DE112021002794T5

DE112021002794T5 - Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung, Arbeitsmaschine, Aushubunterstützungsvorrichtung und Aushub-Informationsverarbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE112021002794T5
Application number: DE112021002794.8T
Authority: DE
Inventors: Ryuta Okuwaki; Kazuhiro Hatake
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2023-03-09
Also published as: WO2022030289A1; KR20230014088A; JP2022030484A; US20230243127A1; CN115777036A

Abstract

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie Zielobjektpositionsinformationen, die ein Aushubzielobjekt angeben, durch Positionsinformationen einer Vielzahl von Punkten erfasst; und eine Bodenaushubmengenschätzeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Bodenaushubmenge, die von einem Löffel erfasst wird, wenn der Löffel zu diesem Zeitpunkt eine Halteposition einnimmt, auf der Grundlage von Löffelpositions- und -haltungsinformationen, die eine Position und eine Haltung des Löffels angeben, und den Zielobjektpositionsinformationen sequentiell schätzt und ausgibt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung, eine Arbeitsmaschine, eine Aushubunterstützungsvorrichtung und ein Aushub-Informationsverarbeitungsverfahren.
Es wird die Priorität der am 7. August 2020 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2020- 134 559 A beansprucht, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Stand der Technik
In einer Aushubvorrichtung, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, werden ein Löffel, eine Bodenoberfläche und ein Aushubobjekt aus einem von einer Stereokamera aufgenommenen Bild erkannt, und ein Aushubpunkt wird auf der Grundlage eines Ergebnisses der Erkennung bestimmt. Der Aushubpunkt ist eine Position, an der der Löffel während eines Aushubvorgangs zum ersten Mal mit dem Aushubobjekt in Kontakt gebracht wird, und in dieser Aushubvorrichtung wird der Aushubpunkt so bestimmt, dass die Bodenaushubmenge (Aushubbodenmenge) groß ist, der Boden nicht abgeschabt wird und das Aushubobjekt nicht herunterfällt. Bei dieser Aushubvorrichtung wird der Aushub durch Hochheben (Aufschaufeln) eines Löffels vom Aushubpunkt aus durchgeführt.
Dokument zum Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: WO 2015 / 162 710 A1
Zusammenfassung der Erfindung
Problemstellung der Erfindung
Bei der in Patentschrift 1 beschriebenen Aushubvorrichtung wird ein Aushubobjekt durch Hochheben eines Löffels von einem Aushubpunkt, der so bestimmt ist, dass er eine große Bodenaushubmenge aufweist, ausgehoben. Bei der in Patentschrift 1 beschriebenen Aushubvorrichtung besteht beispielsweise das Problem, dass sich die Bodenaushubmenge nur schwer auf einen frei wählbaren Wert einstellen lässt.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Umstände konzipiert, und ein Ziel davon ist es, eine Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung, eine Arbeitsmaschine, eine Aushubunterstützungsvorrichtung und ein Aushub-Informationsverarbeitungsverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Aushubbodenmenge leicht auf einen frei gewählten Wert einzustellen.
Problemlösung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie Zielobjektpositionsinformationen erfasst, die ein Aushubzielobjekt durch Positionsinformationen einer Vielzahl von Punkten anzeigen; und eine Bodenaushubmengenschätzeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Bodenaushubmenge, die von einem Löffel erfasst wird, wenn der Löffel zu diesem Zeitpunkt eine Halteposition einnimmt, auf der Grundlage von Löffelpositions- und -haltungsinformationen, die eine Position und eine Haltung des Löffels anzeigen, und den Zielobjektpositionsinformationen sequentiell abschätzt und ausgibt.
Wirkung der Erfindung
Mit der Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung, der Arbeitsmaschine, der Aushubunterstützungsvorrichtung und dem Aushub-Informationsverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Bodenaushubmenge auf einfache Weise auf einen frei wählbaren Wert einzustellen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Hydraulikbaggers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer in 1 gezeigten Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsmesseinheit (30), einer Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung (110) und einer Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung (120) darstellt.
3 ist eine Seitenansicht, die einen in 1 dargestellten Hydraulikbagger in vereinfachter Form zeigt.
4 ist ein Systemflussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der in 2 gezeigten Arbeitsmaschinensteuervorrichtung 110 und derAushub-Informationsbehandlungsvorrichtung 120 darstellt.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel einer in 2 gezeigten Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 darstellt.
6 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels von Punktwolkendaten 400, die von einer 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 von 1 gemessen wurden.
7 ist eine schematische Seitenansicht des in 1 dargestellten Löffels 8.
8 ist eine Seitenansicht, die schematisch ein Beispiel der Punktwolkendaten 400 zeigt, die von der in 1 gezeigten 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 gemessen wurden.
9 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel der Punktwolkendaten 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Seitenansicht, die schematisch ein Beispiel der Punktwolkendaten 400 zeigt, die von der in 1 gezeigten 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 gemessen wurden.
11 ist eine Seitenansicht, die schematisch ein Beispiel der Punktwolkendaten 400 zeigt, die von der in 1 gezeigten 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 gemessen wurden.
12 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für einen zeitlichen Übergang der Bodenaushubmenge in der vorliegenden Ausführungsform zeigt.

Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche oder sich entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine Beschreibung derselben wird gegebenenfalls weggelassen.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Hydraulikbaggers 1 als Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer in 1 gezeigten Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsmesseinheit 30, einer Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 und einer Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung 120 darstellt. 3 ist eine Seitenansicht, die den in 1 dargestellten Hydraulikbagger 1 in vereinfachter Form zeigt.
