CN112654750B - 作业机械 - Google Patents
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Abstract
在液压挖掘机中,具备基于施工目标面的位置、由GNSS接收器运算出的车辆主体的位置及由姿势传感器检测出的前作业机的姿势对施工目标面与前作业机的高度方向上的位置的差值大小进行运算的操纵控制器,在液压挖掘机中,操纵控制器在上述位置的差值大小超过了规定值d1时,将以该时刻为基准的规定期间内的与操作传感器、压力传感器、姿势传感器、GNSS接收器及无线机相关的信息的快照数据记录到存储装置,并基于该快照数据对上述位置的差值大小超过规定值的原因进行诊断。
Description
技术领域
本发明涉及作业机械。
背景技术
近年来,在施工现场推进信息化施工的导入。信息化施工是指,在调查及设计、施工、检查、管理等的工序中,关注施工并灵活运用电子信息,通过信息通信技术(ICT:Information and Communication Technology)来实现施工的高效化的系统。作为应对信息化施工的作业机械,已知一种搭载将车身位置、前作业机的姿势及施工目标面的位置的信息显示于监视器的指导功能、防止位于前作业机的前端的铲斗侵入到施工目标面下方的机械控制功能的液压挖掘机。这样的应对信息化施工的作业机械基于具有三维坐标信息的信息化施工数据,对操作员提示信息,提供进行作业支援、驾驶支援的功能。
作业机械由于多在工地现场等连续运转以在施工雇主所要求的工期内完工,所以在作业机械发生了故障等异常的情况下需要迅速地进行修理等。在应对信息化施工的作业机械中,为了对车身的位置、前作业机的姿势等进行运算,需在在车身上搭载卫星测位系统、姿势传感器、通信终端、无线机、压力传感器、包含电磁阀在内的液压设备等。在这些设备发生了故障的情况下,会导致丧失作为信息化施工机的功能而也对工期带来影响。因此,在现场机械发生了异常的情况下,需要掌握各设备的状态,在立即判明异常原因是否是各设备的故障的基础上决定之后的对策。
作为对作业机械是否产生了异常进行管理的以往的系统,已知一种液压挖掘机的运转管理系统。在典型的运转管理系统中的液压挖掘机的控制器中,记录、收集与发动机的启动停止和泵液压等搭载设备的运转状态相关的运转数据并总结为一日单位的数据,例如在次日的运转开始时通过卫星通信将前一日的运行数据发送到地面站的计算机。地面站的计算机将所接收到的运转数据经由例如因特网线路,向远离作业现场的管理部的计算机(服务器)发送。
关于这种运转管理系统,专利文献1所记载的系统为了进行作业现场中的液压挖掘机的更详细的运转管理,将作业现场中的液压挖掘机的多个作业位置信息和作业状态显示到液压挖掘机的操控室内的监视器(显示装置)上,由此能够进行比以往更详细的可动管理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-114580号公报
发明内容
但是,在应对信息化施工的液压挖掘机中,与以往的液压挖掘机不同,有时搭载有利用两根GNSS(Global Navigation Satellite System:全球测位卫星系统)用的天线接收从多个测位卫星发送的信号并对地理坐标系下的液压挖掘机(上部旋转体)的位置及方位角进行运算的RTK(Real Time Kinematic)-GNSS接收器、和用于从基准站(基准点)接收RTK-GNSS接收器在高精度的测位运算的实现中利用的修正信息的无线机。在这样的应对信息化施工的作业机械(有时称为“信息化施工机”)发生了异常的情况下,除了上述涉及到的搭载设备的故障以外,认为对与测位卫星/基准站的通信状态带来影响的周围环境(例如,阻碍电波直接到达的障碍物、妨碍电波的存在物)也会是原因。即,对以往的运转管理系统中没有注意到的这些周围环境的信息等也进行考虑来确定异常原因是重要的。尤其是,在信息化施工机中,由于有时也利用机械控制功能使执行机构的一部分自动运转,所以记录并调查异常现象的产生比迄今为止更为重要。
然而,专利文献1所记载的技术详细地进行以往的液压挖掘机的运转管理,但没有设想对施工目标面进行施工的信息化施工机。因此,无法将例如铲斗潜入施工目标面下方的情况检测为异常,另外,由于在异常产生时记录的与液压挖掘机相关的信息中不包含表示与测位卫星/基准站的通信状态的信息,所以存在无法准确地确定信息化施工机中产生的异常的原因的课题。
本发明是为了解决上述课题而做出的,其目的在于提供一种作业机械,在作为信息化施工机的动作产生了不良状况的情况下,除了设备的故障以外,能够将与测位卫星/基准站之间的通信状态等与施工相关的周围状况等也包含在内对原因进行确定。
本申请包含解决上述课题的多个方案,若列举其一例,则在作业机械中,具备:作业机,其安装于车辆主体;操作传感器,其用于检测针对上述作业机的操作员操作;压力传感器,其用于检测对上述作业机进行驱动的液压执行机构的压力;姿势传感器,其用于检测上述作业机的姿势;天线,其安装于上述车辆主体,用于从多个测位卫星接收卫星信号;接收器,其基于由上述天线接收到的卫星信号对上述车辆主体的位置进行运算;第1通信器,其用于从基地站接收上述接收器对上述车辆主体的位置进行运算时利用的修正信号;以及控制器,其具有存储有施工目标面的位置的存储装置,基于上述存储装置中存储的上述施工目标面的位置、由上述接收器运算出的上述车辆主体的位置及由上述姿势传感器检测出的上述作业机的姿势,对上述施工目标面与上述作业机的高度方向上的位置的差值大小进行运算,该作业机械的特征在于,上述控制器在上述位置的差值大小超过了规定值时,将以该时刻为基准的规定期间内的与上述操作传感器、上述压力传感器、上述姿势传感器、上述接收器及上述第1通信器相关的信息的快照数据记录到上述存储装置,基于该快照数据对上述位置的差值大小超过上述规定值的原因进行诊断。
发明效果
根据本发明,由于能够获取与异常产生时信息化施工所需的设备(例如,对车辆主体的位置进行运算的接收器、用于从基地站接收修正信号的第1通信器)相关的信息的快照数据,所以通过参照该快照数据,不仅容易确定设备故障,也容易确定关于与测位卫星/基准站之间的通信状态的异常原因。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的挖掘机的结构例的概略图。
图2是表示本发明的实施方式的管理系统的结构例的概略图。
图3是表示对图1的液压挖掘机设定的车身坐标系的图。
图4是表示本发明的实施方式的操纵控制器100的功能框图的图。
图5是表示本发明的实施方式的异常状态判定部114的功能框图的图。
图6是表示施工目标面与液压挖掘机(前作业机)的位置关系的图。
图7是表示基于本发明的实施方式的操纵控制器100进行的异常诊断处理的流程的图。
图8是表示图7中的处理1的流程的图。
图9是表示图7中的处理2的流程的图。
