特開 2023-92686 クレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置

(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】P2023092686

(43)【公開日】2023-07-04

(54)【発明の名称】クレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置

(51)【国際特許分類】

   B66C 13/22 20060101AFI20230627BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20230627BHJP

   G01B 11/26 20060101ALI20230627BHJP

   B66C 13/46 20060101ALI20230627BHJP

【ＦＩ】

B66C13/22 R

G01B11/00 H

G01B11/26 H

B66C13/46 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021207849

(22)【出願日】2021-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】504005781

【氏名又は名称】株式会社日立プラントメカニクス

(74)【代理人】

【識別番号】100102211

【弁理士】

【氏名又は名称】森 治

(72)【発明者】

【氏名】川尻 栄作

(72)【発明者】

【氏名】岸本 至康

【テーマコード（参考）】

2F065

3F204

【Ｆターム（参考）】

2F065AA06

2F065AA09

2F065AA37

2F065BB15

2F065BB27

2F065DD03

2F065DD16

2F065FF04

2F065FF61

2F065JJ03

2F065MM02

2F065QQ03

2F065QQ24

2F065QQ25

2F065QQ28

2F065QQ29

2F065QQ31

2F065UU05

3F204AA02

3F204BA02

3F204CA01

3F204CA03

3F204DB06

3F204DB09

3F204DC08

3F204EB04

(57)【要約】

【課題】クレーンのワイヤーロープが、カメラと干渉したり、カメラの視界を妨げたりすることがなく、また、カメラのメンテナンスを容易に行うことができるようにしたクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置を提供すること。
【解決手段】クレーン上のワイヤーロープＷＲの吊り下げ位置の側方下面に鉛直下方に向けて連続的に撮影するカメラＣＭを設置し、ワイヤーロープＷＲで吊り下げられた吊具ＨＫの上面に複数個のマーカーＭＫを規則性を持たせて配置し、カメラＣＭに投影された映像に映し出された複数個のマーカー間距離Ｌ１を計測することで吊具ＨＫの振れ角度と高さを検出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

クレーン上のワイヤーロープの吊り下げ位置の側方下面に鉛直下方に向けて連続的に撮影するカメラを設置し、ワイヤーロープで吊り下げられた吊具の上面或いは側方上面に複数個のマーカーを規則性を持たせて配置し、カメラに投影された映像に映し出された複数個のマーカー間距離を計測することで吊具の振れ角度と高さを検出するようにしたことを特徴とするクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置。

【請求項2】

クレーンのワイヤードラムから繰り出されるワイヤーロープから離れた側方のクラブの点検足場の踊り場部分に点検扉を設け、その下にカメラを下方に向けて設置するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置。

【請求項3】

クレーン上に設置されたカメラから下方を撮影した時、吊具に規則性を持たせて配置した複数個のマーカーの１つの形状と類似形状のマーカー以外の物が撮影画像内に映り込んだ時に、それらのマーカーと類似するすべての撮影映像体の中心点を結ぶ形状が、吊具に規則性を持たせて配置されたマーカーの中心点を結ぶ形状に近くなる物だけを吊具に規則性を持たせて取り付けたマーカーと判断する機能を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置。

【請求項4】

カメラの撮影映像の中心点から斜め方向に存在する吊具に取り付けた複数個のマーカーの中心点が結ぶ多角形形状を、吊具が鉛直に吊り下げられた最も高い位置での多角形形状の映像データと、最も低い位置での多角形形状の映像データとの間で各多角形形状の頂点のラインを結ぶことで、吊具が任意の高さにある状態においてその高さにおける吊具が鉛直位置にある時のマーカー形状と寸法の基準データを作成する機能を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置。

【請求項5】

吊具に取り付けた複数個のマーカーの中心点が描く多角形形状が、吊具が鉛直方向にある時の多角形形状の基準データの形状から測定現在時の多角形形状が変形した度合いから、吊具の鉛直状態からの振れ角度を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置。

【請求項6】

吊具に取り付けた複数個のマーカーの中心点が描く多角形形状が、カメラに映し出されている位置と、吊具が鉛直方向にある時の多角形形状の基準データの位置とを比較し、吊具の振れている方向を判断するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置。

