JPH0780671B2 - 吊荷の振れ角検出装置 - Google Patents
吊荷の振れ角検出装置Info
- Publication number
- JPH0780671B2 JPH0780671B2 JP9039586A JP9039586A JPH0780671B2 JP H0780671 B2 JPH0780671 B2 JP H0780671B2 JP 9039586 A JP9039586 A JP 9039586A JP 9039586 A JP9039586 A JP 9039586A JP H0780671 B2 JPH0780671 B2 JP H0780671B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hanging rope
- suspended load
- angle
- swing
- dimensional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は吊荷の振れ角検出装置に係り、詳しくは、支持
体に対する吊下索の傾斜角から、吊荷の鉛直方向に対す
る振れ角を得ることができるようにした振れ角検出装置
に関する。これは、吊荷の振れ角から吊荷の振止め制御
を行なうクレーンの作動制御分野で利用されるものであ
る。
体に対する吊下索の傾斜角から、吊荷の鉛直方向に対す
る振れ角を得ることができるようにした振れ角検出装置
に関する。これは、吊荷の振れ角から吊荷の振止め制御
を行なうクレーンの作動制御分野で利用されるものであ
る。
クレーンなどの運転において吊荷の振れを防止するため
には、吊荷の振れ角を検出する必要がある。従来からそ
の振れ角を検出するために採用されているものに、一般
によく知られた傾斜計がある。それは、減衰をよくする
ためにオイルが封入されるなどした機械的構造のもので
あり、吊荷が静止した状態などにあって吊下索の傾斜角
を精度よく検出することができる。そのような検出装置
とは異なり、吊荷に光源などを取付け吊荷の真上より光
源を２次元撮像管で観測して、吊荷や吊下索の振れ角を
検出するようにしたものが、例えば特開昭54-157953号
公報に記載されている。この種の検出装置によれば、吊
荷や吊下索の振れを非接触で検出することができ、また
その検出信号を直ちに計算機に入力して、クレーンの制
御を簡便なものにすることができる。
には、吊荷の振れ角を検出する必要がある。従来からそ
の振れ角を検出するために採用されているものに、一般
によく知られた傾斜計がある。それは、減衰をよくする
ためにオイルが封入されるなどした機械的構造のもので
あり、吊荷が静止した状態などにあって吊下索の傾斜角
を精度よく検出することができる。そのような検出装置
とは異なり、吊荷に光源などを取付け吊荷の真上より光
源を２次元撮像管で観測して、吊荷や吊下索の振れ角を
検出するようにしたものが、例えば特開昭54-157953号
公報に記載されている。この種の検出装置によれば、吊
荷や吊下索の振れを非接触で検出することができ、また
その検出信号を直ちに計算機に入力して、クレーンの制
御を簡便なものにすることができる。
上述した傾斜計は機械的構造であるため加速度のある場
合には応答速度が遅く、しかも減衰を図るためのオイル
が封入されているので、温度補正が必要とされる。一
方、光源を２次元撮像管で観測して、吊荷や吊下索の振
れ角を検出するものにあっては、撮像管が常に吊荷の真
上から光源を臨む位置になければなず、撮像管と光源の
取付位置に制限を受ける。クレーンによっては取付けス
ペースに限度があり、設置が困難である場合がある。
合には応答速度が遅く、しかも減衰を図るためのオイル
が封入されているので、温度補正が必要とされる。一
方、光源を２次元撮像管で観測して、吊荷や吊下索の振
れ角を検出するものにあっては、撮像管が常に吊荷の真
上から光源を臨む位置になければなず、撮像管と光源の
取付位置に制限を受ける。クレーンによっては取付けス
ペースに限度があり、設置が困難である場合がある。
本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、その目的
は、撮像管と被撮像体とを任意の位置に設置でき、吊下
索の傾斜角を非接触で、高速に、高精度で検出し、それ
を基にして吊荷の振れ角を得ることができる吊荷の振れ
角検出装置を提供することである。
は、撮像管と被撮像体とを任意の位置に設置でき、吊下
索の傾斜角を非接触で、高速に、高精度で検出し、それ
を基にして吊荷の振れ角を得ることができる吊荷の振れ
角検出装置を提供することである。
本発明の吊荷の振れ角検出装置の特徴とするところを、
第１図を参照して記載すると、吊下索１によって荷を吊
上げ、支持あるいは吊下げて運転するクレーン装置２に
おいて、吊下索１の動きに追従して挙動する吊下索追従
手段７と、この吊下索追従手段７に取付けられ、光を反
射または発する被撮像体８と、吊下索１の支持体５に固
定され２次元光点位置検出器21〔第３図参照〕を内蔵し
た２台のカメラ９と、２つの２次元光点位置検出器21の
受光面23〔第３図参照）上の結像位置から被撮像体８の
