JP2021155996A - 施工支援システム及び作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】測量の手間を軽減することを目的とする。【解決手段】作業機械と、管理装置とを含む施工支援システムであって、前記作業機械は、上空を飛行する飛行体から撮像可能な位置に設けられた対空標識を有する、施工支援システムである。【選択図】図１

Description

本発明は、施工支援システム及び作業機械に関する。

近年では、ドローン（Ｄｒｏｎｅ）等の飛行体から地表を空撮した画像を用いて測量を行うことが知られている。この測量では、画像に映っている対空標識と対応付けられた目標点の位置を基準として、画像を三次元座標で示される点群に変換する。目標点の位置は、三次元座標（緯度、経度、高度）で示され、空撮を行う前に、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）や、トータルステーション、反射鏡を装着する三脚や二脚等を用いて計測され、対空標識に対応付けられる。

特開２０１８−２０５２６４号公報

上述した従来の測量では、対空標識は必須であり、測量範囲が変わる度に、対空標識の設置と撤収が必要となる。このため、従来では、測量範囲が変わる度に、目標点の三次元座標を計測して対空標識と対応付けなければならず、計測に必要な機材の運搬と設置や計測作業が発生する。このように、従来の対空標識を用いた測量には手間がかかる。

そこで、上記事情に鑑み、測量の手間を軽減することを目的とする。

本発明の実施形態に係る施工支援システムは、作業機械と、管理装置とを含む施工支援システムであって、前記作業機械は、上空を飛行する飛行体から撮像可能な位置に設けられた対空標識を有する、施工支援システムである。

また、本発明の実施形態に係る作業機械は、上空を飛行する飛行体から撮像可能な位置に設けられた対空標識を有する、作業機械である。

測量の手間を軽減できる。

作業管理システムＳＹＳの構成例を示す概略図である。 作業管理システムＳＹＳのシステム構成図である。 作業管理システムＳＹＳの動作の概略を説明する図である。 ショベルに設けられた対空標識について説明する図である。 作業管理システムＳＹＳの機能について説明する図である。 ショベルで生成される基準データの一例を示す図である。 ショベルのコントローラの処理を説明するフローチャートである。 表示装置に表示される表示画面の一例を説明する図である。

最初に、図１及び図２を参照し、本発明の実施例に係る作業機械としてのショベル（掘削機）１００及び飛行体２００を含む作業管理システムＳＹＳについて説明する。図１は、作業管理システムＳＹＳの構成例を示す概略図である。図２は、作業管理システムＳＹＳのシステム構成図である。

作業管理システムＳＹＳは、飛行体を利用することでショベルによる作業を管理するシステムであり、主に、ショベル１００、飛行体２００、及び管理装置３００で構成されている。

より具体的には、作業管理システムＳＹＳは、飛行体２００によってショベル１００の作業現場等の画像を空撮し、管理装置３００により、空撮された画像を用いて作業現場の地形データを生成する。

作業管理システムＳＹＳにおいて、ショベル１００及び飛行体２００はそれぞれ１台であってもよく、複数台であってもよい。図１及び図２の例は、１台のショベル１００と１機の飛行体２００を含む。

飛行体２００は、遠隔操作又は自動操縦により飛行させることができる自律式飛行体であり、例えば、マルチコプタ（ドローン）、飛行船等を含む。本実施例では、空間認識装置として、カメラを搭載したクワッドコプタである。

また。空間認識装置として、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ、赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。空間認識装置として、ミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号（レーザ光等）を物体に発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。

管理装置３００は、ショベルの作業を管理する装置であり、例えば、作業現場外の管理センタ等に設置されるコンピュータである。管理装置３００は、使用者が持ち運び可能な可搬性のコンピュータであってもよい。また、管理装置３００は、飛行体２００から送信される画像データに基づき、ショベル１００が作業を行った作業現場の地形データを生成する。

ショベル１００の下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられている。作業要素としてのブーム４、アーム５、及びバケット６はアタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成する。ブーム４、アーム５、バケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ、エンジン１１等の動力源が搭載され、カバー３ａにより覆われている。

また、本実施形態のショベル１００は、カバー３ａの上面等に設けられた対空標識４００を有する。したがって、飛行体２００によって空撮された作業現場等の画像は、対空標識４００の画像を含む画像となる。このため、本実施形態では、作業現場の地表等に対空標識を設置する必要がない。

また、ショベル１００は、後述するように、自機の位置情報を取得し、管理装置３００へ送信する。したがって、本実施形態では、ショベル１００の動作が停止した状態において取得された位置情報を、対空標識４００と対応付けることで、ショベル１００の位置を目標点とすることができる。

言い換えれば、本実施形態では、自機の位置情報を保持しているショベル１００自体を対空標識として利用する。このため、本実施形態では、目標点の座標の計測を行う必要がない。

また、本実施形態では、ショベル１００による作業が進み、測量範囲が変更される場合でも、ショベル１００が対空標識となるため、対空標識の設置と撤収を繰り返す必要がなく、測量に係る手間を低減できる。

ショベル１００は、図２に示すように、エンジン１１、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、コントローラ３０、エンジン制御装置７４等で構成されている。

エンジン１１はショベル１００の駆動源であり、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸はメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に接続されている。

メインポンプ１４は、作動油ライン１６を介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する斜板式可変容量型油圧ポンプである。メインポンプ１４は、斜板傾転角の変化に応じて１回転当たりの吐出流量が変化する。斜板傾転角はレギュレータ１４ａにより制御される。レギュレータ１４ａはコントローラ３０からの制御電流の変化に応じて斜板傾転角を変化させる。

パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して操作装置２６等の各種油圧制御機器に作動油を供給する固定容量型油圧ポンプである。