【請求項7】

吊具に取り付けた複数個のマーカーの一部がワイヤーロープ等の死角に入り、一部のマーカーが見えなくなった時に、見えているマーカーの横に、見えなくなったマーカーの仮想マーカーを描くことで継続して吊具の振れ角度と高さを算出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置。

【請求項8】

クラブ上に２台のカメラを設け、通常は１台のカメラで吊具に取り付けたマーカーの撮影を行い、吊具の振れ角度と高さを算出を行い、通常使用している１台のカメラの視野から吊具に取り付けたマーカーが消失した時に、もう１台のサブカメラに切り替え、該サブカメラの映像とサブカメラから見える視野に対する検出処理データにデータを切り替え、継続して吊具の振れ角度と高さを算出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クレーンの振れ止め制御の検出装置、吊荷衝突や挟まれ等を防止する安全装置、自動制御の確認装置等の用途で用いられる吊具の振れ角度と高さを検出する装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

クレーンの吊具の振れ角度と高さを検出する装置には、ワイヤーロープの振れ角度を機械的に検出する方式や、フックの傾斜角度や加速度を検出し、その値を給電装置でクレーン上に信号を伝送される方式が一般に使用されている。

【0003】

ところで、これらの装置に使用される機構の内、機械的部分や給電装置部分は、摩耗などに伴うメンテナンスが必要となるため、これを非接触で光学的に検出する方式が求められており、例えば、特許文献１～４に開示された装置では、クレーン上からカメラで吊具上面のマーカーを視野して吊具の振れ角度を検出する方式などが紹介されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６０―２５９０号公報

【特許文献2】特開２０００―２５５９７５号公報

【特許文献3】特開２００１―１０７７８号公報

【特許文献4】特開２００４―１８１９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、クレーン上にカメラを設置し吊具に取り付けたマーカーを連続的に撮影する方式で吊具の振れ角度及び吊具の高さを検出する方式では、クレーンのワイヤーロープが、カメラと干渉するリスクが生じたり、カメラの視界を妨げたりする等の問題があり、また、カメラのメンテナンスに困難を伴うという問題があった。

【0006】

本発明は、上記従来のクレーンの吊具の振れ角度と高さを検出する装置の有する問題点に鑑み、クレーンのワイヤーロープが、カメラと干渉したり、カメラの視界を妨げたりすることがなく、また、カメラのメンテナンスを容易に行うことができるようにしたクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置を提供することを第１の目的とする。

【0007】

また、本発明は、上記第１の目的を解決しながら、クレーンの吊具の振れ角度と高さの検出を正確に行うことができるようにしたクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置を提供することを第２の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記第１の課題を解決するため、本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置は、クレーン上のワイヤーロープの吊り下げ位置の側方下面に鉛直下方に向けて連続的に撮影するカメラを設置し、ワイヤーロープで吊り下げられた吊具の上面或いは側方上面に複数個のマーカーを規則性を持たせて配置し、カメラに投影された映像に映し出された複数個のマーカー間距離を計測することで吊具の振れ角度と高さを検出するようにしたことを特徴とする。
このカメラの設置場所の場合、吊具がワイヤーロープから鉛直に吊り下がった状態の位置がカメラから斜め下方に映り、吊具の巻き上げ下げ動作と共に画面上を斜めに移動して
いくため、その移動ラインを基準データとして記憶し、その基準データからの差異で吊具の振れ角度と高さを測定することで、カメラが斜めにズレた位置の吊具の振れ角度と高さを測定できる。

【0009】

この場合において、クレーンのワイヤードラムから繰り出されるワイヤーロープから離れた側方のクラブの点検足場の踊り場部分に点検扉を設け、その下にカメラを下方に向けて設置するようにすることができる。
クレーンのワイヤーロープが、カメラと干渉したり、カメラの視界を妨げたりすることがなく、また、カメラのメンテナンスを容易に行うことができる。

【0010】

また、上記第２の課題を解決するため、本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置は、クレーン上に設置されたカメラから下方を撮影した時、吊具に規則性を持たせて配置した複数個のマーカーの１つの形状と類似形状のマーカー以外の物が撮影画像内に映り込んだ時に、それらのマーカーと類似するすべての撮影映像体の中心点を結ぶ形状が、吊具に規則性を持たせて配置されたマーカーの中心点を結ぶ形状に近くなる物だけを吊具に規則性を持たせて取り付けたマーカーと判断する機能を備えてなることを特徴とする。

