JP4712388B2 - コンテナクレーン - Google Patents

Description

本発明は、巻上装置と、巻上装置に掛けられ、ヘッドブロックを有するスプレッダを含む貨物受入れ手段とを有する、ジブに沿って移動可能なトロリを有し、ヘッドブロックを介して貨物受入れ手段がコンテナを輸送手段からまたは輸送手段へ移動させるために受入れ可能なコンテナクレーンに関するものである。

コンテナクレーンは例えばコンテナ船の積み込みおよび荷降ろしに使用される。その際、船にあるコンテナがクレーン外部の輸送手段へ運ばれ、もしくは荷積み運転においてはクレーンへ移動された輸送手段から船へ積み込まれる。種々の形態のクレーンが知られている。すなわちコンテナを直接に船から輸送手段へまたその逆に運ぶただ１つのトロリを有するクレーン設備、および、２つのトロリを有し、第１のトロリ（主トロリ）がコンテナを船からクレーン側の置き台（一時プラットフォーム）へまたその逆に運び、また第２のトロリ（フロントトロリ）はコンテナを置き台から輸送手段へまたその逆に輸送するクレーン設備が知られている。最近のクレーン設備では、一方または両方のトロリが自動的または少なくとも半自動的運転で制御される。その際積み込み運転においては特に、コンテナ有りまたは無しのトロリないしその貨物受入れ手段（すなわちヘッドブロックを有するスプレッダ）の、受入れるべきコンテナまたは輸送手段に関する位置決めが中心になる。迅速な積み込み運転のためには、貨物受入れ手段がコンテナを例えば輸送手段から受入れるため可能なかぎり正確かつ可能なかぎり迅速にコンテナに関して位置決めされて、コンテナ上に載せられ得ること、またグリッパ、いわゆるフリッパ、によりコンテナをグリップし得ることが保証されていなければならない。同様に荷降ろし運転においては、すなわち貨物受入れ手段に掛かっているコンテナが輸送手段に関して位置決めされ、また輸送手段上に留め置かれるときに、位置決めが迅速かつ正確に行われなければならない。輸送手段に関するコンテナ有りまたは無しの貨物受入れ手段の位置合わせはしばしば、特に２トロリクレーンではフロントトロリの運転者室のなかにほぼ垂直に貨物受入れ手段の上側に座っており、またこれを輸送手段に関するその位置決めに関して光学的に監視する運転者自身により行われる。存在し得る位置決め誤差は手作業で調整しなければならず、これは同じくクレーン運転者により行われる。この進め方は一方では不正確であり、特に位置決めの誤差またはずれを識別し、またこれを巻上装置または走行機構などの正しい制御により調整するクレーン運転者の能力に関係し、他方では比較的時間がかかり、このことはコンテナ積み替えに不利に作用する。

本発明の課題は、上記の問題点を解決し得るコンテナクレーンを提供することである。

この課題は、冒頭にあげた形式のコンテナクレーンにおいて、
ａ）ヘッドブロックまたはスプレッダならびに輸送手段の縦エッジおよび横エッジを検出するためにトロリに配置されている複数の光学的検出手段と、
ｂ）ヘッドブロックまたはスプレッダならびに輸送手段のエッジの空間的位置を決定するため、ヘッドブロックまたはスプレッダならびに輸送手段の縦中心線および横中心線の位置ならびにそれらの相互の空間的位置を計算するため、また縦方向および横方向にヘッドブロックまたはスプレッダの中心線の、輸送手段の中心線に関する可能なずれと、中心線の回転角とを決定するために検出手段に対応付けられている１つの処理装置と
を含んでおり、
その際に検出されたずれまたは回転角が、ヘッドブロックに関するスプレッダの位置シフトにより調整されることにより解決される。

本発明によるコンテナクレーンはコンテナ有りまたは無しのヘッドブロックないしスプレッダの、輸送手段に関する全自動的な位置合わせを可能にする。このことは一方では、トロリに複数の光学的検出手段が固定してトロリと共に移動するように設けられていることにより実現される。これらは、トロリの下側に掛かっているヘッドブロック／スプレッダを、また輸送手段の上側にトロリを位置決めした後には輸送手段のエッジをも検出する役割をする。検出されたエッジに基づいて今ヘッドブロック／スプレッダからまた輸送手段から各縦中心線および横中心線ならびにそれらの相互の空間的位置が検出され、またこれらの空間的位置に基づいて、輸送手段の横中心線に対するヘッドブロック／スプレッダの横中心線の可能なずれが検出され、また縦中心線に関しても相応に可能なずれが検出される。中心線相互の相応の回転角もこれに関して検出される。いま場合によっては存在するずれまたは回転角が知られていれば、ヘッドブロック／スプレッダが輸送手段の上にあるコンテナに関して、またはスプレッダに掛かっているコンテナが輸送手段に関して、どのように位置しているかが明らかである。その際に、一方では輸送手段の上にあるコンテナが常に正確にエッジ平行に向けられて位置決めされていることから出発され、また相応のことが、スプレッダに掛かっているコンテナに対して当てはまるので、各中心線の上に定められたヘッドブロック／スプレッダの中心がコンテナの中心に、また相応して輸送手段の中心がその上にあるコンテナの中心に相応することから出発され得る。

