JPH1160153A - クレ−ンの吊り荷の振れ角計測装置 - Google Patents
クレ−ンの吊り荷の振れ角計測装置Info
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- JPH1160153A JPH1160153A JP22235197A JP22235197A JPH1160153A JP H1160153 A JPH1160153 A JP H1160153A JP 22235197 A JP22235197 A JP 22235197A JP 22235197 A JP22235197 A JP 22235197A JP H1160153 A JPH1160153 A JP H1160153A
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Abstract
高いクレ−ンの吊り荷の振れ角計測装置を提供すること
を課題とする。 【解決手段】 クレ−ンにおいて、吊り具6に取り付け
た第一加速度計1により計測された吊り荷の加速度情報
と、トロリ7に取り付けた第二加速度計2により計測さ
れたトロリ7の加速度情報を利用し、オブザ−バ演算方
式を用いて吊り荷8の鉛直方向からの振れ角度および角
速度を推定する。
Description
下げた際に、吊り荷の鉛直方向からの振れ角度(振れ
角)を計測する装置に関するものである。特に加速度計
と演算装置を利用することにより、正確な計測を行うこ
とのできる吊り荷の振れ角計測装置に関するものであ
る。
時、クレ−ンの横行あるいは走行時に、吊り荷の振れが
発生する。特に自動クレ−ンにより吊り荷を運搬し、所
望位置に正確に吊り荷を着床させるときには、この吊り
荷の振れを検出して振れを抑制する制御を行う必要があ
る。従来、クレ−ン等で荷を吊り下げた際に、その荷の
鉛直方向からの振れ角度は、傾斜計や画像処理等によっ
て計測されているが、それぞれ次の(1)〜(4)に示すよ
うな問題点があった。
はなくロ−プにとる。このため、ロ−プに曲がりやたわ
みがある際には誤差が大きくなる。また、ロ−プを複数
本で吊った場合には正しく計測できない。 (2)画像処理は、雪などの自然環境に影響を受けやす
い。また、目標を誤って認識することがあり、この時の
危険性が高く、正しい目標の認識が難しい。加えて、画
像処理装置は非常に高価である。 (3)また、加速度計を用いて計測する場合には、次の
ような問題が存在し、これを解決しなければ正しい値を
求めることができない。即ち、加速度計には、取り付け
た物体の運動による加速度と、傾きに応じた重力加速度
成分の2つを足し合せた加速度がかかるが、これらを分
離して別々に計測することができない。ジャイロを併用
すればこれらを分離する演算も可能であるが、装置がコ
スト高となる。 (4)加速度計を利用して角度等を求める場合、単純に
加速度情報を積分する手法では、風や振動などによって
受けた外乱や測定誤差が、時間とともに蓄積してしま
う。
問題点を解決し、加速度計と演算装置を用いて正確で信
頼性の高いクレ−ンの吊り荷の振れ角計測装置を提供す
ることを課題とする。
吊り荷の振れ角計測装置は、クレ−ンにおいて、吊り具
に取り付けた第一加速度計により計測された吊り荷の加
速度情報と、トロリに取り付けた第二加速度計により計
測されたトロリの加速度情報を利用し、オブザ−バ演算
方式を用いて吊り荷の鉛直方向からの振れ角度および角
速度を推定することを特徴とする。また、トロリに取り
付けた第二加速度計により計測されたトロリの加速度情
報に代えて、モ−タの回転速度計により計測されるトロ
リの速度、モ−タコントロ−ラへの指令値またはモ−タ
への指令値等の駆動部への指令値、またはモ−タの電圧
または電流等の駆動力の何れかの情報を利用してもよ
い。
の形態の一例を説明する。図1の装置は、第一加速度計
1と第二加速度計2及び演算装置3により構成されてい
る。第一加速度計1は、吊り荷8の吊り具6にネジ等で
固定されている。第二加速度計2は、横行台車(以下ト
ロリ)7にネジ等で固定されている。第一加速度計1お
よび第二加速度計2の出力信号は、それぞれ第一通信線
4および第二通信線5を介して演算装置3に伝達され
る。演算装置3は、図2で表わされる構造を持ったオブ
ザ−バ演算手法(1986年オ−ム社発行・上滝・明石
著「制御理論の基礎と応用」参照)が用いられており、
これにより第一加速度計1および第二加速度計2の情報
から、吊り荷8の鉛直方向からの角度および角速度を推
定することができる。
象の状態を、そのモデルを利用して推定する演算手法で
ある。一般に実際の制御対象を完全にモデル化する事は
できないため、モデルに制御対象と同一の入力を与えて
も、モデルの状態から制御対象の状態を知ることはでき
ない。同一入力に対する制御対象の出力とモデルの出力
