DE112016000038T5

DE112016000038T5 - Kalibrierungssystem, Arbeitsmaschine und Kalibrierungsverfahren

Info

Publication number: DE112016000038T5
Application number: DE112016000038.3T
Authority: DE
Inventors: Hiroyoshi Yamaguchi; Shogo Atsumi; Shun Kawamoto; Taiki Sugawara
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: JP6229097B2; KR101885704B1; CN106029994B; CN106029994A; DE112016000038B4; WO2016148309A1; KR20170112999A; US20170284071A1; JPWO2016148309A1

Abstract

Ein Kalibrierungssystem enthält zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen, die in einer Arbeitsmaschine mit einer Arbeitseinheit enthalten ist, und die ein Objekt abbildet; eine Positionserfassungsvorrichtung, die eine Position der Arbeitseinheit erfasst; und eine Verarbeitungseinheit, die durch die Verwendung einer ersten Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position der Arbeitseinheit ist, welche durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen aufgenommen wird, einer zweiten Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position ist, welche durch die Positionserfassungsvorrichtung in einer Stellung der Arbeitseinheit erfasst wird, die aufgenommen wird, wenn zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen die vorbestimmte Position abbildet, und einer dritten Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position außerhalb der Arbeitsmaschine ist, welche zumindest durch das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen abgebildet wird, eine Information über eine Position und eine Stellung von zumindest dem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen und eine Transformationsinformation erlangt, die zur Transformation einer Position des durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen abgebildeten Objekts, von einem ersten Koordinatensystem in ein zweites Koordinatensystem verwendet wird.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalibrierungssystem zur Kalibrierung einer Positionserfassungseinheit einer Arbeitsmaschine, die eine Position eines Objekts erfasst, und ferner betrifft sie eine Arbeitsmaschine und ein Kalibrierungsverfahren. Hintergrund
Es existiert (z. B. in der Patentliteratur 1) eine Arbeitsmaschine, die eine Bildaufnahmevorrichtung enthält, die für eine stereoskopische dreidimensionale Messung als eine Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Objekts verwendet wird.
Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2012-233353

Kurzdarstellung
Technisches Problem
Die für die stereoskopische dreidimensionale Messung verwendete Bildaufnahmevorrichtung muss kalibriert werden. In der Arbeitsmaschine, die die Bildaufnahmevorrichtung enthält, wird die Bildaufnahmevorrichtung z. B. vor dem Versenden aus einer Fabrik der Kalibrierung unterworfen, aber da für die Kalibrierung Vorrichtungen und Räumlichkeiten erforderlich sind, kann die Kalibrierung der Bildaufnahmevorrichtung an der Stelle, an der die Arbeitsmaschine arbeitet, schwierig sein.
Ein Gegenstand eines Aspekts der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kalibrierung einer Bildaufnahmevorrichtung sogar an einer Stelle zu bewerkstelligen, an der eine Arbeitsmaschine, die eine Bildaufnahmevorrichtung zur Durchführung einer stereoskopischen dreidimensionalen Messung enthält, arbeitet.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kalibrierungssystem auf: zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen, das in einer Arbeitsmaschine mit einer Arbeitseinheit enthalten sind, und welches ein Objekt abbildet; eine Positionserfassungsvorrichtung, die eine Position der Arbeitseinheit erfasst; und eine Verarbeitungseinheit, die durch die Verwendung einer ersten Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position der Arbeitseinheit ist, welche durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen aufgenommen wird, einer zweiten Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position ist, welche durch die Positionserfassungsvorrichtung in einer Stellung der Arbeitseinheit erfasst wird, die aufgenommen wird, wenn zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen die vorbestimmte Position abbildet, und einer dritten Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position außerhalb der Arbeitsmaschine ist, welche zumindest durch das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen abgebildet wird, eine Information über eine Position und eine Stellung von zumindest dem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen und eine Transformationsinformation erlangt, die zur Transformation einer Position des durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen abgebildeten Objekts, von einem ersten Koordinatensystem in ein zweites Koordinatensystem verwendet wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist eine Arbeitsmaschine auf: die Arbeitseinheit und das Kalibrierungssystem gemäß dem ersten Aspekt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist ein Kalibrierungsverfahren auf: einen Erfassungsschritt der Abbildung einer vorbestimmten Position einer Arbeitseinheit und einer vorbestimmten Position um eine Arbeitsmaschine mit der Arbeitseinheit herum durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen und Erfassen einer vorbestimmten Position der Arbeitsmaschine durch eine Positionserfassungsvorrichtung, die von dem zumindest einem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen verschieden ist; und einen Berechnungsschritt zur Erlangung einer Information über eine Position und eine Stellung von zumindest dem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen, und einer Transformationsinformation, die zur Transformation einer Position des durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen erfassten Objekts von einem ersten Koordinatensystem in ein zweites Koordinatensystem verwendet wird, indem eine erste Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position der Arbeitseinheit ist, welche durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen aufgenommen wird, eine zweite Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position ist, die durch die Positionserfassungsvorrichtung in einer Stellung der Arbeitseinheit erfasst wird, die aufgenommen wird, wenn zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen die vorbestimmte Position abbilden, und eine dritte Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position außerhalb der Arbeitsmaschine ist, die durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen abgebildet wird, verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Transformationsinformation bestimmt werden, die die Positionsinformation eines Objekts, welches durch eine Vorrichtung einer Arbeitsmaschine zur Erfassung der Position eines Objekts erfasst wird, in ein Koordinatensystem transformiert, das ein anderes als jenes der Vorrichtung zur Erfassung der Position des Objekts ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Arbeitsmaschine, die eine Bildaufnahmevorrichtung für die Durchführung einer stereoskopischen dreidimensionalen Messung enthält, eine Kalibrierung der Bildaufnahmevorrichtung sogar an einem Ort, an dem die Arbeitsmaschine arbeitet, durchführen. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Baggers, der ein Kalibrierungssystem gemäß einer Ausführungsform enthält.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts um einen Fahrersitz eines Baggers herum gemäß einer Ausführungsform.
3 ist ein Diagramm, das eine Größe einer Arbeitseinheit eines Baggers gemäß einer Ausführungsform, und ein Koordinatensystem des Baggers veranschaulicht.
4 ist ein Diagramm, das ein Kalibrierungssystem gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist ein Diagramm, das Objekte veranschaulicht, die durch Bildaufnahmevorrichtungen abgebildet werden sollen, nachdem ein Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform durch eine Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform durchgeführt wurde.
6 ist ein Diagramm, das ein beispielhaftes Abbild von Zielen veranschaulicht, die durch Bildaufnahmevorrichtungen aufgenommen wurden.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die Positionen veranschaulicht, an denen Ziele, die an den Zähnen eines Löffels befestigt sind, durch Bildaufnahmevorrichtungen abgebildet werden.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die Positionen veranschaulicht, an denen Ziele außerhalb eines Baggers durch Bildaufnahmevorrichtungen abgebildet werden.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen beispielhaften Prozess eines Kalibrierungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht, der durch eine Verarbeitungsvorrichtung 20 gemäß einer Ausführungsform durchgeführt wird.
10 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel eines Ziels zur Erlangung einer dritten Positionsinformation veranschaulicht.
11 ist ein Diagramm, das einen Ort veranschaulicht, an dem zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen kalibriert wird.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Werkzeugs veranschaulicht, das zur Platzierung eines Ziels außerhalb eines Baggers verwendet wird. Beschreibung der Ausführungsformen
Ein Modus der Ausführung der vorliegenden Erfindung (Ausführungsform) wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
<Gesamtkonfiguration eines Baggers>
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Baggers 100, der ein Kalibrierungssystem gemäß einer Ausführungsform enthält. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts um einen Fahrersitz eines Baggers 100 herum gemäß einer Ausführungsform. 3 ist ein Diagramm, das eine Größe einer Arbeitseinheit 2 eines Baggers gemäß einer Ausführungsform, und ein Koordinatensystem des Baggers 100 veranschaulicht.
Der Bagger 100 weist als eine Arbeitsmaschine einen Fahrzeugkörper 1 und die Arbeitseinheit 2 auf. Der Fahrzeugkörper 1 weist einen Schwenkkörper 3, eine Kabine 4 und einen Fahrkörper 5 auf. Der Schwenkkörper 3 ist schwingbar an dem Fahrkörper 5 befestigt. Die Kabine 4 ist an einem vorderen Abschnitt des Schwenkkörpers 3 angeordnet. Eine Bedienvorrichtung 25, die in 2 veranschaulicht ist, ist in der Kabine 4 angeordnet. Der Fahrkörper 5 weist Raupenketten 5a und 5b auf, und die Raupenketten 5a und 5b werden gedreht, um den Bagger 100 zu bewegen.
Die Arbeitseinheit 2 ist an einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugkörpers 1 befestigt. Die Arbeitseinheit 2 weist einen Ausleger 6, einen Arm 7, einen Löffel 8 als ein Arbeitsgerät, einen Auslegerzylinder 10, einen Armzylinder 11 und einen Löffelzylinder 12 auf. In der Ausführungsform wird eine vordere Seite des Fahrzeugkörpers 1 in einer Richtung von einer Rückenlehne 4SS eines Fahrersitzes 4S bis zu der in 2 veranschaulichten Bedienvorrichtung 25 angeordnet. Eine Rückseite des Fahrzeugkörpers 1 ist in einer Richtung von der Bedienvorrichtung 25 bis zu der Rückenlehne 4SS des Fahrersitzes 4S angeordnet. Ein vorderer Abschnitt des Fahrzeugkörpers 1 ist ein Abschnitt an der vorderen Seite des Fahrzeugkörpers 1 und ist ein Abschnitt an der dem Gegengewicht WT des Fahrzeugkörpers 1 zugewandten Seite. Die Bedienvorrichtung 25 ist eine Vorrichtung zur Bedienung der Arbeitseinheit 2 und des Schwenkkörpers 3, und weist einen rechten Hebel 25R und einen linken Hebel 25L auf. In der Kabine 4 ist vor dem Fahrersitz 4S ein Monitorbildschirm 26 geschaffen.
Der Ausleger 6 weist einen Basisendabschnitt, der an dem vorderen Abschnitt des Fahrzeugkörpers 1 durch einen Auslegerbolzen 13 befestigt ist. Der Auslegerbolzen 13 entspricht einem Bewegungszentrum des Auslegers 6 bezüglich des Schwenkkörpers 3. Der Arm 7 weist einen Basisendabschnitt auf, der an einem Endabschnitt des Auslegers 6 durch einen Armbolzen 14 befestigt ist. Der Armbolzen 14 entspricht einem Bewegungszentrum des Arms 7 bezüglich des Auslegers 6. Der Arm 7 weist einen Endabschnitt auf, an dem der Löffel 8 durch einen Löffelbolzen 15 befestigt ist. Der Löffelbolzen 15 entspricht einem Bewegungszentrum des Löffels 8 bezüglich des Arms 7.
