(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ヤードに積み付けられている原料山の上方にブームを位置させることが可能な重機であって、当該原料山の長手方向に移動することが可能な重機と、
前記ブームの所定の位置に取り付けられ、前記原料山の表面の位置を特定するための情報を測定する、３つのステレオカメラからなる原料山測定装置と、
前記ブームの所定の位置に取り付けられ、前記原料山測定装置の位置を特定するための情報を測定する位置測定装置と、
前記ブームの所定の位置に取り付けられ、前記原料山測定装置における、前記原料ヤードの測定方向を特定するための情報を測定する方向測定装置と、
前記原料山測定装置で測定された情報に基づく前記原料山の表面の位置の３次元座標の座標系を、前記位置測定装置で測定された情報に基づく前記原料山測定装置の位置の３次元座標と、前記方向測定装置で測定された情報と、を用いて、ステレオカメラを基準とした場合のものから実空間におけるものに変更し、前記座標系が変更された前記原料山の表面の位置の３次元座標から、前記実空間における座標系の前記原料山が形成されると想定される領域に配置された３次元格子の各格子点に対応する３次元座標を抽出することにより、前記原料山の表面の位置の３次元座標を代表する３次元座標を抽出し、当該抽出した３次元座標から、前記原料山の形状を抽出して、前記原料山の３次元形状を計測する計測手段と、を有することを特徴とする原料ヤード管理システム。
【請求項２】
前記計測手段により計測された原料山の３次元形状から、当該原料山の体積を計算して当該原料山の在庫量を計算する原料山在庫量計算手段を有することを特徴とする請求項１に記載の原料ヤード管理システム。
【請求項３】
前記重機、又は前記重機とは別の重機としてのリクレーマと、
前記リクレーマにより払い出された原料を後工程に搬送する搬送装置と、を有し、
前記原料山在庫量計算手段は、前記計算した原料山の体積に基づく在庫量から、前記搬送装置により搬送された量を減算して、当該原料山の在庫量を更新することを特徴とする請求項２に記載の原料ヤード管理システム。
【請求項４】
前記重機、又は前記重機とは別の重機としてのリクレーマと、
前記リクレーマによって原料山からの原料の払い出しが行われると、当該原料山のうち、当該リクレーマの掘削部の存在していた範囲を計算する払出範囲計算手段と、
前記計測手段により計測された原料山の３次元形状から、前記払出範囲計算手段により計算された範囲を除くことによって、当該原料山の３次元形状を修正する原料山形状修正手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の原料ヤード管理システム。
【請求項５】
前記計測手段により計測された原料山の３次元形状から、当該原料山の体積を計算して当該原料山の在庫量を計算する原料山在庫量計算手段を有し、
前記原料山在庫量計算手段は、前記原料山形状修正手段により原料山の３次元形状が修正されると、当該修正された原料山の３次元形状に基づく体積を計算して当該原料山の在庫量を計算することを特徴とする請求項４に記載の原料ヤード管理システム。
【請求項６】
前記重機のブームの動作を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記原料山測定装置、前記位置測定装置、及び前記方向測定装置により測定が行われている間は、前記重機のブームの延設方向が、前記原料ヤードの長手方向及び高さ方向に垂直な方向と、前記原料ヤードの高さ方向とにより定まる平面の面方向を向くように、前記重機のブームの動作を制御することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の原料ヤード管理システム。
【請求項７】
前記重機は、スタッカーであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の原料ヤード管理システム。
【請求項８】
前記位置測定装置は、前記原料山測定装置の位置を特定するための情報として、自身の位置を測定し、
前記方向測定装置は、前記原料山測定装置における、前記原料ヤードの測定方向を特定するための情報として、前記ブームの俯仰角を測定し、
前記計測手段は、前記ブームの延設方向の長さを示す情報と、前記位置測定装置と前記原料山測定装置との位置関係を示す情報と、前記原料山測定装置の設置方向を示す情報と、を更に用いて、前記原料山測定装置で測定された前記原料山の表面の位置を特定するための情報の座標系を、ステレオカメラを基準とした場合のものから実空間におけるものに変更することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の原料ヤード管理システム。
【請求項９】
前記原料山測定装置、前記位置測定装置、及び前記方向測定装置は、前記原料ヤードで操業する重機の操業が終了した後に測定を行う操業優先モードで動作することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の原料ヤード管理システム。
【請求項１０】
前記原料山測定装置、前記位置測定装置、及び前記方向測定装置は、前記原料ヤードで操業する重機の操業が中断した後に測定を行う測定優先モードで動作することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の原料ヤード管理システム。
【請求項１１】
原料ヤードに積み付けられている原料山の上方にブームを位置させることが可能な重機であって、当該原料山の長手方向に移動することが可能な重機を用いて、原料ヤードにある原料山を管理する原料ヤード管理方法であって、
前記ブームの所定の位置に取り付けられた、３つのステレオカメラからなる原料山測定装置により、前記原料山の表面の位置を特定するための情報を測定する原料山測定工程と、
前記ブームの所定の位置に取り付けられた位置測定装置により、前記原料山測定装置の位置を特定するための情報を測定する位置測定工程と、
前記ブームの所定の位置に取り付けられた方向測定装置により、前記原料山測定装置における、前記原料ヤードの測定方向を特定するための情報を測定する方向測定工程と、
前記原料山測定工程で測定された情報に基づく前記原料山の表面の位置の３次元座標の座標系を、前記位置測定工程で測定された情報に基づく前記原料山測定装置の位置の３次元座標と、前記方向測定工程で測定された情報と、を用いて、ステレオカメラを基準とした場合のものから実空間におけるものに変更し、前記座標系が変更された前記原料山の表面の位置の３次元座標から、前記実空間における座標系の前記原料山が形成されると想定される領域に配置された３次元格子の各格子点に対応する３次元座標を抽出することにより、前記原料山の表面の位置の３次元座標を代表する３次元座標を抽出し、当該抽出した３次元座標から、前記原料山の形状を抽出して、前記原料山の３次元形状を計測する計測工程と、を有することを特徴とする原料ヤード管理方法。
【請求項１２】
前記計測工程により計測された原料山の３次元形状から、当該原料山の体積を計算して当該原料山の在庫量を計算する原料山在庫量計算工程を有することを特徴とする請求項１１に記載の原料ヤード管理方法。
【請求項１３】
前記原料山在庫量計算工程は、前記計算した原料山の体積に基づく在庫量から、前記重機、又は前記重機とは別の重機としてのリクレーマにより払い出された原料を後工程に搬送する搬送装置により搬送された量を減算して、当該原料山の在庫量を更新することを特徴とする請求項１２に記載の原料ヤード管理方法。
【請求項１４】
前記重機、又は前記重機とは別の重機としてのリクレーマによって原料山からの原料の払い出しが行われると、当該原料山のうち、当該リクレーマの掘削部の存在していた範囲を計算する払出範囲計算工程と、
前記計測工程により計測された原料山の３次元形状から、前記払出範囲計算工程により計算された範囲を除くことによって、当該原料山の３次元形状を修正する原料山形状修正工程と、を有することを特徴とする請求項１１に記載の原料ヤード管理方法。
【請求項１５】
前記計測工程により計測された原料山の３次元形状から、当該原料山の体積を計算して当該原料山の在庫量を計算する原料山在庫量計算工程を有し、
前記原料山在庫量計算工程は、前記原料山形状修正工程により原料山の３次元形状が修正されると、当該修正された原料山の３次元形状に基づく体積を計算して当該原料山の在庫量を計算することを特徴とする請求項１４に記載の原料ヤード管理方法。
【請求項１６】
前記重機のブームの動作を制御する制御工程を有し、
前記制御工程は、前記原料山測定装置、前記位置測定装置、及び前記方向測定装置により測定が行われている間は、前記重機のブームの延設方向が、前記原料ヤードの長手方向及び高さ方向に垂直な方向と、前記原料ヤードの高さ方向とにより定まる平面の面方向を向くように、前記重機のブームの動作を制御することを特徴とする請求項１１〜１５の何れか１項に記載の原料ヤード管理方法。
【請求項１７】
前記重機は、スタッカーであることを特徴とする請求項１１〜１６の何れか１項に記載の原料ヤード管理方法。
【請求項１８】
前記位置測定工程は、前記原料山測定装置の位置を特定するための情報として、前記位置測定装置の位置を測定し、
前記方向測定工程は、前記原料山測定装置における、前記原料ヤードの測定方向を特定するための情報として、前記ブームの俯仰角を測定し、
前記計測工程は、前記ブームの延設方向の長さを示す情報と、前記位置測定装置と前記原料山測定装置との位置関係を示す情報と、前記原料山測定装置の設置方向を示す情報と、を更に用いて、前記原料山測定装置で測定された前記原料山の表面の位置を特定するための情報の座標系を、ステレオカメラを基準とした場合のものから実空間におけるものに変更することを特徴とする請求項１１〜１７の何れか１項に記載の原料ヤード管理方法。
【請求項１９】
前記原料山測定工程、前記位置測定工程、及び前記方向測定工程は、前記原料ヤードで操業する重機の操業が終了した後に測定を行う操業優先モードで動作することを特徴とする請求項１１〜１８の何れか１項に記載の原料ヤード管理方法。
【請求項２０】
前記原料山測定工程、前記位置測定工程、及び前記方向測定工程は、前記原料ヤードで操業する重機の操業が中断した後に測定を行う測定優先モードで動作することを特徴とする請求項１１〜１８の何れか１項に記載の原料ヤード管理方法。
【請求項２１】
原料ヤードに積み付けられている原料山の上方にブームを位置させることが可能な重機であって、当該原料山の長手方向に移動することが可能な重機を用いて、原料ヤードにある原料山を管理することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記ブームの所定の位置に取り付けられた、３つのステレオカメラからなる原料山測定装置に対して、前記原料山の表面の位置を特定するための情報の測定を指示する原料山測定工程と、
前記ブームの所定の位置に取り付けられた位置測定装置に対して、前記原料山測定装置の位置を特定するための情報の測定を指示する位置測定工程と、
前記ブームの所定の位置に取り付けられた方向測定装置に対して、前記原料山測定装置における、前記原料ヤードの測定方向を特定するための情報の測定を指示する方向測定工程と、
