JP2000255978A - クレーン位置検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存のクレーン設備に対し、機械的な改造を
一切、行うことなく、トロリ装置のＸ，Ｙ座標値を正確
に、かつリアルタイムで検知して、自動運転、半自動運
転を図る。 【解決手段】 操縦室１２内のオペレータによって、コ
ントローラ１４が操作されたとき、カメラ１１によって
得られた映像信号の解析処理を開始して、各走行目印１
０の映像と、ガーダ装置４の映像と、トロリ装置６の映
像と、フック８の映像と、カメラ１１の視野中心との位
置関係などに基づき、トロリ装置６の座標値（Ｘ，
Ｙ）、フック８の上下座標値などを計算して、オペレー
タに提示するとともに、オペレータの操作内容に応じ
て、ガーダ装置４、トロリ装置６、巻き上げ装置９など
を制御して、荷物１６の積み降ろし、移動などを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工場などに設置さ
れる天上クレーン設備などで使用されるクレーン位置検
出システムに係わり、特にカメラを使用してクレーン設
備を構成するトロリ装置の位置などを計測し、位置決め
精度を飛躍的に向上させるクレーン位置検出システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】工場などに設置される天上クレーン設備
などでは、ガーダ装置、トロリ装置などの各限界位置に
設けられるリミットスイッチ、各運転用電動機、車輪な
どに取り付けられる複数のエンコーダ、これら各リミッ
トスイッチ、各エンコーダの検出結果に基づき、トロリ
装置の位置などを判定してオペレータに提示する処理装
置などで構成されるクレーン位置検出システムを備えて
いる。そして、このクレーン位置検出システムによっ
て、前記ガーダ装置、トロリ装置の現在位置などを検知
し、ガーダ装置、トロリ装置などが限界位置に来たと
き、それ以上、ガーダ装置、トロリ装置などが移動しな
いようにして、作業の安全を確保しながら、オペレータ
に、ガーダ装置、トロリ装置などの現在位置などを提示
して、ガーダ速度、ガーダ位置、トロリ速度、トロリ位
置などを調整させ、荷物の積み降ろしなどを行わせてい
る。

【０００３】また、このようなクレーン位置検出システ
ム以外では、超音波センサ、レーザセンサなどを使用し
て、２つのクレーンの接近距離を測定し、この測定結果
に基づき、オペレータにクレーン間距離を知らせ、安全
性をさらに高めたものも開発されている。

【０００４】また、海運用コンテナなどの積み降ろしを
行う荷役用クレーン設備やゴミ処理場などで使用される
ゴミ処理クレーン設備など、高い作業効率が求められる
クレーン設備では、クレーン位置検出システムを構成す
るエンコーダとして、高速で、かつ精密な検知を行うこ
とができるエンコーダを使用し、走行位置、横行位置、
巻き上げ位置などをリアルタイムで検知して、これをオ
ペレータに提示するのみならず、検知結果を使用して、
振れ止め制御、自動制御などを加味した最適な運転制御
方式で、海運用コンテナ、ゴミなどの積み降ろしを行っ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、保管
倉庫、ストックヤードなどで使用されるクレーン設備な
どでも、自動運転、あるいは半自動運転、さらに移動作
業対象となる荷物の管理や省力化を行うことが強く求め
られている。

【０００６】しかしながら、このような保管倉庫、スト
ックヤードなどで使用されている既存のクレーン設備で
は、要求される設備コスト、要求される運転精度などの
関係上、海運用コンテナなどの積み降ろしを行う荷役用
クレーン設備やゴミ処理場などで使用されるゴミ処理ク
レーン設備などで使用されているエンコーダ、すなわち
高い応答速度、高い検知精度などを持つエンコーダを使
用していないことが多いことから、処理装置内にインス
トールされているプログラムを改修しただけでは、自動
運転、半自動運転、移動作業対象となる荷物の管理や省
力化を実現することが難しいという問題があった。

【０００７】そこで、このような問題を解決する方法と
して、このような保管倉庫、ストックヤードなどで使用
される各クレーン設備に、高速で、かつ精密な検知を行
うことができるエンコーダを追加して、巻き上げ位置、
横行位置などを瞬時に、かつ精密に検知し得るように
し、自動運転、半自動運転、移動作業対象となる荷物の
管理や省力化を実現する方法が提案されている。

【０００８】しかしながら、このようなクレーン設備、
特に天上クレーン設備では、設備全体の軽量化、設備全
体の省スペース化を目的にした設計思想の下で設計さ
れ、エンコーダを追加する余裕を持っていないことが多
い。このため、モータ、ギア、あるいはその周りなどの
設計を変更するなどの大がかりな改造工事を行わなけれ
ばならず、設備全体を容易に自動化、半自動化させるこ
とが難しいという問題があった。

【０００９】本発明は上記の事情に鑑み、請求項１で
は、既存のクレーン設備についても、エンコーダなどを
追加するときなどのように、モータやギア部分の設計変
更を行うことなく、高い応答速度、高い検知精度で、ガ
ーダ装置、トロリ装置などの位置を連続的に検知するこ
とができ、これによって運転の自動化、半自動化を達成
することができるクレーン位置検出システムを提供する
ことを目的としている。

【００１０】請求項２では、撮像装置から出力される映
像信号を画像処理して、トロリ装置などの走行位置、横
行位置などを求めるときの処理手順を簡素化して、リア
ルタイムで、トロリ装置の走行位置、横行位置などを求
めることができ、これによって運転の自動化、半自動化
を達成することができるクレーン位置検出システムを提
供することを目的としている。

【００１１】請求項３では、撮像装置から出力される映
像信号を画像処理して得られたトロリ装置などの走行位
置、横行位置などに基づき、移動作業対象となる荷物の
管理を簡素化して、保管業務などの省力化を達成するこ
とができるクレーン位置検出システムを提供することを
目的としている。

