特許 7412274 荷揚げ装置

(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】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】荷揚げ装置

(51)【国際特許分類】

   B65G 67/60 20060101AFI20240104BHJP

【ＦＩ】

B65G67/60 G

B65G67/60 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020091607

(22)【出願日】2020-05-26

(65)【公開番号】P2021187582

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-01-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(73)【特許権者】

【識別番号】000198363

【氏名又は名称】ＩＨＩ運搬機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久保 諒太郎

(72)【発明者】

【氏名】坂野 肇

(72)【発明者】

【氏名】阿久根 圭

(72)【発明者】

【氏名】水崎 紀彦

【審査官】内田 茉李

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１３１３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３６９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１３９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２０８８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１９５０４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１０１８２６２２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２３９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３１３９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｇ ６７／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積荷を荷揚げする垂直運搬機構に設けられ、走査ライン上における複数の計測点までの距離を計測する測距センサと、
前記走査ライン上における２点間の前記計測点のベクトルと、鉛直下方向との鋭角側のなす角を導出し、導出した前記なす角に基づいて、船倉の壁面に対応する前記計測点を船倉の壁面と判定する判定部と、
を備える荷揚げ装置。

【請求項2】

前記判定部は、
前記なす角の絶対値が所定の角度閾値以下である場合、前記なす角を作る２点の前記計測点を前記船倉の壁面と判定する請求項１に記載の荷揚げ装置。

【請求項3】

前記判定部は、
前記なす角の絶対値が前記角度閾値より大きく９０°未満であり、かつ、鉛直下方向に向かうに連れて座標系の原点から離れるように傾斜していると判定された場合、前記なす角を作る２点の前記計測点を前記船倉の壁面と判定する請求項２に記載の荷揚げ装置。

【請求項4】

前記測距センサによって距離が計測された前記計測点について、前記垂直運搬機構を基準とした座標系における位置を導出する座標導出部と、
前記座標導出部によって導出された前記計測点の座標を、地上の所定位置を基準とした座標系の座標に変換する座標変換部と、を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の荷揚げ装置。

【請求項5】

前記判定部は、
複数の前記計測点のうち、前記垂直運搬機構を構成する、積荷を掻き取る掻取部の先端部側の所定範囲の前記計測点を対象として前記船倉の壁面を判定する請求項１から４のいずれか１項に記載の荷揚げ装置。

【請求項6】

船倉に挿入される掻取部と、
測距センサのデータを取得する計測データ取得部と、
前記計測データ取得部で取得した複数の計測点に対し参照角を導出し、前記参照角と設定された下限値とを比較する判定部と、
前記複数の計測点に沿う直線と、前記掻取部との接近を判定する接近判定部と、
を備え、
前記参照角は、前記複数の計測点に沿う直線と、鉛直下方向との鋭角側のなす角である荷揚げ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、荷揚げ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

荷揚げ装置は、船倉内に積載された積荷を、船倉外に搬出する。荷揚げ装置の一例としてアンローダ装置がある。アンローダ装置では、積荷の状態や、船倉の壁面までの距離等を作業者が直接目視することが困難または不可能なことが多い。

【0003】

そこで、アンローダ装置では、複数の測距センサでの計測結果を用いて船倉のモデルを生成し、生成した船倉のモデルと掻取部のモデルとの位置関係に基づいて、船倉の壁面までの距離を導出する技術（例えば、特許文献１）が開発されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１３１３９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載されたような技術では、船倉のモデル構築までに十分なデータの蓄積や煩雑な処理を要する。しかし、荷揚げ装置では、モデルが生成されていない状況においても壁面を判定し、衝突回避を行うことが必要となる。

【0006】

本開示は、このような課題を鑑み、壁面を判定することが可能な荷揚げ装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る荷揚げ装置は、積荷を荷揚げする垂直運搬機構に設けられ、走査ライン上における複数の計測点までの距離を計測する測距センサと、走査ライン上における２点間の計測点のベクトルと、鉛直下方向との鋭角側のなす角を導出し、導出したなす角に基づいて、船倉の壁面に対応する計測点を船倉の壁面と判定する判定部と、を備える。

【0008】

判定部は、なす角の絶対値が所定の角度閾値以下である場合、なす角を作る２点の計測点を船倉の壁面と判定計測点として抽出してもよい。

【0009】

判定部は、なす角の絶対値が角度閾値より大きく９０°未満であり、かつ、鉛直下方向に向かうに連れて座標系の原点から離れるように傾斜していると判定された場合、なす角を作る２点の計測点を船倉の壁面と判定してもよい。

【0010】

測距センサによって距離が計測された計測点について、垂直運搬機構を基準とした座標系における位置を導出する座標導出部と、座標導出部によって導出された計測点の座標を、地上の所定位置を基準とした座標系の座標に変換する座標変換部を備えてもよい。