前記原料山測定工程による指示に基づいて測定された情報に基づく前記原料山の表面の位置の３次元座標の座標系を、前記位置測定工程による指示に基づいて測定された情報に基づく前記原料山測定装置の位置の３次元座標と、前記方向測定工程による指示に基づいて測定された情報と、を用いて、ステレオカメラを基準とした場合のものから実空間におけるものに変更し、前記座標系が変更された前記原料山の表面の位置の３次元座標から、前記実空間における座標系の前記原料山が形成されると想定される領域に配置された３次元格子の各格子点に対応する３次元座標を抽出することにより、前記原料山の表面の位置の３次元座標を代表する３次元座標を抽出し、当該抽出した３次元座標から、前記原料山の形状を抽出して、前記原料山の３次元形状を計測する計測工程と、コンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料ヤード管理システム、原料ヤード管理方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、原料ヤードにおける原料山を管理するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば製鉄所では、大型船で運ばれてきた複数の種類及び銘柄の鉄鉱石や石炭等の原料を原料岸壁で荷揚げし、荷揚げした原料を、スタッカー（積付機）により、種類及び銘柄が混ざらないように別々の原料山として原料ヤードに積み付けるようにしている。原料ヤードに積み付けられた原料は、操業スケジュールに応じて、リクレーマ（払出機）により、原料山から払い出され、焼結工場、高炉工場等の後工程に渡される。このように原料ヤードでは、操業スケジュールに応じて原料の積み付けと払い出しが行われ、原料山の形状が時々刻々と変わるので、原料山の形状をリアルタイムで監視できるようにすることは、在庫量の管理及び原料ヤードを効率よく運用するために重要である。
【０００３】
原料山の形状を管理する技術として特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術では、スタッカーの走行位置、スタッカーのブームの旋回位置、原料山の積み付け高さ、及び原料粒の安息角の情報を入力し、それらに基づいて、円錐状の領域として原料山の３次元形状を計算するようにしている。また、原料山からの原料の払い出しの際には、リクレーマの作動軌跡の情報を入力し、それに基づいて、原料山の３次元形状を修正するようにしている。
また、原料山の形状を管理する技術として特許文献２に記載の技術がある。特許文献２に記載の技術では、スタッカーで原料ヤードに積み付けた原料の位置（始点、終点）とリクレーマで払い出した原料の位置（始点、終点）とを作業単位毎に受信し、この受信した情報を基に原料山の形状及び在庫量を演算するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６８８３４号公報
【特許文献２】特開平４−２５１０３３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、リクレーマでは、原料山の原料の全量を払い出すことができなく、原料の一部が残存することがある。よって、残った原料をブルドーザ等で集めて小山を作って再積み付けを行う。このような場合、原料山の形状は積み付け時から変化する。また、雨や風等の自然現象によっても、原料山の形状は積み付け時から変化する。
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、原料山が理想的な円錐状であることを前提として原料山の形状を推測している。したがって、特許文献１に記載の技術では、原料山の形状が理想的な円錐状でないと（原料山の形状が積み付け時から変化すると）、原料山の形状を正確に管理することができない。また、特許文献２に記載の技術でも、スタッカーやリクレーマの作業位置から原料山の形状を演算しているため、積み付け後にリクレーマによる払い出し以外の要因で原料山の形状が変化すると、原料山の形状を正確に把握することができない。このように、原料山の形状を正確に把握することができないと、原料山の形状のみならず、例えば、原料山の形状から原料山の体積を算出して、原料ヤードにおける原料の在庫量も正確に把握して管理することが困難である。すなわち、原料ヤードにおける原料山の形状や在庫量等、原料山の原料を操業する上で管理する必要がある情報として正確な情報が得られなくなる。これにより、ヤード面積を有効に活用した原料の配置計画を行うことが困難になる。
【０００６】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、原料ヤードにおける原料山の形状を従来よりも正確に把握することにより、原料ヤードの操業を正確に管理できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の原料ヤード管理システムは、原料ヤードに積み付けられている原料山の上方にブームを位置させることが可能な重機であって、当該原料山の長手方向に移動することが可能な重機と、前記ブームの所定の位置に取り付けられ、前記原料山の表面の位置を特定するための情報を測定する、３つのステレオカメラからなる原料山測定装置と、前記ブームの所定の位置に取り付けられ、前記原料山測定装置の位置を特定するための情報を測定する位置測定装置と、前記ブームの所定の位置に取り付けられ、前記原料山測定装置における、前記原料ヤードの測定方向を特定するための情報を測定する方向測定装置と、前記原料山測定装置で測定された情報に基づく前記原料山の表面の位置の３次元座標の座標系を、前記位置測定装置で測定された情報に基づく前記原料山測定装置の位置の３次元座標と、前記方向測定装置で測定された情報と、を用いて、ステレオカメラを基準とした場合のものから実空間におけるものに変更し、前記座標系が変更された前記原料山の表面の位置の３次元座標から、前記実空間における座標系の前記原料山が形成されると想定される領域に配置された３次元格子の各格子点に対応する３次元座標を抽出することにより、前記原料山の表面の位置の３次元座標を代表する３次元座標を抽出し、当該抽出した３次元座標から、前記原料山の形状を抽出して、前記原料山の３次元形状を計測する計測手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理システムの他の態様例では、前記計測手段により計測された原料山の３次元形状から、当該原料山の体積を計算して当該原料山の在庫量を計算する原料山在庫量計算手段を有することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理システムの他の態様例では、前記重機、又は前記重機とは別の重機としてのリクレーマと、前記リクレーマにより払い出された原料を後工程に搬送する搬送装置と、を有し、前記原料山在庫量計算手段は、前記計算した原料山の体積に基づく在庫量から、前記搬送装置により搬送された量を減算して、当該原料山の在庫量を更新することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理システムの他の態様例では、前記重機、又は前記重機とは別の重機としてのリクレーマと、前記リクレーマによって原料山からの原料の払い出しが行われると、当該原料山のうち、当該リクレーマの掘削部の存在していた範囲を計算する払出範囲計算手段と、前記計測手段により計測された原料山の３次元形状から、前記払出範囲計算手段により計算された範囲を除くことによって、当該原料山の３次元形状を修正する原料山形状修正手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理システムの他の態様例では、前記計測手段により計測された原料山の３次元形状から、当該原料山の体積を計算して当該原料山の在庫量を計算する原料山在庫量計算手段を有し、前記原料山在庫量計算手段は、前記原料山形状修正手段により原料山の３次元形状が修正されると、当該修正された原料山の３次元形状に基づく体積を計算して当該原料山の在庫量を計算することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理システムの他の態様例では、前記重機のブームの動作を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記原料山測定装置、前記位置測定装置、及び前記方向測定装置により測定が行われている間は、前記重機のブームの延設方向が、前記原料ヤードの長手方向及び高さ方向に垂直な方向と、前記原料ヤードの高さ方向とにより定まる平面の面方向を向くように、前記重機のブームの動作を制御することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理システムの他の態様例では、前記重機は、スタッカーであることを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理システムの他の態様例では、前記位置測定装置は、前記原料山測定装置の位置を特定するための情報として、自身の位置を測定し、
前記方向測定装置は、前記原料山測定装置における、前記原料ヤードの測定方向を特定するための情報として、前記ブームの俯仰角を測定し、前記計測手段は、前記ブームの延設方向の長さを示す情報と、前記位置測定装置と前記原料山測定装置との位置関係を示す情報と、前記原料山測定装置の設置方向を示す情報と、を更に用いて、前記原料山測定装置で測定された前記原料山の表面の位置を特定するための情報の座標系を、ステレオカメラを基準とした場合のものから実空間におけるものに変更することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理システムの他の態様例では、前記原料山測定装置、前記位置測定装置、及び前記方向測定装置は、前記原料ヤードで操業する重機の操業が終了した後に測定を行う操業優先モードで動作することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理システムの他の態様例では、前記原料山測定装置、前記位置測定装置、及び前記方向測定装置は、前記原料ヤードで操業する重機の操業が中断した後に測定を行う測定優先モードで動作することを特徴とする。
【０００８】
本発明の原料ヤード管理方法は、原料ヤードに積み付けられている原料山の上方にブームを位置させることが可能な重機であって、当該原料山の長手方向に移動することが可能な重機を用いて、原料ヤードにある原料山を管理する原料ヤード管理方法であって、前記ブームの所定の位置に取り付けられた、３つのステレオカメラからなる原料山測定装置により、前記原料山の表面の位置を特定するための情報を測定する原料山測定工程と、前記ブームの所定の位置に取り付けられた位置測定装置により、前記原料山測定装置の位置を特定するための情報を測定する位置測定工程と、前記ブームの所定の位置に取り付けられた方向測定装置により、前記原料山測定装置における、前記原料ヤードの測定方向を特定するための情報を測定する方向測定工程と、前記原料山測定工程で測定された情報に基づく前記原料山の表面の位置の３次元座標の座標系を、前記位置測定工程で測定された情報に基づく前記原料山測定装置の位置の３次元座標と、前記方向測定工程で測定された情報と、を用いて、ステレオカメラを基準とした場合のものから実空間におけるものに変更し、前記座標系が変更された前記原料山の表面の位置の３次元座標から、前記実空間における座標系の前記原料山が形成されると想定される領域に配置された３次元格子の各格子点に対応する３次元座標を抽出することにより、前記原料山の表面の位置の３次元座標を代表する３次元座標を抽出し、当該抽出した３次元座標から、前記原料山の形状を抽出して、前記原料山の３次元形状を計測する計測工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理方法の他の態様例では、前記原料山在庫量計算工程は、前記計算した原料山の体積に基づく在庫量から、前記重機、又は前記重機とは別の重機としてのリクレーマにより払い出された原料を後工程に搬送する搬送装置により搬送された量を減算して、当該原料山の在庫量を更新することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理方法の他の態様例では、前記重機、又は前記重機とは別の重機としてのリクレーマによって原料山からの原料の払い出しが行われると、当該原料山のうち、当該リクレーマの掘削部の存在していた範囲を計算する払出範囲計算工程と、前記計測工程により計測された原料山の３次元形状から、前記払出範囲計算工程により計算された範囲を除くことによって、当該原料山の３次元形状を