【００１２】請求項４では、撮像装置から出力される映
像信号を画像処理してトロリ装置などの走行位置、横行
位置を検知することができるのみならず、フックの上下
位置などを検知することができ、これによって荷物の三
次元管理を可能にして、移動作業対象となる荷物の管理
や省力化を飛躍的に高めることができるクレーン位置検
出システムを提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項１では、クレーン設備を構成する
トロリ装置のＸ軸座標値、Ｙ軸座標値を測定するクレー
ン位置検出システムにおいて、前記クレーン設備の固定
部側に取り付けられる走行目印と、前記クレーン設備を
構成するガーダ装置に取り付けられ、前記走行目印、前
記トロリ装置を撮影する撮像装置と、この撮像装置から
出力される映像信号を画像解析して、前記トロリ装置の
Ｘ軸座標値、Ｙ軸座標値を求める画像解析装置とを備え
たことを特徴としている。

【００１４】請求項２では、請求項１に記載のクレーン
位置検出システムにおいて、前記画像解析装置は、前記
撮像装置から出力される映像信号中に含まれる走行目印
の映像と前記撮像装置の視野中心との相対位置関係に基
づき、前記トロリ装置のＸ軸座標値を求めるとともに、
前記撮像装置から出力される映像信号中に含まれるトロ
リ装置の映像と前記撮像装置の視野中心との相対位置関
係に基づき、前記トロリ装置のＹ軸座標値を求めること
を特徴としている。

【００１５】請求項３では、請求項１、２のいずれかに
記載のクレーン位置検出システムにおいて、前記画像解
析装置は、前記撮像装置から出力される映像信号を画像
解析して得られたトロリ装置のＸ座標値、Ｙ座標値を荷
役作業に関連する荷物の保管位置情報として出力するこ
とを特徴としている。

【００１６】請求項４では、請求項１、２、３のいずれ
かに記載のクレーン位置検出システムにおいて、前記撮
像装置は、前記トロリ装置に設けられた巻き上げ装置の
フック部分を撮影し、前記画像解析装置は、前記トロリ
装置のＹ座標値を参照しながら、前記撮像装置から出力
される映像信号中に含まれる前記フックの映像と前記撮
像装置の視野中心との相対位置関係に基づき、前記フッ
クの上下座標値を求め、これを荷役作業に関連する荷物
の保管位置情報として出力することを特徴としている。

【００１７】上記の構成により、請求項１では、クレー
ン設備を構成するガーダ装置に取り付けられた撮像装置
によって、クレーン設備の固定部側に取り付けられる１
つ以上の走行目印、トロリ装置を撮影するとともに、画
像解析装置によって、撮像装置から出力される映像信号
を画像解析して、トロリ装置のＸ軸座標値、Ｙ軸座標値
を求めることにより、既存のクレーン設備についても、
エンコーダなどを追加するときなどのように、モータや
ギア部分の設計変更を行うことなく、高い応答速度、高
い検知精度で、ガーダ装置、トロリ装置などの位置を連
続的に検知し、これによって運転の自動化、半自動化を
達成する。

【００１８】請求項２では、画像解析装置によって、撮
像装置から出力される映像信号中に含まれる走行目印の
映像と、撮像装置の視野中心との相対位置関係に基づ
き、トロリ装置のＸ軸座標値を求めるとともに、撮像装
置から出力される映像信号中に含まれるトロリ装置の映
像と、撮像装置の視野中心との相対位置関係に基づき、
トロリ装置のＹ軸座標値を求めることにより、撮像装置
から出力される映像信号を画像処理して、トロリ装置な
どの走行位置、横行位置などを求めるときの処理手順を
簡素化して、リアルタイムで、トロリ装置の走行位置、
横行位置などを求め、これによって運転の自動化、半自
動化を達成する。

【００１９】請求項３では、画像解析装置によって、撮
像装置から出力される映像信号を画像解析して得られた
トロリ装置のＸ座標値、Ｙ座標値を荷役作業に関連する
荷物の保管位置情報として出力することにより、撮像装
置から出力される映像信号を画像処理して得られたトロ
リ装置などの走行位置、横行位置などに基づき、移動作
業対象となる荷物の管理を簡素化して、保管業務などの
省力化を達成する。

【００２０】請求項４では、画像解析装置によって、ト
ロリ装置のＹ座標値を参照しながら、撮像装置から出力
される映像信号中に含まれるフックの映像と、撮像装置
の視野中心との相対位置関係に基づき、フックの上下座
標値を求め、必要に応じて、これを荷役作業に関連する
荷物の保管位置情報として出力することにより、撮像装
置から出力される映像信号を画像処理して、トロリ装置
などの走行位置、横行位置を検知するのみならず、フッ
クの上下位置などを検知し、これによって荷物の三次元
管理を可能にして、移動作業対象となる荷物の管理や省
力化を飛躍的に高める。

【００２１】

【発明の実施の形態】《実施の形態の構成》図１は本発
明によるクレーン位置検出システムの一実施の形態を使
用した天上クレーン設備の一例を示す斜視図である。

【００２２】この図に示す天上クレーン設備１は、保管
倉庫などの壁２などに固定される１対のガイドレール３
と、各ガイドレール３上に載置され、オペレータからの
指示に基づき、Ｘ軸方向に走行するガーダ装置４と、こ
のガーダ装置４の上部に設けられた１対のガイドレール
５上に載置され、オペレータからの指示に基づき、Ｙ軸
方向に走行するトロリ装置６と、このトロリ装置６の上
部に設けられ、ワイヤ７の巻き取り、繰り出しなどを行
って、ワイヤ７の先端に取り付けられたフック８を上下
させる巻き上げ装置９と、ガーダ装置４の下面側に取り
付けられ、一方の壁２に描かれた複数の走行目印１０、
トロリ装置６、フック８などを撮影するカメラ１１と、
ガーダ装置４の下面に設けられる操縦室１２と、図２に
示すように、操縦室１２内に配置され、カメラ１１で得
られた映像信号を解析して、トロリ装置６の位置、フッ
ク８の位置などをオペレータに提示するパーソナルコン
ピュータ１３、ガーダ装置４の走行制御、トロリ装置６
の走行制御、巻き上げ装置９の巻き上げ制御などを行う
とき、オペレータによって操作されるコントローラ１４
と、このコントローラ１４から出力される制御信号に基
づき、パーソナルコンピュータ１３を動作させながら、
ガーダ装置４、トロリ装置６、巻き上げ装置９などの動
作を制御するシーケンサ１５とを備えている。

