JP7412274B2

JP7412274B2 - unloading equipment

Info

Publication number: JP7412274B2
Application number: JP2020091607A
Authority: JP
Inventors: 諒太郎久保; 肇坂野; 圭阿久根; 紀彦水崎
Original assignee: IHI Corp; IHI Transport Machinery Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; IHI Transport Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2024-01-12
Anticipated expiration: 2040-05-26
Also published as: JP2021187582A

Description

本開示は、荷揚げ装置に関する。 The present disclosure relates to a loading device.

荷揚げ装置は、船倉内に積載された積荷を、船倉外に搬出する。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、船倉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。 The unloading device carries out the cargo loaded in the hold out of the hold. An unloader device is an example of a cargo unloading device. In unloader devices, it is often difficult or impossible for workers to directly visually observe the condition of the cargo, the distance to the wall of the cargo hold, and the like.

そこで、アンローダ装置では、複数の測距センサでの計測結果を用いて船倉のモデルを生成し、生成した船倉のモデルと掻取部のモデルとの位置関係に基づいて、船倉の壁面までの距離を導出する技術（例えば、特許文献１）が開発されている。 Therefore, the unloader device generates a model of the hold using the measurement results from multiple distance sensors, and calculates the distance to the wall of the hold based on the positional relationship between the generated hold model and the scraping section model. A technique (for example, Patent Document 1) has been developed for deriving .

特開２０１９－１３１３９３号公報JP 2019-131393 Publication

上記特許文献１に記載されたような技術では、船倉のモデル構築までに十分なデータの蓄積や煩雑な処理を要する。しかし、荷揚げ装置では、モデルが生成されていない状況においても壁面を判定し、衝突回避を行うことが必要となる。 The technique described in Patent Document 1 requires accumulation of sufficient data and complicated processing before constructing a model of the ship's hold. However, in the unloading device, it is necessary to determine the wall surface and perform collision avoidance even in a situation where a model has not been generated.

本開示は、このような課題を鑑み、壁面を判定することが可能な荷揚げ装置を提供することを目的としている。 In view of such problems, an object of the present disclosure is to provide a cargo unloading device that can determine a wall surface.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る荷揚げ装置は、積荷を荷揚げする垂直運搬機構に設けられ、走査ライン上における複数の計測点までの距離を計測する測距センサと、走査ライン上における２点間の計測点のベクトルと、鉛直下方向との鋭角側のなす角を導出し、導出したなす角に基づいて、船倉の壁面に対応する計測点を船倉の壁面と判定する判定部と、を備える。 In order to solve the above problems, a loading device according to one aspect of the present disclosure is provided in a vertical transport mechanism that unloads a load, and includes a distance measuring sensor that measures distances to a plurality of measurement points on a scanning line, and a scanning Derive the angle between the vector of the measurement points between two points on the line and the vertically downward direction on the acute side, and based on the derived angle, determine the measurement point corresponding to the wall of the cargo hold as the wall of the cargo hold. A determination unit is provided.

判定部は、なす角の絶対値が所定の角度閾値以下である場合、なす角を作る２点の計測点を船倉の壁面と判定計測点として抽出してもよい。 If the absolute value of the angle is less than or equal to a predetermined angle threshold, the determination unit may extract two measurement points forming the angle as the wall surface of the hold and the determination measurement point.

判定部は、なす角の絶対値が角度閾値より大きく９０°未満であり、かつ、鉛直下方向に向かうに連れて座標系の原点から離れるように傾斜していると判定された場合、なす角を作る２点の計測点を船倉の壁面と判定してもよい。 If the determination unit determines that the absolute value of the angle is greater than the angle threshold value and less than 90°, and that the angle is tilted away from the origin of the coordinate system as it goes vertically downward, the determination unit determines the angle. It is also possible to determine that the two measurement points that create

測距センサによって距離が計測された計測点について、垂直運搬機構を基準とした座標系における位置を導出する座標導出部と、座標導出部によって導出された計測点の座標を、地上の所定位置を基準とした座標系の座標に変換する座標変換部を備えてもよい。 A coordinate derivation unit derives the position of the measurement point whose distance was measured by the distance sensor in a coordinate system based on the vertical transportation mechanism, and the coordinates of the measurement point derived by the coordinate derivation unit are converted to a predetermined position on the ground. It may also include a coordinate conversion unit that converts the coordinates into coordinates of a reference coordinate system.

判定部は、複数の計測点のうち、垂直運搬機構を構成する、積荷を掻き取る掻取部の先端部側の所定範囲の計測点を対象として船倉の壁面と判定してもよい。 The determination unit may determine that, among the plurality of measurement points, measurement points in a predetermined range on the tip end side of a scraping unit that scrapes off cargo, which constitutes the vertical transport mechanism, are the wall surfaces of the hold.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る荷揚げ装置は、船倉に挿入される掻取部と、測距センサのデータを取得する計測データ取得部と、計測データ取得部で取得した複数の計測点に対し参照角を導出し、参照角と設定された下限値とを比較する判定部と、複数の計測点に沿う直線と、掻取部との接近を判定する接近判定部と、を備え、参照角は、複数の計測点に沿う直線と、鉛直下方向との鋭角側のなす角である。 In order to solve the above problems, a cargo unloading device according to one aspect of the present disclosure includes a scraping section inserted into a ship's hold, a measurement data acquisition section that acquires data from a ranging sensor, and a measurement data acquisition section that acquires data from a distance measurement sensor. a determination unit that derives a reference angle for a plurality of measurement points and compares the reference angle with a set lower limit value; and an approach determination unit that determines whether a straight line along the plurality of measurement points approaches the scraping unit. , and the reference angle is an angle formed by a straight line along the plurality of measurement points and an acute angle side of the vertically downward direction.

本開示によれば、荷揚げ装置は、船倉の壁面を判定することが可能となる。 According to the present disclosure, the unloading device can determine the wall surface of the cargo hold.

アンローダ装置の概要を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of an unloader device. アンローダ装置の構成を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of an unloader device. 測距センサの計測範囲を説明する図である。It is a figure explaining the measurement range of a distance measurement sensor. 測距センサの計測範囲を説明する図である。It is a figure explaining the measurement range of a distance measurement sensor. アンローダ装置の電気的な構成を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the electrical configuration of an unloader device. 垂直運搬機構部と船倉の壁面との接近判定を行う処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process which performs approach determination of the vertical conveyance mechanism part and the wall surface of a hold. アンローダ装置の座標系を説明する図である。It is a figure explaining the coordinate system of an unloader device. アンローダ装置の座標系を説明する図である。It is a figure explaining the coordinate system of an unloader device. 船倉壁面計測点抽出処理を説明する図である。It is a figure explaining the ship hold wall surface measurement point extraction process. 第１条件を説明する図である。It is a figure explaining a 1st condition. 第２条件を説明する図である。It is a figure explaining a 2nd condition. 垂直運搬機構のワイヤーフレームモデルを説明する図である。It is a figure explaining the wire frame model of a vertical conveyance mechanism. 第２の実施形態におけるアンローダ装置の電気的な構成を説明する図である。It is a figure explaining the electrical composition of the unloader device in a 2nd embodiment. 第２の実施形態におけるアンローダ装置の座標系を説明する図である。It is a figure explaining the coordinate system of the unloader device in a 2nd embodiment. 第２の実施形態におけるアンローダ装置の座標系を説明する図である。It is a figure explaining the coordinate system of the unloader device in a 2nd embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の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。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in these embodiments are merely examples for easy understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In this specification and drawings, elements having substantially the same functions and configurations are designated by the same reference numerals to omit redundant explanation, and elements not directly related to the present disclosure are omitted from illustration. do.

