(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブーム及び前記ブームに吊り下げられたフックを含む搬送要素を動作させて荷物を搬送先に搬送するクレーン装置であって、
前記フックに設けられているカメラと、
前記搬送要素を動作させるための制御情報に基づいて前記カメラによる撮影動作を制御するカメラ制御部と、
前記カメラによって撮影された撮影画像を処理する画像処理部と、を備え、
前記カメラは、前記荷物の搬送先を撮影し、
前記画像処理部は、前記カメラによって撮影された撮影画像における任意の領域を基準領域として、当該基準領域に平行で、かつ、前記荷物を視点とする任意の方向に対して垂直な平面に、前記撮影画像を投影した補正画像を生成し、前記補正画像における前記荷物の現在位置を算出し、視認可能な態様で表示する、クレーン装置。
【請求項２】
前記画像処理部は、前記補正画像に前記荷物の投影図を重畳して表示させる、請求項１に記載のクレーン装置。
【請求項３】
前記カメラは、鉛直下方に前記荷物を撮影し、
前記画像処理部は、前記搬送先の前記撮影画像における地表面を前記基準領域として、前記撮影画像を前記荷物の鉛直下方の正面に投影した補正画像を生成し、
前記荷物の撮影画像に前記補正画像を合成して、前記地表面に対する前記荷物の現在位置を算出する、請求項１又は請求項２に記載のクレーン装置。
【請求項４】
前記カメラは、前記ブームを撮影し、
前記画像処理部は、前記ブームの撮影画像に基づいて前記荷物の回転角度を算出し、前記地表面の補正画像を前記荷物の回転方向に対して逆方向に前記回転角度だけ回転させて表示する、請求項３に記載の移動式クレーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動式クレーン等において、複数の柱や既に据え付けてある構造物の間に荷物を据え付ける場合、精度の高い設置作業が求められる。このような高精度の設置作業は、クレーンの操縦者と、設置個所で監視、誘導を行う複数の作業員等の共同作業によって行われている。クレーンの操縦者は、ブーム先端に設けられた監視カメラの画像と作業員からの指示にしたがって設置作業を行う。このような設置作業において、吊られている荷物と周辺の構造物との位置関係や据え付け場所の状態を、撮像手段やセンサによって確認する固定映像表示システムが知られている。例えば、特許文献１の如くである。【０００３】
特許文献１に記載の固定映像表示システムは、画像を撮像する撮像手段と、荷物から障害物までの距離や位置情報を測定する測域センサとが荷物の下方に設置され、画像処理ユニットによって荷物から障害物までの距離や位置情報を表示手段に表示する。このように構成することで、荷物と障害物との距離や設置場所の状態が明確になり、高精度の設置作業を行うことができる。【０００４】
しかし、特許文献１に記載の固定映像表示システムは、荷物自体に撮像手段や測域センサを取り付ける構成であるため、荷物の形状や設置される状況によっては適切な個所に撮像手段や測域センサを取り付けることができない場合がある。また、固定映像表示システムは、荷物を搬送する度に撮像手段と測域センサとの着脱が必要なため、煩雑であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−７９６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、荷物の形状や荷物の設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができるクレーン装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るクレーン装置は、
ブーム及び前記ブームに吊り下げられたフックを含む搬送要素を動作させて荷物を搬送先に搬送するクレーン装置であって、
前記フックに設けられているカメラと、
前記搬送要素を動作させるための制御情報に基づいて前記カメラによる撮影動作を制御するカメラ制御部と、
前記カメラによって撮影された撮影画像を処理する画像処理部と、を備え、
前記カメラは、前記荷物の搬送先を撮影し、
前記画像処理部は、前記カメラによって撮影された撮影画像における任意の領域を基準領域として、当該基準領域に平行で、かつ、前記荷物を視点とする任意の方向に対して垂直な平面に、前記撮影画像を投影した補正画像を生成し、前記補正画像における前記荷物の現在位置を算出し、視認可能な態様で表示する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、荷物にカメラを設けることなく、画像の変換により生成された荷物の位置を視点とする補正画像に基づいて地物や障害物に対する荷物の位置が算出され、視認可能な態様で表示される。これにより、荷物の形状や荷物の設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、クレーンの全体構成を示す側面図である。
【図２】図２は、クレーンの制御構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、クレーン装置の逆動力学解析に関する構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、クレーンの逆動力学モデルを示す図である。
【図５】図５は、クレーンの逆動力学制御の制御工程を示すフローチャートを表す図である。
【図６】図６は、クレーン装置の画像処理に関する構成を示すブロック図である。
【図７】図７Ａ、図７Ｂは、射影変換処理の概念図である。
【図８】図８Ａ、図８Ｂは、荷物を吊り上げる際のフックカメラの撮影領域とその画像を示す図である。
【図９】図９Ａ、図９Ｂは、荷物を水平移動させている際の移動方向用フックカメラの撮影領域とその画像を示す図である。
【図１０】図１０Ａ、図１０Ｂは、荷物を吊り下げる際の移動方向用フックカメラの撮影領域とその画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図１と図２とを用いて、本発明の一実施形態に係るクレーン装置６を備える移動式クレーン１（以下、「クレーン１」と称する）について説明する。なお、本実施形態においては、クレーン１として、ラフテレーンクレーンついて説明を行うが、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、積載型トラッククレーン等でもよい。
【００１１】
図１に示すように、クレーン１は、不特定の場所に移動可能な移動式クレーンである。クレーン１は、車両２、クレーン装置６を有する。
【００１２】
車両２は、クレーン装置６を搬送する走行体である。車両２は、複数の車輪３を有し、エンジン４を動力源として走行する。車両２には、アウトリガ５が設けられている。アウトリガ５は、車両２の幅方向両側に油圧によって延伸可能な張り出しビームと地面に垂直な方向に延伸可能な油圧式のジャッキシリンダとから構成されている。