修正する原料山形状修正工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理方法の他の態様例では、前記計測工程により計測された原料山の３次元形状から、当該原料山の体積を計算して当該原料山の在庫量を計算する原料山在庫量計算工程を有し、前記原料山在庫量計算工程は、前記原料山形状修正工程により原料山の３次元形状が修正されると、当該修正された原料山の３次元形状に基づく体積を計算して当該原料山の在庫量を計算することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理方法の他の態様例では、前記重機のブームの動作を制御する制御工程を有し、前記制御工程は、前記原料山測定装置、前記位置測定装置、及び前記方向測定装置により測定が行われている間は、前記重機のブームの延設方向が、前記原料ヤードの長手方向及び高さ方向に垂直な方向と、前記原料ヤードの高さ方向とにより定まる平面の面方向を向くように、前記重機のブームの動作を制御することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理方法の他の態様例では、前記重機は、スタッカーであることを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理方法の他の態様例では、前記位置測定工程は、前記原料山測定装置の位置を特定するための情報として、前記位置測定装置の位置を測定し、前記方向測定工程は、前記原料山測定装置における、前記原料ヤードの測定方向を特定するための情報として、前記ブームの俯仰角を測定し、前記計測工程は、前記ブームの延設方向の長さを示す情報と、前記位置測定装置と前記原料山測定装置との位置関係を示す情報と、前記原料山測定装置の設置方向を示す情報と、を更に用いて、前記原料山測定装置で測定された前記原料山の表面の位置を特定するための情報の座標系を、ステレオカメラを基準とした場合のものから実空間におけるものに変更することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理方法の他の態様例では、前記原料山測定工程、前記位置測定工程、及び前記方向測定工程は、前記原料ヤードで操業する重機の操業が終了した後に測定を行う操業優先モードで動作することを特徴とする。
また、本発明の原料ヤード管理方法の他の態様例では、前記原料山測定工程、前記位置測定工程、及び前記方向測定工程は、前記原料ヤードで操業する重機の操業が中断した後に測定を行う測定優先モードで動作することを特徴とする。
【０００９】
本発明のコンピュータプログラムは、原料ヤードに積み付けられている原料山の上方にブームを位置させることが可能な重機であって、当該原料山の長手方向に移動することが可能な重機を用いて、原料ヤードにある原料山を管理することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記ブームの所定の位置に取り付けられた、３つのステレオカメラからなる原料山測定装置に対して、前記原料山の表面の位置を特定するための情報の測定を指示する原料山測定工程と、前記ブームの所定の位置に取り付けられた位置測定装置に対して、前記原料山測定装置の位置を特定するための情報の測定を指示する位置測定工程と、前記ブームの所定の位置に取り付けられた方向測定装置に対して、前記原料山測定装置における、前記原料ヤードの測定方向を特定するための情報の測定を指示する方向測定工程と、前記原料山測定工程による指示に基づいて測定された情報に基づく前記原料山の表面の位置の３次元座標の座標系を、前記位置測定工程による指示に基づいて測定された情報に基づく前記原料山測定装置の位置の３次元座標と、前記方向測定工程による指示に基づいて測定された情報と、を用いて、ステレオカメラを基準とした場合のものから実空間におけるものに変更し、前記座標系が変更された前記原料山の表面の位置の３次元座標から、前記実空間における座標系の前記原料山が形成されると想定される領域に配置された３次元格子の各格子点に対応する３次元座標を抽出することにより、前記原料山の表面の位置の３次元座標を代表する３次元座標を抽出し、当該抽出した３次元座標から、前記原料山の形状を抽出して、前記原料山の３次元形状を計測する計測工程と、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、測定の結果を基にして原料山の形状を計測するようにしたので、一定の仮定の下で原料山の形状を求める従来の技術よりも、原料ヤードにおける原料山の形状を従来よりも正確に把握することができ、原料ヤードの操業を正確に管理することができる。
また、本発明の他の特徴によれば、従来よりも正確な原料山の形状から原料山の体積を計算して当該原材料山の在庫量を計算するので、原料ヤードにおける原料山の在庫量も従来よりも正確に把握することができる。
また、本発明の他の特徴によれば、従来よりも正確な原料山の形状から求められる原料山の体積に基づく在庫量から、搬送装置により搬送された量を減算して、当該原料山の在庫量を更新するので、原料ヤードにおける原料山の在庫量も従来よりも正確に把握することができる。
また、本発明の他の特徴によれば、従来よりも正確な原料山の形状から、原料山のうちリクレーマの掘削部の存在していた範囲（払い出し範囲）を除くことによって、原料山の形状を修正するので、払い出しがあった場合でも原料山の形状を従来よりも正確に把握することができる。
また、本発明の他の特徴によれば、修正後の原料山の形状に基づく体積を計算して当該原材料山の在庫量を計算するようにしたので、払い出しがあった場合でも原料山の在庫量を従来よりも正確に把握することができる。
また、本発明の他の特徴によれば、原料山測定装置、位置測定装置、及び方向測定装置により測定が行われている間は、重機のブームの延設方向が、原料ヤードの長手方向及び高さ方向に垂直な方向と、原料ヤードの高さ方向とにより定まる平面の面方向を向くように、重機のブームの動作を制御するようにしたので、重機のブームの旋回角度を考慮せずに原料山の形状を計測することができる。
また、本発明の他の特徴によれば、重機をスタッカーとしたので、リクレーマに比べて操業に余裕のある重機を使って原料山の形状の計測を行うことができる。よって、操業と原料山の形状の計測とが競合することを減らすことができる。
また、本発明の他の特徴によれば、操業優先モードで動作するので、原料山の形状の計測によって操業が中断されることを確実に防止することができる。
また、本発明の他の特徴によれば、測定優先モードで動作するので、原料山の形状の計測を確実に行うことができ、測定漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を示し、原料ヤードをその上方から見た様子の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を示し、スタッカーと、スタッカーに取り付けられている計測装置のモデルの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を示し、払い出し軌跡を計算するためのリクレーマのモデルの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態を示し、掘削部の構成の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態を示し、掘削部の任意の位置Ｃを示す図である。
【図６】本発明の実施形態を示し、原料ヤード管理装置の機能的な構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態を示し、原料山の形状を切り出す方法の一例を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態を示し、操業優先モードにおける測定指示部の処理の一例を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態を示し、測定優先モードにおける測定指示部の処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態を示し、原料山の形状を測定する際の原料ヤード管理装置の処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態を示し、原料山の在庫量を求めて、原料ヤードの様子を表示する際の原料ヤード管理装置の処理の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
［原料ヤードの構成］
図１は、製鉄所の原料ヤードをその上方から見た様子の一例を示す図である。尚、各図では、本実施形態の説明に必要な構成のみを簡略化して示している。
図１において、複数の原料ヤード１０１ａ、１０１ｂが、その幅方向（ｙ方向）に間隔を有して配置されている。複数の原料ヤード１０１ａ、１０１ｂには、その長手方向（ｘ方向）に、それぞれ、複数の原料山１０２ａ〜１０２ｄ、１０２ｅ〜１０２ｈが間隔を有して配置されている。ここで、配置を分かりやすく説明するために、ｘ軸とｙ軸により原料ヤード内での水平座標面が形成され、鉛直方向をｚ方向とする。
尚、原料ヤード１０１及び原料山１０２の数は、図１に示すものに限定されない。また、以下の説明では、図１に示すｘ、ｙ、ｚ座標系を現場座標系と称する。
【００１３】
原料ヤード１０１ａ、１０１ｂの脇には、その長手方向（ｘ方向）と平行に走行レール１０３ａ〜１０３ｃが敷設されている。走行レール１０３ａ、１０３ｃ上には、スタッカー１０４ａ、１０４ｂが配置される。スタッカー１０４ａ、１０４ｂは、走行レール１０３ａ、１０３ｃ上を走行してｘ方向に移動可能である。また、走行レール１０３ｂ上には、リクレーマ１０５が配置される。リクレーマ１０５は、走行レール１０３ｂ上を走行してｘ方向に移動可能である。原料山は通常ｘ方向に長い形状となっていることが多い。
【００１４】
スタッカー１０４は、例えば船で搬送されてきて、図示しないベルトコンベアで運ばれた原料を原料ヤード１０１上に落下させて積み付けて、原料山１０２を形成するためのものである。リクレーマ１０５は、原料山１０２から原料を掻き取って原料の払い出しを行い、図示しないベルトコンベアにより後工程へ運ぶものである。このベルトコンベアにより運ばれる原料の量は、コンベアスケールによって測定される。
スタッカー１０４・リクレーマ１０５は、それぞれの本体に接続され、何れも原料の積み付け・掻き取り時に原料山１０２の上方に位置するブーム（腕）を有する。スタッカー１０４は、ブームの先端から原料を原料ヤード１０１上に落下させる。リクレーマ１０５は、ブームの先端部に設けられた掘削部で原料を掻き取る。
【００１５】
尚、スタッカー１０４とリクレーマ１０５は、通常それぞれ図１に示す両矢印の方向に旋回可能になっている。したがって、例えば、リクレーマ１０５は、原料ヤード１０１ａにある原料山１０２ａ〜１０２ｄだけでなく、原料ヤード１０１ａの隣の原料ヤード１０１ｂにある原料山１０２ｅ〜１０２ｈの原料も掻き取ることができる。このことは、スタッカー１０４についても同じである。また、スタッカー１０４とリクレーマ１０５、スタッカー１０４同士、及びリクレーマ１０５同士は、相互に衝突など干渉しないように操業される。
【００１６】
［スタッカー及び計測装置の構成］
図２は、スタッカー１０４と、スタッカー１０４に取り付けられている計測装置のモデルの一例を示す図である。具体的に、図２（ａ）は、スタッカー１０４を、現場座標系におけるｘ方向（原料ヤード１０１の長手方向に沿う方向）から見た様子を示す図である。また、図２（ｂ）は、スタッカー１０４を、現場座標系におけるｚ方向（上）から見た様子を示す図である。
本実施形態の計測装置は、スタッカー１０４に取り付けられており、ステレオカメラ２０１ａ〜２０１ｃと、傾斜計２０２と、ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナ２０３とを有する。詳細は後述するが、本実施形態の計測装置は、計測装置（ステレオカメラ２０１ａ〜２０１ｃ）から原料山１０２までの距離を計測すると共に、そのときのスタッカー１０４の位置と向きを計測するものである。
