JP6807131B2 - 荷役搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、岸壁や地上ヤードなどで荷役対象物を船舶や台車などの輸送装置に積み込み、積み下ろしを行う荷役搬送装置に関する。さらに詳しくは、レーザスキャナの測定値から荷役対象物のエッジ位置を検出するエッジ検出装置を備えた荷役搬送装置に関する。

特許文献１には、コンテナクレーンのスプレッダにレーザスキャナを設け、レーザスキャナにより取得した着光点の座標に基づいて、コンテナクレーンの駆動を制御することが開示されている。ターゲットコンテナ上に吊コンテナを積み重ねる場合には、吊コンテナとターゲットコンテナとの相対的なずれ量を求め、ずれ量が減少する方向にスプレッダを移動させる。

吊コンテナとターゲットコンテナとの相対的なずれ量はつぎの手順で求められる。吊コンテナとターゲットコンテナとに水平方向のずれが生じている場合、レーザ光の着光点までの距離に明らかな段差ができる。レーザスキャナに近い側の段の着光点が略水平方向に並ぶ。これら着光点が並ぶ位置の包絡線の水平方向の長さを求めることで、吊コンテナとターゲットコンテナとのずれ量を求める。

特開２０１４−１４４８３６号公報

特許文献１に開示されているように、従来は、レーザスキャナで測定した距離に明らかな段差が生じた点を、コンテナのエッジと判断していた。ところが、レーザ光により生じるレーザスポットはある程度の大きさを有し、レーザスポットの全体がコンテナ外に位置して初めて距離に段差が生じることとなる。そのため、レーザスポットの大きさの分、エッジ位置の検出精度が悪くなる。

本発明は上記事情に鑑み、荷役対象物のエッジ位置を精度良く特定できるエッジ検出装置を備えた荷役搬送装置を提供することを目的とする。

第１発明の荷役搬送装置は、荷役対象物を吊り下げる吊具と、該吊具を昇降可能に吊り下げる巻上装置とを有する荷役搬送装置であって、前記荷役対象物にレーザ光を照射するレーザスキャナと、前記レーザスキャナの測定値が入力されるエッジ位置特定部と、を備え、前記エッジ位置特定部は、前記レーザスキャナで測定された複数の測定点における距離に基づき、距離に段差が生じた測定点を検索起点とし、前記検索起点から前記荷役対象物側へ所定数の測定点における反射強度のうち最大値を全反射強度とし、前記全反射強度の半分の強度である半反射強度を求め、前記レーザスキャナで測定された複数の測定点における反射強度に基づき、反射強度が前記半反射強度となる前記レーザ光の照射角度を求め、求められた前記照射角度から前記荷役対象物のエッジ位置を特定することを特徴とする。
第２発明の荷役搬送装置は、第１発明において、前記エッジ位置特定部は、反射強度が前記半反射強度となる前記レーザ光の照射角度を、複数の測定点における反射強度を用いた補間計算により求めることを特徴とする。
第３発明の荷役搬送装置は、第１または第２発明において、前記レーザスキャナは前記吊具に設けられていることを特徴とする。
第４発明の荷役搬送装置は、第３発明において、前記レーザスキャナは、前記吊具が前記荷役対象物に向かって下降している間、測定を繰り返し行い、前記エッジ位置特定部は、前記レーザスキャナが測定を行うたびに、前記エッジ位置を特定することを特徴とする。
第５発明の荷役搬送装置は、荷役対象物を吊り下げる吊具と、該吊具を昇降可能に吊り下げる巻上装置とを有する荷役搬送装置であって、前記吊具に設けられ、前記荷役対象物にレーザ光を照射するレーザスキャナと、前記レーザスキャナの測定値が入力されるエッジ位置特定部と、を備え、前記レーザスキャナは、前記吊具が前記荷役対象物に向かって下降している間、測定を繰り返し行い、前記エッジ位置特定部は、前記吊具の揺れの振幅が閾値以下の場合にのみ、前記レーザスキャナが測定を行うたびに、前記レーザスキャナで測定された反射強度に基づき、前記荷役対象物のエッジ位置を特定することを特徴とする。
第６発明の荷役搬送装置は、荷役対象物を吊り下げる吊具と、該吊具を昇降可能に吊り下げる巻上装置とを有する荷役搬送装置であって、前記吊具に設けられ、前記荷役対象物にレーザ光を照射するレーザスキャナと、前記レーザスキャナの測定値が入力されるエッジ位置特定部と、を備え、前記レーザスキャナは、前記吊具が前記荷役対象物に向かって下降している間、測定を繰り返し行い、前記エッジ位置特定部は、前記吊具の傾斜角度が所定範囲内の場合にのみ、前記レーザスキャナが測定を行うたびに、前記レーザスキャナで測定された反射強度に基づき、前記荷役対象物のエッジ位置を特定することを特徴とする。