コントロールバルブ１７は油圧アクチュエータに関する作動油の流れを制御する流量制御弁のセットである。コントロールバルブ１７は、操作装置２６の操作方向及び操作量に対応するパイロット圧の変化に応じ、メインポンプ１４から作動油ライン１６を通じて受け入れた作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。油圧アクチュエータは、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左走行用油圧モータ１Ａ、右走行用油圧モータ１Ｂ、旋回用油圧モータ２Ａ等を含む。

操作装置２６は、ショベル１００の操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置２６はパイロットライン２５を介してパイロットポンプ１５から作動油の供給を受けてパイロット圧を生成する。そして、パイロットライン２５ａを通じ、対応する流量制御弁のパイロットポートにそのパイロット圧を作用させる。パイロット圧は操作装置２６の操作方向及び操作量に応じて変化する。パイロット圧センサ１５ａはパイロット圧を検出し、その検出値をコントローラ３０に対して出力する。

コントローラ３０は、ショベル１００を制御するための制御装置である。本実施例では、コントローラ３０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成されている。コントローラ３０のＣＰＵは、各種機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードして実行することで、それらプログラムのそれぞれに対応する機能を実現できる。

エンジン制御装置７４はエンジン１１を制御できる。エンジン制御装置７４は、例えば、入力装置を介して設定されたエンジン回転数が実現されるように燃料噴射量等を制御する。

上部旋回体３に取り付けられた送信装置Ｓ１、受信装置Ｓ２、測位装置Ｓ３、姿勢検出装置Ｓ４、向き検出装置Ｓ５、空間認識装置としてのカメラＳ６、表示装置４０のそれぞれはコントローラ３０に接続されている。コントローラ３０は、受信装置Ｓ２、測位装置Ｓ３、姿勢検出装置Ｓ４、向き検出装置Ｓ５、及びカメラＳ６のそれぞれが出力する情報に基づいて各種演算を実行できる。そして、演算結果に基づいて生成した情報を送信装置Ｓ１から外部に発信し、或いは、表示装置４０で表示できる。

また、空間認識装置としてのカメラ（撮像装置）Ｓ６は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、カメラＳ６は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。また、カメラＳ６は、カメラＳ６又はショベル１００から認識された物体の種類と物体までの距離を算出してもよい。物体検知装置としてのカメラＳ６には、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。そして、空間認識装置は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置４０に出力する。また、空間認識装置は、空間認識装置又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。また、カメラＳ６に加えて、空間認識装置として、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ、赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。空間認識装置としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号（レーザ光等）を物体に発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。

送信装置Ｓ１はショベル１００の外部に向けて情報を発信できる。送信装置Ｓ１は、例えば、飛行体２００及び管理装置３００の少なくとも一方が受信可能な情報を発信する。本実施例では、送信装置Ｓ１は、管理装置３００の要求に応じて管理装置３００が受信可能な情報を管理装置３００に向けて発信する。

受信装置Ｓ２はショベル１００の外部からの情報を受信できる。受信装置Ｓ２は、例えば、飛行体２００及び管理装置３００の少なくとも一方が発信する情報を受信する。本実施例では、受信装置Ｓ２は管理装置３００が発信する情報を受信する。

測位装置Ｓ３はショベル１００の位置情報を取得できる。本実施例では、測位装置Ｓ３はＧＮＳＳ（ＧＰＳ）受信機であり、ショベル１００の存在位置の緯度、経度、高度を測定する。つまり、ショベル１００の位置情報とは、測位装置Ｓ３によって測定される、ショベル１００の存在位置の緯度、経度、高度であり、測位装置Ｓ３は、位置情報取得部の一例である。

姿勢検出装置Ｓ４はショベル１００の姿勢を検出できる。ショベル１００の姿勢は、例えば、掘削アタッチメントの姿勢である。本実施例では、姿勢検出装置Ｓ４は、ブーム角度センサ、アーム角度センサ、バケット角度センサ、及び機体傾斜センサを含む。ブーム角度センサは、ブーム角度を取得するセンサである。

ブーム角度センサは、例えば、ブームフートピンの回転角度を検出する回転角度センサ、ブームシリンダ７のストローク量を検出するストロークセンサ、ブーム４の傾斜角度を検出する傾斜（加速度）センサ等を含む。加速度センサとジャイロセンサの組み合わせであってもよい。アーム角度センサ及びバケット角度センサについても同様である。

機体傾斜センサは機体傾斜角度を取得するセンサであり、例えば、水平面に対する上部旋回体３の傾斜角度を検出する。本実施例では、機体傾斜センサは上部旋回体３の前後軸及び左右軸回りの傾斜角を検出する２軸加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。機体傾斜センサは３軸加速度センサであってもよい。

向き検出装置Ｓ５は、ショベル１００の向きを検出できる。向き検出装置Ｓ５は、地磁気センサ、旋回機構２の旋回軸に関するレゾルバ又はエンコーダ、ジャイロセンサ等で構成される。本実施例では、向き検出装置Ｓ５は、３軸地磁気センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されている。

コントローラ３０は、測位装置Ｓ３、姿勢検出装置Ｓ４、及び向き検出装置Ｓ５の出力に基づいてバケット６の爪先の軌跡情報を取得できる。

また、コントローラ３０は、ショベル１００に関する各種情報を取得し、管理装置３００にアップロードする。ショベル１００に関する各種情報は、例えば、管理装置３００による作業現場等の測量に用いられる。具体的には、ショベル１００に関する各種情報は、ショベル１００の動作を示す稼働データと、ショベル１００の位置情報と、を含む。つまり、コントローラ３０は、ショベル１００の稼働データを取得する制御部の一例である。

稼働データは、ショベル１００に対するレバー入力の有無を示す情報や、エンジン１１が停止しているか否かを示す情報等を含む。

また、ショベル１００に関する各種情報は、ショベル１００に設けられた対空標識４００を特定するため識別情報を含んでも良い。対空標識４００の識別情報は、例えば、対空標識４００がショベル１００に設けられる際にコントローラ３０に入力されて、記憶されてもよい。