【００１３】
クレーン装置６は、荷物Ｗをワイヤロープによって吊り上げて搬送する作業装置である。クレーン装置６は、旋回台７、ブーム９、ジブ９ａ、メインフックブロック１０、サブフックブロック１１、起伏用油圧シリンダ１２、メインウインチ１３、メインワイヤロープ１４、サブウインチ１５、サブワイヤロープ１６、キャビン１７、ＧＮＳＳ受信機２２、フックカメラＣ、通信機３３、表示装置３４及び制御装置３５等を具備する。クレーン装置６において、旋回台７、ブーム９、ジブ９ａ、メインフックブロック１０、サブフックブロック１１、起伏用油圧シリンダ１２、メインウインチ１３、メインワイヤロープ１４、サブウインチ１５及びサブワイヤロープ１６は、荷物Ｗを目標位置に搬送するための搬送要素である。
【００１４】
旋回台７は、クレーン装置６を旋回可能に構成する回転装置である。旋回台７は、円環状の軸受を介して車両２のフレーム上に設けられる。旋回台７は、円環状の軸受の中心を回転中心として回転自在に構成されている。旋回台７には、アクチュエータである油圧式の旋回用油圧モータ８が設けられている。旋回台７は、旋回用油圧モータ８によって一方向と他方向とに旋回可能に構成されている。
【００１５】
旋回用油圧モータ８は、旋回用バルブ２３からの作動油の供給によって駆動される。旋回用バルブ２３は、例えば、電磁比例切換弁で構成される。旋回用バルブ２３は、旋回用油圧モータ８に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、旋回台７は、旋回用油圧モータ８を介して任意の旋回速度に制御可能に構成されている。旋回台７には、旋回用センサ２７）が設けられている。
【００１６】
ブーム９は、荷物Ｗを吊り上げ可能な状態にワイヤロープを支持する可動支柱である。ブーム９は、入れ子状に配置された複数のブーム部材から構成され、軸方向に伸縮自在となっている。ブーム９（ベースブーム部材）の基端は、旋回台７の略中央に揺動可能（起伏可能）に取り付けられている。ブーム部材は、伸縮用油圧シリンダ（図示略）と連結可能に構成されている。また、ブーム９には、ジブ９ａが設けられている。
【００１７】
伸縮用油圧シリンダ（図示略）は、ブーム９を伸張及び収縮させるアクチュエーターである。伸縮用油圧シリンダは、伸縮用バルブ２４（図２参照）からの作動油に供給によって駆動される。伸縮用バルブ２４は、例えば、電磁比例切換弁で構成される。伸縮用バルブ２４は、伸縮用油圧シリンダに供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。伸縮用油圧シリンダ（図示略）の伸縮に伴い、各ブーム部材が軸方向に移動することで、ブーム９は伸縮する。ブーム９には、ブーム９の長さを検出する伸縮用センサ２８が設けられている。
【００１８】
ブームカメラ９ｂは、荷物Ｗ及び荷物Ｗ周辺の地物等を撮影するものである。ブームカメラ９ｂは、例えば、ブーム９の先端部に設けられ、荷物Ｗの鉛直上方から荷物Ｗ及びクレーン１周辺の地物や地形を撮影可能に構成されている。
【００１９】
メインフックブロック１０及びサブフックブロック１１は、荷物Ｗを吊るものである。メインフックブロック１０は、メインワイヤロープ１４が巻き掛けられる複数のフックシーブ（図示略）と、荷物Ｗを吊るメインフック１０ａとを有する。サブフックブロック１１は、荷物Ｗを吊るサブフック１１ａを有する。
【００２０】
起伏用油圧シリンダ１２は、ブーム９を起立及び倒伏させ、ブーム９の姿勢を保持するアクチュエータである。起伏用油圧シリンダ１２は、シリンダ部の端部が旋回台７に揺動自在に連結され、ロッド部の端部がブーム９のベースブーム部材に揺動自在に連結されている。起伏用油圧シリンダ１２は、起伏用バルブ２５からの作動油に供給によって駆動される。起伏用バルブ２５は、例えば、電磁比例弁で構成される。起伏用バルブ２５は、起伏用油圧シリンダ１２に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。起伏用油圧シリンダ１２の伸縮に伴い、ブーム９は起立又は倒伏する。ブーム９には、ブーム９の姿勢（起伏角度）を検出する起伏用センサ２９が設けられている。
【００２１】
メインウインチ１３とサブウインチ１５は、それぞれ、メインワイヤロープ１４とサブワイヤロープ１６の繰り入れ（巻き上げ）及び繰り出し（巻き下げ）を行うものである。
【００２２】
メインウインチ１３は、メインワイヤロープ１４が巻きつけられるメインドラム及びメインドラムを回転させるメイン用油圧モータ（いずれも図示略）を有する。メイン用油圧モータは、メイン用バルブ２６ｍからの作動油の供給によって駆動される。メイン用バルブ２６ｍは、例えば、電磁比例切換弁で構成される。メインウインチ１３において、メイン用バルブ２６ｍによってメイン用油圧モータが制御され、メインドラムが回転することで、任意の速度でメインワイヤロープ１４の繰り入れ及び繰り出しが行われる。
【００２３】
同様に、サブウインチ１５は、サブワイヤロープ１６が巻きつけられるサブドラム及びサブドラムを回転させるサブ用油圧モータ（いずれも図示略）を有する。サブ用油圧モータは、サブ用バルブ２６ｓからの作動油の供給によって駆動される。サブ用バルブ２６ｓは、例えば、電磁比例弁で構成される。サブウインチ１５において、サブ用バルブ２６ｓによってサブ用油圧モータが制御され、サブドラムが回転することで、任意の速度でサブワイヤロープ１６の繰り入れ及び繰り出しが行われる。
【００２４】
メインウインチ１３及びサブウインチ１５には、メインワイヤロープ１４及びサブワイヤロープ１６の繰り出し量Ｌをそれぞれ検出する巻回用センサ３０が設けられている。
【００２５】
キャビン１７は、クレーン１の操作を行うための操縦席であり、旋回台７に搭載されている。キャビン１７には、車両２を走行操作するための走行用操作具、及びクレーン装置６を操作するためのクレーン用操作具が設けられている。クレーン用操作具は、旋回台７を旋回させるための旋回操作具１８、ブーム９を起伏させるための起伏操作具１９、ブーム９を伸縮させるための伸縮操作具２０、メインワイヤロープ１４の繰り入れ及び繰り出しを行うためのメインドラム操作具２１ｍ、サブワイヤロープ１６の繰り入れ及び繰り出しを行うためのサブドラム操作具２１ｓ等を含む。旋回操作具１８、起伏操作具１９、伸縮操作具２０、メインドラム操作具２１ｍ及びサブドラム操作具２１ｓからの入力信号に基づいて、それぞれ、旋回用油圧モータ８、起伏用油圧シリンダ１２、伸縮用油圧シリンダ（図示略）、メイン用油圧モータ（図示略）、サブ用油圧モータ（図示略）が制御される。
【００２６】
