JP6759628B2 - Swing angle arithmetic unit of suspended load - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、港湾、製鉄所、各種工場等で使用される荷役作業用のクレーンにおいて、横行するトロリーから吊り下げられた吊り荷の振れ角を演算する技術に関するものである。 The present invention relates to, for example, a technique for calculating the swing angle of a suspended load suspended from a traversing trolley in a crane for cargo handling work used in a port, a steel mill, various factories, and the like.
一般に、クレーンによる荷役作業では、吊り荷を短時間で目標位置へ正確に到達させると共に、目標位置へ到達するまで、或いは到達した際の吊り荷の振れ角を零にすることが理想的である。
吊り荷の振れ角を零にする振れ止め制御技術は、従来から種々提供されているが、特に近年では、コンピュータ制御による電気式振れ止め制御が注目されている。
In general, in cargo handling work using a crane, it is ideal to accurately reach the target position in a short time and to make the swing angle of the suspended load zero until or when the target position is reached. ..
Various steady rest control techniques for making the runout angle of a suspended load zero have been conventionally provided, but in recent years, computer-controlled electric steady rest control has attracted attention.
電気的振れ止め制御には、加減速終了時の振れを減衰させる速度パターンを演算により求め、この速度パターンを制御指令としてクレーンを運転するものや、吊り荷の振れ角を検出して、その検出値を駆動系にフィードバックして制御するもの等がある。
これらのうち、フィードバック制御を行う場合には振れ角検出装置が必要になるが、速度パターンを用いた制御の場合にも、制御性能を保証するために振れ角検出装置を備えている場合が多い。なお、クレーンにおける吊り荷の振れ角は、主として、トロリーの横行方向に振れるスウェイ(Sway)振れ角、及び、鉛直軸回りに捻じれるスキュー(Skew)振れ角に大別することができる。
For electrical steady rest control, a speed pattern that attenuates the runout at the end of acceleration / deceleration is calculated, and this speed pattern is used as a control command to operate a crane or detect the runout angle of a suspended load and detect it. Some control the value by feeding it back to the drive system.
Of these, a runout angle detection device is required for feedback control, but even in the case of control using a speed pattern, a runout angle detection device is often provided to guarantee control performance. .. The swing angle of the suspended load in the crane can be roughly classified into a sway swing angle that swings in the transverse direction of the trolley and a skew swing angle that twists around the vertical axis.
ここで、図9は、特許文献1に記載されている振れ角検出装置の主要部を示したものであり、図9(a)はクレーンの全体構成を示す側面図、図9(b)は吊り具に設置されたターゲットの平面図である。
Here, FIG. 9 shows a main part of the runout angle detection device described in
図9(a)において、51はトロリー、52はワイヤー、53は吊り具、54は吊り具53の上面に設置されたターゲットであり、トロリー51の下面にはカメラ55が設置されている。図9(b)に示すように、ターゲット54の中央部には、例えば帯状のマーカー(または半導体発光素子等)54aが設けられおり、カメラ55によって撮影したマーカー54aの撮像画像をコンピュータにて画像処理することにより、吊り具53の移動状態を検出し、この吊り具53に一体的に保持された吊り荷(図示せず)の振れ角を算出している。
In FIG. 9A, 51 is a trolley, 52 is a wire, 53 is a hanging tool, 54 is a target installed on the upper surface of the
また、他の従来技術として、特許文献2には、吊具の上面に複数のターゲットを配置すると共に、各ターゲットに対応させて広角用カメラ及び望遠用カメラをトロリーの下面にそれぞれ配置し、これら複数台のカメラによる撮像画像から求めた重心位置の時間的変化に基づいて吊り荷のスウェイ振れ角及びスキュー振れ角を検出する振れ角検出装置が開示されている。
Further, as another conventional technique, in
ここで、コンテナクレーン等の屋外使用を想定すると、特許文献1に記載されているように、カメラによる撮像画像に基づいて振れ角を検出する場合には、撮影時の太陽光や霧、降雨等の光学的外乱による影響を受けやすい。このため、振れ角の誤検出や検出エラーが一時的に発生し、振れ角を安定的に検出することができないという問題があった。
また、特許文献2に記載されているごとく、複数台のカメラを用いることによって誤検出や検出エラーをある程度防ぐことは可能であるが、複数台のカメラやその画像処理手段等が装置のコスト高を招いていた。
Here, assuming outdoor use of a container crane or the like, as described in
Further, as described in
そこで、本発明の解決課題は、振れ角の誤検出や検出エラーが一時的に発生した場合でも、演算処理により振れ角を推定して振れ止め制御を支障なく行えるようにした吊り荷の振れ角演算装置を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to estimate the runout angle by arithmetic processing and perform the runout control without any trouble even if a runout angle erroneous detection or a detection error occurs temporarily. The purpose is to provide an arithmetic unit.