Wie in 3 veranschaulicht, wird die Länge des Auslegers 6, d. h. die Länge zwischen dem Auslegerbolzen 13 und dem Armbolzen 14 mit L1 bezeichnet. Die Länge des Arms 7, d. h. die Länge zwischen dem Armbolzen 14 und dem Löffelbolzen 15 wird mit L2 bezeichnet. Die Länge des Löffels 8, d. h. die Länge zwischen dem Löffelbolzen 15 und einer Zahnspitze P3 eines Zahns 9 des Löffels 8 wird mit L3 bezeichnet.
Ein jeder von dem Auslegerzylinder 10, dem Armzylinder 11 und dem Löffelzylinder 12, die in 1 veranschaulicht sind, ist ein hydraulischer Zylinder, der durch einen hydraulischen Druck betätigt wird. Die Zylinder sind Stellglieder, die an dem Fahrzeugkörper 1 des Baggers 100 geschaffen sind, um die Arbeitseinheit 2 zu stellen. Der Auslegerzylinder 10 weist einen Basisendabschnitt auf, der durch einen Auslegerzylinderfußbolzen 10a an dem Schwenkkörper 3 befestigt ist. Der Auslegerzylinder 10 weist einen Endabschnitt auf, der durch einen Auslegerspitzenbolzen 10b an dem Ausleger 6 befestigt ist. Der Auslegerzylinder 10 wird durch einen hydraulischen Druck expandiert und kontrahiert, um den Ausleger 6 zu stellen.
Der Armzylinder 11 weist einen Basisendabschnitt auf, der durch einen Armzylinderfußbolzen 11a an dem Ausleger 6 befestigt ist. Der Armzylinder 11 weist einen Endabschnitt auf, der durch einen Armzylinderspitzenbolzen 11b an dem Arm 7 befestigt ist. Der Armzylinder 11 wird durch einen hydraulischen Druck expandiert und kontrahiert, um den Arm 7 zu stellen.
Der Löffelzylinder 12 weist einen Basisendabschnitt auf, der durch einen Löffelzylinderfußbolzen 12a an dem Arm 7 befestigt ist. Der Löffelzylinder 12 weist einen Endabschnitt auf, der durch einen Löffelzylinderspitzenbolzen 12b an einem Ende eines ersten Verbindungsteils 47 und an einem Ende eines zweiten Verbindungsteils 48 befestigt ist. Das andere Ende des ersten Verbindungsteils 47 ist durch einen ersten Verbindungsbolzen 47a an dem Endabschnitt des Arms 7 befestigt. Das andere Ende des zweiten Verbindungsteils 48 ist durch einen zweiten Verbindungsbolzen 48a an dem Löffel 8 befestigt. Der Löffelzylinder 12 wird durch einen hydraulischen Druck expandiert und kontrahiert, um den Löffel 8 zu stellen.
Wie in 3 veranschaulicht, sind der Auslegerzylinder 10, der Armzylinder 11 und der Löffelzylinder 12 mit einer ersten Winkelerfassungseinheit 18A, einer zweiten Winkelerfassungseinheit 18B bzw. einer dritten Winkelerfassungseinheit 18C geschaffen. Die erste Winkelerfassungseinheit 18A, die zweite Winkelerfassungseinheit 18B und die dritte Winkelerfassungseinheit 18C sind beispielsweise ein Hubsensor. Die Winkelerfassungseinheiten erfassen Hublängen des Auslegerzylinders 10, des Armzylinders 11 bzw. des Löffelzylinders 12, um indirekt einen Bewegungswinkel des Auslegers 6 bezüglich des Fahrzeugkörpers 1, einen Bewegungswinkel des Arms 7 bezüglich des Auslegers 6 und einen Bewegungswinkel des Löffels 8 bezüglich des Arms 7 zu erfassen.
In der Ausführungsform erfasst die erste Winkelerfassungseinheit 18A einen Bewegungsumfang des Auslegerzylinders 10, d. h. seine Hublänge. Eine nachstehend beschriebene Verarbeitungsvorrichtung 20 berechnet den Winkel δ1 der Bewegung des Auslegers 6 bezüglich einer Zm-Achse des in 3 veranschaulichten Koordinatensystems (Xm, Ym, Zm) des Baggers 100, basierend auf der Hublänge des Auslegerzylinders 10, die durch die erste Winkelerfassungseinheit 18A erfasst wird. Nachstehend wird in geeigneter Weise das Koordinatensystem des Baggers 100 als das Fahrzeugkörperkoordinatensystem bezeichnet. Wie in 2 veranschaulicht, ist der Ursprung des Fahrzeugkörperkoordinatensystems im Mittelpunkt des Auslegerbolzens 13 angeordnet. Der Mittelpunkt des Auslegerbolzens 13 stellt den Mittelpunkt des Querschnitts des Auslegerbolzens 13 dar, der entlang einer Ebene geschnitten wurde, die sich senkrecht zu einer Richtung erstreckt, in welche sich der Auslegerbolzen 13 erstreckt, und den Mittelpunkt in der Richtung, in welche sich der Auslegerbolzen 13 erstreckt. Das Fahrzeugkörperkoordinatensystem wird nicht auf ein Beispiel der Ausführungsform beschränkt, und der Mittelpunkt der Schwenkung des Schwenkkörpers 3 kann beispielsweise als eine Zm-Achse, eine Achse parallel zu einer Richtung, in welche sich der Auslegerbolzen 13 erstreckt, als eine Ym-Achse, und eine Achse senkrecht zu der Zm-Achse und der Ym-Achse als eine Xm-Achse definiert werden.
Die zweite Winkelerfassungseinheit 18B erfasst einen Bewegungsumfang des Armzylinders 11, d. h. seine Hublänge. Die Verarbeitungsvorrichtung 20 berechnet den Winkel δ2 der Bewegung des Arms 7 bezüglich des Auslegers 6, basierend auf der Hublänge des Armzylinders 11, die durch die zweite Winkelerfassungseinheit 18B erfasst wird. Die dritte Winkelerfassungseinheit 18C erfasst einen Bewegungsumfang des Löffelzylinders 12, d. h. seine Hublänge. Die Verarbeitungsvorrichtung 20 berechnet den Winkel δ3 der Bewegung des Löffels 8 bezüglich des Arms 7 basierend auf der Hublänge des Löffelzylinders 12, die durch die dritte Winkelerfassungseinheit 18C erfasst wird.
<Bildaufnahmevorrichtung>
Wie in 2 veranschaulicht, weist der Bagger 100 in der Kabine 4 beispielsweise mehrere Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c, und 30d auf. Wenn nachstehend die mehreren Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d nicht voneinander unterschieden werden, werden die Bildaufnahmevorrichtungen geeignet als Bildaufnahmevorrichtung 30 bezeichnet. Der Typ der Bildaufnahmevorrichtung 30 ist nicht eingeschränkt, aber in der Ausführungsform wird beispielsweise eine ladungsgekoppelte Vorrichtung(CCD)-Bildsensor oder ein komplementärer Metalloxidhalbleiter(CMOS)-Bildsensor verwendet.
In der Ausführungsform sind beispielsweise die mehreren, konkreter vier, Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d an dem Bagger 100 befestigt. Konkreter sind, wie in 2 veranschaulicht, die Bildaufnahmevorrichtung 30a und die Bildaufnahmevorrichtung 30b an einem vorbestimmten Intervall angeordnet, um beispielsweise in der Kabine 4 in dieselbe Richtung ausgerichtet zu sein. Die Bildaufnahmevorrichtung 30c und die Bildaufnahmevorrichtung 30d sind in einem vorbestimmten Intervall angeordnet, um beispielsweise in der Kabine 4 in dieselbe Richtung ausgerichtet zu sein. Die Bildaufnahmevorrichtung 30b und die Bildaufnahmevorrichtung 30d können angeordnet sein, um ein wenig in Richtung der Arbeitseinheit 2, d. h. ein wenig in Richtung der Bildaufnahmevorrichtung 30a und der Bildaufnahmevorrichtung 30c ausgerichtet zu sein. Bei den mehreren Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d werden zwei von ihnen kombiniert, um eine Stereokamera zu bilden. In der Ausführungsform stellen eine Kombination der Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b bzw. eine Kombination der Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d Stereokameras dar.
In der Ausführungsform weist der Bagger 100 vier Bildaufnahmevorrichtungen 30 auf, aber die Anzahl der Bildaufnahmevorrichtungen 30 des Baggers 100 ist vorzugsweise zumindest zwei, d. h. ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30, und ist nicht auf vier beschränkt. Dies ist, weil der Bagger 100 die Stereokamera unter Verwendung zumindest eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30 bildet, um stereoskopische Bilder des Objekts aufzunehmen.
Die mehreren Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d sind an der vorderen Seite und der oberen Seite der Kabine 4 angeordnet. Die obere Seite ist in einer Richtung senkrecht zu einer Kontaktfläche der Raupenketten 5a und 5b des Baggers 100 und weg von der Kontaktfläche angeordnet. Die Kontaktfläche der Raupenketten 5a und 5b stellt einen Abschnitt von zumindest einer der Raupenketten 5a und 5b, der einen Kontakt mit der Erde herstellt, und eine Ebene dar, die durch zumindest drei nicht kollineare Punkte in dem Abschnitt definiert ist. Die mehreren Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d nehmen die stereoskopischen Bilder des Objekts auf, das vor dem Fahrzeugkörper 1 des Baggers 100 angeordnet ist. Das Objekt ist beispielsweise ein Objekt, das durch die Arbeitseinheit 2 ausgebaggert wird.
Die in 1 und 2 veranschaulichte Verarbeitungsvorrichtung 20 verwendet die stereoskopischen Bilder, die durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen werden, um das Objekt dreidimensional zu messen. D. h. die Verarbeitungsvorrichtung 20 führt eine stereoskopische Bildverarbeitung an den Bildern durch, die durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen werden, um das vorstehend beschriebene Objekt dreidimensional zu messen. Orte, an denen mehrere der Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d angeordnet sind, sind nicht auf die vordere Seite und die obere Seite der Kabine 4 beschränkt.
In der Ausführungsform wird die Bildaufnahmevorrichtung 30c der mehreren von vier Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d, als Referenz der Mehrzahl von vier Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d verwendet. Ein Koordinatensystem (Xs, Ys, Zs) der Bildaufnahmevorrichtung 30c wird geeignet als ein Bildaufnahmevorrichtungskoordinatensystem bezeichnet. Der Ursprungspunkt des Bildaufnahmevorrichtungskoordinatensystems ist in dem Mittelpunkt der Bildaufnahmevorrichtung 30c angeordnet. Die Ursprünge der jeweiligen Koordinatensysteme der Bildaufnahmevorrichtung 30a, der Bildaufnahmevorrichtung 30b und der Bildaufnahmevorrichtung 30d sind in dem Mittelpunkt der jeweiligen Bildaufnahmevorrichtung angeordnet.
