JP2006501116A - 巻上機における貨物の振れを検出する方法と装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、トロリ（３）を有し、そのトロリ（３）にカメラ（８）が設けられている巻上機（１、３６）における貨物（２３、２４）の振れを検出する方法とその装置に関する。そのカメラ（８）は貨物（２３、２４）の方向に向けられる。貨物（２３、２４）は相互に離された少なくとも２つのマーク（２９、３０）を有し、その１つのマーク（３０）は振れ軸線内に位置し、その軸線は昇降方向に存在している。その少なくとも１つのマークがカメラ（８）で撮影されてその位置が検出される２つのマーク（２９、３０）の位置から、貨物（２３、２４）の振れが検出できる。少なくとも時折、振れの検出がマークの仮想位置を考慮に入れて行う。

Description

本発明は、巻上機での貨物の振れを検出する方法と装置に関する。例えばコンテナ等の貨物をロープで吊り下げる際、スキュとも呼ばれるねじれおよび／又はふらつき運動が生ずる。かかるスキュ、即ち振れ運動は、従来２つのカメラを持つ貨物位置検出装置で検出され、該装置は２つのカメラを利用する故に高価である。従来唯一のカメラの利用には、振れを抑止調整する装置に十分迅速に貨物の新たな位置実際値についての情報を供給すべく、カメラで撮影した画像を評価するため、今日では長い計算時間がかかる問題がある。

独国特許第４１９０５８７号明細書で、唯一のカメラを備えた装置が知られている。貨物の位置を検出すべく、評価装置がカメラの画像を評価する。カメラで撮影した画像は、位置を計算するために用いる少なくとも２つのマークを有している。

上述の特許明細書に記載の装置では、ロープに吊り下げた、例えばコンテナ等の貨物のスキュとも呼ばれるねじれ運動および／又はふらつき運動は、位置検出のための走査時間が非常に長いので十分に検出できない。即ち、貨物の探知可能な位置実際値は、スキュの抑止調整に対し時間的に離れ過ぎている。貨物位置の検出された多数の実際値のため、計算時間上の問題が生ずる。

本発明の課題は、ねじれ運動および／又はふらつき運動を経済的に検出可能な方法と装置を提供することにある。

この課題は請求項１、請求項６および請求項７に記載の特徴によって解決される。

本発明の有利な実施態様は、従属請求項２〜４および８〜１４に示す。

巻上機が貨物を水平および／又は垂直方向に移送するトロリを有し、該トロリにカメラが設けられ、該カメラが貨物の方向に向けられる、本発明による巻上機での貨物の振れを検出する方法において、貨物は相互に離れた少なくとも２つのマークを有する。該マークは光を反射しおよび／又は少なくとも１つの光源によって能動的に光をカメラに送信する。一方のマークは振れ軸線内に存在し、該軸線は昇降方向に存在する。貨物は、例えば実荷重又は吊り具で受けられた積載荷重である。実荷重は例えばコンテナであり、吊り具は例えばスプレッダである。少なくとも１つのマークをカメラで撮影することで位置が検出される２つのマークの位置から、貨物の振れを認識できる。振れ軸線の範囲におけるマークに対し、仮想位置が算出される。

かくして、カメラで撮影した画像の位置検出に利用する画像部分は、第２マークの仮想位置が既知なら、１つのマークに減少できる。この結果貨物位置に対する実際値の増大が達成できる。振れ軸線の範囲内のマークの仮想位置は、振れ軸線内に存在しないマークの少なくとも１回或いは数回の撮影後、画像評価により実際位置に対応される。従って、貨物位置の測定毎に、従来に比べ、例えばデジタルカメラの僅かな画素が評価される。このことは多くの測定を可能とし、従って貨物の振れの精確な検出が可能となる。この結果、振れの抑止調整精度が向上する。このことは、特に本発明に基づき、一方のマークを他方のマークに比べて小さな運動変位を有する範囲に設けることに基づく。これは、例えばこの場合に貨物の昇降方向に対し平行なねじれ振れの回転点である。