第１発明によれば、レーザスキャナで測定された反射強度を利用することで、距離のみを利用した場合に比べて、荷役対象物のエッジ位置を精度良く特定できる。また、反射強度が半分になるときにレーザスポットの中心がエッジに位置するので、このときのレーザ光の照射角度を用いることでエッジ位置を精度良く特定できる。さらに、レーザスキャナで測定された距離と反射強度とを利用することで、荷役対象物のエッジを正確に検索できる。
第２発明によれば、反射強度が半分になるときのレーザ光の照射角度を補間計算により求めるので、レーザスキャナの角度分解能を超える精度でエッジ位置を特定できる。
第３発明によれば、レーザスキャナが吊具に設けられているので、レーザスキャナと荷役対象物との距離が近くなり、検出精度が向上する。
第４発明によれば、吊具が荷役対象物に向かって下降している間、エッジ位置を更新し続けるので、吊具の揺れに追従してリアルタイムのエッジ位置を特定できる。
第５発明によれば、吊具の振幅が小さい場合にのみエッジ位置を特定するので、吊具の揺れにより検出精度が低下するのを防止できる。
第６発明によれば、吊具の傾斜角度が所定範囲内の場合にエッジ位置を特定するので、吊具の振幅が大きい場合であっても、エッジ位置を正確に特定できる。

本発明の一実施形態に係るコンテナクレーンの正面図である。 エッジ検出装置のブロック図である。 積載作業の説明図である。 レーザスキャナから照射されたレーザ光の説明図である。 レーザスポットとターゲットコンテナとの位置関係の説明図であり、図（Ａ）はレーザスポットの全体がターゲットコンテナ上に位置する図、図（Ｂ）および図（Ｃ）はレーザスポットの一部がターゲットコンテナ上に位置する図、図（Ｄ）はレーザスポットの全体がターゲットコンテナ外に位置する図である。 レーザスキャナで測定された距離および反射強度を示すグラフであり、図（Ａ）は第１部分の距離および反射強度を示すグラフ、図（Ｂ）は第２部分の距離および反射強度を示すグラフである。 スプレッダの揺れの説明図である。 エッジ検出装置の処理のフローチャートである。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（コンテナクレーン）
本発明の一実施形態に係る荷役搬送装置をコンテナクレーン１００で説明する。

図１に示すように、コンテナクレーン１００はコンテナヤードに設けられ、コンテナＣの荷役を行う。コンテナクレーン１００、コンテナＣは、それぞれ特許請求の範囲に記載の「荷役搬送装置」、「荷役対象物」に相当する。

コンテナクレーン１００は一対の脚部１１１、１１１と、脚部１１１、１１１の上端同士に架け渡されたガーダ１１２とからなる門形構造を有する。脚部１１１の下方には走行装置１１３が備えられている。コンテナクレーン１００は走行装置１１３により自走可能となっている。

ガーダ１１２にはトロリー１１４が横行可能に設けられている。トロリー１１４には巻上装置１１５が設けられている。巻上装置１１５から繰り出されたワイヤロープによりスプレッダ１１６が昇降可能に吊り下げられている。スプレッダ１１６はコンテナＣを吊り下げるための吊具である。スプレッダ１１６にはコンテナＣの上部四隅に形成された係合孔に系脱する系脱機構などが備えられている。

コンテナクレーン１００の脚部１１１、１１１の間にはコンテナＣの蔵置領域１２０が設定されている。蔵置領域１２０にはコンテナＣの長手寸法を単位長さとする複数のベイが設定されている。各ベイにはコンテナＣの短手寸法を単位長さとする複数のロウが設定されている。各ロウにはコンテナＣが複数段積み重ねて蔵置される。

