JP2007178438A - Construction machine controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は整地作業等の土木工事を行う場合の基準面を形成する回転レーザ装置及び土木工事を行う建設機械を運転する場合の建設機械制御システム、特に整地の高さの制御にレーザ光線の回転照射で形成されるレーザ基準面を利用する建設機械制御システムに関するものである。 The present invention relates to a rotating laser device that forms a reference plane when performing civil engineering work such as leveling work, and a construction machine control system when operating a construction machine that performs civil engineering work, and in particular, rotation of a laser beam for controlling the height of leveling. The present invention relates to a construction machine control system that uses a laser reference surface formed by irradiation.
グレーダ、ブルドーザ等の建設機械を用いて造成地の整地作業、道路舗装工事の整地作業を行う場合、整地の高さの基準となるものが必要である。近年、整地作業の基準となる高さを決定する為、レーザ光線を使用したシステムが普及している。このレーザ光線を使用したシステムとして回転レーザ装置を具備した建設機械制御システムがある。 When performing leveling work for a land preparation and road leveling work using construction machines such as graders and bulldozers, it is necessary to provide a standard for the height of the leveling. In recent years, a system using a laser beam has become widespread in order to determine a height that serves as a reference for leveling work. There is a construction machine control system equipped with a rotating laser device as a system using this laser beam.
図8はこの建設機械制御システムが、ブルドーザに対して採用された場合を示している。 FIG. 8 shows a case where this construction machine control system is adopted for a bulldozer.
図8中、1は回転レーザ装置、2はブルドーザを示し、前記回転レーザ装置1は造成地の所定位置に三脚3を介して設置される。前記回転レーザ装置1は、水平方向にレーザ光線4を照射すると共に回転させ、該レーザ光線4による基準平面を形成するものである。
In FIG. 8, 1 is a rotary laser device, 2 is a bulldozer, and the
前記ブルドーザ2は上下動可能に支持したブレード5を有し、該ブレード5にはポール6が立設され、該ポール6にはレベルセンサ7が取付けられている。該レベルセンサ7は前記回転レーザ装置1からのレーザ光線4を受光し、受光位置を検出する様になっており、前記ブルドーザ2は前記レベルセンサ7からの受光信号を基に前記ブレード5の高さ位置を検出し、該検出結果より前記ブレード5の高さを制御する制御装置(図示せず)を具備している。
The
上記した様にレーザ光線4により水平基準面が形成されているので、該水平基準面と前記ブレード5のブレード刃先5′迄の距離を一定にすることで水平に整地することができる。又、前記ブレード刃先5′に対する距離を変えることで、整地面の高さを変えることも可能である。
Since the horizontal reference plane is formed by the
比較的小規模の現場では1台の建設機械で行うこともあるが、通常の工事現場では複数の建設機械が同時に作業していることが一般的である。更に、複数の建設機械の作業している整地高さもそれぞれ異なっていることも多い。従って、複数の建設機械に対してレベル設定を行う回転レーザ装置が必要となるという問題があり、又複数の回転レーザ装置を稼働した場合、受側の建設機械で誤作動する問題があった。 Although it may be carried out with one construction machine at a relatively small site, a plurality of construction machines are generally working at the same time at a normal construction site. Furthermore, the leveling height at which a plurality of construction machines are working is often different. Therefore, there is a problem that a rotating laser device for setting a level for a plurality of construction machines is required, and when a plurality of rotating laser devices are operated, there is a problem that the receiving construction machine malfunctions.
複数の建設機械を誤作動なく同時に制御する為には、1つの回転レーザ装置によるレベル設定が好ましいが、1つの回転レーザ装置でそれぞれの建設機械に対してレベル設定をするには、レーザ光線の1回転中でそれぞれの建設機械に対してレベル設定をする必要がある。従来、回転レーザ装置は数百rpmで回転する光学ヘッドからレーザ光線を回転照射し、基準面、基準線を設定している。従って、水準、傾斜設定の為、前記光学ヘッドを傾斜させる為の傾斜機構を具備している。 In order to control a plurality of construction machines at the same time without malfunction, level setting by one rotary laser device is preferable. However, in order to set levels for each construction machine by one rotary laser device, the laser beam It is necessary to set the level for each construction machine during one rotation. Conventionally, a rotary laser device rotates and irradiates a laser beam from an optical head rotating at several hundred rpm, and sets a reference plane and a reference line. Therefore, a tilt mechanism for tilting the optical head is provided for setting the level and tilt.