の差を利用して、状態を補正しながら推定するシステム
をオブザ−バ(観測器)という。
概略説明する。動特性が次式、即ち
−バの構成を説明する。図3の上部の点線の枠の中が制
御対象であり、下部の点線の枠の中が系のモデルで、そ
の動特性を
に示すような構成となっている。第一加速度計1の出力
信号を伝達する第一通信線4および第二加速度計2の出
力信号を伝達する第二通信線5からは、それぞれ第一加
速度計1および第二加速度計2からの加速度信号が出力
される。積分器9への入力は、第一加速度計1および第
二加速度計2から第一通信線4と第二通信線5を介し伝
達される各加速度信号と、積分器9の出力とに、それぞ
れ図2に示すように、適切なゲインB,E及び(A−E
C)をかけてから加え合わせることによって算出され
る。それぞれのゲインは以下に示すようにして求められ
る。かくして積分器9の出力がそれぞれ角度,角速度お
よび外乱の推定値となる。
り荷加速度]とおくと、これらの関係を、次のような形
の数式で表わすことができる。
−ンによって決まる定数δおよび重力加速度gを用い
て、A,B,Cはそれぞれ、
より、前記オブザ−バとなる状態推定機構を設計するこ
とができる。このオブザ−バを利用することにより、単
純に加速度情報を積分するという手法で起きる測定誤差
や外乱の蓄積を防ぐことができる。実際の計測では、次
のような問題が生じることがある。 (1)ロ−プの長さ、ロ−プの掛け方、荷の状態等によ
って振れ方が変わる。 (2)吊り荷の加速度のみを正しく測定することができ
ない。 加速度計に、吊り荷の振れによって生じる加速度と、吊
り荷の傾きに応じた重力加速度の成分の2つを足しあわ
せた値が計測されることによる問題として、次のような
ものがある。 (2−1)荷の偏りのために定常的に傾くことなどによ
るもの。 (2−2)ロ−プを複数本で吊ることによって生じる振
れにしたがった傾きによるもの。 (3)トロリの駆動力u(t)を測定することができな
い。
(t),y(t),u(t)をそれぞれ次のように設定して、
オブザ−バを設計することにより解決する。
荷の状態によって荷の振れ方が変わる問題について ロ−プの長さが変化すると、振れの周期が変化する。こ
のため、適切なロ−プ長のモデルを用いないと(適切に
A,B,Cを設定しないと)、正しい推定ができない。
正確な推定のためには、それぞれのロ−プ長ごとにA,
B,Cを求め、オブザ−バを設計する。このオブザ−バ
のパラメ−タとロ−プ長の関係の関数または対応表を求
め利用する(図4のロ−プ長とゲインの対応表参照)。
れ方が変わる。さらに、吊り荷の有無や、重心の変化に
よっても振れ方が変わる。振れ方の変化は主に周期に表
われる。そこで、同じ周期となる単振り子のクレ−ンの
モデルで近似する。この関係について関数または対応表
を求め利用する(図5の同じ振れ周期となるロ−プ長の
表参照)。
ことによる問題について 荷の偏りによって吊り荷が傾く、または加速度計自体に
オフセットがあるといった定常的な外乱は、その外乱を
推定するという手法をとることによって、悪影響を抑え
ることができる。具体的には外乱量をx(t)の要素に追
加する。この結果、
って生じる振れに従った傾きについて 吊り荷を複数本のロ−プで吊ると、振れにしたがって傾
く(図6参照)。このため、吊り荷の運動による加速度
のみでなく、傾きにしたがった重力加速度の成分が加速
度計に計測される。この重力加速度の成分と、振れ角度
の関係の関数または対応表を求め利用する(図7参
照)。
1.8 001)とすることにより、 y(t)=[運動による加速度]+[振れに従った重力加速
度]+[オフセット]=[加速度計出力値] となる。
とができない問題について u(t)とy(t)を独立の量に設定すれば、変数変換によ
って、同様の設計が可能である。y(t)と独立な量のう
ち、トロリの加速度,トロリの速度,トロリ駆動部への
指令値等は、計測可能であり、u(t)として利用でき
る。u(t)=[トロリ加速度]とするならば、A,B,
Cはそれぞれ次のように変換される。
ブザ−バを設計すると、オブザ−バのゲインEはロ−プ
長にしたがって変わる値として求まる。図8はこの対応
関係を示したものである。
作を下記に示す。吊り具6の振れとトロリ7の動きに従
って、第一加速度計1および第二加速度計2で加速度情
報が計測される。この加速度情報は、第一通信線4およ
び第二通信線5を介して演算装置3に伝わる。演算装置
3では、オブザ−バによりこの加速度情報を用いて吊り
荷8の鉛直方向からの角度および角速度が算出される。
オブザ−バには、クレ−ンの運動のモデルを内部に含ん
でおり、計測値に誤差や外乱が含まれても、フィ−ドバ
ックにより値を修正しながら推定を行う。また、このオ
ブザ−バのモデルには第一加速度計1の測定値に、吊り
具6の運動による加速度と吊り具6の傾きによる重力加
