DE112019000962T5

DE112019000962T5 - System und verfahren zur steuerung einer arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE112019000962T5
Application number: DE112019000962.1T
Authority: DE
Inventors: Masanori Aizawa; Kenjiro Shimada
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-11-19
Also published as: JP2020020156A; US11802391B2; JP7199865B2; WO2020026506A1; US20210363726A1; CN111757963A

Abstract

Eine Steuereinrichtung führt eine Beladungsarbeit durch eine Arbeitsmaschine aus, wenn ein Förderfahrzeug an einer vorbestimmten Beladeposition angehalten wird. Die Steuereinrichtung erfasst einen Beladungsbetrag auf das Förderfahrzeug. Die Steuereinrichtung bestimmt anhand des Beladungsbetrags, ob die Beladungsarbeit beendet ist. Die Steuereinrichtung gibt einen Entfernungsbefehl an das Förderfahrzeug aus, damit es sich von der Beladeposition entfernt, wenn sie bestimmt, dass die Beladungsarbeit beendet ist. Die Steuereinrichtung bestimmt, ob sich das Förderfahrzeug nach Ausgabe des Entfernungsbefehls entfernt hat.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine.
Stand der Technik
Es gibt Arbeiten, bei denen Materialien wie Erde und dergleichen mit einer Arbeitsmaschine wie einem Hydraulikbagger ausgehoben und auf ein Förderfahrzeug wie einen Muldenkipper geladen werden. Das Förderfahrzeug wird an einer vorbestimmten Beladeposition mit den Materialien beladen. Das Förderfahrzeug fährt zu einer vorbestimmten Abladeposition und kippt die Materialien an der Abladeposition aus. Dann kehrt das Förderfahrzeug zur Beladeposition zurück, und Materialien werden erneut von der Arbeitsmaschine auf das Förderfahrzeug geladen.
Herkömmlich ist eine Technik zur Durchführung der oben genannten Beladungsarbeit durch die Arbeitsmaschine mit automatischer Steuerung bekannt. Zum Beispiel gibt das Patentdokument 1 an, dass die Aushubposition und die Abladeposition vorab von einer Steuerung der Arbeitsmaschine erlernt werden. Die Steuereinrichtung steuert die Arbeitsmaschine so, dass sie das Ausheben in der Aushubposition durchführt, die Arbeitsmaschine von der Aushubposition in die Abladeposition dreht und das Material in der Abladeposition entlädt.
Zitierliste
Patentdokument 1: Offengelegtes japanisches Patent Nr. 2000-192514
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Nach der oben angeführten Technik kann die Beladungsarbeit von der Arbeitsmaschine mit automatischer Steuerung durchgeführt werden. Die Beladungsarbeit wird jedoch nicht nur von der Arbeitsmaschine, sondern auch in Zusammenarbeit mit dem Förderfahrzeug durchgeführt. Daher ist es wichtig, die Arbeit bei geeigneter Koordination der Arbeitsmaschine und des Förderfahrzeugs durchzuführen, um die Beladungsarbeit effizient durchzuführen.
Aufgabe dieser Erfindung ist die Durchführung von Beladungsarbeit durch die Arbeitsmaschine mit automatischer Steuerung und die geeignete Koordination der Arbeitsmaschine und des Förderfahrzeugs.
Lösung des Problems
Ein System nach einem ersten Aspekt ist ein System zur Steuerung einer Arbeitsmaschine, die Arbeit mit einem Förderfahrzeug ausführt. Das System weist eine Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung steuert die Arbeitsmaschine. Die Steuereinrichtung führt Beladungsarbeit durch die Arbeitsmaschine auf das Förderfahrzeug aus, wenn das Förderfahrzeug an einer vorbestimmten Beladeposition angehalten wird. Die Steuereinrichtung erfasst einen auf das Förderfahrzeug zu verbringenden Beladungsbetrag. Die Steuereinrichtung bestimmt anhand des Beladungsbetrags, ob die Beladungsarbeit beendet ist. Die Steuereinrichtung gibt einen Entfernungsbefehl an das Förderfahrzeug aus, damit es sich von der Beladeposition entfernt, wenn sie bestimmt, dass die Beladungsarbeit beendet ist. Die Steuereinrichtung bestimmt, ob sich das Förderfahrzeug nach Ausgabe des Entfernungsbefehls entfernt hat.
Ein Verfahren nach einem zweiten Aspekt ist ein Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine, die Arbeit mit einem Förderfahrzeug ausführt. Das Verfahren weist die folgenden Prozesse auf. Ein erster Prozess ist die Ausführung von Beladungsarbeit durch die Arbeitsmaschine auf das Förderfahrzeug, wenn das Förderfahrzeug an einer vorbestimmten Beladeposition angehalten wird. Ein zweiter Prozess besteht darin, einen auf das Förderfahrzeug zu verbringenden Beladungsbetrag erfassen. Ein dritter Prozess besteht darin, anhand des Beladungsbetrags zu bestimmen, ob die Beladungsarbeit beendet ist. Ein vierter Prozess ist die Ausgabe eines Entfernungsbefehls an das Förderfahrzeug, damit es sich von der Beladeposition entfernt, wenn bestimmt wird, dass die Beladungsarbeit beendet ist. Ein fünfter Prozess besteht darin, zu bestimmen, ob sich das Förderfahrzeug nach Ausgabe des Entfernungsbefehls entfernt hat.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung wird der Entfernungsbefehl an das Förderfahrzeug ausgegeben, indem anhand des auf das Förderfahrzeug verbrachten Beladungsbetrags bestimmt wird, ob die Beladungsarbeit beendet ist, und bestimmt wird, dass die Beladungsarbeit beendet ist. Daher kann die Arbeit durch geeignete Koordination der Arbeitsmaschine und des Förderfahrzeugs ausgeführt werden. Folglich wird die Beladungsarbeit durch die Arbeitsmaschine mit der automatischen Steuerung durchgeführt, und die Arbeitseffizienz kann verbessert werden.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Baustelle zeigt, an der eine Arbeitsmaschine eingesetzt wird.
2 ist eine Seitenansicht der Arbeitsmaschine.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Arbeitsmaschine zeigt.
4 ist eine Seitenansicht eines Förderfahrzeugs.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Förderfahrzeugs zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das Prozesse im Bereitschaftsmodus zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, das Prozesse in einem Beladungsmodus zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das Prozesse in dem Beladungsmodus zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das Prozesse in dem Beladungsmodus zeigt.
10 ist eine Draufsicht, die schematisch die Bedingungen auf der Baustelle während eines automatischen Steuerungsmodus zeigt.
11 ist eine Draufsicht, die schematisch die Bedingungen auf der Baustelle während des automatischen Steuerungsmodus zeigt.
12 ist eine Draufsicht, die schematisch die Bedingungen auf der Baustelle während des automatischen Steuerungsmodus zeigt.
13 ist eine Draufsicht, die schematisch die Bedingungen auf der Baustelle während des automatischen Steuerungsmodus zeigt.
14 ist eine Draufsicht, die schematisch die Bedingungen auf der Baustelle während des automatischen Steuerungsmodus zeigt.
15 ist eine Draufsicht, die schematisch die Bedingungen auf der Baustelle während des automatischen Steuerungsmodus zeigt.
16 ist eine Draufsicht, die schematisch die Bedingungen auf der Baustelle während des automatischen Steuerungsmodus zeigt.
17 ist eine Draufsicht, die schematisch die Bedingungen auf der Baustelle während des automatischen Steuerungsmodus zeigt.
18 ist eine Draufsicht, die schematisch die Bedingungen auf der Baustelle während des automatischen Steuerungsmodus zeigt.
19 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein von einer ersten Kamera oder einer zweiten Kamera aufgenommenes Bild zeigt.
20 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein von der ersten Kamera aufgenommenes Bild zeigt.
21 ist ein Diagramm, das den Umfang der Materialien zeigt, die von der Arbeitsmaschine an der aktuellen Position ausgehoben werden können.
22 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Querschnitts durch die aktuelle Topographie und eine Aushubbahn zeigt.
23 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein von der ersten Kamera aufgenommenes Bild zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ein Steuerungssystem einer Arbeitsmaschine 1 nach einer Ausführungsform wird nun anhand der Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Baustelle zeigt, an der die Arbeitsmaschine 1 eingesetzt wird. Die Arbeitsmaschine 1 und ein Förderfahrzeug 2 werden auf der Baustelle aufgestellt. Die Arbeitsmaschine 1 führt Arbeiten in Zusammenarbeit mit dem Förderfahrzeug 2 mit automatischer Steuerung aus.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Arbeitsmaschine 1 ein Hydraulikbagger. Das Förderfahrzeug 2 ist ein Muldenkipper. Die Arbeitsmaschine 1 wird neben einer vorgegebenen Aushubposition L1 auf der Baustelle aufgestellt. Das Förderfahrzeug 2 fährt zwischen einer vorgegebenen Beladeposition L2 und einer vorgegebenen Abladeposition L3 auf der Baustelle hin und her. Die Arbeitsmaschine 1 hebt die Aushubposition L1 mit automatischer Steuerung aus und lädt Materialien wie Erde und dergleichen als auszuhebendes Ziel auf das Förderfahrzeug 2, das an der Beladeposition L2 angehalten wird. Das mit den Materialien beladene Förderfahrzeug 2 fährt zur Abladeposition L3 und lädt die Materialien an der Abladeposition L3 ab. Eine weitere Arbeitsmaschine 3, beispielsweise eine Planierraupe, ist an der Abladeposition L3 aufgestellt und verteilt die an der Abladeposition L3 abgeladenen Materialien. Das Förderfahrzeug 2, das die Materialien abgeladen hat, fährt zur Beladeposition L2, und die Arbeitsmaschine 1 lädt die Materialien wieder auf das Förderfahrzeug 2, das an der Beladeposition L2 angehalten wird. Die Materialien der Aushubposition L1 werden durch Wiederholung der oben genannten Arbeiten zur Abladeposition L3 transportiert.