【００２３】そして、操縦室１２内のオペレータによっ
て、コントローラ１４、パーソナルコンピュータ１３、
シーケンサ１５などの電源が投入されて、コントローラ
１４が操作されたとき、カメラ１１によって得られた映
像信号の解析処理を開始して、各走行目印１０の映像
と、ガーダ装置４の映像と、カメラ１１の視野中心との
位置関係、トロリ装置６の映像と、フック８の映像と、
カメラ１１の視野中心との位置関係などに基づき、トロ
リ装置６の座標値（Ｘ，Ｙ）、フック８の上下座標値な
どを計算して、オペレータに提示するとともに、オペレ
ータの操作内容に応じて、ガーダ装置４、トロリ装置
６、巻き上げ装置９などを制御して、荷物１６の積み降
ろし、移動などを行うとともに、荷役・保管管理部（図
示は省略する）からの要求に応じて、荷物１６に対する
積み降ろし、移動などを行ったときの座標値（Ｘ，
Ｙ）、フック８の上下座標値などを荷役・保管管理部に
供給し、保管倉庫内にある荷物１６の管理などを行わせ
る。

【００２４】各ガイドレール３は、保管倉庫などを構成
する各壁のうち、Ｘ軸方向に配置された壁２などの上
部、あるいは天上を構成する梁のうち、Ｘ軸方向に配置
された梁などの上部などに各々、配置されており、ガー
ダ装置４の各端部をＸ軸方向に走行自在に支持する。

【００２５】ガーダ装置４は、枠状に形成されるガーダ
本体部１７と、このガーダ本体部１７の一端側下面に回
転自在に設けられ、その外周面が一方のガイドレール３
上に接して、ガーダ本体部１７の一端側を支持する複数
の走行輪１８と、ガーダ本体部１７の他端側下面に回転
自在に設けられ、その外周面が他方のガイドレール３上
に接して、ガーダ本体部１７の他端側を支持する複数の
走行輪１９と、シーケンサ１５からの指示に基づき、各
走行輪１８、１９を回転駆動して、ガーダ本体部１７を
Ｘ軸方向に走行させる複数のモータ２０と、ガーダ本体
部１７の上部に、Ｙ軸方向に沿うように配置される１対
のガイドレール５とを備えており、シーケンサ１５から
の指示に基づき、各モータ２０を動作させて、一方のガ
イドレール３上に載せられている一方の走行輪１８と、
他方のガイドレール３に載せられている他方の走行輪１
９とを回転駆動させ、ガーダ本体部１７をＸ軸方向に走
行させる。

【００２６】トロリ装置６は、箱状に形成されるトロリ
本体２１と、このトロリ本体２１に描かれる横行目印２
２と、トロリ本体２１の一側部下面に回転自在に設けら
れ、その外周面が一方のガイドレール５上に接して、ト
ロリ本体２１の一側部を支持する複数の走行輪２３と、
トロリ本体２１の他側部下面に回転自在に設けられ、そ
の外周面が他方のガイドレール５上に接して、トロリ本
体２１の他側部を支持する複数の走行輪２４と、シーケ
ンサ１５からの指示に基づき、各走行輪２３、２４を回
転駆動して、トロリ本体２１をＹ軸方向に走行させるモ
ータ４９とを備えており、シーケンサ１５からの指示に
基づき、モータ４９を動作させて、一方のガイドレール
５に載せられている一方の各走行輪２３と、他方のガイ
ドレール５に載せられている他方の各走行輪２４を回転
駆動させ、トロリ本体２１をＹ軸方向に走行させる。

【００２７】巻き上げ装置９は、トロリ本体２１の上部
に配置される巻き上げ枠２５と、この巻き上げ枠２５内
に回転自在に取り付けられる巻取部２６と、巻き上げ枠
２５に固定され、シーケンサ１５からの指示に基づき、
巻取部２６を正転方向または逆転方向に回転駆動して、
巻取部２６に巻付けられているワイヤ７を上下方向に走
行させる巻き上げモータ２７と、ワイヤ７の先端部分に
設けられ、荷物１６を釣上げるフック８とを備えてお
り、シーケンス装置１５からの指示に基づき、巻き上げ
モータ２７を回転駆動させて、巻取部２６を正転方向ま
たは逆転方向に回転させ、ワイヤ７に先端に取り付けら
れているフック８を上下させる。

【００２８】カメラ１１は、ガーダ本体部１７の下面部
分のうち、壁２に描かれた各走行目印１０、トロリ装置
６に描かれた横行目印２２、およびワイヤ７の先端に取
り付けられたフック８などを撮影し得る部分に垂設され
る支持部２８と、この支持部２８の下端に固定され、水
平方向を中心にして、壁２に描かれた各走行目印１０、
トロリ装置６に描かれた横行目印２２、およびワイヤ７
の先端に取り付けられたフック８などを撮影するテレビ
カメラ本体２９とを備えており、パーソナルコンピュー
タ１３からの指示に基づき、図３に示すように、壁２に
描かれた各走行目印１０、トロリ装置６に描かれた横行
目印２２、およびワイヤ７の先端に取り付けられたフッ
ク８などを撮影し、これによって得られた映像信号をパ
ーソナルコンピュータ１３に供給する。

【００２９】操縦室１２は、ガーダ本体部１７の下面に
固定され、このガーダ本体部１７とともにＸ軸方向に移
動する箱状の操縦室本体３０と、この操縦室本体３０の
前面、側面に形成される複数の窓３１とを備えており、
出入り口から操縦室本体３０内に乗り込んだオペレータ
に操縦空間を提供し、天上クレーン設備１の運転を行わ
せる。

