JP7011480B2 - 荷揚げ装置 - Google Patents

Description

本開示は、荷揚げ装置に関する。

荷揚げ装置は、船庫内に積載された積荷を、船庫外に搬出する。荷揚げ装置の一例としてアンローダ装置がある。アンローダ装置では、積荷の状態や、船庫の壁面までの距離等を作業者が直接目視することが困難または不可能なことが多い。アンローダ装置では、掻取部にセンサを取り付け、船庫の壁までの距離を計測する技術（例えば、特許文献１）が開発されている。

特開平８－０１２０９４号公報

上記特許文献１に記載されたような技術では、上記したように、掻取部と船庫の壁までの距離を把握することができる。しかし、例えば、アンローダ装置のエレベータと船舶のハッチコーミングの位置関係等、アンローダ装置と船舶との相対位置を導出することが困難であった。

本開示は、このような課題に鑑み、アンローダ装置と船舶との相対位置を導出することが可能なアンローダ装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本開示の一態様は、岸壁に設けられ、船舶の船庫内に積載された積荷を外部に搬出する荷揚げ装置であって、船舶における船庫の上部に設けられたハッチコーミングの上端のエッジを検出するエッジ検出部と、エッジ検出部により検出されたエッジに基づいてエッジの各辺に関するエッジ辺情報を導出し、導出したエッジ辺情報に基づいて、荷揚げ装置の座標系と船庫の座標系との変換パラメータを導出する座標変換導出部と、荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルと、船舶の少なくとも一部の３次元モデルとを記憶する記憶部であって、荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルは、荷揚げ装置の座標系で表現され、船舶の少なくとも一部の３次元モデルは、船庫の座標系で表現される、記憶部と、エッジ検出部の検出結果に基づいて、荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルと、船舶の少なくとも一部の３次元モデルとを配置するモデル配置部と、を備え、モデル配置部は、座標変換導出部により導出された変換パラメータを用いて、記憶部に記憶され荷揚げ装置の座標系で表現された荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルを、船舶の少なくとも一部の３次元モデルと共に、船庫の座標系上に配置する。

モデル配置部は、船庫内の積荷を掻き取る掻取部を保持する垂直運搬機構部の３次元モデルと、ハッチコーミングの３次元モデルとを配置してもよい。

モデル配置部は、船庫内の積荷を掻き取る掻取部の３次元モデルと、船庫の３次元モデルとを配置してもよい。

荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルと、船舶の少なくとも一部の３次元モデルとの間での最小距離と、最小距離の方向とを導出する状態監視部と、最小距離が閾値以下である場合に、荷揚げ装置の動作を制限する衝突防止部とを備えてもよい。

荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルと、船舶の少なくとも一部の３次元モデルとの間での最小距離と、最小距離の方向とを導出する状態監視部と、最小距離が閾値以下である場合に、荷揚げ装置の最小距離の方向への動作を制限する衝突防止部とを備えてもよい。

モデル配置部によって配置された垂直運搬機構部およびハッチコーミングの３次元モデルの断面、および、垂直運搬機構部と前記ハッチコーミングとの距離を表示する表示部を備えてもよい。

船舶に投影した複数の計測点までの距離を計測する測距センサを備え、エッジ検出部は、測距センサにより計測された複数の計測点を用いて、複数の計測点間の方向を導出し、計測点間の方向が鉛直方向とされる計測点を抽出し、鉛直方向における最も上方の点をハッチコーミングのエッジ点として抽出してもよい。

エッジ検出部は、複数の計測点を、鉛直下方を基準として２つのグループに分割し、グループ毎に、グループに含まれる計測点の中からハッチコーミングのエッジ点を抽出してもよい。

座標変換導出部は、エッジ辺情報におけるハッチコーミングのエッジの直線と、ハッチコーミングの３次元モデルにおける上端の辺とを、荷揚げ装置の姿勢に基づいて対応付けた後、対応付けたエッジの直線と上端の辺の位置関係に基づいて変換パラメータを導出してもよい。

座標変換導出部は、エッジ辺情報に基づくハッチコーミングのエッジの直線を３次元点群で表し、３次元点群と、ハッチコーミングの３次元モデルにおける上端の辺との距離の合計を最小とすることで変換パラメータを導出してもよい。

座標変換導出部は、エッジ辺情報におけるハッチコーミングのエッジの直線の向きを、荷揚げ装置の姿勢を検出するセンサから取得した情報に基づいて補正してもよい。

測距センサは、垂直運搬機構部の上部から下方側に向かって測距可能な測距センサと、掻取部の側方側および下方側に向かって測距可能な測距センサとを備えてもよい。

座標変換導出部は、垂直運搬機構部の上部から下方側に向かって測距可能な測距センサの計測結果に基づいて、荷揚げ装置の座標系と船庫の座標系との変換パラメータを導出してもよく、荷揚げ装置は、掻取部の側方側および下方側に向かって測距可能な距離センサの計測結果を、変換パラメータを用いて船庫の座標系と変換し、掻取部の側方側および下方側に向かって測距可能な距離センサの計測結果を船庫の座標系で表示する表示部を備えてもよい。

船舶との相対位置を導出することが可能となる。

アンローダシステムを説明する図である。 アンローダ装置の構成を説明する図である。 測距センサの計測範囲を説明する図である。 測距センサの計測範囲を説明する図である。 測距センサの計測範囲を説明する図である。 測距センサの計測範囲を説明する図である。 アンローダシステムの電気的な構成を説明する図である。 アンローダ装置の座標系を説明する図である。 測距センサの計測点を説明する図である。 エッジ点を検出する様子を示す図である。 ３次元モデルの配置を説明する図である。 上方視点画像を説明する図である。 掻取部周辺画像を説明する図である。 自動経路を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、アンローダシステム１を説明する図である。図１に示すように、アンローダシステム１は、荷揚げ装置の一例としてのアンローダ装置１００、および、制御装置２００を含んで構成される。なお、アンローダ装置１００が４つ設けられている例を挙げて説明するが、アンローダ装置１００の数は、いくつであってもよい。

アンローダ装置１００は、岸壁２に沿って敷設された一対のレール３上を、レール３の延在方向に走行可能である。なお、図１において、複数のアンローダ装置１００は、同一のレール３上に配置されているようにしているが、異なるレール３上に配置されていてもよい。

アンローダ装置１００は、制御装置２００と通信可能に接続されている。なお、アンローダ装置１００と制御装置２００との通信方法は、有線であっても無線であってもよい。

アンローダ装置１００は、岸壁２に停泊された船舶４の船庫５内に積載された積荷６を外部に搬出する。積荷６は、ばら荷が想定されており、一例として石炭が挙げられる。

図２は、アンローダ装置１００の構成を説明する図である。なお、図２では、岸壁２および船舶４を断面で示している。図２に示すように、アンローダ装置１００は、走行体１０２、旋回体１０４、ブーム１０６、トップフレーム１０８、エレベータ１１０、掻取部１１２、ブームコンベア１１４を含んで構成されている。

走行体１０２は、不図示のアクチュエータが駆動することで、レール３上を走行可能である。走行体１０２には、位置センサ１１６が設けられている。位置センサ１１６は、例えばロータリーエンコーダである。位置センサ１１６は、走行体１０２の車輪の回転数に基づき、所定の原点位置に対する走行体１０２の水平面上の位置を計測する。

旋回体１０４は、走行体１０２の上部に、垂直軸を中心に旋回自在に設けられている。旋回体１０４は、不図示のアクチュエータが駆動することで、走行体１０２に対して旋回可能である。

ブーム１０６は、旋回体１０４の上部に、傾斜角度を変更可能に設けられている。ブーム１０６は、不図示のアクチュエータが駆動することで、旋回体１０４を基準とした傾斜角度を変更可能である。