图10是表示图7中的处理3的流程的图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式的作业机械的管理系统进行说明。本实施方式作为作业机械将本发明适用于履带式的液压挖掘机,基于液压挖掘机的前作业机与施工目标面的距离(目标面距离)来判断有无异常产生。此外,各图中,对相同部件标注相同附图标记,并适当省略重复的说明。另外,在以下的说明中,在同等部件存在多个的情况下,有时在附图标记的末尾标注小写字母,有时省略该小写字母而将该多个部件统一表述。例如,在存在同等的三个阀10a、10a、10a时,有时将其统一表述为阀10。
图1是本发明的实施方式的液压挖掘机1的概略图。在图1中,液压挖掘机1由车辆主体2和作为多关节型的作业机的前作业机3构成。车辆主体2由构成为能够利用被行驶马达15a、15b驱动的履带而行驶的下部行驶体5、和相对于下部行驶体5能够旋转地设置且安装有前作业机3的上部旋转体4组成。
前作业机3由动臂6、斗杆7、铲斗(附属工具)8这样的多个前部件构成,各前部件6、7、8由动臂缸9、斗杆缸10、铲斗缸11驱动。
在前作业机3上搭载有用于检测前作业机3的姿势的多个姿势传感器20(20a、20b、20c)。姿势传感器20a是用于检测动臂6的姿势(旋转角)的动臂角传感器,姿势传感器20b是用于检测斗杆7的姿势(旋转角)的斗杆角传感器,姿势传感器20c是用于检测铲斗8的姿势(旋转角)的铲斗角传感器。此外,本实施方式的姿势传感器20是检测各前部件6、7、8的旋转角的电位计,但也可以使用检测各前部件6、7、8的倾斜角的惯性计测装置。在上部旋转体4作为姿势传感器而设置有检测上部旋转体4的倾斜角(俯仰角及翻滚角)的倾斜角传感器(例如惯性计测装置)26a、26b。
在上部旋转体4设有供操作员搭乘的驾驶室12、用于使上部旋转体4向左右旋转的旋转液压马达13、发动机31、被发动机31驱动而向各液压执行机构9、10、11、13、15供给工作油的液压泵32、对从液压泵32向各执行机构9、10、11、13、15供给的工作油进行控制的控制阀33等装置。
而且,在上部旋转体4搭载有用于从多个测位卫星接收卫星信号的两个GNSS天线28a、28b、用于基于由该两个GNSS天线28a、28b接收到的多个卫星信号对地理坐标系(全局坐标系)下的车辆主体2(上部旋转体4)的位置及方位角进行运算的GNSS接收器21(参照图4)、用于对车辆主体2(上部旋转体4)的周围进行摄像并感测出车辆主体2的周围信息的摄像头(周围信息检测装置)22、用于从基准站接收GNSS接收器21对车辆主体2(上部旋转体4)的位置进行运算时利用的修正信号的无线机(第1通信器)29、以及用于与包含外部管理用服务器102(参照图2、4)的外部终端(例如其他液压挖掘机的操纵控制器或其他计算机)进行双向通信的通信装置(第2通信器)23。
在驾驶室12中,收容有用于供操作员对前作业机3、上部旋转体4及下部行驶体5等进行操作的操作杆(操作装置)17。通过由操作员对操作杆17进行操作,能够分别使动臂缸9、斗杆缸10、铲斗缸11、旋转液压马达13、行驶马达15a、15b驱动。本实施方式的操作杆17为液压先导式,对于操作员输入到操作杆17的操作的检测,通过由作为压力传感器的操作传感器34(参照图4)检测由操作杆17的操作产生的先导压来进行。
另外,在驾驶室12中,设置有搭载了用于施工的各种设定功能和显示功能的触摸面板式显示器19。本实施方式的触摸面板式显示器19作为在画面上显示与液压挖掘机1和施工相关的各种信息的显示装置(监视器)而发挥功能,并且也作为用于设定施工目标面的施工目标面设定装置24而发挥功能。
另外,在驾驶室12,设有具有存储了施工目标面的位置的存储装置25的操纵控制器(控制装置)100。操纵控制器100基于存储装置25中存储的施工目标面的位置、由GNSS接收器21运算出的车辆主体2的位置和由姿势传感器20检测出的前作业机3的姿势,对作为施工目标面与前作业机3的距离的目标面距离进行运算。此外,在本实施方式中操纵控制器100和存储装置25设置于驾驶室12内部,但也可以设置于驾驶室的外部。另外,存储装置25也可以无需设置在操纵控制器100内,而是为例如相对于操纵控制器100独立的外部存储装置(例如半导体存储器)。
下部行驶体5在左右两侧具有履带14a、14b,左右的履带14a、14b通过左右的行驶马达15a、15b分别被驱动,从而液压挖掘机1行驶。上部旋转体4经由旋转环16能够旋转地连接于下部行驶体5,并由旋转液压马达13驱动。
图2是示意地表示与本发明的实施方式相关的管理系统101的结构例的图。管理系统101对基于多个作业机械进行的施工的计划和/或进展状况等进行管理,并将它们的状况可视化后提供给用户。
在图2的例子中,在某施工现场中,作为作业机械的液压挖掘机1正在运转。该施工现场的作业机械是均能够实施信息化施工的ICT作业机械(信息化施工机)。此外,在本实施方式中将作业机械设为液压挖掘机1,但也可以将推土机或自卸卡车设为对象。
液压挖掘机1在施工现场中,进行砂土的挖掘、挖低、填平、平整等作业。外部管理用服务器102是例如具备运算处理装置(例如CPU)和存储装置(例如ROM、RAM)等的计算机,经由因特网等通信网络与设置于支持中心103的计算机等其他终端连接,能够与支持中心103相互通信。例如在支持中心103的终端创建施工现场的设计地形,并将该设计地形经由外部管理用服务器102作为施工目标面数据(设计面数据)发送到液压挖掘机1。外部管理用服务器102和支持中心103的终端可以分别由多个构成。
外部管理用服务器102接收从液压挖掘机1发送的信息,例如,通过卫星通信和/或移动电话通信在与各液压挖掘机1之间收发信息。外部管理用服务器102保存从液压挖掘机1通过通信网络发送的信息(例如后述的快照数据),以能够根据需要供管理者和/或用户参照该信息的方式进行管理。
图4中示出搭载于本实施方式的液压挖掘机1的操纵控制器100的功能框图。操纵控制器100具备运算处理装置(例如CPU)、存储装置(例如ROM、RAM等半导体存储器)25、接口(输入输出装置),以运算处理装置执行预先保存于存储装置25内的程序(软件),运算处理装置基于程序内规定的数据和从接口输入的数据进行运算处理,从接口向外部输出信号(运算结果)。此外,虽未图示,但GNSS接收器21也可以具备与操纵控制器100同种的硬件。操纵控制器100经由接口与GNSS接收器21、姿势传感器20、施工目标面设定装置24(显示器19)、摄像头(周围信息检测装置)22、操作传感器34、动作状态信息获取装置27、显示器19、无线机(第1通信器)29及通信装置(第2通信器)23连接。并且,操纵控制器100通过执行保存在存储装置25内的程序而作为位置信息检测部110、姿势运算部111、施工目标面运算部112、动作状态推定部113、异常状态判定部114、信息记录部115发挥功能。
