(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナクレーンのスプレッダの振れ量を検出する振れ検出装置において、
スプレッダに設けられ中心部から放射状に広がった模様が形成されたマーカと、狭範囲な視野内でのマーカを撮影する焦点距離の長い遠方用カメラと、該遠方用カメラに並設され広範囲な視野内でのマーカを撮影する焦点距離の短い近接用カメラと、これらカメラで撮影した画像から上記放射状模様を検出してスプレッダの振れ量を検出する画像処理装置とを備え、
該画像処理装置は、予め遠方用カメラによって上記マーカ全体がカメラ視野一杯に拡大された状態で撮影される所定の基準距離を記憶しておき、各カメラから上記マーカまでの距離を求め、その距離が上記基準距離よりも遠ければ遠方用カメラで撮影された画像に切り換え、上記基準距離よりも近ければ近接用カメラで撮影された画像に切り換えて上記放射状模様を検出し、スプレッダの振れ量を検出することを特徴とする振れ検出装置。
【請求項２】
上記画像処理装置は、各カメラから上記マーカまでの距離の測定を、各カメラで撮影した画像内の上記マーカの大きさ又は上記コンテナクレーンの昇降手段が繰り出したロープの長さに基づいて行うものである請求項１に記載の振れ検出装置。
【請求項３】
上記画像処理装置は、各カメラから上記マーカまでの距離が上記基準距離よりも遠く遠方用カメラで撮影された画像に切り換えたとき、カメラ視野内に入るマーカの面積がそのときの上記距離に応じたマーカの面積よりも小さくスプレッダの振れが大きいと判断される場合には、近接用カメラで撮影された画像に切り換えて上記マーカの放射状模様を検出し、スプレッダの振れ量を検出するものである請求項１又は２に記載の振れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンテナクレーンのスプレッダの振れ量を検出する振れ検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンテナクレーンは、コンテナ等の吊荷を吊り上げるスプレッダ（吊具）がトロリからロープ類で吊り下げられているので、荷役作業をする際にスプレッダが振れてしまう。このスプレッダが振れてしまうと荷役位置に吊荷を正確に積み降ろし搬送ができなくなるため、コンテナクレーンによる荷役作業の効率化を図るには、この振れ量を正確かつ高速に検出し、その検出値をもとにスプレッダの振れ止めを制御することが重要になる。
【０００３】
従来、スプレッダの振れ量を検出する方法として、焦点距離の固定されたレンズが取り付けられた１台のＣＣＤカメラを使用した振れ検出装置や、焦点距離の異なるレンズが取り付けられた２台のＣＣＤカメラを使用した振れ検出装置（特開平８−１２２６０号公報）などが知られている。
【０００４】
これらの方法は、スプレッダにマーカ（以後、ターゲットと呼ぶ。）を取り付け、そのターゲットを、トロリに取り付けたＣＣＤカメラで撮影し、こうして撮影した画像を画像処理装置で処理した後、その処理された出力信号を用いて相関処理してスプレッダの振れ量を検出するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらＣＣＤカメラを使用して振れ量を検出する振れ検出装置は、ＣＣＤカメラは上下方向に固定されたトロリに取り付けられているのに対して、ターゲットは上下動されるスプレッダに取り付けられており、吊荷を積み上げる際にＣＣＤカメラとターゲットとの距離が約５ｍから３０ｍの範囲で変わるので、１台のＣＣＤカメラを使用した振れ検出装置は、ＣＣＤカメラとターゲットとの距離が離れるほど、撮影されるターゲットの画像が小さくなり、これによってターゲットの検出精度が低下していた。
【０００６】
また、２台のＣＣＤカメラを使用した振れ検出装置は、ターゲットまでの距離が離れた時に焦点距離の長い方（遠方用）のＣＣＤカメラに切り換えることにより、ターゲットが拡大されて撮影され、振れの検出精度が低下しない反面、スプレッダの振れが大きい場合、ターゲットの振れも大きく撮影されてしまい、ターゲットがカメラ視野から外れてしまうので、ターゲットを検出できなくなる可能性があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、スプレッダの振れが大きい場合でも高精度でその振れ量を検出できる振れ検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、コンテナクレーンのスプレッダの振れ量を検出する振れ検出装置において、スプレッダに設けられ中心部から放射状に広がった模様が形成されたマーカと、狭範囲な視野内でのマーカを撮影する焦点距離の長い遠方用カメラと、該遠方用カメラに並設され広範囲な視野内でのマーカを撮影する焦点距離の短い近接用カメラと、これらカメラで撮影した画像から上記放射状模様を検出してスプレッダの振れ量を検出する画像処理装置とを備え、該画像処理装置は、予め遠方用カメラによって上記マーカ全体がカメラ視野一杯に拡大された状態で撮影される所定の基準距離を記憶しておき、各カメラから上記マーカまでの距離を求め、その距離が上記基準距離よりも遠ければ遠方用カメラで撮影された画像に切り換え、上記基準距離よりも近ければ近接用カメラで撮影された画像に切り換えて上記放射状模様を検出し、スプレッダの振れ量を検出するものである。