<第１の実施形態>
図１は、第１の実施形態におけるアンローダ装置１００の概要を説明する図である。図１に示すように、荷揚げ装置の一例としてのアンローダ装置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。アンローダ装置１００は、岸壁２に停泊された船舶４の船倉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。 <First embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of an unloader device 100 in the first embodiment. As shown in FIG. 1, an unloader device 100 as an example of a cargo unloading device can run on a pair of rails 3 laid along a quay 2 in the direction in which the rails 3 extend. The unloader device 100 carries out a cargo 6 loaded in a hold 5 of a ship 4 moored at a quay 2 to the outside. The cargo 6 is assumed to be bulk cargo, and an example is coal.

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を含んで構成される。なお、エレベータ１１０および掻取部１１２は、積荷６を船倉５から搬出する垂直運搬機構部として機能する。 FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the unloader device 100. In addition, in FIG. 2, the quay 2 and the ship 4 are shown in cross section. As shown in FIG. 2, the unloader device 100 includes a traveling body 102, a revolving body 104, a boom 106, a top frame 108, an elevator 110, a scraping section 112, and a boom conveyor 114. Note that the elevator 110 and the scraping section 112 function as a vertical transport mechanism section that carries out the cargo 6 from the hold 5.

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。 The traveling body 102 can travel on the rail 3 by being driven by an actuator (not shown). A position sensor 116 is provided on the traveling body 102. Position sensor 116 is, for example, a rotary encoder. The position sensor 116 measures the position of the traveling body 102 on a horizontal plane with respect to a predetermined origin position based on the rotation speed of the wheels of the traveling body 102 .

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。 The revolving body 104 is provided above the traveling body 102 so as to be freely rotatable about a vertical axis. The revolving body 104 can rotate relative to the traveling body 102 by being driven by an actuator (not shown).

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。 The boom 106 is provided on the upper part of the revolving body 104 so that its inclination angle can be changed. The inclination angle of the boom 106 with respect to the revolving body 104 can be changed by being driven by an actuator (not shown).

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。 The rotating body 104 is provided with a turning angle sensor 118 and a tilt angle sensor 120. The turning angle sensor 118 and the tilt angle sensor 120 are, for example, rotary encoders. The turning angle sensor 118 measures the turning angle of the rotating body 104 with respect to the traveling body 102. The inclination angle sensor 120 measures the inclination angle of the boom 106 with respect to the rotating body 104.

トップフレーム１０８は、ブーム１０６の先端に設けられる。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る。 Top frame 108 is provided at the tip of boom 106. The top frame 108 is provided with an actuator that rotates the elevator 110.

エレベータ１１０は、略円柱形状に形成される。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に支持される。トップフレーム１０８には、旋回角度センサ１２２が設けられる。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。 Elevator 110 is formed into a substantially cylindrical shape. The elevator 110 is supported by the top frame 108 so as to be able to rotate about a central axis. A turning angle sensor 122 is provided on the top frame 108. The turning angle sensor 122 is, for example, a rotary encoder. The turning angle sensor 122 measures the turning angle of the elevator 110 with respect to the top frame 108.

掻取部１１２は、エレベータ１１０の下端に設けられ、船倉５に挿入される。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。 The scraping part 112 is provided at the lower end of the elevator 110 and inserted into the hold 5. The scraping section 112 rotates integrally with the elevator 110 as the elevator 110 rotates.

掻取部１１２は、複数のバケツ１１２ａおよびチェーン１１２ｂが設けられる。複数のバケツ１１２ａは、チェーン１１２ｂに連続的に配置される。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る。 The scraping unit 112 is provided with a plurality of buckets 112a and chains 112b. A plurality of buckets 112a are sequentially arranged on a chain 112b. The chain 112b spans the scraping section 112 and the inside of the elevator 110.

掻取部１１２は、不図示のリンク機構が設けられる。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、船倉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によって船倉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。 The scraping section 112 is provided with a link mechanism (not shown). The link mechanism changes the length of the bottom of the scraping section 112 by being movable. Thereby, the scraping unit 112 changes the number of buckets 112a that are in contact with the cargo 6 in the hold 5. The scraping unit 112 scrapes off the cargo 6 in the hold 5 with the bucket 112a at the bottom by rotating the chain 112b. Then, the bucket 112a that has scraped off the cargo 6 moves to the upper part of the elevator 110 as the chain 112b rotates.

ブームコンベア１１４は、ブーム１０６の下方に設けられる。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。 Boom conveyor 114 is provided below boom 106. The boom conveyor 114 carries out the cargo 6 that has been moved to the top of the elevator 110 by the bucket 112a.

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を任意の位置および角度に移動させることができる。 The unloader device 100 having such a configuration is moved by the traveling body 102 in the extending direction of the rail 3 and adjusts the relative positional relationship with the ship 4 in the longitudinal direction. Further, the unloader device 100 rotates the boom 106, the top frame 108, the elevator 110, and the scraping section 112 using the revolving body 104 to adjust the relative positional relationship with the vessel 4 in the lateral direction. Further, the unloader device 100 moves the top frame 108, the elevator 110, and the scraping section 112 in the vertical direction using the boom 106, and adjusts the relative positional relationship in the vertical direction with the ship 4. Further, the unloader device 100 rotates the elevator 110 and the scraping section 112 using the top frame 108. Thereby, the unloader device 100 can move the scraping section 112 to any position and angle.

ここで、船舶４は、複数の船倉５が設けられる。船倉５は、上部にハッチコーミング７が設けられる。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、船倉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、船倉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が設けられる。 Here, the ship 4 is provided with a plurality of holds 5. The hold 5 is provided with a hatch coaming 7 at the top. The hatch coaming 7 has a wall surface having a predetermined height in the vertical direction. Furthermore, the hatch coaming 7 has a smaller opening area than the horizontal cross section near the center of the hold 5 . In other words, the hold 5 has a shape in which the opening is narrowed by the hatch coaming 7. Note that a hatch cover 8 for opening and closing the hatch coaming 7 is provided above the hatch coaming 7.

アンローダ装置１００には、測距センサ１３０、１３１が設けられる。測距センサ１３０、１３１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、１３１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に対するレーザーの発射角度の差が１～２．５度間隔となるようにそれぞれ配置される。つまり、測距センサ１３０、１３１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、１３１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、１３１は、レーザーを受信する受信部が本体部に設けられる。 The unloader device 100 is provided with distance measuring sensors 130 and 131. The distance measurement sensors 130 and 131 are, for example, laser sensors capable of distance measurement, such as VLP-16 and VLP-32 manufactured by Velodyne, M8 manufactured by Quanergy, and the like. In the distance measurement sensors 130 and 131, for example, 16 laser irradiation parts spaced apart along the axial direction are provided on the side surface of a cylindrical main body. The laser irradiation part is provided in the main body part so as to be rotatable by 360 degrees. The laser irradiation units are arranged such that the difference in laser emission angle with respect to the axial direction between the laser irradiation units disposed adjacent to each other is 1 to 2.5 degrees. In other words, the distance measuring sensors 130 and 131 can irradiate a laser beam in a range of 360 degrees in the circumferential direction of the main body. Further, the distance measuring sensors 130 and 131 can emit laser within a range of ±15 degrees with respect to a plane orthogonal to the axial direction of the main body. Furthermore, the distance measuring sensors 130 and 131 are provided with a receiving section that receives laser light in the main body.

測距センサ１３０、１３１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、１３１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、１３１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（計測点）までの距離を導出する。つまり、測距センサ１３０、１３１は、１つのレーザー照射部によって、１つの走査ライン上で複数の計測点までの距離をそれぞれ計測する。また、測距センサ１３０、１３１は、複数のレーザー照射部によって、複数の走査ライン上での複数の計測点までの距離をそれぞれ計測する。 The distance measurement sensors 130 and 131 irradiate laser beams at predetermined angles while rotating the laser irradiation section. The distance measuring sensors 130 and 131 each receive laser beams emitted (projected) from a plurality of laser irradiation sections and reflected by an object (measurement point) using a receiving section. Then, the distance measuring sensors 130 and 131 derive the distance to the object (measurement point) based on the time from when the laser is irradiated until when it is received. That is, the distance measuring sensors 130 and 131 each measure distances to a plurality of measurement points on one scanning line using one laser irradiation unit. Further, the distance measuring sensors 130 and 131 each measure distances to a plurality of measurement points on a plurality of scanning lines using a plurality of laser irradiation units.