GNSS接收器21是用于对地理坐标系下的车辆主体2(上部旋转体4)的位置及方位角进行运算的装置。在本实施方式中,GNSS接收器21与两个GNSS天线28a、28b连接。GNSS天线28a、28b是RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems)用的天线,GNSS接收器21能够测定由各个天线28a、28b的纬度、经度及椭圆体高构成的位置的坐标值。另外,通过基于测定出的各GNSS天线28a、28b的坐标值对从一方的GNSS天线28a向另一方的GNSS天线28b的矢量进行运算,能够运算出上部旋转体4的方位角。GNSS接收器21将以上计算出的液压挖掘机1的位置和方位角(朝向)的信息输出到操纵控制器100。
姿势传感器20是用于获取前作业机3的姿势信息的装置,例如,以安装于动臂6、斗杆7、铲斗8的角度传感器计测旋转。在此,图3示出关于液压挖掘机1的坐标系(车身坐标系)的概要。X轴及Z轴表示车身坐标系,该车身坐标系以动臂销为原点,将车身上方方向设为Z轴,将前方方向设为X轴,将左方向设为Y轴。
在上部旋转体4安装有检测翻滚角θroll及俯仰角θpitch的倾斜角传感器26a、26b。通过利用姿势传感器20a计测将上部旋转体4和动臂6连结的动臂销的旋转角度而检测动臂6的角度θbm。通过利用姿势传感器20b计测将动臂6和斗杆7连结的斗杆销的旋转角度而检测斗杆7的角度θam。通过利用姿势传感器20c计测将斗杆7和铲斗8连结的铲斗销的旋转角度而检测铲斗8的角度θbk。将以上计算出的各部分4、6、7、8的角度信息输出到操纵控制器100。
施工目标面设定装置24是兼做例如准备用于信息化施工的显示器19的控制器,除了施工目标面的设定以外也能够进行作业内容和各种设定,还能够进行关于机械指导的设定。例如,能够将三维的施工目标面数据经由USB存储器等输入到施工目标面设定装置24。另外,也能够通过经由网络从服务器输入来读入施工目标面。该装置可以兼做控制器,也可以是平板电脑这样的终端。
摄像头(周围信息检测装置)22是用于获取与车辆主体2的周围的状况相关的信息的装置,例如,是用于检测成为从测位卫星发送的卫星信号的障碍物的物体的装置。图1中摄像头22仅在上部旋转体4的后方设有1台,但也可以为了无死角地掌握上部旋转体4的周围状况而沿着上部旋转体4的外周设置多台。另外,周围信息检测装置22不限于摄像头,也可以是激光雷达等传感器。
操作传感器34是用于检测操作员的操作的传感器,在本实施方式中,是检测与基于操作员对操作杆17的操作相应地输出的先导压的压力传感器。
动作状态信息获取装置27是用于获取与液压挖掘机(车身)1的动作状态相关的信息(动作状态信息)的装置。在动作状态信息中,包含与发动机31、液压系统、姿势传感器20、GNSS接收器21、施工目标面设定装置24、摄像头22、无线机29、通信装置23等搭载于液压挖掘机1的各设备的动作状态相关的信息。在本实施方式中,将分别安装于使前作业机3动作的液压缸9、10、11的缸底侧液压室及活塞杆侧液压室的压力传感器设为动作状态信息获取装置27,将该压力传感器的输出向操纵控制器100输出。
显示器19是用于显示基于操纵控制器100得出的异常原因的诊断结果和各种信息的装置。在本实施方式中,显示器19是设置于驾驶室12内的液晶显示器的监视器,在其画面上显示基于由各姿势传感器20获取的信息而生成的液压挖掘机1的侧视图像及施工目标面的截面形状等信息。
存储装置25是用于记录操纵控制器100所具备的各种信息的装置。存储装置25也能够相对于操纵控制器100独立,作为例如闪存等非易失性存储介质,通过处于驾驶室12内的专用插口而能够装拆。
无线机(第1通信器)29是用于从基准站接收GNSS接收器21对车辆主体2(上部旋转体4)的位置进行运算时利用的修正信号的通信器。若将无线机29接收到的修正信号利用于GNSS接收器21的测位运算,则测位精度提高。
通信装置(第2通信器)23是用于在液压挖掘机1与外部的终端之间相互通信的装置。通信装置23通过例如卫星通信进行液压挖掘机1与处于远程的服务器102之间的信息的收发。具体地说,通信装置将存储装置25中记录的信息或基于这些信息生成的二次信息发送到服务器102。另外,通信装置23也可以通过移动电话网、短程无线通信网而实现液压挖掘机1与基地站之间的信息的交换。
接下来,对操纵控制器100中的各功能进行说明。位置信息检测部110能够基于GNSS接收器21中运算出的GNSS天线28a和GNSS天线28b的纬度、经度、高度信息(地理坐标系中的坐标值),将图3所示的车身坐标系上的任意的坐标值转换成地理坐标系中的坐标值。在车身坐标系中的GNSS天线28a的坐标值为通过设计寸法和/或全站仪等的测量设备的测定而为已知时,车身坐标系和地理坐标系能够通过使用基于车身的俯仰角θpitch、翻滚角θroll及GNSS天线28a的车身坐标系下的位置坐标、以地理坐标系为基础求出的坐标转换参数而相互转换,能够计算出设为车身坐标系的原点的动臂销的地理坐标系下的位置坐标。
在姿势运算部111中,根据由姿势传感器20计算出的车身坐标系下的各前部件6、7、8的角度信息和由位置信息检测部110计算出的动臂销的地理坐标系下的位置坐标信息,计算出液压挖掘机1使用于施工的铲斗8的顶端(齿尖)的地理坐标系下的位置坐标。另外,姿势运算部111能够运算出姿势信息,该姿势信息是用于计算出供显示器19中使用的液压挖掘机1的侧视图像。
在施工目标面运算部112中,基于从施工目标面设定装置24输入且存储于存储装置25中的施工目标面的地理坐标系下的位置信息、和由姿势运算部111运算出的铲斗齿尖的地理坐标系下的位置信息,对与该铲斗8的位置对应的施工目标面的截面形状进行运算。在此计算出的施工目标面的截面形状利用于目标面距离的运算、显示器19中提示的施工目标面的截面形状等。此外,在此设为施工目标面以地理坐标系进行定义,但也可以以对作业现场设定的现场坐标系进行定义。
在动作状态推定部113中,基于从操作传感器34和/或动作状态信息获取装置27输入的信息,推定液压挖掘机1的动作内容。例如,动作状态推定部113根据前述的车身位置信息和/或姿势传感器信息、操作传感器信息和/或施工目标面信息,判定液压挖掘机1是否为挖掘中。由于存在仅根据上述信息无法判断液压挖掘机1实际是否进行挖掘作业的情况,所以也可以使用对各执行机构9、10、11设置的压力传感器的信息来判断。另外,动作状态推定部113基于存储装置25中存储的施工目标面的位置信息、由GNSS接收器21运算出的车辆主体2的位置信息、以及由姿势传感器20检测出的前作业机3的姿势信息,对作为施工目标面与前作业机3的距离的目标面距离D(参照图6)进行运算。此外,在本实施方式中,目标面距离D如图6所示那样设为施工目标面与铲斗8的顶端(齿尖)的距离,将铲斗8的顶端与施工目标面相比位于下方的情况下的目标面距离D设为负。
在异常状态判定部114中,基于与姿势传感器20、GNSS接收器21、施工目标面设定装置24、摄像头22、无线机29、通信装置23等搭载于液压挖掘机1的各设备的异常相关的信息,判定关于液压挖掘机1的动作有何异常。在信息化施工机中,操作员实施操作使得以沿着被提示的施工目标面的方式进行挖掘,在铲斗顶端侵入施工目标面的下方而实际施工的结果相对于施工目标面过度挖掘的情况下,操作员认识到产生异常。在这些异常时,异常状态判定部114判断设备自身的故障是原因、还是卫星的接收状况和/或与通信相关的电波变差这些状况。接着对由异常状态判定部114执行的处理的详情进行说明。