【００３０】コントローラ１４は、操縦室１２内に配置
されるコントローラ筐体の上部などに配置され、オペレ
ータによって操作される複数の操縦レバー３３と、コン
トローラ筐体内に配置され、各操縦レバー３３の操作内
容に応じてガーダ装置４の各モータ２０、トロリ装置６
のモータ４９、および巻き上げ装置９の巻き上げモータ
２７をそれぞれ動作させるのに必要な制御信号を生成す
る処理部３４とを備えており、操縦室１２内のオペレー
タによって各操縦レバー３３が操作されたとき、ガーダ
装置４の各モータ２０、トロリ装置６のモータ４９、巻
き上げ装置９の巻き上げモータ２７を動作させるのに必
要な制御信号を生成し、これをシーケンサ１５に供給す
る。

【００３１】シーケンサ１５は、操縦室１２内に配置さ
れるシーケンサ筐体内に配置され、アナログ信号を処理
する複数のアナログボード３６と、シーケンサ筐体の裏
面などに設けられ、各アナログボード３６に対してアナ
ログ信号の入出力を行う複数のアナログ入出力端子３７
と、シーケンサ筐体内に配置され、デジタル信号を処理
する複数のデジタルボード３８と、シーケンサ筐体の裏
面などに設けられ、各デジタルボード３８に対してデジ
タル信号の入出力を行う複数のデジタル入出力端子３９
と、シーケンサ筐体内に配置され、各アナログボード３
６と各デジタルボード３８とを連携させる処理ボード４
０とを備えており、コントローラ１４から制御信号が出
力されたとき、トリガー信号を生成して、これをパーソ
ナルコンピュータ１３に供給するとともに、各制御信号
に応じて、駆動電流を出力し、ガーダ装置４の走行制
御、トロリ装置６の走行制御、巻き上げ装置９の巻き上
げ制御などを行う。

【００３２】パーソナルコンピュータ１３は、操縦室１
２内に配置され、電源が投入されたときカメラ１１の動
作を開始させ、このカメラ１１から出力される映像信号
の取り込み処理を開始した後、シーケンサ１５からトリ
ガー信号が出力される毎に、画像を解析して、各走行目
印１０と視野中心との位置関係、トロリ装置６と視野中
心との位置関係、およびフック８と視野中心との位置関
係などを求めるとともに、これらの各位置関係に基づ
き、トロリ装置６の座標値（Ｘ，Ｙ）、フック７の上下
座標値などの位置データを求めるパソコン本体４１と、
このパソコン本体４１で得られた位置データを予め設定
されている表示形式で、画面表示する表示器４２と、複
数の文字キー、テンキーなどを有し、オペレータによっ
て各文字キー、テンキーなどが操作されたとき、操作さ
れたキーに応じた各種指令、各種データを生成してパソ
コン本体４１に供給するキーボード４３とを備えてい
る。

【００３３】このパーソナルコンピュータ１３では、電
源が投入されたときカメラ１１を動作させ、このカメラ
１１から出力される映像信号の取り込み処理を開始し、
シーケンサ１５からトリガー信号が出力されたとき、カ
メラ１１から出力される映像信号を画像処理して各走行
目印１０と視野中心との位置関係、トロリ装置６と視野
中心との位置関係、およびフック８と視野中心との位置
関係などを求め、さらにこれらの各位置関係に基づき、
トロリ装置６の座標値（Ｘ，Ｙ）、フック８の上下座標
値などの位置データを求めて、これを記憶するととも
に、予め設定されている表示形式で、表示器４２上に表
示し、また荷役・保管管理部からデータ要求が出力され
る毎に、記憶している位置データのうち、要求された位
置データを読み出し、これを荷役・保管管理部に転送す
る。

【００３４】この場合、パソコン本体４１は、図４に示
すように、パソコン本体４１の動作を規定するプログラ
ム、画像解析処理で得られた各位置データなどを記憶す
るハードディスク機構４５と、キーボード４３から出力
される各種指令、各種データの取込み処理、シーケンサ
１５から出力されるトリガー信号などの取込み処理、荷
役・保管管理部から出力されるデータ要求の取込み処
理、荷物１６を保管した場所などを示す位置データ、各
種信号の出力処理などを行う入出力ボード４６と、カメ
ラ１１から出力される映像信号の取込み処理、表示デー
タの出力処理などを行うビデオボード４７と、入出力ボ
ード４６によって取り込まれた各種指令、各種データ、
トリガー信号、データ要求などの処理、入出力ボード４
６を介して、カメラ１１の動作を制御する処理、ビデオ
ボード４７によって取り込まれた映像信号を解析してト
ロリ装置６の座標値（Ｘ，Ｙ）、フック８の上下座標値
などの位置データを求める処理、この処理で得られた位
置データに基づき、表示データを生成する処理、この処
理で得られた表示データをビデオボード４７を介し、表
示器４２に供給する処理、位置データをハードディスク
機構４５に記憶させる処理、このハードディスク機構４
５に記憶されている位置データを入出力ボード４６に転
送して、荷役・保管部（図示は省略する）などに供給す
る処理などを行うマザーボード４８とを備えている。

【００３５】そして、オペレータによって、電源が投入
されたとき、ハードディスク機構４５に記憶されている
プログラムに基づき、入出力ボード４６、ビデオボード
４７、マザーボード４８を起動させて、カメラ１１を動
作させ、シーケンサ１５からトリガー信号が出力された
とき、このカメラ１１から出力される映像信号を画像処
理して、各走行目印１０と視野中心との位置関係、トロ
リ装置６と視野中心との位置関係、フック８と視野中心
との位置関係などを求めるとともに、これら各位置関係
に基づき、トロリ装置６の座標値（Ｘ，Ｙ）、フック８
の上下座標値などの位置データを求め、これを表示器４
２上に表示して、オペレータに提示しながら、ハードデ
ィスク機構４５に記憶する。また、この動作と並行し、
荷役・保管管理部からデータ要求が出力される毎に、ハ
ードディスク機構４５に記憶されている各位置データの
うち、指定された位置データを読み出して、荷役・保管
管理部に転送し、荷物１６の管理などを行わせる。