蔵置領域１２０の側方には搬送台車１３０の走行路が敷設されている。コンテナクレーン１００は搬送台車１３０により搬入されたコンテナＣを受け取って、所定位置に蔵置する。また、コンテナクレーン１００は蔵置していたコンテナＣを搬送台車１３０に受け渡し、外部に搬出させる。

この種のコンテナクレーン１００は、無人化、省人化のため、自動制御により動作する。自動制御は、コンテナＣの位置を検出する各種センサと、コンテナクレーン１００の状態を検出する各種センサと、それらセンサの測定値に基づきコンテナクレーン１００の駆動を制御する駆動制御装置とで実現される。

（エッジ検出装置）
つぎに、本実施形態のエッジ検出装置１を説明する。
図２に示すように、エッジ検出装置１は、４つのレーザスキャナ１０と、各レーザスキャナ１０の測定値が入力されるエッジ位置特定部２０とを備える。レーザスキャナ１０は、所定の角度範囲にレーザ光を照射して、主に測定対象物である荷役対象物の位置座標を取得する装置である。より詳細には、レーザスキャナ１０は、発射したレーザ光が測定対象物で反射して戻ってくるのに要する時間から、レーザスキャナ１０と測定対象物との距離を測定する。測定対象物までの距離とレーザ光の照射角度とから測定対象物の座標が求まる。また、レーザスキャナ１０は測定対象物からの反射光の強度（反射強度）を測定する機能も有する。レーザスキャナ１０の測定値、すなわち、レーザ光の各照射角度における距離および反射強度がエッジ位置特定部２０に入力される。

エッジ位置特定部２０はＣＰＵやメモリなどで構成されたコンピュータがプログラムを実行することで実現される。エッジ位置特定部２０はレーザスキャナ１０の測定値に基づき、荷役対象物のエッジ位置を特定する。

図３に示すように、エッジ検出装置１は、例えば、スプレッダ１１６で把持したコンテナＣ（以下、吊コンテナＣ１と称する。）を、既に蔵置されているコンテナＣ（以下、ターゲットコンテナＣ２と称する。）の上に積み重ねる積載作業において、ターゲットコンテナＣ２のエッジ位置を特定するのに用いられる。ここで、「エッジ」とは、ターゲットコンテナＣ２の上面の縁を意味する。また、「エッジ位置」とは水平方向におけるエッジの位置を意味する。

４つのレーザスキャナ１０はスプレッダ１１６の四隅の近傍に設けられている。レーザスキャナ１０のレーザ光の照射範囲１１は下方に設定されている。そのため、レーザスキャナ１０はスプレッダ１１６の下方に位置するターゲットコンテナＣ２にレーザ光を照射する。

レーザスキャナ１０の取付構造は特に限定されないが、スプレッダ１１６の側部にブラケットを設け、そのブラケットにレーザスキャナ１０を取り付ける構造とすればよい。このような構造であれば、レーザスキャナ１０を吊コンテナＣ１の側壁から離れた位置に設けることができ、吊コンテナＣ１に邪魔されずにターゲットコンテナＣ２にレーザ光を照射できる角度範囲が広くなる。

なお、本実施形態のレーザスキャナ１０はレーザ光の照射範囲１１を構成する面が、ターゲットコンテナＣ２の長手方向と直交するよう設定されている。レーザ光の照射範囲１１にターゲットコンテナＣ２の長手方向に沿うエッジが含まれるので、このエッジの位置を特定できる。レーザ光の照射範囲１１を構成する面がターゲットコンテナＣ２の短手方向と直交するよう設定してもよい。そうすれば、レーザ光の照射範囲１１にターゲットコンテナＣ２の短手方向に沿うエッジが含まれるので、このエッジの位置を特定できる。

レーザスキャナ１０の数は４つに限定されず、１つでもよいし、複数でもよい。スプレッダ１１６のターゲットコンテナＣ２に対する鉛直軸周りの回転を検知するためには、レーザスキャナ１０の数が２つ以上であればよい。

図４にレーザスキャナ１０から照射されたレーザ光１２を示す。レーザスキャナ１０はレーザ光１２の照射角度を微小間隔で変化させながら、各照射角度における距離および反射強度を測定する。なお、複数の照射角度のそれぞれを「測定点」と称する。

レーザ光１２がターゲットコンテナＣ２で反射する場合と、ターゲットコンテナＣ２の外（例えば、地面）で反射する場合とでは、レーザ光１２の反射する位置の距離が異なる。そのため、ターゲットコンテナＣ２のエッジの前後で距離に明らかな段差ができる。