在此,将实施以铲斗8的顶端保持于施工目标面的上方的方式至少对动臂6(动臂缸9)进行控制的机械控制的信息化施工作为例子,图5中示出本实施方式的异常状态判定部114的功能框图。如图5所示异常状态判定部114作为施工状态诊断部201、设备故障诊断部202及状态诊断部203发挥功能。
施工状态诊断部201是进行液压挖掘机1的施工状态的诊断来判定有无异常的部分。如图6所示,施工状态诊断部201基于由动作状态推定部113运算出的目标面距离D和规定值d1,判断对于施工目标面是否没有产生过度挖掘来判定有无异常。在对于施工目标面产生了过度挖掘的情况下前作业机3(铲斗8的顶端(齿尖))位于施工目标面的下方。本实施方式的施工状态诊断部201在目标面距离D小于规定值d1时,判定为对于施工目标面产生了过度挖掘(即,施工状态恶化),产生了异常。规定值d1为负值,能够利用例如小于作为要求精度范围(-α[mm]<D<α[mm])的下限值的-α[mm]的值。
在由施工状态诊断部201判定成产生了异常的情况下,施工状态诊断部201将快照数据记录指令输出到信息记录部115。快照数据记录指令是用于使信息记录部115将快照数据(后述)存储到存储装置25的指令。在快照数据记录指令中可以包含使信息记录部115向外部管理用服务器102发送快照数据的指令。另外,快照数据记录指令也能够对存在于本车(液压挖掘机1)的周围的其他液压挖掘机(他车)的操纵控制器100内的信息记录部115输出。
图4所示的信息记录部115是在输入了快照数据记录指令时,将以该时刻为基准的规定期间内的快照数据记录到存储装置25的部分。在本实施方式中,信息记录部115在由施工状态诊断部201判定成产生了异常时(即,目标面距离D<d1成立时),将以该时刻为基准的规定期间内的与操作传感器34、压力传感器27、姿势传感器20、GNSS接收器21及无线机(第1通信器)29相关的信息的快照数据记录(存储)到存储装置25。快照数据的记录范围也可以以异常产生时为基准从规定时间前开始。该情况下,例如,只要设为无论有无产生异常均将与各设备相关的数据(将来会成为快照数据的数据)暂时存储到存储装置25,随着时间经过将该数据消除的方式即可。
快照数据记录指令也存在从其他液压挖掘机1的操纵控制器100输入的情况。例如,在判定成某个液压挖掘机1中产生了异常时,从该某个液压挖掘机1的施工状态诊断部201(操纵控制器100)也对以该某个液压挖掘机1为基准位于规定距离内的其他液压挖掘机1的信息记录部115(操纵控制器100)输出快照数据记录指令。由此,在该其他液压挖掘机中也记录以该某个液压挖掘机1的异常产生时为基准的规定期间内的快照数据,将各液压挖掘机1的快照数据发送到外部管理用服务器102并存储。由此存在以下情况:由于能够也参照位于被检测出异常的该某个液压挖掘机1的周围的其他液压挖掘机1的快照数据,所以能够判别是否产生了因周围环境导致的异常。例如,在卫星的接收状况差的情况下,在周围存在妨碍电波等的情况下,认为在存在于周围的多个液压挖掘机中也产生了同样的异常。
在快照数据中,可以包含在以目标面距离D小于规定值d1的时刻为基准的规定期间内由摄像头22拍摄到的图像。该图像可以是静止图像,也可以是动态图像。若参照该图像,则在异常产生时能够确认周围环境是怎样的状况。
在快照数据中,具有车辆主体2(上部旋转体4)的位置、前作业机3的姿势、操作员对操作杆17的操作量、各执行机构8、9、10的压力传感器值、由GNSS接收器21得到的测位解的种类(Fix解、Float解、单独测位解),能够由GNSS接收器21接收到卫星信号的测位卫星的数量、GNSS接收器21的测位模式(例如,精密模式、概略模式)、无线机(第1通信器)29中的修正信号的接收状况(通信日志数据)、通信装置(第2通信器)23中的数据的收发状况(通信日志数据)、由摄像头22拍摄到的周围图像、从GNSS接收器21输出的卫星测位数据(例如NMEA格式)、通信装置2的连接设定、目标面距离D小于规定值d1的时刻等。通过信息记录部115将快照数据记录到存储装置25。另外,信息记录部115在快照数据记录指令的输入时,可以在将快照数据保存到存储装置25时,将该快照数据经由通信装置23发送到外部管理用服务器102。
在施工状态诊断部201中判定成产生了异常的情况下(即,D<d1),需要判断其原因是设备故障(即硬件导致的异常)还是因其他事由导致的异常。在设备故障诊断部202中,基于信息记录部115记录在存储装置25中的快照数据来诊断构成液压挖掘机1的设备(例如,操作传感器34、压力传感器27、姿势传感器20、GNSS接收器21及无线机29中的至少一个设备)有无故障。即,在此,除了搭载于液压挖掘机1的发动机31、液压泵32等标准设备以外,还会掌握动臂6、斗杆7、铲斗8等的姿势传感器20、操作传感器34、GNSS接收器21、各执行机构9、10、11的压力传感器(动作状态信息获取装置)27、通信装置23、无线机29等信息化施工所需的设备有无故障。在这些设备存在异常的情况下,设备故障诊断部202输出与发生了故障的设备相关的信息和设备故障标志。
状态诊断部203是在设备故障诊断部202中没有发现搭载设备的故障的情况下,基于快照数据确认有无与信息化施工中使用的通信和GNSS测位相关的异常的部分。即,状态诊断部203基于快照数据,进行关于无线机29与基地站的通信状态的异常原因的诊断、和关于GNSS接收器21中的测位的异常原因的诊断。例如,作为前者的异常原因,存在因通信异常而未输入RTK-GNSS所需要的修正信息(无线机29所接收的信息)的情况。另外,作为后者的异常原因,存在测位卫星的配置状态失衡(DOP(Dilution Of Precision)值比较大)的情况。状态诊断部203输出异常原因的诊断结果。
诊断结果输出部204将设备故障诊断部202及状态诊断部203的诊断结果显示到显示器(监视器)19。
在外部管理用服务器102中保存有施工目标面数据、土质信息、包含施工现场周边的地形信息、可通信区域等,在外部管理用服务器102中也能够掌握通信状况。另外,若采取在某个液压挖掘机1中产生了异常时,不仅是该液压挖掘机、周边的液压挖掘机1的快照数据也上传到服务器的结构,则容易掌握卫星、通信等涉及环境的异常时数据。尤其是,在实施信息化施工时,在其中将机械的一部分动作自动化这样的基于机械控制的作业中,会想到对施工目标面过度挖掘得深、铲斗未接近至施工目标面等现象。在这样的情况下,以往,需要服务人员来到现场,观察机械的实际举动、确认各种传感器的状态等,由此判断是机械的异常还是周围状况的影响等。与之相对,在本实施方式中,在将异常时的数据发送到外部管理用服务器102的基础上,能够确认作业内容和各搭载设备的状态,因此能够高效地进行支援。
接下来使用图7-10对上述那样构成的操纵控制器100的异常诊断处理进行说明。
图7是基于操纵控制器100进行的异常诊断处理的流程。