ここで、本実施形態では、以下に示す計測装置での計測が行われている最中は、スタッカー１０４のブーム１１４は、俯仰する（ｙ−ｚ平面内で回転する）ことはできるが、旋回する（ｘ−ｙ平面内で回転する）ことができないようにする。図２に示すα［°］は、このようにスタッカー１０４のブーム１１４が俯仰することによって、スタッカー１０４のブーム１１４が地面に対してなす角度である。尚、ここでは、図２（ａ）に示す水平方向の破線を基準として図２（ａ）に向かって反時計回りの方向を正の方向とする。また、以下の説明では、「スタッカー１０４のブーム１１４が地面に対してなす角度α」を必要に応じて「スタッカー１０４のブーム１１４の俯仰角α」又は「俯仰角α」と称する。
本実施形態では、後述するように、スタッカー１０４のブーム１１４の俯仰角αを傾斜計２０２で測定するようにしている。また、スタッカー１０４のブーム１１４の旋回角（ｘ−ｙ平面内での回転角）は、スタッカー１０４に備わっているエンコーダ及びパルスカウンタの計測値を用いることにより得るようにしている。ただし、スタッカー１０４のブーム１１４の旋回角を得る方法は、このような方法に限定されず、例えば、アブソコーダ又は２台のＧＰＳを用いることによっても得ることができる。本実施形態では、スタッカー１０４のブーム１１４の旋回角の情報が、重機信号として、スタッカー１０４から出力されるものとする。
【００１７】
また、図２に示すように、本実施形態では、３つのステレオカメラ２０１ａ〜２０１ｃが、スタッカー１０４のブーム１１４の軸方向（延設方向）に間隔を空けて取り付けられている。図２（ａ）に示すｘ´1、ｙ´1、ｚ´1は、ステレオカメラ２０１ａを基準とした場合（ステレオカメラ２０１ａから見た場合）の座標系を示す。同様に、ｘ´2、ｙ´2、ｚ´2は、ステレオカメラ２０１ｂを基準とした場合の座標系を示し、ｘ´3、ｙ´3、ｚ´3は、ステレオカメラ２０１ｃを基準とした場合の座標系を示す。以下の説明では、この座標系をカメラ座標系と称する。
【００１８】
ステレオカメラ２０１は、スタッカー１０４の高さ方向と、スタッカー１０４のブーム１１４の延設方向とにより定まる平面内（ｙ−ｚ平面内）で回転する。図２（ａ）に示すφ1、φ3［°］は、このようにステレオカメラ２０１ａ、２０１ｃが回転することによって、ステレオカメラ２０１ａ、２０１ｃ（の撮像面）がブーム１１４（の延設方向）に対してなす角度である。尚、ここでは、図２（ａ）に示す水平方向の破線を基準として図２（ａ）に向かって反時計回りの方向を正の方向とする。また、以下の説明では、「ステレオカメラ２０１がブーム１１４に対してなす角度φ」を必要に応じて「ステレオカメラ２０１の回転角φ」と称する。
ここで、本実施形態では、ステレオカメラ２０１の回転角φは、予め決定されており、固定値であるとする。尚、また、図２に示す例では、ステレオカメラ２０１ｂがブーム１１４に対してなす角度φ2は、０［°］となっている。
【００１９】
傾斜計２０２は、スタッカー１０４のブーム１１４に取り付けられており、スタッカー１０４のブーム１１４の俯仰角αを計測するためのものである。このように本実施形態では、傾斜計２０２の計測の結果から俯仰角αを得るようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はなく、例えば、スタッカー１０４のブーム１１４の俯仰角αについても旋回角と同様に、重機信号として得るようにしてもよい。
ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナ２０３は、ステレオカメラ２０１の位置を求めるために、ＧＰＳ座標（緯度，経度，高さ）で自身の位置を計測するためのものである。図２（ａ）に示すＬ1［ｍ］は、ＧＰＳアンテナ２０３（の所定の位置）とステレオカメラ２０１ａ（の所定の位置）との、ブーム１１４の延設方向における距離を表す。同様に、Ｌ2、Ｌ3［ｍ］は、ＧＰＳアンテナ２０３とステレオカメラ２０１ｂ、２０１ｃとの、ブーム１１４の延設方向における距離を表す。尚、以下の説明では、「ＧＰＳアンテナ２０３とステレオカメラ２０１との、ブーム１１４の延設方向における距離Ｌ」を必要に応じて「ＧＰＳアンテナ２０３とステレオカメラ２０１との水平方向距離Ｌ」と称する。
ここで、本実施形態では、ＧＰＳアンテナ２０３とステレオカメラ２０１との水平方向距離Ｌは、予め決定されており、固定値であるとする。
【００２０】
また、図２（ａ）に示すＨ［ｍ］は、ＧＰＳアンテナ２０３（の所定の位置）とステレオカメラ２０１ａ〜２０１ｃ（の所定の位置）との、ブーム１１４の延設方向及び原料ヤード１０１の長手方向（スタッカー１０４の走行方向）に垂直な方向における距離を表す。尚、以下の説明では、「ＧＰＳアンテナ２０３とステレオカメラ２０１との、ブーム１１４の延設方向及び原料ヤード１０１の長手方向に垂直な方向における距離Ｈ」を必要に応じて「ＧＰＳアンテナ２０３とステレオカメラ２０１との高さ方向距離Ｈ」と称する。
ここで、本実施形態では、ＧＰＳアンテナ２０３とステレオカメラ２０１との高さ方向距離Ｈは、予め決定されており、固定値であるとする。
【００２１】
［リクレーマの構成］
図３は、払い出し軌跡を計算するためのリクレーマ１０５のモデルの一例を示す図である。具体的に、図３（ａ）は、リクレーマ１０５を、現場座標系におけるｘ方向（原料ヤード１０１の長手方向に沿う方向）から見た様子を示す図である。また、図３（ｂ）は、リクレーマ１０５を、現場座標系におけるｚ方向（上）から見た様子を示す図である。
図３に示すように、リクレーマ１０５は、ブーム１１５と、ブーム１１５の先端に取り付けられている掘削部１２５と、を有している。リクレーマ１０５のブーム１１５は、原料の払い出しの際に、俯仰する（ｙ−ｚ平面内で回転する）ことと、旋回する（ｘ−ｙ平面内で回転する）こととの双方の動作を行うことができる。
【００２２】
図３（ａ）に示すαR［°］は、このようにリクレーマ１０５のブーム１１５が俯仰することによって、リクレーマ１０５のブーム１１５が地面に対してなす角度である。尚、ここでは、図３（ａ）に示す水平方向の破線を基準として図３（ａ）に向かって反時計回りの方向を正の方向とする。また、以下の説明では、「リクレーマ１０５のブーム１１５が地面に対してなす角度αR」を必要に応じて「リクレーマ１０５のブーム１１５の俯仰角αR」又は「俯仰角αR」と称する。
また、図３（ａ）に示すＬ［ｍ］は、リクレーマ１０５のブーム１１５の軸方向（延設方向）の長さである。尚、以下の説明では、「リクレーマ１０５のブーム１１５の軸方向の長さＬ」を必要に応じて「リクレーマ１０５のブーム１１５の長さＬ」と称する。
【００２３】
また、図３（ｂ）に示すβR［°］は、リクレーマ１０５のブーム１１５の旋回角である。ここでは、リクレーマ１０５のブーム１１５が、原料ヤード１０１の長手方向（リクレーマ１０５の走行方向（ｘ方向））に対して垂直な方向を向いているときの角度を０［°］とし、且つ、図３（ｂ）に向かって反時計回りの方向を正の方向とする。また、以下の説明では、「リクレーマ１０５のブーム１１５の旋回角βR」を必要に応じて「旋回角βR」と称する。
また、図３（ｂ）に示すＷ［ｍ］は、掘削部１２５の幅（厚み）である。
また、図３に示す点Ａは、リクレーマ１０５のブーム１１５の俯仰と旋回の中心となる点である。
【００２４】
ここで、俯仰角αR及び旋回角βRは、例えば、リクレーマ１０５に備わっているエンコーダ及びパルスカウンタの計測値を用いることにより得ることができる。ただし、俯仰角αR及び旋回角βRを得る方法は、このような方法に限定されず、例えば、アブソコーダ又は２台のＧＰＳを用いることによっても得ることができる。本実施形態では、俯仰角αR及び旋回角βRの情報が、重機信号として、リクレーマ１０５から出力されるものとする。
また、本実施形態では、リクレーマ１０５のブーム１１５の長さＬと、掘削部１２５の幅Ｗは、予め決定されており、固定値であるとする。
また、点Ａの現場座標系における座標（ｘR，ｙR，ｚR）は、例えば、リクレーマ１０５に備わっているエンコーダ及びパルスカウンタの計測値と、リクレーマ１０５の設計図面とを用いることにより得ることができ、この点Ａの座標の情報も重機信号に含まれる。すなわち、座標ｘRについては、エンコーダ及びパルスカウンタの計測値を用いることにより得られ、座標ｙR、ｚRについては、リクレーマ１０５の設計図面を用いることにより得られる。ただし、点Ａの座標を得る方法は、このような方法に限定されず、例えば、ＧＰＳを用いることによっても得ることができる。
【００２５】
図４は、掘削部１２５の構成の一例を示す図である。
図４に示すように、掘削部１２５は、バケットホイール４０１と、バケット４０２ａ〜４０２ｈと、を有する。本実施形態では、リクレーマ１０５の払い出し軌跡を計算するに際して、掘削部１２５を円柱形状として取り扱う。具体的に、掘削部１２５を、バケットホイール４０１の回転中心の点Ｂから、バケット４０２ａ〜４０２ｈの先端部までの最短距離を半径とする円（図４の破線を参照）を上面及び下面とし、バケットホイール４０１及びパケット４０２ａ〜４０２ｈの幅方向（厚み方向）の長さ（の最大値）を高さとする円柱形状とする。
【００２６】
図５は、掘削部１２５の任意の位置Ｃを示す図である。具体的に、図５（ａ）は、掘削部１２５を、その幅方向（厚み方向）に沿う方向から見た図であり、図５（ｂ）は、掘削部１２５の厚み部分を見た図である。
図５（ａ）に示すａR［ｍ］は、掘削部１２５の回転中心の点Ｂと、点Ｃとの、掘削部１２５の面方向（図５（ａ）の紙面に沿う方向）における距離である。尚、以下の説明では、この「掘削部１２５の回転中心の点Ｂと、点Ｃとの、掘削部１２５の面方向における距離ａR」を必要に応じて「回転中心の点Ｂと点Ｃとの面方向距離ａR」と称する。
この回転中心の点Ｂと点Ｃとの面方向距離ａRは、掘削部１２５を規定する円柱の半径をＲ［ｍ］とすると、以下の（１）式の範囲の何れかの値をとり得る。
０≦ａR≦Ｒ  ・・・（１）
【００２７】
また、図５（ｂ）に示すｂR［ｍ］は、掘削部１２５の回転中心の点Ｂを通り、且つ、掘削部１２５の面方向に平行な面５０１と、点Ｃとの、掘削部１２５の幅方向（厚み方向）における距離である。尚、以下の説明では、この「掘削部１２５の回転中心の点Ｂを通り、且つ、掘削部１２５の面方向に平行な面５０１と、点Ｃとの、掘削部１２５の幅方向（厚み方向）における距離ｂR」を必要に応じて「回転中心の点Ｂと点Ｃとの厚み方向距離ｂR」と称する。
この回転中心の点Ｂと点Ｃとの厚み方向距離ｂRは、掘削部１２５の幅（掘削部１２５を規定する円柱の高さ）Ｗを用いると、以下の（２）式の範囲の何れかの値をとり得る。
−Ｗ／２≦ｂR≦Ｗ／２  ・・・（２）
【００２８】
［原料ヤード管理装置の構成］
図６は、原料ヤード管理装置６００の機能的な構成の一例を示す図である。
図６に示すように、原料ヤード管理装置６００は、最適配置計算部６０１、操業制御部６０２、測定指示部６０３、データ収集部６０４、ステレオ処理部６０５、座標変換部６０６、３次元直交座標変換部６０７、データサンプル部６０８、データ補間部６０９、原料山情報切出部６１０、原料山形状記憶部６１１、払出範囲計算部６１２、原料山形状修正部６１３、原料山体積計算部６１４、及び表示部６１５を有している。原料ヤード管理装置６００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、及び各種インターフェースを備えたパーソナルコンピュータ等により実現することができる。
【００２９】
＜最適配置計算部６０１＞
最適配置計算部６０１は、上位のコンピュータから、ヤード情報及び入荷情報を受信し、受信した情報に基づき最適化計算等を行って、各時刻における各原料ヤード１０１内の各原料山１０２の配置を求める。ヤード情報は、例えば、積み付け形状、積み付け範囲、体積、及び銘柄の情報を含む。入荷情報は、入荷予定日時、銘柄、及び入荷量を含む。