ところが、前記傾斜機構ではレーザ光線の1回転中で複数方向のレベル設定を行う様な、高速な上下方向の調整は不可能であり、1つの回転レーザ装置により複数の建設機械に対して整地作業の制御を行う建設機械制御システムは実現されていない。 However, with the tilt mechanism, it is impossible to perform high-speed vertical adjustment such as setting the levels in a plurality of directions during one rotation of the laser beam. A construction machine control system for controlling the above has not been realized.
更に、整地作業は必ずしも水平平面に整地するばかりでなく、むしろ斜面を伴った整地作業が多い。造成工事では水捌け勾配が必要であり、舗装工事では地形に応じた勾配と共に水捌け勾配が必要である。従来の建設機械制御システムでは平面に整地後、測量作業に基づいて所定の勾配の傾斜面を形成していた。 Furthermore, the leveling work is not necessarily leveled on a horizontal plane, but rather is often leveled with a slope. In the construction work, a drainage slope is necessary, and in the pavement construction, a drainage slope is necessary together with a slope corresponding to the topography. In conventional construction machine control systems, after leveling on a flat surface, an inclined surface having a predetermined gradient is formed based on surveying work.
この為、水平面に整地することは熟練者でなくとも上記建設機械制御システムにより容易に作業し得るが、勾配を付けることは熟練を要する困難な作業であった。又、傾斜面の整地の仕上り状況は、作業者の熟練度によるところが大きく、熟練度に応じて作業の進捗状況が異なり、出来上りや工程管理の問題もあった。 For this reason, leveling on a horizontal plane can be easily performed by the construction machine control system, even if it is not an expert, but adding a gradient is a difficult task requiring skill. In addition, the finishing condition of the leveling of the inclined surface largely depends on the skill level of the worker, the progress status of the work differs depending on the skill level, and there are problems of completion and process management.
本発明は斯かる実情に鑑み、1つの回転レーザ装置でレーザ光線を1回転させる間に複数の範囲でレベル設定が可能である様にし、複数の建設機械を1つの回転レーザ装置で制御可能とすると共に、傾斜面を含む整地作業を熟練度に左右されることなく、容易に而も能率よく行える建設機械制御装置を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention enables a level to be set in a plurality of ranges during one rotation of a laser beam by one rotating laser device, and allows a plurality of construction machines to be controlled by one rotating laser device. In addition, an object of the present invention is to provide a construction machine control device that can easily and efficiently perform leveling work including an inclined surface without depending on the skill level.
本発明は、複数の建設機械の整地作業をコントロールする建設機械制御システムに於いて、前記建設機械の整地器具の位置制御用のレーザ基準面を変更可能に形成する回転レーザ装置と、前記建設機械の位置を検知するGPS受信装置と、前記建設機械に設けられレーザ基準面を検知し前記整地器具の位置を制御する器具制御手段と、前記GPS受信装置の検知に基づく前記建設機械の位置に応じたレーザ基準面を形成する様に前記回転レーザ装置を制御する演算手段とを有する建設機械制御装置に係り、又建設機械に取付けられるGPS受信装置と、該GPS受信装置からの受信結果を送信する送信手段と、1回転間に前記建設機械の位置に応じたレーザ基準面を形成する回転レーザ装置と、前記建設機械に取付けられ前記レーザ基準面を検知するレベルセンサと、該レベルセンサの検知結果で前記整地器具の位置を制御する器具制御手段と、前記送信手段の送信を受信する受信手段と、施工データ、地形データ等のデータが記憶された記憶部を有し前記受信手段を介し得られた情報から前記建設機械の位置を演算すると共に該演算結果と前記記憶部に記憶した情報に基づいて前記回転レーザ装置からのレーザ光線照射方向を制御する演算制御手段とを有する建設機械制御装置に係り、又建設機械に取付けられるGPS受信装置と、該GPS受信装置からの受信結果を送信する送信手段と、レーザ光線の消灯を併用することで複数回転に分けて前記建設機械の位置に応じたレーザ基準面を形成する回転レーザ装置と、前記建設機械に取付けられ前記レーザ基準面を検知するレベルセンサと、該レベルセンサの検知結果で前記整地器具の位置を制御する器具制御手段と、前記送信手段の送信を受信する受信手段と、施工データ、地形データ等のデータが記憶された記憶部を有し前記受信手段を介して得られた情報から前記建設機械の位置を演算すると共に該演算結果と前記記憶部の記憶した情報に基づいて前記回転レーザ装置からのレーザ光線照射方向を制御する演算手段とを有する建設機械制御装置に係り、更に又GPS受信装置は第1GPS受信装置と第2GPS受信装置とから成り、前記第1GPS受信装置は建設機械に設けられ、前記第2GPS受信装置は既地点に設けられる建設機械制御装置に係るものである。 The present invention relates to a construction machine control system for controlling a leveling operation of a plurality of construction machines, a rotary laser device for forming a laser reference surface for position control of a leveling tool of the construction machine so as to be changeable, and the construction machine According to the position of the construction machine based on the detection of the GPS receiver, the equipment control means for detecting the laser reference plane provided on the construction machine and controlling the position of the leveling equipment, The present invention