CN116964279A - 作业机械的控制系统及作业机械的控制方法 - Google Patents

Abstract

作业机械的控制系统具备：三维测量装置(20)，其用于测量作业机械(1)的作业对象；检测装置(25)，其用于检测作业对象；以及作为干预控制部的作业机控制部(87)，其在三维测量装置(20)及检测装置(25)双方均检测到作业对象时，进行作业机械(1)的干预控制。

Description

作业机械的控制系统及作业机械的控制方法

技术领域

本公开涉及作业机械的控制系统及作业机械的控制方法。

背景技术

专利文献1公开了作业机械的一个示例，该作业机械为了实现作业机械的作业自动化，而能够良好地测量其与作业对象的相对位置。在专利文献1中，基于三维测量装置的测量数据，来对轮式装载机与作业对象的相对位置进行测量。

专利文献1：日本特开2019-132068号公报

发明内容

在作业自动化中，需要对作业机械的作业对象的有无进行高精确度地检测。然而，三维测量装置容易受到例如粉尘、雨、灯光或直射日光等外部干扰的影响。

本公开的形态的目的在于更高精确度地检测作业对象的有无。

根据本公开的形态，提供一种作业机械的控制系统，其具备：三维测量装置，其用于测量作业机械的作业对象；检测装置，其用于检测所述作业对象；以及干预控制部，其在所述三维测量装置及所述检测装置双方均检测到所述作业对象时，进行作业机械的干预控制。

根据本公开的形态，提供一种作业机械的控制方法，其在用于测量作业机械的作业对象的三维测量装置以及用于检测所述作业对象的检测装置双方均检测到所述作业对象时，进行作业机械的干预控制。

根据本公开的形态，能够更高精确度地检测作业对象的有无。

附图说明

图1是表示本实施方式涉及的作业机械的一个示例的侧视图。

图2是表示本实施方式涉及的作业机械的动作的示意图。

图3是表示本实施方式涉及的作业机械的装载作业模式的示意图。

图4是表示本实施方式涉及的作业机械的控制系统的功能框图。

图5是用于说明使作业机上升的动作的图。

图6是用于说明将作业机的挖掘物装载至装载目的地的动作的图。

图7是用于说明使作业机下降的动作的图。

图8是用于说明基于判断结果的处理的一个示例的图。

图9是表示本实施方式涉及的作业机械的控制方法的流程图。

图10是表示检测装置对作业对象的检测方法的流程图。

图11是表示计算机系统的一个示例的框图。

具体实施方式

下面，参照附图对本公开涉及的实施方式进行说明，但本公开不限于此。下文说明的实施方式的构成要素能够适当进行组合。此外，也有不使用部分构成要素的情况。作业机械的控制系统是用于对作业机械的作业对象的有无进行更高精确度地检测的系统。作业机械的控制系统通过组合作业机械的各部分而安装。

实施方式

轮式装载机

图1是表示本实施方式涉及的轮式装载机1的一个示例的侧视图。作业机械1在作业现场中对作业对象执行规定的作业。在本实施方式中，以作业机械1为铰接式作业机械的一种，即轮式装载机1为例进行说明。规定的作业包括挖掘作业及装载作业。作业对象包括挖掘对象、以及供被挖掘的挖掘物装载的装载对象。轮式装载机1执行对挖掘对象进行挖掘的挖掘作业、以及将通过挖掘作业而挖掘出的挖掘物装载至装载对象的装载作业。装载作业是包含将挖掘物排出至排出对象的排出作业的概念。作为挖掘对象，可以示出山包、岩石山、煤炭以及壁面中的至少一种。山包是由砂土构成的山，岩石山是由岩石或石块构成的山。作为装载对象的例子，可以示出运载车辆、作业现场的规定区域、料斗(Hopper)、带式输送机、以及破碎机中的至少一种。

如图1所示，轮式装载机1具备：车身2；设有驾驶席的驾驶台3；使车身2行驶的行驶装置4；变速装置30；支承于车身2的作业机10；用于检测作业机10的角度的角度传感器50；用于测量车身2前方的作业对象的三维测量装置20；用于检测车身2前方的作业对象的检测装置25；设于驾驶台3的周围的蜂鸣器7；设于驾驶台3的周围的灯8；以及控制装置80。

车身2包括车身前部2F及车身后部2R。车身前部2F与车身后部2R通过关节机构9而可弯折地连结。

驾驶台3支承于车身2。轮式装载机1的至少一部分由搭乘于驾驶台3的驾驶员来操作。

行驶装置4对车身2进行支承。行驶装置4能够在地面RS上行驶。行驶装置4具有车轮5。车轮5基于搭载于车身2的发动机产生的驱动力而旋转。车轮5包括：安装于车身前部2F的两个前轮5F、以及安装于车身后部2R的两个后轮5R。轮胎6安装于车轮5。轮胎6包括安装于前轮5F的前轮胎6F和安装于后轮5R的后轮胎6R。前轮5F及前轮胎6F能够以旋转轴FX为中心旋转。后轮5R及后轮胎6R能够以旋转轴RX为中心旋转。在车身2以直行状态行驶时，旋转轴FX与旋转轴RX平行。

在以下的说明中，可将与前轮5F的旋转轴FX平行的方向称作车宽方向。可将与接触地面RS的前轮胎6F的接地面正交的方向称作上下方向。可将与车宽方向及上下方向两者正交的方向称作前后方向。