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、横行するトロリーから吊り下げされた吊り荷の振れ角検出値を所定周期により演算処理して振れ角推定値を生成する振れ角演算装置において、
前記振れ角演算装置に入力された振れ角検出値の正常/異常を判定する検出値異常判定部と、
前回演算周期の前記振れ角推定値から振れ角速度を演算し、当該振れ角推定値及び振れ角速度を保存する前回推定値・角速度保存部と、
前記検出値異常判定部により正常と判定した時には、前記振れ角検出値を今回の振れ角推定値として生成する第1の処理を行い、前記検出値異常判定部により異常と判定した時には、前記前回推定値・角速度保存部に保存された前回演算周期の振れ角推定値及び振れ角速度に基づいて今回の振れ角推定値を演算する第2の処理を行う振れ角推定部と、
を備え、
前記振れ角推定部は、
前記振れ角検出値が複数種類存在する時に、複数の振れ角検出値のうち、前記検出値異常判定部により正常と判定された振れ角検出値に対して前記第1の処理を行い、かつ、異常と判定された残りの振れ角検出値に対して前記第2の処理を行うものである。
In order to solve the above problems, the invention according to
A detection value abnormality determination unit that determines normality / abnormality of the deflection angle detection value input to the runout angle calculation device,
The previous estimated value / angular velocity storage unit that calculates the runout angle velocity from the runout angle estimated value in the previous calculation cycle and saves the runout angle estimated value and the runout angle velocity,
When the detection value abnormality determination unit determines that it is normal, the first process of generating the runout angular velocity detection value as the current runout angular velocity estimation value is performed, and when the detection value abnormality determination unit determines that it is abnormal, the previous time. The runout angle estimation unit that performs the second processing to calculate the current runout angle estimation value based on the runout angle estimation value and the runout angle velocity of the previous calculation cycle saved in the estimated value / angular velocity storage unit.
With
The runout angle estimation unit
When there are a plurality of types of the runout angle detection values, the first processing is performed on the runout angle detection value determined to be normal by the detection value abnormality determination unit among the plurality of runout angle detection values, and The second process is performed on the remaining runout angle detection values determined to be abnormal .
請求項2に係る発明は、横行するトロリーから吊り下げされた吊り荷の振れ角検出値を所定周期により演算処理して振れ角推定値を生成する振れ角演算装置であって、前記振れ角推定値が、振れ止め制御用のアクチュエータ位置指令を生成するために用いられる振れ角演算装置において、
前記振れ角演算装置に入力された振れ角検出値の正常/異常を判定する検出値異常判定部と、
前記検出値異常判定部により正常と判定した時には、前記振れ角検出値と前記アクチュエータ位置指令またはアクチュエータ位置検出値と前回演算周期の振れ角推定値とから振れ角速度推定値を求め、かつ、当該振れ角速度推定値と前記振れ角検出値とから今回の振れ角推定値を生成する第1の処理を行い、前記検出値異常判定部により異常と判定した時には、前記アクチュエータ位置指令または前記アクチュエータ位置検出値と前回演算周期の振れ角推定値とから振れ角速度推定値を求め、かつ、当該振れ角速度推定値から今回の振れ角推定値を生成する第2の処理を行う振れ角推定部と、
を備えたものである。
The invention according to
A detection value abnormality determination unit that determines normality / abnormality of the deflection angle detection value input to the runout angle calculation device,
When it is determined to be normal by the detection value abnormality determination unit, the runout angular velocity estimated value is obtained from the runout angle detection value, the actuator position command or the actuator position detection value, and the runout angle estimated value of the previous calculation cycle, and the runout is found. The first process of generating the current runout angle estimated value from the angular velocity estimated value and the runout angle detection value is performed, and when the detection value abnormality determination unit determines that the abnormality is found, the actuator position command or the actuator position detection value is used. And the deflection angle estimation unit that obtains the deflection angular velocity estimated value from the deflection angle estimated value of the previous calculation cycle and performs the second processing to generate the current deflection angular velocity estimated value from the said deflection angular velocity estimated value.
