JP6760030B2

JP6760030B2 - クレーン

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Publication number: JP6760030B2
Application number: JP2016239909A
Authority: JP
Inventors: 巖石川; 啓資玉木
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2036-12-09
Also published as: JP2018095367A; WO2018105742A1; US11407621B2; EP3553460A4; EP3553460A1; US20200307967A1; CN110023711B; EP3553460B1; CN110023711A

Description

本発明は、クレーンに関する。

特許文献１に記載のクレーンは、ブームの先端に吊荷監視カメラが設けられるクレーンが開示されている。操縦者は、吊荷監視カメラからの映像を監視しながら、クレーンの操作を行うことで、直接吊り荷を視認できない場所であっても、安全に吊り荷を吊り上げたり、吊り下げたりすることができる。

特開平８−５３２９０号公報

ブームの先端にレーザスキャナ等の三次元情報取得手段を設けることで、レーザスキャナによって計測される三次元情報を用いて作業エリアの３Ｄマップを作成することができる。３Ｄマップを作成する際に、レーザスキャナの計測範囲及び計測密度の設定によっては３Ｄマップの作成において遅延が発生してしまい、３Ｄマップを目視しながら作業をしている操縦者にとっては現在の状況を把握することができず、作業が困難となることがあった。
そこで、本発明のクレーンは、リアルタイムに３Ｄマップを作成することができるクレーンを提供することを目的とする。

本発明のクレーンは、ブームに設けられる三次元情報取得手段によって取得される三次元情報に基づいて３Ｄマップを作成するクレーンであって、前記三次元情報取得手段は、取得した三次元情報を蓄積可能に、かつ、前記クレーンの操作信号に基づいて計測方向及び計測範囲及び計測密度を変更可能に構成され、既に蓄積された三次元情報に重畳させて３Ｄマップを作成する。

旋回台の旋回操作又は前記ブームの起伏操作又は前記ブームの伸縮操作の前記操作信号が検出される場合、前記操作信号の検出値から算出される前記ブームの移動方向及び移動速度に基づいて、前記計測方向を変更するとともに、前記操作信号の非検出時に比べて前記計測範囲を狭くし、前記計測密度を高くする。

前記旋回操作又は前記起伏操作又は前記伸縮操作の操作量が変更される場合、前記操作量に基づいて前記計測方向を補正する。

前記３Ｄマップの作成に遅延が発生する場合、前記三次元情報取得手段の計測範囲及び計測密度のうち少なくとも一つを変更することで、時間当たりの三次元情報取得量を減らす。

本発明によれば、リアルタイムに３Ｄマップを作成可能とすることで安全にクレーンでの作業を行うことができる。

本発明の一実施形態に係るクレーンの全体構成を示す側面図。本発明の一実施形態に係るクレーンの制御ブロックの構成を示す図。（ａ）本発明の一実施形態に係るクレーンにおけるレーザスキャナの計測方向を示す側面模式図（ｂ）本発明の一実施形態に係るクレーンにおけるレーザスキャナの計測範囲を示す側面模式図（ｃ）本発明の一実施形態に係るクレーンにおけるレーザスキャナの計測密度を示す側面模式図。本発明の一実施形態に係るクレーンの生成する３Ｄマップのエリア及びレーザスキャナが計測するエリアを示す図。（ａ）本発明の一実施形態に係るクレーンの旋回動作におけるレーザスキャナの計測方向及び計測範囲を示す平面模式図（ｂ）本発明の一実施形態に係るクレーンの起伏動作におけるレーザスキャナの計測方向及び計測範囲を示す側面模式図（ｃ）本発明の一実施形態に係るクレーンの伸縮動作におけるレーザスキャナの計測方向及び計測範囲を示す側面模式図。本発明の一実施形態に係るクレーンの３Ｄマップ作成制御について表すフローチャート図。本発明の一実施形態に係るクレーンの３Ｄマップ作成時のレーザスキャナの制御について表すフローチャート図。

以下に、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係るクレーン１の全体構成について説明する。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。

