CN116234960A - 挖掘位置决定系统、挖掘控制系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够适当地决定与挖掘对象物的形状对应的挖掘开始位置的挖掘位置决定系统。挖掘位置决定系统包括：摄像装置(9)，拍摄山形的挖掘对象物(100)及工程机械所具有的挖斗(12)；以及开始位置决定部(8)，能够决定挖斗对于挖掘对象物的挖掘开始位置。开始位置决定部根据摄像装置的检测数据，将从工程机械的机体观察挖斗时，挖斗未被挖掘对象物完全隐蔽并且挖掘对象物与挖斗局部重叠那样的挖斗的位置，决定为所述挖掘开始位置。

Description

挖掘位置决定系统、挖掘控制系统及工程机械

技术领域

本发明涉及对于工程机械所挖掘的山形(mountain shape)的挖掘对象物决定挖掘位置的系统、挖掘控制系统及工程机械。

背景技术

例如在专利文献1中，记载有工程机械的以往的挖掘控制。在专利文献1中，以使液压反铲的斗杆远端的坐标与各挖掘位置一致的方式，计算动臂角度、斗杆角度及回转角度。并且，以与各计算值一致的方式，控制动臂、斗杆及车身的角度。通过使挖掘位置沿着回转方向偏移，能够在比挖斗宽度更大的范围的区域中，容易且高效地进行自动挖掘。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开昭54-123202号

在专利文献1所记载的挖掘控制中，使斗杆远端与预先设定的挖掘位置一致，并按照已决定的顺序进行挖掘。

但是，挖掘对象物的形状有时会对应于其挖掘状况而随时变化。因此，专利文献1所记载的挖掘控制不能够根据挖掘对象物的形状来适当地决定挖掘位置。

发明内容

本发明的目的在于：提供能够根据挖掘对象物的形状来适当地决定挖掘开始位置的挖掘位置决定系统。

本发明所涉及的挖掘位置决定系统是用于工程机械的挖掘位置决定系统，所述工程机械具有机体和相对于所述机体能够相对移动的挖斗，并且能够挖掘山形的挖掘对象物。所述挖掘位置决定系统包括：摄像装置，能够拍摄所述挖掘对象物及所述挖斗；以及开始位置决定部，能够决定所述挖斗对于所述挖掘对象物的挖掘开始位置。所述开始位置决定部根据所述摄像装置的检测数据，将从所述机体观察所述挖斗时，所述挖斗中的一部分露出在所述机体侧并且所述挖斗中的与所述一部分不同的其他部分被所述挖掘对象物隐蔽那样的所述挖斗的位置，决定为所述挖掘开始位置。

另外，本发明提供挖掘控制系统，所述挖掘控制系统包括：上述的挖掘位置决定系统；以及信号输入部，将驱动指令信号输入至所述工程机械，以使所述挖斗对于所述挖掘对象物的挖掘动作从由所述挖掘位置决定系统的所述开始位置决定部决定的所述挖掘开始位置开始。

另外，本发明提供工程机械，所述工程机械包括：机体；挖斗，相对于所述机体能够相对移动；驱动部，能够驱动所述挖斗；以及上述的挖掘控制系统。所述信号输入部将驱动指令信号输入至所述驱动部，以使所述挖斗对于所述挖掘对象物的挖掘动作从由所述挖掘位置决定系统的所述开始位置决定部决定的所述挖掘开始位置开始。

附图说明

图1是表示作为本发明所涉及的工程机械的一例的液压挖掘机的侧视图。

图2是包含本发明的一个实施方式所涉及的挖掘位置决定系统的系统的方块图。

图3A是用于对决定挖掘开始位置的一个过程进行说明的图。

图3B是用于对决定挖掘开始位置的一个过程进行说明的图。

图4是用于对决定第一次的挖掘开始位置、第二次的挖掘开始位置的一个过程进行说明的图。

图5是用于对使挖掘开始位置向回转方向逐渐偏移的情况进行说明的平面图。

图6是用于对使挖掘开始位置向回转方向逐渐偏移的情况进行说明的平面图。

图7是用于说明由控制器计数挖掘次数，并根据挖掘No.变更挖掘开始位置的控制器的处理流程的流程图。

图8A是用于对决定挖掘开始位置的变形例的一个过程进行说明的图。

图8B是用于对决定挖掘开始位置的变形例的一个过程进行说明的图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的一个实施方式。在以下的说明中，以液压挖掘机1为例，对工程机械进行说明。

液压挖掘机1能够挖掘例如山形的挖掘对象物。如图1所示，液压挖掘机1是利用附属设备4进行作业的机械，包括下部行走体2、上部回转体3及所述附屈设备4，该上部回转体3以能够围绕沿着上下方向延伸的回转中心轴回转的方式支撑于下部行走体2。

