(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-29
(45)【発行日】2022-09-06
(54)【発明の名称】クレーンにおける衝突防止装置
(51)【国際特許分類】
B66C 15/00 20060101AFI20220830BHJP
B66C 13/22 20060101ALI20220830BHJP
B66C 13/00 20060101ALI20220830BHJP
【ＦＩ】
B66C15/00 E
B66C13/22 Y
B66C13/00 D
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019178893
(22)【出願日】2019-09-30
(65)【公開番号】P2021054585
(43)【公開日】2021-04-08
【審査請求日】2021-02-25
(73)【特許権者】
【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】吉田 豊
【審査官】八板 直人
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１２７３７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－２４７２９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０７１４５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０８９６１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２５４５４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第５９８３７６２（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開２０１９－１５６５３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２４１４０８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６６Ｃ １３／００－１５／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
クレーンの運転時に、クレーンが荷役する取扱物とクレーンの周囲に存在する対象物との衝突事故を防止するクレーンにおける衝突防止装置において、クレーンのクラブに搭載した３次元測域センサを用いてクレーンが荷役する取扱物の荷姿情報及び対象物の情報をリアルタイムで取得し、取扱物と対象物の衝突を防止する減速距離を、空荷のときの減速距離に取扱物の大きさの１／２の長さを加えたものとして算出し、該減速距離に基づいてクレーンの停止処理運転を行うようにするとともに、前記取扱物の荷姿情報と、クレーンのクラブに搭載したカメラを用いてリアルタイムで取得した作業者の情報とを、人・形状認識パソコンに取り込んで、取扱物と作業者の衝突防止を図るに当たり、前記取扱物の荷姿情報に基づいて、該取扱物を所定の高さまで吊り上げたときに取扱物によって生じるカメラの死角に入る範囲を算出するようにしたことを特徴とするクレーンにおける衝突防止装置。
【請求項2】
前記クレーンの停止処理時の速度を、走行及び横行の同時操作時においては、走行速度と横行速度の合成速度に基づいてクレーンの運転を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクレーンにおける衝突防止装置。
【請求項3】
前記走行及び横行の同時操作時においては、走行と横行の速度比を変えずにクレーンの運転を行うようにしたことを特徴とする請求項２に記載のクレーンにおける衝突防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、クレーンの運転時に、クレーンが荷役する取扱物（本明細書において、「取扱物」という。）とクレーンの周囲に存在する作業者を含む対象物（本明細書において、「対象物」という。）との衝突事故を防止するクレーンにおける衝突防止装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、クレーンにおける衝突防止装置として、距離センサを用いて対象物までの距離を求め、距離の時間変化に基づいて物体の移動速度を演算するとともに、クレーンの相対速度を取得して衝突防止制御を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【0003】
ところで、特許文献１において開示された技術では、相対速度と対象物までの距離で衝突防止を図っていた。そして、衝突防止は、クレーンそのものと対象物の衝突を防ぐことを行うものであった。このためクレーンが吊っている取扱物については配慮されておらず、特に取扱物が大きいと対象物に衝突する問題を解消できないという課題があった。