Der in 1 dargestellte Hydraulikbagger 1 umfasst einen Fahrzeughauptkörper 1B als Hauptkörperteil und eine Arbeitsausrüstung 2. Der Fahrzeughauptkörper 1B hat einen Oberwagen 3, der ein Schwenkkörper ist, und einen Unterwagen 5 als Fahrkörper. Der Oberwagen 3 beherbergt Vorrichtungen wie einen Motor, der eine Energieerzeugungsvorrichtung ist, und eine Öldruckpumpe in einem Motorraum 3EG. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Hydraulikbagger 1 beispielsweise einen Verbrennungsmotor wie einen Dieselmotor als Motor verwenden, der eine Energieerzeugungsvorrichtung ist. Die Energieerzeugungsvorrichtung ist jedoch nicht auf den Verbrennungsmotor beschränkt. Die Energieerzeugungsvorrichtung des Hydraulikbaggers 1 kann beispielsweise eine sogenannte Hybridvorrichtung sein, in der ein Verbrennungsmotor, ein Generatormotor und eine Energiespeichervorrichtung kombiniert sind. Ferner kann die Energieerzeugungsvorrichtung des Hydraulikbaggers 1 eine Vorrichtung oder ähnliches sein, die keinen Verbrennungsmotor hat und eine Kombination aus einer Energiespeichervorrichtung und einem Generatormotor ist.
Der Oberwagen 3 hat eine Fahrerkabine 4. Ein Bediener des Hydraulikbaggers 1 steigt in die Fahrerkabine 4 und bedient den Hydraulikbagger 1. Das heißt, in der Fahrerkabine 4 bedient der Bediener des Hydraulikbaggers 1 die Arbeitsausrüstung 2, schwenkt den Oberwagen 3 und veranlasst den Hydraulikbagger 1 mit Hilfe des Unterwagens 5 zu fahren. Die Fahrerkabine 4 ist mit einer Anzeigevorrichtung 40 zur Anzeige verschiedener Informationen, einer Bedienvorrichtung (nicht dargestellt) für die vom Bediener betriebene Arbeitsausrüstung 2, einer Bedienvorrichtung (nicht dargestellt) für den Unterwagen 5 und dergleichen ausgestattet. In dem in 1 dargestellten Beispiel befindet sich die Fahrerkabine 4 auf einer Seite des Oberwagens 3, die der Seite, auf der sich der Maschinenraum 3EG befindet, gegenüberliegt. Die Lagebeziehung zwischen der Fahrerkabine 4 und dem Maschinenraum 3EG ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. An einem oberen Teil des Oberwagens 3 ist ein Handlauf 9 angebracht.
Der Oberwagen 3 ist so auf dem Unterwagen 5 montiert, dass er um eine Schwenkachse RZ gegenüber dem Unterwagen 5 schwenkbar gelagert ist. Der Unterwagen 5 umfasst Raupenketten 5a und 5b. Im Unterwagen 5 wird einer der rechts und links vorgesehenen Hydraulikmotoren 5c oder beide angetrieben. Die Raupenketten 5a und 5b des Unterwagens 5 drehen sich, um den Hydraulikbagger 1 in Bewegung zu setzen. Die Arbeitsausrüstung 2 ist seitlich an der Fahrerkabine 4 des Oberwagens 3 angebracht. Der Unterwagen 5 ist mit einem Sensor zur Messung des Schwenkwinkels des Oberwagens 3 ausgestattet.
Der Hydraulikbagger 1 kann anstelle der Raupenketten 5a und 5b mit Reifen ausgestattet sein und einen Unterwagen enthalten, die in der Lage ist, durch Übertragung einer Antriebskraft des Motors auf die Reifen über ein Getriebe zu verfahren. Ein Hydraulikbagger 1 mit einer solchen Form ist beispielsweise ein Radhydraulikbagger.
Im Oberwagen 3 ist eine Seite, auf der die Arbeitsausrüstung 2 und die Fahrerkabine 4 angeordnet sind, eine Vorderseite, und eine Seite, auf der der Maschinenraum 3EG angeordnet ist, eine Rückseite. Die Vorwärts-Rückwärtsrichtung des Oberwagens 3 ist eine y-Richtung. Eine linke Seite in Vorderseitenrichtung ist eine linke Seite des Oberwagens 3, und eine rechte Seite in Vorderseitenrichtung ist eine rechte Seite des Oberwagens 3. Die Rechts-/Linksrichtung des Oberwagens 3 wird auch als Breitenrichtung oder X-Richtung bezeichnet. Bei dem Hydraulikbagger 1 oder dem Fahrzeughauptkörper 1B ist die Seite des Unterwagens 5 in Bezug auf den Oberwagen 3 eine untere Seite und die Seite des Oberwagens 3 in Bezug auf den Unterwagen 5 eine obere Seite. Die Aufwärts-/Abwärtsrichtung des Oberwagens 3 ist eine z-Richtung. Wenn der Hydraulikbagger 1 auf einer horizontalen Fläche installiert ist, ist die untere Seite eine vertikale Richtung, d.h. eine Seite, auf die die Schwerkraft wirkt, und die obere Seite ist eine Seite, die der vertikalen Richtung entgegengesetzt ist. Das xyz-Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das auf dem Hydraulikbagger 1 (Oberwagen 3) basiert, und wird in der vorliegenden Ausführungsform als lokales Koordinatensystem bezeichnet. Darüber hinaus zeigen die Pfeile x, y und z in 1 und anderen Figuren die Richtungen im lokalen Koordinatensystem an, geben aber nicht die Position des Ursprungs an.
Die Arbeitsausrüstung 2 umfasst einen Ausleger 6, einen Arm 7, einen Löffel 8, der als Arbeitswerkzeug dient, einen Auslegerzylinder 10, einen Armzylinder 11 und einen Löffelzylinder 12. Ein Basisendabschnitt des Auslegers 6 ist über einen Auslegerbolzen 13 drehbar an einem vorderen Abschnitt des Oberwagens 3 befestigt. Ein Basisendabschnitt des Arms 7 ist über einen Armbolzen 14 drehbar an einem Spitzenendabschnitt des Auslegers 6 befestigt. Der Löffel 8 ist über einen Löffelbolzen 15 an einem Spitzenendabschnitt des Arms 7 befestigt. Der Löffel 8 dreht sich um den Löffelbolzen 15. Am Löffel 8 sind auf einer dem Löffelbolzen 15 gegenüberliegenden Seite Zähne 8B angebracht. Eine Zahnkante 8T ist eine Spitze der Zähne 8B. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine ebene Fläche an der Löffeloberkante 8E als Löffelfläche 8S bezeichnet. Darüber hinaus muss der Löffel 8 keine Zähne 8B aufweisen. Das heißt, der Löffel muss keine Zähne 8B aufweisen, wie in 1 gezeigt, und die Zahnkante kann in einer geraden Form durch eine Stahlplatte gebildet werden.
