JP2008111269A - 画像表示システム - Google Patents
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Abstract
【課題】作業機械を遠隔操作するときに、操作部のモニターに表示される撮像画像の領域を拡大してオペレータが作業機械周辺の状況を容易に且つ的確に確認することが可能な画像表示システムを提供する。
【解決手段】本発明の画像表示システムは、遠隔操作される作業機械(31)に撮像部(2)を搭載し、前記撮像部(2)で撮像した撮像画像を前記遠隔操作部(3)のモニター(14)に表示する画像表示システム(1)である。また、前記撮像部(2)は、前記作業機械(31)の幅方向に撮像を行う幅方向カメラ部(4)と、前記作業機械(31)の上下方向に撮像を行う上下方向カメラ部(5)と、前記幅方向カメラ部(4)又は前記上下方向カメラ部(5)の画像信号からパノラマ画像信号を合成する画像処理部(7)と、前記パノラマ画像信号を前記遠隔操作部(3)に向けて送信する撮像側送信部(8)とを備えている。更に、前記遠隔操作部(3)は、前記撮像部(2)から送信したパノラマ画像信号を受信する操作側受信部(12)と、そのパノラマ画像信号をモニター(14)に出力する出力部(13)とを備えている。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の画像表示システムは、遠隔操作される作業機械(31)に撮像部(2)を搭載し、前記撮像部(2)で撮像した撮像画像を前記遠隔操作部(3)のモニター(14)に表示する画像表示システム(1)である。また、前記撮像部(2)は、前記作業機械(31)の幅方向に撮像を行う幅方向カメラ部(4)と、前記作業機械(31)の上下方向に撮像を行う上下方向カメラ部(5)と、前記幅方向カメラ部(4)又は前記上下方向カメラ部(5)の画像信号からパノラマ画像信号を合成する画像処理部(7)と、前記パノラマ画像信号を前記遠隔操作部(3)に向けて送信する撮像側送信部(8)とを備えている。更に、前記遠隔操作部(3)は、前記撮像部(2)から送信したパノラマ画像信号を受信する操作側受信部(12)と、そのパノラマ画像信号をモニター(14)に出力する出力部(13)とを備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、作業現場から離れた地点に設けた遠隔操作部から、無線通信を使用して作業機械を遠隔操作するときに、その作業機械に撮像カメラを搭載して作業機械周辺を撮像し、その撮像カメラの撮像画像を遠隔操作部に配したモニターに表示する画像表示システムに関する。
油圧ショベル等の作業機械では、一般にオペレータが搭乗して操作を行うことにより、掘削等の各種作業が行われる。しかしながら、例えば災害復旧現場等のような作業者の安全が十分に確保され難い作業現場や、高温や粉塵が多い等の劣悪な環境下の作業現場では、無人の作業機械を作業現場に配備し、その作業現場から離れた地点に設けた操作室からオペレータが無線通信を使用して作業機械を遠隔操作することが行われている。
またこの場合において、オペレータが作業現場を直接的に目視できないときには、作業車両にCCDカメラ等の撮像カメラを搭載しておき、その撮像カメラによって作業機械周辺を撮像した画像を操作室のモニターに表示している。これにより、オペレータは、操作室のモニターで作業現場の状況等を確認しながら、作業機械をその状況に応じて遠隔操作することが可能となる。
例えば、特開2002−345058号公報(特許文献1)には、その実施例の1つとして、429MHz帯の周波数を利用した特定小電力無線を使用して作業機械を遠隔操作する遠隔操作装置が開示されている。
この特許文献1に記載されている遠隔操作装置は、作業機械に対して遠隔操作を行う送信部(操作器)と作業機械に搭載された受信機との間に外部発信器を備えており、この外部発信器は、操作器に入力された各種の制御・操作信号等の所要のデータを受けて、特定小電力無線を使用して受信機へと無線通信するように構成されている。これにより、作業機械に対して小さな送信出力をもって伝送範囲を拡張することができる。しかも、直進性の高い周波数帯域の電波を使用できるため、広範囲に拡がる作業現場において、遠隔な通信距離間等での無線通信を確実に行うことが可能となる。
また前記特許文献1では、作業機械のキャブ上に撮像カメラ(TVカメラ)を設置し、その撮像カメラにより得られた画像信号が、2.4GHz帯の周波数を利用した小電力データ通信を使用して、遠隔地の操作室に向けて送信される。これにより、操作室のモニターには、掘削面等の現場の状況がリアルタイムに映し出される。従って、オペレータは、操作室のモニターにて現場状況や油圧ショベルの作動等を見ながら、油圧ショベル1の運転や制御等の遠隔操作を容易に行うことが可能となる。
この場合、撮像カメラは、水平旋回、垂直旋回及びズーム等の制御機構を内蔵しており、オペレータが作業機械の作業に応じて撮像カメラで撮像するポイントを移動させることができるように構成されている。これにより、オペレータは、モニターに表示される撮像画像の視界を操作器等で任意に変えることができ、作業現場の状況をより詳しく確認することが可能となる。
またその他に、オペレータがモニターに映し出された撮像画像から現場状況を把握し易くするために、作業機械に複数台の撮像カメラを搭載し、操作室のモニターに各撮像カメラからの撮像画像を選択して表示することが提案されている。例えば、特開2006−219894号公報(特許文献2)には、作業機械に複数台の撮像カメラを搭載し、各撮像カメラからの撮像画像を操作室に配したモニターに表示するときに、作業機械の動作に応じて複数台の撮像カメラの中から適切な撮像カメラを選択し、その選択した撮像カメラの撮像画像をモニターに表示する装置が開示されている。
即ち、この特許文献2に開示されている装置は、油圧ショベルの前方左側端部に配された第1前方撮像カメラ、前方右側端部に配された第2前方撮像カメラ、後端の左右中央部に配された第3後方撮像カメラの3台の撮像カメラを油圧ショベルに搭載している。また、これらの第1〜第3撮像カメラから出力された画像信号は、カメラ制御部でデータ処理された後に、送信機を介して操作室に向けて送信するように構成されている。
