JP2017071914A - 施工方法、作業機械の制御システム及び作業機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】作業機械の制御システムは、施工対象を検出して、前記施工対象の三次元形状を表す形状情報を出力する形状検出部と、前記形状検出部から前記形状情報を取得し、前記施工対象を施工するときに目標とする形状の情報である目標施工情報を、取得した前記形状情報を用いて求める施工情報生成部と、を含む。
【選択図】図2
Description
<油圧ショベルの全体構成>
図1は、実施形態1に係る撮像装置の制御システムを備えた油圧ショベル1の斜視図である。図2は、実施形態1に係る油圧ショベル1の運転席付近を示す斜視図である。作業機械である油圧ショベル1は、車体1B及び作業機2を有する。車体1Bは、旋回体3、運転室4及び走行体5を有する。旋回体3は、旋回中心軸Zrを中心として走行体5に旋回可能に取り付けられている。旋回体3は、油圧ポンプ及びエンジン等の装置を収容している。
図2に示されるように、油圧ショベル1は、例えば運転室4内に複数の撮像装置30a,30b,30c,30dを有する。複数の撮像装置30a,30b,30c,30dは、対象の形状を検出する検出装置の一例である。以下において、複数の撮像装置30a,30b,30c,30dを区別しない場合は適宜、撮像装置30と称する。複数の撮像装置30のうち撮像装置30a,30cは、作業機2側に配置される。撮像装置30の種類は限定されないが、実施形態では、例えば、CCD(Couple Charged Device)イメージセンサ又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを備えた撮像装置が用いられる。
図3は、実施形態に係る作業機械の制御システム50及び作業機械の管理システム100を示す図である。図3に示される制御システム50及び管理システム100の装置構成は一例であり、本実施形態の装置構成例に限定されない。例えば、制御システム50に含まれる各種の装置はそれぞれ独立していなくてもよい。すなわち、複数の装置の機能が1つの装置によって実現されてもよい。
実施形態1において、制御システム50は、図2に示される複数の撮像装置30のうち少なくとも2つによって施工対象を撮像することによって、施工対象の形状を示す情報である形状情報を得る。そして、制御システム50は、得られた形状情報を用いて目標施工情報を求める。油圧ショベル1が施工対象を施工する場合、制御システム50は、求めた目標施工情報に沿うように、作業機2を制御する。
図6は、実施形態1に係る作業機械の制御システムが求める形状情報について説明するための図である。この場合、油圧ショベル1がこれから施工しようとする部分である施工対象OBPは油圧ショベル1の前方にある。形状情報は、施工対象OBPから求められる。制御システム50は、施工対象OBPから形状情報を生成する場合、少なくとも一対の撮像装置30に施工対象OBPを撮像させる。本実施形態では、油圧ショベル1のオペレータが、図3に示される撮像スイッチ32を操作して撮像指令を検出処理装置51に入力すると、検出処理装置51は少なくとも一対の撮像装置30に施工対象OBPを撮像させる。
Pm=R・Ps+T・・・(1)
Pg=Rimu・(Pm+Toff)+Tg・・・(2)
図11、図12及び図13は、実施形態1に係る作業機械の制御システム50が生成する目標施工情報を説明するための図である。本実施形態において、図3に示される施工情報生成装置52は、検出処理装置51によって生成された形状情報を用いて、目標施工情報、すなわち施工対象OBPが施工される際に目標となる形状の位置情報を求める。本実施形態において、施工情報生成装置52は、図11及び図12に示されるように、施工情報生成装置52は、形状情報に含まれる施工対象OBPの表面OBSの位置を示す情報を加工することによって、表面OBSの位置を変更して、目標施工情報を得る。
図14は、実施形態1に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。制御システム50を有する油圧ショベル1は、本実施形態に係る施工方法を実行する。より詳細には、制御システム50は、施工対象OBPの形状情報を求め、得られた形状情報から目標施工情報を生成する。そして、制御システム50は、得られた目標施工情報に沿うように作業機2を制御する。
実施形態2は、複数の作業機械が作業する施工現場において、制御システム50を有する油圧ショベル1が施工対象OBPの情報を取得して形状情報及び目標施工情報を生成する。そして、油圧ショベル1は、生成した目標施工情報を他の作業機械に送信する。油圧ショベル1及び他の作業機械は、油圧ショベル1によって生成された目標施工情報を用いて施工対象OBPを施工する。他の作業機械は、図3に示される他の油圧ショベル1otの他、例えば、ブルドーザー、ホイールローダー及びグレーダーであってもよい。他の作業機械は、制御システム50を備えていてもよいし、備えていなくてもよいが、少なくとも通信装置を備えている。