Der in 1 dargestellte Auslegerzylinder 10, Armzylinder 11 und Löffelzylinder 12 ist jeweils ein Hydraulikzylinder, der durch den Druck des von einer Hydraulikpumpe abgegebenen Hydrauliköls angetrieben wird. Der Auslegerzylinder 10 treibt den Ausleger 6 an, um ihn auf und ab zu bewegen. Der Auslegerzylinder 11 treibt den Ausleger 7 zur Drehung um den Auslegerbolzen 14 an. Der Löffelzylinder 12 treibt der Löffel 8 zur Drehung um den Löffelbolzen 15 an.
Darüber hinaus umfasst das Arbeitsausrüstung 2 auch die Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsmesseinheit 30. Wie in 2 dargestellt, umfasst die Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsmesseinheit 30 einen ersten Hubsensor 31, einen zweiten Hubsensor 32, einen dritten Hubsensor 33 und eine Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsinformationserzeugungseinheit 34. Der erste Hubsensor 31 ist im Auslegerzylinder 10, der zweite Hubsensor 32 im Armzylinder 11 und der dritte Hubsensor 33 im Löffelzylinder 12 angeordnet. Der erste Hubsensor 31 erfasst eine Auslegerzylinderlänge, die die Länge des Auslegerzylinders 10 ist, und gibt die Auslegerzylinderlänge an die Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsinformationserzeugungseinheit 34 aus. Der zweite Hubsensor 32 erfasst eine Armzylinderlänge, d.h. die Länge des Armzylinders 11, und gibt die Armzylinderlänge an die Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsinformationserzeugungseinheit 34 aus. Der dritte Hubsensor erfasst eine Löffelzylinderlänge, die die Länge des Löffelzylinders 12 ist, und gibt der Löffelzylinderlänge an die Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsinformationserzeugungseinheit 34 aus.
Wenn die Länge des Auslegerzylinders, die Länge des Armzylinders und die Länge des Löffelzylinders bestimmt werden, wird die Haltung der Arbeitsausrüstung 2 ermittelt. Darüber hinaus können der erste Hubsensor 31, der zweite Hubsensor 32 und der dritte Hubsensor 33 Winkeldetektoren oder ähnliches sein.
Die Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsinformationserzeugungseinheit 34 berechnet aus der vom ersten Hubsensor 31 erfassten Auslegerzylinderlänge einen Neigungswinkel des Auslegers 6 in Bezug auf eine Richtung (z-Achsenrichtung), die orthogonal zu einer horizontalen Ebene im lokalen Koordinatensystem verläuft. Die Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsinformationserzeugungseinheit 34 berechnet auch einen Neigungswinkel des Arms 7 in Bezug auf den Ausleger 6 aus der durch den zweiten Hubsensor 32 erfassten Armzylinderlänge. Die Arbeitsausrüstungspositions- und Haltungsinformations-Erzeugungseinheit 34 berechnet auch einen Neigungswinkel des Löffels 8 in Bezug auf den Arm 7 aus der vom dritten Hubsensor 33 erfassten Löffelzylinderlänge. Darüber hinaus erzeugt die Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsinformationserzeugungseinheit 34 Positions- und Haltungsinformationen für die Arbeitsausrüstung, die die Haltung und eine Position der Arbeitsausrüstung 2 im lokalen Koordinatensystem auf der Grundlage der dreidimensionalen Forminformationen (Abmessungsinformationen) der Arbeitsausrüstung 2 und jedes Neigungswinkels des Auslegers 6, des Arms 7 und des Löffels 8 angeben, und gibt diese aus. Die Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsinformationen umfassen Informationen, die eine Position und einen Winkel (Haltung) des Löffels 8 angeben.
Die Antennen 21 und 22 sind an einem oberen Teil des Oberwagens 3 angebracht. Die Antennen 21 und 22 dienen der Erfassung der aktuellen Position des Hydraulikbaggers 1. Die Antennen 21 und 22 sind z. B. mit der Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 (oder deren Peripherieschaltung) verbunden. Die Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 (oder deren Peripherieschaltung) empfängt über die Antennen 21 und 22 Funkwellen eines RTK-GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems, wobei GNSS für Globales Navigationssatellitensystem steht) und erfasst die aktuelle Position des Hydraulikbaggers 1. Die Signale, die den von den Antennen 21 und 22 empfangenen GNSS-Funkwellen entsprechen, werden in die Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 eingegeben und die Installationspositionen der Antennen 21 und 22 in einem globalen Koordinatensystem berechnet. Ein Beispiel für ein globales Navigationssatellitensystem ist das GPS (Global Positioning System), aber das globale Navigationssatellitensystem ist nicht darauf beschränkt.
Wie in 1 dargestellt, ist es vorteilhaft, dass die Antennen 21 und 22 am Oberwagen 3 und an beiden Endpositionen in der Rechts-/Linksrichtung, d.h. in Breitenrichtung des Hydraulikbaggers 1, voneinander getrennt angebracht sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Antennen 21 und 22 an den Handläufen 9 befestigt, die jeweils an beiden Seiten des Oberwagens 3 in Breitenrichtung angebracht sind. Die Position, an der die Antennen 21 und 22 am Oberwagen 3 angebracht sind, ist nicht auf den Handlauf 9 beschränkt; es ist jedoch vorzuziehen, dass die Antennen 21 und 22 an möglichst weit entfernten Positionen angebracht werden, da die Erfassungsgenauigkeit der aktuellen Position des Hydraulikbaggers 1 verbessert wird. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass die Antennen 21 und 22 an Positionen installiert sind, die das Sichtfeld des Bedieners möglichst nicht beeinträchtigen.
