JPH07206378A - バケットの位置測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 時事刻々と変化する、ケーブルクレーンに沿
って移動するバケットの位置をリアルタイムで精度良く
測定することにより、正確な制御用情報を得られるよう
にした。 【構成】 ケーブルクレーンに沿って移動するバケット
６の位置を測定するために用いられる位置測定装置であ
って、この測定装置は、定点位置に設置され、前記バケ
ット６に設けられた再帰性反射体２０に向けてパルス光
を照射するパルスレーザ発光部４２、前記反射体２０か
らの反射光を受光する距離測定用受光部４６、及び追尾
用受光部４８からなる光パルス距離計３２と、前記受光
部４８の水平軸偏差値信号及び垂直軸偏差値信号を受け
て前記受光部４８の受光面を中心位置に補正すべく前記
光パルス距離計３２を垂直方向に傾動し水平方向に旋回
させるための水平，垂直駆動部３４，３８と、前記光パ
ルス距離計３２の水平，垂直方向の角度を検出するエン
コーダ３６，３８と、これらの角度測定値と前記距離計
３２の測定値とにより前記バケット６の現在座標位置を
演算するコンピューター２６とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はバケットの位置測定装
置に関し、特に、例えばダムの構築現場などにコンクリ
ートを供給するためのケーブルクレーンにおいて、時事
刻々と変化するバケットの位置を測定するためのバケッ
トの位置測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ダムの構築現場におい
て、コンクリートを製造現場から打設現場まで搬送する
ための手段の一つとしてケーブルクレーンが用いられて
いる。

【０００３】このケーブルクレーンは、例えば図４に示
すように、山間に構築されるダム１の構築予定箇所の上
方に張設された主索２と、主索２に懸垂され、これに沿
って走行可能なトロリー３と、トロリー牽引用の牽索４
と、トロリー３の下部に吊索５を介して吊下されたコン
クリートバケット６と、前記牽索４を牽引して前記トロ
リー３を山側に設けた搬送開始位置Ａとダム１の中央底
部に設定された搬送終了位置Ｂ間を往復移動させる横行
ウインチ７と、前記吊索５を巻取，巻き下げしてバケッ
ト６を昇降させる縦行ウインチ８と、トロリー３の位置
およびバケット６の位置を監視するとともに、前記各ウ
インチ７，８を駆動制御する操作室９を備えている。

【０００４】そして、コンクリートをバケット６により
運搬打設するには、例えば、搬送開始位置Ａの側方上部
には、紙面と直交する方向に図示しないバッチャープラ
ントで作られたコンクリートを搬送するトランスファー
カー１０が走行し、また搬送終了位置Ｂにはコンクリー
トホッパー１１が配置されており、操作室９からの制御
操作に基づき、トロリー３を横移動させつつバケット６
を昇降させ、各位置Ａ，Ｂにバケット６を位置決め停止
させて、コンクリートの供給と排出を行う。かかるバケ
ット６の移動や停止を操作する方法として、従来は、例
えば各位置Ａ，Ｂに配置された監視員と、操作室９に配
置されたオペレータ同士が無線で連絡を取り合い、監視
員の指示に基づくオペレータの手動操作によって走行動
作、振れ止め動作を行い、微調整しつつ停止させる作業
を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法だと
情報伝達から実際の修正，微調整操作までの時間遅れが
大きく、制御方向，制御量も曖昧になりがちであること
から、必ずしも短い時間内で作業が完了するとは限ら
ず、作業員の熟練に左右されていた。また、作業員の頭
上でバケットが振り回され危険であることから、作業員
の待ち時間や退避時間も長くなるため、作業能率が悪
く、採算上問題となっており、自動化が望まれていた。

【０００６】また、自動化に際しては、各ウインチ７，
８にエンコーダを設け、ウインチの回転数をワイヤの繰
出し量に換算してバケットの位置を推測し、それを元に
フィードバック制御などを行う方法が考えられるが、実
際にはワイヤとウインチの滑りや、走行方向に沿った主
索の撓みなどの計測不能な要素が多く、かかる測定結果
は正確さにかけるものであった。

【０００７】本発明は、以上の問題を解決するものであ
って、その目的は、時事刻々と変化するバケットの位置
をリアルタイムで精度良く測定することにより、正確な
制御用情報を得られるようにしたバケットの位置測定装
置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】係る目的を達成するた
め、本発明によるバケットの位置測定装置は、定点位置
に設置され、前記バケットに設けられた再帰性反射体に
向けてパルス光を照射する光源及び前記反射体からの反
射光を受光する受光部とからなる光パルス距離計と、前
記受光部の水平軸偏差値信号及び垂直軸偏差値信号を受
けて前記受光部の受光面を中心位置に補正すべく前記光
パルス距離計を垂直方向に傾動し水平方向に旋回させる
ための駆動手段と、前記光パルス距離計の水平，垂直方
向の角度を各々検出する検出手段と、該各検出手段の角
度測定値と前記光パルス距離計の測定値とにより前記バ
ケットの現在座標位置を演算する演算手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【０００９】

