JP4526670B2 - Construction machine control system - Google Patents

Construction machine control system Download PDF

Info

Publication number
JP4526670B2
JP4526670B2 JP2000259461A JP2000259461A JP4526670B2 JP 4526670 B2 JP4526670 B2 JP 4526670B2 JP 2000259461 A JP2000259461 A JP 2000259461A JP 2000259461 A JP2000259461 A JP 2000259461A JP 4526670 B2 JP4526670 B2 JP 4526670B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
construction machine
tilt
data
construction
laser device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000259461A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002070082A (en
Inventor
和昭 木村
浩 稲葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Topcon Corp
Original Assignee
Topcon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Topcon Corp filed Critical Topcon Corp
Priority to JP2000259461A priority Critical patent/JP4526670B2/en
Publication of JP2002070082A publication Critical patent/JP2002070082A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4526670B2 publication Critical patent/JP4526670B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械による土木作業での作業位置、作業方向、掘削深さ等土木作業に必要な所定のデータが直ちに得られる様にした建設機械制御システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
建設機械の運転は複雑な操作のものが多く、熟練したオペレータを必要としているが、現状では熟練したオペレータがなかなか育ちにくい状況となっている。
【0003】
この為、建設機械に於いても、運転の電子制御化が進みオペレータに熟練度が要求されない様になってきている。
【0004】
図10、図11に於いて、油圧ショベル1、従来の建設機械制御システムの概略について説明する。
【0005】
走行部2に機械室3が旋回可能に設けられ、該機械室3は油圧駆動回路、制御装置等を有する。該機械室3の前側に運転室4が設けられ、該運転室4には操作レバー、運転の状況等の情報が表示される表示器11が設けられている。又、前記機械室3には施工具を有する作業腕が設けられている。該作業腕はブーム5、アーム6、バケット7から成る有関節腕であり、後述する様に各関節腕には相対変位を検出する検出器が設けられている。
【0006】
前記機械室3の前端に前記ブーム5が回動可能に設けられ、該ブーム5には前記アーム6が回動可能に設けられ、又該アーム6の先端には施工具である前記バケット7が回動可能に設けられている。前記ブーム5はブームシリンダ8により回動され、前記アーム6はアームシリンダ9により回動され、又前記バケット7はバケットシリンダ10により回動される。
【0007】
前記操作レバー(図示せず)の操作により前記機械室3の旋回が行われ、又前記ブームシリンダ8、アームシリンダ9、バケットシリンダ10を介して前記ブーム5、アーム6、バケット7の屈伸が行われる。
【0008】
前記ブーム5の支持部にはブーム角度検出エンコーダ12が設けられ、該ブーム角度検出エンコーダ12により前記ブーム5の機械室3に対する相対回転角度が検出される。前記アーム6の回動支持部にはアーム角度検出エンコーダ13が設けられ、該アーム角度検出エンコーダ13により前記アーム6のブーム5に対する相対回転角度が検出される。前記バケット7の回動支持部にはバケット回転角度検出エンコーダ14が設けられ、該バケット回転角度検出エンコーダ14により前記バケット7のアーム6に対する相対回転角度が検出される。
【0009】
又、前記機械室3の所要位置には2軸傾斜センサ15が設けられ、前記油圧ショベル1(機械室3)の水平に対する傾斜角が検出される様になっている。
【0010】
前記ブーム角度検出エンコーダ12、アーム角度検出エンコーダ13、バケット回転角度検出エンコーダ14、2軸傾斜センサ15からの検出信号は演算処理部(CPU)16に入力される。又、該演算処理部16には基準高さ例えばグランドレベル(GL)が基準値として入力される。
【0011】
前記ブーム5の長さ、アーム6の長さ及びバケット7の刃先7aの回動半径は既知の数値であるので、前記ブーム角度検出エンコーダ12、アーム角度検出エンコーダ13、バケット回転角度検出エンコーダ14からの検出角度により前記バケット刃先7aの油圧ショベル1に対する位置が、即ち機械基準位置に対する相対位置が演算により求められ、又前記2軸傾斜センサ15からの傾斜角度から更にグランドレベル(GL)に対するバケット刃先7aの位置が演算できる。而して、演算結果は前記運転室4の表示器11に表示され、オペレータは該表示器11に表示される情報により、GLに対する前記バケット刃先7aの位置を常時確認でき、GLを基準として掘削深さ、掘削長さを容易に把握でき、正確な掘削作業が行える。
【0012】
尚、直接角度を検出する前記エンコーダに代えて、変位を直接的に検出するシリンダタイプの直線変位検出装置でもよい。
【0013】
又、更に作業の自動化を進めると、前記油圧ショベル1の位置データと施工データにより作業が行われる。前記油圧ショベル1の位置データと施工データに基づく作業では施工現場の人手による測量、施工位置の計測等が省略できる。
【0014】
この場合、基本的に必要なデータは、建設機械の位置データと、施工データと、施工具の向き、作業部の位置である。前記油圧ショベル1ではバケット7が施工具に相当する。
【0015】
位置データと、施工具の方向、施工具の位置とを算出し、その位置での施工データとを照合し、施工データに基づき施工が行われる。
【0016】
図12、図13は位置検出手段、施工データを更に具備した前記油圧ショベル1、従来の建設機械制御システムを示す。
【0017】
位置検出手段としてGPS装置18が用いられ、該GPS装置18は前記ブーム5の回動中心と一致した位置に設けられる。位置データは前記GPS装置18により検出され、作業の方向はジャイロ19により検出され、検出された位置データ、作業方向のデータは前記演算処理部16に入力される。又、施工データ20は前記演算処理部16の記憶部に入力されている。
【0018】
前記GPS装置18により前記ブーム5の中心位置の位置、高さ(X,Y,Z)の位置が測定され、この測定結果と、前記バケット7の掘削方向は前記ブーム角度検出エンコーダ12、アーム角度検出エンコーダ13、バケット回転角度検出エンコーダ14、2軸傾斜センサ15からのデータに基づき前記バケット刃先7aの位置が、前記演算処理部16で演算に検出され、又前記バケット7の掘削方向は前記ジャイロ19の検出結果により求められる。前記表示器11には求められたバケット刃先7aの位置(座標位置)と前記施工データ20の該当する位置とが照合され、該施工データ20に基づき施工が行われる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の建設機械制御システムでは方向を検出する手段としてジャイロ19を使用している。該ジャイロ19は物理的に高速回転するコアを有する構造である。又、ジャイロは最初の設定を基準として方向の変化を加算していく方式である。この為、方向検出途中で何らかの誤差が発生した場合、誤差を修正する機能はなく、又変化分を順次加算していく方法であるので、どうしても誤差が累積していく。
【0020】
更に、上記したパワーショベルの様な建設機械では、掘削時、移動時に於いて大きな振動が有り、又突発的な振動も多い。この為、誤差発生要因も多いと共に建設機械では同一の場所での反復往復といった複雑な動きも多く、誤差累積の要因の一となっている。
【0021】
この為、ジャイロ19を使用した建設機械では、基準の再設定を度々行わなければならず、数時間に一度、振動が多い或は複雑な作業が多い様な状況では、数十分に一度という多頻度で再設定を行わなければならない。この為、作業が中断し、作業能率が低下するという問題があった。
【0022】
本発明は斯かる実情に鑑み、特に方向設定に於いて、再設定の必要なく、正確な方向検出、方向付けの可能な建設機械制御システムを提供しようとするものである。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明は、施工具の相対的位置を電気信号として検出する建設機械と、建設機械の位置を検出するGPS装置と、レーザ光線を照射し反射光から既知点の方向を検出する回転レーザ装置と、前記GPS装置からの位置データと、前記回転レーザ装置によって検出された方向データと、前記施工具の相対的位置データに基づき施工具先端の位置を演算する演算処理部とを具備した建設機械制御システムに係り、又施工具を有する建設機械と、建設機械の位置を検出するGPS装置と、レーザ光線を照射すると共に既知点からの反射光を検出して建設機械の方向を検出する回転レーザ装置と、建設機械基準位置に対する施工具の先端相対位置を検出する検出手段と、前記GPS装置からの位置データと、前記回転レーザ装置によって検出された方向データと、前記検出手段の検出結果とに基づき施工具先端の位置を演算する演算処理部とを具備した建設機械制御システムに係り、又施工具を有すると共に関節を有する作業腕と、各関節に設けられた相対変位検出器と、GPS装置とを具備する建設機械に於いて、レーザ光線を照射すると共に既知点からの反射光を検出して建設機械の方向を検出する回転レーザ装置と、前記相対変位検出器と、前記GPS装置からの位置データと、前記回転レーザ装置によって検出された方向データと、前記相対変位検出器の検出結果とに基づき施工具先端の位置を演算する演算処理部を具備した建設機械制御システムに係り、又施工データを有する記憶部を更に有し、前記演算処理部は演算し求めた施工具先端の位置と施工データとを対比させる建設機械制御システムに係り、又施工具を有する建設機械と、建設機械の位置を検出するGPS装置と、レーザ光線を照射すると共にレーザ光線の照射方向を傾斜する傾斜機構を有し、既知点からの反射光を検出して建設機械の方向を検出する回転レーザ装置と、前記GPS装置からの位置データと、前記既知点のレーザ光線反射位置とに基づき前記回転レーザ装置が既知点からの反射光を受光する様レーザ光線の照射方向を傾斜させる建設機械制御システムに係り、更に又ジャイロを更に具備し、該ジャイロにより検出された方向に基づき施工位置が演算され、前記回転レーザ装置によって検出した結果に基づきジャイロの方向補正を行う建設機械制御システムに係るものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【0025】
先ず、図1、図2に於いて本実施の形態に使用される建設機械、例えばパワーショベルについて説明する。尚、図1、図2中、図12中で示したものと同等のものには同符号を付し、説明の詳細は省略する。
【0026】
機械室3には2軸傾斜センサ15が設けられ、ブーム5の回動軸心上に方向検出装置として回転レーザ装置23を設ける。又、前記機械室3の上面にはGPS装置18を設ける。尚、GPS装置18と回転レーザ装置23とは同一位置とするのが好ましいが、図示の様に離して設けてもよい。この場合、前記GPS装置18と回転レーザ装置23との距離は既知の値とし、演算により位置の補正を行う。
【0027】
測量し、既知の位置となっている点にポール24を立設し、該ポール24に入射光を全方向に対して反射する反射ミラー25を取付ける。前記回転レーザ装置23はレーザ光線を回転照射し、前記反射ミラー25からの反射光を受光した時点のレーザ光線射出方向を検出し、該反射ミラー25に対する方向を検出するものである。
【0028】
以下、前記回転レーザ装置23について図3、図4により説明する。
【0029】
図3は前記回転レーザ装置23の要部を示しており、該回転レーザ装置23は、レーザ光線41を射出する発光素子、光学系を収納する発光部26、該発光部26に回転自在に設けられ前記レーザ光線41を基準平面内に回転照射する回動部30、前記回転レーザ装置23の整準を行うと共に基準面の傾斜を設定する傾斜設定部31、前記回転レーザ装置23の傾斜、前記発光部26の傾斜角を検出する傾斜検出部32から主に構成される。
【0030】
前記発光部26の一部に球面部33が形成され、該球面部33は球面の突起を有する受座34(又はジンバル)により任意な方向に自在に傾動可能に支持されており、前記発光部26の上端には前記回動部30が回転自在に設けられ、該回動部30には走査ギア35が嵌着され、該走査ギア35は前記発光部26に固着された走査モータ36の駆動ギア37に噛合する。該駆動ギア37の駆動により、前記回動部30が回転される。該回動部30は前記発光部26から射出されるレーザ光線41を反射して水平方向に変向するペンタプリズム39を有しており、該ペンタプリズム39より前記レーザ光線41が水平方向に照射される。
【0031】
前記発光部26より水平方向に2本の傾動アーム38,38(一方は図示せず)が延出し、該2本の傾動アーム38,38は直交し、それぞれ後述する前記傾斜設定部31,31(一方は図示せず)に連結している。
【0032】
該傾斜設定部31について説明する。
【0033】
前記回転レーザ装置23のケーシング42に取付けられた傾動モータ43はギア列44を介して傾斜設定スクリュー45に連結され、該傾斜設定スクリュー45にはスライドナット46が螺合され、該スライドナット46は前記傾動アーム38の先端と係合している。前記傾動モータ43の駆動により前記ギア列44を介して前記傾斜設定スクリュー45が回転され、前記スライドナット46が昇降し、前記傾動アーム38を介して前記発光部26が傾斜する。而して、2組の前記傾斜設定部31により前記発光部26を任意な方向に傾斜設定が可能となっている。
【0034】
又、前記発光部26の傾斜角は該発光部26の下端に設けられた前記傾斜検出部32により検出される。該傾斜検出部32は直交する2の傾斜センサ47,48と該傾斜センサ47,48からの出力信号を基に前記発光部26の傾斜を検出する傾斜量演算部(図示せず)を具備している。前記傾動モータ43は前記傾斜検出部32からの出力を基に駆動が制御される。又、傾斜設定はパルス数に換算した角度で前記傾動モータ43を駆動することで達成される。