対空標識４００の識別情報とショベル機番等のショベル固有情報と、は対応付けられる。これにより、ショベル１００の位置情報と、対空標識４００の識別情報との対応付けが可能になる。また、複数のショベル１００に対して対空標識４００を設置する場合、それぞれのショベル１００に対して、それぞれ異なる模様の対空標識４００が設置される。これにより、複数のショベル１００が存在しても、それぞれのショベル１００の位置を対空標識４００により把握することができる。尚、対空標識４００は、図４に示す如く模様により識別するのではなく、凹凸の変化により識別するようにしてもよい。

コントローラ３０、表示装置４０、エンジン制御装置７４等は蓄電池７０から電力の供給を受けて動作する。蓄電池７０はエンジン１１によって駆動される発電機１１ａによって充電される。蓄電池７０の電力はエンジン１１のスタータ１１ｂ等にも供給される。スタータ１１ｂは蓄電池７０からの電力で駆動されてエンジン１１を始動させる。

カメラＳ６は、上部旋回体３に取り付けられてショベル１００の周囲を撮像できる。本実施例では、カメラＳ６は、ショベル１００の後方の空間を撮像する後方カメラ、ショベル１００の右側方の空間を撮像する右側方カメラ、及び、ショベル１００の左側方の空間を撮像する左側方カメラを含む。

表示装置４０は、各種情報を表示する装置であり、キャビン１０内の運転席の近傍に配置されている。本実施例では、表示装置４０は、カメラＳ６が撮像した画像、及び、飛行体２００が撮像した画像を表示可能である。カメラＳ６が撮像した画像は、複数台のカメラの撮像画像を合成して得られる合成画像を含む。合成画像は、視点変換処理等の各種画像処理が施されていてもよい。

また、表示装置４０は、ショベル１００を操作している運転者に対する各種の情報が表示されてもよい。より具体的には、表示装置４０は、ショベル１００が対空標識として利用されているか否かを示す情報等が表示されてもよい。

飛行体２００は、制御装置２０１、送信装置２０２、受信装置２０３、自律航行装置２０４、カメラ２０５、スピーカ２０６、マイク２０７等で構成されている。

制御装置２０１は、飛行体２００を制御するための装置である。本実施例では、制御装置２０１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成されている。制御装置２０１のＣＰＵは、各種機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードして実行することで、それらプログラムのそれぞれに対応する機能を実現できる。

送信装置２０２は、飛行体２００の外部に向けて情報を発信できる。送信装置２０２は、例えば、ショベル１００及び管理装置３００の少なくとも一方が受信可能な情報を発信する。本実施例では、送信装置２０２は、ショベル１００及び管理装置３００が受信可能な情報を所定周期で繰り返し発信する。ショベル１００及び管理装置３００が受信可能な情報は、例えば、カメラ２０５が撮像した撮像画像を含む。

受信装置２０３は、飛行体２００の外部からの情報を受信できる。受信装置２０３は、例えば、ショベル１００及び管理装置３００のそれぞれが発信する情報を受信する。したがって、受信装置２０３は、ショベル１００が取得した位置情報と、飛行体２００が撮像した画像データとを受信する受信部の一例である。

自律航行装置２０４は、飛行体２００の自律航行を実現するための装置である。本実施例では、自律航行装置２０４は、飛行制御装置、電動モータ、及びバッテリを含む。飛行制御装置は、ジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサ（方位センサ）、気圧センサ、測位センサ、超音波センサ等の各種センサを含み、姿勢維持機能、高度維持機能等を実現できる。

電動モータは、バッテリから電力の供給を受けてプロペラを回転させる。自律航行装置２０４は、例えば、制御装置２０１から飛行経路に関する情報を受けると４つのプロペラの回転速度を別々に制御し、飛行体２００の姿勢及び高度を維持しながら飛行体２００をその飛行経路に沿って移動させる。

飛行経路に関する情報は、例えば、飛行位置の緯度、経度、及び高度で構成される。制御装置２０１は、例えば、受信装置２０３を通じて飛行経路に関する情報を外部から取得する。自律航行装置２０４は、制御装置２０１から向きに関する情報を受けて飛行体２００の向きを変化させてもよい。

カメラ２０５は画像を取得するための装置である。本実施例では、カメラ２０５は飛行体２００の鉛直下方を撮像できるように飛行体２００に取り付けられている。カメラ２０５が撮像した撮像データは、例えば、飛行体２００の飛行位置である撮像位置に関する情報を含み、３次元地形データを生成するために利用される。カメラ２０５は、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。

スピーカ２０６は、外部に向けて音声を出力する装置である。本実施例では、スピーカ２０６は、例えば、作業現場内にいる人に向けて音声情報を伝えるために用いられる。

マイク２０７は、外部からの音声を受ける装置である。本実施例では、マイク２０７は、例えば、作業現場内にいる人が発した音声を取得するために用いられる。

管理装置３００は、制御装置３０１、送信装置３０２、受信装置３０３、表示装置３０４、操作入力装置３０５等で構成されている。

制御装置３０１は、管理装置３００を制御するための装置である。本実施例では、制御装置３０１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成されている。制御装置３０１のＣＰＵは、各種機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードして実行することで、それらプログラムのそれぞれに対応する機能を実現できる。

送信装置３０２は、管理装置３００の外部に向けて情報を発信できる。送信装置３０２は、例えば、飛行体２００が受信可能な情報を所定周期で繰り返し発信する。ショベル１００が受信可能な情報を発信してもよい。本実施例では、送信装置３０２は、飛行体２００が受信可能な情報を所定周期で繰り返し発信する。飛行体２００が受信可能な情報は、例えば、飛行体２００の飛行経路に関する情報を含む。

