しかしながら、特許文献1に示す技術では、図7に示すように、ジブ4の先端に取り付けられたGNSSアンテナ20の位置とワイヤー6の繰り出し位置Pとの水平方向距離tがジブ4の起伏角によって変動するため、計測された位置座標の精度が悪く、誤差が生じ易いという問題があった。
一方、上記特許文献1に示す技術の問題を鑑みれば、精密なワイヤー繰り出し位置の算出には、正確なジブ方位及びジブ起伏角の測定が重要になるが、その場合、ジブ先端部のGNSSアンテナの他に、ジブ起伏角等を測定する別途専用のセンサ等を多数必要とするため装置が複雑化するという問題があり、特に、捨石投入作業に使用できるガット船は、稼働スケジュールによって日毎に異なるという特殊な事情があるため、吊り位置測定装置を使用毎に設置及び撤去する必要があることから装置の簡素化及び着脱の容易性が求められている。
一方、特許文献2に示す技術では、平面座標系を考慮していないため、この技術をクレーン船に適用すると、図8に示すように、クレーン旋回部3に固定された本体側GNSSアンテナ30がジブ中心方向から外れた位置にあると、平面座標系では、ジブ方位が一定であってもジブの起伏(ジブの回動)に伴って両GNSSアンテナ20,30間方向が変動し、両GNSSアンテナ20,30間の水方向距離に誤差が生じ易く、ジブの起伏角の正確な演算が困難であるという問題があった。
そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、ジブに取付けられたGNSSアンテナを基に精密な吊り位置の測定が可能なクレーン船用吊り位置測定装置及びクレーン船の吊り位置測定方法の提供を目的としてなされたものである。
上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブ先端よりシーブを介して繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船にあって、前記ワイヤーの繰り出し位置に基づきワイヤーの先端に吊り持ちさせた吊り体の位置を測定するクレーン船用吊り位置測定装置において、前記ジブに支持されたGNSSアンテナの位置を計測するジブ側GNSS測位手段と、前記クレーン旋回部に固定されたGNSSアンテナの位置を計測する旋回部側GNSS測位手段と、前記ジブの方位を計測するジブ方位計測手段と、前記ジブ側GNSSアンテナの位置及び前記ジブ方位に基づき前記ジブの中央に位置するジブ側基準位置を算出し、前記旋回部側GNSSアンテナの位置、前記ジブ方位及び旋回中心に対する前記旋回部側GNSSアンテナの相対位置に基づきクレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、前記ジブ側基準位置と前記旋回中心位置とに基づき前記ジブの起伏角を算出し、該起伏角と、前記ジブ側GNSSアンテナと前記シーブの中心との相対位置と、該シーブ半径とに基づいて前記ワイヤーの繰り出し位置を算出する演算手段とを備えたクレーン船用吊り位置測定装置にある。
請求項2に記載の発明の特徴は、請求項1の構成に加え、前記ジブ方位計測手段は、前記旋回部側GNSSアンテナを利用したGNSS方位計であって、前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定されるようにしたことにある。
請求項3に記載の発明の特徴は、請求項1又は2の構成に加え、前記クレーン旋回部の前記台船に対する所望の旋回位置を検出する旋回基準検出手段を備え、前記演算手段は、前記所望の旋回位置における前記旋回部側GNSSアンテナの位置及びジブ方位に基づいて前記台船の位置及び方位を算出するようにしたことにある。
請求項4に記載の発明の特徴は、請求項3の構成に加え、前記台船に船倉部を備え、該船倉部上に前記ジブが位置する際の前記クレーン旋回部の台船に対する旋回位置を前記旋回基準検出手段で検出するようにしたことにある。
請求項5に記載の発明の特徴は、請求項3又は4の構成に加え、前記旋回基準検出手段は、前記クレーン旋回部又は台船の何れか一方に固定された近接センサを備え、該近接センサは、前記クレーン旋回部又は前記台船の何れか他方に固定され、前記クレーン旋回部の旋回に伴って前記近接センサに対し旋回方向で相対移動する検出対象体の接近を検出するようにしたことにある。