【0035】
次に、前記回転レーザ装置23の光学系、制御系について図4により説明する。
【0036】
前記発光部26を説明する。
【0037】
発光素子であるレーザダイオード51の光軸上に、該レーザダイオード51側からコリメータレンズ52、孔開きミラー53が順次配設され、前記レーザダイオード51から射出されるレーザ光線41は前記コリメータレンズ52により平行光束とされ、前記孔開きミラー53を通って前記回動部30へと射出される。前記レーザダイオード51は発光素子駆動部55により発光されるが、該発光素子駆動部55により変調が掛けられ、前記レーザダイオード51より発せられるレーザ光線41は他の外来光とは区別できる様になっている。
【0038】
前記回動部30は前述した様に前記発光部26から入射されたレーザ光線41を水平方向に射出走査するものであり、前記発光部26からのレーザ光線41の光軸を90°変向する前記ペンタプリズム39が前記発光部26の光軸を中心に回転自在に支持され、更に前記走査モータ36により前記駆動ギア37、前記走査ギア35を介して回転される。又ペンタプリズム39の射出部分にはシリンダレンズ40が設けてあり、鉛直方向にビームを拡大して射出する。前記ペンタプリズム39の回転軸に関してエンコーダ56を設ける。前記走査モータ36は走査制御部61により回転速度、回転方向等の駆動が制御される。
【0039】
前記エンコーダ56はロータ57と検出器58、回転カウント検出回路68(図5参照)から構成され、前記ロータ57は基準位置を示すインデックス(図示せず)が設けられたインクリメンタルエンコーダである。前記エンコーダ56は前記インデックスが示す基準位置からの出力をカウントすることで、基準位置からの角度を検出することができる。基準位置を示すインデックスは、回転するレーザ光線41の照射方向と前記ブーム5の中心線とが一致した時に、即ち前記レーザ光線41が前記ブーム5の中心線に一致した時、前記検出器58によって検出され、前記エンコーダ56の検出する角度が0となる様に設けられている。前記検出器58の回転位置検出結果は、前記演算処理部16に入力される。
【0040】
次に、反射光検出部62について説明する。
【0041】
前記孔開きミラー53の反射光軸上にコンデンサレンズ63、フォトダイオード等から成る受光器64を前記孔開きミラー53側から順次配設し、前記受光器64が前記反射ミラー25からの反射レーザ光線を受光する様にし、前記受光器64からの出力は反射光検出回路65に入力される。該反射光検出回路65は、受光検出回路66(図5参照)、レーザ光線41の受光信号を検出する為の電気的フィルタ(図示せず)、受光データ復調回路67(図5参照)を具備しており、前記受光器64からの受光信号の内変調が掛けられたレーザ光線を他の外来光から抽出して検出し、更に増幅等所要の信号処理をして前記演算処理部16に出力する。
【0042】
該演算処理部16では前記反射光検出回路65からの信号、前記検出器58からの信号に基づき前記反射ミラー25の方向を検出する。
【0043】
次に、図5に於いて、本建設機械制御システムの制御系統について説明する。
【0044】
前記反射光検出回路65は受光検出回路66、受光データ復調回路67を具備し、前記受光器64からの出力により、前記受光検出回路66は受光信号を検出すると共に増幅などの所要の信号処理を行い、検出信号を前記受光データ復調回路67に出力する。該受光データ復調回路67では受光検出信号からレーザ光線41に関する信号を分離抽出し、前記演算処理部16に入力する。
【0045】
該演算処理部16は入出力する信号の処理を行うデータ処理部69と、記憶部72を有する演算部71から構成され、前記記憶部72は前記施工データ20、演算プログラム73、図示しない入力部から入力される作業指令データ、初期データ等を記憶する。尚、前記記憶部72はハードディスク等別途設けられた外部記憶装置であってもよい。
【0046】
前記演算部71は前記回転レーザ装置23から入力された信号、施工データ20、演算プログラム73及びブーム角度検出エンコーダ12、アーム角度検出エンコーダ13、バケット回転角度検出エンコーダ14、2軸傾斜センサ15からのデータ、更に前記GPS装置18から入力される位置信号に基づきバケット回転角度検出エンコーダ14の掘削方向、バケット刃先7aの位置を演算する。演算結果は前記表示器11に出力される。又、走査制御部61への制御信号は前記演算部71からデータ処理を介して入力される。
【0047】
以下、図6〜図8により本実施の形態の作動について説明する。
【0048】
図6中、75は施工場所を示している。作業は斜面に対してバケット7が正対した状態で行われ、油圧ショベル1を移動しつつ作業が進行される。
【0049】
既知の点(X1 ,Y1 )に前記反射ミラー25が設けられた前記ポール24を立設する。
【0050】
前記記憶部72に前記反射ミラー25の位置(X1 ,Y1 ,Z1 )を入力する。又、前記演算部71は前記GPS装置18によって測定された位置データ(X2 ,Y2 ,Z2 )を取込む。該位置データを基に前記油圧ショベル1の本体の基準位置が求められる。基準位置は、例えば、前記回転レーザ装置23の位置とする。
【0051】
前記反射ミラー25の位置の座標と、前記GPS装置18の測量データから前記反射ミラー25と油圧ショベル1との距離、前記反射ミラー25に対する油圧ショベル1の方向、前記反射ミラー25の高さZ1 とGPS装置18によって測定された高さZ2 (前記回転レーザ装置23の高さ)との高低差が演算される。高さの差(レーザ光線41の照射方向の傾斜)が所定値以上の場合は、前記回転レーザ装置23から照射されるレーザ光線41の照射面の傾きを前記反射ミラー25に向ける様に傾ける。
【0052】
前記回転レーザ装置23によりレーザ光線41を回転照射して前記反射ミラー25を検出し、前記回転レーザ装置23により前記反射ミラー25の方向を検出する。
【0053】
この方向検出について図8により更に説明する。
【0054】
前記回転レーザ装置23を駆動し、レーザ光線41を回転照射する。前記傾斜設定部31を駆動し、回転照射面の傾斜を演算により求めた傾斜値に設定する。前記回転レーザ装置23が前記反射光検出部62により前記反射ミラー25からの反射光を受光すると前記演算処理部16は前記回転カウント検出回路68からの信号を読みとり、角度を検出する。
【0055】
前記した様に前記エンコーダ56の出力する0角度は、前記ブーム5の中心線と合致した方向である。従って、前記エンコーダ56の検出角は前記ブーム5の回動中心と前記反射ミラー25とを結ぶ線と前記ブーム5の中心線とが成す角度となる。
【0056】
前記反射ミラー25に対する前記油圧ショベル1の方位に、前記エンコーダ56が検出した角度を加算することで、前記ブーム5の絶対方位、即ちバケット7の掘削方向の絶対方位が求められる。
【0057】
次に、(X2 ,Y2 ,Z2 )地点での、前記バケット刃先7aの絶対位置(座標(X3 ,Y3 ,Z3 ))を求める。先ず、前記油圧ショベル1を基準とした、即ち前記ブーム5の回動中心を基準とした前記バケット刃先7aの位置を求める(図9参照)。
【0058】
前記ブーム角度検出エンコーダ12、アーム角度検出エンコーダ13、バケット回転角度検出エンコーダ14が検出する各角度データθ1 ,θ2 ,θ3 、及び前記ブーム5の回動中心の位置(機械高)、該ブーム5の長さ、アーム6の長さ、バケット7の回転中心からバケット刃先7a迄の距離に基づき前記油圧ショベル1の基準位置(例えば前記GPS装置18の位置)に対する前記バケット刃先7aの位置が演算される。
【0059】
本体基準位置に対する該バケット刃先7aの位置と前記GPS装置18で測定された本体基準位置(X2 ,Y2 ,Z2 )から前記バケット刃先7aの位置(X3 ,Y3 ,Z3 )が演算される。
【0060】
前記記憶部72から本体基準位置(X2 ,Y2 ,Z2 )での施工データが読出され、読出されたデータは前記バケット刃先7aの位置(X3 ,Y3 ,Z3 )と共に前記表示器11に表示される。表示方法は、数値で表示する或は地形と油圧ショベル1を重合してイメージ表示する等、オペレータが容易に認識できる様にする。
【0061】
オペレータは前記表示器11に表示された内容に基づき掘削作業の内容を容易に認識することができ、勘に頼ることなく、確実且つ正確に作業を進行できる。
【0062】
上記実施の形態では、方向検出装置として回転レーザ装置23を使用したが、方向検出装置としてジャイロを使用し、回転レーザ装置23を方向補正装置として使用してもよい。
【0063】
該回転レーザ装置23により、油圧ショベル1の方向(掘削方向)を検出し、この検出した方向に基づき前記ジャイロの設定を行う。その後は前記ジャイロにより継続的に前記油圧ショベル1の方向を検出し、検出した結果を基に掘削方向、前記バケット刃先7aの位置を演算して前記表示器11に施工データと共に前記バケット刃先7aの位置を表示する。
【0064】
その後定期的に、前記回転レーザ装置23を駆動し、前記反射ミラー25を検出して方向を演算し、演算した結果を基に前記ジャイロが検出する方向を補正する。従って、該ジャイロの累積誤差を解消することができる。又、該ジャイロと回転レーザ装置23とを併用することで、前記油圧ショベル1と反射ミラー25間に障害物が存在し、前記回転レーザ装置23が反射ミラー25からの反射光を受光できない様な状況であっても、作業を支障なく継続できる。
【0065】
尚、制御対象とする建設機械は、前記油圧ショベルに限らずブルドーザ等種々の建設機械に対応可能である。
【0066】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、建設機械の正確な施工方向が得られ、而も累積誤差を生じないので、施工方向の確認、補正の為に作業を中断する必要がなく、長時間に亘る連続作業が可能であり、作業能率が大幅に向上するという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す側面図である。
【図2】同前実施の形態の平面図である。
【図3】該実施の形態に使用される回転レーザ装置の立断面図である。
【図4】該回転レーザ装置の要部ブロック図である。
【図5】本発明の実施の形態の要部ブロック図である。
【図6】本発明の実施の形態に於ける施工説明図である。
【図7】同前実施の形態に於ける作業フローチャートである。
【図8】同前実施の形態に於ける作業の部分フローチャートである。
【図9】バケット刃先の位置を求める場合の説明図である。
【図10】従来例の側面図である。
【図11】該従来例のブロック図である。
【図12】他の従来例の側面図である。
【図13】他の従来例ブロック図である。
【符号の説明】
1 油圧ショベル
5 ブーム
6 アーム
7 バケット
7a バケット刃先
11 表示器
12 ブーム角度検出エンコーダ
13 アーム角度検出エンコーダ
14 バケット回転角検出エンコーダ
15 2軸傾斜センサ
16 演算処理部
18 GPS装置
19 ジャイロ
20 施工データ
23 回転レーザ装置
25 反射ミラー
72 記憶部
73 演算プログラム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a construction machine control system in which predetermined data necessary for a civil engineering work such as a work position, a working direction, and an excavation depth in a civil engineering work by a construction machine can be obtained immediately.
[0002]
[Prior art]
The operation of construction machines is often complicated and requires skilled operators, but at present, skilled operators are difficult to grow.
[0003]
For this reason, even in construction machines, electronic control of operation has progressed and operators are no longer required to be skilled.
[0004]
10 and 11, an outline of the hydraulic excavator 1 and a conventional construction machine control system will be described.
[0005]
A machine room 3 is turnably provided in the traveling unit 2, and the machine room 3 has a hydraulic drive circuit, a control device, and the like. A cab 4 is provided in front of the machine room 3, and a display 11 for displaying information such as operation levers and driving conditions is provided in the cab 4. The machine room 3 is provided with a work arm having a tool. The working arm is an articulated arm composed of a boom 5, an arm 6 and a bucket 7, and a detector for detecting relative displacement is provided on each joint arm as will be described later.
[0006]
The boom 5 is rotatably provided at the front end of the machine chamber 3, the arm 6 is rotatably provided on the boom 5, and the bucket 7, which is a tool, is provided at the tip of the arm 6. It is provided so that rotation is possible. The boom 5 is rotated by a boom cylinder 8, the arm 6 is rotated by an arm cylinder 9, and the bucket 7 is rotated by a bucket cylinder 10.
