JP2686730B2 - 連続アンローダーの相対位置計測方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、船倉から荷揚げするア
ンローダの相対的位置を測定する相対位置計測方法およ
び装置に関し、特にバラ物を荷揚げするための連続アン
ローダの垂直ブームの位置を検出する相対位置計測方法
および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】船舶の船倉にバラ積み状態で積載された
石炭、鉄鉱石などのバラ物を荷揚げするアンローダとし
て、岸壁に平行に敷設されたレールの上を走行するメイ
ンフレームに水平に旋回する水平ブームを設け、この水
平ブームの先端にバケットエレベータやベルトで挟んで
搬送するコンベアなどの垂直型コンベアを収容した垂直
ブームを下方に向けて設け、この垂直ブームの下端に掻
取り装置を設けたものが知られている。このアンローダ
を用いて船倉内のバラ物を荷揚げするには、船倉の開口
部から垂直ブームを垂直に挿入し、掻取り装置が船倉内
の隅々まで届くように移動させながらバラ物を連続的に
掻き取って垂直型コンベアの荷受け部に落とすと、コン
ベアがこのバラ物を垂直に運び上げ、さらに水平ブーム
内に設けた水平型コンベアや、岸壁上のメインフレーム
内に設けた別のコンベアを介して、岸壁コンベアに供給
し、この岸壁コンベアがストックヤードまで搬送する。

【０００３】船倉の内部の形状は個々の船倉で異なり、
また床や内壁には種々の設備が備わっているため、掻取
り装置が隅々まで届くようにしかつ内壁表面や内部の設
備を破損しないようにするためには、個々の船倉に合わ
せてアンローダの運転をする必要がある。また、船倉内
のバラ物を短時間で余すことなく荷揚げするためには、
掻取り装置で船倉内を隈無く走査するだけでは足りず、
適当な軌道の上を適当な順序で動くことにより集荷する
必要がある。この場合の最適な軌道と順序は、掻取り装
置の構造や船倉の形状、貨物の種類などによっても異な
り、オペレータの経験によって修得されるものである。
このためこの種のアンローダの自動運転には、オペレー
タがティーチングボックスを介して手動操縦で１周期分
を運転してみせると、装置がその軌道を記憶して後は自
動的に再現運転するいわゆるプレイバック制御が選ばれ
ることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
自動運転方法を成功させるには、オペレータが装置に動
きを教え込む時と装置が自動運転をする時で、掻取り装
置と船倉との相対位置が同じでなければならない。しか
し、実際には、積載量の差異や荷揚げに伴う荷量の変
化、潮の干満、波の作用による船体のピッチングやロー
リングなどにより、船の位置や姿勢は常に変化する。従
って、アンローダを初めの指示通りに動かすと、効率的
な荷揚げが出来ないばかりでなく、掻取り装置と船倉内
壁が衝突する危険もあり、アンローダの自動運転は困難
であった。

【０００５】この問題を解決するため、時々刻々変化す
る船倉位置を把握して自動運転装置を補償する目的で、
船や船倉とアンローダの相対関係を測定しようとするも
のとして、特開平５−１１６７６７や特開平５−２６２
４３２の発明が公知である。特開平５−１１６７６７に
は、水平距離センサを垂直アームに沿って昇降させて垂
直アームから壁までの距離が最も短いところの位置を検
出してハッチの位置を調べ、これにより船とアンローダ
の相対位置を検出する方法が開示されている。この方法
はハッチの端部の厚さが小さく他の部分から急峻に突出
している場合に有効であり、例えばハッチカバーがスラ
イド開閉するタイプの船に用いられる。しかし、跳ね上
げ式の開閉機構を有するハッチには適用しにくい。ま
た、粉塵や水蒸気が充満するハッチ内にセンサ自体を挿
入する必要があり、利用できる距離センサに制約があ
る。例えば赤外レーザ距離計を用いた場合には水蒸気等
により高い精度は望めず、また超音波センサを用いた場
合には開口部に生ずる空気の乱れにより計測不能になる
こともある。

【０００６】特開平５−２６２４３２には、船体に設置
した反射器をアンローダの陸上部分に設置した自動追尾
型距離センサによって自動追尾し、このセンサからの信
号に基づいて船体とアンローダ先端部の相対位置関係を
推定する方法が開示されている。この方法においては、
反射器を船体の決められた位置に設置する必要がある
が、荷揚げ作業の度に作業員が設置することになるた
め、設置精度を確保することが困難であった。また、測
定位置が陸上にある本体部であるため水平ブーム先端に
垂下する垂直ブームの位置を正確に求めるためには、水
平ブームのたわみなどの影響を正確に推定する必要があ
り、掻取り装置の相対位置を正確に確定することは困難
であった。