このとき、カメラ制御部は、操作器(コントロール装置)から発信された操作信号に基づいて油圧ショベルの動作パターンを判断する。更に、その判断した動作パターンに応じて、作業現場の状況を適切に映し出す1台又は2台の撮像カメラを第1〜第3撮像カメラの中から選択し、その選択した撮像カメラの画像信号を送信機を介して送信する。
従って、操作室では、送信機から送信された画像信号を受信して、カメラ制御部にて選択した撮像カメラの撮像映像を、モニター画面全面に又はモニター画面を二分割して表示することができる。具体的には、例えば操作器から油圧ショベルの左旋回操作信号が出力された場合に、カメラ制御部は、その信号に基づいて油圧ショベルが左旋回動作を行うことを判断する。更に、カメラ制御部は、左旋回動作の安全確認等をするために適切な左前方の状況を撮像する第一カメラと後方の状況を撮像する第三カメラとを選択し、これらの第1及び第3撮像カメラの撮像画像をモニターに二分割で表示できるようにそれらの画像信号を送信する。
これにより、油圧ショベルを遠隔操作するときに、操作室のモニターには、油圧ショベルが行う各種の作業形態に対して安全確認等を行うのに適した撮像画像が選択されて表示される。従って、オペレータは、モニターに自動的に選択表示された撮像画像を見ることにより、作業機械の周辺の状況を適切に確認することが可能となる。
特開2002−345058号公報
特開2006−219894号公報
油圧ショベル等のような作業機械の遠隔操作において、例えば前記特許文献1のように、作業機械に1台の撮像カメラを搭載し、その撮像カメラの撮像画像を遠隔地の操作室内でモニター表示する場合、撮像カメラを水平旋回や垂直旋回等をさせることによって撮像カメラの撮像ポイントを前述のように移動させることができる。しかしながら、この場合、操作室のモニターには1台の撮像カメラの撮像領域しか表示することができないため、オペレータがモニターから同時に確認することができる視界は必然的に狭くなるという問題があった。
このため、例えば油圧ショベルの上部旋回体を旋回する際には、撮像カメラの視界も上部旋回体の旋回に合わせて移動させることができるが、オペレータは、モニターの表示からでは撮像カメラの左右周辺領域の状態を十分に確認することができない。従って、オペレータは、上部旋回体を旋回させる際に、モニターに映し出された撮影画像で障害物を発見した場合には、上部旋回体の旋回を素早く停止できるように、上部旋回体を少しずつ、ゆっくりと旋回させなければならないため、作業時間を長引かせるという不具合があった。また油圧ショベルのブームやアームを昇降させる際にも、撮像カメラの上下周辺領域の状態をモニターからでは十分に確認することができないため、撮像カメラの視点を動かしながらブームやアームの動作を少しずつ行わなければならなかった。
また、例えば前記特許文献2のように、作業機械に複数台の撮像カメラを搭載し、作業機械の作業形態に応じて適切な撮像カメラの撮像画像を選択表示する場合、選択された撮像カメラが1台のみであるときには、前記特許文献1の場合と同様に、撮像カメラの左右周辺領域や上下周辺領域をモニターから十分に確認することが難しい。
一方、選択された撮像カメラが2台以上となるときには、モニターに複数台の撮像カメラの撮像画像を表示することができる。従って、上部旋回体の旋回、ブームやアームの昇降を行うときに、オペレータはモニターに表示された撮像画像から作業現場の状況をより広い範囲で同時に確認することができるため、各種作業を円滑に、また効率的に行うことが可能となる。
しかしながら、前記特許文献2では、モニターの画面を分割して複数の撮像カメラの撮像画像を別々に表示するため、オペレータは、作業機械の遠隔操作を行うとともに、別々に表示された複数の撮像画像を同時に観察して照らし合わせながら、現場の状況を把握しなければならない。従って、オペレータは複数の複雑な作業を同時に行なうことが求められるため、オペレータに対する負担が大きくなり、また、オペレータが現場の状況を迅速に且つ的確に把握し難いという欠点があった。
更に、例えば1台の作業機械に搭載した複数の撮像カメラの撮像画像を、モニター画面を分割して同時表示するときには、1台の作業機械から複数の画像信号を操作室に向けて同時に送信しなければならない。このため、各作業機械から送信される画像信号の数が多くなる。しかしながら、撮像カメラの撮像信号を無線通信を使用して送信する場合、無線通信で使用される電波帯域が決められている。このため、前記特許文献2のように1台の作業機械から複数の画像信号を送信する場合、1箇所の作業現場に投入できる作業機械の台数が必然的に少なくなり、作業現場全体の作業効率が低下するという欠点もあった。
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであって、その具体的な目的は、作業機械を遠隔操作するときに、操作部のモニターに表示される撮像画像の領域を拡大してオペレータが作業機械周辺の状況を容易に且つ的確に確認することが可能であり、更には、1台の作業機械から無線通信を使用して送信される画像信号の数を少なくして、1箇所の作業現場に投入できる作業機械の台数を十分に確保することが可能な画像表示システムを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明により提供される画像表示システムは、基本的な構成として、遠隔操作部に配した操作器により遠隔操作される作業機械に撮像部を搭載し、前記撮像部で前記作業機械周辺を撮像して、その画像信号を前記遠隔操作部に向けて無線通信を使用して送信し、前記遠隔操作部で前記画像信号を受信して前記作業機械周辺の撮像画像をモニターに表示する画像表示システムであって、前記撮像部は、前記作業機械の幅方向に撮像を行うように複数の撮像カメラが配された幅方向カメラ部と、前記作業機械の上下方向に撮像を行うように複数の撮像カメラが配された上下方向カメラ部と、前記幅方向カメラ部と前記上下方向カメラ部とのうち、少なくとも一方のカメラ部から出力した複数の画像信号からパノラマ画像信号を合成する画像処理部と、前記画像処理部で合成した前記パノラマ画像信号を前記遠隔操作部に向けて送信する撮像側送信部と、を備え、前記遠隔操作部は、前記撮像部から送信した前記パノラマ画像信号を受信する操作側受信部と、受信した前記パノラマ画像信号を前記モニターに出力する出力部と、を備えてなることを最も主要な特徴とするものである。
