JP2022066051A - 作業機械および施工管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】運搬車両に積み込まれる積載物の種別ごとに積載物の重量を管理することが可能な作業機械および施工管理システムを提供する。【解決手段】運搬車両に積載物を積み込む積込作業を行う作業機械である。作業機械は、作業機械の位置情報を取得する位置検知装置１５１と、積込作業を検知するための積込情報を取得する積込検知装置としての状態検知装置１５２と、積載物の積込重量を算出する制御装置１８０とを備える。制御装置１８０は、積載物の種別ごとに積込作業が行われる作業領域を設定し、積込情報に基づいて積込作業を検知した時の位置情報と作業領域とに基づいて積載物の種別を取得し、積載物の種別ごとに積込重量を算出する。【選択図】図２

Description

本開示は、作業機械および施工管理システムに関する。

従来から施工管理システムに関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された従来の施工管理システムは、発信器と、携帯端末と、受信部と、検出部と、特定データ取得部と、作業管理部と、を備える（同文献、要約等）。前記発信器は、運搬車両に配置され、前記運搬車両の特定データを含む電波を発信する。前記携帯端末は、積込機械に配置される。

前記受信部は、前記携帯端末に設けられ、前記発信器からの前記電波を受信する。前記検出部は、前記携帯端末に設けられ、前記受信部で受信した前記電波の強度を検出する。前記特定データ取得部は、前記携帯端末に設けられ、前記受信部で受信した前記電波から前記特定データを取得する。

前記作業管理部は、前記検出部で検出された前記強度と前記特定データ取得部で取得された前記特定データとに基づいて、前記積込機械に前記運搬車両が接近したことを示す実績データを生成する。また、前記作業管理部は、前記電波の強度が閾値以上の値のとき、前記積込機械により前記運搬車両に積荷を積み込む積込作業が実施されていると判定する（同文献、請求項３、第００５５段落－第００５７段落等）。

国際公開第２０１５／１５６０１８号

前記従来の施工管理システムでは、積込機械によって運搬車両に積み込まれた積載物の種別を判別することができない。

本開示は、運搬車両に積み込まれる積載物の種別ごとに積込重量を管理することが可能な作業機械および施工管理システムを提供する。

本開示の一態様は、運搬車両に積載物を積み込む積込作業を行う作業機械であって、前記作業機械の位置情報を取得する位置検知装置と、前記積込作業を検知するための積込情報を取得する積込検知装置と、前記積載物の積込重量を算出する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記積載物の種別ごとに前記積込作業が行われる作業領域を設定し、前記積込情報に基づいて前記積込作業を検知した時の前記位置情報と前記作業領域とに基づいて前記種別を取得し、前記種別ごとに前記積込重量を算出することを特徴とする、作業機械である。

本開示によれば、運搬車両に積み込まれる積載物の種別ごとに積込重量を管理することが可能な作業機械および施工管理システムを提供することができる。

本開示に係る作業機械の一実施形態を示す側面図。 図１の作業機械の構成例を示すブロック図。 図２の作業機械の制御装置の機能ブロック図。 図１の作業機械が積込作業を行う運搬車両の一例を示す側面図。 図３の制御装置が設定する作業領域の一例を示す平面図。 図３の制御装置による作業領域の修正例を示す平面図。 図２に示す作業機械の出力装置よる出力結果の一例。 本開示に係る施工管理システムの一実施形態を示すブロック図。

以下、図面を参照して本開示の作業機械および施工管理システムの実施形態を説明する。まず、図１から図７を参照して作業機械の実施形態を説明し、次に、図８を参照して施工管理システムの実施形態を説明する。

［作業機械］
図１は、本開示に係る作業機械の一実施形態を示す側面図である。図２は、図１の作業機械１００の構成例を示すブロック図である。詳細については後述するが、本実施形態の作業機械１００は、次のような構成を特徴としている。

