JP2019156532A - 作業車両及び作業車両における情報表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オペレーターが作業装置の移動方向に沿う地物の高さを視覚的に把握できる作業車両及び作業車両における情報表示方法を提供する。【解決手段】作業装置１２を備えたクレーン１において、地物（地面Ｇ・障害物Ｈ・障害物Ｉ）を走査するセンサ（レーダー２９）と、図形を表示する表示装置２６と、センサ（２９）と表示装置２６に接続されて情報の処理を行う制御装置２０と、を具備し、制御装置２０が、作業装置１２の移動方向に存在する地物（Ｇ・Ｈ・Ｉ）の表面形状を認識し、作業装置１２の移動方向に沿う地物（Ｇ・Ｈ・Ｉ）の縦断面を表示装置２６に表示する、とした。【選択図】図５

Description

本発明は、作業車両及び作業車両における情報表示方法に関する。

従来より、クレーン等の作業車両が知られている。クレーンは、主に車両とクレーン装置で構成されている（特許文献１参照）。車両は、複数の車輪を備え、走行自在となっている。クレーン装置は、ブームのほかにワイヤロープやフック等で構成される作業装置を備え、荷物を移動可能としている。

ところで、このようなクレーンにおいては、オペレーターがフック或いはフックに吊り下げられた荷物の移動方向に注意を払うべきところ、移動方向に存在する地物を上方から撮影し、フック等から地物までの距離を画像上に表示するクレーンが提案されている（特許文献２参照）。しかし、上方から撮影された画像は、地物の側面が殆ど表れないため、遠近感が乏しいものとならざるを得ない。そのため、オペレーターが地物の高さを視覚的に把握できないという問題があった。これは、地物を上方から撮影するその他の作業車両においても同様であると考えられる。そこで、作業装置の移動方向に沿う地物の高さを視覚的に把握できる作業車両及び作業車両における情報表示方法が求められていたのである。

特開２０１７−１２２００３号公報 特開２０１１−６３３５８号公報

作業装置の移動方向に沿う地物の高さを視覚的に把握できる作業車両及び作業車両における情報表示方法を提供する。

第一の発明は、
作業装置を備えた作業車両において、
地物を走査するセンサと、
図形を表示する表示装置と、
前記センサと前記表示装置に接続されて情報の処理を行う制御装置と、を具備し、
前記制御装置が、前記作業装置の移動方向に存在する地物の表面形状を認識し、前記作業装置の移動方向に沿う前記地物の縦断面を前記表示装置に表示する、ものである。

第二の発明は、第一の発明に係る作業車両において、
ブームと、
前記ブームから垂下するワイヤロープと、
前記ワイヤロープの繰り入れ及び繰り出しによって昇降するフックと、で前記作業装置が構成され、
前記制御装置が、前記フックの移動方向に存在する地物の表面形状を認識し、前記フックの移動方向に沿う前記地物の縦断面を前記表示装置に表示する、ものである。

第三の発明は、第二の発明に係る作業車両において、
前記制御装置が、前記フックの位置を認識し、前記フックを示す図形を前記表示装置に表示する、ものである。

第四の発明は、第二の発明又は第三の発明に係る作業車両において、
前記フックが荷物を吊り下げている場合、
前記制御装置が、前記荷物の位置を認識し、前記荷物を示す図形を前記表示装置に表示する、ものである。

第五の発明は、第四の発明に係る作業車両において、
操作具を具備し、
オペレーターが前記操作具を操作すると、
前記制御装置が、前記荷物を示す図形の大きさを変更して前記表示装置に表示する、ものである。

第六の発明は、
作業装置と、
地物を走査するセンサと、
図形を表示する表示装置と、
前記センサと前記表示装置に接続されて情報の処理を行う制御装置と、を具備した作業車両における情報表示方法であって、
前記作業装置の移動方向を認識する工程と、
前記作業装置の移動方向に存在する地物の表面形状を認識する工程と、
前記作業装置の移動方向に沿う前記地物の縦断面を前記表示装置に表示する工程と、を有している、ものである。