<Kalibrierungssystem>
4 ist ein Diagramm, das ein Kalibrierungssystem 50 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Das Kalibrierungssystem 50 enthält mehrere der Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d und die Verarbeitungsvorrichtung 20. Wie in 1 und 2 veranschaulicht, sind die mehreren Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d und die Verarbeitungsvorrichtung 20 in dem Fahrzeugkörper 1 des Baggers 100 geschaffen. Die mehreren Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d sind an dem Bagger 100, als der Arbeitsmaschine, befestigt, um das Objekt abzubilden und das Bild des Objekts, das durch die Bildaufnahme der Verarbeitungsvorrichtung 20 erlangt wird, auszugeben.
Die Verarbeitungsvorrichtung 20 weist eine Verarbeitungseinheit 21, eine Speichereinheit 22 und eine Eingabe-/Ausgabe-Einheit 23 auf. Die Verarbeitungseinheit 21 ist beispielsweise durch einen Prozessor, wie z. B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und eine Speichereinheit verwirklicht. Die Verarbeitungsvorrichtung 20 bewerkstelligt ein Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform. Die Verarbeitungseinheit 21 liest und führt in dieser Konfiguration ein Computerprogramm aus, das in der Speichereinheit 22 gespeichert ist. Dieses Computerprogramm veranlasst die Verarbeitungseinheit 21 das Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform durchzuführen.
Wenn das Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform durchgeführt wird, führt die Verarbeitungsvorrichtung 20 die stereoskopische Bildverarbeitung an einem Paar von Bildern, die durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen wurden, durch, um eine Position des Objekts, konkret die Koordinaten des Objekts, in einem dreidimensionalen Koordinatensystem zu finden. Wie vorstehend beschrieben, kann die Verarbeitungsvorrichtung 20 ein Paar von den Bildern, die durch Abbildung desselben Objekts durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 erlangt wurden, verwenden, um das Objekt drei-dimensional zu vermessen. D. h. zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 und die Verarbeitungsvorrichtung 20 führen eine stereoskopische dreidimensionale Messung an dem Objekt durch.
In der Ausführungsform sind zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 und die Verarbeitungsvorrichtung 20 in dem Bagger 100 geschaffen, und entsprechen einer ersten Positionserfassungseinheit für die Erfassung der Position des Objekts. Wenn die Bildaufnahmevorrichtung 30 eine Funktion der Durchführung einer stereoskopischen Bildverarbeitung zur Durchführung einer dreidimensionalen Messung an einem Objekt aufweist, entspricht zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 der ersten Positionserfassungseinheit.
The Speichereinheit 22 verwendet zumindest eines von einem nichtflüchtigen oder flüchtigen Halbleiterspeicher, wie z. B. einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Flash-Speicher, einem löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher und einem elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM), eine Magnetplatte, einem Wechseldatenträger und eine magnetooptische Platte. Die Speichereinheit 22 speichert das Computerprogramm, das die Verarbeitungseinheit 21 veranlasst, das Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform durchzuführen.
Die Speichereinheit 22 speichert die Information, die bei der Durchführung des Kalibrierungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform durch die Verarbeitungseinheit 21 verwendet wird. Diese Information enthält beispielsweise eine Stellung jeder Bildaufnahmevorrichtung 30, eine positionelle Beziehung zwischen den Bildaufnahmevorrichtungen 30, eine bekannte Größe der Arbeitseinheit 2 oder dergleichen, eine bekannte Größe, die eine positionelle Beziehung zwischen der Bildaufnahmevorrichtung 30 und einem feststehenden Objekt, das an dem Bagger 100 befestigt ist, angibt, eine bekannte Größe, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ursprung des Fahrzeugkörperkoordinatensystems und einem jeden oder einem beliebigen von den Bildaufnahmevorrichtungen 30 angibt, und eine Information, die zur Bestimmung einer Teilposition der Arbeitseinheit 2 basierend auf einer Stellung der Arbeitseinheit 2 erforderlich ist.
Die Eingabe/Ausgabe-Einheit 23 ist eine Schnittstellenschaltung, um die Verarbeitungsvorrichtung 20 mit anderen Geräten zu verbinden. Mit der Eingabe-/Ausgabe-Einheit 23 sind ein Hub 51, eine Eingabevorrichtung 52, die erste Winkelerfassungseinheit 18A, die zweite Winkelerfassungseinheit 18B und die dritte Winkelerfassungseinheit 18C verbunden. Die mehreren Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d sind mit dem Hub 51 verbunden. Die Bildaufnahmevorrichtung 30 und die Verarbeitungsvorrichtung 20 können verbunden sein, ohne den Hub 51 zu verwenden. Ergebnisse der Bildaufnahme durch die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d werden durch den Hub 51 in die Eingabe-/Ausgabe-Einheit 23 eingegeben. Die Verarbeitungseinheit 21 erlangt die Ergebnisse der Bildaufnahme durch die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d durch den Hub 51 und die Eingabe-/Ausgabe-Einheit 23. Die Eingabevorrichtung 52 wird verwendet, um der Eingabe/Ausgabe-Einheit 23 eine Information zur Verfügung zu stellen, die zur Durchführung des Kalibrierungsverfahrens durch die Verarbeitungseinheit 21 gemäß einer Ausführungsform erforderlich ist.
Die Eingabevorrichtung 52 wird beispielsweise durch eine Schaltervorrichtung oder ein Tastfeld veranschaulicht, ist aber nicht auf diese beschränkt. In der Ausführungsform ist die Eingabevorrichtung 52 in der in 2 veranschaulichten Kabine 4, konkreter in der Nähe des Fahrersitzes 4S geschaffen. Die Eingabevorrichtung 52 kann zumindest an einem von dem rechten Hebel 25R und dem linken Hebel 25L der Bedienvorrichtung 25 befestigt sein, und kann an dem Monitorbildschirm 26 in der Kabine 4 geschaffen sein. Die Eingabevorrichtung 52 kann ferner von der Eingabe-/Ausgabe-Einheit 23 abtrennbar sein, oder die Information kann der Eingabe-/Ausgabe-Einheit 23 durch eine drahtlose Kommunikation unter Verwendung von Radiowellen oder Infrarotlicht zur Verfügung gestellt werden.
Die Verarbeitungsvorrichtung 20 kann verwirklicht werden, indem eine dedizierte Hardware verwendet wird, oder die Funktion der Verarbeitungsvorrichtung 20 kann durch mehrere miteinander zusammenwirkende Verarbeitungsschaltkreise verwirklicht werden.
Eine vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2 in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem (Xm, Ym, Zm) kann basieren auf der Größe jedes Abschnitts der Arbeitseinheit 2 und den Winkeln δ1, δ2 und δ3 der Bewegung der Arbeitseinheit 2. Die Winkel δ1, δ2, und δ3 der Bewegung sind Informationen, die durch die erste Winkelerfassungseinheit 18A, die zweite Winkelerfassungseinheit 18B und die dritte Winkelerfassungseinheit 18C erfasst werden. Die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2, die basierend auf der Größe der Arbeitseinheit 2 und den Winkeln δ1, δ2, und δ3 der Bewegung bestimmt wird, enthält beispielsweise eine Position eines Zahns 9 des Löffels 8 der Arbeitseinheit 2, eine Position des Löffelbolzens 15 oder eine Position des ersten Verbindungsbolzen 47a. Die erste Winkelerfassungseinheit 18A, die zweite Winkelerfassungseinheit 18B und die dritte Winkelerfassungseinheit 18C entsprechen einer Positionserfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Position des Baggers 100, als eine Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform, beispielsweise einer Position der Arbeitseinheit 2.
Wenn zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 kalibriert werden, ist eine vorbestimmte Position des Baggers 100, die durch die Positionserfassungsvorrichtung erfasst wird, dieselbe wie die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2, die das Objekt ist, das zumindest durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet wird. In der Ausführungsform ist die vorbestimmte Position des Baggers 100, die durch die Positionserfassungsvorrichtung erfasst wird, an der vorbestimmten Position der Arbeitseinheit 2 angeordnet, aber die vorbestimmte Position des Baggers 100 ist nicht auf die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2 beschränkt, solange die vorbestimmte Position des Baggers 100 an der vorbestimmten Position eines Elements, das den Bagger 100 bildet, angeordnet ist.
<Kalibrierung einer Bildaufnahmevorrichtung 30>
In der Ausführungsform bildet eine Kombination von einem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und eine Kombination von einem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d, die in 2 veranschaulicht sind, die jeweiligen Stereokameras. Die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d des Baggers 100 werden einer externen Kalibrierung und einer Fahrzeugkalibrierung unterworfen, bevor der Bagger 100 für die tatsächliche Arbeit verwendet wird. Die externe Kalibrierung stellt einen Betrieb zur Bestimmung von Positionen und Stellungen eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30 dar. Die externe Kalibrierung bestimmt insbesondere die Positionen und Stellungen eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b, und die Positionen und Stellungen eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d. Wenn die vorstehend erwähnte Information nicht erlangt wird, kann die stereoskopische dreidimensionale Messung nicht erzielt werden.
Eine Beziehung zwischen den Positionen und den Stellungen eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b kann durch die Formel (1) erlangt werden, und eine Beziehung zwischen den Positionen und den Stellungen eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d kann durch die Formel (2) erlangt werden. Pa stellt eine Position der Bildaufnahmevorrichtung 30a dar, Pb stellt eine Position der Bildaufnahmevorrichtung 30b dar, Pc stellt eine Position der Bildaufnahmevorrichtung 30c dar, und Pd stellt eine Position der Bildaufnahmevorrichtung 30d dar. R1 stellt eine Rotationsmatrix zur Transformation einer Position Pb in eine Position Pa dar, und R2 stellt eine Rotationsmatrix zur Transformation einer Position Pd in eine Position Pc dar. T1 stellt eine Translationsmatrix zur Transformation einer Position Pb in eine Position Pa dar, und R2 stellt eine Rotationsmatrix zur Transformation einer Position Pd in eine Position Pc dar. Pa = R1·Pb + T1 (1) Pc = R2·Pd + T2 (2)
Die Fahrzeugkalibrierung stellt einen Betrieb zur Bestimmung positioneller Beziehungen zwischen den Bildaufnahmevorrichtungen 30 und dem Fahrzeugkörper 1 des Baggers 100 dar. Die Fahrzeugkalibrierung wird auch als eine interne Kalibrierung bezeichnet. Bei der Fahrzeugkalibrierung gemäß einer Ausführungsform werden eine positionelle Beziehung zwischen der Bildaufnahmevorrichtung 30a und dem Fahrzeugkörper 1 und eine positionelle Beziehung zwischen der Bildaufnahmevorrichtung 30c und dem Fahrzeugkörper 1 bestimmt. Wenn diese positionellen Beziehungen nicht erlangt werden, können die Ergebnisse der stereoskopischen dreidimensionalen Messung nicht in ein Koordinatensystem einer Stätte übertragen werden.