It is equipped with.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載した吊り荷の振れ角演算装置において、前記振れ角推定部は、前記振れ角検出値が複数種類存在する時に、複数の振れ角検出値のうち、前記検出値異常判定部により正常と判定された振れ角検出値に対して前記第1の処理を行い、かつ、異常と判定された残りの振れ角検出値に対して前記第2の処理を行うものである。
The invention according to claim 3 is the swing angle calculation device for a suspended load according to
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載した吊り荷の振れ角演算装置において、前記検出値異常判定部は、入力された今回の振れ角検出値と前回演算周期の振れ角推定値との偏差が所定の判定しきい値を超えた時に異常と判定するものである。
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項4に記載した吊り荷の振れ角演算装置において、前記検出値異常判定部は、入力された今回の振れ角検出値と前回演算周期の振れ角推定値との偏差が所定の判定しきい値以下である状態が一定時間継続した場合に正常と判定し、前記偏差が前記判定しきい値を超えた時に直ちに異常と判定するものである。
The invention according to
請求項6に係る発明は、請求項1〜5の何れか1項に記載した吊り荷の振れ角演算装置において、前記振れ角検出値が、スキュー振れ角検出値及びスウェイ振れ角検出値を含むことを特徴とする。
In the invention according to
請求項7に係る発明は、請求項1〜6の何れか1項に記載した吊り荷の振れ角演算装置において、前記振れ角検出値を、前記吊り荷と一体的に移動するターゲットの撮像画像に基づいて得るものである。
The invention according to
本発明によれば、一時的に振れ角の誤検出や検出エラーが発生した場合でも演算処理によって振れ角を推定することができるため、振れ止め制御に用いる振れ角を安定的に求めることが可能である。また、カメラ等の撮像装置を複数台用いることが必要不可欠ではないので、コストの低減にも寄与する。 According to the present invention, even if a false detection or a detection error of the runout angle occurs temporarily, the runout angle can be estimated by arithmetic processing, so that the runout angle used for the steady rest control can be stably obtained. Is. Further, since it is not indispensable to use a plurality of imaging devices such as cameras, it also contributes to cost reduction.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図2は、この実施形態に係る振れ角演算装置が適用されるクレーンの主要部を示している。
図2において、1はトロリー、2はトロリー1が横行動作するガーター、5はトロリー1にロープ(ワイヤー)3及び滑車4を介して指示された吊り具、6は吊り具5に一体的に保持された吊り荷、7は吊り具5の上面に配置されたターゲット、8はトロリー1の下面に配置されてターゲット7を撮像するカメラである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 2 shows a main part of a crane to which the runout angle arithmetic unit according to this embodiment is applied.
In FIG. 2, 1 is a trolley, 2 is a garter in which the
図3は、吊り具5の平面図であり、前記カメラ8によって撮像される吊り具5及びターゲット7等の撮像画像に相当する。ここで、ターゲット7は、例えば、吊り具5のほぼ両端部に1個ずつ配置されている。
なお、吊り荷6は吊り具5に一体的に保持されているため、振れ角について考察する限り、吊り具5と吊り荷6とを同等の部材と考える。
FIG. 3 is a plan view of the hanging
Since the
次に、この実施形態における検出・推定対象である振れ角について説明する。
前述した図2におけるθは、トロリー1の横行動作によって発生するスウェイ振れ角であり、吊り荷6が振れたときに、吊り荷6の重心と鉛直軸Xとの間に形成される角度である。
また、図4におけるφは、吊り荷6の重心が偏芯していること等に起因して、鉛直軸Xを中心に吊り荷6が旋回することにより形成されるスキュー振れ角を示している。
Next, the runout angle, which is the detection / estimation target in this embodiment, will be described.
The θ in FIG. 2 described above is a sway swing angle generated by the traversing motion of the
Further, φ in FIG. 4 indicates a skew deflection angle formed by the
次いで、図5は、XYZ座標系におけるスウェイ振れ角及びスキュー振れ角の説明図である。図5に示すXYZ座標は、カメラ8の位置を原点Oとした三次元の座標であり、E1,E2は、前述した二つのターゲット7の位置を示す。
Next, FIG. 5 is an explanatory diagram of a sway runout angle and a skew runout angle in the XYZ coordinate system. The XYZ coordinates shown in FIG. 5 are three-dimensional coordinates with the position of the
図5における、θ1,θ2は、XOZ平面上で計測されるスウェイ振れ角であり、θ1は0−E1によるXOZ平面上の直交投影軸とX軸との間の角度、θ2は0−E2によるXOZ平面上の直交投影軸とX軸との間の角度となる。
また、φ1,φ2は、XOY平面上で計測されるスキュー振れ角であり、φ1は0−E1によるXOY平面上の直交投影軸とX軸との間の角度、φ2は0−E2によるXOY平面上の直交投影軸とX軸との間の角度となる。
In FIG. 5, θ 1 and θ 2 are sway runout angles measured on the XOZ plane, and θ 1 is the angle between the orthogonal projection axis and the X axis on the XOZ plane by 0-E 1 , θ 2 Is the angle between the orthogonal projection axis and the X axis on the XOZ plane according to 0-E 2 .
Further, φ 1 and φ 2 are skew deflection angles measured on the XOY plane, φ 1 is the angle between the orthogonal projection axis and the X axis on the XOY plane by 0-E 1 , and φ 2 is 0. It is the angle between the orthogonal projection axis and the X axis on the XOY plane according to −E 2 .