2 ist eine Seitenansicht der Arbeitsmaschine 1. Wie in 2 dargestellt, weist die Arbeitsmaschine 1 einen Fahrzeugkörper 11 und ein Arbeitsgerät 12 auf. Der Fahrzeugkörper 11 weist einen Drehkörper 13 und einen Fahrkörper 14 auf. Der Drehkörper 13 ist drehbar mit dem Fahrkörper 14 verbunden. An dem Drehkörper 13 ist eine Kabine 15 angeordnet. Auf die Kabine 15 kann jedoch auch verzichtet werden. Der Fahrkörper 14 weist Raupenbänder 16 auf. Die Raupenbänder 16 werden durch die Antriebskraft eines später beschriebenen Motors 24 angetrieben, wodurch die Arbeitsmaschine 1 verfährt.
Das Arbeitsgerät 12 ist am vorderen Teil des Fahrzeugkörpers 11 befestigt. Das Arbeitsgerät 12 weist einen Ausleger 17, einen Stiel 18 und eine Löffel 19 auf. Der Ausleger 17 ist so am Drehkörper 13 befestigt, dass eine Bewegung in Auf- und Abwärtsrichtung möglich ist. Der Stiel 18 ist beweglich am Ausleger 17 befestigt. Der Löffel 19 ist beweglich am Stiel 18 befestigt. Das Arbeitsgerät 12 umfasst einen Auslegerzylinder 21, einen Stielzylinder 22 und einen Löffelzylinder 23. Der Auslegerzylinder 21, der Stielzylinder 22 und der Löffelzylinder 23 sind Hydraulikzylinder und werden durch Hydraulikfluid von einer später beschriebenen Hydraulikpumpe 25 angetrieben. Der Auslegerzylinder 21 betätigt den Ausleger 17. Der Stielzylinder 22 betätigt den Stiel 18. Der Löffelzylinder 23 betätigt den Löffel 19.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Steuerungssystems der Arbeitsmaschine 1 zeigt. Wie in 3 dargestellt, weist die Arbeitsmaschine 1 einen Motor 24, eine Hydraulikpumpe 25, eine Kraftübertragungsvorrichtung 26 und eine Steuereinrichtung 27 auf.
Der Motor 24 wird durch Befehlssignale von der Steuereinrichtung 27 gesteuert. Die Hydraulikpumpe 25 wird vom Motor 24 angetrieben, um Hydraulikfluid abzugeben. Das von der Hydraulikpumpe 25 abgegebene Hydraulikfluid wird dem Auslegerzylinder 21, dem Stielzylinder 22 und dem Löffelzylinder 23 zugeführt.
Die Arbeitsmaschine 1 weist einen Drehmotor 28 auf. Der Drehmotor 28 ist ein Hydraulikmotor und wird durch Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe 25 angetrieben. Der Drehmotor 28 dreht den Drehkörper 13. Während in 2 nur eine Hydraulikpumpe 25 dargestellt ist, kann eine Vielzahl von Hydraulikpumpen vorgesehen sein.
Eine Pumpensteuervorrichtung 29 ist an die Hydraulikpumpe 25 angeschlossen. Die Hydraulikpumpe 25 ist eine Verstellpumpe. Die Pumpensteuervorrichtung 29 steuert den Neigungswinkel der Hydraulikpumpe 25. Die Pumpensteuervorrichtung 29 weist beispielsweise ein elektromagnetisches Ventil auf und wird durch Befehlssignale von der Steuereinrichtung 27 gesteuert. Die Steuereinrichtung 27 steuert die Verdrängung der Hydraulikpumpe 25, indem sie die Pumpensteuervorrichtung 29 steuert.
Die Hydraulikpumpe 25, die Zylinder 21 bis 23 und der Drehmotor 28 sind über einen Hydraulikkreislauf durch ein Steuerventil 31 miteinander verbunden. Das Steuerventil 31 wird durch Befehlssignale von der Steuereinrichtung 27 gesteuert. Das Steuerventil 31 steuert die Durchflussmenge des Hydraulikfluids, das den Zylindern 21 bis 23 und dem Drehmotor 28 von der Hydraulikpumpe 25 zugeführt wird. Die Steuereinrichtung 27 steuert den Betrieb des Arbeitsgeräts 12 durch Steuerung des Steuerventils 31. Die Steuereinrichtung 27 steuert auch die Drehung des Drehkörpers 13 durch Steuerung des Steuerventils 31.
Die Kraftübertragungsvorrichtung 26 überträgt die Antriebskraft vom Motor 24 auf den Fahrkörper 14. Die Kraftübertragungsvorrichtung 26 kann beispielsweise ein Drehmomentwandler oder ein Getriebe mit mehreren Getriebegängen sein. Alternativ kann die Kraftübertragungsvorrichtung 26 eine andere Art von Getriebe sein, wie beispielsweise ein hydrostatisches Getriebe (HST) oder ein hydraulisch-mechanisches Getriebe (HMT).
Die Steuereinrichtung 27 ist so programmiert, dass sie die Arbeitsmaschine 1 anhand der erfassten Daten steuert. Die Steuereinrichtung 27 bewirkt, dass die Arbeitsmaschine 1 fährt, durch Steuerung des Motors 24, des Fahrkörpers 14 und der Kraftübertragungsvorrichtung 26. Die Steuereinrichtung 27 bewirkt den Betrieb des Arbeitsgeräts 12, indem sie den Motor 24, die Hydraulikpumpe 25 und das Steuerventil 31 steuert.
Die Steuereinrichtung 27 weist einen Prozessor 271, wie z. B. eine CPU oder GPU, und eine Speichervorrichtung 272 auf. Der Prozessor 271 führt die Verarbeitung für die automatische Steuerung der Arbeitsmaschine 1 aus. Die Speichervorrichtung 272 beinhaltet einen Speicher wie RAM oder ROM und eine Hilfsspeichervorrichtung wie ein Festplattenlaufwerk (HDD) oder ein Solid-State-Laufwerk (SSD). Die Speichervorrichtung 272 speichert Daten und Programme für die automatische Steuerung der Arbeitsmaschine 1.
Die Arbeitsmaschine 1 weist Beladungssensoren 32a bis 32c auf. Die Beladungssensoren 32a bis 32c erfassen eine auf das Arbeitsgerät 12 aufgebrachte Beladung und geben Beladungsdaten aus, die die Beladung anzeigen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Beladungssensoren 32a bis 32c Hydraulikdrucksensoren und erfassen die Hydraulikdrücke der Zylinder 21 bis 23. Die Beladungsdaten geben die hydraulischen Drücke der Zylinder 21 bis 23 an. Die Steuereinrichtung 27 ist drahtgebunden oder drahtlos mit den Beladungssensoren 32a bis 32c kommunikativ verbunden. Die Steuereinrichtung 27 empfängt die Beladungsdaten von den Beladungssensoren 32a bis 32c.
Die Arbeitsmaschine 1 weist einen Positionssensor 33, die Arbeitsgerätesensoren 34a bis 34c und einen Drehwinkelsensor 39 auf. Der Positionssensor 33 erfasst die Position der Arbeitsmaschine 1 und gibt Positionsdaten aus, die die Position der Arbeitsmaschine 1 anzeigen. Der Positionssensor 33 weist einen GNSS-Empfänger (Global Navigation Satellite System) und eine Trägheitsmesseinheit (IMU) auf. Der GNSS-Empfänger ist beispielsweise ein Empfänger für ein globales Positionierungssystem (GPS). Die Positionsdaten beinhalten Daten, die die Position der Arbeitsmaschine 1 anzeigen und vom GNSS-Empfänger ausgegeben werden, sowie Daten, die die Stellung des Fahrzeugkörpers 11 anzeigen und von der IMU ausgegeben werden. Die Stellung des Fahrzeugkörpers 11 umfasst einen Winkel (Neigungswinkel) in Bezug auf die Horizontale in Längsrichtung der Arbeitsmaschine 1 und einen Winkel (Rollwinkel) in Bezug auf die Horizontale in Querrichtung der Arbeitsmaschine 1.
Die Arbeitsgerätesensoren 34a bis 34c erfassen die Stellung des Arbeitsgeräts 12 und geben Stellungsdaten aus, die die Stellung des Arbeitsgeräts 12 anzeigen. Die Arbeitsgerätesensoren 34a bis 34c sind beispielsweise Hubsensoren, die die Hubbeträge der Zylinder 21 bis 23 erfassen. Die Stellungdaten des Arbeitsgeräts 12 enthalten die Hubbeträge der Zylinder 21 bis 23. Alternativ können die Arbeitsgerätesensoren 34a bis 34c auch andere Sensoren sein, z. B. Sensoren, die jeweils die Drehwinkel des Auslegers 17, des Stiels 18 des Löffels 19 erfassen. Der Drehwinkelsensor 39 erfasst den Drehwinkel des Drehkörpers 13 in Bezug auf den Fahrkörper 14 und gibt Drehwinkeldaten aus, die den Drehwinkel anzeigen.
Die Steuereinrichtung 27 ist drahtgebunden oder drahtlos mit dem Positionssensor 33, den Arbeitsgerätesensoren 34a bis 34c und dem Drehwinkelsensor 39 kommunikativ verbunden. Die Steuereinrichtung 27 empfängt die Positionsdaten der Arbeitsmaschine 1, die Stellungdaten des Arbeitsgeräts 12 und die Drehwinkeldaten jeweils von dem Positionssensor 33, von den Arbeitsgerätesensoren 34a bis 34c und von dem Drehwinkelsensor 39. Die Steuereinrichtung 27 berechnet die Schneidespitzenposition des Löffels 19 aus den Positionsdaten, den Stellungsdaten und den Drehwinkeldaten. Beispielsweise geben die Positionsdaten der Arbeitsmaschine 1 die globalen Koordinaten des Positionssensors 33 an. Die Steuereinrichtung 27 berechnet die globalen Koordinaten der Schneidespitzenposition des Löffels 19 aus den globalen Koordinaten des Positionssensors 33 anhand der Stellungsdaten des Arbeitsgeräts 12 und der Drehwinkeldaten.