請求項6に記載の発明の特徴は、請求項1又は2の構成に加え、前記台船上の任意の位置に設置された台船位置計測用GNSSアンテナの位置を計測する台船位置計測手段を備え、前記演算手段は、前記旋回部側GNSSアンテナの位置及びジブ方位と、前記旋回部側GNSSアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置とに基づき前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出するとともに、該旋回中心位置と、前記計測された台船位置計測用GNSSアンテナの位置と、該台船位置計測用GNSSアンテナと台船との相対位置に基づいて前記台船の方位を算出するようにしたことにある。
請求項7に記載の発明の特徴は、船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブ先端よりシーブを介して繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船にあって、前記ワイヤーの繰り出し位置に基づいてワイヤーの先端に吊り持ちさせた吊り体の位置を測定するクレーン船の吊り位置測定方法において、前記ジブに固定されたGNSSアンテナの位置を計測するジブ側GNSS測位手段と、前記クレーン旋回部に固定されたGNSSアンテナの位置を計測する旋回部側GNSS測位手段と、前記ジブの方位を計測するジブ方位計測手段とを備えた吊り位置測定装置を使用し、前記ジブ側GNSSアンテナの位置、前記ジブ方位及び前記ジブ側GNSSアンテナからジブ中央までの水平方向距離に基づきジブ中央のジブ側基準位置を算出し、前記旋回部側GNSSアンテナの位置、前記ジブ方位及び旋回部側GNSSアンテナと旋回中心との相対位置に基づき旋回中心位置を算出し、前記ジブ側基準位置及び旋回中心位置に基づき前記ジブの起伏角を算出し、該ジブの起伏角と、前記ジブ側GNSSアンテナの位置と、該ジブ側GNSSアンテナのシーブ中心に対する相対位置と、シーブ半径とに基づいてワイヤーの繰り出し位置を算出するクレーン船の吊り位置測定方法にある。
請求項8に記載の発明の特徴は、請求項7の構成に加え、前記クレーン旋回部の前記台船に対する所望の旋回位置を旋回基準検出手段により検出し、前記所望の旋回位置における前記旋回部側GNSSアンテナの位置及びジブ方位に基づいて前記台船の位置及び方位を算出することにある。
請求項9に記載の発明の特徴は、請求項8の構成に加え、前記台船に船倉部を備えるとともに、該船倉部上に前記ジブが位置する際の前記クレーン旋回部の台船に対する旋回位置を前記旋回基準検出手段で検出し、前記ジブが船倉部上に移動する毎に前記台船の位置及び方位を算出することにある。
請求項10に記載の発明の特徴は、請求項7の構成に加え、前記台船上の任意の位置に設置された台船位置計測用GNSSアンテナの位置を計測し、前記旋回部側GNSSアンテナの位置及び前記ジブ方位と、前記旋回部側GNSSアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置とに基づき前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、該旋回中心位置と、前記計測された台船位置計測用GNSSアンテナの位置と、該台船位置計測用GNSSアンテナと台船との相対位置に基づいて前記台船の方位を算出することにある。
本発明に係るクレーン船用吊り位置測定装置は、上述したように、台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブ先端よりシーブを介して繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船にあって、前記ワイヤーの繰り出し位置に基づきワイヤーの先端に吊り持ちさせた吊り体の位置を測定するクレーン船用吊り位置測定装置において、前記ジブに支持されたGNSSアンテナの位置を計測するジブ側GNSS測位手段と、前記クレーン旋回部に固定されたGNSSアンテナの位置を計測する旋回部側GNSS測位手段と、前記ジブの方位を計測するジブ方位計測手段と、前記ジブ側GNSSアンテナの位置及び前記ジブ方位に基づき前記ジブの中央に位置するジブ側基準位置を算出し、前記旋回部側GNSSアンテナの位置、前記ジブ方位及び旋回中心に対する前記旋回部側GNSSアンテナの相対位置に基づきクレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、前記ジブ側基準位置と前記旋回中心位置とに基づき前記ジブの起伏角を算出し、該起伏角と、前記ジブ側GNSSアンテナと前記シーブの中心との相対位置と、該シーブ半径とに基づいて前記ワイヤーの繰り出し位置を算出する演算手段とを備えたことにより、装置の簡素化が図れ、且つ、ジブ起伏角及びワイヤーの繰り出し位置について精密な測定をすることができる。