そして実際マーク或いは仮想マークの位置検出によって、貨物の振れ角および／又は位置が算出できる。

昇降方向に存在する振れ軸線内に位置するマークの位置が、カメラの少なくとも２回の撮影間に補間される。この結果、画素の評価に関する計算時間が節約できる。画素の評価は、検査済みマークがその上に予測される画素だけが評価されるよう最良にされる。

本発明の好適な方法では、カメラによって少なくとも２つのマークを有する画像を撮影する。画像認識装置が両マークを認識し、それらの位置を評価する。貨物の昇降方向に存在する振れ軸線内に位置するマークを認識する。カメラによって少なくとも２つのマークを有するもう１つの画像が検出されたとき、画像認識装置によって、振れ軸線内におけるマークと異なったマークの位置が評価される。昇降方向に存在する軸線内でのマークの位置に対し、貨物の位置を計算するために仮想位置が援用される。

カメラの２回の撮影と、貨物の昇降方向に存在する振れ軸線における撮影済みマークの位置検出との間に、もう１つのマークの位置をカメラにより少なくとも２回撮影し、検出するとよい。

上述の方法は、例えばカメラと、昇降方向に存在し振れ軸線内に位置するマークの位置補間装置とを有する装置で行う。段階関数から多項補間に及ぶ種々の補間様式がある。

貨物を水平および／又は垂直方向に移送するトロリを持った巻上機において貨物の振れを検出する装置は、トロリ上に少なくとも１つのカメラを備える。該カメラは貨物の方向に向けられ、貨物は、カメラで撮影され処理される少なくとも２つのマークを有する。このカメラは、画像認識装置にデータ技術的に接続される。

１つのマークが貨物の昇降方向に存在する振れ軸線内に位置していると好ましい。この軸線の範囲のマークは、その軸線を中心としたねじれ振れ時に、その軸線の外に位置する他のマークのような大きな位置変化を示さない。即ち軸線の範囲でのマークの位置は、他のマークの位置より簡単に補間できる。従って貨物の位置又は振れを検出すべく、軸線内のマークが位置に関し、仮想的補間された位置値を与える。

有利な実施態様では、貨物上の少なくとも１つのマークを自由に位置決めできる。この結果貨物は、精確な位置検出や振れ検出を諦めることなく容易に交換できる。

貨物振れに関し、昇降方向における軸線を検出する装置を備えるとき、これによっても貨物の簡単な交換が可能となる。スキュ運動の振れ軸線が、例えば位置重心に位置するとき、光線がカメラから位置重心である貨物の点に向けられる。

時間的に位置が仮想的に計算されるマークの仮想位置点の算出は、巻上機で既に利用されている振れ計算法により行うとよい。即ち、単純なスキュ角検出は、赤外線投光器付きの唯一のカメラ装置と赤外線光を発するマークによって実現される。

以下、図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図１はクレーン１を概略的に側面図で示す。図示のクレーン１はガーダ２を有し、ガーダ２上に走行可能なトロリ３が載っている。トロリ３の運動方向を二重矢印２０で示す。トロリ３は、それ自体各々ドラムを備えた４つの昇降機を有し、この図が側面図であるため２つの昇降機４、５しか見えず、残りの昇降機は隠れている。貨物２４の昇降方向を二重矢印２１で示す。巻上機の一例としてクレーン１を用い、その際カメラ８により貨物２４の位置又は、例えばコンテナに対するスプレッダのような吊り具の位置を検出する。位置の検出により、貨物２４又は吊り具２３の振れも検出できる。貨物２４又は吊り具は、カメラ８に対する位置検出用のマークを有している。

図２は、巻上機に対する別の例、ここではコンテナの積み替えに利用するコンテナブリッジ３６を側面斜視図で示す。該ブリッジ３６はトロリ３と昇降装置を有し、該装置は各々ドラムを備えた４つの昇降機を有する。図２が側面図なので、２つの昇降機４、５しか見えない。コンテナブリッジ３６は図示のレール３４上を走行する。その走行性は、レールを利用しない装置（図示せず）でも得られる。このコンテナブリッジ３６でも、トロリ３又はコンテナブリッジ３６の走行に基づき、又は貨物２４および／又は吊り具２３の昇降方向２１における昇降に伴い、例えば貨物２４および／又は吊り具２３のねじれ振れ（スキュ振れ）等の振れが生ずる。この振れは、本発明に基づく位置検出方法又は装置により認識できる。その認識のため、特にトロリ３の範囲に固定したカメラ８が必要となる。