図３および図４は、測距センサ１３０、１３１の計測範囲を説明する図である。図３は、掻取部１１２を上方から見た際の測距センサ１３０、１３１の計測範囲を説明する図である。なお、図３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３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４は、掻取部１１２を側面１１２ｃ側から見た際の測距センサ１３０、１３１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、１３１の計測範囲を一点鎖線で示す。 3 and 4 are diagrams illustrating measurement ranges of distance measuring sensors 130 and 131. FIG. 3 is a diagram illustrating the measurement range of the distance measuring sensors 130 and 131 when the scraping unit 112 is viewed from above. Note that in FIG. 3, only the scraping section 112 of the unloader device 100 is illustrated. Moreover, FIG. 3 shows a horizontal cross section of the ship 4 at the same position in the vertical direction as the scraping part 112. FIG. 4 is a diagram illustrating the measurement range of the distance measuring sensors 130 and 131 when the scraping portion 112 is viewed from the side surface 112c side. In FIGS. 3 and 4, the measurement ranges of the distance measuring sensors 130 and 131 are shown by dashed lines.

測距センサ１３０、１３１は、主に、船倉５内の積荷６、および、船倉５の壁面を検出する際に用いられる。測距センサ１３０は、図３および図４に示すように、掻取部１１２の側面１１２ｃに取り付けられる。測距センサ１３０は、本体部の中心軸が、掻取部１１２の側面１１２ｃに直交するように配置される。測距センサ１３１は、掻取部１１２の側面１１２ｄに取り付けられる。測距センサ１３１は、本体部の中心軸が、掻取部１１２の側面１１２ｄに直交するように配置される。測距センサ１３０、１３１は、鉛直上方向の一部が不図示のカバーで覆われる。 The distance sensors 130 and 131 are mainly used to detect the cargo 6 in the hold 5 and the wall surface of the hold 5. The distance sensor 130 is attached to the side surface 112c of the scraping section 112, as shown in FIGS. 3 and 4. The distance measurement sensor 130 is arranged so that the central axis of the main body is perpendicular to the side surface 112c of the scraping section 112. The distance sensor 131 is attached to the side surface 112d of the scraping section 112. The distance measurement sensor 131 is arranged so that the central axis of the main body is orthogonal to the side surface 112d of the scraping section 112. A portion of the distance measurement sensors 130 and 131 in the vertically upward direction is covered with a cover (not shown).

したがって、測距センサ１３０、１３１は、図３に示すように、上方から見たときに、掻取部１１２の先端部１１２ｅから末端部１１２ｆに向かう方向とは直交する方向に、測距センサ１３０、１３１全体としての発射角度に応じた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。また、測距センサ１３０、１３１は、図４に示すように、側面１１２ｃ側から見たときに、測距センサ１３０、１３１よりも上方から下方に向かい、さらに上方に至るまでの円弧状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。 Therefore, as shown in FIG. 3, the distance measurement sensors 130 and 131 are arranged in a direction perpendicular to the direction from the tip 112e to the end 112f of the scraping section 112 when viewed from above. , 131 can measure the distance to an object existing in a range according to the firing angle as a whole. Further, as shown in FIG. 4, the distance measurement sensors 130 and 131 have an arc-shaped range from above to below the distance measurement sensors 130 and 131 when viewed from the side surface 112c. It is possible to measure the distance to an object located in

測距センサ１３０、１３１は、物体までの距離を計測すると、物体までの距離を示す計測データをアンローダ制御部１４０（図５参照）に送信する。 When the distance sensors 130 and 131 measure the distance to the object, they transmit measurement data indicating the distance to the object to the unloader control unit 140 (see FIG. 5).

図５は、アンローダ装置１００の電気的な構成を説明する図である。図５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および表示部１４４が設けられる。 FIG. 5 is a diagram illustrating the electrical configuration of the unloader device 100. As shown in FIG. 5, the unloader device 100 is provided with an unloader control section 140, a storage section 142, and a display section 144.

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、１３１、記憶部１４２および表示部１４４と接続される。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。 The unloader control section 140 is connected to the position sensor 116 , the turning angle sensor 118 , the tilt angle sensor 120 , the turning angle sensor 122 , the distance measuring sensors 130 and 131 , the storage section 142 , and the display section 144 . The unloader control unit 140 is composed of a semiconductor integrated circuit including a CPU (central processing unit). The unloader control unit 140 reads programs, parameters, etc. for operating the CPU itself from the ROM. The unloader control unit 140 manages and controls the entire unloader device 100 in cooperation with the RAM as a work area and other electronic circuits.

また、アンローダ制御部１４０は、駆動制御部１５０、計測データ取得部１５２、座標導出部１５４、船倉壁面計測点抽出部（判定部）１５６、水平方向接近判定部１５８、鉛直方向接近判定部１６０、接近制御部１６２として機能する。駆動制御部１５０は、例えば、アンローダ装置１００に設けられた不図示の操作室に搭乗した作業者の操作に応じて、アンローダ装置１００の駆動を制御する。なお、アンローダ制御部１４０の他の機能部の詳細については後述する。 The unloader control unit 140 also includes a drive control unit 150, a measurement data acquisition unit 152, a coordinate derivation unit 154, a hold wall measurement point extraction unit (determination unit) 156, a horizontal approach determination unit 158, a vertical approach determination unit 160, It functions as an approach control section 162. The drive control unit 150 controls the drive of the unloader device 100, for example, in response to an operation by a worker riding in an operation room (not shown) provided in the unloader device 100. Note that details of other functional units of the unloader control unit 140 will be described later.

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、詳しくは後述する垂直運搬機構部（エレベータ１１０および掻取部１１２）の３次元モデルを記憶する。 The storage unit 142 is a storage medium such as a hard disk or nonvolatile memory. The storage unit 142 stores a three-dimensional model of a vertical transport mechanism unit (elevator 110 and scraping unit 112), which will be described in detail later.

表示部１４４は、ＬＥＤディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。表示部１４４には、作業者に種々の情報を報知するための画像が表示される。 The display unit 144 is an LED display, an organic EL display, or the like. The display unit 144 displays images for notifying the operator of various information.

図６は、垂直運搬機構部と船倉５の壁面との接近判定を行う処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、まず、計測データ取得部１５２は、測距センサ１３０、１３１で計測された計測点の計測データを随時取得する（Ｓ１００）。なお、計測データ取得部１５２は、掻取部１１２が船倉５内の積荷６の掻き取り作業を開始してから、全ての積荷６を掻き取り終えるまでの間（例えば１０時間）、測距センサ１３０、１３１から計測データを１秒に１～５回の頻度で定期的に取得する。 FIG. 6 is a flowchart showing the flow of a process for determining the approach between the vertical transport mechanism and the wall surface of the hold 5. As shown in FIG. 6, first, the measurement data acquisition unit 152 acquires measurement data of measurement points measured by the distance measurement sensors 130 and 131 at any time (S100). Note that the measurement data acquisition unit 152 uses the distance measurement sensor during a period (for example, 10 hours) after the scraping unit 112 starts scraping work of the cargo 6 in the hold 5 until it finishes scraping all the cargo 6. Measurement data is periodically acquired from 130 and 131 at a frequency of 1 to 5 times per second.

図７および図８は、アンローダ装置１００の座標系を説明する図である。図７は、アンローダ装置１００を上方から見た図である。図８は、アンローダ装置１００を側方から見た図である。ここで、アンローダ装置１００は、掻取部座標系３００を有する。 7 and 8 are diagrams illustrating the coordinate system of the unloader device 100. FIG. 7 is a diagram of the unloader device 100 viewed from above. FIG. 8 is a side view of the unloader device 100. Here, the unloader device 100 has a scraping unit coordinate system 300.

