JP2015007370A - 油圧ショベルの掘削制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、特許文献2の手法では、GPSアンテナ装置での位置情報の受信から設計地形の決定までの処理にかかる遅れ時間が存在するため、設計地形を取得しながら掘削作業を行う場合には、遅れ時間経過前の設計地形を取得しながら掘削することになる。従って、例えば旋回体が旋回している場合や車体が上下揺動している場合には、移動前の作業機の位置に対応する設計地形が取得されてしまうことになる。
本発明の第1の態様に係る掘削制御システムは、走行体と所定の旋回軸を中心として旋回可能に走行体上に配置される旋回体と旋回体に取り付けられる作業機とを有する油圧ショベルの掘削制御システムである。第1の態様に係る掘削制御システムは、第1データ生成部と、予測補正部と、第2データ生成部と、第3データ生成部と、掘削制限制御部と、を備える。第1データ生成部は、旋回体の配置を示す旋回体配置データを生成する。予測補正部は、旋回体の動作を示す動作データに基づいて旋回体配置データを予測補正することによって、補正旋回体配置データを生成する。第2データ生成部は、旋回体配置データと補正旋回体配置データとに基づいて、作業機の位置を示す作業機位置データを生成する。第3データ生成部は、作業機位置データに基づいて、掘削対象の目標形状を示す設計地形データを生成する。掘削制限制御部は、作業機位置データと設計地形データとに基づいて、設計地形に対する距離に応じて作業機が設計地形に近づく速度を制限する。予測補正部は、第2データ生成部による作業機位置データの生成及び第3データ生成部による設計地形データの生成に必要な時間を含む遅れ時間と動作データとに基づいて旋回体配置データを予測補正することによって補正旋回体配置データを生成する。
本発明によれば、掘削対象となる作業機の現在位置に対応した設計地形を取得可能な油圧ショベルの掘削制御システムを提供することができる。
図1は、実施形態に係る油圧ショベル100の斜視図である。油圧ショベル100は、車両本体1と、作業機2とを有する。また、油圧ショベル100には、掘削制御システム200(図3参照)が搭載されている。掘削制御システム200の構成および動作については後述する。
図3は、掘削制御システム200の機能構成を示すブロック図である。掘削制御システム200は、操作装置25と、作業機コントローラ26と、比例制御弁27と、表示コントローラ28と、表示部29と、を備える。
図4は、作業機コントローラ26及び表示コントローラ28の詳細構成を示すブロック図である。
82は、第1〜第3ストロークセンサ16〜18からリアルタイムに取得するシリンダ長Lに基づいて、ブーム6の車両本体1の垂直方向に対する傾斜角θ1と、アーム7のブーム6に対する傾斜角θ2と、バケット8のアーム7に対する傾斜角θ3とを算出する。そして、バケット刃先位置データ生成部282は、旋回中心位置データXと補正旋回体方位データRと作業機の傾斜角θ1〜θ3と旋回体3の予測傾斜角θ4’、θ5’とに基づいて、バケット刃先8aの現在位置を示すバケット刃先位置データSを生成する。このように、旋回中心位置データXを基準にバケット刃先位置データSを生成することにより、図7の実線で示す油圧ショベル100の第1及び第2GNSSアンテナ21,22の基準位置データP1,P2から破線で示す油圧ショベル100の予測した旋回動作等に伴う第1及び第2GNSSアンテナ21,22の移動を生成することができる。
