JP6538315B2 - Shovel - Google Patents

Shovel Download PDF

Info

Publication number
JP6538315B2
JP6538315B2 JP2014131541A JP2014131541A JP6538315B2 JP 6538315 B2 JP6538315 B2 JP 6538315B2 JP 2014131541 A JP2014131541 A JP 2014131541A JP 2014131541 A JP2014131541 A JP 2014131541A JP 6538315 B2 JP6538315 B2 JP 6538315B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shovel
reflector
information
topography
attachment
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.)
Active
Application number
JP2014131541A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016008484A5 (en
JP2016008484A (en
Inventor
泉川　岳哉
岳哉 泉川
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.)
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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 Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd filed Critical Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP2014131541A priority Critical patent/JP6538315B2/en
Publication of JP2016008484A publication Critical patent/JP2016008484A/en
Publication of JP2016008484A5 publication Critical patent/JP2016008484A5/en
Priority to JP2019105985A priority patent/JP6987808B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6538315B2 publication Critical patent/JP6538315B2/en
Priority to JP2021195525A priority patent/JP7301937B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/261—Surveying the work-site to be treated
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/08—Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/0858—Arrangement of component parts installed on superstructures not otherwise provided for, e.g. electric components, fenders, air-conditioning units

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)

Description

本発明は、掘削の対象となる地面の地形を検知可能なショベルに関する。 The present invention relates to a shovel capable of detecting the topography of the ground to be excavated.

地形形状計測装置を搭載したパワーショベルが知られている（特許文献１参照。）。この地形形状計測装置は、ステレオカメラを利用して計測対象地形までの距離を計測する。   DESCRIPTION OF RELATED ART The power shovel which mounts a topography shape measuring apparatus is known (refer patent document 1). The topography measuring apparatus measures the distance to the topography to be measured using a stereo camera.

特開平１１−２１１４７３号公報JP-A-11-211473

しかしながら、左右２台のカメラで構成されるステレオカメラを用いた計測は、左カメラ画像上の一点が右カメラ画像上のどの点に対応するかをパターンマッチング等の手法によって特定する必要がある。そのため、地面等の比較的特徴の少ない計測対象を写した２つのカメラ画像上の２つの点を対応付けることが困難な場合がある。   However, in measurement using a stereo camera configured by two cameras on the left and right, it is necessary to specify which point on the right camera image corresponds to one point on the left camera image by a method such as pattern matching. Therefore, it may be difficult to associate two points on two camera images obtained by capturing a measurement object with relatively few features such as the ground.

本発明の一実施形態に係るショベルは、走行動作を行う下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられ、アタッチメントに含まれるブームと、前記ブームに取り付けられ、前記アタッチメントに含まれるアームと、前記上部旋回体に搭載され、レーザ光を出射し反射体までの距離を反射光により計測する装置と、前記反射体までの距離を反射光により計測する装置の出力に基づいて反射体形状に関する情報を導き出し、前記反射体形状に関する情報から前記アタッチメントの形状に関する部分を除外して地形に関する情報を導き出す制御装置と、を備える。 A shovel according to an embodiment of the present invention includes a lower traveling body performing traveling operation, an upper swing body rotatably mounted on the lower travel body, a boom attached to the upper swing body and included in an attachment An apparatus attached to the boom and included in the attachment, an apparatus mounted on the upper swing body, emitting a laser beam and measuring a distance to a reflector by reflected light, and reflecting a distance to the reflector A controller for deriving information on the shape of a reflector based on the output of the device to be measured by light, and for deriving information on the topography by excluding a portion on the shape of the attachment from the information on the shape of the reflector;

上述の手段により、掘削の対象となる地面の地形をより確実に検知可能なショベルが提供される。


The above-described means provides a shovel capable of more reliably detecting the topography of the ground to be excavated.


本発明の実施例に係るショベルの側面図である。It is a side view of a shovel concerning an example of the present invention. 地形検知システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of composition of a topography detection system. 掘削アタッチメントの作業空間範囲と二次元走査型距離計測装置の走査面との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the work space range of digging attachment, and the scanning plane of a two-dimensional scanning type distance measurement apparatus. 計測座標系の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of a measurement coordinate system. より広い地面領域の形状を検知する場合のショベルの動きを示す図である。It is a figure which shows a motion of the shovel in the case of detecting the shape of a wider ground area. 二次元走査型距離計測装置の別の取り付け例を示す図である。It is a figure which shows another attachment example of a two-dimensional scanning type distance measurement apparatus. 二次元走査型距離計測装置のさらに別の取り付け例を示す図である。It is a figure which shows another example of attachment of a two-dimensional scanning type distance measurement apparatus.

図１は、本発明の実施例に係る建設機械としてのショベルの側面図である。ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して機体としての上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３には、アタッチメントが取り付けられる。具体的には、上部旋回体３にはブーム４が取り付けられ、ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられる。エンドアタッチメントは、ブレーカ、グラップル等であってもよい。作業要素としてのブーム４、アーム５、及びバケット６は、掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。なお、アタッチメントは浚渫アタッチメント等であってもよい。また、上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。また、上部旋回体３の前端部分には二次元走査型距離計測装置４０が取り付けられ、上部旋回体３の後端上部には測位装置４１が取り付けられる。また、キャビン１０内にはコントローラ３０及び表示装置５０が設置される。   FIG. 1 is a side view of a shovel as a construction machine according to an embodiment of the present invention. An upper revolving superstructure 3 as an airframe is mounted on a lower traveling body 1 of the shovel via a turning mechanism 2. An attachment is attached to the upper swing body 3. Specifically, the boom 4 is attached to the upper swing body 3, the arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and the bucket 6 as an end attachment is attached to the tip of the arm 5. The end attachment may be a breaker, a grapple or the like. The boom 4, the arm 5 and the bucket 6 as working elements constitute a digging attachment, and are hydraulically driven by the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 respectively. The attachment may be a scissors attachment or the like. In addition, a cabin 10 is provided in the upper revolving superstructure 3 and a power source such as an engine is mounted. Further, a two-dimensional scanning distance measuring device 40 is attached to the front end portion of the upper swing body 3, and a positioning device 41 is attached to the upper rear end of the upper swing body 3. Further, in the cabin 10, a controller 30 and a display device 50 are installed.

図２は、図１のショベルに搭載される地形検知システム１００の構成例を示すブロック図である。地形検知システム１００は、主に、コントローラ３０、二次元走査型距離計測装置４０、測位装置４１、姿勢検出装置４２、記憶装置４３、及び表示装置５０を含む。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the terrain detection system 100 mounted on the shovel of FIG. The terrain detection system 100 mainly includes a controller 30, a two-dimensional scanning distance measurement device 40, a positioning device 41, an attitude detection device 42, a storage device 43, and a display device 50.

コントローラ３０は、地形検知システム１００の全般的な制御を行う制御装置である。本実施例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、内部メモリに格納された制御用のプログラムをＣＰＵに実行させて各種機能を実現する。   The controller 30 is a control device that performs general control of the terrain detection system 100. In the present embodiment, the controller 30 is configured by an arithmetic processing unit including a CPU and an internal memory, and causes the CPU to execute a control program stored in the internal memory to realize various functions.

具体的には、コントローラ３０は、各種装置の出力に基づいて地形を検知し、その検知結果を表示装置５０に表示させる。本実施例では、コントローラ３０は、二次元走査型距離計測装置４０、測位装置４１、姿勢検出装置４２、及び記憶装置４３のそれぞれの出力を受け、地形取得部３１及び座標変換部３２のそれぞれに対応するソフトウェアプログラムを実行する。そして、その実行結果に応じて表示装置５０に各種情報を表示させる。   Specifically, the controller 30 detects the topography based on the outputs of various devices, and causes the display device 50 to display the detection result. In the present embodiment, the controller 30 receives the outputs of the two-dimensional scanning distance measuring device 40, the positioning device 41, the attitude detecting device 42, and the storage device 43, and sends them to the terrain acquisition unit 31 and the coordinate conversion unit 32. Run the corresponding software program. Then, various information is displayed on the display device 50 according to the execution result.