旋回体１０４には、旋回角度センサ１１８および傾斜角度センサ１２０が設けられている。旋回角度センサ１１８および傾斜角度センサ１２０は、例えばロータリーエンコーダである。旋回角度センサ１１８は、走行体１０２に対する旋回体１０４の旋回角度を計測する。傾斜角度センサ１２０は、旋回体１０４に対するブーム１０６の傾斜角度を計測する。

トップフレーム１０８は、ブーム１０６の先端に設けられている。トップフレーム１０８には、エレベータ１１０を旋回させるアクチュエータが設けられている。

エレベータ１１０は、略円柱形状に形成されている。エレベータ１１０は、中心軸を中心として旋回自在にトップフレーム１０８に支持されている。トップフレーム１０８には、旋回角度センサ１２２が設けられている。旋回角度センサ１２２は、例えばロータリーエンコーダである。旋回角度センサ１２２は、トップフレーム１０８に対するエレベータ１１０の旋回角度を計測する。

掻取部１１２は、エレベータ１１０の下端に設けられている。掻取部１１２は、エレベータ１１０の旋回に伴って、エレベータ１１０と一体的に旋回する。このように、掻取部１１２は、垂直運搬機構部として機能するトップフレーム１０８およびエレベータ１１０によって旋回自在に保持されている。

掻取部１１２は、複数のバケツ１１２ａおよびチェーン１１２ｂが設けられている。複数のバケツ１１２ａは、チェーン１１２ｂに連続的に配置されている。チェーン１１２ｂは、掻取部１１２およびエレベータ１１０の内部に架け渡されている。

掻取部１１２は、不図示のリンク機構が設けられている。リンク機構は、可動することにより、掻取部１１２の底部の長さを可変させる。これにより、掻取部１１２は、船庫５内の積荷６と接するバケツ１１２ａの数を可変させる。掻取部１１２は、チェーン１１２ｂを回動させることにより、底部のバケツ１１２ａによって船庫５内の積荷６を掻き取る。そして、積荷６を掻き取ったバケツ１１２ａは、チェーン１１２ｂの回動に伴ってエレベータ１１０の上部に移動する。

ブームコンベア１１４は、ブーム１０６の下方に設けられている。ブームコンベア１１４は、バケツ１１２ａによってエレベータ１１０の上部に移動された積荷６を外部に搬出させる。

このような構成でなるアンローダ装置１００は、走行体１０２によってレール３の延在方向に移動し、船舶４との長手方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置１００は、旋回体１０４によって、ブーム１０６、トップフレーム１０８、エレベータ１１０および掻取部１１２を旋回させ、船舶４との短手方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置１００は、ブーム１０６によって、トップフレーム１０８、エレベータ１１０および掻取部１１２を鉛直方向に移動させ、船舶４との鉛直方向の相対位置関係を調整する。また、アンローダ装置１００は、トップフレーム１０８によってエレベータ１１０および掻取部１１２を旋回させる。これにより、アンローダ装置１００は、掻取部１１２を任意の位置及び角度に移動させることができる。

ここで、船舶４は、船庫５が複数に区画されている。船庫５は、上部にハッチコーミング７が設けられている。ハッチコーミング７は、鉛直方向に所定高さの壁面を有している。また、ハッチコーミング７は、船庫５における中央付近の水平断面に比べて、開口面積が小さい。つまり、船庫５は、ハッチコーミング７により開口が窄まった形状をしている。なお、ハッチコーミング７の上方には、ハッチコーミング７を開閉するハッチカバー８が設けられている。

このように、ハッチコーミング７により開口が窄まっているので、作業者は、掻取部１１２により積荷６を掻き取らせる際、船庫５内の状況を視認することが困難である。そこで、本開示の、アンローダ装置１００には、測距センサ１３０～１３６が設けられる。そして、本開示のアンローダシステム１は、測距センサ１３０～１３６で計測される距離に基づいて、アンローダ装置１００と船庫５や積荷６との位置関係を表示したりすることで、船庫５内の状況を作業者に把握させることができるようにしている。

測距センサ１３０～１３６は、例えば、測距可能なレーザセンサであり、Ｖｅｌｏｄｙｎｅ社製のＶＬＰ－１６、ＶＬＰ－３２、Ｑｕａｎｅｒｇｙ社製のＭ８等が適用される。測距センサ１３０～１３６は、例えば円柱形状の本体部の側面に、軸方向に沿って離隔した１６のレーザー照射部が設けられている。レーザー照射部は、３６０度回転可能に本体部に設けられる。レーザー照射部は、互いに隣接して配置されたレーザー照射部との軸方向のレーザーの発射角度の差が２度となるようにそれぞれ配置されている。つまり、測距センサ１３０～１３６は、本体部の周方向に３６０度の範囲でレーザーを照射可能である。また、測距センサ１３０～１３６は、本体部の軸方向に直交する平面を基準として、±１５度の範囲でレーザーを発射可能である。また、測距センサ１３０～１３６は、レーザーを受信する受信部が本体部に設けられている。

測距センサ１３０～１３６は、レーザー照射部を回転させながら所定角度毎にレーザーを照射する。測距センサ１３０～１３６は、複数のレーザー照射部から照射（投影）されて物体（計測点）で反射したレーザーを受信部でそれぞれ受信する。そして、測距センサ１３０～１３６は、レーザーが照射されてから受信するまでの時間に基づいて、物体までの距離を導出する。

図３および図４は、測距センサ１３０～１３２の計測範囲を説明する図である。図３は、アンローダ装置１００を上方から見た際の測距センサ１３０～１３２の計測範囲を説明する図である。図４は、アンローダ装置１００を側方から見た際の測距センサ１３０～１３２の計測範囲を説明する図である。図３および図４において、測距センサ１３０～１３２の計測範囲を一点鎖線で示す。

測距センサ１３０～１３２は、主に、ハッチコーミング７の上端のエッジを検出する際に用いられる。測距センサ１３０～１３２は、図３および図４に示すように、トップフレーム１０８の側面に取り付けられる。具体的には、測距センサ１３０～１３２は、エレベータ１１０の中心軸を基準として、周方向に互いに１２０度離して配置される。また、測距センサ１３０～１３２は、本体部の中心軸が、エレベータ１１０の径方向に沿うように配置される。なお、測距センサ１３０～１３２は、鉛直方向の上半分が不図示のカバーで覆われる。

したがって、測距センサ１３０～１３２は、図３および図４に示すように、計測方向として、水平面よりも下方であって、トップフレーム１０８の側面に接する接線を基準として±１５度の範囲に存在する物体までの距離を計測することができる。

図５および図６は、測距センサ１３３～１３６の計測範囲を説明する図である。図５は、掻取部１１２を上方から見た際の測距センサ１３３～１３６の計測範囲を説明する図である。なお、図５では、アンローダ装置１００のうち、掻取部１１２のみを図示している。また、図５では、船舶４について、掻取部１１２と鉛直方向の同位置での水平断面を示している。図６は、アンローダ装置１００を側方から見た際の測距センサ１３３～１３６の計測範囲を説明する図である。図５および図６において、測距センサ１３３、１３４の計測範囲を一点鎖線で示す。また、図５および図６において、測距センサ１３５、１３６の計測範囲を二点鎖線で示す。

測距センサ１３３～１３６は、主に、船庫５内の積荷６、および、船庫５の壁面を検出する際に用いられる。測距センサ１３３、１３４は、図５および図６に示すように、掻取部１１２の側面１１２ｃおよび側面１１２ｄにそれぞれ取り付けられる。測距センサ１３３、１３４は、本体部の中心軸が、掻取部１１２の側面１１２ｃおよび側面１１２ｄにそれぞれ直交するように配置される。測距センサ１３３、１３４は、鉛直方向の上半分が不図示のカバーで覆われる。

