JP2019010908A - 作業機 - Google Patents

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Abstract

【課題】周囲の光環境が変化しても、照明光が照らしている箇所の視認性の低下を抑えることができる作業機を提供する。【解決手段】走行する機体に、所定の作業を行う作業部14が連結された作業機10において、前記機体の走行方向を照らす調色可能な前照灯20と、前記前照灯20の照明光によって照らされている照明箇所の色を検出するカメラ94と、前記カメラ94によって検出された色に応じて前記前照灯20を調色する制御部40と、を備える構成とした。【選択図】図2

Description

本発明は、作業機に関する。
走行する機体に、除雪作業する作業部としてのオーガが連結された除雪機が知られている。この種の除雪機には、一般に、走行方向の前方を照らす前照灯が設けられている(例えば、特許文献1参照)。
一方、乗用車等の車両のヘッドライトの点灯を制御する技術が知られている。この種の技術としては、例えば、周囲の明るさに応じてヘッドライトの点灯を制御する技術(例えば、特許文献2参照)や、対向車の光を検知してハイビームとロービームとを切り替える技術、ステアリングの操作方向にヘッドライトの光軸を向ける技術などがある。
特開2014−70366号公報 特開平10−44860号公報
ところで、除雪作業において、昼間及び夜間の違い、天候の違い、照り返しの有無といった周囲の光環境の違いにより、照明光が照らしている箇所(以下、「照明箇所」と言う)の視認性が異なる。
例えば、昼間の日射や外灯の光等によって照らされている箇所を、前照灯が照らす場合には、照明光が目立たち難くなる。このため、作業者は、照明光がどこを照らしているのか分かり難くなり、照明箇所の視認性が低下する。車両のヘッドライトを制御する従来の技術では、このような照明箇所の視認性の低下を防ぐことは困難であった。
上述の課題は、除雪機に限らず、走行する機体と、走行方向を照らす照明手段と、を備えた作業機に共通して生じるものである。
本発明は、周囲の光環境が変化しても、照明光が照らしている箇所の視認性の低下を抑えることができる作業機を提供することを目的とする。
本発明は、走行する機体に、所定の作業を行う作業部が連結された作業機において、前記機体の走行方向を照らす調色可能な照明手段と、前記照明手段の照明光によって照らされている照明箇所の色を検出する色検出手段と、前記色検出手段によって検出された色に応じて前記照明手段を調色する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、周囲の光環境が変化し、照明箇所の色が目立たなくなっても、照明手段の調色によって当該照明箇所を目立たせる色にして視認性の低下を抑えることができる。
本発明は、上記作業機において、前記制御手段は、前記調色によって前記照明箇所の色の色相を所定色相に維持する、ことを特徴とする。
本発明によれば、周囲の光環境が変化しても照明箇所の色の色相(いわゆる、色味)が所定色相に維持されるので、照明箇所の色相の変化を要因とした視認性低下が抑えられる。
本発明は、上記作業機において、前記制御手段は、前記調色によって前記照明箇所の色の彩度を所定彩度に維持する、ことを特徴とする。
本発明によれば、周囲の光環境の変化が変化しても照明箇所の色の彩度(いわゆる、色味の濃さ)が変わらずに所定彩度に維持されるので、照明箇所の彩度の変化を要因とした視認性低下が抑えられる。
本発明は、上記作業機において、前記照明箇所の明るさを検出する明るさ検出手段を備え、前記照明手段は、調光可能であり、前記制御手段は、前記明るさが所定値を下回る場合、前記照明手段を調光し、前記明るさが所定値以上になるまで照明光の光量を増やすことを特徴とする。
本発明によれば、照明箇所の明るさが所定値を下回り、当該照明箇所の明るさが不足している場合でも、照明手段が調光によって照明光の光量が増やされるので、明るさの不足を要因とした視認性低下が抑えられる。
本発明は、上記作業機において、前記制御手段は、前記明るさが前記所定値以上の場合に、前記色検出手段によって検出された色に応じて前記照明手段を調色することを特徴とする。
