(57)【要約】【課題】  実作業時の振動や揺れ、或いは熱変形などよって生じるセンサの方向のずれに起因する誤差を計測時に補正することができる車輌位置計測装置および方法を提供する。【解決手段】  レーザ距離計１と、レーザ距離計１を走査するスキャナ３と、前記スキャナ３のスキャン角度を計測する角度計測部４とを用いて、レーザ距離計１から入力される距離データと角度計測部４から入力されるスキャン角度に基づいて、車輌７の位置を計測する港湾クレーンの車輌位置計測方法において、事前に地面の傾きを計測しておき、実作業において計測された地面の傾きと前記事前に計測された傾きの差を求め、前記差に基づいて計測誤差を補正する。【選択図】図２
2005263331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ距離計と、前記レーザ距離計を走査するスキャナと、前記スキャナのスキャン角度を計測する角度計測部とを備え、前記レーザ距離計から入力される距離データと前記角度計測部から入力されるスキャン角度に基づいて、車輌の位置を計測する港湾クレーンの車輌位置計測装置において、
事前に地面の傾きを計測して記憶する手段と、実作業において計測された地面の傾きと前記事前に計測された傾きの差を求める手段と、前記差に基づいて計測誤差を補正する手段を備えたことを特徴とする港湾クレーンの車輌位置装置。
【請求項２】
レーザ距離計と、前記レーザ距離計を走査するスキャナと、前記スキャナのスキャン角度を計測する角度計測部とを用いて、前記レーザ距離計から入力される距離データと前記角度計測部から入力されるスキャン角度に基づいて、車輌の位置を計測する港湾クレーンの車輌位置計測方法において、
事前に地面の傾きを計測しておき、実作業において計測された地面の傾きと前記事前に計測された傾きの差を求め、前記差に基づいて計測誤差を補正することを特徴とする港湾クレーンの車輌位置計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、港湾クレーンによる搬送用車輌へのコンテナ積み降ろし作業における、車輌位置計測方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
コンテナ荷役用の港湾クレーンをトラック等の搬送用車輌の上に正確に位置決め、あるいはトラック等をクレーン下の所定の位置に正確に位置決めして、港湾クレーンの作業を効率化するために、港湾クレーンにスキャナ付きのレーザ距離計を取り付けて車輌の位置を計測する装置が知られている（例えば、特許文献１）。図４は、特許文献１に開示された装置の概念図である。この装置は、レーザ距離計１から出力されるレーザ光２をスキャンできるよう回転可能なミラー３とその回転角度を検出する角度検出装置４から構成されるレーザセンサ５をクレーン６上に設置したものである。このレーザセンサ５により下方にある車輌７に対し計測を行い、その後部位置８を求めて、トロリー９を車輌７の真上に誘導する。図５は、この装置の動作フローを示す図である。図５に示すように、スキャン開始（ステップ１）されると、レーザ距離計の値を読み込み（ステップ２）、そのときのスキャン角度の検出を行う（ステップ３）。これらの計測データをＸＹ座標系に変換する（ステップ４）。これらの動作を繰り返し、所定の計測範囲まで計測完了した場合にはスキャンを終了する（ステップ６）。ＸＹ座標変換された計測データ群をＸ方向に微分（ステップ７）を行い、車輌後部位置８のエッジ位置を検出し出力（ステップ８）する。
また、港湾クレーン以外の分野では、基準となるターゲットを複数設置して計測対象とともに基準ターゲットも計測することで計測精度をあげる方法もある。（例えば、特許文献２）。この方法では計測対象と別に各々の位置が既知である３個以上の基準ターゲットまでの距離とそのときの投光角度をも併せて計測することで高精度に位置計測を行うという手法がとられていた。
【特許文献１】特開２００２−２５５４７６号公報
【特許文献２】特開平８−５４２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の港湾クレーンの車輌位置計測装置では、車輌位置は距離とスキャン角度によって決定されるため、実作業中にトロリーを移動することによって生じる振動や風などで生じるレーザセンサの揺れ、或いは熱変形などにより誤差が生じてしまうという問題があった。特にスキャン方向と同じ方向の角度誤差が計測精度に及ぼす影響は著しく、搬送車輌を適正な荷役作業位置へ誘導できなくなるなどの問題もあった。また、実作業中では搬送用車輌の近くに基準ターゲットを設置することは荷役作業の障害となり安全性の面からも問題となる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、実作業時の振動や揺れ、或いは熱変形などで生じるセンサの方向のずれに起因する誤差を計測時に補正することができ、しかも荷役作業で障害となりえる基準ターゲットを設置することなく高精度の車輌位置計測を行うことができる装置および方法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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、レーザ距離計と、前記レーザ距離計を走査するスキャナと、前記スキャナのスキャン角度を計測する角度計測部とを備え、前記レーザ距離計から入力される距離データと前記角度計測部から入力されるスキャン角度に基づいて、車輌の位置を計測する港湾クレーンの車輌位置計測装置において、
事前に地面の傾きを計測して記憶する手段と、実作業において計測された地面の傾きと前記事前に計測された傾きの差を求める手段と、前記差に基づいて計測誤差を補正する手段を備えるものである。
