(57)【要約】引っ掛かり検出は、静止位置に対する積み荷（１１０）の角度偏向を監視するステップと、角度偏向増加方向におけるクレーンの移動を停止するステップとを含む。偏心持ち上げの制御することは、積み荷に対する側方荷重状態を検出することと、側方荷重状態が検出されると、釣り上げ動作を防止することとを含む。積み荷を自動センタリングすることは、クレーンのトロリ（１０４）に対する積み荷に結合されたブロックの位置を判定することと、移動動作に先立って、トロリをブロック（１０４）上にセンタリングさせることとを含む。センタリングすることは、トロリカメラ（１１４）を使用して、ブロックマーカ（１１６）の位置とカメラに対するマーカの既知のセンタリング位置を比較することと、トロリを移動させ、マーカの判定された位置をその既知のセンタリングされた位置に合致させるステップとを含む。
2017522248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーンのための持ち上げ動作を増強する方法であって、
前記クレーンによって移動されるべき積み荷に対する側方荷重状態を検出するステップと、
前記側方荷重状態が検出されると、釣り上げ動作を防止するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
側方荷重状態を検出するステップは、ブロックの既知の静止位置と前記クレーンのブロックの現在の位置との間の前記クレーンのブロックの角度変位を判定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記角度変位を判定することは、その現在の位置における前記ブロックの画像を捕捉することと、前記ブロックの現在の位置と既知の静止位置を比較することとを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
釣り上げ動作を防止するステップは、前記ブロックの既知の静止位置と前記ブロックの現在の位置との間の前記クレーンのブロックの角度変位が所定の閾値を超えるときに行われる、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記角度変位の所定の閾値は、固定値である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記角度変位の所定の閾値は、釣り上げ長さの関数である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記角度変位の所定の閾値は、前記クレーンのトロリ上に搭載される画像捕捉要素からの前記ブロックの距離に依存する、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記ブロックと関連付けられた基準マーカのサイズと基準マーカサイズおよび関連付けられた距離のテーブルを比較することによって、前記画像捕捉要素からの前記ブロックの距離を判定するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記ブロックは、基準マーカを含み、その現在の位置における前記ブロックの画像およびその既知の静止位置は、前記基準マーカの画像の視野内においてその現在の位置における前記ブロックの場所とその既知の静止位置における前記ブロックを比較することによって、比較される、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
クレーンを用いて移動されるべき積み荷の引っ掛かり検出の方法であって、
前記積み荷の静止位置に対する前記積み荷の角度偏向を監視するステップと、
角度偏向増加をもたらす方向における前記クレーンの移動を停止するステップと、
を含む、方法。
【請求項１１】
角度偏向を監視するステップは、
前記積み荷の画像を前記積み荷の以前の画像に対して比較するステップと、
前記画像と前記以前の画像との間の差異を角度偏向スピードに解釈するステップと、
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記積み荷の変位の速度を判定するステップをさらに含む、請求項１０〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記積み荷の変位の角加速度を判定するステップをさらに含む、請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
検出された引っ掛かり状態を軽減するステップをさらに含む、請求項１０〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
検出された引っ掛かり状態を軽減するステップは、前記クレーンを前記角度偏向を減少させる方向に移動させることを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
クレーンを用いて移動されるべき積み荷を自動センタリングする方法であって、
前記クレーンのトロリに対する前記積み荷に結合されたブロックの位置を判定するステップと、
移動動作に先立って、前記トロリを前記ブロック上にセンタリングさせるステップであって、センタリングさせることは、
前記トロリと関連付けられたカメラを使用して、前記ブロックと関連付けられた基準マーカの位置と前記カメラに対する前記基準マーカの既知のセンタリング位置を比較することと、
前記トロリを移動させることであって、前記基準マーカの判定された位置を前記基準マーカの既知のセンタリング位置に合致させることと、