[0007]
The machine room 3 is turned by the operation of the operation lever (not shown), and the boom 5, the arm 6 and the bucket 7 are bent and stretched through the boom cylinder 8, the arm cylinder 9 and the bucket cylinder 10. Is called.
[0008]
A boom angle detection encoder 12 is provided at the support portion of the boom 5, and the boom angle detection encoder 12 detects a relative rotation angle of the boom 5 with respect to the machine room 3. An arm angle detection encoder 13 is provided on the rotation support portion of the arm 6, and the arm angle detection encoder 13 detects a relative rotation angle of the arm 6 with respect to the boom 5. A bucket rotation angle detection encoder 14 is provided at the rotation support portion of the bucket 7, and the bucket rotation angle detection encoder 14 detects a relative rotation angle of the bucket 7 with respect to the arm 6.
[0009]
Further, a biaxial tilt sensor 15 is provided at a required position of the machine room 3 so that the tilt angle of the hydraulic excavator 1 (machine room 3) with respect to the horizontal is detected.
[0010]
Detection signals from the boom angle detection encoder 12, arm angle detection encoder 13, bucket rotation angle detection encoder 14, and biaxial tilt sensor 15 are input to an arithmetic processing unit (CPU) 16. Further, a reference height such as a ground level (GL) is input to the arithmetic processing unit 16 as a reference value.
[0011]
Since the length of the boom 5, the length of the arm 6, and the turning radius of the blade edge 7a of the bucket 7 are known numerical values, the boom angle detection encoder 12, the arm angle detection encoder 13, and the bucket rotation angle detection encoder 14 The position of the bucket blade edge 7a relative to the hydraulic excavator 1, that is, the relative position with respect to the machine reference position is obtained by calculation, and the bucket blade edge with respect to the ground level (GL) is further determined from the inclination angle from the biaxial inclination sensor 15. The position of 7a can be calculated. Thus, the calculation result is displayed on the display 11 of the operator cab 4, and the operator can always confirm the position of the bucket blade edge 7a with respect to GL by the information displayed on the display 11, and excavation is performed based on GL. The depth and excavation length can be easily grasped and accurate excavation work can be performed.
[0012]
Instead of the encoder that directly detects the angle, a cylinder-type linear displacement detector that directly detects the displacement may be used.
[0013]
Further, when the work is further automated, the work is performed based on the position data and construction data of the hydraulic excavator 1. In the operation based on the position data and construction data of the hydraulic excavator 1, manual surveying at the construction site, measurement of the construction position, etc. can be omitted.
[0014]
In this case, basically necessary data are the position data of the construction machine, the construction data, the direction of the tool, and the position of the working unit. In the hydraulic excavator 1, the bucket 7 corresponds to a tool.
[0015]
The position data, the direction of the tool and the position of the tool are calculated, the construction data at the position is collated, and the construction is performed based on the construction data.
[0016]
12 and 13 show the hydraulic excavator 1 and a conventional construction machine control system further provided with position detecting means and construction data.
[0017]
A GPS device 18 is used as position detecting means, and the GPS device 18 is provided at a position that coincides with the rotation center of the boom 5. The position data is detected by the GPS device 18, the work direction is detected by the gyro 19, and the detected position data and work direction data are input to the arithmetic processing unit 16. The construction data 20 is input to the storage unit of the arithmetic processing unit 16.
[0018]
The GPS device 18 measures the position of the center position of the boom 5 and the position of the height (X, Y, Z). The measurement result and the excavation direction of the bucket 7 are the boom angle detection encoder 12, the arm angle. Based on the data from the detection encoder 13, the bucket rotation angle detection encoder 14, and the biaxial tilt sensor 15, the position of the bucket blade edge 7a is detected by the calculation processing unit 16, and the excavation direction of the bucket 7 is determined by the gyro. It is obtained from 19 detection results. The display 11 compares the determined position (coordinate position) of the bucket blade edge 7 a with the corresponding position of the construction data 20, and construction is performed based on the construction data 20.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional construction machine control system described above uses the gyro 19 as means for detecting the direction. The gyro 19 has a structure having a core that physically rotates at a high speed. The gyro is a method of adding a change in direction based on the initial setting. For this reason, if any error occurs during the direction detection, there is no function for correcting the error, and since the change is added sequentially, the error inevitably accumulates.
[0020]
Further, in the construction machine such as the above-described power shovel, there is a large vibration during excavation and movement, and there are many sudden vibrations. For this reason, there are many factors causing errors, and the construction machine has many complicated movements such as reciprocating reciprocations at the same place, which is one of the factors of error accumulation.
[0021]
For this reason, the construction machine using the gyro 19 must be reset frequently, and once every few hours, in a situation where there is a lot of vibration or complicated work, it is said to be tens of minutes once. It must be reset frequently. For this reason, there was a problem that work was interrupted and work efficiency fell.
[0022]
