JP2021127993A - Direction measurement method for heavy machinery - Google Patents

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Abstract

To provide a direction measurement method capable of measuring orientation of a heavy machine even if a target cannot be detected by the total station temporarily.SOLUTION: It is a method of measuring the direction of a shovel 14b in a backhoe 10 provided with a rotating platform 14 having the shovel 14b on the upper part of a moving carriage 12, including a gyro sensor 20, an encoder 22, a total station 24 and calculation means 40. Using the calculation means 40, a direction of the moving carriage 12 is calculated from coordinate positions between two points input from the total station 24 when the backhoe 10 is advanced straight, the gyro sensor 20 is calibrated. By adding a rotation angle of the rotation platform 14 input from the encoder 22 and an amount of directional change from the calibration value input from the gyro sensor 20 within a predetermined time, a direction in which the shovel 14b is facing is calculated.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、作業時における重機械、特にバックホウの方位を計測するための方法であって、屋内や地下空間等において作業を行う重機械の方位を計測する方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the orientation of a heavy machine during work, particularly a backhoe, and relates to a method for measuring the orientation of a heavy machine performing work indoors, underground space, or the like.

屋外の作業現場における重機械の位置、方位の計測には、一般的に、2つ以上のGPS(Global Positioning System)衛星からの信号を利用して方位を計測する方法が採られている。しかし、屋内やトンネルなどの地下空間のように、GPSの電波が到達しづらい現場では、こうした一般的な位置、方位計測を実施することができない。 In order to measure the position and orientation of a heavy machine at an outdoor work site, a method of measuring the orientation by using signals from two or more GPS (Global Positioning System) satellites is generally adopted. However, such general position and orientation measurement cannot be performed at a site where GPS radio waves are difficult to reach, such as indoors or underground spaces such as tunnels.

このため、特許文献1に開示されているような、自動追尾型のトータルステーションを用いて重機械の位置、方位を計測する事が提案されている。元来、トータルステーションを用いた重機械の位置、方位計測は、2台のトータルステーションを用いて行っていたが、特許文献1に開示されている技術では、自己の座標位置が定められた1台のトータルステーションと、2つのターゲットを用い、所定時間毎にターゲットの視準面を交互に遮蔽する構成としている。このような構成とすることで、1つのトータルステーションにより2つのターゲットの位置計測を行うことができるようにしている。 Therefore, it has been proposed to measure the position and orientation of a heavy machine by using an automatic tracking type total station as disclosed in Patent Document 1. Originally, the position and orientation of a heavy machine using a total station were measured using two total stations, but in the technology disclosed in Patent Document 1, one unit whose coordinate position is determined is one. A total station and two targets are used, and the collimation planes of the targets are alternately shielded at predetermined time intervals. With such a configuration, the positions of two targets can be measured by one total station.

しかし、特許文献1に開示されているような構成の位置検出システムでは、障害物等により一方のターゲットのみが捉えられなくなった場合、トータルステーション側で誤認が生じる虞がある。 However, in the position detection system having the configuration disclosed in Patent Document 1, if only one target cannot be captured due to an obstacle or the like, there is a possibility that a misidentification may occur on the total station side.

このような技術に対し、複数の検知センサを用いて重機械の位置、方位を計測する方法として、特許文献2に開示されているような技術が提案されている。特許文献2に開示されている技術は、自動追尾型のトータルステーションと、ジャイロセンサ、及びロータリーエンコーダによる検出データを統合利用することで、重機械の位置、方位の計測を行うというものである。具体的には、所定距離間を移動可能に設置したターゲットをトータルステーションで検出することで、重機械の位置と方位を検出すると共に、ジャイロセンサにより重機械が移動した際の方位変化を検出するというものである。ロータリーエンコーダは、重機械に搭載された旋回台の回転角度を計測するものである。旋回台は、トータルステーションにより検知されるターゲットの搭載位置を変化させる役割を担うものであり、トータルステーションによる検知可能角度の許容幅を広げる機能を持つ。 With respect to such a technique, a technique as disclosed in Patent Document 2 has been proposed as a method of measuring the position and orientation of a heavy machine using a plurality of detection sensors. The technique disclosed in Patent Document 2 is to measure the position and orientation of a heavy machine by integrally using the detection data of an automatic tracking type total station, a gyro sensor, and a rotary encoder. Specifically, the total station detects the target that is movably installed over a predetermined distance to detect the position and orientation of the heavy machine, and the gyro sensor detects the change in orientation when the heavy machine moves. It is a thing. The rotary encoder measures the rotation angle of a swivel mounted on a heavy machine. The swivel table plays a role of changing the mounting position of the target detected by the total station, and has a function of expanding the permissible range of the detectable angle by the total station.

