(57)【要約】      （修正有）【課題】ブームの先端の空間的位置、及びその姿勢を正確に検出することが可能なクレーンのブームの先端位置検出装置を提供する。【解決手段】クレーンのブームの先端位置検出装置は、クレーンのブーム１６の先端部の基準座標系に対する空間的な先端位置及びブームの先端部の姿勢角を検出するのに用いるターゲットマークと、ターゲットマークの基準座標系の原点からの距離及びターゲットマークが存在する方向を取得するターゲット取得部４０と、ターゲット取得部４０が取得した距離及び方向を用いてブーム１６の空間的な先端位置及びブームの先端部１６Ｃ‘の姿勢角を演算する演算部を備えている。【選択図】図１
2014181092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーンのブームの先端部の基準座標系に対する空間的な先端位置及びブームの先端部の姿勢角を検出するのに用いるターゲットと、
該ターゲットの基準座標系の原点からの距離及び前記ターゲットが存在する方向を取得するターゲット取得部と、
該ターゲット取得部が取得した距離及び方向を用いて前記ブームの先端部の空間的な先端位置及びブームの先端部の姿勢角を演算する演算部とを備えていることを特徴とするクレーンのブームの先端位置検出装置。
【請求項２】
前記ターゲット取得部が前記ターゲットまでの距離を測定する測距装置と前記ターゲットを撮像するカメラを有する測量機であり、該測量機は前記カメラにより取得された画像から前記ターゲットを認識する画像処理部と、該画像処理部により認識されたターゲットから前記測距装置を自動的にターゲットに向ける追尾駆動部を有する請求項１に記載のクレーンのブームの先端位置検出装置。
【請求項３】
前記ターゲット取得部がステレオカメラであり、前記演算部はステレオカメラにより取得されたターゲットにより前記基準座標系の原点に対するターゲットまでの距離と方向とを求める請求項１に記載のクレーンのブームの先端位置検出装置。
【請求項４】
前記ターゲット取得部がクレーン本体に設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のクレーンのブームの先端位置検出装置。
【請求項５】
前記ターゲット取得部がクレーン本体の旋回台に設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のクレーンのブームの先端位置検出装置。
【請求項６】
前記ターゲット取得部が起立・倒伏されるベースブームに設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のクレーンのブームの先端位置検出装置。
【請求項７】
前記ブームの姿勢の変化に対応させて前記ターゲットを取得する方向に前記ターゲット取得部の姿勢を変化させる請求項２に記載のブームの先端位置検出装置。
【請求項８】
クレーン本体に設けられてクレーンのブームの先端部の基準座標系に対する空間的な先端位置及びブームの先端部の姿勢角を検出するのに用いるターゲットと、該ターゲットを撮像するカメラを少なくとも有しかつ前記ブームの先端部に設けられてカメラ座標系から該ターゲットまでの距離及び該ターゲットが存在する方向を取得するターゲット取得部と、前記カメラ座標系の原点から前記ターゲットまでの距離と該ターゲットが存在する方向とを用いて前記ブームの先端部の空間的な先端位置及びブームの先端部の姿勢角を演算する演算部とを備えていることを特徴とするクレーンのブームの先端位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲットを用いてブームの先端部の空間的な先端位置及びブーム先端部の姿勢角を検出するブームの先端位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、クレーンの伸縮ブームの伸長量を検出する長さ検出センサ、その伸縮ブームの傾動角度検出センサ、その伸縮ブームの旋回角度検出センサを用いて幾何学的演算により、その伸縮ブームの先端部の空間的な先端位置、ブーム先端部の姿勢角を求めるブームの先端位置検出装置が知られている。
【０００３】
なお、本発明に係る類似の技術として、Ｔ字型ジグの交差部に固定部を設け、Ｔ字型の棒の先端にターゲットを設け、固定部にカメラを設置し、ターゲット取得部としての測量機を用いて、ターゲットを捕捉してカメラの位置と姿勢角を求めるものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８―１０７０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、クレーンの伸縮ブームは、その伸長量、吊り荷の荷重によって撓む。このため、伸縮ブームの先端部の空間的な先端位置を正確に計測する技術が要望される。伸縮ブームでなくとも吊り荷の荷重や風等によって撓む場合がある。