３次元位置を算出し、その３次元位置から支持体５に対
する吊下索１の傾斜角Ψ，Φを演算し、その傾斜角を用
いて鉛直方向に対する吊荷６の俯仰方向ならびに旋回方
向の振れ角θ1，θ2を算出する振れ角演算手段10とを具
備することである。
第１図を参照して記載すると、吊下索１によって荷を吊
上げ、支持あるいは吊下げて運転するクレーン装置２に
おいて、吊下索１の動きに追従して挙動する吊下索追従
手段７と、この吊下索追従手段７に取付けられ、光を反
射または発する被撮像体８と、吊下索１の支持体５に固
定され２次元光点位置検出器21〔第３図参照〕を内蔵し
た２台のカメラ９と、２つの２次元光点位置検出器21の
受光面23〔第３図参照）上の結像位置から被撮像体８の
３次元位置を算出し、その３次元位置から支持体５に対
する吊下索１の傾斜角Ψ，Φを演算し、その傾斜角を用
いて鉛直方向に対する吊荷６の俯仰方向ならびに旋回方
向の振れ角θ1，θ2を算出する振れ角演算手段10とを具
備することである。
吊下索追従手段７は、吊下索１の動きと干渉することな
く吊下索の動きに追従するので、それに取付けられた被
撮像体８は吊荷６の振れと共に運動する。吊下索１の支
持する支持体５に固定した２次元光点位置検出器21を内
蔵した２台のカメラ９が被撮像体８を観測し、それぞれ
の２次元光点位置検出器21の受光面23上の結像位置か
ら、振れ角演算手段10が被撮像体８の３次元位置を算出
する。その位置から吊下索１の支持体５に対する傾斜角
Ψ，Φが演算され、鉛直方向に対する吊荷６の俯仰方向
ならびに旋回方向の振れ角θ1，θ2が算出される。した
がって、光学的に非接触で吊荷の支持体に対する傾斜角
を検出でき、かつ、被撮像体とカメラを任意の位置に設
置して２次元光点位置検出器とマイクロコンピュータに
よって吊荷の振れ角を演算することにより、高精度で吊
荷の振れ角を得ることができる。
く吊下索の動きに追従するので、それに取付けられた被
撮像体８は吊荷６の振れと共に運動する。吊下索１の支
持する支持体５に固定した２次元光点位置検出器21を内
蔵した２台のカメラ９が被撮像体８を観測し、それぞれ
の２次元光点位置検出器21の受光面23上の結像位置か
ら、振れ角演算手段10が被撮像体８の３次元位置を算出
する。その位置から吊下索１の支持体５に対する傾斜角
Ψ，Φが演算され、鉛直方向に対する吊荷６の俯仰方向
ならびに旋回方向の振れ角θ1，θ2が算出される。した
がって、光学的に非接触で吊荷の支持体に対する傾斜角
を検出でき、かつ、被撮像体とカメラを任意の位置に設
置して２次元光点位置検出器とマイクロコンピュータに
よって吊荷の振れ角を演算することにより、高精度で吊
荷の振れ角を得ることができる。
上述したような本発明の構成によれば、吊下索追従手段
と光学的観測手段を用いているので、吊下索に外乱を与
えることなく非接触で吊荷の振れ角を検出できる。被撮
像体とカメラを任意の位置に設置して計測できるので、
従来の光学式検出器のように、クレーンの種類や取付位
置に制限が課せられたり、吊荷の真上に高い精度で装着
しなければならない煩わしさがない。応答速度の速い２
次元光点位置検出器とマイクロコンピュータによる高速
演算により、高速度で吊荷の振れ角を検出できる。そし
て、２次元光点位置検出器の検出精度を向上することに
よって、高精度な吊荷の振れ角の検出が可能となる。そ
の振れ角出力信号を利用することにより、吊荷の振止め
制御を行なうことができ、クレーン作業の安定した自動
化が実現される。
と光学的観測手段を用いているので、吊下索に外乱を与
えることなく非接触で吊荷の振れ角を検出できる。被撮
像体とカメラを任意の位置に設置して計測できるので、
従来の光学式検出器のように、クレーンの種類や取付位
置に制限が課せられたり、吊荷の真上に高い精度で装着
しなければならない煩わしさがない。応答速度の速い２
次元光点位置検出器とマイクロコンピュータによる高速
演算により、高速度で吊荷の振れ角を検出できる。そし
て、２次元光点位置検出器の検出精度を向上することに
よって、高精度な吊荷の振れ角の検出が可能となる。そ
の振れ角出力信号を利用することにより、吊荷の振止め
制御を行なうことができ、クレーン作業の安定した自動
化が実現される。
第１図は本発明の一実施例の構成を説明するもので、吊
下索１によって荷を吊上げ支持あるいは吊下げて運転す
るクレーン装置２と、それに装着された吊荷の振れ角検
出装置３の概略図である。クレーン本体４は例えば船上
に旋回可能に設置され、吊下索１を支持するブームまた
はジブなどと称される支持体５が俯仰自在に設けられ、
図示しないウインチを介して吊下索１が巻き上げ繰り出
されて吊荷６の昇降と移送が行なわれるようになってい
る。振れ角検出装置３は、吊下索追従手段７、被撮像体
８、２台のカメラ９および振れ角演算手段10とを具備し
ている。なお、吊荷を船体と岸壁の間で積み卸しするう
ちに船体の重心が移動したり、風波により船体が揺動し
てその姿勢が変わったりすると、支持体の俯仰角度が直
ちにクレーン装置２の俯仰角とならなくなり、吊荷の移
動中の挙動は船体の姿勢の違いにより異なったものにな
る。
下索１によって荷を吊上げ支持あるいは吊下げて運転す
