(57)【要約】  マイクロ波３５を発射するとともにマイクロ波３５の反射波を受けるマイクロ波センサー３１を用いたコンテナ位置測定方法であって、輸送用コンテナのコーナー部からの反射波によってコーナー部の位置を測定することで、マイクロ波３５は天候や輸送用コンテナ１８の色に影響されにくいため、輸送用コンテナの位置データを、高い信頼性を持って測定することができ、天候や輸送用コンテナの色による影響を受けにくく、輸送用コンテナの位置データを安定して測定できる位置測定方法を提供する。
2010047017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を発射するとともに前記マイクロ波の反射波を受けるマイクロ波センサーを用いたコンテナ位置測定方法であって、輸送用コンテナのコーナー部からの反射波によって前記コーナー部の位置を測定することを特徴とするコンテナ位置測定方法。
【請求項２】
前記マイクロ波センサーを一定方向に移動させることで前記コーナー部を前記マイクロ波が通過することを特徴とする請求項１に記載のコンテナ位置測定方法。
【請求項３】
発射される前記マイクロ波の中心に対してゲインが５０％となる範囲を前記マイクロ波センサーのアンテナの指向性角度Ｐとしたとき、前記輸送用コンテナの平面部と前記マイクロ波センサーのマイクロ波とのオフセット角度Ｑを１．５×Ｐ＜Ｑ＜９０−（１．５×Ｐ）の範囲としたことを特徴とする請求項１に記載のコンテナ位置測定方法。
【請求項４】
マイクロ波を発射するとともに前記マイクロ波の反射波を受けるマイクロ波センサーを用い、輸送用コンテナの平面部に対する垂直方向から所定角度オフセットさせて前記マイクロ波を発射させ、前記輸送用コンテナの前記平面部からの反射波によって前記平面部の位置を測定するコンテナ位置測定方法であって、発射される前記マイクロ波の中心に対してゲインが５０％となる範囲を前記マイクロ波センサーのアンテナの指向性角度Ｐとしたとき、前記オフセット角度Ｒを１＜Ｒ＜１．５×Ｐの範囲としたことを特徴とするコンテナ位置測定方法。
【請求項５】
請求項１に記載のコンテナ位置測定方法を行うコンテナ位置測定装置であって、段積みされた前記輸送用コンテナの上方に配置されるコンテナクレーンの本体架台と、前記本体架台上に横行自在に支持されるとともに吊具を昇降させる吊具横行手段とを備え、前記マイクロ波の発射方向を下方向きでかつ前記吊具横行手段の進行方向に所定角度オフセットさせて前記マイクロ波センサーを前記吊具横行手段に設置したことを特徴とするコンテナ位置測定装置。
【請求項６】
発射される前記マイクロ波の中心に対してゲインが５０％となる範囲を前記マイクロ波センサーのアンテナの指向性角度Ｐとしたとき、前記オフセット角度Ｑを１．５×Ｐ＜Ｑ＜９０−（１．５×Ｐ）の範囲としたことを特徴とする請求項５に記載のコンテナ位置測定装置。
【請求項７】
請求項４に記載のコンテナ位置測定方法を行うコンテナ位置測定装置であって、段積みされた前記輸送用コンテナの上方に配置されるコンテナクレーンの本体架台と、前記本体架台上に横行自在に支持されるとともに吊具を昇降させる吊具横行手段とを備え、前記マイクロ波の発射方向を下方向きでかつ前記吊具横行手段の進行方向に前記角度Ｒだけオフセットさせて前記マイクロ波センサーを前記吊具横行手段に設置したことを特徴とするコンテナ位置測定装置。
【請求項８】
複数の前記マイクロ波センサーを用い、前記吊具横行手段の一方の進行方向に対応させて配置した前記マイクロ波センサーと、前記吊具横行手段の他方の進行方向に対応させて配置した前記マイクロ波センサーとを有することを特徴とする請求項５または請求項７に記載のコンテナ位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は船舶、車両等にて輸送されコンテナヤード等に積み下ろされる輸送用コンテナの、主に地表に段積みされた状態での輸送用コンテナの位置を測定するコンテナ位置測定方法およびコンテナ位置測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に輸送用コンテナのハンドリングは専用のクレーンによって行われる。クレーンによる輸送用コンテナのハンドリングは、吊具が設置された吊具横行手段が本体架台上を横行し、吊具昇降手段によって吊具が昇降することでなされる。この際、クレーンの下方に積まれた輸送用コンテナと吊具によってハンドリングされる輸送用コンテナとの衝突を避ける目的で、クレーンの下方に積まれた輸送用コンテナの位置を測定する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。
以下、図面を参照しながら上記従来のコンテナ位置を測定する技術を説明する。