【0004】
ところで、本件出願人は、先に、測域センサ、すなわち、空間の物理的な形状データを出力することができる走査型の光波距離計をいい、「光検出と測距」又は「レーザ画像検出と測距」とも呼ばれる「ＬＩＤＡＲ」（Light Detection and Ranging 又は Laser Imaging Detection and Rangingの略語。光を用いたリモートセンシング技術の一つで、パルス状に発光するレーザ照射に対する散乱光を測定し、遠距離にある対象物までの距離やその対象物の形状や性質を分析する装置。）を使用して、以下の１～３の装置を提案した。
１．クレーン作業エリアの３次元マップを作るときに、死角が発生しているか否か判断して、死角を補う位置で再度スキャニング動作を行い、死角のない３次元マップを作成する装置（特許文献２参照。）。
２．簡易な設備構成で、外乱光対策を実施し、クレーンの作業環境に影響されることなく、作業者を確実に抽出することによって、クレーン作業エリアの安全を確認できる装置（特許文献３参照。）。
３．簡易な設備構成で、クレーンの取扱物の大きさを吊上時に把握し、その情報に応じて減速距離を変えて、作業者などの対象物との衝突を防止する装置（特許文献４参照。）。
１．クレーン作業エリアの３次元マップを作るときに、死角が発生しているか否か判断して、死角を補う位置で再度スキャニング動作を行い、死角のない３次元マップを作成する装置（特許文献２参照。）。
２．簡易な設備構成で、外乱光対策を実施し、クレーンの作業環境に影響されることなく、作業者を確実に抽出することによって、クレーン作業エリアの安全を確認できる装置（特許文献３参照。）。
３．簡易な設備構成で、クレーンの取扱物の大きさを吊上時に把握し、その情報に応じて減速距離を変えて、作業者などの対象物との衝突を防止する装置（特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１７－７１４５５号公報
【文献】特開２０１９－１２７３７３号公報
【文献】特開２０１９－１２７３７２号公報
【文献】特開２０１９－１２７３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献２～４において開示した上記１～３の装置、特に、上記３の装置は、特許文献１において開示された技術の問題を解消できるものであった。
【0007】
ところで、上記１～３の装置で使用されているＬＩＤＡＲ（例えば、北陽電機社製の「ＵＴＭ－３０ＬＸ－ＥＷ」）は、２次元ＬＩＤＡＲ（以下、「２Ｄ－ＬＩＤＡＲ」という。）と呼ばれるもので、半円状に光を照射して反射光が戻ってくるまでの時間を測定し、２Ｄ－ＬＩＤＡＲから対象物までの各角度における距離を測定するとともに、モータコントローラによって制御されるステッピングモータを用いて２Ｄ－ＬＩＤＡＲを回転させ、スキャニングの角度を変えることによって、対象物に対して３次元の計測を行い、立体的な形状の検出を行うようにしていた。
【0008】
このため、この２Ｄ－ＬＩＤＡＲは、対象物の３次元の計測をリアルタイムで行うことができないことから、２Ｄ－ＬＩＤＡＲに対して相対的に移動している対象物に対する３次元の計測を行うのに数秒以上の時間を要し、実質的にリアルタイムで行うことができず、また、相対的に移動していない対象物に対しても、立体的な形状の検出に時間を要することから、特に、特許文献３において開示した上記３の装置において、クレーンの運転中の対象物の３次元の計測や２Ｄ－ＬＩＤＡＲに対して相対的に移動している対象物の３次元の計測検出をリアルタイムで正確に行えないという課題があった。
【0009】
本発明は、上記２Ｄ－ＬＩＤＡＲを用いる従来のクレーンにおける衝突防止装置の有する課題に鑑み、簡易な設備構成で、取扱物及び対象物の３次元の計測をリアルタイムで行うことを可能とすることによって、取扱物の大きさをクレーンの吊上時に把握し、その情報に応じて減速、停止を行うことで、作業者などの移動している対象物を含む対象物との衝突を防止する装置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】
【0010】
上記目的を達成するため、本発明のクレーンにおける衝突防止装置は、クレーンの運転時に、クレーンが荷役する取扱物とクレーンの周囲に存在する対象物との衝突事故を防止するクレーンにおける衝突防止装置において、クレーンに搭載した３次元測域センサを用いてクレーンが荷役する取扱物の荷姿情報及び対象物の情報をリアルタイムで取得し、取扱物と対象物の衝突を防止する速度を空荷時の速度に取扱物の荷姿情報及び対象物の情報を加えて算出し、該速度に基づいてクレーンの運転を行うようにしたことを特徴とする。