本発明によれば、前記明るさが前記所定値以上の場合には、照明手段の調色によって照明箇所の視認性低下を抑えるので、照明箇所が照明光によって過度な明るさで照らされることなく、調色によって視認性の低下が抑えられる。また、調光による照明光Kの光量増加が抑えられるので、省エネルギーにもなる。
本発明は、上記作業機において、地面に積もった雪を除去する前記作業部を備えた除雪機である、ことを特徴とする。
本発明によれば、周囲の明るさや外灯の光の色等によって照明箇所の視認性が低下し易い積雪面であっても、照明箇所の視認性低下が抑えられる。
本発明によれば、周囲の光環境が変化しても、照明光が照らしている箇所の視認性の低下が抑えられる。
本発明の実施形態に係る作業機の側面図である。 作業機の構成を模式的に示す図である。 作業機による除雪作業の説明図である。 制御部の照明制御処理のフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は本実施形態に係る作業機10の側面図である。また、図2は作業機10の構成を模式的に示す図である。なお、前後左右、及び上下といった各方向の記載は、作業機10を基準とした各方向である。図1において、前方を符号FRで示し、上方を符号UPで示している。
図1に示すように、作業機10は、機体11に、動力源12と、走行装置13と、除雪作業をする作業部14と、操作パネル15(操作装置とも称する)とを、備えた自走式の除雪機である。操作パネル15には、機体11の後部から後方上部に延びた操作ハンドル16が設けられている。作業者は、作業機10を運転して除雪作業を行う場合、作業機10後方にて操作ハンドル16を把持し、操作パネル15を操作する等して作業機10を操縦し、走行する作業機10に連られながら歩行する。
動力源12は、作業機10の前後中央に設けられ、この動力源12の前上部から左右に間隔を空けて一対のアーム17が立設する。これらアーム17の上端に、照明光Kを照射する前照灯20が支持される。この前照灯20は、機体11の前方に連結された作業部14(後述するオーガハウジング41やシュータ45など)よりも後方、且つ、オーガハウジング41よりも上方に配置される。さらに、前照灯20は、シュータ45に対して左方向又は右方向にずれた位置に配置され、本実施形態では機体11の左右方向の幅中央位置に配置されている。これにより、前照灯20の照明光Kがシュータ45に遮られずに作業機10、及び作業部14よりも前方FR(作業機10の走行方向)を照らすことができる。
動力源12は、走行装置13と作業部14とを駆動するものであり、図2に示す電動モータ31、及びエンジン32を有する。電動モータ31は、図2に示す制御部40の制御の下、走行装置13を駆動する。本構成では、左右に間隔を空けてクローラ式の一対の走行装置13を備え、各走行装置13を、それぞれ異なる電動モータ31で減速機構を介して駆動する。
エンジン32は、内燃機関であり、制御部40の制御の下、変速機34を介して作業部14を駆動する。エンジン32の駆動軸には発電機35が設けられる。発電機35によって発電された電力は、バッテリ36、電動モータ31、前照灯20等の作業機10が有する電装部品に供給される。なお、走行装置13は、エンジン32によって駆動される構成でもよい。
図1及び図2に示すように、作業部14は、機体11の前方FRに連結されており、オーガハウジング41と、オーガハウジング41の後部に連結されるブロアハウジング42と、オーガハウジング41内に設けられたオーガ43と、ブロアハウジング42内に設けられたブロア44と、ブロアハウジング42から上方UPへ延びた上記シュータ45と、を備える。
オーガハウジング41は、オーガ43の上方UP、後方及び左右両側を覆うカバーであり、オーガ43の前方FR及び下方を露出した状態でオーガ43を覆う。本実施形態では、オーガ43は、その接地面Gsがオーガハウジング41の上端縁41Aと略平行になる姿勢でオーガハウジング41に収められている。
オーガ43には、図2に示すように、変速機34の出力軸34Sが連結され、出力軸34Sの回転によってオーガ43が回転駆動され、作業機10の前方FRの雪を掻き取って除雪する。ブロア44は、制御部40の制御の下、オーガ43によって掻き取られた雪をシュータ45に供給し、シュータ45によって雪を離れた位置に飛ばす。つまり、シュータ45は、オーガ43によって掻き集めた雪を作業機10から離れた位置に投雪する投雪部として機能する。