また本発明の画像表示システムにおいて、前記遠隔操作部は、前記モニターに表示する前記撮像画像を命令する命令信号を、前記撮像部に向けて送信する操作側送信部を備え、前記撮像部は、前記遠隔操作部から送信した前記命令信号を受信する撮像側受信部と、前記幅方向カメラ部から出力した複数の前記画像信号と、前記上下方向カメラ部から出力した複数の前記画像信号のうちの何れかを前記命令信号に従って選択し、選択した複数の前記画像信号を前記画像処理部に出力する画像信号選択部とを備えていることが好ましい。
この場合、前記遠隔操作部は、前記操作器に配した前記作業機械の操作レバーと、前記操作レバーの操作量に基づいて、前記作業機械の作業形態を判断する判断部と、前記判断部で判断した作業形態に応じて、前記モニターに表示する前記撮像画像を決定して前記命令信号を発信する決定部とを有していることが好ましい。
更に、前記遠隔操作部は、前記モニターに表示する前記撮像画像を任意に切り換えることが可能な切換部を備え、前記切換部が操作されたときに、前記モニターに表示する前記撮像画像を切り換える前記命令信号を発信するように構成されていることが好ましい。
本発明において、前記幅方向カメラ部は、複数の前記撮像カメラを、隣接する撮像カメラの撮像領域の一部が重なるようにして、前記作業機械の幅方向又は上下方向に1列に並設して構成され、前記上下方向カメラ部は、複数の前記撮像カメラを、隣接するカメラの撮像領域の一部が重なるようにして、前記幅方向カメラ部の前記撮像カメラと平行に1列に並設して構成されていることが好ましい。
またその他に、前記幅方向カメラ部は、複数の前記撮像カメラを、隣接する撮像カメラの撮像領域の一部が重なるようにして、前記作業機械の幅方向に1列に並設して構成され、前記上下方向カメラ部は、複数の前記撮像カメラを、隣接する撮像カメラの撮像領域の一部が重なるようにして、前記作業機械の上下方向に1列に並設して構成されていても良い。
本発明に係る画像表示システムは、作業機械に搭載した撮像部で作業機械の周辺を撮像して、その撮像画像を遠隔操作部に送信して遠隔操作部のモニターに表示するものであり、前記撮像部は、幅方向に撮像を行う複数の撮像カメラを配した幅方向カメラ部と、上下方向に撮像を行う複数の撮像カメラを配した上下方向カメラ部と、複数の画像信号からパノラマ画像信号を合成する画像処理部と、そのパノラマ画像信号を遠隔操作部に向けて送信する撮像側送信部とを有している。また、モニターが配されている前記遠隔操作部は、パノラマ画像信号を受信する操作側受信部と、パノラマ画像信号をモニターに出力する出力部とを有している。
このような構成を有する本発明の画像表示システムであれば、撮像部において、幅方向カメラ部と上下方向カメラ部によって作業機械周辺をリアルタイムで撮像し、幅方向カメラ部と上下方向カメラ部の少なくとも一方で得られた画像信号からパノラマ画像信号を合成して遠隔操作部に送信することができる。また、遠隔操作部においては、撮像部からパノラマ画像信号を受信することにより、作業機械周辺を幅方向に幅広く映し出した1枚のパノラマ画像と上下方向に長く映し出した1枚のパノラマ画像のうちの少なくとも一方をモニターに表示することができる。
これにより、作業機械を遠隔操作するオペレータは、複数の撮像カメラの撮像画像が合成されて視界が拡大されたパノラマ画像を遠隔操作部のモニターで見ることができるため、作業機械周辺の状況を広い範囲で容易に且つ的確に確認しながら、作業機械を円滑に遠隔操作することができる。
特に、本発明の画像表示システムは、遠隔操作部にモニター表示する撮像画像を命令する命令信号を送信する操作側送信部を備え、また、撮像部に、その命令信号を受信する撮像側受信部と、幅方向カメラ部の画像信号と上下方向カメラ部の画像信号のうちの何れかを命令信号に従って選択し出力する画像信号選択部とを備えている。
これにより、作業機械に搭載した撮像部では、遠隔操作部からの命令信号を受けて、幅方向カメラ部から出力された画像信号と上下方向カメラ部から出力された画像信号の何れかからパノラマ画像信号を合成し、そのパノラマ画像信号を遠隔操作部に向けて送信することができる。このため、本発明では、1台の作業機械から無線通信を使用して送信される画像信号の数を1つにすることができるため、無線通信で使用される電波帯域が決められていても、1箇所の作業現場に投入できる作業機械の台数を十分に確保することが可能となる。
しかも、遠隔操作部では、前記命令信号を送信することにより、モニターに表示するパノラマ画像を指定することが可能となる。このため、例えば遠隔操作する作業機械の作業形態に応じて作業機械の周辺状況をより的確に確認できる方のパノラマ画像をモニターに表示したり、また、オペレータが任意にパノラマ画像を切り換えたりすることが可能となる。
以下、本発明の実施形態について、実施例を挙げて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下で説明する各実施例に限定されるものではなく、本発明と実質的に同一な構成を有し、かつ、同様な作用効果を奏しさえすれば、多様な変更が可能である。
例えば、下記実施例においては、作業機械として油圧ショベルを遠隔操作する場合について説明している。しかし、本発明はこれに限定されず、例えばホイールローダーやラフテレンクレーン等の油圧ショベル以外の作業機械に対しても同様に適用することができるものである。なお、本発明の説明において、幅方向及び上下方向とは、作業機械の幅方向及び上下方向を示している。
図1は、本発明の実施例に係る画像表示システムの構成を示したブロック図である。また、図2は、画像表示システムの撮像部を搭載した油圧ショベルを示した側面図であり、図3は、同油圧ショベルの撮像部を正面から拡大して示した拡大図である。更に、図4は、画像表示システムの操作室21の構成を模式的に示した模式図である。
本実施例の画像表示システム1は、災害復旧現場等の作業現場に配備された油圧ショベル31に搭載され、その油圧ショベル31の周辺を撮像する撮像部2と、その作業現場から離れた地点の操作室21に設けられた遠隔操作部3とを備えている。