最適配置計算部６０１は、例えば、通信インターフェースが、前述した情報を受信し、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従う演算処理を行い、各時刻における原料ヤード１０１内の原料山１０２の配置を求め、その結果（操業スケジュール）を、ＨＤＤ等に記憶することにより実現できる。尚、最適配置計算部６０１が行う処理は、本実施形態の主要な処理ではなく、公知の技術で実現できるので、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
＜操業制御部６０２＞
操業制御部６０２は、最適配置計算部６０１で得られた結果に基づいて、スタッカー１０４及びリクレーマ１０５に対して、操業を指示する操業指示信号を送信する。例えば、図１に示す原料ヤード１０１ａの原料山１０２ｂの原料を払い出す場合には、操業制御部６０２は、原料山１０２ｂまでの走行レール１０３ｂの移動量と、原料の払出量に基づくリクレーマ１０５の払い出し動作の内容とを、リクレーマ１０５に対して指示する。
【００３１】
また、操業制御部６０２は、操業を指示したスタッカー１０４又はリクレーマ１０５から、指示に応じた操業が終了したことを示す操業終了信号受信する。さらに、操業制御部６０２は、スタッカー１０４及びリクレーマ１０５から重機信号を受信する。重機信号は、スタッカー１０４及びリクレーマ１０５の状態（走行位置や、ブーム１１４、１１５の位置等）を示す情報である。前述したように、リクレーマ１０５から送信される重機信号としては、リクレーマ１０５のブーム１１５の「俯仰角αR・旋回角βR・俯仰と旋回の中心となる点Ａ」の情報が含まれる。スタッカー１０４から送信される重機信号としては、ブーム１１４の旋回角（ｘ−ｙ平面内での回転角度）の情報が含まれる。
操業制御部６０２は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うと共に、通信インターフェースが、スタッカー１０４及びリクレーマ１０５と通信を行うことによって、スタッカー１０４及びリクレーマ１０５による操業を制御することにより実現できる。
【００３２】
＜測定指示部６０３＞
測定指示部６０３は、原料山１０２の形状の測定（主に測定範囲）を指示するものである。以下に、測定指示部６０３の具体的な処理の一例を説明する。
まず、測定指示部６０３は、オペレータによるユーザインターフェースの操作に基づいて、操業優先モードであるか、測定優先モードであるかを判定する。操業優先モードとは、原料山１２の形状の測定よりも、スタッカー１０４及びリクレーマ１０５による操業を優先させるモードである。一方、測定優先モードとは、スタッカー１０４及びリクレーマ１０５による操業よりも、原料山１２の形状の測定を優先させるモードである。以下に、これらのモードに応じた測定指示部６０３の処理を個別に説明する。
【００３３】
（操業優先モード）
まず、操業優先モードにおける測定指示部６０３の処理の一例を説明する。
((積み付け直後の測定))
測定指示部６０３は、操業制御部６０２が受信した操業終了信号に基づいて、スタッカー１０４による原料の積み付けの作業が終了したタイミングを判定する。この判定の結果、スタッカー１０４による原料の積み付けの作業が終了すると、測定指示部６０３は、その積み付け作業を行った原料山１０２を測定範囲として仮決定する。
そして、測定指示部６０３は、仮決定した測定範囲に対してスタッカー１０４が積み付けを行っているか否かを判定する。この判定は、例えば、操業制御部６０２が受信するスタッカー１０４の重機信号に基づいて行うことができる。
この判定の結果、仮決定した測定範囲に対してスタッカー１０４が積み付けを行っている場合には、仮決定した測定範囲の測定よりもスタッカー１０４による操業を優先させる。一方、仮決定した測定範囲に対してスタッカー１０４が積み付けを行っていない場合、測定指示部６０３は、仮決定した測定範囲に対してリクレーマ１０５が払い出しを行っているか否かを判定する。この判定は、例えば、操業制御部６０２が受信するリクレーマ１０５の重機信号に基づいて行うことができる。
【００３４】
この判定の結果、仮決定した測定範囲に対してリクレーマ１０５が払い出しを行っている場合、測定指示部６０３は、仮決定した測定範囲のうち、リクレーマ１０５の払い出しと干渉しない範囲を測定範囲として決定する。
一方、仮決定した測定範囲に対してリクレーマ１０５が払い出しを行っていない場合、測定指示部６０３は、仮決定した測定範囲全体を測定範囲として決定する。
そして、測定指示部６０３は、決定した測定範囲を測定するためのスタッカー１０４のブーム１１４を、ｙ−ｚ平面の面方向に向かせることを、操業制御部６０２に指示する。これにより、操業制御部６０２は、該当するスタッカー１０４のブーム１１４の動作を制御する。
【００３５】
((払い出し直後の測定))
測定指示部６０３は、操業制御部６０２が受信した操業終了信号に基づいて、リクレーマ１０５による原料の払い出しの作業が終了したタイミングを判定する。この判定の結果、リクレーマ１０５による原料の払い出しの作業が終了すると、測定指示部６０３は、その払い出し作業を行った原料山１０２を測定範囲として仮決定する。測定範囲として仮決定した後の処理は、積み付け直後の測定と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００３６】
((オペレータによる指示による測定))
測定指示部６０３は、オペレータがユーザインターフェースを操作して、原料山１０２の形状を測定する領域を指示したか否かを判定する。この判定の結果、オペレータが領域を指示した場合、測定指示部６０３は、その領域を測定範囲として仮決定する。測定範囲として仮決定した後の処理は、積み付け直後の測定と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
((時間経過による測定))
測定指示部６０３は、原料山１０２の形状の測定をしてから所定時間が経過している領域があるか否かを判定する。すなわち、測定指示部６０３は、原料山１０２の形状を所定時間測定していない領域があるか否かを判定する。この判定は、例えば、測定指示部６０３が、決定した測定範囲と、その測定範囲を決定した時刻とを管理することにより行うことができる。この判定の結果、原料山１０２の形状を所定時間測定していない領域がある場合、測定指示部６０３は、その領域を測定範囲として仮決定する。測定範囲として仮決定した後の処理は、積み付け直後の測定と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
（測定優先モード）
次に、測定優先モードにおける測定指示部６０３の処理の一例を説明する。
測定範囲を仮決定するまでの処理は、操業優先モードにおける処理と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
測定範囲を仮決定すると、測定指示部６０３は、仮決定した測定範囲に対してスタッカー１０４が積み付けを行っているか否かを判定する。この判定方法の一例は、操業優先モードにおける処理と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
この判定の結果、仮決定した測定範囲に対してスタッカー１０４が積み付けを行っている場合、測定指示部６０３は、スタッカー１０４による積み付け作業を中断させることを、操業制御部６０２に指示する。これにより、操業制御部６０２は、該当するスタッカー１０４の動作を制御する。
【００３９】
その後、測定指示部６０３は、仮決定した測定範囲に対してリクレーマ１０５が払い出しを行っているか否かを判定する。この判定方法の一例は、操業優先モードにおける処理と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
この判定の結果、仮決定した測定範囲に対してリクレーマ１０５が払い出しを行っている場合、測定指示部６０３は、リクレーマ１０５による払い出し作業を中断して、スタッカー１０４による測定と干渉しない場所に退避させることを、操業制御部６０２に指示する。これにより、操業制御部６０２は、該当するリクレーマ１０５の動作を制御する。
【００４０】
以上のように、測定指示部６０３は、作業中のスタッカー１０４及びリクレーマ１０５がある場合には、その作業を中断させる。そして、測定指示部６０３は、仮決定した測定範囲全体を測定範囲として決定する。また、測定指示部６０３は、決定した測定範囲を測定するためのスタッカー１０４のブーム１１４が、ｙ−ｚ平面の面方向を向くように、操業制御部６０２に指示する。これにより、操業制御部６０２は、該当するスタッカー１０４のブーム１１４の動作を制御する。
【００４１】
測定指示部６０３は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うことによって、測定範囲を決定すると共に、スタッカー１０４及びリクレーマ１０５の動作を指示することにより実現できる。
【００４２】
＜データ収集部６０４＞
データ収集部６０４は、ステレオカメラ２０１ａ〜２０１ｃ、傾斜計２０２、及びＧＰＳアンテナ２０３で得られた情報として、同時刻又は同時刻と見なせる時刻に得られた情報を、一定周期で収集する。前述したように、データ収集部６０４で情報を収集するときには、スタッカー１０４のブーム１１４が、ｙ−ｚ平面の面方向を向いているようにしておく。
データ収集部６０４は、例えば、通信インターフェースが、前述した情報を受信し、ＣＰＵが、受信された情報をＲＡＭ等に記憶することにより実現できる。
【００４３】
＜ステレオ処理部６０５＞
ステレオ処理部６０５は、ステレオカメラ２０１ａ〜２０１ｃで撮像された２枚の画像データに基づいてステレオ処理を行い、原料山１０２の表面の「カメラ座標系における３次元座標ＰC1、ＰC2、ＰC3」求める。尚、３次元座標ＰC1は、ステレオカメラ２０１ａで撮像された画像データに基づくものであり、３次元座標ＰC2は、ステレオカメラ２０１ｂで撮像された画像データに基づくものであり、３次元座標ＰC3は、ステレオカメラ２０１ｃで撮像された画像データに基づくものである。例えば、３次元座標ＰC1は、以下の（３）式で表される。
【００４４】
【数１】
0005847409.tif 000002
【００４５】
ステレオ処理部６０５は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うことによって、ステレオカメラ２０１ａ〜２０１ｃで撮像された画像データから、３次元座標ＰC1、ＰC2、ＰC3を求めることにより実現できる。
【００４６】
＜座標変換部６０６＞
座標変換部６０６は、ＧＰＳアンテナ２０３で得られたＧＰＳ座標（緯度，経度，高さ）を、現場座標系の３次元座標Ｑに変換する。３次元座標Ｑは、以下の（４）式で表される。尚、この変換の方法は、公知の技術で実現できるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００４７】
【数２】
0005847409.tif 000003
【００４８】
座標変換部６０６は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うことによって、ＧＰＳアンテナ２０３の、現場座標系における位置を求めることにより実現できる。
【００４９】
＜３次元直交座標変換部６０７＞
３次元直交座標変換部６０７は、ステレオ処理部６０５で得られたカメラ座標系の３次元座標ＰC1、ＰC2、ＰC3を、現場座標系の３次元座標Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3に変換する。例えば、３次元座標ＰC1については、以下の（５）式により、現場座標系の３次元座標Ｐ1に変換する。尚、３次元座標Ｐ2、Ｐ3については、（５）式の添え字「１」を、それぞれ「２」、「３」にすることにより表現することができる。
【００５０】
【数３】