るクレーン装置２と、それに装着された吊荷の振れ角検
出装置３の概略図である。クレーン本体４は例えば船上
に旋回可能に設置され、吊下索１を支持するブームまた
はジブなどと称される支持体５が俯仰自在に設けられ、
図示しないウインチを介して吊下索１が巻き上げ繰り出
されて吊荷６の昇降と移送が行なわれるようになってい
る。振れ角検出装置３は、吊下索追従手段７、被撮像体
８、２台のカメラ９および振れ角演算手段10とを具備し
ている。なお、吊荷を船体と岸壁の間で積み卸しするう
ちに船体の重心が移動したり、風波により船体が揺動し
てその姿勢が変わったりすると、支持体の俯仰角度が直
ちにクレーン装置２の俯仰角とならなくなり、吊荷の移
動中の挙動は船体の姿勢の違いにより異なったものにな
る。
上述の吊下索追従手段７は２つの回転軸を有し、例えば
吊下索１が俯仰方向に振れると回転軸11を中心に追従回
転し、吊下索１が旋回方向に振れると回転軸12を中心に
追従回転し、吊下索１の動きを阻害することなく吊荷６
の動きに追従する。もう少し詳しく述べれば、吊下索１
を吊下する支持体５の上部に、第２図（ａ）〜（ｄ）に
示す装置が設けられる。支持体５の上端部には吊下索１
を張架するシーブ13〔第１図参照〕があり、それと同軸
に俯仰アーム14が取付けられ、それがカウンターウエイ
ト15でバランスを崩すことなく、概ね水平に近い状態で
回転軸11を中心に垂直面内で揺動する。その俯仰アーム
14の先端には回転軸11に平行する方向に延びる補助部材
16が一体的に設けられ、シーブ13の索溝に対面する位置
に回転軸12が突設され、それに旋回アーム17が俯仰アー
ム14に直角な方向で揺動するように設けられている。そ
の旋回アーム17の下端部には、対向する２対のローラ1
8,19で吊下索１を挾持するガイド体20があり、それが、
クレーン装置２の旋回と俯仰および吊下索１の振れに起
因する支持体５に対する吊下索１の傾斜角Ψ，Φ〔第７
図（ｂ）および（ｄ）参照〕の如何によらず、吊下索１
に追従する。このように吊下索追従手段７においては、
俯仰アーム14と旋回アーム17とが揺動しながら、ガイド
体20が常に吊下索１と共に挙動し、その姿勢を変える。
吊下索１が俯仰方向に振れると回転軸11を中心に追従回
転し、吊下索１が旋回方向に振れると回転軸12を中心に
追従回転し、吊下索１の動きを阻害することなく吊荷６
の動きに追従する。もう少し詳しく述べれば、吊下索１
を吊下する支持体５の上部に、第２図（ａ）〜（ｄ）に
示す装置が設けられる。支持体５の上端部には吊下索１
を張架するシーブ13〔第１図参照〕があり、それと同軸
に俯仰アーム14が取付けられ、それがカウンターウエイ
ト15でバランスを崩すことなく、概ね水平に近い状態で
回転軸11を中心に垂直面内で揺動する。その俯仰アーム
14の先端には回転軸11に平行する方向に延びる補助部材
16が一体的に設けられ、シーブ13の索溝に対面する位置
に回転軸12が突設され、それに旋回アーム17が俯仰アー
ム14に直角な方向で揺動するように設けられている。そ
の旋回アーム17の下端部には、対向する２対のローラ1
8,19で吊下索１を挾持するガイド体20があり、それが、
クレーン装置２の旋回と俯仰および吊下索１の振れに起
因する支持体５に対する吊下索１の傾斜角Ψ，Φ〔第７
図（ｂ）および（ｄ）参照〕の如何によらず、吊下索１
に追従する。このように吊下索追従手段７においては、
俯仰アーム14と旋回アーム17とが揺動しながら、ガイド
体20が常に吊下索１と共に挙動し、その姿勢を変える。
上述した被撮像体８は、吊下索追従手段７のガイド体20
に取付けられ、光を反射または発するものである。本例
にあっては発光ダイオードなどの光源が採用され、かつ
上下位置に２つ設けられている。なお、光源の数は１つ
でもよいが計算形態によっては２つ必要とされる場合も
あり、装置の構成などにより異なる。これらの光源8,8
に臨むようにして、２台のカメラ9,9が支持体５に固定
されている。カメラ９は第３図に示すように、２次元光
点位置検出器21を内蔵し、レンズ２は２次元光点位置検
出器21の受光面23上に外部からの光を集めて、光源８を
結像する。第４図で２次元光点位置検出器21は、対をな
す２組の電極24〜27を含む例えばフォトダイオードであ
り、他のカメラ９内の２次元光点位置検出器21も同様に
２組の電極28〜31を含むフォトダイオードである。な
お、ここで２次元光点位置検出器21の結像位置Q1,Q2に
結像した光源８からの入射光によって発生した電流は、
電極24〜27や28〜31によってそれぞれ分割され、それぞ
れ電流I11〜I14，I21〜I24として出力される。
に取付けられ、光を反射または発するものである。本例
にあっては発光ダイオードなどの光源が採用され、かつ
上下位置に２つ設けられている。なお、光源の数は１つ
でもよいが計算形態によっては２つ必要とされる場合も
あり、装置の構成などにより異なる。これらの光源8,8
に臨むようにして、２台のカメラ9,9が支持体５に固定
されている。カメラ９は第３図に示すように、２次元光
点位置検出器21を内蔵し、レンズ２は２次元光点位置検
出器21の受光面23上に外部からの光を集めて、光源８を