【0011】

判定部は、複数の計測点のうち、垂直運搬機構を構成する、積荷を掻き取る掻取部の先端部側の所定範囲の計測点を対象として船倉の壁面と判定してもよい。

【0012】

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る荷揚げ装置は、船倉に挿入される掻取部と、測距センサのデータを取得する計測データ取得部と、計測データ取得部で取得した複数の計測点に対し参照角を導出し、参照角と設定された下限値とを比較する判定部と、複数の計測点に沿う直線と、掻取部との接近を判定する接近判定部と、を備え、参照角は、複数の計測点に沿う直線と、鉛直下方向との鋭角側のなす角である。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、荷揚げ装置は、船倉の壁面を判定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】アンローダ装置の概要を説明する図である。

【図2】アンローダ装置の構成を説明する図である。

【図3】測距センサの計測範囲を説明する図である。

【図4】測距センサの計測範囲を説明する図である。

【図5】アンローダ装置の電気的な構成を説明する図である。

【図6】垂直運搬機構部と船倉の壁面との接近判定を行う処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】アンローダ装置の座標系を説明する図である。

【図8】アンローダ装置の座標系を説明する図である。

【図9】船倉壁面計測点抽出処理を説明する図である。

【図10】第１条件を説明する図である。

【図11】第２条件を説明する図である。

【図12】垂直運搬機構のワイヤーフレームモデルを説明する図である。

【図13】第２の実施形態におけるアンローダ装置の電気的な構成を説明する図である。

【図14】第２の実施形態におけるアンローダ装置の座標系を説明する図である。

【図15】第２の実施形態におけるアンローダ装置の座標系を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0016】

<第１の実施形態>
図１は、第１の実施形態におけるアンローダ装置１００の概要を説明する図である。図１に示すように、荷揚げ装置の一例としてのアンローダ装置１００は、岸壁２に沿って敷設された一対のレール３上を、レール３の延在方向に走行可能である。アンローダ装置１００は、岸壁２に停泊された船舶４の船倉５内に積載された積荷６を外部に搬出する。積荷６は、ばら荷が想定されており、一例として石炭が挙げられる。

【0017】

図２は、アンローダ装置１００の構成を説明する図である。なお、図２では、岸壁２および船舶４を断面で示している。図２に示すように、アンローダ装置１００は、走行体１０２、旋回体１０４、ブーム１０６、トップフレーム１０８、エレベータ１１０、掻取部１１２、ブームコンベア１１４を含んで構成される。なお、エレベータ１１０および掻取部１１２は、積荷６を船倉５から搬出する垂直運搬機構部として機能する。

【0018】

走行体１０２は、不図示のアクチュエータが駆動することで、レール３上を走行可能である。走行体１０２には、位置センサ１１６が設けられる。位置センサ１１６は、例えばロータリーエンコーダである。位置センサ１１６は、走行体１０２の車輪の回転数に基づき、所定の原点位置に対する走行体１０２の水平面上の位置を計測する。

【0019】

旋回体１０４は、走行体１０２の上部に、垂直軸を中心に旋回自在に設けられる。旋回体１０４は、不図示のアクチュエータが駆動することで、走行体１０２に対して旋回可能である。

【0020】

ブーム１０６は、旋回体１０４の上部に、傾斜角度を変更可能に設けられる。ブーム１０６は、不図示のアクチュエータが駆動することで、旋回体１０４を基準とした傾斜角度を変更可能である。

【0021】

旋回体１０４には、旋回角度センサ１１８および傾斜角度センサ１２０が設けられる。旋回角度センサ１１８および傾斜角度センサ１２０は、例えばロータリーエンコーダである。旋回角度センサ１１８は、走行体１０２に対する旋回体１０４の旋回角度を計測する。傾斜角度センサ１２０は、旋回体１０４に対するブーム１０６の傾斜角度を計測する。

【0022】

トップフレーム１０８は、ブーム１０６の先端に設けられる。トップフレーム１０８には、エレベータ１１０を旋回させるアクチュエータが設けられる。

【0023】

エレベータ１１０は、略円柱形状に形成される。エレベータ１１０は、中心軸を中心として旋回自在にトップフレーム１０８に支持される。トップフレーム１０８には、旋回角度センサ１２２が設けられる。旋回角度センサ１２２は、例えばロータリーエンコーダである。旋回角度センサ１２２は、トップフレーム１０８に対するエレベータ１１０の旋回角度を計測する。