受信装置３０３は、管理装置３００の外部からの情報を受信できる。受信装置３０３は、例えば、ショベル１００及び飛行体２００の少なくとも一方が発信する情報を受信する。本実施例では、受信装置３０３は飛行体２００が発信した情報を受信する。飛行体２００が発信した情報は、例えば、飛行体２００のカメラ２０５が撮像した撮像画像を含む。

表示装置３０４は、各種情報を表示するための装置である。本実施例では、表示装置３０４は液晶ディスプレイであり、ショベル１００による作業に関する情報、地形データに関する情報、飛行体２００の操縦に関する情報等を表示する。飛行体２００のカメラ２０５が撮像した撮像画像を表示してもよい。

操作入力装置３０５は、操作入力を受けるための装置である。本実施例では、操作入力装置３０５は、液晶ディスプレイの上に配置されるタッチパネルである。

次に、図３を参照して、本実施形態の作業管理システムＳＹＳの動作の概略について説明する。図３は、作業管理システムＳＹＳの動作の概略を説明する図である。

本実施形態の作業管理システムＳＹＳでは、ショベル１００の有する対空標識４００を用いて測量を行う。

本実施形態の作業管理システムＳＹＳにおいて、ショベル１００は、自機の位置情報と稼働データとを含む基準データ５００を管理装置３００へ送信する（ステップＳ１）。尚、基準データ５００は、ショベル１００から一定の間隔で管理装置３００に送信されていてもよい。基準データ５００の詳細は後述する。

また、作業管理システムＳＹＳにおいて、飛行体２００は、例えば、作業現場の上空を飛行して撮像データ６００を取得し、管理装置３００へ送信する（ステップＳ２）。撮像データ６００は、カメラ２０５で撮像した撮像データ群と、各撮像データを撮像したときの飛行体２００の位置情報と、各撮像データを撮像したときの撮像日時を示す日時情報とを含む。

言い換えれば、撮像データ６００は、カメラ２０５で撮像した動画データと、動画データに含まれるフレーム画像毎の、フレーム画像を撮像したときの飛行体２００の位置情報と日時情報と、を含む。

管理装置３００は、基準データ５００に含まれる稼働データに基づき、基準データ５００に含まれる位置情報が示す位置を、測量における目標点とするか否かを判定する。そして、管理装置３００は、基準データ５００に含まれる位置情報が示す位置を目標点とする場合に、この位置情報と、撮像データ６００とを用いて地形データを生成する（ステップＳ３）。つまり、管理装置３００は、飛行体２００から取得した撮像データに含まれる画像データと、ショベル１００から取得する基準データ５００に含まれる位置情報とを適合させることで、広域の地形データを作成することができる。

具体的には、このとき、管理装置３００は、稼働データが示すショベル１００の状態が、「エンジン停止」であるか、又は、「レバー入力なし」である場合に、この基準データ５００に含まれる位置情報が示す位置を目標点とする。

次に、図４を参照して、ショベル１００に設けられる対空標識４００について説明する。図４は、ショベルに設けられた対空標識について説明する図である。図４（Ａ）は、ショベル１００における対空標識４００の位置の一例を示す図であり、図４（Ｂ）は、ショベル１００における対空標識４００の位置の他の例を示す図である。

図４（Ａ）の例では、対空標識４００がショベル１００のカバー３ａの上面に設けられており、図４（Ｂ）の例では、対空標識４００がショベル１００のキャビン１０の上面に設けられている。本実施形態では、対空標識４００の中心点４０１が、測位装置Ｓ３が取得した位置情報が示す位置（目標点）となる。

カバー３ａの上面の面積は、キャビン１０の上面の面積とよりも広い。したがって、図４（Ａ）に示すように、対空標識４００を設ける位置を、カバー３ａの上面とした場合には、キャビン１０の上面に対空標識４００を設ける場合と比較して、面積の大きい対空標識４００を設けることができる。

また、キャビン１０の上面の高度は、カバー３ａの上面の高度より高い。したがって、図４（Ｂ）に示すように、対空標識４００を設ける位置を、キャビン１０の上面とした場合には、カバー３ａの上面に対空標識４００を設ける場合と比較して、高い位置に対空標識４００を設けることができる。

本実施形態では、対空標識４００を設ける位置は、例えば、ショベル１００の作業現場の環境等に応じて決められて良い。例えば、対空標識４００の面積が大きい方が、飛行体２００から対空標識４００を撮像しやすい環境であれば、対空標識４００をカバー３ａの上面に設ければ良い。また、例えば、対空標識４００の高度が高い方が、飛行体２００から対空標識４００を撮像しやすい環境であれば、対空標識４００をキャビン１０の上面に設ければ良い。

尚、図４では、対空標識４００がカバー３ａの上面又はキャビン１０の上面に設けられる例を説明したが、対空標識４００が設けられる位置は、この二箇所に限定されない。対空標識４００は、飛行体２００から撮像される画像データが示す画像において、対空標識４００の認識が可能な位置であれば、ショベル１００のどの部分に設けられてもよい。

また、図４に示す対空標識４００は、一例であり、対空標識４００の柄は、図４に示す例に限定されない。

尚、対空標識４００と対応付けられる目標点の座標は、測位装置Ｓ３によって取得される位置情報であり、ショベル１００における対空標識４００の設置位置に依存しない。

次に、図５を参照して、本実施形態の作業管理システムＳＹＳの機能について説明する。図５は、作業管理システムＳＹＳの機能について説明する図である。

コントローラ３０は、稼働状態判定部３１、基準データ生成部３２、飛行状態判定部３３、表示制御部３４を有する。

稼働状態判定部３１は、稼働データに基づき、ショベル１００の動作が停止しているか否かを判定する。より具体的には、稼働状態判定部３１は、稼働データに基づき、レバー入力が無くなったことが検知されてから一定時間が経過した場合に、ショベル１００の動作が停止したものと判定する。また、稼働状態判定部３１は、稼働データに基づき、エンジンの停止が検知されてから一定時間が経過した場合に、ショベル１００の動作が停止したものと判定する。