図５にレーザ光１２が測定対象物に当たることにより生じるレーザスポット１３とターゲットコンテナＣ２との位置関係を示す。レーザスキャナ１０がレーザ光１２の照射角度を変化させると、レーザスポット１３の位置は図５（Ａ）〜図５（Ｄ）の順に変化する。図５（Ａ）ではレーザスポット１３の全体がターゲットコンテナＣ２上に位置する。図５（Ｂ）、図５（Ｃ）ではレーザスポット１３の一部がターゲットコンテナＣ２上に位置し、残部がターゲットコンテナＣ２の外に位置する。図５（Ｄ）ではレーザスポット１３の全体がターゲットコンテナＣ２の外に位置する。

図５（Ｂ）、図５（Ｃ）のように、レーザスポット１３内に計測距離が異なる複数の部分が含まれる場合、レーザスキャナ１０はレーザスポット１３内の部分ごとに距離と反射強度とを測定する。例えば、計測距離が２つの場合、レーザスポット１３のうち距離が一番近い部分を第１部分１３ａとし、第１部分１３ａの距離と反射強度とを測定する。また、レーザスポット１３のうち距離が二番目に近い部分を第２部分１３ｂとし、第２部分１３ｂの距離と反射強度とを測定する。なお、図５（Ａ）、図５（Ｄ）のように、レーザスポット１３内の距離が均一である場合には、距離および反射強度の測定値がそれぞれ一つであるため、その全体を第１部分１３ａとする。

反射強度は測定対象物の性質のほか、第１部分１３ａまたは第２部分１３ｂのレーザスポット１３に占める面積割合にも依存する。図５（Ｂ）における第１部分１３ａは図５（Ａ）における第１部分１３ａに比べて面積割合が小さいので、図５（Ｂ）における第１部分１３ａの反射強度は図５（Ａ）における第１部分１３ａの反射強度よりも小さくなる。同様に、図５（Ｃ）における第１部分１３ａは図５（Ｂ）における第１部分１３ａに比べて面積割合が小さいので、図５（Ｃ）における第１部分１３ａの反射強度は図５（Ｂ）における第１部分１３ａの反射強度よりも小さくなる。したがって、レーザスポット１３がターゲットコンテナＣ２から外れるに従い、第１部分１３ａの反射強度が小さくなる。

図６はレーザスキャナで測定された距離および反射強度を示すグラフである。図６（Ａ）はレーザスキャナ１０で測定された第１部分１３ａの距離および反射強度を示すグラフの例である。図６（Ｂ）は図６（Ａ）と同時に測定された第２部分１３ｂの距離および反射強度を示すグラフの例である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）のグラフはともに、横軸がレーザ光の照射角度、縦軸が距離または反射強度である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）のグラフのうち範囲Ｒでは、レーザスポット１３内にコンテナＣのエッジが含まれるので、距離および反射強度の測定値がそれぞれ２つとなる。図６（Ｂ）のグラフのうち範囲Ｒ以外では、レーザスポット１３内の距離が均一であり、２つ目の測定値が得られないので、距離および反射強度の測定値が零になる。

図６（Ｂ）のグラフのうち範囲Ｒでは、第２部分１３ｂの距離および反射強度が零より大きい値を有する。したがって、範囲Ｒでは、レーザスポット１３の一部がターゲットコンテナＣ２上に位置し、残部がターゲットコンテナＣ２の外に位置している。すなわち、レーザスポット１３の内部にターゲットコンテナＣ２のエッジが含まれている。

図６（Ａ）のグラフのうち範囲Ｒでは、レーザ光の照射角度が大きくなるに従い、反射強度が小さくなっている。また、範囲Ｒを含む低角度側では距離が短いことから、レーザスポット１３の全部または一部がターゲットコンテナＣ２に位置していることが分かる。範囲Ｒよりも高角度側では距離が長いことから、レーザスポット１３の全部がターゲットコンテナＣ２の外に位置していることが分かる。

図６（Ａ）のグラフからも、ターゲットコンテナＣ２上に位置していたレーザスポット１３がターゲットコンテナＣ２から外れるに従い、第１部分１３ａの反射強度が小さくなることが分かる。これは、第１部分１３ａの反射強度がレーザスポット１３に占める第１部分１３ａの面積割合に依存するからである。