いま相応のずれまたは回転角が知られていると、このようなずれまたは回転角は制御装置により駆動される適当な操作要素、特に操作シリンダ、を介してのヘッドブロックに関するスプレッダの位置シフトにより調整される。すなわち、中心線比較を介して検出されたずれまたは回転角を補償するため、スプレッダがヘッドブロックに関して縦および（または）横方向にずらされ、または回転される。ずれまたは回転角のエッジ検出および確定は、トロリが輸送手段の上側に位置決めされたときに、直接に行われる。すなわち可能なかぎり迅速に輸送手段に関する貨物受入れ手段または貨物の位置決めの正しさの確認と誤った位置決めの相応の補償とが行われる。こうして可能なかぎり迅速な仕方で位置決め精度が検出されかつ調整され得る。その際にこのことは、一方でずれ／回転角のエッジ検出および確定が自動的に進行するかぎり、また相応のずれデータまたは回転角データを処理装置から受ける適当な制御装置を介して制御される、ヘッドブロックに関するスプレッダの相応の位置シフトが自動的に進行するかぎり、全自動的に行われる。

縦中心線および横中心線のずれがヘッドブロックまたはスプレッダの縦中心線および横中心線の中心線交点の、輸送手段の縦中心線および横中心線の中心線交点へのずれから決定されることは目的にかなっている。単にずれがｘ方向またはｙ方向に生ずると、ヘッドブロック／スプレッダの縦中心線または横中心線は輸送手段のそれらに関して平行にずらされ、また相互に間隔をおかれているであろう。この場合にはずれ確定が直接に横中心線または縦中心線の互いの経過に基づいて行われ得るであろう。しかしたいてい少しの回転も存在しているので、単に個々のシステムの中心線交点を互いに比較し、また場合によって存在するずれを確定することは目的にかなっている。回転角は再び縦中心線および横中心線の互いの相対的位置により検出される。

光学的検出手段としてカメラまたはレーザスキャナが設けられていてよい。カメラは下側にある範囲、すなわちヘッドブロック／スプレッダならびに輸送手段、の画像を撮像し、これらの画像は続いて評価される。この目的でカメラの後に処理装置として、エッジ検出のための手段を有する画像処理装置が接続されている。画像処理装置は、スプレッダ／ヘッドブロックならびに輸送手段の画像中に示されているエッジを検出し、またそれらの空間的位置を決定し、またそれに基づいて相応の作業データおよびずれ／回転角を確定し得る適当なソフトウェア手段を含んでいる。それに代えて検出手段はレーザスキャナとして構成されていてもよい。これらのレーザスキャナは、ヘッドブロック／スプレッダならびに輸送手段に向けられた、移動する、またそれによって走査するレーザビームを放射し、その際にレーザスキャナは反射光を評価し、また相応の信号に変換する。レーザスキャナには、エッジ決定および（または）線決定のため、またずれ確定のためにレーザスキャナから与えられる信号を処理するための手段を有する信号処理装置が対応付けられている。こうして反射信号がエッジ決定または線決定のために処理される。

エッジ経過ならびに空間的位置を正確に確定するため、カメラまたはレーザスキャナがトロリに、ヘッドブロックまたはスプレッダおよび輸送手段が種々の範囲内で撮像または走査されるように、取付けられていることは目的にかなっている。すなわち、重要なエッジに関するパラメータの正確な決定が行われ得るように、それぞれエッジ情報を含んでいる種々のヘッドブロック部分／スプレッダ部分および輸送手段部分からの画像情報または信号情報が得られる。その際に、トロリに分散して配置されている４つのカメラまたはレーザスキャナが設けられていることは目的にかなっている。もちろん４つよりも多いカメラ／レーザスキャナが設けられていてもよいが、４つの検出手段の使用のもとに、充分に正確なエッジ検出を可能にし、またそれによってずれ計算または回転角計算を可能にする充分に大きい空間の走査が行われ得る。

カメラまたはレーザスキャナが垂直線に対してある角度のもとに配置されていること、すなわちカメラ／レーザスキャナが垂直に上から下を見るのではなく、垂直線に関して多少傾けられており、ヘッドブロック／スプレッダならびに輸送手段を多少横から撮像することは目的にかなっている。Ｎｉｃｋ角度およびＲｏｌｌ角度とも呼ばれるこの角度は僅か数度であり、特に垂直線に対して約８°である。

複数のカメラまたはレーザスキャナが２つの異なる面内でトロリに配置されていてよく、１つの部分はより高く、また他の部分はそれよりも多少低く位置決めされている。その際にカメラまたはレーザスキャナは単にトロリの１つの側に配置されていてもよいし、両側に配置されていてもよい。たとえば４つのカメラ／レーザスキャナを使用する場合、これらの４つの検出手段は１つの線上に位置して配置されており、場合によっては異なる平面内に配置されている。すべて特に等しい平面内に位置しているそれぞれ２つのカメラ／レーザスキャナを１つの側に有する両側配置も考えられる。