本実施形態の稼働状態判定部３１では、このように、ショベル１００の動作が停止した状態であることが検知されてから一定時間が経過した後に、判定の結果を確定させる。このため、本実施形態では、ショベル１００の状態が、誤って判定されることを回避できる。

基準データ生成部３２は、位置情報と稼働データとを用いて、基準データ５００を生成する。基準データ生成部３２は、例えば、測位装置Ｓ３が位置情報を取得するタイミングで、稼働状態判定部３１の判定結果を取得し、位置情報と判定結果を示す情報とを対応付けて基準データ５００を生成してもよい。

また、基準データ生成部３２は、送信装置Ｓ１によって、基準データ５００を生成する度に、基準データ５００を管理装置３００へ送信する。基準データ５００の詳細は後述する。

飛行状態判定部３３は、管理装置３００との通信によって、ショベル１００の上空において飛行体２００が飛行しているか否かを判定する。具体的には、飛行状態判定部３３は、送信装置Ｓ１によって、管理装置３００に対して飛行体２００の位置情報を問い合わせる。そして、飛行状態判定部３３は、受信装置Ｓ２によって、管理装置３００から飛行体２００の位置情報を取得すると、飛行体２００の位置情報と、測位装置Ｓ３によって取得した位置情報とから、飛行体２００がショベル１００の上空を飛行しているか否かを判定する。

また、本実施形態の飛行状態判定部３３は、稼働状態判定部３１により、ショベル１００の動作が停止したものと判定された場合に、管理装置３００に対して飛行体２００の位置情報の問い合わせを行ってもよい。

表示制御部３４は、飛行体２００がショベル１００の上空を飛行している場合に、その旨を表示装置４０に表示させる。

管理装置３００の制御装置３０１は、撮像データ取得部３１０、基準データ取得部３１１、飛行状態通知部３１２、地形データ生成部３１３を有する。

撮像データ取得部３１０は、受信装置３０３が飛行体２００から受信した撮像データ６００を取得する。基準データ取得部３１１は、受信装置３０３がショベル１００から受信した基準データ５００を取得する。

地形データ生成部３１３は、撮像データ６００に含まれる動画データと、動画データに含まれるフレーム画像毎の位置情報と、日時情報と、基準データ５００に含まれる位置情報とに基づき、地形データを生成する。

次に、図６を参照して、本実施形態の基準データ５００について説明する。図６は、ショベルで生成される基準データの一例を示す図である。

図６の例では、基準データ５００は、情報の項目として、機器ＩＤと、位置情報と、状態フラグとを有する。

項目「機器ＩＤ」の値は、ショベル１００を特定するための識別情報である。項目「位置情報」の値は、測位装置Ｓ３によって取得された座標（緯度、経度、高度）である。項目「フラグ」の値は、稼働状態判定部３１による判定の結果を示す。

具体的には、例えば、項目「フラグ」の値が「有効」の場合、稼働状態判定部３１により、ショベル１００の動作が停止したと判定されたことを示す。言い換えれば、項目「フラグ」の値が、「有効」である場合、この基準データ５００に含まれる位置情報は、ショベル１００の動作が停止した状態で取得された位置情報となる。

本実施形態では、ショベル１００の動作が停止している状態で取得された位置情報を目標点の座標として使用する。つまり、項目「フラグ」の値が「有効」である場合、この基準データ５００に含まれる位置情報は、目標点の座標として使用可能であることを示す。

項目「フラグ」の値が「無効」の場合、稼働状態判定部３１により、ショベル１００の動作が停止したと判定されていないことを示す。つまり、項目「フラグ」の値が「無効」である場合、この基準データ５００に含まれる位置情報は、ショベル１００が動作をしている状態で取得された位置情報であり、目標点の座標としては使用されないことを示す。

このように、項目「フラグ」の値は、基準データ５００に含まれる位置情報が示す位置が、目標点となり得るか否かを示す情報と言える。言い換えれば、稼働状態判定部３１は、ショベル１００に設けられた対空標識４００が、測量における対空標識４００として使用可能な状態であるか否かを判定する判定部の一例と言える。

尚、図６の例では、基準データ５００に機器ＩＤが含まれるものとしたが、これに限定されない。基準データ５００は、ショベル１００の位置情報と、フラグとを含んでいれば良く、その他の情報は含まれなくてもよい。また、基準データ５００には、対空標識４００を特定するための識別情報や、位置情報を取得した日時を示す日時情報等が含まれてもよい。

次に、図７を参照して、本実施形態のショベル１００のコントローラ３０の処理について説明する。図７は、ショベルのコントローラの処理を説明するフローチャートである。

尚、図７の処理は、例えば、キャビン１０に運転者が搭乗し、作業を行ってする最中において実行される処理であってもよい。

ショベル１００において、コントローラ３０は、位置情報と稼働データとを取得すると（ステップＳ７０１）、稼働状態判定部３１は、ショベル１００に設けられた対空標識４００が、測量における対空標識４００として使用可能な状態であるか否かを判定する（ステップＳ７０２）。具体的には、稼働状態判定部３１は、ショベル１００の動作が停止している状態であるか否かを判定している。

ステップＳ７０２において、対空標識４００が使用可能であると判定された場合、つまり、ショベル１００の動作が停止している状態と判定された場合、基準データ生成部３２は、位置情報に、フラグの値「有効」を対応付けた基準データ５００を生成し（ステップＳ７０３）、後述するステップＳ７０５へ進む。

ステップＳ７０２において、対空標識４００が使用不可能であると判定された場合、つまり、ショベル１００が動作中である状態と判定された場合、基準データ生成部３２は、位置情報に、フラグの値「無効」を対応付けた基準データ５００を生成し（ステップＳ７０４）、後述するステップＳ７０７へ進む。