を含む、方法。
【請求項１７】
前記トロリを移動させることは、個々に、第１の方向および第２の直交方向に移動させることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記トロリを移動させることであって、前記基準マーカの判定された位置を前記既知のセンタリング位置に合致させることは、行過ぎを防止するような前記トロリのスピードで行われる、請求項１６〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記トロリを移動させることであって、合致させることは、前記基準マーカの判定された位置が前記基準マーカの既知のセンタリング位置から閾値距離内にあるとき、停止される、請求項１６〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記トロリに対する前記ブロックの位置を判定するステップは、その現在の位置における前記基準マーカの画像を捕捉することと、前記現在の位置画像とその既知のセンタリング位置における前記基準マーカの画像を比較することとを含む、請求項１６〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
クレーン運動検出システムであって、
前記クレーンのトロリ上に搭載されるように構成される、カメラと、
前記カメラの視野内の前記クレーンのフック上に搭載されるように構成される、基準マーカと、
前記カメラから画像を受信し、そして処理するために、前記カメラに結合され、かつ処理された画像に応答して、前記トロリの動作を制御するために、前記トロリに結合される、コントローラと、
を備え、前記コントローラは、積み荷の偏心持ち上げを検出および防止するステップと、積み荷の引っ掛かりを検出および防止するステップと、前記クレーンを積み荷上に自動センタリングするステップとのうちの少なくとも１つの動作を制御する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の特徴は、クレーンおよび／または釣り上げシステムに関し、特に、クレーンおよび／または釣り上げシステムの制御または増強に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
いくつかの釣り上げ状況では、クレーンオペレータは、クレーンが移動されるべき積み荷の上部の直上にあるかどうかを判定することが困難である。側方荷重状況では、クレーンは、フック／底部ブロックが積み荷に取り付けられる点の直上にない。代わりに、底部ブロックは、その静止位置からある量だけ水平にオフセットされ得る。例えば、オペレータが、地面に静置している積み荷を持ち上げようとしていると仮定する。クレーンのフックを積み荷に取り付けた後、フックがその静止位置の側方に１２インチ変位される場合、オペレータが積み荷を釣り上げ、積み荷が地面から離れると、揺動し始める場合がある。積み荷は、１００，０００ポンドを超えることができ、かつ非常に大型でもある可能性がある。積み荷の揺動は、ケーブル破損のリスクをもたらすケーブル損傷、周囲の物体への衝突からの積み荷への損傷、他の積み荷もしくはインフラストラクチャへの損傷、または揺動積み荷によって衝打もしくは打撃された地面にいる人員への傷害もしくは死亡を含む、いくつかの潜在的問題を引き起こし得るため、危険である。
【０００３】
フックが、釣り上げに先立って、積み荷の上に正確に位置付けられていない場合、クレーンオペレータは、多くの場合、フックが積み荷上に垂直にセンタリングされるように、すなわち、積み荷の重心の上部の直上にくるように、クレーンの位置を調節しようとするであろう。しかしながら、前述のように、多くの場合、オペレータは、フックが積み荷の中心の直上に整合されているかどうかを判定することは困難である。中心からのわずかな逸脱でも、前述のもの等の問題を生じさせ得る。
【０００４】
いくつかの状況では、いったん積み荷が移動されると、クレーンは、次いで、異なる場所に移動される。クレーンのオペレータまたは地面にいる人員が、フックが積み荷もしくは索具から切断されていることを確認した場合、またはクレーンの運動が、障害物を有するエリアの中に、もしくはそれを通してフックを向かうことに気付かなかった場合、フックは、引っ掛かり得る。フックが引っ掛かると、フックの運動は、予測不能になる可能性があり、そしてクレーン、ケーブル、フックへの損傷に至る可能性があり、かつ、特に、フックが、重量があるか、または破損可能な何らかのものに引っ掛かり、牽引する場合、深刻な傷害もしくは死亡をもたらす可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（要旨）
本明細書における要旨および要約は、以下の詳細な説明においてさらに説明される、一連の概念を簡略形態で導入するために提供される。この要旨および要約は、請求項に記載される主題の重要な特徴または不可欠な特徴を識別することを意図するものではなく、また、請求項に記載される主題の範囲を決定する補助として使用されることを意図するものでもない。請求項に記載される主題は、背景技術に記載される一部または全部の不利点を解決する実装例に限定されない。
【０００６】
一実施形態では、クレーンのための持ち上げ動作を増強する方法は、クレーンによって移動されるべき積み荷に対する側方荷重状態を検出するステップと、側方荷重状態が検出されると、釣り上げ動作を防止するステップとを含む。
【０００７】