第一の発明に係る作業車両は、地物を走査するセンサと、図形を表示する表示装置と、センサと表示装置に接続されて情報の処理を行う制御装置と、を具備している。そして、制御装置が、作業装置の移動方向に存在する地物の表面形状を認識し、作業装置の移動方向に沿う地物の縦断面を表示装置に表示する。かかる作業車両によれば、作業装置の移動方向に沿う地物の高さを視覚的に把握できる。

第二の発明に係る作業車両は、ブームと、ブームから垂下するワイヤロープと、ワイヤロープの繰り入れ及び繰り出しによって昇降するフックと、で作業装置が構成されている。そして、制御装置が、フックの移動方向に存在する地物の表面形状を認識し、フックの移動方向に沿う地物の縦断面を表示装置に表示する。かかる作業車両によれば、フックの移動方向に沿う地物の高さを視覚的に把握できる。

第三の発明に係る作業車両は、制御装置が、フックの位置を認識し、フックを示す図形を表示装置に表示する。かかる作業車両によれば、フックと地物の高さ方向の位置関係を視覚的に把握できる。

第四の発明に係る作業車両は、フックが荷物を吊り下げている場合、制御装置が、荷物の位置を認識し、荷物を示す図形を表示装置に表示する。かかる作業車両によれば、荷物と地物の高さ方向の位置関係を視覚的に把握できる。

第五の発明に係る作業車両は、操作具を具備している。そして、オペレーターが操作具を操作すると、制御装置が、荷物を示す図形の大きさを変更して表示装置に表示する。かかる作業車両によれば、荷物と地物が衝突しない安全距離を調節することができる。

第六の発明に係る作業車両における情報表示方法は、作業装置の移動方向を認識する工程と、作業装置の移動方向に存在する地物の表面形状を認識する工程と、作業装置の移動方向に沿う地物の縦断面を表示装置に表示する工程と、を有している。かかる作業車両における情報表示方法によれば、作業装置の移動方向に沿う地物の高さを視覚的に把握できる。

クレーンを示す図。 情報表示システムの構成を示す図。 情報表示方法のフローチャートを示す図。 カメラが撮影した画像を示す図。 フックの移動方向に沿う地物の縦断面を示す図。 フックの移動方向に沿う地物の縦断面を示す図。 フックの移動方向に沿う地物の縦断面を示す図。 フックの移動方向に沿う地物の縦断面を示す図。 フックの移動方向に沿う地物の縦断面を示す図。

本願においては、代表的な作業車両であるクレーン１を用いて説明する。本願に開示する技術的思想は、以下に説明するクレーン１のほか、その他のクレーン１にも適用できる。

まず、図１及び図２を用いて、クレーン１について説明する。

クレーン１は、主に車両２とクレーン装置３で構成されている。

車両２は、左右一対の前輪４と後輪５を備えている。また、車両２は、荷物Ｗの運搬作業を行なう際に接地させて安定を図るアウトリガ６を備えている。更に、車両２は、これらを駆動するためのエンジンやトランスミッション等を備えている。

クレーン装置３は、その後部から前方へ突き出すようにブーム７を備えている。そのため、ブーム７は、アクチュエータによって旋回自在となっている（矢印Ａ参照）。また、ブーム７は、アクチュエータによって伸縮自在となっている（矢印Ｂ参照）。更に、ブーム７は、アクチュエータによって起伏自在となっている（矢印Ｃ参照）。加えて、ブーム７には、ワイヤロープ８が架け渡されている。ブーム７の基端側には、ワイヤロープ８を巻き付けたウインチ９が配置され、ブーム７の先端側には、ワイヤロープ８によってフック１０が垂下されている。ウインチ９は、アクチュエータと一体的に構成されており、ワイヤロープ８の巻き入れ及び巻き出しを可能としている。そのため、フック１０は、アクチュエータによって昇降自在となっている（矢印Ｄ参照）。なお、クレーン装置３は、ブーム７の側方にキャビン１１を備えている。キャビン１１の内部には、後述する旋回操作具２１や伸縮操作具２２、起伏操作具２３、巻回操作具２４が設けられている。更に、入力操作具２５、後述する表示装置２６が設けられている。