二次元走査型距離計測装置４０は、ショベルの周囲に存在する反射体までの距離を計測する装置であり、計測データをコントローラ３０に対して出力する。本実施例では、二次元走査型距離計測装置４０は、半導体レーザを用いた二次元走査型レーザレンジファインダである。具体的には、二次元走査型距離計測装置４０は、半導体レーザ発生器が発生させたレーザ光を回転ミラーで反射させて走査面上で放射状（例えば２７０度の範囲で０．２度毎）にレーザ光を出射する（図１の破線参照。）。そして、所定距離（例えば３０メートル）の範囲内に存在する反射体からの反射光の時間遅れ又は位相遅れを検出してその反射体までの距離（以下、「反射体距離」とする。）を導き出す。また、二次元走査型距離計測装置４０は、反射体距離に加え、そのときの回転ミラーの回転角度をコントローラ３０に対して出力する。レーザ光の出射方向、すなわち反射体の存在方向（以下、「反射体方向」とする。）をコントローラ３０が導出できるようにするためである。   The two-dimensional scanning distance measuring device 40 is a device that measures the distance to a reflector present around the shovel, and outputs measurement data to the controller 30. In the present embodiment, the two-dimensional scanning distance measuring device 40 is a two-dimensional scanning laser range finder using a semiconductor laser. Specifically, the two-dimensional scanning type distance measuring device 40 reflects the laser light generated by the semiconductor laser generator by the rotating mirror and radiates it on the scanning surface (for example, every 0.2 degrees in the range of 270 degrees) Emits laser light (see the broken line in FIG. 1). Then, the time delay or phase delay of the reflected light from the reflector present within a predetermined distance (for example, 30 meters) is detected, and the distance to the reflector (hereinafter referred to as "reflector distance") is determined. derive. In addition to the reflector distance, the two-dimensional scanning distance measuring apparatus 40 outputs the rotation angle of the rotating mirror at that time to the controller 30. This is to allow the controller 30 to derive the emission direction of the laser light, that is, the existing direction of the reflector (hereinafter, referred to as “reflector direction”).

図３は、掘削アタッチメントの作業空間範囲ＷＳと二次元走査型距離計測装置４０の走査面との関係を示す図である。具体的には、図３（Ａ）はショベルの上面図であり、図３（Ｂ）はショベルの側面図である。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the work space range WS of the digging attachment and the scanning surface of the two-dimensional scanning distance measuring device 40. As shown in FIG. Specifically, FIG. 3 (A) is a top view of the shovel, and FIG. 3 (B) is a side view of the shovel.

図３の太点線で表される空間範囲はショベルの作業空間範囲ＷＳである。作業空間範囲ＷＳは、掘削アタッチメントを動作させることでバケット６が到達可能な空間範囲である。具体的には、作業空間範囲ＷＳは、図３（Ａ）に示すように、バケット６のＸ軸方向における幅と同じ幅を有し、図３（Ｂ）に示すような側面ＷＳＦを＋Ｘ側及び−Ｘ側に有する。   The space range represented by the thick dotted line in FIG. 3 is the work space range WS of the shovel. The work space range WS is a space range that the bucket 6 can reach by operating the digging attachment. Specifically, as shown in FIG. 3A, the work space range WS has the same width as the width of the bucket 6 in the X-axis direction, and the side surface WSF as shown in FIG. 3B is on the + X side And -X side.

図３（Ａ）の一点鎖線で示す平面ＳＰは、二次元走査型距離計測装置４０の走査面を含む仮想平面である。図３（Ａ）に示すように、平面ＳＰは、作業空間範囲ＷＳをＸ軸方向（幅方向）で２つに分割するように設定される。バケット６で掘削しようとする地面の表面に二次元走査型距離計測装置４０のレーザ光が確実に当たるようにするためである。本実施例では、平面ＳＰは、掘削アタッチメントの中心面と一致し、作業空間範囲ＷＳを幅方向に二等分するように設定される。したがって、平面ＳＰは、ショベルが水平面上に位置する場合には鉛直面を構成する。なお、掘削アタッチメントの中心面は掘削アタッチメントを幅方向に二等分する仮想平面である。そのため、二次元走査型距離計測装置４０は、例えば、掘削アタッチメントの真下の空間内における上部旋回体３とブーム４との連結部分のところで上部旋回体３のフレームに取り付けられる。なお、平面ＳＰは、望ましくは掘削アタッチメントの中心面に平行となるように設定される。しかしながら、本発明は、平面ＳＰと中心面との間に角度が形成される構成を排除しない。   A plane SP indicated by an alternate long and short dash line in FIG. 3A is a virtual plane including the scan plane of the two-dimensional scanning distance measurement apparatus 40. As shown in FIG. 3A, the plane SP is set to divide the work space range WS into two in the X-axis direction (width direction). This is to ensure that the laser light of the two-dimensional scanning distance measuring device 40 strikes the surface of the ground to be excavated with the bucket 6. In the present embodiment, the plane SP coincides with the center plane of the digging attachment, and is set to bisect the work space range WS in the width direction. Therefore, the plane SP constitutes a vertical plane when the shovel is positioned on the horizontal plane. The central plane of the excavation attachment is a virtual plane that bisects the excavation attachment in the width direction. Therefore, the two-dimensional scanning type distance measuring device 40 is attached to the frame of the upper swing body 3 at the connection portion between the upper swing body 3 and the boom 4 in the space immediately below the drilling attachment, for example. The plane SP is desirably set parallel to the center plane of the drilling attachment. However, the present invention does not exclude the configuration in which an angle is formed between the plane SP and the central plane.

測位装置４１は、ショベルの位置及び向き（方位）を測定する装置である。本実施例では、測位装置４１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機及び電子コンパスを含み、コントローラ３０に対してショベルの位置及び向きに関する情報を出力する。電子コンパスは、例えば３軸磁気センサで構成される。また、測位装置４１は、２つのＧＰＳ受信機で構成されるＧＰＳコンパスであってもよい。   The positioning device 41 is a device that measures the position and orientation (orientation) of the shovel. In the present embodiment, the positioning device 41 includes a GPS (Global Positioning System) receiver and an electronic compass, and outputs information regarding the position and orientation of the shovel to the controller 30. The electronic compass is configured of, for example, a three-axis magnetic sensor. Further, the positioning device 41 may be a GPS compass configured of two GPS receivers.

姿勢検出装置４２は、ショベルの姿勢を検出する装置である。本実施例では、姿勢検出装置４２は、機体傾斜センサ、ブーム角度センサ、アーム角度センサ、及びバケット角度センサを含む。具体的には、機体傾斜センサは、水平面に対する機体の傾斜を検出する角度センサである。また、ブーム角度センサは、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する角度センサである。また、アーム角度センサは、ブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する角度センサである。また、バケット角度センサは、アーム５に対するバケット６の回動角度を検出する角度センサである。そして、姿勢検出装置４２は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。なお、ブーム角度センサ、アーム角度センサ、及びバケット角度センサの少なくとも１つは、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ等の他のセンサで置き換えられてもよい。   The posture detection device 42 is a device that detects the posture of the shovel. In the present embodiment, the attitude detection device 42 includes an aircraft body inclination sensor, a boom angle sensor, an arm angle sensor, and a bucket angle sensor. Specifically, the vehicle body inclination sensor is an angle sensor that detects the inclination of the vehicle body with respect to the horizontal plane. The boom angle sensor is an angle sensor that detects a pivot angle of the boom 4 with respect to the upper swing body 3. Further, the arm angle sensor is an angle sensor that detects a rotation angle of the arm 5 with respect to the boom 4. The bucket angle sensor is an angle sensor that detects the rotation angle of the bucket 6 with respect to the arm 5. Then, the posture detection device 42 outputs the detected value to the controller 30. Note that at least one of the boom angle sensor, the arm angle sensor, and the bucket angle sensor may be replaced with another sensor such as a stroke sensor that detects the stroke amount of the corresponding hydraulic cylinder.