図７はコンテナ衝突防止装置を備えたヤードクレーンの全体図である。図７において、コンテナ１０１のハンドリングを行うクレーン１０５には、吊具１１０を昇降させる横行体１１１が備わる。そして、横行体１１１の、吊具１１０で吊られたコンテナ１０１の下縁部を見通しできる個所に、横行方向に向けて扇形の検出範囲を有する二次元レーザセンサ１１３を取り付け、この二次元レーザセンサ１１３により横行移動方向を走査してコンテナ１０１下縁部およびスタック対象コンテナ１０２の天井面のコーナー部の位置データを測定する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１０４６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら従来技術では距離測定センサーとして二次元レーザセンサを用いているが、以下の問題点があった。すなわち、二次元レーザセンサは測定媒体が光であり、測定に際しては光が空間を透過することになるが、この際、光は大気の状態（雨や霧）などの影響を受け易く、その結果、測定不能となるケースがあった。輸送用コンテナのハンドリングは通常、屋外で行われ、特に気象条件の悪い時に目視による操縦ミスが生じやすくなるため距離測定センサーに頼ることが多く、そういった条件下で測定不能となるということは、かえって衝突事故を誘発する可能性が高まることになる。
また、二次元レーザセンサが光であることから、目標物の色が黒色や暗色の場合は光が吸収されて反射せず、測定が困難となる。輸送用コンテナの色については特に指定色といったものはないため黒色や暗色の輸送用コンテナも存在するが、この場合は対象の輸送用コンテナを検知できないことがあり、その結果、衝突事故を防ぎきれないという課題があった。特に目標物の色が黒色の場合、まったく検知できない。
さらに、従来技術では媒体を走査させる必要があり、そのため二次元レーザセンサには可動部が設けられるが、センシング中は常に走査のための首振りを継続する必要があり、この可動部を設けることで複雑で高価な装置となっていた。さらにこの可動部の摩耗や凝着といったことによる、機械的な寿命があった。またセンシングしたデータを合成して対象コンテナの天井面エッジの位置を推定するため、膨大で複雑なデータ処理が必要であった。こうしたことからどうしても高価な装置となってしまう。【０００４】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、天候や輸送用コンテナの色による影響を受けにくく、輸送用コンテナの位置データを安定して測定できる位置測定方法、及び、安価で高い信頼性を備えた測定位置測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明のコンテナ位置測定方法は、マイクロ波を発射するとともに前記マイクロ波の反射波を受けるマイクロ波センサーを用いたコンテナ位置測定方法であって、輸送用コンテナのコーナー部からの反射波によって前記コーナー部の位置を測定することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のコンテナ位置測定方法において、前記マイクロ波センサーを一定方向に移動させることで前記コーナー部を前記マイクロ波が通過することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載のコンテナ位置測定方法において、発射される前記マイクロ波の中心に対してゲインが５０％となる範囲を前記マイクロ波センサーのアンテナの指向性角度Ｐとしたとき、前記輸送用コンテナの平面部とマイクロ波センサーの前記マイクロ波とのオフセット角度Ｑを１．５×Ｐ＜Ｑ＜９０−（１．５×Ｐ）の範囲としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明のコンテナ位置測定方法は、マイクロ波を発射するとともに前記マイクロ波の反射波を受けるマイクロ波センサーを用い、輸送用コンテナの平面部に対する垂直方向から所定角度オフセットさせて前記マイクロ波を発射させ、前記輸送用コンテナの前記平面部からの反射波によって前記平面部の位置を測定するコンテナ位置測定方法であって、発射される前記マイクロ波の中心に対してゲインが５０％となる範囲を前記マイクロ波センサーのアンテナの指向性角度Ｐとしたとき、前記オフセット角度Ｒを１＜Ｒ＜１．５×Ｐの範囲としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明のコンテナ位置測定装置は、請求項１に記載のコンテナ位置測定方法を行うコンテナ位置測定装置であって、段積みされた前記輸送用コンテナの上方に配置されるコンテナクレーンの本体架台と、前記本体架台上に横行自在に支持されるとともに吊具を昇降させる吊具横行手段とを備え、前記マイクロ波の発射方向を下方向きでかつ前記吊具横行手段の進行方向に所定角度オフセットさせて前記マイクロ波センサーを前記吊具横行手段に設置したことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項５に記載のコンテナ位置測定装置において、発射される前記マイクロ波の中心に対してゲインが５０％となる範囲を前記マイクロ波センサーのアンテナの指向性角度Ｐとしたとき、前記オフセット角度Ｑを１．