別の実施形態では、クレーンを用いて移動されるべき積み荷の引っ掛かり検出の方法は、積み荷の静止位置に対する積み荷の角度偏向を監視するステップと、角度偏向増加をもたらす方向におけるクレーンの移動を停止するステップとを含む。
【０００８】
別の実施形態では、クレーンを用いて移動されるべき積み荷を自動センタリングする方法は、クレーンのトロリに対する積み荷に結合されたブロックの位置を判定するステップと、移動動作に先立って、トロリをブロック上にセンタリングさせるステップとを含む。センタリングすることは、一実施形態では、トロリと関連付けられたカメラを使用して、ブロックと関連付けられた基準マーカの位置とカメラに対する基準マーカの既知のセンタリングされた位置を比較するステップと、トロリを移動させ、基準マーカの判定された位置を基準マーカの既知のセンタリング位置に合致させるステップとを含む。
【０００９】
別の実施形態では、クレーン運動検出システムは、クレーンのトロリ上に搭載されるように構成される、カメラと、カメラの視野内のクレーンのフック上に搭載されるように構成される、基準マーカと、カメラから画像を受信し、そして処理するために、カメラに結合され、かつ処理された画像に応答して、トロリの動作を制御するために、トロリに結合される、コントローラとを含む。コントローラは、一実施形態では、本明細書の他の実施形態に説明されるように、積み荷の偏心持ち上げを検出および防止するステップと、積み荷の引っ掛かりを検出および防止するステップと、クレーンを積み荷上に自動センタリングするステップとのうちの少なくとも１つの動作を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示のある実施形態による、クレーンおよび運動制御システムの概略図である。
【００１１】
【図２】図２は、図１の底部ブロックの一部の上面図である。
【００１２】
【図３】図３は、本開示のある実施形態による、コントローラのブロック図である。
【００１３】
【図４】図４は、本開示のある実施形態による、カメラ画像の代表的図である。
【００１４】
【図５】図５Ａおよび５Ｂは、静止および角度変位構成における底部ブロックを伴う、クレーンの概略図である。
【００１５】
【図６】図６は、本開示の別の実施形態による、カメラ画像の代表的図である。
【００１６】
【図７】図７は、本開示の別の実施形態による、カメラ画像の代表的図である。
【００１７】
【図８】図８は、本開示の実施形態が実践され得る、コントローラの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（詳細な説明）
本開示の実施形態は、限定としてではなく、一例のみとして、重機製造用クレーン、一次金属コイルクレーン、汎用単一および二重桁橋クレーン、ならびに同等物を含む、産業用クレーンのための運動制御システムを提供する。側方荷重検出、自動積み荷センタリング、および引っ掛かり検出は、本開示の実施形態によって提供される運動制御のうちのいくつかである。
【００１９】
カメラベースのクレーン操作および制御は、安全性を増加させ得、釣り上げタスクを簡略化し得る。本開示の実施形態は、カメラの視野内で見えるような位置で、クレーンのフック／底部ブロックに搭載される、その上に基準パターンを有する基準マーカを撮像可能な位置においてクレーンに搭載される、カメラを含む。クレーンのフック／底部ブロックの画像を用いることで、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）等のコントローラが、画像からのデータを解釈し、クレーン積み荷に関する問題を検出し、ある場合には、補正するために使用される。そのような問題として、限定としてではなく、一例のみとして、側方荷重検出、自動積み荷センタリング、および引っ掛かり検出が挙げられる。一般に、悪影響を及ぼすケーブル角度は、固定値の角度偏向、釣り上げ長さ、クレーンのトロリ上に搭載される画像捕捉要素からのブロックの距離、または同等物等の閾値に対して検出され得る。制御応答が、開始されてもよいか、または検出後、警告が、発行されてもよい。
【００２０】
フック位置についての感覚情報は、産業機械視覚デジタルカメラ等のカメラを、一実施形態では、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）等のソフトウェア、ファームウェア、および／またはハードウェアとともに使用して得られ、クレーン、具体的には、クレーンの運動の動作を制御する。カメラは、一実施形態では、ケーブルドラム近傍のクレーントロリ上に搭載され、フックのための典型的静止位置に向かって下向きに配向される。本構成では、フックは、カメラに可視である。カメラは、一実施形態では、基準マーカを含むフックの画像を１秒あたり２０枚捕捉し、分析する。フック位置情報は、以下にさらに説明されるように、基準マーカに関連する画像および既知の関数を使用して、コントローラによって判定される。本開示では、用語「フック」および「底部ブロック」は、当該分野で公知のように、同じ意味で使用され得る。
【００２１】
確実なフック追跡を促進するために、一実施形態では、基準マーカは、フックに締結された逆反射基準マーカのパターンを備える。基準マーカは、作業空間内の他の特徴から容易に判別可能である。それらは、カメラが、一貫して、かつ正確に、フックを追跡することを可能にする。逆反射基準マーカが本明細書に説明されるが、カメラによって撮影可能な任意の基準マーカが、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の実施形態との使用に適していることを理解されたい。