特開2002−161696号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-161696 特開2019−203793号公報JP-A-2019-203793

特許文献2に開示されているような技術によれば、特許文献1に開示されている技術よりも高精度に重機械の位置や方位を計測することができると考えられる。
しかし、特許文献2に開示されている技術も特許文献1に開示されている技術と同様に、2ヶ所のターゲットを検知することができないと位置、方位の検出ができないという点にかわりが無い。このため、複数のセンサを採用していても、トータルステーションによるターゲットの検知に失敗した場合には、重機械の位置、方位の計測ができなくなってしまう虞がある。
According to the technique disclosed in Patent Document 2, it is considered that the position and orientation of the heavy machine can be measured with higher accuracy than the technique disclosed in Patent Document 1.
However, the technique disclosed in Patent Document 2 is the same as the technique disclosed in Patent Document 1, in that the position and the orientation cannot be detected unless the two targets can be detected. Therefore, even if a plurality of sensors are used, if the target detection by the total station fails, the position and orientation of the heavy machine may not be measured.

そこで本発明では、一時的にトータルステーションによるターゲットの検知ができなくなってしまっても、重機械における作業機械の向き(方位)を計測することができる重機械の方位計測方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for measuring the direction of a heavy machine, which can measure the direction (direction) of the work machine in the heavy machine even if the target cannot be detected by the total station temporarily. do.

上記目的を達成するための本発明に係る重機械の方位計測方法は、移動用台車の上部に作業機械を有する旋回台を備えた重機械における前記作業機械の方位を計測する方法であって、前記重機械の方位変化量を計測する方位変化計測手段と、前記旋回台の旋回角度を計測する回転角度計測手段と、前記移動用台車、あるいは前記旋回台に設けられたターゲットまでの距離を追尾計測する非接触測距手段と、少なくとも入力部と出力部、演算部、及び記憶部を有する演算手段と、を備え、前記演算手段は、前記重機械を直進させた際に前記非接触測距手段から入力される2点間の座標位置から、前記移動用台車が向いている方位を算出することで、前記方位変化計測手段の較正を行い、前記回転角度計測手段から入力される旋回角度と、所定時間内に前記方位変化計測手段から入力される較正値からの方位角度と、を加算することで、前記作業機械が向いている方位である重機角度を算出することを特徴とする。 The method for measuring the direction of a heavy machine according to the present invention for achieving the above object is a method for measuring the direction of the work machine in a heavy machine having a swivel having a work machine on the upper part of the mobile carriage. The directional change measuring means for measuring the directional change amount of the heavy machine, the rotation angle measuring means for measuring the turning angle of the turning table, and the distance to the moving carriage or the target provided on the turning table are tracked. The non-contact distance measuring means for measuring is provided with at least an input unit, an output unit, a calculation unit, and a calculation means having a storage unit. By calculating the direction in which the moving carriage is facing from the coordinate position between the two points input from the means, the direction change measuring means is calibrated, and the turning angle input from the rotation angle measuring means is used. It is characterized in that the heavy machine angle, which is the direction in which the work machine is facing, is calculated by adding the directional angle from the calibration value input from the directional change measuring means within a predetermined time.