【００３６】《実施の形態の動作》次に、図１に示す斜
視図、図２に示す正面図、図３に示す斜視図、図４に示
すブロック図を参照しながら、この実施の形態の動作に
ついて詳細に説明する。

【００３７】まず、操縦室１２内のオペレータによっ
て、コントローラ１４、シーケンス装置１５、パーソナ
ルコンピュータ１３の電源が投入されると、パーソナル
コンピュータ１３内のバードディスク機構４５に記憶さ
れたプログラムに基づき、マザーボード４８内のメモリ
上に、図５に示すように、画像処理目印判別部４９、走
行目印選別部５０、走行位置演算部５１、走行位置メモ
リ部５２、横行位置演算部５３、横行位置メモリ部５
４、巻き上げ位置演算部５５、巻き上げ位置メモリ部５
６が形成されるとともに、カメラ１１が動作して、壁２
に形成された複数の走行目印１０の映像と、トロリ装置
６の映像と、フック８の映像とを含む映像信号の出力が
開始される。

【００３８】そして、オペレータによって、コントロー
ラ１４の操作が開始されて、このコントローラ１４から
制御信号の出力が開始され、シーケンス装置１５からト
リガー信号が出力されると、パーソナルコンピュータ１
３内に形成された画像処理目印判別部４９によって、カ
メラ１１から出力される映像信号が取り込まれるととも
に、この映像信号中に含まれている各走行目印１０の映
像（走行目印映像）、横行目印２２の映像（横行目印映
像）、フック８の映像（フック映像）が判別されて、抽
出される。

【００３９】この後、走行目印選別部５０によって、画
像処理目印判別部４９で抽出された各走行目印映像のう
ち、カメラ１１の視野中心に近い走行目印映像が選択さ
れるとともに、走行位置演算部５１によって、走行目印
選別部５０で選択された走行目印映像と、予め登録され
ている各走行目印登録映像とが比較されて、走行目印映
像と形状や色が一致する走行目印登録映像が選択された
後、この走行目印登録映像の番号に基づき、ガーダ装置
４の大まかな走行位置（Ｘ座標値）が判定され、さらに
走行目印映像がカメラ１１の視野中心から左方向、右方
向のどちらに、どの程度ずれているかが判定され、この
判定結果に基づき、ガーダ装置４の細かな走行位置（Ｘ
座標値）が求められる。

【００４０】この際、カメラ１１を取り付けた後、行わ
れる調整時点で、何点か実測して得られた値に基づき、
カメラ１１に設けられているレンズ５７の特性に応じ
た、画像上の相対距離と、実際の距離とが解析されて、
演算上の倍率（定数）、標準レンズの視野、広角レンズ
の視野、その曲率関数ｆ（ｘ）などを示す各関数が一義
的に決めらていることから、カメラ１１に取り付けられ
ているレンズ５７が図６に示すような標準レンズである
とき、次式に示す演算が行われて、ガーダ装置４の細か
な走行位置（Ｘ座標値）が求められるとともに、これが
ガーダ装置４の大まかな走行位置（Ｘ座標値）に加算さ
れて、ガーダ装置４の正確な走行位置（Ｘ座標値）が求
められ、これが走行位置メモリ部５２と、ハードディス
ク機構４５とに記憶される。

【００４１】Ｌ＝Ｌ’・Ｓ／Ｓ’ …（１） 但し、Ｌ：走行目印１０と、ガーダ装置４の中心との距
離 Ｓ：カメラ１１のレンズ５７と、壁２との距離 Ｌ’：カメラ１１のレンズ５７による投影面の中心と、
投影面上にある走行目印１０との距離 Ｓ’：カメラ１１のレンズ５７と、このレンズ５７によ
る投影面との距離 また、カメラ１１に取り付けられているレンズ５７が図
７に示すような広角レンズであるときには、カメラ１１
に取り付けられているレンズ５７のレンズ面曲率を示す
曲率関数ｆ（ｘ）に基づき、レンズ５７による投影面の
中心と、投影面上の走行目印１０との距離Ｌ’が補正さ
れた後、補正済みの距離Ｌ’が（１）式に代入されて、
ガーダ装置４の細かな走行位置（Ｘ座標値）が求められ
るとともに、これがガーダ装置４の大まかな走行位置
（Ｘ座標値）に加算されて、ガーダ装置４の正確な走行
位置（Ｘ座標値）が求められ、これが走行位置メモリ部
５２と、ハードディスク機構４５とに記憶される。

【００４２】また、上述した動作と並行し、横行位置演
算部５３によって、画像処理目印判別部４９で抽出され
た横行目印映像が視野中心から、どの程度、上方にずれ
ているかが判定され、この判定結果に基づき、トロリ装
置６の細かな横行位置（Ｘ座標値）が求められる。

【００４３】この際、カメラ１１を取り付けた後、行わ
れる調整時点で、何点か実測して得られた値に基づき、
カメラ１１に取り付けられているレンズ５７の特性に応
じた、画像上の相対距離と、実際の距離とが解析され
て、演算上の倍率（定数）、標準レンズの視野、広角レ
ンズの視野、その曲率関数ｆ（ｘ）などを示す各関数が
一義的に決めらていることから、カメラ１１に取り付け
られているレンズ５７が図８に示すような標準レンズで
あるとき、次式に示す演算が行われて、トロリ装置６の
正確な横行位置（Ｙ座標値）が求められ、これが横行位
置メモリ部５４と、ハードディスク機構４５とに記憶さ
れる。

【００４４】ｔ＝ａ×ｂ／ｔ’ …（２） 但し、ｔ：カメラ１１のレンズ５７と、トロリ装置６と
の水平距離 ａ：トロリ装置６の下面から、カメラ１１のレンズ５７
までの垂直距離 ｂ：カメラ１１のレンズ５７と、このレンズ５７による
投影面との水平距離 ｔ’：カメラ１１のレンズ５７による投影面の中心と、
投影面上にある横行目印２２との垂直距離 また、カメラ１１に取り付けられているレンズ５７が広
角レンズであるときには、カメラ１１に取り付けられて
いるレンズ５７のレンズ面曲率を示す曲率関数ｆ（ｘ）
に基づき、レンズ５７による投影面の中心と、投影面上
の横行目印２２との垂直距離ｔ’が補正された後、補正
済みの垂直距離ｔ’が（２）式に代入されて、トロリ装
置６の正確な横行位置（Ｙ座標値）が求められ、これが
横行位置メモリ部５４と、ハードディスク機構４５とに
記憶される。