図１に示すように、車両２は、クレーン装置６を搬送するものである。車両２は、複数の車輪３を有し、エンジン（図示しない）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。車両２は、アウトリガ５を車両２の幅方向に延伸させるとともにジャッキシリンダを接地させることにより、クレーン１の搬送物Ｗの搬送作業を可能としている。車両２には、ＧＮＳＳ装置２０（図２参照）が設けられる。

クレーン装置６は、搬送物Ｗをフックにかけてワイヤロープによって吊り上げるものである。クレーン装置６は、旋回台７、伸縮ブーム８、ジブ９、メインフックブロック１０、サブフックブロック１１、起伏シリンダ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、レーザスキャナ１７、キャビン１９、制御装置３９（図２参照）等を具備する。

旋回台７は、クレーン装置６を旋回可能に構成するものである。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。円環状の軸受は、その回転中心が車両２の設置面に対して垂直になるように配置されている。旋回台７は、円環状の軸受の中心を回転中心として一方向と他方向とに回転自在に構成されている。また、旋回台７は、油圧式の旋回モータによって回転されるように構成されている。旋回台７には、その旋回位置を検出する旋回位置検出センサ４０（図２参照）が設けられている。

伸縮ブーム８は、搬送物Ｗを吊り上げ可能な状態にワイヤロープを支持するものである。伸縮ブーム８は、複数のブーム部材であるベースブーム部材８ａ、セカンドブーム部材８ｂ、サードブーム部材８ｃ、フォースブーム部材８ｄ、フィフスブーム部材８ｅ、トップブーム部材８ｆから構成されている。各ブーム部材は、断面積の大きさの順に入れ子式に挿入されている。伸縮ブーム８は、各ブーム部材を図示しない伸縮シリンダで移動させることで軸方向に伸縮自在に構成されている。伸縮ブーム８は、ベースブーム部材８ａの基端が旋回台７上に揺動可能に設けられている。これにより、伸縮ブーム８は、車両２のフレーム上で水平回転可能かつ揺動自在に構成されている。伸縮ブーム８には、そのブーム長さを検出する伸縮ブーム長さ検出センサ４１（図２参照）と起伏角度を検出する起伏角度検出センサ４２（図２参照）とが設けられている。

図１に示すように、ジブ９は、クレーン装置６の揚程や作業半径を拡大するものである。ジブ９の基端は、トップブーム部材８ｆのジブ支持部８ｇに図示しないピンを打ち込むことにより連結可能に構成されている。ジブ９は、トップブーム部材８ｆの先端から揚程や作業半径を拡大する方向に突出した姿勢で保持される。

メインフックブロック１０は、搬送物Ｗを吊るものである。メインフックブロック１０には、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と、搬送物Ｗを吊るメインフックと、が設けられている。サブフックブロック１１は、搬送物Ｗを吊るものである。サブフックブロック１１には、搬送物Ｗを吊るサブフックが設けられている。

起伏シリンダ１２は、伸縮ブーム８を起立および倒伏させ、伸縮ブーム８の姿勢を保持するものである。起伏シリンダ１２はシリンダ部とロッド部とからなる油圧シリンダから構成されている。起伏シリンダ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、ロッド部の端部が伸縮ブーム８のベースブーム部材８ａに揺動自在に連結されている。起伏シリンダ１２は、ロッド部がシリンダ部から押し出されるように作動油が供給されることでベースブーム部材８ａを起立させ、ロッド部がシリンダ部に押し戻されるように作動油が供給されることでベースブーム部材８ａを倒伏させるように構成されている。起伏シリンダ１２には、シリンダ内の圧力を検出することで伸縮ブーム８に作用するモーメントを検出するモーメント検出器１２ａ（図２参照）が設けられる。

油圧ウインチであるメインウインチ１３は、メインワイヤロープ１４の繰り入れ（巻き上げ）および繰り出し（巻き下げ）を行うものである。メインワイヤロープ１４に、張力の値を検出する張力検出器１４ａ（図２参照）が設けられる。油圧ウインチであるサブウインチ１５は、サブワイヤロープ１６の繰り入れ（巻き上げ）および繰り出し（巻き下げ）を行うものである。サブワイヤロープ１６に、張力の値を検出する張力検出器１６ａ（図２参照）が設けられる。