結像する。第４図で２次元光点位置検出器21は、対をな
す２組の電極24〜27を含む例えばフォトダイオードであ
り、他のカメラ９内の２次元光点位置検出器21も同様に
２組の電極28〜31を含むフォトダイオードである。な
お、ここで２次元光点位置検出器21の結像位置Q1,Q2に
結像した光源８からの入射光によって発生した電流は、
電極24〜27や28〜31によってそれぞれ分割され、それぞ
れ電流I11〜I14，I21〜I24として出力される。
振れ角演算手段10は、２つの２次元光点位置検出器21の
受光面23上の結像位置Q1,Q2から光源８の３次元位置を
検出し、その３次元位置から支持体５に対する吊下索１
の俯仰方向の傾斜角Ψおよび旋回方向の傾斜角Φを演算
し、その傾斜角Ψ，Φを用いて鉛直方向に対する俯仰方
向の吊荷の振れ角θ1，旋回方向の振れ角θ2を算出する
もので、例えばマイクロコンピュータで構成される。上
述した各電極24〜27の出力I11〜I14は、処理回路32に与
えられ、結像位置Ｑの座標（XC1,YC1）が、 XC1=〔I11-I12〕／〔I11+I12〕……（１） YC1=〔I13-I14〕／〔I13+I14〕……（２） によって求められる。その演算結果は演算回路33に入力
されるようになっている。もう１つの２次元光点位置検
出器21における場合も、同様な動作で出力電流I21〜I24
が処理回路32に出力され、この電流値に対応して２次元
光点位置検出器21に入射した光源８からの入射光の結像
位置Q2の座標（XC2,YC2）を表わす信号が、処理回路32
から演算回路33に与えられる。
受光面23上の結像位置Q1,Q2から光源８の３次元位置を
検出し、その３次元位置から支持体５に対する吊下索１
の俯仰方向の傾斜角Ψおよび旋回方向の傾斜角Φを演算
し、その傾斜角Ψ，Φを用いて鉛直方向に対する俯仰方
向の吊荷の振れ角θ1，旋回方向の振れ角θ2を算出する
もので、例えばマイクロコンピュータで構成される。上
述した各電極24〜27の出力I11〜I14は、処理回路32に与
えられ、結像位置Ｑの座標（XC1,YC1）が、 XC1=〔I11-I12〕／〔I11+I12〕……（１） YC1=〔I13-I14〕／〔I13+I14〕……（２） によって求められる。その演算結果は演算回路33に入力
されるようになっている。もう１つの２次元光点位置検
出器21における場合も、同様な動作で出力電流I21〜I24
が処理回路32に出力され、この電流値に対応して２次元
光点位置検出器21に入射した光源８からの入射光の結像
位置Q2の座標（XC2,YC2）を表わす信号が、処理回路32
から演算回路33に与えられる。
ここで、第５図を用いて、光源８の３次元位置を計測算
出する方法を説明する。吊下索１の任意の位置にある光
源を２台のカメラで観測する。支持体５に固定した座標
系〔第１図参照〕における光源Ｐの座標をＰ（X,Y,
Z）、点Ｐのカメラ座標系における結像座標をQ1(XC1,Y
C1),Q2(XC2,YC2)とすると、点Ｐの支持体５に固定した
座標系からカメラ座標系への変換は、同次座標系を用い
れば、式（３），（４）のような変換行列 を用いて式（５）および（６）で表わされる。その変換
行列 の各要素をカメラパラメータと呼ぶが、 が既知として、(XC1, C1(1,1)X+C1(1,2)Y+C1(1,3)Z+C1(1,4)-C1(3,1)XC1X-C
1(3,2)XC1Y-C1(3,3)XC1Z-C1(3,4)XC1=0 ……（11） C1(2,1)X+C1(2,2)Y+C1(2,3)Z+C1(2,4)-C1(3,1)YC1X-C
1(3,2)YC1Y-C1(3,3)YC1Z-C1(3,4)YC1=0 ……（12） C1=〔C1(1,1)C1(1,2)C1(1,3)C1(1,4)C1(2,1)C1(2,2)C
1(2,3)C1(2,4)C1(3,1)C1(3,2)C1(3,3)〕ｔ ……（14） C1（3,4）＝１ ……（15） R1=〔XC1YC1……XCnYCn〕 ……（16） YC1),(XC2,YC2)のデータから注目点の物体座標系におけ
る３次元位置を求める。すなわち、Q,F,Vをそれぞれ式
（７），（８）および（９）とおくと、Ｆ＝QVと表わさ
れ、注目点の３次元位置は、 Ｖ＝(QtQ)-1QtF ……（10） より求まる。
出する方法を説明する。吊下索１の任意の位置にある光
源を２台のカメラで観測する。支持体５に固定した座標
系〔第１図参照〕における光源Ｐの座標をＰ（X,Y,
Z）、点Ｐのカメラ座標系における結像座標をQ1(XC1,Y
C1),Q2(XC2,YC2)とすると、点Ｐの支持体５に固定した
座標系からカメラ座標系への変換は、同次座標系を用い
れば、式（３），（４）のような変換行列 を用いて式（５）および（６）で表わされる。その変換
行列 の各要素をカメラパラメータと呼ぶが、 が既知として、(XC1, C1(1,1)X+C1(1,2)Y+C1(1,3)Z+C1(1,4)-C1(3,1)XC1X-C
1(3,2)XC1Y-C1(3,3)XC1Z-C1(3,4)XC1=0 ……（11） C1(2,1)X+C1(2,2)Y+C1(2,3)Z+C1(2,4)-C1(3,1)YC1X-C