本実施例の画像表示システム1は、災害復旧現場等の作業現場に配備された油圧ショベル31に搭載され、その油圧ショベル31の周辺を撮像する撮像部2と、その作業現場から離れた地点の操作室21に設けられた遠隔操作部3とを備えている。
ここで、油圧ショベル31は、図2に示したように、クローラ式走行装置を有する下部走行体32と、下部走行体32の上方に旋回可能に載置された上部旋回体33と、上部旋回体33に配設されるキャブ34と、上部旋回体33の前方に起伏自在に取り付けられた作業機35とから主に構成されている。また、前記作業機35は、基端部が上部旋回体33に上下揺動自在に取り付けられたブーム36と、ブーム36の先端部に揺動自在に取り付けられたアーム37と、アーム37の先端部に揺動自在に取り付けられたバケット38とを有している。
油圧ショベル31のキャブ34上には、図3に示したように載置台39と送受信機42とが設けられており、また、載置台39には、カメラボックス40と、制御ボックス41とが配設されている。そして、油圧ショベル31に搭載される前記撮像部2は、図1に示したように、カメラボックス40内に配された幅方向カメラ部4及び上下方向カメラ部5と、制御ボックス41内に配された画像信号選択部6及び画像処理部7と、送受信機42により形成される第1送受信部8とから構成されている。以下、撮像部2の各構成部材について詳細に説明する。
前記幅方向カメラ部4は、油圧ショベル31の周辺を油圧ショベル31の幅方向に撮像を行う4台の撮像カメラ4a,4b,4c,4dにより構成されており、これらの撮像カメラ4a〜4dは、カメラボックス40内で油圧ショベル31の幅方向に沿って1列に並ぶように配設されている。なお、撮像カメラ4a〜4dとしては、CCDカメラ等を用いることができる。
また、各撮像カメラ4a〜4dは、撮像を行ったときに左右の隣り合う撮像カメラ同士の撮像領域が左右側部において重なるようにして(後述する図5(a)を参照)、その撮像方向(撮像カメラの向き)を幅方向に所定角度ずつ傾けた状態で固定されている。このとき、撮像カメラ4a〜4dの撮像方向は、撮像カメラ4a〜4dで撮像した撮像画像からパノラマ画像を合成したときに、そのパノラマ画像の幅方向略中心部に油圧ショベル31の作業機35が位置するように設定されている。
前記上下方向カメラ部5は、油圧ショベル31の周辺を油圧ショベル31の上下方向に撮像を行う4台の撮像カメラ5a,5b,5c,5dにより構成されている。これらの撮像カメラ5a〜5dも、カメラボックス40内で油圧ショベル31の幅方向に沿って1列に並ぶように配設されている。なお、撮像カメラ5a〜5dとしても、CCDカメラ等を用いることができる。
また、各撮像カメラ5a〜5dは、撮像を行ったときに左右の隣り合う撮像カメラ同士の撮像領域が上部及び下部において重なるようにして(後述する図5(b)を参照)、その撮像方向(撮像カメラの向き)を上下方向に所定角度ずつ傾けた状態で固定されている。このとき、撮像カメラ5a〜5dの撮像方向は、撮像カメラ5a〜5dで撮像した撮像画像からパノラマ画像を合成したときに、パノラマ画像に油圧ショベル31の作業機35が映し出され、且つ、パノラマ画像の視界領域(オペレータがパノラマ画像で見ることのできる範囲)が作業機35(特に、バケット38)の上下揺動範囲をカバーできるように設定されている。
また本実施例では、幅方向カメラ部4の撮像カメラ4a〜4dと、上下方向カメラ部5の撮像カメラ5a〜5dとは、図3に示したように、カメラボックス40内で幅方向に平行に並設されている。これにより、幅方向カメラ部4と上下方向カメラ部5の設置スペースとなるカメラボックス40をコンパクトに形成することができ、撮像部2の小型化を図ることができる。
前記画像信号選択部6は、幅方向カメラ部4の各撮像カメラ4a〜4dから4つの画像信号が入力されるとともに、上下方向カメラ部5の各撮像カメラ5a〜5dからも4つの画像信号が入力される。そして、この画像信号選択部6は、後述する遠隔操作部3から送信された命令信号が入力され、その命令信号に従って幅方向カメラ部4の4つの画像信号と上下方向カメラ部5の4つの画像信号のうちの何れかを選択し、その選択した4つの画像信号を画像処理部7に向けて出力するように構成されている。
前記画像処理部7には、画像信号選択部6によって選択された4つの画像信号と、後述する遠隔操作部3から送信された命令信号とが入力される。この画像処理部7は、画像信号選択部6から入力された4つの画像信号の撮影画像に、前記命令信号に基づいて所定の画像処理を行うことによって1枚のパノラマ画像を合成し、そのパノラマ画像の画像信号を出力するように構成されている。
例えば、画像信号選択部6によって幅方向カメラ部4の画像信号が選択され、この画像処理部7に幅方向カメラ部4からの4つの画像信号が入力された場合、画像処理部7では、図5(a)に示したような、撮像カメラ4a〜4dにより撮像された各撮像画像4a’〜4d ’を、撮像カメラ4a〜4dの撮像方向に従って横方向(幅方向)に順番に並べて連結することによって1枚のパノラマ画像4’を合成する。なお、この図5は、遠隔操作部3のモニター14にパノラマ画像を表示した状態を示したものであり、画像処理部7にて、撮像画像やパノラマ画像を実際に表示することはなく、画像処理部7の画像処理を判り易く説明するために図5を参照したに過ぎない。
このとき、撮像カメラ4a〜4dは、前述のように左右で隣り合う撮像カメラ同士の撮像領域が左右側部において重なるように撮像を行っているため、隣り合う撮像画像同士はその側部において同じ箇所を映し出している。従って、この画像処理部7では、隣り合う撮像画像で同じ箇所を映し出している側部を重ね合わせるようにして、4つの撮像画像4a’〜4d ’を横方向に並べて連結することにより、継ぎ目のない連続的な1枚のパノラマ画像4’を合成することができる。
一方、画像信号選択部6によって上下方向カメラ部5の画像信号が選択され、この画像処理部7に上下方向カメラ部5からの4つの画像信号が入力された場合、画像処理部7では、図5(b)に示したような、撮像カメラ5a〜5dにより撮像された各撮像画像5a’〜5d ’を、撮像カメラ5a〜5dの撮像方向に従って縦方向(上下方向)に順番に並べて連結することによって1枚のパノラマ画像5’(実線で囲まれた領域)を合成する。