レーザスキャナ１７は、三次元情報取得手段として設けられ、レーザ光が対象物に反射して帰ってくるまでの時間から計測距離を算出することで、三次元情報を取得するものである。レーザスキャナ１７は、伸縮ブーム８のトップブーム部材８ｆの先端または、ジブ９の先端（本実施形態では、トップブーム部材８ｆの先端）に設けられている。レーザスキャナ１７は、伸縮ブーム８の揺動軸と平行な軸を揺動中心としてアクチュエータを介して揺動可能に構成されている。レーザスキャナ１７は、伸縮ブーム８の倒伏角度またはジブ９の倒伏角度に関わらず設置位置から鉛直下向きのエリアを計測可能に構成されており、任意の状況下においてその姿勢を鉛直下向きから変更可能に構成されている。レーザスキャナ１７は、制御装置３９と接続され、測定した三次元情報を制御装置３９に送信可能にしている。

キャビン１９は、操縦席を覆うものである。キャビン１９は、旋回台７における伸縮ブーム８の側方に設けられている。キャビン１９の内部には、操縦席が設けられている。操縦席には、メインウインチ１３を操作するためのメイン用操作具、サブウインチ１５を操作するためのサブ用操作具、伸縮ブーム８を操作するための起伏用操作具、クレーン１を移動させるためのハンドル、モニタ２２（図２参照）等が設けられている。

ＧＮＳＳ装置２０は、衛星測位システムとして設けられ、測位衛星が放送する測位信号を受信して、クレーン１の位置座標を計測（算出）するものである。ＧＮＳＳ装置２０は、車両２の車体フレームに設けられる。測位衛星とは、ＧＰＳ衛星を含むＧＮＳＳ衛星を示す。ＧＮＳＳ装置２０は、複数の衛星からの信号を受信することで、クレーン１の現在位置を緯度、経度及び高度から構成される座標データとして出力する。ＧＮＳＳ装置２０は、制御装置３９に接続され、クレーン１の位置座標を送信可能にしている。

このように構成されるクレーン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、起伏シリンダ１２で伸縮ブーム８を任意の起伏角度に起立させて、伸縮ブーム８を任意のブーム長さに延伸させたりジブ９を連結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大することができる。

図２に示すように、制御装置３９は、レーザスキャナ１７が取得する三次元情報に基づいて３Ｄマップを作成する３Ｄマップ生成部２３及び画像表示処理部２４を備える。

３Ｄマップ生成部２３は、クレーン１の作業エリアＡ（図４参照）においてレーザスキャナ１７が計測する三次元情報（点群データ）を取得して３Ｄマップを生成するものである。具体的には、３Ｄマップ生成部２３は、レーザスキャナ１７が計測するレーザスキャナ座標系で表される三次元情報を取得する。３Ｄマップ生成部２３は、次に、レーザスキャナ座標系で表される三次元情報を所定の基準座標系（例えば、グローバル座標系）で表される三次元情報に変換する。３Ｄマップ生成部２３は、レーザスキャナ１７が三次元情報を取得し終えると、取得した三次元情報に基づいて３Ｄマップを生成する。ここでの三次元情報とは、レーザスキャナ１７によって測定される対象物の三次元座標値で表される点群データを指す。点群データは、色情報を含んで構成される。

３Ｄマップ生成部２３は、レーザスキャナ１７を用いて取得される所定の基準座標系で表される点群データから、物体認識によりクレーン１を構成する点群データを識別可能に構成し、レーザスキャナ１７を用いて取得される点群データからクレーン１を構成する点群データを除外するように構成してもよい。クレーン１の物体認識方法は、アピアランスベースによる物体認識でもよいし、モデルベースによる物体認識でもよい。

以上の構成において、三次元情報取得手段として、対象物に反射して帰ってくるまでの時間から計測距離を算出するレーザスキャナ１７を用いているが、これに限定されることなく、例えば、複数のレーザ波長の位相差から計測距離を算出するレーザスキャナであってもよいし、視差を利用して距離情報を得るステレオカメラ等であってもよい。