【0011】

また、カメラの撮影映像の中心点から斜め方向に存在する吊具に取り付けた複数個のマーカーの中心点が結ぶ多角形形状を、吊具が鉛直に吊り下げられた最も高い位置での多角形形状の映像データと、最も低い位置での多角形形状の映像データとの間で各多角形形状の頂点のラインを結ぶことで、吊具が任意の高さにある状態においてその高さにおける吊具が鉛直位置にある時のマーカー形状と寸法の基準データを作成する機能を備えることができる。

【0012】

また、吊具に取り付けた複数個のマーカーの中心点が描く多角形形状が、吊具が鉛直方向にある時の多角形形状の基準データの形状から測定現在時の多角形形状が変形した度合いから、吊具の鉛直状態からの振れ角度を検出するようにすることができる。

【0013】

また、吊具に取り付けた複数個のマーカーの中心点が描く多角形形状が、カメラに映し出されている位置と、吊具が鉛直方向にある時の多角形形状の基準データの位置とを比較し、吊具の振れている方向を判断するようにすることができる。

【0014】

また、吊具に取り付けた複数個のマーカーの一部がワイヤーロープ等の死角に入り、一部のマーカーが見えなくなった時に、見えているマーカーの横に、見えなくなったマーカーの仮想マーカーを描くことで継続して吊具の振れ角度と高さを算出するようにすることができる。

【0015】

また、クラブ上に２台のカメラを設け、通常は１台のカメラで吊具に取り付けたマーカーの撮影を行い、吊具の振れ角度と高さを算出を行い、通常使用している１台のカメラの視野から吊具に取り付けたマーカーが消失した時に、もう１台のサブカメラに切り替え、該サブカメラの映像とサブカメラから見える視野に対する検出処理データにデータを切り替え、継続して吊具の振れ角度と高さを算出するようにすることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置によれば、クレーンのワイヤーロープが、カメラと干渉したり、カメラの視界を妨げたりすることがなく、また、カメラのメンテナンスを容易に行うことができるとともに、クレーンの吊具の振れ角度と高さの検出を正確に行うことができる。
これにより、クレーンの振れ止め制御の検出装置、吊荷衝突や挟まれ等を防止する安全
装置、自動制御の確認装置等の用途で用いられる吊具の振れ角度と高さを検出する装置のクレーンへの装備が容易となり、クレーンの安全性や操作性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置を装備したクレーンの説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

【図2】本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置を装備した大型のクレーンの説明図である。

【図3】吊具上のマーカーをクラブ上のカメラから見た時の図である。

【図4】大型のクレーンで吊具上のマーカーをクラブ上のカメラから見た時の図である。

【図5】吊具を鉛直位置で上下させた時のマーカーをカメラで見た図である。

【図6】マーカーの組み合わせ配置の説明図である。

【図7】吊具が振れた時の撮影映像に映るマーカーの形状変化の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置の実施の形態について、図面を用いて実施例に基づいて説明する。

【0019】

図１に本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置を装備したクレーンの一形態を示す。
クラブＣＢ上には巻上装置及び横行装置などのモータＩＭや減速機ＧＲ等が配置され、ワイヤードラムＤＲからは２本のワイヤーロープＷＲが巻き下ろされ、フックブロック等の吊具ＨＫに装備された２個のシーブを介して、クラブＣＢ上の１個のシーブＳＨに掛けられた所謂４本掛けの標準型のクラブＣＢの構成で、クラブＣＢはクレーンガーダＣＧに沿って横行方向Ｙに移動し、クレーンガーダＣＧは建屋のランウエイガーダに沿って走行方向Ｘに動作し、ワイヤードラムＤＲを回転させると吊具ＨＫが巻上方向（巻下方向）Ｚに動作し、３軸動作をする標準型の天井走行クレーンを構成している。

【0020】

この天井走行クレーンが、走行方向Ｘ或いは横行方向Ｙに動作するとワイヤーロープＷＲで吊り下げられた吊具ＨＫが、そのワイヤーロープＷＲの吊り下げ長さの振り子長周期で、吊具ＨＫが走行方向Ｘ或いは横行方向Ｙに移動した方向に荷振れする。その荷振れが原因となる労働災害や位置決め誤差を小さくするために、振れ角度や振り子長さを検出して荷振れを抑制したり、労働災害を未然に防止するなどの目的で、振れ角度や振り子長さを簡単に検出できる装置が求められていた。