また、上記のような特徴を有する重機械の方位計測方法では、前記非接触測距手段により2点間の座標データが前記演算手段に入力された際、前記演算手段に、回転角度計測手段からの旋回角度が変化した旨の入力と、前記方位変化計測手段からの方位角度が変化した旨の入力のいずれもが成されなかった場合に、前記較正が行われることを特徴とする。このような特徴を有する事によれば、重機械の作業に必要な動作の中で、方位変化計測手段の較正を行う事が可能となる。 Further, in the method of measuring the direction of a heavy machine having the above-mentioned characteristics, when the coordinate data between two points is input to the calculation means by the non-contact distance measuring means, the calculation means is subjected to the rotation angle measuring means. The calibration is performed when neither the input to the effect that the turning angle has changed nor the input to the effect that the directional angle has changed from the directional change measuring means is made. With such a feature, it is possible to calibrate the directional change measuring means in the operation required for the work of the heavy machine.

さらに、上記のような特徴を有する重機械の方位計測方法は、前記較正が行われるまでは、最後に行った較正によって得られた較正値に基づいて得られる重機角度を求めることを特徴とする。このような特徴を有する事によれば、較正が行われていない状況、すなわち、例え非接触測距手段による距離計測ができない状況であっても重機の角度計測を継続することができる。 Further, the method for measuring the orientation of a heavy machine having the above-mentioned characteristics is characterized in that, until the calibration is performed, the angle of the heavy machine obtained based on the calibration value obtained by the last calibration is obtained. .. With such a feature, it is possible to continue the angle measurement of the heavy machine even in the situation where the calibration is not performed, that is, even in the situation where the distance measurement by the non-contact distance measuring means cannot be performed.

上記のような特徴を有する重機械の方位計測方法によれば、一時的にトータルステーションによるターゲットの検知ができなくなってしまっても、重機械における作業機械の向き(方位)を計測することができるようになる。 According to the orientation measurement method for heavy machinery having the above characteristics, the orientation (direction) of the work machine in the heavy machinery can be measured even if the target cannot be detected by the total station temporarily. become.

また、GPSが利用できない屋内や地下空間において有用な重機械の方位計測方法として適している。 It is also suitable as a method for measuring the orientation of heavy machinery, which is useful in indoor and underground spaces where GPS cannot be used.

発明に係る重機械の方位計測方法を適用する重機械と、これを実施するためのシステムの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the heavy machine to which the direction measurement method of the heavy machine which concerns on invention is applied, and the system for carrying out this. 発明に係る重機械の方位計測方法を実施するためのシステム構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the system structure for carrying out the directional measurement method of a heavy machine which concerns on invention. 重機械の方位計測を行う際のフローである。This is the flow when measuring the direction of a heavy machine. 実施形態中における旋回角度がどのような回転角度を意図するのかを説明するための図である。It is a figure for demonstrating what kind of rotation angle is intended for a turning angle in an embodiment. 実施形態中における方位角度がどのような回転角度を意図するのかを説明するための図である。It is a figure for demonstrating what kind of rotation angle the azimuth angle in an embodiment is intended.

以下、本発明の重機械の方位計測方法に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明を実施に適した形態の一例であり、適用する重機械の種類が異なる場合はもちろん、使用する計測機器やセンサが異なる場合であっても、取得されるデータの性質が一致する場合には、本発明の一部とみなすことができる。 Hereinafter, embodiments relating to the method for measuring the orientation of a heavy machine of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the embodiment shown below is an example of an embodiment suitable for carrying out the present invention, and can be obtained not only when the type of heavy machine to which the present invention is applied is different, but also when the measuring device or sensor used is different. If the properties of the data to be obtained match, it can be regarded as a part of the present invention.

[方位計測方法を実施するためのシステム]
まず、図1、図2を参照して、本発実施形態に係る重機械の方位計測方法(以下、単に方位計測方法と称する)を適用するための重機械とシステムについて説明する。
本実施形態で作業機械の方位計測を行う重機械は、バックホウ10である。バックホウ10は、左右のキャタピラを備えた移動用台車12と、旋回台14を有し、旋回台14には、操作部14aと、作業機械であるショベル14bが備えられている。このような基本較正を有するバックホウ10には、方位変化計測手段としてのジャイロセンサ20と、回転角度計測手段としてのエンコーダ22、及び非接触測距手段としてのトータルステーション24によって読み取られるターゲット26が備えられている。
[System for implementing the orientation measurement method]
First, with reference to FIGS. 1 and 2, a heavy machine and a system for applying the directional measurement method of the heavy machine (hereinafter, simply referred to as the directional measurement method) according to the present embodiment will be described.
The heavy machine that measures the orientation of the work machine in this embodiment is the backhoe 10. The backhoe 10 has a moving carriage 12 provided with left and right caterpillars and a swivel base 14, and the swivel base 14 is provided with an operation unit 14a and an excavator 14b which is a work machine. The backhoe 10 having such a basic calibration is provided with a gyro sensor 20 as a directional change measuring means, an encoder 22 as a rotation angle measuring means, and a target 26 read by a total station 24 as a non-contact ranging means. ing.