Außerdem enthält der Hydraulikbagger 1 eine 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19. Die 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 ist beispielsweise oberhalb der Fahrerkabine 4 installiert und misst, wie in 3 gezeigt, die 3D-Position eines Objekts (Zielobjekt), das sich in einem Messbereich SA befindet, der den Löffel 8 und ein Aushubzielobjekt 300, wie Erde oder Felsen, an einer Vielzahl von Punkten (einer Vielzahl von Messpunkten) umfasst, wandelt die 3D-Position jedes Messpunkts in Punktwolkendaten um und gibt die Punktwolkendaten als Zielobjektpositionsinformationen aus. Hier gibt die Messeinheit 19 für 3D-Positionsinformationen als Zielobjektpositionsinformationen Punktwolkendaten aus, in denen die 3D-Position jedes Messpunkts beispielsweise durch x-, y- und z-Koordinaten des lokalen Koordinatensystems angegeben ist. Darüber hinaus haben in der vorliegenden Ausführungsform die Punktwolkendaten und die Zielobjektpositionsinformationen die gleiche Bedeutung. Die Zielobjektpositionsinformationen sind jedoch nicht auf die Punktwolkendaten beschränkt, sondern können beispielsweise Informationen sein, die ein dreidimensionales Modell wie ein Volumenmodell anzeigen. Die Punktwolkendaten enthalten Informationen, die eine Form (Topographie) des Aushubzielobjekts 300 vor und nach dem Aushub darstellen, sowie Informationen, die eine Form des Aushubzielobjekts 300 innerhalb und außerhalb des Löffels 8 während des Aushubs darstellen. Die 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 kann beispielsweise mit einem dreidimensionalen Laserentfernungsmesser, einem dreidimensionalen Laserscanner, einem dreidimensionalen Abstandssensor, einer Stereokamera oder ähnlichem ausgestattet sein. Der dreidimensionale Laserentfernungsmesser oder ähnliches wird auch als LiDAR (Light Detection and Ranging) oder ähnliches bezeichnet, strahlt Laserlicht gepulst aus, während er die Messrichtungen in Bezug auf mehrere Messrichtungen (x-, y-, z-Richtungen) über einen bestimmten Bereich sequentiell abtastet, und misst eine Entfernung und Richtung, die beispielsweise auf einer Zeit bis zur Rückkehr des reflektierten Streulichts und der Bestrahlungsrichtung basiert. In der vorliegenden Ausführungsform verwendet die 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 LiDAR. In diesem Fall speichert und aktualisiert die 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 sequentiell Punktwolkendaten, die ein Messergebnis jedes Messpunktes (jedes Reflexionspunktes) für jeden Abtastzyklus anzeigen, und gibt die Punktwolkendaten als die Zielobjektpositionsinformationen aus. Die Zielobjektpositionsinformationen sind Informationen, in denen das Aushubzielobjekt 300 durch Positionsinformationen einer Vielzahl von Punkten angegeben ist. Die Zielobjektpositionsinformationen geben beispielsweise jede Position jedes Messpunktes durch jede Koordinateninformation der Vielzahl von Messpunkten an und zeigen auch eine Form der Vielzahl von Messpunkten durch eine Linie oder eine Ebene an, die benachbart zueinander liegende Messpunkt verbindet. 6 zeigt ein Beispiel von Punktwolkendaten 400, die von der 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gemessen wurden. Die Punktwolkendaten 400 enthalten 3D-Positionsinformationen einer Vielzahl von Messpunkten 401. Ferner enthalten die Punktwolkendaten 400 3D-Positionsinformationen der Vielzahl von Messpunkten 401, die dem Ausleger 6, dem Arm 7, des Löffels 8 und dem Aushubzielobjekt 300 entsprechen. Darüber hinaus sind die von der 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 ausgegebenen Punktwolkendaten nicht auf die Punktwolkendaten beschränkt, die den dreidimensionalen Koordinatenwert jedes Messpunkts angeben, sondern können Punktwolkendaten sein, die einen Abstand und eine Richtung zu jedem Messpunkt angeben. Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem die 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 eine Stereokamera verwendet, zum Beispiel eine Vielzahl von vorbestimmten Merkmalspunkten, die einer Bilderkennung unterzogen werden, als die Messpunkte 401 festgelegt werden.
Der in 1 gezeigte Hydraulikbagger 1 umfasst die in 1 und 2 gezeigte Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 und die Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung (Aushubunterstützungsvorrichtung) 120. Die Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 steuert den Auslegerzylinder 10, den Armzylinder 11 und den Löffelzylinder 12 der Arbeitsausrüstung 2, um z. B. die Position und die Haltung des Löffels 8 zu steuern. In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 die Position und die Haltung des Löffels 8 manuell in Übereinstimmung mit einer Anweisung eines Bedieners, der eine vorbestimmte Bedienvorrichtung verwendet, oder steuert die Position und die Haltung des Löffels 8 automatisch auf der Grundlage einer im Voraus festgelegten Position oder Bewegungsbahn. In der vorliegenden Ausführungsform hat die Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 außerdem die Funktion, Aushubarbeiten automatisch zu steuern. Die automatische Steuerung der Aushubarbeiten kann z. B. aus einer Kombination mehrerer Steuerungen wie folgt konfiguriert werden. Das heißt, die automatische Steuerung der Aushubarbeiten kann beispielsweise die Bewegungssteuerung des Löffels 8 zu einer Aushubstartposition, die Aushubsteuerung ( 3), die eine Steuerung des Aushubs des Aushubzielobjekts 300 mit dem Löffel 8 ist, die Haltesteuerung (3), die eine Steuerung des Haltens des Aushubzielobjekts 300 mit dem Löffel 8 ist, die Bewegungssteuerung des Löffels 8 zu der Entladeposition (oder Ladeposition) und die Entladesteuerung (Ladesteuerung) umfassen. Die Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 der vorliegenden Ausführungsform führt unter den obigen Steuerungen automatisch zumindest die Aushubsteuerung, die Haltesteuerung und eine Umschaltsteuerung von der Aushubsteuerung zur Haltesteuerung durch.