したがって、測距センサ１３３、１３４は、計測方向として、掻取部１１２の側面１１２ｃおよび側面１１２ｄの下方側であって、掻取部１１２の側面１１２ｃおよび側面１１２ｄと平行な位置を基準として±１５度の範囲に存在する物体の距離を計測することができる。より具体的には、測距センサ１３３、１３４は、掻取部１１２の底部側であって、掻取部１１２の両側に存在する物体（積荷６）までの距離を計測することができる。なお、測距センサ１３３、１３４は、掻取部１１２の底部が位置する平面上において、少なくとも掻取部１１２の底部の最大長さ以上の範囲を計測できるように配置されている。

測距センサ１３５、１３６は、掻取部１１２の側面１１２ｃおよび側面１１２ｄにそれぞれ取り付けられる。測距センサ１３５、１３６は、本体部の中心軸が、掻取部１１２の底面と直交するように配置される。

したがって、測距センサ１３５、１３６は、計測方向として、掻取部１１２の外方であって、掻取部１１２の側面１１２ｃおよび側面１１２ｄに直交する水平面を基準として±１５度の範囲に存在する物体の距離を計測することができる。

図７は、アンローダシステム１の電気的な構成を説明する図である。図７に示すように、アンローダ装置１００には、アンローダ制御部１４０、記憶部１４２および通信装置１４４が設けられている。

アンローダ制御部１４０は、位置センサ１１６、旋回角度センサ１１８、傾斜角度センサ１２０、旋回角度センサ１２２、測距センサ１３０～１３６および通信装置１４４と接続されている。アンローダ制御部１４０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成されている。アンローダ制御部１４０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。そして、アンローダ制御部１４０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して、アンローダ装置１００全体を管理および制御する。また、アンローダ制御部１４０は、駆動制御部１５０、エッジ検出部１５２、座標変換導出部１５４、モデル配置部１５６、状態監視部１５８、経路生成部１６０、自動運転指令部１６２、自動運転終了判定部１６４、衝突防止部１６６として機能する。なお、アンローダ制御部１４０の詳細については後述する。

記憶部１４２は、ハードディスク、不揮発性メモリ等の記憶媒体である。記憶部１４２は、アンローダ装置１００および船舶４の３次元モデルのデータを記憶する。アンローダ装置１００の３次元モデルのデータは、エレベータ１１０および掻取部１１２の少なくとも外形形状のボクセルデータである。船舶４の３次元モデルのデータは、ハッチコーミング７の外形形状のボクセルデータ、および、船庫５の壁面形状および内部空間のボクセルデータである。なお、３次元モデルのデータは、アンローダ装置１００および船舶４の３次元形状が把握可能なデータであればよく、ポリゴンデータ、輪郭（直線）や点群等であってもそれらを併用してもよい。また、船舶４の３次元モデルのデータは、船舶４の種類毎に設けられている。

アンローダ装置１００の３次元モデルのデータは、設計時の形状情報と、アンローダ装置１００の位置センサ１１６、旋回角度センサ１１８、傾斜角度センサ１２０および旋回角度センサ１２２の計測結果とから算出することが可能である。また、船舶４の３次元モデルのデータは、船の設計データを用いてもよく、また、過去の入港時に計測したデータを用いてもよい。入港時の計測は、レーザセンサ等の３次元モデルのデータを生成可能な装置を用いて計測することができる。また、３次元モデルのデータは、測距センサ１３０～１３６からの情報を蓄積して形状を復元してもよい。

通信装置１４４は、制御装置２００と有線または無線により通信を行う。

制御装置２００は、監視制御部２１０、操作部２２０、表示部２３０および通信装置２４０を含んで構成されている。監視制御部２１０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成されている。監視制御部２１０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。そして、監視制御部２１０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して、複数のアンローダ装置１００を統括的に管理および制御する。また、監視制御部２１０は、遠隔操作切替部２１２、表示切替部２１４、状況判定部２１６として機能する。なお、監視制御部２１０の詳細については後述する。

操作部２２０は、アンローダ装置１００を動作させるための入力操作を受け付ける。表示部２３０は、詳しくは後述するように、アンローダ装置１００と船庫５および積荷６との相対位置関係が作業者に把握可能な画像を表示する。通信装置２４０は、アンローダ装置１００と有線または無線により通信を行う。

図８は、アンローダ装置１００の座標系を説明する図である。図８（ａ）は、アンローダ装置１００を上方から見た図である。図８（ｂ）は、アンローダ装置１００を側方から見た図である。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、アンローダ装置１００は、３つの座標系、すなわち、地上座標系３００、トップフレーム座標系３１０およびハッチコーミング座標系３２０を有する。

地上座標系３００は、予め設定されたアンローダ装置１００の初期位置を原点としている。地上座標系３００は、レール３の延在方向および鉛直方向に直交する方向をＸ軸方向とする。地上座標系３００は、レール３の延在方向をＹ軸方向とする。地上座標系３００は、鉛直方向をＺ軸方向とする。

トップフレーム座標系３１０は、エレベータ１１０の中心軸上であって、鉛直方向におけるトップフレーム１０８の下端を原点としている。トップフレーム座標系３１０は、ブーム１０６の延在方向をＸ軸方向とする。トップフレーム座標系３１０は、ブーム１０６の延在方向および鉛直方向に直交する方向をＹ軸方向とする。トップフレーム座標系３１０は、鉛直方向をＺ軸方向とする。

ハッチコーミング座標系３２０は、船舶４のハッチコーミング７における船尾側の壁面の中心位置であって、ハッチコーミング７の上端を原点としている。ハッチコーミング座標系３２０は、船舶４の長手方向、つまり、船舶４に沿ったハッチコーミング７の延在方向をＸ軸方向とする。ハッチコーミング座標系３２０は、船舶４の短手方向（幅方向）をＹ軸方向とする。ハッチコーミング座標系３２０は、ハッチコーミング７の上端面に直交する方向をＺ軸方向とする。

ここで、地上座標系３００、トップフレーム座標系３１０は、アンローダ装置１００の形状、および、アンローダ装置１００の移動に基づいて変換が可能である。

例えば、測距センサ１３３～１３６は、掻取部１１２に取り付けられているため、掻取部１１２に対する位置は予め既知となっている。そして、エレベータ１１０の旋回角度に基づいて、トップフレーム座標系３１０の位置を導出することができる。

また、測距センサ１３０～１３２は、トップフレーム１０８に取り付けられているため、トップフレーム座標系３１０の位置が予め既知となっている。

ここで、トップフレーム座標系３１０と、ハッチコーミング座標系３２０とは、アンローダ装置１００および船舶４の移動に伴って相対的な位置関係が変化する。例えば、船舶４が揺れたり、潮の満ち引きや積荷６の積載量によって船舶４が鉛直方向に移動したりすることで、トップフレーム座標系３１０と、ハッチコーミング座標系３２０とは、相対的な位置関係が変化する。

そこで、エッジ検出部１５２は、測距センサ１３０～１３２により測定される計測点に基づいてハッチコーミング７の上端のエッジを検出する。そして、座標変換導出部１５４は、検出したハッチコーミング７の上端のエッジに基づいて、トップフレーム座標系３１０とハッチコーミング座標系３２０との変換パラメータを導出する。

まず、エッジ検出部１５２は、測距センサ１３０～１３２の位置、および、測距センサ１３０～１３２により計測された計測点までの距離に基づいて、トップフレーム座標系３１０における計測点の３次元位置を導出する。