0005847409.tif 000004
【００５１】
（５）式において、（ｘG，ｙG，ｚG）は、座標変換部６０６で得られた３次元座標Ｑの値である。Ｌ1は、ＧＰＳアンテナ２０３とステレオカメラ２０１ａとの水平方向距離であり、ＨＤＤ等に予め記憶されている（図２を参照）。αは、傾斜計２０２で測定された俯仰角αである（図２を参照）。Ｈは、ＧＰＳアンテナ２０３とステレオカメラ２０１との高さ方向距離であり、ＨＤＤ等に予め記憶されている（図２を参照）。φ1は、ステレオカメラ２０１ａの回転角であり、ＨＤＤ等に予め記憶されている（図２を参照）。（ｘC1，ｙC2，ｚC3）は、ステレオ処理部６０５で得られた３次元座標ＰC1の値である。
ここで、３次元直交座標変換部６０７は、ステレオカメラ２０１で測定した（原料山１０２の表面の）全ての点について、現場座標系の３次元座標Ｐを求める。
３次元直交座標変換部６０７は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うことによって、原料山１０２の表面の、現場座標系における位置を求めることにより実現できる。尚、原料山１０２の表面の、現場座標系における位置を求めることができれば、必ずしも（５）式のようにして当該位置を求める必要はない。
【００５２】
＜データサンプル部６０８＞
データサンプル部６０８は、３次元直交座標変換部６０７で得られた「現場座標系の３次元座標Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3のデータ」のうち、現場座標系の所定の仮想空間に配置した３次元格子の各格子点に最も近いデータを、測定指示部６０３で決定された測定範囲に含まれるデータから抽出（選択）し、その他のデータを排除する。このようにするのは、３次元直交座標変換部６０７で得られた「現場座標系の３次元座標Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3のデータ」が多すぎるために、処理負荷が大きくなり過ぎることがあるからである。ここで、３次元格子は、原料山が形成されると想定される仮想空間全体に配置される。また、本実施形態では、３次元格子の一辺の長さを１０ｃｍとする。尚、ここでは、「現場座標系の３次元座標Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3のデータ」のうち、現場座標系の所定の仮想空間に配置した３次元格子の各格子点に最も近いデータを、測定範囲に含まれるデータから抽出するようにして３次元直交座標変換部６０７で得られた「現場座標系における原料山１０２の表面の座標のデータ」の一部を抽出するようにした。しかしながら、「現場座標系における原料山１０２の表面の座標のデータ」の一部を抽出する方法は、「現場座標系の３次元座標Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3のデータ」を代表するものを抽出するようにしていれば、このような方法に限定されない。
データサンプル部６０８は、例えば、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うことによって、３次元直交座標変換部６０７で得られた現場座標系の３次元座標Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3のデータから、原料山１０２の形状を評価するために使用するデータを抽出することにより実現できる。
【００５３】
＜データ補間部６０９＞
データ補間部６０９は、データサンプル部６０８で抽出されたデータに対応する「３次元格子の格子点」を参照し、データが欠落している格子点があるか否かを判定する。例えば、対応するデータがない１つ又は相互に隣り合う複数の格子点であって、当該格子点の周囲の格子点の全てに対応するデータがある場合、当該格子点についてはデータが欠落していると判定する。この判定の結果、データが欠落している格子点がある場合、データ補間部６０９は、当該格子点の周囲の格子点に対応するデータを用いて線形補間を行い、当該格子点に対応するデータを求める。尚、データの補間方法は、線形補間に限定されるものではない。
データ補間部６０９は、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うことによって、３次元格子の格子点に対して欠落しているデータを求めることにより実現できる。
【００５４】
＜原料山情報切出部６１０、原料山形状記憶部６１１＞
原料山情報切出部６１０は、データサンプル部６０８及びデータ補間部６０９で得られた「現場座標系における原料山１０２の表面の座標のデータ」に基づいて、原料山の形状を個別に切り出す。そして、原料山情報切出部６１０は、切り出した原料山１０２を識別するためのデータを、切り出した原料山１０２のそれぞれに対して与える。そして、原料山情報切出部６１０は、切り出した原料山１０２の形状を示す原料山形状情報Ｅ（ｔ）と、当該３次元座標のデータが属する原料山１０２を識別するためのデータとを相互に関連付けて原料山形状記憶部６１１に記憶する。原料山形状記憶部６１１に記憶される原料山形状情報Ｅ（ｔ）の実体は、現場座標系における３次元座標の集合である。また、ｔは、例えば、データ収集部６０４でデータが取得された時間である。
【００５５】
図７は、原料山の形状を切り出す方法の一例を説明する図である。原料山情報切出部６１０は、例えば、現場座標系のｚ軸の値である閾値Ｔｈ１をユーザからの指示に従って予め記憶しておき、この閾値Ｔｈ１以下になるところで、データを切り分けることにより、原料山１０２ａ、１０２ｂの形状を個別に切り出して抽出し、原料山１０２ａ、１０２ｂの３次元形状を個別に計測することができる（図７では、斜線で示す領域が切り出される）。
【００５６】
ただし、原料山１０２ａ、１０２ｂの形状を切り出す方法は、このような方法に限定されない。例えば、予めユーザによって指定された現場座標系の座標のところでデータを切り分けるようにしてもよい。また、データサンプル部６０８及びデータ補間部６０９で得られた「現場座標系における原料山１０２の表面の座標のデータ」を３次元的に表示し、表示した結果からユーザによって指定された箇所でデータを切り分けてもよい。この他、データサンプル部６０８及びデータ補間部６０９で得られた「現場座標系における原料山１０２の表面の座標のデータ」から、原料山の間の平地を（勾配等に基づいて）自動的に認識し、認識した箇所でデータを切り分けてもよい。
原料山情報切出部６１０は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うことによって、データサンプル部１１６及びデータ補間部１１７で得られたデータを、原料山１０２ａ、１０２ｂ毎に分け、分けたデータを、当該データが属する原料山１０２ａ、１０２ｂを識別するためのデータと関連付けてＲＡＭ等に記憶することにより実現できる。また、原料山形状記憶部６１１は、ＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
【００５７】
＜払出範囲計算部６１２＞
払出範囲計算部６１２は、リクレーマ１０５が原料山１０２から原料を払い出している範囲を計算する。
具体的に、まず、払出範囲計算部６１２は、操業制御部６０２からリクレーマ１０５の現在の位置の情報として点Ａ（リクレーマ１０５のブーム１１５の俯仰と旋回の中心となる点）の位置の情報を取得する。点Ａの現場座標系における３次元座標は、以下の（６）式で表される。
【００５８】
【数４】
0005847409.tif 000005
【００５９】
次に、払出範囲計算部６１２は、以下の（７）式により、バケットホイール４０１の回転中心の点Ｂの現場座標系における３次元座標を計算する。
【００６０】
【数５】
0005847409.tif 000006
【００６１】
（７）式において、Ｌは、リクレーマ１０５のブーム１１５の長さＬであり、ＨＤＤ等に予め記憶されている。また、αRは、リクレーマ１０５の重機信号に含まれる「リクレーマ１０５のブーム１１５の俯仰角」であり、操業制御部６０２から得られるものである。
次に、払出範囲計算部６１２は、以下の（８）式により、図３〜図５に示したように円柱形状とした掘削部１２５内の任意の点Ｃの現場座標系における３次元座標を計算する。
【００６２】
【数６】
0005847409.tif 000007
【００６３】
（８）式において、βRは、リクレーマ１０５の重機信号に含まれる「リクレーマ１０５のブーム１１５の旋回角」であり、操業制御部６０２から得られるものである。θは、掘削部１２５の回転に対応する角度であり、以下の（９）式の範囲の何れかの値をとり得る。
０≦θ≦２π  ・・・（９）
また、ａRは、回転中心の点Ｂと点Ｃとの面方向距離であり、（１）式の範囲の何れかの値をとり得る。また、ｂRは、回転中心の点Ｂと点Ｃとの厚み方向距離であり、（２）式の範囲の何れかの値をとり得る。
払出範囲計算部６１２は、（８）式におけるａR、ｂR、θのそれぞれについてとり得る範囲を変えて、点Ｃの現場座標系における３次元座標を求める。すなわち、ａR、ｂR、θについて、とり得る範囲の上下限を含む所定の値（好ましくは全ての値）を（８）式に代入して点Ｃの現場座標系における３次元座標を求めると、掘削部１２５が存在する範囲を示す掘削範囲情報Ｄ（ｔ）が求められる。このように掘削部１２５が存在する範囲の実体は、掘削部１２５が存在している領域の「現場座標系における３次元座標の集合」である。
【００６４】
払出範囲計算部６１２は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うことによって、掘削部１２５が存在する範囲を計算することによって実現できる。尚、現場座標系における「掘削部１２５が存在している範囲」を求めることができれば、必ずしも（８）式のようにして当該位置を求める必要はない。
【００６５】
＜原料山形状修正部６１３＞
原料山形状修正部６１３は、払出範囲計算部６１２によって掘削範囲情報Ｄ（ｔ）が計算されると、原料山形状記憶部６１１に記憶されている原料山形状情報Ｅ（ｔ）のうち、掘削部１２５により払い出しが行われた原料山１０２に対応する最新の原料山形状情報Ｅ（ｔ）を読み出す。
原料山１０２の現在の（払い出しが行われた状態の）原料山形状情報をＥ（ｔn）とすると、当該原料山１０２に対応する最新の原料山形状情報Ｅ（ｔ）として原料山形状記憶部６１１に記憶されている原料山形状情報はＥ（ｔn-1）となる。ここで、ｎは、データ収集部６０４でデータを収集した順番を表す。前述したように本実施形態では、データ収集部６０４は一定周期でデータを収集する。よって、ｔnとｔn-1との時間隔は一定となる。
【００６６】
原料山形状修正部６１３は、原料山形状記憶部６１１から読み出した原料山形状情報Ｅ（ｔn-1）と、払出範囲計算部６１２によって計算された掘削範囲情報Ｄ（ｔn）との共通部分Ｆ（ｔn）とを求める。そして、原料山形状修正部６１３は、原料山形状記憶部６１１から読み出した原料山形状情報Ｅ（ｔn-1）から共通部分Ｆ（ｔn）を除いた範囲を、原料山１０２の現在の原料山形状情報をＥ（ｔn）として求める。原料山形状修正部６１３は、原料山形状記憶部６１１に記憶されている原料山形状情報Ｅ（ｔn-1）のうち、掘削部１２５により払い出しが行われた原料山１０２に対応する原料山形状情報Ｅ（ｔn-1）を、求めた原料山形状情報をＥ（ｔn）に書き換えて、原料山形状記憶部６１１に記憶されている原料山形状情報Ｅ（ｔ）を更新する。
【００６７】
原料山形状修正部６１３は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うことによって、掘削部１２５により払い出しが行われた原料山１０２の現在の原料山形状情報Ｅ（ｔn）を求め、求めた原料山形状情報Ｅ（ｔn）を最新の原料山形状情報Ｅ（ｔ）としてＲＡＭ等に記憶することにより実現できる。
【００６８】
＜原料山体積計算部６１４＞