【0024】

掻取部１１２は、エレベータ１１０の下端に設けられ、船倉５に挿入される。掻取部１１２は、エレベータ１１０の旋回に伴って、エレベータ１１０と一体的に旋回する。

【0025】

掻取部１１２は、複数のバケツ１１２ａおよびチェーン１１２ｂが設けられる。複数のバケツ１１２ａは、チェーン１１２ｂに連続的に配置される。チェーン１１２ｂは、掻取部１１２、および、エレベータ１１０の内部に架け渡される。

【0026】

掻取部１１２は、不図示のリンク機構が設けられる。リンク機構は、可動することにより、掻取部１１２の底部の長さを可変させる。これにより、掻取部１１２は、船倉５内の積荷６と接するバケツ１１２ａの数を可変させる。掻取部１１２は、チェーン１１２ｂを回動させることにより、底部のバケツ１１２ａによって船倉５内の積荷６を掻き取る。そして、積荷６を掻き取ったバケツ１１２ａは、チェーン１１２ｂの回動に伴ってエレベータ１１０の上部に移動する。

【0027】

ブームコンベア１１４は、ブーム１０６の下方に設けられる。ブームコンベア１１４は、バケツ１１２ａによってエレベータ１１０の上部に移動された積荷６を外部に搬出させる。

【0028】

このような構成でなるアンローダ装置１００は、走行体１０２によってレール３の延在方向に移動し、船舶４との長手方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置１００は、旋回体１０４によって、ブーム１０６、トップフレーム１０８、エレベータ１１０および掻取部１１２を旋回させ、船舶４との短手方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置１００は、ブーム１０６によって、トップフレーム１０８、エレベータ１１０および掻取部１１２を鉛直方向に移動させ、船舶４との鉛直方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置１００は、トップフレーム１０８によってエレベータ１１０および掻取部１１２を旋回させる。これにより、アンローダ装置１００は、掻取部１１２を任意の位置および角度に移動させることができる。

【0029】

ここで、船舶４は、複数の船倉５が設けられる。船倉５は、上部にハッチコーミング７が設けられる。ハッチコーミング７は、鉛直方向に所定高さの壁面を有している。また、ハッチコーミング７は、船倉５における中央付近の水平断面に比べて、開口面積が小さい。つまり、船倉５は、ハッチコーミング７により開口が窄まった形状をしている。なお、ハッチコーミング７の上方には、ハッチコーミング７を開閉するハッチカバー８が設けられる。

【0030】

アンローダ装置１００には、測距センサ１３０、１３１が設けられる。測距センサ１３０、１３１は、例えば、測距可能なレーザセンサであり、Ｖｅｌｏｄｙｎｅ社製のＶＬＰ－１６、ＶＬＰ－３２、Ｑｕａｎｅｒｇｙ社製のＭ８等が適用される。測距センサ１３０、１３１は、例えば円柱形状の本体部の側面に、軸方向に沿って離隔した１６のレーザー照射部が設けられる。レーザー照射部は、３６０度回転可能に本体部に設けられる。レーザー照射部は、互いに隣接して配置されたレーザー照射部との軸方向に対するレーザーの発射角度の差が１～２．５度間隔となるようにそれぞれ配置される。つまり、測距センサ１３０、１３１は、本体部の周方向に３６０度の範囲でレーザーを照射可能である。また、測距センサ１３０、１３１は、本体部の軸方向に直交する平面を基準として、±１５度の範囲でレーザーを発射可能である。また、測距センサ１３０、１３１は、レーザーを受信する受信部が本体部に設けられる。

【0031】

測距センサ１３０、１３１は、レーザー照射部を回転させながら所定角度毎にレーザーを照射する。測距センサ１３０、１３１は、複数のレーザー照射部から照射（投影）されて物体（計測点）で反射したレーザーを受信部でそれぞれ受信する。そして、測距センサ１３０、１３１は、レーザーが照射されてから受信するまでの時間に基づいて、物体（計測点）までの距離を導出する。つまり、測距センサ１３０、１３１は、１つのレーザー照射部によって、１つの走査ライン上で複数の計測点までの距離をそれぞれ計測する。また、測距センサ１３０、１３１は、複数のレーザー照射部によって、複数の走査ライン上での複数の計測点までの距離をそれぞれ計測する。

【0032】

図３および図４は、測距センサ１３０、１３１の計測範囲を説明する図である。図３は、掻取部１１２を上方から見た際の測距センサ１３０、１３１の計測範囲を説明する図である。なお、図３では、アンローダ装置１００のうち、掻取部１１２のみを図示している。また、図３では、船舶４について、掻取部１１２と鉛直方向の同位置での水平断面を示している。図４は、掻取部１１２を側面１１２ｃ側から見た際の測距センサ１３０、１３１の計測範囲を説明する図である。図３および図４において、測距センサ１３０、１３１の計測範囲を一点鎖線で示す。