【００４５】また、上述した動作と並行し、巻き上げ位
置演算部５５によって、横行位置メモリ部５４に記憶さ
れているトロリ装置６の正確な横行位置（Ｙ座標値）が
参照されて、画像処理目印判別部４９で抽出されたフッ
ク映像が視野中心から、どの程度、下方または上方にず
れているかが判定され、この判定結果に基づき、フック
８の細かな上下位置（上下座標値）が求められる。

【００４６】この際、カメラ１１を取り付けた後、行わ
れる調整時点で、何点か実測して得られた値に基づき、
カメラ１１に取り付けられているレンズ５７の特性に応
じた、画像上の相対距離と、実際の距離とが解析され
て、演算上の倍率（定数）、標準レンズの視野、広角レ
ンズの視野、その曲率関数ｆ（ｘ）などを示す各関数が
一義的に決めらていることから、カメラ１１に取り付け
られているレンズ５７が図８に示すような標準レンズで
あるとき、次式に示す演算が行われて、フック８の正確
な上下位置（上下座標値）が求められ、これが巻き上げ
位置メモリ部５６と、ハードディスク機構４５とに記憶
される。

【００４７】ｄ＝ｄ’×ｔ／ｂ …（３） 但し、ｄ：フック８の正確な上下位置（上下座標値） ｔ：カメラ１１のレンズ５７と、トロリ装置６との水平
距離 ｂ：カメラ１１のレンズ５７と、このレンズ５７による
投影面との水平距離 ｄ’：カメラ１１のレンズ５７による投影面の中心と、
投影面上にあるフック映像との垂直距離 また、カメラ１１に取り付けられているレンズ５７が広
角レンズであるときには、カメラ１１に取り付けられて
いるレンズ５７のレンズ面曲率を示す曲率関数ｆ（ｘ）
に基づき、レンズ５７による投影面の中心と、投影面上
のフック映像との垂直距離ｄ’が補正された後、補正済
みの垂直距離ｄ’が（３）式に代入されて、フック８の
正確な上下位置（上下座標値）が求められ、これが巻き
上げ位置メモリ部５６と、ハードディスク機構４５とに
記憶される。

【００４８】そして、マザーボード４８のＣＰＵによっ
て、走行位置メモリ部５２に記憶されているＸ座標値、
横行位置メモリ部５４に記憶されているＹ座標値、巻き
上げ位置メモリ部５６に記憶されている上下座標値に基
づき、表示データが作成されて、表示器４２上に、トロ
リ装置６の座標値（Ｘ，Ｙ）、フック８の上下座標値が
表示され、オペレータに提示される。

【００４９】以下、所定の周期で、上述した動作が繰り
返されて、ガーダ装置４の移動、トロリ装置６の移動、
フック８の移動に伴い、表示器４２上に表示されている
トロリ装置６の座標値（Ｘ，Ｙ）、フック８の上下座標
値がリアルタイムで更新される。

【００５０】また、上述した動作と並行し、操縦室１２
内のオペレータによって、コントローラ１４の操縦レバ
ー３３が操作されて、このコントローラ１４から操縦レ
バー３３の操作内容に応じた制御信号が出力される毎
に、シーケンサ１５から制御信号に応じた駆動電流が出
力されて、ガーダ装置４に設けられた各モータ２０、ト
ロリ装置６に設けられたモータ４９、巻き上げ装置９に
設けられた巻き上げモータ２７が駆動される。

【００５１】これにより、ガーダ装置４、トロリ装置６
がＸ軸方向、Ｙ軸方向に各々、走行して、トロリ装置６
のＸ座標、Ｙ座標が調整されるとともに、ワイヤ７の繰
り出し、巻き戻しが行われて、フック８の上下座標が調
整され、荷物１６の積み降ろしが行われる。

【００５２】この際、作業対象となる荷物１６のＸ座標
値、Ｙ座標値、上下座標値を予め設定し、自動モード、
半自動モードを設定しておけば、シーケンス装置１３に
よって、パーソナルコンピュータ１３によって得られた
トロリ装置６のＸ座標値、Ｙ座標値と、作業対象となる
荷物１６のＸ座標値、Ｙ座標値とが比較され、これらが
一致した時点で、ガーダ装置４、トロリ装置６が停止状
態にされた後、フックの上下座標値と、作業対象となる
荷物１６の上下座標値とが比較され、これらが一致した
時点で、巻き上げ装置９が停止状態にされて、荷物１６
の積み降ろしが行われる。

【００５３】また、この動作と並行し、荷役・保管管理
部（図示は省略する）からデータ要求が出されたとき、
マザーボード４８によって、ハードディスク機構４５に
記憶されている各積み降ろし時の位置データのうち、要
求された位置データが読み出されて、これが荷役・保管
管理部に供給されて、保管倉庫内にある荷物１６の管理
などが行われる。

【００５４】このようにこの実施の形態においては、操
縦室１２内のオペレータによって、コントローラ１４、
パーソナルコンピュータ１３、シーケンサ１５などの電
源が投入されて、コントローラ１４が操作されたとき、
カメラ１１によって得られた映像信号の解析処理を開始
して、各走行目印１０の映像と、ガーダ装置４の映像
と、カメラ１１の視野中心との位置関係、トロリ装置６
の映像と、フック８の映像と、カメラ１１の視野中心と
の位置関係などに基づき、トロリ装置６の座標値（Ｘ，
Ｙ）、フック８の上下座標値などを計算して、オペレー
タに提示するとともに、オペレータの操作内容に応じ
て、ガーダ装置４、トロリ装置６、巻き上げ装置９など
を制御して、荷物１６の積み降ろし、移動などを行うよ
うにしているので、ガーダ装置４の下面側に１台のカメ
ラ１１を取付け、簡単な配線作業を行うだけで、機械的
な改造を一切、行うことなく、トロリ装置６のＸ座標
値、Ｙ座標値を正確に、かつリアルタイムで検知するこ
とができ、これによってクレーン設備を新設するとき、
少なくとも３つのエンコーダを省略して、その分だけ設
備コストを低減させることができるとともに、横行方向
に移動するトロリ装置６と、操縦室１２との間の配線を
省略して、スマートな機械設計を行わせることができ
る。