ところで、本願における、作業装置１２とは、少なくともブーム７、ワイヤロープ８、フック１０で構成される。但し、高所作業車にあっては、作業装置１２は、ブーム及びバケットで構成される。加えて本願における地物とは、クレーン１の作業場所に存在する地面、障害物等である。

次に、図３を用いて、情報表示システム２７について説明する。

情報表示システム２７は、主に制御装置２０で構成されている。制御装置２０には、各種操作具２１〜２４が接続されている。また、制御装置２０には、各種バルブ３１〜３４が接続されている。更に、制御装置２０には、各種センサ４１〜４４が接続されている。

上述したように、ブーム７は、アクチュエータによって旋回自在となっている（図１における矢印Ａ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを旋回用油圧モータ５１（図１参照）と定義する。旋回用油圧モータ５１は、電磁比例切換弁である旋回用バルブ３１によって適宜に稼動される。つまり、旋回用油圧モータ５１は、旋回用バルブ３１が作動油の流動方向を切り替えたり作動油の流量を調節したりすることで適宜に稼動される。なお、ブーム７の旋回角度（図示しない）は、旋回用センサ４１によって検出される。そのため、制御装置２０は、ブーム７の旋回角度を認識することができる。

また、上述したように、ブーム７は、アクチュエータによって伸縮自在となっている（図１における矢印Ｂ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを伸縮用油圧シリンダ５２（図１参照）と定義する。伸縮用油圧シリンダ５２は、電磁比例切換弁である伸縮用バルブ３２によって適宜に稼動される。つまり、伸縮用油圧シリンダ５２は、伸縮用バルブ３２が作動油の流動方向を切り替えたり作動油の流量を調節したりすることで適宜に稼動される。なお、ブーム７の伸縮長さＥ（図１参照）は、伸縮用センサ４２によって検出される。そのため、制御装置２０は、ブーム７の伸縮長さＥを認識することができる。

更に、上述したように、ブーム７は、アクチュエータによって起伏自在となっている（図１における矢印Ｃ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを起伏用油圧シリンダ５３（図１参照）と定義する。起伏用油圧シリンダ５３は、電磁比例切換弁である起伏用バルブ３３によって適宜に稼動される。つまり、起伏用油圧シリンダ５３は、起伏用バルブ３３が作動油の流動方向を切り替えたり作動油の流量を調節したりすることで適宜に稼動される。なお、ブーム７の起伏角度F（図１参照）は、起伏用センサ４３によって検出される。そのため、制御装置２０は、ブーム７の起伏角度Ｆを認識することができる。

加えて、上述したように、フック１０は、アクチュエータによって昇降自在となっている（図１における矢印Ｄ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを巻回用油圧モータ５４（図１参照）と定義する。巻回用油圧モータ５４は、電磁比例切換弁である巻回用バルブ３４によって適宜に稼動される。つまり、巻回用油圧モータ５４は、巻回用バルブ３４が作動油の流動方向を切り替えたり作動油の流量を調節したりすることで適宜に稼動される。なお、フック１０の吊下長さＬ（図１参照）は、巻回用センサ４４によって検出される。そのため、制御装置２０は、フック１０の吊下長さＬを認識することができる。

加えて、制御装置２０には、入力操作具２５、カメラ２８、レーダー２９、表示装置２６が接続されている。本願においてセンサは、レーダー２９であるとして説明する。

入力操作具２５は、閾値等を入力するものである。なお、閾値とは、荷物Ｗと地物が接近した際に、制御装置２０が警報を出力する又は作業装置１２の稼動を停止させる基準となる値である。

カメラ２８は、画像を撮影するものである。カメラ２８は、ブーム７の先端部分に取り付けられている。

レーダー２９は、地物に電波を発射し、電波の反射波を測定することによって、レーダー２９から地物までの距離と方向を検出するものである。レーダー２９も、ブーム７の先端部分に取り付けられている。制御装置２０は、フック１０の移動方向に存在する地物を測定するようにレーダー２９を制御することができる。レーダー２９は、ほぼリアルタイムにレーダー２９から地物までの距離と方向を検出することができる。

