JP2018095364A - Crane contact monitoring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業エリア内の複数台のクレーンの接触を抑制する技術に関する。 The present invention relates to a technique for suppressing contact between a plurality of cranes in a work area.
従来、作業エリア内で複数台の作業機を稼働させるときに、作業機の接触を防止するための技術が種々提案されている。例えば、特許文献1には、GPSによって取得される絶対位置に基づいた二機の機体間距離と、各機体の機体半径及び作業半径とを比較して近接度合いを算出し、近接度合いに基づいて警報レベルを変えて報知することで、二台の油圧ショベルの接触を防止する技術が開示されている。
Conventionally, various techniques for preventing contact between work machines when operating a plurality of work machines in a work area have been proposed. For example,
また、作業機と、作業エリア内にある一般車両や構造物等の障害物との接触を防止するための技術が特許文献2に開示されている。特許文献2に記載の技術は、障害物検出器によって検出される障害物位置情報と周囲地図とを比較することで、障害物が静止障害物か移動障害物かの判定を行い、移動障害物が障害物検出器における警報範囲内にある場合に警報音を発生させることで、移動障害物との接触を防止するものである。
クレーンは、機体に高さがある点、吊り荷を吊り上げた状態でブームの伸縮、起伏、旋回を組み合わせて所望位置に搬送する吊り上げ作業を行う点等で他の作業機と比べて特殊である。つまり、クレーン作業には特有の課題が存在している。 The crane is special compared to other work machines in that it has a height in the fuselage, and performs lifting work that combines boom expansion / contraction, undulation, and swiveling while lifting a suspended load and transporting it to the desired position. . In other words, there is a unique problem in crane work.
例えば、吊り荷を吊り上げて搬送する吊り上げ作業では、クレーン周囲の監視だけでなく、搬送経路における立体的な接触監視も必要となる。また、複数台のクレーンで同じ吊り荷を揚げる共吊り作業では、それぞれの機体を近づけた状態で協調作業を行うが、作業中の接触監視は他のクレーンの動きをオペレータが目視で確認することで行っており、オペレータの操作によっては接触の可能性があった。 For example, in a lifting operation in which a suspended load is lifted and transported, not only monitoring around the crane but also three-dimensional contact monitoring on the transport path is required. In addition, in the co-lifting work in which the same suspended load is lifted by multiple cranes, coordinated work is performed with the aircraft close together, but the operator should visually check the movement of other cranes during contact monitoring during the work. There was a possibility of contact depending on the operation of the operator.
本発明は、複数台のクレーンの接触を立体的な視点で監視し、クレーンの接触を未然に防ぐ技術を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a technique for monitoring contact of a plurality of cranes from a three-dimensional viewpoint and preventing the contact of the cranes in advance.
作業エリア内の複数台のクレーンが接触する可能性の有無を監視するクレーンの接触監視システムであって、前記作業エリアの空間情報を取得し、各クレーンの位置情報を取得し、各クレーンの機体情報と、前記取得した位置情報及び作業エリアの空間情報とに基づいて、前記作業エリア内での各クレーンの三次元位置関係を取得し、各クレーンの作業内容に関する情報に基づいて決定される各クレーンの作業可能範囲を取得し、前記各クレーンの三次元位置関係と作業可能範囲を合成し、クレーンの作業可能範囲が重なり合う場合は、当該重なり合う領域での接触の可能性があることを報知する。 A crane contact monitoring system for monitoring whether or not a plurality of cranes in a work area may come into contact with each other, obtaining spatial information of the work area, obtaining position information of each crane, Based on the information and the acquired position information and the spatial information of the work area, the three-dimensional positional relationship of each crane in the work area is obtained, and each determined based on the information on the work content of each crane. Acquire the workable range of the crane, synthesize the three-dimensional positional relationship of each crane and the workable range, and if the workable ranges of the cranes overlap, notify that there is a possibility of contact in the overlapping area .
前記複数台のクレーンは、それぞれ接触監視システムを備え、互いに接触の可能性の有無を監視する。 Each of the plurality of cranes is provided with a contact monitoring system, and monitors the possibility of contact with each other.
本発明によれば、作業中のクレーンが動き得る範囲である作業可能範囲が他のクレーンの作業可能範囲と重なり合うこと、つまり、接触する可能性があることを人の感覚に頼ることなく報知することで、クレーンの接触を効果的に防ぐことができる。 According to the present invention, it is notified without depending on human sense that the workable range, which is the range in which the crane under operation can move, overlaps the workable range of other cranes, that is, there is a possibility of contact. Thus, contact of the crane can be effectively prevented.