図７および図８に示すように、掻取部座標系３００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。掻取部座標系３００は、原点から掻取部１１２の先端部１１２ｅの中心に向かう方向をＸａ軸方向とする。掻取部座標系３００は、エレベータ１１０の延在方向をＺａ軸方向とする。掻取部座標系３００は、Ｘａ軸方向およびＺａ軸方向に直交する方向をＹａ軸方向とする。 As shown in FIGS. 7 and 8, the scraping unit coordinate system 300 has its origin at the lower end of the top frame 108 in the vertical direction on the central axis of the elevator 110. In the scraping unit coordinate system 300, the direction from the origin toward the center of the tip portion 112e of the scraping unit 112 is the Xa-axis direction. In the scraping unit coordinate system 300, the direction in which the elevator 110 extends is the Za-axis direction. In the scraping unit coordinate system 300, the Ya-axis direction is a direction perpendicular to the Xa-axis direction and the Za-axis direction.

そして、計測データ取得部１５２により測距センサ１３０、１３１から計測データが取得される度に、座標導出部１５４は、測距センサ１３０、１３１により計測された計測点について、掻取部座標系３００における位置（座標）を導出する（Ｓ１０２）。 Then, each time the measurement data acquisition unit 152 acquires measurement data from the distance measurement sensors 130 and 131, the coordinate derivation unit 154 calculates the measurement points measured by the distance measurement sensors 130 and 131 using the scraping unit coordinate system 300. The position (coordinates) at is derived (S102).

ここで、測距センサ１３０、１３１は、掻取部１１２に取り付けられているため、掻取部座標系３００における位置が予め既知となっている。そこで、座標導出部１５４は、測距センサ１３０、１３１の掻取部座標系３００における位置と、測距センサ１３０、１３１により計測された計測点までの距離および方向とに基づいて、計測点の掻取部座標系３００における位置（ｘ、ｙ、ｚ）を導出する。 Here, since the distance measuring sensors 130 and 131 are attached to the scraping part 112, their positions in the scraping part coordinate system 300 are known in advance. Therefore, the coordinate derivation unit 154 determines the location of the measurement point based on the position of the distance measurement sensors 130, 131 in the scraping unit coordinate system 300, and the distance and direction to the measurement point measured by the distance measurement sensors 130, 131. The position (x, y, z) in the scraping unit coordinate system 300 is derived.

船倉壁面計測点抽出部１５６は、測距センサ１３０、１３１により計測された計測点から、掻取部１１２の先端部１１２ｅ側の半分の計測点を抽出する（Ｓ１０４）。つまり、船倉壁面計測点抽出部１５６は、測距センサ１３０、１３１により計測された計測点のうち、先端部１１２ｅ側の所定範囲の計測点を抽出する。 The hold wall surface measurement point extracting unit 156 extracts half of the measurement points on the tip 112e side of the scraping unit 112 from the measurement points measured by the range sensors 130 and 131 (S104). That is, the hold wall surface measurement point extracting unit 156 extracts measurement points in a predetermined range on the tip end 112e side from among the measurement points measured by the distance measurement sensors 130 and 131.

これは、掻取部１１２が積荷６を掻き取る際、掻取部１１２の先端部１１２ｅが最も船倉５の壁面に接近するため、先端部１１２ｅ側に位置する壁面のみを抽出すれば、後述する接近処理（水平方向接近判定処理、鉛直方向接近判定処理）において、掻取部１１２と壁面との接近判定を行えるからである。このようにすることで、処理負荷を低減することができる。 This is because when the scraping unit 112 scrapes the cargo 6, the tip 112e of the scraping unit 112 comes closest to the wall surface of the hold 5, so if only the wall surface located on the side of the tip 112e is extracted, as will be described later. This is because it is possible to determine the approach between the scraping section 112 and the wall surface in the approach process (horizontal approach determination process, vertical approach determination process). By doing so, the processing load can be reduced.

その後、船倉壁面計測点抽出部１５６は、抽出した先端部１１２ｅ側の半分の計測点を対象として、船倉５の壁面に対応する計測点（壁面までの距離が計測された計測点）を抽出する船倉壁面計測点抽出処理を実行する（Ｓ１０６）。 Thereafter, the hold wall surface measurement point extraction unit 156 extracts measurement points corresponding to the wall surface of the hold 5 (measurement points where the distance to the wall surface was measured), targeting the half of the extracted measurement points on the side of the tip portion 112e. A cargo hold wall measurement point extraction process is executed (S106).

図９は、船倉壁面計測点抽出処理を説明する図である。図１０は、第１条件を説明する図である。図１１は、第２条件を説明する図である。なお、図９、図１０、図１１において、計測点を黒丸で示す。 FIG. 9 is a diagram illustrating the process of extracting measurement points on the cargo hold wall. FIG. 10 is a diagram illustrating the first condition. FIG. 11 is a diagram illustrating the second condition. Note that in FIGS. 9, 10, and 11, measurement points are indicated by black circles.

船倉壁面計測点抽出部１５６は、先端部１１２ｅ側の半分の計測点を抽出すると、走査ライン毎に以下の処理を行う。なお、図９は、１つの走査ラインで切取った船倉５の断面を示す図ともいえる。上記したように、測距センサ１３０、１３１は、１６のレーザー照射部が設けられているため、一回の測定において１６の走査ライン上の計測点までの距離を計測することができる。なお、レーザー照射部は、図９で示す計測点を時計回りの順に計測したとする。また、エレベータ１１０は略鉛直方向に延在し、測距センサ１３０、１３１はエレベータ１１０が延在する方向に沿ってレーザーを照射するため、走査ラインは、鉛直線を含む平面上に位置するか、鉛直線を含む平面に対してわずかに傾いている。換言すると、測距センサ１３０、１３１で計測される計測点は、鉛直線を含む平面上（鉛直方向）、あるいは鉛直線を含む平面に対してわずかに傾いた平面上に配列されている。つまり、実施形態における鉛直方向には、鉛直方向、および、鉛直方向とみなせる方向（鉛直方向に対してわずかに傾いた方向）を含むものである。 After extracting half of the measurement points on the tip end 112e side, the hold wall surface measurement point extraction unit 156 performs the following processing for each scanning line. Note that FIG. 9 can also be said to be a diagram showing a cross section of the ship hold 5 taken along one scanning line. As described above, since the distance measuring sensors 130 and 131 are provided with 16 laser irradiation parts, they can measure distances to measurement points on 16 scanning lines in one measurement. It is assumed that the laser irradiation unit measures the measurement points shown in FIG. 9 in clockwise order. Furthermore, since the elevator 110 extends substantially vertically and the distance sensors 130 and 131 irradiate lasers along the direction in which the elevator 110 extends, the scanning line may be located on a plane containing the vertical line. , slightly tilted with respect to the plane containing the vertical line. In other words, the measurement points measured by the distance measuring sensors 130 and 131 are arranged on a plane that includes a vertical line (vertical direction) or on a plane that is slightly inclined with respect to a plane that includes a vertical line. That is, the vertical direction in the embodiment includes the vertical direction and a direction that can be regarded as the vertical direction (a direction slightly inclined with respect to the vertical direction).

ここで、図９に示すように、船倉５は、概ね鉛直方向に延在する側壁５ａ、および、側壁５ａの上端から鉛直上方に向かってハッチコーミング７側に傾斜する上壁５ｂを有する。つまり、船倉５の壁面は、側壁５ａおよび上壁５ｂを含んでいる。 Here, as shown in FIG. 9, the hold 5 has a side wall 5a that extends generally vertically, and an upper wall 5b that slopes toward the hatch coaming 7 from the upper end of the side wall 5a vertically upward. That is, the wall surface of the hold 5 includes a side wall 5a and an upper wall 5b.