【００２２】
本開示の実施形態は、産業用カメラをクレーンに搭載し、基準マーカをカメラの視野内のクレーンの底部ブロックまたはフック上に搭載し、コントローラを用いて、基準マーカのカメラによって撮影された画像を使用して、その静止位置からのフックの角度または水平変位を判定する。その情報を用いることで、コントローラは、いくつかの実施形態では、制御制限をクレーンに実装するか、またはクレーン移動を実装し、角度変位を補正するか、または警告をクレーンオペレータに発行するために使用されてもよい。
【００２３】
図１を参照すると、クレーン１００の概略図が、示される。クレーン１００が、概して示されるが、クレーン１００は、単一および二重桁橋クレーンならびに同等物等の任意の数のオーバーヘッドクレーンタイプを備えることができることを理解されたい。クレーン１００は、一実施形態では、当技術分野において公知のように、一式の平行通路とともに、間隙に跨架し、通路と平行方向に移動可能な走行用の橋と、橋または同等物に沿って側方に（すなわち、通路に垂直に）移動可能なトロリとを備えることができる、クレーン本体１０２を備える。昇降機１０３は、トロリに沿って走行し、ケーブル類１０８を使用して、底部ブロック１０４およびフック１０６を支持する。クレーン１００は、ケーブルまたは同等物等の索具１１２を通してフック１０６に釣支された積み荷１１０を釣り上げるか、または移動させるために使用される。撮像システム１１４（一実施形態では、産業用機械視覚カメラまたは同等物等のデジタルカメラ）は、その画像視野内で可視である底部ブロック１０４またはフック１０６に搭載される、基準マーカ１１６を設置するような位置において、クレーン本体１０２（トロリまたは昇降機１０３等）に搭載される。
【００２４】
基準マーカ１１６は、一実施形態では、図２の上面図に示されるように、複数の逆反射基準マーカ２０２をその上に伴う、基準を備える。逆反射マーカ１１６は、底部ブロック１０４の上部表面１１７に搭載されて示される。しかしながら、逆反射マーカ１１６は、カメラ１１４の視野に可視であることを前提として、底部ブロック１０４上の異なる位置またはフック１０６に搭載されてもよいことを理解されたい。また、カメラ１１４は、逆反射マーカ１１６が、動作の間、カメラ１１４の視野内で可視である限り、クレーン本体１０２上の異なる位置に搭載されてもよい。特定のパターンに配列される一連の６つの丸形の逆反射基準マーカ２０２が、示されるが、異なる基準パターンまたは数の基準が、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の実施形態に使用されてもよいことを理解されたい。
【００２５】
また、図３を参照すると、カメラ１１４は、一実施形態では、カメラ１１４からの画像を分析し、フック１０６および／または底部ブロック１０４の位置を判定する、コントローラ３００に接続される。別の実施形態では、カメラは、画像を分析し、フックの位置を判定し、本結果をコントローラに報告するために十分な処理パワーを含む。本実施形態では、カメラは、「スマート」カメラである。これは、画像撮影能力および画像処理能力を有する。処理の結果は、ＰＬＣに発行される。静止位置では、すなわち、底部ブロックおよびフックが、クレーン本体１０２からケーブル１０８上に束縛されずに懸吊された実質的に静的位置にある状態では、カメラ１１４は、逆反射マーカ１１６を含む画像を撮影し、画像をコントローラ３００に伝達するか、またはカメラ自体が画像を処理する。コントローラ３００またはカメラは、その静止位置に対する逆反射マーカ１１６の位置を判定することによって、その静止位置に対する底部ブロック１０４およびフック１０６の位置を判定する（以下参照）。位置パラメータは、いくつかの実施形態では、カメラ１１４の視野内の位置および／またはカメラ１１４からの底部ブロック１０４またはフック１０６の距離を含み、以下に説明されるように、判定されてもよい。カメラ１１４、コントローラ３００、およびオペレータ場所１１８におけるクレーン制御１２０間の通信は、限定としてではなく、一例のみとして、有線接続、無線接続、またはそれらの組み合わせを含む、いくつかの接続のうちの１つまたはそれを上回るものを経由して遂行されてもよい。
【００２６】
ここでまた、図４を参照すると、一実施形態では、逆反射マーカ１１６の位置の本判定は、コントローラ３００に提供される画像４００を使用して行われる。図４から分かるように、画像４００は、ディスプレイまたはディスプレイの一部または任意の既知の寸法面積（数画素幅×数画素奥行または同等物等）であり得る、具体的面積４０２を専有する。逆反射マーカ１１６上の基準マーカ２０２の重心場所４１２は、画像４００の上縁４０５から特定の画素数４０４として、および画像４００の右側縁４０７から特定の画素数４０６として、画像４００に対して表されてもよい。底部ブロック１０４の場所は、一実施形態では、したがって、画素４０４および４０６の数を参照することによって判定されてもよく、逆反射マーカ１１６の重心４１２もまた、判定されてもよい。重心は、カメラ１１４の視野を構成する、画像４００の上部４０５および右側４０７から判定されるような４０４、４０６の座標を有するであろう。座標は、カメラ１１４の視野内の任意の点に対してもよく、本開示の範囲から逸脱することなく、画像内に具現化されるように、本明細書に説明されるような画素以外の異なる単位の数で表されることができることを理解されたい。
【００２７】