実施形態3は、油圧ショベル1が作業する施工現場において、制御システム50を有する油圧ショベル1が施工対象OBPの情報を取得して形状情報を生成し、生成した形状情報を、図3に示される管理施設60の管理装置61に送信する。管理装置61は、油圧ショベル1から取得した形状情報を用いて目標施工情報を生成して、油圧ショベル1に送信する。油圧ショベル1は、管理装置61が生成した目標施工情報を用いて施工対象OBPを施工する。本実施形態は、管理装置61が目標施工情報を生成することにより、油圧ショベル1の制御システム50、より詳細には施工情報生成装置52の負荷を低減する。
図17は、実施形態3の第1変形例に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。第1変形例において、管理装置61が生成した目標施工情報は、制御システム50を有する油圧ショベル1を介して他の作業機械に送信される点が前述した実施形態3とは異なる。ステップS401からステップS405は、実施形態3のステップS301からステップS305と同様なので説明を省略する。ステップS406において、管理装置61から目標施工情報を取得した油圧ショベル1の制御システム50の施工管理装置57は、自身の記憶部に目標施工情報を記憶させるとともに、通信装置25を介して他の作業機械に目標施工情報を送信する。
第2変形例は、制御システム50を有する油圧ショベル1が複数台、施工現場で施工する場合の施工方法である。第2変形例において、それぞれの油圧ショベル1が生成した形状情報が管理装置61に送信され、管理装置61はそれぞれの油圧ショベル1から取得した目標施工情報を生成し、それぞれの油圧ショベル1に送信する。それぞれの油圧ショベル1は、管理装置61から取得した目標施工情報を用いて施工する。
図21は、実施形態4に係る管理システム100Aを示す図である。管理システム100Aは、管理施設60Aの操作装置66によって油圧ショベル1Aが遠隔操作されるシステムである。油圧ショベル1Aは、実施形態1から実施形態3の油圧ショベル1が有する制御システム50に加え、遠隔操作装置65を有する作業機械である。管理施設60Aの管理装置61Aは、操作装置66からの入力を用いて、油圧ショベル1Aを操作するための操作指令を生成し、通信装置62及びアンテナ63から送信する。油圧ショベル1Aの遠隔操作装置65は、通信回線NTWを介して操作指令を取得し、制御システム50を介して油圧ショベル1Aを制御する。
2 作業機
3 旋回体
4 運転室
5 走行体
8 バケット
8BT 刃先
21,22 アンテナ
23 位置検出装置
25 通信装置
27 内燃機関
28 油圧ポンプ
29 コントロールバルブ
30a,30b,30c,30d 撮像装置
50 作業機械の制御システム
51 検出処理装置
52 施工情報生成装置
53 センサ制御装置
54 機関制御装置
55 ポンプ制御装置
56 作業機制御装置
57 施工管理装置
58 表示装置
59 信号線
60,60A 管理施設
61,61A 管理装置
62 通信装置
64 携帯端末装置
65 遠隔操作装置
100,100A 作業機械の管理システム
EMD データファイル
IO 入出力部
MR 記憶部
NTW 通信回線
PR 処理部
Claims (9)
- 作業機械が有する対象検出部によって検出された対象の情報を取得し、
取得した前記対象の情報から前記施工対象の三次元形状を示す形状情報を求め、
作業機械が前記対象を施工するときに目標とする形状の情報である目標施工情報を、求めた前記形状情報を用いて求める、
施工方法。 - 前記作業機械は作業機を有し、前記作業機が、前記目標施工情報に基づいて制御される、請求項1に記載の施工方法。
- 前記目標施工情報は、前記形状情報に含まれる前記施工対象の表面の位置を変更することによって得られる、請求項1又は請求項2に記載の施工方法。
- 対象を検出して前記対象の情報を出力する対象検出部と、
前記対象検出部によって検出された前記対象の情報を用いて、前記対象の三次元形状を表す形状情報を出力する形状検出部と、
前記形状検出部から前記形状情報を取得し、前記対象を施工するときに目標とする形状の情報である目標施工情報を、取得した前記形状情報を用いて求める施工情報生成部と、
を含む、作業機械の制御システム。 - 前記目標施工情報に基づいて前記作業機を制御する作業機制御部を有する、請求項4に記載の作業機械の制御システム。
- 前記目標施工情報で表される前記目標とする形状を表示する表示装置を有する、請求項4又は請求項5に記載の作業機械の制御システム。
- 前記施工情報生成部は、
前記形状情報に含まれる前記対象の表面の位置を変更して前記目標施工情報を求める、請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の作業機械の制御システム。 - 前記形状検出部は、少なくとも2個の撮像装置を含む、請求項4から請求項7のいずれか1項に記載の作業機械の制御システム。
- 請求項4から請求項8のいずれか1項に記載の作業機械の制御システムを有する、作業機械。
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