【０００９】
上記画像処理装置は、各カメラから上記マーカまでの距離の測定を、各カメラで撮影した画像内の上記マーカの大きさ又は上記コンテナクレーンの昇降手段が繰り出したロープの長さに基づいて行うものであってもよい。
【００１０】
上記画像処理装置は、各カメラから上記マーカまでの距離が上記基準距離よりも遠く遠方用カメラで撮影された画像に切り換えたとき、カメラ視野内に入るマーカの面積がそのときの上記距離に応じたマーカの面積よりも小さくスプレッダの振れが大きいと判断される場合には、近接用カメラで撮影された画像に切り換えて上記マーカの放射状模様を検出し、スプレッダの振れ量を検出するものであってもよい。
【００１１】
上記構成によれば、カメラとターゲットとの距離が近い場合、近接用カメラでマーカが撮影され、カメラとターゲットとの距離が遠い場合、遠方用カメラでマーカが撮影された画像が処理され、マーカの位置が検出される。また、カメラとターゲットとの距離が遠く、かつスプレッダの振れがある程度大きいと予想される場合には、近接用カメラで広範囲な視野での画像が処理され、マーカの位置が検出される。このマーカは、撮影されて画像処理装置に入力された時に拡大縮小されても、模様の形状が変化せず、その模様から位置が検出される。
【００１２】
これにより、マーカの位置を検出する際に、スプレッダの振れが大きくてもターゲットを見失わずに撮影することができると共に、スプレッダが触れてない時のマーカの画像をその基準位置として登録する際に、カメラとターゲットの距離に応じて距離変換する必要がなく、同一の処理方法でマーカを検出できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適一実施の形態を添付図面を用いて詳述する。
【００１４】
図１は、本発明が適用されるコンテナクレーンの概略を示した図である。
【００１５】
このコンテナクレーン５０は、コンテナ等の吊荷６０と係合するためのスプレッダ（吊具）５８と、ロープ５６を介してスプレッダ５８を吊り下げるためのトロリ５４と、そのトロリ５４に設けられロープ５６を巻いてスプレッダ５８を昇降させるための昇降手段（図示せず）と、トロリ５４を矢印ｈ方向に案内するためのレール５２とから主に構成されており、トロリ５４をレール５２に沿って移動して、搬送する吊荷６０の上方にスプレッダ５８を搬送した後、ロープ５６を巻き下ろしてスプレッダ５８と吊荷６０とを係合し、ロープ５６を巻き上げ、トロリ５４を移動して吊荷６０を所望の荷役位置に搬送するようになっている。
【００１６】
コンテナクレーン５０は、スプレッダ５８と吊荷６０とを係合する際に、スプレッダ５８がその移動により振れるので、本発明によりスプレッダ５８の振れ量が検出され、これをもとに高速かつ正確に振れ止めが制御されることで、荷役作業の効率化が図られる。
【００１７】
本発明にかかる振れ検出装置は、スプレッダ５８にターゲットとなるマーカ２０を設け、そのマーカ２０を撮影する遠方用カメラ１２と近接用カメラ１４とをトロリ５４に設け、更にそれら２台のＣＣＤカメラ１２，１４と電気的に接続され、マーカ２０とＣＣＤカメラ１２，１４との距離及びスプレッダ５８の振れに応じてその撮影した画像を切り換えると共に、カメラ視野中心位置からのズレ量からスプレッダ５８の振れ量を算出する画像処理装置３０が設けられて構成されている。尚、この中心位置については、トロリ位置、ロープ長によって事前にシステムに登録しておき、毎回、中心位置は校正されるようになっている。
【００１８】
また、図示していないが、画像処理装置３０には、振止制御装置が電気的に接続されており、この振止制御装置により、画像処理装置３０が検出したスプレッダ５８の振れ量を入力して、スプレッダ５８の振れ量に応じて振れ止めを制御するようになっている。
【００１９】
遠方用カメラ１２は、図３に示すように、高倍率で拡大して撮影できるように焦点距離が長いレンズが用いられており、視野角θ1 が小さな狭いカメラ視野となる。また、近接用カメラ１４は、低倍率で拡大して撮影できるように焦点距離が短いレンズが用いられており、視野角θ2 が大きな広いカメラ視野となる。このため、ＣＣＤカメラ１２，１４とマーカ２０との距離が、予め設定した基準距離Ｌ0 （ＣＣＤカメラ１２，１４とスプレッダ５８との基準となる距離）である場合、遠方用カメラ１２ではマーカ２０全体が拡大されたカメラ視野で撮影され、また近接用カメラ１４ではマーカ２０の全体２４が十分に入ったカメラ視野で撮影される。
【００２０】
これらのＣＣＤカメラ１２，１４で撮影されるマーカ２０は、図２に示すように、一辺が所定の長さの正方形状に形成されていると共に、中心部２６ｃから四方に広がった４つの三角形状マーカ部２６が形成されている例である。