通常、クレーン１００等のクレーンの動作は、オペレータによって、制御１２０を使用して、運転室またはオペレータ場所１１８において制御される（本開示の目的のために簡略化される）。クレーンオペレータは、当技術分野において公知のように、制御１２０を使用して、釣り上げ動作、横断動作、および同等物を含む、動作を行う。典型的にはクレーン上の積み荷に責任を負う、オペレータおよび別の人物または複数の人物は、クレーン動作に備えて積み荷を釣支することと組み合わせて作業する。索具装着は、特に、非常に大型の積み荷または均一もしくは対称ではない積み荷に対しては、困難であり得る。索具装着者およびクレーンオペレータの経験および技術にもかかわらず、それでもなお、積み荷は、不適切に釣支され、潜在的に、積み荷が、シフトされるか、側方に引張されるか、傾倒されるか、または同等物の可能性がある、非常に危険な状況につながり得る。
【００２８】
例えば、底部ブロック１０４（およびフック１０６）が、図１に示されるような積み荷１１０等の積み荷に結合されるとき、側方荷重として知られる状態が、生じ得る。側方荷重は、側方に引張された持ち上げにつながり得、これは、前述のように、積み荷、クレーン、および人員に対して深刻な結果を生じさせ得る。側方荷重状態の例は、図５Ａおよび５Ｂの略図形態に示される。ケーブル１０８を用いてクレーン本体１０２に結合された底部ブロック１０４の静止位置は、破線で示され、ケーブル１０８を用いてクレーン本体１０２に結合された底部ブロック１０４の側方荷重位置は、実線で示される。図から分かるように、底部ブロック１０４は、その静止位置に対して角度αだけその静止位置から変位される。本側方荷重角度αの判定は、一実施形態では、その静止位置における底部ブロック１０４の画像（画像４００等）を、その現在の位置、すなわち、クレーン１００が釣り上げ動作の準備ができた位置（図６に示されるように）における底部ブロック１０４の画像に対して使用して行われてもよい。
【００２９】
ここでまた、図６を参照すると、図５に示されるもの等の側方荷重位置において、カメラ１１４等のカメラによって撮影された、底部ブロック１０４およびその逆反射マーカ１１６を含む、代表的画像６００が、示される。画像６００では、逆反射マーカ１１６は、図４に示されるようなその静止位置と異なる位置にある。底部ブロック１０４およびその結果としての逆反射マーカ１１６は、ｘ−方向に画素６０４の量およびｙ−方向に画素６０６の量の距離だけ、その静止位置から移動している。底部ブロック１０４および逆反射マーカ１１６の重心位置４１２’は、本実施形態では、再び、基準マーカ２０２を使用して判定される。逆反射マーカ１１６上の基準マーカ２０２の重心場所４１２’は、画像６００の上縁４０５から特定の画素数４０４’として、および画像６００の右側縁４０７から特定の画素数４０６’として画像６００に対して表されてもよい。底部ブロック１０４の場所は、一実施形態では、したがって、画素４０４’および４０６’の数を参照することによって判定されてもよく、逆反射マーカ１１６の重心４１２’もまた、判定されてもよい。重心４１２’は、カメラ１１４の視野を構成する、画像６００の上部４０５および右４０７から判定されるような４０４、４０６の座標を有するであろう。底部ブロック１０４は、したがって、図６では、重心場所４１２と４１２’との間の画素内の距離６１２を判定することによって画像６００および４００を使用して判定され得る量だけ、側方荷重されている。カメラレンズおよびカメラ特性に基づいて、画素の数と角度との間の単純変換が、重心位置４１２と４１２’との間の角度αを判定するために使用される。
【００３０】
一実施形態では、コントローラ３００が、フック上の積み荷（積み荷１１０等）が、判定された設定可能かつ調節可能閾値を上回る角度だけ側方荷重されていることを判定すると、コントローラ３００は、いかなる釣り上げ動作も許可しない。すなわち、クレーンオペレータが、制御１２０を使用して、釣り上げ動作を開始する場合でも、コントローラ３００は、釣り上げ動作を許可しない。一実施形態では、信号が、コントローラ３００からクレーン制御１２０に送信され、釣り上げ動作を無効にする。釣り上げ動作は、側方荷重が閾値を下回る角度に補正されると、再び有効にされてもよい。容認可能側方荷重の閾値角度は、積み荷、クレーン、状態、またはいくつかのそれらの組み合わせに基づいて設定されてもよい。
【００３１】
カメラ１１４が、その視野内の底部ブロック１０４の画像を捕捉すると、画像は、コントローラ３００に伝送されてもよく、コントローラ３００は、その画像とともに、既知の関数およびその静止位置における底部ブロック１０４のベース画像を、カメラ１１４と底部ブロック１０４との間の距離（以下に詳細に説明される）に対して使用して、その静止位置からの底部ブロック１０４の角度変位を判定する。代替として、カメラは、画像を捕捉し、それを内部で処理し、現在の角度変位を判定してもよい。次いで、本値は、コントローラに伝送される。釣り上げが防止される、角度変位閾値は、一実施形態では、積み荷特性およびカメラと底部ブロックとの間の距離のうちの１つまたはそれを上回るものの関数であってもよい。一実施形態では、底部ブロック１０４がより高いとき、すなわち、カメラ１１４と底部ブロック１０４との間の距離がより小さいとき、許容可能角度変位は、カメラ１１４と底部ブロック１０４との間の距離がより大きいときより大きくなり得る。一実施形態では、コントローラ３００は、カメラ１１４と底部ブロック１０４との間の距離（図７を参照して以下に説明される）を判定し、釣り上げ動作を防止する前に許容される角度変位の閾値角度αのテーブルを参照するようにプログラムされる。
【００３２】