図1から図3を参照して、接触監視対象となるクレーン1の全体構成について説明する。クレーン1は、移動式クレーンであり、車両2とクレーン装置3を備える。
With reference to FIGS. 1-3, the whole structure of the
車両2は、車体四隅に配置されるアウトリガ4を備える。アウトリガ4は、車両2の幅方向両側に油圧によって延伸可能な張り出しビームと地面に垂直な方向に延伸可能な油圧式のジャッキシリンダとから構成されている。車両2は、アウトリガ4を車両の幅方向に延伸させるとともにジャッキシリンダを接地させることにより、クレーン1を安定的に支持し、作業可能範囲を広げることができる。
The
クレーン装置3は、旋回台5、ブーム6、起伏シリンダ7、ジブ8、メインフック9、サブフック10、キャビン11等を備える。
The
旋回台5は、クレーン装置3を旋回可能に構成するものであり、円環状の軸受けを介して車両2のフレーム上に設けられる。旋回台5上にブーム6及びキャビン11が配置される。ブーム6は、入れ子状に配置される複数のブーム部材から構成され、油圧式の伸縮シリンダによって各ブーム部材を移動させることで、伸縮可能に構成される。起伏シリンダ10は、油圧式のシリンダであり、伸縮することによって、ブーム6を起伏させるとともにその姿勢を保持する。
The
ジブ8は、ブーム6の先端に連結されることで、クレーン装置3の作業領域を拡大するものである。クレーン装置3は、メインフック9又はサブフック10に吊り荷Wを係止可能であり、係止した状態でワイヤロープを巻き上げ/巻き下げることで、吊り荷Wを上下動させることができる。
The
キャビン11の内部には、操作レバー、操作ボタン及び作業内容を入力するタッチパネル12等の操作入力部や、作業エリアの空間情報及びクレーン1の周囲の空間情報等の映像情報や任意のメッセージを表示可能な表示モニタ13、並びに、報知手段としての警報ブザー14が設けられている。なお、タッチパネル12と表示モニタ13を別の部材として説明するが、これらの機能を一体的に有するタッチパネル式の表示装置としても良い。
Inside the
オペレータは、上記操作入力部を介して、車両2による走行、ブーム6の伸縮や起伏、旋回台5の旋回等の操作を入力可能である。また、タッチパネル12を介して、メインフック9によるメインフック作業、サブフック10によるサブフック作業又はジブ8を装着してサブフック10を使用するジブ作業のうち何れか一つを選択する。メインフック作業を選択する場合は、さらにワイヤロープの巻き掛け数を選択する。
The operator can input operations such as traveling by the
次に、図3から図5を参照して、クレーン1の制御構成について説明する。クレーン1は、車両2やクレーン装置3を制御するためのコントローラ20を備える。コントローラ20は、CPU等のマイクロコンピュータからなる演算部21、ROM、RAM、HDD等の記憶部22を有する。
Next, the control configuration of the
記憶部22には、クレーン1の機体寸法(前後長、幅、高さ)や、最大ブーム長さ、ジブ長さ、揚程、ブーム起伏角度範囲、最大作業半径等の各諸元に関する機体情報が記憶されている。つまり、記憶部22には、所定の作業を行う際のクレーン1のブーム長さや姿勢、ブームの挙動制限等に関するクレーン1自体の三次元情報が記憶されている。
The
コントローラ20には、操作入力部による操作に係る信号、クレーン1の稼働状態に係る信号、エンジンの稼動状態に係る信号が入力される。例えば、操作レバーの操作位置を検出するレバー位置センサ31、ブーム長さを検出するブーム長さ検出センサ32、ブーム起伏角度を検出する起伏角度検出センサ33、旋回台5の旋回角度を検出する旋回角度検出センサ34、ブーム先端に掛かる荷重を検出する荷重センサ35等の各種センサからの検出信号がコントローラ20に送信される。
The
また、コントローラ20には、ブーム6の先端に搭載されるステレオカメラ40によって取得される三次元映像が送信される。ステレオカメラ40は、ブーム6の先端から下方に向けた撮影範囲を有する立体映像取得手段である。さらに、クレーン1に搭載されるGPS装置41によって取得される位置情報がコントローラ20に送信される。なお、本実施形態では、ブーム6の先端からの空間情報を取得する際にステレオカメラ40を用いる手法を採用しているが、三次元的な情報を取得可能であれば良く、レーザスキャナ等を用いることも可能である。
In addition, a three-dimensional image acquired by the
コントローラ20は、警報ブザー14、タッチパネル12及び表示モニタ13と電気的に接続されている。警報ブザー14は、コントローラ20からの信号を受信して警報を発する。タッチパネル12には、クレーン1の作業内容に関する情報として、入力されたブーム6及びジブ8の使用態様やワイヤロープの巻き掛け数、並びに、各種センサによって検出されたブーム6の長さ、起伏角度、旋回位置等の情報や吊り荷Wの重量に関する情報を表示することができる。表示モニタ13には、ステレオカメラ40によって撮影されたクレーン1の周囲の三次元映像及び作業エリアの空間情報や、任意のメッセージ等を表示することができる。
The
ここで、図4に例示するような「作業エリアの空間情報」は、作業開始前に取得されるものであり、例えばクレーン1が走行して取得した過去の三次元映像を利用して生成したり、ドローン等を用いた高所からの撮影により取得したりすることが可能である。作業開始前に取得された作業エリアの空間情報に対して、作業開始後にステレオカメラ40から得られる空間情報を更新用の空間情報として活用することで、作業エリアの空間情報を作業中に随時更新することも可能である。
Here, “spatial information of the work area” as exemplified in FIG. 4 is acquired before the start of the work, and is generated using, for example, a past three-dimensional image acquired by traveling by the