表示装置２６は、カメラ２８が撮影した画像や、レーダー２９を用いて得られた地物の縦断面を表示するものである。これらの表示態様については後述する。

次に、図３から図９を用いて、表示装置２６の表示態様について説明する。ここでは、フック１０が荷物Ｗを吊り下げた状態で障害物Ｈ及び障害物Ｉの方向（図４における矢印Ｊ参照）に移動している状況を想定して説明する。

フック１０の移動方向に沿う地物の縦断面は、移動方向認識工程Ｋ１０１、表面形状認識工程Ｋ１０２、表示工程Ｋ１０３を経て表示される。

移動方向認識工程Ｋ１０１において、制御装置２０は、フック１０の移動方向を認識する。具体的に説明すると、制御装置２０は、ブーム７の旋回角度を認識し、ブーム７の伸縮長さＥを認識し、ブーム７の起伏角度Ｆを認識し、フック１０の吊下長さＬを認識する。そして、制御装置２０は、ブーム７の旋回角度、伸縮長さＥ、起伏角度Ｆ、及びフック１０の吊下長さＬを時々集積することで、フック１０の移動方向を認識する。

表面形状認識工程Ｋ１０２において、制御装置２０は、フック１０の移動方向に存在する地物の表面形状を認識する。具体的に説明すると、制御装置２０は、レーダー２９からフック１０の移動方向に存在する地物までの距離と方位を認識する。そして、制御装置２０は、地物までの距離と方向を時々集積することで、フック１０の移動方向に存在する地物の表面形状を認識する。

表示工程Ｋ１０３において、制御装置２０は、フック１０の移動方向に沿う地物の縦断面を表示装置２６に表示する（図５参照）。具体的に説明すると、かかる縦断面は、フック１０の位置を原点とし、縦軸が高さ方向の距離、横軸が水平方向の距離となっている。但し、荷物Ｗの吊り上げ位置若しくは吊り下ろし位置を原点としてもよい。制御装置２０は、フック１０から地物までの高さ方向と水平方向の距離を算出する。そして、制御装置２０は、フック１０から地物までの高さ方向と水平方向の距離に基づいて、フック１０の移動方向に沿う地物の縦断面を表示装置２６に表示する。縦断面の平坦部は、地面Ｇの縦断面である。また、縦断面の凸部は、障害物Ｈ及び障害物Ｉの縦断面である。なお、縦軸及び横軸には、目盛りが表示される。目盛りの間隔は、オペレーターが任意に設定することができる。

以上のように、本クレーン１は、地物（地面Ｇ・障害物Ｈ・障害物Ｉ）を走査するセンサ（レーダー２９）と、図形を表示する表示装置２６と、センサ（２９）と表示装置２６に接続されて情報の処理を行う制御装置２０と、を具備している。そして、制御装置２０が、作業装置１２の移動方向に存在する地物（Ｇ・Ｈ・Ｉ）の表面形状を認識し、作業装置１２の移動方向に沿う地物（Ｇ・Ｈ・Ｉ）の縦断面を表示装置２６に表示する。かかるクレーン１によれば、作業装置１２の移動方向に沿う地物（Ｇ・Ｈ・Ｉ）の高さを視覚的に把握できる。

具体的に説明すると、本クレーン１は、ブーム７と、ブーム７から垂下するワイヤロープ８と、ワイヤロープ８の繰り入れ及び繰り出しによって昇降するフック１０と、で作業装置１２が構成されている。そして、制御装置２０が、フック１０の移動方向に存在する地物（地面Ｇ・障害物Ｈ・障害物Ｉ）の表面形状を認識し、フック１０の移動方向に沿う地物（Ｇ・Ｈ・Ｉ）の縦断面を表示装置２６に表示する。かかるクレーン１によれば、フック１０の移動方向に沿う地物（Ｇ・Ｈ・Ｉ）の高さを視覚的に把握できる。