Die in 2 dargestellte Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 kann beispielsweise mit einem Computer, wie einem Mikrocomputer oder einem FPGA (Field Programmable Gate Array), oder einem Computer und einer Peripherieschaltung oder einem Peripheriegerät davon ausgestattet werden. Die Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 umfasst mindestens eine Positions- und Haltungsinformationserfassungseinheit 111, eine Aushubsteuereinheit 112 und eine Haltesteuereinheit 113 als funktionale Struktur, die aus einer Kombination von Hardware, wie z. B. einem Computer, einer Peripherieschaltung und einem Peripheriegerät, und Software, wie z. B. einem von dem Computer ausgeführten Programm, gebildet wird.
Die Positions- und Haltungsinformationserfassungseinheit 111 übernimmt wiederholt, z.B. in einem vorbestimmten Zyklus, die von der Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsinformationserzeugungseinheit 34 erzeugten und ausgegebenen Arbeitsausrüstungspositions- und Haltungsinformationen von der Arbeitsausrüstungspositions- und Haltungsmesseinheit 30. Ferner gibt die Positions- und -haltungsinformationserfassungseinheit 111 die übernommenen Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsinformationen an die Aushubinformationsverarbeitungsvorrichtung 120 aus.
Die Aushubsteuereinheit 112 steuert die Position und die Haltung des Löffels 8 auf der Grundlage der von der Positions- und Haltungsinformationserfassungseinheit 111 erfassten Positions- und Haltungsinformationen der Arbeitsausrüstung, so dass beispielsweise die Bewegungsbahn der Zahnkante 8T des Löffels 8 einer Soll-Bewegungsbahn beim Aushub des Aushubzielobjekts 300 mit dem Löffel 8 entspricht. Die Soll-Bewegungsbahn beim Aushub kann von der Aushubsteuereinheit 112 oder einer anderen Steuereinheit (nicht gezeigt) bestimmt werden, beispielsweise auf der Grundlage des Sollwerts der Bodenaushubmenge, des Sollwerts derAushubform, der Topographieform und dergleichen. Ferner führt die Aushubsteuereinheit 112 eine Umschaltsteuerung von der Aushubsteuerung zur Haltesteuerung auf der Grundlage der von der Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung 120 ausgegebenen Haltebestimmungsinformationen durch.
Als Reaktion auf eine Anweisung der Aushubsteuereinheit 112 steuert die Haltesteuereinheit 113 die Position und die Haltung des Löffels 8, so dass beispielsweise die Bewegungsbahn der Zahnkante 8T des Löffels 8 einer Soll-Bewegungsbahn beim Halten des Aushubzielobjekts 300 mit dem Löffel 8 entspricht. Die Soll-Bewegungsbahn beim Halten kann beispielsweise eine Bewegungsbahn sein, bei der sich die Löffelfläche 8S in einer Haltung orthogonal zur vertikalen Richtung auf eine vorbestimmte Höhe bewegt, so dass der Löffel 8 das Aushubzielobjekt 300 nicht weiter ausgräbt.
Ferner kann die Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung 120 ähnlich wie die Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 als separate Vorrichtung ausgebildet werden oder einstückig mit der Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 oder einer anderen Steuerungsvorrichtung des Hydraulikbaggers 1 ausgebildet werden, indem beispielsweise ein Computer, wie ein Mikrocomputer oder ein FPGA, oder ein Computer und eine Peripherieschaltung oder ein Peripheriegerät davon verwendet werden. Die Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung 120 umfasst eine 3D-Positionsinformationserfassungseinheit (Erfassungseinheit) 121, eine Bodenaushubmengenabschätzungseinheit 122, eine Bestimmungseinheit 123 und eine Anzeigeeinheit 124 als funktionelle Struktur, die aus einer Kombination von Hardware, wie einem Computer, einer Peripherieschaltung und einem Peripheriegerät, und Software, wie einem vom Computer ausgeführten Programm, gebildet ist.
Die 3D-Positionsinformationserfassungseinheit 121 erfasst wiederholt, zum Beispiel in einem vorbestimmten Zyklus, Zielobjektpositionsinformationen (Punktwolkendaten 400), die das Aushubzielobjekt durch Positionsinformationen einer Vielzahl von Punkten von der 3D-Positionsinformationsmesseinheit 19 anzeigen, und gibt die Zielobjektpositionsinformationen an die Aushubbodenmengenschätzeinheit 122 aus.
Die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 schätzt und gibt sequenziell eine Bodenaushubmenge SVA aus, die von dem Löffel 8 in einem Fall erfasst wird, in dem der Löffel 8 zu diesem Zeitpunkt eine Halteposition einnimmt, und zwar auf der Grundlage von Löffelpositions- und Haltungsinformationen, die die Position und die Haltung des Löffels 8 angeben, die von der Positions- und Haltungsinformationserfassungseinheit 111 eingegeben werden, und den Zielobjektpositionsinformationen, die von der 3D-Positionsinformationserfassungseinheit 121 erfasst werden. Die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 kann das Ergebnis der Schätzung der Bodenaushubmenge SVA ausgeben, beispielsweise als Wert eines Volumens der Bodenaushubmenge SVA, als Wert eines Gewichts der Bodenaushubmenge SVA oder als einen Wert, der das Verhältnis des Volumens oder des Gewichts der Bodenaushubmenge SVA in Bezug auf einen vorbestimmten Bezugswert angibt. Darüber hinaus kann eine Umrechnung vom Volumen in das Gewicht z.B. wie folgt vorgenommen werden. Das heißt, dass beispielsweise das Gewicht der Bodenaushubmenge nach der ersten Aushubarbeit (im angehobenen Zustand) durch den Zylinderdruck und der Haltung der Arbeitsausrüstung berechnet wird, eine Beziehung (spezifisches Gewicht o.ä.) zwischen dem berechneten Gewicht und der geschätzten Bodenaushubmenge ermittelt wird und das Volumen mit Hilfe dieser Beziehung in das Gewicht umgerechnet werden kann.