記憶装置４３は、各種情報を記憶する装置である。本実施例では、記憶装置４３は、施工完了時の地形に関する情報である目標地形情報を記憶する。地形検知システム１００は、各種記憶媒体、通信ネットワーク等を介して目標地形情報を取得して記憶装置４３に記憶する。また、目標地形情報は、例えば世界測地系を用いて生成される。   The storage device 43 is a device that stores various information. In the present embodiment, the storage device 43 stores target topography information which is information on topography at the completion of construction. The terrain detection system 100 acquires target terrain information via various storage media, a communication network, and the like, and stores the target terrain information in the storage device 43. Also, the target topography information is generated using, for example, a world geodetic system.

記憶装置４３は、さらに、後述する二次元走査型距離計測装置４０が取得した地形に関する情報を世界測地系における位置情報に変換したものを記憶する。なお、この地形に関する情報は、世界測地系における位置情報に変換する前のものであってもよい。   The storage device 43 further stores information obtained by converting information on the terrain acquired by the two-dimensional scanning distance measuring device 40 described later into position information in the world geodetic system. The information on the topography may be one before being converted to position information in the world geodetic system.

表示装置５０は、各種情報を表示する装置であり、例えば、各種画像情報を表示する車載ディスプレイを含む。本実施例では、表示装置５０は、コントローラ３０からの制御指令に応じて各種情報を表示する。   The display device 50 is a device that displays various types of information, and includes, for example, an on-vehicle display that displays various types of image information. In the present embodiment, the display device 50 displays various information in response to a control command from the controller 30.

次に、コントローラ３０が有する各種機能要素について説明する。   Next, various functional elements of the controller 30 will be described.

地形取得部３１は、ショベルの前方における現在の地形に関する情報を取得する機能要素である。本実施例では、地形取得部３１は、二次元走査型距離計測装置４０の出力に基づいてショベルの前方における現在の地形に関する情報を取得する。具体的には、地形取得部３１は、二次元走査型距離計測装置４０が出力する反射体距離及び反射体方向に基づいて現在の地形に関する情報を取得する。なお、現在の地形に関する情報は、二次元走査型距離計測装置４０が計測した各計測点の座標を結ぶことで描画される反射体形状を含む。そして、地形取得部３１は、その反射体形状の全部又は一部を、ショベルの前方にある地面の形状を表す地形として認識する。   The terrain acquisition unit 31 is a functional element that acquires information on the current terrain in front of the shovel. In the present embodiment, the terrain acquisition unit 31 acquires information on the current terrain in front of the shovel based on the output of the two-dimensional scanning distance measuring device 40. Specifically, the topography acquisition unit 31 acquires information on the present topography based on the reflector distance and the reflector direction output by the two-dimensional scanning distance measuring device 40. In addition, the information regarding the present topography contains the reflector shape drawn by connecting the coordinate of each measurement point which the two-dimensional scanning-type distance measuring device 40 measured. Then, the terrain acquisition unit 31 recognizes all or part of the shape of the reflector as terrain representing the shape of the ground in front of the shovel.

また、地形取得部３１は、取得した反射体形状から、掘削アタッチメントの形状に関する部分を除外して地形を導き出してもよい。具体的には、地形取得部３１は、取得した反射体形状に、掘削アタッチメントの輪郭形状として予め記憶された所定の形状に対応する形状部分が含まれる場合、反射体形状からその形状部分を取り除いて地形を導き出してもよい。或いは、地形取得部３１は、姿勢検出装置４２の出力に基づいて現在の掘削アタッチメントの輪郭形状を導き出し、反射体形状からその輪郭形状に対応する形状部分を取り除いて地形を導き出してもよい。図１の太点線で示す形状ＡＳは、二次元走査型距離計測装置４０の出力に基づいて取得される反射体形状に含まれる掘削アタッチメントの輪郭形状を表す。また、図１の太実線で示す形状ＧＳは、二次元走査型距離計測装置４０の出力に基づいて取得される反射体形状から掘削アタッチメントの輪郭形状を取り除くことで導き出された地形を表す。なお、図１の一点鎖線で示す形状ＴＳは、目標地形情報に含まれる施工完了時の地形を表す。   Further, the terrain acquisition unit 31 may derive the terrain from the acquired reflector shape by excluding the portion related to the shape of the excavation attachment. Specifically, when the acquired reflector shape includes a shape portion corresponding to a predetermined shape stored in advance as the contour shape of the excavation attachment, the topography acquisition unit 31 removes the shape portion from the reflector shape. You may derive the terrain. Alternatively, the topography acquisition unit 31 may derive the contour shape of the present excavation attachment based on the output of the posture detection device 42, and may derive the topography by removing the shape portion corresponding to the contour shape from the reflector shape. A shape AS indicated by a thick dotted line in FIG. 1 represents the contour shape of the excavating attachment included in the reflector shape obtained based on the output of the two-dimensional scanning distance measuring device 40. Further, a shape GS indicated by a thick solid line in FIG. 1 represents the topography derived by removing the contour shape of the excavation attachment from the reflector shape obtained based on the output of the two-dimensional scanning distance measuring device 40. In addition, shape TS shown with the dashed-dotted line of FIG. 1 represents the topography at the time of the completion of construction included in target topography information.

座標変換部３２は、現在の地形に関する情報を所望の測地基準系における位置情報に変換する機能要素である。本実施例では、座標変換部３２は、測位装置４１が出力する世界測地系におけるショベルの位置及び向きに関する情報と、地形取得部３１が取得した二次元走査型距離計測装置４０の位置を基準とする現在の地形に関する情報と、二次元走査型距離計測装置４０及び測位装置４１の所定の相対位置関係に関する情報とを取得する。そして、それら３種類の情報に基づいて、地形取得部３１が取得した現在の地形に関する情報を世界測地系における位置情報に変換する。現在の地形に関する情報と目標地形情報とを比較できるようにするためである。   The coordinate conversion unit 32 is a functional element that converts information related to the current topography into position information in a desired geodetic reference system. In this embodiment, the coordinate conversion unit 32 uses information on the position and orientation of the shovel in the world geodetic system output by the positioning device 41 and the position of the two-dimensional scanning distance measurement device 40 acquired by the topography acquisition unit 31 as a reference. The information on the present topography and the information on the predetermined relative positional relationship between the two-dimensional scanning distance measuring device 40 and the positioning device 41 are acquired. Then, based on the three types of information, the information regarding the current topography acquired by the topography acquisition unit 31 is converted into position information in the world geodetic system. This is to make it possible to compare information on current topography with target topography information.

図４は、座標変換部３２が現在の地形に関する情報を世界測地系における位置情報に変換する際に用いる計測座標系の構成例を示す。具体的には、図４（Ａ）はショベルの側面図であり、図４（Ｂ）はショベルの上面図である。なお、世界測地系は、地球の重心に原点をおき、Ｘ軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Ｙ軸を東経９０度の方向に、そしてＺ軸を北極の方向にとる三次元直交ＸＹＺ座標系である。   FIG. 4 shows a configuration example of a measurement coordinate system used when the coordinate conversion unit 32 converts information on the current topography into position information in the world geodetic system. Specifically, FIG. 4 (A) is a side view of the shovel, and FIG. 4 (B) is a top view of the shovel. In the world geodetic system, the origin is located at the center of gravity of the earth, and the X axis is in the direction of the intersection of the Greenwich meridian and the equator, the Y axis is in the direction of 90 degrees east, and the Z axis is in the direction of the north pole. It is an orthogonal XYZ coordinate system.

