JP2017025503A - 建設機器操作アシスト表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】オペレーターが建設機器周辺の死角に存在する人や物体との間の距離を把握することができ、事故の発生を防止することが可能な建設機器操作アシスト表示システムを提供する。
【解決手段】本発明の建設機器操作アシスト表示システム１００は、建設機械に搭載され、光線を対象物に投射して、点群データの集合である３次元距離データを取得する複数の３次元スキャナー（ステップＳ１０２）と、前記３次元スキャナーで取得された前記３次元距離データを、所定の視点からの３次元距離データに変換する視点変換部（ステップＳ１０３）と、前記複数の３次元スキャナーで取得され、 前記視点変換部で視点変換された複数の３次元距離データを合成するデータ合成部（ステップＳ１０４）と、前記データ合成部で合成された３次元距離データの倍率を調整する倍率調整部（ステップＳ１０５）と、前記倍率調整部で倍率調整された３次元距離データを表示するデータ表示部（ステップＳ１０６）と、からなることを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、オペレーターが建設機器周辺の死角に存在する人や物体を把握するために用いる建設機器操作アシスト表示システムに関する。

バックホウなどの旋回部を有する建設機器のオペレーターは、建設機器後方の下部などを視認することができず、旋回部の旋回により誤って周辺の作業員に接触する、といった事故が発生することがあった。

そこで、このような建設機器の事故を削減するために、建設機器に超音波または光電センサーなどの近接センサーを設置し、接近障害物を検知したり、建設機器にカメラを設置し、後部や側面の監視を運転席のモニターで表示したりすることが、特許文献１（特開平１０−１１４９７１号公報）で提案されている。
特開平１０−１１４９７１号公報

しかしながら、近接センサーを用いる方法では、人以外の物まで検知したり、或いは、十分遠い場所にいる人に対しても反応してしまったりして実用性が低い、という問題があった。また、カメラを設置する方法では、対象物との間の距離感を把握することが難しい、という問題があった。

この発明は、上記課題を解決するものであって、本発明に係る建設機器操作アシスト表示システムは、建設機械に搭載され、光線を対象物に投射して、点群データの集合である３次元距離データを取得する複数の３次元スキャナーと、前記３次元スキャナーで取得された前記３次元距離データを、所定の視点からの３次元距離データに変換する視点変換部と、前記複数の３次元スキャナーで取得され、 前記視点変換部で視点変換された複数の３次元距離データを合成するデータ合成部と、前記データ合成部で合成された３次元距離データの倍率を調整する倍率調整部と、前記倍率調整部で倍率調整された３次元距離データを表示するデータ表示部と、からなることを特徴とする。

また、本発明に係る建設機器操作アシスト表示システムは、前記データ表示部で、３次元距離データの距離に応じて色を異ならせて表示を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る建設機器操作アシスト表示システムは、前記所定の視点が、前記建設機器の上方からの視点であることを特徴とする。

本発明に係る建設機器操作アシスト表示システムは、３次元距離データを表示するデータ表示部を有しており、このような建設機器操作アシスト表示システムによれば、オペレーターは建設機器周辺の死角に存在する人や物体との間の距離を把握することができ、事故の発生を防止することが可能となる。

また、本発明に係る建設機器操作アシスト表示システムは、３次元距離データ（「点群データ」）としてデータ化することで任意の方向から見たような（例えば、鳥瞰的に見たような）表示が可能である。これによりオペレーターは死角にある人や物との距離を直感
的に認識しやすく、対象が人であっても物であっても理解できるため疑心暗鬼にならずに情報を得ることができるため死角をなくすことができる。

本発明の実施形態に係る建設機器操作アシスト表示システム１００が搭載された建設機器１を示す図である。 後方用３次元スキャナー１１０及び側方用３次元スキャナー１２０の取り付け位置を説明する図である。 後方用３次元スキャナー１１０及び側方用３次元スキャナー１２０によるデータ取得イメージを示す図である。 本発明の実施形態に係る建設機器操作アシスト表示システム１００のブロック図である。 建設機器１の操縦室７に設けられるタッチパネル１５０を示す図である。 本発明の実施形態に係る建設機器操作アシスト表示システム１００の処理のフローチャートを示す図である。 本発明の実施形態に係る建設機器操作アシスト表示システム１００のタッチパネル１５０における表示例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る建設機器操作アシスト表示システム１００が搭載された建設機器１を示す図である。本実施形態においては、建設機器操作アシスト表示システム１００が搭載される建設機器１としてバックホウを例に挙げ説明するが、本発明に係る建設機器操作アシスト表示システム１００は、その他の建設機器１に適用することもできる。