シュータ45は、走行装置13が接地している地面Gr(作業機10が走行する走行面に相当)に対して、垂直方向に延びる軸線周りに回転可能に設けられ、シュータ駆動モータ47によって回転駆動される。シュータ45が回転することによって、投雪方向を前後左右の任意の方向に調整可能である。
シュータ45の上端部には、シュータガイド48が設けられる。シュータガイド48は、上下にスイング自在に取り付けられ、上下方向の角度(つまり、投雪角度)を調整可能である。シュータガイド48は、ガイド駆動モータ49によって投雪角度が制御される。
図1に示されるように、作業機10は、左右の走行装置13によって前進走行しつつ、前部のオーガ43によって雪を掻き集め、掻き集めた雪をブロア44によってシュータ45を介して遠くへ飛ばすことができる。
作業機10は、オーガハウジング41の姿勢を変更するオーガハウジング駆動機構50を備え、このオーガハウジング駆動機構50は、昇降駆動機構50Aと、ローリング駆動機構50Bと、を備えている。昇降駆動機構50Aは、制御部40の制御の下、機体11に対してオーガハウジング41を昇降駆動する機構である。ローリング駆動機構50Bは、制御部40の制御の下、機体11に対してオーガハウジング41をローリング駆動する機構である。ローリング駆動とは、前方側からオーガ43をみたときの当該オーガ43の接地面Gsの左右方向の傾動角度(「ローリング角度」)を変更する駆動態様である。これにより、オーガハウジング41の高さを変更し、且つ、左右方向への向きを変更可能である。この場合、オーガ43はオーガハウジング41と共に移動する。
制御部40は、プログラム及び各種データを記憶するメモリ40A(図2)を有し、メモリ40Aに記憶されたプログラムを実行することによって、作業機10の各部を制御する。制御部40は操作パネル15の近傍に配置される。
図1に示すように、操作ハンドル16は、作業者が把持するグリップ61と、左右の旋回操作レバー62とをそれぞれ有している。さらに、左の操作ハンドル16は、走行準備レバー63を有している。
制御部40は、作業者が所定操作(走行準備レバー63を握ってグリップ61側に下げる操作)を行っている場合に、走行装置13と作業部14の駆動を許可する。また、制御部40は、作業者が左又は右の旋回操作レバー62を握っているときに、握っている方へ作業機10を旋回するように、走行装置13を制御する。
図2に示すように、操作パネル15は、メインスイッチ66、スロットルレバー67、方向速度レバー68、オーガハウジングレバー69、シュータ操作レバー70、オーガスイッチ71、及び目標作業速度設定部72などの操作子を備えている。
メインスイッチ66は、電気系統をオンにするとともに、エンジン32を始動させる手動操作子である。スロットルレバー67は、エンジン32の回転速度を制御するための手動操作子である。方向速度レバー68は、左右の走行装置13の回転を制御するための手動操作子である。
オーガハウジングレバー69は、オーガ43で除雪作業時に、オーガハウジング駆動機構50によって、オーガハウジング41を雪面に合わせて昇降並びにローリングさせる手動操作子である。シュータ操作レバー70は、シュータ駆動モータ47、及びガイド駆動モータ49によって、シュータ45及びシュータガイド48の向きを変えるための操作部材である。
オーガスイッチ71は、オーガ43とエンジン32との間の動力伝達経路に設けられた不図示の電磁クラッチを切り替える手動操作子であり、オーガスイッチ71がオンのときに動力伝達を可能にし、オフのときに動力伝達を遮断する。つまり、制御部40は、走行準備レバー63をグリップ61側に下げる操作と、オーガスイッチ71をオンにする操作とが行われた場合に、エンジン32の動力によってオーガ43及びブロア44を駆動させる。
目標作業速度設定部72は、作業部14の目標作業回転速度を設定する手動操作子である。シュータ45からの投雪距離はブロア44の回転速度によって決まるので、作業部14の目標作業回転速度が設定されると、シュータ45からの投雪距離が設定される。つまり、目標作業速度設定部72は、投雪距離を設定する手動操作子(投雪距離レバー)でもある。