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、ブームの先端部の空間的な先端位置、及びそのブームの先端部の姿勢角を正確に検出することが可能なクレーンのブームの先端位置検出装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のクレーンのブームの先端位置検出装置は、クレーンのブームの先端部の基準座標系に対する空間的な先端位置及びそのブーム先端部の姿勢角を検出するのに用いるターゲットと、このターゲットの基準座標系の原点からの距離及びそのターゲットが存在する方向を取得するターゲット取得部と、このターゲット取得部が取得した距離及び方向を用いてそのブームの先端部の空間的な先端位置及びそのブームの先端部の姿勢角を演算する演算部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、クレーンのブームの先端部の基準座標系に対する空間的な先端位置及びブームの先端部の姿勢角を正確に求めることができる。
【０００８】
特に、請求項２ないし請求項５に記載の発明によれば、ターゲット取得部に測量機又はステレオカメラを用いると、クレーンのブームの長さの検出に用いることができるので、長さ検出センサが不要となり、クレーンの作業半径、揚程を算出するときにブームの撓み補正も不要となる。また、ブームの先端部に監視カメラを設けたものにあっては、監視モニタの画面上に負荷領域線を正確に描くことができる。
【０００９】
請求項６に記載の発明によれば、ターゲット取得部をベースブームに設けたので、ブームの先端部に設けられたターゲットの捕捉が容易となる。請求項７に記載の発明によれば、ターゲットを自動的に追尾できる。
請求項８に記載の発明によれば、作業現場の監視のためにブームの先端部に設けられたステレオカメラを利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明のブームの先端位置検出装置の実施例１に係るクレーンの概要を示す説明図である。
【図２】図２は図１に示すクレーンを模式的に示す平面図である。
【図３】図３は図１に示す伸縮ブームの先端部に取り付けられたマーク部材の説明図であって、ブームが撓んでいる状態を示す説明図である。
【図４】図４は図３に示すターゲットマーク部材の平面図である。
【図５】図５は図３に示すターゲットマークを取得するのに用いるターゲットマーク取得部としての測量機の概要を示す説明図である。
【図６】図６は図５に示すターゲットマーク取得部と演算部との関係を示すブロック回路図である。
【図７】図７は図３に示すターゲットマークの取得手順の概要を説明するためのフローチャートである。
【図８】図８は図３に示すターゲットマーク取得手順のうちのターゲットマーク認識からターゲットマークまでの距離の測定手順の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は監視モニタ上でのレーザ測距装置の光軸と画面中心との関係を示す説明図である。
【図１０】図１０は基準のターゲットマークを始点としかつ先端位置を終点とするベクトルを求めるためのベクトル演算の一例を示す説明図である。
【図１１】図１１はターゲット取得部により求められたターゲットマークまでの距離と方向とにより各ターゲットマークまでの位置ベクトルを求めるための説明図である。
【図１２】図１２は図１１に示す位置ベクトルにより互いに直交する単位ベクトルを求めるための説明図である。
【図１３】図１３は図１２に示す互いに直交する単位ベクトルによりこれらの単位ベクトルに直交する単位ベクトルを外積によって求めるための説明図である。
【図１４】図１４は図１３に示す互いに直交する三個の単位ベクトルにより座標変換行列を求めるための説明図である。
【図１５】図１５は図１４に示す座標変換行列を用いてブームの先端部の基準座標系に対する先端位置の方向ベクトルを求めるための説明図である。
【図１６】図１６は本発明のブームの先端位置検出装置の実施例２に係るクレーンの概要を示す説明図である。
【図１７】図１７は本発明のブームの先端位置検出装置の実施例３に係るクレーンの概要を示す説明図である。
【図１８】図１８は本発明のブームの先端位置検出装置の実施例４に係るクレーンの概要を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１１】
（実施例１）
以下に、本発明に係るクレーンのブームの先端位置検出装置の実施例１を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の実施例１に係る移動式クレーン作業車の側面図である。図２は図１に示す移動式クレーン作業車を上面から目視した模式図である。
【００１２】
その図１、図２において、符号１０は移動式クレーン作業車（以下、クレーンという）を示している。このクレーン１０は、クレーン本体としてのキャリア１１、アウトリガ１２、１３、旋回台１４、キャビン２０、ブラケット１５、伸縮ブーム１６その他の構成要素を有する。
【００１３】