下部行走体2是使液压挖掘机1行走的部分，其具有能够在地面上行走的履带5。上部回转体3经由回转装置6能够回转地安装在下部行走体2上。上部回转体3在前部具有作为驾驶室的驾驶舱7。下部行走体2及上部回转体3构成本发明的机体。

附属设备4能够起伏(能够向上下方向转动)地安装于上部回转体3。附属设备4具有动臂10、斗杆11及挖斗.12。动臂10的基端部安装于上部回转体3。斗.杆11的基端部安装于动臂10的远端部。挖斗12安装于斗杆11的远端部。挖斗12是进行砂土堆100(参照图3A等)等山形的挖掘对象物的挖掘、平整、挖起等作业的远端的附属设备。此时，挖斗12相对于所述机体能够相对移动。

液压挖掘机1还包括分别驱动动臂10、斗杆11及挖斗12的动臂缸体1.3、斗杆缸体14及挖斗缸体15(驱动部)。动臂缸体13、斗杆缸体14及挖斗缸体15均是液压致动器。例如动臂缸体13通过伸长及收缩，分别向抬升方向及降下方向驱动动臂10。上述各缸体(驱动部)相对于上部回转体3能够相对地驱动挖斗12。

液压挖掘机1还包括回转角度传感器16、动臂角度传感器17、斗杆角度传感器18及挖斗角度传感器19。

回转角度传感器16检测上部回转体3相对于下部行走体2的回转角度。例如使用编码器、分解器或陀螺仪传感器作为回转角度传感器16。

动臂角度传感器17安装于动臂10，并检测动臂10的姿势。动臂角度传感器17是取得动臂10相对于水平线的倾斜角度的传感器。例如，使用倾斜传感器或加速度传感器作为动臂角度传感器17。此外，动臂角度传感器17也可以通过检测动臂枢轴10a(动臂基端部)的旋转角度来检测动臂10的姿势。另外，动臂角度传感器17还可以通过检测动臂缸体13的行程量来检测动臂10的姿势。

斗杆角度传感器18安装于斗杆11，并检测斗杆11的姿势。斗杆角度传感器18是取得斗杆11相对于水平线的倾斜角度的传感器。例如，使用倾斜传感器或加速度传感器作为斗杆角度传感器18。此外，斗杆角度传感器18也可以通过检测斗杆连结销11a(斗杆基端部)的旋转角度来检测斗杆11的姿势。另外，斗杆角度传感器18还可以通过检测斗杆缸体14的行程量来检测斗杆11的姿势。

挖斗角度传感器19安装于用于驱动挖斗12的连杆部件21，并检测挖斗12的姿势。挖斗角度传感器19是取得挖斗12相对于水平线的倾斜角度的传感器。例如，使用倾斜传感器或加速度传感器作为挖斗角度传感器19。此外，挖斗角度传感器19也可以通过检测挖斗连结销12a(挖斗基端部)的旋转角度来检测挖斗12的姿势。另外，挖斗角度传感器19还可以通过检测挖斗缸体15的行程量来检测挖斗12的姿势。

图1所示的便携终端22是在于作业现场的作业者所操作的外部终端，例如是平板终端。便携终端22能够与后述的控制器8(开始位置决定部)相互通信。便携终端22能够配置在液压挖掘机1的外部(离开液压挖掘机1的位置)。便携终端22能够构成本发明的挖掘位置决定系统的一部分。

液压挖掘机1上安装有摄像装置9。另外，液压挖掘机1中搭载有控制器8。在本实施方式中，摄像装置9安装在上部回转体3的正面。控制器8及摄像装置9构成本发明的挖掘位置决定系统的一部分。

摄像装置9是能够拍摄砂土堆100(挖掘对象物)及挖斗12的装置。在本实施方式中，虽然液压挖掘机1上安装有摄像装置9，但是摄像装置9也可以不安装于液压挖掘机1。即，摄像装置9也可以设置在液压挖掘机1的周边、或堆积砂土堆100的地点的周边等能够拍摄砂土堆100及挖斗12的位置。

例如，使用光探测和测距雷达(LIDAR)、激光雷达、毫米波雷达或立体棚机作为摄像装置9。也可以使用组合有光探测和测距雷达与相机的装置作为摄像装置9。

此外，摄像装置9能够拍摄各种物体而不限于砂土堆100及挖斗12。

控制器8是进行信号的输入输出、判定或计算等运算、信息的存储等的电脑。如图2所示，来自摄像装置9、动臂角度传感器17、斗杆角度传感器18、挖斗角度传感器19及回转角度传感器16的信号输入至控制器8。控制器8对动臂操作装置23、斗杆操作装置24、挖斗操作装置25及回转操作装置26输出控制信号。