Die positionelle Beziehung zwischen der Bildaufnahmevorrichtung 30a und dem Fahrzeugkörper 1 kann durch die Formel (3) erlangt werden, eine positionelle Beziehung zwischen der Bildaufnahmevorrichtung 30b und dem Fahrzeugkörper 1 kann durch die Formel (4) erlangt werden, die positionelle Beziehung zwischen der Bildaufnahmevorrichtung 30c und dem Fahrzeugkörper 1 kann durch die Formel (5) erlangt werden, und eine positionelle Beziehung zwischen der Bildaufnahmevorrichtung 30d und dem Fahrzeugkörper 1 kann durch die Formel (6) erlangt werden. Pma stellt eine Position der Bildaufnahmevorrichtung 30a in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar, Pmb stellt eine Position der Bildaufnahmevorrichtung 30b in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar, Pmc stellt eine Position der Bildaufnahmevorrichtung 30c in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar, und Pmd stellt eine Position der Bildaufnahmevorrichtung 30d in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar. R3 ist eine Rotationsmatrix zur Transformation der Position Pa in eine Position in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem, R4 ist eine Rotationsmatrix zur Transformation der Position Pb in eine Position in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem, R5 ist eine Rotationsmatrix zur Transformation der Position Pc in eine Position in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem, und R6 ist eine Rotationsmatrix zur Transformation der Position Pd in eine Position in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem. T3 ist eine Translationsmatrix zur Transformation der Position Pa in eine Position in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem, T4 ist eine Translationsmatrix zur Transformation der Position Pb in eine Position in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem, T5 ist eine Translationsmatrix zur Transformation der Position Pc in eine Position in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem und T6 ist eine Translationsmatrix zur Transformation der Position Pd in eine Position in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem. Pma = R3·Pa + T3 (3) Pmb = R4·Pb + T4 (4) Pmc = R5·Pc + T5 (5) Pmd = R6·Pd + T6 (6)
Die Verarbeitungsvorrichtung 20 bestimmt die Rotationsmatrizen R3, R4, R5 und R6 und die Translationsmatrizen T3, T4, T5 und T6. Wenn die Matrizen bestimmt sind, werden die Positionen Pa, Pb, Pc und Pd der Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d in die Positionen Pma, Pmb, Pmc und Pmd in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem transformiert. Die Rotationsmatrizen R3, R4, R5 und R6 enthalten einen Rotationswinkel α um die Xm-Achse herum, einen Rotationswinkel β um die Ym-Achse herum und einen Rotationswinkel γ um die Zm-Achse in dem in 2 veranschaulichten Fahrzeugkörperkoordinatensystem (Xm, Ym, Zm) herum. Die Translationsmatrizen T3, T4, T5 und T6 enthalten eine Größe xm in eine Xm-Richtung, eine Größe ym in eine Ym-Richtung und eine Größe zm in eine Zm-Richtung.
Die Größen xm, ym und zm, die Elemente der Translationsmatrix T3 sind, stellen die Position der Bildaufnahmevorrichtung 30a in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar. Die Größen xm, ym, und zm, die Elemente der Translationsmatrix T4 sind, stellen die Position der Bildaufnahmevorrichtung 30b in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar. Die Größen xm, ym, und zm, die Elemente der Translationsmatrix T5 sind, stellen die Position der Bildaufnahmevorrichtung 30c in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar. Die Größen xm, ym, und zm, die Elemente der Translationsmatrix T6 sind, stellen die Position der Bildaufnahmevorrichtung 30d in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar.
Die Rotationswinkel α, β, und γ, die in der Rotationsmatrix R3 enthalten sind, stellen die Stellung der Bildaufnahmevorrichtung 30a in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar. Die Rotationswinkel α, β, und γ, die in der Rotationsmatrix R4 enthalten sind, stellen die Stellung der Bildaufnahmevorrichtung 30b in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar. Die Rotationswinkel α, β, und γ, die in der Rotationsmatrix R5 enthalten sind, stellen die Stellung der Bildaufnahmevorrichtung 30c in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar. Die Rotationswinkel α, β, und γ, die in der Rotationsmatrix R6 enthalten sind, stellen die Stellung der Bildaufnahmevorrichtung 30d in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem dar.
Der Bagger 100 wird beispielsweise der externen Kalibrierung und der Fahrzeugkalibrierung vor dem Versenden aus der Fabrik unterworfen. Ergebnisse der Kalibrierungen werden in der Speichereinheit 22 der in 4 veranschaulichten Verarbeitungsvorrichtung 20 gespeichert. Beim Versenden aus der Fabrik wird die externe Kalibrierung unter Verwendung eines Gerüsts und eines Messinstruments, genannt Totalstation, als Kalibrierungsinstrument durchgeführt, die dedizierte Anlagen sind, welche beispielsweise in einem Fabrikgebäude installiert sind. Das Gerüst ist eine große Struktur, die eine Weite von ungefähr einigen Metern und eine Höhe von ungefähr einigen Zehn Metern aufweist und durch ein Stahlrahmenelement oder dergleichen kalibriert wird. Wenn eine Positionsverschiebung einer Bildaufnahmevorrichtung 30 erzeugt wird oder eine Bildaufnahmevorrichtung 30 ersetzt wird, wird an einer Stelle, an der der Bagger 100 arbeitet, die externe Kalibrierung der Bildaufnahmevorrichtung 30 erforderlich. An der Stelle, an der der Bagger 100 arbeitet, ist es schwierig das Gerüst und die Totalstation bereitzustellen, um die externe Kalibrierung durchzuführen.
Das Kalibrierungssystem 50 führt das Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform durch, um die externe Kalibrierung und die Fahrzeugkalibrierung der Bildaufnahmevorrichtung 30 an der Stelle zu bewerkstelligen, an der der Bagger 100 arbeitet. Insbesondere verwendet das Kalibrierungssystem 50 in der Ausführungsform die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2, die Position des Zahns 9 des Löffels 8. Das Kalibrierungssystem 50 verwendet mehrere Positionen der Zähne 9 des Löffels 8, die von der Arbeitseinheit 2 in verschiedenen Stellungen erlangt wurden, und eine vorbestimmte Position außerhalb des Baggers 100, um sowohl eine externe Kalibrierung als auch eine Fahrzeugkalibrierung zu bewerkstelligen. Die vorbestimmte Position außerhalb des Baggers 100 wird nachstehend unter Verwendung von 8 oder dergleichen beschrieben.
5 ist ein Diagramm, das Objekte veranschaulicht, die durch Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet werden sollen, nachdem ein Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform durch die Verarbeitungsvorrichtung 20 gemäß einer Ausführungsform durchgeführt wurde. Wenn die Bildaufnahmevorrichtung 30 kalibriert wird, verwendet das Kalibrierungssystem 50 als die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2 eine Position eines Ziels Tg, das an einem Zahn 9 des Löffels 8 befestigt ist. Das Ziel Tg ist ein erster Anzeiger, der an einer vorbestimmten Position der Arbeitseinheit 2 angeordnet ist. Die Ziele Tg sind beispielsweise an den Zähnen 9L, 9C und 9R befestigt. Wenn der Löffel 8 aus der Kabine 4 betrachtet wird, werden der Zahn 9L an einem linken Ende, der Zahn 9R an einem rechten Ende und der Zahn 9C in einem Zentrum angeordnet. Man beachte, dass in der Ausführungsform die Beschreibung unter Verwendung des Löffels 8, das die Zähne 9 enthält, verfasst ist, aber der Bagger 100 kann einen Löffel von einem weiteren Modus, beispielsweise einen Böschungslöffel genannten Löffel, der keinen Zahn 9 enthält, enthalten.
Die Ziele Tg werden für die Kalibrierung von zumindest einem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 verwendet, und somit werden die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2 und die vorbestimmte Position außerhalb des Baggers 100 genau erfasst. In der Ausführungsform werden die Ziele Tg durch weiße und schwarze Punkte dargestellt. Solch ein Ziel verstärkt den Kontrast und die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2 und die vorbestimmte Position außerhalb des Baggers 100 werden ferner genau erfasst.
In der Ausführungsform sind die Ziele Tg in einer Breitenrichtung W des Löffels 8, d. h. in einer Richtung parallel zu einer Richtung, in welche sich der Löffelbolzen 15 erstreckt, ausgerichtet. In der Ausführungsform stellt die Breitenrichtung W des Löffels 8 eine Richtung dar, in welcher zumindest eines von einem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und einem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d angeordnet ist. In der Ausführungsform sind ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d in derselben Richtung angeordnet. Ein Mittelzahn 9 in der Breitenrichtung W des Löffels 8 bewegt sich lediglich in einer Ebene in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem, d. h. lediglich in einer Xm-Zm-Ebene. Es ist unwahrscheinlich, dass eine Position des Mittelzahns 9 durch Änderung in der Stellung in der Breitenrichtung W des Löffels 8 beeinflusst wird, und weist in ihrer Position eine hohe Genauigkeit auf.
In der Ausführungsform wird der Löffel 8 mit den Zielen Tg an den drei Zähnen 9 geschaffen, aber die Anzahl der Ziele Tg, d. h. die Anzahl der Zähne 9, die zu vermessende Objekte darstellen, ist nicht auf drei begrenzt. Das Ziel Tg kann zumindest an einem Zahn 9 geschaffen sein. Um jedoch eine Verschlechterung der Genauigkeit der stereoskopischen Positionsmessung, die ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d verwendet, zu verhindern, sind bei dem Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform vorzugsweise zumindest zwei Ziele Tg an zwei getrennten Positionen in der Breitenrichtung W des Löffels 8 geschaffen, um eine hohe Präzision bei der Messung zu erlangen.
6 ist ein Diagramm, das ein beispielhaftes Bild IMG des Ziels Tg veranschaulicht, das durch die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d aufgenommen wurde. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die Positionen veranschaulicht, an denen Ziele Tg, die an den Zähnen 9 des Löffels 8 befestigt sind, durch die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c, und 30d abgebildet wurden. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die Positionen veranschaulicht, an denen Ziele Tg außerhalb des Baggers 100 durch Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c, und 30d abgebildet wurden.
Die Ziele Tg an den Zähnen 9 des Löffels 8, die durch die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d abgebildet wurden, sind als drei Ziele Tgl, Tgc und Tgr in dem Bild IMG dargestellt. Das Ziel Tgl ist an dem Zahn 9L befestigt. Das Ziel Tgc ist an dem Zahn 9C befestigt. Das Ziel Tgr ist an dem Zahn 9R befestigt.