【0033】

測距センサ１３０、１３１は、主に、船倉５内の積荷６、および、船倉５の壁面を検出する際に用いられる。測距センサ１３０は、図３および図４に示すように、掻取部１１２の側面１１２ｃに取り付けられる。測距センサ１３０は、本体部の中心軸が、掻取部１１２の側面１１２ｃに直交するように配置される。測距センサ１３１は、掻取部１１２の側面１１２ｄに取り付けられる。測距センサ１３１は、本体部の中心軸が、掻取部１１２の側面１１２ｄに直交するように配置される。測距センサ１３０、１３１は、鉛直上方向の一部が不図示のカバーで覆われる。

【0034】

したがって、測距センサ１３０、１３１は、図３に示すように、上方から見たときに、掻取部１１２の先端部１１２ｅから末端部１１２ｆに向かう方向とは直交する方向に、測距センサ１３０、１３１全体としての発射角度に応じた範囲に存在する物体までの距離を計測することができる。また、測距センサ１３０、１３１は、図４に示すように、側面１１２ｃ側から見たときに、測距センサ１３０、１３１よりも上方から下方に向かい、さらに上方に至るまでの円弧状の範囲に存在する物体までの距離を計測することができる。

【0035】

測距センサ１３０、１３１は、物体までの距離を計測すると、物体までの距離を示す計測データをアンローダ制御部１４０（図５参照）に送信する。

【0036】

図５は、アンローダ装置１００の電気的な構成を説明する図である。図５に示すように、アンローダ装置１００には、アンローダ制御部１４０、記憶部１４２および表示部１４４が設けられる。

【0037】

アンローダ制御部１４０は、位置センサ１１６、旋回角度センサ１１８、傾斜角度センサ１２０、旋回角度センサ１２２、測距センサ１３０、１３１、記憶部１４２および表示部１４４と接続される。アンローダ制御部１４０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。アンローダ制御部１４０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。そして、アンローダ制御部１４０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して、アンローダ装置１００全体を管理および制御する。

【0038】

また、アンローダ制御部１４０は、駆動制御部１５０、計測データ取得部１５２、座標導出部１５４、船倉壁面計測点抽出部（判定部）１５６、水平方向接近判定部１５８、鉛直方向接近判定部１６０、接近制御部１６２として機能する。駆動制御部１５０は、例えば、アンローダ装置１００に設けられた不図示の操作室に搭乗した作業者の操作に応じて、アンローダ装置１００の駆動を制御する。なお、アンローダ制御部１４０の他の機能部の詳細については後述する。

【0039】

記憶部１４２は、ハードディスク、不揮発性メモリ等の記憶媒体である。記憶部１４２は、詳しくは後述する垂直運搬機構部（エレベータ１１０および掻取部１１２）の３次元モデルを記憶する。

【0040】

表示部１４４は、ＬＥＤディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。表示部１４４には、作業者に種々の情報を報知するための画像が表示される。

【0041】

図６は、垂直運搬機構部と船倉５の壁面との接近判定を行う処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、まず、計測データ取得部１５２は、測距センサ１３０、１３１で計測された計測点の計測データを随時取得する（Ｓ１００）。なお、計測データ取得部１５２は、掻取部１１２が船倉５内の積荷６の掻き取り作業を開始してから、全ての積荷６を掻き取り終えるまでの間（例えば１０時間）、測距センサ１３０、１３１から計測データを１秒に１～５回の頻度で定期的に取得する。

【0042】

図７および図８は、アンローダ装置１００の座標系を説明する図である。図７は、アンローダ装置１００を上方から見た図である。図８は、アンローダ装置１００を側方から見た図である。ここで、アンローダ装置１００は、掻取部座標系３００を有する。

【0043】

図７および図８に示すように、掻取部座標系３００は、エレベータ１１０の中心軸上であって、鉛直方向におけるトップフレーム１０８の下端を原点としている。掻取部座標系３００は、原点から掻取部１１２の先端部１１２ｅの中心に向かう方向をＸａ軸方向とする。掻取部座標系３００は、エレベータ１１０の延在方向をＺａ軸方向とする。掻取部座標系３００は、Ｘａ軸方向およびＺａ軸方向に直交する方向をＹａ軸方向とする。

【0044】

そして、計測データ取得部１５２により測距センサ１３０、１３１から計測データが取得される度に、座標導出部１５４は、測距センサ１３０、１３１により計測された計測点について、掻取部座標系３００における位置（座標）を導出する（Ｓ１０２）。