計測座標系は、測位装置４１の位置Ｐ４１に原点をおき、Ｕ軸をショベルの幅方向（左右方向）、Ｖ軸をショベルの前後方向に、そしてＷ軸をショベルの高さ方向（上下方向）にとる三次元直交ＵＶＷ座標系である。また、Ｗ軸は、図４（Ａ）の二点鎖線で示すショベルの旋回軸に平行であり、ＶＷ平面は、二次元走査型距離計測装置４０の走査面を含む仮想平面である平面ＳＰを含む。また、二次元走査型距離計測装置４０の位置Ｐ４０のＵＶＷ座標系における座標値は設計で決まる値であるため予め設定される。そのため、座標変換部３２は、二次元走査型距離計測装置４０の位置Ｐ４０のＵＶＷ座標系における座標と、地形取得部３１が取得した二次元走査型距離計測装置４０の位置Ｐ４０を基準とする現在の地形に関する情報とに基づき、現在の地形を表す各反射点のＵＶＷ座標系における座標を取得できる。   The measurement coordinate system sets the origin at position P41 of the positioning device 41, the U axis in the width direction of the shovel (left and right direction), the V axis in the front and rear direction of the shovel, and the W axis in the height direction of the shovel (vertical direction) It is a three-dimensional orthogonal UVW coordinate system. The W axis is parallel to the pivot axis of the shovel shown by the two-dot chain line in FIG. 4A, and the VW plane is a plane SP which is a virtual plane including the scanning surface of the two-dimensional scanning distance measuring device 40. Including. Further, the coordinate value in the UVW coordinate system of the position P40 of the two-dimensional scanning distance measuring device 40 is a value determined by design, and is set in advance. Therefore, the coordinate conversion unit 32 is based on the coordinates of the position P40 of the two-dimensional scanning distance measurement device 40 in the UVW coordinate system and the position P40 of the two-dimensional scanning distance measurement device 40 acquired by the topography acquisition unit 31 The coordinates in the UVW coordinate system of each reflection point representing the current topography can be obtained based on the information on the topography of.

具体的には、１つの反射点ＤＰのＵＶＷ座標系における座標値は、反射体方向によって決まる角度θと反射体距離Ｄと位置Ｐ４０の座標値とに基づいて決定される。   Specifically, the coordinate value in the UVW coordinate system of one reflection point DP is determined based on the angle θ determined by the reflector direction, the reflector distance D, and the coordinate value of the position P40.

また、座標変換部３２は、機体傾斜センサの出力に基づいてＸＹＺ座標系に対するＵＶＷ座標系の傾きを導き出す。そして、その傾きを補正する演算、すなわちＵ軸、Ｖ軸、Ｗ軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に一致させる座標変換を行うことで反射点ＤＰのＸＹＺ座標系における座標を取得できる。   The coordinate conversion unit 32 also derives the inclination of the UVW coordinate system with respect to the XYZ coordinate system based on the output of the vehicle body inclination sensor. Then, the coordinates of the reflection point DP in the XYZ coordinate system can be obtained by performing an operation to correct the inclination, that is, coordinate conversion in which the U, V, and W axes are made to coincide with the X, Y, and Z axes.

その後、座標変換部３２は、世界測地系における位置情報に変換された現在の地形に関する情報を記憶装置４３に記憶すると共に、現在の地形に関する情報と目標地形情報とを比較できるように両者を表示装置５０に表示させる。例えば、座標変換部３２は、図１に示すような関係を表示装置５０に表示させる。具体的には、掘削対象となっている地面の現在の地形と施工完了時の目標地形とを断面表示させる。   After that, the coordinate conversion unit 32 stores the information on the current topography converted into the position information in the world geodetic system in the storage unit 43, and displays both so that the information on the current topography can be compared with the target topography information. It is displayed on the device 50. For example, the coordinate conversion unit 32 causes the display device 50 to display the relationship as shown in FIG. Specifically, the current topography of the ground to be excavated and the target topography at the completion of construction are displayed in cross section.

次に、図５を参照し、ショベルの周囲におけるより広い地面領域の形状を検知する方法について説明する。なお、図５（Ａ）は、旋回動作を利用してより広い地面領域の形状を検知する場合のショベルの動きを示すショベルの上面図であり、図５（Ｂ）は、走行動作を利用してより広い地面領域の形状を検知する場合のショベルの動きを表すショベルの上面図である。   Next, referring to FIG. 5, a method of detecting the shape of a wider ground area around the shovel will be described. 5 (A) is a top view of the shovel showing the movement of the shovel in the case of detecting the shape of a wider ground area using the turning operation, and FIG. 5 (B) is a traveling operation. It is a top view of a shovel showing movement of a shovel in the case of detecting the shape of a bigger ground area.

図５（Ａ）に示すように、下部走行体１を停止させた状態で上部旋回体３を時計回りに旋回させてショベルの向きを変えることで、地形検知システム１００は、ドットハッチングで表される領域の地形を検知できる。この場合、地形検知システム１００は、電子コンパス、ＧＰＳコンパス等の旋回角度検出装置の出力を用い、地形取得部３１が取得した現在の地形に関する情報を補正してもよい。なお、地形検知システム１００は、下部走行体１によりショベルをピボットターン（超信地旋回）させた場合にも同様の領域の地形を検知できる。   As shown in FIG. 5A, the terrain detection system 100 is represented by dot hatching by turning the upper swing body 3 clockwise and changing the direction of the shovel while the lower traveling body 1 is stopped. Can detect the terrain of the In this case, the topography detection system 100 may correct the information on the present topography acquired by the topography acquisition unit 31 using the output of a turning angle detection device such as an electronic compass or a GPS compass. In addition, the terrain detection system 100 can detect the terrain in the same area even when the lower traveling body 1 pivots the shovel (a super power turning).

また、図５（Ｂ）に示すように、下部走行体１と上部旋回体３との間の相対角度が９０度の状態で上部旋回体３を固定したまま下部走行体１を図の右側に移動させてショベルの位置を変えることで、地形検知システム１００は、ドットハッチングで表される領域の地形を検知できる。この場合、地形検知システム１００は、ＧＰＳ受信機等の走行距離検出装置の出力を用い、地形取得部３１が取得した現在の地形に関する情報を補正してもよい。   Further, as shown in FIG. 5 (B), while the upper swing body 3 is fixed in a state in which the relative angle between the lower travel body 1 and the upper swing body 3 is 90 degrees, the lower travel body 1 is on the right side of the figure. By moving and changing the position of the shovel, the terrain detection system 100 can detect the terrain of the area represented by dot hatching. In this case, the terrain detection system 100 may correct the information on the current terrain acquired by the terrain acquisition unit 31 using the output of a travel distance detection device such as a GPS receiver.

これにより、地形検知システム１００は、より広い地面領域の形状を空間的（三次元的）に簡易且つ迅速に検知でき、記憶装置４３に記憶することができる。そして、そのような広い地面領域の形状に関する情報により、例えば、掘削対象となっている地面の現在の地形を示す等高図を表示させることができる。また、掘削対象となっている地面の現在の地形を示す等高図と施工完了時の目標地形を示す等高図とを同時に表示させることができる。   As a result, the terrain detection system 100 can detect the shape of a wider ground area spatially (three-dimensionally) easily and quickly and can be stored in the storage device 43. Then, with the information on the shape of such a large ground area, it is possible to display, for example, an isometric view showing the current topography of the ground to be excavated. In addition, it is possible to simultaneously display an isometric view showing the current topography of the ground to be excavated and an isometric view showing the target topography upon completion of the construction.

以上の構成により、地形検知システム１００は、掘削の対象となる地面の現在の地形を掘削直前に且つ掘削毎に検知して表示する。そのため、ショベルの操作者は、目標地形情報と現在の地形に関する情報とを比較し、どの程度埋めるのか或いは掘るのかをその都度確認できる。また、掘削作業中の現在の地形が目標地形と一致しているか否かを確認できる。また、地形検知システム１００は、二次元走査型距離計測装置４０を用いた単純な構成を採用するため、三次元レーザスキャナを採用する場合に比べ、掘削の対象となる地面の現在の地形の検知を低コストで実現できる。   With the above configuration, the topography detection system 100 detects and displays the current topography of the ground to be excavated immediately before and for each excavation. Therefore, the operator of the shovel can compare the target topography information with the information on the present topography, and confirm the degree of filling or digging each time. In addition, it can be checked whether the current topography during the drilling operation matches the target topography. Further, since the terrain detection system 100 adopts a simple configuration using the two-dimensional scanning type distance measurement device 40, detection of the current topography of the ground to be excavated compared to the case where a three-dimensional laser scanner is adopted. Can be realized at low cost.