また、作業機10は、制御部40が作業機10の各部を制御するために必要な情報を検出する検出部80(図2)を備えている。
つまり、検出部80は、作業機10が有する各部の情報(本構成では、作業部14の回転速度(オーガ43の回転速度)、エンジン32の回転速度、オーガハウジング41の高さ、重力方向(鉛直方向)に対するオーガハウジング41の傾き角、オーガハウジング21のローリング位置など)を検出するためのセンサを備える。これらのセンサについては、従来の除雪機が有するセンサを適用可能である。
図3は、作業機10による除雪作業の説明図である。
作業機10は、除雪作業の際、前照灯20を点灯して前方FRを照明光Kで照らしている。このとき、昼間や夜間といった日照の違い、天候の違い、照り返しの有無といった、そのときの周囲の光環境の違いにより、照明光Kが照らしている照明箇所Pを人間が見たときの見え方や感じ方が異なる。例えば、周囲が明るい光環境の場合、照明光Kで照らしても、どこが照らされているのか分かり難くなり、照明箇所Pの視認性が低下してしまう。
そこで、本実施形態では、作業機10は、周囲の光環境によらずに、照明光Kで照らされている照明箇所Pの色を一定に維持することで、照明箇所Pの視認性低下を抑えるように構成されており、以下、この構成について詳述する。
作業機10の前照灯20は、図1に示すように、制御部40の制御により、調色、及び調光が可能な光源装置20Aを備えている。光源装置20Aは、赤色光を放射する赤色光源と、緑色光を放射する緑色光源と、青色光を放射する青色光源と、を備え、これら赤色光、緑色光、及び青色光を混合した光を出射し、この光が照明光Kに用いられる。また、光源装置20Aは、赤色光源、緑色光源、及び青色光源の各々の出力光量を互いに独立して制御可能に構成されている。かかる光源装置20Aは、例えば、赤色光源、緑色光源、及び青色光源の各々に、赤色LED、緑色LED、及び青色LEDを用いることで実現される。
また、図2に示すように、作業機10は、照明光Kが照らしている照明箇所Pをカラー撮影し撮影データSdを制御部40に出力するカメラ94と、照明箇所Pの明るさを検出し制御部40に出力する照度センサ96と、を備えている。
制御部40は、周囲の明るさ、及び撮影データSdに基づいて、前照灯20を調色、及び調光することで、照明箇所Pの視認性低下を抑えている。
図4は、制御部40の照明制御処理のフローチャートである。
制御部40は、作業者の操作、或いは周囲の明るさに基づいて、前照灯20を点灯し、照明箇所を照明光Kで照明を開始すると(ステップS1)、照度センサ96から検出光量(照明箇所Pの明るさ)を取り込み(ステップS2)、照明箇所Pの光量平均値(明るさの平均値)を検出し(ステップS3)、光量平均値と設定値とを比較する(ステップS4)。この設定値は、十分な視認性を確保できる照明箇所Pの明るさの指標値であり、制御部40に予め設定されている。
光量平均値が所定の設定値以下である場合(ステップS4:NO)、制御部40は、前照灯20を調光し、照明光Kの光量を増やす(ステップS5)。ステップS5の処理は、フィードバック制御により、照明箇所Pの光量平均値が設置値以上になるまで繰り替えし実行され、これにより、照明箇所Pが設置値を下回らない明るさに維持される。
照明箇所の光量平均値が設定値以上である場合(ステップS4:YES)、制御部40は、前照灯20の調光に代えて調色する。
詳述すると、昼間の日射や、外灯の光等で照明箇所Pが明るい場合、前照灯20の照明光Kの光量を増やして照明箇所Pを目立たせようとすると、照明箇所Pが明るくなり過ぎてしまい、作業者が眩しさを感じ、視認性を低下させてしまう。
また、白色以外の色(本実施形態では暖色系の色に属する黄色)の照明光Kで照明箇所Pを照らすことで、照明箇所Pを目立たせることができる。しかしながら、照明光K以外の光で周囲が明るい場合、照明箇所Pにおいては、照明光Kの光量が、それ以外の光の光量に対して相対的に低くなる。このため、有色の照明光Kで照らされても、照明光Kの照射による色が目立ち難くなり、照明箇所Pの視認性低下の抑制効果が得られ難い。