そこで、船倉壁面計測点抽出部１５６は、側壁５ａおよび上壁５ｂに対応する計測点を抽出する。 Therefore, the hold wall surface measurement point extraction unit 156 extracts measurement points corresponding to the side wall 5a and the upper wall 5b.

具体的には、船倉壁面計測点抽出部１５６は、図１０および図１１に示すように、まず、連続して計測される計測点のうち、いずれかの計測点Ｐ_ｉ（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ、ｚ_ｉ）と、当該計測の時系列でｎ個（ｎは１以上の整数）後に計測される計測点Ｐ_ｉ＋ｎ（ｘ_ｉ＋ｎ、ｙ_ｉ＋ｎ、ｚ_ｉ＋ｎ）とが作るベクトルＰ_ｉ－Ｐ_ｉ＋ｎを導出する。なお、ｎの値は適宜選択することが可能で、隣接した計測点（ｎ＝１）によりベクトルを導出することも可能である。その場合は、壁面の角度が変化する境界近くの計測点まで判定が可能となる。他方、ｎ＝１とした場合は，ノイズの影響を除去する対策が必要となる。ｎを１より大きな値とすることで、ノイズの影響を緩和することが可能である。例えば、本願発明者により、ｎ＝２～５であると、ノイズの影響を緩和できることが確認されている。 Specifically, as shown in FIGS. 10 and 11, the hold wall measurement point extraction unit 156 first selects one of the measurement points P _i (x _i , y _i , z _i ) and measurement points P _i+n (x _i+n , y _i+n , z _i+n ) measured after n points (n is an integer of 1 or more) in the time _series of the _measurement concerned. Derive. Note that the value of n can be selected as appropriate, and it is also possible to derive a vector using adjacent measurement points (n=1). In that case, it is possible to make determinations up to measurement points near boundaries where the angle of the wall surface changes. On the other hand, when n=1, measures are required to remove the influence of noise. By setting n to a value larger than 1, it is possible to alleviate the influence of noise. For example, the inventor of the present application has confirmed that when n=2 to 5, the influence of noise can be alleviated.

また、船倉壁面計測点抽出部１５６は、導出したベクトルＰ_ｉ－Ｐ_ｉ＋ｎと、Ｚａ軸負方向（鉛直下方向）との鋭角側のなす角φ_ｉ（参考角）を導出する。 In addition, the hold wall measurement point extraction unit 156 derives an angle φ _i (reference angle) formed by the acute angle side of the derived vector P _i −P _i+n and the negative direction of the Za axis (vertically downward direction).

そして、船倉壁面計測点抽出部１５６は、なす角φ_ｉが第１条件または第２条件を満たしているかを判定する。 Then, the hold wall surface measurement point extraction unit 156 determines whether the formed angle φ _i satisfies the first condition or the second condition.

第１条件は、下記の（１）式で示される。
０≦|φ_ｉ|≦φ_ｔｈ（１） The first condition is expressed by the following equation (1).
0≦|φ _i |≦φ _th (1)

第２条件は、下記の（２）式で示される。

φ_ｔｈ<|φ_ｉ|<９０かつ

The second condition is expressed by the following equation (2).

φ _th <|φ _i |<90 and

ここで、φ_ｔｈは、側壁５ａが鉛直方向に対して傾く可能性がある角度に設定された所定の角度閾値である。φ_ｔｈは、例えば１０°～１５°の範囲のいずれかの値に設定される(このφ_ｔｈはＰ_ｉ、Ｐ_ｉ＋ｎが船倉壁面上にあると判定するための下限値となる)。 Here, φ _th is a predetermined angle threshold value set to an angle at which the side wall 5a may be inclined with respect to the vertical direction. φ _th is set, for example, to any value in the range of 10° to 15° (this φ _th is the lower limit value for determining that P _i and P _i+n are on the hold wall surface).

したがって、第１条件は、なす角φ_ｉの絶対値がφ_ｔｈ以下であることが設定されている。つまり、第１条件を満たす計測点は、側壁５ａに対応するものであると言える。これにより、側壁５ａに対応する計測点を精度良く抽出することができる。 Therefore, the first condition is set that the absolute value of the angle φ _i is less than or equal to φ _th . In other words, it can be said that the measurement point that satisfies the first condition corresponds to the side wall 5a. Thereby, the measurement point corresponding to the side wall 5a can be extracted with high accuracy.

第２条件は、なす角φ_ｉがφ_ｔｈ大きく９０°未満であり、かつ、Ｚａ軸負方向に向かうに連れて掻取部座標系３００の原点から離れるように傾斜していることが設定されている。したがって、第２条件を満たす計測点は、上壁５ｂに対応するものであると言える。なお、積荷６の表面は、Ｚａ軸負方向に向かうに連れて掻取部座標系３００の原点に近づくように傾斜するため、積荷６の表面を誤って抽出してしまうことを防止することができる。これにより、上壁５ｂに対応する計測点を精度良く抽出することができる。 The second condition is that the angle φ _i is larger than φ _th and is less than 90°, and is inclined away from the origin of the scraping unit coordinate system 300 as it goes in the negative direction of the Za axis. ing. Therefore, it can be said that the measurement point that satisfies the second condition corresponds to the upper wall 5b. Note that since the surface of the cargo 6 is inclined toward the origin of the scraping unit coordinate system 300 as it goes in the negative direction of the Za axis, it is possible to prevent the surface of the cargo 6 from being extracted by mistake. can. Thereby, the measurement point corresponding to the upper wall 5b can be extracted with high accuracy.

船倉壁面計測点抽出部１５６は、第１条件または第２条件を満たす計測点Ｐ_ｉおよび計測点Ｐ_ｉ＋ｎを、船倉５の壁面に対応する計測点として抽出する。なお、船倉壁面計測点抽出部１５６は、他の計測点に対して同様の処理を行う。また、ここで抽出された計測点を船倉壁面計測点と呼ぶ。 The hold wall surface measurement point extraction unit 156 extracts measurement points P _i and measurement points P _i+n that satisfy the first condition or the second condition as measurement points corresponding to the wall surface of the hold 5 . Note that the hold wall surface measurement point extraction unit 156 performs similar processing on other measurement points. Furthermore, the measurement points extracted here are called hold wall measurement points.

このように、船倉壁面計測点抽出部１５６は、船倉５の壁面の形状に合わせた第１条件または第２条件を満たす計測点を、船倉５の壁面と判定し、船倉壁面計測点として抽出する。これにより、後述する処理において、垂直運搬機構から船倉５の壁面までの距離を導出することができる。 In this way, the hold wall surface measurement point extraction unit 156 determines that the measurement point that satisfies the first condition or the second condition matching the shape of the wall surface of the hold 5 is the wall surface of the hold 5, and extracts it as a hold wall surface measurement point. . This makes it possible to derive the distance from the vertical transport mechanism to the wall surface of the hold 5 in the process described later.

水平方向接近判定部１５８は、船倉５の壁面と垂直運搬機構との水平方向の接近判定を行う（Ｓ１０８）。 The horizontal approach determination unit 158 determines the horizontal approach between the wall of the hold 5 and the vertical transport mechanism (S108).