relates to a construction machine control device having a calculation means for controlling the rotating laser device so as to form a laser reference surface, and a GPS receiver attached to the construction machine and a reception result from the GPS receiver. A transmission means, a rotary laser device for forming a laser reference surface according to the position of the construction machine in one rotation, and the laser reference surface attached to the construction machine. The level sensor to know, the instrument control means for controlling the position of the leveling instrument according to the detection result of the level sensor, the receiving means for receiving the transmission of the transmitting means, and data such as construction data and terrain data are stored The position of the construction machine is calculated from the information obtained through the receiving means having a storage unit, and the laser beam irradiation direction from the rotary laser device is controlled based on the calculation result and the information stored in the storage unit And a plurality of GPS receivers attached to the construction machine, transmitters for transmitting the reception results from the GPS receivers, and turning off the laser beam. A rotating laser device that forms a laser reference surface according to the position of the construction machine divided into rotations, and a level that is attached to the construction machine and detects the laser reference surface A sensor, instrument control means for controlling the position of the leveling instrument based on the detection result of the level sensor, receiving means for receiving the transmission of the transmitting means, and a storage unit storing data such as construction data and terrain data And calculating the position of the construction machine from the information obtained via the receiving means and controlling the direction of laser beam irradiation from the rotary laser device based on the calculation result and the information stored in the storage unit A GPS receiver is composed of a first GPS receiver and a second GPS receiver, the first GPS receiver is provided in the construction machine, and the second GPS receiver is It concerns on the construction machine control apparatus provided in the.
本発明によれば、高速で上下の照射方向の変更が可能であり、1回転中での限定された複数の範囲でのレベル設定が可能であり、1台の回転レーザ装置により複数位置での土木、建設作業が可能となる。又、本発明によれば、レーザ光線により形成される基準面により整地作業を行う場合に、水平面ばかりでなく、傾斜面、或は曲面を伴う整地作業が作業者の熟練を要することなく容易に而も確実に行え、施工工期が短縮する。又複数の建設機械によりそれぞれ異なる整地作業を同時に行わせることができ、又同一の回転レーザ装置による各建設機械毎のレベル設定を行うので建設機械の誤動作がないという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, the upper and lower irradiation directions can be changed at a high speed, the level can be set in a limited range within one rotation, and a plurality of positions can be set by a single rotary laser device. Civil engineering and construction work becomes possible. Further, according to the present invention, when the leveling work is performed using the reference surface formed by the laser beam, the leveling work involving not only the horizontal surface but also the inclined surface or the curved surface can be easily performed without requiring the skill of the operator. This can be done reliably and the construction period is shortened. Further, different leveling operations can be simultaneously performed by a plurality of construction machines, and the level setting for each construction machine is performed by the same rotary laser device, so that an excellent effect that there is no malfunction of the construction machine is exhibited.
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず、複数の建設機械を制御可能とする回転レーザ装置について説明する。 First, a description will be given of a rotary laser device that can control a plurality of construction machines.