【００５５】また、この実施の形態では、高速応答性を
持ち、かつ精密な検知を行う高価なエンコーダを使用す
ることなく、トロリ装置６のＸ座標値、Ｙ座標値、フッ
ク８の上下座標値を正確に、かつリアルタイムで検知す
ることができることから、これまで、エンコーダを取り
付けることができなかった既存のクレーン設備に１台の
カメラ１１を取付け、簡単な配線作業を行うだけで、エ
ンコーダなどを追加するときなどのように、モータやギ
ア部分の設計変更を行うことなく、高い応答速度、高い
検知精度で、ガーダ装置４、トロリ装置６などの位置を
連続的に検知することができ、これによって運転の自動
化、半自動化を達成することができる（請求項１の効
果）。

【００５６】また、カメラ１１から出力される映像信号
を処理して、トロリ装置６の座標値（Ｘ，Ｙ）、フック
８の上下座標値などを計算するとき、各走行目印１０と
視野中心との位置関係、トロリ装置６と視野中心との位
置関係、フック８と視野中心との位置関係などを求める
とともに、これら各位置関係に基づき、トロリ装置６の
座標値（Ｘ，Ｙ）、フック８の上下座標値などの位置デ
ータを求めるようにしているので、カメラ１１から出力
される映像信号を画像処理する際の手順を簡素化して、
リアルタイムで、トロリ装置６の走行位置、横行位置な
どを求めることができ、これによって運転の自動化、半
自動化を達成することができる（請求項２の効果）。

【００５７】また、この実施の形態では、カメラ１１か
ら出力される映像信号を画像処理して得られたトロリ装
置６の座標値（Ｘ，Ｙ）、フック８の上下座標値などの
位置データをハードディスク機構４５に記憶しておき、
荷役・保管管理部（図示は省略する）から要求があった
とき、ハードディスク機構４５をアクセスして、荷物１
６に対する積み降ろし、移動などを行ったときの座標値
（Ｘ，Ｙ）、フック８の上下座標値などを荷役・保管管
理部に供給し、保管倉庫内にある荷物１６の管理などを
行わせるようにしているので、移動作業対象となる荷物
１６の管理を簡素化して、保管業務などの省力化を達成
することができる（請求項３の効果）。

【００５８】また、この実施の形態では、カメラ１１か
ら出力される映像信号を画像処理してフック８の上下座
標値を求め、この上下座標値を保管管理業務に使用する
ようにしているので、荷物１６の三次元管理を可能にし
て、移動作業対象となる荷物１６の管理や省力化を飛躍
的に高めることができる（請求項４の効果）。

【００５９】《他の実施の形態》また、上述した実施の
形態では、壁２に複数の走行目印１０を設けるととも
に、トロリ装置６に横行目印２２を設け、これら各走行
目印１０の映像、横行目印２２の映像を抽出して、トロ
リ装置６のＸ座標値、Ｙ座標値を求めるようにしている
が、実際のクレーン設備、または保管倉庫内などの各部
位に、画像処理技術を使用して、判別可能な部位などが
あれば、これら部位の映像を抽出して、トロリ装置６の
Ｘ座標値、Ｙ座標値を求めるようにしても良い。

【００６０】このようにすることにより、壁２に複数の
走行目印１０を描くことなく、かつトロリ装置６に横行
目印２２を描くことなく、トロリ装置６のＸ座標値、Ｙ
座標値を求めることができ、その分だけ、初期コストを
低減させることができる。

【００６１】また、上述した実施の形態では、フック８
の映像を処理して、フック８の上下座標を求めるように
しているが、荷物１６の上下座標を必要としないときに
は、このようなフック８の映像処理を省略するようにし
ても良い。

【００６２】このようにすることにより、パーソナルコ
ンピュータ１３の処理負担を軽くし、その分だけＣＰＵ
の処理速度を下げるとともに、メモリ使用量を低減さ
せ、パーソナルコンピュータ１３のコストを下げること
ができる。

【００６３】また、上述した実施の形態では、１台のカ
メラ１１によって、壁２に描かれた各走行目印１０、ト
ロリ装置６に描かれた横行目印２２、ワイヤ７の先端に
設けられたフック８などを撮影して、トロリ装置６のＸ
座標値、Ｙ座標値、フック８の上下座標値を求めるよう
にしているが、１台のカメラ１１によって、各走行目印
１０、横行目印２２、フック８などを撮影することが難
しいとき、複数のカメラによって、これら各走行目印１
０、横行目印２２、フック８などを分担して撮影し、こ
れによって得られた各映像信号を画像処理して、トロリ
装置６のＸ座標値、Ｙ座標値、フック８の上下座標値を
求めたり、複数のカメラによって、複数の方向を撮影
し、これによって得られた各映像信号のうち、各走行目
印１０、横行目印２２、フック８などを含む１つの映像
信号を選択して、トロリ装置６のＸ座標値、Ｙ座標値、
フック８の上下座標値を求めるようにしても良い。

【００６４】このようにすることにより、各カメラの視
野角を小さくして、画像処理の精度を高くし、トロリ装
置６のＸ座標値、Ｙ座標値、フック８の上下座標値を求
めるときの精度をさらに向上させることができる。