画像表示処理部２４は、現在のクレーン１の姿勢からなるクレーン１の３Ｄモデルを生成し、３Ｄマップ生成部２３において作成される３Ｄマップ上に投影するものである。クレーン１の３Ｄモデルは、旋回位置検出センサ４０及び伸縮ブーム長さ検出センサ４１及び起伏角度検出センサ４２及びモーメント検出器１２ａにおいて検出される各値から算出される現在のクレーン１の姿勢に基づいて生成される。また、クレーン１の３Ｄモデルは、ＧＮＳＳ装置２０を用いて検出されるクレーン１の現在位置に基づいて３Ｄマップ上に投影される。

画像表示処理部２４は、レーザスキャナ１７が取得する点群データを物体表面の３Ｄ構造を表すデータに変換して３Ｄマップを生成することができる。また、画像表示処理部２４は、レーザスキャナ１７を用いて取得される所定の基準座標系で表される点群データに、別途設けられるカメラもしくはレーザスキャナ１７に内蔵して構成されるカメラ等の撮影手段によって撮影される画像データを表示領域毎に区切った画像データをそれぞれ貼りつけることで３Ｄマップを生成してもよい。

制御装置３９には、出力器としてモニタ２２が接続される。モニタ２２は、別途設けられるカメラもしくはレーザスキャナ１７に内蔵して構成されるカメラ等の撮影手段が撮影した画像をリアルタイムに表示したり、レーザスキャナ１７が取得する三次元情報に基づいて作成される３Ｄマップを任意の視点から表示したりすることができる。

以上の構成において、レーザスキャナ１７が取得する三次元情報を３Ｄマップ生成部２３及び画像表示処理部２４において処理することで、３Ｄマップをモニタ２２に表示することができる。そのため、例えば、クレーン１の操縦席から死角となる箇所（死角部位）であっても、所望の視点からの３Ｄマップをモニタ２２に表示させ、死角部位をモニタ２２で確認しながら搬送物Ｗの吊り上げ作業等を安全に行うことができる。

制御装置３９は、張力検出器１４ａに接続され、張力検出器１４ａが検出したメインワイヤロープ１４の張力からメインワイヤロープ１４を介して吊り上げられる搬送物Ｗの重量（フック等の重量を含む）を算出可能に構成される。また、制御装置３９は、張力検出器１６ａが検出したサブワイヤロープ１６の張力からサブワイヤロープ１６を介して吊り上げられる搬送物Ｗの重量（フック等の重量を含む）を算出可能に構成される。

制御装置３９は、モーメント検出器１２ａに接続され、伸縮ブーム８に係るモーメントを取得することができる。制御装置３９は、旋回台７の旋回位置検出センサ４０に接続され、旋回位置検出センサ４０が検出した旋回台７の旋回方向および旋回角度を取得することができる。制御装置３９は、伸縮ブーム８の伸縮ブーム長さ検出センサ４１と起伏角度検出センサ４２とに接続され、伸縮ブーム長さ検出センサ４１が検出した伸縮ブーム８のブーム長さおよび起伏角度検出センサ４２が検出した伸縮ブーム８の起伏角度を取得することができる。

制御装置３９は、旋回位置検出センサ４０及び伸縮ブーム長さ検出センサ４１及び起伏角度検出センサ４２及びモーメント検出器１２ａにおいて検出される各値から伸縮ブーム８のたわみを考慮した現在のクレーン１の姿勢を算出することができる。また、制御装置３９は、旋回位置検出センサ４０及び伸縮ブーム長さ検出センサ４１及び起伏角度検出センサ４２及びモーメント検出器１２ａに基づいて搬送物Ｗの重量を算出してもよい。

制御装置３９は、旋回台７を旋回させる旋回操作検出センサ４３に接続され、旋回操作具の入力方向及び入力角度を取得することができる。制御装置３９は、伸縮ブーム８の起伏操作検出センサ４４に接続され、起伏操作具の入力方向及び入力角度を取得することができる。制御装置３９は、伸縮ブーム８の伸縮操作検出センサ４５に接続され、伸縮操作具の入力方向及び入力角度を取得することができる。

図３に示すように、レーザスキャナ１７は、その計測方向及び計測範囲及び計測密度を変更することができる。図３（ａ）に示すように、計測方向は、アクチュエータによってレーザスキャナ１７を揺動させることで変更できる。図３（ｂ）に示すように、計測範囲は、レーザスキャナ１７の計測方向を中心に設定されるスキャン角度θを調節することで変更できる。図３（ｃ）に示すように、計測密度は、任意に定められる範囲内に発射されるレーザスキャナ１７のレーザ光の数を調節することで変更できる。