行驶装置4具有驱动装置4A、制动装置4B以及转向装置4C。驱动装置4A产生用于使轮式装载机1加速的驱动力。驱动装置4A例如包括如柴油发动机这样的内燃机。由驱动装置4A产生的驱动力经由变速装置30而传递至车轮5，使车轮5旋转。制动装置4B产生用于使轮式装载机1减速或停止的制动力。转向装置4C能够调整轮式装载机1的行驶方向。轮式装载机1的行驶方向包括车身前部2F的朝向。转向装置4C通过凭借液压缸使车身前部2F弯折，来调整轮式装载机1的行驶方向。

在本实施方式中，行驶装置4由搭乘于驾驶台3的驾驶员来操作。驾驶台3上配置有用于操作行驶装置4的行驶操作装置40。驾驶员通过操作行驶操作装置40，来使行驶装置4动作。行驶操作装置40包括：油门踏板、制动踏板、转向杆、以及用于切换前进后退的变速杆41。通过操作油门踏板，来增大轮式装载机1的行驶速度。通过操作制动踏板，来减小轮式装载机1的行驶速度或使行驶停止。通过操作转向杆，来使轮式装载机1进行转向。通过操作变速杆41，而能够切换轮式装载机1的前进与后退。

变速装置30将驱动装置4A产生的驱动力传递至车轮5。

作业机10由控制装置80来控制。作业机10具有：可转动地连结于车身前部2F的动臂11、以及可转动地连结于动臂11的铲斗12。

动臂11基于动臂缸13产生的动力动作。动臂11通过动臂缸13的伸缩而进行上升动作或下降动作。动臂缸13具有未图示的动臂控制阀，该动臂控制阀用于控制从未图示的液压泵供给的液压油的流量及方向。

铲斗12是具有包含铲刃的前端部12B的作业部件。铲斗12配置于前轮5F的前方。铲斗12与动臂11的前端部连结。铲斗12通过曲柄15及连杆16与铲斗缸14连结。铲斗12基于铲斗缸14产生的动力动作。铲斗缸14具有未图示的铲斗控制阀，该铲斗控制阀用于控制从液压泵供给的液压油的流量及方向。铲斗12通过铲斗缸14的伸缩而进行翻斗动作或收斗动作。通过翻斗动作，来将铲斗12内的挖掘物从铲斗12中排出。铲斗12通过收斗动作来铲起挖掘物。

角度传感器50搭载于作业机10，用于检测作业机10的姿态。角度传感器50用于检测作业机10的角度。角度传感器50包括：对动臂11的角度进行检测的动臂角传感器51、以及对铲斗12的角度进行检测的铲斗角传感器52。动臂角传感器51例如对动臂11相对于由车身前部2F规定出的车身坐标系的基准轴的角度进行检测。铲斗角传感器52对铲斗12相对于动臂11的角度进行检测。角度传感器50可以是电位器，可以是用于检测液压缸的行程的行程传感器，可以是惯性测量装置，还可以是倾斜计。表示作业机10的角度的角度数据被输出至后述的位置数据计算部83及判断部91。

三维测量装置20搭载于轮式装载机1。三维测量装置20对车身前部2F的前方的作业对象进行测量。作业对象包括供作业机10挖掘出的挖掘物装载的装载对象。三维测量装置20对三维测量装置20至作业对象表面的多个测量点的各个测量点为止的相对位置进行测量，从而测量作业对象的三维形状。三维测量装置20包括照片测量装置的一种，即立体相机22。立体相机22分别配置于车身2的车宽方向的右侧及左侧。在以下的说明中，对一侧的立体相机22进行说明。

立体相机22对前方进行拍摄。立体相机22对作业对象进行拍摄，以测量作业对象。在本实施方式中，立体相机22对至少包括运载车辆LS等装载对象的作业对象进行测量。立体相机22的测量数据包括作业对象的图像数据。图像数据由多个像素构成。图像数据为测量数据的一个示例。

立体相机22具有一对的第一拍摄装置22A和第二拍摄装置22B。第一拍摄装置22A与第二拍摄装置22B隔开间隔配置。第一拍摄装置22A获取的第一图像数据及第二拍摄装置22B获取的第二图像数据被输出至控制装置80。第一图像数据及第二图像数据为二维图像数据。

检测装置25搭载于轮式装载机1。检测装置25被配置于与三维测量装置20不同的位置。检测装置25对车身前部2F的前方的检测对象进行检测。检测装置25对检测对象的三维形状进行测量。检测装置25包括非接触式传感器26。非接触式传感器26配置于轮式装载机1。非接触式传感器26以非接触的方式对轮式装载机1的周边的物体进行检测。非接触式传感器26对轮式装载机1的周边进行扫描，从而检测物体。非接触式传感器26包括雷达装置，其用毫米波等电波对轮式装载机1的周边进行扫描，从而检测物体。非接触式传感器26的检测数据包括：表示有无物体的有无数据、以及表示物体的位置的位置数据。非接触式传感器26的检测数据被输出至控制装置80。

蜂鸣器7配置于驾驶台3的附近。蜂鸣器7是用于输出警示音的蜂鸣装置。蜂鸣器7用于输出判断部91的判断结果。蜂鸣器7在判断部91判定其中一方检测到运载车辆LS的情况下输出警示音。