再び、図４および６を参照すると、本開示の一実施形態は、積み荷の自動センタリングを提供する。側方荷重釣り上げ防止は、ある所定の角度を超える側方荷重が存在する場合、釣り上げ動作を防止することに関係する。自動センタリングは、静止位置（図４の４００に示されるように）における底部ブロック１０４およびフック１０６と、潜在的に釣り上げの準備ができた荷重状態における底部ブロック１０４およびフック１０６（図６の６００に示されるように）との画像を使用し、動作の前に、底部ブロック１０４およびフック１０６の位置を調節し、底部ブロック１０４およびフック１０６を底部ブロック１０４およびフック１０６の静止位置に設置する。これは、制御１２０を介した自動センタリングの選択によって等、自動センタリングに従事するオペレータによって自動的に行われてもよい。別の実施形態では、自動センタリングは、釣り上げ動作がオペレータによって開始されるときにアクティブ化するように設定されてもよい。
【００３３】
これを達成するために、側方荷重の角度αを判定するために使用される構成要素画素距離が、自動センタリングのために使用されてもよい。具体的には、図４は、底部ブロック１０４およびその上の逆反射マーカ１１６の画像４００を示す。逆反射マーカ１１６の基準マーカ２０２の重心４１２は、画像４００の上部４０５からの画素数４０４×画像４００の右側４０７からの画素数４０６として識別される。図６は、底部ブロック１０４およびその上の逆反射マーカ１１６の画像６００を示す。逆反射マーカ１１６の基準マーカ２０２の重心は、移動しており、ここでは、画像６００の上部４０５からの画素数４０４’×画像６００の右縁４０７からの画素数４０６’である、４１２’として識別される重心場所にある。これは、図の軸凡例によって示されるように、ｘ−方向における画素数６０４とｙ−方向における画素数６０６の差異に相関する。現在のカメラのスピードは、少なくとも２０フレーム／秒の速度で撮像を可能にするために、補正移動は、以下のように、本質的にリアルタイムで行われることができる。
【００３４】
底部ブロック１０４が、ある閾値を超えてｘ−またはｙ−方向の一方もしくは両方において、その静止位置に対して偏心される場合、自動センタリング動作において、クレーン１００は、底部ブロック１０４をその静止位置における底部ブロック１０４の中心に自動的に移動させる。クレーンの移動は、ｘ−およびｙ−方向のそれぞれにおいて独立移動を提供する。一実施形態では、コントローラ３００は、ｘ−方向における底部ブロック１０４の静止位置からの画素数６０４を判定し、ｙ−方向における底部ブロック１０４の静止位置からの画素数６０６を判定し、ｘ−およびｙ−方向のそれぞれにおける静止位置に向かってクレーンの移動を開始する。底部ブロック１０４をその静止位置に向かって移動させるために、一実施形態では、コントローラ３００は、底部ブロック１０４をｘ−方向におけるその静止位置に向かって移動させるためのクレーンの制御を開始し、底部ブロック１０４をｙ−方向におけるその静止位置に向かって移動させるためのクレーンの制御を開始する。一実施形態では、クレーンの移動は、底部ブロック１０４およびフック１０６の不必要な発振もしくは揺動（すなわち、行過ぎ）を回避するためのその最小スピードであるか、またはそれを防止もしくは低減させるために好適なスピードである。運動の軸毎に、本実施形態では、移動のｘ−方向に沿って、かつ移動のｙ−方向に沿って、偏心位置（画像６００に示されるように）と静止位置（画像４００に示されるように）との間の画素差が、前述と同一方式で後続画像によって判定される。いったん底部ブロック１０４の変位が、特定の軸上で符号が変化すると、その方向における運動は、コントローラ３００によって停止される。加えて、運動はまた、角度変位が事前に判定された設定可能量未満であるとき、または自動センタリングが規定された持続時間の間アクティブであったとき、停止されてもよい。
【００３５】
軸毎の補正運動の１つは、一実施形態では、複数の補正または連続補正によって生じ得る、底部ブロック１０４およびフック１０６の潜在的発振を回避するように使用される。運動の１つは、以下のように可能にされる。いったん位置４０４’，４０６’が判定されると、静止位置４０４，４０６に向かう運動が、自動センタリングにおいて開始される。ｘ−方向では、画素数６０４は、４０４’と４０４との間の差異である。ｘ−方向におけるクレーンの移動は、コントローラが静止位置に対する現在の位置を監視する間に行われる。４０４’と４０４との間の判定された差異６０４が縮まるにつれて、最終的に、０、次いで、−１画素になる。本時点で、変位は、符号が変化したと見なされ、ｘ−軸上の運動は、停止される。同一動作が、ｙ−方向における補正運動にも生じる。軸に沿った補正作用は、独立する。代替として、自動センタリングは、別の実施形態では、角度が有限持続時間の間規定された閾値未満であるとき、または自動センタリング作用が規定された持続時間の間アクティブであった場合、停止される。これは、角度が符号を変化させ得ないシステムにおいて特に有用である。これらの方法は、独立して、または同時に、実装されてもよい。
【００３６】
発振はまた、クレーンの運動が比例制御等の可変スピードであるときも誘導され得る。比例制御スキームでは、高速度が、補正運動の開示に使用され、補正されるべき距離が短縮されるにつれて、運動のスピードもまた、減速する。本開示の実施形態は、補正運動のために、比例制御を使用してもよいが、軸あたり１つのみの補正運動を伴う、クレーンの一定最小スピードにおける運動が、一実施形態では、使用される。１つを上回る補正運動が使用される場合、状況を悪化させ得る、リミットサイクルおよび一定補正を誘発させ得る。