特に、除雪作業においては、積雪Tの積雪面Ts(図3)が白色に近いことから、周囲が明るい場合には、照明光Kで照らされた箇所の色が積雪面Tsの白色に近くなり、どこが照明光Kで照明されているのか見分けが付き難くなる。また、外灯の光の色が白色以外(例えばナトリウムランプのオレンジ色)であると、この光の色によって照明箇所Pの色が照明光Kだけで照らしたときの色と異なることもある。
そこで、本実施形態では、周囲の光環境によらず、照明箇所Pの色相(色合い)を一定に維持することで、照明箇所Pの視認性低下を防止している。
すなわち、制御部40は、カメラ94の撮影データSdを取り込み(ステップS6)、この撮影データSdに基づいて、照明箇所Pの色成分を検出する(ステップS7)。具体的には、制御部40は、撮影データSdの各画素の色情報を、R成分(赤色成分)、G成分(緑色成分)、及びB成分(青色成分)に分解する。そして、制御部40は、照明箇所Pに対応する全画素のR成分、G成分、及びB成分の平均値を照明箇所Pの色成分として求める。これらR成分、G成分、及びB成分の相対的な比率によって照明箇所Pの色相が検出される。
次いで、作業機10は、照明箇所Pの色相を一定に維持するための処理を実行する。本実施形態では、積雪面Tsを照明光Kで照らしたときの照明箇所Pの視認性に鑑みて、照明箇所Pの色相を黄色に維持している。
具体的には、R成分、G成分、及びB成分の全てが多く、照明箇所Pの色相が白色に近い場合(ステップS8:YES)、制御部40は、前照灯20を調色して、R成分、及びG成分を増やし、色相を黄色に調整する(ステップS9)。
またR成分、及びB成分がG成分に比べて比較的多い場合には(ステップS10:YES)、制御部40は、前照灯20を調色して、R成分、及びG成分を増やし、色相を黄色に調整する(ステップS11)。G成分、及びB成分が比較的多い場合には(ステップS12:YES)、制御部40は、前照灯20を調色して、R成分、及びG成分を増やし、色相を黄色に調整する(ステップS13)。
またR成分、及びG成分が比較的多い場合(ステップS14:YES)、照明箇所Pの色相は黄色であるものの、黄色が濃すぎて(彩度が高過ぎて)視認性の低下を招くので、制御部40は、前照灯20を調色してB成分を増やし、彩度を低くする(ステップS15)。
またR成分のみが比較的多い場合(ステップS16:YES)、制御部40は、前照灯20を調色してG成分を増やして黄色に調整し(ステップS17)、G成分のみが比較的多い場合(ステップS18:YES)、制御部40は、前照灯20を調色してR成分を増やして黄色に調整する(ステップS19)。またB成分のみが比較的多い場合(ステップS20:YES)、制御部40は、前照灯20を調色してRG成分を増やして黄色に調整する(ステップS21)。
これらステップS6〜S21の処理は、フィードバック制御により、照明箇所Pの色が所定彩度の黄色に調整されるまで繰り替えし実行される。
そして、この照明制御処理が実行されることで、周囲の光環境によらずに、照明箇所Pが所定の明るさで、かつ、色が所定彩度の黄色で照明される。この結果、周囲の光環境が変化しても、照明箇所Pが人間の視覚に与える刺激の低下が抑えられ、視認性の低下が抑えられることとなる。
本実施形態によれば、次の効果を奏する。
すなわち、本実施形態の作業機10は、前照灯20の照明光Kによって照らされている照明箇所Pの色を検出し、この色に応じて前照灯20を調色する。これにより、周囲の光環境が変化し、照明箇所Pの色が目立たなくなっても、前照灯20の調色によって当該照明箇所Pを目立たせる色にして視認性の低下を抑えることができる。
本実施形態の作業機10は、周囲の光環境の変化が変化しても照明箇所Pの色の色相(いわゆる、色味)を所定色相(本実施形態では黄色)に維持するので、照明箇所Pの色相の変化を要因とした視認性低下が抑えられる。
本実施形態の作業機10は、周囲の光環境が変化しても照明箇所Pの色の彩度(いわゆる、色味の濃さ)を所定彩度に維持するので、照明箇所Pの彩度の変化を要因とした視認性低下が抑えられる。
本実施形態の作業機10は、照明箇所Pの明るさが所定値を下回る場合、前照灯20を調光し、この明るさが所定値以上になるまで照明光Kの光量を増やすので、明るさの不足を要因とした視認性低下がさえられる。