【0045】

ここで、測距センサ１３０、１３１は、掻取部１１２に取り付けられているため、掻取部座標系３００における位置が予め既知となっている。そこで、座標導出部１５４は、測距センサ１３０、１３１の掻取部座標系３００における位置と、測距センサ１３０、１３１により計測された計測点までの距離および方向とに基づいて、計測点の掻取部座標系３００における位置（ｘ、ｙ、ｚ）を導出する。

【0046】

船倉壁面計測点抽出部１５６は、測距センサ１３０、１３１により計測された計測点から、掻取部１１２の先端部１１２ｅ側の半分の計測点を抽出する（Ｓ１０４）。つまり、船倉壁面計測点抽出部１５６は、測距センサ１３０、１３１により計測された計測点のうち、先端部１１２ｅ側の所定範囲の計測点を抽出する。

【0047】

これは、掻取部１１２が積荷６を掻き取る際、掻取部１１２の先端部１１２ｅが最も船倉５の壁面に接近するため、先端部１１２ｅ側に位置する壁面のみを抽出すれば、後述する接近処理（水平方向接近判定処理、鉛直方向接近判定処理）において、掻取部１１２と壁面との接近判定を行えるからである。このようにすることで、処理負荷を低減することができる。

【0048】

その後、船倉壁面計測点抽出部１５６は、抽出した先端部１１２ｅ側の半分の計測点を対象として、船倉５の壁面に対応する計測点（壁面までの距離が計測された計測点）を抽出する船倉壁面計測点抽出処理を実行する（Ｓ１０６）。

【0049】

図９は、船倉壁面計測点抽出処理を説明する図である。図１０は、第１条件を説明する図である。図１１は、第２条件を説明する図である。なお、図９、図１０、図１１において、計測点を黒丸で示す。

【0050】

船倉壁面計測点抽出部１５６は、先端部１１２ｅ側の半分の計測点を抽出すると、走査ライン毎に以下の処理を行う。なお、図９は、１つの走査ラインで切取った船倉５の断面を示す図ともいえる。上記したように、測距センサ１３０、１３１は、１６のレーザー照射部が設けられているため、一回の測定において１６の走査ライン上の計測点までの距離を計測することができる。なお、レーザー照射部は、図９で示す計測点を時計回りの順に計測したとする。また、エレベータ１１０は略鉛直方向に延在し、測距センサ１３０、１３１はエレベータ１１０が延在する方向に沿ってレーザーを照射するため、走査ラインは、鉛直線を含む平面上に位置するか、鉛直線を含む平面に対してわずかに傾いている。換言すると、測距センサ１３０、１３１で計測される計測点は、鉛直線を含む平面上（鉛直方向）、あるいは鉛直線を含む平面に対してわずかに傾いた平面上に配列されている。つまり、実施形態における鉛直方向には、鉛直方向、および、鉛直方向とみなせる方向（鉛直方向に対してわずかに傾いた方向）を含むものである。

【0051】

ここで、図９に示すように、船倉５は、概ね鉛直方向に延在する側壁５ａ、および、側壁５ａの上端から鉛直上方に向かってハッチコーミング７側に傾斜する上壁５ｂを有する。つまり、船倉５の壁面は、側壁５ａおよび上壁５ｂを含んでいる。

【0052】

そこで、船倉壁面計測点抽出部１５６は、側壁５ａおよび上壁５ｂに対応する計測点を抽出する。

【0053】

具体的には、船倉壁面計測点抽出部１５６は、図１０および図１１に示すように、まず、連続して計測される計測点のうち、いずれかの計測点Ｐ_ｉ（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ、ｚ_ｉ）と、当該計測の時系列でｎ個（ｎは１以上の整数）後に計測される計測点Ｐ_ｉ＋ｎ（ｘ_ｉ＋ｎ、ｙ_ｉ＋ｎ、ｚ_ｉ＋ｎ）とが作るベクトルＰ_ｉ－Ｐ_ｉ＋ｎを導出する。なお、ｎの値は適宜選択することが可能で、隣接した計測点（ｎ＝１）によりベクトルを導出することも可能である。その場合は、壁面の角度が変化する境界近くの計測点まで判定が可能となる。他方、ｎ＝１とした場合は，ノイズの影響を除去する対策が必要となる。ｎを１より大きな値とすることで、ノイズの影響を緩和することが可能である。例えば、本願発明者により、ｎ＝２～５であると、ノイズの影響を緩和できることが確認されている。