ステップＳ７０３において、基準データ５００に含まれるフラグの値が「有効」である場合、コントローラ３０は、飛行状態判定部３３により、ショベル１００の上空を飛行体２００が飛行しているか否かを判定する（ステップＳ７０５）。ステップＳ７０５において、飛行体２００が飛行中でない場合、コントローラ３０は、後述するステップＳ７０７へ進む。

ステップＳ７０５において、飛行体２００が飛行中である場合、コントローラ３０は、表示制御部３４により、表示装置４０に、ショベル１００の対空標識４００が測量に使用されていることを示すメッセージを表示させる（ステップＳ７０６）。

続いて、コントローラ３０は、基準データ生成部３２により、ステップＳ７０３又はステップＳ７０４で生成した基準データ５００を管理装置３００に送信し（ステップＳ７０７）、処理を終了する。

尚、本実施形態では、その後、管理装置３００において、前回の受信データと今回の受信データとをそれぞれのデータに付された位置情報に基づいて対応付けの処理を行う。それぞれのデータに付された位置情報中、高度が不一致の場合には、受信データの縮尺を調整し、向きが不一致の場合には受信データの角度を調整する。

このような対応付け処理の後に、それぞれのデータの比較処理を行うことで、管理者は前回のデータから施工の進捗を把握できる。更に、現在のデータ（最新のデータ）と仕上がりデータとの比較により、管理者は全体工程における進捗も把握することができる。また、施工前に取得したデータと現在のデータ（最新のデータ）とを比較することにより、搬出、若しくは、搬入した土量も推定ができる。

コントローラ３０は、図７の処理を、例えば、自機の位置情報を取得する度に実行してもよい。

以下に、図８を参照して、表示装置４０の表示例について説明する。図８は、表示装置に表示される表示画面の一例を説明する図である。

図８に示す表示画面４１Ｖは、表示装置４０の画像表示部４１に表示される画面の一例である。表示画面４１Ｖは、日時表示領域４１ａ、走行モード表示領域４１ｂ、エンドアタッチメント表示領域４１ｃ、エンジン制御状態表示領域４１ｅのそれぞれは、ショベル１００の設定状態を表示する設定状態表示領域の例である。

エンジン作動時間表示領域４１ｆ、冷却水温表示領域４１ｇ、燃料残量表示領域４１ｈ、回転数モード表示領域４１ｉ、作動油温表示領域４１ｋのそれぞれは、ショベル１００の運転状態を表示する運転状態表示領域の例である。また、更に、カメラ画像表示領域４１ｍ、アラーム表示領域４１ｐ、メッセージ表示領域４１ｒ及び向き表示アイコン４１ｘを含む。

日時表示領域４１ａは、現在の日時を画像表示する領域である。図８に示す例では、デジタル表示が採用され、日付が２０１３年２月１９日であり、時刻が２３時５９分であることを示している。

走行モード表示領域４１ｂは、現在の走行モードを画像表示する領域である。走行モードは、可変容量ポンプを用いた走行用油圧モータの設定状態を表す。具体的には、走行モードは、低速モード及び高速モードを有する。低速モードは、「亀」を象ったマークで表示され、高速モードは「兎」を象ったマークで表示される。図８に示す例では、「亀」を象ったマークが表示されており、運転者は低速モードが設定されていることを認識できる。

エンドアタッチメント表示領域４１ｃは、現在装着されているエンドアタッチメントを表す画像を画像表示する領域である。ショベルに装着されるエンドアタッチメントは、バケット、削岩機、グラップル、リフティングマグネットなど様々なエンドアタッチメントを含む。エンドアタッチメント表示領域４１ｃは、例えば、これらのエンドアタッチメントを象ったマークを表示する。図８に示す例では、削岩機を象ったマークが表示されている。

エンジン制御状態表示領域４１ｅは、エンジン１１の制御状態を画像表示する領域である。図８に示す例では、運転者は、エンジン１１の制御状態として「自動減速・自動停止モード」が選択されていることを認識できる。尚、「自動減速・自動停止モード」は、エンジン負荷が小さい状態の継続時間に応じて、エンジン回転数を自動的に低減し、さらにはエンジン１１を自動的に停止させる制御状態を意味する。その他、エンジン１１の制御状態には、「自動減速モード」、「自動停止モード」、「手動減速モード」等がある。

エンジン作動時間表示領域４１ｆは、エンジン１１の累積作動時間を画像表示する領域である。図８に示すでは、単位「ｈｒ（時）」を用いた値が表示される。

冷却水温表示領域４１ｇは、現在のエンジン冷却水の温度状態を画像表示する領域である。図８に示す例では、エンジン冷却水の温度状態を表すバーグラフが表示されている。尚、エンジン冷却水の温度は、エンジン１１に取り付けられる水温センサ１１ｃが出力するデータに基づく。

具体的には、冷却水温表示領域４１ｇは、異常範囲表示４１ｇ１、注意範囲表示４１ｇ２、正常範囲表示４１ｇ３、セグメント表示４１ｇ４、及びアイコン表示４１ｇ５を含む。

異常範囲表示４１ｇ１、注意範囲表示４１ｇ２、正常範囲表示４１ｇ３はそれぞれ、エンジン冷却水の温度が異常高温状態、注意を要する状態、正常状態にあることを運転者に知らせるための表示である。また、セグメント表示４１ｇ４は、エンジン冷却水の温度の高低を運転者に知らせるための表示である。また、アイコン表示４１ｇ５は、異常範囲表示４１ｇ１、注意範囲表示４１ｇ２、正常範囲表示４１ｇ３、及びセグメント表示４１ｇ４がエンジン冷却水の温度に関する表示であることを表すシンボル図形等のアイコンである。尚、アイコン表示４１ｇ５は、エンジン冷却水の温度に関する表示であることを表す文字情報であってもよい。