动臂操作装置23是控制动臂缸体13的装置。动臂操作装置23例如是液压控制装置，且包含方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀等。

斗杆操作装置24是控制斗杆缸体14的装置。斗杆操作装置24例如是液压控制装置，且包含方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀等。

挖斗操作装置25是控制挖斗缸体15的装置。挖斗操作装置25例如是液压控制装置，且包含方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀等。

回转操作装置26是控制回转装置6的装置。回转操作装置26例如是液压控制装置，且包含方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀等。

控制器8(开始位置决定部)能够决定挖斗12对于砂土堆100的挖掘开始位置。此外，挖掘开始位置是开始挖斗12对于砂土堆100的挖掘动作的基准点，作为一例，若从挖斗12配置于挖掘开始位置的状态起，向降下方向驱动动臂10并且向拉回方向驱动斗杆11，则挖斗12会与砂土堆100的砂土接触。如上所述，本发明所涉及的挖掘位置决定系统具有摄像装置9和控制器8。控制器8(对象物确定部)能够根据摄像装置9的拍摄数据，确定挖斗12及砂土堆100。

图3A是用于对决定挖斗12的挖掘开始位置的一个过程进行说明的图。图3A是从液压挖掘机1观察砂土堆100时的图。

控制器8使挖斗12在地面G附近，沿着回转方向朝砂土堆100移动。控制器8使上部回转体3回转。控制器8使挖斗12位于从液压挖掘机1观察的砂土堆100的后侧。此外，控制器8能够根据来自各角度传感器16～19的信号，计算挖斗12的位置及姿势。在控制器8中，预先存储有上部回转体3、动臂10、斗杆11、挖斗12等各部件的尺寸信息。控制器8控制挖斗12的位置及姿势。

控制器8根据摄像装置9的检测数据，将从液压挖掘机1(机体)观察砂土堆100时，挖斗12未被砂土堆100完全隐蔽并且砂土堆100与挖斗12局部重叠那样的挖斗12的位置，决定为挖斗12对于砂土堆100的挖掘开始位置。换句话说，挖掘开始位置是在从所述机体侧观察挖斗12的情况下，挖斗12中的一部分露出在所述机体侧并且挖斗12中的与所述一部分不同的其他部分被砂土堆100隐蔽那样的挖斗12的位置。

在图3A所示的例子中，控制器8将从液压挖掘机1观察砂土堆100时，挖斗12中的未与砂土堆100重叠的部分(所述一部分)的面积S相对于挖斗12的整体面积的比例为指定的值(比例)以下那样的挖斗12的位置，决定为挖掘开始位置。

例如，控制器8，根据挖斗12未被砂土堆100隐蔽时的(图3A中的由双点划线表示的挖斗12)由摄像装置9取得的挖斗12的点云数据(检测数据)，计算挖斗12的整体面积。上述指定的值(比例)例如为30％。

若挖斗12被砂土堆100完全隐蔽，则会产生挖掘剩余物。另一方面，若砂土堆100与挖斗12未重叠，则不能够进行挖掘。上述控制器8(挖掘位置决定系统)能够自动地适当决定与砂土堆100的形状对应的挖掘开始位置。并且，在其后的挖掘中，能够防止产生挖掘剩余物，从而能够高效地挖掘砂土堆100。而且，着挖斗12被砂土堆100完全隐蔽，则不能够在挖掘中检测挖斗12内的土量。在由控制器8决定的挖掘位置，能够利用摄像装置9等检测挖掘中的挖斗12内的土量，因此，在已挖掘了规定量以上的砂土的情况下，通过对挖斗12进行挖起操作，能够防止无效的挖掘动作，并高效地挖掘砂土。

另外，控制器8使用挖斗12的未与砂土堆100重叠的部分的面积S相对于挖斗12的整体面积的比例，决定挖斗12的挖掘开始位置，由此，能够更切实地防止挖斗12被砂土堆100完全隐蔽，或砂土堆100与挖斗12未重叠。

此外，例如设为30％的上述指定的值(比例)可以由作业者直接输入至控制器8，也可以从便携终端22输入至控制器8。即，作业者也可以使用便携终端22来变更上述指定的值(比例)，由此，能够校正挖掘开始位置。着能够从便携终端22校正挖掘开始位置，则作业者能够从离开液压挖掘机1的地点，随机应变地进行挖掘开始位置的设定。

此外，上述控制器8也作为本发明的信号输入部而发挥功能。信号输入部将驱动指令信号输入至液压挖掘机1的驱动部(各缸体)，以使挖斗12对于砂土堆100的挖掘动作从由控制器8(开始位置决定部)决定的挖掘开始位置开始。在此情况下，摄像装置9及控制器8构成本发明的挖掘控制系统。