【0021】

本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置は、クラブＣＢ上から鉛直に下向きにカメラＣＭを取り付け、吊具上面にマーカーＭＫを取り付け、カメラＣＭで撮影した映像に投影されたマーカーＭＫの状態で吊具振れ角度及び吊具高さの検出を行う非接触型の検出装置である。

【0022】

この場合、カメラＣＭの設置場所をマーカーＭＫの鉛直線上に設置するようにするのがマーカーＭＫの追尾の上で望ましいが、吊具ＨＫの鉛直線上はワイヤーロープＷＲに囲まれており、吊具ＨＫが振れた時にワイヤーロープＷＲがカメラＣＭに干渉してしまい、このためカメラＣＭが破損してしまうリスクがある。また、この位置には、上限位置まで吊具ＨＫが巻き上げられた時に吊具ＨＫが重錘ＷＧを持ち上げることで重錘リミットスイッチＬＳを作動させる直動式過巻防止装置が存在し、カメラＣＭの設置が困難である。更に、この位置は、ワイヤーロープＷＲに充填された潤滑油脂が飛散するため、この位置にカメラＣＭを設置すると、カメラＣＭのレンズに飛散した油脂が付着し、頻繁にカメラＣＭのメンテナンスを実施する必要があるが、カメラＣＭの上方に大きなワイヤードラムＤＲ
があるため、クラブＣＢ上からは、カメラＣＭに手が届かず、メンテナンス用の足場を頻繁に組み上げる必要が発生してしまう。
このため、本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置は、図１（ｂ）に示すように、ワイヤードラムＤＲから繰り出すワイヤーロープＷＲから離れた側方のクラブＣＢの点検足場の踊り場部分に点検扉ＨＣを設け、その下にカメラＣＭを下方に向けて設置することでワイヤーロープＷＲとの干渉を避け、簡単にメンテナンスを行えるようにしている。

【0023】

図２は、ワイヤーロープＷＲの掛け数の多い大型の天井走行クレーンを示した図である。
掛け数の多い天井走行クレーンは、直動式過巻防止装置に重錘ＷＧをワイヤーロープＷＲに通すと、重錘ＷＧが隣のワイヤーロープＷＲと干渉したり、或いは絡んでしまう等の不具合が生じるので、重錘バーＷＬ方式を用いる場合が多い。
この場合、上限位置で重錘バーＷＬが吊具ＨＫの上を跨いでいるので、カメラＣＭを吊具の鉛直線上のクラブＣＢの下面に取り付けると、重錘バーＷＬがカメラＣＭの視界を大きく妨げ、吊具ＨＫ上面が全く見えないので、カメラＣＭの設置位置を、図１のクレーンと同様に、ワイヤードラムＤＲから側方に離れた位置に設置するようにしている。

【0024】

図１や図２に示すように、カメラＣＭをワイヤードラムＤＲから離れた側方に取り付けると、カメラＣＭから見える画像は、図１の場合は、図３に示す画像となり、図２の場合は、図４に示す画像となり、いずれの場合もカメラ設置点ＣＰから斜めにズレた位置に吊具ＨＫやマーカーＭＫが映し出される。
図１の構造のクレーンについては、図３に示すとおり、重錘ＷＧが吊具ＨＫの上面に当たる部分を避けて、吊具ＨＫの上面の端にマーカーＭＫを取り付けている。
なお、図３に示すような小型の吊具ＨＫの場合は、以下の図２の構造のクレーンのように、ワイヤーロープＷＲの外側にマーカーＭＫを取り付けると、吊具ＨＫの取り扱い時にマーカーＭＫが邪魔になるのと、吊具ＨＫの重量バランスが悪くなるので、ワイヤーロープＷＲの内側に取り付けるのが望ましい。
図２の構造のクレーンについては、図４に示すとおり、重錘バーＷＬが吊具ＨＫの上面のワイヤーロープＷＲ内側の全面の何処かに当たる構造であるので、マーカーＭＫはワイヤーロープＷＲの外側に取り付け、その対角面に重量バランス用のバランス荷重ＢＷを取り付けている。