５×Ｐ＜Ｑ＜９０−（１．５×Ｐ）の範囲としたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明のコンテナ位置測定装置は、請求項４に記載のコンテナ位置測定方法を行うコンテナ位置測定装置であって、段積みされた前記輸送用コンテナの上方に配置されるコンテナクレーンの本体架台と、前記本体架台上に横行自在に支持されるとともに吊具を昇降させる吊具横行手段とを備え、前記マイクロ波の発射方向を下方向きでかつ前記吊具横行手段の進行方向に前記角度Ｒだけオフセットさせて前記マイクロ波センサーを前記吊具横行手段に設置したことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項５または請求項７に記載のコンテナ位置測定装置において、複数の前記マイクロ波センサーを用い、前記吊具横行手段の一方の進行方向に対応させて配置した前記マイクロ波センサーと、前記吊具横行手段の他方の進行方向に対応させて配置した前記マイクロ波センサーとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るコンテナの位置測定方法は天候や輸送用コンテナの色に影響されにくいため、輸送用コンテナの位置データを、高い信頼性を持って測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例におけるコンテナの位置測定方法およびコンテナの位置測定装置を適用したクレーンの全体図
【図２】同実施例におけるマイクロ波センサーの構造図
【図３】同実施例におけるマイクロ波センサーのブロック図
【図４】同実施例におけるマイクロ波とデータを示す関係図
【図５】同実施例における距離データの特性図
【図６】同実施例におけるマイクロ波のオフセット角を示す説明図
【図７】従来のコンテナ衝突防止装置を備えたヤードクレーンの全体図
【符号の説明】
【０００８】
１  コンテナクレーン
１１  本体架台
１７  吊具横行手段
１８  輸送用コンテナ
１９  吊具
３１、３２、３３、３４  マイクロ波センサー
３５  マイクロ波
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第１の実施の形態によるコンテナ位置測定方法は、輸送用コンテナのコーナー部からの反射波によってコーナー部の位置を測定するものである。本実施の形態によれば、天候やコンテナの色に影響されにくいため、輸送用コンテナの位置データを、高い信頼性を持って測定することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンテナ位置測定方法において、マイクロ波センサーを一定方向に移動させることでコーナー部をマイクロ波が通過するものである。本実施の形態によれば、マイクロ波を走査させる必要が無く、そのため可動部が不要となり、シンプルで安価であり、かつ寿命が長く、高い信頼性が得られる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンテナ位置測定方法において、発射されるマイクロ波の中心に対してゲインが５０％となる範囲をマイクロ波センサーのアンテナの指向性角度Ｐとしたとき、輸送用コンテナの平面部とマイクロ波センサーのマイクロ波とのオフセット角度Ｑを１．５×Ｐ＜Ｑ＜９０−（１．５×Ｐ）の範囲としたものである。本実施の形態によれば、より確実にコーナー部にマイクロ波を当てることができる。
本発明の第４の実施の形態によるコンテナ位置測定方法は、発射されるマイクロ波の中心に対してゲインが５０％となる範囲をマイクロ波センサーのアンテナの指向性角度Ｐとしたとき、オフセット角度Ｒを１＜Ｒ＜１．５×Ｐの範囲としたとしたものである。本実施の形態によれば、コンテナの平面部の位置を測定するに当たってマイクロ波センサーの取り付け位置の自由度が高まる。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンテナ位置測定方法を行うコンテナ位置測定装置であって、段積みされた輸送用コンテナの上方に配置されるコンテナクレーンの本体架台と、本体架台上に横行自在に支持されるとともに吊具を昇降させる吊具横行手段とを備え、マイクロ波の発射方向を下方向きでかつ吊具横行手段の進行方向に所定角度オフセットさせてマイクロ波センサーを吊具横行手段に設置したものである。本実施の形態によれば、コンテナのコーナー部の位置をマイクロ波センサーによって測定できるため、天候やコンテナの色による影響を受けにくく、位置データを安定して測定することができる信頼性の高い位置測定装置を安価に提供することができる。