また、本発明において、前記ジブ方位計測手段は、前記旋回部側GNSSアンテナを利用したGNSS方位計であって、前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定されるようにしたことにより、クレーン船間での装置の載せ替えが容易になる。
更に、本発明において、前記クレーン旋回部の前記台船に対する所望の旋回位置を検出する旋回基準検出手段を備え、前記演算手段は、前記所望の旋回位置における前記旋回部側GNSSアンテナの位置及びジブ方位に基づいて前記台船の位置及び方位を算出するようにしたことにより、台船専用の位置検出装置を用いずに台船の姿勢を検出でき、装置を簡略化できる。
更にまた、本発明において、前記台船に船倉部を備え、該船倉部上に前記ジブが位置する際の前記クレーン旋回部の台船に対する旋回位置を前記旋回基準検出手段で検出するようにしたことにより、台船移動時でも台船専用の位置検出装置を用いずに台船の姿勢を検出することができる。
更に、本発明において、前記旋回基準検出手段は、前記クレーン旋回部又は台船の何れか一方に固定された近接センサを備え、該近接センサは、前記クレーン旋回部又は前記台船の何れか他方に固定され、前記クレーン旋回部の旋回に伴って前記近接センサに対し旋回方向で相対移動する検出対象体の接近を検出するようにしたことにより、旋回基準検出手段を簡素化することができる。
また、本発明において、前記台船上の任意の位置に設置された台船位置計測用GNSSアンテナの位置を計測する台船位置計測手段を備え、前記演算手段は、前記旋回部側GNSSアンテナの位置及びジブ方位と、前記旋回部側GNSSアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置とに基づき前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出するとともに、該旋回中心位置と、前記計測された台船位置計測用GNSSアンテナの位置と、該台船位置計測用GNSSアンテナと台船との相対位置に基づいて前記台船の方位を算出するようにしたことにより、簡素な装置で台船の姿勢を検出できる。
また、本発明において、船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブ先端よりシーブを介して繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船にあって、前記ワイヤーの繰り出し位置に基づいてワイヤーの先端に吊り持ちさせた吊り体の位置を測定するクレーン船の吊り位置測定方法において、前記ジブに固定されたGNSSアンテナの位置を計測するジブ側GNSS測位手段と、前記クレーン旋回部に固定されたGNSSアンテナの位置を計測する旋回部側GNSS測位手段と、前記ジブの方位を計測するジブ方位計測手段とを備えた吊り位置測定装置を使用し、前記ジブ側GNSSアンテナの位置、前記ジブ方位及び前記ジブ側GNSSアンテナからジブ中央までの水平方向距離に基づきジブ中央のジブ側基準位置を算出し、前記旋回部側GNSSアンテナの位置、前記ジブ方位及び旋回部側GNSSアンテナと旋回中心との相対位置に基づき旋回中心位置を算出し、前記ジブ側基準位置及び旋回中心位置に基づき前記ジブの起伏角を算出し、該ジブの起伏角と、前記ジブ側GNSSアンテナの位置と、該ジブ側GNSSアンテナのシーブ中心に対する相対位置と、シーブ半径とに基づいてワイヤーの繰り出し位置を算出することにより、ジブ起伏角及びワイヤーの繰り出し位置について精密な測定をすることができる。
また、本発明において、前記クレーン旋回部の前記台船に対する所望の旋回位置を旋回基準検出手段により検出し、前記所望の旋回位置における前記旋回部側GNSSアンテナの位置及びジブ方位に基づいて前記台船の位置及び方位を算出することにより、台船専用の位置検出手段を用いずに台船の位置及び方位を検出することができる。
更に、本発明において、前記台船に船倉部を備えるとともに、該船倉部上に前記ジブが位置する際の前記クレーン旋回部の台船に対する旋回位置を前記旋回基準検出手段で検出し、前記ジブが船倉部上に移動する毎に前記台船の位置及び方位を算出することにより、随時台船の位置及び方位を検出することができる。
更にまた、本発明において、前記台船上の任意の位置に設置された台船位置計測用GNSSアンテナの位置を計測し、前記旋回部側GNSSアンテナの位置及び前記ジブ方位と、前記旋回部側GNSSアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置とに基づき前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出し、該旋回中心位置と、前記計測された台船位置計測用GNSSアンテナの位置と、該台船位置計測用GNSSアンテナと台船との相対位置に基づいて前記台船の方位を算出することにある。