操纵控制器100在规定的控制周期内执行图7所示的流程。在控制周期到来后操纵控制器100(位置信息检测部110)开始处理,利用由GNSS接收器21运算出的液压挖掘机1(上部旋转体4)的地理坐标系下的位置信息和倾斜角传感器26a、26b的检测值,对用于将车身坐标系上的点(例如原点(动臂销的轴向上的中点))转换成地理坐标系的坐标值的坐标转换参数进行运算。接着操纵控制器100(姿势运算部111)基于运算出的坐标转换参数和姿势传感器20的检测值(前作业机3的姿势信息),对地理坐标系下的铲斗8的齿尖(顶端)的位置信息进行运算(步骤S1)。
在步骤S2中,操纵控制器100(施工目标面运算部112)基于从施工目标面设定装置24输入且存储于存储装置25的施工目标面的地理坐标系下的位置信息、和由姿势运算部111运算出的铲斗齿尖的地理坐标系下的位置信息,对与该铲斗8的位置对应的施工目标面的截面形状进行运算。
在步骤S3中,操纵控制器100(动作状态推定部113)基于步骤S1中运算出的铲斗齿尖的位置信息和步骤S2中运算出的施工目标面的截面形状,对作为从铲斗齿尖到施工目标面为止的距离的目标面距离D进行运算。
在步骤S4中,操纵控制器100(施工状态诊断部201)通过判定步骤S3中运算出的目标面距离D是否小于规定值d1,来判断对于施工目标面是否没有产生过度挖掘。即,判断是否没有得到机械控制所要求的精度、是否产生了异常。在此,若目标面距离D为d1以上,则判断成没有产生异常,进入步骤S20并结束处理。另一方面,在目标面距离D小于d1的情况下,判断成产生了异常,将异常产生时刻存储到存储装置25后进入步骤S5。
在步骤S5中,施工状态诊断部201(操纵控制器100)对信息记录部115输出快照数据记录指令。将该快照数据记录指令的输入作为触发,信息记录部115将快照数据记录到存储装置25,并且将该快照数据上传到外部管理用服务器102。
在步骤S6中,操纵控制器100(设备故障诊断部202)基于步骤S5中存储于存储装置25的快照数据来诊断信息化施工(机械控制)所要的设备(姿势传感器20、操作传感器34、GNSS接收器21、各执行机构9、10、11的压力传感器(动作状态信息获取装置)27、通信装置23、无线机29等)有无故障。
在步骤S7中,操纵控制器100(设备故障诊断部202)判定步骤S6中信息化施工所需的设备中是否存在发生故障的设备。在存在发生故障的设备的情况下,操纵控制器100(设备故障诊断部202)进入步骤S8,输出设备故障标志。由此在显示器19上显示发生故障的设备的名称。另一方面,在没有发生故障的设备的情况下使处理进入步骤S9。
在步骤S9中,操纵控制器100(状态诊断部203)判定步骤S5中保存的快照数据中的GNSS接收器21的测位解(测位状态)是否为Fix解。在为Fix解时移动到图8所示的处理1的流程。另一方面,在不为Fix解的情况下进入步骤S10。
在步骤S10中,操纵控制器100(状态诊断部203)判定步骤S5中保存的快照数据中的GNSS接收器21的测位解(测位状态)是否为Float解。在为Float解时移动到图9所示的处理2的流程。另一方面,在不为Float解的情况下,即为单独测位解的情况下进入步骤S11。
在步骤S11中,由于步骤S5中保存的快照数据中的GNSS接收器21的测位解(测位状态)为单独测位解,所以操纵控制器100(状态诊断部203)进入图10所示的处理3的流程。
图8是表示图7中的处理1的流程的图。当开始处理时,操纵控制器100(状态诊断部203)首先参照步骤S5中存储的快照数据,判断是否无法经由无线机29接收到来自基准站的修正信息(步骤S101)。在此在无法接收到修正信息的情况下使处理进入步骤S102,相反地在能够接收到修正信息的情况下使处理进入步骤S105。
在步骤S102中,操纵控制器100(状态诊断部203)判断成与无线机29的通信和从基准站发送的修正信号中的至少一方存在问题,移动到接下来的处理(步骤S103)。
在步骤S103中,操纵控制器100(诊断结果输出部204)生成用于进行指示以确认基准站是否能够发送修正信息的显示用数据(例如消息、图标)并输出到显示器19,其结果为,该显示用数据被显示于显示器19。
在接下来的步骤S104中,操纵控制器100(诊断结果输出部204)还生成用于进行指示以确认周围是否不存在产生电波的物体或遮蔽电波的物体的显示用数据(例如消息、图标)并输出到显示器19,其结果为,该显示用数据被显示于显示器19。在向显示器19的显示完成后,操纵控制器100将与步骤S103及S104中生成的显示用数据相关的信息(例如,所显示的异常原因、对策的内容、生成显示数据时考虑的数据、显示时刻等)保存到存储装置25(步骤S112),结束处理并待机直至下一个控制周期。
另一方面,在步骤S105中,操纵控制器100(诊断结果输出部204)生成用于指示操作员以输入GNSS接收器21中设定的GNSS精度模式是精密模式和概略模式中的哪一种的显示用数据(例如消息)并输出到显示器19。此外,本实施方式中的GNSS精度模式与GNSS接收器21完成测位计算的测位结果的偏差(误差)的大小相应地分类,精密模式被设定为完成测位计算的偏差比概略模式相对小的值(测位为高精度的值)。
在步骤S106中,操纵控制器100(状态诊断部203)判定步骤S105的显示后输入的GNSS精度模式是否为精密模式。在设定了精密模式的情况下进入步骤S107,在不是的情况(设定了概略模式的情况)下进入步骤S109。
在步骤S107中,操纵控制器100(状态诊断部203)将此时的GNSS精度模式(即精密模式)、在该GNSS精度模式中设定的测位精度的判定条件(例如,在设为精密模式中若测位结果的偏差(误差)为30mm以内则允许的情况下,表示该容许范围的数值)存储到存储装置25,进入步骤S108。
在步骤S108中,操纵控制器100(诊断结果输出部204)生成用于通知所设定的GNSS精度模式的测位条件严格是异常产生原因的显示用数据(例如消息),将其输出到显示器19并结束处理。接收了显示用数据的输入的显示器19显示GNSS精度模式被设定为精密模式是异常原因这一主旨。然后,操纵控制器100将与步骤S105及S108中生成的显示用数据相关的信息保存到存储装置25(步骤S112),结束处理。
另一方面,在进入了步骤S109的情况(GNSS精度模式为概略模式的情况)下,操纵控制器100(状态诊断部203)诊断为GNSS天线28中的卫星信号的接收状况差、具体地说能够被接收到卫星信号的卫星数量少、能够被接收到卫星信号的卫星的配置差等是异常的原因。
在步骤S110中,操纵控制器(诊断结果输出部204)获取从GNSS接收器21输出的卫星测位数据(例如NMEA格式)并保存到存储装置25,生成用于将其显示到显示器19的显示用数据并输出到显示器19(步骤S111)。在接收了显示用数据的输入的显示器19显示了卫星测位数据后,操纵控制器100将与步骤S105及S111中生成的显示用数据相关的信息保存到存储装置25中(步骤S112),处理结束。