次に、図６を参照し、二次元走査型距離計測装置４０の別の取り付け例について説明する。なお、図６（Ａ）は、二次元走査型距離計測装置４０の別の取り付け例を示すショベルの側面図であり、図１に対応する。また、図６（Ｂ）は、座標変換部３２が座標変換の際に用いる計測座標系の構成例を示す図であり、図４（Ａ）に対応する。また、図６（Ａ）の太点線で示す形状ＡＳは、二次元走査型距離計測装置４０の出力に基づいて取得される反射体形状に含まれる掘削アタッチメントの輪郭形状を表す。また、図６（Ａ）の太実線で示す形状ＧＳは、反射体形状から掘削アタッチメントの輪郭形状を取り除くことで導き出された地形を表す。なお、図６（Ａ）の一点鎖線で示す形状ＴＳは、目標地形情報に含まれる施工完了時の地形を表す。   Next, another mounting example of the two-dimensional scanning distance measuring apparatus 40 will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a side view of a shovel showing another example of attachment of the two-dimensional scanning distance measuring device 40, and corresponds to FIG. Further, FIG. 6 (B) is a diagram showing a configuration example of a measurement coordinate system used by the coordinate conversion unit 32 in coordinate conversion, and corresponds to FIG. 4 (A). Further, a shape AS indicated by a thick dotted line in FIG. 6A represents the contour shape of the excavating attachment included in the reflector shape obtained based on the output of the two-dimensional scanning distance measuring device 40. Further, a shape GS indicated by a thick solid line in FIG. 6A represents the topography derived by removing the contour shape of the excavation attachment from the reflector shape. In addition, shape TS shown with the dashed-dotted line of FIG. 6 (A) represents the topography at the time of the completion of construction included in target topography information.

図６（Ａ）において、二次元走査型距離計測装置４０は、ブーム４の腹面（図の＋Ｙ側の面）の所定位置に取り付けられる。そのため、二次元走査型距離計測装置４０の位置は、ブーム４の姿勢の変化に応じて変化する。そのため、座標変換部３２は、姿勢検出装置４２の出力に基づいて二次元走査型距離計測装置４０と測位装置４１との間の相対位置関係を導き出す。なお、二次元走査型距離計測装置４０は、ブーム４の側面（＋Ｘ側の面又は−Ｘ側の面）に取り付けられてもよい。   In FIG. 6 (A), the two-dimensional scanning distance measuring device 40 is attached to a predetermined position on the abdominal surface (the surface on the + Y side in the drawing) of the boom 4. Therefore, the position of the two-dimensional scanning distance measuring device 40 changes in accordance with the change of the attitude of the boom 4. Therefore, the coordinate conversion unit 32 derives the relative positional relationship between the two-dimensional scanning distance measuring device 40 and the positioning device 41 based on the output of the posture detection device 42. The two-dimensional scanning distance measuring device 40 may be attached to the side surface (the surface on the + X side or the surface on the −X side) of the boom 4.

本実施例では、座標変換部３２は、ブーム角度センサの出力から導き出される上部旋回体３に対するブーム４の姿勢に基づいてその相対位置関係を導き出す。具体的には、二次元走査型距離計測装置４０の位置Ｐ４０のＵＶＷ座標系における座標値は、図６（Ｂ）に示すように、ブームフートピンＰｂの位置のＵＶＷ座標系における座標値と、ブームフートピンＰｂから二次元走査型距離計測装置４０の取り付け位置までの距離Ｌ１と、角度αとに基づいて決定される。なお、ブームフートピンＰｂの位置のＵＶＷ座標系における座標値及び距離Ｌ１は設計で決まる値であるため予め設定される。また、角度αは、例えば、ブーム角度センサの出力値である。   In the present embodiment, the coordinate conversion unit 32 derives the relative positional relationship based on the attitude of the boom 4 with respect to the upper swing body 3 derived from the output of the boom angle sensor. Specifically, as shown in FIG. 6B, the coordinate values of the position P40 of the two-dimensional scanning distance measuring device 40 in the UVW coordinate system are coordinate values of the position of the boom foot pin Pb in the UVW coordinate system; It is determined based on the distance L1 from the boom foot pin Pb to the mounting position of the two-dimensional scanning distance measuring device 40 and the angle α. The coordinate value of the position of the boom foot pin Pb in the UVW coordinate system and the distance L1 are preset because they are values determined by design. Further, the angle α is, for example, an output value of the boom angle sensor.

そのため、座標変換部３２は、二次元走査型距離計測装置４０の位置Ｐ４０のＵＶＷ座標系における座標と、地形取得部３１が取得した二次元走査型距離計測装置４０の位置Ｐ４０を基準とする現在の地形に関する情報とに基づき、現在の地形を表す各反射点のＵＶＷ座標系における座標を取得できる。   Therefore, the coordinate conversion unit 32 is based on the coordinates of the position P40 of the two-dimensional scanning distance measurement device 40 in the UVW coordinate system and the position P40 of the two-dimensional scanning distance measurement device 40 acquired by the topography acquisition unit 31 The coordinates in the UVW coordinate system of each reflection point representing the current topography can be obtained based on the information on the topography of.

具体的には、１つの反射点ＤＰのＵＶＷ座標系における座標値は、反射体方向によって決まる角度θと反射体距離Ｄと位置Ｐ４０の座標値とに基づいて決定される。   Specifically, the coordinate value in the UVW coordinate system of one reflection point DP is determined based on the angle θ determined by the reflector direction, the reflector distance D, and the coordinate value of the position P40.

また、座標変換部３２は、機体傾斜センサの出力に基づいてＸＹＺ座標系に対するＵＶＷ座標系の傾きを導き出す。そして、その傾きを補正する演算、すなわちＵ軸、Ｖ軸、Ｗ軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に一致させる座標変換を行うことで反射点ＤＰのＸＹＺ座標系における座標を取得できる。   The coordinate conversion unit 32 also derives the inclination of the UVW coordinate system with respect to the XYZ coordinate system based on the output of the vehicle body inclination sensor. Then, the coordinates of the reflection point DP in the XYZ coordinate system can be obtained by performing an operation to correct the inclination, that is, coordinate conversion in which the U, V, and W axes are made to coincide with the X, Y, and Z axes.

なお、座標変換部３２は、二次元走査型距離計測装置４０の出力に基づいて二次元走査型距離計測装置４０と測位装置４１との間の相対位置関係を導き出してもよい。具体的には、二次元走査型距離計測装置４０が取得する、上部旋回体３とブーム４との連結部分の輪郭形状から上部旋回体３に対するブーム４の姿勢を導き出し、その上で、二次元走査型距離計測装置４０と測位装置４１との間の相対位置関係を導き出す。   The coordinate conversion unit 32 may derive the relative positional relationship between the two-dimensional scanning distance measuring device 40 and the positioning device 41 based on the output of the two-dimensional scanning distance measuring device 40. Specifically, the posture of the boom 4 with respect to the upper swing body 3 is derived from the contour shape of the connection portion between the upper swing body 3 and the boom 4 acquired by the two-dimensional scanning distance measuring device 40, and The relative positional relationship between the scanning distance measuring device 40 and the positioning device 41 is derived.