これらの角度を用いて、吊り荷6のスウェイ振れ角θ及びスキュー振れ角φを算出するには、数式1、数式2を用いる。
[数式1](スウェイ振れ角θ)
θ=(θ1+θ2)/2
[数式2](スキュー振れ角φ)
φ=tan−1[{tan(θ1)−tan(θ2)}/{tan(φ1)−tan(φ2)}]
To calculate the sway runout angle θ and the skew runout angle φ of the suspended
[Formula 1] (Sway runout angle θ)
θ = (θ 1 + θ 2 ) / 2
[Formula 2] (skew runout angle φ)
φ = tan -1 [{tan (θ 1 ) -tan (θ 2 )} / {tan (φ 1 ) -tan (φ 2 )}]
次に、本発明の第1実施形態に係る振れ角演算装置について、図1を参照しつつ説明する。この第1実施形態は、請求項1に係る発明に相当する。
図1は、産業用のPLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)等の演算処理装置により実現される振れ角演算装置10の機能ブロック図である。この振れ角演算装置10において、11は検出値異常判定部、12は振れ角推定部、13は前回推定値・角速度保存部、10はスウェイ振れ角及びスキュー振れ角を演算する振れ角演算部である。
Next, the runout angle arithmetic unit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This first embodiment corresponds to the invention according to
FIG. 1 is a functional block diagram of a runout angle
以下、図1の動作について説明する。
図2のカメラ8によるターゲットの撮像画像に基づいて検出した振れ角検出値θ1,θ2,φ1,φ2は、シリアル通信等の伝送手段を介して振れ角演算装置10に入力される。この振れ角演算装置10では、定周期にて演算が実行される。
The operation of FIG. 1 will be described below.
The runout angle detection values θ 1 , θ 2 , φ 1 , and φ 2 detected based on the captured image of the target by the
検出値異常判定部11は、今回入力された検出値θ1,θ2,φ1,φ2と、前回推定値・角速度保存部13に保存されている前回演算周期の推定値θ1’,θ2’,φ1’,φ2’とをそれぞれ比較し、各振れ角の偏差が予め設定された判定しきい値を超えた場合に、異常と判定して例えば論理「0」の正常/異常判定信号aを出力する。この判定信号aは、各振れ角の検出値と推定値との差の絶対値が上記判定しきい値以下である場合には、正常と判定して論理「1」となる。
この場合、上記偏差が判定しきい値を超えた時に直ちに異常と判定し、上記偏差が判定しきい値以下である状態が一定時間継続した場合に正常と判定することが望ましい。
The detected value
In this case, it is desirable that an abnormality is immediately determined when the deviation exceeds the determination threshold value, and a normal condition is determined when the state in which the deviation is equal to or less than the determination threshold value continues for a certain period of time.
振れ角推定部12は、正常/異常判定信号aの論理が「1」であって検出値が正常と判定された場合は、入力された検出値θ1,θ2,φ1,φ2をそのまま推定値θ1’,θ2’,φ1’,φ2’として出力する(請求項1における第1の処理)。
また、正常/異常判定信号aの論理が「0」であって検出値が異常と判定された場合は、前回推定値・角速度保存部13にて保存されている前回推定値θ1’,θ2’,φ1’,φ2’と前回角速度Δθ1’,Δθ2’,Δφ1’,Δφ2’とを加算した値を、今回の推定値θ1’,θ2’,φ1’,φ2’として出力する(請求項1における第2の処理)。
前回推定値・角速度保存部13では、推定値θ1’,θ2’,φ1’,φ2’を次回の演算まで保存すると共に、前回推定値と今回推定値との差分を求めて前回角速度Δθ1’,Δθ2’,Δφ1’,Δφ2’を演算し、これらを保存する。
When the logic of the normal / abnormality determination signal a is "1" and the detection value is determined to be normal, the runout
If the logic of the normal / abnormality determination signal a is "0" and the detected value is determined to be abnormal, the previous estimated value θ 1 ', θ stored in the previous estimated value / angular
In previous estimates, the angular
振れ角演算部10では、推定値θ1’,θ2’,φ1’,φ2’を、前述した数式1及び数式2におけるθ1,θ2,φ1,φ2として用いることにより、スウェイ振れ角θ及びスキュー振れ角φを演算して出力する。
上記の処理により演算されたスウェイ振れ角θ及びスキュー振れ角φは、いわゆる振れ止め制御を行うためのアクチュエータに与える位置指令の生成に用いられることになる。
In deflection
The sway runout angle θ and the skew runout angle φ calculated by the above processing are used to generate a position command given to the actuator for performing so-called steady rest control.
なお、ターゲット撮影時の光学的な外乱等に起因して全ての振れ角検出値θ1,θ2,φ1,φ2が瞬間的に異常となった場合には、これら全てを、前回の振れ角推定値及び角速度を用いて推定すれば良い。その他の理由により、振れ角検出値θ1,θ2,φ1,φ2のうちの何れかが異常となった場合には、正常な振れ角検出値をそのまま出力し、異常な振れ角検出値のみに対して上述した推定処理を行うことにより振れ角推定値を生成すれば良い。 If all the runout angle detection values θ 1 , θ 2 , φ 1 , and φ 2 momentarily become abnormal due to optical disturbance during target shooting, all of these values will be changed to the previous one. It may be estimated using the runout angle estimated value and the angular velocity. If any of the runout angle detection values θ 1 , θ 2 , φ 1 , and φ 2 becomes abnormal due to other reasons, the normal runout angle detection value is output as it is, and the abnormal runout angle is detected. The runout angle estimated value may be generated by performing the above-mentioned estimation process only on the value.