また、範囲Ｒよりも高角度側では、レーザスポット１３の全部がターゲットコンテナＣ２の外に位置しているので、反射強度はレーザスポット１３の全部がターゲットコンテナＣ２に位置している場合よりも小さくなる。さらに、図６（Ｂ）のグラフの範囲Ｒでは、レーザスポット１３の一部がターゲットコンテナＣ２の外に位置しているので、距離はターゲットコンテナＣ２上の距離（図６（Ａ）における範囲Ｒの距離）よりも長いことが分かる。また、反射強度はターゲットコンテナＣ２上に位置していたレーザスポット１３がターゲットコンテナＣ２から外れるに従い、第２部分１３ｂの反射強度が大きくなることが分かる。

以上より、各測定点における第１部分１３ａの反射強度をターゲットコンテナＣ２側（図６（Ａ）のグラフにおいて低角度側）から、ターゲットコンテナＣ２の外（図６（Ａ）のグラフにおいて高角度側）に向かって見た場合、レーザスポット１３の全体がターゲットコンテナＣ２上に位置する測定点の反射強度を基準として、反射強度が半分になるときに、レーザスポット１３の中心がエッジに位置していると言える。したがって、反射強度が半分になる照射角度を特定することにより、エッジ位置を精度良く特定できる。

本実施形態のエッジ位置特定部２０は、上記思想に基づいてターゲットコンテナＣ２のエッジ位置を特定する。すなわち、エッジ位置特定部２０は、レーザスキャナ１０で測定された反射強度に基づき、ターゲットコンテナＣ２のエッジ位置を特定する。その詳細はつぎのとおりである。

まず、エッジ位置特定部２０は、レーザスキャナ１０で測定された複数の測定点における距離に基づき、距離に段差が生じた測定点を特定する。図６（Ａ）のグラフでは測定点Ｐ１と測定点Ｐ２との間で距離に明らかな段差が生じている。これら測定点Ｐ１、Ｐ２のうち、ターゲットコンテナＣ２側の測定点Ｐ１を検索起点とする。以下、測定点Ｐ１を検索起点Ｐ１と称する。

なお、距離に段差が生じていることは、隣り合う測定点の距離の差分を求め、その差分が閾値を超えることにより判断すればよい。また、測定点Ｐ１、Ｐ２のうち距離が短い方をターゲットコンテナＣ２側と判断すればよい。

つぎに、エッジ位置特定部２０は、検索起点Ｐ１からターゲットコンテナＣ２側へ所定数の測定点を検索領域Ｓとする。ここで、検索領域Ｓに含まれる測定点の数は予めエッジ位置特定部２０に設定されている。

つぎに、エッジ位置特定部２０は、検索領域Ｓに含まれる複数の測定点における反射強度のうち最大値を全反射強度Ｉａとする。ここで、全反射強度Ｉａはレーザスポット１３の全体がターゲットコンテナＣ２に位置する測定点の反射強度に相当する。換言すれば、検索領域Ｓにレーザスポット１３の全体がターゲットコンテナＣ２に位置する測定点が含まれるように、検索領域Ｓに含まれる測定点の数が設定されている。

つぎに、エッジ位置特定部２０は、全反射強度Ｉａの半分の強度である半反射強度Ｉｈを求める。そして、検索領域Ｓに含まれる複数の測定点における反射強度に基づき、反射強度が半反射強度Ｉｈとなるレーザ光の照射角度θを求める。以下、反射強度が半反射強度Ｉｈとなるレーザ光の照射角度θを「エッジ照射角度θ」と称する。

ここで、検索領域Ｓに含まれる複数の測定点のうち、反射強度が半反射強度Ｉｈに最も近い測定点Ｐ３を検索し、測定点Ｐ３におけるレーザ光の照射角度をエッジ照射角度θとしてもよい。ただし、以下に説明するように、エッジ照射角度θを複数の測定点における反射強度を用いた補間計算により求める方が好ましい。