灯8配置于驾驶台3的附近。灯8用于输出判断部91的判断结果。灯8在判断部91判定其中一方检测到运载车辆LS的情况下，使灯8闪烁。灯8在判断部91判定双方均检测到运载车辆LS的情况下，点亮灯8。灯8在判断部91判定均未检测到运载车辆LS的情况下，熄灭灯8。

动作

图2是表示本实施方式涉及的轮式装载机1的动作的示意图。轮式装载机1以多种作业模式进行作业。作业模式包括：以作业机10的铲斗12来对挖掘对象进行挖掘的挖掘作业模式、以及将以挖掘作业模式来用铲斗12铲起的挖掘物装载至装载对象的装载作业模式。挖掘对象例如为地面RS上的山包DS。装载对象例如为能够在地面RS上行驶的运载车辆LS的箱斗BE。运载车辆LS例如为自卸车。

在挖掘作业模式下，轮式装载机1以铲斗12中未保持有挖掘物的状态，朝向山包DS前进。驾驶员操作行驶操作装置40，使轮式装载机1如图2的箭头M1所示，前进并接近山包DS。控制装置80控制作业机10，以使铲斗12对山包DS进行挖掘。山包DS被铲斗12挖掘，挖掘物被铲斗12铲起。

轮式装载机1以铲斗12中保持有挖掘物的状态，以远离山包DS的方式后退。驾驶员操作行驶操作装置40，使轮式装载机1如图2的箭头M2所示，后退并远离山包DS。

接着，执行装载作业模式。在装载作业模式下，轮式装载机1以铲斗12中保持有挖掘物的状态，朝向运载车辆LS前进。驾驶员操作行驶操作装置40，使轮式装载机1如图2的箭头M3所示，转向并前进从而接近运载车辆LS。此时，搭载于轮式装载机1的三维测量装置20对运载车辆LS进行测量。控制装置80基于三维测量装置20的测量数据控制作业机10，以使保持于铲斗12中的挖掘物被装载至运载车辆LS的箱斗BE。即，在轮式装载机1以接近运载车辆LS的方式前进的状态下，控制装置80以使动臂11进行上升动作的方式控制作业机10。在动臂11进行上升动作，而铲斗12被配置于箱斗BE的上方后，控制装置80以使铲斗12进行翻斗动作的方式控制作业机10。挖掘物从进行了翻斗动作的铲斗12中排出，被装载至箱斗BE中。

在挖掘物被装载至箱斗BE中后，轮式装载机1以铲斗12中未保持有挖掘物的状态，以远离运载车辆LS的方式后退。驾驶员对行驶操作装置40进行操作，使轮式装载机1如图2的箭头M4所示，转向并后退从而远离运载车辆LS。

驾驶员及控制装置80反复进行上述动作，直至箱斗BE中装满挖掘物为止，或者直至对山包DS的挖掘结束为止。

图3是表示本实施方式涉及的轮式装载机1的装载作业模式的示意图。驾驶员对行驶操作装置40进行操作，使轮式装载机1转向并前进从而接近运载车辆LS。如图3的(A)所示，三维测量装置20对运载车辆LS的三维形状以及与运载车辆LS的相对位置进行测量。控制装置80基于三维测量装置20的测量数据，对轮式装载机1与运载车辆LS之间的距离Db以及箱斗BE的上端部BEt的高度Hb进行检测。

如图3的(B)所示，控制装置80在轮式装载机1以接近运载车辆LS的方式前进的状态下，基于三维测量装置20的测量数据，一边控制铲斗12的角度，一边使动臂11进行上升动作，以使铲斗12被配置于比箱斗BE的上端部BEt靠上方，且保持于铲斗12中的挖掘物不从铲斗12中掉落。

如图3的(C)所示，在动臂11进行上升动作，而铲斗12被配置于箱斗BE的上方后，控制装置80以使铲斗12进行翻斗动作的方式控制作业机10。由此，挖掘物从铲斗12中排出，被装载至箱斗BE中。

在图3的(C)之后，驾驶员对行驶操作装置40进行操作，使轮式装载机1转向并后退从而远离运载车辆LS。

控制装置

图4是表示本实施方式涉及的轮式装载机1的控制系统200的功能框图。控制装置80包括计算机系统。控制装置80对轮式装载机1进行控制。控制装置80与作业机10、三维测量装置20、检测装置25、角度传感器50、行驶操作装置40、蜂鸣器7以及灯8连接。控制装置80具有：测量数据获取部81、检测数据获取部84、存储部82、位置数据计算部83、对象计算部86、作为干预控制部的作业机控制部87、判断部91、以及输出控制部92。蜂鸣器7为输出部的一个示例。灯8为输出部的一个示例。作业机控制部87为干预控制部的一个示例。位置数据计算部83为位置计算部的一个示例。

控制系统200为异常判断系统的一个示例。控制系统200包括：作业机10、三维测量装置20、角度传感器50、行驶操作装置40、蜂鸣器7、灯8以及控制装置80。

控制装置80基于测量出的装载对象的三维形状，计算与装载对象相关的参数。与装载对象相关的参数包括至装载对象为止的距离、装载对象的上端部的位置、以及装载对象的高度中的至少一个。控制装置80基于计算出的参数，对作业机10进行干预控制。

