JPH07291582A - 位置決め認識装置付きクレーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、物体位置検出装置に関し、特徴量を
とらえることが困難である認識の場合においても、物体
の位置を容易に算出することができる方法及び、これを
利用しクレーンを自動化する方法を提供することにあ
る。 【構成】物体の画像を取り込むカメラ２１と、カメラか
らの画像をＲＧＢに分ける変換器２２と、カメラからの
画像を処理し、物体の位置を算出する情報処理装置２３
と、ＶＧＡ出力をＳ端子出力に変換するアダプター２４
と、カメラの画像を写しだすモニター２５から構成され
る。まず、上記位置決め認識装置のカメラ２１から画像
を入力し、入力画像内の認識対象物を含んだエリアと、
エリア内にある対象物の基準位置を情報処理装置２３に
登録する。次に、異なった画像がカメラ２１から入力さ
れたとき、さきほど登録された画像とのパターンマッチ
ングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体位置検出装置に関
し、複雑な形状をした物体の色や形といった特徴量を意
識せず、目的エリア内の画像パターンのみによって位置
を算出することが必要な装置に適用する。また、クレー
ン等の吊り具において、つかみ状態を地上側に設置した
本装置でとらえ、本装置からの信号によってクレーンの
動作を行なう自動化設備として利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】カメラ装置を備えたクレーンは従来から
あるが、あくまでもモニタ用として利用してきた。ま
た、画像を利用した装置では、１つの対象物のずれ量や
傾きをとらえ位置決めを行なう装置はあるが、同一画面
内で異なった形状の対象物間でのずれ量等の位置認識を
行なうものがなく、クレーン（レードルクレーン）にお
いては、自動化が進んでいないのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】クレーン等で取扱う対
象物は、非常に複雑であり環境上の変化も厳しいものが
ある。また、背景も種々変化する中から対象物を見つけ
ることは、従来の一般の画像認識装置では困難であっ
た。すなわち、解決しなければならない問題点として
は、 １）複雑な背景の中から、複雑な形状の対象物をいかに
早く見つけてくるか。

【０００４】２）見つけてきた形状の中に基準点をどの
ように反映するか。

【０００５】３）同一画面内で異なった対象物（例え
ば、吊り上げ対象物とクレーンの吊り具）の位置関係を
どのように関連づけ算出するか。

【０００６】があげられる。

【０００７】本発明の目的は、物体位置検出装置におい
て、上記のような問題が生じた場合でも物体の位置を容
易に算出することができる位置決め認識装置及び、その
装置を組み込んだクレーン自動化設備を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】複雑な背景の中から対象
物を探す手段として、画面上の対象物をあらかじめ学習
によって記憶させ、異なった画面が表示された時、学習
されている画像とのパターンマッチングを行なう。学習
の際、全視野内から対象物を抽出する手段としては、対
象物を含んだ特定の範囲をマウス等の容易な操作手段を
介して指定することにより、抽出対象を決定する。また
基準点についても、抽出したエリア（テンプレートと称
する）内にマウス等の容易な操作手段を介して画面上で
指定することにより、テンプレート内の相対的基準点を
決定し、ずれ量等の算出に利用する。また、同一画面内
の異なった対象物については、上記テンプレートによる
抽出エリアを複数個設定可能とし、上記基準点で指定し
た間の位置情報を比較できるようにする。

【０００９】クレーン自動化設備については、上記位置
決め認識装置を組み込んだシステム構成にすることによ
り達成される。

【００１０】

【作用】対象物を含んだ抽出エリア（テンプレート）の
指定は、対象物の形状にとらわれることなく、対象物を
含んだ、形状の容易なテンプレート内の全体として位置
付ける。この範囲では、対象物はテンプレート内のどこ
にあるかは不明な状態である。即ち、複雑な形状をとら
えるということは、複雑な形状を意識しないという機能
を付加することにある。しかしながら、対象物の位置を
算出したいわけであるから、その方法としてテンプレー
ト内の対象物の位置を画面上でピックすることにより、
その位置を対象物の基準点として決定する。パターンマ
ッチングは、このテンプレートにて実施し、見つけだし
た画像から、登録してある画像との基準点の相対位置を
とらえ、位置情報を提供する。