図９は、測距センサ１３０～１３２の計測点を説明する図である。なお、図９では、ハッチコーミング７上の測距センサ１３０～１３２の計測範囲を太線で示す。図９に示すように、測距センサ１３０～１３２は、水平面よりも下方であって、トップフレーム１０８に接する平面を基準として測距センサ１３０～１３２から±１５度の範囲に存在する物体までの距離を計測する。したがって、測距センサ１３０～１３２は、測距センサ１３０～１３２の鉛直下方（エレベータ１１０の回転中心）を基準として、前方側と後方側とで異なるハッチコーミング７のエッジが計測範囲となる。なお、前方側とは、１回の計測において前半に計測された計測範囲をいう。また、後方側とは、１回の計測において後半に計測された計測範囲をいう。

そこで、測距センサ１３０～１３２で計測された測定点を、測距センサ１３０～１３２の鉛直下方を基準として、前方側および後方側の２つに分割する。

図１０は、エッジ点を検出する様子を示す図である。なお、図１０において、計測点を黒丸で示す。図１０では、測距センサ１３０～１３２の１つのレーザー照射部から所定角度毎に照射されるレーザーが反射する計測点を図示している。

エッジ検出部１５２は、１つのレーザー照射部により照射されて計測された計測点群毎（前方側、後方側毎）に以下の処理を行う。エッジ検出部１５２は、１つのレーザー照射部により照射されて計測された各計測点のベクトル（向き）を導出する。なお、計測点のベクトルは、連続して計測される計測点のうち、１の計測点に対する、次に計測される計測点の方向（ベクトル）を、１の計測点のベクトルとして導出する。

そして、エッジ検出部１５２は、計測点のベクトルが鉛直方向とされる計測点を抽出する。これは、測距センサ１３０～１３２により計測されるハッチコーミング７の壁面が概ね鉛直方向に延在しているので、ハッチコーミング７の壁面に計測点がある場合、計測点のベクトルが鉛直方向となるからである。

そして、エッジ検出部１５２は、抽出された計測点のうち、連続して抽出された計測点が複数ある場合、鉛直方向における最も上方の点を抽出する。これは、ハッチコーミング７の上端のエッジを検出するため、連続して計測された計測点群においては、最も上方の点が、ハッチコーミング７の上端のエッジである可能性があるからである。

続いて、エッジ検出部１５２は、抽出された計測点のうち、トップフレーム座標系３１０におけるＸ軸方向およびＹ軸方向における最も原点に近い計測点を抽出する。これは、ハッチコーミング７が船舶４の各構造物のうち、最もエレベータ１１０に近い位置にあるからである。

そして、エッジ検出部１５２は、抽出された計測点に対して、トップフレーム座標系３１０におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の所定の範囲（例えば数十ｃｍの範囲）に存在する計測点を再抽出する。ここでは、ハッチコーミング７上の計測点を抽出することになる。

そして、エッジ検出部１５２は、再抽出した計測点、つまり、ハッチコーミング７上の計測点のうち、鉛直方向における最も上方の計測点をハッチコーミング７のエッジ点として抽出する。

エッジ検出部１５２は、測距センサ１３０～１３２の１つのレーザー照射部により照射されて計測された計測点群毎に、前方側および後方側のエッジ点を抽出する。

そして、全てのエッジ点が抽出されると、エッジ検出部１５２は、ハッチコーミング７のエッジの直線を検出する。具体的には、エッジ検出部１５２は、測距センサ１３０の前方側でそれぞれ抽出されたエッジ点を１つのグループとする。同様に、エッジ検出部１５２は、測距センサ１３０の後方側でそれぞれ抽出されたエッジ点を１つのグループとする。さらに、エッジ検出部１５２は、測距センサ１３１、１３２の前方側および後方側でそれぞれ抽出されたエッジ点をそれぞれグループとする。

ここで、図９に示したように、測距センサ１３０～１３２の前方側および後方側でそれぞれ計測されるハッチコーミング７の上端のエッジの直線は、ハッチコーミング７の角を含む場合、２本計測されることになる。

そこで、エッジ検出部１５２は、グループごとに、抽出されたエッジ点間の線分のうち、最も多くの類似の線分をもつものを候補ベクトルとして導出する。そして、エッジ検出部１５２は、候補ベクトルに対して予め設定された範囲以内に存在するエッジ点を抽出する。そして、エッジ検出部１５２は、抽出したエッジ点を用いて直線を再計算する。

次に、エッジ検出部１５２は、抽出されなかったエッジ点を用いて上記した処理を繰り返し行う。ただし、抽出されたエッジ点の数が、予め設定された閾値未満である場合、直線を導出しない。これにより、ハッチコーミング７の角を含む場合であっても、２本のエッジの直線を導出することができる。

エッジ検出部１５２は、グループごとに、上記した処理を繰り返し行うことで、エッジの直線を導出する。

このように、エッジの直線は、１箇所で最大２つの直線が検出されるため、最大で１２本検出されることになる。

そして、エッジ検出部１５２は、検出された直線のうち、各直線間におけるなす角を導出する。そして、エッジ検出部１５２は、なす角が予め決められた閾値以下である場合、同一の直線であるとして統合する。具体的には、なす角が予め決められた閾値以下である直線を構成するエッジ点を用いて、最小二乗近似により直線を再導出する。

続いて、エッジ検出部１５２は、検出したエッジの直線から、各辺の３次元方向ベクトル、各辺の３次元重心座標、各辺の長さ、各辺の端点の座標を含むエッジ辺情報を導出する。このように、船舶４の上方に設けられた測距センサ１３０～１３２を用いて、船庫５の上部に設けられたハッチコーミング７のエッジ辺情報を導出することで、船庫５の位置（姿勢）を精度よく容易に導出することが可能となる。

次に、座標変換導出部１５４は、記憶部１４２に予め記憶されたハッチコーミング７の３次元モデル情報を記憶部１４２から読み出す。３次元モデル情報は、ハッチコーミング７の上端の辺の３次元方向ベクトル、各辺の３次元重心座標、各辺の長さ、各辺の端点の座標を含む。また、３次元モデル情報は、ハッチコーミング座標系３２０で表現されている。そして、座標変換導出部１５４は、読み出した３次元モデル情報と、トップフレーム座標系３１０で表現されるエッジ辺情報（検出結果）とに基づいて、トップフレーム座標系３１０とハッチコーミング座標系３２０との変換パラメータを導出する。

座標変換導出部１５４は、ブーム１０６の旋回角度だけ、検出したハッチコーミング７のエッジの直線の向きを回転させることで大まかな補正を行う。また、座標変換導出部１５４は、検出したハッチコーミング７のエッジの直線と、３次元モデル情報におけるハッチコーミング７の上端の辺とを、エッジの向きが最も近い直線同士を対応付ける。これにより、正しい対応付けがなされているため、安定して正解に近い解の変換パラメータが得られる。なお、対応付けにおいては、検出したハッチコーミング７のエッジの直線を３次元点群で表し、その３次元点群と、３次元モデル情報におけるハッチコーミング７の上端の辺との最短距離の平均値が近いもの同士を対応付けてもよい。また、エッジの向きおよび最短距離の平均値の双方を考慮して対応付けてもよい。

そして、座標変換導出部１５４は、変換パラメータである、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回りの回転角度α、β、γと、進行ベクトルｔ＝（ｔｘ，ｔｙ，ｔｚ）とを例えばＬＭ法により求める。ＬＭ法では、例えばエッジ点と、３次元モデル情報に基づくハッチコーミング７の上端の辺との距離の差の二乗和を評価関数とし、その評価関数を最小にする変換パラメータを求める。具体的には、エッジ点と３次元モデル情報に基づくハッチコーミング７の上端の辺との距離の合計、または、エッジの直線と３次元モデル情報に基づくハッチコーミング７の上端の辺とにより形成される曲面の面積が最小となるように変換パラメータを求める。なお、変換パラメータを求める手法は、ＬＭ法に限らず、最急降下法、ニュートン法など他の手法であってもよい。

