JP2009121053A - 建設・土木作業車両の作業安全監視システム - Google Patents
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【解決手段】旋回動作やアームの伸長度合いにより可動域が変化する油圧ショベルAの作業安全監視システムにおいて、油圧ショベルAに搭載され、作業車両周囲のカメラ映像データを取得するカメラ1と、油圧ショベルAに搭載され、操作者による操作ミスを想定した最大可動域を危険領域と判定する危険領域判定処理部3dと、カメラ1からのカメラ映像データに、判定された危険領域を重ね合わせるスーパーインポーズ処理部3fを有する安全監視コントローラ3と、油圧ショベルAの操作室22に設定され、カメラ映像に危険領域を重畳した画像を内部警告表示として映し出す画像モニター6と、を備えた。
【選択図】図1
Description
前記建設・土木作業車両に搭載され、作業車両周囲のカメラ映像データを取得するカメラと、
前記建設・土木作業車両に搭載され、操作者による操作ミスを想定した最大可動域を危険領域と判定する危険領域判定処理部と、前記カメラからのカメラ映像データに、判定された危険領域を重ね合わせるスーパーインポーズ処理部を有する安全監視コントローラと、
前記建設・土木作業車両の操作室に設定され、カメラ映像に危険領域を重畳した画像を内部警告表示として映し出す画像モニターと、
を備えたことを特徴とする。
すなわち、システム構成要素であるカメラと安全監視コントローラと画像モニターは、いずれも建設・土木作業車両に搭載されているため、作業車両にのみ取り付けることでシステムが完結する。そして、建設・土木作業車両の操作室内の操作者は、カメラ映像に危険領域を重畳した画像を映し出す画像モニターを見ることで、作業環境の中で危険領域が占める位置関係を視覚情報として常に得ることができる。この位置関係情報は、作業を安全に進めるため、あるいは、事故を未然に防ぐための操作者に対する内部警告となる。
この結果、大規模なシステムを組むこと無く、作業車両にのみ取り付けることで完結する安価な構成でありながら、操作者による作業の安全確認に寄与することができる。
図1は、実施例1の油圧ショベル(建設・土木作業車両の一例)の作業安全監視システムを示す制御系全体システム図である。図2は、実施例1の作業安全監視システムが適用された油圧ショベルの各部名称を説明するための概略側面図である。図3は、実施例1の作業安全監視システムが適用された油圧ショベルへのカメラの設定位置を説明するための平面図である。図4は、実施例1の作業安全監視システムが適用された油圧ショベルへのレーザー投光器の設定位置を説明するための斜視図である。
この安全監視コントローラ3は、図1に示すように、画像メモリ3aと、画像処理部3bと、画像認識処理部3cと、危険領域判定処理部3dと、画像処理用基本情報ROM3eと、スーパーインポーズ処理部3fと、表示制御系3gと、警告メッセージ発生器3hと、警告音発生器3iと、危険領域外部表示制御部3jと、を備えている。
ここで、駆動系センサー2からのセンサー値は、2つの記録エリア(「記録エリア1」と「記録エリア2」)へ代入される。記録エリア1には、初期値を除き、1サイクル前の駆動系センサー2の値が入る。記録エリア2には、初期値を除き、現在の駆動系センサー2の値が入る。
ここで、操作者の画像モニター6上では、危険エリアに居る外部作業者が、近赤外線レーザービームの照射により、鮮明に浮かび上がる。これを利用した画像認識処理(例えば、白い部分の形を認識する二値化処理等)により、作業者が危険エリアに存在するか否かを判断する。
ここで、ΔT時間は、設定可能な待ち時間(ウェイト時間)であり、初期設定はΔT=0を想定する。
実施例1の油圧ショベルの作業安全監視システムにおける作用を、「危険領域に作業者等の存在が認識されない場合の作業安全監視作用」、「危険領域内に入り込んだ作業者等の存在認識作用」、「危険領域に作業者等の存在が認識された場合の作業安全監視作用」に分けて説明する。
まず、安全監視制御処理の流れを説明する。
危険領域に作業者等の存在が認識されない場合、図5のフローチャートにおいて、ステップS51→ステップS52→ステップS53→ステップS56→ステップS57→ステップS58→ステップS59→ステップS60→ステップS61→ステップS62→ステップS63へと進む。そして、ステップS63にてNoとの判断に基づき、ステップS53へ戻り、駆動系センサー2の値に変化がない限り、ステップS53→ステップS56→ステップS57→ステップS58へと進む流れが繰り返される。そして、駆動系センサー2の値に変化があると、ステップS58からステップS59→ステップS60→ステップS61→ステップS62→ステップS63へと進み、再びステップS53へ戻る流れとなる。