本発明の第６の実施の形態は、第５の実施の形態によるコンテナ位置測定装置において、発射されるマイクロ波の中心に対してゲインが５０％となる範囲をマイクロ波センサーのアンテナの指向性角度Ｐとしたとき、オフセット角度Ｑを１．５×Ｐ＜Ｑ＜９０−（１．５×Ｐ）の範囲としたものである。本実施の形態によれば、コーナー部の測定をより確実に行うことができる。
本発明の第７の実施の形態は、第４の実施の形態によるコンテナ位置測定方法を行うコンテナ位置測定装置であって、段積みされた輸送用コンテナの上方に配置されるコンテナクレーンの本体架台と、本体架台上に横行自在に支持されるとともに吊具を昇降させる吊具横行手段とを備え、マイクロ波の発射方向を下方向きでかつ吊具横行手段の進行方向に角度Ｒだけオフセットさせてマイクロ波センサーを吊具横行手段に設置したものである。本実施の形態によれば、コンテナのコーナー部の位置をマイクロ波センサーによって測定できるため、天候やコンテナの色による影響を受けにくく、輸送用コンテナの天面の位置データを安定して測定することができ、かつマイクロ波センサーの取り付け位置の自由度が高まる。
本発明の第８の実施の形態は、第５又は第７の実施の形態によるコンテナ位置測定装置において、複数のマイクロ波センサーを用い、吊具横行手段の一方の進行方向に対応させて配置したマイクロ波センサーと、吊具横行手段の他方の進行方向に対応させて配置したマイクロ波センサーとを有するものである。本実施の形態によれば、吊具横行手段が荷役する対象となる輸送用のコンテナの両隣に隣接するそれぞれのコンテナの位置を把握できる。
【実施例】
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例におけるコンテナの位置測定方法およびコンテナの位置測定装置を適用したクレーンの全体図、図２は同実施例におけるマイクロ波センサーの構造図、図３は同実施例におけるマイクロ波センサーのブロック図、図４は同実施例におけるマイクロ波とデータを示す関係図、図５は同実施例における距離データの特性図、図６は同実施例におけるマイクロ波のオフセット角度を示す説明図である。【００１１】
まず、本発明が適用されるコンテナクレーンの構造について説明する。図１に示すように、コンテナクレーン１はタイヤマウント型クレーンである。本体架台１１は、門型をなし、両脚部１２と上部に張架されたガータ部１３によって構成される。
両脚部１２の下方には、それぞれ走行用モータ１４によって回転駆動する複数の走行用車輪１５が装着されている。
ガータ部１３には、吊具横行手段１７がガータ部１３の長手方向（以降、横行方向という）に沿って移動自在に支持され、吊具横行手段１７は、横行モータ（図示せず）によってガータ部１３上を横行する構造となっている。
輸送用コンテナ１８を保持可能な吊具１９は、ワイヤロープ２２によって吊具横行手段１７から吊り下げられ、吊具昇降手段２８によって上下に移動することができる。ここで、吊具昇降手段２８は、吊具横行手段１７に設けられた巻取モータおよび回転ドラム（図示せず）からなる。
回転ドラム（図示せず）の回転軸にはエンコーダ（図示せず）が設けられ、吊具１９の高さ方向の位置を検出できるようになっている。
吊具横行手段１７の下方には、コンテナクレーン１を操縦する運転手が前進方向と真下を見渡すことのできる運転室２６が設けられている。
ガータ部１３の下方には横行方向に、上限を４段として６列に段積みされた輸送用コンテナ１８が整列配置されている。ここではそれぞれの列をａ列からｆ列と呼ぶ。また、ａ列からｆ列へと順に、輸送用コンテナ１８が、２段、４段、２段、３段、１段、３段に積まれている。ｆ列の横には運搬用の車両であるシャーシ３０が配置されている。【００１２】
吊具横行手段１７の前進方向の端部には、マイクロ波３５を発信、受信することで距離を測定することのできるマイクロ波センサー３１、３２が設置され、後退方向の端部には、マイクロ波センサー３３、３４が設置されている。
マイクロ波センサー３１は、マイクロ波の発射方向を吊具横行手段１７の前進方向に向けてオフセットされている。オフセット角度は、吊具１９の鉛直下から前進方向に２列先の輸送用コンテナ１８を検出可能に設定し、本実施例では１５度に設定している。図１では、吊具１９がｄ列の輸送用コンテナ１８上に位置しているので、マイクロ波センサー３１は、ｂ列の輸送用コンテナ１８を検出可能にオフセット角度を設定している。
本実施例では、マイクロ波センサー３１を前進方向に向けてオフセットしているため、図に示す状態のように、吊具１９がｄ列の輸送用コンテナ１８を保持した際、マイクロ波センサー３１は、ｂ列の上限まで積まれた輸送用コンテナ１８の手前上面のコーナー部の位置を捕らえることができ、吊具横行手段１７を、ｂ列の輸送用コンテナ１８に衝突する前に余裕を持って停止させることができる。