【００６５】また、上述した実施の形態では、１台のカ
メラ１１によって、壁２に描かれた各走行目印１０、ト
ロリ装置６に描かれた横行目印２２、ワイヤ７の先端に
設けられたフック８などを撮影して、トロリ装置６のＸ
座標値、Ｙ座標値、フック８の上下座標値を求めるよう
にしているが、ガーダ装置４、トロリ装置６、巻き上げ
装置９などに、１つ以上のエンコーダを設け、これらの
エンコーダによって、トロリ装置６のＸ座標値、Ｙ座標
値、フック８の上下座標値のいずれか１つ以上を検知し
ているときには、この検知結果と、カメラ１１から出力
される映像信号を画像処理して得られた検知結果とを組
み合わせて、総合的な位置データを求めるようにしても
良い。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１のクレーン位置検出システムでは、既存のクレー
ン設備についても、エンコーダなどを追加するときなど
のように、モータやギア部分の設計変更を行うことな
く、高い応答速度、高い検知精度で、ガーダ装置、トロ
リ装置などの位置を連続的に検知することができ、これ
によって運転の自動化、半自動化を達成することができ
る。

【００６７】請求項２のクレーン位置検出システムで
は、撮像装置から出力される映像信号を画像処理して、
トロリ装置などの走行位置、横行位置などを求めるとき
の処理手順を簡素化して、リアルタイムで、トロリ装置
の走行位置、横行位置などを求めることができ、これに
よって運転の自動化、半自動化を達成することができ
る。

【００６８】請求項３のクレーン位置検出システムで
は、撮像装置から出力される映像信号を画像処理して得
られたトロリ装置などの走行位置、横行位置などに基づ
き、移動作業対象となる荷物の管理を簡素化して、保管
業務などの省力化を達成することができる。

【００６９】請求項４のクレーン位置検出システムで
は、撮像装置から出力される映像信号を画像処理して、
トロリ装置などの走行位置、横行位置を検知することが
できるのみならず、フックの上下位置などを検知するこ
とができ、これによって荷物の三次元管理を可能にし
て、移動作業対象となる荷物の管理や省力化を飛躍的に
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるクレーン位置検出システムの一実
施の形態を示す斜視図である。

【図２】図１に示す操縦室内に設けられるコントロー
ラ、シーケンサ、パーソナルコンピュータの詳細な構成
例を示す正面図である。

【図３】図１に示すカメラから見える像の一例を示す斜
視図である。

【図４】図２に示すパソコン本体の詳細な回路構成例を
示すブロック図である。

【図５】図４に示すマザーボードのメモリ上に形成され
る各処理部の一例を示す説明図である。

【図６】図１に示すカメラ１１に標準レンズを取り付け
た状態で、トロリ装置のＸ軸座標値を求めるときの動作
を示す説明図である。

【図７】図１に示すカメラ１１に広角レンズを取り付け
た状態で、トロリ装置のＸ軸座標値を求めるときの動作
を示す説明図である。

【図８】図１に示すカメラ１１に標準レンズを取り付け
た状態で、トロリ装置のＹ軸座標値、フックの上下座標
値を求めるときの動作を示す説明図である。

【符号の説明】

１…天上クレーン設備、２…壁、３…ガイドレール、４
…ガーダ装置、５…ガイドレール、６…トロリ装置、７
…ワイヤ、８…フック、９…巻き上げ装置、１０…走行
目印、１１…カメラ（撮像装置）、１２…操縦室、１３
…パーソナルコンピュータ（画像解析装置）、１４…コ
ントローラ、１５…シーケンサ、１６…荷物、１７…ガ
ーダ本体部、１８…走行輪、１９…走行輪、２０…モー
タ、２１…トロリ本体、２２…横行目印、２３…走行
輪、２４…走行輪、２５…巻き上げ枠、２６…巻取部、
２７…巻き上げモータ、２８…支持部、２９…テレビカ
メラ本体、３０…操縦室本体、３１…窓、３３…操縦レ
バー、３４…処理部、３６…アナログボード、３７…ア
ナログ入出力端子、３８…デジタルボード、３９…デジ
タル入出力端子、４０…処理ボード、４１…パソコン本
体、４２…表示器、４３…キーボード、４５…ハードデ
ィスク機構、４６…入出力ボード、４７…ビデオボー
ド、４８…マザーボード、４９…モータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クレーン設備を構成するトロリ装置のＸ
   軸座標値、Ｙ軸座標値を測定するクレーン位置検出シス
   テムにおいて、 前記クレーン設備の固定部側に取り付けられる走行目印
   と、 前記クレーン設備を構成するガーダ装置に取り付けら
   れ、前記走行目印、前記トロリ装置を撮影する撮像装置
   と、 この撮像装置から出力される映像信号を画像解析して、
   前記トロリ装置のＸ軸座標値、Ｙ軸座標値を求める画像
   解析装置と、 を備えたことを特徴とするクレーン位置検出システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のクレーン位置検出シス
   テムにおいて、 前記画像解析装置は、前記撮像装置から出力される映像
   信号中に含まれる走行目印の映像と前記撮像装置の視野
   中心との相対位置関係に基づき、前記トロリ装置のＸ軸
   座標値を求めるとともに、前記撮像装置から出力される
   映像信号中に含まれるトロリ装置の映像と前記撮像装置
   の視野中心との相対位置関係に基づき、前記トロリ装置
   のＹ軸座標値を求める、 ことを特徴とするクレーン位置検出システム。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかに記載のクレー
   ン位置検出システムにおいて、 前記画像解析装置は、前記撮像装置から出力される映像
   信号を画像解析して得られたトロリ装置のＸ座標値、Ｙ
   座標値を荷役作業に関連する荷物の保管位置情報として
   出力する、 ことを特徴とするクレーン位置検出システム。
4. 【請求項４】 請求項１、２、３のいずれかに記載のク
   レーン位置検出システムにおいて、 前記撮像装置は、前記トロリ装置に設けられた巻き上げ
   装置のフック部分を撮影し、 前記画像解析装置は、前記トロリ装置のＹ座標値を参照
   しながら、前記撮像装置から出力される映像信号中に含
   まれる前記フックの映像と前記撮像装置の視野中心との
   相対位置関係に基づき、前記フックの上下座標値を求
   め、これを荷役作業に関連する荷物の保管位置情報とし
   て出力する、 ことを特徴とするクレーン位置検出システム。