このようにして、座標変換導出部１５４は、トップフレーム座標系３１０をハッチコーミング座標系３２０に変換するための変換パラメータを導出する。

これにより、アンローダ装置１００は、トップフレーム座標系３１０で表現されるエレベータ１１０および掻取部１１２と、ハッチコーミング座標系３２０で表現される船庫５およびハッチコーミング７との相対位置関係を把握することが可能となる。

また、アンローダ装置１００は、トップフレーム１０８の側面に、下方側に向かって測距可能な測距センサ１３０～１３２を配置するだけの簡易な構成で、アンローダ装置１００と船庫５との位置関係を容易に導出することができる。

また、アンローダ装置１００は、ハッチコーミング座標系３２０で表現するハッチコーミング７の位置および姿勢を、トップフレーム座標系３１０で推定することが可能となる。

また、２つの測距センサでは、正方形のハッチコーミング７を除きアンローダ装置１００の姿勢によっては向きの異なる２つのエッジ辺を計測できない場合がある。しかしながら、測距センサ１３０～１３２がエレベータ１１０の周方向に１２０度向きを変えて配置されている場合、エッジ辺の縦横比が１．７３：１以内のハッチコーミング７である限り、アンローダ装置１００の位置および姿勢にかかわらず、向きの異なる２つのエッジ辺を確実に検出することができる。したがって、アンローダ装置１００は、極端な縦横比のハッチコーミング７を持つ船舶４は極めて希であるため、常に向きの異なる２つのエッジ辺を検出できる。

次に、エレベータ１１０、掻取部１１２、船庫５およびハッチコーミング７の３次元モデルを配置する処理について説明する。

図１１は、３次元モデルの配置を説明する図である。図１１に示すように、モデル配置部１５６は、まず、記憶部１４２に記憶されたエレベータ１１０および掻取部１１２の３次元モデル４００をハッチコーミング座標系３２０上に配置する。エレベータ１１０および掻取部１１２の３次元モデル４００は、トップフレーム座標系３１０で表現されている。そこで、モデル配置部１５６は、座標変換導出部１５４により導出された変換パラメータを用いて、エレベータ１１０および掻取部１１２の３次元モデル４００を、ハッチコーミング座標系３２０に変換する。

なお、モデル配置部１５６は、エレベータ１１０および掻取部１１２がトップフレーム１０８に対して移動する場合、アンローダ装置１００の位置センサ１１６、旋回角度センサ１１８、傾斜角度センサ１２０および旋回角度センサ１２２の計測結果に基づき、エレベータ１１０の回転や掻取部１１２の長さなどを３次元モデル４００に反映する。

また、３次元モデル４００は、積荷６の掻き取り中の計測値の蓄積結果からノイズや移動物体をフィルタしたモデルでも、過去の掻き取り終了時の計測値を蓄積したモデルでも、設計図のモデルでも、別途計測器を一時的に船倉内に持ち込んで計測して得たモデルでもよい。

そして、モデル配置部１５６は、ハッチコーミング座標系３２０に変換されたエレベータ１１０および掻取部１１２の３次元モデル４００を、ハッチコーミング座標系３２０上に配置する（図１１（ａ））。

続いて、モデル配置部１５６は、記憶部１４２に記憶されたハッチコーミング７の３次元モデル４１０を、エレベータ１１０および掻取部１１２の３次元モデル４００に重ねて配置する（図１１（ｂ））。なお、ハッチコーミング７の３次元モデル４１０は、ハッチコーミング座標系３２０で表現されているため、座標変換を行わずにそのまま配置する。

また、モデル配置部１５６は、記憶部１４２に記憶された船庫５の３次元モデル４２０を、エレベータ１１０および掻取部１１２の３次元モデル４００、および、ハッチコーミング７の３次元モデル４１０に重ねて配置する（図１１（ｃ））。

これにより、モデル配置部１５６は、アンローダ装置１００の一部であるエレベータ１１０および掻取部１１２と、船舶４の一部であるハッチコーミング７および船庫５との相対位置を、３次元モデルを用いて容易に把握させることが可能となる。

特に、ハッチコーミング７に衝突する可能性のあるエレベータ１１０の３次元モデルと、ハッチコーミング７の３次元モデルとを配置することで、ハッチコーミング７に対するエレベータ１１０の位置を容易に把握させることが可能となる。

また、船庫５に衝突する可能性のある掻取部１１２の３次元モデルと、船庫５の３次元モデルとを配置することで、船庫５に対する掻取部１１２の位置を容易に把握させることが可能となる。

次に、状態監視部１５８による状態監視処理について説明する。状態監視部１５８は、モデル配置部１５６によってハッチコーミング座標系３２０上に配置されたハッチコーミング７の３次元モデル４１０、および、船庫５の３次元モデル４２０と、エレベータ１１０および掻取部１１２の３次元モデル４００との各ボクセルの距離（距離情報）を総当りで導出する。

また、状態監視部１５８は、測距センサ１３３～１３６により計測される計測点に基づいて、船庫５内の状況を導出する。具体的には、状態監視部１５８は、測距センサ１３３～１３６により計測される計測点までの距離と、測距センサ１３３～１３６の位置に基づいて、トップフレーム座標系３１０における計測点の３次元位置を導出する。

また、状態監視部１５８は、トップフレーム座標系３１０における計測点の３次元位置を、変換パラメータを用いてハッチコーミング座標系３２０に変換する。そして、各計測点の位置と、船庫５の３次元モデル４２０とを用いて、各計測点が船庫５の壁面であるか、積荷６であるかを判定する。ここでは、各計測点の位置と、船庫５の３次元モデル４２０との位置が予め設定された範囲内の関係である計測点を、船庫５の壁面として判定し、それ以外を積荷６と判定する。

そして、状態監視部１５８は、船庫５の３次元モデル４２０の内部空間のボクセルのうち、積荷６と判定された計測点が含まれるボクセルを積荷６のボクセルとするとともに、積荷６としたボクセルよりも鉛直下方のボクセルも積荷６のボクセルとする。モデル配置部１５６は、船庫５の３次元モデル４２０の内部空間のボクセルのうち、積荷６のボクセルと判定されたボクセルを、積荷６の３次元モデルとして再配置する。これにより、船庫５内の積荷６の状況が、把握可能となる。

また、アンローダ装置１００では、精度のよい相対位置にあるハッチコーミング７とアンローダ装置１００との３次元モデルを用いる。そのため、アンローダ装置１００では、測距センサ１３０～１３２によってハッチコーミング７のすべてのエッジ辺を検出できなくても、ハッチコーミング７のすべての側面との衝突・接近を検知・防止することができる。

また、測距センサ１３３、１３５は、掻取部１１２の側面１１２ｃに設けられている。測距センサ１３４、１３６は、掻取部１１２の側面１１２ｄに設けられている。そして、掻取部１１２は、側面１１２ｄ側から側面１１２ｃ側に移動しながら積荷６を掻き取る。したがって、アンローダ装置１００は、測距センサ１３３、１３５によって、掻取部１１２の進行方向側の積荷６の状況を把握することができる。また、アンローダ装置１００は、測距センサ１３４、１３６によって、掻取部１１２の進行方向とは反対側の積荷６の状況を把握することができる。

以上説明した座標変換導出部１５４、モデル配置部１５６および状態監視部１５８による各処理は、所定間隔毎に繰り返し行われる。通信装置１４４は、モデル配置部１５６によって配置された３次元モデルのデータ、および、状態監視部１５８により導出された距離情報を制御装置２００に送信する。

図１２は、上方視点画像５００を説明する図である。図１３は、掻取部周辺画像５１０を説明する図である。制御装置２００の監視制御部２１０は、アンローダ装置１００から送信された３次元モデルのデータ、および、距離情報を通信装置２４０により受信する。監視制御部２１０は、受信したデータに基づいて上方視点画像５００および掻取部周辺画像５１０を表示部２３０に表示する。