処理装置が水平面に関する輸送手段の傾斜を決定するべく構成されていることは特に目的にかなっている。このことはたとえば、たとえば輸送手段のタイヤが平らであり、または少な過ぎる空気を有し、また輸送手段の設置面およびそれと共に場合によってはその上にあるコンテナが多少傾斜しているときに考えられる。このことは、傾斜角の大きさに関係してエッジの位置が、またそれによって中心線の経過も変化することに通ずる。従って、その結果として生じ得る誤差が識別され、調整され得る。輸送手段の傾斜はもちろん、土台が平らでないことなどによっても可能である。生じ得る傾斜位置が知られているならば、有利に、縦方向および横方向に輸送手段に関する貨物受入れ手段の中心およびそれに位置しているかもしれないコンテナの中心も、傾斜位置のまわりの縦線および（または）横線の間の生じ得る角度も補正され得る。

輸送手段の可能な傾斜の決定は、本発明によれば、処理装置が輸送手段における平らな平面およびそれらの空間的位置を識別するべく、また平面の位置に基づく輸送手段の傾斜を確定するべく構成されていることにより行われ得る。撮像ならびにレーザスキャナ走査の枠内で必然的に、置き台自体または垂直な輸送手段側壁などである平らな輸送手段平面が検出される。各処理装置はいま、それに与えられる情報（すなわち画像データまたはスキャナ信号）から空間的な面位置を確定し、またいま例えば垂直な輸送手段側壁が若干傾斜しているかどうか、また、もし傾斜しているならば、垂直線に関する傾斜の方向および角度を識別する立場にあり、その結果から輸送手段の特定の方向に相応の全傾斜が与えられている。

レーザスキャナがそのレーザビームにより画定される２°ないし８°の間、特に４°、の開き角度を有するビーム円錐を発生することは目的にかなっている。レーザスキャナは比較的高い位置に取付けられているので（トロリは＞２０ｍの高さのところを走行する）、ヘッドブロック／スプレッダにおいても（これがいわばビーム円錐を通り抜けて下げられるならば）、床側で輸送手段においても充分に大きい走査範囲が生ずる。これにより、常にヘッドブロック／スプレッダならびに輸送手段の横エッジおよび縦エッジが検出されることが保証されている。もちろんカメラも、充分に大きい面が撮像されるように相応に構成されている。

さらに、ジブの傾斜を検出するための少なくとも１つの傾斜センサが設けられ、その検出結果が可能なずれまたは回転角の確定の枠内で考慮に入れられることは目的にかなっている。トロリがそれに沿って走行するジブは時間の経過と共に多少傾斜し得る、すなわちトロリはもはや正確に水平面内を走行せず、トロリは多少傾斜している。その結果、検出手段の傾斜が生じ、またそれによって横エッジおよび縦エッジの撮像も、傾斜に伴って最初の較正時にくらべて多少変化した角度のもとに行われる。これは最後に、横中心線および縦中心線の位置に関する、またそれによって生じ得るずれまたは回転角に関する計算誤差に通ずるであろう。これは、傾斜センサを介してジブの生じ得る傾斜が、またそれによって検出手段の生じ得る傾斜も検出されることにより補償され得る。

処理装置が制御装置と通信し、制御装置からスプレッダの負荷状態および可能な受入れられたコンテナに関する情報が与えられ、それらが可能なずれまたは回転角の確定の枠内で考慮に入れられることは目的にかなっている。これから、撮像されたコンテナまたは撮像すべきコンテナがどの大きさを有するか、またどれだけスプレッダが、コンテナを掴むために、離ればなれに走行すべきか、または離ればなれに走行したかが明らかになる。通常ただ３つの標準コンテナ形式が使用され、その際にコンテナ形式が処理装置に通知される。知られているのは２０´´コンテナ、４０´´コンテナおよび４５´´コンテナである。これらのデータはなかんずく、いわばコンテナ下側面（コンテナが既に貨物受入れ手段に掛かっているとき）またはコンテナ上側面（コンテナが輸送手段の上にあるとき）を検出し、またこうしてヘッドブロック／スプレッダと輸送手段との間の間隔を検証するため、検出手段ならびにその後に接続されている処理装置を介してコンテナ側面を測定する役割をする。

さらに、制御装置が設けられ、制御装置を介してトロリの巻上運転が制御され、また制御装置が処理装置と通信し、処理装置にヘッドブロックまたはスプレッダのリフト高さに関する情報が与えられ、それらが生じ得るずれまたは回転角の確定の枠内で考慮に入れられることは目的にかなっている。実際リフト高さからいま処理装置によっていま処理装置の側で、どの高さ位置でそもそもヘッドブロックエッジまたはスプレッダエッジに関する情報が期待され得るかが求められる。さらに本発明によれば、供給された画像データまたは画像信号のフィルタリングが、可能な画像データアーチファクトまたは信号アーチファクトを抑制するために、ヘッドブロックまたはスプレッダのリフト高さに関係して行われ得るように構成されている。すなわちたとえば、エッジを示す画像データアーチファクトまたは信号アーチファクトがヘッドブロックの実際リフト高さの上側の範囲にあるならば、それはあらゆる場合に考慮に入れられる必要のないエッジまたはおよそひき続いて処理されなくてよい誤りである。すなわちここで簡単な仕方で、誤った解釈を排除するデータまたは信号フィルタリングが実現され得る。