【０００７】本発明の目的は、船が荷揚げ中に動いても
船倉とアンローダの相対的位置関係を常時把握すること
によって、アンローダの自動運転を可能にする連続アン
ローダの相対位置計測方法及び装置を提供するところに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のアンローダの相
対位置計測方法は、２台の撮像装置を所定の距離をおい
て配置した距離検出装置少なくとも２基を垂直ブームの
所定位置に備え、撮像装置により船のハッチ部分の映像
を捉えて画像に表し、画像中から２台の撮像装置に共通
する特定の対象部分を指定し、２台の撮像装置と対象部
分を結ぶ線の方向と２台の撮像装置の位置に基づいて距
離検出装置の設置場所と対象部分との相対位置関係を求
め、少なくとも２基の距離検出装置で求めた相対位置関
係に基づいて垂直ブームと対象部分との位置関係を求め
ることを特徴とする。

【０００９】また、本発明のアンローダの相対位置計測
方法は、撮像装置の光軸がハッチのエッジに対して実質
的に垂直になるように調整することが好ましい。

【００１０】本発明のアンローダの相対位置計測装置
は、垂直ブームに搭載した少なくとも２基の距離検出装
置と画像処置装置と雲台制御装置と演算制御部を備える
ものである。距離検出装置は２台の撮像装置と２台の雲
台を備え、雲台がおのおの１台の撮像装置を搭載して少
なくとも垂直方向に回動し、かつこれら２台の雲台が垂
直方向に所定の距離をおいて配置されている。画像処置
装置は、撮像装置からの映像出力を処理して所定の部分
を認識し、その所定部分が画面中の基準位置と異なる場
合に補正信号を出力する。雲台制御装置は、画像処置装
置が出力する補正信号を入力して所定部分を基準位置に
捉えるように撮像装置に対応する雲台を調整し、この雲
台の姿勢に基づいて撮像装置の光軸情報を出力する。ま
た画像処置装置はさらに２台の撮像装置の配置情報と光
軸情報に基づいて所定部分と距離検出装置との相対位置
を算出する。そして、演算制御部が、全ての距離検出装
置から相対位置情報を入力して垂直ブームの３次元位置
を算出するように構成することを特徴とする。

【００１１】本発明の相対位置計測装置は、雲台がおの
おの独立にあるいは連動して水平方向に回動するもので
あり、雲台制御装置が、撮像装置の光軸がハッチのエッ
ジに対して実質的に垂直になるように雲台を調整するよ
うにすることが好ましい。

【００１２】また、本発明の相対位置計測装置は、撮像
装置からの映像出力を表示するモニタ装置と画像内の点
を指示するポインティングデバイスを備え、対象部分を
ポインティングデバイスにより指示するようにすること
が好ましい。さらに、本発明の相対位置計測装置は、距
離検出装置を４基備えることが好ましい。

【００１３】本発明のアンローダの相対位置計測方法に
よれば、垂直ブーム部分に２台の撮像装置を備える距離
検出装置を複数設置し、各距離検出装置の１対の撮像装
置が船倉のハッチ口より高い位置から同じ対象を見下ろ
して取得する映像画面に基づき同じ位置を見通す２本の
視線方向を用いて、船倉ハッチに対する距離検出装置の
相対位置を求める。こうして複数の距離検出装置で求め
る相対位置情報から垂直ブーム自体のハッチに対する位
置を算出するから、メインフレームや水平ブームの位置
や姿勢に関わらず、船倉に対する垂直ブームの姿勢が常
時正確に求まる。この刻々の位置情報を用いることによ
り、船の喫水や姿勢が変化するのに対応したアンローダ
の自動運転が可能になり、効率の良い荷揚げが自動的に
実施出来るようになる。

【００１４】また、撮像装置の光軸がハッチのエッジに
対して実質的に垂直になるように調整する場合は、距離
検出装置で求める距離がエッジまでの最短距離となるの
で、垂直ブームの相対位置を直接的に計測することが可
能になる。

【００１５】本発明のアンローダの相対位置計測装置に
よれば、撮像装置で取得するハッチの画像を自動的に処
理しながら、雲台が撮像装置の光軸を調整して目標部分
が画面のほぼ中央に来るようにするとともに、光軸方向
にかかる情報を三角法に基づいて距離検出装置の船倉ハ
ッチに対する位置を算出し、これら複数の距離検出装置
で求める相対位置情報から垂直ブーム自体のハッチ口に
対する姿勢を求めることが出来る。