图3B是用于对决定挖斗12的挖掘开始位置的与图3A不同的另一个过程进行说明的图。图3B是从液压挖掘机1观察砂土堆100时的图。

控制器8使挖斗12在地面G附近，沿着回转方向朝砂土堆100移动。控制器8使上部回转体3回转。控制器8使挖斗12位于砂土堆100的后侧。

控制器8将从液压挖掘机1观察砂土堆100时，距离Y1(偏移距离)为指定的值(距离)以下那样的挖斗12的位置，决定为挖掘开始位置，该距离Y1(偏移距离)是使挖斗12靠近砂土堆100的方向上的靠近挖斗12的一侧的砂土堆100的端部Pe、与使挖斗12靠近砂土堆100的方向的反方向上的挖斗12的端部Pb1之间的距离。

端部Pe是由摄像装置9取得的砂土堆100的点云数据(检测数据)中的靠近挖斗12的一侧的下角部的点。另外，端部Pb1是由摄像装置9取得的挖斗12的点云数据(检测数据)中的远离砂土堆100的一侧的下角部的点。上述指定的值(距离)例如为200mm。

使用距离Y1(偏移距离)来决定挖斗12的挖掘开始位置，由此，能够更切实地防止挖斗12被砂土堆100完全隐蔽，或砂土堆100与挖斗12未重叠，该距离Y1(偏移距离)是使挖斗12靠近砂土堆100的方向上的靠近挖斗12的一侧的砂土堆100的端部Pe、与使挖斗12靠近砂土堆100的方向的反方向上的挖斗12的端部Pb1之间的距离。

此外，例如设为200mm的上述指定的值(距离)可以由作业者直接输入至控制器8，也可以从便携终端22输入至控制器8。即，也能够从便携终端22通过变更上述指定的值(距离)来校正挖掘开始位置。若能够从便携终端22校正挖掘开始位置，则作业者能够从离开液压挖掘机1的地点，随机应变地进行挖掘开始位置的设定。

此外，在图3A和图3B中的任一个情况下，控制器8均在上部回转体3相对于下部行走体2的回转方向上，决定挖斗12对于砂土堆100的挖掘开始位置。

图4是用于对如下情况下的决定第一次的挖掘开始位置、第二次的挖掘开始位置的一个过程进行说明的图，该情况是指每次挖掘时，一边使挖斗12向回转方向逐渐偏移，一边挖掘砂土堆100的情况。图5是用于对使挖掘开始位置向回转方向逐渐偏移的情况进行说明的平面图。

此外，图4中的上侧的图是表示挖斗12的第一次的挖掘开始位置，且与图3B相同的图。图4中的下侧的图表示挖斗12的第二次的挖掘开始位置。

图5中的带有符号B1～B4的○标记部分分别表示挖斗12的第一次～第四次的挖掘开始位置。由符号(1)～(4)分别表示的在回转方向上相互重叠的双点划线的长方形表示第一次～第四次的挖斗12的挖掘范围。另外，图5中记载了以液压挖掘机1为基准的三维正交坐标系。从液压挖掘机1朝向砂土堆100的方向是X轴方向(X轴)。Y轴是在水平面上垂直于X轴的方向的轴，Z轴是与X轴及Y轴均垂直的轴。Z轴是朝向铅垂方向的轴。

在图4所示的例子中，挖斗12的第一次的挖掘开始位置的决定方法、及挖斗12的第二次的挖掘开始位置的决定方法均相同。

即，控制器8使挖斗12在地面G咐近，沿着回转方向朝砂土堆100移动。控制器8根据摄像装置9的检测数据，将挖斗12未被砂土堆100完全隐蔽并且砂土堆100与挖斗12局部重叠那样的挖斗12的位置，决定为挖斗12对于砂土堆100的第一次的挖掘开始位置(图4中的上侧的图)。

同样地，控制器8根据摄像装置9的检测数据，以挖斗12未被砂土堆100完全隐蔽并且砂土堆100与挖斗12局部重叠的方式，决定第二次以后的挖掘开始位置(图4中的下侧的图)。

即，在上述第一次和第二次中的任一次中，控制器8均将挖斗12的一部分露出在所述机体侧并且挖斗12的其他部分被砂土堆100隐蔽那样的挖斗12的位置，决定为挖掘开始位置。此外，控制器8使第二次以后的挖掘开始位置与前一个挖掘开始位置相比，逐渐向挖斗12的回转方向(Y轴方向)偏移。

砂土堆100的形状会对应于其挖掘状况而随时变化。根据该结构，不仅在第一次的挖掘中，而且在第二次以后的挖掘中，也能够自动地适当决定与砂土堆100的形状对应的挖掘开始位置。