ここで、「３次元測域センサ」（Laser Range Scanner 又は 3D Scanner）とは、空間の物理的な３次元の形状データを同時に出力することができる走査型の光波距離計をいう。
ここで、「３次元測域センサ」（Laser Range Scanner 又は 3D Scanner）とは、空間の物理的な３次元の形状データを同時に出力することができる走査型の光波距離計をいう。
【0011】
この場合において、前記対象物との移動時の衝突を防止する速度を、走行及び横行の同時操作時においては、走行速度と横行速度の合成速度に基づいてクレーンの運転を行うようにすることができる。
【0012】
また、前記走行及び横行の同時操作時においては、走行と横行の速度比を変えずにクレーンの運転を行うようにすることができる。
【0013】
また、前記取扱物の荷姿情報に基づいて、該取扱物を所定の高さまで吊り上げたときの死角に入る範囲を算出するようにすることができる。
【0014】
前記取扱物の荷姿情報と、カメラを用いてリアルタイムで取得した作業者の情報とを、人・形状認識パソコンに取り込んで、取扱物と作業者の衝突防止を図るようにすることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明のクレーンにおける衝突防止装置によれば、簡易な設備構成で、取扱物及び対象物の３次元の計測をリアルタイムで行うことを可能とすることによって、取扱物の大きさをクレーンの吊上時に把握し、その情報に応じて減速、停止を行うことで、作業者などの移動している対象物を含む対象物との衝突を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明に係るクレーンにおける衝突防止装置を適用した天井クレーンの一実施例を示す側面図である。
【図2】同クレーンにおける衝突防止装置の制御装置の構成図である。
【図3】作業者のヘルメットに付けた再帰性反射材からなるマークの一例を示し、（ａ－１）は平面図、（ａ－２）は側面図、（ｂ－１）は他の例の平面図、（ｂ－２）は同側面図である。
【図4】赤外線投光器のＯＮ／ＯＦＦとカメラの撮影タイミングを表したタイムチャートである。
【図5】カメラで撮影した画像を示し、（ａ）は赤外線投光器がＯＦＦ時に撮影した画像例、（ｂ）は赤外線投光器がＯＮ時に撮影した画像例、（ｃ）は（ａ）の画像から（ｂ）の画像の差を取った画像例を示す。
【図6】無線機子機の押釦スイッチ配置の一例を示す説明図である。
【図7】測域センサから取扱物までの距離を測定する原理のイメージ図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図8】作業者とクレーンの取扱物とのクレーン移動時の関係図である。
【図9】クレーン移動時の障害物検知状態のイメージ図である。
【図10】作業者とクレーンの取扱物との取扱物の巻上時の関係図である。
【図11】作業者とクレーンの取扱物との関係図である。
【図12】作業者とクレーンの取扱物との関係図である。
【図13】作業者とクレーンの取扱物との関係図である。
【図14】走行及び横行の同時操作時の合成速度の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明のクレーンにおける衝突防止装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【0018】
【0019】
図１は、本発明に係るクレーンにおける衝突防止装置を天井クレーンに適用した概略構成図で、天井クレーン０１下の作業者１３は、取扱物０９を他の場所に移動させるためフック０５に玉掛け作業を行っている。この状態の安全確認を実施するためにクレーン０１のクラブ０２に設置したカメラ２１（ここで、カメラは、死角をなくすために、クラブ０２の横行方向の前後に２台のカメラ２１ａ、２１ｂを設けることもできる。）で監視している。また、取扱物０９の形状を計測するために、天井クレーン０１上のクラブ０２に測域センサ２３を設置するようにしている。
【0020】
図２に、このクレーンにおける衝突防止装置の制御構成を示す。
カメラ２１と赤外線投光器２２が、演算装置としての人・形状認識パソコン２６に接続されている。クレーンコントローラ３０から人・形状認識パソコン２６にクレーン作業エリアの作業者１３を検出するように指示が来ると、人・形状認識パソコン２６は赤外線投光器２２のＯＮ／ＯＦＦを行い、それに同期してカメラ２１の撮影を行う。
カメラ２１と赤外線投光器２２が、演算装置としての人・形状認識パソコン２６に接続されている。クレーンコントローラ３０から人・形状認識パソコン２６にクレーン作業エリアの作業者１３を検出するように指示が来ると、人・形状認識パソコン２６は赤外線投光器２２のＯＮ／ＯＦＦを行い、それに同期してカメラ２１の撮影を行う。
【0021】