図１２に示すように、上方視点画像５００には、ハッチコーミング７の３次元モデル４１０と、ハッチコーミング７とＺ軸方向に同位置に存在するエレベータ１１０の３次元モデル４００とが表示される。つまり、上方視点画像５００には、ハッチコーミング７の３次元モデル４１０が存在する位置でのＺ軸方向に垂直な断面（ハッチコーミング７の上面と平行、または、水平と平行な断面）が表示される。

また、上方視点画像５００には、掻取部１１２の３次元モデル４００と、掻取部１１２とＺ軸方向の同位置に存在する船庫５の３次元モデル４２０および積荷６の３次元モデル４３０が表示される。つまり、上方視点画像５００には、掻取部１１２の３次元モデル４００が存在する位置でのＺ軸方向に垂直な断面が表示される。

つまり、上方視点画像５００は、ハッチコーミング７の３次元モデル４１０が存在する位置のＸＹ断面と、掻取部１１２の３次元モデル４００が存在する位置のＸＹ断面が重ねて表示される。

また、上方視点画像５００は、船庫５の３次元モデル４２０の外方に、ハッチコーミング７とエレベータ１１０との距離（「ハッチ ○ｍ」）、および、掻取部１１２と船庫５の壁面との距離（「船庫 ○ｍ」）が表示される。ここで表示されるハッチコーミング７とエレベータ１１０との距離は、予め設定された第１閾値（ここでは、１．５ｍ）以下である場合にのみ表示される。より具体的には、第１閾値以下であり、かつ、第１閾値よりも小さい第２閾値（ここでは、１．０ｍ）以上である場合には、黄色の背景に、距離が表示される。また、第２閾値未満である場合には、赤色の背景に、距離が表示される。また、掻取部１１２と船庫５の壁面との距離は、予め設定された第３閾値（ここでは、１．５ｍ）以下である場合にのみ表示される。より具体的には、第３閾値以下であり、かつ、第３閾値よりも小さい第４閾値（ここでは、１．０ｍ）以上である場合には、黄色の背景に、距離が表示される。また、第４閾値未満である場合には、赤色の背景に、距離が表示される。

このように、ハッチコーミング７とエレベータ１１０との距離、および、掻取部１１２と船庫５の壁面との距離を表示することで、衝突するおそれがあるか否か等を定量的に把握させることができる。

また、第１閾値または第３閾値となる位置の距離を表示することにより、ハッチコーミング７とエレベータ１１０との距離や、掻取部１１２と船庫５の壁面との距離が接近していることを容易に把握させることができる。また、第１閾値以下でかつ第２閾値以上である場合と、第２閾値未満である場合とで異なる表示態様で距離を表示することにより、容易に距離感を把握させることができる。同様に、第３閾値以下でかつ第４閾値以上である場合と、第４閾値未満である場合とで異なる表示態様で距離を表示することにより、容易に距離感を把握させることができる。なお、ハッチコーミング７とエレベータ１１０との距離、および、掻取部１１２と船庫５の壁面との距離は、アンローダ装置１００から送信される距離情報に基づいて導出される。

これにより、上方視点画像５００は、衝突の可能性があるハッチコーミング７とエレベータ１１０との位置関係、および、衝突の可能性がある掻取部１１２と船庫５の壁面との位置関係を容易に把握させることができる。したがって、作業者は、上方視点画像５００を目視することで、ハッチコーミング７とエレベータ１１０の衝突や、掻取部１１２と船庫５の壁面の衝突を回避することができる。また、船庫５内や船舶４上に、アンローダ装置１００の操作を指揮する指揮者を配置しなくてもよくなるため、積荷６の掻き取りに要する人員を削減することができる。さらに、衝突の可能性がある部分のみを抽出して表示しているため、作業者に対する情報量が多くなりすぎず、作業者に適切な判断をさせることができる。また、上方視点画像５００は、掻取部１１２が存在する高さにおける積荷６の様子を容易に把握させることができる。

図１３は、掻取部周辺画像５１０を説明する図である。図１３に示すように、掻取部周辺画像５１０は、掻取部１１２の側面１１２ｃ側から見た掻取部周辺画像５１２、掻取部１１２を前方側から見た掻取部周辺画像５１４、掻取部１１２の側面１１２ｄ側から見た掻取部周辺画像５１６が並んで表示される。

これら掻取部周辺画像５１２、５１４、５１６には、掻取部１１２の３次元モデル４００と、積荷６の３次元モデル４３０と、船庫５の３次元モデル４２０（底面のみ）がそれぞれ表示される。

ここで、掻取部１１２は、側面１１２ｄ側から側面１１２ｃ側に移動しながら積荷６を掻き取る。したがって、掻取部周辺画像５１２には、掻き取られていない積荷６の３次元モデル４３０が表示される。一方、掻取部周辺画像５１６には、掻取部１１２によって掻き取られた積荷６の３次元モデル４３０が表示される。また、掻取部周辺画像５１４には、側面１１２ｃ側が掻き取られておらず、側面１１２ｄ側が掻き取られた積荷６が表示される。これにより、積荷６の掻き取りの様子を容易に把握させることができる。例えば、作業者は、掻取部周辺画像５１４を見たり、掻取部周辺画像５１２および５１６を比較することで、掻取部１１２の進行方向および進行方向の反対側の方向との積荷６の高さの差や、進行方向における積荷６の高さを把握することができる。これにより、作業者は、掻取部１１２によって積荷６を適正に掻き取ることができる。また、作業者は、船庫５外においても、どの程度の深さで積荷６を掻き取れているかを定量的に把握することができる。また、船庫５内や船舶４上に、アンローダ装置１００の操作を指揮する指揮者を配置しなくてもよくなるため、積荷６の掻き取りに要する人員を削減することができる。また、掻取部周辺画像５１０は、ハッチコーミング座標系３２０で表示されるので、常に船舶４に固定した視点で船庫５内の積荷６と掻取部１１２とを提示することができ、作業者の状況把握が容易になる。

また、掻取部周辺画像５１４には、詳しくは後述する、掻取部１１２の切込み深さに対する差、および、掻取部１１２と船庫５の底面との間隔が表示される。なお、切込み深さは、側面１１２ｃ側、および、側面１１２ｄ側がそれぞれ表示される。これら、切込み深さおよび掻取部１１２と船庫５の底面との間隔は、アンローダ装置１００から送信される距離情報に基づいて導出される。

以上、説明した上方視点画像５００および掻取部周辺画像５１０は、アンローダ装置１００から３次元モデルのデータ、および、距離情報が送信される度に更新して表示される。

次に、アンローダ装置１００の経路生成部１６０、自動運転指令部１６２および自動運転終了判定部１６４の処理について説明する。

図１４は、自動経路を説明する図である。ここで、アンローダ装置１００により積荷６を掻き取る際、大まかに３つの工程がある。船庫５内の積荷６が一度も掻き取られていない場合、積荷６は、船庫５内において山型に積まれている。そこで、第１の工程として、船庫５内の積荷６を平らにする工程である。第１の工程は、作業者が操作部２２０を介してアンローダ装置１００を操作することにより行われる。より具体的には、操作部２２０の操作に応じた信号がアンローダ装置１００に送信されると、駆動制御部１５０が、各種アクチュエータを作動させることによりアンローダ装置１００を、操作部２２０の操作に応じて駆動させる。

その後、船庫５内に積まれた積荷６の表面がほぼ平らになると、第２の工程として、掻取部１１２を、船庫５の壁面に沿って複数周移動させた後、中央を１回移動させる。この第２の工程は、掻取部１１２を移動させる経路が単純であり、かつ、積荷６の掻き取り量も安定しているため、自動化が可能である。