次に、本発明に係るクレーン船の吊り位置計測装置の実施態様を図1〜図5に示した実施例に基づいて説明する。尚、本実施例において従来例と同様の構成には同一符号を付して説明する。
ここで、図中に示す座標系は、直角座標で位置を表示する場合のために策定された平面直角座標系であって、所定の経緯度が示す点を座標系原点とし、この座標系原点における子午線に一致する軸をx軸、当該x軸と直交する軸をy軸とし、それぞれ真北に向かう方向、真東に向かう方向を正とする。
図中符号1は、捨石マウンド造成時の捨石投入に使用されるガット船等のクレーン船1であって、本発明に係る吊り位置検出装置は、このようなクレーン船1にあって、ワイヤー6の繰り出し位置P(x,y)を算出し、その結果に基づいてジブ4先端部よりシーブ5を介して垂下されたグラブバケット7等の吊り体の位置を検出するようになっている。
クレーン船1は、図1、図2に示すように、台船2上の端部中央に旋回可能に支持されたクレーン旋回部3と、クレーン旋回部3に上下に回動可能に支持されたジブ4と、ジブ4の先端よりシーブ5を介して繰り出されるワイヤー6とを備え、ワイヤー6の先端に吊り体としてグラブバケット7が吊り持ちされている。
クレーン旋回部3は、台船2上面より突出した旋回台部8を介して台船2に支持され、旋回台部8上で旋回するようになっている。また、クレーン旋回部3には、クレーン操作のための操作室9を備えている。
尚、この操作室9上へは、作業者が梯子やリフト装置等からなる昇降手段によって安全に昇降できるようになっている。
台船2は、船幅方向に一定の幅を有する平面視矩形状の船倉部10を備え、クレーン旋回部3の旋回動作及びジブ4の回動動作によりジブ4先端部が船倉部10上の任意の位置に移動でき、ワイヤー6の繰り出し動作によりグラブバケット7が船倉部10内の任意の位置に吊り下ろされて捨石等の積載物を掴めるようになっている。
また、ジブ4の長手方向が船倉部10の側縁と平行となる際には、ジブ4の先端部が船倉部10幅方向中央、即ち、台船2の中心軸SC線上に位置するようになっている(クレーン原位置)。
吊り位置検出装置は、図3に示すように、ジブ4に固定されたGNSSアンテナ(以下、ジブ側GNSSアンテナ20という)の位置を計測するジブ側GNSS測位手段と、クレーン旋回部3に固定されたGNSSアンテナ(以下、旋回部側GNSSアンテナ30という)の位置を計測する旋回部側GNSS測位手段と、ジブ4の方位(方位角φ)を計測するジブ方位計測手段と、両GNSSアンテナ20,30の位置及びジブ4の方位(方位角φ)に基づきジブ4の起伏角θxを算出し、ジブ4の起伏角θxと、ジブ側GNSSアンテナ20とシーブ5の中心との相対位置と、シーブ5の半径Rsとに基づいてワイヤー6の繰り出し位置P(x,y)を算出する演算手段11とを備えている。
尚、本実施例において、ジブ4の回動軸中心(ジブ基端4a)とシーブ5の中心とを結ぶ軸線をジブ中心軸とし、ジブ4の起伏角θxとは、そのジブ4の中心軸と水平面とが成す角度をいう。
また、この吊り位置測定装置は、クレーン旋回部3の台船2に対する所望の旋回位置を検出する旋回基準検出手段12を備え、演算手段11は、当該所望の旋回位置における旋回部側GNSSアンテナ30の位置及びジブ4の方位(方位角φ)に基づいて台船2の位置及び方位(方位角Φ)を算出するようになっている。
ジブ側GNSS測位手段は、ジブ4の任意の位置に支持されたジブ側GNSSアンテナ20と、ジブ側GNSSアンテナ20が有線で接続されたGNSS受信処理機本体21とを備え、このGNSS受信処理機本体21においてジブ側GNSSアンテナ20で受信した電波に基づくジブ側GNSSアンテナ20の位置座標G1(xg1,yg1)を計測し、その計測データをGNSS受信処理機本体21より有線又は無線により演算手段11に出力するようになっている。
ジブ側GNSSアンテナ20は、特に図示しないが、ジブ4の所望の位置に揺動自在に支持された振り子式であって、下端に取り付けた錘等によって常に鉛直方向に向けられるようになっている。
従って、このジブ側GNSSアンテナ20は、振り子の基点位置とジブ4との相対位置は常に一定であって、常に振り子の基点位置の平面座標を測定できるようになっている。
尚、ジブ側GNSSアンテナ20の取付け位置は、ジブ4上であれば特に限定されないが、精度を確保するために旋回中心Cより一定の距離を隔てた位置に設置することが好ましく、ジブ4先端のワイヤー6の繰り出し位置P(x,y)の近傍が好ましい。