また、作業開始前に取得した作業エリアの空間情報に、作業中に取得する空間情報を比較することで、既設の構造物(固定物)と他の作業機や人物等(移動体)とを識別することもできる。つまり、作業前の空間情報から変化した箇所を移動体として認識することで、移動体に対する注意をうながすことが可能である。 In addition, by comparing the spatial information acquired during work with the spatial information of the work area acquired before the start of work, existing structures (fixed objects) and other work machines, persons, etc. (moving bodies) It can also be identified. That is, it is possible to alert the moving body by recognizing a portion changed from the spatial information before work as the moving body.
図5に示すように、吊り荷Wの荷重、及び、設定された作業内容(メインフック作業、サブフック作業、ジブ作業)に基づいて、クレーン1の作業可能範囲が決定される。作業可能範囲は、主に吊り荷Wの重量に応じて決定される三次元領域であり、その吊り荷Wを吊り上げた状態でブーム6・ジブ8を伸縮・起伏・旋回させて搬送することが可能な最大作業範囲である。なお、吊り荷Wの重量と作業内容に基づいて決定されるクレーン1の作業可能範囲は、作業毎に算出しても良いし、予めコントローラ20の記憶部22に記憶させておいても良い。
As shown in FIG. 5, the workable range of the
コントローラ20は、通信装置50と接続される。コントローラ20は、通信装置50を介した外部との無線通信により、情報の送受信を行うことができる。具体的には、通信装置50によって、作業エリアの空間情報(作業中に更新されるものを含む)、クレーン1の位置情報、クレーン1の機体情報、クレーン1の位置情報と機体情報によって生成されるクレーン1の作業エリア内での三次元的な位置情報、及び、クレーン1の作業可能範囲を外部に送信することが可能である。また、外部から同様の情報を受信して処理することが可能である。
The
次に、図6から図9を参照して、作業エリア内で複数台のクレーンが協調作業を行う場合のクレーン間の接触監視システムについて説明する。 Next, with reference to FIG. 6 to FIG. 9, a contact monitoring system between cranes when a plurality of cranes perform cooperative work in the work area will be described.
図6に示すように、二台のクレーン1が吊り荷Wの共吊り作業を実施する。本実施形態では、同一の構成を有するクレーン1を二台使用した協調作業を行うものとするが、同等の吊り上げ能力を有し、同様の制御構成を有するものであれば、異なるクレーンを使用しても良い。
As shown in FIG. 6, the two
図7に示すように、各クレーン1のコントローラ20には、上述のように、各種センサによって取得される機体情報、タッチパネル12によって入力される作業内容、並びに、作業中、ステレオカメラ40によって取得される更新用の空間情報、GPS装置41によって取得される位置情報がそれぞれ入力される。また、通信装置50を通じて、他側のクレーン1の位置情報及び機体情報、作業可能範囲が入力される。
As shown in FIG. 7, the
コントローラ20は、各クレーン1の機体情報及び位置情報と、作業エリアの空間情報に基づいて、互いのクレーン1の三次元位置関係を算出する。そして、コントローラ20は、三次元位置関係と、各クレーン1の作業可能範囲を重ねることで、作業可能範囲に重なり合う領域が存在するか否かを判定する。
The
コントローラ20内では、図8に示すような三次元イメージが生成される。表示モニタ13上にこの三次元イメージを表示させることも可能である。
In the
そして、各クレーン1の作業可能範囲にラップ領域が存在する場合、コントローラ20は、警報ブザー14に信号を送信して警報を発することでオペレータに他作業機との接触の可能性がある旨を報知する。
When there is a lap area in the workable range of each
ラップ領域が存在しない場合は、例えばコントローラ20から表示モニタ13に信号を送信して、表示モニタ13に「他作業機との接触の可能性なし」等のメッセージを表示することができる。
When there is no lap area, for example, a signal can be transmitted from the
次に、以上のように構成される接触監視システムにおけるフローについて図9を用いて説明する。本実施形態では、以下に示すフローは、各クレーン1のコントローラ20でそれぞれ実行される。
Next, a flow in the contact monitoring system configured as described above will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the following flow is executed by the
まず、作業エリアの空間情報を取得する(S01)。そして、各クレーン1の位置情報を取得し(S02)、作業エリアの空間情報及び各クレーン1の機体情報を合成することで、作業エリア内の三次元位置関係を算出する(S03)。次に、作業内容及び吊り荷Wの重量に基づいた各クレーン1の作業可能範囲を取得する(S04)。
First, the spatial information of the work area is acquired (S01). And the positional information on each