【００１６】さらに具体的に説明すると、本発明の相対
位置計測装置では、撮像装置として例えばＣＣＤカメラ
を搭載した電動雲台を２台、上下に所定の間隔を置いて
設置し、それぞれのＣＣＤカメラの画像を処理し、船倉
のハッチのエッジを検出し、これを視野の中央にとらえ
るよう雲台を制御し追跡する。このとき２台のカメラの
光軸のなす角（輻輳角）に基づいて三角測量の要領でハ
ッチのエッジまでの距離と高度が求められる。さらに雲
台の左右角と合わせると、エッジと装置の設置場所との
３次元的な相対位置関係が計測できる。それぞれ雲台に
搭載した２台のＣＣＤカメラを１組の自動追尾型センサ
と考えると、アンローダ上に設備した２組以上の自動追
尾型センサを用いて隣り合ったエッジ位置をそれぞれ計
測することにより、ハッチと垂直ブームの間の相対位置
を連続的に知ることが出来る。

【００１７】本発明の相対位置計測装置によれば、船倉
に初めから存在する対象物を画像でとらえ、この時のカ
メラの光軸方向から船倉のハッチとの相対位置を知るこ
とが出来る。従って、船体に設置した反射器を基準とし
て間接的に船倉の位置計測を行う従来方法と異なり、荷
揚げ毎に反射器を船体側に設置する必要がなく、人為的
ミスを誘発しない。また、追跡状態の監視や異常の検知
も、画像処理と監視員の視認の２重の監視体制がとりや
すく、信頼性が高い。さらに、掻取装置部が先端につい
た垂直アームの位置や姿勢が直接に求められ、水平ブー
ムのたわみの影響を受けずに正確な相対位置を求めるこ
とが出来るため、掻き取り操作中の軌跡が積載量や船体
の動きに左右されず正確に再現できる。また、自動追尾
型センサは垂直アームに取り付けるが、船倉のハッチよ
り高い位置を選ぶことが可能であるから、船倉内で発生
する水蒸気や粉塵による計測データへの影響を抑えるこ
とが出来る。

【００１８】また、通常はハッチの形状は矩形であって
その大きさが予め知られているため距離検出装置は最小
２基備えれば足りるが、距離検出装置を４基備えた場合
は十分な冗長性を有するため測定の信頼性が向上すると
いう利点がある。

【００１９】

【実施例】図１は、本発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図１において、船倉にバラ物を積載した船
舶１が岸壁２に着いており、岸壁上のアンローダ３が船
１の船倉４内のバラ物５を荷揚げしている。アンローダ
３は岸壁に敷設されたレール上を走行するメインフレー
ム６と、垂直ブーム７と、メインフレーム６から延伸し
て垂直ブーム７を支える水平ブーム８からなる。垂直ブ
ーム７の上部には電気室と運転室からなる制御室９が設
けられていて、ここにオペレータが乗り込んで直接ある
いはモニタを介して船倉内を観察しながらアンローダ３
を操縦する。

【００２０】垂直ブーム７には先端部に掻取装置１０が
取り付けられている。垂直ブーム７はその中間に回転自
在の関節部１１があって、ここで先端側のブーム１２を
屈折・回転することにより、ブーム１２の先端部に取り
付けられる掻取装置１０が船倉４の隅々まで到達出来る
ようになっている。

【００２１】掻取装置１０はバケットホイール１３を備
え、ホイールの回転により船倉内に堆積した積み荷のバ
ラ物５を掻き取って、垂直ブーム７内に備えた垂直型コ
ンベア（図示しない）上に落とす。掻き取られたバラ物
５は、垂直型コンベアや、水平ブーム８内に設けられた
水平型コンベア（図示しない）等を介して岸壁２上の岸
壁コンベア（図示しない）まで搬送される。

【００２２】垂直ブーム７の上端には４組の自動追尾型
距離センサ１４がそれぞれ背中合わせに光軸を四方に向
けた状態で設けられている。自動追尾型距離センサ１４
はそれぞれ２台のＣＣＤカメラ１５を備え、２台のカメ
ラ１５は垂直方向に所定の距離だけ離れて設けられてい
る。各ＣＣＤカメラ１５はそれぞれ、垂直と水平の２個
の回転軸を有する電動雲台１６にマウントされていて、
遠隔制御により光軸の方向を上下左右に調整できるよう
になっている。ＣＣＤカメラ１５はまた、遠隔で制御で
きるズーム・フォーカス・アイリス機能を有する。これ
らＣＣＤカメラ１５と雲台１６は、防塵・防水のハウジ
ングに収納されている。