In view of such circumstances, the present invention aims to provide a construction machine control system capable of accurate direction detection and orientation without the need for resetting, particularly in the direction setting.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a construction machine that detects the relative position of a tool as an electrical signal, a GPS device that detects the position of the construction machine, a rotating laser device that irradiates a laser beam and detects the direction of a known point from reflected light, Construction machine control comprising position data from the GPS device, direction data detected by the rotating laser device, and a processing unit for calculating the position of the tool tip based on the relative position data of the tool A construction machine having a tool and a tool, a GPS device for detecting the position of the construction machine, and a rotating laser device for detecting the direction of the construction machine by irradiating a laser beam and detecting reflected light from a known point Detecting means for detecting the relative position of the tool tip relative to the construction machine reference position, position data from the GPS device, and one detected by the rotary laser device The present invention relates to a construction machine control system including a calculation processing unit that calculates the position of a tool tip based on data and a detection result of the detection means, and has a work arm having a tool and a joint, and each joint In a construction machine comprising a provided relative displacement detector and a GPS device, a rotary laser device that irradiates a laser beam and detects reflected light from a known point to detect the direction of the construction machine, and An arithmetic processing unit for calculating a position of a tool tip based on a relative displacement detector, position data from the GPS device, direction data detected by the rotary laser device, and a detection result of the relative displacement detector; The construction machine control system includes a storage unit having construction data, and the arithmetic processing unit compares the position of the tool tip obtained by calculation with the construction data. A construction machine having a tool, a GPS device for detecting the position of the construction machine, and a tilting mechanism for irradiating a laser beam and tilting the irradiation direction of the laser beam. The rotary laser device detects the reflected light from the known point based on the rotational laser device that detects the reflected light and detects the direction of the construction machine, the position data from the GPS device, and the laser beam reflection position of the known point. The present invention relates to a construction machine control system that tilts the irradiation direction of a laser beam so as to receive light, and further includes a gyro, and the construction position is calculated based on the direction detected by the gyro, and the result detected by the rotary laser device The present invention relates to a construction machine control system that corrects the direction of the gyro.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
First, a construction machine, such as a power shovel, used in this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2, the same components as those shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0026]
The machine room 3 is provided with a biaxial tilt sensor 15, and a rotating laser device 23 is provided as a direction detecting device on the pivot axis of the boom 5. A GPS device 18 is provided on the upper surface of the machine room 3. The GPS device 18 and the rotary laser device 23 are preferably located at the same position, but may be provided apart as shown. In this case, the distance between the GPS device 18 and the rotating laser device 23 is a known value, and the position is corrected by calculation.
[0027]
A pole 24 is erected at a point at a known position, and a reflection mirror 25 for reflecting incident light in all directions is attached to the pole 24. The rotary laser device 23 rotates and irradiates a laser beam, detects the laser beam emission direction when the reflected light from the reflection mirror 25 is received, and detects the direction with respect to the reflection mirror 25.
[0028]
The rotary laser device 23 will be described below with reference to FIGS.
[0029]
FIG. 3 shows a main part of the rotary laser device 23. The rotary laser device 23 is rotatably provided in a light emitting element that emits a laser beam 41, a light emitting unit 26 that houses an optical system, and the light emitting unit 26. A rotating unit 30 for rotating and irradiating the laser beam 41 in a reference plane, an inclination setting unit 31 for leveling the rotating laser device 23 and setting an inclination of a reference surface, an inclination of the rotating laser device 23, It is mainly comprised from the inclination detection part 32 which detects the inclination angle of the light emission part 26. FIG.
[0030]
A spherical portion 33 is formed on a part of the light emitting portion 26, and the spherical portion 33 is supported by a seat 34 (or a gimbal) having a spherical projection so as to be freely tiltable in an arbitrary direction. The rotation part 30 is rotatably provided at the upper end of the rotation part 26, and a scanning gear 35 is fitted to the rotation part 30, and the scanning gear 35 drives a scanning motor 36 fixed to the light emitting part 26. Engage with the gear 37. The rotation unit 30 is rotated by driving the drive gear 37. The rotating unit 30 includes a pentaprism 39 that reflects the laser beam 41 emitted from the light emitting unit 26 and changes the horizontal direction, and the laser beam 41 is irradiated in the horizontal direction from the pentaprism 39. Is done.
[0031]
Two tilting arms 38, 38 (one not shown) extend in the horizontal direction from the light emitting unit 26, and the two tilting arms 38, 38 are orthogonal to each other, and the tilt setting units 31, 31 to be described later, respectively. (One is not shown).
[0032]
The inclination setting unit 31 will be described.
[0033]
The tilt motor 43 attached to the casing 42 of the rotary laser device 23 is connected to a tilt setting screw 45 via a gear train 44, and a slide nut 46 is screwed to the tilt setting screw 45. The slide nut 46 is The tip of the tilting arm 38 is engaged. When the tilt motor 43 is driven, the tilt setting screw 45 is rotated via the gear train 44, the slide nut 46 is moved up and down, and the light emitting unit 26 is tilted via the tilt arm 38. Thus, the light emitting unit 26 can be tilted in any direction by the two sets of the tilt setting units 31.
[0034]
The inclination angle of the light emitting unit 26 is detected by the inclination detecting unit 32 provided at the lower end of the light emitting unit 26. The tilt detector 32 includes two tilt sensors 47 and 48 that are orthogonal to each other, and a tilt amount calculator (not shown) that detects the tilt of the light emitting unit 26 based on output signals from the tilt sensors 47 and 48. ing. Driving of the tilt motor 43 is controlled based on the output from the tilt detector 32. The tilt setting is achieved by driving the tilt motor 43 at an angle converted to the number of pulses.