また、ジブ側GNSS測位手段は、ジブ側GNSSアンテナ20とGNSS受信処理機本体21とをユニット化し、当該ユニットをジブ4の任意の位置に取り付けるようにしてもよい。
シーブ中心5aとジブ側GNSSアンテナ20の相対位置関係は、図4に示すように、シーブ中心5a−アンテナ揺動基点間距離Lgと、シーブ中心5a・アンテナ揺動基点間方向とジブ4中心軸とが成す角度dθgは常に一定であるので、それを演算手段11に予め設定する。
旋回部側GNSSアンテナ30は、クレーン旋回部3の任意の位置、例えば、昇降手段を用いてアクセスし易い操作室9の上面部等に着脱可能に固定される。
また、この旋回部側GNSSアンテナ30は、他のGNSSアンテナ31とともにGNSS方位計32を構成し、このGNSS方位計32がジブ4の方位(方位角φ)を計測するジブ方位計測手段を成している。
GNSS方位計32は、両GNSSアンテナ30,31が有線で接続されたGNSS受信処理機本体33を備え、このGNSS受信処理機本体33においてGNSSアンテナで受信した電波に基づく旋回部側GNSSアンテナ30の位置座標G2(xg2,yg2)を計測するとともに、両GNSSアンテナ30,31の位置関係に基づいて両GNSSアンテナ30,31間方向、即ち、旋回部側GNSSアンテナ30を基点とした方位(方位角α)を計測し、旋回部側GNSSアンテナ30の位置(xg2,yg2)及び方位(方位角α)の計測データをGNSS受信処理機本体33より有線又は無線により演算手段11に出力するようになっている。
このGNSS方位計32は、クレーン旋回部3上の任意位置に着脱可能に固定することが好ましく、例えば、磁石によりクレーン旋回部3上の鉄板部分に磁力により固定できるようしたものや、クレーン旋回部3上に設置された手摺等の固定物に着脱可能なアタッチメントにより固定できるようにしている。
尚、GNSS方位計32は、ジブ4と平行に取り付けることにより、その計測方位αをジブ方位角φとすることができ、GNSS方位計32の取付け方向がジブ4と平行でない場合には、GNSS方位計32のジブ4に対する取付け角度γを実測し、演算手段11に予め設定しておき、ジブ方位角φ=α−γとして演算を行う。
一方、旋回部側GNSSアンテナ30と旋回中心Cとの相対位置は、それぞれ旋回部側GNSSアンテナ30と旋回中心Cとを結ぶ直線を斜辺とする直角三角形の互いに直交する各辺の距離dxc,dycで表され、距離dxc,dycを実際に計測する等して求め、それを演算手段11に設定する。尚、当該直角三角形の直交する各辺は、ジブ4に対しそれぞれ平行又は直交するように設定することが望ましいが、旋回部側GNSSアンテナ30と旋回中心Cとを結ぶ直線を斜辺とする直角三角形であれば、その向きは限定されず、例えば、何れか一辺をx軸方向と平行に設定したものであってもよい。
尚、GNSS受信処理機本体33は、両GNSSアンテナ30,31と別体である場合、クレーン操作室9内に着脱可能に設置してもよく、GNSSアンテナとともに操作室9上面部等のクレーン旋回部3の任意の位置に着脱可能に固定するようにしてもよい。
また、ジブ方位計測手段の態様は、上述の実施例に限定されず、方位計測にジャイロコンパス等の真方位計を使用するものであってもよく、両GNSSアンテナを用いた方位計測とジャイロコンパス等の真方位計とを併用するものであってもよい。
更に、ジブ方位計測手段は、旋回部側GNSSアンテナ30を一体に備えたもの、例えば、両GNSSアンテナ30,31とGNSS受信処理機本体33とをユニット化したものを使用してもよく、その場合、GNSSアンテナ30,31とGNSS受信処理機本体33とが一体化されたユニットをクレーン旋回部3の任意の位置に着脱可能に固定する。
旋回基準検出手段12は、図5に示すように、クレーン旋回部3の下面に着脱可能に固定された近接センサ40を備え、この近接センサ40によって、台船2の旋回台部8外周部に固定されてクレーン旋回部3の旋回に伴って近接センサ40に対し旋回方向で相対移動する鉄板等の検出対象体41の接近を検出し、その検出情報を有線又は無線により演算手段11に出力する。
近接センサ40及び検出対象体41は、船倉部10上にジブ4が位置する際、望ましくは、ジブ4先端部がクレーン原位置、即ち、台船2の中心軸SC線上に位置する際を検出するように取り付ける。例えば、近接センサ40をクレーン旋回部3下面のジブ4の基端位置に固定し、検出対象体41を旋回台部8の台船2中心軸線上に位置するように固定する。