さらに、トロリの走行運転を制御する制御装置が設けられ、制御装置を介してトロリが先ず輸送手段の上側の画定された位置に制御され、その後にずれ検出および回転角検出が行われるように構成されていてよい。この制御装置を介してトロリが先ず相応に輸送手段に関して位置決めされ、その際もちろん複数の相前後して配置されている位置決め手段が複数の軌道のなかに設けられていてよい。制御装置を介してトロリは選択された輸送手段に移動され、その後に本来の位置検査および可能な調整が行われる。

本発明の他の利点、特徴および詳細は以下に説明される実施例から、また図面により明らかになる。

図１は本発明によるコンテナクレーン１を原理図の形態で示し、このコンテナクレーンは岸壁２に沿い船３に沿って車台を介して動力的に駆動可能である。クレーンスタンド４には、船３の幅全体に広がるジブ５が設けられている。ジブ５にはトロリ（主トロリ）６が移動可能（両方向矢印Ａ）に設けられ、このトロリには巻上ロープ７を介してコンテナスプレッダ８が配置されている。図示の例では鎖線で示されているコンテナ９を掴んでいるスプレッダ８は巻上ロープおよびトロリ側の巻上装置を介して両方向矢印Ｂにより示されているように垂直に動かすことができる。

さらに、コンテナ９が船３から降ろされるときにコンテナ９を一時的に置くことができる置き台１０が示されている。一時プラットフォームとも呼ばれるこの置き台１０は複数のコンテナ９を収容することができ、図の例では例えばトロリ６から以前に既にそこへ持ってこられた他のコンテナ９が一次プラットフォーム上に留め置かれている。

さらに第２のジブ１１が設けられており、このジブには第２のトロリ１２（フロントトロリ）が走行可能に設けられ、このトロリには同じく巻上ロープ１３を介してコンテナスプレッダ１４が配置されている。このトロリ１２ないしスプレッダ１４は同じく置き台１０にアクセスし、その結果そこにあるコンテナ９が掴まれ、クレーン支持枠のわきに位置する輸送手段１５上に一時的に置かれる。輸送手段としては例えば鉄道コンテナ車または無人運転の輸送手段を使用することができるが、左側の輸送手段１５上には既に一点鎖線で示されているコンテナ９が置かれている。

積み込みおよび荷降ろし操作はここで２段階で行われる。荷降ろしのためにはコンテナ９が船からトロリ６を介して取り出され、置き台１０上に置かれ、同じコンテナが次いでトロリ１２により置き台１０から取り出され、輸送手段１５上に置かれる。逆の仕方で積み込み操作が行われる。

クレーンのすべての積み込みおよび荷降ろし操作、従ってトロリの走行運転およびスプレッダの巻上運転も、クレーン側に設けられているメモリプログラム可能な制御装置１６を介して制御される。そのために、双方向矢印Ｃにより示されているように、車台、巻上装置、その他の関連する操作要素及び制御装置１６間の双方向のデータ通信が行われる。積み込みおよび荷降ろしのためには、一方では各コンテナを識別し、また他方ではコンテナによって何が行われるべきかを示す特定の運転指示データを含むコンテナ固有の運転指示が必要である。これらの運転指示データは制御装置１６において処理され、処理装置１６はこれらのデータに関係してクレーン運転ないしトロリ走行運転および巻上運転を相応に制御する。

運転指示データは制御装置１６にクレーン外部のマスター計算機装置１７を介して与えられる。このマスター計算機装置１７は、両方向矢印Ｄにより示されているように、同じく双方向に制御装置１６と通信する。運転指示データは、たとえばトロリ６から取り出すべきコンテナおよび船におけるその位置を識別し、またはどこへコンテナがトロリ１２を介して複数の利用できる留置位置に関して種々の輸送手段上に運ぶべきか、またはどこからコンテナがそこに取りに行くべきか目的位置を示す情報を含んでいる。図の例では実例として３つの輸送手段１５が設けられている。

中心的な問題は、輸送手段１５に関するスプレッダ１４ならびにここには示されていないヘッドブロックを含むトロリ１２およびその貨物受入れ手段の正確な位置決めである。このことを可能にするため、トロリ１２にカメラまたはレーザスキャナの形態の複数の検出手段１８が設けられており、その際図１にはただ１つの検出手段１８が示されている。この検出手段１８を介して、一方ではトロリの下側にぶらさがっているスプレッダまたはヘッドブロックが、また選択された輸送手段１５についてのトロリ１２の位置決めの後に輸送手段１５も検出され、またこれを介して、以下に一層詳細に説明されるように、存在し得るずれまたは回転角を検出するため、ヘッドブロックならびに輸送手段の横エッジおよび縦エッジの空間的位置が決定され、続いて評価される。

図２は、必要とされない詳細を省略して、水平面からの存在し得る傾斜を検出するための傾斜センサ１９が付加的に配置されている（図１参照）トロリ１２を示す。明らかに４つの検出手段１８が設けられており、そのうちのそれぞれ２つは等しい高さに配置されている。検出手段１８はトロリ１２の走行方向に対して横方向に１つの線上に配置されている。示されている実施例では各検出手段１８は回転する測定レーザを有するレーザスキャナとして構成されている。測定レーザビームは回転するプリズムにより垂直面から４°の角度に偏向される。それにより、以下に一層詳細に説明されるように、円錐状の走査ビームが生ずる。このことは、その半径がレーザスキャナへの間隔と共に増大する１つの円が走査されることを意味する。検出手段１８はその際に床の上の≧２０ｍ、特に約２４ｍ、の高さに取付けられている。