この第1実施形態によれば、前述した特許文献2のように複数台の撮像装置を用いる必要がないと共に、一時的に振れ角の誤検出や検出エラーが発生した場合でも、演算処理により振れ角を適切に推定して振れ止め制御に用いることができる。
According to this first embodiment, it is not necessary to use a plurality of imaging devices as in
次いで、本発明の第2実施形態に係る振れ角演算装置について説明する。この第2実施形態は、請求項2に係る発明に相当する。
本実施形態は、振れ角推定値を用いてアクチュエータを動作させることにより振れ止め制御を行う場合を想定したものである。
Next, the runout angle arithmetic unit according to the second embodiment of the present invention will be described. This second embodiment corresponds to the invention according to
In this embodiment, it is assumed that the steady rest control is performed by operating the actuator using the runout angle estimated value.
次に、図6は、本発明の第2実施形態に係る振れ角演算装置20をスキュー振れ角制御部30と共に示した機能ブロック図である。これらの振れ角演算装置20及びスキュー振れ角制御部30も、産業用のPLC等の演算処理装置によって実現可能である。
なお、以下ではスキュー振れ角の演算及び制御に関して説明するが、スウェイ振れ角の演算及び制御に関しても適用可能である。
Next, FIG. 6 is a functional block diagram showing the runout
Although the calculation and control of the skew runout angle will be described below, the calculation and control of the sway runout angle can also be applied.
図6において、振れ角演算装置20は、スキュー振れ角検出値φの正常/異常を判定するスキュー振れ角検出値異常判定部21と、その出力である正常/異常判定信号a、スキュー振れ角検出値φ、及び、スキュー振れ角制御部30から出力されるアクチュエータ位置指令(またはアクチュエータ位置検出値)が入力されてスキュー振れ角推定値φ’を演算するスキュー振れ角推定部22と、を備えている。
In FIG. 6, the runout
また、スキュー振れ角制御部30は、スキュー振れ角推定部22から出力されるスキュー振れ角推定値φ’を用いてアクチュエータ位置指令を生成し、図示されていないアクチュエータの動作を制御して振れ止め制御を行う。このスキュー振れ角制御部30は、例えば、比例積分微分(PID)制御手段によって構成されている。
振れ止め制御の具体的な方法としては、例えば、アクチュエータによりスキューシリンダの位置を制御することにより、吊り荷(吊り具)を複数箇所で支持する複数本のロープ(ワイヤー)の長さを調整してスキュー振れ角を減衰させる方段が知られているが、本発明において特に限定されるものではない。
Further, the skew runout
As a specific method of steady rest control, for example, by controlling the position of the skew cylinder with an actuator, the lengths of a plurality of ropes (wires) that support the suspended load (hanging tool) at a plurality of locations are adjusted. A method for attenuating the skew runout angle is known, but the method is not particularly limited in the present invention.
図7は、図6におけるスキュー振れ角検出値異常判定部21の構成図である。この異常判定部21の構成及び機能は、実質的に図1の検出値異常判定部11と同一である。
すなわち、図7において、スキュー振れ角検出値φとスキュー振れ角推定値φ’との偏差を減算手段21aにより求め、偏差の絶対値を絶対値演算手段21bにより演算する。この絶対値を判定しきい値と共に比較手段21cに入力し、比較手段21cの出力をオンディレイ手段21dに入力して正常/異常判定信号aを得る。
FIG. 7 is a configuration diagram of the skew runout angle detection value
That is, in FIG. 7, the deviation between the skew runout angle detection value φ and the skew runout angle estimated value φ'is obtained by the subtraction means 21a, and the absolute value of the deviation is calculated by the absolute value calculation means 21b. This absolute value is input to the comparison means 21c together with the determination threshold value, and the output of the comparison means 21c is input to the on-delay means 21d to obtain a normal / abnormality determination signal a.
上記構成により、偏差の絶対値が判定しきい値を上回ったら、直ちに正常/異常判定信号aの論理を異常側にして出力し、偏差の絶対値が判定しきい値以下である状態が一定時間経過した場合には、正常/異常判定信号aの論理を正常側にして出力する。ただし、演算開始時には、振れ角推定値が振れ角検出値に追従するまでの時間だけ、振れ角検出値の正常/異常判定を行わないようにすることが望ましい。 According to the above configuration, when the absolute value of the deviation exceeds the judgment threshold value, the logic of the normal / abnormality judgment signal a is immediately set to the abnormal side and output, and the state where the absolute value of the deviation is equal to or less than the judgment threshold value is set for a certain period of time. When it has passed, the logic of the normal / abnormal determination signal a is set to the normal side and output. However, at the start of the calculation, it is desirable that the normal / abnormal determination of the runout angle detection value is not performed only for the time until the runout angle estimated value follows the runout angle detection value.