尚、ジブ4の中心軸方向と台船2の中心軸とが平行となる旋回位置を検出できるように旋回基準検出手段12を設置し、ジブ4の長手方向と旋回部側GNSSアンテナ30の方位とが平行となるように旋回部側GNSSアンテナ30をクレーン旋回部3の任意の位置に取り付けることにより、台船2の方位とジブ4の方位(方位角φ)とが一致するので、台船2の方位Φをジブ4の方位(方位角φ)のみに基づいて検出することができる。
演算手段11には、例えば、モニターM等の表示手段を備えたノートパソコンやタブレットPC等の持ち運び可能なコンピュータ端末を使用し、ジブ側GNSS測位手段、旋回部側GNSS測位手段及びジブ方位計測手段から送られた計測情報及び予め演算手段11に設定された諸条件に基づいてジブ4の起伏角θxを算出し、そのジブ4の起伏角θxと、ジブ側GNSSアンテナ20とシーブ中心5aとの相対位置と、シーブ5半径とに基づいてワイヤー6の繰り出し位置P(x,y)を算出できるようになっている。
また、演算手段11は、算出されたワイヤー6の繰り出し位置P(x,y)とワイヤー6の繰り出し量等に基づいてグラブバケット7等の吊り体の位置を検出できるようになっている。
ジブ4の基端4aからシーブ中心5aまでの長さL1、ジブ4の基端4aからジブ側GNSSアンテナ20までのジブ4長手方向長さL2、ジブ4の基端4aと旋回中心Cとの間の水平方向距離Aについては、一定値であるので、クレーン船11の設計図等から取得して或いは実際に計測して演算手段11に設定し、ジブ側GNSSアンテナ20をジブ側基準点G1´、即ち、ジブ側GNSSアンテナの位置G1を中央側に水平方向にオフセットした点G1´とジブ側GNSSアンテナ20の水平方向距離dP、旋回部側GNSSアンテナ30のクレーン旋回部3の旋回中心Cに対する相対位置を示す距離dxc、dyc及びジブ4に対するGNSS方位計32の取付け角度については、ジブ側GNSSアンテナ20及びGNSS方位計32の取り付け後に実測等により求め、その値を演算手段11に設定する。
また、演算手段11は、台船2に対する旋回中心位置C(xc,yc)及び当該所望の旋回位置における旋回部側GNSSアンテナ30と台船2の相対位置関係は常に一定であるので、演算手段11に台船2の寸法及び台船2と旋回中心Cとの位置関係を入力することにより、所望の旋回位置を検知した際の旋回部側GNSSアンテナ30の位置(xg2,yg2)及びジブ方位(方位角φ)に基づいて台船2の位置及び方位を算出できるようになっている。
次に、上述した吊り位置計測装置を使用したクレーン船の吊り位置測定方法について説明する。
まず、事前準備として、クレーン船1に吊り位置検出装置を設置する。即ち、ジブ側GNSSアンテナ20をジブ4の任意の位置(本実施例ではジブ4先端部)に取り付けるとともに、旋回部側GNSSアンテナ30を兼ねるGNSS方位計32をクレーン旋回部3の任意の位置、例えば、作業者が梯子やリフト装置等の昇降手段を用いて操作室9上に昇り、操作室9の上面部に固定する。
また、各GNSS受信処理機本体21,33及びコンピュータからなる演算手段11をそれぞれ操作室9等に設置し、GNSS受信処理機本体21,33に接続ケーブルを介してそれぞれGNSSアンテナ20、30,31を接続する。
そして、装置の取付けを終えたら、ジブ4の基端4aからジブ側GNSSアンテナ20までのジブ4長手方向長さL2、ジブ基端4aを基準としたジブ中心軸に対するジブ側GNSSアンテナ20の取付け角度dθ、ジブ側GNSSアンテナ20のシーブ中心5aまでの距離Lg、シーブ中心5aを基準としたジブ側GNSSアンテナ20のジブ4中心軸に対する取付角度dθg、旋回部側GNSSアンテナ30の旋回中心Cに対する相対位置を示す距離dxc,dyc及びジブ4に対する取付け角度を計測し、それぞれ演算手段11に入力設定する。
また、クレーン船11の設計図等から知得したジブ4の基端4aからシーブ中心5aまでの長さL1、ジブ4の基端4aから旋回中心Cまでの水平方向距離A及びシーブ5の半径Rsを演算手段11に入力設定する。
次に、実際にグラブバケット6等の吊り体の位置の測定を開始すると、ジブ側GNSS測位手段及び旋回部側GNSS測位手段によってジブ側GNSSアンテナ20の位置G1(xg1,yg1)、旋回部側GNSSアンテナ30の位置G2(xg2,yg2)が計測されるとともに、ジブ方位計測手段であるGNSS方位計32によりジブ4の真方位(方位角φ)が計測され、それぞれ随時演算手段11に出力され、演算手段11の記憶部に記憶される。
そして、ジブ側GNSSアンテナ20とジブ側基準点G1´の水平方向距離dPは既知であるので、演算手段11は、ジブ側基準位置G1´とジブ側GNSSアンテナ20との位置関係から、入力されたジブ側GNSSアンテナ20の位置座標G1(xg1,yg1)及びジブ4の真方位(方位角φ)に基づき例えば以下の式よりジブ側基準位置座標G1´(xg1´,yg1´)を算出する。