マイクロ波センサー３２は、マイクロ波の発射方向を鉛直下に向けて設置している。マイクロ波センサー３２を、マイクロ波の発射方向を鉛直下に向けて設置することで、吊具１９がｄ列にある輸送用コンテナ１８を保持した際、マイクロ波は、前進方向に向かってひとつ先のｃ列に段積みされた輸送用コンテナ１８の天面に垂直方向に当てることができる。
マイクロ波センサー３３は、マイクロ波の発射方向を鉛直下に向けて設置している。マイクロ波センサー３３を、マイクロ波の発射方向を鉛直下に向けて設置することで、吊具１９がｄ列にある輸送用コンテナ１８を保持した際、マイクロ波は、後退方向に向かってひとつ先のｅ列に段積みされた輸送用コンテナ１８の天面に垂直方向に当てることができる。
マイクロ波センサー３４は、マイクロ波の発射方向を吊具横行手段１７の後退方向に向けてオフセットされている。オフセット角度は、吊具１９の鉛直下から後退方向に２列先の輸送用コンテナ１８を検出可能に設定し、本実施例では５度に設定している。図１では、吊具１９がｄ列の輸送用コンテナ１８上に位置しているので、マイクロ波センサー３４は、ｆ列の輸送用コンテナ１８を検出可能にオフセット角度を設定している。
本実施例では、マイクロ波センサー３４を後退方向に向けてオフセットしているため、図に示す状態のように、吊具１９がｄ列の輸送用コンテナ１８を保持した際、マイクロ波センサー３４は、ｆ列の上限まで積まれた輸送用コンテナ１８の天面の位置を捕らえることができ、吊具横行手段１７を、ｆ列の輸送用コンテナ１８に衝突する前に余裕を持って停止させることができる。【００１３】
次にマイクロ波センサー３１、３２、３３、３４の具体的な構成について説明する。なお、これらのマイクロ波センサーは同一の構造をしている。
図２において、防水ケース４０にはＦＭ−ＣＷレーダーモジュール４５が収納されている。ＦＭ−ＣＷレーダーモジュール４５を構成するアンテナ４３は、１アンテナタイプのパッチアレイアンテナで、ＦＭ−ＣＷレーダーモジュール４５および制御モジュール４６とともに一体に結合されて構成されている。
通常、発射されるマイクロ波３５の中心に対してゲインが５０％となる範囲を角度で表したものがマイクロ波センサーのアンテナの指向性角度であり、本実施例においてはアンテナ４３の指向性角度を４度（中心に対して±２度）とした。
その他、主な仕様は、送信周波数が２４．０８〜２４．２５（ＧＨｚ）、占有周波数帯域幅は７６（ＭＨｚ）、送信出力電力は９（ｍＷ）、変調方式はＦＭ変調ＣＷ、測定時間は１００（回／秒）、としている。また、距離測定精度は±３０ｍｍの誤差に抑えており、複数の高さ規格寸法に対して、その違いを判別することができる。
防水ケース４０には、信号のやりとり、電源の供給を行う防水端子４８が設けられた端子ケース４９が固定され、端子ケース４９を把持するように固定されたステイ５０を介して所定の対象に固定される。【００１４】
図２に示す防水端子４８によって、図３に示すように、マイクロ波センサー３１、３２、３３、３４は、ハブ５６、５７を経由して運転室２６に設けられたマスター基盤５５と接続されている。マスター基盤５５には、各制御パラメータを設定するためのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）６０と、クレーンシーケンサ６２が接続されている。
本実施例では、各マイクロ波センサー３１、３２、３３、３４から出力されるアナログ信号をＦＦＴ高速フーリエ変換し、対象物までの距離を測定し、クレーンシーケンサ６２にて位置を把握して運転室２６内に設置したディスプレイ（図示せず）に表示するとともに、衝突の危険ありと判断したときには、ディスプレイ（図示せず）に警告を表示するとともに警報ブザーが鳴る仕組みとしている。【００１５】
ここで、本実施例のマイクロ波センサーとして用いたＦＭ―ＣＷセンサーによる、対象物までの距離を測定する原理を述べる。
アンテナ４３から出力されるマイクロ波３５のアナログ信号は、対象物に反射して受信信号となり、送信波の位相と受信波の位相差の検出（位相検波）を行う。
アンテナ４３から出力される信号は低い周波数の信号であり、一般的にビート信号と称する信号は、以下のように求められる。
ビート信号（ｆ）＝（（４・Δｆ）／（ＳＴ・ｃ））・ｒ（ｍ）
Δｆは周波数掃引幅、ＳＴは周波数掃引時間、ｃは光速、ｒは反射物までの距離を表す。
これらの関係からビート信号を高速フーリエ変換処理にて周波数分解することで対象物との距離の測定が可能となる。【００１６】
以上のように距離を測定することができるセンサーとしてＦＭ―ＣＷセンサーは公知である。一方、本実施例にて用いた、２４ＧＨｚのマイクロ波を用いたＦＭ―ＣＷセンサーには次のような特徴がある。
１）伝搬経路の媒質の影響を受けない。
２）高温・高圧・真空中・濃霧・強風の環境の影響を受けない。
３）透明、不透明に無関係に非金属の窓を通して目標物迄の距離を測定できる。
４）アンテナの形状を小型にできる。