その伸縮ブーム１６は、その基端部が支持軸１７を介してブラケット１５に回動可能に設けられている。この伸縮ブーム１６は、支持軸１７を回動支点としてシリンダ１８を用いて起立倒伏可能とされている。
【００１４】
その伸縮ブーム１６は、ベースブーム１６Ａ、中間ブーム１６Ｂ、先端ブーム１６Ｃを有し、これらのベースブーム１６Ａ、中間ブーム１６Ｂ、先端ブーム１６Ｃは入れ子式の構成とされている。この伸縮ブーム１６は図示を略すシリンダを用いて伸縮可能とされている。
【００１５】
先端ブーム１６Ｃにはシーブ（図示を略す）が設けられている。このシーブにはワイヤＷが掛けられ、このワイヤＷの先端部にフックブロック１９が吊り下げられている。このフックブロック１９にフック２１が取り付けられている。そのワイヤＷは、ウインチ（図示を略す）によって巻き取り・繰り出し可能とされている。
【００１６】
その先端ブーム１６Ｃの先端部１６Ｃ’には、図３に拡大して示す固定棒３０がその先端部１６Ｃ’の側面から突出して設けられている。その固定棒３０には３枚のターゲットマーク部材３１、３２、３３が取り付けられている。なお、図１、図２には、このターゲットマーク部材３１ないし３３は図示が省略されている。
【００１７】
ターゲットマーク部材３１ないし３３には、図３、図４に示すように、それぞれターゲットマーク（ターゲットともいう）３１Ｍないし３３Ｍが描かれている。この実施例では、ターゲットマーク３１Ｍは基準マークとして用いられる。ターゲットマーク３２Ｍとターゲットマーク３３Ｍとは、そのターゲットマーク３２Ｍの中心Ｏ２とターゲットマーク３１Ｍの中心Ｏ１とを結ぶ中心線ＯＬ１と、ターゲットマーク３３Ｍの中心Ｏ３とターゲットマーク３１Ｍの中心Ｏ１とを結ぶ中心線ＯＬ２が互いに直交するように、ターゲットマーク部材３２、３３にそれぞれ描かれている。
【００１８】
このターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍは、図３に示すクレーンの伸縮ブーム１６の先端部１６Ｃ’の基準座標系に対する空間的な先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）及び先端部１６Ｃ’の姿勢角（基準座標系のＹ軸回りのヨー角Ψ、基準座標系のＺ軸回りのロール角Φ、基準座標系のＸ軸回りのピッチ角θ）をベクトル演算により算出するのに用いられる。その基準座標系については後述する演算部によるベクトル演算の際に説明する。
【００１９】
地上には、図１、図２に模式的に示すように、ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの基準座標系の原点からの距離及びターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍが存在する方向を取得するターゲット取得部４０が設けられている。
【００２０】
ここでは、ターゲット取得部４０は、図５に概略示すように、ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍまでの距離を測定する測距装置４１とターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍを撮像するカメラ４２とを有する測量機によって構成されている。
【００２１】
ここでは、この測量機は、三脚台４３を有する。この三脚台４３の台座には、測距装置４１とカメラ４２とをパン方向（水平方向）に回転させる架台４４と、この架台４４を駆動する駆動モータ４５’とが設けられている。架台４４のパン方向の回転角は図６に示すパン角度検出器４５によって検出される。
【００２２】
架台４４には、測距装置４１とカメラ４２とを傾動させる支持部４６が設けられている。支持部４６には測距装置４１とカメラ４２とを傾動させる駆動モータ４７’が設けられている。支持部４６の傾動角度（チルト角度）は図６に示すチルト角度検出器４８によって検出される。支持部４６には測距装置４１とカメラ４２との光軸回りの回転角度（ロール角度）を検出するロール角度検出器４９が設けられている。なお、ロール角度検出器４９は測距装置４１とカメラ４２との向きの基準（整準）を設定するのに用いる。
【００２３】
カメラ４２はターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍを撮像する機能を有する。測距装置４１はターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍまでの距離を測距する機能を有する。ここでは、測距装置４１には公知のレーザ距離計が用いられている。
これにより、ターゲット取得部４０は、基準座標系の原点からターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍまでの距離及びターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍが存在する方向を取得する。
【００２４】