Ferner schätzt die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Bodenaushubmenge SVI im Löffel, die eine in dem Löffel 8 gehaltene Bodenmenge ist, und eine Bodenaushubmenge SVO außerhalb des Löffels, die eine vorherbestimmte Bodenmenge ist, die von dem Löffel ausgehoben werden wird, wie in 7 gezeigt, und berechnet die Bodenaushubmenge SVA durch Summieren der Bodenaushubmenge SVI im Löffel und der Bodenaushubmenge SVO außerhalb des Löffels. Das heißt, die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 berechnet die Bodenaushubmenge SVA unter Verwendung der folgenden Gleichung: Bodenaushubmenge SVA = Bodenaushubmenge SVI im Löffel + Bodenaushubmenge SVO außerhalb des Löffels. 7 ist eine Seitenansicht (in x-Richtung gesehen), die schematisch den Löffel 8 während des Aushubvorgangs zeigt. 7 zeigt einen Zustand, in dem das Aushubzielobjekt 300 (Topographie), das sich kurz vor dem Löffel 8 befindet, aufgrund des Aushubvorgangs des Löffels 8 von der Topographie vor dem Aushub angehoben wird.
Wie in den 7 und 9 gezeigt, extrahiert die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 aus den Positionsinformationen des Zielobjekts (Punktwolkendaten 400) Messpunkte 402, die sich innerhalb eines Kreises 8A befinden, der von der Löffelzahnkante 8T gezogen wird, wenn der Löffel 8 um den Löffelbolzen 15 innerhalb einer Breite 8W des Löffels 8 gedreht wird, und schätzt die Bodenaushubmenge auf der Grundlage der Positionsinformationen der extrahierten Messpunkte 402.
Im Folgenden wird ein Betriebsbeispiel beschrieben, bei dem die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 die Bodenaushubmenge schätzt, und zwar unter Bezugnahme auf die 5 bis 11. 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel für einen Zyklus zeigt, wenn die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 die Bodenaushubmenge wiederholt in einem vorbestimmten Zyklus während des Aushubvorgangs schätzt. Das heißt, die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 führt wiederholt die in 5 gezeigte Verarbeitung in dem vorbestimmten Zyklus während des Aushubvorgangs aus. 8, 10 und 11 sind Seitenansichten (aus der x-Richtung betrachtet), die schematisch Beispiele für die Punktwolkendaten 400 zeigen, die während der Aushubsteuere tatsächlich erfasst werden. 9 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für die Punktwolkendaten 400 zeigt.
Wie in 5 dargestellt, erfasst die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 zunächst die Positions- und Winkelinformationen des Löffels 8 aus den Positions- und Haltungsinformationen der Arbeitsausrüstung, die von der Positions- und Haltungsinformationserfassungseinheit 111 erfasst wurden (Schritt S101). Als nächstes extrahiert die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 eine Punktwolke innerhalb der Löffelbreite 8W (Schritt S102) aus den Zielobjektpositionsinformationen (Punktwolke 400) und extrahiert ferner eine Punktwolke innerhalb des Kreises 8A der Löffelzahnkante 8T um den Löffelbolzen 15, die sich kurz vor der Löffelfläche 8S befindet (Schritt S103). 9 zeigt ein Beispiel einer Punktwolke (eine Vielzahl von Messpunkten 402), die aus den Punktwolkendaten 400 (der Vielzahl von Messpunkten 401) im Schritt S102 und im Schritt S103 extrahiert wird. Hier ist ein Innenbereich der Löffelbreite 8W ein Bereich, der zwischen zwei Geraden 501 und 502 liegt, die durch Verlängern der Breite 8W des Löffels 8 entlang der y-Richtung des lokalen Koordinatensystems erhalten werden, wie in 9 gezeigt. Ferner liegt der Bereich innerhalb des Kreises 8A der Zahnkante 8T um den Löffelbolzen 15 und kurz vor der Löffelfläche 8S innerhalb eines Bereichs, der innerhalb des in 7 dargestellten Kreises 8A liegt und von der Löffelfläche 8S aus nicht in das Innere des Löffels 8 eintritt.
Als Nächstes löscht die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 eine Punktwolke (einen Teil der Messpunkte 402), die von der Arbeitsausrüstung 2, wie dem Arm 7, der Halterung und einem Verbindungsmechanismus, erfasst wurde, basierend auf den Positions- und Haltungsinformationen der Arbeitsausrüstung und einer Ziehinformation (Abmessungsinformation) (Schritt S104).
Als nächstes schätzt die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 die Bodenaushubmenge SVI im Löffel (Schritt S105). In Schritt S105 schätzt die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 die Bodenaushubmenge SVI im Löffel zum Beispiel wie folgt. Das heißt, zunächst bestimmt die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 zum Beispiel zwei Messpunkte, die der Messpunkt 402 (als repräsentativer Punkt A bezeichnet) auf einer nahen Seite (der Fahrerkabinenseite) und der Messpunkt 402 (als repräsentativer Punkt B bezeichnet) auf einer fernen Seite sind, wie in 9 gezeigt, aus der Vielzahl von Messpunkten 402, die aus den Punktwolkendaten 400 bei der Verarbeitung von Schritt S102 bis Schritt S104 extrahiert wurden. Als Nächstes schätzt die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122, wie in 8 gezeigt, als die Bodenaushubmenge SVI im Löffel einen unteren (eine untere Seite in der vertikalen Richtung) Bereich (Tiefe: Löffelbreite 8W), der von einer Geraden LAB, die den repräsentativen Punkt A und den repräsentativen Punkt B verbindet, der Löffelfläche 8S und einer Löffelkontur 8C bei Betrachtung in der x-Richtung umgeben ist.