原料山体積計算部６１４は、原料山形状記憶部６１１から読み出した原料山形状情報Ｅ（ｔ）に基づいて、各原料山１０２の体積（在庫量）を個別に計算する。このとき、原料山体積計算部６１４は、現場座標系のｚ軸の値である閾値Ｔｈ２をユーザからの指示に従って予め記憶しておき、その閾値Ｔｈ２を基準として（地面と見なして）各原料山１０２の体積を計算する。このときに使用する閾値Ｔｈ２は、原料山情報切出部６１０で使用する閾値Ｔｈ１よりも小さな値になるようにするのが好ましい。また、このとき、原料山体積計算部６１４は、原料山情報切出部６１０で得られた「原料山１０２を識別するためのデータ」に基づいて、体積を計算した各原料山１０２を識別する。尚、原料山１０２の体積を計算する方法は、公知の技術で実現できるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。また、在庫量（重量）は、体積に、原料の密度を掛けることにより求めることができる。
原料山体積計算部６１４は、例えば、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うことによって、各原料山１０２の体積を計算し、計算した原料山１０２の体積のデータを、当該データが属する原料山１０２を識別するためのデータと関連付けてＲＡＭ等に記憶することにより実現できる。
【００６９】
＜表示部６１５＞
表示部６１５は、原料山形状記憶部６１１に記憶されている原料山形状情報Ｅ（ｔ）と、原料山体積計算部６１４で計算された各原料山１０２の体積とに基づいて、各原料山１０２の３次元形状と、当該原料山１０２のそれぞれの体積とを示す画像を生成し、コンピュータディスプレイに表示する。このとき、表示部６１５は、３次元形状で表されている原料山１０２がどのくらいの体積であるのかをユーザが認識できるように画像を表示する。例えば、３次元形状で表されているどの原料山１０２と、当該原料山１０２の体積とに同じ番号を付すようにすることができる。また、表示部６１５は、３次元形状の画像と体積を示す画像とを原料山１０２毎に個別に表示するようにしてもよい。
表示部６１５は、例えば、ＣＰＵが、コンピュータプログラムに従う演算処理を行うことによって、原料山の３次元形状と、当該原料山の体積とをコンピュータディスプレイに表示するための処理を行うことにより実現できる。
【００７０】
［動作フローチャート］
＜操業優先モードにおける測定範囲の決定動作＞
図８のフローチャートを参照しながら、操業優先モードにおける測定指示部６０３の処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ８０１において、測定指示部６０３は、操業制御部６０２が受信した操業終了信号に基づいて、スタッカー１０４による原料の積み付けの作業が終了したタイミングであるか否かを判定する。この判定の結果、スタッカー１０４による原料の積み付けの作業が終了したタイミングでない場合には、後述するステップＳ８０８に進む。
一方、スタッカー１０４による原料の積み付けの作業が終了したタイミングである場合には、ステップＳ２に進む。ステップＳ８０２に進むと、測定指示部６０３は、測定範囲を仮決定する。ステップＳ８０１からステップＳ８０３に進んだ場合には、ステップＳ８０１で積み付け作業が終了したと判定された原料山１０２を測定範囲として仮決定する。
次に、ステップＳ８０３において、測定指示部６０３は、ステップＳ８０２で仮決定した測定範囲に対してスタッカー１０４が積み付けを行っているか否かを判定する。この判定の結果、スタッカー１０４が積み付けを行っている場合には、ステップＳ８０１に戻る。一方、スタッカー１０４が積み付けを行っていない場合には、ステップＳ８０４に進む。
【００７１】
ステップＳ８０４に進むと、測定指示部６０３は、仮決定した測定範囲に対してリクレーマ１０５が払い出しを行っているか否かを判定する。この判定の結果、リクレーマ１０５が払い出しを行っている場合には、ステップＳ８０５に進み、測定指示部６０３は、ステップＳ８０２で仮決定した測定範囲のうち、リクレーマ１０５の払い出しと干渉しない範囲を測定範囲として決定する。そして、後述するステップＳ８０７に進む。
一方、リクレーマ１０５が払い出しを行っていない場合には、ステップＳ８０６に進み、測定指示部６０３は、ステップＳ８０２で仮決定した測定範囲全体を測定範囲として決定する。
そして、ステップＳ８０７に進むと、測定指示部６０３は、ステップＳ８０５又はＳ８０６で決定した測定範囲を測定するためのスタッカー１０４のブーム１１４を、ｙ−ｚ平面の面方向に向かせることを、操業制御部６０２に指示する。そして、図８のフローチャートによる処理を終了する。
【００７２】
前述したように、ステップＳ８０１において、スタッカー１０４による原料の積み付けの作業が終了していないと判定された場合には、ステップＳ８０８に進む。ステップＳ８０８に進むと、測定指示部６０３は、オペレータによって、原料山１０２の形状を測定する領域が指示されたか否かを判定する。この判定の結果、オペレータによって、原料山１０２の形状を測定する領域が指示された場合には、前述したステップＳ８０２に進む。ステップＳ８０８からステップＳ８０２に進んだ場合、測定指示部６０３は、オペレータによって指示された範囲を測定範囲として仮決定する。
一方、オペレータによって、原料山１０２の形状を測定する領域が指示されていない場合には、ステップＳ８０９に進む。ステップＳ８０９に進むと、測定指示部６０３は、リクレーマ１０５による原料の払い出しの作業が終了したタイミングであるか否かを判定する。この判定の結果、リクレーマ１０５による原料の払い出しの作業が終了したタイミングである場合には、後述するステップＳ８１０に進む。一方、リクレーマ１０５による原料の払い出しの作業が終了した場合には、ステップＳ８０２に進む。ステップＳ８０９からステップＳ８０２に進んだ場合、測定指示部６０３は、ステップＳ８０９で払い出しの作業が終了したと判定された原料山１０２を測定範囲として仮決定する。
一方、リクレーマ１０５による原料の払い出しの作業が終了したタイミングでない場合には、ステップＳ８１０に進む。ステップＳ８１０に進むと、測定指示部６０３は、原料山１０２の形状を所定時間測定していない領域があるか否かを判定する。この判定の結果、原料山１０２の形状を所定時間測定していない領域がない場合には、ステップＳ８０１に戻る。一方、料山１０２の形状を所定時間測定していない領域がある場合には、前述したステップＳ８０２に進む。ステップＳ８１０からステップＳ８０２に進んだ場合、測定指示部６０３は、所定時間測定していない領域を測定範囲として仮決定する。
【００７３】
＜測定優先モードにおける測定範囲の決定動作＞
図９のフローチャートを参照しながら、測定優先モードにおける測定指示部６０３の処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ９０１〜Ｓ９０３は、図８のステップＳ８０１〜８０３と同じである。ステップＳ９０３において、スタッカー１０４が積み付けを行っていると判定された場合には、ステップＳ９０４に進む。ステップＳ９０４に進むと、測定指示部６０３は、スタッカー１０４による積み付け作業を中断させることを、操業制御部６０２に指示する。そして、ステップＳ９０５に進む。一方、スタッカー１０４が積み付けを行っていないと判定された場合には、ステップＳ９０４を省略してステップＳ９０５に進む。
【００７４】
ステップＳ９０５に進むと、測定指示部６０３は、ステップＳ９０２で仮決定した測定範囲に対してリクレーマ１０５が払い出しを行っているか否かを判定する。この判定の結果、リクレーマ１０５が払い出しを行っている場合には、ステップＳ９０６に進む。ステップＳ９０６に進むと、測定指示部６０３は、リクレーマ１０５による払い出し作業を中断させて、測定を行うスタッカー１０４と干渉しない位置に退避させることを、操業制御部６０２に指示する。そして、ステップＳ９０７に進む。一方、リクレーマ１０５が払い出しを行っていない場合には、ステップＳ９０６を省略してステップＳ９０７に進む。
【００７５】
ステップＳ９０７に進むと、測定指示部６０３は、ステップＳ９０２で仮決定した測定範囲全体を測定範囲として決定する。
そして、ステップＳ９０８において、測定指示部６０３は、ステップＳ９０７で決定した測定範囲を測定するためのスタッカー１０４のブーム１１４を、ｙ−ｚ平面の面方向に向かせることを、操業制御部６０２に指示する。そして、図９のフローチャートによる処理を終了する。
また、ステップＳ９０９〜Ｓ９１１は、図８のステップＳ８０８〜Ｓ８１０と同じである。
【００７６】
＜原料山の測定動作＞
次に、図１０のフローチャートを参照しながら、原料山１０２の形状を測定する際の原料ヤード管理装置６００の処理の一例を説明する。尚、図１０のフローチャートが開始する前に、図８又は図９のフローチャートによって測定範囲が決定され、且つ、スタッカー１０４のブーム１１４が、ｙ−ｚ平面の面方向を向いているものとする。すなわち、図１０は、図８、図９のフローチャートに続くフローチャートとなる。
まず、ステップＳ１００１において、データ収集部６０４は、ステレオカメラ２０１ａ〜２０１ｃ、傾斜計２０２、及びＧＰＳアンテナ２０３から情報を収集するまで待機する。前述したように本実施形態では、この情報を一定周期で収集する。
次に、ステップＳ１００２において、ステレオ処理部６０５は、ステレオカメラ２０１ａ〜２０１ｃで撮像された２枚の画像データに基づいてステレオ処理を行い、原料山１０２の表面の「カメラ座標系における３次元座標ＰC1、ＰC2、ＰC3」求める。
【００７７】
次に、ステップＳ１００３において、座標変換部６０６は、ＧＰＳアンテナ２０３で得られたＧＰＳ座標（緯度，経度，高さ）を、現場座標系の３次元座標Ｑに変換する。
次に、ステップＳ１００４において、３次元直交座標変換部６０７は、図８又は図９のフローチャートによる処理で決定された測定範囲のデータ（３次元座標ＰC1、ＰC2、ＰC3）が得られたか否かを判定する。この判定の結果、測定範囲のデータが得られていない場合には、ステップＳ１００１に戻る。
一方、測定範囲のデータが得られた場合には、ステップＳ１００５に進む。ステップＳ１００５に進むと、３次元直交座標変換部６０７は、ステレオ処理部６０５で得られたカメラ座標系の３次元座標ＰC1、ＰC2、ＰC3を、現場座標系の３次元座標Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3に変換する。
【００７８】
次に、ステップＳ１００６において、データサンプル部６０８は、ステップＳ１００５で得られた「現場座標系の３次元座標Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3」のうち、現場座標系の所定の仮想空間に配置した３次元格子の各格子点に最も近いデータを、図８又は図９のフローチャートによる処理で決定された測定範囲に含まれるデータから抽出する。
次に、ステップＳ１００７において、データ補間部６０９は、ステップＳ１００６で抽出されたデータに対応する「３次元格子の格子点」を参照し、データが欠落している格子点があるか否かを判定する。この判定の結果、データが欠落している格子点がある場合には、ステップＳ１００８に進む。ステップＳ１００８に進むと、データ補間部６０９は、当該格子点の周囲の格子点に対応するデータを用いて線形補間を行い、当該格子点に対応するデータを求める。そして、ステップＳ１００９に進む。
一方、データが欠落している格子点がない場合には、ステップＳ１００８を省略してステップＳ１００９に進む。
【００７９】
ステップＳ１００９に進むと、原料山情報切出部６１０は、ステップＳ１００６、Ｓ１００８で得られた「現場座標系における原料山１０２の表面の座標のデータ」に基づいて、原料山１０２の形状を個別に切り出す。
次に、ステップＳ１０１０において、原料山情報切出部６１０は、ステップＳ１００９で切出した原料山１０２の形状を示す原料山形状情報Ｅ（ｔ）と、当該３次元座標のデータが属する原料山１０２を識別するためのデータとを相互に関連付けて原料山形状記憶部６１１に記憶する。そして、図１０のフローチャートによる処理を終了する（測定モードに応じて、図８又は図９のフローチャートの処理に戻る）。