【００１１】

【実施例】本発明をレードルクレーンの自動化に適用し
た例を示す。図１において、鋳なべを持ち上げたり運ん
だりするレードルクレーン１１と、レードルクレーン１
１の操縦を行う操縦席１２と、鋳なべを吊るラミネート
フック１３と、溶けた鉄を入れる鋳なべ１４と、鋳なべ
１４にラミネートフック１３を掛けるトラニオン１５か
ら構成されるレードルクレーン設備の概要図示す。

【００１２】図２において、物体の画像を取り込むカメ
ラ２１と、カメラからの画像をＲＧＢに分ける変換器２
２と、カメラ２１からの画像を処理し、物体の位置を算
出する情報処理装置２３と、ＶＧＡ出力をＳ端子出力に
変換するアダプター２４と、カメラの画像を操縦席１２
に写しだすモニター２５から構成される位置決め認識装
置の概要図を示す。

【００１３】レードルクレーンによる鋳なべ１４の吊り
上げ作業は、従来、レードルクレーン１１の操縦者と地
上側でトラニオン１５とラミネートフック１３との位置
関係を目視し、操縦者に合図を送る操縦指示者の２名に
よる相互作業で行なっていた。さらに、操縦指示者の目
視に依存していたため、作業の所要時間が長く、システ
ム全体の能率低下をまねいていた。

【００１４】現在、この作業時間を短縮するため、地上
側にカメラ、レードルクレーン１１の操縦席にモニター
を設置し、カメラの映像により操縦をおこなっている。
しかし、この作業も、操縦者の目視に依存するため、少
なからず時間を要している。

【００１５】そこで本発明では、レードルクレーン１１
を自動で定位置まで移動させ、図２の位置決め認識装置
を使用し、カメラ２１の映像より、トラニオン１５とラ
ミネートフック１３との位置関係の可否を判定し、その
信号を操縦席１２にいる操縦者に送ることとした。これ
により、操縦者の作業は、可否信号の最終判定のみとな
る。次に、その詳細を説明する。

【００１６】図３に、制御ブロック図を示す。カメラ２
１の画像を情報処理装置２３で処理し、処理結果を操縦
席１２にランプ表示する。操縦者がランプより、最終判
定をボタンで入力し、その結果によりクレーン１１が動
作を行う。

【００１７】図４〜６に、処理のフローチャートを示
す。まず自動運転を行う前に学習運転として、クレーン
１１を定位置から吊り上げまで連動し動作を学習させ
る。次に、ラミネートフック１３とトラニオン１５の位
置関係を判定させるため、位置関係判定場所の画像をカ
メラ２１より入力する。入力方法は、図７のようにして
行う（図７は、上部より見た図）。入力場所は、図８に
示す４ヵ所で行う（図８は、固定カメラ視野内の画
像）。尚、クレーンも図に示す８−２、８−３、８−４
の場所で停止し、判定待ちするよう学習させる。次に、
入力画像よりラミネートフック１３とトラニオン１５の
画像範囲を抽出する。抽出した画像範囲は、テンプレー
トと呼び、図８の破線で囲んだ部分にあたる。次に、抽
出したテンプレートから、ラミネートフック１３とトラ
ニオン１５の中心を指定し情報処理装置２３に登録す
る。上記登録操作は、情報処理装置マウスにより容易に
登録を行えるようにする。次に自動運転を行う。