ジャイロセンサ20は、移動用台車12に備えられており、バックホウ10自体の方位変化を検出、計測することができるように、検出軸が設定されている。エンコーダ22は、旋回台14の回転角度を検出することができるように設けられている。エンコーダ22を設置する場合の一例としては、移動用台車12にセンサ本体を設置し、旋回台14の回転軸の回転量を捉えて回転角度を算出するようにすれば良い。また、ターゲット26は、詳細を後述するトータルステーション24が、光源(または反射源)として捉えやすい位置とすれば良く、例えば旋回台14の後方に立設させるようにすれば良い。 The gyro sensor 20 is provided on the moving carriage 12, and a detection axis is set so that the orientation change of the backhoe 10 itself can be detected and measured. The encoder 22 is provided so as to be able to detect the rotation angle of the swivel base 14. As an example of installing the encoder 22, the sensor main body may be installed on the moving carriage 12, and the rotation angle may be calculated by capturing the amount of rotation of the rotation shaft of the swivel base 14. Further, the target 26 may be set at a position where the total station 24, which will be described in detail later, can easily be grasped as a light source (or a reflection source), and may be set up, for example, behind the swivel table 14.

トータルステーション24は、自動追尾型のものを採用し、バックホウ10に備えたターゲット26の位置を計測可能とすれば良い。トータルステーション24は、自己の設置位置と、内蔵された磁気コンパス等に基づく焦点方向(計測軸)の方位を基点として、ターゲット26の位置座標を求める事ができる。このため、ターゲット26が移動した場合には、移動した2点(例えばP0点とP1点)の座標から、移動方向のベクトル(ベクトルP1P0)を求める事ができ、進行方向の方位を算出することができる。 The total station 24 may be an automatic tracking type so that the position of the target 26 provided on the backhoe 10 can be measured. The total station 24 can obtain the position coordinates of the target 26 based on its own installation position and the direction of the focal direction (measurement axis) based on the built-in magnetic compass or the like. Therefore, when the target 26 moves, the vector of the moving direction (vector P1P0) can be obtained from the coordinates of the two moved points (for example, the P0 point and the P1 point), and the direction of the traveling direction can be calculated. Can be done.

各種センサ(本実施形態では、ジャイロセンサ20、エンコーダ22、トータルステーション24の総称としてセンサと称する場合がある)によって取得された計測値(データ)は、演算手段40に送信されるように構成されている。演算手段40には、少なくとも入力部42や演算部44、記憶部46、出力部48等が備えられている。 The measured values (data) acquired by various sensors (in the present embodiment, the gyro sensor 20, the encoder 22, and the total station 24 may be collectively referred to as a sensor) are configured to be transmitted to the calculation means 40. There is. The calculation means 40 is provided with at least an input unit 42, a calculation unit 44, a storage unit 46, an output unit 48, and the like.

入力部42は、センサから送信されたデータを受信する役割を担い、記憶部46は、受信データ、及び演算部44により演算されたデータの記録、並びに、演算部44による演算等に必要な各種プログラムの記録を担う部位である。また、演算部44は、必要に応じて記憶部46に記録されたプログラムを実行すると共に、記録されたデータを読み出し、入力部42が受信したデータを利用して、各種演算等を行う役割を担う部位である。出力部48は、図示しないモニタ等に、演算結果、すなわちバックホウ10の方位を出力する役割を担う部位である。 The input unit 42 plays a role of receiving the data transmitted from the sensor, and the storage unit 46 records the received data and the data calculated by the calculation unit 44, and various types necessary for the calculation by the calculation unit 44 and the like. This is the part responsible for recording the program. Further, the calculation unit 44 has a role of executing a program recorded in the storage unit 46 as necessary, reading the recorded data, and using the data received by the input unit 42 to perform various calculations and the like. It is the part to carry. The output unit 48 is a portion that plays a role of outputting the calculation result, that is, the direction of the backhoe 10 to a monitor or the like (not shown).