ターゲット取得部４０からの出力信号は、図６に示すように、演算部５０に入力される。この演算部５０は測量機に設けても良いし、パーソナルコンピュータに設けても良いし、クレーン本体のキャビン２０に設けても良い。
【００２５】
その演算部５０にはカメラ４２からの映像信号Ｓ１と、測距装置４１からの測距信号Ｓ２と、パン角度検出器４５からのパン角度検出信号Ｓ３と、チルト角度検出器４８からのチルト角度検出信号Ｓ４と、ロール角度検出器４９からのロール角度検出信号Ｓ５とが入力される。
【００２６】
その演算部５０は、駆動モータ４５’を駆動する駆動信号Ｋ１と駆動モータ４７’を駆動する駆動信号Ｋ２とを出力する機能、映像及び演算結果を監視モニタ５１に出力する機能を有すると共に、ターゲット取得部４０が取得した距離及び方向を用いて伸縮ブーム１６の先端部１６Ｃ’の空間的な先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）及び姿勢角（ヨー角度Ψ、ロール角度Φ、ピッチ角度θ）を演算する機能を有する。
【００２７】
（演算部５０の処理の概要）
演算部５０は、画像処理部としての機能を有し、図７に示すように、カメラ４２を用いて撮像されたターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの映像によりターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍを認識する処理を行う（Ｓ.１）。
ついで、演算部５０は、認識したターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍにより伸縮ブーム１６の上下方向の傾動、伸長及び水平方向の旋回に対応してターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍを測量機が自動的に追尾するように追尾駆動部として機能する駆動モータ４５’、４７’にそれぞれ駆動信号Ｋ１、Ｋ２を出力する（Ｓ.２）。
【００２８】
次に、演算部５０は、ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍまでの距離、パン角度、チルト角度、ロール角度を計測する（Ｓ.３）。ついで、ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍのいずれか一つのターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの中心Ｏ１ないしＯ３の位置を算出する（Ｓ.４）。
演算部５０は、３枚のターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの全ての中心Ｏ１ないしＯ３の位置を算出したか否かを判断する（Ｓ.５）。３枚のターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの全ての中心Ｏ１ないしＯ３の位置が算出されていないときには、駆動信号Ｋ１、Ｋ２を出力して、次に測距すべきターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍのいずれか一つが測距されるように駆動モータ４５’、４７’を駆動する（Ｓ.６）。そして、Ｓ.1ないしＳ.6の処理ステップを繰り返す。
【００２９】
３枚のターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの全ての中心Ｏ１ないしＯ３の位置が算出された場合には、演算部５０は伸縮ブーム１６の先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）と先端部１６Ｃ’の姿勢角（θ、Ψ、Φ）を算出する（Ｓ.７）。
【００３０】
（演算部５０によるターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの画像認識から測距までの詳細）
演算部５０は、カメラ４２の画像にターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの像が映り込むように、クレーンの伸縮ブーム１６の姿勢からターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの中心Ｏ１ないしＯ３の位置を幾何学的に計算して、カメラ４２の向きを概略決定する（図８のＳ.１１）。
【００３１】
演算部５０に予め記憶されているターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍのパターンとカメラ４２により撮像されたターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの像とをパターンマッチング法によって比較して、画面上でのターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの像の位置を求める（図８のＳ.12）。
【００３２】