その後、船庫５内の積荷６が少なくなると、第３の工程として、残りの積荷６を掻取部１１２によって掻き取る。この第３の工程では、船庫５内に残っている積荷６の位置まで掻取部１１２を移動させる必要がある。また、第３の工程では、船庫５の底面の近くで掻取部１１２を可動させる必要がある。そのため、第３の工程は、作業者が操作部２２０を介してアンローダ装置１００を操作することにより行われる。ここでも、操作部２２０の操作に応じた信号がアンローダ装置１００に送信されると、駆動制御部１５０が、各種アクチュエータを作動させることによりアンローダ装置１００を、操作部２２０の操作に応じて駆動させる。

このように、アンローダ装置１００により積荷６を掻き取る際の３つの工程のうち、第２の工程は、アンローダ装置１００の自動化が可能である。

そこで、経路生成部１６０は、自動経路として、図１４（ａ）において掻取部１１２を実線で示す、予め決められた位置から、掻取部１１２を船庫５の側壁に沿って並進させる。そして、エレベータ１１０の中心軸を基準として、掻取部１１２が旋回できるところまで移動させる。その後、掻取部１１２を、船庫５の側壁に沿って９０度旋回させる。また、掻取部１１２を船庫５の側壁に沿って並進させる。これを繰り返し行わせることで、掻取部１１２を船庫５の側壁に沿って３６０度移動させる。そして、切込み深さを変えて、さらにもう数周移動させる。

そして、最後に、図１４（ｂ）に示すように、掻取部１１２を船庫５の中央の位置で９０度旋回させた後、船庫５の中央に沿って移動させる。これにより、中央に残った積荷６を掻取部１１２で掻き取らせる。

ところで、制御装置２００は、複数のアンローダ装置１００を並行して制御することが可能である。そして、制御装置２００の操作部２２０を操作する作業者は、１つのアンローダ装置１００を遠隔操作の対象として選択し、選択したアンローダ装置１００について上記した３つの工程のうち、第１の工程および第３の工程を行う。また、第２の工程を行うことが可能なアンローダ装置１００を、自動運転の対象のアンローダ装置１００として選択し、自動運転の対象のアンローダ装置１００について自動運転させる。

第１の工程および第３の工程を行う遠隔操作の対象となるアンローダ装置１００がある場合、作業者は、操作部２２０を操作して遠隔操作の対象となるアンローダ装置１００を選択する。遠隔操作切替部２１２は、操作部２２０の操作に応じて、遠隔操作の対象となるアンローダ装置１００を決定する。そして、遠隔操作切替部２１２は、遠隔操作の対象となるアンローダ装置１００に対して、通信装置２４０を介して双方向通信を確立する。ただし、監視制御部２１０は、遠隔操作の対象となっていないアンローダ装置１００からの３次元モデルのデータ、および、距離情報も受信し続ける。

表示切替部２１４は、遠隔操作の対象となっているアンローダ装置１００から受信した３次元モデルのデータ、および、距離情報に基づく画像（上方視点画像５００、掻取部周辺画像５１０）を表示部２３０に表示させる。これにより、遠隔操作の対象となっているアンローダ装置１００の状況を容易に把握させることができる。

また、第２の工程を行う自動運転の対象となるアンローダ装置１００がある場合、作業者は、操作部２２０を操作して自動化の対象となるアンローダ装置１００を選択する。遠隔操作切替部２１２は、操作部２２０の操作に応じて、自動運転の対象となるアンローダ装置１００を決定する。そして、遠隔操作切替部２１２は、自動運転の対象となるアンローダ装置１００に自動化指示命令を送信する。アンローダ装置１００では、自動化指示命令を受信すると、自動運転指令部１６２は、経路生成部１６０に自動経路を生成させる。そして、駆動制御部１５０は、自動経路に基づいて、アンローダ装置１００を駆動させる。

自動運転終了判定部１６４は、自動運転終了条件を満たした場合、または、エラーが発生した場合、アンローダ装置１００の駆動を停止（制限）させる。自動運転終了条件としては、掻取部１１２の位置が、自動経路によって決定された位置よりも低くなったことや、積荷６の掻取量が予め設定された量を超えた場合である。

表示切替部２１４は、自動運転中のアンローダ装置１００から受信した３次元モデルのデータ、および、距離情報に基づいて、自動運転に必要最低限な情報だけを、表示部２３０に表示する。

また、状況判定部２１６は、自動運転中のアンローダ装置１００について、掻取部１１２の高さの変化や掻き取り量の平均などから、掻取部１１２の目標の高さや目標の掻き取り積算量に至るまでの時間をアンローダ装置１００毎に予測する。そして、状況判定部２１６は、第２の工程の終了時間が近いアンローダ装置１００がある場合、遠隔操縦のタイミングが重なることになるため、所定の警告を発する。

また、状態監視部１５８は、アンローダ装置１００から送信された３次元モデルのデータ、および、距離情報に基づき、ハッチコーミング７および船庫５の壁面と、エレベータ１１０および掻取部１１２との距離が最も小さい最小距離およびその方向を導出する。そして、衝突防止部１６６は、導出された最小距離が所定の閾値以下である場合、アンローダ装置１００の動作を制限（停止）させる（衝突防止機能）。なお、衝突防止部１６６は、導出された最小距離が所定の閾値以下である場合、エレベータ１１０および掻取部１１２の導出した方向への動作を制限してもよい。これにより、より安全にアンローダ装置１００の自動運転を可能にすることができる。

例えば、作業者は、１つのアンローダ装置１００について第１の工程を行っている間、残りの３つのアンローダ装置１００に第２の工程を行わせる。そして、作業者は、第１の工程が終了したアンローダ装置１００に対して、操作部２２０を介して自動化指示命令を送信する。また、作業者は、第２の工程が終了したアンローダ装置１００に対して、第３の工程を行う。

このように、アンローダシステム１では、複数の工程の一部を自動化することにより、複数のアンローダ装置１００を１つの制御装置２００で制御することができる。これにより、アンローダシステム１は、人員を削減することができる。なお、状態監視部１５８は、ハッチコーミング７とエレベータ１１０との距離、および、掻取部１１２と船庫５の壁面との距離が、衝突するとされる距離未満となった場合に、駆動制御部１５０に自動化を停止させるようにしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態において、複数のアンローダ装置１００を１つの制御装置２００で制御するようにした。しかしながら、１つのアンローダ装置１００に対して１つの制御装置２００を設けるようにしてもよい。この場合、アンローダ制御部１４０および監視制御部２１０を統合して１つにしてもよい。また、通信装置１４４および通信装置２４０を設けなくてもよい。

また、上記実施形態において、アンローダ制御部１４０が駆動制御部１５０、エッジ検出部１５２、座標変換導出部１５４、モデル配置部１５６、状態監視部１５８、経路生成部１６０、自動運転指令部１６２、自動運転終了判定部１６４、衝突防止部１６６として機能するようにした。しかしながら、監視制御部２１０が駆動制御部１５０、座標変換導出部１５４、モデル配置部１５６、状態監視部１５８、経路生成部１６０、自動運転指令部１６２、自動運転終了判定部１６４、衝突防止部１６６の一部または全部として機能するようにしてもよい。

また、上記実施形態において、測距センサ１３０～１３２がトップフレーム１０８に配置されるようにした。しかしながら、測距センサ１３０～１３２は、エレベータ１１０に配置されるようにしてもよい。また、上記実施形態において、測距センサ１３３～１３６は掻取部１１２に配置されるようにした。しかしながら，測距センサ１３３～１３６はエレベータ１１０における掻取部１１２に近い半分側に設置してもよい。