４°の円錐角度およびプリズムから約２０ｍの距離の際には約２.８ｍの円錐円直径が生じ、その際ここにはＮｉｃｋ角度およびＧｉｅｒｌ角度またはＲｏｌｌ角度は計算に入れられていない。プリズムは好ましくは０.２５°の角度ステップで回転する。１回転はこうして１４４０の位置から成る。すなわち各回転に対して１４４０の測定値が得られる。レーザスキャナは角度とならんで、走査ビームが反射される点の距離をも測定する。

レーザスキャナの形態の検出手段の正確な配置および位置合わせは図３および４から明らかである。図３はレーザスキャナの位置合わせを示すための原理図の形態で側面図を示し、図４は図１からのクレーンに関する正面図を示す。

示されているのは一方では輸送手段１５と、その上に立っているコンテナ９と、詳細には示されていないトロリに掛かっているヘッドブロック２０とである。また検出手段、以下ではレーザスキャナ１８、が固定的にトロリに掛かっている。示されているのは一方では前記のように約４°の円錐開き角度γを有するレーザ円錐２１である。レーザスキャナはいま一方では円錐中心線を定める中心ビームＺに関してＮｉｃｋ角度θだけｘ方向に傾けられている。このＮｉｃｋ角度は約８°である。このＮｉｃｋ角度はすべての４つのレーザスキャナ１８において等しい。さらに各レーザスキャナは中心ビームＺに関してＲｏｌｌ角度ρだけｙ方向に傾けられている（図４参照）。その際Ｒｏｌｌ角度は外側の両レーザスキャナ１８においては約６°、内側の両レーザスキャナにおいては約４°である。

図３および４から、検出すべきエッジおよび探知すべきパラメータは明らかである。一方では輸送手段に関しては縦エッジＬＫＴおよび横エッジＱＫＴを、またヘッドブロックに関しては縦エッジＬＫＨ及び横エッジＱＫＨを決定する必要がある。両方の縦エッジＬＫＴおよびＬＫＨの相互間隔から、測定すべき量として横方向に輸送手段に対するヘッドブロックエッジの間の相対的な間隔が明らかになり、また相応して測定すべき量として縦方向に輸送手段に対するヘッドブロックエッジの間の相対的な間隔が明らかになる。縦エッジおよび横エッジの相対的な位置から、次いで本来計算すべき量、すなわち輸送手段の中心線に対するヘッドブロックの中心線のずれ、が明らかになる。これは輸送手段１５の縦中心線ＬＭＴに対するヘッドブロック２０の縦中心線ＬＭＨのずれないし輸送手段１５の横中心線ＱＭＴに対するヘッドブロック２０の横中心線ＱＭＨのずれである。これについては以下に一層詳細に説明される。

各ずれおよび後続の場合によっては存在する回転角の検出は、検出手段の使用のもとに輸送手段１５およびヘッドブロック２０のエッジ側が走査されることに基づいている。

図５は原理図の形態で走査の際に発生される走査円の位置を示す。外側および内側のレーザスキャナ１８の外側の両方の円ＫＡならびに内側の両方の円ＫＩが示されている。明らかに、×記号によりマークされているように、多数のエッジ側の測定値ないし走査位置が生ずる。レーザスキャナ１８により得られた信号は（図７の原理図参照） 処理装置２１に与えられる。この処理装置は、個々のスキャナ固有の信号から輸送手段１５及びヘッドブロック２０の縦エッジおよび横エッジの分布を決定することを可能にする適切な信号処理ソフトウェアを利用することができる。縦エッジに関してはそれぞれ複数の検出されたエッジ位置が存在するので、それらの分布は簡単に求められ得る。横エッジは常に縦エッジに直交するので、横エッジの位置を求めることも容易に可能である。ヘッドブロックおよび輸送手段はそれぞれ固定の寸法を有するので、こうして容易に輸送手段１５の空間的位置もヘッドブロック２０の空間的位置も識別され得る。処理装置２１の側の評価にはさらに傾斜センサ１９の生じ得る信号、ならびにヘッドブロックの積み込み状態ならびに受入れるべきまたは留め置くべきコンテナに関する中央の制御装置１６の情報が入る。

図６は図５に相応して走査に関する斜視図を示す。示されているのは、輸送手段１５、その上に位置しているコンテナ９、スプレッダ１４（図５においては図面を見やすくするため示されていない）ならびにヘッドブロック２０である。レーザスキャナ１８を介しての円錐状の走査が明らかである。

図８は図３および４にならって平面図で、本来求めるべきずれないし回転角を示す。図３ないし７に関して説明したように、ヘッドブロック２０ないし輸送手段１５の縦エッジおよび横エッジが撮像され、それらの分布が検出され、またそれらの空間的位置が決定される。輸送手段の寸法もヘッドブロックの寸法も知られているので、これを介して縦方向および横方向の各中心線が計算され得る。これらは輸送手段に関しては縦中心線ＬＭＴおよび横中心線ＱＭＴ、またヘッドブロックに関しては縦中心線ＬＭＨおよび横中心線ＱＭＨである。これらの縦中心線および横中心線に基づいて、いまｘ方向およびｙ方向のずれならびに回転角αが計算される。このことは図８から明らかである。