1(3,2)YC1Y-C1(3,3)YC1Z-C1(3,4)YC1=0 ……（12） C1=〔C1(1,1)C1(1,2)C1(1,3)C1(1,4)C1(2,1)C1(2,2)C
1(2,3)C1(2,4)C1(3,1)C1(3,2)C1(3,3)〕ｔ ……（14） C1（3,4）＝１ ……（15） R1=〔XC1YC1……XCnYCn〕 ……（16） YC1),(XC2,YC2)のデータから注目点の物体座標系におけ
る３次元位置を求める。すなわち、Q,F,Vをそれぞれ式
（７），（８）および（９）とおくと、Ｆ＝QVと表わさ
れ、注目点の３次元位置は、 Ｖ＝(QtQ)-1QtF ……（10） より求まる。
カメラパラメータ の各要素は次の手順により求まる。一方のカメラについ
て式（５）を展開すると式（11），（12）となる。した
がって、12個の未知数を求めるためには、同一平面上に
ない６点の３次元位置と、それに対応するカメラ画像中
の位置を求めればよい。なお、パラメータの精度を上げ
るには、６点以上の計測を行ない、最小二乗法によりパ
ラメータを決定すればよい。いま、A1C1R1を式（13）
（14）（15）（16）とおけば、 A1C1=R1 が成り立つ。
て式（５）を展開すると式（11），（12）となる。した
がって、12個の未知数を求めるためには、同一平面上に
ない６点の３次元位置と、それに対応するカメラ画像中
の位置を求めればよい。なお、パラメータの精度を上げ
るには、６点以上の計測を行ない、最小二乗法によりパ
ラメータを決定すればよい。いま、A1C1R1を式（13）
（14）（15）（16）とおけば、 A1C1=R1 が成り立つ。
C1=(A1 tA1)-1A1 tR1 ……（17） から一方のカメラパラメータを決定することができる。
なお、他方のカメラについても同様に行なえばよい。
なお、他方のカメラについても同様に行なえばよい。
吊り荷の振れ角は以下の手順で求められる。
〔ｉ〕 ２個の光源を使用する場合 吊下索追従手段７の任意の位置に２個の光源8,8を
固定する。
固定する。
吊下索２を鉛直方向に垂らし、２個の光源8,8の３
次元位置を計測する。その結果を LED1（x1,y1,z1） LED2（x2,y2,z2） とすると、２個の光源8,8で決まる方向ベクトルは、 ＝（x1-x2,y1-y2,z1-z2） で与えられる。
次元位置を計測する。その結果を LED1（x1,y1,z1） LED2（x2,y2,z2） とすると、２個の光源8,8で決まる方向ベクトルは、 ＝（x1-x2,y1-y2,z1-z2） で与えられる。
吊荷が振れたときの２個の光源8,8の３次元位置を
計測し、 LED1（x1′，y1′，z1′） LED2（x2′，y2′，z2′） とすると、２個の光源8,8で決まる方向ベクトル′
は、 ′＝（x1′−x2′，y1′−y2′，z1′−z2′） で与えられる。
計測し、 LED1（x1′，y1′，z1′） LED2（x2′，y2′，z2′） とすると、２個の光源8,8で決まる方向ベクトル′
は、 ′＝（x1′−x2′，y1′−y2′，z1′−z2′） で与えられる。
このときの吊荷の傾斜角度Θは、 Θ＝cos-1〔（・′）／（｜｜）・（｜′
｜）〕 傾斜角Θを俯仰方向（ｙ方向）と旋回方向（ｘ方
向）の成分に分解すると、 俯仰方向Ψは、 Ψ＝cos-1〔（・′）・（｜｜・｜′｜）〕 …
…（18） ただし、＝（y1-y2,z1-z2） ′＝（y1′−y2′，z1′−z2′） 旋回方向Φは、 Φ＝cos-1〔（・′／（｜｜・｜′｜）〕 ……
（19） ただし、＝（x1-x2,z1-z2） ′＝（x1′−x2′，z1′−z2′） で求められる。
｜）〕 傾斜角Θを俯仰方向（ｙ方向）と旋回方向（ｘ方
向）の成分に分解すると、 俯仰方向Ψは、 Ψ＝cos-1〔（・′）・（｜｜・｜′｜）〕 …
…（18） ただし、＝（y1-y2,z1-z2） ′＝（y1′−y2′，z1′−z2′） 旋回方向Φは、 Φ＝cos-1〔（・′／（｜｜・｜′｜）〕 ……
（19） ただし、＝（x1-x2,z1-z2） ′＝（x1′−x2′，z1′−z2′） で求められる。
〔ii〕 １個の光源を使用する場合 第６図を参照して、 吊下索追従手段７の任意の位置に１つの光源８を固
定する。
定する。
吊下索１を鉛直方向に垂らし、光源８の３次元位置
を計測し、この位置を（0,0,0）とする。
を計測し、この位置を（0,0,0）とする。
吊荷６が振れたときの光源８の３次元位置を計測
し、上記位置（0,0,0）からの変化量を（X,Y,Z）とする
と、吊荷の傾斜角Θの、俯仰方向Ψは、Ψ＝ cos-1〔1-{Y2+Z2}/2(l2+(r-δ)2}〕 ……（20） 旋回方向Φは、Φ＝sin-1(X/l) ……（21） ただし、ｒはシーブ13の半径 δは光源８の吊下索１からの偏位置 ｌはシーブ13の中心から光源８までの吊下索１に沿った
長さ 以上説明したように光源が１つか２つかによって演算形
態はやや異なるが、支持体５に対する吊下索１の俯仰方
向の傾斜角Ψと旋回方向の傾斜角Φの演算は以上によう
にして行なわれる。
し、上記位置（0,0,0）からの変化量を（X,Y,Z）とする