このとき、撮像カメラ5a〜5dは、前述のように左右で隣り合う撮像カメラ同士の撮像領域が上部及び下部において重なるように撮像を行っているため、隣り合う撮像画像同士はその上部及び下部において同じ箇所を映し出している。また、撮像カメラ5a〜5dは、カメラボックス40内で幅方向に並設されているため、各撮像カメラ5a〜5dで撮像されたそれぞれの撮像画像5a’〜5d’(2点鎖線で囲まれた領域)は、各撮像カメラ5a〜5dの大きさの分だけ幅方向にずれた領域を映し出している。
このため、画像処理部7では、撮像画像5a’〜5d ’を横方向に所定の長さでずらすとともに、隣り合う撮像画像で同じ箇所を映し出している上部及び下部を重ね合わせるようにして、4つの撮像画像5a’〜5d ’を縦方向に並べて連結することにより、継ぎ目のない連続的な1枚のパノラマ画像5’を合成することができる。
更にこの場合、撮像画像5a’〜5d’を連結したときに、撮像画像5a’〜5d’の横方向において共通する部分の長さでパノラマ画像5’をトリミングするように画像処理を行うことが好ましい。これにより、パノラマ画像5’をモニター表示したときに、その画像表示の見易さや見栄えを向上させることができる。なお、本発明では、このようなノラマ画像5’のトリミングは必ずしも行う必要はなく、トリミングの要否を任意に選択するように設定することも可能である。
前記第1送受信部8は、画像処理部7から出力されたパノラマ画像信号を受けて、例えば2.4GHz帯域の周波数を利用した小電力データ通信を使用して、そのパノラマ画像信号を送受信機42から遠隔操作部3に向けて送信するように構成されている。また、この第1送受信部8は、遠隔操作部3から送信された後述の指令信号を受信し、その受信した指令信号を、画像信号選択部6と画像処理部7とに向けて出力するように構成されている。
また本実施例の画像表示システム1では、油圧ショベル31が作業する作業現場から離れた地点に油圧ショベル31の操作室21が設けられている。また、この操作室21内には、前記遠隔操作部3として、図4に示したように、油圧ショベル31を遠隔操作する操作器9と、パノラマ画像を表示するモニター14と、モニター14に表示されるパノラマ画像を切り換えることが可能な切換ペダル15と、撮影部2と無線通信を使用して送受信を行う第2送受信部12を構成する送受信機22と、操作器9、モニター14、切換ペダル15、及び送受信機22が接続された制御本体部23とが配設されている。
また、前記制御本体部23には、図1に示したように、操作器9の操作量から油圧ショベル31の作業形態を判断する判断部10と、判断部10で判断した油圧ショベル31の作業形態に応じてモニター14に表示する撮像画像(パノラマ画像)を決定する決定部11と、送受信機22(第2送受信部12)で受信したパノラマ画像信号をモニター14に出力する出力部13とが備えられている。以下、遠隔操作部3の各構成部材について詳細に説明する。
前記操作器9は、油圧ショベル31のブーム36、アーム37、及びバケット38をそれぞれ操作するブーム用操作レバー24、アーム用操作レバー25、及びバケット用操作レバー26と、下部走行体32における左右のクローラの回転を操作する左右クローラ用操作レバー27L,27Rと、緊急停止ボタン28等の各種ボタンとを有している。
従って、オペレータは、操作器9の各種操作レバー24,25,26,27L,27Rを動かすことにより、操作器9から各種の操作信号が発信され、この操作信号が無線通信を使用して油圧ショベル31の図示しない制御装置に向けて送信されるため、油圧ショベル31の遠隔操作を行うことができる。なお、本実施例の操作器9は、バケット用操作レバー26を左右方向へ動かすことにより、上部旋回体33が左右に旋回するように構成されている。
また、この操作器9は制御本体部23の判断部10に接続されている。この制御本体部23は、判断部10において、操作器9の各種操作レバーの操作量に基づいて油圧ショベル31の作業形態を判断するように構成されている。更に、制御本体部23は、その判断した油圧ショベル31の作業形態に応じて、決定部11において、モニター14に表示するパノラマ画像の種類を決定(指定)し、その決定したパノラマ画像の画像信号を送信するように命令する命令信号を発信するように構成されている。
前記切換ペダル15は、操作室21内でオペレータの足元に設置されており、オペレータが切換ペダル15を踏むことにより、モニター14に表示するパノラマ画像を切り換えるように命令する命令信号を油圧ショベル31の撮像部2に向けて発信し、モニター14に表示するパノラマ画像を強制的に切り換えられるように構成されている。
前記第2送受信部12は、制御本体部23から発信された命令信号、及び切換ペダル15から発信された命令信号を受けて、例えば429MHz帯域の周波数を利用した特定小電力無線通信を使用して、それらの命令信号を送受信機22から油圧ショベル31の撮像部2に向けて送信するように構成されている。
また、この第2送受信部12は、撮像部2から送信された前述のパノラマ画像信号を受信するように構成されている。更に、制御本体部23の前記出力部13は、第2送受信部12で受信したパノラマ画像信号をモニター14に出力して表示するように構成されている。
前記モニター14は、例えばCRTモニターや液晶モニターを用いることができ、またその他に、例えばプロジェクターによってスクリーンに画像を映し出すように構成することも可能である。
前記モニター14は、例えばCRTモニターや液晶モニターを用いることができ、またその他に、例えばプロジェクターによってスクリーンに画像を映し出すように構成することも可能である。
このような本実施例の画像表示システム1によれば、以下のようにして、オペレータにより遠隔操作される油圧ショベル31の作業形態に応じて、油圧ショベル31の周辺を幅方向に広く映し出したパノラマ画像4’と、上下方向に長く映し出したパノラマ画像5’のうちの何れかのパノラマ画像を、操作室21のモニター14に表示することができる。
このような本実施例の画像表示システム1のモニター表示について、図1を参照しながらより具体的に説明すると、オペレータが操作室内の操作器9から、作業現場に配備された油圧ショベル31を遠隔操作する場合、本実施例の画像表示システム1は、先ず、遠隔操作部3の判断部10において、操作器9の各種操作レバー24,25,26,27L,27Rの操作量に基づいて油圧ショベル31の作業形態を判断する。