その後、座標変換部３２は、測位装置４１が出力する世界測地系におけるショベルの位置及び向きに関する情報と、地形取得部３１が取得した二次元走査型距離計測装置４０の位置を基準とする現在の地形に関する情報と、二次元走査型距離計測装置４０及び測位装置４１の相対位置関係とに基づいて、二次元走査型距離計測装置４０が取得した地形に関する情報を世界測地系における位置情報に変換し、記憶装置４３に記憶する。   After that, the coordinate conversion unit 32 uses information on the position and orientation of the shovel in the world geodetic system output by the positioning device 41 and the current position based on the position of the two-dimensional scanning distance measurement device 40 acquired by the topography acquisition unit 31. Based on the information on the terrain and the relative positional relationship between the two-dimensional scanning distance measuring device 40 and the positioning device 41, the information on the terrain acquired by the two-dimensional scanning distance measuring device 40 is converted into position information in the world geodetic system , And stored in the storage device 43.

次に、図７を参照し、二次元走査型距離計測装置４０のさらに別の取り付け例について説明する。なお、図７（Ａ）は、二次元走査型距離計測装置４０のさらに別の取り付け例を示すショベルの側面図であり、図１及び図６（Ａ）に対応する。また、図７（Ｂ）は、座標変換部３２が座標変換の際に用いる計測座標系の構成例を示す図であり、図４（Ａ）及び図６（Ｂ）に対応する。また、図７（Ａ）の太点線で示す形状ＡＳは、二次元走査型距離計測装置４０の出力に基づいて取得される反射体形状に含まれる掘削アタッチメントの輪郭形状を表す。また、図７（Ａ）の太実線で示す形状ＧＳは、反射体形状から掘削アタッチメントの輪郭形状を取り除くことで導き出された地形を表す。なお、図７（Ａ）の一点鎖線で示す形状ＴＳは、目標地形情報に含まれる施工完了時の地形を表す。   Next, referring to FIG. 7, still another mounting example of the two-dimensional scanning distance measuring device 40 will be described. FIG. 7A is a side view of a shovel showing still another attachment example of the two-dimensional scanning distance measuring device 40, and corresponds to FIGS. 1 and 6A. FIG. 7B is a view showing a configuration example of a measurement coordinate system used by the coordinate conversion unit 32 in coordinate conversion, which corresponds to FIGS. 4A and 6B. Further, a shape AS indicated by a thick dotted line in FIG. 7A represents the contour shape of the excavating attachment included in the reflector shape obtained based on the output of the two-dimensional scanning distance measuring device 40. Further, a shape GS indicated by a thick solid line in FIG. 7A represents the topography derived by removing the contour shape of the excavation attachment from the reflector shape. In addition, shape TS shown with the dashed-dotted line of FIG. 7 (A) represents the topography at the time of the completion of construction included in target topography information.

図７（Ａ）において、二次元走査型距離計測装置４０は、アーム５の腹面（図の−Ｚ側の面）の所定位置に取り付けられる。そのため、二次元走査型距離計測装置４０の位置は、ブーム４及びアーム５の少なくとも一方の姿勢の変化に応じて変化する。そのため、座標変換部３２は、姿勢検出装置４２の出力に基づいて二次元走査型距離計測装置４０と測位装置４１との間の相対位置関係を導き出す。なお、二次元走査型距離計測装置４０は、アーム５の側面（＋Ｘ側の面又は−Ｘ側の面）に取り付けられてもよい。   In FIG. 7A, the two-dimensional scanning distance measuring device 40 is attached to a predetermined position on the abdominal surface (the surface on the −Z side in the drawing) of the arm 5. Therefore, the position of the two-dimensional scanning distance measuring device 40 changes in accordance with the change in the posture of at least one of the boom 4 and the arm 5. Therefore, the coordinate conversion unit 32 derives the relative positional relationship between the two-dimensional scanning distance measuring device 40 and the positioning device 41 based on the output of the posture detection device 42. The two-dimensional scanning distance measuring device 40 may be attached to the side surface (the surface on the + X side or the surface on the −X side) of the arm 5.

本実施例では、座標変換部３２は、ブーム角度センサの出力から導き出される上部旋回体３に対するブーム４の姿勢と、アーム角度センサの出力から導き出されるブーム４に対するアーム５の姿勢とに基づいてその相対位置関係を導き出す。具体的には、二次元走査型距離計測装置４０の位置Ｐ４０のＵＶＷ座標系における座標値は、図７（Ｂ）に示すように、ブームフートピンＰｂの位置のＵＶＷ座標系における座標値と、ブームフートピンＰｂからアーム連結ピンＰａまでの距離Ｌ２と、角度αと、アーム連結ピンＰａから二次元走査型距離計測装置４０までの距離Ｌ３と、角度βとに基づいて決定される。なお、ブームフートピンＰｂの位置のＵＶＷ座標系における座標値、距離Ｌ２、及び距離Ｌ３は設計で決まる値であるため予め設定される。また、角度αは、例えば、ブーム角度センサの出力値であり、角度βは、例えば、アーム角度センサの出力値である。   In the present embodiment, the coordinate conversion unit 32 is based on the attitude of the boom 4 with respect to the upper swing body 3 derived from the output of the boom angle sensor and the attitude of the arm 5 with respect to the boom 4 derived from the output of the arm angle sensor. Deriving relative positional relationship. Specifically, as shown in FIG. 7B, the coordinate values of the position P40 of the two-dimensional scanning distance measuring device 40 in the UVW coordinate system are the coordinate values of the position of the boom foot pin Pb in the UVW coordinate system, It is determined based on the distance L2 from the boom foot pin Pb to the arm connection pin Pa, the angle α, the distance L3 from the arm connection pin Pa to the two-dimensional scanning distance measuring device 40, and the angle β. The coordinate value in the UVW coordinate system of the position of the boom foot pin Pb, the distance L2, and the distance L3 are preset because they are values determined by design. The angle α is, for example, an output value of the boom angle sensor, and the angle β is, for example, an output value of the arm angle sensor.

そのため、座標変換部３２は、二次元走査型距離計測装置４０の位置Ｐ４０のＵＶＷ座標系における座標と、地形取得部３１が取得した二次元走査型距離計測装置４０の位置Ｐ４０を基準とする現在の地形に関する情報とに基づき、現在の地形を表す各反射点のＵＶＷ座標系における座標を取得できる。   Therefore, the coordinate conversion unit 32 is based on the coordinates of the position P40 of the two-dimensional scanning distance measurement device 40 in the UVW coordinate system and the position P40 of the two-dimensional scanning distance measurement device 40 acquired by the topography acquisition unit 31 The coordinates in the UVW coordinate system of each reflection point representing the current topography can be obtained based on the information on the topography of.

具体的には、１つの反射点ＤＰのＵＶＷ座標系における座標値は、反射体方向によって決まる角度θと反射体距離Ｄと位置Ｐ４０の座標値とに基づいて決定される。   Specifically, the coordinate value in the UVW coordinate system of one reflection point DP is determined based on the angle θ determined by the reflector direction, the reflector distance D, and the coordinate value of the position P40.

また、座標変換部３２は、機体傾斜センサの出力に基づいてＸＹＺ座標系に対するＵＶＷ座標系の傾きを導き出す。そして、その傾きを補正する演算、すなわちＵ軸、Ｖ軸、Ｗ軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に一致させる座標変換を行うことで反射点ＤＰのＸＹＺ座標系における座標を取得できる。   The coordinate conversion unit 32 also derives the inclination of the UVW coordinate system with respect to the XYZ coordinate system based on the output of the vehicle body inclination sensor. Then, the coordinates of the reflection point DP in the XYZ coordinate system can be obtained by performing an operation to correct the inclination, that is, coordinate conversion in which the U, V, and W axes are made to coincide with the X, Y, and Z axes.