在图4及图5所示的例子中，第一次的挖掘开始位置及第二次以后的挖掘开始位置均与图3B相同，控制器8使用距离Y1(偏移距离)来决定挖斗12的挖掘开始位置，该距离Y1(偏移距离)是使挖斗12靠近砂土堆100的方向上的靠近挖斗12的一侧的砂土堆100的端部Pe、与使挖斗12靠近砂土堆100的方向的反方向上的挖斗12的端部Pb1之间的距离。

取而代之，如图3A所示，控制器8也可以使用挖斗12的未与砂土堆100重叠的部分的面积S相对于挖斗12的整体而积的比例，决定挖斗12的各挖掘开始位置。

此外，上述端部Pb1是由摄像装置9取得的挖斗12的点云数据(检测数据)中的远离砂土堆100的一侧的下角部的点。该端部Pb1有时会因堆积在地面G上的砂土而不能够被检测到。在此情况下，控制器8能够根据比端部Pb1更靠上方且处于挖斗12的上角部的端部Pb4，使用控制器8所存储的挖斗12的尺寸，计算端部Pb1的坐标。

另外，关于第二次以后的挖掘开始位置的决定，控制器8也可以使第二次以后的挖掘开始位置在每次挖掘时，向挖斗12的回转方向偏移指定的角度。该指定的角度是不根据摄像装置9的检测数据而由作业员决定并输入至控制器8的固定值。即使在采用此种固定值的情况下，也可使挖斗12不会被砂土堆100完全隐蔽。因此，在其后的挖掘中，能够高效地挖掘砂土堆100。能够抑制控制器8的运算负担。

控制器8在决定第一次的挖掘开始位置B1(参照图5)后，控制动臂10、斗杆l1及挖斗12而进行第一次的挖掘。若第一次的挖掘及排土结束，则使挖斗12向回转方向移动，决定第二次的挖掘开始位置B2并进行第二次的挖掘。控制器8使挖掘开始位置在每次挖掘时，逐渐向回转方向偏移。图5是用于对使挖掘开始位置向回转方向逐渐偏移的情况进行说明的平面图。在图5中，虽然挖掘方向是X轴方向，但是准确而言，挖掘方向是朝向液压挖掘机1的动臂10的基端部的方向。

图6是用于对使挖掘开始位置向回转方向逐渐偏移的情况下的情况进行说明的平面图。图7是用于说明由控制器8计数挖掘次数，并根据挖掘No.变更挖掘开始位置的处理流程的流程图。

如图6所示，例如假设从液压挖掘机1观察，回转方向上的砂土堆100的总挖掘范围为-20°～20°的范围。

控制器8也能够使第二次以后的挖掘开始位置对应于输入至控制器8的挖掘次数而向挖斗12的回转方向偏移。

此处，关于以第几次的挖掘次数对回转方向上的砂土堆100的总范围(整体的挖掘范围)进行挖掘，例如假设将“5”这一数字作为挖掘次数N输入至控制器8。即，假设利用总计5次的挖掘，对回转方向上的砂土堆100的总范围进行挖掘。

如图7所示，控制器8设为挖掘No.＝q(步骤1，在图7中表示为S1，其他步骤也采用相同的表示)。

控制器8使挖斗12沿着回转方向朝砂土堆100移动。控制器8根据摄像装置9的检测数据，将挖斗12未被砂土堆100完全隐蔽并且砂土堆100与挖斗12局部重叠那样的挖斗12的位置，决定为挖斗12对于砂土堆100的第一次的挖掘开始位置(步骤S2)。

接着，控制器8控制动臂10、斗杆11、挖斗12而进行砂土堆100的挖掘(步骤S3)。

接着，控制器8将挖掘No.加1(步骤S4)，并在挖掘No.不超过5的情况下(步骤S5为“否(No)”)，返回步骤S2。另一方面，在挖掘No.超过5，即，为N+1以上的情况下(步骤S5为“是(Yes)”)，控制器8判断为挖掘结束(步骤S6)，并结束挖掘。

在上述内容中，例如以如下方式决定第二次以后的挖掘开始位置。控制器8在回转方向上，对砂土堆100的总挖掘范围(-20°～20°)中的第一次挖掘所剩余的范围进行均等划分，并在第二次以后的挖掘中，使挖掘开始位置向回转方向等间隔(指定的角度、等相位差)地逐渐偏移。即，控制器8以剩余的挖掘次数＝4，在回转方向上，对第一次挖掘所剩余的范围进行均等划分。

此外，也可以第n次的挖斗的挖掘范围与第n+1次的挖斗的挖掘范围局部重叠为条件，由作业者决定挖掘次数，并由作业者将所决定的挖掘次数输入至控制器8。即，控制器8能够受理对于砂土堆100的挖掘次数的输入，并能够以使第二次以后的挖掘开始位置向回转方向移动的方式，根据所述输入的挖掘次数来设定所述指定的角度。