建設機器１においては、オペレーターが操縦室７に搭乗し操作を行うことが想定されている。また、建設機器１は、オペレーターの操作によって旋回する旋回部５を有している。建設機器１のオペレーターは、建設機器１後方の下部、側方などを視認することができず、旋回部５の旋回により誤って周辺の作業員に接触する、といった事故が発生することがあった。

そこで、本発明に係る建設機器操作アシスト表示システム１００においては、オペレーターにとって死角となっている建設機器１の後方、及び、側方に、３次元スキャナーを設置し、３次元スキャナーによって、３次元距離データを取得する。図２は後方用３次元スキャナー１１０及び側方用３次元スキャナー１２０の取り付け位置を説明する図である。図２において、網掛け部はそれぞれの３次元スキャナーのデータ取得範囲を示している。

後方用３次元スキャナー１１０及び側方用３次元スキャナー１２０としては、例えば、ＡＳＵＳＴｅＫ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ製の開発者向けモーションキャプチャデバイス「Ｘｔｉｏｎ ＰＲＯ」を用いることができる。

後方用３次元スキャナー１１０及び側方用３次元スキャナー１２０は、センサー筐体のセンシング開口部（不図示）からレーザや赤外線を被写体に投射して大量の３次元距離データ（「点群データ」ともいう）を測定できるセンサーである。図３は後方用３次元スキャナー１１０及び側方用３次元スキャナー１２０によるデータ取得イメージを示す図である。図３（Ａ）は被写体を示す図であり、図３（Ｂ）は取得される３次元距離データ（「点群データ」）を示している。

点群データは３次元距離を表現する点が大量にあるので距離画像と呼ぶこともできる。３次元スキャナーを設置している高さや煽り角から、点群データを３次元直交座標系に変
換することによりＸ，Ｙ，Ｚ座標でデータを扱うことができるようになる。

図４は本発明の実施形態に係る建設機器操作アシスト表示システム１００のブロック図である。図４において、制御部１００は、データを入出力したり、演算や画像処理などの情報処理を行ったりするものであり、例えば、現在広く普及しているパーソナルコンピューターなどを用いることができる。後方用３次元スキャナー１１０及び側方用３次元スキャナー１２０で取得された３次元距離データ（「点群データ」）は、このような制御部１００に入力され、所定のデータ処理などが施される。

また、制御部１００は、タッチパネル１５０とデータ通信可能に接続されている。タッチパネル１５０は、オペレーターによるタッチ入力を許容する位置入力部１５３と、液晶ディスプレイなどの表示部１５５とが積層された構造を有しており、オペレーターは表示部１５５による表示を参照しながら、位置入力部１５３から入力操作を行うことができるようになっている。

上記のようなタッチパネル１５０は、建設機器１の操縦室７に取り付けられ、オペレーターが入力や参照を行うようになっている。図５は建設機器１の操縦室７に設けられるタッチパネル１５０を示す図である。

後方用３次元スキャナー１１０及び側方用３次元スキャナー１２０で取得された３次元距離データ（「点群データ」）は、制御部１００でデータ処理され、前記タッチパネル１５０の表示部１５５で表示されるようになっている。

次に、以上のように構成される本発明に係る建設機器操作アシスト表示システム１００による処理・動作を説明する。

図６は本発明の実施形態に係る建設機器操作アシスト表示システム１００の処理のフローチャートを示す図である。また、図７は本発明の実施形態に係る建設機器操作アシスト表示システム１００のタッチパネル１５０における表示例を示す図である。