(1)本実施形態に係る掘削制御システム200は、グローバル座標演算器23(第1データ生成部)と、予測補正部261と、バケット刃先位置データ生成部282(第2データ生成部の一例)と、設計地形データ生成部283(第3データ生成部の一例)と、を備える。グローバル座標演算器23は、旋回体3が向いている方位を示す旋回体方位データQ(旋回体配置データの一例)を生成する。予測補正部261は、旋回体3の旋回角速度ωを示す旋回角速度データDω(動作データの一例)と遅れ時間tとに基づいて旋回体方位データQを予測補正することによって、補正旋回体方位データR(補正旋回体配置データの一例)を生成する。バケット刃先位置データ生成部282は、基準位置データP1と旋回体方位データQと補正旋回体方位データRとに基づいて、バケット刃先8aの位置を示すバケット刃先位置データS(作業機位置データの一例)を生成する。設計地形データ生成部283は、バケット刃先位置データS及び立体設計地形データTに基づいて、設計地形データUを生成する。遅れ時間tには、バケット刃先位置データS及び立体設計地形データTの生成に必要な時間が含まれている。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
Claims (9)
- 走行体と所定の旋回軸を中心として旋回可能に前記走行体上に配置される旋回体と前記旋回体に取り付けられる作業機とを有する油圧ショベルの掘削制御システムであって、
前記旋回体の配置を示す旋回体配置データを生成する第1データ生成部と、
前記旋回体の動作を示す動作データに基づいて所定時間後の前記旋回体配置データを予測補正することによって、補正旋回体配置データを生成する予測補正部と、
前記旋回体配置データと前記補正旋回体配置データとに基づいて、前記作業機の位置を示す作業機位置データを生成する第2データ生成部と、
前記作業機位置データに基づいて、掘削対象の目標形状を示す設計地形データを生成する第3データ生成部と、
を備える掘削制御システム。 - 前記作業機位置データと前記設計地形データとに基づいて、前記設計地形に対する距離に応じて前記作業機が前記設計地形に近づく速度を制限する掘削制限制御部を更に備える、
請求項1に記載の掘削制御システム。 - 前記予測補正部は、前記所定の旋回軸を中心とする前記旋回体の旋回角速度を示す旋回角速度データを第1周期で取得し、前記旋回角速度データが示す前記旋回角速度と前記遅れ時間との乗算値に基づいて、前記旋回体配置データを予測補正する、
請求項1又は2に記載の掘削制御システム。 - 前記第1データ生成部は、前記旋回体上に設けられる複数の基準部の位置を示す複数の基準位置データを第2周期で取得して、前記複数の基準位置データに基づいて前記旋回体が向いている方位を示す旋回体方位データを生成し、
前記予測補正部は、前記旋回体方位データを少なくとも1回取得する、
請求項3に記載の掘削制御システム。 - 前記第1周期は、前記第2周期よりも短く、
前記予測補正部は、前記旋回体方位データを前記第2周期で取得する、
請求項4に記載の掘削制御システム。 - 前記第2データ生成部は、前記旋回体配置データに基づいて、前記所定の旋回軸を通る前記油圧ショベルの旋回中心の位置を示す旋回中心位置データを生成し、前記旋回中心位置データと前記補正旋回体配置データとに基づいて、前記作業機位置データを生成する、
請求項1乃至5のいずれかに記載の掘削制御システム。 - 前記予測補正部は、前記旋回体の前後方向及び左右方向に対する傾斜角を示す傾斜角を予測補正することによって予測傾斜角を算出し、
前記第2データ生成部は、前記予測傾斜角と前記旋回体配置データと前記補正旋回体配置データとに基づいて、前記作業機位置データを生成する、
請求項1乃至6のいずれかに記載の掘削制御システム。 - 前記予測補正部により補正された設計地形データを表示させる表示部を更に備える、
請求項1乃至7のいずれかに記載の掘削制御システム。 - 旋回体の配置を示す旋回体配置データを取得するステップと、
前記旋回体の動作を示す動作データに基づいて所定時間後の前記旋回体配置データを予測補正することによって、補正旋回体配置データを生成する予測補正するステップと、
前記旋回体配置データと前記補正旋回体配置データとに基づいて、前記作業機の位置を示す作業機位置データを生成するステップと、
前記作業機位置データに基づいて、掘削対象の目標形状を示す設計地形データを生成するステップと、
を備える掘削制御方法。
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