【００２３】また、水平ブーム８の他端には垂直ブーム
７等の荷重を相殺するためにカウンタバランス１７が設
けられている。水平ブーム８は、荷揚げしようとする船
倉４のハッチ１９に対して垂直ブーム７を搬送するため
メインフレーム６の上に設けた垂直軸１８の周りを水平
方向に回動することが出来るようになっていると共に、
垂直ブーム７を目的のハッチ１９に挿入しその深さを調
整するため水平軸２０の周りを垂直方向に軸動すること
が出来る。

【００２４】図２は、本実施例の相対位置計測装置の概
略を示すシステム概略図である。図２にあるように、垂
直ブーム７の上端部には、２台のＣＣＤカメラ１５と、
各カメラ毎にカメラを搭載しその光軸方向を調整する電
動雲台１６を２台備えた距離センサ１４が搭載されてい
る。２台のＣＣＤカメラ１５はいずれもハッチ１９の同
じ部分を照準するように制御される。この場合は船倉４
と垂直ブーム７の相対関係を把握するのに的確で、光学
的に周囲の部分と顕著な差異を有するハッチ１９のエッ
ジ４０を照準することとしている。距離センサ１４は、
画像処理機能を備えることにより、映像中の特徴点が常
に画面の中央に来るように、電動雲台１６を制御するこ
とが出来るため、自動追尾機能を備えた自動追尾型距離
センサを構成している。このように、カメラ間の配置関
係が予め知られており、２台のカメラが同じ位置を照準
するときのそれぞれの視線方向が分かれば三角測量の要
領により照準位置とセンサ間の位置関係が求められる。
自動追尾型距離センサ１４はハッチ１９の４辺に対して
それぞれ１基ずつ、合計４基設備されていて、これらの
距離センサ１４の各エッジとの相対位置関係から垂直ブ
ームの船倉に対する相対位置が求められることになる。

【００２５】また、電気室に画像処理装置２１、演算制
御装置２２、通信制御装置２３が設けられ、運転室にイ
ンターフェース装置２４が設置される。画像処理装置２
１はＣＣＤカメラ１５の画像出力信号を入力して画像中
の特徴を検出し、さらに雲台１６の姿勢に係る情報を取
り込んで、特定の特徴を示す特徴部分の３次元的位置を
計測する。さらに、その特徴部分の映像が常に画面の中
央に来るように雲台１６の姿勢角を制御し、荷重の変化
や波などの影響を受けて船倉位置が変化してもＣＣＤカ
メラ１５の照準が常に特徴部分を外さないようにする。
また、演算制御装置２２は、距離センサ１４が常にエッ
ジ４０に対して正対するように雲台１６を制御すると共
に、４基の画像処理装置２１の出力を統合して垂直ブー
ム７の位置を検出し、それに対応した最適な制御量を演
算して出力する。通信制御装置２３は電気室内の装置と
運転室の装置とを高速通信で連絡するためのものであ
る。運転室にはモニタ２５や制御桿あるいはマウス２６
などのインターフェース機器が設置されていてオペレー
タの監視作業や手動操作の便を確保している。

【００２６】図３は、本実施例の相対位置計測装置の構
成をさらに詳細に説明する装置構成ブロック図である。
自動追尾型距離センサ１４における２台のＣＣＤカメラ
１５の映像出力信号とそれらと対応する電動雲台１６の
姿勢情報信号は、それぞれ画像処理装置２１に入力され
る。画像処理装置２１はＣＣＤカメラ１５毎に設けられ
る特徴量抽出部２７と特徴変位演算部２８と雲台俯角制
御部２９、および自動追尾型距離センサ１４各１組に付
き１式設けられる特徴量３次元位置演算部３０とからな
る。

【００２７】特徴量抽出部２７は個々のＣＣＤカメラ１
５からの信号を取り込んで、画面中から特定した特徴部
分を抽出するための信号処理をする。このような信号処
理法として、画像信号の微分を演算して急激に明度が変
化するところを検出する微分法や、濃度信号を画面水平
軸方向に投影して加算することにより、水平に延びた明
度の異なる水平部材を検出する濃度投影加算法などが知
られている。処理方法は実際に特定すべき特徴部分、例
えばハッチ１９のエッジ４０の光学的性質に従って最適
なものが選択される。また、特徴量抽出部２７は特徴部
分４０の画像の質を判断して、より明瞭で雑音の少ない
適切な画像を得るようにＣＣＤカメラ１５のズーム・フ
ォーカス・アイリスを遠隔制御することができる。