更に、表示工程Ｋ１０３において、制御装置２０は、フック１０を示す図形Ｐを表示装置２６に表示するとしてもよい（図６参照）。具体的に説明すると、制御装置２０は、ブーム７の旋回角度、伸縮長さＥ、起伏角度Ｆ、及びフック１０の吊下長さＬを認識する。次に、制御装置２０は、ブーム７の旋回角度、伸縮長さＥ、起伏角度Ｆ、及びフック１０の吊下長さＬから、フック１０の位置を認識する。そして、制御装置２０は、フック１０の位置にフック１０を示す図形Ｐを表示する。なお、本クレーン１においては、フック１０の位置を原点としているため、フック１０を示す図形Ｐは原点に表示される。

以上のように、本クレーン１は、制御装置２０が、フック１０の位置を認識し、フック１０を示す図形Ｐを表示装置２６に表示する。かかるクレーン１によれば、フック１０と地物（地面Ｇ・障害物Ｈ・障害物Ｉ）の高さ方向の位置関係を視覚的に把握できる。

更に、表示工程Ｋ１０３において、制御装置２０は、荷物Ｗを示す図形Ｑを表示装置２６に表示するとしてもよい（図７参照）。具体的に説明すると、制御装置２０は、ブーム７の旋回角度、伸縮長さＥ、起伏角度Ｆ、及びフック１０の吊下長さＬを認識する。次に、制御装置２０は、ブーム７の旋回角度、伸縮長さＥ、起伏角度Ｆ、及びフック１０の吊下長さＬから、フック１０の位置を認識する。そして、制御装置２０は、フック１０の位置に対して所定の位置及び所定の大きさで荷物Ｗを示す図形Ｑを表示する。但し、レーダー２９で荷物Ｗの位置を検出して、検出した位置に荷物Ｗを示す図形Ｑを表示してもよい。

以上のように、本クレーン１は、フック１０が荷物Ｗを吊り下げている場合、制御装置２０が、荷物Ｗの位置を認識し、荷物Ｗを示す図形Ｑを表示装置２６に表示する。かかるクレーン１によれば、荷物Ｗと地物の高さ方向の位置関係を視覚的に把握できる。

更に、表示工程Ｋ１０３において、入力操作具２５への入力により荷物Ｗを示す図形Ｑの大きさを変更できるようにしてもよい（図８参照）。具体的に説明すると、制御装置２０は、入力操作具２５の操作量を認識する。そして、制御装置２０は、入力操作具２５の操作量に基づいて、高さ方向の閾値のガイド線Ｌ１を移動させる。同じく、制御装置２０は、入力操作具２５の操作量に基づいて、水平方向の閾値のガイド線Ｌ２を移動させる。ガイド線Ｌ１及びガイド線Ｌ２は、荷物Ｗを示す図形の境界であるため、図形の大きさが変更される。例えば、図８の（ｂ）は、（ａ）における荷物Ｗを示す図形Ｑの大きさを拡大した図形を示している。なお、制御装置２０は、ガイド線Ｌ２をブーム７の先端部分からカメラ２８が撮影した画像に表示させてもよい（図４参照）。

以上のように、本クレーン１は、入力操作具２５を具備している。そして、オペレーターが入力操作具２５を操作すると、制御装置２０が、荷物Ｗを示す図形Ｑの大きさを変更して表示装置２６に表示する。かかるクレーン１によれば、オペレーターが荷物Ｗと地物（地面Ｇ・障害物Ｈ・障害物Ｉ）が衝突しない安全距離を調節することができる。

更に、フック１０を示す図形Ｐ又は荷物Ｗを示す図形Ｑが地物の外形線に近接又は接触すると、制御装置２０が、警報を出力する又は作業装置１２の稼動を停止させるようにしてもよい（図９参照）。具体的に説明すると、荷物Ｗが移動方向に移動していくと、荷物Ｗを示す図形Ｑは、地物の外形線に接触する。このとき、制御装置２０は、警報を出力する又は作業装置１２の稼動を停止させる。警報は、接触している箇所の色を変えたり、接触している箇所を点滅させたりして表示装置２６に表示させる。なお、近接する場合と接触する場合で警報を変えることにより、警報の程度を分けて表示できるようにしてもよい。

