高精度画像計測に基づく門型クレーン振れ止め制御の高性能化に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550435
• Research Institution: Ube National College of Technology
• Principal Investigator: 山根 健治 宇部工業高等専門学校, 制御情報工学科, 教授 (90038117)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米澤 俊昭 宇部工業高等専門学校, 制御情報工学科, 講師 (50230826) ; 日高 良和 宇部工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (50218715) ; 落合 積 宇部工業高等専門学校, 制御情報工学科, 教授 (00204222)
• Keywords: 門型クレーン / CCDカメラ / 姿勢誤差 / 加速度センサ / スプレッダ / 振れ計測 / 高精度化 / 振れ止め制御

Research Abstract

大型コンテナの荷役作業における安全性向上と自動化を念頭にコンテナ・スプレッダの振れ計測高精度化に基づく門型クレーン振れ止め制御の高性能化について研究した。コンテナ・スプレッダの振れ計測精度低下の要因となっているカメラ姿勢の微小な振れを高精度に検出するため、製作した縮小クレーンモデルのトロリ部に2個の加速度センサを取り付け、ガーダートロリ系の実際上問題となる3次程度までの固有振動周波数を加速度センサ出力からカルマンフィルタと最尤推定法により求め、振動の減衰も考慮したカメラの動的姿勢実時間計測のための信号処理法を提案し有効性を実験的に確認した。なお、提案法の有用性を示すためのアプリケーションとして、橋脚の洗掘および(道路照明灯などの)金属支柱の腐蝕など、打撃により生ずる振動の計測に基づく異常診断に適用し良好な結果を得た。これらはそれぞれ2002年10月開催のシステム制御情報学会第34回ストカスティックシステムシンポジウムおよび2003年10月開催の第35回同シンポジウムにおいて発表した。次に、本手法により高精度化したスプレッダ振れの画像計測値をフィールドバックし振れ止め制御実験を行ったが、画像計測に演算時間を要するためのサンプリング周波数の不足、それに伴う振れ速度の精度低下、外乱光の影響による不安定などのため、振れ止め高性能化が困難であることが分かった。そこで、実用化の際のメンテナンスの問題も考慮し、2個の加速度センサをスプレッダ上に取り付け、上述のカメラ姿勢計測システムを応用したスプレッダ・コ.ンテナの振れおよびねじり振動の計測に基づくフィードバック振れ止め制御系を設計した。この計測制御系では実機への応用を念頭に詳細なモデル化を行い、2個の加速度センサの他にも1個のタコジェネレータ(トロリ上)、3個のロータリエンコーダ(トロリ、左右のシーブ上)を用い、カルマンフィルタによる状態フィードバック振れ止め制御シミュレーションにより有効性を確認した。この計測制御系については「ダイナミクスモデルを考慮に入れたコンテナクレーン高精度位置姿勢制御に関する研究」と題して計測自動制御学会産業論文誌に投稿中である。

Research Products

• [Publications] Kenji YAMANE: "Volume Measurement of the Pulverulent Body Carried by a Conveyor Belt Using Range Sensors"Proceedings of the SICE Annual Conference 2002 in Osaka. 2556-2558 (2002)
• [Publications] Kenji YAMANE: "Anomaly Diagnosis of Bridge Piers Using Acceleration Pickup"Proceedings of The 34th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications. 131-135 (2003)
• [Publications] Kenji YAMANE: "Anomaly Diagnosis of Metal Poles Using Acceleration Pickup"Proceedings of The 35th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications. (発表済み・採録決定). (2004)