【作用】以上の構成によれば、光パルス距離計はバケッ
トまでの距離を計測しつつバケットの移動に応じて自動
的に追尾する。追尾動作に伴って光パルス距離計の垂
直，水平方向の角度変化が検出手段によって検出され、
この検出した角度と距離からバケットの三次元座標位置
がリアルタイムで判定される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。なお、実施例において、ケーブルクレーン
システムの全体は図４と同様であるので説明を省略する
とともに、同様または相当する箇所は同一符号を援用
し、本発明の要部のみ新たな符号を付して説明する。

【００１１】図１はこの発明による位置測定装置のシス
テム構成を示すもので、例えば操作室９に近い位置であ
って、搬送開始位置Ａ，搬送終了位置Ｂの全景を視野と
する定点位置に設置され、前記バケット６に設けられた
再帰性反射体２０に向けてパルス光を照射し、前記反射
体２０からの反射光を受光することによってバケット６
に対する距離を測定する光パルス距離計及び自動追尾機
構を備えた装置本体２２と、操作室９内にあって、装置
本体２２にコントロ―ラ２４を介して接続されたリモー
トコントロール、及び座標演算のためのシステムを構成
するコンピューター２６とからなっている。

【００１２】装置本体２２は図２に示すように、前記定
点位置に据え付けられた固定台２８と、固定台２８上を
旋回可能に取り付けられ凹状の支持アーム３０と、支持
アーム３０の内側に傾動可能に支持された光パルス距離
計３２を備えている。

【００１３】支持アーム３０は旋回用のサーボモータ等
からなる水平駆動部３４を介して固定台２８に対して水
平に旋回し、この旋回角度は支持アーム３０の中央の旋
回軸に設けたエンコーダ３６により計測される。

【００１４】光パルス距離計３２は支持アーム３０にサ
ーボモータからなる垂直駆動部３８を介して傾動可能に
支持されるもので、その傾斜角度は支持アーム３０の側
部にあって光パルス距離計３２の支持軸に設けたエンコ
ーダ４０により計測される。この光パルス距離計３２は
そのケース前面の中央下部にパルスレーザ発光部４２、
上部にＣＣＤカメラ４４、左右に距離測定用受光部４６
及び自動追尾用受光部４８を配置したものである。

【００１５】レーザ発光部４４からのパルス光は前記バ
ケットに設けられた再帰性反射体２０により反射され
る。この反射量は他の拡散反射面に対して１０００倍以
上の反射強度となり、この象をレンズを介して前記各受
光部４６，４８に受光させることによって輝点となって
受光される。

【００１６】距離測定用受光部４６では前記発光部４２
から発射された発射パルスに対する受光した反射パルス
の時間差に相当した距離が測定され、この測定値は前記
コンピューター２６に入力される。測定精度は従来に比
べて高い測定精度を得られるとともに、主索の撓みやス
リップなどの変動要因に左右されないものとなる。

【００１７】自動追尾用受光部４８は、図３に示すよう
に、レンズ５０ａの焦点面に二次元の位置検出が可能な
多数のフォトダイオードからなる受光面５０ｂを配置
し、そのｘ軸及びｙ軸が交差する受光面中心と、検出位
置の差に応じて水平軸（ｘ軸）偏差値信号及び垂直軸
（ｙ軸）偏差値信号を出力させる。

【００１８】水平，垂直駆動部３４，３８はその偏差値
信号が０に一致すべく、すなわち輝点を中心に一致させ
るべくｘ，ｙ方向に駆動し、これによって光パルス距離
計３２は、常時反射体３の移動に応じてこれを追尾す
る。追尾可能視野は前記反射体２０の直径と反射光量に
より左右されるが、高精度に追尾することができる。

【００１９】またこれらの駆動により各エンコーダ３
６，４０が水平角度及び垂直角度を検出し、この値はコ
ンピューター２６に入力される。

【００２０】前記コンピューター２６は、演算制御装置
２６ａ，キイボード２６ｂ、手動操作用ジョイスティッ
ク２６ｃ、及びディスプレイ２６ｄ等からなるもので
（図１参照）、ディスプレイ２６ｄは前記ＣＣＤカメラ
４４で撮像された風景を表示する。