Wenn ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b, die die Stereokamera bilden, die Ziele Tg aufnehmen, werden die Bilder IMG von der Bildaufnahmevorrichtung 30a bzw. der Bildaufnahmevorrichtung 30b erlangt. Wenn ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d, die Ziele Tg aufnehmen, werden die Bilder IMG von der Bildaufnahmevorrichtung 30c bzw. der Bildaufnahmevorrichtung 30d erlangt. Da die Ziele Tg an den Zähnen 9 des Löffels 8 befestigt sind, stellen die Positionen der Ziele Tg die Positionen der Zähne 9 des Löffels 8 dar, d. h. sie stellen die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2 dar. Die Information über die Positionen der Ziele Tg dient als eine erste Positionsinformation, die die Information über eine vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2 ist, die durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet wird. Die Information über die Positionen der Ziele Tg ist eine Positionsinformation in dem Bild IMG, beispielsweise eine Information über Positionen von Pixeln, die das Bild IMG bilden.
Die erste Positionsinformation ist eine Information, die durch das Abbilden der Positionen der Ziele Tg als die ersten Anzeiger in der Arbeitseinheit 2 in verschiedenen Stellungen durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d erlangt wird. Wie in 7 veranschaulicht, bildet in der Ausführungsform ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d die Ziele Tg an acht Positionen A, B, C, D, E, F, G und H ab.
In 7 werden die Ziele Tg in einem Xg-Yg-Zg Koordinatensystem dargestellt. Eine Xg-Achse ist eine Achse, die parallel mit der Xm-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems des Baggers 100 ist, und ein vorderes Ende des Schwenkkörpers 3 des Baggers 100 ist als 0 definiert. Eine Yg-Achse ist eine Achse, die parallel mit der Ym-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems des Baggers 100 ist. Eine Zg-Achse ist eine Achse, die parallel mit der Zm-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems des Baggers 100 ist. Die Positionen Yg0, Yg1 und Yg2 der Ziele Tg in einer Yg-Achsen-Richtung entsprechen den Positionen der Zähne 9L, 9C und 9R des Löffels 8, an denen die Ziele Tg befestigt sind. Die Position Yg1 in der Yg-Achse ist eine Zentralposition in der Breitenrichtung W des Löffels 8.
Die Positionen A, B und C sind an einer Position Xg1 in einer Xg-Achsenrichtung, und ist an Zg1, Zg2 bzw. Zg3 in einer Zg-Achsenrichtung angeordnet. Die Positionen D, E, und F sind an einer Position Xg2 in der Xg-Achsenrichtung angeordnet, und sind an Zg1, Zg2 bzw. Zg3 in der Zg-Achsenrichtung angeordnet. Die Positionen G und H sind an einer Position Xg3 in der Xg-Achsenrichtung angeordnet, und sind an Zg2 bzw. Zg3 in der Zg-Achsenrichtung angeordnet. Die Positionen Xg1, Xg2 bzw. Xg3 sind in dieser Reihenfolge von dem Schwenkkörper 3 des Baggers 100 weg angeordnet.
In der Ausführungsform bestimmt die Verarbeitungsvorrichtung 20 die Positionen des Zahns 9C, welcher an dem Mittelpunkt in der Breitenrichtung W des Löffels 8 an den Positionen A, B, C, D, E, F, G und H angeordnet ist. Konkreter erlangt die Verarbeitungsvorrichtung 20 Erfassungswerte der ersten Winkelerfassungseinheit 18A, der zweiten Winkelerfassungseinheit 18B und der dritten Winkelerfassungseinheit 18C an den Positionen A, B, C, D, E, F, G und H und bestimmt die Winkel δ1, δ2 und δ3 der Bewegung. Die Verarbeitungsvorrichtung 20 bestimmt die Position des Zahns 9C basierend auf den bestimmten Winkeln δ1, δ2 und δ3 der Bewegung und den Längen L1, L2 und L3 der Arbeitseinheit 2. Die somit erlangte Position des Zahns 9C stellt eine Position Pm in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem des Baggers 100 dar. Die Information über Positionen des Zahns 9C in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem, welche an den Positionen A, B, C, D, E, F, G und H erlangt werden, ist eine zweite Positionsinformation. Die zweite Positionsinformation stellt eine Information über die Position des Zahns 9C als die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2 dar, und die Positionen des Zahns 9C in der Arbeitseinheit 2 in verschiedenen Stellungen wird durch die erste Winkelerfassungseinheit 18A, die zweite Winkelerfassungseinheit 18B und die dritte Winkelerfassungseinheit 18C als die Positionserfassungsvorrichtung erfasst.
In der Ausführungsform werden, wie in 8 veranschaulicht, die Ziele Tg an den vorbestimmten Positionen außerhalb des Baggers 100 angeordnet. Die Ziele Tg, die außerhalb des Baggers 100 platziert werden, sind ein zweiter Anzeiger. In der Ausführungsform werden die Ziele Tg beispielsweise an der Stelle platziert, an der der Bagger 100 arbeitet. Insbesondere werden die Ziele Tg an dem Boden vor dem Bagger 100 platziert. Die Ziele Tg, die vor dem Bagger 100 platziert werden, können eine Zeit reduzieren, die für die Kalibrierung der Bildaufnahmevorrichtung 30 durch die Verarbeitungsvorrichtung 20 erforderlich ist, insbesondere können sie eine Zeit reduzieren, die für die Konvergenz der Berechnung des Kalibrierungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform erforderlich ist.
Die Ziele Tg werden beispielsweise in einem Gittermuster in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung angeordnet. In der ersten Richtung werden die Ziele Tg an Positionen in Abständen X1, X2 und X3 von dem vorderen Ende 3T des Schwenkkörpers 3 des Baggers 100 platziert. In der zweiten Richtung werden die drei Ziele Tg in einem Bereich der Entfernung Y1 platziert. Die Größen der Entfernungen X1, X2, X3, und Y1 sind nicht auf spezielle Werte beschränkt, aber die Ziele Tg sind vorzugsweise innerhalb einer Abbildungsreichweite der Bildaufnahmevorrichtung 30 verstreut. Darüber hinaus ist die Entfernung X3, die am weitesten von dem Schwenkkörper 3 ist, vorzugsweise größer als eine sich maximal erstreckende Länge der Arbeitseinheit 2.
Ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d bildet die Ziele Tg ab, die außerhalb des Baggers 100 platziert sind. Die Information über die Positionen der Ziele Tg dient als eine dritte Positionsinformation, die die Information über eine vorbestimmte Position außerhalb des Baggers 100 ist, die zumindest von einem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet wird. Die Information über die Positionen der Ziele Tg ist eine Positionsinformation in den Bildern, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d aufgenommen werden, beispielsweise eine Information über Positionen von Pixeln, die das Bild bilden.
Mehrere Ziele Tg, die außerhalb des Baggers 100 platziert sind, werden so viel wie möglich vorzugsweise gewöhnlich durch die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d aufgenommen. Darüber hinaus werden die Ziele Tg vorzugsweise platziert, um den Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d zugewandt zu sein. Die Ziele Tg können somit an Basen befestigt sein, die auf dem Boden GD aufgestellt sind. Wenn an der Kalibrierungsstelle eine geneigte Fläche, die mit der Entfernung zum Bagger 100 in ihrer Höhe allmählich zunimmt, vor dem Bagger 100 angeordnet ist, können die Ziele Tg auf der geneigten Fläche platziert werden. Wenn es darüber hinaus auf der Kalibrierungsstelle eine Wandfläche einer Struktur, wie z. B. eines Gebäudes gibt, können die Ziele Tg an der Wandfläche befestigt sein. Bei diesem Aufbau kann der Bagger 100 zu einer Position vor die Wandfläche, auf der die Ziele Tg befestigt sind, bewegt werden. Wenn die Ziele Tg, wie vorstehend beschrieben, platziert werden, sind die Ziele Tg den Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c, und 30d zugewandt, und die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c, und 30d bilden die Ziele Tg genau ab. In der Ausführungsform werden neun Ziele Tg platziert, aber vorzugsweise werden zumindest sechs Ziele Tg platziert, und vorzugsweise werden zumindest neun Ziele Tg platziert.
Die Verarbeitungseinheit 21 der Verarbeitungsvorrichtung 20 verwendet die erste Positionsinformation, die zweite Positionsinformation und die dritte Positionsinformation, um die Information über die Positionen und die Stellungen eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit 21 bestimmt eine Transformationsinformation, die für die Transformation der Positionen von Objekten von einem ersten Koordinatensystem in ein zweites Koordinatensystem verwendet werden, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d abgebildet wurden. Die Information über die Positionen eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d (nachstehend geeignet als Positionsinformationen genannt) sind Größen xm, ym und zm, die in den Translationsmatrizen X3, X4, X5 und X6 enthalten sind. Die Information über die Stellungen eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d (nachstehend dementsprechend als Stellungsinformationen genannt) sind die Rotationswinkel α, β und γ, die in den Rotationsmatrizen R3, R4, R5 und R6 enthalten sind. Die Transformationsinformationen sind die Rotationsmatrizen R3, R4, R5, und R6.
Die Verarbeitungseinheit 21 verwendet eine Ensemble-Anpassung, um die erste Positionsinformation, die zweiten Positionsinformation und die dritte Positionsinformation zu verarbeiten, und bestimmt die Positionsinformation, die Stellungsinformation und die Transformationsinformation. Ein Prozess für die Bestimmung der Positionsinformation, der Stellungsinformation und der Transformationsinformation, unter Verwendung einer Ensemble-Anpassung ähnelt dem Prozess einer Luftbildphotogrammetrie.
Die Position eines in 5 veranschaulichten Ziels Tg in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem wird als Pm (Xm, Ym, Zm) oder Pm definiert. Die Position eines Ziels Tg, das durch eine Bildaufnahmevorrichtung 30 in dem Bild IMG abgebildet wird, das in 6 veranschaulicht ist, wird als Pg(i, j) oder Pg bestimmt. Die Position eines Ziels Tg in dem Bildaufnahmevorrichtungskoordinatensystem wird als Ps(Xs, Ys, Zs) oder Ps definiert. Die Positionen der Ziele Tg in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem und dem Bildaufnahmevorrichtungskoordinatensystem werden in dreidimensionalen Koordinaten dargestellt, und die Positionen der Ziele Tg in dem Bild IMG werden in zweidimensionalen Koordinaten dargestellt.