【0054】

また、船倉壁面計測点抽出部１５６は、導出したベクトルＰ_ｉ－Ｐ_ｉ＋ｎと、Ｚａ軸負方向（鉛直下方向）との鋭角側のなす角φ_ｉ（参考角）を導出する。

【0055】

そして、船倉壁面計測点抽出部１５６は、なす角φ_ｉが第１条件または第２条件を満たしているかを判定する。

【0056】

第１条件は、下記の（１）式で示される。
０≦|φ_ｉ|≦φ_ｔｈ （１）

【0057】

第２条件は、下記の（２）式で示される。

φ_ｔｈ<|φ_ｉ|<９０ かつ

【数1】

【0058】

ここで、φ_ｔｈは、側壁５ａが鉛直方向に対して傾く可能性がある角度に設定された所定の角度閾値である。φ_ｔｈは、例えば１０°～１５°の範囲のいずれかの値に設定される(このφ_ｔｈはＰ_ｉ、Ｐ_ｉ＋ｎが船倉壁面上にあると判定するための下限値となる)。

【0059】

したがって、第１条件は、なす角φ_ｉの絶対値がφ_ｔｈ以下であることが設定されている。つまり、第１条件を満たす計測点は、側壁５ａに対応するものであると言える。これにより、側壁５ａに対応する計測点を精度良く抽出することができる。

【0060】

第２条件は、なす角φ_ｉがφ_ｔｈ大きく９０°未満であり、かつ、Ｚａ軸負方向に向かうに連れて掻取部座標系３００の原点から離れるように傾斜していることが設定されている。したがって、第２条件を満たす計測点は、上壁５ｂに対応するものであると言える。なお、積荷６の表面は、Ｚａ軸負方向に向かうに連れて掻取部座標系３００の原点に近づくように傾斜するため、積荷６の表面を誤って抽出してしまうことを防止することができる。これにより、上壁５ｂに対応する計測点を精度良く抽出することができる。

【0061】

船倉壁面計測点抽出部１５６は、第１条件または第２条件を満たす計測点Ｐ_ｉおよび計測点Ｐ_ｉ＋ｎを、船倉５の壁面に対応する計測点として抽出する。なお、船倉壁面計測点抽出部１５６は、他の計測点に対して同様の処理を行う。また、ここで抽出された計測点を船倉壁面計測点と呼ぶ。

【0062】

このように、船倉壁面計測点抽出部１５６は、船倉５の壁面の形状に合わせた第１条件または第２条件を満たす計測点を、船倉５の壁面と判定し、船倉壁面計測点として抽出する。これにより、後述する処理において、垂直運搬機構から船倉５の壁面までの距離を導出することができる。

【0063】

水平方向接近判定部１５８は、船倉５の壁面と垂直運搬機構との水平方向の接近判定を行う（Ｓ１０８）。

【0064】

図１２は、垂直運搬機構のワイヤーフレームモデル１７０を説明する図である。記憶部１４２には、図１２に示すような、垂直運搬機構（エレベータ１１０および掻取部１１２）のワイヤーフレームモデル１７０が記憶されている。ワイヤーフレームモデル１７０は、垂直運搬機構の外形を直線によって示した３次元モデルである。ワイヤーフレームモデル１７０には、垂直運搬機構の外形を示す直線ｊの重心ｐ_ｍｃｊ（ｘ_ｍｃｊ、ｙ_ｍｃｊ、ｚ_ｍｃｊ）、直線方向の単位ベクトルｖ_ｍｊ（ｘ_ｖｍｊ、ｙ_ｖｍｊ、ｚ_ｖｍｊ）が関連付けられている。なお、重心ｐ_ｍｃｊ、直線方向の単位ベクトルｖ_ｍｊは、掻取部座標系３００によって表されている。

【0065】

水平方向接近判定部１５８は、船倉壁面計測点Ｐ_ｉに対するワイヤーフレームモデル１７０の水平面上の距離Ｌ_ｉｊを導出する。ただし、Ｚａ軸方向の座標が、ワイヤーフレームモデル１７０の上端点よりも大きい船倉壁面計測点Ｐ_ｉ、および、ワイヤーフレームモデル１７０の下端点よりも小さい船倉壁面計測点Ｐ_ｉは、計算の対象から除外する。

【0066】

ここで、距離Ｌ_ｉｊは、下記の（３）式によって表すことができる。

【数2】

【0067】

また、下記の（４）式および（５）式の関係が成り立つ。
Ｚ_ｐｉ＝Ｚ_ｐｉｊ （４）
ｐ_ｉｊ＝ｔｖ_ｍｊ＋ｐ_ｍｃｊ（ｔは任意の実数） （５）
ここで、ｐ_ｉｊ（ｘ_ｉｊ、ｘ_ｉｊ、ｚ_ｉｊ）は、船倉壁面計測点Ｐ_ｉ（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ、ｚ_ｉ）を含む水平面と直線ｊの交点である。