このクレーンにおける衝突防止装置は、汎用の天井クレーンに適用することができ、天井クレーン０１には、汎用の天井クレーンが備える、例えば、天井クレーン０１の走行位置を把握するための走行レーザ距離計２４、横行位置を把握するための横行レーザ距離計２５等の機器を備えるようにしている。
天井クレーン０１は３方向の動作が可能となっており、巻上下動作を行う巻上モータ３２、巻上モータの速度制御を行う巻上インバータ３１、横行動作を行う横行モータ３４、横行モータの速度制御を行う横行インバータ３３、走行動作を行う走行モータ３６、走行モータの速度制御を行う走行インバータ３５からなる。
天井クレーン０１は３方向の動作が可能となっており、巻上下動作を行う巻上モータ３２、巻上モータの速度制御を行う巻上インバータ３１、横行動作を行う横行モータ３４、横行モータの速度制御を行う横行インバータ３３、走行動作を行う走行モータ３６、走行モータの速度制御を行う走行インバータ３５からなる。
【0022】
測域センサ２３は、演算手段としての人・形状認識パソコン２６に接続されている。
ここで、測域センサ２３は、空間の物理的な形状データを出力することができる走査型の光波距離計をいい、ここでは、「光検出と測距」又は「レーザ画像検出と測距」とも呼ばれる「ＬＩＤＡＲ」（Light Detection and Ranging 又は Laser Imaging Detection and Rangingの略語。光を用いたリモートセンシング技術の一つで、パルス状に発光するレーザ照射に対する散乱光を測定し、遠距離にある対象までの距離やその対象の形状や性質を分析する装置。）、より具体的には、３次元ＬＩＤＡＲ（以下、「３Ｄ－ＬＩＤＡＲ」という。）、例えば、Velodyne Lidar, Inc.製の「Puck」や「Puck-Hi-Res」を使用するようにしている。
この測域センサ２３としての３Ｄ－ＬＩＤＡＲは、２次元（平面）状に光を照射して反射光が戻ってくるまでの時間を測定することで、取扱物０９のように床面より高い物体について計測を行いその座標を求める。
測域センサ２３の視野内にあるすべての高さを持つ物体、すなわち、取扱物０９や対象物の計測を行い、その座標を算出する。
これにより、取扱物０９や対象物に対して３次元の計測をリアルタイムで行い、立体的な形状の検出を行うようにする。
ここで、測域センサ２３は、空間の物理的な形状データを出力することができる走査型の光波距離計をいい、ここでは、「光検出と測距」又は「レーザ画像検出と測距」とも呼ばれる「ＬＩＤＡＲ」（Light Detection and Ranging 又は Laser Imaging Detection and Rangingの略語。光を用いたリモートセンシング技術の一つで、パルス状に発光するレーザ照射に対する散乱光を測定し、遠距離にある対象までの距離やその対象の形状や性質を分析する装置。）、より具体的には、３次元ＬＩＤＡＲ（以下、「３Ｄ－ＬＩＤＡＲ」という。）、例えば、Velodyne Lidar, Inc.製の「Puck」や「Puck-Hi-Res」を使用するようにしている。
この測域センサ２３としての３Ｄ－ＬＩＤＡＲは、２次元（平面）状に光を照射して反射光が戻ってくるまでの時間を測定することで、取扱物０９のように床面より高い物体について計測を行いその座標を求める。
測域センサ２３の視野内にあるすべての高さを持つ物体、すなわち、取扱物０９や対象物の計測を行い、その座標を算出する。
これにより、取扱物０９や対象物に対して３次元の計測をリアルタイムで行い、立体的な形状の検出を行うようにする。
【0023】
以下、本発明に係るクレーンにおける衝突防止装置を、この天井クレーン０１の動作に基づいて説明する。
天井クレーン０１は、クラブ０２が図面の矢印方向に動作し、横行と直角方向に走行車輪０６を備えた天井クレーン０１が走行レール０７上を走行して目的位置に移動する。
天井クレーン０１は、クラブ０２が図面の矢印方向に動作し、横行と直角方向に走行車輪０６を備えた天井クレーン０１が走行レール０７上を走行して目的位置に移動する。
【0024】
天井クレーン０１が目的位置へ移動完了後、フック０５下の取扱物０９の検知を行う。
人・形状認識パソコン２６は、取扱物０９の形状を測域センサ２３を使用して計測する。
測域センサ２３は、２次元（平面）状に光を照射して反射光が戻ってくるまでの時間を測定し、測域センサ２３から対象までの距離を測定する。
図７は、そのイメージ図で２次元（平面）状に光をスキャンし、取扱物０９からの距離を測定する。
これにより、取扱物０９に対して３次元の計測をリアルタイムで行い、人・形状認識パソコン２６はその立体的な形状を求める。
人・形状認識パソコン２６は、取扱物０９の形状を測域センサ２３を使用して計測する。
測域センサ２３は、２次元（平面）状に光を照射して反射光が戻ってくるまでの時間を測定し、測域センサ２３から対象までの距離を測定する。
図７は、そのイメージ図で２次元（平面）状に光をスキャンし、取扱物０９からの距離を測定する。
これにより、取扱物０９に対して３次元の計測をリアルタイムで行い、人・形状認識パソコン２６はその立体的な形状を求める。