【００２８】特徴変位演算部２８は、特徴量抽出部２７
で抽出され加工された画像の特徴から、目的とするエッ
ジ４０の位置を検出する。特徴部分の位置情報は雲台俯
角制御部２９に送られると共に、特徴量３次元位置演算
部３０にも伝達される。

【００２９】雲台俯角制御部２９は、特徴変位演算部２
８から入力される特徴部分の位置情報に基づいて、雲台
１６の俯角を変化させる。雲台１６の姿勢変化すれば搭
載されているＣＣＤカメラ１５の光軸が変化する。カメ
ラの光軸の変化につれ特徴部分４０の位置が画面中で移
動してやがて画面中央に収まるようになると、ＣＣＤカ
メラ１５の光軸が当該特徴部分４０を見込む方向に一致
することになる。この時の光軸方向は、雲台俯角制御部
２９から出力される情報から知ることができる。勿論、
雲台１６に検出器を備えて、雲台１６の軸周りの動きを
直接測定して得ることもできる。

【００３０】特徴量３次元位置演算部３０は、各電動雲
台１６の姿勢情報を入力し、特に俯角情報を用いて２個
のＣＣＤカメラ１５の光軸方向を算出する。これら２台
のＣＣＤカメラ１５がいずれも同一の対象に対して照準
を合わせるようにすれば、ＣＣＤカメラ１５の光軸方向
と２台のＣＣＤカメラの位置およびカメラ相互間の距離
とから、三角測量法に則って、指定した特徴部分、ここ
ではエッジ４０、の３次元位置を算出することができ
る。

【００３１】特徴量３次元位置演算部３０で算出された
エッジ４０の３次元位置情報は、演算制御装置２２に伝
達される。演算制御装置２２は相対位置演算部３１、ア
ンローダ姿勢演算部３２、雲台左右角制御部３３、掻取
パターンデータベース３４、制御量演算部３５から構成
される。相対位置演算部３１は自動追尾型距離センサ１
４それぞれが検出したエッジ４０の３次元位置を入力し
て総合し、垂直ブーム７と船倉ハッチ１９との相対位
置、すなわちハッチ１９を基準とする垂直ブーム７の平
面的位置と傾きならびに挿入深さを算出する。

【００３２】船舶１は係留されていて鉛直軸周りの回転
は生じにくいため、エッジ４０の延長方向は対地的には
変化しないとしてよいが、水平ブーム８の向きは垂直ブ
ーム７あるいはメインフレーム６の移動に従って変化す
るから、ＣＣＤカメラ１５の光軸がエッジ４０と直交す
るようになる左右角は変化する。ＣＣＤカメラ１５がエ
ッジ４０と直交していないときには、垂直ブーム７とエ
ッジ４０の距離を正確に求めるためには演算で求めた値
を補正する必要が生じる。従って、本発明の測定方法に
よりエッジ４０と距離センサ１４の距離を正確に測定す
るためには正しい左右角を与えて、ＣＣＤカメラ１５の
光軸がエッジ４０の延伸する方向と直交するようにする
ことが望ましい。

【００３３】アンローダ姿勢演算部３２は、船舶１の接
岸位置とアンローダ３の岸壁上の位置と水平ブーム８の
延伸方向とから、水平ブーム８の先端に付設されている
垂直ブーム７が荷揚げしようとする船倉４のハッチ１９
の各エッジ４０に対してどのような向きになっているか
を算出する。

【００３４】雲台左右角制御部３３が、アンローダ姿勢
演算部３２で算出された垂直ブーム７の向きに対応し
て、各電動雲台１６の垂直軸周りの回転を制御し、ＣＣ
Ｄカメラ１５の光軸がそれぞれエッジ４０の延長方向に
対して直交するように左右角を調整する。雲台１６の左
右角は雲台毎に単独で制御しても良いが、上下２台のＣ
ＣＤカメラ１５の左右角は同じ値でよいから、２台の雲
台１６を１枚の基盤に搭載して距離センサ１４を一体に
して一度に回転させるようにしても良い。また、ハッチ
１９は普通平行四辺形であるから、ＣＣＤカメラ１５が
エッジ４０に正対するようにするためには、４基の距離
センサ１４とも同じ角度だけ左右に振れば良いことにな
る。したがって、同じ制御信号を各電動雲台１６に送っ
て同じように動かす代わりに、機械的に同じだけ向きを
変える機構を利用するのでも良い。なお、雲台左右角制
御部３３は雲台俯角制御部２９の機能と大差ないため、
両者の機能を統合して１個の装置で達成するようにする
ことができる。