また、旋回部側GNSSアンテナ30の旋回中心Cに対する相対位置を示す距離dxc,dycは既知であるので、演算手段11は、旋回中心Cの位置C(xc,yc)と旋回部側GNSSアンテナ30との位置関係から、入力された旋回部側GNSSアンテナ30の位置G2(xg2,yg2)とジブ4の方位(方位角φ)に基づき例えば、以下の式より旋回中心Cの位置座標C(xc,yc)を算出する。
よって、xy平面上のジブ側基準位置G1´(xg1´,yg1´)及び旋回中心位置C(xc,yc)が求められたので、この2点の座標より旋回半径Rc、即ち、旋回中心Cからジブ側基準位置G1´までの水平方向距離が次式により求められ、また、ジブ4の基端4aと旋回中心Cとの間の水平方向距離Aは既知であるので、ジブ4の基端4aからジブ側基準位置G1´までの水平方向距離Bが求められる。
よって、ジブ4の基端4aからジブ側基準位置G1´までのジブ4の長手方向長さL2が既知であるので、算出されたジブ4の基端4aからジブ側基準位置G1´までの水平方向距離Bとの関係から、例えば、以下の数式でジブ基端4a−ジブ側基準位置G1´方向と水平面とが成す角度θgが求められる。
ここで、常にdθ=一定であるので、ジブ4の起伏角θxは、次式で求められる。
このように、ジブ側GNSSアンテナ20の位置に基づいてジブ4中央に位置するジブ側基準位置G1´(xg1´,yg1´)を算出するとともに、旋回部側GNSSアンテナ30の位置に基づいて旋回中心位置C(xc,yc)を算出し、xy平面上においてジブ4の中心軸上に位置するジブ側基準位置G1´と旋回中心Cとに基づいてジブ4の起伏角θxを算出することにより、旋回部側GNSSアンテナ30がジブ4中心軸より外れた位置にあっても、ジブ4の起伏に伴う両GNSSアンテナ20,30方向変動の影響を排除し、正確な起伏角θxを求めることができる。
そして、図4に示すように、シーブ中心5aを基準としたジブ中心軸に対するジブ側GNSSアンテナ20の取付け角度dθgは既知であるので、シーブ中心5aとジブ側GNSSアンテナ20の位置(ジブ側基準位置G1´)との関係から、ジブ4の起伏角θxに基づき、シーブ中心5aとジブ側GNSSアンテナ20の位置(ジブ側基準位置G1´)との水平方向距離を例えば次式により算出する。
ワイヤー6の繰り出し位置P(x,y)は、シーブ中心5a位置に対する水平方向距離が常に一定であるので、シーブ中心5a位置と繰り出し位置P(x,y)との関係より、ジブ側基準点G1´に基づき繰り出し位置P(x,y)の水平座標(x,y)を例えば、次式により算出する。
そして、演算手段11は、このワイヤー6の繰り出し位置P(x,y)とワイヤー6の繰り出し量等に基づいて、ジブ4先端部よりシーブ5を介して垂下されたグラブバケット7等の吊り体の位置を特定し、その結果をモニターM等の表示手段に表示するとともに記憶部に記憶する。
また、演算手段11は、クレーン旋回部3の台船2に対する所望の旋回位置を旋回基準検出手段12により検出し、所望の旋回位置における旋回部側GNSSアンテナ30の位置G2(xg2,yg2)及びジブ4の方位(方位角φ)に基づいて台船2の位置及び方位を算出し、その結果を算出する毎にモニターM等の表示手段に表示するとともに記憶部に記憶する。
即ち、台船2の方位Φは、所望の旋回位置における台船2の中心軸SCとジブ4の方位との相対関係により算出され、例えば、所望の旋回位置をジブ4が中心軸SC上にある位置とすると、台船2の方位角はΦ=±φとなる。
従って、演算手段11は、台船2の姿勢をクレーン旋回部3の旋回中心Cの位置C(xc,yc)及び台船2の方位Φと、演算手段11に入力された台船2の寸法とに基づいて検出でき、その結果をモニターMに表示するとともに記憶部に記憶する。
尚、船倉部10の台船2中心軸線SC上にジブ4先端部が位置する際のクレーン旋回部3の台船2に対する旋回位置を旋回基準検出手段12で検出し、ジブ4先端部が当該船倉部10上に移動する毎に台船2の位置及び方位を算出するようにすれば、船倉部10内の積荷をグラブバケット7で掴み、その状態からクレーン旋回部3を旋回するとともにジブ4を回動させ、ジブ4先端部を投石位置に移動させて投石作業を行い、然る後、再度クレーン旋回部3及びジブ4を動作させて原位置に復帰する一連のクレーン作業をする毎に台船2の位置及び方位が検出でき、その結果に基づいて効率的に操船及びクレーン操作を行うことができる。