图9是表示图7中的处理2的流程的图。当开始处理时,操纵控制器100(状态诊断部203)首先参照步骤S5中存储的快照数据,判断是否无法经由无线机29接收来自基准站的修正信息(步骤S201)。在此在判明无法接收修正信息的情况下使处理进入步骤S202,相反地在判明能够接收修正信息的情况下使处理进入步骤S205。
在步骤S202中,操纵控制器100(状态诊断部203)判断成在与无线机29的通信环境中存在问题,移动到接下来的处理(步骤S203)。
在步骤S203中,操纵控制器100(状态诊断部203)获取无线机29的通信日志数据并存储到存储装置25中。
在步骤S204中,操纵控制器100(诊断结果输出部204)生成用于促使操作员确认无线机29的连接、设定等无线机29的通信环境的显示用数据(例如消息)并输出到显示器19。接收了该显示用数据的输入的显示器19显示该显示用数据,操纵控制器100将与步骤S204中生成的显示用数据相关的信息保存到存储装置25中(步骤S212),处理结束。
另一方面,在进入步骤S205的情况(无线机29中能够接收到修正信息的情况)下,操纵控制器100(诊断结果输出部204)生成用于使操作员(或用户)确认能够被GNSS接收器21接收卫星信号的卫星数量的显示用数据(例如,“总卫星数:X个([细项]GPS:x1个,GLONASS:x2个,…)」等和能够掌握卫星数量的消息)并输出到显示器19。
在步骤S206中,操纵控制器100(状态诊断部203)判定步骤S205中显示的卫星数量是否超过规定值n1(例如10个)。在所显示的卫星数超过规定值n1的情况下进入步骤S207,在不是的情况(卫星数为10个以下的情况)下进入步骤S209。
在步骤S207中,操纵控制器100(状态诊断部203)获取无线机29的通信日志数据并存储到存储装置25中。
在步骤S208中,操纵控制器100(诊断结果输出部204)生成用于促使操作员再次确认无线机29的通信速度和设备故障的显示用数据(例如消息)并输出到显示器19。接收了该显示用数据的输入的显示器19显示该显示用数据,操纵控制器100将与步骤S205及S208中生成的显示用数据相关的信息保存到存储装置25中(步骤S212),处理结束。
另一方面,在进入步骤S209的情况(卫星数量为规定值n1以下的情况)下,操纵控制器100(状态诊断部203)诊断为GNSS天线28中的卫星信号的接收状况差、具体地说能够被接收到卫星信号的卫星数量少、能够被接收到卫星信号的卫星的配置差等是异常的原因。
在步骤S210中,操纵控制器(诊断结果输出部204)获取从GNSS接收器21输出的卫星测位数据(例如NMEA格式)并存储到存储装置25中,生成用于使其显示到显示器19的显示用数据并输出到显示器19(步骤S211)。接收了显示用数据的输入的显示器19显示卫星测位数据,操纵控制器100将与步骤S205及S211中生成的显示用数据相关的信息保存到存储装置25中(步骤S212),处理结束。
图10是表示图7中的处理3的流程的图。当开始处理时,操纵控制器100(状态诊断部203)首先参照步骤S5中存储的快照数据,判断是否无法经由无线机29接收到来自基准站的修正信息(步骤S301)。在此在判明无法接收到修正信息的情况下使处理进入步骤S302,相反地在判明能够接收到修正信息的情况下使处理进入步骤S305。
在步骤S302中,操纵控制器100(状态诊断部203)判断成在无线机29的修正信息格式或与无线机29的通信环境中存在问题,移动到接下来的处理(步骤S303)。
在步骤S303中,操纵控制器100(状态诊断部203)获取无线机29的通信日志数据并存储到存储装置25中。
在步骤S304中,操纵控制器100(诊断结果输出部204)生成用于促使操作员确认无线机29的连接、设定等无线机29的通信环境的显示用数据(例如消息)并输出到显示器19。接收了该显示用数据的输入的显示器19显示该显示用数据,操纵控制器100将与步骤S304中生成的显示用数据相关的信息保存到存储装置25中(步骤S312),处理结束。
另一方面,在进入步骤S305的情况(能够以无线机29接收到修正信息的情况)下,操纵控制器100(诊断结果输出部204)生成用于指示操作员输入能够被GNSS接收器21接收到卫星信号的卫星数量是多少的显示用数据(例如消息)并输出到显示器19。然后,操纵控制器100将与步骤S305及S308中生成的显示用数据相关的信息保存到存储装置25中(步骤S312),结束处理。
在步骤S306中,操纵控制器100(状态诊断部203)判定步骤S305的显示后输入的卫星数量是否超过规定值n2(例如0个)。在输入的卫星数量超过规定值n2的情况下进入步骤S307,在不是的情况(卫星数为0个的情况)下进入步骤S309。
在步骤S307中,操纵控制器100(状态诊断部203)获取无线机29的通信日志数据并存储到存储装置25中,并且获取从GNSS接收器21输出的卫星测位数据(例如NMEA格式)并存储到存储装置25中。
在步骤S308中,操纵控制器100(诊断结果输出部204)生成用于促使操作员执行无线机29及GNSS接收器21的重新启动的显示用数据(例如消息)并输出到显示器19。接收了该显示用数据的输入的显示器19显示该显示用数据,处理结束。
另一方面,在步骤S309中,操纵控制器100(状态诊断部203)判断成无线机29的修正信息格式中存在问题,移动到接下来的处理(步骤S310)。
在步骤S310中,操纵控制器100(状态诊断部203)获取无线机29的通信日志数据并存储到存储装置25中。
在步骤S311中,操纵控制器100(诊断结果输出部204)生成用于促使操作员确认无线机29的连接、设定等无线机29的通信环境的显示用数据(例如消息)并输出到显示器19。接收了该显示用数据的输入的显示器19显示该显示用数据,操纵控制器100将与步骤S305及S311中生成的显示用数据相关的信息保存到存储装置25中(步骤S312),结束处理。
<作用·效果>
在以上那样构成的管理系统中,能够实现所谓机械控制等信息化施工的液压挖掘机1中搭载的操纵控制器100在目标面距离D小于规定值d1时视为产生了异常,将与信息化施工所需的设备(例如操作传感器34、压力传感器27、姿势传感器20、GNSS接收器21及无线机29)相关的信息的快照数据存储到存储装置25,基于该快照数据对目标面距离D小于规定值d1的原因、即异常原因进行诊断。通过这样构成操纵控制器100,能够在异常产生时获取与信息化施工所需的设备相关的信息的快照数据,因此容易确定异常原因。
在本实施方式中由于快照数据中包含摄像头22的拍摄图像,所以能够掌握仅以异常产生时的各设备的运转数据(数值数据)无法掌握的液压挖掘机1的周围状况,例如,也能够检测因遮蔽向无线机29或GNSS接收器21的信号而可能成为异常原因的障碍物。
而且在本实施方式中,通过利用快照数据记录指令,能够对于位于产生了异常的液压挖掘机的周围的其他液压挖掘机的操纵控制器100也记录快照数据,能够以向服务器102发送的方式构成管理系统。若像这样以不仅针对检测出异常的液压挖掘机,也将其周围的液压挖掘机的快照数据联动地上传到服务器102的方式构成系统,则不仅容易掌握因硬件导致的异常,也容易掌握因周围环境导致的异常产生,容易确定异常原因。