【0068】

そして、（４）式および（５）式によれば、（６）式～（８）式が導き出せる。

【数3】

【数4】

【数5】

【0069】

水平方向接近判定部１５８は、（３）式、（６）式～（８）式を用いて、全ての船倉壁面計測点Ｐ_ｉについて距離Ｌ_ｉｊを導出する。

【0070】

水平方向接近判定部１５８は、導出した距離Ｌ_ｉｊのうち、最も値が小さい最小距離Ｌ_ｍｉｎと水平距離閾値とを比較することで、水平方向の接近判定を行う。水平距離閾値は、警告水平距離閾値と、警告水平距離閾値よりも小さい値の停止水平距離閾値とが設けられている。

【0071】

また、水平方向接近判定部１５８は、最小距離Ｌ_ｍｉｎが導出された船倉壁面計測点Ｐ_ｉおよびｐ_ｉｊのベクトルｐ_ｉｊ－Ｐ_ｉと、Ｘａ軸の正方向、負方向、Ｙａ軸方向の正方向、負方向の４つの単位ベクトルとの内積を用いて壁面の接近方向を導出する。

【0072】

接近制御部１６２は、水平方向接近判定部１５８による比較結果として、最小距離Ｌ_ｍｉｎが警告水平距離閾値以下である場合、最小距離Ｌ_ｍｉｎと、接近方向とを例えば表示部１４４に表示する（Ｓ１１２）。

【0073】

また、接近制御部１６２は、水平方向接近判定部１５８による比較結果として、最小距離Ｌ_ｍｉｎが停止水平距離閾値以下である場合、掻取部１１２を強制的に停止させる（Ｓ１１２）。

【0074】

鉛直方向接近判定部１６０は、船倉５の壁面と垂直運搬機構との鉛直方向の接近判定を行う（Ｓ１１０）。

【0075】

鉛直方向接近判定部１６０は、ワイヤーフレームモデル１７０における掻取部１１２の上面に対応する直線の頂点、および、その直線を一定間隔でサンプリングした点を代表点Ｐ_CULj（ｘ_CULj、ｙ_CULj、ｚ_CULj）として抽出する。

【0076】

そして、鉛直方向接近判定部１６０は、ワイヤーフレームモデル１７０の代表点Ｐ_CULjの下端（Ｚａ軸方向の最も値が小さい位置）よりもＺａ軸方向上方にある船倉壁面計測点Ｐ_ｉと、代表点Ｐ_CULjとの距離Ｌ_ｚｉｊを導出する。

【0077】

なお、各代表点Ｐ_CULjに対して距離Ｌ_ｚｉｊを導出する船倉壁面計測点Ｐ_ｉは、（９）式および（１０）式を満たす船倉壁面計測点Ｐ_ｉに限られる。
ｘ_CULj－ｔｈ_{ｖＡｒｅａｘ}<ｘ_ｉ<ｘ_CULj＋ｔｈ_{ｖＡｒｅａｘ} （９）
ｙ_CULj－ｔｈ_{ｖＡｒｅａｙ}<ｙ_ｉ<ｙ_CULj＋ｔｈ_{ｖＡｒｅａｙ} （１０）
ここで、ｔｈ_{ｖＡｒｅａｘ}は、Ｘａ軸方向の範囲閾値であり、ｔｈ_{ｖＡｒｅａｙ}は、Ｙａ軸方向の範囲閾値である。

【0078】

鉛直方向接近判定部１６０は、各代表点Ｐ_CULjについて、（９）式および（１０）式を満たす船倉壁面計測点Ｐ_ｉとの距離Ｌ_ｚｉｊを（１１）式を用いて導出する。
Ｌ_ｚｉｊ＝|ｚ_j－ｚ_CULj | （１１）

【0079】

鉛直方向接近判定部１６０は、導出した距離Ｌ_ｚｉｊのうち、最も値が小さい最小距離Ｌ_ｚｍｉｎと鉛直距離閾値とを比較することで、鉛直方向の接近判定を行う。鉛直距離閾値は、警告鉛直距離閾値と、警告鉛直距離閾値よりも小さい値の停止鉛直距離閾値とが設けられている。

【0080】

接近制御部１６２は、鉛直方向接近判定部１６０による比較結果として、最小距離Ｌ_ｚｍｉｎが警告水平距離閾値以下である場合、最小距離Ｌ_ｚｍｉｎと、接近方向とを例えば表示部１４４に表示する（Ｓ１１２）。

【0081】

また、接近制御部１６２は、鉛直方向接近判定部１６０による比較結果として、最小距離Ｌ_ｚｍｉｎが停止鉛直距離閾値以下である場合、掻取部１１２を強制的に停止させる（Ｓ１１２）。