【００３５】掻取パターンデータベース３４には、事前
に算出されている最適な掻取パターンを予め格納してあ
る。最適パターンはシーケンス制御プログラムや数値制
御プログラムの形態として格納するものであっても、オ
ペレータがティーチングボックスを用いて教育するよう
なものであってもよい。

【００３６】制御量演算部３５は、相対位置演算部３１
による垂直ブーム７の３次元位置情報と掻取パターンデ
ータベース３４から供給される最適掻取パターンに基づ
いて、アンローダメインフレーム６の位置、水平ブーム
８の向き、垂直ブーム７の高さ、掻取装置１０の３次元
的位置等を調整すべき制御量を算出し通信制御装置２３
を介してアンローダ制御装置（図示せず）へ伝送して、
アンローダ３に最適な掻き取り作業を遂行させる。

【００３７】次に、本実施例の相対位置計測装置につい
て、図４および図５に従って操作の方法を説明する。図
４は、操作手順を説明するブロック図である。作業を開
始するときは、操作員が荷揚げ作業の対象となる船１の
船名と荷揚げをする船倉４のハッチ番号を特定し、適当
な入力装置を介して演算制御装置２２に入力する（ステ
ップ１）。演算制御装置２２は予め船と船倉、最適掻き
取りパターンに関するデータを掻取パターンデータベー
ス３４に蓄積しており、これら入力情報から、船倉４の
位置と形状、ハッチサイズ、掻取パターンをデータベー
スから検索抽出して制御量演算部３５にセットする（ス
テップ２）。船１を係留後、手動によりアンローダ３を
運転して、掻取り部分７を作業対象ハッチ１９の上に移
動する（ステップ３）。

【００３８】操作員が、ＣＣＤカメラ１５の捕捉する映
像をモニタ２５で観察しながらカメラの上下角・左右角
をジョイステックで手動調整し、ＣＣＤカメラ１５が正
対するハッチ・エッジ４０を画面にとらえるようにする
（ステップ４）。画面中のエッジ４０の映像をポインテ
ィングデバイス２６を用いて装置に教示し、ロックボタ
ンを押してその信号上の特徴を記憶させる（ステップ
５）。この時、距離センサ１４中の２個のＣＣＤカメラ
１５がほぼ同じ位置を指すようにする。操作員は、４組
の距離センサ１４中の全カメラについて同様の調整・操
作を行う。このようにして各カメラ１５毎の判断基準を
確定してから計測を開始する。

【００３９】計測は、次の手順により行われる。ＣＣＤ
カメラ１５が画像を取り込む（ステップ１１）。画像信
号は画像処理装置２１に送られて、特徴量抽出部２７に
おいて微分法や濃度投影加算法などの手法により画像信
号に含まれる特徴信号を抽出し（ステップ１２）、特徴
変位演算部２８において上記の判断基準に従ってエッジ
４０の位置を検出する（ステップ１３）。画像中のエッ
ジ位置の情報に基づいて、雲台１６の俯角（上下角）を
調整してエッジ４０の映像が画面中央に来るようにする
（ステップ１４）。

【００４０】上下に２個据えられたＣＣＤカメラ１５が
同じエッジ位置をとらえた時の２本の光軸の俯角と２個
のカメラ間の距離から、三角法により垂直ブーム７とエ
ッジ４０の距離や垂直ブーム７の挿入深さなど両者の相
対的位置関係を算出する（ステップ１５）。たとえば垂
直ブーム７とエッジ４０の距離は、垂直ブーム７に固定
されたＣＣＤカメラ１５とエッジ４０の水平距離で代表
することができ、この距離ｄは、２個のカメラ１５間の
距離をａ、上のカメラの光軸が鉛直に対してなす角をθ
_１、下のカメラの光軸が鉛直線となす角をθ_２とすれ
ば、数式１により簡単に求めることが出来る。また、エ
ッジの高さを基準として測った上のカメラの高さｈ
_１は、距離ｄを用いて数式２で求めることができる。