测量数据获取部81用于获取三维测量装置20的测量数据。在本实施方式中，测量数据获取部81从立体相机22的第一拍摄装置22A获取第一图像数据，从第二拍摄装置22B获取第二图像数据。由测量数据获取部81获取的作业对象的图像数据被输出至对象计算部86。

检测数据获取部84获取检测装置25的检测数据。在本实施方式中，检测数据获取部84从非接触式传感器26获取检测数据。从检测数据中判断包含有箱斗BE的运载车辆LS的有无的方法可以使用公知的方法，后文使用图10来对其一个示例进行说明。由检测数据获取部84获取的检测数据被输出至判断部91。

在本实施方式中，检测数据获取部84能够根据规定区域内是否存在检测点，来检测运载车辆LS的有无。规定区域为，在非接触式传感器26的扫描范围内，推测存在运载车辆LS的位置。规定区域例如还可以根据轮式装载机1与运载车辆LS的相对位置关系、或轮式装载机1与运载车辆LS之间的距离Db来规定。

存储部82用于存储作业机数据。作业机数据例如包括：包括作业机10的CAD(计算机辅助设计：Computer Aided Design)数据的设计数据、或规格数据。作业机数据包括：作业机10的包括作业机10的尺寸数据的外形数据。

在本实施方式中，作业机数据包括：动臂长度、铲斗长度、及铲斗外形。动臂长度是指动臂旋转轴与铲斗旋转轴之间的距离。铲斗长度是指铲斗旋转轴与铲斗12的前端部12B之间的距离。动臂旋转轴是指相对于车身前部2F的动臂11的旋转轴，包括连结车身前部2F与动臂11的连结销。铲斗旋转轴是指相对于动臂11的铲斗12的旋转轴，包括连结动臂11与铲斗12的连结销。铲斗外形包括铲斗12的形状及尺寸。铲斗12的尺寸包括：表示铲斗12的左端与右端的距离的铲斗宽度、铲斗12的开口部的高度、以及铲斗底面长度等。

位置数据计算部83基于角度传感器50的检测结果，计算表示作业机10的姿态的位置数据。更详细来说，位置数据计算部83基于由角度传感器50检测到的作业机10的角度数据、以及存储于存储部82中的作业机10的作业机数据，计算作业机10的位置数据。作业机10的位置数据例如包括车身坐标系中的铲斗12的各部位的位置数据。由位置数据计算部83计算出的作业机10的位置数据被输出至判断部91。

对象计算部86基于三维测量装置20的测量结果，来计算轮式装载机1的装载对象的位置。更详细来说，对象计算部86基于测量数据获取部81获取的测量数据，计算三维测量装置20测量出的作业对象的三维数据。作业对象是指包含有箱斗BE的运载车辆LS。作业对象的三维数据表示运载车辆LS的三维形状。由对象计算部86计算出的运载车辆LS的三维数据被输出至作业机控制部87及判断部91。

对象计算部86基于第一拍摄装置22A获取的图像数据以及第二拍摄装置22B获取的图像数据来执行立体化处理，以测量作业对象的三维形状。对象计算部86对图像数据(第一图像数据及第二图像数据)进行立体化处理，以计算从立体相机22至由各像素显示的作业对象的表面的多个测量点为止的距离。对象计算部86基于至各测量点为止的距离，来计算例如车身坐标系中的三维数据。

在本实施方式中，对象计算部86基于运载车辆LS的三维数据，计算与运载车辆LS相关的参数。与运载车辆LS相关的参数包括：以地面RS为基准的运载车辆LS(箱斗BE)的上端部BEt的位置(高度)Hb、以及从轮式装载机1至运载车辆LS为止的距离Db。从轮式装载机1至运载车辆LS为止的距离Db例如为，铲斗12的前端部12B与最近接点之间的距离，最近接点表示在水平方向上距离铲斗12的前端部12B最近的运载车辆LS的部位。

作业机控制部87基于对象计算部86计算出的作业对象的三维数据，来进行干预控制，即控制向作业对象装载挖掘物的作业机10的动作。在本实施方式中，作业机控制部87基于计算出的运载车辆LS的三维数据，来控制向箱斗BE装载挖掘物的作业机10的动作。作业机控制部87基于表示箱斗BE的上端部BEt的高度Hb的高度数据、以及表示从轮式装载机1至运载车辆LS为止的距离Db的距离数据，来控制向箱斗BE装载挖掘物的作业机10的动作。

作业机控制部87对作业机10的动作的控制包括：对动臂缸13及铲斗缸14中的至少一方的动作的控制。更详细来说，作业机控制部87向动臂控制阀输出控制信号，以控制供给至动臂缸13的液压油的流量及方向，从而控制动臂11的上升下降动作。作业机控制部87向铲斗控制阀输出控制信号，以控制供给至铲斗缸14的液压油的流量及方向，从而控制铲斗12的上升下降动作。

干预控制包括使作业机10的铲斗12相对于装载对象上升的控制。干预控制还可以包括：使作业机10的铲斗12相对于装载对象上升的控制、将作业机10的铲斗12内的挖掘物装载至装载目的地的控制、以及使作业机10的铲斗12下降的控制。