ＧＮＳＳ受信機２２は、全球測位衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）を構成する受信機であって、衛星から測距電波を受信し、受信機の位置座標である緯度、経度、標高を算出するものである。ＧＮＳＳ受信機２２は、例えば、ブーム９の先端とキャビン１７とに設けられている（以下、ブーム９の先端とキャビン１７とに設けられているＧＮＳＳ受信機２２を総称して、「ＧＮＳＳ受信機２２」と記す）。つまり、クレーン１は、ＧＮＳＳ受信機２２によって、ブーム９の先端の位置座標とキャビン１７の位置座標を取得することができる。
【００２７】
フックカメラＣは、荷物Ｗの位置及び姿勢（向き）を測定するための画像を撮影する機器である。フックカメラＣは、例えば、磁石等によりメインフックブロック１０及びサブフックブロック１１のうち、使用するフックブロックに着脱自在に設けられている。本実施形態において、フックカメラＣは、メインフックブロック１０に設けられているものとする。フックカメラＣは、クレーン装置６の制御信号によって撮影方向を変更可能に構成されている。
【００２８】
フックカメラＣは、クレーン装置６の制御信号に基づいて、荷物の搬送先、すなわち荷物Ｗの移動方向に存在する地物、障害物、地表面（構造物の床面等、荷物Ｗを吊り下す面を含む）等の被写体を撮影する移動方向用フックカメラ３１と、鉛直下方からブーム９を撮影する回転補正用フックカメラ３２と、を含む。
【００２９】
本実施の形態では、移動方向用フックカメラ３１と回転補正用フックカメラ３２とは、別々のカメラで構成されている。これにより、荷物Ｗの移動方向に存在する被写体の撮影画像と、ブーム９の撮影画像とを、同時に取得することができる。なお、移動方向用フックカメラ３１と回転補正用フックカメラ３２を、一つのカメラで兼用してもよい。
【００３０】
また、移動方向用フックカメラ３１は、撮影領域が異なる複数のカメラ（撮影領域の一部が重複してもよい）で構成されている。この場合、複数の移動方向用フックカメラ３１の中から、荷物Ｗの移動方向に存在する地物等を撮影可能なカメラが適宜選択され、撮影に使用される。これにより、メインフックブロック１０が鉛直軸周りに揺動しても、荷物Ｗの移動方向に存在する被写体を確実に撮影することができる。
【００３１】
移動方向用フックカメラ３１は、荷物Ｗの移動方向に存在する被写体が描出された撮影画像ｉ２を無線通信等によって制御装置３５に送信する。回転補正用フックカメラ３２は、ブーム９が描出された撮影画像ｉ３を無線通信等によって制御装置３５に送信する。
【００３２】
通信機３３は、移動方向用フックカメラ３１、回転補正用フックカメラ３２、及び、外部のサーバとの間で各種データの送受信を行うインターフェースである。通信機３３は、例えば、キャビン１７に設けられている。
【００３３】
表示装置３４は、移動方向用フックカメラ３１で撮影された撮影画像ｉ２や、撮影画像ｉ２に画像処理が施された補正画像ｉａ等を表示するとともに、画像処理の基準となる基準領域を指定するための入力操作を受け付ける入出力装置である。表示装置３４は、キャビン１７内に設けられている。表示装置３４は、画像処理の基準となる基準領域を入力可能な入力装置として、タッチパネルや、マウス等の操作具を備えている。
【００３４】
制御装置３５は、各操作弁（旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍ、サブ用バルブ２６ｓ）を介してクレーン装置６のアクチュエータ（旋回用油圧モータ８、伸縮用油圧シリンダ、起伏用油圧シリンダ１２、メイン用油圧モータ、サブ用油圧モータ）を制御する。また、制御装置３５は、移動方向用フックカメラ３１及び回転補正用フックカメラ３２から取得した撮影画像のデータに対して、座標変換等の画像処理を行う。制御装置３５は、例えば、キャビン１７内に設けられている。制御装置３５は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御装置３５には、各アクチュエータや切換え弁、センサ、フックカメラ等の動作を制御したり、画像データを処理したりするために、種々のプログラムやデータが格納されている。
【００３５】
制御装置３５は、ブームカメラ９ｂに接続されており、ブームカメラ９ｂから撮影画像ｉ１を取得する。また、制御装置３５は、旋回操作具１８、起伏操作具１９、伸縮操作具２０、メインドラム操作具２１ｍ及びサブドラム操作具２１ｓに接続されており、操縦者の入力操作に応じてそれぞれの操作具で生成された操作信号を取得する。制御装置３５は、各種操作具からの操作信号に基づいて荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを生成する。
【００３６】
制御装置３５は、通信機３３を介して、移動方向用フックカメラ３１からの撮影画像ｉ２のデータ、及び、回転補正用フックカメラ３２からの撮影画像ｉ３のデータを取得する。また、制御装置３５は、通信機３３を介して、荷物Ｗの移動方向等を示す制御信号を移動方向用フックカメラ３１に送信する。
ここで、制御信号は、クレーン装置６の搬送要素を動作させるための信号であり、操作信号、目標速度信号Ｖｄ、目標軌道信号Ｐｄ及び作動信号Ｍｄ等のうち少なくとも一つを含む。操作信号は、操縦者の入力操作に伴い操作具から出力される信号である。目標速度信号Ｖｄは、操作信号に基づいて生成される信号であり、荷物Ｗの移動方向及び移動速度に関する情報を含む。目標軌道信号Ｐｄは、目標速度信号Ｖｄに基づいて生成される信号であり、荷物Ｗを現在位置から目標位置に移動させる際の荷物Ｗの軌道（位置情報）を示す。作動信号Ｍｄは、操縦者の入力操作に伴い制御装置３５で生成され、クレーン装置６のアクチュエータに対して出力される信号である。目標速度信号Ｖｄ、目標軌道信号Ｐｄ及び作動信号Ｍｄの生成工程については後述する。
【００３７】
また、制御装置３５は、通信機３３を介して、外部のサーバー等で運用されているＢＩＭ（ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｍｏｄｅｌｉｎｇ）から荷物Ｗ及び構造物の情報を取得することができる。荷物Ｗ及び構造物の情報は、それぞれの、形状、大きさ、位置座標に関する情報（三次元データ）を含む。また、制御装置３５は、表示装置３４に撮影画像ｉ２や画像変換した補正画像ｉａ等を表示する。
【００３８】
制御装置３５は、旋回操作具１８、起伏操作具１９、メインドラム操作具２１ｍ及びサブドラム操作具２１ｓからの操作信号に基づいて、各操作具に対応した作動信号Ｍｄを生成する。また、制御装置３５は、旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍ及びサブ用バルブ２６ｓに接続され、旋回用バルブ２３、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍ及びサブ用バルブ２６ｓに対して、操作信号に基づいて生成された作動信号Ｍｄを出力する。旋回用バルブ２３、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍ及びサブ用バルブ２６ｓは、作動信号Ｍｄに基づいて、所定の動作を行う。