また、上記実施形態において、３次元モデルの一部（断面）を上方視点画像５００として表示するようにしたが、測距センサ１３０～１３２によって計測された計測結果（計測点）をそのまま画像として表示してもよく、また、エッジ検出部１５２により検出されたエッジの直線を画像として表示するようにしてもよい。つまり、測距センサ１３０～１３２によって計測された計測結果に基づいて、エレベータ１１０および掻取部１１２、船庫５およびハッチコーミング７の少なくとも一部を示す上方視点画像５００を表示すればよい。

また、上記実施形態において、３次元モデルの一部（断面）を掻取部周辺画像５１０として表示するようにしたが、測距センサ１３３～１３６によって計測された計測結果（計測点）をそのまま画像として表示してもよい。つまり、測距センサ１３３～１３６によって計測された計測結果に基づいて、エレベータ１１０および掻取部１１２、船庫５の少なくとも一部を示す掻取部周辺画像５１０を表示すればよい。

また、上記実施形態において、荷揚げ装置の一例としてアンローダ装置１００を例に挙げて説明し。しかしながら、荷揚げ装置は、クレーンで汲み上げる機構を持つものや、連続アンローダ(バケット式、ベルト式、垂直スクリューコンベア式など)、グラブ式アンローダ、ニューマチックアンローダ等であってもよい。

また、上記実施形態において、エレベータ１１０の周方向に１２０度離れて、円筒に接する平面方向から一定角度範囲内に向けて計測するように３つの測距センサ１３０～１３２が設けられるようにした。しかしながら、測距センサの数は、３つ以上であればよい。また、測距センサは、円筒に接する平面の方向に計測するように設置する必要はなく、平面から傾けて設置してもよい。少なくとも１つは他の測距センタと周方向（を含む平面上で）に４５度以上異なる方向に向けて設けられるとよい。また、測距センサは、計測範囲が異なるように設けられるとよい。

また、上記実施形態において、エレベータ１１０などで例示される垂直搬送機構部は、掻取部１１２から主に上方に荷物を搬送する機構を示し、厳密に垂直であることを示すものではない。

１００ アンローダ装置（荷揚げ装置）
１１０ エレベータ（垂直搬送部）
１１２ 掻取部
１３０ 測距センサ
１３１ 測距センサ
１３２ 測距センサ
１３３ 測距センサ
１３４ 測距センサ
１３５ 測距センサ
１３６ 測距センサ
１５２ エッジ検出部
１５４ 座標変換導出部
１５６ モデル配置部
１５８ 状態監視部
１６６ 衝突防止部
２３０ 表示部

Claims (13)

1. 岸壁に設けられ、船舶の船庫内に積載された積荷を外部に搬出する荷揚げ装置であって、
   船舶における船庫の上部に設けられたハッチコーミングの上端のエッジを検出するエッジ検出部と、
   前記エッジ検出部により検出されたエッジに基づいてエッジの各辺に関するエッジ辺情報を導出し、導出したエッジ辺情報に基づいて、前記荷揚げ装置の座標系と前記船庫の座標系との変換パラメータを導出する座標変換導出部と、
   前記荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルと、前記船舶の少なくとも一部の３次元モデルとを記憶する記憶部であって、前記荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルは、前記荷揚げ装置の座標系で表現され、前記船舶の少なくとも一部の３次元モデルは、前記船庫の座標系で表現される、記憶部と、
   前記エッジ検出部の検出結果に基づいて、前記荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルと、前記船舶の少なくとも一部の３次元モデルとを配置するモデル配置部と、
   を備え、
   前記モデル配置部は、
   前記座標変換導出部により導出された前記変換パラメータを用いて、前記記憶部に記憶され前記荷揚げ装置の座標系で表現された前記荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルを、前記船舶の少なくとも一部の３次元モデルと共に、前記船庫の座標系上に配置する、
   荷揚げ装置。
2. 前記モデル配置部は、
   前記船庫内の積荷を掻き取る掻取部を保持する垂直運搬機構部の３次元モデルと、前記ハッチコーミングの３次元モデルとを配置する請求項１に記載の荷揚げ装置。
3. 前記モデル配置部は、
   前記船庫内の積荷を掻き取る掻取部の３次元モデルと、前記船庫の３次元モデルとを配置する請求項１または２に記載の荷揚げ装置。
4. 前記荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルと、前記船舶の少なくとも一部の３次元モデルとの間での最小距離と、前記最小距離の方向とを導出する状態監視部と、
   前記最小距離が閾値以下である場合に、前記荷揚げ装置の動作を制限する衝突防止部とを備える請求項１から３のいずれかに記載の荷揚げ装置。
5. 前記荷揚げ装置の少なくとも一部の３次元モデルと、前記船舶の少なくとも一部の３次元モデルとの間での最小距離と、前記最小距離の方向とを導出する状態監視部と、
   前記最小距離が閾値以下である場合に、前記荷揚げ装置の前記最小距離の方向への動作を制限する衝突防止部とを備える請求項１から３のいずれかに記載の荷揚げ装置。
6. 前記モデル配置部によって配置された前記垂直運搬機構部および前記ハッチコーミングの３次元モデルの断面、および、前記垂直運搬機構部と前記ハッチコーミングとの距離を表示する表示部を備える請求項２に記載の荷揚げ装置。
7. 前記船舶に投影した複数の計測点までの距離を計測する測距センサを備え、
   前記エッジ検出部は、
   前記測距センサにより計測された前記複数の計測点を用いて、前記複数の計測点間の方向を導出し、前記計測点間の方向が鉛直方向とされる計測点を抽出し、鉛直方向における最も上方の点を前記ハッチコーミングのエッジ点として抽出する請求項１から６のいずれか１項に記載の荷揚げ装置。
8. 前記エッジ検出部は、
   前記複数の計測点を、鉛直下方を基準として２つのグループに分割し、前記グループ毎に、前記グループに含まれる計測点の中から前記ハッチコーミングのエッジ点を抽出する請求項７に記載の荷揚げ装置。
9. 前記座標変換導出部は、
   前記エッジ辺情報における前記ハッチコーミングのエッジの直線と、前記ハッチコーミングの３次元モデルにおける上端の辺とを、前記荷揚げ装置の姿勢に基づいて対応付けた後、対応付けた前記エッジの直線と前記上端の辺の位置関係に基づいて前記変換パラメータを導出する請求項１から８のいずれか一項に記載の荷揚げ装置。
10. 前記座標変換導出部は、
    前記エッジ辺情報に基づく前記ハッチコーミングのエッジの直線を３次元点群で表し、前記３次元点群と、前記ハッチコーミングの３次元モデルにおける上端の辺との距離の合計を最小とすることで前記変換パラメータを導出する請求項９に記載の荷揚げ装置。
11. 前記座標変換導出部は、
    前記エッジ辺情報における前記ハッチコーミングのエッジの直線の向きを、前記荷揚げ装置の姿勢を検出するセンサから取得した情報に基づいて補正する請求項９に記載の荷揚げ装置。
12. 前記測距センサは、
    垂直運搬機構部の上部から下方側に向かって測距可能な測距センサと、掻取部の側方側および下方側に向かって測距可能な測距センサとを備えた請求項７に記載の荷揚げ装置。
13. 前記座標変換導出部は、前記垂直運搬機構部の上部から下方側に向かって測距可能な測距センサの計測結果に基づいて、前記荷揚げ装置の座標系と前記船庫の座標系との変換パラメータを導出し、
    前記荷揚げ装置は、前記掻取部の側方側および下方側に向かって測距可能な距離センサの計測結果を、前記変換パラメータを用いて前記船庫の座標系と変換し、前記掻取部の側方側および下方側に向かって測距可能な距離センサの計測結果を前記船庫の座標系で表示する表示部を備えた請求項１２に記載の荷揚げ装置。

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