図４に示すように、作業現場にいるクレーン１は、作業エリアＡにおいてレーザスキャナ１７の計測方向及び計測範囲から構成される監視エリアＢの三次元情報を取得可能に構成される。操縦者は、旋回台７の旋回操作又は伸縮ブーム８の起伏操作又は伸縮ブーム８の伸縮操作又はクレーン１の走行操作に伴って変更される監視エリアＢの三次元情報を順次取得することで、作業エリアＡ全域の三次元情報を取得している。レーザスキャナ１７は、三次元情報を取得する際に、計測範囲を広く、計測密度が低くなるように設定されており、疎な三次元情報を素早く取得可能に構成されている（通常時の設定）。

クレーン１は、レーザスキャナ１７が計測する三次元情報を制御装置３９に順次蓄積している。そして、既に蓄積された三次元情報に、新たに取得した三次元情報を重畳させて３Ｄマップを作成する。そのため、作業エリアＡにおいて疎な三次元情報を取得していたとしても、新たに取得される三次元情報を重畳していくことで、密な三次元情報を徐々に取得することができる。３Ｄマップの作成とは、新たに３Ｄマップを作成するだけでなく、既存の３Ｄマップを更新することを含む。

以上のように、既に蓄積された三次元情報に、新たに取得した三次元情報を重畳させて３Ｄマップを作成することで、密な三次元情報に基づいた３Ｄマップを作成することができる。そのため、操縦者は周辺の状況が精度よく表される３Ｄマップを目視しながらクレーン１による作業を行うことができる。また、予めレーザスキャナ１７は計測範囲を広く、計測密度が低くなるように設定して、三次元情報を取得することで、作業エリアＡ全域の三次元情報を素早く取得することができるため、クレーン１による作業前に多大な時間を要することなく、３Ｄマップを作成することができる。

制御装置３９は、レーザスキャナ１７によって新たに取得される三次元情報と既に蓄積している三次元情報を比較することで、遮蔽物等により建造物や地表面が覆われており、計測できない箇所があるか否かを判定する。計測できない箇所がある場合、制御装置３９は、過去に取得した三次元情報を用いることで新たに取得される三次元情報を補完して、３Ｄマップを作成している。

制御装置３９は、レーザスキャナ１７によって新たに取得される三次元情報に抜け領域があるか否かを判定する。抜け領域とは、レーザ光を反射しにくい水溜りやガラス等の領域を指す。抜け領域がある場合、制御装置３９は、過去に取得した三次元情報又は近傍の三次元情報を用いて新たに取得される三次元情報を補完して、３Ｄマップを作成している。

制御装置３９は、３Ｄマップの作成において遅延が発生しているか否かを判定する。遅延が発生していると判定すると、制御装置３９は、レーザスキャナ１７の計測範囲及び計測密度のうち、少なくとも一つを変更することで、時間当たりの三次元情報取得量を減らすように構成される。

３Ｄマップの作成において遅延が発生した場合、レーザスキャナ１７は、計測範囲を狭くし、計測密度を低くするように設定される。この際、計測範囲は、自車両を基準とする周辺の範囲に限定され、計測密度は低くなるように設定される。以上のように、計測範囲を限定することで、レーザスキャナ１７によって取得される時間当たりの三次元情報量を少なくすることができる。また、自車両を基準とする周辺の範囲に計測範囲を限定することで、クレーン１周辺の状況を把握することができ、安全なクレーン作業を実現することができる。さらに、計測密度を低く設定することで、レーザスキャナ１７によって取得される時間当たりの三次元情報量を少なくすることができる。以上のように、レーザスキャナ１７によって取得される時間当たりの三次元情報量を少なくすることで３Ｄマップの作成における遅延を抑制することができる。３Ｄマップの作成における遅延の判定には、レーザスキャナ１７が監視エリアＢにおいて計測を開始してから３Ｄマップ上に反映されるまでの時間で判定してもよいし、制御装置３９に係る負荷等から判定してもよい。