尤其是,本实施方式的操纵控制器100首先诊断信息化施工所需的设备有无硬件故障,在没有检测到这种故障的情况下,进行根据GNSS接收器21的测位解而不同的处理(在本实施方式中为三个处理)来尝试确定异常原因。具体地说,构成为基于来自基地站的修正信息的接收状况、GNSS精度模式和被接收到卫星信号的卫星数量,操纵控制器100对关于无线机(第1通信器)29与基地站的通信状态的异常原因、和关于GNSS接收器21中的测位的异常原因进行诊断。由此不仅能够诊断、确定硬件故障,也能够诊断、确定与信息化施工所需的通信设备的通信状况相关的异常原因,因此能够缩短从异常产生后到作业恢复为止的时间,能提高作业效率。
另外,在本实施方式的管理系统中,由于能够将操纵控制器100的诊断结果显示到液压挖掘机1的驾驶室12内的显示器(监视器)19上,所以能够迅速向操作员传达异常原因和为了消除异常有效的对策。由于也存在由操作员自身执行所显示的对策而消除的异常,所以无需等待服务人员的到来或向制造商的询问,恢复到正常作业的机会增加而能够提高作业效率。另外,由于显示用数据的关联信息也存储于存储装置25(步骤S112、212、312),所以能够利用于异常产生后的诊断。
<其他>
此外,上述中说明了在图7的步骤S4中判定为产生了针对施工目标面的过度挖掘的情况下,在步骤S5中快速保存/上传快照数据的例子,但也可以以在步骤S8结束后执行快照数据的保存/上传的方式构成处理流程。此外,该情况下的S6的故障检测只要以步骤S4中产生了过度挖掘的时刻为基准暂时存储包含于快照数据的各种信息,基于这些信息进行即可。步骤S9、S10、S11的判定可以根据该判定执行时的信息进行判定,也可以与步骤S6同样地根据以过度挖掘产生时刻为基准暂时存储的各种信息进行判断。这对于处理1、2、3(图8、9、10)中进行的各种判定处理也是同样的。另外,在处理1、2、3中保存显示用数据的关联信息的处理(步骤S112、212、213)中,可以在关联信息的保存的同时也将生产显示用数据时利用的信息保存到存储装置25中。此外,也可以与快照数据同样地将这些信息向存储装置25保存,与此同时或取而代之向外部管理用服务器102发送。
另外,上述中说明了以液压挖掘机1的操纵控制器100进行基于快照数据的异常诊断的情况下,但也可以采用如下结构:在异常检测时将暂时记录于存储装置25的快照数据上传(发送)到外部管理用服务器102,基于该快照数据在外部管理用服务器102中进行异常诊断,将该诊断结果发送到相符的液压挖掘机1。该情况下,考虑在服务器102搭载图5的异常状态判定部114中的设备故障诊断部202、状态诊断部203和诊断结果输出部204的功能的结构。另外,也可以使操纵控制器100和服务器102双方存储快照数据,由操纵控制器100和服务器102双方进行基于快照数据的异常诊断。而且,也能够选择如下结构:在某个液压挖掘机1中产生了异常的情况下,仅在记录位于其周围的其他液压挖掘机的快照数据并仅发送到服务器102的情况下,仅由服务器102进行异常诊断。
在上述中,在目标面距离D小于规定值d1时视为产生了异常并记录快照数据,但也可以采用如下结构:在能够认定等同于信息化施工机产生了异常的其他条件充足时记录快照数据。
另外,也可以取代运算目标面距离D,基于存储于存储装置25的施工目标面的位置、由GNSS接收器21运算出的车辆主体2的位置及由姿势传感器20(20a、20b、20c)检测出的前作业机3的姿势,以操纵控制器100对施工目标面与前作业机3的高度方向上的位置的差值大小(绝对值)进行运算,根据该位置的差值大小是否超过规定值来判断有无异常的产生。此时,在位置的差值大小超过规定值的情况下判定成产生了异常。作为规定值,例如,能够利用上述中涉及的要求精度范围的上限值或下限值的绝对值即|±α|。若像这样运算位置的差值大小(绝对值)并判断有无异常的产生,则不仅是上述说明的对施工目标面过度挖掘的情况(铲斗8位于施工目标面的下侧的情况),关于对施工目标面挖掘不充分的情况(铲斗8位于施工目标面的上侧的情况)也能够判定成异常。此外,作为施工目标面与前作业机3的“高度方向上的位置的差值”,能够利用铅垂方向(重力方向)上的位置的差值、相对于施工目标面的垂线方向上得到位置的差值。
另外,上述中目标面距离D如图6所示那样设为施工目标面与铲斗8的顶端(齿尖)的距离,但也可以设为在前作业装置3上任意设定的控制点(铲斗齿尖以外的点)与施工目标面的距离。该点对于上述涉及的施工目标面与前作业机3的高度方向上的位置的差值大小(绝对值)的运算可以说也是同样的。
此外,本发明不限定于上述实施方式,包含不脱离其要旨的范围内的各种变形例。例如,本发明不限定于具备上述实施方式中说明的全部结构,也包含将其结构的一部分删除的实施方式。另外,能够将某实施方式的结构的一部分追加或置换成其他实施方式的结构。
另外,上述操纵控制器100的各结构和该各结构的功能及执行处理等的一部分或全部可以由硬件(例如以集成电路设计执行各功能的逻辑等)实现。另外,上述操纵控制器的结构也可以为通过由运算处理装置(例如CPU)读出、执行而实现该操纵控制器的结构所涉及的各功能的程序(软件)。该程序所涉及的信息能够存储于例如半导体存储器(闪存、SSD等)、磁存储装置(硬盘驱动器等)及记录介质(磁盘、光盘等)等。
另外,在上述各实施方式的说明中,控制线和信息线被解释为该实施方式的说明所需而被示出,但不限于必须示出产品所涉及的全部控制线和信息线。可以认为实际上几乎全部结构相互连接。
附图标记的说明
1…液压挖掘机,2…车辆主体,3…前作业机(作业机),4…上部旋转体,5…下部行驶体,6…动臂,7…斗杆,8…铲斗(附属工具),9…动臂缸,10…斗杆缸,11…铲斗缸,12…驾驶室,13…旋转液压马达,15…行驶马达,16…旋转环,17…操作杆(操作装置),19…显示器(监视器),20…姿势传感器,21…GNSS接收器,22…摄像头(周围信息检测装置),23…通信装置(第2通信器),24…施工目标面设定装置,25…存储装置,26…倾斜角传感器,27…压力传感器(动作状态信息获取装置),28…GNSS天线,29…无线机(第1通信器),31…发动机,32…液压泵,33…控制阀,34…操作传感器,100…操纵控制器(控制装置),101…管理系统,102…外部管理用服务器,103…支持中心,110…位置信息检测部,111…姿势运算部,112…施工目标面运算部,113…动作状态推定部,114…异常状态判定部,115…信息记录部,201…施工状态诊断部,202…设备故障诊断部,203…状态诊断部,204…诊断结果输出部。
Claims (7)
1.一种作业机械,具备:
作业机,其安装于车辆主体,具有铲斗;
操作传感器,其用于检测针对所述作业机的操作员操作;
压力传感器,其用于检测对所述作业机进行驱动的液压执行机构的压力;
姿势传感器,其用于检测所述作业机的姿势;