速度の2つが含まれることが考慮されているので、この
2種類の加速度が分離できないことによる悪影響は生じ
ない。
上記の前記実施形態1と同じであるが、トロリ7の速
度,駆動部への指令値,駆動力のどれかを知ることが可
能であれば、吊り具6に取り付けた第一加速度計1のみ
でも、角度および角速度の推定が可能となる。このとき
第二加速度計2は不必要で、第二通信線5は代わりの測
定箇所と演算装置をつなぐように配される。トロリ駆動
モ−タへの指令値が既知の場合第一加速度計1からの信
号と、トロリ7の駆動部への指令値は、それぞれ第一通
信線4と第二通信線5を介して、演算装置3に伝達され
る。演算装置3では、オブザ−バを利用して第一加速度
計1の情報と指令値から角度および角速度を推定する。
オブザ−バの構造は図3の実施形態1と同じで、パラメ
−タのみ異なる。パラメ−タの設定は、前記実施形態1
に従って行うことができる。
具に取り付けた第一加速度計による吊り荷の加速度情報
と、トロリに取り付けた第二加速度計によるトロリの加
速度情報を利用し、オブザ−バ演算方式を用いて吊り荷
の鉛直方向からの振れ角を計測するようにした。以上の
如く、オブザ−バには、クレ−ンの運動のモデルを内部
に含んでおり、計測値に誤差や外乱が含まれても、フィ
−ドバックにより値を修正しながら推定を行うことがで
きる。また、このオブザ−バのモデルには第一加速度計
1の測定値に、吊り具6の運動による加速度と吊り具6
の傾きによる重力加速度の2つが含まれることが考慮さ
れているので、この2種類の加速度が分離できないこと
による悪影響は生じないで正確性において極めて信頼性
が高い。あるいは又請求項2の如く、トロリに付けた第
二加速度情報に代え、モ−タの回転速度計により求まる
トロリの速度、モ−タコントロ−ラへの指令値、モ−タ
への指令値等駆動部への指令値又はモ−タの電圧又は電
流等の駆動力の何れかの情報にしたので、同様に加速度
計と演算装置により正確で信頼性の高いクレ−ンの吊り
荷の振れ角計測装置を得ることが可能となった。
図。
フ。
長の関係を示すグラフ。
ラフ。
Claims (2)
- 【請求項1】 クレ−ンにおいて、吊り具に取り付けた
第一加速度計により計測された吊り荷の加速度情報と、
トロリに取り付けた第二加速度計により計測されたトロ
リの加速度情報を利用し、オブザ−バ演算方式を用いて
吊り荷の鉛直方向からの振れ角度および角速度を推定す
ることを特徴とするクレ−ンの吊り荷の振れ角計測装
置。 - 【請求項2】 トロリに取り付けた第二加速度計により
計測されたトロリの加速度情報に代えて、モ−タの回転
速度計により計測されるトロリの速度、モ−タコントロ
−ラへの指令値またはモ−タへの指令値等の駆動部への
指令値、またはモ−タの電圧または電流等の駆動力の何
れかの情報を利用することを特徴とする請求項1記載の
クレ−ンの吊り荷の振れ角計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22235197A JPH1160153A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | クレ−ンの吊り荷の振れ角計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22235197A JPH1160153A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | クレ−ンの吊り荷の振れ角計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1160153A true JPH1160153A (ja) | 1999-03-02 |
Family
ID=16780987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22235197A Pending JPH1160153A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | クレ−ンの吊り荷の振れ角計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1160153A (ja) |
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-
1997
- 1997-08-19 JP JP22235197A patent/JPH1160153A/ja active Pending
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A02 | Decision of refusal |
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