図８に示す例では、セグメント表示４１ｇ４は、点灯・消灯状態が個別に制御される８つのセグメントで構成され、冷却水温が高くなるほど点灯状態のセグメントの数が増加する。尚、図８の例では、４つのセグメントが点灯状態となっている。また、セグメント表示４１ｇ４は、所定円の一部（円弧）を構成し、エンジン冷却水の温度の上下動に応じてその円弧の長さが伸縮するように表示される。また、図８の例では、各セグメントが表す温度の幅は同じであるが、セグメント毎に温度の幅を変えてもよい。

また、図８に示す例では、異常範囲表示４１ｇ１、注意範囲表示４１ｇ２、正常範囲表示４１ｇ３はそれぞれ、セグメント表示４１ｇ４の伸縮方向（所定円の円周方向）に沿うように並べて配置される円弧状の図形であり、赤色、黄色、緑色で表示される。また、セグメント表示４１ｇ４は、１番目（最下位）から６番目のセグメントが正常範囲に属し、７番目のセグメントが注意範囲に属し、８番目（最上位）のセグメントが異常範囲に属する。

尚、冷却水温表示領域４１ｇは、異常範囲表示４１ｇ１、注意範囲表示４１ｇ２、及び正常範囲表示４１ｇ３を円弧状の図形として表示する代わりに、異常レベル、注意レベル、正常レベルを表す文字、記号等をそれぞれの境界のところに表示してもよい。

尚、異常範囲表示、注意範囲表示、正常範囲表示、セグメント表示、及びアイコン表示を含む上述の構成は、燃料残量表示領域４１ｈ及び作動油温表示領域４１ｋにおいても同様に採用される。また、燃料残量表示領域４１ｈでは、異常範囲、注意範囲、及び正常範囲を表す円弧状の図形を表示する代わりに、「Ｆｕｌｌ（満タン状態）」を表す文字「Ｆ」又は黒丸（塗りつぶされた丸印）、「Ｅｍｐｔｙ（空状態）」を表す文字「Ｅ」又は白丸（塗りつぶされていない丸印）等をそれぞれの境界のところに表示してもよい。

燃料残量表示領域４１ｈは、燃料タンク５５に貯蔵されている燃料の残量状態を画像表示する領域である。図８に示す例では、現在の燃料の残量状態を表すバーグラフが表示されている。尚、燃料の残量は、燃料残量センサ５５ａが出力するデータに基づく。

回転数モード表示領域４１ｉは、現在の回転数モードを画像表示する領域である。回転数モードは、例えば、上述のＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリングモードの４つを含む。図８に示す例では、ＳＰモードを表す記号「ＳＰ」が表示されている。

作動油温表示領域４１ｋは、作動油タンク内の作動油の温度状態を画像表示する領域である。図８に示す例では、作動油の温度状態を表すバーグラフが表示されている。尚、作動油の温度は、油温センサ１４ｃが出力するデータに基づく。

尚、冷却水温表示領域４１ｇ、燃料残量表示領域４１ｈ、作動油温表示領域４１ｋでは、バーグラフ表示の代わりに針表示が採用されてもよい。

カメラ画像表示領域４１ｍは、カメラ画像を画像表示する領域である。本実施形態では、ショベルは、運転者の視界以外の部分を撮像するためのカメラＳ６（図１、２参照。）を備える。具体的には、カメラＳ６は、アタッチメントが向いている方向とは反対の方向（後方）を撮像する後方監視カメラを含む。そして、カメラＳ６は、撮像したカメラ画像を表示装置４０に送る。これにより、運転者はカメラＳ６が撮像したカメラ画像を表示装置４０の画像表示部４１で視認することができる。

本実施形態では、カメラ画像表示領域４１ｍは、ショベルが稼働している間は常にカメラＳ６が撮像したカメラ画像（以下、「後方カメラ画像」とする。）を表示する。尚、後方カメラ画像は、望ましくは、鏡像で表示される。

また、撮像画像を撮像したカメラＳ６の向きと上部旋回体３のアタッチメントの向きとの関係は、操作装置２６の傾倒方向と下部走行体１の走行方向との関係とは切り離されている。このため、カメラ画像表示領域４１ｍに表示された画像が後方カメラ画像であっても、下部走行体１の前方の画像を表示している場合も起こり得る。

また、本実施形態では、カメラ画像表示領域４１ｍは、表示画面４１Ｖの右側の３分の２程度の領域を占める。表示装置４０が運転席の右側前方に設置される環境において、運転席（運転者）に近い側に燃料残量表示領域４１ｈ等が表示され、運転席（運転者）から遠い側にカメラ画像表示領域４１ｍが表示されるようにして、全体的な視認性を高めるためである。但し、表示画面４１Ｖにおける各表示領域のサイズ及び配置は必要に応じて変更されてもよい。

アラーム表示領域４１ｐは、アラームを表示する領域である。図８に示す例では、表示すべきアラームが存在しないため、アラーム表示領域４１ｐには、カメラ画像が表示される。また、アラーム表示領域４１ｐには、表示すべきアラームが存在する場合には、アラームがカメラ画像上に重畳され表示される。また、本実施形態では、アラーム表示領域４１ｐには、カメラＳ６が撮像したカメラ画像がカメラ画像表示領域４１ｍに表示されないままレバー操作が行われた場合に、その旨を警告するアラームが表示される。

メッセージ表示領域４１ｒは、図７のステップＳ７０６においてメッセージが表示される領域である。つまり、メッセージ表示領域４１ｒは、ショベル１００に設けられた対空標識４００が、測量に使用するために空撮されていることを示すメッセージが表示される。

本実施形態では、このように、対空標識４００が空撮されていることを示すメッセージを表示させることで、ショベル１００の運転者に対して、ショベル１００の動作を停止させた状態を維持するように、通知することができる。また、ポンプとコントロールバルブとの間に電磁弁を設け、管理装置３００、若しくは、飛行体からの通信により、電磁弁により遮断することで油圧アクチュエータを動作不能状態にしてもよい。この場合、電磁弁はゲートロック弁であってもよい。