図１２は、垂直運搬機構のワイヤーフレームモデル１７０を説明する図である。記憶部１４２には、図１２に示すような、垂直運搬機構（エレベータ１１０および掻取部１１２）のワイヤーフレームモデル１７０が記憶されている。ワイヤーフレームモデル１７０は、垂直運搬機構の外形を直線によって示した３次元モデルである。ワイヤーフレームモデル１７０には、垂直運搬機構の外形を示す直線ｊの重心ｐ_ｍｃｊ（ｘ_ｍｃｊ、ｙ_ｍｃｊ、ｚ_ｍｃｊ）、直線方向の単位ベクトルｖ_ｍｊ（ｘ_ｖｍｊ、ｙ_ｖｍｊ、ｚ_ｖｍｊ）が関連付けられている。なお、重心ｐ_ｍｃｊ、直線方向の単位ベクトルｖ_ｍｊは、掻取部座標系３００によって表されている。 FIG. 12 is a diagram illustrating a wire frame model 170 of the vertical transport mechanism. The storage unit 142 stores a wire frame model 170 of a vertical transport mechanism (elevator 110 and scraping unit 112) as shown in FIG. The wire frame model 170 is a three-dimensional model that shows the outline of the vertical transport mechanism using straight lines. The wire frame model 170 is associated with a center of gravity p _mcj (x _mcj , y _mcj , z _mcj ) of a straight line j indicating the outer shape of the vertical transportation mechanism, and a unit vector v _mj (x _vmj , y _vmj , z _vmj ) in the linear direction. It is being Note that the center of gravity p _mcj and the unit vector v _mj in the linear direction are expressed by the scraping unit coordinate system 300.

水平方向接近判定部１５８は、船倉壁面計測点Ｐ_ｉに対するワイヤーフレームモデル１７０の水平面上の距離Ｌ_ｉｊを導出する。ただし、Ｚａ軸方向の座標が、ワイヤーフレームモデル１７０の上端点よりも大きい船倉壁面計測点Ｐ_ｉ、および、ワイヤーフレームモデル１７０の下端点よりも小さい船倉壁面計測点Ｐ_ｉは、計算の対象から除外する。 The horizontal approach determination unit 158 derives a distance L _ij on the horizontal plane of the wire frame model 170 from the hold wall measurement point P _i . However, the hold wall surface measurement point P _i whose coordinates in the Za axis direction are larger than the upper end point of the wire frame model 170, and the hold wall surface measurement point P _i whose coordinates are smaller than the lower end point of the wire frame model 170 are excluded from the calculation target. exclude.

ここで、距離Ｌ_ｉｊは、下記の（３）式によって表すことができる。

Here, the distance L _ij can be expressed by the following equation (3).

また、下記の（４）式および（５）式の関係が成り立つ。
Ｚ_ｐｉ＝Ｚ_ｐｉｊ（４）
ｐ_ｉｊ＝ｔｖ_ｍｊ＋ｐ_ｍｃｊ（ｔは任意の実数）（５）
ここで、ｐ_ｉｊ（ｘ_ｉｊ、ｘ_ｉｊ、ｚ_ｉｊ）は、船倉壁面計測点Ｐ_ｉ（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ、ｚ_ｉ）を含む水平面と直線ｊの交点である。 Furthermore, the following relationships (4) and (5) hold true.
Z _pi =Z _pij (4)
p _ij = tv _mj + p _mcj (t is any real number) (5)
Here, p _ij (x _ij , x _ij , z _ij ) is the intersection of the straight line j and the horizontal plane including the hold wall surface measurement point P _i (x _i , y _i , z _i ).

そして、（４）式および（５）式によれば、（６）式～（８）式が導き出せる。

According to equations (4) and (5), equations (6) to (8) can be derived.

水平方向接近判定部１５８は、（３）式、（６）式～（８）式を用いて、全ての船倉壁面計測点Ｐ_ｉについて距離Ｌ_ｉｊを導出する。 The horizontal approach determination unit 158 derives the distance L _ij for all the hold wall surface measurement points P _i using equations (3) and equations (6) to (8).

水平方向接近判定部１５８は、導出した距離Ｌ_ｉｊのうち、最も値が小さい最小距離Ｌ_ｍｉｎと水平距離閾値とを比較することで、水平方向の接近判定を行う。水平距離閾値は、警告水平距離閾値と、警告水平距離閾値よりも小さい値の停止水平距離閾値とが設けられている。 The horizontal approach determination unit 158 performs horizontal approach determination by comparing the minimum distance L _min having the smallest value among the derived distances L _ij with a horizontal distance threshold. The horizontal distance threshold includes a warning horizontal distance threshold and a stop horizontal distance threshold smaller than the warning horizontal distance threshold.

また、水平方向接近判定部１５８は、最小距離Ｌ_ｍｉｎが導出された船倉壁面計測点Ｐ_ｉおよびｐ_ｉｊのベクトルｐ_ｉｊ－Ｐ_ｉと、Ｘａ軸の正方向、負方向、Ｙａ軸方向の正方向、負方向の４つの単位ベクトルとの内積を用いて壁面の接近方向を導出する。 In addition, the horizontal approach determination unit 158 uses the vector p _ij −P _i of the hold wall surface measurement points P _i and p _ij from which the minimum distance L _min is derived, and the positive direction, negative direction of the Xa axis, and positive direction of the Ya axis direction. The approach direction of the wall surface is derived using the inner product of the direction and four unit vectors in the negative direction.

接近制御部１６２は、水平方向接近判定部１５８による比較結果として、最小距離Ｌ_ｍｉｎが警告水平距離閾値以下である場合、最小距離Ｌ_ｍｉｎと、接近方向とを例えば表示部１４４に表示する（Ｓ１１２）。 If the minimum distance L _min is less than or equal to the warning horizontal distance threshold as a comparison result by the horizontal approach determination unit 158, the approach control unit 162 displays the minimum distance L _min and the approach direction on the display unit 144, for example (S112 ).

また、接近制御部１６２は、水平方向接近判定部１５８による比較結果として、最小距離Ｌ_ｍｉｎが停止水平距離閾値以下である場合、掻取部１１２を強制的に停止させる（Ｓ１１２）。 Further, the approach control unit 162 forcibly stops the scraping unit 112 when the minimum distance L _min is equal to or less than the stop horizontal distance threshold as a result of the comparison by the horizontal approach determination unit 158 (S112).

鉛直方向接近判定部１６０は、船倉５の壁面と垂直運搬機構との鉛直方向の接近判定を行う（Ｓ１１０）。 The vertical approach determination unit 160 determines the vertical approach between the wall of the hold 5 and the vertical transport mechanism (S110).

鉛直方向接近判定部１６０は、ワイヤーフレームモデル１７０における掻取部１１２の上面に対応する直線の頂点、および、その直線を一定間隔でサンプリングした点を代表点Ｐ_CULj（ｘ_CULj、ｙ_CULj、ｚ_CULj）として抽出する。 The vertical approach determination unit 160 determines the apex of the straight line corresponding to the upper surface of the scraping unit 112 in the wire frame model 170 and the points obtained by sampling the straight line at regular intervals as a representative point P _CULj (x _CULj , y _CULj , z _CULj ).

そして、鉛直方向接近判定部１６０は、ワイヤーフレームモデル１７０の代表点Ｐ_CULjの下端（Ｚａ軸方向の最も値が小さい位置）よりもＺａ軸方向上方にある船倉壁面計測点Ｐ_ｉと、代表点Ｐ_CULjとの距離Ｌ_ｚｉｊを導出する。 Then, the vertical approach determination unit 160 determines the hold wall surface measurement point P _i located above the lower end of the representative point P _CULj (the position with the smallest value in the Za axis direction) in the Za axis direction, and the representative point P CULj of the wire frame model 170. The distance L _zij from P _CULj is derived.

なお、各代表点Ｐ_CULjに対して距離Ｌ_ｚｉｊを導出する船倉壁面計測点Ｐ_ｉは、（９）式および（１０）式を満たす船倉壁面計測点Ｐ_ｉに限られる。
ｘ_CULj－ｔｈ_{ｖＡｒｅａｘ}<ｘ_ｉ<ｘ_CULj＋ｔｈ_{ｖＡｒｅａｘ} （９）
ｙ_CULj－ｔｈ_{ｖＡｒｅａｙ}<ｙ_ｉ<ｙ_CULj＋ｔｈ_{ｖＡｒｅａｙ} （１０）
ここで、ｔｈ_{ｖＡｒｅａｘ}は、Ｘａ軸方向の範囲閾値であり、ｔｈ_{ｖＡｒｅａｙ}は、Ｙａ軸方向の範囲閾値である。 Note that the hold wall surface measurement points P _i from which the distance L _zij is derived for each representative point P _CULj are limited to the hold wall surface measurement points P _i that satisfy equations (9) and (10).
x _CULj -th _vAreax <x _i <x _CULj +th _vAreax (9)
y _CULj -th _vArea <y _i <y _CULj +th _vArea (10)
Here, th _vAreax is a range threshold in the Xa-axis direction, and th _vAreay is a range threshold in the Ya-axis direction.