作業機械１００は、後述する運搬車両に積載物を積み込む積込作業を行う作業機械である。作業機械１００は、位置検知装置１５１と、積込検知装置としての状態検知装置１５２と、制御装置１８０とを備えている。位置検知装置１５１は、作業機械１００の位置情報を取得する。積込検知装置としての状態検知装置１５２は、積込作業を検知するための積込情報を取得する。制御装置１８０は、位置情報と積込情報に基づいて積載物の積込重量を算出する。この制御装置１８０は、積載物の種別ごとに積込作業が行われる作業領域を設定し、積込情報に基づいて積込作業を検知した時の位置情報と作業領域とに基づいて積載物の種別を取得し、積載物の種別ごとに積込重量を算出する。

以下、本実施形態の作業機械１００の構成を詳細に説明する。図１に示すように、作業機械１００は、たとえば、運搬車両に積載物を積み込む積込作業を行う油圧ショベルである。作業機械１００は、たとえば、上部旋回体１１０と、下部走行体１２０と、作業機１３０と、旋回機構１４０と、を備えている。

図２に示すように、作業機械１００は、たとえば、位置検知装置１５１と、状態検知装置１５２と、撮像装置１５３と、操作装置１５４とを備えている。また、作業機械１００は、たとえば、エンジン１６１と、動力伝達機構１６２と、駆動装置１６３と、を備えている。さらに、作業機械１００は、たとえば、入力装置１７１と、出力装置１７２と、通信装置１７３と、制御装置１８０と、を備えている。

上部旋回体１１０は、作業機械１００を操作するオペレータが搭乗するキャビン１１１を備え、下部走行体１２０の上に旋回機構１４０を介して取り付けられている。下部走行体１２０は、たとえば、駆動装置１６３の油圧モータによって履帯１２１が駆動され、作業機械１００を走行させる。作業機１３０は、駆動装置１６３の油圧シリンダ１６３ａ，１６３ｂ，１６３ｃによって駆動され、掘削作業や積込作業などの作業を行う。旋回機構１４０は、たとえば、駆動装置１６３の油圧モータまたは電動モータによって駆動され、上部旋回体１１０を下部走行体１２０に対して旋回させる。

作業機１３０は、たとえば、ブーム１３１と、アーム１３２と、バケット１３３とを有する。ブーム１３１は、ブームピン１３１ａを介して上部旋回体１１０に回動可能に支持され、駆動装置１６３の油圧シリンダ１６３ａの伸縮により上下に回動する。アーム１３２は、アームピン１３２ａを介してブーム１３１に対して回動可能に支持され、駆動装置１６３の油圧シリンダ１６３ｂの伸縮により上下に回動する。バケット１３３は、バケットピン１３３ａを介してアーム１３２に対して回動可能に支持され、駆動装置１６３の油圧シリンダ１６３ｃの伸縮により上下に回動する。

位置検知装置１５１は、たとえば、上部旋回体１１０に取り付けられ、作業機械１００の位置情報を取得する。位置検知装置１５１は、たとえば、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）の電波を受信するアンテナおよび受信機、トータルステーション（ＴＳ）の反射プリズムおよび測距儀、または電波測距儀などによって構成することができる。位置検知装置１５１は、制御装置１８０に対して情報通信可能に接続され、検知した作業機械１００の位置情報を制御装置１８０へ出力する。

状態検知装置１５２は、たとえば、作業機械１００による運搬車両の積載物の積込作業を検知する積込検知装置を含む。また、状態検知装置１５２は、たとえば、下部走行体１２０によって走行する作業機械１００の速度や加速度、および旋回機構１４０によって旋回する上部旋回体１１０の角速度や角加速度などの情報を取得する各種のセンサを含む。

状態検知装置１５２の一部である積込検知装置は、たとえば、角度センサを含む。角度センサは、たとえば、ブームピン１３１ａを中心とするブーム１３１の回転角度、アームピン１３２ａを中心とするアーム１３２の回転角度、およびバケットピン１３３ａを中心とするバケット１３３の回転角度を検知する。