【0025】
天井クレーン０１の移動路上に居る作業者１３の検知は、測域センサ２３によって行うこともできるが、本実施例においては、作業者１３と他の物体とを区別して識別するために、作業者１３のヘルメット１１に、図３に示す再帰性反射材からなるマーク１２を取り付け、カメラ２１の近くに投光器２２を設けて、図４に示す投光器２２のＯＮ／ＯＦＦに同期してクレーン周辺を撮像する。撮像した投光器のＯＮ時の映像とＯＦＦ時の映像の差分を取って、図５に示すヘルメット１１に取り付けた再帰性反射材のマーク映像を抽出し、作業者１３の認識を行う。
なお、作業者１３の検知は、このカメラ２１を用いて行う方法と、測域センサ２３を用いて行う方法とを併用して行うこともできる。
図５（ａ）は、赤外線投光器２２がＯＦＦ時の画像例で、図５（ｂ）は、赤外線投光器２２がＯＮ時の画像例である。人・形状認識パソコン２６はヘルメット１１に付けられた再回帰性反射材からなるマーク１２の映像をＯＮ／ＯＦＦ時に分けてカメラ２１から画像を取り込んで、ＯＮ時の画像からＯＦＦ時の画像の差を取ることにより図５（ｃ）に示すようなマークを抽出した画像例を得ることができる。
ここで、再回帰性反射材には、従来公知のガラスビーズ等を用いたあらゆる方向から入射した光に対して常に入射した方向に光を反射させる、具体的には、入射した光が光源に向けて反射する特性を備えた素材を用いることができる。
なお、作業者１３の検知は、このカメラ２１を用いて行う方法と、測域センサ２３を用いて行う方法とを併用して行うこともできる。
図５（ａ）は、赤外線投光器２２がＯＦＦ時の画像例で、図５（ｂ）は、赤外線投光器２２がＯＮ時の画像例である。人・形状認識パソコン２６はヘルメット１１に付けられた再回帰性反射材からなるマーク１２の映像をＯＮ／ＯＦＦ時に分けてカメラ２１から画像を取り込んで、ＯＮ時の画像からＯＦＦ時の画像の差を取ることにより図５（ｃ）に示すようなマークを抽出した画像例を得ることができる。
ここで、再回帰性反射材には、従来公知のガラスビーズ等を用いたあらゆる方向から入射した光に対して常に入射した方向に光を反射させる、具体的には、入射した光が光源に向けて反射する特性を備えた素材を用いることができる。
【0026】
巻上動作を行ったときに、取扱物０９の大きさ情報（Ｗｍ、Ｗｓ）を人・形状認識パソコン２６は、クレーンコントローラ３０に送る。
【0027】
ここでは、図８に示すように、クレーンコントローラ３０は、天井クレーン０１が取扱物０９を持った場合の減速距離Ｌｍ、Ｌｓは、空荷のときの減速距離に取扱物０９の大きさの１／２の長さを加えたものとして算出する。
【0028】
天井クレーン０１は、取扱物０９を巻き上げた後に、移動（走行及び／又は横行）動作に移る。
【0029】
人・形状認識パソコン２６は、移動（走行及び／又は横行）動作時にカメラ２１を用いて進行方向に作業者１３が居ないかチェックしながら走行する。
作業者１３の検出は、カメラ２１、投光器２２及び人・形状認識パソコン２６を用いて行う。
作業者１３の検出は、カメラ２１、投光器２２及び人・形状認識パソコン２６を用いて行う。
【0030】
人・形状認識パソコン２６が、作業者１３を発見したときは、「空荷時の減速距離＋取扱物０９の大きさの１／２の長さ」の距離で減速処理を行うようにクレーンコントローラ３０に送信する。同時に作業者１３に対して音声ガイダンス装置６３から警告を発報するようにクレーンコントローラ３０に送信する。
【0031】
警告を発報しても作業者１３が居続けた場合は、「空荷時の停止距離＋取扱物０９の大きさの１／２の長さ」の距離で停止処理を行うように人・形状認識パソコン２６はクレーンコントローラ３０に送信する。
【0032】
このようにして人・形状認識パソコン２６はクレーンコントローラ３０と連動して衝突防止を実現する。
【0033】
ここで、上記説明は、対象物を作業者１３として説明したが、対象物が床面に置かれた物体の場合にも同様に衝突防止の機能を持たせるようにすることができる。
具体的には、操業に入って、図９に示すように、天井クレーン０１が、ワイヤロープ０４に取り付けたフック０５で取扱物０９を吊って目的地まで移動する場合は、測域センサ２３によって床面に置かれた物体１７を検知するようにする。
具体的には、操業に入って、図９に示すように、天井クレーン０１が、ワイヤロープ０４に取り付けたフック０５で取扱物０９を吊って目的地まで移動する場合は、測域センサ２３によって床面に置かれた物体１７を検知するようにする。
【0034】
移動（走行及び／又は横行）を開始して点線のような位置で測域センサ２３は物体１７を検知する。
移動を続けて、２点鎖線の位置で取扱物０９の搬送位置より背の高い物体との判断を人・形状認識パソコン２６は行い、クレーンコントローラ３０に減速を指示する。
このとき、図８に示した場合と同様に、「空荷時の減速距離＋取扱物０９の大きさの１／２の長さ」の距離、すなわち、減速距離Ｌｍ、Ｌｓで減速処理を行うようにする。