ステップS60では、操作者への危険領域の内部警告表示として、カメラ映像データに基づく俯瞰映像に、演算された危険領域を重ね合わせてスーパーインポーズ化され、これが画像モニター6に表示される。
この図6では各カメラ映像を画像処理し、油圧ショベルAとその周囲状況が、あたかも上空から見下ろした様に見える俯瞰図に変換して表示される。そして、この映像の油圧ショベルAの周りに、スーパーインポーズ機能を用いて内側から、下部走行体20の旋回運動による危険領域aと、上部旋回体21の旋回運動による危険領域bと、アーム伸長時の危険領域cと、が重畳表示されている。危険領域aは、クローラ(キャタピラー)の駆動による巻き込み事故を想定した場合の線である。危険領域bは、上部旋回体21自体が回転したときに突起物による危険領域を想定した場合の線である。危険領域cは、アーム24が伸長し、かつ、上部旋回体21が回転したことを想定したときの危険領域を示す線である。
この図7では、アーム24とブーム23が動くことにより、危険領域が、内側のアーム収納時の旋回軌道から現在の最先端部までの旋回軌道までの範囲にて変化することを表している。
この図8では、危険度の高い領域を別枠で表示することで、危険領域のうち、危険度の高い領域を知ることができる。
ステップS62では、近赤外線レーザー投光器9から外部の危険作業エリアへ近赤外線レーザービームを照射する。
ステップS63では、作業者が危険エリアに存在するか否かを判断する。つまり、操作者の画像モニター6上では、危険領域に居る外部作業者が、近赤外線レーザービームの照射により、鮮明に浮かび上がる。これを利用した画像認識処理により、作業者等が危険領域に存在するか否かを判断する。
まず、安全監視制御処理の流れを説明する。
危険領域に作業者等の存在が認識された場合、図5のフローチャートにおいて、ステップS63からステップS64→ステップS65→ステップS67へと進む。そして、ウェイト時間を経過すると、ステップS67からステップS53→ステップS54→ステップS55→ステップS56→ステップS57→ステップS58→ステップS59→ステップS60→ステップS61→ステップS62→ステップS63へと進む。そして、メッセージ発生用外部手動スイッチ4のON操作を行うと、ステップS63からステップS64→ステップS65→ステップS66→ステップS67へと進む流れとなる。
ステップS60では、危険領域に作業者等の存在が認識されると、操作者への危険領域の内部警告表示として、カメラ映像データに基づく俯瞰映像に、演算された危険領域と認識された作業者等を赤枠で囲んだ表示を重ね合わせてスーパーインポーズ化され、これが画像モニター6に表示される。
ステップS54では、危険領域に作業者等の存在が認識されると、近赤外線レーザー発光に代え、可視光レーザー投光器10から外部の危険作業エリアへ可視光レーザー発振による描画動作が行われる。
ステップS55では、危険領域に作業者等の存在が認識されると、外部スピーカー5から警告音が鳴らされる。
・カメラシステムからの映像に危険領域を表示するため、各作業者の存在を認知した時に、危険な範囲に存在するか否かが、直感的に判り易く、危険回避が容易である。
・外部作業者、監督者に何処までが危険領域か、現在のアタッチメントやブーム・アームの伸長状態で旋回した場合の危険領域が一目で判るため、危険領域に作業者が入るミスを防げる、又、重機操作者への注意喚起を促せる。
・近赤外線を用いて、常時監視を行い、注意喚起の場合のみ外部作業者へレーザー光による危険領域の描画を用いることで、薄暮・夜間の作業の安全効率UPが図れる。
・各作業者一人一人へ、端末を配布すること無く、油圧ショベルの様な重機一台ずつで完結するシステムを組めるため、コストが下がり普及が容易である。
・人体の画像認識との組み合わせにて、より安全なシステムへの発展が望める。
実施例1の油圧ショベルAの作業安全監視システムにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
図14は、実施例2の油圧ショベル(建設・土木作業車両の一例)の作業安全監視システムを示す制御系全体システム図である。
1 カメラ
2 駆動系センサー
3 安全監視コントローラ
3a 画像メモリ
3b 画像処理部
3c 画像認識処理部
3d 危険領域判定処理部
3e 画像処理用基本情報ROM
3f スーパーインポーズ処理部
3g 表示制御系
3h 警告メッセージ発生器
3i 警告音発生器
3j 危険領域外部表示制御部