【００３７】
カメラ１１４から逆反射マーカ１１６までの距離は、一実施形態ではカメラの較正において判定され得るようなカメラからの種々の既知の距離における逆反射マーカのサイズによって判定される既知の距離関数を使用して、距離センサを用いずに判定されてもよい。閉形式関数が、判定され、コントローラ３００が、カメラの視野内において、カメラ１１４から底部ブロック１０４までの全距離に対して、底部ブロック１０４の静止位置の場所を判定することを可能にしてもよい。
【００３８】
例えば、逆反射マーカ１１６がカメラに近いほど、カメラによって撮影される画像内でより大きく見える。したがって、いったんカメラ１１４から逆反射マーカ１１６までの距離の関数が判定されると、コントローラ３００は、単に、逆反射マーカ１１６のサイズを判定し、それを関数または既知のサイズパラメータと比較し、カメラ１１４からの逆反射マーカ１１６の距離を判定する。その距離から、フックの静止位置が、距離センサを使用せずに、カメラ１１４からの任意の距離において把握される。別の実施形態では、釣り上げ長さセンサが、使用されてもよい。そのような構成では、釣り上げ長さセンサからの釣り上げ長さデータが、フックの静止位置を判定するために、直接、閉形式関数を用いて使用されてもよい。
【００３９】
ここでまた、図７を参照すると、画像７００が、示される。画像７００には、逆反射マーカ１１６が示される。本画像７００では、逆反射マーカ１１６は、図４に示されるカメラ１１４の視野内の逆反射マーカ１１６の画像よりカメラ１１４の視野内で大きい。逆反射マーカ１１６の測定可能寸法が、画像毎に作製される。例えば、図４では、寸法４０８および距離４１０が、具体的識別可能な個々の基準２０２に対して判定される。同一基準２０２に対する同一寸法はまた、寸法４０８’および４１０’として、図７において測定される。既知の距離関数を前提として、逆反射マーカ１１６からのカメラ１１４の距離が、基準のサイズによって判定され得る。
【００４０】
本開示の一実施形態は、引っ掛かり状態が生じているときを判定する。引っ掛かり状態は、前述のように、例えば、フックが、積み荷、ある種類の障害物、インフラストラクチャ、索具、または同等物に絡み付くとき、またはフックが移動された積み荷から完全に切断されていないときに生じ得る。引っ掛かり検出動作では、本開示の実施形態は、その静止位置とその現在の位置における底部ブロック１０４の画像のコントローラ３００内の比較に基づいて、クレーンの横断動作が、特定の角度変位を上回って、フック１０６をその静止位置から変位させているかどうかを判定する。引っ掛かり検出では、いったんフック１０６の静止位置と現在の位置との間の定位置における差異が、ある設定可能角度を超えると、角度偏向が増加する運動の方向におけるクレーンの横断運動は、コントローラによって停止される。引っ掛かりを軽減するための、すなわち角度偏向を減少させる運動の方向における移動は、依然として、許可される。別の実施形態では、コントローラ３００は、既知の関数を使用して、静止位置からの変位の速度または加速を判定し、引っ掛かりまたは潜在的引っ掛かり状態を識別してもよい。一実施形態では、コントローラ３００は、引っ掛かり状態が検出されると、緊急停止コマンドをクレーンに発行する。次いで、いったんクレーンが運動を停止すると、引っ掛かりの補正が、開始されてもよい。
【００４１】
引っ掛かり検出動作は、引っ掛かりと関連付けられた危険を軽減するが、必ずしも、完全に排除することができず、あらゆる事例において、引っ掛かりを防止することはできない。これは、部分的に、積み荷が牽引され、損傷を生じさせるかどうかが、限定ではないが、積み荷高さ、質量、クレーン上の駆動および制動能力、クレーンの重量、ならびに同等物を含む、いくつかの要因に依存するためである。
【００４２】
底部ブロックおよびフックが、種々の図に示されるが、当技術分野において公知の磁石、ボール、および同等物等の付加的釣り上げデバイスが、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書に説明される実施形態と併用するために適していることを理解されたい。
【００４３】
本開示の実施形態は、クレーンのための既存の可変周波数駆動と互換性がある。本開示の実施形態の有効化または無効化は、既存の有線または無線ペンダントを用いて遂行されてもよい。本開示の実施形態は、限定ではないが、重機製造クレーン、一次金属コイルクレーン、ならびに汎用単一および二重橋桁クレーンを含む、既存のハードウェアプラットフォーム上で改造されるように構成される。本開示の実施形態は、独立型形態において、または、例えば、限定ではなく、一例のみとして、ＰａＲ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｓｈｏｒｅｖｉｅｗ，ＭＮ）によって供給されるＥｘｐｅｒｔＯｐｅｒａｔｏｒＴＭ、ＳａｆｅｍｏｖｅＴＭ、およびＡｕｔｏｍｏｖｅＴＭが、他のクレーン制御技術と併せて、使用されてもよい。
【００４４】