図1は回転レーザ装置1の主要部を示しており、該回転レーザ装置1はレーザ光線4を射出する発光部11、前記レーザ光線4を基準平面内に回転照射する回動部12、レベルセンサ7からの反射光を受光検出する受光部13、制御部14を具備している。前記回転レーザ装置1の上面には視準器15を具備し、該視準器15により前記レベルセンサ7に対して前記回転照射装置1の向きを概略設定することができる。又、特に図示していないがレーザ光線4の照射方向を傾斜させる傾斜機構16(図7参照)を具備し、該傾斜機構16は前記制御部14により制御される。
FIG. 1 shows a main part of a
前記発光部11はレーザダイオード20、コリメートレンズ21を有し、前記レーザダイオード20から射出されたレーザ光線4を平行光束として前記回動部12に入射させる。
The
前記コリメートレンズ21の上側には前記回動部12が回転自在に設けられる。該回動部12には走査ギア22が設けられ、該走査ギア22は前記回転レーザ装置1のフレーム(図示せず)に固着された走査モータ23の駆動ギア24に噛合する。該駆動ギア24の駆動により、前記回動部12が回転する。
On the upper side of the
前記走査ギア22は回転自在に支持された回転筒25に固着され、該回転筒25の上面にはペンタプリズム26が取付けられ、又下端部にはスリップリング27が設けられ、前記回転筒25の所要位置にはレーザ光線4の照射方向を検出するエンコーダ28が設けられている。前記回転筒25の内部で前記発光部11の光軸上にはスキャン手段29が設けられている。
The
前記発光部11から入射された前記レーザ光線4は前記スキャン手段29を通って前記ペンタプリズム26に入射し、レーザ光線4の光軸は前記ペンタプリズム26により90°偏向して照射され、更にレーザ平面を形成する様に回転されるものである。前記回転筒25の回転位置は、該回転筒25に設けられた前記エンコーダ28により検出され、該エンコーダ28の検出信号は前記制御部14に入力される。
The
前記スキャン手段29には、例えば機械的に傾動されるミラー、音響光学効果を利用した音響光学素子、電気光学効果を利用した電気光学素子、磁気光学効果を利用した磁気光学素子等が挙げられる。一般的には音響光学素子が利用されることが多い。
Examples of the
図2に於いて、音響光学素子を略述する。 In FIG. 2, the acoustooptic device is outlined.
図2中、30は音響光学素子であり、該音響光学素子30は超音波の振動が惹起されることで光を回折させ、偏向する素子である。該音響光学素子30に超音波発生源(図示せず)を固着して一体構成し、該超音波発生源に偏向に応じた周波数が入力され、入射光が偏向される。該音響光学素子30は数十kHzの周波数での稼働が可能な為、レーザ光線の数百rpmの回転に対して充分な応答性を発揮する。前記音響光学素子30には前記スリップリング27を介して駆動電圧が印加される。
In FIG. 2,
前記制御部14は主に演算器35、走査モータ駆動部36、発光素子駆動部37、スキャン手段駆動部38を具備し、前記演算器35は前記走査モータ駆動部36を制御して前記走査モータ23を駆動し、又前記発光素子駆動部37を制御して前記レーザダイオード20を発光させ、更に前記スキャン手段駆動部38を制御し、前記スリップリング27を介して前記スキャン手段29を駆動する。
The
以下、作動について説明する。 Hereinafter, the operation will be described.