と、吊荷の傾斜角Θの、俯仰方向Ψは、Ψ＝ cos-1〔1-{Y2+Z2}/2(l2+(r-δ)2}〕 ……（20） 旋回方向Φは、Φ＝sin-1(X/l) ……（21） ただし、ｒはシーブ13の半径 δは光源８の吊下索１からの偏位置 ｌはシーブ13の中心から光源８までの吊下索１に沿った
長さ 以上説明したように光源が１つか２つかによって演算形
態はやや異なるが、支持体５に対する吊下索１の俯仰方
向の傾斜角Ψと旋回方向の傾斜角Φの演算は以上によう
にして行なわれる。
次に、第７図（ａ）のように、クレーン装置２の俯仰方
向における任意の初期状態にあっては、吊荷６の鉛直に
垂らしたとき、鉛直方向に対するクレーン本体４の俯仰
方向の傾斜角がα0であり、クレーン支持体４に対する
支持体５の俯仰角がγ0、支持体５に対する吊下索１の
俯仰方向の傾斜角がΨ0となっている。なお、以上の値
は船体が何かの原因で傾いていたりクレーン本体５が元
の状態に戻っていないからであるが、クレーン装置２の
運転制御にあっては、ある状態を基準にしてそこからの
動きを把握できれば充分であるので、任意の状態にある
一例として上述の状態を初期状態としている。第７図
（ｂ）は俯仰方向に振れ角θ1をとっている状態図で、
このθ1は、鉛直方向に対するクレーン本体４の俯仰方
向の傾斜角がα、クレーン本体４に対する支持体５の俯
仰角がγ、支持体５に対する吊下索１の俯仰方向の傾斜
角がΨになっているときに生じている角度である。その
θ1は、上述した吊下索追従手段７などを介して求めら
れる傾斜角Ψ0やΨを使って得られ、その吊荷の俯仰方
向の振れ角θ1は、θ1＝（α0−α）＋（γ0−γ）＋
（Ψ0−Ψ） ……（22） で求められる。なお、この演算も上述した振れ角演算手
段10内で行なわれる。
向における任意の初期状態にあっては、吊荷６の鉛直に
垂らしたとき、鉛直方向に対するクレーン本体４の俯仰
方向の傾斜角がα0であり、クレーン支持体４に対する
支持体５の俯仰角がγ0、支持体５に対する吊下索１の
俯仰方向の傾斜角がΨ0となっている。なお、以上の値
は船体が何かの原因で傾いていたりクレーン本体５が元
の状態に戻っていないからであるが、クレーン装置２の
運転制御にあっては、ある状態を基準にしてそこからの
動きを把握できれば充分であるので、任意の状態にある
一例として上述の状態を初期状態としている。第７図
（ｂ）は俯仰方向に振れ角θ1をとっている状態図で、
このθ1は、鉛直方向に対するクレーン本体４の俯仰方
向の傾斜角がα、クレーン本体４に対する支持体５の俯
仰角がγ、支持体５に対する吊下索１の俯仰方向の傾斜
角がΨになっているときに生じている角度である。その
θ1は、上述した吊下索追従手段７などを介して求めら
れる傾斜角Ψ0やΨを使って得られ、その吊荷の俯仰方
向の振れ角θ1は、θ1＝（α0−α）＋（γ0−γ）＋
（Ψ0−Ψ） ……（22） で求められる。なお、この演算も上述した振れ角演算手
段10内で行なわれる。
第７図（ｃ）はクレーン装置２の旋回方向における初期
状態の模式図で、第７図（ｄ）は旋回方向に振れ角θ2
をとっている状態図である。β0，βは鉛直方向に対す
るクレーン本体４の旋回方向の傾斜角、Φ0，Φは支持
体５に対する吊下索１の旋回方向の傾斜角である。そし
て、吊荷の旋回方向の振れ角θ2は、 θ2＝（β0−β）−（Φ0−Φ） ……（23） で求まる。したがって、クレーン本体４の傾斜角や支持
体５の俯仰角が変化しても、鉛直方向に対する吊荷の振
れ角を得ることができる。この演算についても上述した
振れ角演算手段10によって行なわれ、その振れ角信号は
クレーン装置２を駆動制御する制御装置に入力され、吊
荷の振止め制御を行なうことができ、クレーン作業の安
定した自動化が実現される。
状態の模式図で、第７図（ｄ）は旋回方向に振れ角θ2
をとっている状態図である。β0，βは鉛直方向に対す
るクレーン本体４の旋回方向の傾斜角、Φ0，Φは支持
体５に対する吊下索１の旋回方向の傾斜角である。そし
て、吊荷の旋回方向の振れ角θ2は、 θ2＝（β0−β）−（Φ0−Φ） ……（23） で求まる。したがって、クレーン本体４の傾斜角や支持
体５の俯仰角が変化しても、鉛直方向に対する吊荷の振
れ角を得ることができる。この演算についても上述した
振れ角演算手段10によって行なわれ、その振れ角信号は
クレーン装置２を駆動制御する制御装置に入力され、吊
荷の振止め制御を行なうことができ、クレーン作業の安
定した自動化が実現される。
このような装置によれば、光学的手段を用いているの
で、吊下索に外乱を加えることなく非接触で計測するこ
とができ、しかも、光源とカメラを任意の位置に設置で
きるので、従来の光学式検出器のように、限定された位
置例えば吊荷の真上に精密に設置する煩わしさがなくな
る。その結果、天井クレーンやデッキクレーンなどの種
類を問わず、吊下索で荷を吊る型式のクレーンすべてに
適用できる。加えて、応答速度の速い２次元光点位置検
出器とマイクロコンピュータによる高速演算により高速
度で吊荷の振れ角を検出できる。その２次元光点位置検
出器の検出精度を向上させれば、高精度な吊荷の振れ角
検出が可能となる。