【００４１】

【数１】ｄ＝ａ・tanθ₁・tanθ₂／（tanθ₂−tanθ₁）

【数２】ｈ₁＝ｄ・cotθ₁

【００４２】なお、エッジ４０の映像は、画面中では周
囲と明度の異なる部分が水平方向に連続している形で現
れており、水平方向には顕著な変化を有しない。そこ
で、画像処理は垂直方向の明度変化に基づいて行われ
る。この方法によれば、２個のカメラ１５の照準点がエ
ッジ４０の水平方向上で異なる場合が生じるが、カメラ
１５の光軸がハッチ開口のエッジ４０に対して垂直であ
る限り、エッジ４０までの相対的距離や高さを知るため
には差し障りがない。しかも、エッジ４０の映像が水平
方向に連続した明度差を有する画像として存在すること
は、画像中で水平方向に特徴的な信号を累積させること
ができるところから、画像処理によるエッジ位置の検出
が極めて容易になる利点がある。

【００４３】ＣＣＤカメラ１５の光軸とエッジ４０の垂
直関係を確保するため、別途、センサヘッド１４がエッ
ジ４０に対して正対するように電動雲台の左右角を制御
する。図５はハッチ・エッジ４０とセンサヘッド１４の
関係を説明する図である。先に述べたように、船は係留
してあるため鉛直軸周りの回転は生じないものと見なす
ことができる。また、垂直ブーム７は水平ブーム８に固
定され、センサヘッド１４は垂直ブーム７に固定されて
いることから、エッジ４０に正対するセンサヘッド１４
の向きはアンローダ３自体の姿勢から決定できる。アン
ローダ姿勢演算部３２は、水平ブーム８の左右角を監視
して（ステップ１６）、必要な情報に基づいて適切な左
右角を決定し（ステップ１７）、その角度をとるように
電動雲台１６を制御する（ステップ１８）。さらに、ス
テップ１５で求めた相対的位置関係とステップ１８で決
まる雲台１６の左右角とから、エッジ４０と垂直ブーム
７の３次元的位置関係を算出する（ステップ１９）。

【００４４】他の３組のセンサヘッド１４についても、
同じ測定手順を踏むことで、それぞれが正対するエッジ
４０との３次元的位置関係が算出される。相対位置演算
部３１が、これら４組のセンサヘッド１４からの情報を
統合して、垂直ブーム７の船倉４に対する姿勢、あるい
は船倉４の垂直ブーム７との位置関係を算出し確定して
（ステップ２０）、制御量演算部３５にその計測値を送
信する（ステップ２１）。その後、測定手順は再びＣＣ
Ｄカメラ１５が画像を取り込み（ステップ１１）、以下
同じ工程を繰り返して新たな測定値を求める。

【００４５】連続式アンローダ装置３は、垂直ブーム７
の位置を正確に求めた上記データを受け、これに合わせ
て実行中の掻取パターンを随時修正しながら、メインフ
レーム６の位置、水平ブーム８の方向、垂直ブーム７の
挿入深さ、掻取装置１０の位置、バッケトホイール１３
の回転等を制御して、バラ物５の荷揚げ作業を進める。
なお、上記実施例では、距離センサ１４を４基備えてい
るが、対象とするハッチ１９の形状は予め明らかである
ので、距離センサ１４の内必須なものは隣り合った任意
の２基であって、他の２基は冗長分として測定結果の信
頼性をより高める機能を有するものである。

【００４６】

【発明の効果】本発明のアンローダの相対位置計測方法
及び装置によれば、積載量の差異や荷揚げに伴う荷量の
変化、潮の干満、波の作用による船体のピッチングやロ
ーリングなどにより、船の位置や姿勢が変化しても、船
倉に対する水平ブームの姿勢が常時正確に求まるから、
掻取装置と船倉内壁が衝突する危険のない効率的な荷揚
げを達成するアンローダの自動運転が可能になる。

【００４７】本発明のアンローダの相対位置計測装置に
よれば、対象部分が船倉に予め備わった部分であるか
ら、荷揚げの度に従業員がターゲットとなる反射板を取
り付けたりする必要が無く、計測に人為的な誤差が入る
余地がない。本発明の相対位置計測装置によれば、対象
物を画像でとらえモニタ画面に表示できるから、追跡状
態の監視や異常の検知も、画像処理と監視員の視認の２
重の監視体制がとりやすく、信頼性が高い。また、距離
検出装置を垂直アーム上部の船倉のハッチ口より高い位
置に取り付けることが可能で、計測結果に荷揚げ中に発
生する粉塵や水蒸気、気流等の影響を受けにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本実施例の相対位置計測装置の概略を示すシス
テム概略図である。