図３に示され、本明細書に説明される全釣り上げシステム上で使用可能なＰＬＣ３００等のシステムコントローラは、デジタルおよび／またはアナログコンピュータを備えることができる。制御特徴を実装するための論理は、適切な入力／出力構成を伴うＰＬＣ上に実装されることができる。図８および関連議論は、システムコントローラ３００が実装され得る、好適なコンピューティング環境の簡単な一般的説明を提供する。必須ではないが、システムコントローラ３００は、コンピュータ３７０によって実行される、プログラムモジュール等、コンピュータ実行可能命令の一般的な状況において、少なくとも部分的に実装することができる。概して、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データ型を実装する、ルーチンプログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造等を含む。当業者は、本明細書の説明をコンピュータ可読媒体上に記憶可能なコンピュータ実行可能命令として実装可能である。さらに、当業者は、本発明が、マルチプロセッサシステム、ネットワークパーソナルコンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、および同等物を含む、他のコンピュータシステム構成によって実践されてもよいことを理解するであろう。また、本発明の側方は、分散コンピューティング環境下で実践されてもよく、その場合、タスクは、通信ネットワークを通してリンクされる、遠隔処理デバイスによって遂行される。分散コンピュータ環境では、プログラムモジュールは、ローカルおよび遠隔メモリ記憶デバイスの両方に位置してもよい。
【００４５】
コンピュータ３７０は、中央処理装置（ＣＰＵ）３７２と、メモリ３７４と、メモリ３７４を有する、従来のコンピュータを備え、メモリ３７４を含む種々のシステム構成要素を、ＣＰＵ３７２に結合させる。システムバス３７６は、多種のバスアーキテクチャのうちのいずれかを使用する、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺機器バス、およびローカルバスを含む、いくつかの種類のバス構造のうちのいずれであってもよい。メモリ３７４は、読取専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。起動の際等、コンピュータ３７０内の要素間で情報を転送するのに有用な基本的ルーチンを含有する、基本入／出力システム（ＢＩＯＳ）が、ＲＯＭ内に記憶される。ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスクドライブ等の記憶デバイス３７８は、システムバス３７６に結合され、プログラムおよびデータの記憶のために使用される。当業者は、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、ランダムアクセスメモリ、読取専用メモリ、および同等物等、コンピュータによってアクセス可能な他の種類のコンピュータ可読媒体もまた、記憶デバイスとして使用されてもよいことを理解されたい。一般に、プログラムは、付随データの有無にかかわらず、記憶デバイス３７８のうちの少なくとも１つから、メモリ３７４内にロードされる。
【００４６】
キーボード３８０および／またはポインティングデバイス（例えば、マウス、ジョイスティック）３８２もしくは同等物等の入力デバイスは、ユーザが、コンピュータ３７０にコマンドを提供することを可能にする。モニタ３８４または他の種類の出力デバイスは、好適なインターフェースを介して、システムバス１７６にさらに接続されることができ、ユーザにフィードバックを提供することができる。モニタ３８４が、タッチスクリーンである場合、ポインティングデバイス３８２は、それと統合可能である。モニタ３８４およびマウス等の入力ポインティングデバイス３８２は、対応するソフトウェアドライバとともに、コンピュータ３７０のためのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）３８６を形成することができる。システムコントローラ３００上のインターフェース３８８は、必要に応じて、他のコンピュータシステムへの通信を可能にする。インターフェース３８８はまた、前述のアクチュエータおよび／または感知デバイスへ信号を送信する、またはそこから信号を受信するために使用される、回路を表す。一般的に、そのような回路は、当該技術分野において周知であるように、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）およびアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を備える。
【００４７】
限定ではないが、本開示のいくつかの側方は、引っ掛かり検出、自動センタリング、および側方荷重における釣り上げ防止を含む。さらなる側方は、カメラ、基準マーカ、およびコントローラを備え、カメラからの画像を処理し、側方荷重、引っ掛かり、および自動センタリング状況におけるクレーンの動作を制御する、クレーン運動検出システムと、本明細書に図示および説明されるような引っ掛かり検出の方法、自動センタリング、および側方荷重検出を行うためのコンピュータ実行可能命令を実行するように構成される、コントローラ側方とを含む。
【００４８】
主題は、構造特徴、および／または方法論的作用に特有の環境を対象とした言語で説明されたが、添付の請求項に定義される主題は、裁判所によって判断される、上で説明される環境、特有の特徴、または作用に、必ずしも限定されないことを理解されたい。むしろ、上で説明される環境、特有の特徴、および作用は、請求項を実装する例示的形態として開示されるものである。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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