で、吊下索に外乱を加えることなく非接触で計測するこ
とができ、しかも、光源とカメラを任意の位置に設置で
きるので、従来の光学式検出器のように、限定された位
置例えば吊荷の真上に精密に設置する煩わしさがなくな
る。その結果、天井クレーンやデッキクレーンなどの種
類を問わず、吊下索で荷を吊る型式のクレーンすべてに
適用できる。加えて、応答速度の速い２次元光点位置検
出器とマイクロコンピュータによる高速演算により高速
度で吊荷の振れ角を検出できる。その２次元光点位置検
出器の検出精度を向上させれば、高精度な吊荷の振れ角
検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】 第１図は吊下索によって荷を吊上げ移動するクレーン装
置と、それに装着された吊荷の振れ角検出装置の概略
図、第２図（ａ）は吊下索追従手段の正面図、第２図
（ｂ）はその平面図、第２図（ｃ）は同図（ａ）のII-I
I線矢視図、第２図（ｄ）は同図（ａ）のIII-III線矢視
図、第３図はカメラの斜視図、第４図は振れ角演算手段
の構成ブロック図、第５図は２次元光点位置検出器の結
像より３次元位置を求める原理図、第６図は光源が１つ
の場合の吊下索追従手段の挙動説明図、第７図（ａ）は
クレーン装置の俯仰方向における初期状態の模式図、第
７図（ｂ）は俯仰方向に振れ角をとっている状態図、第
７図（ｃ）はクレーン装置の旋回方向における初期状態
の模式図、第７図（ｄ）は旋回方向に振れ角をとってい
る状態図である。 １……吊下索、２……クレーン装置、５……支持体、６
……吊荷、７……吊下索追従手段、８……被撮像体（光
源）、９……カメラ、10……振れ角演算手段、13……シ
ーブ、14……俯仰アーム、17……旋回アーム、20……ガ
イド体、21……２次元光点位置検出器、23……受光面、
Ψ，Φ……傾斜角、θ1，θ2……振れ角。
置と、それに装着された吊荷の振れ角検出装置の概略
図、第２図（ａ）は吊下索追従手段の正面図、第２図
（ｂ）はその平面図、第２図（ｃ）は同図（ａ）のII-I
I線矢視図、第２図（ｄ）は同図（ａ）のIII-III線矢視
図、第３図はカメラの斜視図、第４図は振れ角演算手段
の構成ブロック図、第５図は２次元光点位置検出器の結
像より３次元位置を求める原理図、第６図は光源が１つ
の場合の吊下索追従手段の挙動説明図、第７図（ａ）は
クレーン装置の俯仰方向における初期状態の模式図、第
７図（ｂ）は俯仰方向に振れ角をとっている状態図、第
７図（ｃ）はクレーン装置の旋回方向における初期状態
の模式図、第７図（ｄ）は旋回方向に振れ角をとってい
る状態図である。 １……吊下索、２……クレーン装置、５……支持体、６
……吊荷、７……吊下索追従手段、８……被撮像体（光
源）、９……カメラ、10……振れ角演算手段、13……シ
ーブ、14……俯仰アーム、17……旋回アーム、20……ガ
イド体、21……２次元光点位置検出器、23……受光面、
Ψ，Φ……傾斜角、θ1，θ2……振れ角。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 規秀 兵庫県神戸市西区櫨谷町松本234番地 川 崎重工業株式会社西神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭61−126413（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−213693（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】吊下索によって荷を吊上げ、支持あるいは
吊下げて運転するクレーン装置において、 吊下索の動きに追従して挙動する吊下索追従手段と、 この吊下索追従手段に取付けられ、光を反射または発す
る被撮像体と、 吊下索の支持体に固定され、２次元光点位置検出器を内
蔵した２台のカメラと、 ２つの２次元光点位置検出器の受光面上の結像位置から
被撮像体の３次元位置を算出し、その３次元位置から前
記支持体に対する吊下索の傾斜角を演算し、その傾斜角
を用いて鉛直方向に対する吊荷の俯仰方向ならびに旋回
方向の振れ角を算出する振れ角演算手段とを具備するこ
とを特徴とする吊荷の振れ角検出装置。 - 【請求項２】前記吊下索追従手段は、吊下索を吊下する
シーブと同軸の俯仰アームと、その俯仰アームに取付け
られ旋回方向に回動する旋回アームと、その旋回アーム
に取付けられ吊下索を挾持するガイド体とを有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の吊荷の振れ角
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9039586A JPH0780671B2 (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 吊荷の振れ角検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9039586A JPH0780671B2 (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 吊荷の振れ角検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62244893A JPS62244893A (ja) | 1987-10-26 |