例えば、本実施例の判断部10は、オペレータにより操作器9の左右クローラ用操作レバー27L,27Rが動かされた場合に、油圧ショベル31の走行操作が行われていることを判断する。また、バケット用操作レバー26が左右方向に動かされた場合に、油圧ショベル31の上部旋回体33の旋回操作が行われていることを判断する。また、操作器9のブーム用操作レバー24やアーム用操作レバー25が動かされた場合には、油圧ショベル31の掘削操作等が行われていることを判断する。
ここで、制御本体部23による判断のフローの一例を図6に示して説明する。先ず、判断部10では、ステップ1(S1)にて、左右クローラ用操作レバー27L,27Rが動かされたか否かを確認し、左右クローラ操作が行われていなければ、ステップ2(S2)へ進み、バケット用操作レバー26が左右に動かされたか否かを確認する。ステップ2で旋回操作が行われていなければ、ステップ3(S3)へ進み、ブーム操作が行われたか否かを確認し、ブーム操作が行われていなければ、ステップ4(S4)へ進み、アーム操作が行われたか否かを確認する。そして、ステップ4でアーム操作が行われていないことが確認された場合は、ステップ1へ戻る。
制御本体部23は、上述のようにして判断部10にて油圧ショベル31の作業形態を判断すると、次に決定部11にて、その判断した作業形態に応じてモニター14に表示するパノラマ画像を決定する。例えば油圧ショベル31を走行させたり、旋回させたりする場合には、オペレータは、油圧ショベル31の安全を確保するために油圧ショベル31の周辺を幅方向に広く観察して、例えば油圧ショベル31の左右側方に障害物がないことを確認することが求められる。また、例えば油圧ショベル31の作業機35で掘削等の作業を行う場合、オペレータは、油圧ショベル31の安全を確保するために油圧ショベル31のバケット38の上下揺動範囲を全体的に確認することが求められる。
このため、制御本体部23では、図6に示したように、ステップ1で左右クローラ操作が行われたこと、又は、ステップ2でバケット用操作レバーが左右に動かされたことが確認されると、幅方向パノラマ画像が必要であると判断し、ステップ3でブーム操作が行われたこと、又は、ステップ4でアーム操作が行われたことが確認されると、縦方向パノラマ画像が必要であると判断する。
従って、制御本体部23は、判断部10にて油圧ショベル31に走行操作や旋回操作等が行われると判断された場合には、決定部11にて、撮像部2の幅方向カメラ部4の撮像信号から合成される幅方向に長いパノラマ画像4’をモニター14に表示することを決定し、そのパノラマ画像4’の画像信号を送信するように命令する命令信号を発信する。
また一方、判断部10にて油圧ショベル31に掘削操作等が行われると判断された場合には、決定部11にて、撮像部2の上下方向カメラ部5の撮像信号から合成されるパノラマ画像5’をモニター14に表示することを決定し、そのパノラマ画像5’の画像信号を送信するように命令する命令信号を発信する。
更に、本実施例の遠隔操作部3は、制御本体部23の決定部11から命令信号が発信されると、その命令信号は第2送受信部12から特定小電力無線通信を使用して、油圧ショベル31の撮像部2に向けて送信する。
一方、油圧ショベル31に搭載した撮像部2は、カメラボックス40内に配された幅方向カメラ部4の撮像カメラ4a〜4d及び上下方向カメラ部5の撮像カメラ5a〜5dによって、油圧ショベル31の周辺を撮像して、各撮像カメラ4a〜4d,5a〜5dの画像信号を画像信号選択部6に向けて出力している。また、この撮像部2は、前述の遠隔操作部3から送信された命令信号を第1送受信部8で受信すると、その命令信号を画像信号選択部6と画像処理部7とに入力する。
撮像部2の画像信号選択部6は、前述の命令信号が第1送受信部8から入力されると、画像信号選択部6に入力された幅方向カメラ部4の4つの画像信号と上下方向カメラ部5の4つの画像信号とのうちの何れかを命令信号に従って選択し、その選択した方の4つの画像信号を画像処理部7に向けて出力する。
即ち、画像信号選択部6に入力された命令信号が、幅方向に広いパノラマ画像4’の画像信号を送信する命令信号であれば、画像信号選択部6は、幅方向カメラ部4の4つの画像信号を選択して画像処理部7に向けて出力する。また、入力された命令信号が上下方向に長いパノラマ画像5’の画像信号を送信する命令信号であれば、画像信号選択部6は、上下方向カメラ部5の4つの画像信号を選択して画像処理部7に向けて出力する。
次に、撮像部2の画像処理部7は、画像信号選択部6から4つの画像信号が入力されると、第1送受信部8から入力された前述の命令信号に基づいて、入力された画像信号の撮影画像に画像処理を行うことによって1枚のパノラマ画像を合成し、そのパノラマ画像の画像信号を第1送受信部8に出力する。
即ち、入力された命令信号が幅方向に広いパノラマ画像4’の画像信号を送信する命令信号であれば、図5(a)を参照しながら前述したように、画像信号選択部6から入力された幅方向カメラ部4の4つの撮影画像4a’〜4d’を横方向に連結して1枚のパノラマ画像4’を合成し、そのパノラマ画像4’の画像信号を第1送受信部8に出力する。
一方、入力された命令信号が上下方向に長いパノラマ画像5’の画像信号を送信する命令信号であれば、図5(b)を参照しながら前述したように、画像信号選択部6から入力された上下方向カメラ部5の4つの撮影画像5a’〜5d’を縦方向に連結して1枚のパノラマ画像5’を合成し、そのパノラマ画像5’の画像信号を第1送受信部8に出力する。
更に、本実施例の撮像部2は、画像処理部7からパノラマ画像4’の画像信号又はパノラマ画像5’の画像信号が出力されると、その画像信号は第1送受信部8から小電力データ通信を使用して、操作室21の遠隔操作部3に向けて送信する。
そして、操作室21の遠隔操作部3は、撮像部2の第1送受信部8から送信されたパノラマ画像信号を第2送受信部12によって受信すると、そのパノラマ画像信号を制御本体部23の出力部13を介してモニター14に出力する。これによって、モニター14には、油圧ショベル31の作業形態に応じて選択されたパノラマ画像4’又はパノラマ画像5’を表示することができる。
また、本実施例の画像表示システム1は、オペレータが遠隔操作部3に配された切換ペダル15を踏むことによって、モニター14に表示されている一方のパノラマ画像を他方のパノラマ画像に切り換えることができる。