前記発光素子駆動部37によりレーザダイオード20が駆動され、該レーザダイオード20から射出されたレーザ光線4は前記スキャン手段29を経て前記ペンタプリズム26に入射される。前記レーザ光線4は該ペンタプリズム26で90°偏向され、水平方向に照射される。前記走査モータ23が前記走査モータ駆動部36により駆動され、前記駆動ギア24、走査ギア22を介して前記ペンタプリズム26を回転する。該ペンタプリズム26の回転によりレーザ光線4は水平方向に回転走査し、基準面を形成する。
The
前記エンコーダ28の検出した回転位置に基づいて前記スキャン手段駆動部38が前記スリップリング27を介して前記スキャン手段29を駆動し、前記レーザ光線4が含まれる面内で(図1中では紙面内を左右方向に)前記レーザ光線4を偏向させる。前記スキャン手段29がレーザ光線4を偏向させることで前記ペンタプリズム26より照射されるレーザ光線4は上下方向に走査される。上下方向の走査速度は前述した様に、レーザ光線4の数百rpmの回転に対して音響光学素子30は数十kHzの周波数での稼働が可能であり、レーザ光線4の水平方向の回転中に任意の位置での上下方向への偏向が可能である。
Based on the rotational position detected by the
図3により、第2の実施の形態に係る回転レーザ装置1について説明する。尚、図3中、図1中で示したものと同一のものには同符号を付しその説明を省略する。
With reference to FIG. 3, a
該他の回転レーザ装置1ではスキャン手段29を回転レーザ装置1のフレーム(図示せず)側に設け、スリップリング27を使用しない構造である。
The other
発光部11を水平光軸に沿って設け、該光軸上にスキャン手段29を設け、該スキャン手段29の射出側にミラー40を設け、該ミラー40により前記スキャン手段29から射出されたレーザ光線4を鉛直上方に向って反射する。該ミラー40により反射されたレーザ光線4の光軸上にイメージローテイタープリズム41を配設する。該イメージローテイタープリズム41は1回転で像を2回転させる作用がある。
The
該イメージローテイタープリズム41は回転自在に支持されたプリズムホルダ42により保持され、該プリズムホルダ42には同調ギア43を設け、該同調ギア43にアイドルギア44を噛合させる。前記走査ギア22にアイドルギア45を噛合させ、該アイドルギア45と前記アイドルギア44とを同軸に固着し、前記走査ギア22、アイドルギア45、アイドルギア44、同調ギア43により、前記走査ギア22と前記同調ギア43との回転比が2:1の減速比となるギア列46を形成する。
The
前記レーザダイオード20より射出されたレーザ光線4を前記スキャン手段29により偏向、例えば図3の紙面内を上下方向に偏向させる。前述した様に前記走査ギア22と同調ギア43とは前記ギア列46により回転比が2:1で同期回転し、前述した様に該イメージローテイタープリズム41は1回転で像を2回転させることから前記ペンタプリズム26に入射する光軸は前記ペンタプリズム26の回転に同期して1:1の割合で回転する。而して、前記ペンタプリズム26の方向に拘らず、該ペンタプリズム26より照射されるレーザ光線4は上下方向に偏向される。
The
図4により第3の実施の形態に係る回転レーザ装置1について説明する。
A
該第3の実施の形態では、リレーレンズ47を設けたものである。
In the third embodiment, a
発光部11を光軸が水平となる様に配設し、該発光部11の光軸上にスキャン手段29を配設し、該光軸を中心に回転自在にプリズムホルダ42を設け、該プリズムホルダ42にイメージローテイタープリズム41、リレーレンズ47aを設ける。ミラー40をプリズムホルダ42の反スキャン手段29側に設け、該ミラー40を挾み前記リレーレンズ47aと対向してリレーレンズ47bを配設する。
The
前記リレーレンズ47aは前記スキャン手段29のスキャン中心に焦点を有し、前記リレーレンズ47bは前記ペンタプリズム26の出射口近くの回転中心に焦点を有する様に配置されている。リレーレンズ47a,47bによりペンタプリズム26の近くにスキャン手段を配置したと同等の効果が得られる。スキャン手段とペンタプリズムの距離が長い場合には距離に応じてスキャン巾が広がり、かなり大きなペンタプリズムが必要となる。
The relay lens 47a has a focal point at the scanning center of the scanning means 29, and the
前記プリズムホルダ42のプリズム側端部には同調傘歯車48を設け、前記回転筒25には走査ギア22を設け、該走査ギア22にアイドルギア45を噛合させ、前記同調傘歯車48にアイドル傘歯車49を噛合させ、前記アイドルギア45と前記アイドル傘歯車49とを同軸に固着し、前記走査ギア22、アイドルギア45、アイドル傘歯車49、同調傘歯車48により、前記走査ギア22と前記同調傘歯車48との回転比が2:1の減速比となるギア列50を形成する。
A
而して、該第3の実施の形態に於いても前述した第2の実施の形態と同様、前記ペンタプリズム26の回転と同期して該ペンタプリズム26に入射するレーザ光線4の光軸が回転し、前記ペンタプリズム26の方向に拘らず、ペンタプリズム26より照射されるレーザ光線4は上下方向に偏向される。
Thus, in the third embodiment as well, the optical axis of the
次に、図5、図6により上述した回転レーザ装置1を用いた建設機械制御システムについて説明する。尚、図5中、図8中で示したものと同一のものには同符号を付してある。