なお、トータルステーション24が取得したターゲット26の位置情報は、図2に示すように、通信部28を介してデータコレクタ30(例えばバックホウ10の操作部14aに配置)に送信され、演算手段40へと送られるように構成すれば良い。 As shown in FIG. 2, the position information of the target 26 acquired by the total station 24 is transmitted to the data collector 30 (for example, arranged in the operation unit 14a of the backhoe 10) via the communication unit 28 and sent to the calculation means 40. It may be configured to be sent.

[方位計測]
次に、上記のような構成のバックホウ10におけるショベル14bの向いている方位(重機械の方位)の計測について、図3を参照して説明する。
本実施形態に係る方位計測方法は、初期方位の較正(キャリブレーション)を行った後、ジャイロドリフトの較正(補正)を繰り返しながら旋回台14の旋回角度と、移動用台車12の方位変化量を取得することで方位計測を成すこととしている。なお、以下の説明において、旋回角度とは、図4に示すように、移動用台車12は旋回せず、旋回台14のみが旋回した場合の角度を言う。また、方位角度とは、図5に示すように、移動用台車12ごと、バックホウ10が向きを変えた場合の角度をいう。
[Orientation measurement]
Next, the measurement of the orientation of the excavator 14b (the orientation of the heavy machine) in the backhoe 10 having the above configuration will be described with reference to FIG.
In the direction measurement method according to the present embodiment, after the initial direction is calibrated (calibration), the turning angle of the turning table 14 and the amount of change in the direction of the moving carriage 12 are determined while repeating the calibration (correction) of the gyro drift. The direction is measured by acquiring it. In the following description, the turning angle means an angle when the moving carriage 12 does not turn and only the turning table 14 turns, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5, the azimuth angle means an angle when the backhoe 10 changes its direction together with the moving carriage 12.

[初期キャリブレーション]
初期キャリブレーションでは、最初に、バックホウ10を直進移動させる。ここでいう直進移動とは、ジャイロセンサ20による方位変化(方位角度)の検出も、エンコーダ22による旋回角度の検出も行われない状態で、ターゲット26の位置情報(座標データ)のみが変化する場合をいう(S10)。
[Initial calibration]
In the initial calibration, the backhoe 10 is first moved straight ahead. The straight-ahead movement referred to here is a case where only the position information (coordinate data) of the target 26 changes without the gyro sensor 20 detecting the azimuth change (azimuth angle) or the encoder 22 detecting the turning angle. (S10).

次に、センサ値の取得を行う。ここでいうセンサ値とは、主にトータルステーション24によるターゲット26の位置情報(座標データ)の検出値である。すなわち、直進移動させた際の少なくとも2点におけるターゲット26の座標データを取得する。ここでいう2点とは、バックホウ10が直進移動する前の初期位置の座標データと、バックホウ10の直進移動が終了した際の終点位置の座標データである事が望ましいが、初期位置と中間位置、中間位置と終点位置、あるいは第1の中間位置と第2の中間位置などの計測点の組み合わせであっても良い(S20)。 Next, the sensor value is acquired. The sensor value referred to here is mainly a detected value of the position information (coordinate data) of the target 26 by the total station 24. That is, the coordinate data of the target 26 at at least two points when the vehicle is moved straight is acquired. The two points here are preferably the coordinate data of the initial position before the backhoe 10 moves straight and the coordinate data of the end point position when the backhoe 10 finishes moving straight, but the initial position and the intermediate position , An intermediate position and an end point position, or a combination of measurement points such as a first intermediate position and a second intermediate position (S20).