【００２１】演算制御装置２６ａはフロッピーディスク
に内蔵されたプラグラム内容に応じた制御をするもの
で、ジョイスティック２６ｃの人手による入力操作に応
じて前記水平，垂直駆動部３４，３８を動作させて装置
本体２２を水平，垂直方向に旋回及び傾動させるととも
に、前記ｘ，ｙ軸を画像として映しだし、ディスプレイ
２６ｄに表示した風景と重畳させて、反射体２０により
検出された輝点と風景の差とを表示させる。

【００２２】さらに起動操作によって前記装置本体２２
を自動追尾動作モードにするとともに、前記距離検出用
受光部４６によって得た距離情報及び各エンコーダ３
６，４０からの角度情報により三次元の座標を演算す
る。計算式は一般的な数式に基づくもので、目標物まで
の距離をＬとし、垂直方向見込角をθｇとし、水平方向
見込角をθｓとすると、それぞれの座標ｘ，ｙ，ｚは次
の式で求められる。

【００２３】ｘ＝ＬＣｏｓθｇ・Ｃｏｓθｓ ｙ＝ＬＣｏｓθｇ・Ｓｉｎθｓ ｚ＝ＬＳｉｎθｇ 以上の演算結果は順次ディスプレイ２６ｄに表示される
とともに、時刻データなどとともに制御用データとして
図示しない運転制御部などに出力することにより、自動
制御のためのリアルタイムのデータとして活用される。

【００２４】次に以上の位置測定装置の操作方法を説明
する。まず電源を投入し、装置を起動状態にし、自己診
断後はディスプレイ２６ｄに現在計測している視野が表
示される。この状態からジョイスティック２６ｃを用い
て手動制御により目標物、すなわち反射体２０を自動追
尾可能な視野内に入れる。

【００２５】目標物を確認後、キイボード２６ａを入力
操作して追尾開始を指示すれば、自動追尾が開始され、
以後は三次元座標の連続計測が行われることになる。

【００２６】なお、予めバケット６の基準位置、すなわ
ち作業開始初期位置をプログラムしておくことによっ
て、以後の位置合わせは不要となる。

【００２７】例えばバケット６が搬送開始位置Ａに着座
している状態を基準位置とする場合には、その座標ｘ，
ｙ，ｚ＝０，０，０に設定しておくことにより、この位
置を原点座標として繰返し追尾動作することになる。

【００２８】

【発明の効果】以上実施例によって詳細に説明したよう
に、本発明に係るバケットの位置測定装置にあっては、
光パルス距離計はバケットまでの距離を計測しつつバケ
ットの移動に応じて自動的に追尾し、追尾動作に伴って
光パルス距離計の垂直，水平方向の角度変化が検出さ
れ、この検出した角度と距離からバケットの三次元座標
位置が判定されるため、従来のようにウインチとワイヤ
のスリップや主索の撓みなどによる変動要因により測定
値が左右されることなく、光パルス距離計の測定精度に
応じた高い測定精度を得られる。したがって本発明では
コンクリートバケットの自動運転制御のためのリアルタ
イムのデータを得る手段として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバケットの位置測定装置のシステ
ム構成を示す説明図である。

【図２】同位置測定装置の本体を示す斜視図である。

【図３】同装置における追尾機構を示す説明図である。

【図４】ケーブルクレーンの全体を示す概略図である。

【符号の説明】

２ 主索 ３ 横行トロリー ５ 吊索 ６ バケット Ａ 搬送開始位置 Ｂ 搬送終了位置 ２０ 再帰性反射体 ２２ 装置本体 ２６ コンピューター（演算手段） ３２ 光パルス距離計 ３４，３８ 水平，垂直駆動部 ３６，４０ エンコーダ（垂直，水平方向の角度検出検
出手段） ４２ 光パルス発光部 ４６ 距離測定用受光部 ４８ 受光部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二点間に張設された主索に沿って走行可
   能な横行トロリーの下部に吊索を介して吊下されたバケ
   ットを備え、前記トロリーを搬送開始位置と搬送終了位
   置間を往復移動させるとともに、前記吊索を巻取，巻き
   下げして前記バケットを昇降させるケーブルクレーンに
   用いられる位置測定装置であって、 該測定装置は、定点位置に設置され、前記バケットに設
   けられた再帰性反射体に向けてパルス光を照射する光源
   及び前記反射体からの反射光を受光する受光部とからな
   る光パルス距離計と、前記受光部の水平軸偏差値信号及
   び垂直軸偏差値信号を受けて前記受光部の受光面を中心
   位置に補正すべく前記光パルス距離計を垂直方向に傾動
   し水平方向に旋回させるための駆動手段と、前記光パル
   ス距離計の水平，垂直方向の角度を各々検出する検出手
   段と、該各検出手段の角度測定値と前記光パルス距離計
   の測定値とにより前記バケットの現在座標位置を演算す
   る演算手段とを備えたことを特徴とするバケットの位置
   測定装置。