移動を続けて、２点鎖線の位置で取扱物０９の搬送位置より背の高い物体との判断を人・形状認識パソコン２６は行い、クレーンコントローラ３０に減速を指示する。
このとき、図８に示した場合と同様に、「空荷時の減速距離＋取扱物０９の大きさの１／２の長さ」の距離、すなわち、減速距離Ｌｍ、Ｌｓで減速処理を行うようにする。
【0035】
クレーンコントローラ３０は走行インバータ３５に減速を指示する。同時に衝突警報ランプ６１を点灯させる。
【0036】
さらに移動が継続された場合は、人・形状認識パソコン２６は、クレーンコントローラ３０に停止指示を行う。
このとき、「空荷時の停止距離＋取扱物０９の大きさの１／２の長さ」の距離で停止処理を行うようにする。
このとき、「空荷時の停止距離＋取扱物０９の大きさの１／２の長さ」の距離で停止処理を行うようにする。
【0037】
クレーンコントローラ３０は走行インバータ３５に停止を指示する。同時に停止ランプ６２を点灯させる。
【0038】
ところで、本実施例の装置においては、図１０に示すように、取扱物０９を巻上時の運搬高さがクレーン協会出典（２００３年９月）クレーン誌に掲載の安全のすすめ「玉掛け作業者の再教育について」の荷の巻上時の留意点に記載されている、取扱物０９を床面から原則として人に当たらない２ｍの高さまで巻き上げた段階で、無線機子機３８を操作している作業者１３（以下、「オペレータ」という。）に音声ガイダンス装置６３からアナウンスを行うとともに、巻上停止を行うようにしている。
【0039】
さらに、本実施例の装置においては、作業者１３に対する安全性を高めるため、取扱物０９の荷姿情報に基づいて、取扱物０９を所定の高さまで吊り上げたときの死角に入る範囲を人・形状認識パソコン２６を用いて算出するようにしている。
具体的には、測域センサ２３としての３Ｄ－ＬＩＤＡＲにより計測した取扱物０９の高さ方向の情報と水平方向の情報から、取扱物０９を作業者１３（オペレータを含む取扱物０９の周囲に居る作業者）に当たらない２ｍ巻き上げた場合に、カメラ２１（２１ａ、２１ｂ）から死角とならない範囲の算出を人・形状認識パソコン２６を用いて行う。
以下、カメラ２１の視野における取扱物０９が床にある場合と２ｍ巻き上げた場合の人検知範囲の具体的な事例について、図１１～図１３を用いて説明する。
具体的には、測域センサ２３としての３Ｄ－ＬＩＤＡＲにより計測した取扱物０９の高さ方向の情報と水平方向の情報から、取扱物０９を作業者１３（オペレータを含む取扱物０９の周囲に居る作業者）に当たらない２ｍ巻き上げた場合に、カメラ２１（２１ａ、２１ｂ）から死角とならない範囲の算出を人・形状認識パソコン２６を用いて行う。
以下、カメラ２１の視野における取扱物０９が床にある場合と２ｍ巻き上げた場合の人検知範囲の具体的な事例について、図１１～図１３を用いて説明する。
【0040】
［図１１］
１．カメラ視野（床面） ２００００ｍｍ×高さ１００００ｍｍ
２．取扱物サイズ 高さ２０００ｍｍ×幅４０００ｍｍ
３．人高さ １７００ｍｍ
４．クレーン走行定格速度 １ｍ／ｓ
５．クレーン走行減速時間 ６ｓ
６．クレーン停止距離 １／２×１×６＝３ｍ＝３０００ｍｍ
７．床に取扱物がある場合の死角とならない視野端（Ｘ１：取扱物の中心からの距離）は、相似の関係から、
２０００：８０００＝Ｘ１：１００００
Ｘ１＝２５００ｍｍ
となる。
８．取扱物を２ｍ巻き上げた場合の死角とならない視野端（Ｘ２：取扱物の中心からの距離）は、相似の関係から、
２０００：６０００＝Ｘ２：１００００
Ｘ２＝３３３３ｍｍ
となる。
９．人高さを１７００ｍｍとすると、カメラ視野端における人検知可能位置は、
１００００－１７００＝８３００ｍｍ
１０．取扱物を運ぶ高さとして、２ｍまで巻き上げるとすると、取扱物の死角とならない位置とクレーンの走行定格速度から停止した場合、カメラ視野端の人を検知してから停止するまでの距離は、
８３００－１／２×１０００×６－３３３３
＝１９６７ｍｍ＞０
となる。
１１．この場合、カメラ視野端で人を検知した場合、１９６７ｍｍ手前で取扱物が人にぶつからずに停止することが可能となる。
１．カメラ視野（床面） ２００００ｍｍ×高さ１００００ｍｍ
２．取扱物サイズ 高さ２０００ｍｍ×幅４０００ｍｍ
３．人高さ １７００ｍｍ
４．クレーン走行定格速度 １ｍ／ｓ
５．クレーン走行減速時間 ６ｓ
６．クレーン停止距離 １／２×１×６＝３ｍ＝３０００ｍｍ
７．床に取扱物がある場合の死角とならない視野端（Ｘ１：取扱物の中心からの距離）は、相似の関係から、
２０００：８０００＝Ｘ１：１００００
Ｘ１＝２５００ｍｍ
となる。
８．取扱物を２ｍ巻き上げた場合の死角とならない視野端（Ｘ２：取扱物の中心からの距離）は、相似の関係から、
２０００：６０００＝Ｘ２：１００００
Ｘ２＝３３３３ｍｍ
となる。
９．人高さを１７００ｍｍとすると、カメラ視野端における人検知可能位置は、