Eine Beziehung zwischen der Position Ps eines Ziels in dem Bildaufnahmevorrichtungskoordinatensystem und die Position Pm eines Ziels Tg in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem wird durch die Formel (7) dargestellt. R ist die Rotationsmatrix zur Transformation der Position Pm in eine Position Ps, und T ist die Translationsmatrix zur Transformation einer Position Pm in eine Position Ps. Verschiedene Rotationsmatrizen R und Translationsmatrizen T werden auf die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d angewendet. Eine Beziehung zwischen der Position Pg eines Ziels Tg in dem Bild IMG und die Position Ps eines Ziels in dem Bildaufnahmevorrichtungskoordinatensystem wird durch die Formel (8) ausgedrückt. Die Formel (8) ist eine Berechnungsformel zur Transformation der Position Ps eines Ziels in dem dreidimensionalen Bildaufnahmevorrichtungskoordinatensystem in die Position Pg eines Ziel Tg in dem zweidimensionalen Bild IMG. Ps = R·Pm + T (7) (i – cx, j – cx)D = (Xs, Ys)/Zs (8)
D in der Formel (8) stellt ein Pixelverhältnis (mm/Pixel) dar, bei dem eine Brennweite 1 mm beträgt. Darüber hinaus wird (cx, cy) ein Bildmittelpunkt genannt, und stellen eine Position eines Kreuzungspunktes zwischen einer optischen Achse der Bildaufnahmevorrichtung 30 und dem Bild IMG dar. D, cx und cy werden durch die interne Kalibrierung bestimmt.
Die Formeln (9) bis (11) können aus den Formeln (7) und (8) hinsichtlich eines Ziels Tg, das durch die eine Bildaufnahmevorrichtung 30 abgebildet wird, erlangt werden. f(Xm, i, j; R, T) = 0 (9) f(Ym, i, j; R, T) = 0 (10) f(Zm, i, j; R, T) = 0 (11)
Die Verarbeitungseinheit 21 erzeugt so viele Formeln (9) bis (11) wie die Anzahl der Ziele Tg, die durch die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d abgebildet werden. Die Verarbeitungseinheit 21 ersetzt Werte der Positionen Pm in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem als bekannte Koordinaten für die Position des Ziels Tg, das an dem Mittelzahn 9 in der Breitenrichtung W des Löffels 8 befestigt ist. Die Verarbeitungseinheit 21 weist auch unbekannte Koordinaten für die verbleibenden Ziele Tg auf, die an den Zähnen 9 des Löffels 8 befestigt sind, d. h. die Positionen der Ziele Tg, die an den Zähnen 9 befestigt sind, die an beiden Enden des Löffels 8 angeordnet sind. Die Verarbeitungseinheit 21 weist auch unbekannte Koordinaten für die Positionen der Ziele Tg auf, die außerhalb des Baggers 100 platziert sind. Die Position des Ziels Tg, das an dem Mittelzahn 9 in der Breitenrichtung W des Löffels 8 befestigt ist, entspricht einem Referenzpunkt in der Luftbildphotogrammetrie. Die Positionen der Ziele Tg, die an den Zähnen 9 an beiden Enden des Löffels 8 befestigt sind, und die Positionen der Ziele Tg, die außerhalb des Baggers 100 platziert sind, entsprechen Durchstoßpunkten in der Luftbildphotogrammetrie.
Wenn in der Ausführungsform die Anzahl der Ziele Tg, die an dem Mittelzahn 9 in der Breitenrichtung W des Löffels 8 befestigt sind, acht beträgt, beträgt die Anzahl der Ziele Tg, die an den Zähnen 9, welche an beiden Enden des Löffels 8 befestigt sind, 16, und die Anzahl der Ziele Tg, die für eine Kalibrierung verwendet werden, welche aus den Zielen Tg ausgewählt werden, die außerhalb des Baggers 100 platziert sind, beträgt fünf, Formeln (9) bis (11) werden jeweils für eine Gesamtzahl von 29 Zielen Tg erlangt, die durch eine Bildaufnahmevorrichtung 30 abgebildet werden. Da das Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform ein Stereoabgleichen durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 unter Verwendung der externen Kalibrierung bewerkstelligt, erzeugt die Verarbeitungseinheit 21 Formeln (9) bis (11) für die Gesamtheit von 29 Zielen Tg, die jeweils durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet werden. Die Verarbeitungseinheit 21 verwendet eine Methode der kleinsten Quadrate, um die Rotationsmatrix R und die Translationsmatrix T basierend auf den erlangten Formeln zu bestimmen.
Die Verarbeitungseinheit 21 löst die erlangten Formeln beispielsweise unter Verwendung eines Newton-Raphson-Verfahrens, um eine unbekannte in den erlangten Formeln zu bestimmen. Zu diesem Zeitpunkt verwendet die Verarbeitungseinheit 21 als ursprüngliche Werte beispielsweise Ergebnisse der externen Kalibrierung und der Fahrzeugkalibrierung, die vor dem Versenden des Baggers 100 aus einer Fabrik durchgeführt wird. Darüber hinaus verwendet die Verarbeitungseinheit 21 eine Schätzung für ein Ziel Tg, das unbekannte Koordinaten aufweist. Schätzungen für die Positionen der Ziele Tg, die an beiden Enden des Löffels 8 an den Zähnen 9 befestigt sind, können beispielsweise aus der Position des Ziels Tg, das an dem Mittelzahn 9 in der Breitenrichtung W des Löffels 8 befestigt ist, und aus einer Dimension des Löffels 8 in der Breitenrichtung W erlangt werden. Schätzungen der Positionen der Ziele Tg, das außerhalb des Baggers 100 platziert ist, sind Werte, die von dem Ursprung des Fahrzeugkörperkoordinatensystems des Baggers 100 gemessen werden.
In der Ausführungsform sind beispielsweise die Ergebnisse der externen Kalibrierung und der Fahrzeugkalibrierung, die vor dem Versenden des Baggers 100 aus der Fabrik durchgeführt werden, in der in 4 veranschaulichten Speichereinheit 22 gespeichert. Die Schätzungen für die Positionen der Ziele Tg, die außerhalb des Baggers 100 platziert werden, werden zuvor von einem Arbeiter, der die Kalibrierung durchführt, beispielsweise einer Wartungsperson oder einem Bediener des Baggers 100, bestimmt und die Schätzungen werden in der Speichereinheit 22 gespeichert. Wenn die Unbekannten in den erlangten Formeln bestimmt werden, liest die Verarbeitungseinheit 21, aus der Speichereinheit 22 ein Ergebnis der externen Kalibrierung, ein Ergebnis der Fahrzeugkalibrierung und die Schätzungen für die Positionen der Ziele Tg, die außerhalb des Baggers 100 platziert werden, als Anfangswerte zur Lösung der erlangten Formeln.
Wenn die Anfangswerte gesetzt werden, löst die Verarbeitungseinheit 21 die erlangten Formeln. Wenn die Berechnung zur Lösung der erlangten Formeln konvergiert, definiert die Verarbeitungseinheit 21 die erlangten Werte als die Positionsinformation, die Stellungsinformation und die Transformationsinformation. Konkret werden nach der Konvergenz der Berechnung die Größen xm, ym und zm und die Rotationswinkel α, β und γ für die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d erlangt, und die Größen xm, ym und zm und die Rotationswinkel α, β und γ werden als die Positionsinformation und die Stellungsinformation der Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d definiert. Die Transformationsinformation ist die Rotationsmatrix R, die die Rotationswinkel α, β und γ enthält, und die Translationsmatrix T, die die Größen xm, ym und zm als Elemente aufweist.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen beispielhaften Prozess des Kalibrierungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht, der durch eine Verarbeitungsvorrichtung 20 gemäß einer Ausführungsform durchgeführt wird. Die Verarbeitungseinheit 21 der Verarbeitungsvorrichtung 20 veranlasst im Schritt S11 als einem Erfassungsschritt ein Paar von den Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von den Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d die mehreren Ziele Tg, die an den Zähnen 9 des Löffels 8 an der Arbeitseinheit 2 befestigt sind, in verschiedenen Stellungen abzubilden. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Arbeitseinheit 2 in einer solchen Stellung ist, erlangt die Verarbeitungseinheit 21 Erfassungwerte aus der ersten Winkelerfassungseinheit 18A, der zweiten Winkelerfassungseinheit 18B und der dritten Winkelerfassungseinheit 18C. Die Verarbeitungseinheit 21 bestimmt dann die Position des Zahns 9C basierend auf den erlangten Erfassungwerten. Die Verarbeitungseinheit 21 veranlasst die Speichereinheit 22 die bestimmte Position des Zahns 9C temporär speichern. Die Verarbeitungseinheit 21 veranlasst ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d, die Ziele Tg, die außerhalb des Baggers 100 platziert sind, abzubilden. Die Verarbeitungseinheit 21 bestimmt die Positionen Pg der Ziele Tg in den Bildern IMG, die durch die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d aufgenommen werden, und veranlasst die Speichereinheit 22 die bestimmten Positionen Pg temporär zu speichern.
Die Verarbeitungseinheit 21 verwendet die Ensemble-Anpassung, um die erste Positionsinformation, die zweite Positionsinformation und die dritte Positionsinformation zu verarbeiten, und erzeugt mehrere Formeln für die Bestimmung der Positionsinformation, der Stellungsinformation und der Transformationsinformation. Im Schritt S12 setzt die Verarbeitungseinheit 21 einen Anfangswert. Im Schritt S13, als einem Berechnungsschritt, führt die Verarbeitungseinheit 21 die Ensemble-Anpassungsberechnung durch. Im Schritt S14 führt die Verarbeitungseinheit 21 eine Bestimmung der Konvergenz der Berechnung durch.
Wenn die Verarbeitungseinheit 21 eine nicht vorhandene Konvergenz der Berechnung (Schritt S14, Nein) bestimmt, schreitet der Prozess zum Schritt S15 voran, und die Verarbeitungseinheit 21 ändert den Anfangswert an dem Start der Ensemble-Anpassungsberechnung, und führt eine Berechnung im Schritt S13 und eine Bestimmung der Konvergenz im Schritt S14 durch. Wenn die Verarbeitungseinheit 21 eine Konvergenz der Berechnung (Schritt S14, Ja) bestimmt, endet die Kalibrierung. Am Ende der Kalibrierung, werden Werte, die nach der Konvergenz der Berechnung erlangt wurden, als die Positionsinformation, die Stellungsinformation und die Transformationsinformation definiert.