以上のように、３Ｄマップの作成において遅延が発生すると、計測範囲及び計測密度のうち少なくとも一つを変更することで計測遅延を解消することができ、リアルタイムで３Ｄマップを作成することができる。そのため、モニタ２２に表示される３Ｄマップを目視しながら安全なクレーン作業を実現できる。

制御装置３９は、旋回台７の旋回操作又は伸縮ブーム８の起伏操作又は伸縮ブーム８の伸縮操作の操作信号が検出された場合、操作信号の検出値から算出される伸縮ブーム８の移動方向及び移動速度に基づいて、レーザスキャナ１７の計測方向を変更する。計測方向は、伸縮ブーム８の先端部を鉛直下方に投影した投影位置の移動先となるように変更される。この際、伸縮ブーム８の移動に伴って、順次移動先の三次元情報を取得して３Ｄマップを滞りなく作成することができるように、計測方向は伸縮ブーム８の先端部の投影位置の移動先の所定の位置に設定される。そして、制御装置３９は、操作信号の非検出時と比べて、計測範囲を狭く、計測密度を高くなるように変更する。

旋回台７の旋回操作の操作信号とは、旋回操作検出センサ４３が検出する信号のことを指す。伸縮ブーム８の起伏操作の操作信号とは、起伏操作検出センサ４４が検出する信号のことを指す。伸縮ブーム８の伸縮操作の操作信号とは、伸縮操作検出センサ４５が検出する信号のことを指す。

図５（ａ）に示すように、旋回台７の旋回操作の操作信号が検出された場合、計測方向は、操作信号の検出値から算出される伸縮ブーム８の旋回方向及び旋回速度に基づいて伸縮ブーム８の先端部の投影位置における旋回先（本実施形態では、右旋回先の所定の位置）に変更される。また、計測範囲は、計測方向を中心として狭く設定される。また、計測密度は計測範囲内において三次元情報を密に取得することができるように設定される。

図５（ｂ）に示すように、伸縮ブーム８の起伏操作の操作信号が検出された場合、計測方向は、操作信号の検出値から算出される伸縮ブーム８の起伏方向及び起伏速度に基づいて伸縮ブーム８の先端部の投影位置の起伏先（本実施形態では、起立先の所定の位置）に変更される。また、計測範囲は、計測方向を中心として狭く設定される。また、計測密度は計測範囲内において三次元情報を密に取得することができるように設定される。

図５（ｃ）に示すように、伸縮ブーム８の伸縮操作の操作信号が検出された場合、計測方向は、操作信号の検出値から算出される伸縮ブーム８の伸縮方向及び伸縮速度に基づいて伸縮ブーム８の先端部の投影位置の伸縮先（本実施形態では、伸長先の所定の位置）に変更される。また、計測範囲は、計測方向を中心として狭く設定される。また、計測密度は計測範囲内において三次元情報を密に取得することができるように設定される。

以上の構成において、伸縮ブーム８の移動方向及び移動速度に基づいてレーザスキャナ１７の計測方向を変更することで、伸縮ブーム８の移動動作に先立って、移動先の操縦者が注視したい箇所の三次元情報を取得することができる。また、操作信号の非検出時と比べて計測範囲を狭く、計測密度を高くなるように変更することで、移動先の操縦者が注視したい箇所を限定して密に三次元情報を取得することができる。そのため、リアルタイムに３Ｄマップを作成しながら、操縦者の注視した箇所の状況を把握することができる。

また、制御装置３９は、旋回台７の旋回操作又は伸縮ブーム８の起伏操作又は伸縮ブーム８の伸縮操作の操作信号が検出された場合で、かつ、３Ｄマップの作成において遅延が発生する場合に、計測範囲及び計測密度のうち少なくとも一つを変更することで、レーザスキャナ１７によって取得される時間当たりの三次元情報量を少なくしている。本実施形態では、計測密度が低くなるように設定される。

制御装置３９は、上述の操作信号が検出された場合で、かつ、操作量が変更された場合に、変更される操作量に基づいて計測方向を補正する。ここでの操作量とは、旋回台７の旋回速度、伸縮ブーム８の起伏速度、伸縮ブーム８の伸縮速度を指す。例えば、旋回台７の旋回中に旋回速度が速くなった場合、レーザスキャナ１７の計測方向は、旋回先寄りの位置に補正される。また、旋回台７の旋回中に旋回速度が遅くなった場合、レーザスキャナ１７の計測方向は、旋回元寄りの位置に補正される。