Next, a construction machine control system using the
本発明に係る建設機械制御システムは、傾斜した基準面を形成可能な前記回転レーザ装置1とGPS(汎地球測位システム)を組合わせ、建設機械、例えばブルドーザを制御する建設機械制御システムである。
A construction machine control system according to the present invention is a construction machine control system that controls a construction machine, for example, a bulldozer, by combining the
該建設機械制御システムは前記回転レーザ装置1、該回転レーザ装置1に設けられた無線受信機51、複数のブルドーザ2a、ブルドーザ2b、ブルドーザ2cとこれらブルドーザ2a,2b,2cにそれぞれ設けられたレベルセンサ7a、レベルセンサ7b、レベルセンサ7c及び第1GPS受信機80a,80b,80c、送信機81a,81b,81c、更に制御装置52、第2GPS受信機68等から構成される。
The construction machine control system includes the
前記レベルセンサ7a、レベルセンサ7b、レベルセンサ7cについて図6により説明する(図中ではレベルセンサは符号7で示す)。
The
非反射部60の左右両側に帯状の反射部61が設けられ、該反射部61の更に外側に受光素子62が上下に延びる帯状に配設され、又該受光素子62は前記反射部61に対して角度を持って設けられている。背面には前記ポール6が嵌合する溝63が設けられ、該溝63に前記ポール6を嵌合した状態で前記レベルセンサ7は取付けられる。
Band-shaped reflecting
前記制御装置52を図7に於いて説明する。尚、図7ではブルドーザ2a,2b,2cをブルドーザ2、及び関連する構成を添字を省略して示している。
The
前記制御装置52はパーソナルコンピュータに代表されるものであり、該制御装置52は演算部65、記憶部66を有し、該記憶部66には演算処理に必要なプログラムが設定入力されていると共に施工図に基づく地形データ、即ち平面座標に対する地面の高さデータ、更に、前記ブルドーザ2a,2b,2cの位置を演算する為のプログラムが設定入力され、更に前記回転レーザ装置1の機械高、及び前記ブレード刃先5′から前記レベルセンサ7の基準位置迄の距離等が設定入力されている。
The
前記制御装置52には後述する第2GPS受信機68からの受信信号が入力されると共に後述する無線受信機51からの受信信号が入力される様になっており、前記演算プログラムにより両受信信号から前記ブルドーザ2a,2b,2cの位置を演算可能となっている。更に、該演算結果と予め設定入力されている施工図に基づく地形データから前記回転レーザ装置1から発せられるレーザ光線4の傾斜角を各ブルドーザ2a,2b,2cに関して演算し、該演算結果に基づき前記回転レーザ装置1の前記制御部14に指令を発する様になっている。
A reception signal from a second GPS receiver 68 (to be described later) is input to the
前記各ブルドーザ2は前記ブレード5の位置を制御するブレード駆動部71と、無線送受信部72とを有している。
Each of the
先ず前記ブレード駆動部71について説明する。
First, the
前記レベルセンサ7はポール6に取付けられ、前記ブレード5のブレード刃先5′と前記レベルセンサ7の基準位置との距離は既知の値となっている。該レベルセンサ7による前記レーザ光線4の検出信号は演算部73に入力され、該演算部73では前記ブレード刃先5′の高さが演算され、前記演算部73は電気/油圧回路74を介して油圧シリンダ75を駆動して前記ブレード5を上下動させ位置を決定する。前記電気/油圧回路74は電磁弁を具備しており、前記演算部73は所要のシーケンスに従って前記電気/油圧回路74に開閉制御指令を発し、該電気/油圧回路74が電磁弁を開閉することで前記油圧シリンダ75への圧油の給排、或は流量調整により、該油圧シリンダ75に所要方向に所要の速度で上下動させる。前記演算部73には表示部76が接続され、前記ブレード5の位置或はブレード5による掘削の状態が表示される。
The
77は操作部であり、前記表示部76の表示に基づき直接手動操作をすることができる。前記表示部76の表示を見ながら手動で前記ブレード5を位置決め操作をするものであり、前記操作部77からの信号は前記演算部73に入力され、該演算部73は入力信号に基づき前記電気/油圧回路74を介して前記油圧シリンダ75を駆動する。
次に、前記無線送受信部72について説明する。
Next, the wireless transmission /
前記ブルドーザ2の屋根等、衛星からの電波を遮るものが少ない位置に第1GPS受信機80が設けられ、該第1GPS受信機80で受信された情報は信号処理器82により増幅等所要の信号処理がなされた後、送信機81から前記無線受信機51に向けて送信される。
A
図5に示す様に前記回転レーザ装置1の近く、基準点となる位置に三脚84を介して第2GPS受信機68が設置され、該第2GPS受信機68の受信結果、及び前記無線受信機51の受信結果は前記制御装置52に入力される。而して、前記第1GPS受信機80、第2GPS受信機68によりキネマチック測量による前記ブルドーザ2の位置検出が行われ、前記第1GPS受信機80、第2GPS受信機68及び前記制御装置52により測量装置が構成され、又前記無線送受信部72、第2GPS受信機68、無線受信機51は、データ通信装置を構成する。