Als nächstes schätzt die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 die Bodenaushubmenge SVO (Schritt S106). In Schritt S106 schätzt die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 beispielsweise die Bodenaushubmenge SVO wie folgt. Das heißt, die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 schätzt die Bodenaushubmenge SVO außerhalb des Löffels durch zwei Arten von Berechnungsverfahren, zum Beispiel, aus der x-Richtung gesehen, in einem Fall, in dem sich die Gerade LAB, die den repräsentativen Punkt A und den repräsentativen Punkt B, die im Schritt S105 bestimmt wurden, verbindet, und die Löffelfläche 8S schneiden (10), und in einem Fall, in dem sie einander nicht schneiden (11). Zunächst schätzt in einem Fall, in dem sich die Gerade LAB und die Löffelfläche 8S schneiden, wie in 10 gezeigt, die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122, aus der x-Richtung gesehen, als die Bodenaushubmenge SVO einen Bereich (Tiefe: Löffelbreite 8W), der von der Geraden LAB, die den repräsentativen Punkt A und den repräsentativen Punkt B verbindet, und einer Geraden LABT, die sich von der Löffelfläche 8S und der Zahnkante 8T vertikal nach oben zur Geraden LAB erstreckt, umgeben ist. In einem Fall, in dem sich die Gerade LAB und die Löffelfläche 8S nicht schneiden, wie in 11 gezeigt, schätzt die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 aus der x-Richtung gesehen einen viereckigen Bereich (Tiefe: Löffelbreite 8W) als die Bodenaushubmenge SVO, wobei der repräsentative Punkt A, der repräsentative Punkt B, der Löffelbolzen 15 und die Zahnkante 8T Scheitelpunkte sind.
Als nächstes berechnet die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 die Bodenaushubmenge SVA, indem sie die in Schritt S105 geschätzte Bodenaushubmenge SVI im Löffel und die in Schritt S106 geschätzte Bodenaushubmenge SVO außerhalb des Löffels addiert (Schritt S107). Durch die obige Verarbeitung schätzt die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 sequenziell die Bodenaushubmenge SVA, die von dem Löffel 8 erfasst wird, wenn der Löffel 8 zu diesem Zeitpunkt während des Aushubvorgangs die Halteposition einnimmt (den Haltevorgang durchführt).
Die Bestimmungseinheit 123 stellt ferner fest, ob die von der Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 geschätzte Bodenaushubmenge die Soll-Bodenaushubmenge erreicht hat, und gibt das Bestimmungsergebnis als Haltebestimmungsinformation an die Aushubsteuereinheit 112 aus. Die Soll-Bodenaushubmenge ist ein Sollwert des Volumens oder des Gewichts des Aushubzielobjekts 300, das von dem Löffel 8 in einem Aushubvorgang erfasst wird. Die Soll-Bodenaushubmenge kann z. B. von einem Bediener oder automatisch von der Aushubsteuereinheit 112 eingestellt werden. Wenn beispielsweise der Aushub und das Entladen mehrmals wiederholt werden, z. B. beim Entladen des Aushubbearbeitungsobjekts 300 auf einen Kipper, kann die Entlademenge mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, indem z. B. die Bodenaushubmenge des letzten Mals angepasst wird.
Die Anzeigeeinheit 124 zeigt einen Wert der von der Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 geschätzten Bodenaushubmenge als numerischen Wert oder als Zeitreihenverlauf auf der in der Fahrerkabine 4 installierten Anzeigevorrichtung 40 an. In einem Fall, in dem der Bediener die Aushubarbeiten manuell durchführt, kann der Bediener beispielsweise den Umschaltvorgang vom Aushub zum Halten unter Bezugnahme auf das auf der Anzeigevorrichtung 40 angezeigte Schätzergebnis der Bodenaushubmenge durchführen. In diesem Fall hat die Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung 120, die die 3D-Positionsinformationserfassungseinheit (Erfassungseinheit) 121, die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 und die Anzeigeeinheit 124 umfasst, die Funktion einer Aushubunterstützungsvorrichtung.
Als nächstes wird ein Betriebsbeispiel der in 2 dargestellten Arbeitsmaschinensteuervorrichtung 110 und der Aushub-Informationsbehandlungsvorrichtung 120 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist ein Systemflussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der in 2 dargestellten Arbeitsmaschinensteuervorrichtung 110 und der Aushub-Informationsbehandlungsvorrichtung 120 in einem Fall zeigt, in dem die Aushubsteuerung und die Haltesteuerung automatisch einmal durchgeführt werden. Der in 4 gezeigte Vorgang wird beispielsweise gestartet, wenn die Sollmenge an Aushubmaterial im Voraus festgelegt wird und der Bediener den Befehl zum Starten der Aushubsteuerung in einem Zustand gibt, in dem sich der Löffel 8 in die Aushubstartposition bewegt hat. Wenn der in 4 gezeigte Vorgang gestartet wird, führt die Aushubsteuereinheit 112 in der Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung 110 die Aushubsteuerung durch (Schritt S11) und bestimmt wiederholt, ob auf der Grundlage der Haltebestimmungsinformationen in einem vorbestimmten Zyklus zur Haltesteuerung gewechselt werden soll (Schritt S12). In der Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung 120 schätzt die Bodenaushubmengenschätzeinheit 122, wenn der in 4 gezeigte Vorgang gestartet wird, wiederholt in einem vorbestimmten Zyklus die Bodenaushubmenge (Schritt S21) und die Bestimmungseinheit 123 bestimmt, ob die von der Bodenaushubmengenschätzeinheit 122 geschätzte Bodenaushubmenge die Soll-Bodenaushubmenge erreicht hat (Schritt S22).