Die Arbeitsmaschine 1 weist einen Topographiesensor 35 auf. Der Topographiesensor 35 misst eine Topographie in einem Randbereich der Arbeitsmaschine 1 und gibt Topographiedaten aus, die die vom Topographiesensor 35 gemessene Topographie anzeigen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Topographiesensor 35 an einem Seitenteil des Drehkörpers 13 befestigt. Der Topographiesensor 35 misst die Topographie, die sich seitlich des Drehkörpers 13 befindet. Der Topographiesensor 35 ist beispielsweise ein Laser Imaging Detection and Ranging (LIDAR)-Gerät. Das LIDAR-Gerät misst die Abstände zu einer Vielzahl von Messpunkten auf der Topographie, indem es einen Laser ausstrahlt und das von der Topographie reflektierte Licht misst. Die Topographiedaten geben die Positionen der Messpunkte in Bezug auf die Arbeitsmaschine 1 an.
Die Arbeitsmaschine 1 weist eine erste Kamera 36 und eine Vielzahl von zweiten Kameras 37 auf. Die erste Kamera 36 zeigt vom Drehkörper 13 nach vorne und ist am Drehkörper 13 befestigt. Die erste Kamera 36 nimmt in Richtung der Vorderseite des Drehkörpers 13 auf. Die erste Kamera 36 ist eine Stereokamera. Die erste Kamera 36 gibt erste Bilddaten aus, die aufgenommene bewegte Bilder anzeigen.
Die Vielzahl von zweiten Kameras 37 ist an dem Drehkörper 13 befestigt und vom Drehkörper 13 aus nach links, rechts und hinten gerichtet. Die zweiten Kameras 37 geben zweite Bilddaten aus, die aufgenommene bewegte Bilder anzeigen. Bei den zweiten Kameras 37 kann es sich um Kameras mit einem Objektiv handeln. Alternativ dazu können die zweiten Kameras 37, in der gleichen Weise wie die erste Kamera 36, auch Stereokameras sein. Die Steuereinrichtung 27 ist drahtgebunden oder drahtlos mit der ersten Kamera 36 und den zweiten Kameras 37 kommunikativ verbunden. Die Steuereinrichtung 27 empfängt die ersten Bilddaten von der ersten Kamera 36. Die Steuereinrichtung 27 empfängt die zweiten Bilddaten von den zweiten Kameras 37.
Die Arbeitsmaschine 1 weist eine Kommunikationsvorrichtung 38 auf. Die Kommunikationsvorrichtung 38 führt die Datenkommunikation mit einem Gerät außerhalb der Arbeitsmaschine 1 durch. Die Kommunikationsvorrichtung 38 führt eine Datenkommunikation mit einer entfernten Computervorrichtung 4 außerhalb der Arbeitsmaschine 1 durch. Die entfernte Computervorrichtung 4 kann an der Baustelle angeordnet sein. Alternativ dazu kann die entfernte Computervorrichtung 4 in einem von der Baustelle entfernten Verwaltungszentrum angeordnet sein. Die entfernte Computervorrichtung 4 weist eine Anzeige 401 und ein Eingabegerät 402 auf.
Die Anzeige 401 zeigt Bilder an, die sich auf die Arbeitsmaschine 1 beziehen. Die Anzeige 401 zeigt Bilder an, die den über die Kommunikationsvorrichtung 38 von der Steuereinrichtung 27 empfangenen Signalen entsprechen. Das Eingabegerät 402 wird von einem Bediener bedient. Das Eingabegerät 402 kann z. B. einen Touchscreen oder Hardwaretasten aufweisen. Die entfernte Computervorrichtung 4 überträgt Signale, die vom Eingabegerät 402 eingegebene Befehle anzeigen, über die Kommunikationsvorrichtung 38 an die Steuereinrichtung 27. Die Kommunikationsvorrichtung 38 führt die Datenkommunikation mit dem Förderfahrzeug 2 durch.
4 ist eine Seitenansicht des Förderfahrzeugs 2. Wie in 4 dargestellt, weist das Förderfahrzeug 2 einen Fahrzeugkörper 51, einen Fahrkörper 52 und eine Ladefläche 53 auf. Der Fahrzeugkörper 51 wird durch den Fahrkörper 52 gestützt. Der Fahrkörper 52 weist Raupenbänder 54 auf. Die Raupenbänder 54 werden durch die Antriebskraft eines später beschriebenen Motors 55 angetrieben, wodurch das Förderfahrzeug 2 fährt. Die Ladefläche 53 wird durch den Fahrzeugkörper 51 gestützt. Die Ladefläche 53 ist so eingerichtet, dass sie sich zwischen einer Abladestellung und einer Förderstellung bewegen kann. In 4 zeigt die durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnete Ladefläche 53 die Position der Ladefläche 53 in der Förderstellung an. Die durch eine doppelgestrichelte Kettenlinie gekennzeichnete Ladefläche 53 zeigt die Position der Ladefläche 53 in der Abladestellung an. In der Förderstellung ist die Ladefläche 53 in etwa horizontal angeordnet. In der Abladestellung ist die Ladefläche 53 in Bezug auf die Förderstellung geneigt.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Steuerungssystems des Förderfahrzeugs 2 zeigt. Das Förderfahrzeug 2 weist einen Motor 55, eine Hydraulikpumpe 56, eine Kraftübertragungsvorrichtung 57, einen Hubzylinder 58, einen Drehmotor 59, eine Steuereinrichtung 61 und ein Steuerventil 62 auf. Die Steuereinrichtung 61 weist einen Prozessor 611, eine flüchtige Speichereinheit 612 und eine nichtflüchtige Speichereinheit 613 auf.
Der Motor 55, die Hydraulikpumpe 56, die Kraftübertragungsvorrichtung 57, die Steuereinrichtung 61 und das Steuerventil 62 weisen die gleiche Konfiguration auf wie der Motor 24, die Hydraulikpumpe 25, die Kraftübertragungsvorrichtung 26, die Steuereinrichtung 27 und das Steuerventil 31 der Arbeitsmaschine 1. Aus diesem Grund wird auf detaillierte Erläuterungen dazu verzichtet.
Der Hubzylinder 58 ist ein Hydraulikzylinder. Der Drehmotor 59 ist ein Hydraulikmotor. Das von der Hydraulikpumpe 56 abgegebene Hydraulikfluid wird dem Hubzylinder 58 und dem Drehmotor 59 zugeführt. Der Hubzylinder 58 und der Drehmotor 59 werden durch Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe 56 angetrieben. Der Hubzylinder 58 hebt und senkt die Ladefläche 53. Dementsprechend wird die Stellung der Ladefläche 53 zwischen der Förderstellung und der Abladestellung umgeschaltet. Der Drehmotor 59 bewirkt, dass sich der Fahrzeugkörper 51 in Bezug auf den Fahrkörper 52 dreht. Die Steuereinrichtung 61 steuert den Hubzylinder 58 mit Hilfe des Steuerventils 62 und steuert damit den Betrieb der Ladefläche 53. Zusätzlich steuert die Steuereinrichtung 61 den Drehmotor 59 mit Hilfe des Steuerventils 62, wodurch die Drehung des Fahrzeugkörpers 51 gesteuert wird.
Das Förderfahrzeug 2 weist einen Positionssensor 63, einen Ladeflächensensor 64 und einen Drehwinkelsensor 65 auf. Der Positionssensor 63 gibt Positionsdaten auf die gleiche Weise aus wie der Positionssensor 33 der Arbeitsmaschine 1. Die Positionsdaten beinhalten Daten, die die Position des Förderfahrzeugs 2 angeben, und Daten, die die Stellung des Fahrzeugkörpers 51 angeben.
Der Ladeflächensensor 64 erfasst die Stellung der Ladefläche 53 und gibt Ladeflächendaten aus, die die Stellung der Ladefläche 53 anzeigen. Der Ladeflächensensor 64 ist beispielsweise ein Hubsensor, der den Hubbetrag des Hubzylinders 58 erfasst. Die Ladeflächendaten beinhalten den Hubbetrag des Hubzylinders 58. Alternativ kann der Ladeflächensensor 64 ein anderer Sensortyp sein, z. B. ein Sensor, der den Neigungswinkel der Ladefläche 53 erfasst. Der Drehwinkelsensor 65 erfasst den Drehwinkel des Fahrzeugkörpers 51 in Bezug auf den Fahrkörper 52 und gibt Drehwinkeldaten aus, die den Drehwinkel angeben.
Die Steuereinrichtung 61 ist drahtgebunden oder drahtlos mit dem Positionssensor 63, dem Ladeflächensensor 64, dem Drehwinkelsensor 65 kommunikativ verbunden. Die Steuereinrichtung 61 empfängt die Positionsdaten, die Ladeflächendaten und die Drehwinkeldaten jeweils vom Positionssensor 63, vom Ladeflächensensor 64 und vom Drehwinkelsensor 65.
Das Förderfahrzeug 2 weist eine Kommunikationsvorrichtung 66 auf. Die Steuereinrichtung 61 des Förderfahrzeugs 2 führt über die Kommunikationsvorrichtung 66 die Datenkommunikation mit der Steuereinrichtung 27 der Arbeitsmaschine 1 durch. Die Steuereinrichtung 61 des Förderfahrzeugs 2 überträgt die Positionsdaten, die Ladeflächendaten und die Drehwinkeldaten des Förderfahrzeugs 2 über die Kommunikationsvorrichtung 66. Die Steuereinrichtung 27 der Arbeitsmaschine 1 empfängt über die Kommunikationsvorrichtung 38 die Positionsdaten, die Ladeflächendaten und die Drehwinkeldaten des Förderfahrzeugs 2. Die Steuereinrichtung 27 der Arbeitsmaschine 1 speichert die Fahrzeugabmessungsdaten, die die Anordnung und die Abmessungen des Fahrzeugkörpers 51 und der Ladefläche 53 des Förderfahrzeugs 2 anzeigen. Die Steuereinrichtung 27 berechnet die Position der Ladefläche 53 aus den Positionsdaten, den Ladeflächendaten, den Drehwinkeldaten und den Fahrzeugabmessungsdaten des Förderfahrzeugs 2.
Als nächstes wird die Verarbeitung des automatischen Steuerungsmodus beschrieben, der von der Steuereinrichtung 27 der Arbeitsmaschine 1 ausgeführt wird. Im automatischen Steuerungsmodus steuert die Steuereinrichtung 27 die Arbeitsmaschine 1 so, dass die oben genannten Aushub- und Beladungsarbeit automatisch ausgeführt wird. 6 bis 9 sind Flussdiagramme, die die Verarbeitung des automatischen Steuerungsmodus veranschaulichen.