存在し得るｘずれ及びｙずれはヘッドブロックおよび輸送手段の縦中心線および横中心線の各交点に基づいて計算される。ヘッドブロック中心線の交点は符号ＳＰＨを、また輸送手段中心線の交点は符号ＳＰＴを付されている。

図８で明らかなように、両方の交点ＳＰＨおよびＳＰＴは完全に一致していない、すなわちｘ方向およびｙ方向にずれがある。示されている例では両方向にずれ、ｘ方向にずれΔｘ、ｙ方向にずれΔｙが存在する。

相応の仕方で中心線に基づいて回転角αも求められる。示されている例ではそれはヘッドブロックの縦中心線ＬＭＨと輸送手段の縦中心線ＬＭＴとの間の角度から生ずる。その際に、ヘッドブロックは正しく、輸送手段は誤って位置決めされていると仮定されている。

いまこれらのずれΔｘ、Δｙおよび回転角αが検出されていると、ヘッドブロック２０とスプレッダ１４との間に係合する詳細には示されていない操作シリンダを介して各ずれまたは回転角が補償され得る。操作シリンダを介して、スプレッダ１４を準位置安定であるヘッドブロックに関してずらしまた回転し、こうしてスプレッダを輸送手段のエッジに関して、従って輸送手段自体に関して、位置合わせすることが可能である。スプレッダ１４の下にあるコンテナを降ろす際（すなわち貨物移動の際）には、スプレッダが輸送手段上に降ろされなければならない。ここで、幾何学的な寸法に基づいてヘッドブロック中心が常に貨物中心、すなわちコンテナを有するスプレッダ、であることが仮定される。すなわちいまヘッドブロック中心が輸送手段中心に関する存在し得るずれ／回転角の補整のもとに位置合わせをされると、それによって自動的にスプレッダ１４にあるコンテナ９も正しく位置合わせをされる。

輸送手段１５上にあるコンテナの受入れ（空走行）の際には、同じくヘッドブロックおよび輸送手段が検出される。輸送手段の幾何学的寸法に基づいてコンテナは輸送手段上に狭い限界内にのみ位置し得る（数ｍｍ）。ここで、コンテナ中心が輸送手段中心に一致していることから出発される。ここでいまヘッドブロック中心が輸送手段中心に関して位置合わせをされると、ここでスプレッダ中心が正しくコンテナ中心に関して位置決めされ、またコンテナが正しく受入れられることも保証されている。

図９は特に輸送手段の前面壁における走査レーザビームの経過を原理図の形態で示す。回転するレーザビームは明らかに輸送手段の側面をも走査する。この走査を介して処理装置２１が輸送手段１５におけるこの側面２２の空間的位置を検出し、側面がなんらかの仕方で垂直線に関して傾けられているかどうかを確かめる。これに関して、輸送手段１５の傾斜に、従ってまた置き台および場合によっては既にその上にあるコンテナ９の傾斜にも現れる存在し得る土地非平坦性またはたとえば平らなタイヤなどが検出され得る。存在し得る傾斜の検出は、この傾斜に伴うエッジおよび中心線の位置変化を検出し補償する役割をする。またこれは処理装置２１の側から適当な処理ソフトウェアを用いて行われる。

既に図７に関連して説明したように、処理装置２１は中央の制御装置１６と通信する。処理装置２１には制御装置１６から、受入れられたまたは受入れるべきコンテナに関する情報、たとえばその高さを示す情報、を与えられる。また、スプレッダの負荷状態、すなわちスプレッダが既にコンテナを受入れているかどうか、が報知される。さらにヘッドブロックないしスプレッダのリフト高さが報知され、それによって連続的に処理装置の側に、どの高さにヘッドブロックが位置しているかが知られている。このことは、信号評価（または検出手段としてカメラを使用する場合には画像データ評価）の枠内で
、誤った仕方でたとえばエッジを指示または推定などをさせる測定値（または画像アーチファクト）をフィルタ除去する役割をする。すなわちリフト高さが知られていれば、重要な測定値がそのなかに位置していなければならない平面ないし高さ範囲が知られている。この値範囲の外側にあるか又はそこに位置しているエッジを推定させる測定値または画像データは考慮に入れられない。この測定値範囲はあらかじめ与えられていてもよく、したがってこの測定値範囲内でフィルタリングが行われる。たとえば本来の測定は、ヘッドブロックが輸送手段上にあるコンテナの受入れの際にコンテナの上面に対して特定の間隔にあるとき、または、コンテナを輸送手段上に降ろす際に、コンテナの下面が輸送手段の上面に対して特定の間隔にあるときにのみ行われるべきである。それを越えると本来の位置検証が行われるこの最大の間隔はたとえば１メートルであってよい。すなわち、その内側にヘッドブロックエッジが位置していてよい、ヘッドブロックに関する窓が画定される。たとえば輸送手段は２メートルの高さ、コンテナは２.５メートルの高さ、最大間隔は１メートル、スプレッダは１メートルの高さ、またヘッドブロックは１メートルの高さを有することが仮定される。その場合、全体として７.５メートルの最大高さが生ずる。すなわちヘッドブロックが床上７.５メートルの高さにあると、ヘッドブロックが１つのその後のメートル（＝最大間隔）だけの低下の後にコンテナ上に載り、またはコンテナが輸送手段上に載る瞬間までフィルタリングが開始する。フィルタリングが開始するリフト高さの決定は最後に、処理装置２１が制御装置１６から報知されるコンテナ高さに依存する。