【００３９】
制御装置３５は、旋回用センサ２７、伸縮用センサ２８、起伏用センサ２９，起伏用センサ２９及び巻回用センサ３０に接続され、旋回台７の旋回角度θｚ、伸縮長さＬｂ、起伏角度θｘ及びワイヤロープの繰り出し量Ｌｒを取得する。
【００４０】
クレーン１は、車両２を走行させることで任意の位置にクレーン装置６を移動させることができる。また、クレーン１は、起伏操作具１９の操作によってブーム９を任意の起伏角度θｘに起立又は倒伏させたり、伸縮操作具２０の操作によってブーム９を任意の伸縮長さＬｂに伸張又は収縮させたりすることでクレーン装置６の揚程や作業半径を拡縮することができる。また、クレーン１は、サブドラム操作具２１ｓ等の操作によって荷物Ｗを吊り上げて、旋回操作具１８の操作によって旋回台７を旋回させることで、荷物Ｗを搬送することができる。また、クレーン１は、フックカメラＣが撮影した画像とＢＩＭの情報とから、搬送すべき荷物Ｗを自動的に検出することができる。
【００４１】
次に、図３と図４とを用いて、制御装置３５における作動信号Ｍｄを生成するための工程について説明する。図３は、クレーン装置６の逆動力学解析に関する構成を示すブロック図である。図４は、クレーン１の逆動力学モデルを示す図である。
図３に示すように、制御装置３５は、荷物Ｗの目標軌道信号Ｐｄを算出する目標軌道算出部３５ａ、ブーム９の先端の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出するブーム位置算出部３５ｂ、及び作動信号Ｍｄを生成する作動信号生成部３５ｃとして機能する。
【００４２】
目標軌道算出部３５ａは、荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを荷物Ｗの目標軌道信号Ｐｄに変換する。目標軌道算出部３５ａは、各操作具からの操作信号に基づいて生成されるを含む荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを単位時間ｔ毎に取得する。目標速度信号Ｖｄは、荷物Ｗの移動方向及び移動速度に関する情報を含む。目標軌道算出部３５ａは、例えば、取得した目標速度信号Ｖｄを積分して荷物Ｗの目標位置情報を算出し、荷物Ｗの目標位置情報にローパスフィルタを適用して、目標軌道信号Ｐｄを単位時間ｔ毎に算出する。
【００４３】
ブーム位置算出部３５ｂは、ブーム９の姿勢情報、荷物Ｗの現在位置情報、及び目標軌道算出部３５ａで生成された目標軌道信号Ｐｄに基づいて、ブーム９の先端の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出する。ブーム９の姿勢情報は、旋回台７の旋回角度θｚ（ｎ）、ブーム９の伸長長さＬｂ（ｎ）、ブーム９の起伏角度θｘ（ｎ）、メインワイヤロープ１４又はサブワイヤロープ１６（以下、単に「ワイヤロープ」と記す）の繰り出し量Ｌｒ（ｎ）を含み、それぞれ、旋回用センサ２７、伸縮用センサ２８、起伏用センサ２９、巻回用センサ３０から取得することができる。荷物Ｗの現在位置情報は、ブームカメラ９ｂで撮影された撮影画像ｉ１から取得することができる。
【００４４】
ブーム位置算出部３５ｂは、取得した荷物Ｗの現在位置情報から荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）を算出する。また、ブーム位置算出部３５ｂは、取得した旋回角度θｚ（ｎ）、伸縮長さＬｂ（ｎ）、起伏角度θｘ（ｎ）からブーム９の先端（ワイヤロープの繰り出し位置）の現在位置を示す現在位置座標ｑ（ｎ）（以下、単に「ブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）」と記す）を算出する。また、ブーム位置算出部３５ｂは、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）とブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）とからワイヤロープの繰り出し量Ｌｒ（ｎ）を算出する。
さらに、ブーム位置算出部３５ｂは、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）と単位時間ｔ経過後の荷物Ｗの目標位置である荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）とから荷物Ｗが吊り下げられているワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋１）を算出する。
ブーム位置算出部３５ｂは、逆動力学を用いて荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）と、ワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋１）とから単位時間ｔ経過後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出する。
【００４５】
作動信号生成部３５ｃは、ブーム位置算出部３５ｂから単位時間ｔ経過後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を取得し、目標位置座標ｑ（ｎ＋１）に基づいて各アクチュエータの作動信号Ｍｄを生成する。
【００４６】
次に、図４に示すように、クレーン１の逆動力学モデルを定める。逆動力学モデルは、グローバル座標系であるＸＹＺ座標系に定義され、原点Ｏをクレーン１の旋回中心とする。原点Ｏのグローバル座標は、ＧＮＳＳ受信機２２から取得するものとする。図４における逆動力学モデルにおいて、「ｑ」は、例えばブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）を示し、「ｐ」は、例えば荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）を示す。「Ｌｂ」は、例えばブーム９の現在の伸縮長さＬｂ（ｎ）示し、「θｘ」は、例えばブーム９の現在の起伏角度θｘ（ｎ）を示し、「θｚ」は、例えば旋回台７の現在の旋回角度θｚ（ｎ）を示す。また、「Ｌｒ」は、例えば、ワイヤロープの繰り出し量Ｌｒ（ｎ）を示し、「ｆ」はワイヤロープの現在の張力ｆ（ｎ）を示し、「ｅ」は、例えばワイヤロープの現在の方向ベクトルｅ（ｎ）を示す。
【００４７】
このように定まる逆動力学モデルにおいて、ブーム９の先端の目標位置ｑと荷物Ｗの目標位置ｐとの関係は、荷物Ｗの目標位置ｐ、荷物Ｗの質量ｍ、及びワイヤロープのばね定数ｋｆを用いて式（１）で表される。また、ブーム９の先端の目標位置ｑは、荷物Ｗの時間の関数として式（２）で表される。
【００４８】
【数１】
0006744000.tif 000002
ｆ：ワイヤロープの張力
ｋｆ：ばね定数
ｍ：荷物Ｗの質量
ｑ：ブーム９の先端の現在位置又は目標位置