此外，在想要变更挖掘次数的情况下，换句话说，在想要校正挖掘开始位置的情况下，作业者也可以将挖掘次数重新输入至控制器8。此外，作业者还可以从便携终端22将挖掘次数输入至控制器8。即，也能够从便携终端22通过变更挖掘次数来校正挖掘开始位置。在此情况下，便携终端22能够对控制器8输入校正挖掘开始位置的信号。

如上所述，在控制器8能够根据所输入的挖掘次数，使挖掘开始位置向挖斗12的回转方向偏移的情况下，作业者能够对应于砂土堆100的形状，将挖掘次数重新输入至控制器8而变更挖掘次数，因此，能够随机应变地使液压挖掘机1进行与砂土堆100的形状对应的挖掘。

图8A是用于对本发明中，决定挖掘开始位置的变形例的一个过程进行说明的图。

在图3A所示的例子中，说明了如下方式，即，控制器8使挖斗12在地面G附近，沿着回转方向朝砂土堆100移动。相对于此，在图8A所示的例子中，控制器8使挖斗12从砂土堆100的上方向砂土堆100的后侧下放，从而使挖斗12配置在挖掘开始位置。在此情况下，控制器8使斗杆11向降下方向移动。

控制器8根据摄像装置9的检测数据，将从液压挖掘机1观察砂土堆100时，挖斗12的未与砂土堆100重叠的部分的面积S相对于挖斗12的整体面积的比例为指定的值(比例)以下那样的挖斗12的位置，决定为挖掘开始位置。

上述指定的值(比例)例如为30％。此外，控制器8使第二次以后的挖掘开始位置与前一个挖掘开始位置相比，逐渐向下方偏移。

图8B是用于对本发明中，决定挖掘开始位置的变形例即与图8A不同的一个过程进行说明的图。

在图3B所示的例子中，说明了如下方式，即，控制器8使挖斗12在地面G附近，沿着回转方向朝砂土堆100移动。相对于此，在图8B所示的例子中，控制器8使挖斗12从砂土堆100的上方向砂土堆100的后侧下放，从而使挖斗12配置在挖掘开始位置。即使在此情况下，控制器8也使斗杆11向降下方向移动。

控制器8根据摄像装置9的检测数据，将从液压挖掘机1(机体)观察砂土堆100(挖斗12)时，距离Z1(偏移距离)为指定的值(距离)以下那样的挖斗12的位置，决定为挖掘开始位置，该距离Z1(偏移距离)是使挖斗12靠近砂土堆100的方向上的靠近挖斗12的一侧的砂土堆100的端部Pm、与使挖斗12靠近砂土堆100的方向的反方向上的挖斗12的端部Pb3之间的距离。

上述指定的值(距离)例如为200mm。此外，控制器8使第二次以后的挖掘开始位置与前一个挖掘开始位置相比，逐渐向下方偏移。

在上述图8A和图8B中的任一个情况下，控制器8均在附属设备4相对于上部回转体3的起伏方向上，决定挖斗12对于砂土堆100的挖掘开始位置。

以上，说明了本发明的一个实施方式及变形例。此外，上述实施方式、变形例能够进一步以如下方式进行变更。

山形的挖掘对象物也可以不是砂土堆100，而是碎石堆、碎料堆、橡胶堆等。

在图3A等中，表示了使挖斗12在地面G附近，沿着回转方向朝砂土堆100移动，并决定挖斗12对于砂土堆100的挖掘开始位置。取而代之，也可以使挖斗12以不超过砂土堆100的顶点高度的高度，位于比地面G更靠上方的位置，并使挖斗12从该位置沿着回转方向朝砂土堆100移动，决定挖斗12对于砂土堆100的挖掘开始位置。

液压挖掘机1所搭载的控制器8未必预先存储有决定挖斗12对于砂土堆100的挖掘开始位置的运算系统。例如，也可以在能够与控制器8进行通信，与控制器8不同且设置在液压挖掘机1外部的控制器(未图示)中，存储决定挖斗12对于砂土堆100的挖掘开始位置的运算系统。

以上，说明了本发明的实施方式。此外，当然还能够在本领域技术人员所能够设想的范围内进行各种变更。本发明所涉及的挖掘位置决定系统、挖掘控制系统无需全部包含于液压挖掘机1(工程机械)。例如，处于远离液压挖掘机1的作业现场的位置的远程管理中心所含的服务器也可以担负控制器8的功能。