ついで、演算部５０は、監視モニタ５１の画面５１ａの中心Ｏ”の位置の近傍にターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの像の中心Ｏ１ないしＯ３の位置がそれぞれ位置するように、カメラ４２の向きを自動的に調整する（図８のＳ.1３）。
【００３３】
ついで、カメラ４２により撮像されたターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの像が所定の大きさとなるように、ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの像の大きさを画像処理によってズーム調整する（図８のＳ.14）。
【００３４】
ついで、画面５１ａの中心Ｏ”の位置とターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの像の中心Ｏ１ないしＯ３の位置とが所定距離となるように、測量機（カメラ４２と測距装置４１）の向きを微調整する（図８のＳ.15）。すなわち、画面Ｇにおいて、図９に示すように、カメラ４２の光軸中心と測距装置４１の光軸中心との距離Ｏｆが所定距離に対応するように微調整する。
【００３５】
ついで、レーザ光をターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍに照射して、ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍまでの距離を測定する。ついで、測量機の向き（パン角度、チルト角度、ロール角度）からターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの中心Ｏ１ないしＯ３の位置を算出する（図８のＳ.16）。
この手順を、次に、測定すべきターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍについて繰り返す。例えば、ターゲットマーク３１Ｍ、３２Ｍ、３３Ｍの順に測定する。
【００３６】
なお、コヒーレント性の良好なレーザ光を射出するレーザ測距装置を用いれば、ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍに照射されたレーザ光の反射光を受光してターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの中心Ｏ１ないしＯ３にレーザ光の中心が位置するように測量機の向きを調整することにより、正確にレーザ光をターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの中心Ｏ１ないしＯ３に照射することができる。
また、レーザ測距装置とカメラとが一体構成の測距装置を用いれば、視準の自動化をより一層迅速に行うことができる（特開平１０−４７９５９号公報参照）。
【００３７】
（伸縮ブーム１６の先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）を決定するためのベクトル演算）
ここでは、ベクトル演算を用いて伸縮ブーム１６の先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）を決定するものとする。
まず、図１０を参照しつつ、ターゲットマーク３１Ｍの中心Ｏ１から伸縮ブーム１６の先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）までのベクトル→ＰＬの決定について説明する。
【００３８】
ターゲットマーク３１Ｍの中心Ｏ１を原点としてその原点から伸縮ブーム１６の先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）までのベクトル→ＰＬは、この実施例では、ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍを伸縮ブーム１６に取り付けた時に伸縮ブーム１６の先端部１６Ｃ’に撓みがない状態で、測量機を用いてターゲットマーク３１Ｍの中心Ｏ１の方向と距離とを計測すると共に、先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）の方向と距離とを計測することにより求めることにして説明するが、設計時の幾何学的データにより求めても良い。
【００３９】
例えば、測量機を適宜の箇所に置き、適宜の箇所を座標原点Ｏ’として、ターゲットマーク３１Ｍの中心Ｏ１に向かう位置ベクトル→ＰＯ１と伸縮ブーム１６の先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）に向かう位置ベクトル→ＰＱとを計測により求める。
【００４０】
位置ベクトル→ＰＯ１はターゲットマーク３１Ｍの中心Ｏ１までの距離とチルト角度、ロール角度、パン角度を検出することにより求めることができる。同様に、位置ベクトル→ＰＱは伸縮ブーム１６の先端位置Ｑまでの距離とチルト角度、ロール角度、パン角度を検出することにより求めることができる。