[0035]
Next, the optical system and control system of the rotary laser device 23 will be described with reference to FIG.
[0036]
The light emitting unit 26 will be described.
[0037]
A collimator lens 52 and a perforated mirror 53 are sequentially arranged from the laser diode 51 side on the optical axis of the laser diode 51 which is a light emitting element, and the laser beam 41 emitted from the laser diode 51 is transmitted by the collimator lens 52. The light beam is collimated and passes through the perforated mirror 53 and is emitted to the rotating unit 30. The laser diode 51 is emitted by the light emitting element driving unit 55, and is modulated by the light emitting element driving unit 55, so that the laser beam 41 emitted from the laser diode 51 can be distinguished from other external light. ing.
[0038]
As described above, the rotating unit 30 emits and scans the laser beam 41 incident from the light emitting unit 26 in the horizontal direction, and changes the optical axis of the laser beam 41 from the light emitting unit 26 by 90 °. The pentaprism 39 is supported so as to be rotatable about the optical axis of the light emitting unit 26, and is further rotated by the scanning motor 36 via the drive gear 37 and the scanning gear 35. Further, a cylinder lens 40 is provided at an emission portion of the pentaprism 39, and the beam is enlarged and emitted in the vertical direction. An encoder 56 is provided for the rotational axis of the pentaprism 39. The scanning motor 36 is controlled by the scanning control unit 61 to drive the rotational speed, the rotational direction, and the like.
[0039]
The encoder 56 includes a rotor 57, a detector 58, and a rotation count detection circuit 68 (see FIG. 5). The rotor 57 is an incremental encoder provided with an index (not shown) indicating a reference position. The encoder 56 can detect the angle from the reference position by counting the output from the reference position indicated by the index. The index indicating the reference position is determined by the detector 58 when the irradiation direction of the rotating laser beam 41 coincides with the center line of the boom 5, that is, when the laser beam 41 coincides with the center line of the boom 5. The angle detected by the encoder 56 is set to be zero. The rotation position detection result of the detector 58 is input to the arithmetic processing unit 16.
[0040]
Next, the reflected light detection unit 62 will be described.
[0041]
On the reflection optical axis of the aperture mirror 53, a light receiver 64 composed of a condenser lens 63, a photodiode and the like is sequentially arranged from the aperture mirror 53 side, and the light receiver 64 reflects a reflected laser beam from the reflection mirror 25. The output from the light receiver 64 is input to the reflected light detection circuit 65. The reflected light detection circuit 65 includes a light reception detection circuit 66 (see FIG. 5), an electrical filter (not shown) for detecting the light reception signal of the laser beam 41, and a light reception data demodulation circuit 67 (see FIG. 5). In addition, the laser beam to which the light reception signal from the light receiver 64 is modulated is extracted and detected from other external light, and further necessary signal processing such as amplification is performed and output to the arithmetic processing unit 16. To do.
[0042]
The arithmetic processing unit 16 detects the direction of the reflection mirror 25 based on the signal from the reflected light detection circuit 65 and the signal from the detector 58.
[0043]
Next, the control system of the construction machine control system will be described with reference to FIG.
[0044]
The reflected light detection circuit 65 includes a light reception detection circuit 66 and a light reception data demodulation circuit 67. Based on the output from the light receiver 64, the light reception detection circuit 66 detects a light reception signal and performs necessary signal processing such as amplification. The detection signal is output to the light reception data demodulation circuit 67. The received light data demodulating circuit 67 separates and extracts a signal related to the laser beam 41 from the received light detection signal and inputs it to the arithmetic processing unit 16.
[0045]
The arithmetic processing unit 16 includes a data processing unit 69 for processing input / output signals, and an arithmetic unit 71 having a storage unit 72. The storage unit 72 includes the construction data 20, an arithmetic program 73, and an input unit (not shown). The work command data, initial data, etc. input from are stored. The storage unit 72 may be a separate external storage device such as a hard disk.
[0046]
The calculation unit 71 receives signals from the rotary laser device 23, construction data 20, calculation program 73 and boom angle detection encoder 12, arm angle detection encoder 13, bucket rotation angle detection encoder 14, and biaxial tilt sensor 15. Based on the data and the position signal input from the GPS device 18, the excavation direction of the bucket rotation angle detection encoder 14 and the position of the bucket blade edge 7a are calculated. The calculation result is output to the display 11. A control signal to the scanning control unit 61 is input from the calculation unit 71 through data processing.
[0047]
The operation of the present embodiment will be described below with reference to FIGS.
[0048]
In FIG. 6, 75 indicates a construction site. The work is performed with the bucket 7 facing the slope, and the work proceeds while moving the excavator 1.
[0049]
The pole 24 provided with the reflection mirror 25 is erected at a known point (X1, Y1).
[0050]
The position (X 1, Y 1, Z 1) of the reflection mirror 25 is input to the storage unit 72. The arithmetic unit 71 takes in position data (X2, Y2, Z2) measured by the GPS device 18. A reference position of the main body of the excavator 1 is obtained based on the position data. The reference position is, for example, the position of the rotary laser device 23.
[0051]