<Ziel Tg zur Erlangung einer dritten Positionsinformation>
10 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel eines Ziels Tg zur Erlangung einer dritten Positionsinformation veranschaulicht. Wie vorstehend beschrieben, bilden ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d die Ziele Tg, die an den Zähnen 9 des Löffels 8 in der Arbeitseinheit 2 befestigt sind, in verschiedenen Stellungen ab. In einem in 10 veranschaulichten Beispiel, werden die Ziele Tg, die außerhalb des Baggers 100 platziert werden, verwendet, um eine Rate der Ziele Tg in den Bildern zu erhöhen, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d aufgenommen werden, die befestigt sind, um nach unten gerichtet zu sein.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Rate der Ziele Tg in den Bildern, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d aufgenommen werden, vorzugsweise erhöht, und somit wird die dritte Positionsinformation nicht auf die Information beschränkt, die durch die Ziele Tg, die außerhalb des Baggers 100 platziert sind, erlangt wird. Wie in 10 veranschaulicht, können die Ziele Tg unter Verwendung einer Aufnahmevorrichtung 60 beispielsweise an Positionen angeordnet sein, um eine Weite aufzuweisen, die größer als die des Löffels 8 ist.
Die Aufnahmevorrichtung 60 weist ein Schaftelement 62, an welchem ein Ziel Tg befestigt ist, und ein Befestigungselement 61 auf, das an einem Ende des Schaftelements 62 befestigt ist. Das Befestigungselement 61 weist einen Magneten auf. Das Befestigungselement 61 wird von der Arbeitseinheit 2 angezogen, um beispielsweise das Ziel Tg und das Schaftelement 62 an der Arbeitseinheit 2 zu befestigen. Wie vorstehend beschrieben, kann das Befestigungselement 61 an der Arbeitseinheit 2 befestigt sein und kann von der Arbeitseinheit 2 entfernt werden. In diesem Beispiel wird das Befestigungselement 61 von dem Löffelbolzen 15 angezogen, um das Ziel Tg und das Schaftelement 62 an der Arbeitseinheit 2 zu fixieren. Wenn das Ziel Tg an der Arbeitseinheit 2 befestigt ist, wird das befestigte Ziel Tg in der Breitenrichtung W des Löffels 8 außerhalb eines Ziels Tg angeordnet, das an einem Zahn 9 des Löffels 8 befestigt ist.
Bei der externen Kalibrierung und der Fahrzeugkalibrierung, veranlasst die Verarbeitungseinheit 21 ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d die Ziele Tg, die an der Arbeitseinheit 2 befestigt sind, unter Verwendung der Aufnahmevorrichtung 60 und die Ziele Tg, die an den Zähnen 9 des Löffels 8 in der Arbeitseinheit 2 befestigt sind, in verschiedenen Stellungen abzubilden. Das Abbilden der Ziele Tg, die an der Arbeitseinheit 2, die die Aufnahmevorrichtung 60 verwendet, befestigt sind, behält die Rate der Ziele Tg in den Bildern bei, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d, die befestigt sind, um nach unten gerichtet zu sein, aufgenommen werden.
Für dieses Beispiel können lediglich die Ziele Tg an der Arbeitseinheit 2 befestigt sein, die die Aufnahmevorrichtung 60 in der externen Kalibrierung und in der Fahrzeugkalibrierung verwendet, und somit müssen die Ziele Tg nicht außerhalb des Baggers 100 platziert werden. Die Vorbereitung der externen Kalibrierung und der Fahrzeugkalibrierung kann somit vereinfacht werden.
<Stelle für die Kalibrierung>
11 ist ein Diagramm, das eine Stelle veranschaulicht, an der zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 kalibriert wird. Wie in 11 veranschaulicht, ist der Bagger 100 vor einer geneigten Fläche SP platziert, die mit dem Zurückweichen des Baggers 100 in ihrer Höhe reduziert wird. Während der Bagger 100 an einer Position, an der eine solche geneigte Fläche SP vor dem Bagger 100 ist, platziert wird, kann zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 kalibriert werden.
Bei die Kalibrierung gemäß einer Ausführungsform, veranlasst die Verarbeitungseinheit 21 ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d die Ziele Tg, die an den Zähnen 9 des Löffels 8 in der Arbeitseinheit 2 befestigt sind, in verschiedenen Stellungen abzubilden. Bei diesem Aufbau bewerkstelligt die Bewegung des Löffels 8 auf und ab über die geneigte Fläche SP hinweg einen Arbeitsbereich des Löffels 8, der sich unterhalb der Fläche erstreckt, auf der der Bagger 100 platziert ist. Wenn daher der Löffel 8 in einem Bereich unterhalb der Fläche, auf der der Bagger 100 platziert ist, kann ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d, die befestigt sind, um nach unten zeigend gerichtet zu werden, die Ziele Tg abbilden, die an den Zähnen 9 des Löffels 8 befestigt sind. Somit kann die Rate der Ziele Tg in den Bildern beibehalten werden, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d, die befestigt sind, um nach unten gerichtet zu sein, aufgenommen werden.
<Beispiel eines Werkzeugs, das zur Vorbereitung einer Kalibrierung verwendet wird>
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Werkzeugs veranschaulicht, das zur Platzierung eines Ziels Tg außerhalb eines Baggers 100 verwendet wird. Zur Platzierung des Ziels Tg, kann beispielsweise eine tragbare Endgerätevorrichtung 70, die eine Anzeigeeinheit für die Anzeige einer Führung für das Ziel Tg auf einem Bildschirm 71 enthält, als ein Unterstützungswerkzeug zur Platzierung des Ziels, verwendet werden. In diesem Beispiel erlangt die tragbare Endgerätevorrichtung 70 Bilder, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen werden, um von der Verarbeitungsvorrichtung 20 des Baggers 100 kalibriert zu werden. Dann zeigt die tragbare Endgerätevorrichtung 70 die Bilder, die durch die Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen werden, auf dem Bildschirm 71 der Anzeigeeinheit zusammen mit Führungsrahmen 73 und 74.
Die Führungsrahmen 73 und 74 stellen Bereiche dar, die für das Stereoabgleichen in einem Paar von den Bildern, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen werden, verwendet werden. Bei dem Stereoabgleichen werden die Bilder, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen werden, nach zugehörigen Abschnitten durchsucht. Ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 weist verschiedene Abbildungsbereiche auf, und ein gemeinsamer Abschnitt der Bereiche, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet werden, ist ein Objekt, das gesucht werden soll, d. h. ein Bereich, der für das Stereoabgleichen (dreidimensionale Messung) verwendet wird. Die Führungsrahmen 73 und 74 sind Bilder, die den gemeinsamen Abschnitt der Bereiche darstellen, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet werden.
In einem in 12 veranschaulichten Beispiel wird ein Bild, das durch eine Bildaufnahmevorrichtung 30 aufgenommen wird, auf der linken Seite des Bildschirms 71 angezeigt, und ein Bild, das durch die andere Bildaufnahmevorrichtung 30 aufgenommen wird, wird auf der rechten Seite des Bildschirms 71 angezeigt. Jedes der Bilder, zeigt fünf Ziele Tg1, Tg2, Tg3, Tg4 und Tg5. All die Ziele Tg1, Tg2, Tg3, Tg4 und Tg5 sind innerhalb des Führungsrahmens 73 positioniert, aber das Ziel Tg1 ist außerhalb des Führungsrahmens 74. In diesem Fall wird das Ziel Tg nicht für die Kalibrierung verwendet und die Präzision der Kalibrierung kann nicht beibehalten werden. Der Arbeiter, der die Kalibrierung durchführt, passt somit die Position des Ziels Tg5 an, während er visuell den Bildschirm 71 der tragbaren Endgerätevorrichtung 70 bestätigt, so dass das Ziel Tg5 innerhalb des Führungsrahmens 74 angeordnet ist.
Auf dem Bildschirm 71 wird eine Bewegung des Ziels Tg5 angezeigt und der Arbeiter, der die Kalibrierung durchführt, kann eine große Anzahl von Zielen Tg in dem Bereich anordnen, der für das Stereoabgleichen für ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 verwendet wird, und kann die Ziele Tg über den gesamten vorstehend beschriebenen Bereich anordnen. Folglich wird die Genauigkeit bei der Kalibrierung gemäß einer Ausführungsform erhöht. Die Führungsrahmen 73 und 74 und die Bilder, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen werden, werden auf dem Bildschirm der tragbaren Endgerätevorrichtung 70 angezeigt, so dass der Arbeiter, der eine Kalibrierung durchführt, ein Ergebnis bestätigen kann, während er die Ziele Tg platziert, und die Die Arbeitseffizienz beim Platzieren der Ziele Tg wird erhöht.
In diesem Beispiel wird ein Paar von Bildern, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen werden, auf dem Bildschirm 71 der Anzeigeeinheit der tragbaren Endgerätevorrichtung 70 angezeigt, aber es können insgesamt vier Bilder, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30a und 30b und ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30d des Baggers 100 aufgenommen werden, auf dem Bildschirm 71 gezeigt werden. Die vorstehend beschriebene Konfiguration ermöglicht dem Arbeiter, der eine Kalibrierung durchführt, die Ziele Tg zu platzieren, bei gleichzeitiger Berücksichtigung einer Balance in der Anordnung der Ziele Tg zwischen den Bildern, die durch all die Bildaufnahmevorrichtungen 30a, 30b, 30c und 30d des Baggers 100 aufgenommen werden.
Die Führungsrahmen 73 und 74 und die Bilder, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen werden, können auf einem anderen Bildschirm als dem Bildschirm 71 der tragbaren Endgerätevorrichtung 70 angezeigt werden. Die Führungsrahmen 73 und 74 und die Bilder, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen werden, können beispielsweise auf dem Monitorbildschirm 26, der in der Kabine 4 des Baggers 100 geschaffen ist, gezeigt werden. Solch ein Aufbau eliminiert den Bedarf an einer tragbaren Endgerätevorrichtung 70.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei dem Kalibrierungssystem 50 und dem Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform, die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2 durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet, die erste Positionsinformation über die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2 wird aus den erlangten Bildern bestimmt, die zweite Positionsinformation über die vorbestimmte Position bei der Abbildung wird durch die Positionserfassungsvorrichtung bestimmt, die von dem zumindest einem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 verschieden ist, die vorbestimmten Positionen außerhalb der Arbeitsmaschine werden durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet, und die dritte Positionsinformation über die vorbestimmten Positionen außerhalb der Arbeitsmaschine werden aus den erlangten Bildern bestimmt. Bei dem Kalibrierungssystem 50 und dem Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform, werden die erste Positionsinformation, die zweite Positionsinformation und die dritte Positionsinformation verwendet, um die Information über die Positionen und die Stellungen von zumindest einem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 und die Transformationsinformation zu bestimmen, die zur Transformation der Position eines Objekts, das durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet wird, von dem ersten Koordinatensystem in das zweite Koordinatensystem zu verwendet. Aufgrund einer solchen Verarbeitung können das Kalibrierungssystem 50 und das Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform gleichzeitig die externe Kalibrierung und die Fahrzeugkalibrierung von zumindest einem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30, die an der Arbeitsmaschine befestigt sind, durchführen. Darüber hinaus können bei dem Kalibrierungssystem 50 und dem Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform, die vorbestimmte Position der Arbeitseinheit 2 und die vorbestimmten Positionen außerhalb der Arbeitsmaschine durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet werden, um die Information zu erlangen, die für die Kalibrierung erforderlich ist, und somit kann zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 sogar an der Stelle kalibriert werden, an der die Arbeitsmaschine arbeitet und wo die Vorbereitung des Kalibrierungsinstruments, der Arbeitskräfte für den Betrieb des Kalibrierungsinstruments, der zugehörigen Anlagen und dergleichen schwierig ist.