Wenn die Bodenaushubmenge die Soll-Bodenaushubmenge erreicht hat, gibt die Bestimmungseinheit 123 eine Haltebestimmungsinformation aus, die anzeigt, dass die Bodenaushubmenge die Soll-Bodenaushubmenge erreicht hat (im Fall von „JA“ in Schritt S22). Wenn die Aushubsteuereinheit 112 die Haltebestimmungsinformation empfängt, die anzeigt, dass die Bodenaushubmenge die Soll-Bodenaushubmenge erreicht hat, bestimmt die Aushubsteuereinheit 112, dass sie auf die Haltesteuerung umschaltet (im Fall von „JA“ in Schritt S12), und die Haltesteuereinheit 113 führt die Haltesteuerung durch (Schritt S13).
12 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für einen zeitlichen Übergang der Bodenaushubmenge bei dem in 4 dargestellten Vorgang zeigt. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die vertikale Achse die Bodenaushubmenge. Wenn mit dem Aushub begonnen wird, steigt zunächst die Bodenmenge SVI im Löffel allmählich an, und die Bodenmenge SVO außerhalb des Löffels beginnt ab einem Betrag anzusteigen, bei dem die Bodenmenge SVI im Löffel bis zu einer vorbestimmten Menge angestiegen ist. Wenn dann die Bodenaushubmenge SVA die Soll-Bodenaushubmenge erreicht hat, wird auf die Haltesteuerung umgeschaltet.
Da die Bodenaushubmenge, wie zuvor beschrieben, während der Aushubarbeiten fortlaufend geschätzt werden kann, lässt sich die Bodenaushubmenge leicht auf einen frei wählbaren Wert einstellen.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wurden, sind konkrete Konfigurationen nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es können Konstruktionsänderungen und dergleichen innerhalb eines Bereichs vorgenommen werden, der nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweicht.
Beispielsweise kann der Bagger 1 den Fahrzeughauptkörper 1B und die Arbeitsausrüstung 2 automatisch und unbemannt steuern, sie fernsteuern oder sie durch eine Kombination aus automatischer Steuerung, Fernsteuerung und manueller Steuerung durch einen Bediener steuern. Ferner wurde in der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Fall, in dem hauptsächlich die Koordinateninformationen des lokalen Koordinatensystems verwendet werden, als Beispiel beschrieben, aber es können auch in das globale Koordinatensystem umgewandelte Koordinateninformationen verwendet werden.
Darüber hinaus kann ein Teil oder das gesamte Programm, das von dem Computer in der zuvor beschriebenen Ausführungsform ausgeführt wird, über ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium oder eine Kommunikationsleitung verteilt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung kann die Bodenaushubmenge auf einfache Weise auf einen frei wählbaren Wert eingestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Bagger
2: Arbeitsausrüstung
8: Löffel
8T: Zahnkante
15: Löffelbolzen
19: 3D-Positionsinformationsmesseinheit
30: Arbeitsausrüstungspositions- und -haltungsmesseinheit
110: Arbeitsausrüstungssteuervorrichtung
111: Positions- und -haltungsinformationserfassungseinheit
112: Aushubsteuereinheit
113: Haltesteuereinheit
120: Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung
121: 3D-Positionsinformationserfassungseinheit (Erfassungseinheit)
122: Bodenaushubmengenschätzeinheit
123: Bestimmungseinheit
124: Anzeigevorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020134559 A [0002]
WO 2015162710 A1 [0004]

Claims

Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung, umfassend: eine Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie Zielobjektpositionsinformationen erfasst, die ein Aushubzielobjekt durch Positionsinformationen einer Vielzahl von Punkten anzeigen; und eine Bodenaushubmengenschätzeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Bodenaushubmenge, die von dem Löffel erfasst wird, wenn der Löffel zu diesem Zeitpunkt die Halteposition einnimmt, auf der Grundlage von Löffelpositions- und -haltungsinformationen, die eine Position und eine Haltung des Löffels angeben, und den Zielobjektpositionsinformationen sequentiell schätzt und ausgibt.
Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Bestimmungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bestimmungsergebnis darüber ausgibt, ob die Bodenaushubmenge eine Soll-Bodenaushubmenge erreicht hat.
Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bodenaushubmengenschätzeinheit eine Bodenmenge im Löffel schätzt, die eine in dem Löffel gehaltene Bodenmenge ist, eine Bodenmenge außerhalb des Löffels schätzt, die eine vorherbestimmte Bodenmenge ist, die von dem Löffel ausgehoben werden wird, und die Bodenaushubmenge durch Summieren der Bodenmenge im Löffel und der Bodenmenge außerhalb des Löffels berechnet.
Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bodenaushubmengenschätzeinheit aus den Positionsinformationen des Zielobjekts die Punkte extrahiert, die sich innerhalb eines Kreises befinden, der von einer Löffelzahnkante gezogen wird, wenn der Löffel um einen Löffelbolzen innerhalb einer Breite des Löffels gedreht wird, und die Bodenaushubmenge auf der Grundlage der Positionsinformationen der extrahierten Punkte schätzt.
Arbeitsmaschine, umfassend: die Aushub-Informationsverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und den Löffel.
Aushubunterstützungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie Zielobjektpositionsinformationen erfasst, die ein Aushubzielobjekt durch Positionsinformationen einer Vielzahl von Punkten anzeigen; eine Bodenaushubmengenschätzeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie sequentiell eine Bodenaushubmenge schätzt, die von dem Löffel erfasst wird, wenn der Löffel zu diesem Zeitpunkt die Halteposition einnimmt, und zwar auf der Grundlage von Löffelpositions- und - haltungsinformationen, die eine Position und eine Haltung des Löffels angeben, und der Zielobjektpositionsinformationen; und eine Anzeigeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Bodenaushubmenge anzeigt.
Aushub-Informationsverarbeitungsverfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Erfassen von Zielobjektpositionsinformationen, die ein Aushubzielobjekt durch Positionsinformationen einer Vielzahl von Punkten anzeigen; und sequentielles Schätzen und Ausgeben einer Bodenaushubmenge, die von dem Löffel erfasst wird, wenn der Löffel zu diesem Zeitpunkt die Halteposition einnimmt, auf der Grundlage von Löffelpositions- und -haltungsinformationen, die eine Position und eine Haltung des Löffels angeben, und der Zielobjektpositionsinformationen.