Der automatische Steuerungsmodus umfasst einen Beladungsmodus und andere Modi als den Beladungsmodus. Ein weiterer Modus in der vorliegenden Ausführungsform ist der Bereitschaftsmodus. Im Bereitschaftsmodus veranlasst die Steuereinrichtung 27 die Arbeitsmaschine 1, in Bereitschaft zu warten, bis das Förderfahrzeug 2 die Beladeposition L2 erreicht und angehalten hat. Zusätzlich zum Bereitschaftsmodus können die anderen Modi Modi beinhalten wie beispielsweise einen Modus zum Einsammeln heruntergefallener Materialien, einen Aushubmodus zum Ausheben eines anderen Bereichs und zum weiteren Ansammeln von Materialien oder ähnliches. Im Beladungsmodus veranlasst die Steuereinrichtung 27 die Arbeitsmaschine 1 dazu, so zu arbeiten, dass sie Beladungsarbeit auf das Förderfahrzeug 2 ausführt, wenn das Förderfahrzeug 2 an der Beladeposition L2 angehalten wird. 6 ist ein Flussdiagramm, das die Prozesse im Bereitschaftsmodus darstellt. 7 bis 9 sind Flussdiagramme, die Prozesse im Beladungsmodus darstellen. 10 bis 18 sind Draufsichten, die schematisch die Bedingungen auf der Baustelle während des automatischen Steuerungsmodus darstellen.
Bei Empfang eines Startbefehls des automatischen Steuerungsmodus startet die Steuereinrichtung 27 den Motor 24 der Arbeitsmaschine 1 und führt die in 6 dargestellten Prozesse des Bereitschaftsmodus aus. Wie in 10 dargestellt, wird der Startbefehl des automatischen Steuerungsmodus von der oben genannten entfernten Computervorrichtung 4 ausgegeben, weil beispielsweise der Bediener das Eingabegerät 402 der entfernten Computervorrichtung 4 bedient. Die Steuereinrichtung 27 erhält den Startbefehl über die Kommunikationsvorrichtung 38. Darüber hinaus empfängt auch das Förderfahrzeug 2 den Startbefehl des automatischen Steuerungsmodus. Nach Empfang des Startbefehls des automatischen Steuerungsmodus beginnt das Förderfahrzeug 2 sich in Richtung der Beladeposition L2 zu bewegen.
Wie in 6 dargestellt, veranlasst im Schritt S101 die Steuereinrichtung 27 die Arbeitsmaschine 1, in einer Wartestellung auf das Abladen in Bereitschaft zu warten. Das heißt, im Bereitschaftsmodus hält die Steuereinrichtung 27 das Arbeitsgerät 12, den Drehkörper 13 und den Fahrkörper 14 für das Abladen in der Wartestellung. Wie in 10 dargestellt, ist das Arbeitsgerät 12 in der Wartestellung für das Abladen so angeordnet, dass es der Beladeposition L2 zugewandt ist. Das heißt, in der Wartestellung zum Abladen ist die Vorderseite des Drehkörpers 13 der Beladeposition L2 zugewandt. Außerdem ist der Löffel 19 in der Wartestellung zum Abladen in einer Position angeordnet, die höher als die Höhe der Ladefläche 53 des Förderfahrzeugs 2 ist.
Im Schritt S102 erfasst die Steuereinrichtung 27 die Position der Arbeitsmaschine 1. Dabei erfasst die Steuereinrichtung 27 die Positionsdaten der Arbeitsmaschine 1, die Stellungsdaten des Arbeitsgeräts 12 und die Drehwinkeldaten jeweils vom Positionssensor 33, von den Arbeitsgerätesensoren 34a bis 34c und vom Drehwinkelsensor 39. Die Steuereinrichtung 27 berechnet die Schneidespitzenposition des Löffels 19 aus den Positionsdaten, den Stellungsdaten und den Drehwinkeldaten.
In Schritt S103 erfasst die Steuereinrichtung 27 die Bilddaten. Dabei erfasst die Steuereinrichtung 27 die ersten Bilddaten, die bewegte Bilder vor dem Drehkörper 13 anzeigen, von der ersten Kamera 36. Die Steuereinrichtung 27 erfasst die zweiten Bilddaten, die bewegte Bilder zu beiden Seiten und zur Rückseite des Drehkörpers 13 anzeigen, von den zweiten Kameras 37. Die erste Kamera 36 und die zweiten Kameras 37 erfassen ständig Bilder, um die ersten Bilddaten und die zweiten Bilddaten zumindest während der Ausführung des automatischen Steuerungsmodus zu erzeugen. Die Steuereinrichtung 27 erfasst die ersten Bilddaten und die zweiten Bilddaten in Echtzeit von der ersten Kamera 36 und von den zweiten Kameras 37 zumindest während der Ausführung des automatischen Steuerungsmodus.
In Schritt S104 führt die Steuereinrichtung 27 die Bildverarbeitung 1 aus. Die Bildverarbeitung 1 erfasst die Anwesenheit einer Person in der Peripherie der Arbeitsmaschine 1 mit Bilderkennungstechnologie anhand der ersten Bilddaten und der zweiten Bilddaten. Daher entsprechen die erste Kamera 36 und die zweite Kameras 37 einer Personenerfassungsvorrichtung, die die Anwesenheit einer Person in einem Bereich in der Peripherie der Arbeitsmaschine 1 erfasst.
Die Steuereinrichtung 27 erfasst die Anwesenheit einer Person in den Bildern, die durch die ersten Bilddaten und die zweiten Bilddaten angezeigt werden, indem sie beispielsweise eine Bilderkennungstechnologie verwendet, die künstliche Intelligenz (KI) einsetzt. 19 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Bildes zeigt, das von der ersten Kamera 36 oder den zweiten Kameras 37 aufgenommen wurde. Wie in 19 dargestellt, erkennt und erfasst die Steuereinrichtung 27 eine Person in den Bildern, wenn eine Person in den Bildern enthalten ist, die durch die ersten Bilddaten oder die zweiten Bilddaten angezeigt werden. In Schritt S105 bestimmt die Steuereinrichtung 27, ob die Anwesenheit einer Person in der Peripherie der Arbeitsmaschine 1 erfasst wurde. Wenn keine Anwesenheit einer Person erfasst wird, fährt die Verarbeitung mit Schritt S106 fort.
In Schritt S106 führt die Steuereinrichtung 27 die Bildverarbeitung 2 aus. In der Bildverarbeitung 2 erfasst die Steuereinrichtung 27 mit der Bilderkennungstechnologie anhand der ersten Bilddaten die Anwesenheit des Förderfahrzeugs 2. Daher entspricht die erste Kamera 36 einem Fahrzeugerkennungsgerät, das eine Annäherung des Förderfahrzeugs 2 an die Arbeitsmaschine 1 erfasst. Die Bilderkennungstechnologie ist dieselbe wie in Schritt S104. Wie in 11 dargestellt, erfasst die Steuereinrichtung 27 die Anwesenheit des Förderfahrzeugs 2, wenn das Förderfahrzeug 2 den Bilderfassungsbereich der ersten Kamera 36 erreicht hat.
20 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein von der ersten Kamera 36 aufgenommenes Bild zeigt, wenn das Förderfahrzeug 2 den Bildaufnahmebereich der ersten Kamera erreicht hat. Wie in 20 dargestellt, erkennt und erfasst die Steuereinrichtung 27 das Förderfahrzeug 2 in den Bildern, wenn das Förderfahrzeug 2 in den durch die ersten Bilddaten angezeigten Bildern enthalten ist.
In Schritt S107 kommuniziert die Steuereinrichtung 27 mit dem Förderfahrzeug 2. Dabei empfängt die Steuereinrichtung 27 über die Kommunikationsvorrichtung 38 die Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2 vom Förderfahrzeug 2. Über die Kommunikationsvorrichtung 38 empfängt die Steuereinrichtung 27 auch die Ladeflächendaten und die Drehwinkeldaten vom Förderfahrzeug 2.
In Schritt S108 bestimmt die Steuereinrichtung 27, ob eine Annäherung des Förderfahrzeugs 2 erfasst wird. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass eine Annäherung des Förderfahrzeugs 2 erfasst wird, wenn der Abstand von der Arbeitsmaschine 1 zum Förderfahrzeug 2 gleich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Die Steuereinrichtung 27 berechnet den Abstand von der Arbeitsmaschine 1 zum Förderfahrzeug 2 durch Analyse der ersten Bilddaten. Alternativ kann die Steuereinrichtung 27 den Abstand von der Arbeitsmaschine 1 zum Förderfahrzeug 2 aus den Positionsdaten der Arbeitsmaschine 1 und den Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2 berechnen. Wenn die Annäherung des Förderfahrzeugs 2 erfasst wird, fährt die Verarbeitung mit Schritt S201 fort, der in 7 dargestellt ist. Das heißt, die Steuereinrichtung 27 bewirkt den Übergang des automatischen Steuerungsmodus vom Bereitschaftsmodus in den Beladungsmodus.
Die Tatsache, dass in Schritt S105 keine Person erfasst wird, und die Tatsache, dass in Schritt S108 die Annäherung des Förderfahrzeugs 2 erfasst wird, stellen die Übergangsbedingung für den Übergang des automatischen Steuerungsmodus vom Bereitschaftsmodus in den Beladungsmodus dar. Die Steuereinrichtung 27 bewirkt, dass der automatische Steuerungsmodus vom Bereitschaftsmodus in den Beladungsmodus übergeht, wenn die Übergangsbedingung erfüllt ist. Der Steuereinrichtung 27 bewirkt nicht, dass der automatische Steuerungsmodus vom Bereitschaftsmodus in den Beladungsmodus übergeht, und behält den Bereitschaftsmodus bei, wenn die Übergangsbedingung nicht erfüllt ist. Die Übergangsbedingung kann auch andere Bedingungen beinhalten.