まず、ステップＳ１０１では、後方用３次元スキャナー１１０により３次元距離データ（「点群データ」）を取得する。

続いて、ステップＳ１０２では、側方用３次元スキャナー１２０により３次元距離データ（「点群データ」）を取得する。

ステップＳ１０は、オペレーターによる操作を示している。タッチパネル１５０における１５０ａは、視点を設定するためのポインターである。図７の例では、ポインターは建設機器の表示の直上にあり、オペレーターによって視点が建設機器１の直上に設定されている場合を示している。視点を示すポインターは、オペレーターの操作によってタッチパネル１５０画面内の適当な位置に設定することができるようになっている。

なお、本発明に係る建設機器操作アシスト表示システム１００において、視点が建設機器１の直上に設定されている場合は、オペレーターは建設機器１の鳥瞰図を参照することができるようになり、全体の把握を行いやすい。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０で設定されている視点（本例では、建設機器の直上の視点）に基づいて、後方用３次元スキャナー１１０により取得された３次元距離データ（「点群データ」）及び、側方用３次元スキャナー１２０により取得された３次元距離データ（「点群データ」）の視点の変換を実行する。

続いて、ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で視点変換された複数の３次元距離データ（「点群データ」）を一つのデータとして合成する処理を実行する。

ステップＳ２０は、オペレーターによる操作を示している。タッチパネル１５０における１５０ｂは、表示倍率を設定するインジケーターである。図７の例では、インジケーターは「１」を指しており、等倍の表示を行う設定がなされている場合を示している。インジケーターは、オペレーターの操作によって、例えば、表示倍率として、×０．５〜×２倍の範囲を設定することができるようになっている。

ステップＳ１０５では、ステップＳ２０で設定されているインジケーターの倍率に基づいて、ステップＳ１０４で合成された数の３次元距離データ（「点群データ」）の倍率調整を実行する。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で倍率調整された３次元距離データを表示部１５５（タッチパネル１５０）に表示する。表示部１５５（タッチパネル１５０）で表示される、３次元距離データ（「点群データ」）は、建設機器１からの距離に応じて色分けされるようになっている。

タッチパネル１５０における１５０ｃは、どの色の３次元距離データ（「点群データ」）が、建設機器１からどの程度離れているかを示す凡例表示である。なお、本実施形態では、３次元距離データ（「点群データ」）の建設機器１からの距離を、色の違いで示しているが、色の濃淡などによって示すようにしてもよい。

以上のように、本発明に係る建設機器操作アシスト表示システム１００は、３次元距離データ（「点群データ」）を表示するデータの表示部１５５（タッチパネル１５０）を有しており、このような建設機器操作アシスト表示システム１００によれば、オペレーターは建設機器１周辺の死角に存在する人や物体との間の距離を把握することができ、事故の発生を防止することが可能となる。

また、本発明に係る建設機器操作アシスト表示システム１００は、３次元距離データ（「点群データ」）としてデータ化することで任意の方向から見たような（例えば、鳥瞰的に見たような）表示が可能である。これによりオペレーターは死角にある人や物との距離を直感的に認識しやすく、対象が人であっても物であっても理解できるため疑心暗鬼にならずに情報を得ることができるため死角をなくすことができる。

１・・・建設機器
５・・・旋回部
７・・・操縦室
１０・・・建設機器操作アシスト表示システム
１００・・・制御部
１１０・・・後方用３次元スキャナー
１２０・・・側方用３次元スキャナー
１５０・・・タッチパネル
１５３・・・位置入力部
１５５・・・表示部

Claims (3)

1. 建設機械に搭載され、光線を対象物に投射して、点群データの集合である３次元距離データを取得する複数の３次元スキャナーと、
   前記３次元スキャナーで取得された前記３次元距離データを、所定の視点からの３次元距離データに変換する視点変換部と、
   前記複数の３次元スキャナーで取得され、 前記視点変換部で視点変換された複数の３次元距離データを合成するデータ合成部と、
   前記データ合成部で合成された３次元距離データの倍率を調整する倍率調整部と、
   前記倍率調整部で倍率調整された３次元距離データを表示するデータ表示部と、からなることを特徴とする建設機器操作アシスト表示システム。
2. 前記データ表示部で、３次元距離データの距離に応じて色を異ならせて表示を行うことを特徴とする請求項１に記載の建設機器操作アシスト表示システム。
3. 前記所定の視点が、前記建設機器の上方からの視点であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の建設機器操作アシスト表示システム。

Images