From the coordinates of the position of the reflection mirror 25 and the survey data of the GPS device 18, the distance between the reflection mirror 25 and the hydraulic excavator 1, the direction of the hydraulic excavator 1 relative to the reflection mirror 25, the height Z1 of the reflection mirror 25, and A difference in height from the height Z2 (height of the rotary laser device 23) measured by the GPS device 18 is calculated. When the difference in height (inclination in the irradiation direction of the laser beam 41) is equal to or greater than a predetermined value, the inclination of the irradiation surface of the laser beam 41 irradiated from the rotary laser device 23 is inclined so as to be directed toward the reflection mirror 25.
[0052]
The rotating laser device 23 rotates and irradiates a laser beam 41 to detect the reflecting mirror 25, and the rotating laser device 23 detects the direction of the reflecting mirror 25.
[0053]
This direction detection will be further described with reference to FIG.
[0054]
The rotary laser device 23 is driven to rotate and irradiate the laser beam 41. The inclination setting unit 31 is driven to set the inclination of the rotation irradiation surface to the inclination value obtained by calculation. When the rotary laser device 23 receives the reflected light from the reflection mirror 25 by the reflected light detection unit 62, the arithmetic processing unit 16 reads the signal from the rotation count detection circuit 68 and detects the angle.
[0055]
As described above, the 0 angle output from the encoder 56 is a direction that matches the center line of the boom 5. Therefore, the detection angle of the encoder 56 is an angle formed by a line connecting the rotation center of the boom 5 and the reflection mirror 25 and the center line of the boom 5.
[0056]
By adding the angle detected by the encoder 56 to the azimuth of the excavator 1 with respect to the reflection mirror 25, the absolute azimuth of the boom 5, that is, the absolute azimuth of the excavation direction of the bucket 7 is obtained.
[0057]
Next, the absolute position (coordinates (X3, Y3, Z3)) of the bucket blade edge 7a at the point (X2, Y2, Z2) is obtained. First, the position of the bucket blade edge 7a is obtained with reference to the hydraulic excavator 1, that is, with reference to the rotation center of the boom 5 (see FIG. 9).
[0058]
The angle data θ1, θ2, θ3 detected by the boom angle detection encoder 12, the arm angle detection encoder 13, and the bucket rotation angle detection encoder 14, the position (machine height) of the rotation center of the boom 5, the boom 5 Based on the length, the length of the arm 6, and the distance from the rotation center of the bucket 7 to the bucket blade edge 7a, the position of the bucket blade edge 7a with respect to the reference position of the excavator 1 (for example, the position of the GPS device 18) is calculated. .
[0059]
The position (X3, Y3, Z3) of the bucket blade edge 7a is calculated from the position of the bucket blade edge 7a with respect to the main body reference position and the main body reference position (X2, Y2, Z2) measured by the GPS device 18.
[0060]
Construction data at the main body reference position (X2, Y2, Z2) is read from the storage unit 72, and the read data is displayed on the display 11 together with the position (X3, Y3, Z3) of the bucket blade edge 7a. . The display method can be easily recognized by the operator, such as displaying numerical values or displaying the image by superimposing the terrain and the hydraulic excavator 1.
[0061]
The operator can easily recognize the contents of the excavation work based on the contents displayed on the display unit 11, and can proceed with the work reliably and accurately without relying on intuition.
[0062]
In the above embodiment, the rotating laser device 23 is used as the direction detecting device, but a gyro may be used as the direction detecting device, and the rotating laser device 23 may be used as the direction correcting device.
[0063]
The direction of the excavator 1 (excavation direction) is detected by the rotary laser device 23, and the gyro is set based on the detected direction. Thereafter, the direction of the hydraulic excavator 1 is continuously detected by the gyro, the excavation direction and the position of the bucket blade edge 7a are calculated based on the detected result, and the display data of the bucket blade edge 7a together with the construction data is calculated on the display 11. Display position.
[0064]
Thereafter, the rotating laser device 23 is periodically driven, the reflection mirror 25 is detected to calculate the direction, and the direction detected by the gyro is corrected based on the calculated result. Therefore, the accumulated error of the gyro can be eliminated. Further, by using the gyro and the rotating laser device 23 in combination, there is an obstacle between the hydraulic excavator 1 and the reflecting mirror 25, so that the rotating laser device 23 cannot receive the reflected light from the reflecting mirror 25. Even under circumstances, work can be continued without any problems.
[0065]
The construction machine to be controlled is not limited to the hydraulic excavator but can be various construction machines such as a bulldozer.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an accurate construction direction of the construction machine can be obtained, and no cumulative error occurs. Therefore, there is no need to interrupt the work for confirming and correcting the construction direction, and for a long time. Continuous work is possible, and the excellent effect of greatly improving work efficiency is exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the previous embodiment.
FIG. 3 is an elevational sectional view of a rotary laser device used in the embodiment.
FIG. 4 is a main block diagram of the rotary laser device.
FIG. 5 is a principal block diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a construction explanatory diagram according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a work flowchart according to the previous embodiment.
FIG. 8 is a partial flowchart of work in the previous embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram for obtaining the position of the bucket blade edge.
FIG. 10 is a side view of a conventional example.
FIG. 11 is a block diagram of the conventional example.
FIG. 12 is a side view of another conventional example.
FIG. 13 is a block diagram of another conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydraulic excavator 5 Boom 6 Arm 7 Bucket 7a Bucket edge 11 Indicator 12 Boom angle detection encoder 13 Arm angle detection encoder 14 Bucket rotation angle detection encoder 15 Biaxial inclination sensor 16 Arithmetic processing unit 18 GPS device 19 Gyro 20 Construction data 23 Rotation Laser device 25 Reflection mirror 72 Storage unit 73 Calculation program