【0025】

クレーン上のカメラＣＭから見える吊具ＨＫ上のマーカーＭＫで、吊具ＨＫの振れ角度と高さを検出するためには、基準点を定める必要があり、吊具ＨＫが鉛直上のある基準高さにある状態の映像データを元に基準点の基準データを作成、記録する。
この時、マーカーＭＫの鉛直線上方にカメラＣＭを設置する場合は、吊具ＨＫが鉛直線上のどの高さにある場合も、マーカーＭＫはカメラＣＭの画像の中央に映し出されるため、比較的容易なシステムとすることができるが、本実施例においては、カメラＣＭを実際に設置可能なワイヤードラムＤＲから離れた側方に取り付けるようにしていることから、図３又は図４に示すように、斜めからマーカーＭＫを見ることになり、吊具ＨＫの巻き上げ下げ動作に伴い、マーカーＭＫが映し出される位置が移動する。

【0026】

図３又は図４に示すように、カメラＣＭが斜めからマーカーＭＫを見る視野において、吊具ＨＫを鉛直方向に移動させた場合、カメラＣＭが撮影したマーカーＭＫの画像は、図５に示すとおり、最も高い位置の吊具鉛直位置ＺＰ１から、中間高さ位置の吊具鉛直位置ＺＰ２を経て、最も低い位置の吊具鉛直位置ＺＰ３へと映し出される位置が斜めに移動し、位置と大きさと見える形状がリニアに変化する。
そこで、吊具ＨＫが鉛直方向に移動する時、各高さでの複数の各マーカーＭＫの中心点を結ぶ多角形形状が、多角形形状が斜めに大きさと形状を変化する状態を、多角形形状の
頂点の変化のラインを結び、そのラインを吊具ＨＫの鉛直位置の初期の基準データとして記憶し、吊具ＨＫが任意の高さにある状態において、多角形形状の頂点の変化のラインから、その高さにおけるマーカーＭＫの鉛直位置での多角形形状の基準データとして生成することで、吊具ＨＫの振れ角度と高さの検出を可能としている。
なお、最も高い位置の吊具鉛直位置ＺＰ１と最も低い位置の吊具鉛直位置ＺＰ３を結ぶラインは、カメラＣＭが映す画像の歪みにより直線的な変化にはならないので、中間高さ位置の吊具鉛直位置ＺＰ２は複数点の高さで記憶することが望ましい。
このように、カメラＣＭから斜めに見たマーカーＭＫが吊具ＨＫが鉛直方向に移動した時の状態を基準データとして、その基準データからの差を見ることで、斜め方向からのカメラＣＭの視野で、吊具ＨＫの振れ角度と高さの検出を可能とし、カメラの設置場所をクラブＣＢ上の設置が容易な場所に設置することを可能にしている。

【0027】

ところで、本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置においては、吊具ＨＫに取り付けるマーカーＭＫは、図６に示すとおり、複数枚のマーカーＭＫを規則正しく配置していることを特徴としている。そして、本実施例では、３枚の円形のマーカーＭＫを均等のマーカー間距離Ｌ１で配置し、３枚の円形のマーカーＭＫの中心点を結ぶと一辺の長さがマーカー間距離Ｌ１の正三角形となるように、規則的な配置をしている。
本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置では、カメラＣＭで撮影した映像に映し出された複数枚のマーカーＭＫの各マーカーＭＫの中心点を結ぶ多角形形状の各辺のマーカー間距離Ｌ１を測定することで、カメラＣＭとマーカーＭＫ間の距離と角度を割り出して、吊具ＨＫの振れ角度と高さを割り出している。

【0028】

ここで、１枚のマーカーＭＫの大きさでカメラＣＭとマーカー間の距離を割り出そうとすると、吊具ＨＫが巻上方向（巻下方向）Ｚに移動する時にカメラＣＭの焦点がズレる位置が存在し、焦点がズレることでマーカーＭＫの輪郭がぼやけてマーカーＭＫの大きさを大きく検出してしまうために誤差が生じてしまう。
ところで、カメラＣＭの焦点がズレてマーカーＭＫの輪郭がぼやけても、その映像から割り出されるマーカーＭＫの中心点はズレないので、図５に示すとおり、マーカー間距離Ｌ１を測定することにより、カメラＣＭの焦点ズレの影響を受けずにカメラＣＭとマーカーＭＫの距離である吊具の高さを測定することを特徴としている。