なお、座標変換部３２は、二次元走査型距離計測装置４０の出力に基づいて二次元走査型距離計測装置４０と測位装置４１との間の相対位置関係を導き出してもよい。具体的には、二次元走査型距離計測装置４０が取得する、上部旋回体３とブーム４との連結部分の輪郭形状から上部旋回体３に対するブーム４の姿勢を導き出す。また、二次元走査型距離計測装置４０が取得する、ブーム４の輪郭形状からブーム４に対するアーム５の姿勢を導き出す。その上で、二次元走査型距離計測装置４０と測位装置４１との間の相対位置関係を導き出す。   The coordinate conversion unit 32 may derive the relative positional relationship between the two-dimensional scanning distance measuring device 40 and the positioning device 41 based on the output of the two-dimensional scanning distance measuring device 40. Specifically, the posture of the boom 4 with respect to the upper swing body 3 is derived from the outline shape of the connection portion between the upper swing body 3 and the boom 4 acquired by the two-dimensional scanning distance measuring device 40. Further, the posture of the arm 5 with respect to the boom 4 is derived from the contour shape of the boom 4 acquired by the two-dimensional scanning distance measuring device 40. Then, the relative positional relationship between the two-dimensional scanning distance measuring device 40 and the positioning device 41 is derived.

その後、座標変換部３２は、測位装置４１が出力する世界測地系におけるショベルの位置及び向きに関する情報と、地形取得部３１が取得した二次元走査型距離計測装置４０の位置を基準とする現在の地形に関する情報と、二次元走査型距離計測装置４０及び測位装置４１の相対位置関係とに基づいて、二次元走査型距離計測装置４０が取得した地形に関する情報を世界測地系における位置情報に変換し、記憶装置４３に記憶する。   After that, the coordinate conversion unit 32 uses information on the position and orientation of the shovel in the world geodetic system output by the positioning device 41 and the current position based on the position of the two-dimensional scanning distance measurement device 40 acquired by the topography acquisition unit 31. Based on the information on the terrain and the relative positional relationship between the two-dimensional scanning distance measuring device 40 and the positioning device 41, the information on the terrain acquired by the two-dimensional scanning distance measuring device 40 is converted into position information in the world geodetic system , And stored in the storage device 43.

このように、二次元走査型距離計測装置４０がブーム４又はアーム５に取り付けられた場合、地形検知システム１００は、上述の効果に加え、機体の近くを深掘りするときでも深掘りした地形を確実に検知して表示できるという追加的な効果を奏する。そのため、ショベルの操作者は、ショベル又は地面の死角に入って見えないところにある地形を認識できる。   Thus, when the two-dimensional scanning type distance measuring device 40 is attached to the boom 4 or the arm 5, the terrain detection system 100 adds to the above-mentioned effects, and even when digging near the airframe, An additional effect of reliably detecting and displaying can be achieved. Therefore, the operator of the shovel can recognize the topography which is in the blind spot of the shovel or the ground and which can not be seen.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions may be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. It can be added.

例えば、上述の実施例では、二次元走査型距離計測装置４０は、上部旋回体３のフレーム又は掘削アタッチメントに１つだけ取り付けられる。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、二次元走査型距離計測装置４０は、上部旋回体３のフレーム又は掘削アタッチメントに複数個取り付けられてもよい。   For example, in the above-described embodiment, only one two-dimensional scanning distance measuring device 40 is attached to the frame of the upper swing body 3 or the drilling attachment. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, a plurality of two-dimensional scanning distance measuring devices 40 may be attached to the frame of the upper swing body 3 or the digging attachment.

また、二次元走査型距離計測装置４０は、上部旋回体３のフレーム又は掘削アタッチメントにおける複数の所定の取り付け位置の１又は複数に取り外し可能に取り付けられてもよい。この場合、利用者は必要に応じて二次元走査型距離計測装置４０の取り付け位置を変更できる。   In addition, the two-dimensional scanning distance measuring device 40 may be removably attached to one or more of a plurality of predetermined attachment positions of the frame of the upper swing body 3 or the digging attachment. In this case, the user can change the mounting position of the two-dimensional scanning distance measuring device 40 as needed.

また、二次元走査型距離計測装置４０は、上部旋回体３のフレーム又は掘削アタッチメントにおける任意の位置に取り外し可能に取り付けられてもよい。この場合、利用者は、二次元走査型距離計測装置４０の取り付け位置とアーム連結ピンＰａ、ブームフートピンＰｂ、又は測位装置４１との間の相対位置関係をコントローラ３０に事前に入力すればよい。   Also, the two-dimensional scanning type distance measuring device 40 may be removably attached to any position in the frame or the digging attachment of the upper swing body 3. In this case, the user may input in advance the relative positional relationship between the mounting position of the two-dimensional scanning distance measuring device 40 and the arm connecting pin Pa, the boom foot pin Pb, or the positioning device 41 to the controller 30 in advance. .

１・・・下部走行体 ２・・・旋回機構 ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・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・・・キャビン ３０・・・コントローラ ３１・・・地形取得部 ３２・・・座標変換部 ４０・・・二次元走査型距離計測装置 ４１・・・測位装置 ４２・・・姿勢検出装置 ４３・・・記憶装置 ５０・・・表示装置 １００・・・地形検知システム Ｐａ・・・アーム連結ピン Ｐｂ・・・ブームフートピン ＷＳ・・・作業空間範囲 ＷＳＦ・・・作業空間範囲の側面   1 ... lower traveling body 2 ... turning mechanism 3 ... upper swing body 4 ... boom 5 ... arm 6 ... bucket 7 ... boom cylinder 8 ... arm cylinder 9 .. · Bucket cylinder 10 · · · Cabin 30 · · · Controller 31 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · bucket cylinder 10 · · · cabin 30 · · · controller Device 43: Storage device 50: Display device 100: Terrain detection system Pa: Arm connecting pin Pb: Boom foot pin WS: Working space range WSF: Side of working space range

Claims (12)