鉛直方向接近判定部１６０は、各代表点Ｐ_CULjについて、（９）式および（１０）式を満たす船倉壁面計測点Ｐ_ｉとの距離Ｌ_ｚｉｊを（１１）式を用いて導出する。
Ｌ_ｚｉｊ＝|ｚ_j－ｚ_CULj | （１１） The vertical approach determination unit 160 derives, for each representative point P _CULj , a distance L _zij from the hold wall surface measurement point P _i that satisfies equations (9) and (10) using equation (11).
L _zij =|z _j −z _CULj | (11)

鉛直方向接近判定部１６０は、導出した距離Ｌ_ｚｉｊのうち、最も値が小さい最小距離Ｌ_ｚｍｉｎと鉛直距離閾値とを比較することで、鉛直方向の接近判定を行う。鉛直距離閾値は、警告鉛直距離閾値と、警告鉛直距離閾値よりも小さい値の停止鉛直距離閾値とが設けられている。 The vertical approach determination unit 160 performs vertical approach determination by comparing the minimum distance L _zmin , which has the smallest value among the derived distances L _zij , with a vertical distance threshold. The vertical distance threshold includes a warning vertical distance threshold and a stop vertical distance threshold that is smaller than the warning vertical distance threshold.

接近制御部１６２は、鉛直方向接近判定部１６０による比較結果として、最小距離Ｌ_ｚｍｉｎが警告水平距離閾値以下である場合、最小距離Ｌ_ｚｍｉｎと、接近方向とを例えば表示部１４４に表示する（Ｓ１１２）。 If the minimum distance L _zmin is equal to or less than the warning horizontal distance threshold as a comparison result by the vertical approach determination unit 160, the approach control unit 162 displays the minimum distance L _zmin and the approach direction on the display unit 144, for example (S112 ).

また、接近制御部１６２は、鉛直方向接近判定部１６０による比較結果として、最小距離Ｌ_ｚｍｉｎが停止鉛直距離閾値以下である場合、掻取部１１２を強制的に停止させる（Ｓ１１２）。 Moreover, the approach control unit 162 forcibly stops the scraping unit 112 when the minimum distance L _zmin is equal to or less than the stop vertical distance threshold as a comparison result by the vertical approach determination unit 160 (S112).

以上のように、水平方向接近判定部１５８および鉛直方向接近判定部１６０によって、垂直運搬機構のワイヤーフレームモデル１７０と、船舶４の壁面に対応する船倉壁面計測点との接近判定を行う。これにより、アンローダ装置１００は、垂直運搬機構が船舶４の壁面に衝突してしまうおそれがあることを作業者に通知することができる。また、アンローダ装置１００は、垂直運搬機構が船舶４の壁面に衝突してしまうおそれがあるときに未然に垂直運搬機構を停止させることができる。 As described above, the horizontal approach determination section 158 and the vertical approach determination section 160 determine the approach between the wire frame model 170 of the vertical transport mechanism and the hold wall surface measurement point corresponding to the wall surface of the ship 4. Thereby, the unloader device 100 can notify the operator that there is a risk that the vertical transport mechanism will collide with the wall surface of the ship 4. Further, the unloader device 100 can stop the vertical transport mechanism in advance when there is a risk that the vertical transport mechanism will collide with the wall surface of the ship 4.

船倉５の壁面の一部は、掻取対象により埋没した状態となっている。本実施形態では、既に露出した船倉５の壁面上のベクトルＰ_ｉ－Ｐ_ｉ＋ｎに沿った直線と掻取部１１２との間の接近を判定している。つまり、本実施形態は、埋没した状態となっている壁面に対しも接近の判定をしている。そのため、掻取対象により埋没した状態となっている壁面との衝突も抑制することが可能である。 A part of the wall of the hold 5 is buried under the object to be scraped. In this embodiment, the approach between the straight line along the vector P _i -P _i+n on the already exposed wall surface of the hold 5 and the scraping part 112 is determined. In other words, in this embodiment, approach is determined even to a wall surface that is in a buried state. Therefore, it is possible to suppress collisions with the wall surface that is buried by the object to be scraped.

<第２の実施形態>
図１３は、第２の実施形態におけるアンローダ装置４００の電気的な構成を説明する図である。アンローダ装置４００は、第１の実施形態におけるアンローダ装置１００と比べ、アンローダ制御部１４０に座標変換部４０２が設けられている点で相違する。 <Second embodiment>
FIG. 13 is a diagram illustrating the electrical configuration of the unloader device 400 in the second embodiment. The unloader device 400 differs from the unloader device 100 in the first embodiment in that the unloader control section 140 is provided with a coordinate conversion section 402.

図１４および図１５は、第２の実施形態におけるアンローダ装置４００の座標系を説明する図である。図１４は、アンローダ装置４００を上方から見た図である。図１５は、アンローダ装置４００を側方から見た図である。ここで、アンローダ装置４００は、掻取部座標系３００に加え、地上座標系３１０を有する。 14 and 15 are diagrams illustrating the coordinate system of the unloader device 400 in the second embodiment. FIG. 14 is a diagram of the unloader device 400 viewed from above. FIG. 15 is a side view of the unloader device 400. Here, the unloader device 400 has a ground coordinate system 310 in addition to the scraping unit coordinate system 300.

図１４および図１５に示すように、地上座標系３１０は、岸壁２（地上）に予め設定された所定位置、例えばアンローダ装置４００の初期位置を原点としている。地上座標系３１０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Ｘａ軸方向とする。地上座標系３１０は、レール３の延在方向をＹａ軸方向とする。地上座標系３１０は、鉛直方向をＺａ軸方向とする。 As shown in FIGS. 14 and 15, the ground coordinate system 310 has its origin at a predetermined position set in advance on the quay 2 (on the ground), for example, the initial position of the unloader device 400. In the ground coordinate system 310, the direction perpendicular to the extending direction of the rail 3 and the vertical direction is the Xa-axis direction. In the ground coordinate system 310, the extending direction of the rail 3 is the Ya-axis direction. In the ground coordinate system 310, the vertical direction is the Za-axis direction.

ここで、掻取部座標系３００は、アンローダ装置４００の形状、アンローダ装置４００の移動、および、掻取部１１２の旋回に基づいて幾何学的に地上座標系３１０に変換可能である。そこで、座標変換部４０２は、掻取部座標系３００で表される、船倉壁面計測点抽出部１５６により抽出された船倉壁面計測点の位置（座標）を、アンローダ装置４００の形状、アンローダ装置４００の移動、および、掻取部１１２の旋回に基づいて、地上座標系３１０の位置（座標）に変換する。 Here, the scraping unit coordinate system 300 can be geometrically converted into the ground coordinate system 310 based on the shape of the unloader device 400, the movement of the unloader device 400, and the rotation of the scraping unit 112. Therefore, the coordinate conversion unit 402 converts the position (coordinates) of the hold wall measurement point extracted by the hold wall measurement point extraction unit 156, which is represented by the scraping unit coordinate system 300, into the shape of the unloader device 400, and the shape of the unloader device 400. The position (coordinates) of the ground coordinate system 310 is converted based on the movement of the scraping unit 112 and the rotation of the scraping unit 112 .