4 メッセージ発生用外部手動スイッチ
5 外部スピーカー
6 画像モニター
7 レーザー発光・駆動装置
8 強制発光用外部警告スイッチ
9 近赤外線レーザー投光器(投光器)
10 可視光レーザー投光器(投光器)
Claims (9)
- 旋回動作やアームの伸長度合いにより可動域が変化する建設・土木作業車両の作業安全監視システムにおいて、
前記建設・土木作業車両に搭載され、作業車両周囲のカメラ映像データを取得するカメラと、
前記建設・土木作業車両に搭載され、操作者による操作ミスを想定した最大可動域を危険領域と判定する危険領域判定処理部と、前記カメラからのカメラ映像データに、判定された危険領域を重ね合わせるスーパーインポーズ処理部を有する安全監視コントローラと、
前記建設・土木作業車両の操作室に設定され、カメラ映像に危険領域を重畳した画像を内部警告表示として映し出す画像モニターと、
を備えたことを特徴とする建設・土木作業車両の作業安全監視システム。 - 請求項1に記載された建設・土木作業車両の作業安全監視システムにおいて、
前記カメラは、前記建設・土木作業車両の可動域が変化しても視界が変化しない下部走行体に複数取り付けられ、
前記安全監視コントローラは、前記複数のカメラからのカメラ映像データを、前記建設・土木作業車両とその周囲を真上から見下ろした俯瞰映像データに視点変換する画像処理部を有することを特徴とする建設・土木作業車両の作業安全監視システム。 - 請求項1または請求項2に記載された建設・土木作業車両の作業安全監視システムにおいて、
前記建設・土木作業車両による旋回動作やアームの伸長度合いによる可動域の変化を検出する駆動系センサーを設け、
前記安全監視コントローラは、前記危険領域判定処理部において、前記駆動系センサーからの検出値が変化する毎に危険領域を判定し、前記スーパーインポーズ処理部において、カメラ映像に重畳する危険領域をリアルタイムに更新して表示することを特徴とする建設・土木作業車両の作業安全監視システム。 - 請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載された建設・土木作業車両の作業安全監視システムにおいて、
前記建設・土木作業車両に、車両外部の作業者等が視認できる光線を用いて領域表示する投光器を設け、
前記安全監視コントローラは、前記危険領域判定処理部により危険領域が判定されると、前記画像モニターによる内部警告表示と共に、前記投光器により危険領域を外部警告表示することを特徴とする建設・土木作業車両の作業安全監視システム。 - 請求項4に記載された建設・土木作業車両の作業安全監視システムにおいて、
前記投光器は、投光ビームにより危険領域内を上下左右に素早く走査することにより、危険領域の空間を描画表示することを特徴とする建設・土木作業車両の作業安全監視システム。 - 請求項5に記載された建設・土木作業車両の作業安全監視システムにおいて、
前記投光器は、近赤外線レーザー光を照射するものであり、
前記安全監視コントローラは、危険領域に作業者等が入ってきた場合、近赤外線レーザー光が照射された部分が白く浮かび上がることを利用し、これを映し出すカメラ画像データから外部作業者等の存在を認識する画像認識処理部を有することを特徴とする建設・土木作業車両の作業安全監視システム。 - 請求項6に記載された建設・土木作業車両の作業安全監視システムにおいて、
前記安全監視コントローラのスーパーインポーズ処理部は、前記画像認識処理部により外部作業者等の存在が認識された場合、外部作業者等をあらわす侵入者表示を重畳し、
前記画像モニターは、カメラ映像に危険領域と侵入者表示を重畳した画像を内部警告表示として映し出すことを特徴とする建設・土木作業車両の作業安全監視システム。 - 請求項6または請求項7に記載された建設・土木作業車両の作業安全監視システムにおいて、
前記安全監視コントローラは、前記画像認識処理部により外部作業者等の存在が認識されると、近赤外線レーザー光に代え、近赤外線レーザー光より視認性の高い可視光レーザーにより危険領域を外部警告表示することを特徴とする建設・土木作業車両の作業安全監視システム。 - 請求項6乃至請求項8の何れか1項に記載された建設・土木作業車両の作業安全監視システムにおいて、
前記安全監視コントローラは、前記画像認識処理部により外部作業者等の存在が認識されると、前記画像モニターによる内部警告表示と前記投光器による外部警告表示に加え、外部スピーカーにより警告音を発生することを特徴とする建設・土木作業車両の作業安全監視システム。
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