用图5至图7，来对作为干预控制的对象的作业机10的动作进行说明。在图5至图7中，以A1来表示作业机10的角度的规定范围。以A2来表示三维测量装置20的测量范围，即立体相机22的拍摄范围(立体相机22的光学系统的视野区域)。在三维测量装置20的测量范围A2内，作为作业对象，不仅存在运载车辆LS，例如还存在作业机10、地面RS或运载车辆LS周围的物体。以A3来表示检测装置25的检测范围，即非接触式传感器26的扫描范围(非接触式传感器26的扫描区域)。在检测装置25的检测范围即非接触式传感器26的扫描区域A3中，作为作业对象，不仅存在运载车辆LS，例如还存在作业机10。非接触式传感器26被设置在与三维测量装置20不同的位置。例如，非接触式传感器26设于前轴上。

图5是用于说明使铲斗12上升的动作的图。在图5中，使作业机10的铲斗12上升直至运载车辆LS的箱斗BE。在使铲斗12上升时，需要铲斗12的附近存在箱斗BE。

图6是用于说明将铲斗12的挖掘物装载至装载目的地的动作的图。在图6中，将作业机10的铲斗12内的挖掘物装载至运载车辆LS的箱斗BE中。在进行铲斗12内的挖掘物的装载时，需要铲斗12的附近存在箱斗BE。

图7是用于说明使铲斗12下降的动作的图。在图7中，使作业机10的铲斗12从运载车辆LS的箱斗BE的高度Hb开始下降。在使铲斗12下降时，需要铲斗12的附近存在箱斗BE。

作业机控制部87在通过三维测量装置20及检测装置25双方检测到运载车辆LS时，进行作业机10的干预控制。在本实施方式中，作业机控制部87在通过立体相机22及非接触式传感器26双方检测到运载车辆LS时，进行作业机10的干预控制。作业机控制部87基于对象计算部86计算出的装载对象的位置，进行干预控制。作业机控制部87在通过三维测量装置20及检测装置25双方均未检测到装载对象的情况下，使作业机10的上升停止。在本实施方式中，作业机控制部87在通过立体相机22及非接触式传感器26双方均未检测到装载对象的情况下，使作业机10的上升停止。

作业机控制部87可以在通过三维测量装置20及检测装置25双方均未检测到装载对象的情况下，使作业机10的上升、装载以及作业机10的下降中的至少一个停止。在本实施方式中，作业机控制部87可以在通过立体相机22及非接触式传感器26双方均未检测到装载对象的情况下，使作业机10的上升、装载以及作业机10的下降中的至少一个停止。

在本实施方式中，轮式装载机1具有变速控制部88和行驶控制部89。

变速控制部88输出用于控制变速装置30的控制信号。

行驶控制部89基于驾驶员对行驶操作装置40的操作，来控制行驶装置4的动作。行驶控制部89输出用于使行驶装置4工作的运转指令。行驶控制部89输出用于使驱动装置4A工作的加速指令。行驶控制部89输出用于使制动装置4B工作的制动指令。行驶控制部89输出用于使转向装置4C工作的转向指令。

判断部91对三维测量装置20及检测装置25双方是否检测到运载车辆LS进行判断。在本实施方式中，判断部91对立体相机22及非接触式传感器26双方是否检测到运载车辆LS进行判断。更详细来说，判断部91对是否通过对象计算部86而基于测量数据计算出运载车辆LS的三维数据、且基于检测数据检测到运载车辆LS进行判断。

图8是用于说明基于判断结果的处理的一个示例的图。在立体相机22及非接触式传感器26双方均检测到运载车辆LS的情况下，换言之，在三维测量装置20及检测装置25双方均检测到运载车辆LS的情况下，启动干预控制。这种情况下，对检测已成功进行表示。作为检测已成功的表示方式，例如可以点亮灯8。

在三维测量装置20检测到运载车辆LS，而检测装置25未检测到运载车辆LS的情况下，或者，在三维测量装置20未检测到运载车辆LS，而检测装置25检测到运载车辆LS的情况下，不启动干预控制。这种情况下，对检测出现异常进行表示。作为检测出现异常的表示方式，例如可以使灯8闪烁。

在立体相机22及非接触式传感器26双方均未检测到运载车辆LS的情况下，换言之，在三维测量装置20及检测装置25双方均未检测到运载车辆LS的情况下，不启动干预控制。这种情况下，对未进行检测进行表示。作为未进行检测的表示方式，例如，可以使灯8熄灭。

在本实施方式中，判断部91也可以在作业机10的动臂角为角度阈值θ以上时进行判断。例如，可以在处于如作业机10位于非接触式传感器26的扫描范围外这样的角度阈值θ以上时进行判断。此外，也可以在处于大于规定范围A1的角度阈值θ以上时进行判断。当铲斗12位于比运载车辆LS的箱斗BE靠下方时，非接触式传感器26发出的电波被铲斗12的表面反射，而不到达运载车辆LS。由此，存在运载车辆LS不被准确地检测到的风险。为此，判断部91在铲斗12上升时，在作业机10的动臂角的角度为角度阈值θ以上的情况下进行判断。

输出控制部92控制输出判断部91的判断结果。输出控制部92在判断部91判定是由其中一方检测到的情况下，控制蜂鸣器7输出警示音。输出控制部92在判断部91判定是由其中一方检测到的情况下，控制灯8闪烁。输出控制部92在判断部91判定双方均检测到的情况下，控制灯8点亮。