【0082】

以上のように、水平方向接近判定部１５８および鉛直方向接近判定部１６０によって、垂直運搬機構のワイヤーフレームモデル１７０と、船舶４の壁面に対応する船倉壁面計測点との接近判定を行う。これにより、アンローダ装置１００は、垂直運搬機構が船舶４の壁面に衝突してしまうおそれがあることを作業者に通知することができる。また、アンローダ装置１００は、垂直運搬機構が船舶４の壁面に衝突してしまうおそれがあるときに未然に垂直運搬機構を停止させることができる。

【0083】

船倉５の壁面の一部は、掻取対象により埋没した状態となっている。本実施形態では、既に露出した船倉５の壁面上のベクトルＰ_ｉ－Ｐ_ｉ＋ｎに沿った直線と掻取部１１２との間の接近を判定している。つまり、本実施形態は、埋没した状態となっている壁面に対しも接近の判定をしている。そのため、掻取対象により埋没した状態となっている壁面との衝突も抑制することが可能である。

【0084】

<第２の実施形態>
図１３は、第２の実施形態におけるアンローダ装置４００の電気的な構成を説明する図である。アンローダ装置４００は、第１の実施形態におけるアンローダ装置１００と比べ、アンローダ制御部１４０に座標変換部４０２が設けられている点で相違する。

【0085】

図１４および図１５は、第２の実施形態におけるアンローダ装置４００の座標系を説明する図である。図１４は、アンローダ装置４００を上方から見た図である。図１５は、アンローダ装置４００を側方から見た図である。ここで、アンローダ装置４００は、掻取部座標系３００に加え、地上座標系３１０を有する。

【0086】

図１４および図１５に示すように、地上座標系３１０は、岸壁２（地上）に予め設定された所定位置、例えばアンローダ装置４００の初期位置を原点としている。地上座標系３１０は、レール３の延在方向および鉛直方向に直交する方向をＸａ軸方向とする。地上座標系３１０は、レール３の延在方向をＹａ軸方向とする。地上座標系３１０は、鉛直方向をＺａ軸方向とする。

【0087】

ここで、掻取部座標系３００は、アンローダ装置４００の形状、アンローダ装置４００の移動、および、掻取部１１２の旋回に基づいて幾何学的に地上座標系３１０に変換可能である。そこで、座標変換部４０２は、掻取部座標系３００で表される、船倉壁面計測点抽出部１５６により抽出された船倉壁面計測点の位置（座標）を、アンローダ装置４００の形状、アンローダ装置４００の移動、および、掻取部１１２の旋回に基づいて、地上座標系３１０の位置（座標）に変換する。

【0088】

また、座標変換部４０２は、掻取部座標系３００で表される、ワイヤーフレームモデル１７０を構成する直線の重心の位置（座標）を、アンローダ装置４００の形状、アンローダ装置４００の移動、および、掻取部１１２の旋回に基づいて、地上座標系３１０の位置（座標）に変換する。

【0089】

そして、水平方向接近判定部１５８および鉛直方向接近判定部１６０は、地上座標系３１０に変換された船倉壁面計測点の位置、および、ワイヤーフレームモデル１７０の直線の重心の位置を用いて、接近判定を行う。したがって、水平方向接近判定部１５８は、上記した接近方向を地上座標系３１０で表すことになる。

【0090】

そうすると、接近制御部１６２は、接近方向を表示部１４４に表示するときに、地上座標系３１０で表示することができる。そのため、作業者は、例えば、垂直運搬機構が海側または陸側のどちらで船倉５の壁面に近づいているのかや、垂直運搬機構が船首側または船尾側のどちらで船倉５の壁面に近づいているのかなど、直感的に近接方向を把握することができる。

【0091】

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に技術的範囲に属するものと了解される。

【0092】

また、上記実施形態において、荷揚げ装置の一例としてアンローダ装置１００を例に挙げて説明した。しかしながら、荷揚げ装置は、連続アンローダ(バケット式、ベルト式、垂直スクリューコンベア式など)、ニューマチックアンローダ、グラブ式アンローダ、ジブクレーン等であってもよい。なお、グラブ式アンローダやジブクレーンにおける垂直搬送部は、上下動するケーブルおよび、グラブ・フックが相当する。

【0093】

また、上記実施形態では、計測データ取得部１５２で取得した２つの計測点に対するベクトルから参照角を導出した。しかし、計測点は２つに限る必要はなく、例えば直線状に並んだ２つより多くの計測点の近似直線に対し、参照角を導出することも可能である。つまり、２つの計測点に対するベクトル、複数の計測点に対する近似直線など、複数の計測点に沿った直線に対し、参照角を導出してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本開示は、荷揚げ装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0095】

１００ アンローダ装置（荷揚げ装置）
１３０ 測距センサ
１３１ 測距センサ
１５４ 座標導出部
１５６ 船倉壁面計測点抽出部（判定部）

【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】

【図15】