【００８０】
＜原料山の在庫量算出・表示動作＞
次に、図１１のフローチャートを参照しながら、原料山１０２の在庫量（体積）を求めて、原料ヤード１０１の様子を表示する際の原料ヤード管理装置６００の処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ１１０１において、払出範囲計算部６１２は、原料山形状記憶部６１１に原料山形状情報Ｅ（ｔ）が記憶されているか否かを判定する。この判定の結果、原料山形状情報Ｅ（ｔ）が記憶されていない場合には、図１１のフローチャートによる処理を終了する。
一方、原料山形状情報Ｅ（ｔ）が記憶されている場合には、ステップＳ１１０２に進む。ステップＳ１１０２に進むと、払出範囲計算部６１２は、リクレーマ１０５が原料山１０２から原料を払い出していることを示す操業情報を操業制御部６０２から取得したか否かを判定する。この判定の結果、リクレーマ１０５が原料山１０２から原料を払い出していることを示す操業情報を取得していない場合には、ステップＳ１１０３、Ｓ１１０４を省略して後述するステップＳ１１０５に進む。一方、リクレーマ１０５が原料山１０２から原料を払い出していることを示す操業情報を取得した場合には、ステップＳ１１０３に進む。
【００８１】
ステップＳ１１０３に進むと、払出範囲計算部６１２は、リクレーマ１０５が原料山１０２から原料を払い出している範囲（掘削範囲情報Ｄ（ｔ））を計算する。
次に、ステップＳ１１０４において、原料山形状修正部６１３は、払い出しが行われた原料山に対応する最新の原料山形状情報Ｅ（ｔn-1）を原料山形状記憶部６１１から読み出し、読み出した原料山形状情報Ｅ（ｔn-1）と、ステップＳ１１０３で計算された掘削範囲情報Ｄ（ｔn）との共通部分Ｆ（ｔn）を、原料山形状情報Ｅ（ｔn-1）から除いた範囲を、原料山１０２の現在の原料山形状情報をＥ（ｔn）として求める。そして、原料山形状修正部６１３は、原料山形状記憶部６１１に記憶されている原料山形状情報Ｅ（ｔn-1）のうち、掘削部１２５により払い出しが行われた原料山１０２に対応する原料山形状情報Ｅ（ｔn-1）を、求めた原料山形状情報をＥ（ｔn）に書き換える。そして、ステップＳ１１０５に進む。
【００８２】
ステップＳ１１０５に進むと、原料山体積計算部６１４は、原料山形状記憶部６１１に記憶されている原料山形状情報Ｅ（ｔ）を読み出し、読み出した原料山形状情報Ｅ（ｔ）に基づいて、各原料山１０２の体積（在庫量）を個別に計算する。
次に、ステップＳ１１０６において、表示部６１５は、原料山形状記憶部６１１に記憶されている原料山形状情報Ｅ（ｔ）と、ステップＳ１１０５で計算された各原料山１０２の体積とに基づいて、各原料山１０２の３次元形状と、当該原料山１０２のそれぞれの体積とを示す画像を生成し、コンピュータディスプレイに表示する。そして、図１１のフローチャートによる処理を終了する。
尚、図１１のフローチャートの処理を行う代わりに、ステップＳ１１０２〜Ｓ１１０６の処理を図１０のフローチャートの後に行うようにしてもよい。
【００８３】
以上のように本実施形態では、原料山１０２の表面の位置を特定する情報を測定するためのステレオカメラ２０１をスタッカー１０４のブーム１１４に取り付ける。また、ステレオカメラ２０１の位置を特定する情報を測定するためのＧＰＳアンテナ２０３をスタッカー１０４のブーム１１４に取り付ける。また、ステレオカメラ２０１の測定方向を特定する情報を測定するための傾斜計２０２をスタッカー１０４のブーム１１４に取り付ける。そして、スタッカー１０４のブーム１１４を、ｙ−ｚ平面の面方向に向かせた状態で、これらの測定を行い、測定した結果から、原料山１０２の表面の形状を求める。したがって、測定を行った結果を基に原料山１０２の表面の形状を求めることができ、一定の仮定の下で求める従来の技術よりも、原料山１０２の存在位置を正確に特定することができる。また、原料山の再積み付けや自然現象によって原料山の形状が変化しても、測定によって、原料山１０２の形状を正確に求めることができる。
また、以上のようにして原料山１０２の形状を正確に把握することができるので、原料山１０２の形状から求めた原料山１０２の在庫量も、従来よりも正確に把握することができる。
【００８４】
また、本実施形態では、リクレーマ１０５の操業状態を示す情報から、リクレーマ１０５のブーム１１５の先端にある掘削部１２５が存在している範囲を求め、測定済みの原料山１０２から、当該原料山１０２と掘削部１２５が存在している範囲との重複する範囲を除いて、新たな原料山１０２の形状を求めるようにした。したがって、原料山１０２の形状をリアルタイムで管理することができる。また、元の原料山１０２の形状が正確なものであるので、リクレーマ１０５による払い出しがあった場合でも、従来よりも正確に原料山１０２の形状を把握することができる。
また、以上のように、払い出しがあった場合でも、原料山１０２の形状を正確に把握することができるので、払い出しがあった場合でも、原料山１０２の在庫量を、従来よりも正確に把握することができる。
【００８５】
また、本実施形態では、操業制御部６０２が、最適配置計算部６０１で得られた結果に基づいて、スタッカー１０４及びリクレーマ１０５に対して、操業を指示する操業指示信号を送信することによって、スタッカー１０４及びリクレーマ１０５の自動運転を行うと共に、操業優先モード又は測定優先モードの何れかのモードで決定した測定範囲の原料山１０２の形状の自動測定を行うようにしたので、適切なタイミングで測定を無人で行うことができる。よって、例えば、測定漏れが生じたり、適切でないタイミングで測定することにより操業の妨げになったりすることを防止することができる。
以上のように、原料ヤード１０１の原料山１０２の操業を正確に管理することができるので、ヤード面積を有効に活用した原料の配置計画を正確に行うことができ、滞船料を削減することができる。
【００８６】
［変形例１］
本実施形態では、リクレーマ１０５による払い出しのあった原料山１０２の在庫量を、払い出し後の原料山１０２の形状に基づく体積から求めるようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、払い出し前の原料山１０２の在庫量を原料山１０２の形状・体積から求め、求めた払い出し前の原料山１０２の在庫量から、コンベアスケールにより測定された払い出し量を減算することにより、リクレーマ１０５による払い出しのあった原料山１０２の在庫量を求めるようにしてもよい。前述したように、本実施形態では、原料山１０２の形状を正確に把握することができるので、このようにして原料山１０２の在庫量を求めるようにしても、払い出し後の原料山１０２の在庫量を、従来よりも正確に把握することができる。
【００８７】
［変形例２］
リクレーマ１０５に比べてスタッカー１０４は、操業に余裕がある（操業していない時間が長い）ので、本実施形態のように、ステレオカメラ２０１、傾斜計２０２、及びＧＰＳアンテナ２０３をスタッカー１０４のブーム１１４に取り付けるようにすれば、測定により、操業が妨げられてしまうことを防止することができるので好ましい。しかしながら、ステレオカメラ２０１、傾斜計２０２、及びＧＰＳアンテナ２０３を、リクレーマ１０５に取り付けるようにしてもよい。また、原料山１０２の上方にブームを位置させることが可能な重機であって、原料ヤード１０１の長手方向に移動することが可能な重機であれば、測定専用の重機に、ステレオカメラ２０１、傾斜計２０２、及びＧＰＳアンテナ２０３を取り付けてもよい。
【００８８】
［変形例３］
本実施形態では、原料山１０２の表面の位置を特定する情報を測定するための装置の一例として、ステレオカメラ２０１を用いるようにし、ステレオカメラ２０１の位置を特定する情報を測定するための装置の一例として、ＧＰＳアンテナ２０３を用いるようにし、ステレオカメラ２０１の測定方向を特定する情報を測定するための方向測定装置の一例として、傾斜計２０２を用いるようにした。しかしながら、これらの機能を実現する装置であれば、必ずしもステレオカメラ２０１、傾斜計２０２、及びＧＰＳアンテナ２０３を用いなくてもよい。例えば、ステレオカメラ２０１の代わりに２Ｄレーザ距離計を用いてもよい。また、原料山１０２の形状の測定時に、スタッカー１０４のブーム１１４の延設方向（軸方向）を、ｙ−ｚ平面の面方向に向かせなくてもよい（旋回させてもよい）。このようにする場合には、原料山１０２の形状の測定に際し、旋回角度を補正する必要がある。すなわち、本実施形態のようにスタッカー１０４のブーム１１４の延設方向（軸方向）を、ｙ−ｚ平面の面方向に向かせれば、ブーム１１４の旋回角度を考慮する必要がなくなる。
【００８９】
［変形例４］
本実施形態では、積み付けが終了した直後、払い出しが終了した直後、オペレータによる指示があった場合、及び一定時間が経過した場合に、測定を行うようにした。しかしながら、測定を行うタイミングは、このようなタイミングに限定されない。例えば、これらのタイミングの一部だけを測定を行うタイミングとして採用することができる。
【００９０】
尚、本実施形態では、例えば、ステレオカメラ２０１を用いることにより原料山測定装置が実現され、ＧＰＳアンテナ２０３を用いることにより位置測定装置が実現され、傾斜計２０２を用いることにより方向測定装置が実現される。また、例えば、スタッカー１０４を用いることにより重機が実現される。また、例えば、原料山情報切出部６１０を用いることにより計測手段が実現される。また、例えば、操業制御部６０２を用いることにより制御手段が実現される。また、例えば、原料山体積計算部６１４を用いることにより原料山在庫量計算手段が実現される。また、例えば、ベルトコンベアを用いることにより原料を後工程に搬送する搬送装置が実現される。また、例えば、払出範囲計算部６１２を用いることにより払出範囲計算手段が実現される。また、例えば、原料山形状修正部６１３を用いることにより原料山形状修正手段が実現される。
【００９１】
また、例えば、「カメラ座標系の３次元座標ＰC」が「原料山の表面の位置」に対応する。また、例えば、「現場座標系の３次元座標Ｑ」が「原料山測定装置の位置」に対応する。また、例えば、「スタッカー１０４のブーム１１４の俯仰角α」が「原料山測定装置における、原料ヤードの測定方向」に対応する。また、例えば、「ＧＰＳアンテナ２０３とステレオカメラ２０１との水平方向距離Ｌ」が「ブームの延設方向の長さを示す情報」に対応する。また、例えば、「ＧＰＳアンテナ２０３とステレオカメラ２０１との高さ方向距離Ｈ」が「位置測定装置と原料山測定装置との位置関係を示す情報」に対応する。また、例えば、「ステレオカメラ２０１がブーム１１４に対してなす角度φ」が「原料山測定装置の設置方向を示す情報」に対応する。
【００９２】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０１    原料ヤード
１０２    原料山
１０３    走行レール
１０４    スタッカー
１１４    ブーム
１０５    リクレーマ
１１５    ブーム
１２５    掘削部
２０１    ステレオカメラ
２０２    傾斜計
２０３    ＧＰＳアンテナ
６００    原料ヤード管理装置
６０１    最適配置計算部
６０２    操業制御部
６０３    測定指示部
６０４    データ収集部
６０５    ステレオ処理部
６０６    座標変換部
６０７    ３次元直交座標変換部
６０８    データサンプル部
６０９    データ補間部
６１０    原料山情報切出部
６１１    原料山形状記憶部
６１２    払出範囲計算部
６１３    原料山形状修正部
６１４    原料山体積計算部
６１５    表示部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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