Bei dem Kalibrierungssystem 50 und dem Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform, werden die Ziele Tg außerhalb der Arbeitsmaschine zusätzlich zu den Zielen Tg, die an der Arbeitseinheit 2 befestigt sind, platziert und somit können die Ziele Tg in einem weiten Bereich der Bilder, die durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen werden, verstreut werden. Die Genauigkeit bei der stereoskopischen dreidimensionalen Messung kann folglich in einem weiten Bereich des Objekts, das durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 abgebildet werden soll, erhöht werden. Darüber hinaus behalten die Ziele Tg, die außerhalb der Arbeitsmaschine platziert werden, die Rate der Ziele Tg in den Bildern bei, die durch ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30c und 30s aufgenommen werden, die befestigt sind, um nach unten gerichtet zu sein, die verhindert werden können. Folglich wird der Boden genau der stereoskopischen dreidimensionalen Messung unterworfen, und die Genauigkeit der Messung kann erhöht werden.
In der Ausführungsform verwendet die zweite Positionsinformation eine Information über die Zentralposition der Arbeitseinheit in einer Richtung, bei der zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 angeordnet ist, so dass die Genauigkeit bei der Fahrzeugkalibrierung beibehalten werden kann. In der Ausführungsform verwendet die zweite Positionsinformation vorzugsweise mehrere Arten von Informationen, die von der Arbeitseinheit 2 in zumindest drei verschiedenen Stellungen erlangt wurden. In der Ausführungsform werden zwei Paare von Bildaufnahmevorrichtungen 30 kalibriert, aber das Kalibrierungssystem 50 und das Kalibrierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform kann auch auf eine Kalibrierung eines Paars von Bildaufnahmevorrichtungen 30 und die Kalibrierung von zumindest drei Paaren von Bildaufnahmevorrichtungen 30 angewendet werden.
In der Ausführungsform enthält die Positionserfassungsvorrichtung die erste Winkelerfassungseinheit 18A, die zweite Winkelerfassungseinheit 18B, und die dritte Winkelerfassungseinheit 18C, aber die Positionserfassungsvorrichtung ist nicht auf diese beschränkt. Der Bagger 100 kann beispielsweise eine Antenne für Echtzeitkinematik-GNSS-Systeme (real time kinematic-global navigation satellite systems, RTK-GNSS, wobei GNSS ein globales Navigationssatellitensystem darstellt) und ein Positionserfassungssystem zur Messung einer Position der Antenne, die GNSS verwendet, enthalten, um eine Position des Baggers zu erfassen. In diesem Aufbau wird das vorstehend beschriebene Positionserfassungssystem als eine Positionserfassungsvorrichtung verwendet, und die Position der GNSS-Antenne wird als die vorbestimmte Position der Arbeitsmaschine definiert. Dann erfasst zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 und die Positionserfassungsvorrichtung die Position der GNSS-Antenne, während die Position der GNSS-Antenne geändert wird, und die erste Positionsinformation und die zweite Positionsinformation können erlangt werden. Die Verarbeitungseinheit 21 verwendet die erlangte erste Positionsinformation und zweite Positionsinformation und die dritte Positionsinformation, die von den Zielen Tg, die außerhalb der Arbeitsmaschine platziert sind, um die Positionsinformation, die Stellungsinformation und die Transformationsinformation zu bestimmen.
Zusätzlich dazu kann ein abnehmbarer GNSS-Empfänger an einer vorbestimmten Position des Baggers 100, beispielsweise einer vorbestimmten Position des Fahrkörpers 5 oder der Arbeitseinheit 2 befestigt werden, um den GNSS-Empfänger als die Positionserfassungsvorrichtung zu verwenden, und die Transformationsinformation kann ähnlich erlangt werden, wie bei dem vorstehend beschriebenen Positionserfassungssystem zur Erfassung der Position des Baggers, der als die Positionserfassungsvorrichtung verwendet wird.
Solange die Arbeitsmaschine zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 enthält und zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 verwendet, um die stereoskopische dreidimensionale Messung an dem Objekt durchzuführen, ist die Arbeitsmaschine nicht auf den Bagger 100 beschränkt. Die Arbeitsmaschine weist vorzugsweise die Arbeitseinheit auf, und die Arbeitsmaschine kann beispielsweise ein Radlager oder ein Bulldozer sein.
In der Ausführungsform sind die Ziele Tg an den Zähnen 9 geschaffen, um die Positionsinformation, die Stellungsinformation und die Transformationsinformation zu bestimmen, aber die Ziele Tg werden nicht notwendigerweise verwendet. Die in 4 veranschaulichte Eingabevorrichtung 52 kann beispielsweise einen Abschnitt, beispielsweise einen Abschnitt eines Zahns 9 des Löffels 8 in dem Bild des Objekts, das durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen 30 aufgenommen wurde, für eine Positionsbestimmung durch die Verarbeitungseinheit 21 spezifizieren.
Die Ausführungsform wurde wie vorstehend beschrieben geschaffen, aber die Ausführungsform ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Inhalte beschränkt. Darüber hinaus enthalten die vorstehend beschriebenen Komponenten eine Komponente, die von Fachleuten auf dem Gebiet erdacht wird, eine im Wesentlichen identische Komponente und eine sogenannte äquivalente Komponente. Die vorstehend beschriebenen Komponenten können geeignet miteinander kombiniert werden. Zumindest eines von verschiedenen Auslassungen, Ersetzungen und Veränderungen der Komponenten können ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen, durchgeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: FAHRZEUGKÖRPER
2: ARBEITSEINHEIT
3: SCHWENKKÖRPER
3T: VORDERES ENDE
4: KABINE
5: FAHRKÖRPER
6: AUSLEGER
7: ARM
8: LÖFFEL
9, 9L, 9C, 9R: ZAHN
10: AUSLEGERZYLINDER
11: ARMZYLINDER
12: LÖFFELZYLINDER
18A: ERSTE WINKELERFASSUNGSEINHEIT
18B: ZWEITE WINKELERFASSUNGSEINHEIT
18C: DRITTE WINKELERFASSUNGSEINHEIT
20: VERARBEITUNGSVORRICHTUNG
21: SPEICHEREINHEIT
21: VERARBEITUNGSEINHEIT
22: SPEICHEREINHEIT
23: EINGABE-/AUSGABEEINHEIT
30, 30a, 30b, 30c, 30d: BILDAUFNAHMEVORRICHTUNG
50: KALIBRIERUNGSSYSTEM
100: BAGGER
Tg, Tg1, Tg2, Tg3, Tg4, Tg5, Tgl, Tgc, Tgr: ZIEL

Claims

Kalibrierungssystem, umfassend: zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen, das in einer Arbeitsmaschine mit einer Arbeitseinheit enthalten ist, und welches ein Objekt abbildet; eine Positionserfassungsvorrichtung, die eine Position der Arbeitseinheit erfasst; und eine Verarbeitungseinheit, die durch die Verwendung einer ersten Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position der Arbeitseinheit ist, welche durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen aufgenommen wird, einer zweiten Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position ist, welche durch die Positionserfassungsvorrichtung in einer Stellung der Arbeitseinheit erfasst wird, die aufgenommen wird, wenn zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen die vorbestimmte Position abbildet, und einer dritten Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position außerhalb der Arbeitsmaschine ist, welche zumindest durch das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen abgebildet wird, eine Information über eine Position und eine Stellung von zumindest dem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen und eine Transformationsinformation erlangt, die zur Transformation einer Position des durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen abgebildeten Objekts von einem ersten Koordinatensystem in ein zweites Koordinatensystem verwendet wird.
Kalibrierungssystem gemäß Anspruch 1, wobei ein erster Anzeiger an der vorbestimmten Position der Arbeitseinheit angeordnet ist, und die erste Positionsinformation eine Information ist, die durch die Bildaufnahmepositionen des ersten Anzeigers in der Arbeitseinheit in verschiedenen Stellungen durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen erlangt wird, die zweite Positionsinformation eine Information ist, die durch das Erfassen der vorbestimmten Position basierend auf der Arbeitseinheit in verschiedenen Stellungen durch die Positionserfassungsvorrichtung erlangt wird, und die dritte Positionsinformation eine Information über eine Position eines zweiten Anzeigers ist, der außerhalb der Arbeitsmaschine platziert ist.
Kalibrierungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Positionsinformation eine Information über eine Zentralposition der Arbeitseinheit in eine Richtung, in der zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen angeordnet ist, und mehrere Informationen, die von der Arbeitseinheit in zumindest drei verschiedenen Stellungen erlangt werden.
Kalibrierungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Positionserfassungsvorrichtung ein Sensor ist, der in der Arbeitsmaschine enthalten ist, um einen Bewegungsumfang eines Stellglieds zu erfassen, das die Arbeitseinheit steuert.
Arbeitsmaschine, umfassend: die Arbeitseinheit; und das Kalibrierungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
Kalibrierungsverfahren, umfassend: einen Erfassungsschritt der Abbildung einer vorbestimmten Position einer Arbeitseinheit und einer vorbestimmten Position um eine Arbeitsmaschine mit der Arbeitseinheit herum durch zumindest ein Paar von Bildaufnahmevorrichtungen und Erfassen einer vorbestimmten Position der Arbeitsmaschine durch eine Positionserfassungsvorrichtung, die von dem zumindest einem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen verschieden ist; und einen Berechnungsschritt zur Erlangung einer Information über eine Position und eine Stellung von zumindest dem Paar von Bildaufnahmevorrichtungen, und einer Transformationsinformation, die zur Transformation einer Position des durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen erfassten Objekts von einem ersten Koordinatensystem in ein zweites Koordinatensystem verwendet wird, indem eine erste Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position der Arbeitseinheit ist, welche durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen aufgenommen wird, eine zweite Positionsinformation, die eine Information über eine vorbestimmte Position, die durch die Positionserfassungsvorrichtung in einer Stellung der Arbeitseinheit erfasst wird, die aufgenommen wird, wenn zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen die vorbestimmte Position abbilden, und eine dritte Positionsinformation verwenden, die eine Information über eine vorbestimmte Position außerhalb der Arbeitsmaschine ist, die durch zumindest das Paar von Bildaufnahmevorrichtungen abgebildet wird.