Wenn die Steuereinrichtung 27 keine Annäherung des Förderfahrzeugs 2 in Schritt S108 erfasst, geht die Verarbeitung zu Schritt S109 über. Im Schritt S109 bestimmt die Steuereinrichtung 27, ob ein Fertigstellungssignal empfangen wird. Das Fertigstellungssignal wird von der entfernten Computervorrichtung 4 übertragen. Das Fertigstellungssignal wird von der entfernten Computervorrichtung 4 an die Steuereinrichtung 27 übertragen, wenn der Bediener das Eingabegerät 402 bedient. Auf den Empfang des Fertigstellungssignals hin beendet die Steuereinrichtung 27 den automatischen Steuerungsmodus. Wenn der automatische Steuermodus beendet ist, stoppt die Steuereinrichtung 27 den Motor 24 der Arbeitsmaschine 1. Darüber hinaus stoppt die Steuereinrichtung 61 des Förderfahrzeugs 2 auf den Empfang des Fertigstellungssignals hin das Förderfahrzeug 2.
Wie in 12 dargestellt, erfasst die Steuereinrichtung 27 die Anwesenheit einer Person 100 im Schritt S105, wenn die Person 100 in die Peripherie der Arbeitsmaschine 1 eingedrungen ist. Wenn die Steuereinrichtung 27 die Anwesenheit der Person 100 erfasst, fährt die Verarbeitung mit Schritt S110 fort. In Schritt S110 gibt die Steuereinrichtung 27 ein Warnsignal aus, um ein Ausgabegerät zur Ausgabe einer Warnung zu veranlassen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Ausgabegerät die entfernte Computervorrichtung 4. Auf den Empfang des Warnsignals hin zeigt die entfernte Computervorrichtung 4 auf der Anzeige 401 eine Nachricht oder ein Bild an, das die Warnung angibt. Die entfernte Computervorrichtung 4 kann auf den Empfang des Warnsignals hin einen Ton ausgeben, der die Warnung darstellt.
Das Ausgabegerät ist nicht auf die entfernte Computervorrichtung 4 beschränkt und kann ein anderes Gerät sein. Das Ausgabegerät kann beispielsweise eine Warnlampe oder ein Lautsprecher sein, die an der Arbeitsmaschine 1 angebracht oder an der Außenseite der Arbeitsmaschine 1 angeordnet sind. Die Steuereinrichtung 27 kann ein Befehlssignal ausgeben, so dass die Warnlampe aufleuchtet oder ein Warnton aus dem Lautsprecher ertönt, wenn die Anwesenheit einer Person erfasst wird.
Die Steuereinrichtung 27 bestimmt, ob das Fertigstellungssignal in Schritt S109 empfangen wird, nachdem das Ausgabegerät in Schritt S110 zur Ausgabe des Warnsignals veranlasst wurde. Wenn das Fertigstellungssignal empfangen wird, beendet die Steuereinrichtung 27 den automatischen Steuerungsmodus. Wenn das Fertigstellungssignal nicht empfangen wird, behält die Steuereinrichtung 27 den automatischen Steuermodus im Bereitschaftsmodus bei.
Wenn im Bereitschaftsmodus die Anwesenheit einer Person in der Peripherie der Arbeitsmaschine 1 erfasst wird, wechselt die Steuereinrichtung 27 nicht vom automatischen Steuerungsmodus in den Beladungsmodus und behält den Bereitschaftsmodus bei, selbst wenn die Annäherung des Förderfahrzeugs 2 erfasst wird. Wenn während des später beschriebenen Beladungsmodus die Anwesenheit einer Person erfasst wird, stoppt die Steuereinrichtung 27 den Betrieb des Arbeitsgeräts 12 und des Drehkörpers 13. Zusätzlich kann die Steuereinrichtung 27, wenn die Anwesenheit einer Person erfasst wird, entweder im Bereitschaftsmodus oder im Beladungsmodus ein Befehlssignal zum Anhalten des Förderfahrzeugs 2 an die Steuereinrichtung 61 des Förderfahrzeugs 2 übermitteln.
Als nächstes wird die Verarbeitung im Beladungsmodus erklärt. Im Beladungsmodus führt die Steuereinrichtung 27 das Ausheben mit dem Arbeitsgerät 12 an der vorbestimmten Aushubposition L1 aus, veranlasst das Arbeitsgerät 12, sich mit dem Drehkörper 13 von der Aushubposition L1 in Richtung der Beladeposition L2 zu drehen, und entlädt die Materialien vom Arbeitsgerät 12 an der Beladeposition L2, um die Beladungsarbeit auszuführen. Wie in 7 dargestellt, misst die Steuereinrichtung 27 im Beladungsmodus im Schritt S201 eine Topographie. Hier misst der Topographiesensor 35, wie in 13 dargestellt, die Topographie der Aushubposition L1, die sich auf einer Seite des Arbeitsgeräts 1 befindet. Die Steuereinrichtung 27 erfasst Topographiedaten, die die vom Topographiesensor 35 gemessene Topographie der Aushubposition L1 anzeigen. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt, ob der Drehkörper 13 angehalten ist oder arbeitet, und wenn sie bestimmt, dass der Drehkörper 13 angehalten ist, kann die Steuereinrichtung 27 die Topographie durch den Topographiesensor 35 messen.
In Schritt S202 bestimmt die Steuereinrichtung 27, ob der Aushubbetrag gesichert werden kann. Dabei bestimmt die Steuereinrichtung 27, ob die Materialien eines vorgegebenen Betrags oder mehr durch Ausheben gewonnen werden können, wenn das Arbeitsgerät 12 und der Drehkörper 13 an der aktuellen Position der Arbeitsmaschine 1 betrieben werden. Zum Beispiel berechnet die Steuereinrichtung 27, wie in 21 dargestellt, den Betrag der Materialien, die an der aktuellen Position ausgehoben werden können, aus der Bewegungsbahn des Arbeitsgeräts 12, wenn das Arbeitsgerät 12 und der Drehkörper 13 an der aktuellen Position der Arbeitsmaschine 1 betrieben werden, und aus der Topographie der Aushubposition L1, die durch die Topographiedaten angezeigt wird. In 21 wird die Schraffur in dem Umfang verwendet, wie ausgehoben werden kann, wenn das Arbeitsgerät 12 betrieben wird. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass der Aushubbetrag gesichert werden kann, wenn der Betrag der Materialien, die ausgehoben werden können, gleich oder größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Wenn die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass der Aushubbetrag nicht gesichert werden kann, fährt die Verarbeitung mit Schritt S203 fort.
In Schritt S203 passt die Steuereinrichtung 27 die Position der Arbeitsmaschine 1 an. Beispielsweise veranlasst die Steuereinrichtung 27 die Arbeitsmaschine 1, sich um eine vorgegebene Strecke vorwärts oder rückwärts zu bewegen. Dann misst die Steuereinrichtung 27 in Schritt S201 erneut die Topographie und bestimmt in Schritt S202, ob der Aushubbetrag gesichert werden kann.
Wenn die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass der Aushubbetrag in Schritt S202 gesichert werden kann, fährt die Verarbeitung mit Schritt S204 fort. In Schritt S204 berechnet die Steuereinrichtung 27 ein mögliches Beladungsgewicht. Die Steuereinrichtung 27 speichert das maximale Beladungsgewicht, das auf das Förderfahrzeug 2 geladen werden kann. Die Steuereinrichtung 27 berechnet das mögliche Beladungsgewicht aus dem maximalen Beladungsgewicht und dem Gewicht der bereits auf das Förderfahrzeug 2 geladenen Materialien.
In Schritt S205 erstellt die Steuereinrichtung 27 einen Beladungsplan. Dabei ermittelt die Steuereinrichtung 27 aus der aktuellen Position der Arbeitsmaschine 1, den Topographiedaten und einem Zielvolumen einen Aushubpfad PA1 (s. 22) und einen Zieldrehwinkel TA1 (s. 14). Der Aushubpfad PA1 ist eine Soll-Bewegungsbahn der Schneidespitze des Arbeitsgeräts 12. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt den Aushubpfad PA1 aus der aktuellen Position der Arbeitsmaschine 1 und den Topographiedaten, so dass der Betrag der vom Arbeitsgerät 12 auszuhebenden Materialien mit dem Zielvolumen übereinstimmt. Wie später beschrieben wird, ist die Steuereinrichtung 27 in der Lage, das Gewicht der Materialien zu berechnen, die durch das Ausheben in dem Löffel 19 gehalten werden. Die Steuereinrichtung 27 addiert das Gewicht der Materialien in dem Löffel 19 bei jedem Abladen auf das Förderfahrzeug 2, wodurch die Steuerung in der Lage ist, den auf das Förderfahrzeug 2 verbrachten Beladungsbetrag nachzuvollziehen. Der auf das Förderfahrzeug 2 verbrachte Beladungsbetrag ist zum Zeitpunkt des ersten Aushebens Null.
22 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Querschnitt durch eine aktuelle Topographie T1 und die Aushubbahn PA1 zeigt. Wie in 22 dargestellt, bestimmt der Steuereinrichtung 27 die Aushubbahn PA1 so, dass das Volumen zwischen der Oberfläche der aktuellen Topographie T1 und der Aushubbahn PA1 (schraffierter Teil in 22) dem Zielvolumen entspricht. Die Aushubbahn PA1 weist einen Aushubstartpunkt S1 und einen Aushubendpunkt E1 auf. Der Aushubstartpunkt S1 und der Aushubendpunkt E1 sind Schnittpunkte zwischen der Oberfläche der Topographie T1 und der Aushubbahn PA1. Zum Beispiel ist der Aushubstartpunkt S1 weiter von der Arbeitsmaschine 1 entfernt als der Aushubendpunkt E1. Die Steuereinrichtung 27 berechnet die Position des Aushubstartpunktes S1 und bestimmt aus dem Aushubstartpunkt S1 den Zieldrehwinkel TA1.
Die Steuereinrichtung 27 bestimmt das Zielvolumen entsprechend dem möglichen Beladungsgewicht. Die Steuereinrichtung 27 berechnet die spezifische Dichte (Englisch: specific gravity) der Materialien, wie später beschrieben wird, und rechnet das mögliche Beladungsgewicht anhand der spezifischen Masse in ein Volumen um. Die Steuereinrichtung 27 berechnet eine mögliche Beladungskapazität aus dem möglichen Beladungsgewicht und berechnet das Zielvolumen anhand der möglichen Beladungskapazität. Genauer gesagt bestimmt die Steuereinrichtung 27, wenn die mögliche Beladungskapazität gleich der oder größer als die Aushubkapazität des Löffels 19 ist, die Aushubkapazität des Löffels 19 als Zielvolumen. Die Aushubkapazität des Löffels 19 wird in der Speichervorrichtung 272 gespeichert. Wenn die mögliche Beladungskapazität kleiner als die Aushubkapazität des Löffels 19 ist, bestimmt die Steuereinrichtung 27 die mögliche Beladungskapazität als Zielvolumen. Das spezifische Gewicht oder das Zielvolumen kann ein vorbestimmter Anfangswert sein, wenn das Ausheben zum ersten Mal ausgeführt wird.