| JPH0780671B2 true JPH0780671B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=13997393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9039586A Expired - Lifetime JPH0780671B2 (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 吊荷の振れ角検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0780671B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4982630B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2012-07-25 | 学校法人 中央大学 | 振れ角検出装置、振れ角検出プログラム、記録媒体及び二次元ワイヤ懸垂装置 |
| JP7322548B2 (ja) * | 2019-06-26 | 2023-08-08 | コベルコ建機株式会社 | 吊りロープ振れ判定方法、データ処理装置、クレーン |
-
1986
- 1986-04-18 JP JP9039586A patent/JPH0780671B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62244893A (ja) | 1987-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11932517B2 (en) | Crane and device for controlling same | |
| JP4625469B2 (ja) | 揺れ制御のためのシステム | |
| CN102923572B (zh) | 一种吊车负载空间摆角检测技术及装置 | |
| JP5642409B2 (ja) | クレーンの制御装置及びクレーン | |
| EP2914540B1 (en) | Control system for cables or similar | |
| JP2006047293A (ja) | 形状加速度計測装置及び方法 | |
| GB2252295A (en) | Offshore crane control system | |
| WO2018182098A1 (ko) | 수중 구조물 측정 시스템 및 수중 구조물 측정 방법 | |
| JP3113474B2 (ja) | クレーン吊り荷振れ角の表示記録装置 | |
| US6351720B1 (en) | Trolley camera position detecting apparatus | |
| JP6280380B2 (ja) | クレーン吊荷の振れ角検出装置 | |
| US5065522A (en) | Method of detecting vertically, detector therefor and level maintaining base which employs said detector and which acts to mount mechanism or apparatus | |
| JPH0662267B2 (ja) | 吊荷の振れ角検出方法 | |
| JPH0780671B2 (ja) | 吊荷の振れ角検出装置 | |
| JP2021175684A (ja) | 振れ角度検出装置 | |
| EP3649071B1 (en) | Link member for connection of a gripping assembly to a hydraulic crane arm with integrated dynamic weighing assembly | |
| JP3153849B2 (ja) | トロリーカメラ位置検出装置 | |
| JP2668030B2 (ja) | 無重量模擬装置 | |
| JPS61126413A (ja) | 移動式クレ−ンの振れ角センサ | |
| JP4163289B2 (ja) | 振れ検出装置の校正方法 | |
| JPH1160154A (ja) | クレ−ンの振れ角計測装置 | |
| JPH0672693A (ja) | クレーン吊荷の振れ検出方法 | |
| JP2024530351A (ja) | センサ装置および機械を監視するセンサシステム | |
| JPH08143272A (ja) | 光ファイバージャイロ付きクレーン用フック | |
| Trinklein et al. | Active load damping of an extending boom crane using a low cost RGB-D camera |