【0029】

また、天井クレーンが存在する生産工場や倉庫等では、クレーン下の設備や製品や端材等に円形や四角形の単純形状の物が点在している。クラブＣＢ上のカメラＣＭから下を撮影すると、マーカーＭＫと類似形状の物が一緒に写り込んでしまう。
本実施例では、画像に映し出された円形の物体の中心点をすべてピックアップし、それらの点の中から最も正三角形に近い配置の３つの点を吊具ＨＫのマーカーＭＫの中心点と認識することにより、それ以外の類似形状品を除外しており、複数のマーカーＭＫ群を規則正しく配置しておくことにより、正しくマーカーＭＫのみを正しく捕捉できるようにしている。

【0030】

ところで、図３や図４のように見えている状態から、吊具ＨＫが大きく振れたり、吊具ＨＫが回転し捻じれたりすると、マーカーＭＫがワイヤーロープＷＲの陰に入ってしまいマーカーＭＫを見失ってしまう。マーカーＭＫが１枚しかない場合は、１枚のマーカーＭＫを見失うと機能停止になってしまうが、本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置においては、複数枚のマーカーＭＫを規則正しく配置しているので、一部のマーカーＭＫを見失ったとしても、その見失ったマーカーＭＫと規則正しく組み合わされた他の見え続けているマーカーＭＫを追尾することが可能で、その追尾しているマーカーＭＫの横に、配置規則と消失前の消失したマーカーＭＫの形状とマーカーＭＫの移動速度値などの情報を用いることによって、コンピュータ上に仮想マーカーを描くことができ、これで一部のマーカーＭＫを見失ったとしても、継続して吊具の振れ角度と高さを検出でき
るようにしている。

【0031】

図７を用いて、クラブＣＢに固定のカメラＣＭと吊具ＨＫの相対位置角度による吊具ＨＫ上のマーカーＭＫの見え方について説明する。
吊具ＨＫに取り付けたマーカーＭＫを真下にカメラ鉛直位置ＮＰに見た時は、３つのマーカーＭＫの３つの中心点が結ぶ線が囲む形状は正三角形に見える。
この時、吊具ＨＫが走行方向Ｘの正方向＋Ｘ或いは逆方向－Ｘ、若しくは横行方向Ｙの正方向＋Ｙ或いは、逆方向－Ｙに、或いは走行方向Ｘと横行方向Ｙの複合状態で振れて吊具ＨＫの位置が移動すると、正三角形だったマーカーＭＫの中心点が描く形状が変形した三角形にカメラの映像として投影される。この三角形の変形具合でカメラからの角度を検出することができる。

【0032】

ところで、吊具ＨＫがクラブＣＢのワイヤーロープＷＲの支点から鉛直方向に吊り下がった吊具鉛直位置ＺＰは、カメラ鉛直位置ＮＰから斜めにズレた位置にあり、マーカーＭＫの中心点が描く三角形がすでに斜め視野により変形した形状になっている。
したがって、吊具鉛直位置ＺＰの位置の三角形を初期の基準データから生成し、その基準データの三角形からの変形の度合いで吊具ＨＫの傾きを算出する。
ここで、吊具鉛直位置ＺＰの位置の三角形は、前述のとおり、吊具の高さにより、図５に示すように、三角形も変形していく。したがって、その高さでの基準データから生成した三角形からの変形度合いで振れ角度の検出を行う。
角度の検出は、カメラＣＭが投影した画像に映るマーカーＭＫの位置から検出することも可能であるが、カメラに映る画像にはレンズの歪みが含まれているので、マーカーＭＫの中心点が描く三角形の変形度合いで振れ角度を検出する方が、より正確な検出ができる。

【0033】

ここで、吊具ＨＫの高さはマーカーＭＫの中心点が描く三角形の一辺の長さで検出するが、斜めに見た視野では、三角形が変形しているので、その三角形を正三角形に補正してからその一辺の距離を検出することで、カメラＣＭとマーカーＭＫ間の距離を検出することができ、吊具ＨＫの高さを検出することができる。