いま処理装置２１がずれまたは回転角を確定し終わると、重要なデータが制御装置１６に与えられる。この制御装置を介して補償のために操作シリンダが駆動される。もちろん、検出手段を介して連続的にエッジが検出され、または処理装置２１を介して連続的にずれも回転角も確定されるという形態で、補償結果の連続的な検証が行われる。これに関して、以前に決定されたずれ／回転角が小さくなり、またスプレッダがシフトに伴って輸送手段中心に関して位置合わせをされるかどうかが検査されることによって、制御装置１６を介して開始される操作シリンダの動きが実際に補償に通ずるかどうかがチェックされる。

全体として本発明によるコンテナクレーンは、輸送手段に関するフロントトロリの貨物の相対的位置の簡単な検査を可能にし、これは、輸送手段の中心に関する貨物の中心の相対的位置ならびに互いの回転を識別するシステムの使用のもとに行われる。これに加えてそれぞれヘッドブロック外側エッジと輸送手段外側エッジとの間の相対的な間隔が測定され、またヘッドブロック許容差および輸送手段許容差の考慮のもとに輸送手段外側エッジの位置から輸送手段の中心が、またヘッドブロック外側エッジの位置からヘッドブロックの中心が計算される。この作業方法は貨物を降ろす際にも受入れる際にも行われる。確定されたずれ／回転角に応じてずれ／回転角の同じく全自動的な補償が、ヘッドブロックに関するスプレッダの相対的なシフトにより行われる。

２トロリ・コンテナブリッジの形態の本発明によるコンテナクレーンの原理図である。 検出手段の配置を示すため原理図の形のフロントトロリの正面図である。 輸送手段／コンテナ／貨物受入れ手段の正面から見た走査を示すための原理図である。 輸送手段／コンテナ／貨物受入れ手段の側面から見た走査を示すための原理図である。 ヘッドブロックないし輸送手段における検出手段の走査範囲および撮像範囲を示すための原理図である。 走査範囲を示すための原理図の形の斜視図である。 検出手段、処理装置および中央制御装置の間の通信接続を示すための原理図である。 確定されたずれならびに回転角を示すための原理図である。 輸送手段における平面走査を示すための原理図である。

符号の説明

１ コンテナクレーン
２ 岸壁
３ 船
４ クレーンスタンド
５ ジブ
６ トロリ
７ 巻上ロープ
８ スプレッダ
９ コンテナ
１０ 置き台
１１ ジブ
１２ トロリ
１３ 巻上ロープ
１４ コンテナ・スプレッダ
１５ 輸送手段
１６ 制御装置
１７ マスタ計算機装置
１８ 検出手段（レーザスキャナ）
１９ 傾斜センサ
２０ ヘッドブロック
２１ 処理装置
ＬＫＴ、ＬＫＨ 縦エッジ
ＱＫＴ、ＱＫＨ 横エッジ
ＬＭＴ、ＬＭＨ 縦中心線
ＱＭＴ、ＱＭＨ 横中心線
ＳＰＨ、ＳＰＴ 中心線交点
Δｘ、Δｙ ずれ
α 回転角

Claims (16)