ｐ：荷物Ｗの現在位置又は目標位置
Ｌｒ：ワイヤロープの繰り出し量
ｅ：方向ベクトル
ｇ：重力加速度
【００４９】
ローパスフィルタは、所定の周波数以上の周波数を減衰させるものであり、ローパスフィルタの伝達関数Ｇ（ｓ）は、例えば、式（３）で表される。。目標軌道算出部３５ａは、目標軌道信号Ｐｄにローパスフィルタを適用することにより微分操作による特異点（急激な位置変動）の発生を防止している。本実施形態においては、式（３）に示すように、ばね定数ｋｆの算出時における四階微分に対応するため四次のローパスフィルタを用いているが、所望する特性に合わせた次数のローパスフィルタを適用することができる。式（３）におけるａ、ｂは係数である。
【００５０】
【数２】
0006744000.tif 000003
【００５１】
ワイヤロープの繰り出し量Ｌ（ｎ）は、以下の式（４）から算出される。ワイヤロープの繰り出し量Ｌｒ（ｎ）は、ブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）と荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）の距離で定義される。つまり、ワイヤロープの繰り出し量Ｌｒ（ｎ）は、玉かけ具の長さを含んでいる。
【００５２】
【数３】
0006744000.tif 000004
【００５３】
ワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ）は、以下の式（５）から算出される。ワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ）は、ワイヤロープの張力ｆ（式（１）参照）の単位長さのベクトルである。ワイヤロープの張力ｆは、荷物Ｗの加速度から重力加速度を減算したものである。荷物Ｗの加速度は、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）と単位時間ｔ経過後の荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）から算出される。
【００５４】
【数４】
0006744000.tif 000005
【００５５】
単位時間ｔ経過後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）は、式（１）をｎの関数で表した下記の式（６）から算出される。ここで、αは、ブーム９の旋回角度θｚ（ｎ）を示している。ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）は、逆動力学を用いて、ワイヤロープの現在の繰り出し量Ｌｒ（ｎ）、荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）及び方向ベクトルｅ（ｎ＋１）から算出される。
【００５６】
【数５】
0006744000.tif 000006
【００５７】
次に、図５のフローチャートを用いて、作動信号Ｍｄを生成するための制御装置３６の処理について説明する。
【００５８】
図５に示すように、ステップＳ１００において、制御装置３５は、目標軌道算出工程Ａを開始する。制御装置３５は、生成した荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄにローパスフィルタを適用して、目標軌道信号Ｐｄを単位時間ｔ毎に算出する。目標軌道算出工程Ａが終了すると、ステップＳ２００の処理に移行する。
【００５９】
ステップ２００において、制御装置３５は、ブーム位置算出工程Ｂを開始する。制御装置３５は、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）、ブーム９の姿勢情報から算出されるブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）、及び目標軌道信号Ｐｄに基づいて、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出する。ブーム位置算出工程Ｂが終了すると、ステップＳ３００の処理に移行する。
【００６０】
ステップ３００において、制御装置３５は、作動信号生成工程Ｃを開始する。制御装置３５は、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）に基づいて、ブーム９の先端が目標位置座標ｑ（ｎ＋１）に位置するときの旋回台７の旋回角度θｚ（ｎ＋１）、ブーム９の伸縮長さＬｂ（ｎ＋１）、ブーム９の起伏角度θｘ（ｎ＋１）、ワイヤロープの繰り出し量Ｌｒ（ｎ＋１）を算出し、旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍ又はサブ用バルブ２６ｓの作動信号Ｍｄをそれぞれ生成する。作動信号生成工程Ｃが終了すると、ステップＳ１００の処理に移行する。
【００６１】
すなわち、制御装置３５は、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出した後、目標軌道算出工程Ａ、ブーム位置算出工程Ｂ及び作動信号生成工程Ｃを繰り返すことで、単位時間ｔ経過後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋２）を算出する。具体的には、先の処理で算出された荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）を現在の位置座標として、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ＋１）と次の目標位置座標ｐ（ｎ＋２）からワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋２）を算出する。そして、ワイヤロープの現在の繰り出し量Ｌｒ（ｎ＋１）とワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋２）とから、さらに単位時間ｔ経過後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋２）を算出する。
つまり、制御装置３５は、逆動力学を用いて、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）と荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）とワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋１）とから単位時間ｔ後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を順次算出する。制御装置３５は、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）に基づいて作動信号Ｍｄを生成するフィードフォワード制御によって各アクチュエータを制御する。