走行動作を行う下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられ、アタッチメントに含まれるブームと、
前記ブームに取り付けられ、前記アタッチメントに含まれるアームと、
前記上部旋回体に搭載され、レーザ光を出射し反射体までの距離を反射光により計測する装置と、
前記反射体までの距離を反射光により計測する装置の出力に基づいて反射体形状に関する情報を導き出し、前記反射体形状に関する情報から前記アタッチメントの形状に関する部分を除外して地形に関する情報を導き出す制御装置と、
を備えるショベル。 A lower traveling body that performs traveling operation,
An upper revolving unit rotatably mounted on the lower traveling unit;
A boom attached to the upper swing body and included in an attachment;
An arm attached to the boom and included in the attachment;
A device mounted on the upper revolving superstructure, which emits laser light and measures the distance to the reflector by reflected light ;
A controller for deriving information on a reflector shape based on an output of a device which measures a distance to the reflector by reflected light, and for deriving information on a topography by excluding a portion on the shape of the attachment from the information on the reflector shape When,
Excavator equipped with 前記上部旋回体に搭載された測位装置を更に備え、
前記制御装置は、前記測位装置から得られるショベルの位置及び向きに関する情報に基づき、前記地形に関する情報を、所定の座標に基づく位置情報へ変換する、
請求項１に記載のショベル。 And a positioning device mounted on the upper swing body,
The control device converts the information on the terrain into position information based on predetermined coordinates, based on the information on the position and orientation of the shovel obtained from the positioning device.
The shovel according to claim 1 . 前記制御装置は、前記変換された所定の座標に基づく位置情報と目標地形情報とを比較する、
請求項２に記載のショベル。 The control device compares position information based on the converted predetermined coordinates with target topography information.
The shovel according to claim 2 . 前記反射体までの距離を反射光により計測する装置は、三次元レーザスキャナである、
請求項１乃至３の何れかに記載のショベル。 The device for measuring the distance to the reflector by reflected light is a three-dimensional laser scanner,
The shovel according to any one of claims 1 to 3 . 前記反射体までの距離を反射光により計測する装置は、二次元走査型距離計測装置である、
請求項１乃至３の何れかに記載のショベル。 The device for measuring the distance to the reflector by reflected light is a two-dimensional scanning distance measuring device,
The shovel according to any one of claims 1 to 3 . 前記反射体までの距離を反射光により計測する装置は、前記アタッチメント、又は、前記アタッチメントが連結される機体に取り付けられる、
請求項１乃至５の何れかに記載のショベル。 An apparatus for measuring the distance to the reflector by reflected light is attached to the attachment or an airframe to which the attachment is connected.
The shovel according to any one of claims 1 to 5 . 前記制御装置は、当該ショベルの旋回動作又は走行動作を利用して異なる向き又は位置における前記反射体までの距離を反射光により計測する装置の出力に基づいて当該ショベルの周囲の地形を検知する、
請求項１乃至６の何れか一項に記載のショベル。 The control device detects the terrain around the shovel based on the output of a device that measures the distance to the reflector at different orientations or positions using the turning operation or traveling operation of the shovel based on reflected light .
The shovel as described in any one of Claims 1 thru | or 6 . 前記制御装置は、当該ショベルの前後方向、左右方向、及び上下方向を基準とする三次元座標系における位置情報として地形を検知する、
請求項１乃至７の何れか一項に記載のショベル。 The control device detects topography as position information in a three-dimensional coordinate system based on the front-rear direction, the left-right direction, and the up-down direction of the shovel.
The shovel as described in any one of Claims 1 thru | or 7 . 前記制御装置は、前記反射体までの距離を反射光により計測する装置の出力に基づいて検知した現在の地形に関する情報と目標地形情報とを表示装置に表示させる、
請求項１乃至８の何れか一項に記載のショベル。 The control device causes the display device to display information on current topography and target topography information detected based on an output of a device that measures the distance to the reflector by reflected light .
The shovel according to any one of claims 1 to 8 . 前記制御装置は、前記反射体までの距離を反射光により計測する装置の出力に基づいて前記アタッチメントの形状を導出する、
請求項１乃至９の何れか一項に記載のショベル。 The control device derives the shape of the attachment based on the output of a device that measures the distance to the reflector by reflected light .
The shovel as described in any one of Claims 1 thru | or 9 . 前記制御装置は、前記反射体までの距離を反射光により計測する装置の出力から、前記アタッチメントの輪郭を取り除く、
請求項１０に記載のショベル。 The control device removes the contour of the attachment from the output of a device that measures the distance to the reflector with reflected light .
The shovel according to claim 10 . 当該ショベルの姿勢を検出する姿勢検出装置を更に備え、
前記制御装置は、前記姿勢検出装置の出力に基づいて前記アタッチメントの形状を導出する、
請求項１に記載のショベル。 And a posture detection device for detecting the posture of the shovel.
The control device derives the shape of the attachment based on the output of the posture detection device.
The shovel according to claim 1.
JP2014131541A 2014-06-26 2014-06-26 Shovel Active JP6538315B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014131541A JP6538315B2 (en) 2014-06-26 2014-06-26 Shovel
JP2019105985A JP6987808B2 (en) 2014-06-26 2019-06-06 Excavator
JP2021195525A JP7301937B2 (en) 2014-06-26 2021-12-01 Excavator and terrain detection system for excavator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014131541A JP6538315B2 (en) 2014-06-26 2014-06-26 Shovel

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019105985A Division JP6987808B2 (en) 2014-06-26 2019-06-06 Excavator

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2016008484A JP2016008484A (en) 2016-01-18
JP2016008484A5 JP2016008484A5 (en) 2017-09-07
JP6538315B2 true JP6538315B2 (en) 2019-07-03

Family

ID=55226237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014131541A Active JP6538315B2 (en) 2014-06-26 2014-06-26 Shovel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6538315B2 (en)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6681747B2 (en) * 2016-03-02 2020-04-15 株式会社神戸製鋼所 Attachment recognition device
US10738441B2 (en) * 2016-03-09 2020-08-11 Leica Geosystems Technology A/S Measuring equipment for determining the result of earthmoving work
JP7210129B2 (en) * 2016-03-16 2023-01-23 住友重機械工業株式会社 Excavator
WO2017159744A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 住友重機械工業株式会社 Shovel
WO2017176773A1 (en) * 2016-04-08 2017-10-12 Ace/Avant Concrete Construction Co., Inc. Excavation measurement
JP2018031153A (en) * 2016-08-23 2018-03-01 清水建設株式会社 Sensor storage device for construction machine
JP6794193B2 (en) * 2016-09-02 2020-12-02 株式会社小松製作所 Image display system for work machines
KR101855988B1 (en) 2016-12-29 2018-05-09 주식회사 아이지오스캔 System for topography measuring and construction machine having the same
FI127505B (en) 2017-01-18 2018-08-15 Novatron Oy Earth moving machine, range finder arrangement and method for 3d scanning
JP6760163B2 (en) * 2017-03-22 2020-09-23 コベルコ建機株式会社 Construction machinery
JP7386592B2 (en) * 2018-03-22 2023-11-27 株式会社フジタ Construction machinery operation assistance system
JP2019167720A (en) * 2018-03-22 2019-10-03 株式会社フジタ Automatic control system for construction machine
JP6946227B2 (en) 2018-03-29 2021-10-06 株式会社小松製作所 Work vehicle control systems, methods, and work vehicles
JP7023813B2 (en) * 2018-08-27 2022-02-22 日立建機株式会社 Work machine
JP2020056169A (en) * 2018-09-28 2020-04-09 東起業株式会社 Construction machine equipped with approach notification function on ground and underground and capable of acquiring construction data for new buried objects
JP7149205B2 (en) * 2019-03-05 2022-10-06 日立建機株式会社 self-driving work machine
JP7346061B2 (en) * 2019-03-29 2023-09-19 住友建機株式会社 excavator
JP2020197044A (en) * 2019-05-31 2020-12-10 株式会社小松製作所 Map generating system, and map generating method
US11200654B2 (en) 2019-08-14 2021-12-14 Cnh Industrial America Llc System and method for determining field characteristics based on a displayed light pattern
US20230313502A1 (en) * 2022-04-05 2023-10-05 Caterpillar Sarl Trench measurement system
JP2024042417A (en) * 2022-09-15 2024-03-28 株式会社トプコン Computing device, computing method and program
JP2024046228A (en) * 2022-09-22 2024-04-03 株式会社トプコン Computing device, computing method and program

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6736216B2 (en) * 2000-05-05 2004-05-18 Leica Geosystems Gr, Llc Laser-guided construction equipment
JP4671317B2 (en) * 2001-05-02 2011-04-13 株式会社小松製作所 Terrain shape measuring device and guidance device
JP2004294067A (en) * 2003-03-25 2004-10-21 Penta Ocean Constr Co Ltd Full automation construction system
JP5556525B2 (en) * 2010-09-14 2014-07-23 コニカミノルタ株式会社 Laser distance measuring device
JP5759798B2 (en) * 2011-06-08 2015-08-05 株式会社トプコン Construction machine control system
JP5549646B2 (en) * 2011-06-22 2014-07-16 コベルコ建機株式会社 Abnormal displacement detection device for construction machine work members

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016008484A (en) 2016-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6538315B2 (en) Shovel
JP7285051B2 (en) Display control device and display control method
WO2020241618A1 (en) Map generation system and map generation method
JP2016160741A (en) Image display system for work machine, remote operation system for work machine, and work machine
JP6618856B2 (en) Construction system and construction method
JP5247938B1 (en) Construction machinery
JP7372029B2 (en) Display control device, display control system, and display control method
JP2018059400A (en) Construction management system
JP6710493B2 (en) Construction machinery and excavators
JP2024052764A (en) Display control device and display method
JP6616149B2 (en) Construction method, work machine control system, and work machine
JP6889675B2 (en) Method of detecting the position of the construction end of a turning work vehicle and a turning work vehicle
JP7301937B2 (en) Excavator and terrain detection system for excavator
JP6987808B2 (en) Excavator
KR20230002979A (en) Information Acquisition System and Information Acquisition Method
JP7195903B2 (en) Excavator
WO2022070707A1 (en) Display control device and display control method
JP7263287B2 (en) working machine
JP7065002B2 (en) Work machine

Legal Events

Date Code Title Description
A625 Written request for application examination (by other person)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625

Effective date: 20161018

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170725

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170908

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171107

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180105

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180731

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20181001

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181129

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: 20190507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190606

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6538315

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150