加えて、障害物自体が移動する場合は、警報を出力する又は作業装置１２の稼動を停止させるタイミングを変更してもよい。例えば、荷物Ｗが移動するとともに障害物自体が移動して荷物Ｗに近づく場合は、より早く警報を出力する。

以上のように、本クレーン１は、フック１０を示す図形Ｐ又は荷物Ｗを示す図形Ｑが地物（地面Ｇ・障害物Ｈ・障害物Ｉ）の外形線に近接又は接触すると、制御装置２０が、警報を出力する又は作業装置１２の稼動を停止させる。かかるクレーン１によれば、フック１０或いは荷物Ｗが地物（Ｇ・Ｈ・Ｉ）に衝突するのを防ぐことができる。

ところで、本クレーン１における情報表示方法に着眼すると、作業装置１２の移動方向を認識する工程（移動方向認識工程Ｋ１０１）と、作業装置１２の移動方向に存在する地物（地面Ｇ・障害物Ｈ・障害物Ｉ）の表面形状を認識する工程（表面形状認識工程Ｋ１０２）と、作業装置１２の移動方向に沿う地物（Ｇ・Ｈ・Ｉ）の縦断面を表示装置２６に表示する工程（表示工程Ｋ１０３）と、を有している。かかるクレーン１によれば、オペレーターが作業装置１２の移動方向に沿う地物（Ｇ・Ｈ・Ｉ）の高さを視覚的に把握できる。

最後に、本願では、クレーン１を用いて説明した。しかし、高所作業車等であっても適用可能である。高所作業車の場合、フック１０の代わりにバケットが表示される。

１ クレーン
２ 車両
３ クレーン装置
７ ブーム
８ ワイヤロープ
１０ フック
１２ 作業装置
２０ 制御装置
２５ 入力操作具（操作具）
２６ 表示装置
２９ レーダー（センサ）
Ｇ 地面（地物）
Ｈ 障害物（地物）
Ｉ 障害物（地物）
Ｐ フックを示す図形
Ｑ 荷物を示す図形
Ｗ 荷物

Claims (6)

1. 作業装置を備えた作業車両において、
   地物を走査するセンサと、
   図形を表示する表示装置と、
   前記センサと前記表示装置に接続されて情報の処理を行う制御装置と、を具備し、
   前記制御装置が、前記作業装置の移動方向に存在する地物の表面形状を認識し、前記作業装置の移動方向に沿う前記地物の縦断面を前記表示装置に表示する、ことを特徴とする作業車両。
2. ブームと、
   前記ブームから垂下するワイヤロープと、
   前記ワイヤロープの繰り入れ及び繰り出しによって昇降するフックと、で前記作業装置が構成され、
   前記制御装置が、前記フックの移動方向に存在する地物の表面形状を認識し、前記フックの移動方向に沿う前記地物の縦断面を前記表示装置に表示する、ことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記制御装置が、前記フックの位置を認識し、前記フックを示す図形を前記表示装置に表示する、ことを特徴とする請求項２に記載の作業車両。
4. 前記フックが荷物を吊り下げている場合、
   前記制御装置が、前記荷物の位置を認識し、前記荷物を示す図形を前記表示装置に表示する、ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の作業車両。
5. 操作具を具備し、
   オペレーターが前記操作具を操作すると、
   前記制御装置が、前記荷物を示す図形の大きさを変更して前記表示装置に表示する、ことを特徴とする請求項４に記載の作業車両。
6. 作業装置と、
   地物を走査するセンサと、
   図形を表示する表示装置と、
   前記センサと前記表示装置に接続されて情報の処理を行う制御装置と、を具備した作業車両における情報表示方法であって、
   前記作業装置の移動方向を認識する工程と、
   前記作業装置の移動方向に存在する地物の表面形状を認識する工程と、
   前記作業装置の移動方向に沿う前記地物の縦断面を前記表示装置に表示する工程と、を有している、ことを特徴とする情報表示方法。

Images