In Schritt S206 führt die Steuereinrichtung 27 eine automatische Abwärtsdrehung aus. Hier bewirkt die Steuereinrichtung 27, wie in 14 dargestellt, dass sich der Drehkörper 13 aus der Position in der Wartestellung zum Abladen in Richtung des Aushubstartpunkts S1 um den Zieldrehwinkel TA1 dreht und dass die Schneidespitze des Arbeitsgeräts 12 aus der Höhe in der Wartestellung zum Abladen in Richtung der Höhe des Aushubstartpunkts S1 abgesenkt wird.
In Schritt S207 führt die Steuereinrichtung 27 das automatische Ausheben aus. Dabei steuert die Steuereinrichtung 27 das Arbeitsgerät 12 so, dass sich die Schneidespitze des Arbeitsgeräts 12 entlang der im Aushubplan festgelegten Aushubbahn PA1 bewegt.
In Schritt S208 modifiziert die Steuereinrichtung 27 die Positionsdaten der Arbeitsmaschine 1. Dabei erfasst die Steuereinrichtung 27 erneut die Positionsdaten der Arbeitsmaschine 1, die Stellungsdaten des Arbeitsgeräts 12 und die Drehwinkeldaten jeweils von dem Positionssensor 33, von den Arbeitsgerätesensoren 34a bis 34c und von dem Drehwinkelsensor 39 und modifiziert die in Schritt S102 erfasste Position der Arbeitsmaschine 1.
In Schritt S209 erstellt die Steuereinrichtung 27 einen Abladeplan. Dabei ermittelt die Steuereinrichtung 27 aus der aktuellen Position der Arbeitsmaschine 1 und der Ladeflächenposition des Förderfahrzeugs 2 einen Zieldrehwinkel TA2 und eine Abladeposition P1. Die Abladeposition P1 gibt die Position der Schneidespitze des Löffels 19 in der Wartestellung zum Abladen an. Die Ladeflächenposition des Förderfahrzeugs 2 gibt die Position der Ladefläche 53 an, während sich das Förderfahrzeug 2 in der Beladeposition L2 befindet. Die Steuereinrichtung 27 kann eine vorgegebene Ladeflächenposition speichern. Alternativ kann die Steuereinrichtung 27 die Ladeflächenposition aus der Beladeposition L2 und den Fahrzeugabmessungsdaten des Förderfahrzeugs 2 berechnen. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt die Abladeposition P1 so, dass das Arbeitsgerät 12 der Ladefläche 53 zugewandt ist und die Schneidespitze in einem vorbestimmten Abstand über der Ladefläche 53 positioniert ist.
In Schritt S210 führt die Steuereinrichtung 27 ein automatisches Hebeschwenken aus. Hier bewirkt die Steuereinrichtung 27, wie in 15 dargestellt, dass sich der Drehkörper 13 um den Zieldrehwinkel TA2 in Richtung der Abladeposition P1 dreht und die Schneidespitze des Arbeitsgeräts 12 in Richtung der Abladeposition P1 angehoben wird.
Im Schritt S211 misst die Steuereinrichtung 27 das Gewicht der Materialien, die vom Arbeitsgerät 12 ausgehoben und vom Löffel 19 gehalten werden. Dabei erfasst die Steuereinrichtung 27 Beladungsdaten, die die auf das Arbeitsgerät 12 aufgebrachte Beladung angeben. Die Steuereinrichtung 27 berechnet das Gewicht der Materialien anhand der Beladungsdaten.
Des Weiteren berechnet die Steuereinrichtung 27 die spezifische Dichte der Materialien aus den Topographiedaten vor dem Ausheben, der Aushubbahn PA1 und den Beladungsdaten. Die Aushubbahn PA1 entspricht der Topographie nach dem Ausheben. Daher berechnet die Steuereinrichtung 27 das Volumen der vom Arbeitsgerät 12 ausgehobenen Materialien aus den Topographiedaten vor dem Ausheben und der Aushubbahn PA1. Die Steuereinrichtung 27 berechnet die spezifische Dichte der Materialien aus dem Volumen der Materialien und dem aus den Beladungsdaten berechneten Gewicht der Materialien.
In Schritt S301, dargestellt in 8, bestimmt die Steuereinrichtung 27 einen Zustand der Arbeitsmaschine 1. Dabei bestimmt die Steuereinrichtung 27, ob die Arbeitsmaschine 1 in Betrieb ist oder angehalten ist. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass die Arbeitsmaschine 1 in Betrieb ist, wenn mindestens eines von dem Fahrkörper 14, dem Drehkörper 13 und dem Arbeitsgerät 12 in Betrieb ist. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass die Arbeitsmaschine 1 angehalten wurde, wenn die Schneidespitze des Arbeitsgeräts 12 die Abladeposition P1 erreicht und der gesamte Fahrkörper 14, der Drehkörper 13 und das Arbeitsgerät 12 angehalten sind. Alternativ kann die Steuereinrichtung 27 bestimmen, dass die Arbeitsmaschine 1 angehalten ist, wenn der Drehkörper 13 und der Fahrkörper 14 angehalten sind.
Wenn die Arbeitsmaschine 1 angehalten ist, führt die Steuereinrichtung 27 die Bildverarbeitung 3 in Schritt S302 aus. In der Bildverarbeitung 3 erfasst die Steuereinrichtung 27 das Förderfahrzeug 2 mit der Bilderkennungstechnologie anhand der ersten Bilddaten. Zudem kommuniziert die Steuereinrichtung 27 im Schritt S303 mit dem Förderfahrzeug 2. Dabei empfängt die Steuereinrichtung 27 die Positionsdaten, die Ladeflächendaten und die Drehwinkeldaten des Förderfahrzeugs 2 über die Kommunikationsvorrichtung 38 auf die gleiche Weise wie im Schritt S107.
In Schritt S304 ermittelt die Steuereinrichtung 27 dann einen Zustand des Förderfahrzeugs 2. Dabei ermittelt die Steuereinrichtung 27, ob das Förderfahrzeug 2 an der Beladeposition L2 in Betrieb ist oder angehalten ist. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass das Förderfahrzeug 2 in Betrieb ist, wenn das Förderfahrzeug 2 fährt oder wenn sich die Ladefläche 53 dreht. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass das Förderfahrzeug 2 angehalten ist, wenn das Förderfahrzeug 2 an der Beladeposition L2 angehalten ist, wie in 16 dargestellt, und die Ladefläche 53 sich nicht dreht und angehalten ist.
Wenn die Arbeitsmaschine 1 in Schritt S301 angehalten ist, ermittelt die Steuereinrichtung 27 anhand der Bildverarbeitung 3 und der Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2 in Schritt S304 einen Zustand des Förderfahrzeugs 2. Daher entsprechen die erste Kamera 36 und der Positionssensor 33 einer Erfassungseinrichtung, die den Betrieb des Förderfahrzeugs 2 erfasst. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt anhand der ersten Bilddaten, ob das Förderfahrzeug 2 angehalten ist. Darüber hinaus bestimmt die Steuereinrichtung 27 anhand der Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2, ob das Förderfahrzeug 2 angehalten ist. Das heißt, die ersten Bilddaten und die Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2 entsprechen Betriebsdaten, die den Betrieb des Förderfahrzeugs 2 anzeigen.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 27 bestimmen, dass das Förderfahrzeug 2 angehalten ist, wenn der Halt des Förderfahrzeugs 2 anhand sowohl der Bildverarbeitung 3 als auch der Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2 erfasst wird. Die Steuereinrichtung 27 kann bestimmen, dass das Förderfahrzeug 2 in Betrieb ist, wenn der Betrieb des Förderfahrzeugs 2 anhand von mindestens einem von der Bildverarbeitung 3 und der Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2 erfasst wird.
Wenn die Arbeitsmaschine 1 in Schritt S301 in Betrieb ist, erfasst die Steuereinrichtung 27 in Schritt S305 die Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2 und bestimmt einen Zustand des Förderfahrzeugs 2 nur anhand der Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2 in Schritt 304.
Wenn das Förderfahrzeug 2 in Schritt 304 in Betrieb ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S301 zurück. Wenn das Förderfahrzeug 2 in Schritt 304 angehalten ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S306 über. In Schritt S306 führt die Steuereinrichtung 27 die Bildverarbeitung 4 aus. In der Bildverarbeitung 4 erfasst die Steuereinrichtung 27 die Ladeflächenposition des Förderfahrzeugs 2 mit Bilderkennungstechnologie anhand der ersten Bilddaten.
23 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Bild zeigt, das von der ersten Kamera 36 aufgenommen wird, wenn das Förderfahrzeug 2 an der Beladeposition L2 angehalten ist. Wie in 23 dargestellt, umfasst das durch die ersten Bilddaten angezeigte Bild die Ladefläche 53 des Förderfahrzeugs 2. Wenn die Ladefläche 53 in dem durch die ersten Bilddaten angezeigten Bild enthalten ist, erkennt die Steuereinrichtung 27 die Ladefläche 53 im Bild und erfasst die Ladeflächenposition.
In Schritt S307 ermittelt die Steuereinrichtung 27 einen Fehler in der Ladeflächenposition. Die Steuereinrichtung 27 errechnet eine Abweichung zwischen der von der Steuereinrichtung 27 gespeicherten Ladeflächenposition und der in Schritt S306 erfassten Ladeflächenposition. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass der Fehler groß ist, wenn die Abweichung gleich einem oder größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Wenn der Fehler in der Ladeflächenposition groß ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S308 fort.
In Schritt S308 modifiziert die Steuereinrichtung 27 die Abladeposition P1. Dabei modifiziert die Steuereinrichtung 27 die in Schritt S209 ermittelte Abladeposition P1 anhand der in Schritt S307 berechneten Abweichung. Wenn der Fehler der Ladeflächenposition in Schritt S307 klein ist, wird die Abladeposition P1 nicht modifiziert und die Verarbeitung fährt mit Schritt S309 fort.