エッジ位置特定部２０は、検索領域Ｓに含まれる複数の測定点のうち、反射強度が半反射強度Ｉｈに最も近い測定点Ｐ３を探索する。測定点Ｐ３における反射強度が半反射強度Ｉｈよりも大きい場合、測定点Ｐ３に隣り合う２つの測定点のうち反射強度が半反射強度Ｉｈよりも小さい測定点Ｐ４を探索する。測定点Ｐ３における反射強度が半反射強度Ｉｈよりも小さい場合、測定点Ｐ３に隣り合う２つの測定点のうち反射強度が半反射強度Ｉｈよりも大きい測定点を探索する。探索された２つの測定点Ｐ３、Ｐ４の間を直線と仮定して、反射強度が半反射強度Ｉｈとなる点Ｐ５を求め、点Ｐ５におけるレーザ光の照射角度をエッジ照射角度θとする。

上記の演算方法に代えてつぎの演算方法を採用してもよい。すなわち、エッジ位置特定部２０は、検索領域Ｓに含まれる複数の測定点における反射強度を所定の関数でフィットする。フィット後の関数を用いて、反射強度が半反射強度Ｉｈとなる点Ｐ５を求め、点Ｐ５におけるレーザ光の照射角度をエッジ照射角度θとする。

以上の手順でエッジ照射角度θを求めた後、エッジ位置特定部２０はエッジ照射角度θからエッジ位置Ｘを特定する。エッジ位置Ｘは下記数式（１）により求まる。また、エッジ照射角度θが十分に小さければ、sin(θ)をθ[rad]で近似し、エッジ位置Ｘを下記数式（２）により求めてもよい。ここで、ｄはエッジ照射角度θにおける距離であり、レーザスキャナ１０とターゲットコンテナＣ２との間の距離を意味する。

以上のように、レーザスキャナ１０で測定された距離と反射強度とを利用することで、ターゲットコンテナＣ２のエッジを正確に検索できる。また、反射強度が半分になるときにレーザスポット１３の中心がエッジに位置するので、このときのレーザ光の照射角度θを用いることでエッジ位置Ｘを精度良く特定できる。エッジ照射角度θを補間計算により求めれば、レーザスキャナ１０の角度分解能を超える精度でエッジ位置Ｘを特定できる。このように、レーザスキャナ１０で測定された反射強度を利用することで、距離のみを利用した場合に比べて、ターゲットコンテナＣ２のエッジ位置Ｘを精度良く特定できる。

図２に戻り説明する。各レーザスキャナ１０は所定周期（例えば５０ｍｓ周期）で各照射角度へのレーザ光の照射と距離および反射強度の測定とを行う。以下、この周期を「スキャン周期」と称する。エッジ位置特定部２０は、レーザスキャナ１０のスキャン周期ごとに、上記の手順でターゲットコンテナＣ２のエッジ位置Ｘを特定する。

エッジ位置特定部２０で特定されたターゲットコンテナＣ２のエッジ位置Ｘは、コンテナクレーン１００の駆動を制御する駆動制御装置１４０に入力される。駆動制御装置１４０は入力されたエッジ位置Ｘに基づき、コンテナクレーン１００の駆動を制御する。例えば、吊コンテナＣ１をターゲットコンテナＣ２の上に積み重ねる積載作業（図３参照）において、駆動制御装置１４０はターゲットコンテナＣ２のエッジ位置Ｘに基づき、吊コンテナＣ１とターゲットコンテナＣ２とのずれを修正するようにスプレッダ１１６を移動させる。

本実施形態のエッジ検出装置１によれば、ターゲットコンテナＣ２のエッジ位置Ｘを精度良く特定できるので、コンテナクレーン１００の自動駆動による積載作業であっても、吊コンテナＣ１とターゲットコンテナＣ２とのずれを低減できる。すなわち、段積み精度を向上できる。

ところで、図７に示すように、スプレッダ１１６は風などの影響により揺れる。したがって、積載作業において吊コンテナＣ１をターゲットコンテナＣ２に向かって下降させている間、スプレッダ１１６（レーザスキャナ１０）を基準としたターゲットコンテナＣ２のエッジ位置Ｘは時々刻々と変化する。

また、スプレッダ１１６は揺れの変位に依存して水平状態から傾くという性質を有する。すなわち、スプレッダ１１６はトロリー１１４の鉛直下方に吊り下げられている場合（図７における実線の場合）は水平状態であるが、揺れにより横ずれした場合（図７における一点鎖線の場合）に傾きが生じる。スプレッダ１１６が傾くとレーザスキャナ１０も傾き、レーザ光の照射角度に影響する。そのため、スプレッダ１１６の傾きが大きくなると、エッジ検出装置１で正しいエッジ位置Ｘを特定できなくなる。