尚、本実施形態のショベル１００は、飛行体２００がショベル１００の上空の所定の領域の外へ移動したことを検出すると、メッセージ表示領域４１ｒの表示を消去してもよい。

ショベル１００の上空の所定の領域は、コントローラ３０によって、測位装置Ｓ３から取得した位置情報に基づき算出されてもよい。また、ショベル１００は、管理装置３００から取得した飛行体２００の位置情報に基づき、飛行体２００がショベル１００の上空の所定の領域外へ移動したことを検出してもよい。

さらに、ショベル１００の表示制御部３４は、飛行体２００がショベル１００の上空の所定の領域外へ移動したことを検出すると、メッセージ表示領域４１ｒに、動作を開始してもよい旨を示すメッセージを表示させてもよい。

向き表示アイコン４１ｘは、表示画面に表示される撮像画像を撮像した撮像装置の向きとショベル（上部旋回体３のアタッチメント）の向きとの相対的関係を表すアイコンである。図６に示す実施例では、カメラ画像表示領域４１ｍに表示されるカメラ画像を撮像したカメラが後方監視カメラ８０Ｂであることを表す向き表示アイコン４１ｘがカメラ画像表示領域４１ｍの右下隅に表示されている。尚、向き表示アイコン４１ｘは、カメラ画像表示領域４１ｍの下部中央、左下隅、右上隅、左上隅等、右下隅以外の位置に表示されてもよく、カメラ画像表示領域４１ｍの外部に表示されてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、飛行体から地表を空撮した画像を用いて測量を行う際に、対空標識を、ショベル１００に設けられた対空標識４００とする。このため、本実施形態によれば、ショベル１００を移動させることで、対空標識４００を移動させることができ、且つ、他の機器を必要とせずに、目標点の座標を取得できる。

したがって、例えば、対空標識が設置されていない地域や、トータルステーション等の機器の運搬が困難である山岳地帯等においても、容易に空撮した画像を用いた測量を行うことができる。

また、本実施形態によれば、測量の範囲が変更されても、目標点の座標を容易に取得できる。また、本実施形態では、同一の目標点を含む複数の画像を撮影することで、同一の目標点を含む広域の画像を取得することができる。

尚、本実施形態では、ショベルを対空標識４００が設置される作業機械の一例としたが、対空標識４００が設置される作業機械はショベルに限定されない。対空標識４００が設置される作業機械は、自機の位置情報を取得する機能を有するものであれば、どのようなものであってもよい。特に、３次元マシンガイダンス等の機能を有する作業機械であれば、より好ましい。

さらに、対空標識が設けられる対象は、作業機械に限定されなくても良く、目標点の位置情報を管理装置３００に提供することができる移動体であれば良い。したがって、対空標識が設けられる対象は、例えば、自動車や二輪車等であってもよい。また、対空標識が設けられる対象は、人の操縦によって移動する移動体であってもよいし、自動で移動（走行）する移動体であってもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

３０ コントローラ
３１ 稼働状態判定部
３２ 基準データ生成部
３３ 飛行状態判定部
３４ 表示制御部
４０ 表示装置
４１ 画像表示部
１００ ショベル
２００ 飛行体
３００ 管理装置
５００ 基準データ
６００ 撮像データ

Claims (7)

1. 作業機械と、管理装置とを含む施工支援システムであって、
   前記作業機械は、
   上空を飛行する飛行体から撮像可能な位置に設けられた対空標識を有する、施工支援システム。
2. 前記作業機械は、
   走行動作を行う下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
   前記上部旋回体に取り付けられ、アタッチメントに含まれるブームと、
   前記ブームに取り付けられ、前記アタッチメントに含まれるアームと、
   前記上部旋回体に搭載され、一定回転数で制御される内燃機関と、
   前記上部旋回体に搭載される運転室と、
   前記運転室内に設置される表示装置と、を有し、
   前記対空標識は、前記内燃機関のカバーの上面又は前記運転室の上面に設けられる、請求項１記載の施工支援システム。
3. 前記作業機械は、
   前記作業機械の位置情報を取得する位置情報取得部を有し、
   前記管理装置は、
   前記作業機械の位置情報と、前記作業機械の上空を飛行する飛行体によって撮像された、前記対空標識の画像を含む画像を示す撮像データと、を受信する受信部と、
   前記作業機械の位置情報と、前記撮像データとに基づき、地形データを生成する地形データ生成部とを有する、請求項２記載の施工支援システム。
4. 前記作業機械は、
   前記作業機械の稼働データを取得する制御部と、
   前記稼働データに基づき前記作業機械の動作が停止した状態であるか否かを判定する稼働状態判定部と、
   前記作業機械の動作が停止した状態であると判定された場合に、前記作業機械の位置情報と、前記対空標識の使用が可能であることを示す情報と、を対応付けた基準データを生成し、前記管理装置へ送信する基準データ生成部と、を有する、請求項３記載の施工支援システム。
5. 前記基準データ生成部は、
   前記作業機械の動作中の状態であると判定された場合に、前記作業機械の位置情報と、前記対空標識が使用不可であることを示す情報と、を対応付けた基準データを生成し、前記管理装置へ送信する、請求項４記載の施工支援システム。
6. 前記作業機械は、
   前記作業機械の動作が停止した状態において、前記飛行体が前記作業機械の上空を飛行しているか否かを判定する飛行状態判定部と、
   前記作業機械の動作が停止した状態において、前記飛行体が前記上空を飛行している場合に、前記表示装置に、前記対空標識が使用されていることを示すメッセージを表示させる表示制御部と、を有する請求項２乃至５の何れか一項に記載の施工支援システム。
7. 上空を飛行する飛行体から撮像可能な位置に設けられた対空標識を有する、作業機械。

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