次に、図8は、図6におけるスキュー振れ角推定部22の構成を、スキュー振れ角検出値異常判定部21と共に示したものである。
スキュー振れ角推定部22は、スキュー振れ角検出値異常判定部21からの正常/異常判定信号aによって切替動作する第1,第2の切替手段22a,22bと、減算手段22cと、加算手段22d,22eと、第1,第2の積分手段22f,22gと、第1〜第4の比例係数K1,K2,K3,K4と、を備えている。
Next, FIG. 8 shows the configuration of the skew runout
The skew runout
このスキュー振れ角推定部22の動作は、以下の通りである。
まず、アクチュエータの変位に対するスキュー振れ角速度変化率の関係を事前に取得しておき、この比を第1の比例係数K1に設定し、スキュー振れ角に対して生じるスキュー振れ角加速度の比を第2の比例係数K2に設定し、スキュー振れ角検出値φとスキュー振れ角推定値φ’との差に対して第3,第4の比例係数K3,K4をそれぞれ設定しておく。
The operation of the skew deflection
First, the relationship between the skew deflection angular velocity change rate with respect to the displacement of the actuator is acquired in advance, this ratio is set to the first proportional coefficient K1, and the ratio of the skew deflection angular acceleration generated to the skew deflection angle is the first. The proportional coefficient K 2 is set to 2 , and the third and fourth proportional coefficients K 3 and K 4 are set for the difference between the skew runout angle detection value φ and the skew runout angle estimated value φ', respectively.
正常/異常判定信号aが正常である場合には、第1,第2の切替手段22a,22bを第3,第4の比例係数K3,K4側にセットする。
これにより、アクチュエータ位置指令(または検出値)に第1の比例係数K1を乗算した結果と切替手段22aの出力との加算値から、スキュー振れ角推定値と第2の比例係数K2との乗算結果を減算した値を、第1の積分手段22fにより積分してスキュー振れ角速度推定値を更新する。更に、このスキュー振れ角速度推定値と切替手段22bの出力との加算値を、第2の積分手段22gにより積分してスキュー振れ角推定値を更新する(請求項2における第1の処理)。
なお、第3,第4の比例係数K3,K4を状態推定器設計法に基づいて与えれば、スキュー振れ角検出値に追従したスキュー振れ角推定値を得ることができる。
If normality / abnormality determination signal a is normal sets first, second switch means 22a, and 22b in the third, fourth proportional coefficient K 3, K 4 side.
As a result, the skew runout angle estimated value and the second proportional coefficient K 2 are obtained from the sum of the result of multiplying the actuator position command (or detected value) by the first proportional coefficient K 1 and the output of the switching means 22a. The value obtained by subtracting the multiplication result is integrated by the first integrating means 22f to update the skew swing angle velocity estimated value. Further, the added value of the skewed angular velocity estimated value and the output of the switching means 22b is integrated by the second integrating means 22g to update the skewed angular velocity estimated value (first process in claim 2).
The third, the fourth proportional coefficient K 3, K 4 be given on the basis of the state estimator design method, it is possible to obtain the skew swing angle estimate following the skew swing angle detection value.
正常/異常判定信号aが異常である場合には、第1,第2の切替手段22a,22bを「0」側に切り替えることにより、減算手段22cからの出力信号と第3,第4の比例係数K3,K4とを用いた乗算結果は加算されなくなる。
すなわち、アクチュエータ位置指令(または検出値)と第1の比例係数K1との乗算結果と、スキュー振れ角推定値と第2の比例係数K2との乗算結果と、の偏差を第1の積分手段22fにより積分してスキュー振れ角速度推定値を更新し、更に、このスキュー振れ角速度推定値をそのまま第2の積分手段22gにより積分してスキュー振れ角推定値を更新する(請求項2における第2の処理)。
When the normal / abnormal determination signal a is abnormal, the output signal from the subtraction means 22c is proportional to the third and fourth by switching the first and second switching means 22a and 22b to the "0" side. multiplication result will not be added and using a coefficient K 3, K 4.
That is, the actuator position command (or detection value) and the multiplication result of the first proportional coefficient K 1, the multiplication result, the deviation a first integral of the proportional coefficient K 2 of the skew deflection angle estimated value and the second The skew swing angular velocity estimated value is updated by integrating with the
つまり、振れ角検出値が異常である場合には、アクチュエータ位置指令(または検出値)と第1の比例係数K1との乗算結果に対して、スキュー振れ角推定値と第2の比例係数K2との乗算結果をフィードバックしてスキュー振れ角速度推定値及びスキュー振れ角推定値を更新するスキュー運動モデルのみが構成される。 That is, when the deflection angle detection value is abnormal, the multiplication result of the actuator position command (or a detected value) and the first coefficient of proportionality K 1, skew deflection angle estimated value and the second coefficient of proportionality K Only the skew motion model that feeds back the multiplication result with 2 and updates the skew swing angular velocity estimated value and the skew swing angular velocity estimated value is configured.