即ち、例えばモニター14に幅方向に広いパノラマ画像4’が表示されている場合に、オペレータが切換ペダル15を踏んだときには、切換ペダル15からモニター表示するパノラマ画像を切り換えるように命令する命令信号が発信され、その命令信号が遠隔操作部3の第2送受信部12から油圧ショベル31の撮像部2に向けて送信される。
即ち、例えばモニター14に幅方向に広いパノラマ画像4’が表示されている場合に、オペレータが切換ペダル15を踏んだときには、切換ペダル15からモニター表示するパノラマ画像を切り換えるように命令する命令信号が発信され、その命令信号が遠隔操作部3の第2送受信部12から油圧ショベル31の撮像部2に向けて送信される。
油圧ショベル31の撮像部2では、このパノラマ画像を切り換える命令信号を受けて、その命令信号を画像信号選択部6に入力し、画像信号選択部6にて選択する画像信号を幅方向カメラ部4から上下方向カメラ部5に切り換える。これにより、撮像部2は、上下方向カメラ部5のパノラマ画像信号を第1送受信部8から遠隔操作部3に向けて送信するため、そのパノラマ画像信号を受信した遠隔操作部3では、モニター14に表示されているパノラマ画像4’を、上下方向に長いパノラマ画像5’に切り換えて表示することができる。
また、モニター14に上下方向に長いパノラマ画像5’が表示されている場合に、オペレータが切換ペダル15を踏んだときにも、前述と同様の流れで、モニター14の表示を上下方向に長いパノラマ画像5’から幅方向に広いパノラマ画像4’に切り換えて表示することができる。
これにより、本実施例の画像表示システムは、幅方向に広いパノラマ画像4’と上下方向に長いパノラマ画像5’とにおいて、オペレータが見たい方のパノラマ画像を任意に選択してモニター14に表示させることができる。従って、例えば油圧ショベル31が走行や旋回を行っているときでも、オペレータが切換ペダル15を踏むことによって、モニター14に上下方向に長いパノラマ画像5’を簡単に表示することが可能であり、また、油圧ショベル31が掘削等の作業を行っているときでも、幅方向に広いパノラマ画像4’を簡単に表示することが可能である。
以上のように、本実施例の画像表示システム1であれば、油圧ショベル31を遠隔操作する操作室21のモニター14に、複数の撮像画像を連結したパノラマ画像を表示することができる。従って、オペレータは、視界が拡大されたパノラマ画像をモニター14で見ることにより、油圧ショベル31の周辺状況を広い範囲で容易に且つ的確に確認しながら、油圧ショベル31の遠隔操作を円滑に行うことができる。
しかも、本実施例の画像表示システム1は、油圧ショベル31の作業形態に応じて、幅方向に広いパノラマ画像4’又は上下方向に長いパノラマ画像5’をモニター14に表示することができ、更には、オペレータが見たい方のパノラマ画像を強制的に切り換えてモニター14に表示することもできる。これにより、オペレータは油圧ショベル31の周辺状況をより的確に確認しながら遠隔操作を行うことができるため、油圧ショベル31に各種作業を効率的に行わせることができる。
更に、本実施例の画像表示システム1は、幅方向に広いパノラマ画像信号と上下方向に長いパノラマ画像信号のうちの何れかを撮像部2で選択して送信する。これにより、所定の周波数を利用した小電力データ通信を使用して画像信号の送信を行っても、1台の油圧ショベル31から送信される画像信号の数を1つにすることができるため、1箇所の作業現場に投入できる作業機械の台数を十分に確保することが可能となる。
なお、本実施例の画像表示システム1は、前述のように、幅方向カメラ部4の撮像カメラ4a〜4dと、上下方向カメラ部5の撮像カメラ5a〜5dとがカメラボックス40内で幅方向に平行に並設されている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図7に示した変形例1のように、幅方向カメラ部4の撮像カメラ4a〜4dと、上下方向カメラ部5の撮像カメラ5a〜5dとをカメラボックス40内で上下方向に平行に並設することも可能である。
このように撮像カメラ4a〜4d,5a〜5dを配設することによっても、幅方向カメラ部4と上下方向カメラ部5の設置スペースをコンパクトにして撮像部2の小型化を図ることができる。なお、この場合、幅方向カメラ部4の撮像カメラ4a〜4dで撮像された撮像画像の各撮像領域は、上下方向に各撮像カメラ4a〜4dの大きさの分だけずれている。このため、撮像カメラ4a〜4dで撮像した撮像画像からパノラマ画像を合成するときには、撮像画像4a’〜4d’を連結したときに、撮像画像4a’〜4d’の縦方向において共通する部分の長さでパノラマ画像4’をトリミングするように画像処理を行うことが好ましい。
またその他にも、本発明では、例えば図8に示した変形例2のように、幅方向カメラ部4の撮像カメラ4a〜4dをカメラボックス40内で幅方向に平行に並設するとともに、上下方向カメラ部5の撮像カメラ5a〜5dを上下方向に平行に並設して、幅方向カメラ部4の撮像カメラ4a〜4dと上下方向カメラ部5の撮像カメラ5a〜5dを逆T字状に配設することもできる。
このように撮像カメラ4a〜4d,5a〜5dを配設すれば、前記実施例や変形例1に比べてカメラボックス40自体は大型に形成されるものの、例えば図11(a)に示したように、画像処理部7でパノラマ画像を合成するときに、撮像カメラ4a〜4dの撮像画像が縦方向でずれて連結されることがなく、また、図11(b)に示したように、撮像カメラ5a〜5dの撮像画像が横方向でずれて連結されることもない。
これにより、パノラマ画像のトリミングを行わなくてもモニター14に矩形状のパノラマ画像4’,5’を表示することができるため、パノラマ画像がトリミングにより部分的に削除されることはなく、オペレータはモニター14に表示されたパノラマ画像4’,5’から、作業現場の状況をより広い範囲で確認することができる。
更に本発明では、例えば図9に示した変形例3や図10に示した変形例4のように、幅方向カメラ部4の撮像カメラ4a〜4dと上下方向カメラ部5の撮像カメラ5a〜5dとをL字状に配設することや、横T字状に配設することもできる。このような変形例3や変形例4によっても、前記変形例2と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明において、幅方向カメラ部4及び上下方向カメラ部5は、少なくとも2台の撮像カメラにより構成されていれば良く、幅方向カメラ部4及び上下方向カメラ部5を構成する撮像カメラの数は特に限定されるものではない。