図３は２つのカメラ８を示す。各カメラ８に、例えば赤外線投光器等の能動光源１６が付設されている。カメラ８は画像フレーム１１を撮影するために利用される。その画像フレーム１１内にマーク９、１０が位置している。貨物の位置重心１７を中心としたねじれ振れ時のマーク９、１０の位置変位を検出することで、振れ運動を検出できる。マーク９と１０を区別すべく、マーク９を貨物又は吊り具上に、マーク１０に対し直角にずらして設けている。カメラ８で撮影した画像の評価は、評価装置で行う。

図４は、明瞭化のために三次元図（斜視図）で示す。トロリ３にロープ１２、１３、１４、１５を介して吊り具２３が吊り下げられ、該吊り具２３に貨物２４が掛けられている。ロープ１２、１３、１４、１５の長さは概略的に図示した昇降機４、５、６、７により変更できる。カメラ８は貨物２４に向かって広がる画像フレーム１１にわたって貨物２４又は吊り具２３を撮影する。吊り具２３には２つのマーク９が存在し、これらマーク９は、カメラ８で撮影された画像の処理によって認識される。画像フレーム１１はマーク９の大きさに比べて大きい。画像処理は、画像フレーム１１における貨物の位置検出にとって必要な所定のマークを有する範囲だけについて行うとよい。貨物２４はｚ軸ｚ内に位置する位置重心１７を有する。その合致は必要ではないが作図上有利である。ｚ軸ｚに対し、更にｘ軸ｘとy軸yが交差している。

図５は、ｚ軸ｚ又は位置重心と一致する回転点３３を中心としたねじれ振れを示す。ｘ軸ｘと吊り具中心線３７との成す角度はねじれ角、所謂スキュ角２８である。ｚ軸ｚを中心としたねじれ運動を湾曲二重矢印３８で示している。

図６は、図３と同様に２つのマーク２９、３０と唯一のカメラ８を示す。マーク３０は振れ運動の回転軸線３１の範囲に位置し、該軸線３１は昇降方向２１に延びている。即ちこのマーク３０はその位置がカメラ８の画像フレームの評価により、本発明に基づき第２マーク２９よりも僅かな頻度で検出される。この図で、画像フレーム１１はマーク２９に向いている。マーク２９の位置は画像評価により検出される。マーク３０の位置は補間できる。両マーク２９、３０の位置により、マークが存在する貨物の振れが検出できる。回転軸線３１を中心とするねじれ振れの抑止調整は、サイクル時間が短くなればなる程効果的となる。そのサイクル時間はミリ秒範囲にある。マーク３０の仮想位置が振れ時の貨物の位置検出に使用され、マーク２９のみが画像処理によってその位置が検出されるので、連続して多数回の位置検出が実施できる。マーク３０の仮想位置は勿論所定の部分時間内に真の実際位置に匹敵する。このため、画像フレーム１１は少なくともマーク３０と、場合によっては同時にマーク２９にも向けられる。画像処理時、２つのマーク２９、３０の位置を評価せねばならないので、マークが１個の場合より長い評価時間が必要となる。この追加的時間は、ここでは回転軸線３１における仮想位置重心の利用および対応したマーク３０の位置補間により少なくとも補償される。カメラ８によるマーク２９の位置検出は、ねじれ時にそのマーク２９の位置が幾分大きく変化するために、マーク３０に対するよりも頻繁に行うことが重要である。スキュ角は、例えばマーク３０の仮想位置とマーク２９の実際位置から生ずる。