【００１８】まず搬入された鋳なべ１３が、定位置にあ
るかを認識させる。入力画像は図８の８−１で、テンプ
レート登録されたトラニオン１５と、入力画像のパター
ンマッチングを行い、ずれ量を算出し判定を行う。次
に、自動でクレーンを動かす。１回目の停止位置である
図８の８−２の位置で、カメラより画像を入力し、入力
画像とテンプレート登録された画像をパターンマッチン
グさせ、ずれ量を算出し判定を行う。以下８−３、８−
４と認識させ、鋳なべ１４を吊り上げる。今回の対象物
である鋳なべには、溶けた鉄が入っていて危険なため、
最終判定は操縦席１２の操縦者の最終判断により情報処
理装置２３の可信号と操縦者の可信号のＡＮＤによりク
レーン１１が動作するものとした。それ以外は主に手動
としクレーン１１の操縦者が行う。しかし、情報処理装
置２３は否信号を出したが、操縦者は可信号を出した場
合にかぎり、特殊な操作により強制受入れできるものと
する。今回認識は、クレーン横行方向にて行ったが、走
行方向については、操縦者が黙視で容易に確認出来るた
め特別には取り上げないものとする。

【００１９】図９に、操縦席１２の概要を示す。中央に
は、手動操作が出来るよう、カメラ２１の画像を映しだ
すモニター２５を配置した。また９１、９２として、図
３のＰＢＬＯ、ＰＢＬＮにあたるランプ付き押しボタン
を配置し、最終判定可否を情報処理装置２３に送れるよ
うにした。

【００２０】このように、位置決め認識装置と操縦者の
２重の判定による自動運転により、作業の安全性及び、
スピーディーな作業を行なうことができる。

【００２１】以上、本発明をレードルクレーンの自動化
に適用した場合について説明したが、本発明はこの他、
複数のレードルクレーンを同時に自動運転させ、１つの
制御室で、１人の監視者のみで監視するシステムにも適
用できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、単色の物体あるいは複
雑な形状をした物体において、色や形といった特徴量を
とらえることが困難である場合の認識でも、容易に中心
位置を決めることができ、物体の位置を算出することが
できる効果がある。レードルクレーンの自動化において
も少人数、短時間の作業ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】レードルクレーンの設備概要図である。

【図２】位置決め認識装置の概要図である。

【図３】位置決め認識装置を組み込んだクレーン自動化
設備の制御ブロック図である。

【図４】自動運転手順のフローチャートである。

【図５】自動運転手順のフローチャートである。

【図６】自動運転手順のフローチャートである。

【図７】カメラと鋳なべの配置場所を上部より見たもの
である。

【図８】トラニオン１４とラミネートフック１２との位
置関係可否の判定場所である。

【図９】操縦席の概要である。

【符号の説明】

１１…レードルクレーン、１２…操縦席、１３…ラミネ
ートフック、１４…鋳なべ、１５…トラニオン、２１…
カメラ、２２…変換器、２３…情報処理装置、２４…ア
ダプター、２５…モニター、９１…可ボタン（ＰＢＬ
Ｏ）、９１…否ボタン（ＰＢＬＮ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 直人 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定されたカメラと、カメラからの画像を
   処理する情報処理装置を備える物体位置検出装置におい
   て、あらかじめ情報処理装置に登録した画像を、カメラ
   視野範囲内から見つけだし、登録した画像とのずれ量を
   算出することを特徴とする位置決め認識装置。
2. 【請求項２】上記請求項１で構成される装置において、
   あらかじめ登録する際、目的の画像を含むエリアを指定
   すると同時に、そのエリア内の対象物を容易にピックす
   る手段にて基準点を決め、登録した画像をカメラ視野範
   囲内から見つけだし、登録した画像とのずれ量をピック
   された基準点に対し算出することを特徴とする位置決め
   認識装置。
3. 【請求項３】請求項１で構成される装置において、あら
   かじめ登録された複数個の画像に対し、同一画面内の異
   なった対象物の位置ずれ量を請求項１或いは請求項２の
   手段を介して算出し、同一画面内の一方を基準として他
   の画像のずれ量を算出することを特徴とする位置決め認
   識装置。
4. 【請求項４】請求項１で構成される装置を地上側に設置
   し、吊り上げ対象物及びクレーンの吊り具を上記請求項
   １或いは、請求項２、請求項３にて処理し自動運転を行
   なうことを特徴とするクレーン自動化設備。