In Schritt S309 führt die Steuereinrichtung 27 das automatische Abladen aus. Hier bedient die Steuereinrichtung 27 das Arbeitsgerät 12, um die von dem Löffel 19 gehaltenen Materialien auf die Ladefläche 53 abzuladen. Im Schritt S310 aktualisiert die Steuereinrichtung 27 die Ladeflächenposition. Die Steuereinrichtung 27 aktualisiert die gespeicherte Ladeflächenposition auf die in Schritt S306 erfasste Ladeflächenposition.
In dem in 9 dargestellten Schritt S401 bestimmt die Steuereinrichtung 27, ob das Beladen abgeschlossen ist. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass das Beladen abgeschlossen ist, wenn das Gewicht der auf die Ladefläche 53 geladenen Materialien (im Folgenden als „Beladungsbetrag“ bezeichnet) das zulässige Gewicht erreicht. Die Steuereinrichtung 27 berechnet den Beladungsbetrag aus den Beladungsdaten. Genauer gesagt berechnet die Steuereinrichtung 27 das Gewicht der ausgehobenen Materialien aus den Beladungsdaten. Die Steuereinrichtung 27 berechnet den Gesamtwert des Gewichts der auf die Ladefläche geladenen Materialien 53 als Beladungsbetrag.
Wenn die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass das Beladen in Schritt S401 nicht abgeschlossen ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S201 zurück. Die Verarbeitung von Schritt S201 bis Schritt S211 und die Verarbeitung von Schritt S301 bis Schritt S310 wird wiederholt. Infolgedessen wird das Ausheben und Laden des Materials auf das Förderfahrzeug 2 wiederholt.
Selbst wenn der zweite und die folgenden Aushübe ausgeführt werden, führt die Steuereinrichtung 27 die in Schritt S201 durchgeführte Messung der Topographie erneut durch und aktualisiert die Topographiedaten mit neuen Topographiedaten, die vom Topographiesensor 35 erfasst wurden. Darüber hinaus führt die Steuereinrichtung 27 in Schritt S211 erneut die Messung des Gewichts der Materialien durch und berechnet und aktualisiert die spezifische Dichte der Materialien aus dem neu gemessenen Gewicht und Volumen der Materialien.
Wenn in Schritt S401 die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass das Beladen abgeschlossen ist, fährt die Verarbeitung in Schritt S402 fort. Im Schritt S402 sendet die Steuereinrichtung 27, wie in 17 dargestellt, einen Entfernungsbefehl an das Förderfahrzeug 2, damit es sich von der Beladeposition L2 entfernt. Nach Empfang des Entfernungsbefehls beginnt sich das Förderfahrzeug 2 von der Beladeposition L2 in Richtung der Abladeposition L3 zu bewegen.
In Schritt S403 führt die Steuereinrichtung 27 die Bildverarbeitung 2 aus. Bei der Bildverarbeitung 2 erfasst die Steuereinrichtung 27 auf die gleiche Weise wie in Schritt S106 die Anwesenheit des Förderfahrzeugs 2 vor dem Drehkörper 13 mit der Bilderkennungstechnologie anhand der ersten Bilddaten. Des Weiteren kommuniziert die Steuereinrichtung 27 im Schritt S404 mit dem Förderfahrzeug 2 und erfasst die Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2. Dabei empfängt die Steuereinrichtung 27 über die Kommunikationsvorrichtung 38 die Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2 auf die gleiche Weise wie in Schritt S303 und Schritt S305.
Als nächstes bestimmt die Steuereinrichtung 27 in Schritt S405, ob das Entfernen abgeschlossen ist. Die Steuereinrichtung 27 bestimmt anhand der Bildverarbeitung 2 und der Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2, ob das Entfernen abgeschlossen ist. Wie in 18 dargestellt, bestimmt die Steuereinrichtung 27, dass das Entfernen abgeschlossen ist, wenn erfasst wird, dass sich das Förderfahrzeug 2 von der Arbeitsmaschine 1 um eine vorbestimmte Entfernung oder mehr entfernt hat.
Zum Beispiel berechnet die Steuereinrichtung 27 den Abstand zwischen der Arbeitsmaschine 1 und dem Förderfahrzeug 2 anhand der ersten Bilddaten. Die Steuereinrichtung 27 berechnet den Abstand zwischen der Arbeitsmaschine 1 und dem Förderfahrzeug 2 anhand der Positionsdaten. Die Steuereinrichtung 27 kann bestimmen, dass sich das Förderfahrzeug 2 aus der Beladeposition L2 entfernt hat, wenn sowohl der aus den ersten Bilddaten berechnete Abstand als auch der aus den Positionsdaten berechnete Abstand gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert sind. Alternativ kann die Steuereinrichtung 27 bestimmen, dass sich das Förderfahrzeug 2 aus der Beladeposition L2 entfernt hat, wenn zumindest einer von dem aus den ersten Bilddaten berechnete Abstand und dem aus den Positionsdaten berechnete Abstand gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Wenn die Steuereinrichtung 27 in Schritt S405 bestimmt, dass das Entfernen nicht abgeschlossen ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S403 zurück. Wenn die Steuereinrichtung 27 in Schritt S405 bestimmt, dass das Entfernen abgeschlossen ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S109 zurück. Das heißt, wenn die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass das Entfernen abgeschlossen ist, beendet die Steuereinrichtung 27 den Beladungsmodus und veranlasst den automatischen Steuerungsmodus, in den Bereitschaftsmodus überzugehen.
Bei der Steuerung der Arbeitsmaschine 1 nach der vorliegenden Ausführungsform wird der Entfernungsbefehl an das Förderfahrzeug ausgegeben, indem anhand des Beladungsbetrags auf die Ladefläche 53 bestimmt wird, ob die Beladungsarbeit beendet ist, und bestimmt wird, dass die Beladungsarbeit beendet ist. Dementsprechend kann die Arbeit durch eine geeignete Koordination der Arbeitsmaschine 1 und des Förderfahrzeugs 2 ausgeführt werden. Folglich wird die Beladungsarbeit durch die Arbeitsmaschine 1 mit der automatischen Steuerung durchgeführt, und die Arbeitseffizienz kann verbessert werden.
Wenn die Steuereinrichtung 27 anhand der ersten Bilddaten, die die von der ersten Kamera 36 aufgenommenen Bilder der Peripherie der Arbeitsmaschine 1 anzeigen, bestimmt, ob sich das Förderfahrzeug 2 entfernt hat, kann auf diese Weise exakt bestimmt werden, ob sich das Förderfahrzeug 2 entfernt hat.
Wenn das Förderfahrzeug 2 an der Beladeposition L2 angehalten wird, steuert die Steuereinrichtung 27 die Arbeitsmaschine 1 in dem Beladungsmodus, in dem veranlasst wird, dass die Arbeitsmaschine 1 die Beladungsarbeit ausführt. Wenn die Steuereinrichtung 27 bestimmt, dass sich das Förderfahrzeug 2 aus der Beladeposition L2 entfernt hat, veranlasst die Steuereinrichtung 27, dass der Steuerungsmodus der Arbeitsmaschine 1 vom Beladungsmodus in den Bereitschaftsmodus übergeht. Dadurch ist es möglich, die Arbeitsmaschine und das Förderfahrzeug in geeigneter Weise zu koordinieren.
Obwohl bisher nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, und im Rahmen der Erfindung können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden.
Die Arbeitsmaschine 1 ist nicht auf einen Hydraulikbagger beschränkt und kann eine andere Maschine wie ein Radlader, ein Planierfahrzeug oder Ähnliches sein. Die Konfiguration der Arbeitsmaschine 1 ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und kann geändert werden. Bei der Arbeitsmaschine 1 kann es sich um ein von einem Elektromotor angetriebenes Fahrzeug handeln. Zum Beispiel können der Fahrkörper 14 und/oder der Drehkörper 13 von einem Elektromotor angetrieben werden. Die Konfiguration des Arbeitsgeräts 12 kann geändert werden. Zum Beispiel ist das Arbeitsgerät 12 nicht auf den Löffel 19 beschränkt und kann ein anderes Werkzeug wie einen Greifer, eine Gabel, einen Hubmagneten oder ähnliches aufweisen.
Das Förderfahrzeug 2 kann ein anderes Fahrzeug als ein Muldenkipper sein. Die Konfiguration des Förderfahrzeugs 2 ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und kann geändert werden. Zum Beispiel kann das Förderfahrzeug 2 ein Fahrzeug sein, das von einem Elektromotor angetrieben wird. Zum Beispiel können der Fahrkörper 14 und/oder die Ladefläche 53 von einem Elektromotor angetrieben werden. Die Ladefläche 53 des Förderfahrzeugs 2 kann auch nicht drehbar sein. Der Fahrkörper 52 des Förderfahrzeugs 2 kann mit Reifen anstelle von Raupenbändern versehen sein. Das Förderfahrzeug 2 kann auch nicht automatisch gesteuert werden und kann von einem Bediener manuell angetrieben werden.
Die Konfigurationen der an der Arbeitsmaschine 1 und am Förderfahrzeug 2 vorgesehenen Sensoren sind nicht auf die der obigen Ausführungsform beschränkt und können geändert werden. Beispielsweise kann der Topographiesensor 35 an einem anderen Teil als dem Seitenteil des Drehkörpers 13 angeordnet sein. Der Topographiesensor 35 ist nicht auf eine LIDAR-Einrichtung beschränkt und kann eine andere Sensoreinrichtung wie beispielsweise ein Radargerät oder ähnliches sein. Alternativ kann der Topographiesensor 35 eine Kamera sein, und die Steuereinrichtung 27 kann die Topographie erkennen, indem sie die von der Kamera aufgenommenen Bilder analysiert.
Die erste Kamera 36 kann an einem anderen Teil als dem vorderen Teil des Drehkörpers 13 angeordnet sein. Die zweiten Kameras 37 können an einem anderen Teil als den beiden Seitenteilen und dem hinteren Teil des Drehkörpers 13 angeordnet sein. Die Anzahl der zweiten Kameras ist nicht auf drei begrenzt und kann weniger als drei oder mehr als drei betragen.