【００４１】
従って、ターゲットマーク３１Ｍの中心Ｏ１を座標の原点としてこの原点から伸縮ブーム１６の先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）に向かう位置ベクトル→ＰＬは、→ＰＬ＝→ＰＱ−→ＰＯ１により求めることができる。
この位置ベクトル→ＰＬを先端座標系に対するベクトルという。この位置ベクトル→ＰＬは演算部５０のメモリ（図示を略す）に保存される。
一般的には、伸縮ブーム１６の先端位置Ｑは、吊り荷の荷重、伸縮ブーム１６の自重、風等によって撓むため、伸縮ブーム１６の先端位置Ｑを直接計測することができないことがある。また、先端位置Ｑが視認できない箇所に存在する場合もある。
そこで、伸縮ブーム１６の先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）を間接的に求めることとする。
【００４２】
（伸縮ブーム１６の先端位置Ｑを間接的に求める場合のベクトル演算）
図１１ないし図１５はそのベクトル演算の一例を示している。
図１１では、説明の便宜のため、測量機の適宜の箇所を原点Ｏ’として、地面に対して垂直方向をＺ方向、このＺ方向に対して直交する平面内で、互いに直交する方向をＸ方向、Ｙ方向とする三次元直交座標系を基準座標系として説明する。
【００４３】
しかしながら、測量機とクレーン本体１１との位置関係が既知であれば、クレーン本体１１の伸縮ブーム１６の旋回中心ＯＧ（図２参照）を基準座標系の原点として用いることもできる。
まず、演算部５０は、計測により得られた距離と方向とを用いて、図１１に示すように、ターゲットマーク３１Ｍないしターゲットマーク３３Ｍの各中心Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３に向かう位置ベクトル→ＰＯ１、→ＰＯ２、→ＰＯ３を求める。ついで、図１２に示すように、ターゲットマーク３１Ｍの中心Ｏ１からターゲットマーク３２Ｍの中心Ｏ２に向かう単位ベクトル→ＹＯを求める。
【００４４】
この単位ベクトル→ＹＯは位置ベクトルの差（→ＰＯ２―→ＰＯ１）をその位置ベクトルの差の絶対値（ＰＯ２―ＰＯ１）で除算することにより求めることができる。
すなわち、→ＹＯ＝（→ＰＯ２―→ＰＯ１）/（ＰＯ２―ＰＯ１）
同様にして、ターゲットマーク３１Ｍの中心Ｏ１からターゲットマーク３３Ｍの中心Ｏ３に向かう単位ベクトル→ＺＯを求める。
この単位ベクトル→ＺＯは位置ベクトルの差（→ＰＯ１―→ＰＯ３）をその位置ベクトルの差の絶対値（ＰＯ１−ＰＯ３）で除算することにより求めることができる。
すなわち、→ＺＯ＝（→ＰＯ１―→ＰＯ３）/（ＰＯ１−ＰＯ３）
【００４５】
そして、図１３に示すように、その単位ベクトル→ＹＯと単位ベクトル→ＺＯとを外積を求めることによって、この単位ベクトル→ＹＯと単位ベクトル→ＺＯとの両方に直交する単位ベクトル→ＸＯを求める。
すなわち、→ＸＯ＝→ＹＯ×→ＺＯ
なお、記号「×」はベクトルを外積する演算を意味する。
【００４６】
ついで、演算部５０は、図１４に示すように、これらの単位ベクトル→ＸＯ、→ＹＯ、→ＺＯを用いて先端座標系を基準座標系に座標変換する座標変換行列ＷＴＬを算出する。
【数１】
2014181092.tif 000003
基準座標系の原点Ｏ’から先端位置Ｑに向かう位置ベクトル→ＰＱは、図１５に示すように、座標変換行列ＷＴＬと先端座標系の中心Ｏ１を座標原点とする位置ベクトル→ＰＬとを用いて演算によって求めることができる。
→ＰＱ＝ＷＴＬ・→ＰＬ
この位置ベクトル→ＰＱから基準座標系の原点Ｏ’に対する先端位置Ｑの座標値（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）を求めることができる。
伸縮ブーム１６の先端部１６ｃ’の空間的な姿勢（θ、Φ、Ψ）は[数１]の回転に相
当する行列
[→ＸＯ  →ＹＯ  →ＺＯ]が、物体の姿勢表現として一般的なロール、ピッチ、ヨー角からなる回転行列と等価であるので容易に求めることができる。
【００４７】
従って、この基準座標系の原点Ｏ’と旋回中心ＯＧとの位置関係が既知であれば、旋回中心ＯＧに対する先端位置（Ｑｘ’、Ｑｙ’、Ｑｚ’）を座標変換により求めることができる。このようにして求めた先端位置（Ｑｘ’、Ｑｙ’、Ｑｚ’）は、撓みを含んだ計測量であるので、この先端位置（Ｑｘ’、Ｑｙ’、Ｑｚ’）を用いれば、伸縮ブーム１６の作業半径を撓み補正を行うことなく求めることができる。
【００４８】
（実施例２）
この実施例２では、クレーン本体としてのキャリア１１に測量機が設けられている。ここでは、図１６に示すように、測量機は、キャリア１１の旋回台１４に設けられている。このように旋回台１４に設けられている場合には、伸縮ブーム１６の旋回方向に測量機を自動的に追尾させることができる。
【００４９】
また、ターゲット取得部４０としての測量機が小型の場合には、ベースブーム１６Ａに測量機を設けると、伸縮ブーム１６の姿勢の変化に応じてターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍを取得する方向に測量機の姿勢を一体的に変化させることができる。これにより、計測時間の短縮化を図ることができる。