１００００－１７００＝８３００ｍｍ
１０．取扱物を運ぶ高さとして、２ｍまで巻き上げるとすると、取扱物の死角とならない位置とクレーンの走行定格速度から停止した場合、カメラ視野端の人を検知してから停止するまでの距離は、
８３００－１／２×１０００×６－３３３３
＝１９６７ｍｍ＞０
となる。
１１．この場合、カメラ視野端で人を検知した場合、１９６７ｍｍ手前で取扱物が人にぶつからずに停止することが可能となる。
【0041】
［図１２］
上記関係を一般的な数値とすると、３Ｄ－ＬＩＤＡＲで取扱物の形状を検出した場合の取扱物の移動方向に対する幅の半分をＷ［ｍｍ］、取扱物の高さをＨ２［ｍｍ］、フック中心から床面までの距離をＨ１［ｍｍ］、フック中心からカメラ視野端までの距離の半分をＬ１［ｍｍ］、人高さを１７００［ｍｍ］、取扱物を２ｍ巻き上げた位置における取扱物から死角とならない人の位置をＬ２［ｍｍ］、クレーンの移動速度をＶ［ｍ／ｓ］、インバータの減速時間をｔ［ｓ］、取扱物の振れに対する人までの距離の余裕をＬ３［ｍｍ］とすると、
（Ｌ１－１７００）－Ｌ２－（１／２×Ｖ×ｔ×１０００）－Ｌ３＞０
Ｌ１－Ｌ２－Ｌ３－１７００＞１／２×Ｖ×ｔ×１０００
（Ｌ１－Ｌ２－Ｌ３－１７００）／５００＞Ｖ×ｔ ・・・（１）
となる。
取扱物を２ｍ巻き上げた場合に人が死角とならない位置Ｌ２は、フック位置Ｈ１との相似の関係から、
Ｗ：（Ｈ１－Ｈ２－２０００）＝Ｌ２：Ｈ１
（Ｈ１－Ｈ２－２０００）×Ｌ２＝（Ｗ×Ｈ１）
Ｌ２＝（Ｗ×Ｈ１）／（Ｈ１－Ｈ２－２０００） ・・・（２）
となる。
（２）を（１）に代入して、
（Ｌ１－{（Ｗ×Ｈ１）／（Ｈ１－Ｈ２－２０００）}―Ｌ３－１７００）／５００＞Ｖ×ｔ
となる。
上記関係を満たすようにクレーンの移動速度と減速時間を制御することで、人と取扱物がぶつからない速度に制御可能となる。
上記関係を一般的な数値とすると、３Ｄ－ＬＩＤＡＲで取扱物の形状を検出した場合の取扱物の移動方向に対する幅の半分をＷ［ｍｍ］、取扱物の高さをＨ２［ｍｍ］、フック中心から床面までの距離をＨ１［ｍｍ］、フック中心からカメラ視野端までの距離の半分をＬ１［ｍｍ］、人高さを１７００［ｍｍ］、取扱物を２ｍ巻き上げた位置における取扱物から死角とならない人の位置をＬ２［ｍｍ］、クレーンの移動速度をＶ［ｍ／ｓ］、インバータの減速時間をｔ［ｓ］、取扱物の振れに対する人までの距離の余裕をＬ３［ｍｍ］とすると、
（Ｌ１－１７００）－Ｌ２－（１／２×Ｖ×ｔ×１０００）－Ｌ３＞０
Ｌ１－Ｌ２－Ｌ３－１７００＞１／２×Ｖ×ｔ×１０００
（Ｌ１－Ｌ２－Ｌ３－１７００）／５００＞Ｖ×ｔ ・・・（１）
となる。
取扱物を２ｍ巻き上げた場合に人が死角とならない位置Ｌ２は、フック位置Ｈ１との相似の関係から、
Ｗ：（Ｈ１－Ｈ２－２０００）＝Ｌ２：Ｈ１
（Ｈ１－Ｈ２－２０００）×Ｌ２＝（Ｗ×Ｈ１）
Ｌ２＝（Ｗ×Ｈ１）／（Ｈ１－Ｈ２－２０００） ・・・（２）
となる。
（２）を（１）に代入して、
（Ｌ１－{（Ｗ×Ｈ１）／（Ｈ１－Ｈ２－２０００）}―Ｌ３－１７００）／５００＞Ｖ×ｔ
となる。
上記関係を満たすようにクレーンの移動速度と減速時間を制御することで、人と取扱物がぶつからない速度に制御可能となる。
【0042】
［図１３］
１．床に取扱物がある場合の死角とならない視野端（Ｘ１：取扱物の中心からの距離）は、相似の関係から、
２０００：８０００＝Ｘ１：１００００
Ｘ１＝２５００ｍｍ
となる。
２．取扱物を４ｍ巻き上げた場合の死角とならない視野端（Ｘ２：取扱物の中心からの距離）は、相似の関係から、
２０００：４０００＝Ｘ２：１００００
Ｘ２＝５０００ｍｍ
となる。
３．クレーン走行定格速度１ｍ／ｓ、減速時間６ｓの場合、停止距離が１／２×１×６＝３ｍ＝３０００ｍｍのため、カメラ視野端から取扱物を４ｍ巻き上げて死角とならない視野端は、３３００ｍｍしかなく、人を検知してから停止するまでの距離３０００ｍｍを引くと、３００ｍｍしかないため、巻き上げ過ぎた場合も安全を確保できない。
１．床に取扱物がある場合の死角とならない視野端（Ｘ１：取扱物の中心からの距離）は、相似の関係から、
２０００：８０００＝Ｘ１：１００００
Ｘ１＝２５００ｍｍ
となる。
２．取扱物を４ｍ巻き上げた場合の死角とならない視野端（Ｘ２：取扱物の中心からの距離）は、相似の関係から、
２０００：４０００＝Ｘ２：１００００
Ｘ２＝５０００ｍｍ
となる。
３．クレーン走行定格速度１ｍ／ｓ、減速時間６ｓの場合、停止距離が１／２×１×６＝３ｍ＝３０００ｍｍのため、カメラ視野端から取扱物を４ｍ巻き上げて死角とならない視野端は、３３００ｍｍしかなく、人を検知してから停止するまでの距離３０００ｍｍを引くと、３００ｍｍしかないため、巻き上げ過ぎた場合も安全を確保できない。
【0043】
そして、取扱物０９の荷姿情報に基づいて、取扱物０９を所定の高さまで吊り上げたときの死角に入る範囲（及びその周囲）に作業者１３（オペレータを含む取扱物０９の周囲に居る作業者）が存在する場合は、自動的に巻き上げを停止し、オペレータに音声ガイダンス装置６３から音声アナウンスにより注意喚起を行うようにする。