そこで、図２に示すように、エッジ位置特定部２０に揺れセンサ１５０の検知結果を入力し、スプレッダ１１６の揺れの振幅Ａが閾値以下の場合にのみエッジ位置Ｘを特定する。揺れセンサ１５０はスプレッダ１１６の揺れを検知するセンサでありコンテナクレーン１００に設けられている。揺れセンサ１５０は、例えばトロリー１１４に設けられたカメラ１５１と画像処理装置とからなる（図７参照）。カメラ１５１で撮影したスプレッダ１１６の画像を画像処理して、スプレッダ１１６の揺れを検知する。

つぎに、図８のフローチャートに基づき、エッジ検出装置１の処理を説明する。
まず、レーザスキャナ１０はターゲットコンテナＣ２にレーザ光を照射し、各照射角度における距離および反射強度を測定する（ステップＳ１）。つぎに、エッジ位置特定部２０は揺れセンサ１５０からスプレッダ１１６の振幅Ａを取得する（ステップＳ２）。

つぎに、エッジ位置特定部２０はスプレッダ１１６の振幅Ａが閾値以下か否かを判断する（ステップＳ３）。ここで、閾値はエッジ検出装置１で正しいエッジ位置Ｘを特定できる振幅Ａの上限値として、予めエッジ位置特定部２０に設定されている。

スプレッダ１１６の振幅Ａが閾値以下の場合、エッジ位置特定部２０はレーザスキャナ１０の測定値に基づき、ターゲットコンテナＣ２のエッジ位置Ｘを特定する（ステップＳ４）。エッジ位置Ｘの特定方法の詳細は前述の通りである。そして、特定したエッジ位置Ｘを駆動制御装置１４０に出力する（ステップＳ５）。

ステップＳ３においてスプレッダ１１６の振幅Ａが閾値を超える場合、エッジ位置特定部２０はエッジ位置Ｘの特定（ステップＳ４）、およびエッジ位置Ｘの出力（ステップＳ５）を行わない。

エッジ検出装置１は上記ステップＳ１〜Ｓ５の処理を、少なくともスプレッダ１１６がターゲットコンテナＣ２に向かって下降している間、レーザスキャナ１０のスキャン周期ごとに繰り返し行う。すなわち、レーザスキャナ１０は、スプレッダ１１６がターゲットコンテナＣ２に向かって下降している間、測定を繰り返し行う。エッジ位置特定部２０は、レーザスキャナ１０が測定を行うたびに、エッジ位置Ｘを特定する。

このように、スプレッダ１１６がターゲットコンテナＣ２に向かって下降している間、エッジ位置Ｘを更新し続けるので、スプレッダ１１６の揺れに対応できる。すなわち、スプレッダ１１６が揺れてターゲットコンテナＣ２のエッジ位置Ｘが時々刻々と変化する場合でも、スプレッダ１１６の揺れに追従してリアルタイムのエッジ位置Ｘを特定できる。

しかも、スプレッダ１１６がターゲットコンテナＣ２に近づいていくと、レーザスキャナ１０の角度分解能の影響が小さくなるので、エッジ位置Ｘの検出精度が向上する。

また、スプレッダ１１６の振幅Ａが小さい場合にのみエッジ位置Ｘを特定するので、スプレッダ１１６の揺れにより検出精度が低下するのを防止できる。

なお、スプレッダ１１６の振幅Ａが閾値以下の場合にのみエッジ位置Ｘを特定するのに代えて、スプレッダ１１６の傾斜角度が所定範囲内の場合にのみエッジ位置Ｘを特定してもよい。

スプレッダ１１６の傾斜角度は揺れセンサ１５０で検知したスプレッダ１１６の変位から求めることができる。また、スプレッダ１１６に傾斜角度を検知するセンサを設けてもよい。この場合、ステップＳ２ではスプレッダ１１６の傾斜角度を取得する。ステップＳ３ではスプレッダ１１６の傾斜角度が所定範囲内か否か判断する。ここで、所定範囲はエッジ検出装置１で正しいエッジ位置Ｘを特定できる傾斜角度の範囲として、予めエッジ位置特定部２０に設定されている。