控制方法

图9是表示本实施方式涉及的轮式装载机1的控制方法的流程图。作为一个示例，对装载作业进行说明。在进行装载作业时，由驾驶员通过未图示的操作部来启动运载车辆检测模式。在装载作业模式下，三维测量装置20即立体相机22以及检测装置25即非接触式传感器26对作业对象进行检测。

用立体相机22来对运载车辆LS进行测量(步骤S11)。更详细来说，立体相机22对前方进行测量。立体相机22的测量数据被输出至控制装置80。控制装置80通过测量数据获取部81来获取立体相机22拍摄到的图像数据。由测量数据获取部81获取的作业对象的图像数据被输出至对象计算部86。控制装置80基于立体相机220的测量结果，通过对象计算部86来计算轮式装载机1的装载对象的位置。控制装置80进入步骤S12。

用非接触式传感器26来对运载车辆LS进行检测(步骤S12)。更详细来说，非接触式传感器26通过电波对前方进行扫描。非接触式传感器26的检测数据被输出至控制装置80。控制装置80通过检测数据获取部84，获取非接触式传感器26检测到的检测数据。由检测数据获取部84获取的检测对象的检测数据被输出至判断部91。控制装置80进入步骤S13。

控制装置80通过判断部91来对立体相机22是否检测到运载车辆LS进行判断(步骤S13)。控制装置80在判断部91判定立体相机22检测到运载车辆LS的情况下(步骤S13：是)，进入步骤S14。控制装置80在判断部91不判定为立体相机22检测到运载车辆LS的情况下(步骤S13：否)，进入步骤S16。

控制装置80通过判断部91来对非接触式传感器26是否检测到运载车辆LS进行判断(步骤S14)。控制装置80在判断部91判定非接触式传感器26检测到运载车辆LS的情况下(步骤S14：是)，进入步骤S15。控制装置80在判断部91不判定为非接触式传感器26检测到运载车辆LS的情况下(步骤S14：否)，进入步骤S16。

控制装置80启动干预控制(步骤S15)。控制装置80基于对象计算部86计算出的箱斗BE的高度Hb及至运载车辆LS为止的距离Db，通过作业机控制部87来控制作业机10。控制装置80结束处理。

如参照图3所说明的那样，作业机控制部87在轮式装载机1以接近运载车辆LS的方式前进的状态下，基于对象计算部86计算出的至运载车辆LS为止的距离Db以及箱斗BE的上端部BEt的高度Hb，一边控制铲斗12的角度，一边使动臂11进行上升动作，以使铲斗12被配置于比箱斗BE的上端部BEt靠上方，且保持于铲斗12中的挖掘物不从铲斗12中掉落。作业机控制部87将铲斗12配置于箱斗BE的上方。然后，作业机控制部87控制作业机10，以使铲斗12进行翻斗动作。由此，挖掘物从铲斗12中排出，被装载至箱斗BE中。

在执行步骤S15时，控制装置80可以通过输出控制部92来点亮灯8。

控制装置80使干预控制不被启动(步骤S16)。控制装置80将作业机控制部87对作业机10的控制停止。在执行步骤S16时，控制装置80可以通过输出控制部92，使蜂鸣器7输出声音。控制装置80也可以通过输出控制部92使灯8闪烁。控制装置80结束处理。

图10是表示检测装置25即非接触式传感器26对作业对象的检测方法的流程图。在图9的步骤S12的处理被执行后执行图10的处理。在开始图10的处理时，将有检测时间及未检测时间的计数清零。

在装载作业模式下，角度传感器50对作业机10的角度进行检测。作业机10的角度包括动臂角传感器51检测到的动臂11的角度、以及铲斗角传感器52检测到的铲斗12的角度。表示作业机10的角度的角度数据被输出至位置数据计算部83。

控制装置80对动臂角是否在角度阈值θ以上进行判断(步骤S21)。控制装置80基于作业机10的角度数据、以及存储于存储部82中的作业机10的作业机数据，通过位置数据计算部83来计算作业机10的位置数据。控制装置80在判定为动臂角在角度阈值θ以上的情况下(步骤S21：是)，进入步骤S22。控制装置80在不判定为动臂角在角度阈值θ以上的情况下(步骤S21：否)，再次执行步骤S21的处理。

控制装置80对区域内是否存在检测点进行判断(步骤S22)。控制装置80在通过检测数据获取部84而判定非接触式传感器26的扫描区域A3内存在检测点的情况下(步骤S22：是)，进入步骤S23。控制装置80在通过检测数据获取部84而不判定非接触式传感器26的扫描区域A3内存在检测点的情况下(步骤S22：否)，进入步骤S26。

控制装置80通过检测数据获取部84来更新有检测时间(步骤S23)。控制装置80进入步骤S24。

控制装置80对是否持续规定时间以上存在检测点进行判断(步骤S24)。规定时间为任意的时间。控制装置80在通过检测数据获取部84而判定持续规定时间以上存在检测点的情况下(步骤S24：是)，进入步骤S25。控制装置80在通过检测数据获取部84而不判定持续规定时间以上存在检测点的情况下(步骤S24：否)，再次执行步骤S21的处理。

控制装置80通过检测数据获取部84来确定有检测到(步骤S25)。控制装置80通过检测数据获取部84来确定检测到了运载车辆LS。控制装置80结束处理。

在不判定为非接触式传感器26的扫描区域A3内存在检测点的情况下(步骤S22：否)，控制装置80通过检测数据获取部84，来更新未检测时间(步骤S26)。控制装置80进入步骤S27。