５）容易に出力ビーム幅を絞ることができる。
６）従来（Ｘバンド帯）のレーダーに比べて小型である。
７）技術適合品を用いる為、個別免許は不要である。
このようにＦＭ―ＣＷセンサーの特徴は屋外における物体の位置を測定するのに好適なものである。【００１７】
その反面、輸送用コンテナに代表されるような、平面で構成されている物体は、ＦＭ―ＣＷセンサーをはじめ、いわゆるレーダーによる距離測定対象としては不向きである。測定対象の平面が発射されるマイクロ波の方向に対して垂直であれば、反射波はＦＭ―ＣＷセンサーの方向に反射されるため、容易に距離を測定することができる。しかしながら平面が発射されるマイクロ波の方向に対して振れている場合、マイクロ波は入射角と同一角度で反射してしまうためマイクロ波がマイクロ波センサーに返ってこないので、ＦＭ―ＣＷセンサーでは位置を捉えることができない。したがってほぼ正確な立方体をなす輸送用コンテナとの距離をＦＭ―ＣＷセンサーを用いて、斜めから測定するといったことは、従来、不可能と考えられていた。
そこで、発明者らは輸送用コンテナの面がマイクロ波の方向に対して振れている場合、逆にマイクロ波が返ってこないこと、更に輸送用コンテナのコーナー部からのわずかな反射を捕らえることに着目した。まず、通常の市場で実施されているＦＭ―ＣＷセンサーを用いて実験を行ったが、輸送用コンテナのコーナー部からの反射を捕らえることはできなかった。
そして、次に発明者らはレーダーの指向特性を著しく高めることで電力密度を高め反射面積を小さくし、周辺からの乱反射の影響を低減させることで誤報確率を改善した。さらにレーダー自体のノイズレベルも極めて小さく抑えた。
具体的にはレーダーの指向特性を、パッチアレイアンテナで４度（±２度）に絞り、レーダー自体のノイズレベルはノイズの低い高Ｓ／Ｎ比のパーツを用いるとともに、クレーン制御側のシーケンサソフトにて、８積分（１０ｌｏｇ８）の雑音改善を行い、ＮＦ８ｄＢ、雑音電力−１３０ｄＢｍ／Ｈｚまで抑えたレーダーを完成した。その結果、輸送用コンテナのコーナー部からのわずかな反射を捕えることに成功したのである。【００１８】
上記特性を備えたＦＭ―ＣＷセンサーを用いて、実際に輸送用コンテナ１８のコーナー部を測定した結果について説明する。
図４は、吊具横行手段１７が前進方向に横行したときの輸送用コンテナ１８とマイクロ波３５との関係を示した図で、コンディションＬからＭ、Ｎへと吊具横行手段１７の横行に伴い、マイクロ波３５の輸送用コンテナ１８からの反射の状態が変化する様子を示す。また、コンディションＬ、Ｍ、Ｎに対応した距離データのグラフをグラフＬ、Ｍ、Ｎに示す。
本実施例においては、輸送用コンテナ１８に対するマイクロ波の発射角度は一定とし、マイクロ波センサー３１を一定方向に移動させている。
図４において、吊具横行手段１７の横行に伴いマイクロ波センサー３１から発せられるマイクロ波３５はコンティションＬ、Ｍ、Ｎの順に輸送用コンテナ１８に当る。コンディションＬの状態ではマイクロ波３５が斜め上方から輸送用コンテナ１８の前面に当るため、入射角と同角度で反対方向に反射してしまい、マイクロ波センサー３１には返ってこない。
次に輸送用コンテナ１８のコーナー部を通過（コンディションＭの状態）すると、弱いながらもマイクロ波３５がコーナー部から反射されてマイクロ波センサー３１に返ってくる。コーナー部からマイクロ波３５が戻り続ける時間は最短の条件では僅かに０．７秒という短時間となるが、本実施例のレーダーは、１秒間に１００回の割合でマイクロ波３５を発射して距離を測定しているため、距離を判定するに十分なデータが得られる。すなわち、距離の値が少しづつ異なるデータＭが少なくとも７０データ得られるのである。
そしてコーナー部を通過しコンディションＮの状態になるとマイクロ波３５は斜め上方から輸送用コンテナ１８の天面に当るため、入射角と同角度で反対方向に反射してしまい、マイクロ波センサー３１には返ってこない。【００１９】
次に輸送用コンテナのコーナー部を捉えた実データを図５に示す。
図５において、グラフＡは図４のコンディションＭの状態におけるマイクロ波３５のアナログ信号、グラフＢはその信号をＦＭ−ＣＷレーダーモジュール４５内でＦＦＴ変換処理した波形を示したものである。従来、レーダーで捕らえることができるとは考えられなかった輸送用コンテナ１８のコーナー部の距離データが鮮明に捉えられていることが分かる。
次に、マイクロ波センサー３１のオフセット角の限界値を把握した。
本実施の形態ではマイクロ波センサー３１は吊具横行手段１７の前進方向に向けてオフセットされ、オフセット角度は吊具１９が輸送用コンテナ１８を保持した際、前進方向に向かって２つ先の最も高く積まれた輸送用コンテナ１８の手前上面のコーナー部を捕らえたとき、吊具横行手段１７が余裕を持って停止できる角度として１５度に設定している。
しかしながら、この角度を小さく設定した場合に、天面からの反射波が逆戻りすると、コーナー部からの反射と平面部からの反射を区別することが難しくなる。