Claims (5)

施工具の相対的位置を電気信号として検出する建設機械と、建設機械の位置を検出するGPS装置と、
建設機械に設けられ鉛直方向に拡大されたレーザ光線を照射すると共にレーザ光線の照射により形成される照射面の傾斜角を変更可能であり、反射光から既知点の方向を検出する回転レーザ装置と、
前記GPS装置からの位置データと、前記回転レーザ装置によって検出された方向データと、前記施工具の相対的位置データに基づき施工具先端の位置を演算する演算処理部とを具備し
該演算処理部は前記GPS装置からの位置データと前記既知点の位置から照射面の傾きを演算し、演算された傾きに基づき前記照射面の傾きを前記既知点に向ける様、回転レーザ装置を制御することを特徴とする建設機械制御システム。
A construction machine that detects the relative position of the tool as an electrical signal; a GPS device that detects the position of the construction machine;
A rotary laser device that is provided on a construction machine and that irradiates a laser beam expanded in the vertical direction and can change the tilt angle of an irradiation surface formed by the laser beam irradiation, and detects the direction of a known point from reflected light; ,
A position data from the GPS device, direction data detected by the rotating laser device, and an arithmetic processing unit for calculating the position of the tool tip based on the relative position data of the tool ,
The calculation processing unit calculates the tilt of the irradiated surface from the position data from the GPS device and the position of the known point, and based on the calculated tilt, the rotation laser device is directed so as to direct the tilt of the irradiated surface toward the known point. construction machine control system and controls.
施工具を有する建設機械と、建設機械の位置を検出するGPS装置と、
建設機械に設けられ鉛直方向に拡大されたレーザ光線を照射すると共にレーザ光線の照射により形成される照射面の傾斜角を変更可能であり、反射光から既知点の方向を検出する回転レーザ装置と、
建設機械基準位置に対する施工具の先端相対位置を検出する検出手段と、前記GPS装置からの位置データと、前記回転レーザ装置によって検出された方向データと、前記検出手段の検出結果とに基づき施工具先端の位置を演算する演算処理部とを具備し
該演算処理部は前記GPS装置からの位置データと前記既知点の位置から照射面の傾きを演算し、演算された傾きに基づき前記照射面の傾きを前記既知点に向ける様、回転レーザ装置を制御することを特徴とする建設機械制御システム。
A construction machine having a tool, a GPS device for detecting the position of the construction machine,
A rotary laser device that is provided on a construction machine and that irradiates a laser beam expanded in the vertical direction and can change the tilt angle of an irradiation surface formed by the laser beam irradiation, and detects the direction of a known point from reflected light ; ,
A tool for detecting the relative position of the tip of the tool relative to the construction machine reference position, the position data from the GPS device, the direction data detected by the rotating laser device, and the detection result of the detector. An arithmetic processing unit for calculating the position of the tip ,
The calculation processing unit calculates the tilt of the irradiated surface from the position data from the GPS device and the position of the known point, and based on the calculated tilt, the rotation laser device is directed so as to direct the tilt of the irradiated surface toward the known point. construction machine control system and controls.
施工具を有すると共に関節を有する作業腕と、各関節に設けられた相対変位検出器と、GPS装置とを具備する建設機械に於いて、
建設機械に設けられ鉛直方向に拡大されたレーザ光線を照射すると共にレーザ光線の照射により形成される照射面の傾斜角を変更可能であり、反射光から既知点の方向を検出する回転レーザ装置と、
前記相対変位検出器と、前記GPS装置からの位置データと、前記回転レーザ装置によって検出された方向データと、前記相対変位検出器の検出結果とに基づき施工具先端の位置を演算する演算処理部を具備し
該演算処理部は前記GPS装置からの位置データと前記既知点の位置から照射面の傾きを演算し、演算された傾きに基づき前記照射面の傾きを前記既知点に向ける様、回転レーザ装置を制御することを特徴とする建設機械制御システム。
In a construction machine comprising a working arm having a tool and a joint, a relative displacement detector provided in each joint, and a GPS device,
A rotary laser device that is provided on a construction machine and that irradiates a laser beam expanded in the vertical direction and can change the tilt angle of an irradiation surface formed by the laser beam irradiation, and detects the direction of a known point from reflected light ; ,
An arithmetic processing unit that calculates the position of the tool tip based on the relative displacement detector, the position data from the GPS device, the direction data detected by the rotating laser device, and the detection result of the relative displacement detector. equipped with,
The calculation processing unit calculates the tilt of the irradiated surface from the position data from the GPS device and the position of the known point, and based on the calculated tilt, the rotation laser device is directed so as to direct the tilt of the irradiated surface toward the known point. construction machine control system and controls.
施工データを有する記憶部を更に有し、前記演算処理部は演算し求めた施工具先端の位置と施工データとを対比させる請求項1、請求項2、請求項3の内いずれか1つの建設機械制御システム。  4. The construction according to claim 1, further comprising a storage unit having construction data, wherein the arithmetic processing unit compares the position of the tool tip obtained by computation and the construction data. Machine control system. ジャイロを更に具備し、該ジャイロにより検出された方向に基づき施工位置が演算され、前記回転レーザ装置によって検出した結果に基づきジャイロの方向補正を行う請求項1、請求項2、請求項3の内いずれか1つの建設機械制御システム。The construction according to claim 1 , further comprising a gyro, wherein a construction position is calculated based on a direction detected by the gyro, and the direction of the gyro is corrected based on a result detected by the rotary laser device. Any one construction machine control system.
JP2000259461A 2000-08-29 2000-08-29 Construction machine control system Expired - Fee Related JP4526670B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000259461A JP4526670B2 (en) 2000-08-29 2000-08-29 Construction machine control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000259461A JP4526670B2 (en) 2000-08-29 2000-08-29 Construction machine control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002070082A JP2002070082A (en) 2002-03-08
JP4526670B2 true JP4526670B2 (en) 2010-08-18