各クレーン1の三次元位置関係及び作業可能範囲を合成し、互いのクレーン1の作業可能範囲が重なり合う領域があるか否かを判定する(S05)。作業可能範囲が重なり合う領域があれば(S05:YES)、各クレーン1の警報ブザー14を鳴らしてその領域での接触の可能性がある旨を各オペレータに報知する(S06)。この際、合成した三次元位置関係及び作業可能範囲の三次元イメージと、三次元イメージ内で作業可能範囲が重なり合う領域を表示モニタ13に表示することも可能であり、これにより、オペレータに当該ラップ領域での接触を積極的に防ぐように操作することを促すことができる。
The three-dimensional positional relationship and workable range of each
他方、作業可能範囲が重なり合わなければ(S05:NO)、接触の可能性がない旨のメッセージを表示モニタ13に表示して各オペレータに通知する(S07)。 On the other hand, if the workable ranges do not overlap (S05: NO), a message indicating that there is no possibility of contact is displayed on the display monitor 13 to notify each operator (S07).
以上のように、作業エリアの空間情報、各クレーン1の三次元的な位置関係、及び、三次元領域である各クレーン1の作業可能範囲に基づいて、クレーンの接触の可能性の有無を機械的に監視している。これにより、人の感覚に頼ることなく正確な位置関係を把握することができ、作業時の接触を効果的に防ぐことが可能となる。
As described above, based on the spatial information of the work area, the three-dimensional positional relationship of each
また、接触監視対象となる二台のクレーン1に同じ機能を持たせて、互いのクレーン1で接触監視を行うことで、ダブルチェック効果が期待できる。
Moreover, a double check effect can be expected by giving the same function to the two
以上の実施形態では、二台のクレーン1が協調作業を行う場合について説明したが、例えば同じ作業エリア内で二台のクレーン1が異なる作業を行う場合にも同様に適用可能である。また、作業エリア内の三次元情報を取得することで、他の作業機だけでなく、既設構造物や停車車両等の固定障害物、人物や走行中の車両等の移動障害物との接触も監視することが可能であり、作業可能範囲内に移動障害物が含まれる場合に、オペレータだけでなく移動障害物に対して報知することも可能である。
Although the above embodiment demonstrated the case where the two
1:クレーン、12:タッチパネル、13:表示モニタ、14:警報ブザー、20:コントローラ、40:ステレオカメラ、41:GPS装置、50:通信装置 1: Crane, 12: Touch panel, 13: Display monitor, 14: Alarm buzzer, 20: Controller, 40: Stereo camera, 41: GPS device, 50: Communication device
Claims (2)
前記作業エリアの空間情報を取得し、
各クレーンの位置情報を取得し、
各クレーンの機体情報と、前記取得した位置情報及び作業エリアの空間情報とに基づいて、前記作業エリア内での各クレーンの三次元位置関係を取得し、
各クレーンの作業内容に関する情報に基づいて決定される各クレーンの作業可能範囲を取得し、
前記各クレーンの三次元位置関係と作業可能範囲を合成し、クレーンの作業可能範囲が重なり合う場合は、当該重なり合う領域での接触の可能性があることを報知することを特徴とするクレーンの接触監視システム。 A crane contact monitoring system that monitors the presence or absence of a possibility of contact between a plurality of cranes in a work area,
Obtaining spatial information of the work area,
Get the position information of each crane,
Based on the aircraft information of each crane, and the acquired position information and the spatial information of the work area, obtain the three-dimensional positional relationship of each crane in the work area,
Acquire the workable range of each crane determined based on information on the work content of each crane,
Crane contact monitoring characterized by combining the three-dimensional positional relationship of each crane and the workable range, and informing that there is a possibility of contact in the overlapped area when the workable ranges of the crane overlap. system.
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