そこでオフセットをする場合でも輸送用コンテナ１８の天面からの反射波が逆戻りするのかどうか、また、その場合の輸送用コンテナ１８の天面からの角度を把握するために測定試験を繰り返した。その結果、オフセット角度が小さいと、輸送用コンテナ１８の天面から反射波が戻ってくること、またその限界の角度とアンテナの指向性角度との間には相関があることを突き止めた。
この相関とは、中心方向に対してゲインが５０％となる範囲をマイクロ波センサーのアンテナ４３の指向性角度Ｐとしたとき、輸送用コンテナ１８の平面からの反射波が戻ってくる条件値は１．５×Ｐよりも小さいオフセット角であった。すなわちこの条件値はコーナー部からの反射と平面部からの反射を区別することが難しく、コーナー部からの反射のみによって距離を測定することは困難である。
従ってマイクロ波センサー３１がコーナー部からの反射によって距離を測定することのできるオフセット角度Ｑは、１．５×Ｐ＜Ｑ＜９０−（１．５×Ｐ）の範囲である。本実施例で設定したオフセット角１５度は上記Ｑの範囲にあるため、マイクロ波センサー３１はコーナー部からの反射によって距離を測定することができる。
一方、１．５×Ｐの範囲まではオフセットされても輸送用コンテナ１８の平面からの反射波が戻ってくるため、逆に天面までの距離を測定するための天面部とマイクロ波３５との許容オフセット角度ＲをＲ＜１．５×Ｐとすればよい。本実施の形態によるマイクロ波センサー３４はアンテナ４３の指向性角度を４（ｄｅｇ）としているため、オフセット角の許容範囲は６度以下となるが、本実施の形態で設定したオフセット角５度は上記Ｐの範囲にあるので、マイクロ波センサー３４は平面部からの反射によって距離を測定することができる。【００２０】
以上のような構成において、次に動作、作用について図１を用いて説明する。
まず、ｄ列の最上段の輸送用コンテナ１８を吊具横行手段１７の前進方向のａ列に移動させる動作を説明する。
運転手は、ｄ列の輸送用コンテナ１８の真上に吊具１９が位置する所まで吊具横行手段１７を移動させた後、吊具１９を下降させる。吊具１９は吊具昇降手段２８によってワイヤロープ２２を介して下降し、ｄ列の輸送用コンテナ１８を把持する。
この段階で吊具昇降手段２８を構成する回転ドラム（図示せず）の回転軸にはエンコーダ（図示せず）が設けられ、吊具１９の高さ方向の位置を検出できるようになっているので、把持した輸送用コンテナ１８の底面の高さを把握できている。
同時にこの段階で、マイクロ波センサー３２は吊具１９がｄ列の輸送用コンテナ１８を保持した際、ひとつ隣に積まれたｃ列の輸送用コンテナ１８の天面に対応した位置にあるため、輸送用コンテナ１８の天面とマイクロ波センサー３２との距離を測定することで、ｃ列の最上段の輸送用コンテナ１８の天面の位置を把握できる。
次に、吊具１９が輸送用コンテナ１８を保持したことを確認すると、運転手は吊具１９を上昇させることで輸送用コンテナ１８を吊り上げる。ｃ列最上段の輸送用コンテナ１８の天面の高さは把握できており、また吊具１９の底面の高さも把握できているので、運転手は輸送用コンテナ１８の底面が輸送用コンテナ１８の天面より高くなるまで吊具１９を上昇させた後、吊具横行手段１７を前進方向に移動させる。
するとマイクロ波センサー３１から発射されるマイクロ波３５は、ｂ列の最上段にある輸送用コンテナ１８の側面、コーナー部、天面の順で移動していく。この際、このマイクロ波がコーナー部を通過した瞬間、マイクロ波が反射され、この反射波をアンテナ４３によって捉えることで、マイクロ波センサー３１とｂ列の最上段にある輸送用コンテナ１８のコーナー部との距離を把握することができる。そしてマイクロ波センサー３１のオフセット角は１５度に固定されていることから三角関数を用いて演算することでｂ列最上段にある輸送用コンテナ１８のコーナー部の位置を把握することができる。
ここで、オフセット角１５度は吊具１９が輸送用コンテナ１８を保持し前進方向に向かって移動しながらｂ列最上段の輸送用コンテナ１８のコーナー部を捕らえたとき、吊具横行手段１７が把持した輸送用コンテナ１８が２つ先の列の輸送用コンテナ１８に衝突する前に余裕を持って停止できる角度としているため、運転手はｂ列の輸送用コンテナ１８のコーナー部の位置情報や警告、警報から危険と判断すれば、吊具横行手段１７の横行を停止させることができる。または運転手は吊具横行手段１７の横行速度を減速しながら吊具１９を上昇させ、吊具１９が保持した輸送用コンテナ１８をｂ列最上段の輸送用コンテナ１８に衝突させることなく更に先の輸送用コンテナ１８の上へと移動させることができる。
こうして運転手は吊具１９が把持した輸送用コンテナ１８をａ列の真上まで移動させ、降下させることでより安全に短時間で輸送用コンテナ１８の移載を完了させることができる。【００２１】
次に、ｄ列の最上段の輸送用コンテナ１８を吊具横行手段１７の後退方向にあるシャーシ３０に移動させる動作を説明する。