また、台船2を移動させる際、ジブ4を台船2の中心軸SC上に位置するように収納した状態とし、或いは、船倉部10内の積荷を投石作業の際にグラブバケット6で掴み易くするための均し作業等を行うようにすれば、台船2専用の位置検出装置を用いずとも、操船に必要な台船2の姿勢、即ち、旋回中心位置Cと台船2の方位が随時得られる。
尚、上述の実施例では、捨石マウンド造成時の捨石投入作業等に使用されるガット船を例に説明したが、クレーン船1はガット船に限定されず、グラブ浚渫船等にも適用できる。
更に、上述の実施例では、吊り体としてグラブバケットを挙げたが、吊り体の態様はグラブバケットに限定されず、オレンジピールバケット等の他のバケットでもよく、バケット以外の物であってもよい。
また、本発明においては、上述した旋回基準検出手段12に換えて図に示す如き台船位置計測手段を備えるようにしてもよい。尚、本実施例では、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。
台船位置計測手段には、例えばDGNSSやRTK−GNSSが使用され、台船2上の任意の位置に設置された台船位置計測用GNSSアンテナ50の位置座標G3(xg3,yg3)を計測するようになっている。
また、演算手段11は、旋回部側GNSSアンテナ30の位置G2(gx2,gy2)及びジブ4の方位(方位角φ)と、旋回部側GNSSアンテナ30のクレーン旋回部3の旋回中心Cに対する相対位置関係を示す長さdxc,dycとに基づいてクレーン旋回部3の旋回中心位置(xc,yc)を算出するとともに、旋回中心位置(xc,yc)と計測された台船位置計測用GNSSアンテナ50の位置G3(xg3,yg3)とに基づいて台船2の位置及び絶対方位(方位角Φ)を算出するようになっている。
尚、台船位置計測用GNSSアンテナ50と旋回中心Cとの相対位置関係は、それぞれ台船位置計測用GNSSアンテナ50と旋回中心Cとを結ぶ直線を斜辺とする直角三角形の互いに直交する各辺の距離d3,d4で表され、距離d3,d4を実際に計測する等して求め、それを演算手段11に設定する。尚、当該直角三角形の直交する各辺は、台船2の全長方向に対しそれぞれ平行又は直交するように設定することが望ましい。
この台船位置計測手段を用いて台船2の位置及び方位を算出するには、まず、事前準備として、台船2上の任意の位置に台船位置計測用GNSSアンテナ50を取り付け、台船位置計測用GNSSアンテナ50と旋回中心Cとの相対位置関係を示す距離d3,d4を実際に測量し、その結果を演算手段11に入力する。
次に、実際にグラブバケット7等の吊り体の位置の検出を開始すると、GNSS方位計32により旋回部側GNSSアンテナ30の位置(xg2,yg2)及びジブ方位(方位角φ)が計測され、随時演算手段11に出力され、演算手段11の記憶部に記憶される。
そして、旋回部側GNSSアンテナ30の旋回中心Cに対する相対位置を示す距離dxc,dycは既知であるので、演算手段11は、図6に示すように、入力された旋回部側GNSSアンテナ30の位置G2(xg2,yg2)との関係から、例えば、上述の数式1により旋回中心位置C(xc,yc)を算出し、これに基づいて上述した一連の過程を経てワイヤー6の繰り出し位置P(x,y)を算出する。
一方、台船2上の任意の位置に設置された台船位置計測用GNSSアンテナ50の位置G3(xg3,yg3)が計測され、その計測データが随時演算手段11に出力され、演算手段11の記憶部に記憶される。
ここで、台船位置計測用GNSSアンテナ50と旋回中心Cとの相対位置関係を示す距離d3,d4は既知であり、旋回中心位置C(xc,yc)は上述のワイヤー6の繰り出し位置P(x,y)を算出する過程で随時算出されるので、旋回中心C(xc,yc)と台船位置計測用GNSSアンテナ50の位置座標G3(xg3,yg3)との関係から、例えば、次式により台船2の絶対方位(方位角Φ)を算出する。
また、台船2全体の状態は、旋回中心位置C(xc,yc)又は台船位置計測用GNSSアンテナ50の位置座標G3(xg3,yg3)と、算出された台船2の絶対方位(方位角Φ)と、予め演算手段11に入力された台船2の寸法とに基づいて検出でき、その結果をモニターMに表示するとともに記憶部に記憶する。
尚、上述の各位置計測に使用する座標系は、上述の実施例に示す直角平面座標系に限定されず、その他の位置計測用に策定された座標系を用いてもよく、独自に設定した座標系を用いてもよい。
また、ワイヤー6の繰り出し位置P(x,y)、旋回中心位置C(xc,yc)、台船2の絶対方位角Φ等の算出に使用する各計算式は、上述の実施例に示した各計算式に限定されず、他の数学的手法に基づく計算式を適用してもよい。