控制装置80对是否持续规定时间以上不存在检测点进行判断(步骤S27)。控制装置80在通过检测数据获取部84而判定持续规定时间以上不存在检测点的情况下(步骤S27：是)，进入步骤S28。控制装置80在通过检测数据获取部84而不判定持续规定时间以上不存在检测点的情况下(步骤S27：否)，再次执行步骤S21的处理。

控制装置80通过检测数据获取部84来确定未检测到(步骤S28)。控制装置80通过检测数据获取部84来确定未检测到运载车辆LS。控制装置80结束处理。

计算机系统

图11是表示计算机系统1000的一个示例的框图。上述的控制装置80由计算机系统1000构成。计算机系统1000具有：处理器1001，如CPU(中央处理器：Central ProcessingUnit)；主内存1002，其包含如ROM(只读存储器：Read Only Memory)这种非易失性存储器及如RAM(随机存储器：Random Access Memory)这种易失性存储器；存储器1003；以及接口1004，其包含输入输出电路。上述的控制装置80的功能作为程序被存储于存储器1003中。处理器1001从存储器1003读取程序，并将其加载于主内存1002中，从而按照程序执行上述处理。此外，程序还可以经由网络来传送至计算机系统1000。

效果

如上所述，根据本实施方式，在三维测量装置20及检测装置25双方均检测到运载车辆LS时，进行轮式装载机1的干预控制。根据本实施方式，能够在进行轮式装载机1的干预控制时，更高精确度地对运载车辆LS的有无进行判断。

本实施方式在三维测量装置20及检测装置25中的一方检测到运载车辆LS，而另一方未检测到运载车辆LS时，停止干预控制。根据本实施方式，能够在可能不存在运载车辆LS的情况下，停止干预控制。

本实施方式在三维测量装置20及检测装置25中的一方检测到运载车辆LS，而另一方未检测到运载车辆LS时，输出警报。根据本实施方式，能够在可能不存在运载车辆LS的情况下，输出警报以通知驾驶员。

本实施方式基于计算出的装载对象的位置，进行干预控制。根据本实施方式，能够高精确度地进行干预控制。

本实施方式在轮式装载机1的动臂角为角度阈值θ以上、且三维测量装置20及检测装置25双方均检测到运载车辆LS时，进行干预控制。根据本实施方式，能够在检测装置25能够检测到运载车辆LS时，进行检测。

本实施方式能够在三维测量装置20及检测装置25中的一方检测到运载车辆LS，而另一方未检测到运载车辆LS时，使铲斗12的上升停止。

本实施方式能够在三维测量装置20及检测装置25中的一方检测到运载车辆LS，而另一方未检测到运载车辆LS时，使铲斗12的上升、装载、以及铲斗12的下降中的至少一个停止。

本实施方式中，检测装置25被设置在与三维测量装置20不同的位置。根据本实施方式，能够更高精确度地对运载车辆LS的有无进行判断。

其他实施方式

在上述的各实施方式中，三维测量装置20不限于立体相机22，例如也可以是激光扫描仪。

检测装置25不限于用毫米波进行扫描的雷达装置。非接触式传感器26也可以包括用激光来扫描轮式装载机1的周边以检测物体的激光扫描装置。非接触式传感器26还可以包括用超声波来扫描轮式装载机1的周边以检测物体的超声波传感器装置。

在三维测量装置20及检测装置25中的一方检测到运载车辆LS，而另一方未检测到运载车辆LS时，使干预控制停止，但并不限于此。例如，可以在通过干预控制使作业机10上升的情况下，以输出警报的状态持续该动作。

轮式装载机1执行作业的作业现场可以是矿山的采矿现场、施工现场或工程现场。

轮式装载机1可以用于除雪作业，也可以用于农畜产业中的作业，还可以用于林业中的作业。

在上述的实施方式中，铲斗12可以具有多个斗齿，也可以具有直线状的铲刃。

与动臂11的前端部连结的作业部件也可以不是铲斗12，可以是除雪作业中使用的雪犁或推雪铲，可以是农畜产业的作业中使用的草捆抓钩或货叉，可以是林业的作业中使用的货叉或铲斗。

也可以将判断结果显示在设于轮式装载机1的未图示的显示器上，以代替灯8。轮式装载机1不一定需要具备蜂鸣器7、灯8、显示器，可以具备其中任一个以上。此外，蜂鸣器7、灯8、显示器也可以设于轮式装载机1的外部。

上述实施方式涉及的控制系统200也可以为，构成控制系统200的部分构成搭载于作业机械1的内部，其他构成设于作业机械1的外部。此外，对上述实施方式涉及的控制系统200包含作业机10、三维测量装置20、角度传感器50、行驶操作装置40、蜂鸣器7、灯8及控制装置80的情况进行了说明，但不限于此，也可以不包含部分构成。作为一个示例，也可以是不包含蜂鸣器7及灯8的控制系统200。

