ形状検出装置１は、撮像装置１０から画像を取得できる限りにおいて、撮像装置１０を備えていなくてもよい。例えば、ロープ形状検出装置１は、荷監視カメラと別の装置であってもよい。

【0085】

上記の実施の形態では、ロープ形状検出装置１が過負荷防止装置２００に接続されているが、本発明では、過負荷防止装置２００への接続は任意である。このため、ロープ形状検出装置１は、過負荷防止装置２００に接続されず、表示装置４０に検出したワイヤロープ１３０の形状を表示するだけでもよい。このような形態でも、オペレータに巻掛本数の確認を促すことができる。

【0086】

実施の形態１及び２では、ロープ形状検出装置１がラフテレーンクレーン１００に装備されているが、本発明は、ワイヤロープ１３０が、フック１４０に設けられた複数のフックシーブ１７０とブーム１２０の先端部に設けられた複数の先端シーブ１５０とに巻き掛けられるクレーン全般に適用可能である。

【符号の説明】

【0087】

１…ロープ形状検出装置、１０…撮像装置、２０…制御部、２１…画像取得部、２２…セグメンテーション部、２３…軌跡算出部、２４…形状特定部、３０…記憶部、３１…ロープ形状検出プログラム、３２…抽出用パラメータ、３３…閾値データ、３４…撮像位置データ、４０…表示装置、５０…ＣＰＵ、６０…メモリ、７０…Ｉ／Ｏポート、１００…ラフテレーンクレーン、１０１…車両本体、１１０…旋回体、１２０…ブーム、１２１…ブームヘッド、１３０…ワイヤロープ、１４０…フック、１５０…先端シーブ、１６０…ウインチドラム、１７０…フックシーブ、１８０…過巻防止装置、２００…過負荷防止装置、２２０…ロープ領域、２３１…真下位置算出部、２３２…ライン状領域算出部、２３３…起点設定部、２３４…演算部、２４１…シード、２４２…ウイスカー、Ａ…ライン状領域、Ｄ…方向、Ｆ…斥力、Ｇ…重力方向、Ｌ…線、Ｐ_０…真下座標、Ｐ_１…起点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】