以上のように、操作量が変更された場合、変更された操作量に基づいて計測方向を変更することで、伸縮ブーム８の移動速度が変更されたとしても、移動速度に基づいて計測方向を補正することで、伸縮ブーム８の移動に伴って、順次移動先の三次元情報を取得して３Ｄマップを滞りなく作成することができる。また、制御装置３９は、上述の操作信号が検出された場合で、かつ、操作量が変更された場合に、変更される操作量に基づいて計測方向のみを補正しているが、これに限定されず、計測範囲及び計測密度を補正するように構成してもよい。

制御装置３９は、上述の操作信号が検出された場合に、伸縮ブーム８に縦たわみを考慮して計測方向の補正を行う。伸縮ブーム８に縦たわみが生じることで、伸縮ブーム８の先端部の位置及び伸縮ブーム８の先端部の周速度が変更される。そのため、縦たわみを考慮した伸縮ブーム８の移動方向及び移動速度に基づいて、伸縮ブーム８の実際の移動先をレーザスキャナ１７の計測方向となるように設定することができる。伸縮ブーム８の縦たわみ量は、旋回位置検出センサ４０及び伸縮ブーム長さ検出センサ４１及び起伏角度検出センサ４２及びモーメント検出器１２ａの検出値及び搬送物Ｗの重量から算出される。また、制御装置３９は、伸縮ブーム８の縦たわみを考慮して計測方向のみを補正しているが、これに限定されず、計測範囲及び計測密度を補正するように構成してもよい。また、制御装置３９は、搬送物Ｗの荷揺れ量を算出可能に構成され、荷揺れ量が所定の値よりも大きい場合、操作信号の検出値に関わらず、レーザスキャナ１７の計測範囲を広くするように構成してもよい。

制御装置３９は、上述の操作信号が検出された場合に、伸縮ブーム８の横たわみを考慮して計測方向の補正を行ってもよい。例えば、旋回中に伸縮ブーム８に横たわみが生じると、伸縮ブーム８の先端部が旋回方向に流れる場合がある。そこで、横たわみを考慮した伸縮ブーム８の移動方向に基づいて、伸縮ブーム８の旋回流れ先をレーザスキャナ１７の計測方向となるように変更する。伸縮ブーム８の横たわみ量は、旋回位置検出センサ４０及び伸縮ブーム長さ検出センサ４１及び起伏角度検出センサ４２及びモーメント検出器１２ａの検出値及び搬送物Ｗの重量から算出される。また、制御装置３９は、伸縮ブーム８の横たわみを考慮して計測方向のみを補正しているが、これに限定されず、計測範囲及び計測密度を補正するように構成してもよい。

以下では、図６を用いて３Ｄマップ作成制御について説明する。

ステップＳ１００において、制御装置３９は、三次元情報を取得すると、新たに取得される三次元情報と既に取得している三次元情報を比較することで、遮蔽物等により建造物や地表面が覆われており、計測できない箇所があるか否かを判定する。制御装置３９は、計測できない箇所があると判定した場合、ステップＳ１１０に移行させる。制御装置３９は、計測できない箇所がないと判定した場合、ステップＳ１２０に移行させる。

ステップＳ１１０において、制御装置３９は、過去に取得した三次元情報を用いて新たに取得される三次元情報を補完し、ステップＳ１２０に移行させる。

ステップＳ１２０において、制御装置３９は、新たに取得される三次元情報に抜け領域があるか否かを判定する。制御装置３９は、抜け領域があると判定した場合、ステップＳ１３０に移行させる。制御装置３９は、抜け領域がないと判定した場合、ステップＳ１４０に移行させる。

ステップＳ１３０において、制御装置３９は、過去に取得した三次元情報又は近傍の三次元情報を用いて新たに取得される三次元情報を補完し、ステップＳ１４０に移行させる。

ステップＳ１４０において、制御装置３９は、３Ｄマップの作成において遅延が発生しているか否かを判定する。制御装置３９は、遅延が発生していると判定する場合、ステップＳ１５０に移行させる。制御装置３９は、遅延が発生していないと判定する場合、ステップＳ１６０に移行させる。