上述实施方式涉及的控制装置80可以由单独的计算机构成，也可以将控制装置80的构成分开配置于多个计算机中，并由多个计算机彼此协同工作以发挥作为控制装置80的功能。

作业机械1不限于轮式装载机，例如也可以对如液压挖掘机或推土机这样的具有作业机的作业机械适用上述实施方式中说明的控制装置80及控制方法。

符号说明

1…轮式装载机(作业机械)；2…车身；2F…车身前部；2R…车身后部；3…驾驶台；4…行驶装置；4A…驱动装置；4B…制动装置；4C…转向装置；5…车轮；5F…前轮；5R…后轮；6…轮胎；6F…前轮胎；6R…后轮胎；7…蜂鸣器(输出部)；8…灯(输出部)；9…关节机构；10…作业机；11…动臂；12…铲斗；12B…前端部；13…动臂缸；14…铲斗缸；15…曲柄；16…连杆；20…三维测量装置；22…立体相机；22A…第一拍摄装置；22B…第二拍摄装置；25…检测装置；26…非接触式传感器；30…变速装置；40…行驶操作装置；50…角度传感器；51…动臂角传感器；52…铲斗角传感器；80…控制装置；81…测量数据获取部；82…存储部；83…位置数据计算部；84…检测数据获取部；86…对象计算部；87…作业机控制部；88…变速控制部；89…行驶控制部；91…判断部；92…输出控制部；100…图像数据；200…异常判断系统；BE…箱斗(装载对象)；DS…山包(挖掘对象)；FX…旋转轴；LS…运载车辆；RX…旋转轴；RS…地面。

Claims (16)

1.一种作业机械的控制系统，其特征在于，具备：

三维测量装置，其用于测量作业机械的作业对象；

检测装置，其用于检测所述作业对象；以及

干预控制部，其在所述三维测量装置及所述检测装置双方均检测到所述作业对象时，进行作业机械的干预控制。

2.根据权利要求1所述的作业机械的控制系统，其特征在于，

所述干预控制部在所述三维测量装置及所述检测装置中的一方检测到所述作业对象，而另一方未检测到所述作业对象时，停止干预控制。

3.根据权利要求1或2所述的作业机械的控制系统，其特征在于，具备：

输出部，其在所述三维测量装置及所述检测装置中的一方检测到所述作业对象，而另一方未检测到所述作业对象时，输出警报。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的作业机械的控制系统，其特征在于，具备：

对象计算部，其基于所述三维测量装置的测量结果，计算所述作业机械的装载对象的位置，

所述干预控制部基于所述对象计算部计算出的所述装载对象的位置，进行干预控制。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的作业机械的控制系统，其特征在于，

所述干预控制部在所述作业机械的作业机的角度为角度阈值以上、且所述三维测量装置及所述检测装置双方均检测到所述作业对象时，进行干预控制。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的作业机械的控制系统，其特征在于，

所述干预控制包括：使所述作业机械的作业机相对于所述作业机械的装载对象上升的控制，

所述干预控制部在所述三维测量装置及所述检测装置中的一方检测到所述作业对象，而另一方未检测到所述作业对象时，使所述作业机的上升停止。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的作业机械的控制系统，其特征在于，

所述干预控制包括：使所述作业机械的作业机相对于所述作业机械的装载对象上升的控制、将所述作业机的挖掘物装载至所述装载对象的控制、以及使所述作业机下降的控制，

所述干预控制部在所述三维测量装置及所述检测装置中的一方检测到所述作业对象，而另一方未检测到所述作业对象时，使所述作业机的上升、所述装载、以及所述作业机的下降中的至少一个停止。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的作业机械的控制系统，其特征在于，

所述检测装置被设置在与所述三维测量装置不同的位置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的作业机械的控制系统，其特征在于，

所述作业机械为轮式装载机，

所述检测装置被设置在前轴上，

所述干预控制部在作业机的角度在角度阈值以上的情况下，在所述三维测量装置及所述检测装置双方均检测到所述作业对象时，进行干预控制。

10.一种作业机械的控制方法，其特征在于，

在用于测量作业机械的作业对象的三维测量装置以及用于检测所述作业对象的检测装置双方均检测到所述作业对象时，进行作业机械的干预控制。

11.根据权利要求10所述的作业机械的控制方法，其特征在于，

在所述三维测量装置及所述检测装置中的一方检测到所述作业对象，而另一方未检测到所述作业对象时，停止干预控制。

12.根据权利要求10或11所述的作业机械的控制方法，其特征在于，

在所述三维测量装置及所述检测装置中的一方检测到所述作业对象，而另一方未检测到所述作业对象时，输出警报。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的作业机械的控制方法，其特征在于，

基于所述三维测量装置的测量结果，计算所述作业机械的装载对象的位置；

基于计算出的所述装载对象的位置，进行干预控制。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的作业机械的控制方法，其特征在于，

在所述作业机械的作业机的角度为角度阈值以上、且所述三维测量装置及所述检测装置双方均检测到所述作业对象时，进行干预控制。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的作业机械的控制方法，其特征在于，

所述干预控制包括：使所述作业机械的作业机相对于所述作业机械的装载对象上升的控制，

在所述三维测量装置及所述检测装置中的一方检测到所述作业对象，而另一方未检测到所述作业对象时，使所述作业机的上升停止。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的作业机械的控制方法，其特征在于，

所述干预控制包括：使所述作业机械的作业机相对于所述作业机械的装载对象上升的控制、将所述作业机的挖掘物装载至所述装载对象的控制、以及使所述作业机下降的控制，

在所述三维测量装置及所述检测装置中的一方检测到所述作业对象，而另一方未检测到所述作业对象时，使所述作业机的上升、所述装载、以及所述作业机的下降中的至少一个停止。