本発明は多くの利点を持つ。一方で第２カメラを省ける。他方で既に１つのカメラを有する巻上機に、昇降方向における軸線を中心としたねじれ振れも検出できるように容易に追加装備できる。その追加装備のために、特に第２マークを貨物および／又は吊り具に設けねばならない。２つのマーク２９、３０が閃光を発する能動光源を追加的に有するなら巻上機の信頼性を一層向上できる。閃光は、カメラの方向から来る第１閃光によって発することができる。マーク３０の範囲内の仮想位置重心の利用により、大きな走査時間が実現でき、この結果測定ノイズが減少する。

巻上機としてのクレーンの概略図。 巻上機としてのコンテナブリッジの概略図。 ２つのカメラを備えたねじれ振れ検出装置の概略図。 貨物の吊り下げ様式およびカメラと２つのマークを備えた位置決め様式の説明図。 貨物の振れの説明図。 １つのカメラを備えたねじれ振れ検出装置の概略図。

符号の説明

１ クレーン、３ トロリ、８ カメラ、２３ 吊り具、２４ 貨物、２９、３０ マーク、３６ コンテナブリッジ

Claims (14)

1. 巻上機（１、３６）がトロリ（３）を有し、該トロリにカメラ（８）が設けられ、該カメラ（８）が貨物（２３、２４）の方向に向けられ、貨物（２４）が相互に離れた少なくとも２つのマーク（２９、３０）を有し、一方のマーク（３０）が振れ軸線内に位置し、該軸線が昇降方向に存在する巻上機（１、３６）における貨物（２３、２４）の振れを検出する方法において、
   ２つのマーク（２９、３０）の少なくとも１つのマークをカメラ（８）で撮影してその位置を検出し、前記２つのマーク（２９、３０）位置から貨物（２３、２４）の振れを検知することを特徴とする方法。
2. 貨物の振れ角および／又は位置を算出することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 昇降方向に存在する振れ軸線内に位置するマークの位置を、カメラ（８）の２回の撮影間に補間することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. カメラ（８）で少なくとも２つのマーク（２９、３０）を有する画像を撮影し、画像認識装置で両マーク（２９、３０）を認識し、それらの位置を算出し、貨物（２３、２４）の昇降方向に存在する振れ軸線内に位置するマーク（３０）を検知し、カメラによって少なくとも２つのマークを有するもう１つの画像を撮影し、画像認識装置で振れ軸線内におけるマークと異なったマーク（２９）の位置を算出することを特徴とする請求項１から３の１つに記載の方法。
5. カメラ（８）の２回の撮影と、貨物（２４）の昇降方向に存在する振れ軸線内における撮影済みマーク（３０）の位置検出との間に、もう１つのマークの位置をカメラ（８）で少なくとも２回撮影して検出することを特徴とする請求項１から４の１つに記載の方法。
6. カメラ（８）と、昇降方向に存在し、振れ軸線内に位置するマークの位置補間装置とを備えることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の方法を実施するための装置。
7. トロリ（３）にカメラ（８）が設けられ、該カメラ（８）が貨物（２３、２４）の方向に向けられ、貨物（２３、２４）が、カメラ（８）で撮影し、評価することのできるカメラ（８）で撮影可能な少なくとも２つのマーク（２９、３０）を有し、前記カメラ（８）が画像認識装置にデータ技術的に接続されたことを特徴とするトロリ（３）を有する巻上機（１、３６）における貨物（２３、２４）の振れを検出する装置。
8. １つのマークが貨物の昇降方向に存在する振れ軸線内に位置することを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 貨物上のマークが自由に位置決め可能なことを特徴とする請求項７又は８記載の装置。
10. 貨物振れに対して昇降方向における軸線を検出する装置を備えることを特徴とする請求項７から９の１つに記載の装置。
11. マークが能動光源および／又は受動光源であることを特徴とする請求項７から１０の１つに記載の装置。
12. 能動光源がトロリ（３）から貨物のマークの方向に向けられたことを特徴とする請求項７から１１の１つに記載の装置。
13. 貨物（２３、２４）が吊り具（２３）および／又は実荷重（２４）を有することを特徴とする請求項７から１２の１つに記載の装置。
14. 請求項１から５の１つに記載の方法を実施するための請求項７から１２の１つに記載の装置。
    
    

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