このように、構成すれば、スプレッダ１１６の振幅Ａが大きい場合であっても、スプレッダ１１６がトロリー１１４の鉛直下方に位置したとき（図７における実線のとき）にエッジ位置Ｘを特定するので、エッジ位置Ｘを正確に特定できる。

〔その他の実施形態〕
レーザスキャナ１０の取り付け箇所はスプレッダ１１６に限定されず、コンテナクレーン１００の本体部分、例えばトロリー１１４でもよい。ただし、レーザスキャナ１０をスプレッダ１１６に設けたほうが、レーザスキャナ１０とターゲットコンテナＣ２との距離が近くなり、検出精度が向上する。

エッジ検出装置１はコンテナクレーン１００に限定されず、種々の荷役搬送装置に搭載できる。荷役搬送装置としてはコンテナなどのエッジを有する形状物を取り扱う橋形クレーン、モバイルハーバークレーン、天井クレーン、ジブクレーンが挙げられる。例えば、ビレットを搬送するクレーンにエッジ検出装置１を採用してもよい。また、円筒部材を搬送するクレーンにエッジ検出装置１を採用してもよい。この場合、エッジ検出装置１は円筒部材の端部のエッジ位置を特定する。

１ エッジ検出装置
１０ レーザスキャナ
１１ 照射範囲
１２ レーザ光
１３ レーザスポット
２０ エッジ位置特定部

Claims (6)

1. 荷役対象物を吊り下げる吊具と、該吊具を昇降可能に吊り下げる巻上装置とを有する荷役搬送装置であって、
   前記荷役対象物にレーザ光を照射するレーザスキャナと、
   前記レーザスキャナの測定値が入力されるエッジ位置特定部と、を備え、
   前記エッジ位置特定部は、
   前記レーザスキャナで測定された複数の測定点における距離に基づき、距離に段差が生じた測定点を検索起点とし、
   前記検索起点から前記荷役対象物側へ所定数の測定点における反射強度のうち最大値を全反射強度とし、
   前記全反射強度の半分の強度である半反射強度を求め、
   前記レーザスキャナで測定された複数の測定点における反射強度に基づき、反射強度が前記半反射強度となる前記レーザ光の照射角度を求め、
   求められた前記照射角度から前記荷役対象物のエッジ位置を特定する
   ことを特徴とする荷役搬送装置。
2. 前記エッジ位置特定部は、
   反射強度が前記半反射強度となる前記レーザ光の照射角度を、複数の測定点における反射強度を用いた補間計算により求める
   ことを特徴とする請求項１記載の荷役搬送装置。
3. 前記レーザスキャナは前記吊具に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の荷役搬送装置。
4. 前記レーザスキャナは、前記吊具が前記荷役対象物に向かって下降している間、測定を繰り返し行い、
   前記エッジ位置特定部は、前記レーザスキャナが測定を行うたびに、前記エッジ位置を特定する
   ことを特徴とする請求項３記載の荷役搬送装置。
5. 荷役対象物を吊り下げる吊具と、該吊具を昇降可能に吊り下げる巻上装置とを有する荷役搬送装置であって、
   前記吊具に設けられ、前記荷役対象物にレーザ光を照射するレーザスキャナと、
   前記レーザスキャナの測定値が入力されるエッジ位置特定部と、を備え、
   前記レーザスキャナは、前記吊具が前記荷役対象物に向かって下降している間、測定を繰り返し行い、
   前記エッジ位置特定部は、前記吊具の揺れの振幅が閾値以下の場合にのみ、前記レーザスキャナが測定を行うたびに、前記レーザスキャナで測定された反射強度に基づき、前記荷役対象物のエッジ位置を特定する
   ことを特徴とする荷役搬送装置。
6. 荷役対象物を吊り下げる吊具と、該吊具を昇降可能に吊り下げる巻上装置とを有する荷役搬送装置であって、
   前記吊具に設けられ、前記荷役対象物にレーザ光を照射するレーザスキャナと、
   前記レーザスキャナの測定値が入力されるエッジ位置特定部と、を備え、
   前記レーザスキャナは、前記吊具が前記荷役対象物に向かって下降している間、測定を繰り返し行い、
   前記エッジ位置特定部は、前記吊具の傾斜角度が所定範囲内の場合にのみ、前記レーザスキャナが測定を行うたびに、前記レーザスキャナで測定された反射強度に基づき、前記荷役対象物のエッジ位置を特定する
   ことを特徴とする荷役搬送装置。