【００２１】
マーカ２０の大きさは、ＣＣＤカメラ１２，１４との距離が最大の時（図３に示すＣＣＤカメラ１２，１４とマーカ２０との距離）に、遠方用カメラ１２で高精度に撮影できると共にスプレッダ５８が振れた際に近接用カメラ１４のカメラ視野内に十分にマーカ２０の全体２４が入る大きさに形成されている。
【００２２】
次に、画像処理装置３０によるスプレッダの振れ量の検出する処理を図４を用いて説明する。
【００２３】
図４は、近接用カメラ１４でターゲットとなるマーカ２０を撮影した画像を示している。
【００２４】
尚、図中、破線で示された図形は、予めスプレッタに振れがない時に登録したテンプレートデータを示している。
【００２５】
図４に示すように、画像処理装置は、ＣＣＤカメラから入力した画像内のマーカ２０の大きさ又は上述したコンテナクレーンの昇降手段が巻き出したロープの長さ等から、ＣＣＤカメラとマーカとの距離を求め、その距離と基準距離Ｌ0 とを比較し、ＣＣＤカメラとマーカとの距離が基準距離Ｌ0 よりも遠ければ、遠方用カメラで撮影された画像に切り換え、またこの距離が基準距離Ｌ0 よりも近ければ、近接用カメラで撮影された画像に切り換える。更に、その距離が基準距離Ｌ0 よりも遠くても、入力した画像からスプレッダの振れがある程度大きい（カメラ視野内に入るマーカの面積が小さい）場合には、近接用カメラで撮影された画像に切り換える。
【００２６】
そして、パターンマッチング法により、入力した画像の中から、テンプレートデータ４０のエッジ部４６ｅ，４７ｅと同じ形状を有する図形を探し、これにより検出した図形をマーカ２０と判断する。更に、これらのエッジ部４６ｅ，４７ｅの交点をマーカ中心位置とし、カメラ視野内でのマーカ中心位置を算出すると共に、撮影したＣＣＣカメラ１２，１４の倍率に応じて変換して、スプレッダの振れ量を算出する。
【００２７】
そして、この検出された振れ量から、スプレッダ５８の振れがなくなるように、振止制御装置でトロリ５４の移動速度を制御して振れをなくすことができる。
【００２８】
以上説明したように、本発明は、スプレッダ５８が大きく振れても、近接用カメラ１４の広いカメラ視野でターゲット２０を撮影するので、ターゲット２０をカメラ視野から見失わずに撮影することができる。
【００２９】
また、本発明は、パターンマッチングの際に、マーカ２０の位置をそのエッジ部２６ｅの方向から検出するので、ＣＣＤカメラ１２，１４との距離が遠くかつ近接用カメラ１４で撮影しても、ターゲット２０の検出精度が低下せず、更にＣＣＤカメラ１２，１４とターゲット２０との距離が変わっても、教示テンプレートデータ４０を距離変換する必要がない。これにより、ＣＣＤカメラ１２，１４とターゲット２０との距離に関係なく同一の処理方法で入力画像を処理できるので、高精度でかつ高速に画像処理してマーカ２０の位置を検出できる。
【００３０】
尚、本実施の形態にあっては、画像処理装置３０によるマーカ２０の検出方法として、パターンマッチング法を用いて平行なエッジ部間の距離からマーカ２０を検出したが、教示テンプレートデータと入力したマーカ２０の画像データとの相関値をとり、正規化相関法を用いて位置を検出しても良い。更に、ベクトル相関法を用いて所定時間でのマーカ２０の位置変化からその位置を検出しても良い。
【００３１】
また、本実施の形態では、マーカ２０に、中心部２６ｃから四方に三角形状マーカ部２６を形成したが、中心部２６ｃを通って真っすぐなライン状のエッジ部２６ｅ，２７ｅが形成された放射状の模様であれば、検出精度と検出時間とを考慮して適宜三角形状マーカ部を増減して形成しても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、スプレッダが大きく振れても、近接用カメラの広いカメラ視野でターゲットを撮影するので、カメラ視野からターゲットを見失わずに撮影することができる。
【００３３】
また、本発明は、マーカの位置を、放射状の模様から検出するので、マーカの検出精度が低下せず、更に、スプレッダの昇降によりＣＣＤカメラとターゲットとの距離が変わっても教示テンプレートデータを距離変換する必要がないので、高精度でかつ高速に画像処理して検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる振れ検出装置の概略図である。
【図２】図１のマーカの平面図である。
【図３】図１の２台のＣＣＤカメラの視野角の違いを示す図である。
【図４】スプレッダに振れが生じた時に撮影した画像を示す図である。
【符号の説明】
１２  遠方用カメラ
１４  近接用カメラ
２０  マーカ
３０  画像処理装置
５０  コンテナクレーン
５８  スプレッダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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