Die Steuereinrichtung 27 ist nicht auf eine Einheit beschränkt und kann in eine Vielzahl von Steuereinrichtungen 27 unterteilt werden. Die von der Steuereinrichtung 27 ausgeführte Verarbeitung kann auf die Vielzahl der Steuereinrichtungen 27 verteilt und auf diesen ausgeführt werden. In einem solchen Fall kann ein Teil der Vielzahl von Steuereinrichtungen 27 außerhalb der Arbeitsmaschine 1 angeordnet werden.
Die Steuereinrichtung 27 der Arbeitsmaschine 1 und die Steuereinrichtung 61 des Förderfahrzeugs 2 können auch nicht direkt miteinander kommunizieren und können über eine andere Steuervorrichtung kommunizieren. Die von der Steuereinrichtung 27 ausgeführte Verarbeitung im automatischen Steuerungsmodus ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und kann geändert werden. Beispielsweise kann die Verarbeitung im Bereitschaftsmodus geändert werden. Die Verarbeitung im Beladungsmodus kann geändert werden.
In der obigen Ausführungsform verwendet die Steuereinrichtung 27 sowohl die ersten Bilddaten als auch die Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2, um die Annäherung und das Entfernen des Förderfahrzeugs 2 zu bestimmen. Die Steuereinrichtung 27 kann jedoch auch nur eines von den ersten Bilddaten und den Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2 verwenden, um die Annäherung und/oder das Entfernen des Förderfahrzeugs 2 zu bestimmen.
In der obigen Ausführungsform verwendet die Steuereinrichtung 27 sowohl die ersten Bilddaten als auch die Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2, um die Position der Ladefläche 53 zu erfassen. Die Steuereinrichtung 27 kann jedoch auch nur eines von den ersten Bilddaten und den Positionsdaten des Förderfahrzeugs 2 verwenden, um die Position der Ladefläche 53 zu erfassen.
Der auf die Ladefläche des Förderfahrzeugs 2 verbrachte Beladungsbetrag kann anstelle der Beladungssensoren 32a bis 32c durch einen anderen Sensortyp erfasst werden. Zum Beispiel kann der Beladungsbetrag von einem Gravimeter erfasst werden, das das Gewicht der auf die Ladefläche 53 geladenen Materialien erfasst. Das Gravimeter kann auf dem Förderfahrzeug 2 angeordnet sein, und die Steuerung kann den Beladungsbetrag vom Förderfahrzeug 2 über die Kommunikationsvorrichtung 38 erfassen.
In der obigen Ausführungsform berechnet die Steuereinrichtung 27 das mögliche Beladungsgewicht anhand der von den Beladungssensoren 32a bis 32c erfassten Beladungsdaten. Die Steuereinrichtung 27 kann jedoch das mögliche Beladungsgewicht anhand des Bildes der Ladefläche 53 berechnen, das durch die ersten Bilddaten angezeigt wird. Die Steuereinrichtung 27 kann den Betrag der auf die Ladefläche 53 geladenen Materialien aus dem Bild der Ladefläche 53, das durch die ersten Bilddaten angezeigt wird, erfassen, um das mögliche Beladungsgewicht aus dem Betrag der geladenen Materialien zu berechnen.
Industrielle Anwendbarkeit
Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Beladungsarbeit durch die Arbeitsmaschine mit automatischer Steuerung durchzuführen und die Arbeitsmaschine und das Förderfahrzeug in geeigneter Weise zu koordinieren.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsmaschine
2: Förderfahrzeug
12: Arbeitsgerät
13: Drehkörper
27: Steuereinrichtung
32a: Beladungssensor
36: erste Kamera
L2: Beladeposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000192514 [0004]

Claims

System zum Steuern einer Arbeitsmaschine, die Materialien auf ein Förderfahrzeug lädt, wobei das System umfasst: eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, die Arbeitsmaschine zu steuern, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, Beladungsarbeit durch die Arbeitsmaschine auf das Förderfahrzeug auszuführen, wenn das Förderfahrzeug an einer vorbestimmten Beladungsposition angehalten wird, einen auf das Förderfahrzeug verbrachten Beladungsbetrag zu erfassen, anhand des Beladungsbetrags zu bestimmen, ob die Beladungsarbeit beendet ist, einen Entfernungsbefehl an das Förderfahrzeug auszugeben, damit es sich von der Beladungsposition entfernt, wenn bestimmt wird, dass die Beladungsarbeit beendet ist, und nach der Ausgabe des Entfernungsbefehls zu bestimmen, ob sich das Förderfahrzeug entfernt hat.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Kamera, die eingerichtet ist, eine Peripherie der Arbeitsmaschine zu erfassen, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, Bilddaten zu erfassen, die ein von der Kamera erfasstes Bild der Peripherie der Arbeitsmaschine anzeigen, und anhand der Bilddaten zu bestimmen, ob sich das Förderfahrzeug entfernt hat.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, einen Abstand zwischen der Arbeitsmaschine und dem Förderfahrzeug zu erfassen und zu bestimmen, dass sich das Förderfahrzeug aus der Beladungsposition entfernt hat, wenn der Abstand gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, die Arbeitsmaschine in einem Beladungsmodus zu steuern, in dem bewirkt wird, dass die Arbeitsmaschine die Beladungsarbeit ausführt, wenn das Förderfahrzeug an der Beladungsposition angehalten wird, und zu bewirken, dass ein Steuermodus der Arbeitsmaschine von dem Beladungsmodus in einen anderen Modus als den Beladungsmodus übergeht, wenn bestimmt wird, dass sich das Förderfahrzeug aus der Beladungsposition entfernt hat.
System nach Anspruch 4, wobei die Arbeitsmaschine aufweist: ein Arbeitsgerät und einen Drehkörper, an dem das Arbeitsgerät befestigt ist, und der andere Modus ein Bereitschaftsmodus ist, und die Steuereinrichtung eingerichtet ist, das Arbeitsgerät und den Drehkörper zu steuern, um die Beladungsarbeit im Beladungsmodus durchzuführen und im Bereitschaftsmodus zumindest das Arbeitsgerät in einem angehaltenen Zustand zu halten.
System nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, durch das Arbeitsgerät Ausheben an einer vorbestimmten Aushubposition durchzuführen; zu bewirken, dass sich der Drehkörper von der Aushubposition in Richtung der Beladungsposition dreht; und Materialien von dem Arbeitsgerät an der Beladungsposition abzuladen, um die Beladungsarbeit durchzuführen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Arbeitsmaschine aufweist: ein Arbeitsgerät, einen Drehkörper, an dem das Arbeitsgerät befestigt ist, und einen Sensor, der eingerichtet ist, eine auf das Arbeitsgerät aufgebrachte Beladung zu erfassen, und die Steuereinrichtung eingerichtet ist, Beladungsdaten zu erfassen, die eine beim Ausheben auf das Arbeitsgerät aufgebrachte Beladung anzeigen, und den Beladungsbetrag auf der Grundlage der Beladungsdaten zu berechnen.
Verfahren, das durch eine Steuereinrichtung ausgeführt wird, um eine Arbeitsmaschine zu steuern, die Materialien auf ein Förderfahrzeug lädt, wobei das Verfahren umfasst: Ausführen von Beladungsarbeit durch die Arbeitsmaschine auf das Förderfahrzeug, wenn das Förderfahrzeug an einer vorbestimmten Beladungsposition angehalten wird; Erfassen eines auf das Förderfahrzeug verbrachten Beladungsbetrags; Bestimmen anhand des Beladungsbetrags, ob die Beladungsarbeit beendet ist; Ausgeben eines Entfernungsbefehls an das Förderfahrzeug, damit es sich von der Beladungsposition entfernt, wenn bestimmt wird, dass die Beladungsarbeit beendet ist; und Bestimmen nach der Ausgabe des Entfernungsbefehls, ob sich das Förderfahrzeug entfernt hat.
Verfahren nach Anspruch 8, des Weiteren umfassend: Erfassen von Bilddaten, die ein Bild einer Peripherie der Arbeitsmaschine anzeigen, wobei anhand der Bilddaten bestimmt wird, ob sich das Förderfahrzeug entfernt hat.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, des Weiteren umfassend: Erfassen eines Abstands zwischen der Arbeitsmaschine und dem Förderfahrzeug; und Bestimmen, dass sich das Förderfahrzeug aus der Beladungsposition entfernt hat, wenn der Abstand gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, des Weiteren umfassend: Steuern der Arbeitsmaschine in einem Beladungsmodus, in dem bewirkt wird, dass die Arbeitsmaschine die Beladungsarbeit ausführt, wenn das Förderfahrzeug an der Beladungsposition angehalten wird; und Bewirken, dass ein Steuermodus der Arbeitsmaschine von dem Beladungsmodus in einen anderen Modus als den Beladungsmodus übergeht, wenn bestimmt wird, dass sich das Förderfahrzeug aus der Beladungsposition entfernt hat.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Arbeitsmaschine umfasst: ein Arbeitsgerät und einen Drehkörper, an dem das Arbeitsgerät befestigt ist, und der andere Modus ein Bereitschaftsmodus ist, und wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: Steuern des Arbeitsgeräts und des Drehkörpers, um die Beladungsarbeit in dem Beladungsmodus durchzuführen; und, in dem Bereitschaftsmodus, Halten zumindest des Arbeitsgeräts in einem angehaltenen Zustand.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Steuereinrichtung des Arbeitsgerätes und des Drehkörpers zur Durchführung der Beladungsarbeit im Beladungsmodus beinhaltet: Ausführen des Aushebens durch das Arbeitsgerät an einer vorbestimmten Aushubposition, Bewirken, dass sich der Drehkörper aus der Aushubposition in Richtung der Beladungsposition dreht, und Abladen von Materialien von dem Arbeitsgerät an der Beladungsposition zur Durchführung der Beladungsarbeit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Arbeitsmaschine aufweist: ein Arbeitsgerät und einen Drehkörper, an dem das Arbeitsgerät befestigt ist, und wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: Erfassen von Beladungsdaten, die eine auf das Arbeitsgerät beim Ausheben aufgebrachte Beladung anzeigen, wobei das Erfassen des Beladungsbetrags die Berechnung des Beladungsbetrags auf der Grundlage der Beladungsdaten beinhaltet.