次に、計測した2点の座標データから、バックホウ10の移動量を示すベクトルと、その方位を算出する。方位の算出は、トータルステーション24の計測軸が向いている方位を基準として、バックホウ10の移動量を示すベクトルがどの方向、並びに角度となるかに基づいて求めることができる。そして、取得した方位をジャイロセンサ20の初期方位として設定する(S30)。 Next, from the measured coordinate data of the two points, a vector indicating the amount of movement of the backhoe 10 and its direction are calculated. The direction can be calculated based on which direction and angle the vector indicating the amount of movement of the backhoe 10 is based on the direction in which the measurement axis of the total station 24 is facing. Then, the acquired orientation is set as the initial orientation of the gyro sensor 20 (S30).

[ジャイロドリフトの補正]
ジャイロセンサ20は、瞬時的に生じる方位変化量を計測することはできるが、時間経過と共に自己に定められた初期角度にズレが出るというドリフト現象が生じる。このため、ドリフト現象によって生じる初期方位のズレ(ジャイロドリフト)を補正する必要がある。本実施形態におけるジャイロドリフトの補正は、初期キャリブレーションを終えた後から始められ、バックホウ10の方位計測と平行して行うことを可能としている。
[Gyro drift correction]
Although the gyro sensor 20 can measure the amount of directional change that occurs instantaneously, a drift phenomenon occurs in which a deviation occurs at an initial angle determined by itself with the passage of time. Therefore, it is necessary to correct the deviation of the initial direction (gyro drift) caused by the drift phenomenon. The correction of the gyro drift in the present embodiment is started after the initial calibration is completed, and can be performed in parallel with the orientation measurement of the backhoe 10.

まず、バックホウ10(ジャイロセンサ20)の初期キャリブレーションを終えた後に、センサ値の取得を行う。ここでいうセンサ値とは、トータルステーション24より、ターゲットの座標データの他、ジャイロセンサ20による方位角度、及びエンコーダ22による旋回角度を含むものとする(S40)。取得されたターゲット26の座標データPを前回取得した座標データ(例えばキャリブレーション時における移動後のターゲット26の座標データ:ここではPn−1)と比較し、バックホウ10が移動していないか否かの判定を行う(S50)。 First, after the initial calibration of the backhoe 10 (gyro sensor 20) is completed, the sensor value is acquired. The sensor value referred to here includes the coordinate data of the target from the total station 24, the azimuth angle by the gyro sensor 20, and the turning angle by the encoder 22 (S40). Compare the acquired coordinate data P n of the target 26 with the previously acquired coordinate data (for example, the coordinate data of the target 26 after movement at the time of calibration: P n-1 in this case ), and check whether the backhoe 10 has moved. It is determined whether or not (S50).

S50において、バックホウ10が移動していないと判定された場合(P=Pn−1)には、ジャイロドリフトの補正を行う事はできないため、バックホウ10の方位位置に変化は無いと判断され、α+βで示されるバックホウ角度θに変化は無いと判定される。ここで、αは、ジャイロセンサ20に基づく方位角度であり、βは、エンコーダ22による検出角度(旋回角度)である(S100)。一方、バックホウ10が移動していると判定された場合(P≠Pn−1)には、方位角度αと旋回角度βについてそれぞれ変化の有無が判定される。 In S50, when it is determined that the backhoe 10 is not moving (P n = P n-1 ), it is determined that there is no change in the directional position of the backhoe 10 because the gyro drift cannot be corrected. , Α n + β n It is determined that there is no change in the backhoe angle θ n. Here, α n is an azimuth angle based on the gyro sensor 20, and β n is a detection angle (swivel angle) by the encoder 22 (S100). On the other hand, when it is determined that the backhoe 10 is moving (P n ≠ P n-1 ), it is determined whether or not there is a change in the azimuth angle α n and the turning angle β n, respectively.