Family

ID=18747638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000259461A Expired - Fee Related JP4526670B2 (en) 2000-08-29 2000-08-29 Construction machine control system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4526670B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110747931A (en) * 2019-06-29 2020-02-04 三一重机有限公司 Excavator light control method, excavator and computer readable storage medium
CN110820842A (en) * 2019-11-19 2020-02-21 北京宸控科技有限公司 Scraper autonomous unloading method and system

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8478492B2 (en) 1998-11-27 2013-07-02 Caterpillar Trimble Control Technologies, Inc. Method and system for performing non-contact based determination of the position of an implement
US7532967B2 (en) 2002-09-17 2009-05-12 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Excavation teaching apparatus for construction machine
US10458099B2 (en) 2004-08-26 2019-10-29 Caterpillar Trimble Control Technologies Llc Auto recognition of at least one standoff target to determine position information for a mobile machine
JP4978100B2 (en) * 2006-08-04 2012-07-18 株式会社日立製作所 Positioning device and initialization method
JP6155873B2 (en) * 2013-06-13 2017-07-05 コベルコ建機株式会社 Construction machinery
KR101747018B1 (en) 2014-06-04 2017-06-14 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 Posture computing apparatus for work machine, work machine, and posture computation method for work machine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0511762B2 (en) * 1986-04-04 1993-02-16 Toshihiro Tsumura
JPH0673755A (en) * 1991-02-07 1994-03-15 Toa Harbor Works Co Ltd Automatic detector for position of excavation of backhoe
JPH07150597A (en) * 1993-12-01 1995-06-13 Kumagai Gumi Co Ltd Position and posture display method for construction machine
JPH08211934A (en) * 1995-02-03 1996-08-20 Honda Motor Co Ltd Steering controller for traveling object
JPH08285596A (en) * 1995-02-14 1996-11-01 Topcon Corp Laser surveying instrument
JP2908612B2 (en) * 1991-08-19 1999-06-21 本田技研工業株式会社 Position detection device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0511762B2 (en) * 1986-04-04 1993-02-16 Toshihiro Tsumura
JPH0673755A (en) * 1991-02-07 1994-03-15 Toa Harbor Works Co Ltd Automatic detector for position of excavation of backhoe
JP2908612B2 (en) * 1991-08-19 1999-06-21 本田技研工業株式会社 Position detection device
JPH07150597A (en) * 1993-12-01 1995-06-13 Kumagai Gumi Co Ltd Position and posture display method for construction machine
JPH08211934A (en) * 1995-02-03 1996-08-20 Honda Motor Co Ltd Steering controller for traveling object
JPH08285596A (en) * 1995-02-14 1996-11-01 Topcon Corp Laser surveying instrument

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110747931A (en) * 2019-06-29 2020-02-04 三一重机有限公司 Excavator light control method, excavator and computer readable storage medium
CN110820842A (en) * 2019-11-19 2020-02-21 北京宸控科技有限公司 Scraper autonomous unloading method and system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002070082A (en) 2002-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1434029B1 (en) Position measuring system comprising a rotary laser
US6691437B1 (en) Laser reference system for excavating machine
CN106715800B (en) Guidance system for earth-moving plant
US10048063B2 (en) Measuring instrument and surveying system
JP4354343B2 (en) Position measurement system
JP4309014B2 (en) Construction machine control system with laser reference plane
EP0950874B1 (en) Construction equipment control system
US6171018B1 (en) Automatic control system for construction machinery
EP1524497B1 (en) Method and system for measuring height or relative axial position
US7139662B2 (en) Device and method for determining the position of a working part
EP1914352A2 (en) Control and method of control for an earthmoving system
JPH1047961A (en) Control system and control method
JP4282432B2 (en) Light receiving device for rotary laser device
JP4526670B2 (en) Construction machine control system
JPH11236717A (en) Construction working machinery automatic control system
JP4315860B2 (en) Construction machine control system
JP2007271627A (en) Work position measuring device
JP4175727B2 (en) Method for detecting elevation angle and turning angle of excavation boom in free section excavator
JP4376401B2 (en) Laser reference surface forming apparatus and construction machine control system
JP4477209B2 (en) Direction angle measuring device for construction machinery
EP4296434A1 (en) Improved determination of an excavator swing boom angle based on intermittent first interim swing boom angles
JP7195903B2 (en) Excavator
JP2019167720A (en) Automatic control system for construction machine
GB2301185A (en) Positioning system
JP2007178438A (en) Construction machine controller

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070703

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081010

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081028

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100309

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100507

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100525

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100602

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130611

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees