JPS63130832A - 自動的に高精度の出せる整地方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、道路工事、耕地整理工事、土地造成工事な
どの整地作業において、標高値で示された地形情報を基
準として、整地機械の掘削装置の位置決めを自動的に行
うことによって。

運転者は整地機械を走行させるだけで自動的に高精度の
整地が行われるようにした整地方式に関するものである
。

（従来の技術） 従来この種の整地方式としては基準点より発するレーザ
光を基準線とし、整地機械はこの基準線を利用して整地
機械自身の標高値を決定し。

これを作業者が整地後の標高値と比較し、その差分量を
０にするように作業者が掘削装置を制御して整地作業を
行う方式が一般的である。し・かし乍らレーザ光を用い
ずに整地機械自身でその標高レベルを決定するようにし
、しかも作業を自動的に行うような自動整地方式は現在
のところ見当らない。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、これまでの整地作業を行う整地機械は、
基準点より発射されたレーザ光を基準線として使って１
作業者が整地機械自身の大地面のレベルを算出して、そ
の結果をもとに整地機械の掘削装置を制御して整地作業
を行っている。

しかしてレーザ光線の使用については、屋外という苛酷
な作業条件のために、雨や霧など空気中の水蒸気による
レーザ光の吸収減衰や、空気密度の変化によるレーザ光
の屈折などの技術的な制約により５１回の整地作業は短
距離に限られ、しかも雨、霧、雪などの気象条件では作
業ができないこと、また複雑な光学系を使用するために
信顛性が低下すると共に、システムが高価格になること
、さらにレーザシステムを使用して整地量を求めて整地
作業を実施するには計算能力の優れた熟練した運転技術
者を必要とすることなどの理由によって、整地機械の使
用が制約されている。

この発明は、レーザ光を利用した整地機械の有している
上述のような問題点を新たな方式で解決し、天候などの
気象条件に左右されることがなく、自動的に高精度の整
地作業を行うことのできる整地方式を提供することをそ
の目的とする。

（問題点を解決するための手段及び作用）この発明は上
記問題点に鑑みなされたものであって、標高値で示され
た整地地形情報を整地機械に搭載したコンビエータのメ
モリに収納し。

整地機械が整地作業を始める基準点から移動した時の移
動点を標定して、この移動点における整地後標高値を上
記コンピュータから算出するようにし、整地機械には傾
斜鉤針を装着すると共に車体移動速度の鉛直成分を移動
時間で積分して該移動点における整地機械の標高値を決
定し、このようにして得られた標高値を上記コンピュー
タから算出された整地後の標高値と比較し、その差分量
を整地量として整地機械の掘削装置の掘削ブレードの位
置決め装置にフィードバックして最終的にこの差分量が
０になるように整地作業を行うようにして成るもので、
いわゆる整地機械内での自己完結型の標高値決定がなさ
れるので、天候など外部環境の影響をうけることなく作
業を実施できると共に、コンピュータによる制御システ
ムを採用して正確な全自動整地作業を可能にする。

〈実施例） つぎにこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。以
下グレーダを使用し、て道路の整地作業を行うものにつ
いて述べる。

第１図はグレーダの概略図で、前輪ｌと後輪２との間に
懸架されたブレード３を走行面に対して上下し、地面を
削り取ったり或いは盛り土げたすして整地作業を行う。

そして作業にあたっては、第２図に示したように整地作
業後の等直線で与えられた地形情報について作業範囲内
を第３図に示したように縦ｍ個、横ｎ個のマトリックス
Ｍに分解して、マトリックスポイント毎の標高値を、搭
載したコンピュータに入力し、また等直線の間にあるマ
トリックスポイントに対しては１両側にある等直線の位
置から割り出した標高値を入力する。

なおグレーダには進行方向を検出するコンパス、進行速
度を検出する速度計のようなセンサーが設けてあって、
この出力がコンピュータに入力される。コンビエータは
この情報を処理し。

グレーダが基準点Ｏから移動したとき第３図の地形情報
マトリックスポイントの゛どこにあるかの現在位置が確
定される。こうして現在位置のマトリックスポイントが
確定すると、それに対応する整地作業後の標高値がコン
ピュータから求められる。

グレーダにはさらに、進行方向の車体の傾斜角を検出す
るセンサー、すなわち傾斜鉤針が取付られている。

従って第４図に示したように、グレーダの水平面ＦＦ’
に対する傾斜角をθとし、瞬間速度をＶとすると、△を
秒間にへｌ走行した時の標高変化は△ｌの鉛直成分で、
△ｌ１ｓｉｎθ＝ｇｖｓｉｎθ速度の鉛直成分を走行し
た時間で積分すれば。

基準点から移動点まで走行したグレーダの標高の変化Ｈ
が得られ、またこれを基準点の標高値に加算して移動点
の標高値を得ることができる。

また上述したようにグレーダに搭載しているコンパスと
速度計の出力から、グレーダは第３図の地形情報のマト
リックスポイントのどの位置にあるかという移動点が確
定されるので、第３図から移動点の整地後の標高値が引
き出される。

従ってこの移動点の現在標高値と整地後の標高値をコン
ピュータで比較し、この差分量を掘削量としてグレーダ
の掘削装置にフィードバックし、掘削ブレードの位置決
めがなされて掘削作業が行なわれ、最終的には上記差分
量が０になるように掘削され、この移動点における整地
作業は終了する。

このように上記実施例のものでは、進行方向に対する車
体の傾斜角を検出する傾斜鉤針を車体に搭載しているの
で、Ｓ重点を出発してから車体の移動の軌跡に対する標
高値を連続的に把握して、これを常に移動軌跡上の整地
後の標高値と比較して掘削作業を行う、いわゆるグレー
ダだけで自己完結するフィードバック型制御方式である
ため、グレーダ外部からの誤差要因が介入せず精度の高
い整地作業を行うことができる。

以上には進行方向に凹凸のある地形の整地における掘削
についての実施例を説明したが、実際には進行方向と直
角方向に傾斜があって、グレーダの車体が進行方向に対
して左右に傾いて作業する場合が生ずる。この場合グレ
ーダのブレードを車体の左右の水平面に対して傾けて掘
削する必要が生じる。これに対応するため以下に述べる
実施例では、さらに進行方向に対し直角方向に車体の傾
斜角を検出するセンサー、すなわち傾斜鉤針を取付ける
。

このようにする、ことによって第１図のグレーダの掘削
ブレードの左端４と右端５との標高値を算出することが
できるので、整地地形情報マトリックスから得られる左
端、右端の標高値と比較してその差分量がＯになるよう
に左端ブレードの昇降装置６と右端ブレードの昇降装置
７を制御し、車体の左右方向に対してブレード位置を傾
けてセットして掘削作業を行うことができる。

また掘削作業の状況によっては、進行方向に対してブレ
ードを直角に位置させず、直角よりも斜にずらしたよう
に位置させて作業を行ないたい場合が生じる。

これに対応するためにはこの実施例ではブレードの転勤
装置の軸８に回転角センサを設け。

このようにしてブレードの回転角を検出することにより
、ブレードの左端４と右端５の対応するマトリックスポ
イントが標定され、ブレードの左端４．右端５の標高値
とマトリックスポイントの標高値が比較されて、この差
分量が０になるように掘削作業が行われる。

このようにしてグレーダに取付た車体の前後と左右の傾
斜角を計る傾斜鉤針と、ブレードの回転角を計る回転角
杆の出力をコンピュータで総合計測して、ブレードの左
端と右端の標高値とマトリックスポイントの位置を標定
することによって、いかなる地形状況１作業状況にも対
応できる整地作業を自動的に実行することができる。

以上の実施例では、移動点を標定するのに。

コンパスと距離計を用いたものを示したが、測地用の人
工衛星を利用する測地システムを整地機械に搭載して移
動点を標定することも可能である。

なおこの発明はグレーダのみならずブルドーザを使用す
る場合にも適用できることはいうまでもない。

（発明の効果） この発明は以上詳述したようにして成るので。

移動点における整地機械の標高値を決定するのに、従来
のように外部に設置したレーザ光を利用することなく、
整地機械に装着した傾斜角検出手段によって行うもので
あって、いわゆる整地機械内での自己完結型の標高値決
定方式を採っているので、天候など外部環境の影響を受
けることなく作業が実施できる。しかもコンビ二一夕に
よる制御システムを採用し正確な全自動゛的整地作業が
可能となって、従来よりも逼かに高精度で経済性にすぐ
れた整地作業システムが提供できる。

上述のようにこの発明ではいかなる地形情報作業状況に
もフレキシブルに対応できるもので。

運転者が格別の熟練を要することなしに操作し易く高精
度の整地作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例をグレーダに適用した場合
の概略図、第２図は整地作業後の地形情報の一例１第３
図は第２図の情報に基づくマトリックスポイント毎の標
高値を示すチャート、第４図は車体（グレーダ）の標高
値の変化を示す説明図である。 ３・・・ブレード、　　４・・・ブレード左端１５・・
・ブレード右端。 ６・・・左端ブレード昇降装置。 ７・・・右端ブレード昇降装置。 Ｍ・・・マトリックス、　　θ・・・ｆ頃斜角。 Ｆ−Ｆ　’・・・水平面、　　■・・・瞬間速度。 Δβ・・・走行距離、　　Δｔ・・・走行時間。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）標高値で示された整地地形情報を整地機械に搭載
   したコンピュータのメモリに収納し、整地機械が整地作
   業を始める基準点から移動した時の移動点を標定してこ
   の移動点における整地後標高値を上記コンピュータから
   算出するようにし、整地機械には傾斜角検出手段を装着
   すると共に車体移動速度の鉛直成分を移動時間で積分し
   て該移動点における整地機械の標高値を決定し、このよ
   うにして得られた標高値を上記コンピュータから算出さ
   れた整地後の標高値と比較し、その差分量が０になるよ
   うに整地機械の掘削装置の掘削レベルを制御して整地後
   地形情報に合致して整地作業を行うようにしたことを特
   徴とする、自動的に高精度の出せる整地方式。
2. （２）上記傾斜角検出手段は車体の進行方向の傾斜を検
   出するようになっている、特許請求の範囲第１項記載の
   整地方式。
3. （３）上記傾斜角検出手段は車体の進行方向の傾斜及び
   該進行方向に直角な左右の方向の傾斜を検出するように
   なっている、特許請求の範囲第１項記載の整地方式。