また、座標変換部４０２は、掻取部座標系３００で表される、ワイヤーフレームモデル１７０を構成する直線の重心の位置（座標）を、アンローダ装置４００の形状、アンローダ装置４００の移動、および、掻取部１１２の旋回に基づいて、地上座標系３１０の位置（座標）に変換する。 In addition, the coordinate conversion unit 402 converts the position (coordinates) of the center of gravity of the straight line forming the wire frame model 170, which is represented by the scraping unit coordinate system 300, into the shape of the unloader device 400, the movement of the unloader device 400, and Based on the rotation of the scraping unit 112, the position (coordinates) of the ground coordinate system 310 is converted.

そして、水平方向接近判定部１５８および鉛直方向接近判定部１６０は、地上座標系３１０に変換された船倉壁面計測点の位置、および、ワイヤーフレームモデル１７０の直線の重心の位置を用いて、接近判定を行う。したがって、水平方向接近判定部１５８は、上記した接近方向を地上座標系３１０で表すことになる。 Then, the horizontal approach determination unit 158 and the vertical approach determination unit 160 use the position of the hold wall measurement point converted to the ground coordinate system 310 and the position of the center of gravity of the straight line of the wire frame model 170 to determine the approach. I do. Therefore, the horizontal approach determination unit 158 represents the above-mentioned approach direction using the ground coordinate system 310.

そうすると、接近制御部１６２は、接近方向を表示部１４４に表示するときに、地上座標系３１０で表示することができる。そのため、作業者は、例えば、垂直運搬機構が海側または陸側のどちらで船倉５の壁面に近づいているのかや、垂直運搬機構が船首側または船尾側のどちらで船倉５の壁面に近づいているのかなど、直感的に近接方向を把握することができる。 Then, when the approach control unit 162 displays the approach direction on the display unit 144, it can display it in the ground coordinate system 310. Therefore, for example, the operator can determine whether the vertical transport mechanism is approaching the wall of the hold 5 on the sea side or the land side, or whether the vertical transport mechanism is approaching the wall of the hold 5 on the bow side or the stern side. You can intuitively grasp the direction of proximity, such as whether or not there are any.

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。 Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to these embodiments. It is obvious that those skilled in the art can come up with various changes and modifications within the scope of the claims, and it is understood that these naturally fall within the technical scope.

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た。しかしながら、荷揚げ装置は、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)、ニューマチックアンローダ、グラブ式アンローダ、ジブクレーン等であってもよい。なお、グラブ式アンローダやジブクレーンにおける垂直搬送部は、上下動するケーブルおよび、グラブ・フックが相当する。 Moreover, in the said embodiment, the unloader apparatus 100 was mentioned as an example and demonstrated as an example of a cargo unloading apparatus. However, the unloading device may also be a continuous unloader (bucket type, belt type, vertical screw conveyor type, etc.), pneumatic unloader, grab type unloader, jib crane, etc. Note that the vertical conveyance section in a grab type unloader or jib crane corresponds to a vertically moving cable and a grab hook.

また、上記実施形態では、計測データ取得部１５２で取得した２つの計測点に対するベクトルから参照角を導出した。しかし、計測点は２つに限る必要はなく、例えば直線状に並んだ２つより多くの計測点の近似直線に対し、参照角を導出することも可能である。つまり、２つの計測点に対するベクトル、複数の計測点に対する近似直線など、複数の計測点に沿った直線に対し、参照角を導出してもよい。 Furthermore, in the embodiment described above, the reference angle is derived from the vectors for the two measurement points acquired by the measurement data acquisition unit 152. However, the number of measurement points need not be limited to two; for example, it is also possible to derive the reference angle for an approximate straight line of more than two measurement points arranged in a straight line. In other words, the reference angle may be derived for a straight line along a plurality of measurement points, such as a vector for two measurement points or an approximate straight line for a plurality of measurement points.

本開示は、荷揚げ装置に利用することができる。 The present disclosure can be utilized in a cargo unloading device.

１００アンローダ装置（荷揚げ装置）
１３０測距センサ
１３１測距センサ
１５４座標導出部
１５６船倉壁面計測点抽出部（判定部） 100 Unloader device (unloading device)
130 Distance sensor 131 Distance sensor 154 Coordinate derivation unit 156 Hold wall measurement point extraction unit (determination unit)

Claims

積荷を荷揚げする垂直運搬機構に設けられ、走査ライン上における複数の計測点までの距離を計測する測距センサと、
前記走査ライン上における２点間の前記計測点のベクトルと、鉛直下方向との鋭角側のなす角を導出し、導出した前記なす角に基づいて、船倉の壁面に対応する前記計測点を船倉の壁面と判定する判定部と、
を備える荷揚げ装置。 a distance sensor that is installed in a vertical transport mechanism that unloads cargo and measures distances to a plurality of measurement points on a scanning line;
The angle between the vector of the measurement point between two points on the scanning line and the vertical downward direction on the acute side is derived, and based on the derived angle, the measurement point corresponding to the wall surface of the hold is set in the hold. a determination unit that determines that the wall surface of the
Unloading equipment equipped with.

前記判定部は、
前記なす角の絶対値が所定の角度閾値以下である場合、前記なす角を作る２点の前記計測点を前記船倉の壁面と判定する請求項１に記載の荷揚げ装置。 The determination unit includes:
The unloading device according to claim 1, wherein when the absolute value of the angle to be formed is less than or equal to a predetermined angle threshold, the two measurement points forming the angle to be formed are determined to be the wall surface of the hold.

前記判定部は、
前記なす角の絶対値が前記角度閾値より大きく９０°未満であり、かつ、鉛直下方向に向かうに連れて座標系の原点から離れるように傾斜していると判定された場合、前記なす角を作る２点の前記計測点を前記船倉の壁面と判定する請求項２に記載の荷揚げ装置。 The determination unit includes:
If the absolute value of the formed angle is greater than the angle threshold and less than 90°, and it is determined that the angle is inclined away from the origin of the coordinate system as it goes vertically downward, then the formed angle is The unloading device according to claim 2, wherein the two measurement points to be created are determined to be the wall surface of the cargo hold.

前記測距センサによって距離が計測された前記計測点について、前記垂直運搬機構を基準とした座標系における位置を導出する座標導出部と、
前記座標導出部によって導出された前記計測点の座標を、地上の所定位置を基準とした座標系の座標に変換する座標変換部と、を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の荷揚げ装置。 a coordinate derivation unit that derives a position in a coordinate system based on the vertical transportation mechanism for the measurement point whose distance was measured by the distance measurement sensor;
4. A coordinate conversion section that converts the coordinates of the measurement point derived by the coordinate derivation section into coordinates of a coordinate system based on a predetermined position on the ground. Unloading equipment.

前記判定部は、
複数の前記計測点のうち、前記垂直運搬機構を構成する、積荷を掻き取る掻取部の先端部側の所定範囲の前記計測点を対象として前記船倉の壁面を判定する請求項１から４のいずれか１項に記載の荷揚げ装置。 The determination unit includes:
5. The wall surface of the cargo hold is determined by targeting the measurement points in a predetermined range on the tip end side of a scraping section for scraping cargo, which constitutes the vertical transport mechanism, among the plurality of measurement points. The unloading device according to any one of the items.

船倉に挿入される掻取部と、
測距センサのデータを取得する計測データ取得部と、
前記計測データ取得部で取得した複数の計測点に対し参照角を導出し、前記参照角と設定された下限値とを比較する判定部と、
前記複数の計測点に沿う直線と、前記掻取部との接近を判定する接近判定部と、
を備え、
前記参照角は、前記複数の計測点に沿う直線と、鉛直下方向との鋭角側のなす角である荷揚げ装置。 a scraping part inserted into the hold;
a measurement data acquisition unit that acquires data from the ranging sensor;
a determination unit that derives a reference angle for the plurality of measurement points acquired by the measurement data acquisition unit and compares the reference angle with a set lower limit value;
an approach determination unit that determines the approach between a straight line along the plurality of measurement points and the scraping unit;
Equipped with
The reference angle is an angle formed by an acute angle between a straight line along the plurality of measurement points and a vertically downward direction.