【0044】
ところで、天井クレーン０１が、ワイヤロープ０４に取り付けたフック０５で取扱物０９を吊って目的地まで移動する場合、走行及び横行の同時操作をする場合がある。
この走行及び横行の同時操作時において、本実施例の装置においては、走行速度と横行速度の合成速度に基づいて、さらに、走行と横行の速度比を変えずに天井クレーン０１の運転を行うようにする。
この走行及び横行の同時操作時において、本実施例の装置においては、走行速度と横行速度の合成速度に基づいて、さらに、走行と横行の速度比を変えずに天井クレーン０１の運転を行うようにする。
【0045】
具体的には、図６に示すように、例えば、走行速度６０［ｍ／ｍｉｎ］、横行速度４０［ｍ／ｍｉｎ］で移動する場合、合成速度は、
（６０２＋４０２）１／２≒７２［ｍ／ｍｉｎ］
となり、走行若しくは横行の単独操作時よりも速度が上がってしまい、カメラ視野との関係で、取扱物と対象物との衝突事故を防止できないおそれがあった。
これに対処するために、走行速度と横行速度の合成速度に基づいて、さらに、走行と横行の速度比を変えずに天井クレーン０１の運転を行うようにすることで、取扱物と対象物との衝突事故を防止するとともに、取扱物の軌跡を定格速度で移動した軌跡と合わせることが可能となる。
具体的には、取扱物と対象物とが衝突しないように、例えば、速度を６０％に制限する場合は、走行速度を６０×０．６＝３６［ｍ／ｍｉｎ］、横行速度を４０×０．６＝２４［ｍ／ｍｉｎ］とすることで、合成速度は、
（３６２＋２４２）１／２≒４３［ｍ／ｍｉｎ］
となる。
（６０２＋４０２）１／２≒７２［ｍ／ｍｉｎ］
となり、走行若しくは横行の単独操作時よりも速度が上がってしまい、カメラ視野との関係で、取扱物と対象物との衝突事故を防止できないおそれがあった。
これに対処するために、走行速度と横行速度の合成速度に基づいて、さらに、走行と横行の速度比を変えずに天井クレーン０１の運転を行うようにすることで、取扱物と対象物との衝突事故を防止するとともに、取扱物の軌跡を定格速度で移動した軌跡と合わせることが可能となる。
具体的には、取扱物と対象物とが衝突しないように、例えば、速度を６０％に制限する場合は、走行速度を６０×０．６＝３６［ｍ／ｍｉｎ］、横行速度を４０×０．６＝２４［ｍ／ｍｉｎ］とすることで、合成速度は、
（３６２＋２４２）１／２≒４３［ｍ／ｍｉｎ］
となる。
【0046】
以上、本発明のクレーンにおける衝突防止装置について、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】
【0047】
本発明のクレーンにおける衝突防止装置は、簡易な設備構成で、取扱物及び対象物の３次元の計測をリアルタイムで行うことを可能とすることによって、取扱物の大きさをクレーンの吊上時に把握し、その情報に応じて減速、停止を行うことで、作業者などの移動している対象物を含む対象物との衝突を防止することができることから、天井クレーンの用途に好適に用いることができるほか、例えば、クレーンを用いる建設機械等の用途にも用いることができる。
【符号の説明】
【0048】
０１ クレーン（天井クレーン）
０２ クラブ
０３ 巻上装置
０４ ワイヤロープ
０５ フック
０６ 走行車輪
０７ 走行レール
０９ 取扱物
１１ ヘルメット
１２ 再帰性反射材からなるマーク
１３ 作業者（対象物）
１４ 玉掛けワイヤ
１７ 物体（対象物）
２１ カメラ
２１ａ カメラ
２１ｂ カメラ
２２ 赤外線投光器
２３ 測域センサ
２４ 走行レーザ距離計
２５ 横行レーザ距離計
２６ 演算装置（人・形状認識パソコン）
３０ クレーンコントローラ
３１ 巻上インバータ
３２ 巻上モータ
３３ 横行インバータ
３４ 横行モータ
３５ 走行インバータ
３６ 走行モータ
３７ 無線機親機
３８ 無線機子機
６１ 衝突警報ランプ
６２ 停止ランプ
６３ 音声ガイダンス装置
Ｌｍ 減速距離
Ｌｓ 減速距離
０２ クラブ
０３ 巻上装置
０４ ワイヤロープ
０５ フック
０６ 走行車輪
０７ 走行レール
０９ 取扱物
１１ ヘルメット
１２ 再帰性反射材からなるマーク
１３ 作業者（対象物）
１４ 玉掛けワイヤ
１７ 物体（対象物）
２１ カメラ
２１ａ カメラ
２１ｂ カメラ
２２ 赤外線投光器
２３ 測域センサ
２４ 走行レーザ距離計
２５ 横行レーザ距離計
２６ 演算装置（人・形状認識パソコン）
３０ クレーンコントローラ
３１ 巻上インバータ
３２ 巻上モータ
３３ 横行インバータ
３４ 横行モータ
３５ 走行インバータ
３６ 走行モータ
３７ 無線機親機
３８ 無線機子機
６１ 衝突警報ランプ
６２ 停止ランプ
６３ 音声ガイダンス装置
Ｌｍ 減速距離
Ｌｓ 減速距離
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】