本发明提供挖掘位置决定系统，用于工程机械，所述工程机械具有机体和相对于所述机体能够相对移动的挖斗，并且能够挖掘山形的挖掘对象物。所述挖掘位置决定系统包括：摄像装置，能够拍摄所述挖掘对象物及所述挖斗；以及开始位置决定部，能够决定所述挖斗对于所述挖掘对象物的挖掘开始位置。所述开始位置决定部根据所述摄像装置的检测数据，将从所述机体观察所述挖斗时，所述挖斗中的一部分露出在所述机体侧并且所述挖斗中的与所述一部分不同的其他部分被所述挖掘对象物隐蔽那样的所述挖斗的位置，决定为所述挖掘开始位置。

在上述结构中，也可以为如下。即，所述开始位置决定部将从所述机体观察所述挖斗时，所述挖斗中的露出在所述机体侧的所述一部分的面积相对于所述挖斗的整体面积的比例为指定的值以下那样的所述挖斗的位置，决定为所述挖掘开始位置。

在上述结构中，也可以为如下。即，所述开始位置决定部将从所述机体观察所述挖斗时，如下距离为指定的值以下那样的所述挖斗的位置，决定为所述挖掘开始位置，所述距离是使所述挖斗靠近所述挖掘对象物的方向上的靠近所述挖斗的一侧的所述挖掘对象物的端部、与使所述挖斗靠近所述挖掘对象物的方向的反方向上的所述挖斗的端部之间的距离。

在上述结构中，也可以为如下。即，在所述工程机械对所述挖掘对象物执行多次的挖掘作业的情况下，所述开始位置决定部将所述挖斗中的一部分露出在所述机体侧并且所述挖斗中的其他部分被所述挖掘对象物隐蔽那样的所述挖斗的位置，决定为第一次的所述挖掘开始位置，并且，将所述挖斗中的一部分露出在所述机体侧并且所述挖斗中的其他部分被所述挖掘对象物隐蔽那样的所述挖斗的位置，决定为第二次以后的所述挖掘开始位置。

在上述结构中，也可以为如下。即，在所述工程机械对所述挖掘对象物执行多次的挖掘作业的情况下，所述开始位置决定部将所述挖斗中的一部分露出在所述机体侧并且所述挖斗中的其他部分被所述挖掘对象物隐蔽那样的所述挖斗的位置，决定为第一次的所述挖掘开始位置，并且，以使第二次以后的所述挖掘开始位置每次偏移指定的角度的方式，决定所述挖掘开始位置。

在上述结构中，也可以为如下。即，所述开始位置决定部能够受理对于所述挖掘对象物的挖掘次数的输入，并且，能够以使第二次以后的所述挖掘开始位置向回转方向移动的方式，根据所输入的所述挖掘次数来设定所述指定的角度。

在上述结构中，也可以为如下。即，还包括：外部终端，能够配置在远离所述工程机械的位置，并且能够与所述开始位置决定部进行通信，其中，所述外部终端能够对所述开始位置决定部输入校正所述挖掘开始位置的信号。

本发明提供挖掘控制系统，所述挖掘控制系统包括：上述的挖掘位置决定系统；以及信号输入部，将驱动指令信号输入至所述工程机械，以使所述挖斗对于所述挖掘对象物的挖掘动作从由所述挖掘位置决定系统的所述开始位置决定部决定的所述挖掘开始位置开始。

另外，本发明提供工程机械，所述工程机械包括：机体；挖斗，相对于所述机体能够相对移动；驱动部，能够驱动所述挖斗；以及上述的挖掘控制系统。所述信号输入部将驱动指令信号输入至所述驱动部，以使所述挖斗对于所述挖掘对象物的挖掘动作从由所述挖掘位置决定系统的所述开始位置决定部决定的所述挖掘开始位置开始。

在上述结构中，也可以为如下。即，所述机体包括：下部行走体；上部回转体，以能够围绕沿着上下方向延伸的回转中心轴回转的方式支撑于所述下部行走体；以及附属设备，包含所述挖斗，并且能够起伏地支撑于所述上部回转体，其中，所述开始位置决定部在所述上部回转体相对于所述下部行走体的回转方向上，决定所述挖斗对于所述挖掘对象物的所述挖掘开始位置。

在上述结构中，也可以为如下。即，所述机体包括：下部行走体；上部回转体，以能够围绕沿着上下方向延伸的回转中心轴回转的方式支撑于所述下部行走体；以及附属设备，包含所述挖斗，并且能够起伏地支撑于所述上部回转体，其中，所述开始位置决定部在所述附属设备相对于所述上部回转体的起伏方向上，决定所述挖斗对于所述挖掘对象物的所述挖掘开始位置。

Claims (11)