As shown in FIG. 5, a
以下、作動について説明する。 Hereinafter, the operation will be described.
前記第2GPS受信機68を既知点に設置すると共に前記回転レーザ装置1を既知点に設置する。
The
設置後先ず該回転レーザ装置1の整準を行う。整準作動は前記傾斜機構16による傾斜調整により行われる。整準が完了すると前記回転レーザ装置1の向きがレベルセンサ7に合わされ初期設定される。最初、回転レーザ装置1の傾斜方向と制御装置52の設定とは一致していない為、初期設定が必要となる。既知点に設置される回転レーザ装置1を第1GPS受信機80a,80b,80c、第2GPS受信機68により各ブルドーザ2a,2b,2cの位置が演算され、既知となった各ブルトーザ2a,2b,2cのいずれか1のレベルセンサ7に向けることにより設定される。手動で初期設定を行う場合は、前記視準器15を視準し、回転レーザ装置1を回転させ、更に傾斜機構16を操作して回転レーザ装置1の照射方向を決定する。
After installation, the
又、別の基準点を設けて初期設定をしても同様である。 The same is true even if another reference point is provided and the initial setting is performed.
前記受信機51で受信された情報、前記第2GPS受信機68が受信した信号は、刻々前記制御装置52に入力される。該制御装置52に於いて前記ブルドーザ2a,2b,2cの位置が測量される。測量された結果は該ブルドーザ2a,2b,2cの平面位置情報であり、前記制御装置52は該平面位置情報と前記記憶部66に設定入力されている施工データに基づき各ブルドーザ2a,2b,2cごとに前記レーザ光線4の勾配を前記演算部65により演算する。
The information received by the
演算結果は前記回転レーザ装置1の前記制御部14に入力される。該制御部14は前記レーザ光線4が形成する基準面(基準線)が各ブルドーザ2a,2b,2cの作業領域で前記演算された勾配となる様、エンコーダの照射方向検出に基づいて前記スキャン手段29を駆動制御する。例えば、ブルドーザ2aが作業する領域がレーザ光線4を回転照射して形成される基準面であるとすると、前記ブルドーザ2cに対しては前記制御部14からの信号で前記スキャン手段29が駆動され、レーザ光線4が下方に偏向され、走査レベルが下方に移動し、又ブルドーザ2bに対しては前記スキャン手段29によりレーザ光線4の照射方向が上方に偏向され、走査レベルが上方に移動する。
The calculation result is input to the
前述した様に、スキャン手段29の応答速度はレーザ光線4の回転速度に対して充分に早いので、ブルドーザ2a,2b,2cの作業領域に限った走査レベルの変更が可能であり、ブルドーザ2a,2b,2cの個々に対するレーザ光線4の傾斜方向、勾配の設定を行うことができる。傾斜方向、勾配の設定が完了すると、前記ブレード5の位置合せが行われる。
As described above, since the response speed of the scanning means 29 is sufficiently high with respect to the rotational speed of the
以上は応答速度の速い音響光学素子を使用したスキャン手段について説明したが、応答速度の遅いスキャン手段を使用した場合には制御できる建設機械の数が少なくなる。この場合、レーザ光のON−OFF制御を併用し区別すれば、数回転で必要数の建設機械を制御することが可能となる。1回転で3台制御するとすれば3回転で9台制御できる。又は1回転毎に1台の建設機械を制御し、対象制御台数と同数の回転で一連の制御を行う様にしてもよい。 The scanning means using an acoustooptic device having a high response speed has been described above. However, when a scanning means having a low response speed is used, the number of construction machines that can be controlled is reduced. In this case, if the ON / OFF control of the laser beam is used and distinguished, it is possible to control the necessary number of construction machines by several rotations. If three units are controlled by one rotation, nine units can be controlled by three rotations. Alternatively, one construction machine may be controlled every rotation, and a series of controls may be performed with the same number of rotations as the target control number.