1. ジブに沿って移動可能なトロリを有し、前記トロリは巻上装置及び前記巻上装置に掛けられた貨物受入れ手段を有し、前記貨物受入れ手段はヘッドブロックを有するスプレッダを含み、前記貨物受入れ手段は前記ヘッドブロックを介してコンテナを保持し輸送手段から又は輸送手段へ移動させるコンテナクレーンにおいて、
   ａ）前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）ならびに前記輸送手段（１５）の縦エッジ（ＬＫＨ、ＬＫＴ）および横エッジ（ＱＫＨ、ＱＫＴ）を検出するために前記トロリ（１２）に配置されている複数の光学的検出手段（１８）と、
   ｂ）前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）の前記各エッジ（ＬＫＨ、ＱＫＨ）、ならびに前記輸送手段（１５）の前記各エッジ（ＬＫＴ、ＱＫＴ）の空間的位置を決定するため、
   前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）の縦中心線（ＬＭＨＴ）および横中心線（ＱＭＨ）の空間的位置、前記輸送手段（１５）の縦中心線（ＬＭＴ）および横中心線（ＱＭＴ）の空間的位置、ならびにそれらの相互の空間的位置を決定するため、
   また前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）の縦中心線（ＬＭＨ）の前記輸送手段（１５）の前記縦中心線（ＬＭＴ）に対する横方向のずれ、前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）の横中心線（ＱＭＨ）の前記輸送手段（１５）の前記横中心線（ＱＭＴ）に対する縦方向のずれ、ならびに前記中心線の回転角（α）を決定するため、
   前記複数の光学的検出手段（１８）に対応して設けられた１つの処理装置（２１）とを含んでおり、
   前記処理装置（２１）において、
   前記複数の光学的検出手段（１８）によって検出された前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）ならびに前記輸送手段（１５）の縦エッジ（ＬＫＨ、ＬＫＴ）と横エッジ（ＱＫＨ、ＱＫＴ）から、それらの分布を算出するステップと、
   前記ステップにより算出された前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）ならびに前記輸送手段（１５）の縦エッジ（ＬＫＨ、ＬＫＴ）と横エッジ（ＱＫＨ、ＱＫＴ）の分布、および前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）ならびに前記輸送手段（１５）の既知の寸法とから、前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）ならびに前記輸送手段（１５）の縦中心線および横中心線（ＬＭＴ、ＱＭＴ、ＬＭＨ、ＱＭＨ）を算出するステップと、
   前記算出された縦中心線および横中心線（ＬＭＴ、ＱＭＴ、ＬＭＨ、ＱＭＨ）の交点（ＳＰＨ、ＳＰＴ）から前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）の前記輸送手段（１５）に対するずれ（Δｘ、Δｙ）を算出するステップと、
   前記算出された縦中心線（ＬＭＴ、ＬＭＨ）または横中心線（ＱＭＴ、ＱＭＨ）から前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）の前記輸送手段（１５）に対する回転角（α）を算出するステップとが行われ、
   検出された前記ずれ（Δｘ、Δｙ）および前記回転角（α）が前記ヘッドブロック（２０）に対する前記スプレッダ（１４）の位置シフトにより調整され、前記スプレッダ（１４）に係合する複数の操作要素が前記ヘッドブロック（２０）に設けられ、これらの操作要素が検出された前記ずれまたは前記回転角に依存して操作されることにより行われる
   コンテナクレーン。
2. 前記光学的検出手段としてカメラまたはレーザスキャナ（１８）が設けられていることを特徴とする請求項１記載のコンテナクレーン。
3. 前記処理装置（２１）として、前記カメラにエッジ検出をするための手段を有する画像処理装置が、また前記レーザスキャナ（１８）にエッジ決定及び線決定の少なくとも一方の決定のため、またずれ確定のために前記レーザスキャナ（１８）から与えられる信号を処理するための手段を有する信号処理装置が対応付けられていることを特徴とする請求項２記載のコンテナクレーン。
4. 前記カメラまたは前記レーザスキャナ（１８）が前記トロリ（１２）に、前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）および前記輸送手段（１５）が種々の範囲内で撮像または走査されるように取付けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のコンテナクレーン。
5. 前記トロリ（１２）に分散して配置された４つのカメラまたはレーザスキャナ（１８）を有することを特徴とする請求項３記載のコンテナクレーン。
6. 前記カメラまたはレーザスキャナ（１８）が垂直線に対して角度（θ、ρ）をもって配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のコンテナクレーン。
7. 複数の前記カメラまたはレーザスキャナ（１８）がそれぞれ２つの異なる面内において前記トロリ（１２）に配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のコンテナクレーン。
8. 前記カメラまたはレーザスキャナ（１８）が前記トロリの１つの側または両方の側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のコンテナクレーン。
9. 前記処理装置（２１）が水平面に関する前記輸送手段（１５）の傾斜を決定するべく構成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のコンテナクレーン。
10. 前記処理装置（２１）が前記輸送手段（１５）における平面（２２）およびそれらの空間的位置を識別するべく、また平面の位置に基づき前記輸送手段（１５）の傾斜を確定するべく構成されていることを特徴とする請求項９記載のコンテナクレーン。
11. 前記レーザスキャナ（１８）がレーザビームにより画定される２°ないし８°の間の開き角度（γ）を有するビーム円錐（２１）を発生することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のコンテナクレーン。
12. 前記ジブ（１１）の傾斜を検出するための少なくとも１つの傾斜センサ（１９）が設けられており、その検出結果が可能なずれまたは回転角の確定の枠内で考慮に入れられることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載のコンテナクレーン。
13. 前記処理装置（２１）が制御装置（１６）と通信し、それから前記スプレッダ（１４）の負荷状態および受入れられた又は受入れるべきコンテナ（９）に関する情報が与えられ、それらがずれまたは回転角の確定の枠内で考慮に入れられることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のコンテナクレーン。
14. 制御装置（１６）が設けられており、前記制御装置を介して前記トロリ（１２）のリフト高さが制御され、また前記制御装置が前記処理装置（２１）と通信し、前記処理装置に前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）のリフト高さに関する情報が与えられ、それらが生じ得るずれまたは回転角の確定の枠内で考慮に入れられることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載のコンテナクレーン。
15. 供給された画像データまたは信号のフィルタリングが、画像データまたは信号に誤りが含まれるのを抑制するために前記ヘッドブロック（２０）または前記スプレッダ（１４）のリフト高さに関係して行われることを特徴とする請求項１４記載のコンテナクレーン。
16. 前記トロリ（１２）の走行運転を制御する制御装置（１６）が設けられており、前記制御装置を介して前記トロリ（１２）が先ず前記輸送手段（１５）の上側の画定された位置に制御され、その後にずれ検出および回転角検出が行われることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１つに記載のコンテナクレーン。

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