また、前記実施例では、油圧ショベル31に搭載した撮像部2から遠隔操作部3に向けて、幅方向カメラ部4と上下方向カメラ部5の何れかのパノラマ画像信号を選択して送信している。しかしながら、本発明では、例えば作業現場に投入する作業機械の台数が少なくて良い場合等では、撮像部2の画像選択部6で画像信号の選択を行わずに、撮像部2から遠隔操作部3に向けて幅方向カメラ部4と上下方向カメラ部5の両方のパノラマ画像信号を送信するようにして、画像表示システムを構成することも可能である。
これにより、遠隔操作部3のモニター14に2つのパノラマ画像4’,5’を同時に表示することができるため、オペレータは、モニター14の画像表示を見ることにより、油圧ショベル21の周辺状況を更に広い範囲で容易に且つ的確に確認することが可能となる。
また、無線通信については、説明の簡便さのため、第1送受信部、第2送受信部として説明しているが、画像の送信、パノラマ画像の幅方向・上下方向切換命令信号、作業機械の遠隔操作信号は、各々送受信機を別に構成しても何ら問題がないことは明らかである。
1・・・画像表示システム、
2・・・撮像部、
3・・・遠隔操作部、
4・・・幅方向カメラ部、
4’・・・パノラマ画像、
5・・・上下方向カメラ部、
5’・・・パノラマ画像、
6・・・画像信号選択部、
7・・・画像処理部、
8・・・第1送受信部、
9・・・操作器、
10・・・判断部、
11・・・決定部、
12・・・第2送受信部、
13・・・出力部、
14・・・モニター、
15・・・切換ペダル、
31・・・油圧ショベル。
2・・・撮像部、
3・・・遠隔操作部、
4・・・幅方向カメラ部、
4’・・・パノラマ画像、
5・・・上下方向カメラ部、
5’・・・パノラマ画像、
6・・・画像信号選択部、
7・・・画像処理部、
8・・・第1送受信部、
9・・・操作器、
10・・・判断部、
11・・・決定部、
12・・・第2送受信部、
13・・・出力部、
14・・・モニター、
15・・・切換ペダル、
31・・・油圧ショベル。
Claims (6)
- 遠隔操作部(3)に配した操作器(9)により遠隔操作される作業機械(31)に撮像部(2)を搭載し、前記撮像部(2)で前記作業機械周辺を撮像して、その画像信号を前記遠隔操作部(3)に向けて無線通信を使用して送信し、前記遠隔操作部(3)で前記画像信号を受信して前記作業機械周辺の撮像画像をモニター(14)に表示する画像表示システム(1)であって、
前記撮像部(2)は、
前記作業機械(31)の幅方向に撮像を行うように複数の撮像カメラ(4a,4b,4c,4d)が配された幅方向カメラ部(4)と、
前記作業機械(31)の上下方向に撮像を行うように複数の撮像カメラ(5a,5b,5c,5d)が配された上下方向カメラ部(5)と、
前記幅方向カメラ部(4)と前記上下方向カメラ部(5)とのうち、少なくとも一方のカメラ部から出力した複数の画像信号からパノラマ画像信号を合成する画像処理部(7)と、
前記画像処理部(7)で合成した前記パノラマ画像信号を前記遠隔操作部(3)に向けて送信する撮像側送信部(8)と、
を備え、
前記遠隔操作部(3)は、
前記撮像部(2)から送信した前記パノラマ画像信号を受信する操作側受信部(12)と、
受信した前記パノラマ画像信号を前記モニター(14)に出力する出力部(13)と、
を備えてなることを特徴とする画像表示システム。 - 前記遠隔操作部(3)は、前記モニター(14)に表示する前記撮像画像を命令する命令信号を、前記撮像部(2)に向けて送信する操作側送信部(12)を備え、
前記撮像部(2)は、
前記遠隔操作部(3)から送信した前記命令信号を受信する撮像側受信部(8)と、
前記幅方向カメラ部(4)から出力した複数の前記画像信号と、前記上下方向カメラ部(5)から出力した複数の前記画像信号のうちの何れかを前記命令信号に従って選択し、選択した複数の前記画像信号を前記画像処理部(7)に出力する画像信号選択部(6)と、
を備えてなる請求項1記載の画像表示システム。 - 前記遠隔操作部(3)は、
前記操作器(9)に配した前記作業機械(31)の操作レバー(24,25,26,27L,27R)と、
前記操作レバー(24,25,26,27L,27R)の操作量に基づいて、前記作業機械(31)の作業形態を判断する判断部(10)と、
前記判断部(10)で判断した作業形態に応じて、前記モニター(14)に表示する前記撮像画像を決定して前記命令信号を発信する決定部(11)と、
を有してなる請求項2記載の画像表示システム。 - 前記遠隔操作部(3)は、前記モニター(14)に表示する前記撮像画像を任意に切り換えることが可能な切換部(15)を備え、前記切換部(15)が操作されたときに、前記モニター(14)に表示する前記撮像画像を切り換える前記命令信号を発信するように構成されてなる請求項2又は3記載の画像表示システム。
- 前記幅方向カメラ部(4)は、複数の前記撮像カメラ(4a,4b,4c,4d)を、隣接する撮像カメラの撮像領域の一部が重なるようにして、前記作業機械(31)の幅方向又は上下方向に1列に並設して構成され、
前記上下方向カメラ部(5)は、複数の前記撮像カメラ(5a,5b,5c,5d)を、隣接するカメラの撮像領域の一部が重なるようにして、前記幅方向カメラ部(4)の前記撮像カメラ(4a,4b,4c,4d)と平行に1列に並設して構成されてなる、
請求項1〜4のいずれかに記載の画像表示システム。 - 前記幅方向カメラ部(4)は、複数の前記撮像カメラ(4a,4b,4c,4d)を、隣接する撮像カメラの撮像領域の一部が重なるようにして、前記作業機械(31)の幅方向に1列に並設して構成され、
前記上下方向カメラ部(5)は、複数の前記撮像カメラ(5a,5b,5c,5d)を、隣接する撮像カメラの撮像領域の一部が重なるようにして、前記作業機械(31)の上下方向に1列に並設して構成されてなる、
請求項1〜4のいずれかに記載の画像表示システム。
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