ステップＳ１５０において、制御装置３９は、レーザスキャナ１７によって取得される時間当たりの三次元情報取得量を少なくなるように、レーザスキャナ１７の計測範囲及び計測密度のうち少なくとも一つを変更して、ステップＳ１６０に移行させる。

ステップＳ１６０において、制御装置３９は、既に蓄積された三次元情報に、新たに取得した三次元情報を重畳させて３Ｄマップを作成してリターンとなる。

以下では、図７を用いて、３Ｄマップの作成時におけるレーザスキャナ１７の制御について説明する。

ステップＳ２００において、制御装置３９は、レーザスキャナ１７の計測範囲を広く、計測密度を低くなるよう設定し、ステップＳ２１０に移行させる。

ステップＳ２１０において、制御装置３９は、クレーン１の操作信号を検出したか否かを判定する。制御装置３９は、操作信号を検出したと判定した場合、ステップＳ２２０に移行させる。制御装置３９は、操作信号を検出していないと判定した場合、ステップＳ２６０に移行させる。

ステップＳ２２０において、制御装置３９は、操作信号の検出値から算出される伸縮ブーム８の移動方向及び移動速度に基づいて、レーザスキャナ１７の計測方向を変更するとともに、操作信号の非検出時と比べて、計測範囲を狭く、計測密度を高くなるように変更して、ステップＳ２３０に移行させる。

ステップＳ２３０において、制御装置３９は、操作量が変更されたか否かを判定する。制御装置３９は、操作量を変更したと判定した場合、ステップＳ２４０に移行させる。制御装置３９は、操作量を変更していないと判定した場合、ステップＳ２５０に移行させる。

ステップＳ２４０において、制御装置３９は、変更された操作量に基づいてレーザスキャナ１７の計測方向を補正して、ステップＳ２５０に移行させる。

ステップＳ２５０において、制御装置３９は、伸縮ブーム８の縦たわみ量に基づいてレーザスキャナ１７の計測方向を補正して、ステップＳ２６０に移行させる。

ステップＳ２６０において、制御装置３９は、既に蓄積された三次元情報に、新たに取得した三次元情報を重畳させて３Ｄマップを作成してリターンとなる。

以上の構成において、レーザスキャナ１７に赤外線カメラを組み合わせてもよい。この場合、赤外線カメラによって熱源情報を検出することができ、搬送物Ｗや障害物によって隠れている作業者や他の作業機を検出することで、より安全なクレーン作業を実現できる。また、作業現場における作業者や他の作業機を検出することで、作業現場における防犯にも役立てることができる。

１：クレーン、８：伸縮ブーム、１７：レーザスキャナ、４３：旋回操作検出センサ、４４：起伏操作検出センサ、４５：伸縮操作検出センサ、Ｗ：搬送物

Claims

ブームに設けられる三次元情報取得手段によって取得される三次元情報に基づいて３Ｄマップを作成するクレーンであって、
前記三次元情報取得手段は、取得した三次元情報を蓄積可能に、かつ、前記クレーンの操作信号に基づいて計測方向及び計測範囲及び計測密度を変更可能に構成され、
既に蓄積された三次元情報に重畳させて３Ｄマップを作成するクレーン。
旋回台の旋回操作又は前記ブームの起伏操作又は前記ブームの伸縮操作の前記操作信号が検出される場合、前記操作信号の検出値から算出される前記ブームの移動方向及び移動速度に基づいて、前記計測方向を変更するとともに、前記操作信号の非検出時に比べて前記計測範囲を狭くし、前記計測密度を高くする請求項１に記載のクレーン。
前記旋回操作又は前記起伏操作又は前記伸縮操作の操作量が変更される場合、前記操作量に基づいて前記計測方向を補正する請求項２に記載のクレーン。
前記３Ｄマップの作成に遅延が発生する場合、前記三次元情報取得手段の計測範囲及び計測密度のうち少なくとも一つを変更することで、時間当たりの三次元情報取得量を減らす請求項１から請求項３の何れか一項に記載のクレーン。