旋回の判定は、旋回台14による旋回角度βと、移動用台車12による方位角度αの双方で別々に行われることになるが、その順番は問うものではない。本実施形態では、第1の判定として、旋回台14による旋回角度、すなわちエンコーダ22による旋回角度βの検出値が、前回の検出値(旋回角度βn−1)と比較した際に変化していないか否かの判定を行う(S60)。ここで、旋回していると判定された場合、すなわちエンコーダ22による回転角度の検出値に変化がある場合(β≠βn−1)には、移動用台車12による方位角度αに変化が無いか否かについての判定を行う(S70)。S70において方位角度αに変化が無い場合(α=αn−1)には、旋回角度βのみに変化があったとして、バックホウ角度θが更新される。一方、S70において方位角度αに変化があった場合(α≠αn−1)には、方位角度αと旋回角度βの双方に変化があったとしてバックホウ角度θが更新される(S100)。 The turning determination is made separately for both the turning angle β n by the turning table 14 and the azimuth angle α n by the moving carriage 12, but the order does not matter. In the present embodiment, as the first determination, the turning angle by the turning table 14, that is, the detection value of the turning angle β n by the encoder 22 changes when compared with the previous detected value (turning angle β n-1). It is determined whether or not it is not (S60). Here, when it is determined that the vehicle is turning, that is, when there is a change in the rotation angle detected value by the encoder 22 (β n ≠ β n-1 ), the azimuth angle α n by the moving carriage 12 changes. It is determined whether or not there is (S70). When there is no change in the azimuth angle α n in S70 (α n = α n-1 ), the backhoe angle θ n is updated assuming that only the turning angle β n has changed. On the other hand, when there is a change in the azimuth angle α n in S70 (α n ≠ α n-1 ), the backhoe angle θ n is updated assuming that both the azimuth angle α n and the turning angle β n have changed. (S100).

第1の判定において旋回台14による旋回角度βに変化が無いと判定された場合(β=βn−1)には、第2の判定として、移動用台車12による方位角度αの変化の有無が判定される(S80)。S80において、方位角度αに変化がある場合(α≠αn−1)には、旋回角度βに変化は無く、方位角度αに変化があったとしてバックホウ角度θが更新される(S100)。 When it is determined in the first determination that there is no change in the turning angle β n by the swivel table 14 (β n = β n-1 ), as the second determination, the azimuth angle α n by the moving carriage 12 is determined. The presence or absence of change is determined (S80). In S80, when there is a change in the azimuth angle α n (α n ≠ α n-1 ), there is no change in the turning angle β n, and the backhoe angle θ n is updated assuming that there is a change in the azimuth angle α n. (S100).

一方、方位角度αに変化が無い場合(α=αn−1)には、S50において判定された移動は直進であると判断され、移動前と移動後の2点の座標データから、バックホウ10の移動量を示すベクトルと、その方位が算出され、ジャイロセンサ20の方位補正が成される(S90)。方位角度αの方位補正が成された後は、補正後の方位角度αを用いてバックホウ角度θが更新される(S100)。 On the other hand, when there is no change in the azimuth angle α n (α n = α n-1 ), the movement determined in S50 is determined to be straight, and from the coordinate data of the two points before and after the movement, it is determined that the movement is straight. A vector indicating the amount of movement of the backhoe 10 and its azimuth are calculated, and the azimuth of the gyro sensor 20 is corrected (S90). After heading correction of the azimuth angle alpha n is performed, backhoe angle theta n is updated by using the orientation angle alpha n the corrected (S100).

[効果]
上記のような方位計測方法によれば、一時的にトータルステーション24によるターゲット26の検知ができなくなってしまっても、バックホウ10におけるショベル14bの向き(方位)を計測することが可能となる。また、ジャイロセンサ20特有のドリフト現象についてもバックホウ10が作業を行う上での動き(直線移動)を検出し、補正を行う事ができるため、作業を停止して補正値を得る必要が無く、作業時間のロスを抑える事ができる。
[effect]
According to the orientation measurement method as described above, even if the target 26 cannot be detected by the total station 24 temporarily, the orientation (direction) of the excavator 14b in the backhoe 10 can be measured. Further, regarding the drift phenomenon peculiar to the gyro sensor 20, since the backhoe 10 can detect the movement (linear movement) in performing the work and correct it, it is not necessary to stop the work and obtain the correction value. It is possible to suppress the loss of working time.