前記ブルドーザ2a,2b,2cのそれぞれに於いて、前記レベルセンサ7からの受光信号により前記演算部73は前記レベルセンサ7に於ける受光位置を検出し、該受光位置と基準位置とを比較演算して、偏差があれば該偏差を修正する様に前記電気/油圧回路74に駆動制御信号を発する。該電気/油圧回路74は前記油圧シリンダ75を駆動して前記ブレード5を上下させる。前記レベルセンサ7は前記ブレード5と一体に上下するので、該ブレード5の上下量は前記レベルセンサ7の上下量と一致し、該レベルセンサ7での受光位置が基準位置に合致することで前記ブレード5の位置が決定される。
In each of the
前記ブルドーザ2a,2b,2cをそれぞれ移動させ複数箇所で同時に整地作業が行われる。該ブルドーザ2a,2b,2cのそれぞれの位置は、第1GPS受信機80で受信したデータが前記送信機81により前記無線受信機51に送信され、更に第2GPS受信機68からの受信データが前記制御装置52に入力されることで該制御装置52により演算され、更に前記ブルドーザ2の位置はリアルタイムで演算される。
The
而して、前記ブルドーザ2a,2b,2cのそれぞれの位置に於ける整地面の高さ、傾斜が施工データに基づき演算される。整地面が一定勾配の斜面であれば、前記回転レーザ装置1が形成する基準面の勾配を変化させることなく、又曲面であれば、前記ブルドーザ2の移動に伴いレーザ光線基準面の勾配を変化させることで曲面に整地することができる。
Thus, the height and inclination of the leveling ground at the respective positions of the
本システムを使用することで、自動で施工データに合致した整地を行うことができる。又、前記表示部76に表示されたデータを基に作業者が手動により整地作業を実施しても勿論よい。
By using this system, it is possible to perform leveling that matches the construction data automatically. Of course, the operator may manually perform the leveling work based on the data displayed on the
尚、上記実施の形態ではレベルセンサ7はブレード5に設けたが、前記油圧シリンダ75の伸縮状態、或はブレード5を支持するアームの位置を介して前記ブレード刃先5′の位置を検出する様にすれば、前記レベルセンサ7はブルドーザ2の車体に設けることも可能である。又、上記GPS測位システムはキネマチック方式を説明したが、移動点を即座に検出するGPS測位システムであればいずれの方式でもよいことは言う迄もない。又、回動部12の回転位置を検出するエンコーダ28の出力に基づいて、レベルセンサ7の範囲を往復走査させてもよいし、レベルセンサ7の範囲のみレーザ光線の発光を限定して回転させてもよい。
In the above embodiment, the
1 回転レーザ装置
2 ブルドーザ
4 レーザ光線
5 ブレード
7 レベルセンサ
11 発光部
12 回動部
14 制御部
22 走査ギア
26 ペンタプリズム
27 スリップリング
35 演算器
38 スキャン手段駆動部
43 同調ギア
44 アイドルギア
46 ギア列
47a リレーレンズ
47b リレーレンズ
48 同調傘歯車
49 アイドル傘歯車
51 無線受信機
52 制御装置
65 演算部
68 第2GPS受信機
73 演算部
80 第1GPS受信機
81 送信機
DESCRIPTION OF
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