【００５０】
（実施例３）
測量機の代わりに、視差により距離を計測可能なステレオカメラ４１’を図１７に模式的に示すように用いても良い。演算部５０は、ステレオカメラ４１’により取得した各ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍの視差からターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍまでの距離を求める。従って、この実施例３によれば、レーザ測距装置を用いることなく、各ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍまでの距離を求めることができる。
【００５１】
ステレオカメラ４１’を旋回台１４に設けると、伸縮ブーム１６の姿勢の変化に対応してターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍを取得する方向に、ステレオカメラ４１’の姿勢を一体的に変化させることができる。
【００５２】
また、ベースブーム１６Ａにステレオカメラ４１’を設けると、実施例２と同様に、伸縮ブーム１６の姿勢の変化に応じてターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍを取得する方向にステレオカメラ４１’の姿勢を一体的に変化させることができる。
【００５３】
（実施例４）
この実施例４では、ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍは図１８に示すように旋回台１４に設けられている。ステレオカメラ４１’は先端ブーム１６Ｃに図１８に示すように設けられている。
この実施例４では、ステレオカメラ４１’のカメラ座標系の原点からターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍまでの距離と、ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍが存在する方向とを求める。演算部５０は求められた距離と方向とを用いて、伸縮ブーム１６の先端部１６Ｃ’の空間的な姿勢角（θ、Φ、Ψ）、先端部１６Ｃ’の先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）をベクトル演算により求める。
なお、この実施例４では、ステレオカメラ４１’を先端ブーム１６Ｃに設ける構成としたが、これに限られるものではない。
例えば、ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍを撮像するカメラとレーザ距離計とを伸縮ブーム１６の先端部１６Ｃ’に設け、これにより、カメラ座標系からターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍまでの距離及びターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍが存在する方向を取得するターゲット取得部４０を構成してもよい。
この場合、演算部はカメラ座標系の原点からターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍまでの距離とターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍが存在する方向とを用いて伸縮ブーム１６の先端部１６Ｃ’の空間的な先端位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ）及び伸縮ブーム１６の先端部１６Ｃ’の姿勢角（θ、Φ、Ψ）を演算する。
【００５４】
（その他）
ターゲットマークの個数を１個として、伸縮ブーム１６の先端部１６Ｃ’の姿勢を公知の姿勢角検出センサ（図示を略す）により検出する構成としても良い。
ターゲットマーク３１Ｍないし３３Ｍには、専用のマークを用いても良いが、伸縮ブーム１６の先端部１６Ｃ’の形状的な特徴点を画像処理により抽出し、この特徴点をターゲットマークとして用いても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１６…伸縮ブーム
４０…ターゲット取得部
５０…演算部
３１Ｍ…ターゲットマーク
【図１】
2014181092.tif 000004
【図２】
2014181092.tif 000005
【図３】
2014181092.tif 000006
【図４】
2014181092.tif 000007
【図５】
2014181092.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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