上記実施形態では、重機械としてバックホウ10を挙げ、そのショベル14bが向いている方向(方位)を計測することとしている。しかしながら、移動用台車12と、移動用台車12に付帯された旋回台14を備え、旋回台14に作業機械が設けられている重機械であれば、本発明に係る方位計測方法を適用することができる。 In the above embodiment, the backhoe 10 is mentioned as a heavy machine, and the direction (direction) in which the excavator 14b is facing is measured. However, if it is a heavy machine having a moving carriage 12 and a swivel 14 attached to the moving carriage 12 and a working machine is provided on the swivel 14, the directional measurement method according to the present invention should be applied. Can be done.

10………バックホウ、12………移動用台車、14………旋回台、14a………操作部、14b………ショベル、20………ジャイロセンサ、22………エンコーダ、24………トータルステーション、26………ターゲット、28………通信部、30………データコレクタ、40………演算手段、42………入力部、44………演算部、46………記憶部、48………出力部。 10 ………… Backhoe, 12 ………… Moving trolley, 14 ………… Swivel, 14a ………… Operation unit, 14b ………… Excavator, 20 ………… Gyro sensor, 22 ………… Encoder, 24 …… … Total station, 26 ……… Target, 28 ……… Communication unit, 30 ……… Data collector, 40 ……… Calculation means, 42 ……… Input unit, 44 ……… Calculation unit, 46 ……… Storage unit , 48 ……… Output section.

Claims (3)

移動用台車の上部に作業機械を有する旋回台を備えた重機械における前記作業機械の方位を計測する方法であって、
前記重機械の方位変化量を計測する方位変化計測手段と、
前記旋回台の旋回角度を計測する回転角度計測手段と、
前記移動用台車、あるいは前記旋回台に設けられたターゲットまでの距離を追尾計測する非接触測距手段と、
少なくとも入力部と出力部、演算部、及び記憶部を有する演算手段と、を備え、
前記演算手段は、前記重機械を直進させた際に前記非接触測距手段から入力される2点間の座標位置から、前記移動用台車が向いている方位を算出することで、前記方位変化計測手段の較正を行い、
前記回転角度計測手段から入力される旋回角度と、
所定時間内に前記方位変化計測手段から入力される較正値からの方位角度と、を加算することで、前記作業機械が向いている方位である重機角度を算出することを特徴とする重機械の方位計測方法。
It is a method of measuring the orientation of the work machine in a heavy machine having a swivel having a work machine on the upper part of the moving carriage.
A directional change measuring means for measuring the directional change amount of the heavy machine, and
A rotation angle measuring means for measuring the turning angle of the swivel table and
A non-contact ranging means for tracking and measuring the distance to the moving carriage or the target provided on the swivel.
It includes at least an input unit, an output unit, an arithmetic unit, and an arithmetic means having a storage unit.
The calculation means changes the direction by calculating the direction in which the moving carriage is facing from the coordinate position between two points input from the non-contact distance measuring means when the heavy machine is moved straight. Calibrate the measuring means and
The turning angle input from the rotation angle measuring means and
A heavy machine characterized in that the heavy machine angle, which is the direction in which the work machine is facing, is calculated by adding the directional angle from the calibration value input from the directional change measuring means within a predetermined time. Direction measurement method.
前記非接触測距手段により2点間の座標データが前記演算手段に入力された際、
前記演算手段に、回転角度計測手段からの旋回角度が変化した旨の入力と、前記方位変化計測手段からの方位角度が変化した旨の入力のいずれもが成されなかった場合に、前記較正が行われることを特徴とする請求項1に記載の重機械の方位計測方法。
When the coordinate data between two points is input to the calculation means by the non-contact distance measuring means,
When neither the input to the effect that the turning angle has changed from the rotation angle measuring means nor the input to the effect that the azimuth has changed from the azimuth change measuring means has been made to the calculation means, the calibration is performed. The method for measuring the orientation of a heavy machine according to claim 1, wherein the method is performed.
前記較正が行われるまでは、最後に行った較正によって得られた較正値に基づいて得られる重機角度を求めることを特徴とする請求項2に記載の重機械の方位計測方法。 The method for measuring the orientation of a heavy machine according to claim 2, wherein the angle of the heavy machine obtained based on the calibration value obtained by the last calibration is obtained until the calibration is performed.
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