以上のように第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、スキュー振れ角を正常に検出できている間は、スキュー振れ角推定値がスキュー振れ角検出値に追従するため、スキュー振れ角を適切に制御して振れ止め制御を行うことができる。
また、光学的外乱等の影響によってスキュー振れ角検出値に異常が発生した場合には、スキュー振れ角検出値が正常に復帰するまで、スキュー振れ角推定値はスキュー運動モデルに基づいて更新される。従って、スキュー振れ角の変化を無視できない程度の期間にわたって検出値の異常が発生したとしても、真値に近いスキュー振れ角に推定値を更新可能であり、スキュー振れ角の制御ひいては振れ止め制御を支障なく継続することができる。
As described above, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the skew runout angle estimated value follows the skew runout angle detection value while the skew runout angle can be detected normally, so that the skew is skewed. It is possible to perform steady rest control by appropriately controlling the runout angle.
In addition, when an abnormality occurs in the skew runout angle detection value due to the influence of optical disturbance or the like, the skew runout angle estimated value is updated based on the skew motion model until the skew runout angle detection value returns to normal. .. Therefore, even if an abnormality occurs in the detected value for a period in which the change in the skew runout angle cannot be ignored, the estimated value can be updated to a skew runout angle close to the true value, and the skew runout angle control and thus the steady rest control can be performed. It can be continued without any trouble.
なお、上述した第1,第2実施形態において、吊り荷の振れ角検出値を取得するための手段としては、カメラによる撮像画像以外の手段を用いても良い。 In the first and second embodiments described above, a means other than the image captured by the camera may be used as a means for acquiring the swing angle detection value of the suspended load.
本発明は、コンテナクレーン等により吊り荷を搬送する荷役分野におけるスキュー振れ角、スウェイ振れ角の演算装置として利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as an arithmetic unit for skew runout angle and sway runout angle in the cargo handling field in which a suspended load is conveyed by a container crane or the like.
1:トロリー
2:ガーター
3:ロープ(ワイヤー)
4:滑車
5:吊り具
6:吊り荷
7:ターゲット
8:カメラ
10,20:振れ角演算装置
11:検出値異常判定部
12:振れ角推定部
13:前回推定値・角速度保存部
14:振れ角演算部
21:スキュー振れ角検出値異常判定部
21a:減算手段
21b:絶対値演算手段
21c:比較手段
21d:オンディレイ手段
22:スキュー振れ角推定部
22a,22b:切替手段
22c:減算手段
22d,22e:加算手段
22f,22g:積分手段
30:スキュー振れ角制御部
1: Trolley 2: Garter 3: Rope (wire)
4: Slider 5: Suspension tool 6: Suspended load 7: Target 8:
Claims (7)
前記振れ角演算装置に入力された振れ角検出値の正常/異常を判定する検出値異常判定部と、
前回演算周期の前記振れ角推定値から振れ角速度を演算し、当該振れ角推定値及び振れ角速度を保存する前回推定値・角速度保存部と、
前記検出値異常判定部により正常と判定した時には、前記振れ角検出値を今回の振れ角推定値として生成する第1の処理を行い、前記検出値異常判定部により異常と判定した時には、前記前回推定値・角速度保存部に保存された前回演算周期の振れ角推定値及び振れ角速度に基づいて今回の振れ角推定値を演算する第2の処理を行う振れ角推定部と、
を備え、
前記振れ角推定部は、
前記振れ角検出値が複数種類存在する時に、複数の振れ角検出値のうち、前記検出値異常判定部により正常と判定された振れ角検出値に対して前記第1の処理を行い、かつ、異常と判定された残りの振れ角検出値に対して前記第2の処理を行うことを特徴とする、吊り荷の振れ角演算装置。 In a runout angle arithmetic unit that generates a runout angle estimated value by calculating the runout angle detection value of a suspended load suspended from a traversing trolley at a predetermined cycle.
A detection value abnormality determination unit that determines normality / abnormality of the deflection angle detection value input to the runout angle calculation device,
The previous estimated value / angular velocity storage unit that calculates the runout angle velocity from the runout angle estimated value in the previous calculation cycle and saves the runout angle estimated value and the runout angle velocity,
When the detection value abnormality determination unit determines that it is normal, the first process of generating the runout angular velocity detection value as the current runout angular velocity estimation value is performed, and when the detection value abnormality determination unit determines that it is abnormal, the previous time. The runout angle estimation unit that performs the second processing to calculate the current runout angle estimation value based on the runout angle estimation value and the runout angle velocity of the previous calculation cycle saved in the estimated value / angular velocity storage unit.
Equipped with a,
The runout angle estimation unit
When there are a plurality of types of the runout angle detection values, the first processing is performed on the runout angle detection value determined to be normal by the detection value abnormality determination unit among the plurality of runout angle detection values, and A swing angle calculation device for a suspended load, characterized in that the second process is performed on the remaining runout angle detection value determined to be abnormal .