【発明の効果】
【０００５】
本願発明によると、実作業時の振動や揺れ、或いは熱変形などに起因する誤差を計測時に補正し、高精度な車輌位置の計測が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１に本発明の実施例を示す車輌位置計測装置の概念図であり、図２は車輌位置計測装置による処理手順を示すフローチャートである。レーザセンサ５は従来技術の例で説明したものと同一の構成であり、レーザ距離計１、回転可能なミラー３、ミラー角度を計測するための角度検出装置４を有している。レーザ距離計１から照射されるレーザ光２をミラー３で反射させ測定対象へ照射し、このときのレーザ距離計１の値を読み込むと同時にミラー３の角度を角度検出装置４により検出することで照射されるレーザ光２の照射角度１２を計測する。このときのレーザ距離計の値をｌ、レーザ距離計１からミラー３までの距離をｄ、レーザ照射角度をθとする。これをミラー３を基準として、Ｘ軸を車輌進行方向、Ｙ軸をミラー３から下向きの方向として、ＸＹ座標に変換を行うと、その座標は、
【０００８】
(x, y) = ((l-d)sinθ, (l-d)cosθ)              （式１）
【０００９】
となる。同様にしてミラー３を回転させレーザ光の照射角度１２を変えながら繰り返し計測を行う。図３はＸＹ座標系に変換された計測データの例を示す図である。この例では地面１１を計測した部分１３と車輌７を計測した部分１４が観測される。解かりやすく説明するために、図３ではこれらの計測データを線で表しているが、実際には点列である。通常、港湾クレーンの荷役を行う車輌レーンはほぼ水平と考えてよい。しかし、振動や揺れなどが存在しない場合においても距離計の取り付け誤差、車輌レーンの傾きなどが存在するため、図３のように地面部分は傾いた直線状に表示されることもある。これらのＸＹ座標系へ変換された計測データのうち、レーザ距離計３までの距離、近傍の計測値との差分などから計測データの領域分けを行い、地面部分を計測したデータ１３を切り出す。切り出された地面部分を計測した個々のデータの座標を(ｘn, ｙn)とする。地面の直線方程式はｙ＝ａｘ＋ｂと表されることから、
【００１０】
【数１】
2005263331.tif 000003
【００１１】
となる。式２の左辺をＸＣ、右辺をＹとおき最小２乗法でＣを求めると、
【００１２】
【数２】
2005263331.tif 000004
【００１３】
により地面の直線方程式が算出でき、地面の傾きφが求まる。あらかじめ振動や揺れなどがない状態でこの地面部分の傾きφを求め、メモリに記憶しておく。実作業時にも同様にしてミラー３を回転させながら逐次レーザ距離計１の値と、レーザ照射角度１２を計測し、ＸＹ座標系に変換する。トロリー９の移動に伴う振動や風などの揺れ、或いは熱変形に起因する誤差などが存在するなら、このとき得られる地面部分を計測したデータはあらかじめ振動や揺れがない状態で計測した地面部分のデータと異なる値を示す。レーザセンサ５のスキャン周期がクレーンの振動や揺れの周期に対し十分小さければ、地面部分の計測データ１３もほぼ直線として観測される。このときの地面部分の傾きを算出し、あらかじめメモリに記憶された地面部分の傾きとの差Δφを求める。この値Δφが振動や揺れ或いは熱変形などによって生じ、計測精度に多大に影響を及ぼす成分である角度誤差１０を表す。そのため補正量を加えた変換式
【００１４】
(x, y) = ((l-d)sin(θ-Δφ), (l-d)cos(θ-Δφ))    （式４）
【００１５】
により計測データを再度ＸＹ座標系への変換を行い、変換された計測データからＸ方向の微分をとることにより、車輌の後部エッジ部分の位置８を高精度に計測することが出来る。
【００１６】
本実施例では、全計測データを補正量を加えた変換式により再変換を行った後に、車輌の後部エッジ部分を計測する手法を説明したが、再変換前のデータにより車輌の後部エッジ部を先に計測し、そのエッジ部の距離データと照射角度のみに対して補正量を加えた変換式で変換することで計算量を減ずることも可能である。
また、車輌の後部エッジ部分を計測する手法としてＸ方向の微分を用いる代わりに、ＸＹ変換後のデータに対し車輌の高さ付近に計測窓を設けて、車輌計測データのみを切り出すことで、車輌の後部エッジ部分を計測することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
以上のように、本発明によって実作業時においても高精度に搬送車輌の位置計測が可能となるため、港湾クレーン荷役作業の作業効率の向上に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例を示す車輌位置計測装置の概念図である。
【図２】本発明の実施例を示す車輌位置計測方法のフローチャートである。
【図３】本発明による計測データを示す図である。
【図４】従来技術の例を示す車輌位置計測装置の概念図である。
【図５】従来技術の例を示す車輌位置計測方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００１９】
１  レーザ距離計、２  レーザ光、３  ミラー、４  角度検出装置、５  レーザセンサ、６  クレーン、７  車輌、８  車輌後部位置、９  トロリー、１０  角度誤差、１１  地面、１２  レーザ照射角度、１３  地面部計測データ、１４  車輌部計測データ、１５  地面の傾き
【図１】
2005263331.tif 000005
【図２】
2005263331.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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