【００６２】
このように、クレーン装置６は、任意に入力される荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄに基づいて目標軌道信号Ｐｄを算出しているので、規定の速度パターンに限定されない。また、クレーン装置６は、荷物Ｗを基準としてブーム９の制御信号（各アクチュエータの作動信号Ｍｄ）を生成するとともに、フィードフォワード制御を適用することにより、操縦者の意図する目標軌道に基づいてブーム９の制御信号が生成される。。これにより、操縦者の操作、すなわち各種操作具からの操作信号に対するアクチュエータの応答性が向上し、応答遅れによる荷物Ｗの揺れを抑制することができる。また、逆動力学モデルを構築し、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）、目標位置座標ｐ（ｎ＋１）、及びワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋１）からブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）が算出されるので加減速等による過渡状態の誤差が生じない。さらに、ローパスフィルタを適用することで、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出する際の微分操作によって生じる特異点を含む周波数成分が減衰されるので、ブーム９の制御が安定する。これにより、荷物Ｗを基準としてアクチュエータを制御する際に、荷物Ｗの揺れを抑制しつつ目標軌道に沿って移動させることができる。
【００６３】
次に、図６と図７とを用いて、移動方向用フックカメラ３１が撮影した撮影画像ｉ２を任意の平面における補正画像ｉａに変換する画像処理について説明する。図６は、クレーン装置６の画像処理に関する構成を示すブロック図である。図７ＡはフックカメラＣが撮影した画像の投影面を示す図であり、図７Ｂは、射影変換した画像を示す図である。かかる画像処理は、クレーン装置６の制御装置３５によって行われる。
【００６４】
図６に示すように、制御装置３５は、カメラ制御部３５ｄ及び画像変換部３５ｅ（画像処理部）として機能する。
カメラ制御部３５ｄは、各種操作具からの操作信号に基づいて算出される荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄや目標軌道信号Ｐｄ等に基づく制御信号を移動方向用フックカメラ３１に送信する。移動方向用フックカメラ３１は、制御信号にしたがって、メインフックブロック１０から荷物Ｗの搬送先、すなわち荷物Ｗの移動方向に存在する被写体（例えば、地物、地表面及び構造物等）を撮影する。同時に、回転補正用フックカメラ３２は、鉛直下方（メインフックブロック１０側）からブーム９を撮影する。カメラ制御部３５ｄは、移動方向用フックカメラ３１が撮影した撮影画像ｉ２及び回転補正用フックカメラ３２が撮影した撮影画像ｉ３を取得する。
【００６５】
図７Ａに示すように、移動方向用フックカメラ３１は、荷物Ｗの軌道周辺にある地物、地表面及び構造物等の被写体を、荷物Ｗの上方のメインフックブロック１０の位置を視点とし、斜め下方を撮影している。したがって、移動方向用フックカメラ３１が撮影する撮影画像ｉ２は、荷物Ｗよりも玉かけ具の鉛直方向の長さ分だけ上方の位置を視点として、撮影方向に垂直な投影面Ｐｏに投影された画像である。つまり、移動方向用フックカメラ３１は、軌道周辺にある地物、地表面及び構造物等を荷物Ｗからの視点で撮影していない。
【００６６】
図７Ｂに示すように、画像変換部３５ｅ（図６参照）は、カメラ制御部３５ｄ（図６参照）から撮影画像ｉ２を取得し、表示装置３４に表示させる。また、画像変換部３５ｅは、表示装置３４に表示されている撮影画像ｉ２において、任意の領域の画像（以下、単に「選択画像ｉｓ」と記す）が選択されると（薄墨部分参照）、選択画像ｉｓを基準とする任意の平面上の画像に撮影画像ｉ２を変換する射影変換処理を実施する。具体的には、画像変換部３５ｅは、撮影画像ｉ２において入力された選択画像ｉｓを補正の基準として取得する。さらに、画像変換部３５ｅは、移動方向を投影方向として取得する。画像変換部３５ｅは、荷物Ｗを視点とし、取得した投影方向に垂直な平面を変換投影面Ｐｔとして、投影面Ｐｏに投影されている撮影画像ｉ２について射影変換処理を行う。すなわち、変換投影面Ｐｔは、移動方向用カメラ３１によって撮影された撮影画像ｉ２における任意の領域（選択画像ｉｓ）を基準領域として、当該基準領域に平行で、かつ、荷物Ｗを視点とする任意の方向に対して垂直な平面といえる。画像変換部３５ｅは、撮影画像ｉ２に射影変換処理を施して生成された補正画像ｉａを、表示装置３４に表示させる。
【００６７】
また、画像変換部３５ｅは、クレーン装置６の制御情報、及びＢＩＭから取得した荷物Ｗ及び構造物の情報に基づいて、補正画像ｉａに荷物Ｗの外形図又は荷物Ｗの画像を投影させる。つまり、画像変換部３５ｅは、補正画像ｉａと荷物Ｗの外形図又は荷物Ｗの画像を重ね合わせて表示装置３４に表示させる。この際、画像変換部３５ｅは、補正画像ｉａと、荷物Ｗの外形図又は荷物Ｗの画像との縮尺及び位置が一致するように重ね合わせる。また、画像変換部３５ｅは、ＢＩＭから取得した構造物の大きさと補正画像ｉａに描出されている構造物の大きさとから表示比率を算出し、補正画像ｉａにおける荷物Ｗから地表面、地物又は構造物までの距離等を、算出された表示比率に基づいて算出し、表示装置３４に表示させる。
このように、画像変換部３５ｅは、補正画像ｉａとともに、荷物Ｗの外形図又は画像を表示したり、荷物Ｗから地表面等までの距離を表示する。すなわち、画像変換部３５ｅは、補正画像ｉａにおける荷物Ｗの現在位置を、視認可能な態様で表示する。これにより、操縦者は、荷物Ｗと、その周辺の地表面、地物又は構造物等との位置関係を画像や数値によって視認することができる。
【００６８】
次に、図８から図１０を用いて、クレーン装置６によるフックカメラＣを用いた荷物Ｗの位置決め制御について具体的に説明する。図８Ａ、図８Ｂは、荷物を吊り上げる際のフックカメラＣの撮影領域とその画像を示す図であり、図８Ａは移動方向用フックカメラ３１の撮影領域とその画像を示し、図８Ｂは、回転補正用フックカメラ３２の撮影領域とその画像を示す。図９Ａは、荷物を水平移動させている際の移動方向用フックカメラ３１の撮影領域を示す図であり、図９Ｂは、射影変換した画像を示す図である。図１０Ａは、荷物を吊り下げる際の移動方向用フックカメラ３１の撮影領域を示す図であり、図１０Ｂは、射影変換した画像を示す図である。