前記振れ角演算装置に入力された振れ角検出値の正常/異常を判定する検出値異常判定部と、
前記検出値異常判定部により正常と判定した時には、前記振れ角検出値と前記アクチュエータ位置指令またはアクチュエータ位置検出値と前回演算周期の振れ角推定値とから振れ角速度推定値を求め、かつ、当該振れ角速度推定値と前記振れ角検出値とから今回の振れ角推定値を生成する第1の処理を行い、前記検出値異常判定部により異常と判定した時には、前記アクチュエータ位置指令または前記アクチュエータ位置検出値と前回演算周期の振れ角推定値とから振れ角速度推定値を求め、かつ、当該振れ角速度推定値から今回の振れ角推定値を生成する第2の処理を行う振れ角推定部と、
を備えたことを特徴とする、吊り荷の振れ角演算装置。 A runout angle arithmetic unit that generates a runout angle estimated value by calculating the runout angle detection value of a suspended load suspended from a traversing trolley at a predetermined cycle, and the runout angle estimated value is used for steady rest control. In the runout angle arithmetic unit used to generate the actuator position command,
A detection value abnormality determination unit that determines normality / abnormality of the deflection angle detection value input to the runout angle calculation device,
When it is determined to be normal by the detection value abnormality determination unit, the runout angular velocity estimated value is obtained from the runout angle detection value, the actuator position command or the actuator position detection value, and the runout angle estimated value of the previous calculation cycle, and the runout is found. The first process of generating the current runout angle estimated value from the angular velocity estimated value and the runout angle detection value is performed, and when the detection value abnormality determination unit determines that the abnormality is found, the actuator position command or the actuator position detection value is used. And the deflection angle estimation unit that obtains the deflection angular velocity estimated value from the deflection angle estimated value of the previous calculation cycle and performs the second processing to generate the current deflection angular velocity estimated value from the said deflection angular velocity estimated value.
A swing angle arithmetic unit for suspended loads, which is characterized by being equipped with.
前記振れ角推定部は、
前記振れ角検出値が複数種類存在する時に、複数の振れ角検出値のうち、前記検出値異常判定部により正常と判定された振れ角検出値に対して前記第1の処理を行い、かつ、異常と判定された残りの振れ角検出値に対して前記第2の処理を行うことを特徴とする、吊り荷の振れ角演算装置。 In the swing angle calculation device for suspended loads according to claim 2 .
The runout angle estimation unit
When there are a plurality of types of the runout angle detection values, the first processing is performed on the runout angle detection value determined to be normal by the detection value abnormality determination unit among the plurality of runout angle detection values, and A swing angle calculation device for a suspended load, characterized in that the second process is performed on the remaining runout angle detection value determined to be abnormal.
前記検出値異常判定部は、
入力された今回の振れ角検出値と前回演算周期の振れ角推定値との偏差が所定の判定しきい値を超えた時に異常と判定することを特徴とする、吊り荷の振れ角演算装置。 In the swing angle arithmetic unit of the suspended load according to any one of claims 1 to 3,
The detected value abnormality determination unit
A swing angle calculation device for a suspended load, characterized in that an abnormality is determined when the deviation between the input current runout detection value and the runout angle estimation value of the previous calculation cycle exceeds a predetermined determination threshold value.
前記検出値異常判定部は、
入力された今回の振れ角検出値と前回演算周期の振れ角推定値との偏差が所定の判定しきい値以下である状態が一定時間継続した場合に正常と判定し、前記偏差が前記判定しきい値を超えた時に直ちに異常と判定することを特徴とする、吊り荷の振れ角演算装置。 In the swing angle arithmetic unit of the suspended load according to claim 4,
The detected value abnormality determination unit
If the deviation between the input current runout detection value and the runout angle estimation value of the previous calculation cycle is equal to or less than the predetermined judgment threshold value for a certain period of time, it is determined to be normal, and the deviation is determined as described above. A swing angle arithmetic unit for suspended loads, which is characterized in that an abnormality is immediately determined when a threshold value is exceeded.
前記振れ角検出値が、スキュー振れ角検出値及びスウェイ振れ角検出値を含むことを特徴とする、吊り荷の振れ角演算装置。 In the swing angle calculation device for suspended loads according to any one of claims 1 to 5,
A swing angle arithmetic unit for a suspended load, wherein the runout angle detection value includes a skew runout angle detection value and a sway runout angle detection value.
前記振れ角検出値を、前記吊り荷と一体的に移動するターゲットの撮像画像に基づいて得ることを特徴とする、吊り荷の振れ角演算装置。 In the swing angle calculation device for suspended loads according to any one of claims 1 to 6,
A swing angle calculation device for a suspended load, characterized in that the runout angle detection value is obtained based on an image captured of a target that moves integrally with the suspended load.
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