【0034】

図７に示すとおり、マーカーＭＫが描く三角形は、視野角度が付くことで変形する形が、その角度の反対側の対角上にも同じ三角形が発生する。
つまり、角度は三角形の変形具合で算出し、吊具が移動している方向は、カメラの映像にマーカーＭＫが映っている画面上のエリアで判断する。

【0035】

ここで、カメラＣＭの他にサブカメラＣＳを設け、マーカーＭＫがワイヤーロープＷＲの陰に入り消失するリスクを軽減したり、システムの２重化でシステムの信頼性を向上する方法がある。
この場合、通常はメインとなるカメラＣＭのみで吊具の振れ角度と高さを検出しているが、マーカーＭＫを消失したり、メインのカメラに異常を検知したりした時に、サブカメラに切り替える。
この時、メインのカメラＣＭとサブカメラＣＳから見えるマーカーＭＫの視野角度が異なるので、図５の吊具鉛直位置ＺＰのマーカーＭＫの基準データがメインのカメラＣＭとサブカメラＣＳで異なり、振れ角度によるマーカーＭＫの映り方もメインのカメラＣＭとサブカメラＣＳで異なるので各々で個別にデータを持つ必要がある。
そして、通常はメインのカメラＣＭの単独のシステムのみで吊具ＨＫの振れ角度と高さを検出し、メインのカメラＣＭがマーカーＭＫを消失したり不具合が生じたりすると、メインのカメラＣＭの画像と検出処理データを、サブカメラＣＳの画像と検出処理データに切り替えて検出を継続させることができる。

【0036】

ここで、マーカーＭＫの形状は円形に限定されず、四角形や星形でもよく、また、複数のマーカーは３枚のマーカーＭＫをマーカーＭＫの中心点が描く形が正三角形になるよう配置する（２枚だと線しか描けず面にならないこと、４枚以上の正多角形だと、隣り合う点と対角上の点との距離が異なる距離になるため、すべてのマーカーＭＫの中心点距離が同じ値になる正三角形が最も望ましい配置、枚数であるといえる。）ものに限定されず、複数枚のマーカーＭＫを規則性のある配置をすれば、その枚数や、配置方法を限定するものではない。

【0037】

また、本実施例では、吊具ＨＫは、クレーンで標準的に用いられるフックブロックを想定して記載しているが、吊具ＨＫが掴み機構を有するものや、吸着機構を有するものなど、その形状に限定するものではない。

【0038】

以上、本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明のクレーンの吊具振れ角度及び吊具高さの検出装置は、クレーンのワイヤーロープが、カメラと干渉したり、カメラの視界を妨げたりすることがなく、また、カメラのメンテナンスを容易に行うことができるとともに、クレーンの吊具の振れ角度と高さの検出を正確に行うことができることから、クレーンの振れ止め制御の検出装置、吊荷衝突や挟まれ等を防止する安全装置、自動制御の確認装置等の用途で用いられる吊具の振れ角度と高さを検出する装置に広く用いることができる。
特に、カメラの設置場所をクラブ平面上のどの位置に設置してもよいこと、マーカーを複数枚とすることでマーカーとその他の類似形状品との見分け可能とし、マーカーの焦点ズレによる誤差やマーカーの見失い等の不具合を解消し、更に、マーカーの中心点が描く形状の変形により角度検出の精度を向上し、産業上有効に利用できるようにしている。

【符号の説明】

【0040】

ＣＭ カメラ
ＣＳ サブカメラ
ＭＫ マーカー
ＣＢ クラブ
ＨＫ 吊具
ＷＲ ワイヤーロープ
ＬＳ 重錘リミットスイッチ
ＷＧ 重錘
ＷＬ 重錘バー
ＳＨ シーブ
ＣＧ クレーンガーダ
ＨＣ 点検扉
ＩＭ モータ
ＧＲ 減速機
ＤＲ ワイヤードラム
ＢＷ バランス荷重
ＣＰ カメラ設置点
Ｌ１ マーカー間距離
ＮＰ カメラ鉛直位置
ＺＰ 吊具鉛直位置
ＺＰ１ 最も高い位置の吊具鉛直位置
ＺＰ２ 中間高さ位置の吊具鉛直位置
ＺＰ３ 最も低い位置の吊具鉛直位置
Ｘ 走行方向
Ｙ 横行方向
Ｚ 巻上方向（巻下方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】