クレーン装置６は、荷物Ｗをメインフック１０ａに吊り下げた状態で構造物Ｓの内部フロアＦに搬入し、所定箇所に配置する位置決め制御を実施する。クレーン装置６は荷物Ｗのグローバル座標である荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）を算出しているものとする。また、クレーン装置６は、外部のサーバー等で運用されているＢＩＭから荷物Ｗ及び構造物Ｓの情報を取得しているものとする。
【００６９】
図８Ａに示すように、クレーン装置６は、操縦者の操作にしたがって、メインフック１０ａに吊り下げた荷物Ｗを構造物ＳのフロアＦよりも高い位置まで吊り上げる。クレーン装置６は、移動方向用フックカメラ３１でメインフック１０ａの移動方向（白塗矢印参照）と反対側である鉛直下方向を撮影する（薄墨部分参照）。つまり、移動方向用フックカメラ３１は、荷物Ｗの上面を撮影画像ｉ２として撮影する。
また、図８Ｂに示すように、クレーン装置６は、回転補正用フックカメラ３２でブーム９を撮影画像ｉ３として撮影する。クレーン装置６の制御装置３５は、取得した撮影画像ｉ２、ｉ３に基づいて、メインフック１０ａに吊り上げられた荷物Ｗのブーム９に対する吊り下げ姿勢を算出する。制御装置３５は、ブーム９に対する荷物Ｗの吊り下げ姿勢から移動方向用フックカメラ３１の撮影方向を制御する。さらに、制御装置３５は、ブーム９に対する荷物Ｗの吊り下げ姿勢からブーム９に対する荷物Ｗの回転角度θを算出し、フロアＦの補正画像ｉａを荷物Ｗの回転方向に対して逆方向に回転角度θだけ回転させて表示する。
【００７０】
図９Ａに示すように、クレーン装置６は、操縦者の操作にしたがって、荷物Ｗを構造物ＳのフロアＦよりも高い位置に維持しながらフロアＦに向けて略水平に移動させる（白塗矢印参照）。クレーン装置６は、移動方向用フックカメラ３１で荷物Ｗの搬送方向（荷物Ｗの移動方向の下方）を撮影画像ｉ２として撮影する（薄墨部分参照）。本実施形態において、移動方向用フックカメラ３１は、荷物Ｗの搬送先である構造物ＳのフロアＦ及びフロアＦの搬入口Ｅを撮影している。制御装置３５は、撮影画像ｉ２を荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）と関連付けて一定時間分保存する。
【００７１】
図９Ｂに示すように、制御装置３５は、撮影画像ｉ２を表示装置３４に表示させる。撮影画像ｉ２は、フロアＦ及びフロアＦへの搬入口Ｅを上方から見下ろす角度で撮影された画像である。制御装置３５は、操縦者によって、表示装置３４に表示された撮影画像ｉ２における選択画像ｉｓとして搬入口Ｅを囲む領域（薄墨部分）が入力されると、荷物Ｗの移動方向を投影方向とする変換投影面Ｐｔ（図７Ａ参照）に、選択画像ｉｓを基準として撮影画像ｉ２を射影変換して投影する。つまり、制御装置３５は、射影変換によって、撮影画像ｉ２から、荷物Ｗを視点として荷物Ｗの移動方向の搬入口Ｅを表示させた補正画像ｉａを生成する。制御装置３５は、メインフック１０ａの移動に伴い、移動方向用フックカメラ３１が撮影する撮影画像ｉ２から補正画像ｉａを単位時間ｔ毎に生成する。
【００７２】
さらに、制御装置３５は、補正画像ｉａに荷物Ｗの外形図を投影する。制御装置３５は、例えば、ＢＩＭから取得した荷物Ｗ及び構造物Ｓの情報、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）、並びにブーム９に対する荷物Ｗの吊り下げ姿勢に基づいて、補正画像ｉａにおける荷物Ｗの重心位置と荷物Ｗの投影図の形状を算出する。また、制御装置３５は、ＢＩＭから取得した構造物Ｓの大きさと補正画像ｉａに描出されている構造物Ｓの大きさとから表示比率を算出し、補正画像ｉａにおける荷物Ｗの大きさを算出する。そして、制御装置３５は、算出した荷物Ｗの重心位置、形状及び大きさに基づいて、補正画像ｉａに荷物Ｗを表示させる。また、制御装置３５は、表示比率に基づいて、荷物Ｗの外縁から構造物Ｓまでの最短距離等を算出して表示する。
【００７３】
図１０Ａに示すように、荷物Ｗの吊り下し位置の近傍において操縦者の吊り下ろし操作が行われると、クレーン装置６は、メインフック１０ａに吊り下げた荷物Ｗを構造物ＳのフロアＦに向けて鉛直下方に移動させる（白塗矢印参照）。クレーン装置６は、移動方向用フックカメラ３１でメインフック１０ａの移動方向である鉛直下方を撮影する（薄墨部分参照）。つまり、移動方向用フックカメラ３１は、荷物Ｗの上面を撮影画像ｉ２として撮影している。
【００７４】
図１０Ｂに示すように、制御装置３５は、荷物Ｗを吊り下げる制御信号を取得すると、水平移動中に撮影した撮影画像ｉ２のうちフロアＦが含まれている直前の画像ｉ２ｏを表示装置３４に表示させる。制御装置３５は、操縦者によって、表示装置３４に表示された撮影画像ｉ２ｏにおける選択画像ｉｓとしてフロアＦを囲む領域（薄墨部分）が入力されると、荷物Ｗの鉛直下方向の変換投影面Ｐｔ（図７Ａ参照）に、選択画像ｉｓを基準として撮影画像ｉ２ｏを射影変換により投影する。つまり、制御装置３５は、射影変換によって、撮影画像ｉ２ｏから、荷物Ｗを視点として鉛直下方の荷物Ｗの吊り下し位置を表示させた補正画像ｉａを生成する。
【００７５】
次に、制御装置３５は、現在の撮影画像ｉ２である荷物Ｗの上面画像（図１０Ｂの二点鎖線参照）に、補正画像ｉａを合成して表示装置３４に表示させる。このとき、制御装置３５は、ＢＩＭから取得した荷物Ｗ及び構造物Ｓの情報、算出した荷物Ｗの回転角度θ、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）から、補正画像ｉａにおける荷物Ｗの重心位置を算出する。また、制御装置３５は、表示比率を算出し、補正画像ｉａにおける荷物Ｗの大きさを算出する。そして、制御装置３５は、例えば、算出した荷物Ｗの重心位置及び大きさに基づいて補正画像ｉａを変換し、単位時間毎に撮影画像ｉ２に重畳して表示させる。また、制御装置３５は、メインフック１０ａが移動するにつれて、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）に対応する補正画像ｉａを撮影画像ｉ２ｏから生成して、当該補正画像ｉａを荷物Ｗの撮影画像ｉ２に重畳して表示させる。さらに、制御装置３５は、表示比率に基づいて、荷物Ｗの外縁からフロアＦまでの最短距離等を算出して表示する。
【００７６】