【図３】本実施例の相対位置計測装置の構成をさらに詳
細に説明する装置構成ブロック図である。

【図４】本実施例の相対位置計測装置の操作手順を説明
するブロック図である。

【図５】本実施例の相対位置計測装置におけるハッチ・
エッジとセンサヘッドの関係を説明する図である。

【符号の説明】

１ 船 ２ 岸壁 ３ アンローダ ４ 船倉 ５ バラ物 ６ メインフレーム ７ 垂直ブーム ８ 水平ブーム ９ 制御室 １０ 掻取装置 １１ 関節部 １２ ブーム １３ バケットホイール １４ 距離検出装置 １５ ＣＣＤカメラ １６ 雲台 １７ カウンタバランス １８ 垂直軸 １９ ハッチ ２０ 水平軸 ２１ 画像処理装置 ２２ 演算制御装置 ２３ 通信制御装置 ２４ インターフェース装置 ２５ モニタ ２６ ポインティングデバイス ２７ 特徴量抽出部 ２８ 特徴変位演算部 ２９ 雲台俯角制御部 ３０ 特徴量３次元位置演算部 ３１ 相対位置演算部 ３２ アンローダ姿勢演算部 ３３ 雲台左右角制御部 ３４ 掻取パターンデータベース ３５ 制御量演算部 ４０ エッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 隆志 兵庫県神戸市中央区東川崎町１丁目１番 ３号 川崎重工業株式会社 神戸本社内 (72)発明者 金丸 孝夫 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 古田 守 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 平４−303707（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−246683（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−61841（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−116767（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−262432（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−206618（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−247564（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−183806（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２台の撮像装置を所定の距離をおいて設
   けた距離検出装置少なくとも２基を垂直ブームの所定位
   置に備え、 前記撮像装置により船のハッチ部分の映像を捉えて画像
   に表し、 前記画像中から前記２台の撮像装置に共通する特定の対
   象部分を指定し、 ２台の撮像装置と前記対象部分を結ぶ線の方向と２台の
   撮像装置の位置に基づいて該距離検出装置の設置場所と
   該対象部分との相対位置関係を求め、 少なくとも２基の距離検出装置で求めた前記相対位置関
   係に基づいて垂直ブームと前記ハッチ部分との位置関係
   を求めることを特徴とするアンローダの相対位置計測方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のアンローダの相対位置計
   測方法であって、前記撮像装置の光軸がハッチのエッジ
   に対して実質的に垂直になるように調整することを特徴
   とするアンローダの相対位置計測方法。
3. 【請求項３】 垂直ブームに搭載した少なくとも２基の
   距離検出装置と画像処置装置と雲台制御装置と演算制御
   部を備え、 前記距離検出装置が、２台の撮像装置と２台の雲台を備
   え、該雲台がおのおの１台の前記撮像装置を搭載して、
   少なくとも垂直方向に回動し、かつ該２台の雲台が垂直
   方向に所定の距離をおいて配置されており、 前記画像処置装置が、前記撮像装置からの映像出力を処
   理して所定の部分を認識し、該所定部分が画面中の基準
   位置と異なる場合に補正信号を出力し、 前記雲台制御装置が、前記補正信号を入力して対応する
   雲台を調整して前記所定部分の画像を基準位置に捉える
   ようにして、該雲台の姿勢に基づいて前記撮像装置の光
   軸に関連する情報を出力し、 前記画像処置装置が、さらに前記２台の撮像装置の配置
   情報と光軸情報に基づいて前記所定部分と前記距離検出
   装置との相対位置を算出し、 前記演算制御部が、各基の距離検出装置から相対位置情
   報を入力して垂直ブームの３次元位置を算出するアンロ
   ーダの相対位置計測装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のアンローダの相対位置計
   測装置であって、 前記雲台がおのおの独立にあるいは連動して水平方向に
   回動するものであり、 前記雲台制御装置が、撮像装置の光軸がハッチのエッジ
   に対して実質的に垂直になるように前記雲台を調整する
   ことを特徴とするアンローダの相対位置計測装置。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載のアンローダの相
   対位置計測装置であって、 さらに、前記撮像装置からの映像出力を表示するモニタ
   装置と画像内の点を指示するポインティングデバイスを
   備え、前記所定部分をポインティングデバイスにより指
   示することを特徴とするアンローダの相対位置計測装
   置。
6. 【請求項６】 請求項３ないし５のいずれかに記載のア
   ンローダの相対位置計測装置であって、 前記距離検出装置を４基備えることを特徴とするアンロ
   ーダの相対位置計測装置。