天线,其安装于所述车辆主体,用于从多个测位卫星接收卫星信号;
接收器,其基于由所述天线接收到的卫星信号对所述车辆主体的位置进行运算;
第1通信器,其用于从基地站接收所述接收器对所述车辆主体的位置进行运算时利用的修正信号;以及
控制器,其具有存储有施工目标面的位置的存储装置,基于所述存储装置中存储的所述施工目标面的位置、由所述接收器运算出的所述车辆主体的位置及由所述姿势传感器检测出的所述作业机的姿势,对所述施工目标面与所述作业机的高度方向上的位置的差值大小进行运算,
所述控制器以将所述铲斗的顶端保持于所述施工目标面的方式控制所述液压执行机构来执行基于机械控制的挖掘作业,
所述作业机械的特征在于,
所述控制器在基于所述机械控制的挖掘作业的过程中,在所述位置的差值大小超过了规定值的时刻,将以该时刻为基准的规定期间内的与所述操作传感器、所述压力传感器、所述姿势传感器、所述接收器及所述第1通信器相关的信息的快照数据记录到所述存储装置,基于该快照数据对所述位置的差值大小超过所述规定值的原因进行诊断。
2.如权利要求1所述的作业机械,其特征在于,
所述控制器在所述位置的差值大小超过了所述规定值时,基于记录于所述存储装置的所述快照数据,对所述操作传感器、所述压力传感器、所述姿势传感器、所述接收器及所述第1通信器中的至少一个设备有无故障进行诊断,
在对所述至少一个设备没有检测到故障时,所述控制器对关于所述第1通信器与所述基地站的通信状态的异常原因和关于所述接收器中的测位的异常原因进行诊断。
3.如权利要求1所述的作业机械,其特征在于,
还具备用于将存储于所述存储装置的信息向外部的服务器发送的第2通信器,
所述控制器在所述位置的差值大小超过了所述规定值时,经由所述第2通信器向所述服务器发送所述快照数据。
4.如权利要求3所述的作业机械,其特征在于,
所述控制器在所述位置的差值大小超过了所述规定值时,针对位于所述作业机械的周围的其他作业机械的控制器,经由所述第2通信器发送将该其他作业机械中的快照数据向所述服务器发送的指令。
5.如权利要求1所述的作业机械,其特征在于,
还具备对所述车辆主体的周围进行拍摄的摄像头,
在所述快照数据中,包含在以所述位置的差值大小超过所述规定值的时刻为基准的规定期间由所述摄像头拍摄到的图像。
6.如权利要求2所述的作业机械,其特征在于,
还具备显示基于所述控制器得到的诊断结果的监视器。
7.一种作业机械的管理系统,具备与作业机械以能够进行双向通信的方式连接的服务器,通过所述服务器进行所述作业机械中产生的异常的诊断,
所述作业机械的管理系统的特征在于,具备:
操作传感器,其用于检测针对所述作业机械的作业机的操作员操作;
压力传感器,其用于检测对所述作业机械的作业机进行驱动的液压执行机构的压力;
姿势传感器,其用于检测所述作业机械的作业机的姿势;
天线,其用于从多个测位卫星接收卫星信号;
接收器,其基于由所述天线接收到的卫星信号对所述作业机械的车辆主体的位置进行运算;
第1通信器,其用于从基地站接收所述接收器对所述作业机械的车辆主体的位置进行运算时利用的修正信号;以及
控制器,其具有存储有施工目标面的位置的存储装置,基于所述存储装置中存储的所述施工目标面的位置、由所述接收器运算出的所述作业机械的车辆主体的位置、以及由所述姿势传感器检测出的所述作业机械的作业机的姿势,对所述施工目标面与所述作业机械的作业机的高度方向上的位置的差值大小进行运算,
所述控制器以将所述作业机械的作业机保持于所述施工目标面的方式控制所述液压执行机构来执行基于机械控制的挖掘作业,并且,在基于所述机械控制的挖掘作业的过程中,在所述位置的差值大小超过了规定值的时刻,将以该时刻为基准的规定期间内的与所述操作传感器、所述压力传感器、所述姿势传感器、所述接收器及所述第1通信器相关的信息的快照数据记录到所述存储装置,并将该快照数据向所述服务器发送,
所述服务器基于从所述控制器发送的所述快照数据,在所述作业机械中对所述位置的差值大小超过所述规定值的原因进行诊断。
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KR100523228B1 (ko) * | 2001-05-08 | 2005-10-20 | 히다치 겡키 가부시키 가이샤 | 작업기계, 작업기계의 고장진단시스템, 작업기계의메인티넌스시스템 |
JP2003227471A (ja) * | 2002-02-07 | 2003-08-15 | Komatsu Ltd | 油圧機器の故障診断装置 |
EP1541772B1 (en) * | 2002-09-17 | 2015-08-05 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Excavation teaching apparatus for construction machine |
JP4248579B2 (ja) * | 2004-09-24 | 2009-04-02 | 株式会社小松製作所 | 旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械 |
JP4074615B2 (ja) * | 2004-11-17 | 2008-04-09 | 日立建機株式会社 | 建設機械の診断情報表示システム |
US7975410B2 (en) * | 2008-05-30 | 2011-07-12 | Caterpillar Inc. | Adaptive excavation control system having adjustable swing stops |
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CA2807828C (en) * | 2011-11-04 | 2014-09-02 | Komatsu Ltd. | Loading system and transporter |
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JP5676667B2 (ja) * | 2013-03-14 | 2015-02-25 | 株式会社小松製作所 | 作業機械 |
US9458600B2 (en) * | 2013-05-15 | 2016-10-04 | Deere & Company | Method for controlling an implement associated with a vehicle |
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JP6777375B2 (ja) * | 2015-03-05 | 2020-10-28 | 株式会社小松製作所 | 作業機械の画像表示システム、作業機械の遠隔操作システム及び作業機械 |
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