1.一种挖掘位置决定系统，其特征在于：

用于工程机械，所述工程机械具有机体和相对于所述机体能够相对移动的挖斗，并且能够挖掘山形的挖掘对象物，所述挖掘位置决定系统包括：

摄像装置，能够拍摄所述挖掘对象物及所述挖斗；以及

开始位置决定部，能够决定所述挖斗对于所述挖掘对象物的挖掘开始位置，其中，

所述开始位置决定部根据所述摄像装置的检测数据，将从所述机体观察所述挖斗时，所述挖斗中的一部分亦即一个部分露出在所述机体侧并且所述挖斗中的与所述一部分不同的其他部分亦即剩余部分被所述挖掘对象物隐蔽那样的所述挖斗的位置，决定为所述挖掘开始位置。

2.根据权利要求1所述的挖掘位置决定系统，其特征在于：

所述开始位置决定部将从所述机体观察所述挖斗时，所述挖斗中的露出在所述机体侧的所述一部分的面积相对于所述挖斗的整体面积的比例为指定的值以下那样的所述挖斗的位置，决定为所述挖掘开始位置。

3.根据权利要求1所述的挖掘位置决定系统，其特征在于：

所述开始位置决定部将从所述机体观察所述挖斗时，如下距离为指定的值以下那样的所述挖斗的位置，决定为所述挖掘开始位置，所述距离是使所述挖斗靠近所述挖掘对象物的方向上的靠近所述挖斗的一侧的所述挖掘对象物的端部、与使所述挖斗靠近所述挖掘对象物的方向的反方向上的所述挖斗的端部之间的距离。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的挖掘位置决定系统，其特征在于：

在所述工程机械对所述挖掘对象物执行多次的挖掘作业的情况下，所述开始位置决定部将所述挖斗中的一部分露出在所述机体侧并且所述挖斗中的其他部分被所述挖掘对象物隐蔽那样的所述挖斗的位置，决定为第一次的所述挖掘开始位置，并且，将所述挖斗中的一部分露出在所述机体侧并且所述挖斗中的其他部分被所述挖掘对象物隐蔽那样的所述挖斗的位置，决定为第二次以后的所述挖掘开始位置。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的挖掘位置决定系统，其特征在于：

在所述工程机械对所述挖掘对象物执行多次的挖掘作业的情况下，所述开始位置决定部将所述挖斗中的一部分露出在所述机体侧并且所述挖斗中的其他部分被所述挖掘对象物隐蔽那样的所述挖斗的位置，决定为第一次的所述挖掘开始位置，并且，以使第二次以后的所述挖掘开始位置每次偏移指定的角度的方式，决定所述挖掘开始位置。

6.根据权利要求5所述的挖掘位置决定系统，其特征在于：

所述开始位置决定部能够受理对于所述挖掘对象物的挖掘次数的输入，并且，能够以使第二次以后的所述挖掘开始位置向回转方向移动的方式，根据所输入的所述挖掘次数来设定所述指定的角度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的挖掘位置决定系统，其特征在于还包括：

外部终端，能够配置在远离所述工程机械的位置，并且能够与所述开始位置决定部进行通信，其中，

所述外部终端能够对所述开始位置决定部输入校正所述挖掘开始位置的信号。

8.一种挖掘控制系统，其特征在于包括：

权利要求1至7中任一项所述的挖掘位置决定系统；以及

信号输入部，将驱动指令信号输入至所述工程机械，以使所述挖斗对于所述挖掘对象物的挖掘动作从由所述挖掘位置决定系统的所述开始位置决定部决定的所述挖掘开始位置开始。

9.一种工程机械，其特征在于包括：

机体；

挖斗，相对于所述机体能够相对移动；

驱动部，能够驱动所述挖斗；以及

权利要求8所述的挖掘控制系统，其中，

所述信号输入部将驱动指令信号输入至所述驱动部，以使所述挖斗对于所述挖掘对象物的挖掘动作从由所述挖掘位置决定系统的所述开始位置决定部决定的所述挖掘开始位置开始。

10.根据权利要求9所述的工程机械，其特征在于，

所述机体包括：

下部行走体；

上部回转体，以能够围绕沿着上下方向延伸的回转中心轴回转的方式支撑于所述下部行走体；以及

附属设备，包含所述挖斗，并且能够起伏地支撑于所述上部回转体，其中，

所述开始位置决定部在所述上部回转体相对于所述下部行走体的回转方向上，决定所述挖斗对于所述挖掘对象物的所述挖掘开始位置。

11.根据权利要求9所述的工程机械，其特征在于，

所述机体包括：

下部行走体；

上部回转体，以能够围绕沿着上下方向延伸的回转中心轴回转的方式支撑于所述下部行走体；以及

附属设备，包含所述挖斗，并且能够起伏地支撑于所述上部回转体，其中，

所述开始位置决定部在所述附属设备相对于所述上部回转体的起伏方向上，决定所述挖斗对于所述挖掘对象物的所述挖掘开始位置。

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