運転手は、ｄ列の輸送用コンテナ１８の真上に吊具１９が位置する所まで吊具横行手段１７を移動させた後、吊具１９を下降させる。吊具１９は吊具昇降手段２８によってワイヤロープ２２を介して下降し、ｄ列の輸送用コンテナ１８を把持する。
この段階で吊具昇降手段２８を構成する回転ドラム（図示せず）の回転軸にはエンコーダ（図示せず）が設けられ、吊具１９の高さ方向の位置を検出できるようになっているので、把持した輸送用コンテナ１８の底面の高さを把握できる。
同時にこの段階で、マイクロ波センサー３３は吊具１９がｄ列の輸送用コンテナ１８を保持した際、ひとつ隣に積まれたｅ列の輸送用コンテナ１８の天面に対応した位置にあるため、ｅ列の輸送用コンテナ１８の天面とマイクロ波センサー３３との距離を測定することで、ｅ列の最上段の輸送用コンテナ１８の天面の位置を把握できる。
さらにマイクロ波センサー３４は吊具１９が輸送用コンテナ１８を保持した際、後退方向に向かって２つ先の列に積まれたｆ列の輸送用コンテナ１８の天面に向けてオフセットされているため、ｆ列の輸送用コンテナ１８の天面とマイクロ波センサー３４との距離を測定することで、ｆ列の最上段の輸送用コンテナ１８の天面との距離を把握できる。
そしてマイクロ波センサー３４のオフセット角は５度に固定されていることから三角関数を用いて演算することでｆ列の最上段の輸送用コンテナ１８の位置を把握することができる。
次に、吊具１９がｄ列最上段の輸送用コンテナ１８を把持したことを確認すると、運転手は吊具１９を上昇させることで輸送用コンテナ１８を吊り上げる。この際、運転手はｅ列がｄ列より低いこと、およびｆ列の最上段の輸送用コンテナ１８の天面の高さと吊具１９に把持された輸送用コンテナ１８の位置を把握できているので、運転手は吊具１９を上昇させながら吊具横行手段１７を後退させることで、保持した輸送用コンテナ１８の底面がｆ列の最上段の輸送用コンテナ１８の天面より高くなる位置まで最短距離で移動させることができる。
こうして運転手は吊具１９が把持した輸送用コンテナ１８をシャーシ３０の真上まで移動させ、降下させることでより安全に短時間で輸送用コンテナ１８の移載を完了させることができる。【００２２】
なお、以上は運転手が段積みされた輸送用コンテナ１８の位置情報に基づいて手動による運転をすることを前提とした実施例であるが、マイクロ波センサー３１およびマイクロ波センサー３２の測定データに基づいて例えば吊具１９の前進方向のｂ列、ｃ列の輸送用コンテナ１８の高さデータから輸送用コンテナ１８の衝突危険領域を設定した上で、その領域に入れば自動的に減速する、またはその領域を避けて最短距離で輸送用コンテナ１８を移動させる、といったことを自動的に行うよう運転制御をすることは、上述した輸送用コンテナ１８の位置測定方法、または輸送用コンテナ１８の位置測定装置を用いることで容易に実現可能である。
また、ガータ部１３に、コンテナクレーン１の下方に整列配置された段積みされた輸送用コンテナ１８およびシャーシ３０に対応する位置に、各々、距離センサーを設けてコンテナ天面までの距離を測定する方法は公知である。この距離センサーにマイクロ波センサーを用いた場合、例えば輸送用コンテナ１８天面がマイクロ波センサーの真下から僅かに外れるといったケースにおいても、本発明の位置測定方法によればオフセット角度Ｒを１＜Ｒ＜１．５×Ｐの範囲でマイクロ波センサーをオフセットして設置することが可能であり、輸送用コンテナ１８の天面までの距離を測定することができるので、マイクロ波センサーの取り付け位置の制約で輸送用コンテナ１８の天面がマイクロ波センサーの真下に無いケースでもコンテナの天面までの距離を測定することができるため、マイクロ波センサーの取り付け位置の自由度が高まる。
また、本実施の形態においては、マイクロ波センサーは吊具横行手段１７に所定の向きで固定されているが、マイクロ波センサーの向きを任意の角度で振ることでマイクロ波を走査させ、測定対象物のコーナー部の位置を測定することもできるが、この場合でも本発明の効果である、輸送用コンテナ１８の色の影響を受けず、天候の影響が極めて小さいといった効果が得られるため、安定した位置測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上のように本発明にかかわるコンテナの位置測定方法およびコンテナの位置測定装置は、輸送用コンテナの色の影響を受けず、天候の影響が極めて小さいので、輸送用コンテナの位置データを安定して測定できるため、コンテナ船への輸送用コンテナの積み降ろしに用いられるガントレークレーンやストラドルキャリアにも適用することができ、また鉄道車両への移載に用いるクレーン等にも適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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