このように構成することにより、クレーン装置６は、荷物Ｗを視点とする移動方向の補正画像ｉａと荷物Ｗ及び構造物Ｓの情報とを用いて、補正画像ｉａに荷物Ｗの投影図を重畳して表示させる。つまり、クレーン装置６では、荷物Ｗ自体が移動方向用フックカメラ３１で撮影されていなくても、補正画像ｉａから荷物Ｗに対するフロアＦや搬入口Ｅの位置関係が画像や数値で表示される。これにより、荷物Ｗの形状や荷物Ｗの設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができる。さらに、クレーン装置６では、荷物Ｗによって荷物Ｗの鉛直下方のフロアＦが隠れていても、直前に荷物Ｗの鉛直下方のフロアＦを撮影した画像ｉ２ｏから荷物Ｗを視点とする鉛直下方のフロアＦの補正画像ｉａが生成される。この際、荷物Ｗの回転に応じて、荷物Ｗの投影図が回転して表示されるので荷物Ｗの状態が把握し易い。さらに、クレーン装置６では、撮影領域が異なる複数の移動方向用フックカメラ３１により、一の移動方向用フックカメラ３１で他の移動方向用フックカメラ３１の機能を補完するバックアップ機能が実現され、冗長性を有するシステムが構築される。これにより、荷物Ｗの形状や荷物Ｗの設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態に係るクレーン装置６は、ブーム９及びブーム９に吊り下げられたメインフック１０ａ又はサブフック１１ａを含む搬送要素を動作させて荷物を搬送先に搬送するクレーン装置であって、メインフック１０ａ又はサブフック１１ａに設けられているフックカメラＣと、搬送要素を動作させるための制御情報に基づいてフックカメラＣによる撮影動作を制御するカメラ制御部３５ｄと、フックカメラＣによって撮影された撮影画像ｉ２、ｉ３を処理する画像変換部３５ｅ（画像処理部）と、を備え、フックカメラＣは、荷物Ｗの搬送先を撮影し、画像変換部３５ｅは、フックカメラＣによって撮影された撮影画像における任意の領域を基準領域として、当該基準領域に平行で、かつ、荷物Ｗを視点とする任意の方向に対して垂直な変換投影面Ｐｔに、撮影画像を投影した補正画像ｉａを生成し、補正画像ｉａにおける荷物Ｗの現在位置を算出し、視認可能な態様で表示する。
クレーン装置６においては、荷物Ｗにカメラを設けることなく、撮影画像ｉ２の変換により生成された荷物Ｗの位置を視点とする補正画像ｉａに基づいて地物や障害物に対する荷物Ｗの位置が算出され、視認可能な態様で表示される。これにより、荷物Ｗの形状や荷物Ｗの設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができる。
【００７８】
また、クレーン装置６において、画像変換部３５ｅ（画像処理部）は、補正画像ｉａに荷物Ｗの投影図を重畳して表示させる。
画像変換により生成された平面画像（補正画像ｉａ）に荷物Ｗの外形状が重畳して表示されるので、荷物Ｗ自体が撮影されていなくても平面画像における荷物Ｗの現在位置を把握することができる。これにより、荷物Ｗの形状や荷物の設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができる。
【００７９】
また、クレーン装置６において、フックカメラＣは、鉛直下方に荷物Ｗを撮影し、画像変換部３５ｅ（画像処理部）は、搬送先の撮影画像ｉ２における地表面を基準領域として、撮影画像ｉ２を荷物Ｗの鉛直下方の正面に投影した補正画像ｉａを生成し、荷物Ｗの撮影画像ｉ２に補正画像ｉａを合成して、地表面に対する荷物Ｗの現在位置を算出し、視認可能に表示する。
荷物Ｗによって荷物下方の地表面が隠れていても、事前に取得された撮影画像から荷物下方の地表面を鉛直上方から見た画像が生成され、地物等に対する荷物Ｗの位置が算出され、視認可能な態様で表示される。これにより、荷物Ｗの形状や荷物の設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができる。
【００８０】
また、クレーン装置６において、フックカメラＣは、ブーム９を撮影し、画像変換部３５ｅ（画像処理部）は、ブーム９の撮影画像ｉ３に基づいて荷物Ｗの回転角度を算出し、地表面の補正画像ｉａを荷物Ｗの回転方向に対して逆方向に前記回転角度だけ回転させて表示する。
荷物Ｗの回転に応じて、表示画面上で地表面に対して荷物Ｗが回転しているように表示されるので荷物の状態が把握し易い。これにより、荷物Ｗの形状や荷物の設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができる。
【００８１】
なお、本実施形態では、移動式クレーン１のクレーン装置６について説明したが、本発明は、荷物Ｗをワイヤー等の搬送要素で吊り上げて搬送するクレーン装置に適用することが可能である。また、クレーン装置６は、荷物Ｗの移動方向を傾倒方向で指示し、荷物Ｗの移動速度を傾倒角度で指示する操作スティックを有する遠隔操作端末によって遠隔操作可能に構成されてもよい。この際、クレーン装置６は、遠隔操作端末にフックカメラＣが撮影した画像を表示することで、操縦者が遠隔地からでも荷物Ｗの周辺の状況を的確に把握することができる。また、クレーン装置６では、フックカメラＣが撮影した画像に基づく荷物Ｗの現在位置情報をフィードバックすることによりロバスト性が向上する。すなわち、クレーン装置６によれば、荷物Ｗの重量や外乱による特性の変化を意識することなく荷物Ｗを安定して移動させることができる。
【００８２】
上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、及び範囲内のすべての変更を含む。
【００８３】
２０１８年１０月１６日出願の特願２０１８−１９５４３０の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【符号の説明】
【００８４】
１  クレーン
６  クレーン装置
７  旋回台
９  ブーム
１０ａ  メインフック
３１  移動方向用フックカメラ
３２  回転補正用フックカメラ
３５  制御装置
３５ｄ  カメラ制御部
３５ｅ  画像変換部（画像処理部）
Ｃ  フックカメラ
ｉ２  撮影画像
ｉｓ  選択画像
ｉａ  補正画像
Ｗ  荷物
【要約】
荷物の形状や荷物の設置状況に影響されることなく、高精度の設置作業を行うことができるクレーン装置を提供する。
クレーン装置は、ブーム及びブームに吊り下げられたフックを含む搬送要素を動作させて荷物を搬送先に搬送するクレーン装置であって、フックに設けられているカメラと、搬送要素を動作させるための制御情報に基づいてカメラによる撮影動作を制御するカメラ制御部と、カメラによって撮影された撮影画像を処理する画像処理部と、を備える。カメラは、荷物の搬送先を撮影し、画像処理部は、カメラによって撮影された撮影画像における任意の領域を基準領域として、当該基準領域に平行で、かつ、荷物を視点とする任意の方向に対して垂直な平面に、前記撮影画像を投影した補正画像を生成し、補正画像における荷物の現在位置を算出し、視認可能な態様で表示する。【図１】
0006744000.tif 000007
【図２】
0006744000.tif 000008
【図３】
0006744000.tif 000009
【図４】
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【図５】
0006744000.tif 000011
【図６】
0006744000.tif 000012
【図７】
0006744000.tif 000013
【図８】
0006744000.tif 000014
【図９】
0006744000.tif 000015
【図１０】
0006744000.tif 000016