本実施形態の作業機10は、照明箇所Pの明るさが所定値以上の場合には、調光に代えて、照明箇所Pの色に応じて前照灯20を調色するので、照明箇所Pが照明光Kによって過度な明るさで照らされることなく、調色によって視認性の低下が抑えられる。また、調光による照明光Kの光量増加が抑えられるので、省エネルギーにもなる。
本実施形態の作業機10は、地面Grの積雪Tを除去する作業部14を備えた除雪機である。この除雪機によれば、周囲の明るさや外灯の光、この光の色等によって照明箇所Pの視認性が低下し易い積雪面Tsであっても、照明箇所の視認性低下が抑えられる。
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形、及び応用が可能である。
上述の実施形態において、作業機10は、照明箇所Pの色の色相を黄色に維持したが、これに限らない。例えば、照明箇所Pが積雪面Tsである場合、暖色系(例えば波長580nm〜630nmの間の光)の色相を好適に用いることができる。また、照明箇所Pの下地(例えば地面Gr)の色に応じて、視認性を良好にする適宜の色相を用いることができる。
上述の実施形態において、照明箇所Pの色の検出には、カメラ94に代えて、カラーセンサを用いてもよい。
上述の実施形態において、除雪機は、自走式に限らず、歩行型でもよい。
また、本発明は、除雪機に限らず、農耕作業に用いられる耕耘機といった他の作業機にも用いることができる。
10 作業機
11 機体
14 作業部
20 前照灯(照明手段)
20A 光源装置
40 制御部(制御手段)
94 カメラ(色検出手段)
96 照度センサ(明るさ検出手段)
K 照明光
P 照明箇所
Ts 積雪面
本発明は、走行する機体に、所定の作業を行う作業部が連結された作業機において、前記機体の走行方向を照らす調光及び調色可能な照明手段と、前記照明手段の照明光によって照らされている照明箇所の明るさを検出する明るさ検出手段と、前記明箇所の色を検出する色検出手段と、前記照明箇所の明るさが所定値以上となるように前記照明手段を調光し、かつ、前記照明光によって照らされている照明箇所の色が視認性を維持する所定の色、又は色相になるように前記照明手段を調色する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明は、上記作業機において、前記明るさが前記所定値以上となるように前記照明手段を調光した場合に、記照明手段調色を実行することを特徴とする。

Claims (6)

  1. 走行する機体に、所定の作業を行う作業部が連結された作業機において、
    前記機体の走行方向を照らす調色可能な照明手段と、
    前記照明手段の照明光によって照らされている照明箇所の色を検出する色検出手段と、
    前記色検出手段によって検出された色に応じて前記照明手段を調色する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする作業機。
  2. 前記制御手段は、前記調色によって前記照明箇所の色の色相を所定色相に維持する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の作業機。
  3. 前記制御手段は、前記調色によって前記照明箇所の色の彩度を所定彩度に維持する、
    ことを特徴とする請求項2に記載の作業機。
  4. 前記照明箇所の明るさを検出する明るさ検出手段を備え、
    前記照明手段は、調光可能であり、
    前記制御手段は、前記明るさが所定値を下回る場合、前記照明手段を調光し、前記明るさが所定値以上になるまで照明光の光量を増やすことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の作業機。
  5. 前記制御手段は、前記明るさが前記所定値以上の場合に、前記色検出手段によって検出された色に応じて前記照明手段を調色する
    ことを特徴とする請求項4に記載の作業機。
  6. 地面に積もった雪を除去する前記作業部を備えた除雪機である、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の作業機。
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