また、状態検知装置１５２の一部である積込検知装置は、たとえば、圧力センサを含む。圧力センサは、たとえば、各々の油圧シリンダ１６３ａ，１６３ｂ，１６３ｃのシリンダチューブ内に設けられ、シリンダチューブのボトム側の作動油の圧力を検知する。状態検知装置１５２を構成する各種のセンサは、制御装置１８０に対して情報通信可能に接続され、検知した情報を制御装置１８０へ出力する。

撮像装置１５３は、たとえば、撮像部が作業機械１００の前方を向くようにキャビン１１１内に設置され、作業機１３０によって運搬車両に積み込まれる積載物を撮影する。撮像装置１５３は、制御装置１８０に対して情報通信可能に接続され、撮影した積載物の画像情報を制御装置１８０へ出力する。

操作装置１５４は、たとえば、キャビン１１１内に設置された操作レバー、操作ペダル、操作ボタンなどを含む。操作装置１５４は、制御装置１８０に対して情報通信可能に接続されている、操作装置１５４は、オペレータによって操作され、オペレータの操作に応じた操作信号を制御装置１８０へ出力する。

エンジン１６１は、たとえば、上部旋回体１１０の内部に収容され、動力伝達機構１６２を介して駆動装置１６３に接続されている。エンジン１６１は、制御装置１８０から制御信号が入力され、回転数などの情報を制御装置１８０へ出力する。動力伝達機構１６２は、たとえば、エンジン１６１の動力を駆動装置１６３へ伝達する。また、動力伝達機構１６２は、たとえば、制御装置１８０によって制御される変速機を含む。

駆動装置１６３は、たとえば、油圧装置、発電機、および電動モータなどを含む。油圧装置は、たとえば、作動油タンク、油圧ポンプ、制御バルブ、油圧モータおよび油圧シリンダ１６３ａ，１６３ｂ，１６３ｃを含む。エンジン１６１は、たとえば、動力伝達機構１６２を介して、駆動装置１６３を構成する油圧ポンプおよび発電機を駆動させる。

駆動装置１６３を構成する油圧モータは、たとえば、油圧ポンプから供給される作動油により駆動される。駆動装置１６３を構成する電動モータは、たとえば、発電機から供給される電力により駆動される。また、駆動装置１６３を構成する油圧シリンダ１６３ａ，１６３ｂ，１６３ｃは、たとえば、制御バルブを介して油圧ポンプから供給される作動油により駆動される。

入力装置１７１は、たとえば、キーボードやマウス、タッチパネル、マイクなどの入力機器により構成され、キャビン１１１内に配置される。入力装置１７１は、たとえば、制御装置１８０に対して情報通信可能に接続され、オペレータによって入力された入力情報を制御装置１８０へ出力する。

出力装置１７２は、たとえば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの表示装置、表示ランプ、スピーカなどによって構成され、キャビン１１１内に配置される。入力装置１７１は、たとえば、制御装置１８０に対して情報通信可能に接続され、制御装置１８０から出力された情報を、画像として表示したり、表示ランプを点灯させたり、音声や信号音を出力することによって、オペレータに通知する。

通信装置１７３は、たとえば、外部の装置との無線通信を行う無線通信機器によって構成される。通信装置１７３と外部の装置との無線通信は、たとえば、外部の装置と直接またはインターネットを介して行うことができる。通信装置１７３は、たとえば、制御装置１８０に対して情報通信可能に接続され、制御装置１８０から入力された情報を外部の装置へ送信するとともに、外部の装置から受信した情報を制御装置１８０へ出力する。

制御装置１８０は、たとえば、キャビン１１１内に設置されたマイクロコントローラやファームウェアによって構成することができる。制御装置１８０は、たとえば、入出力ポート１８１と、処理装置１８２と、記憶装置１８３と、タイマ１８４とを備えている。入出力ポート１８１は、図２に示す各装置および各機器に対して情報や信号を入出力可能に接続されている。処理装置１８２は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む。記憶装置１８３は、たとえば、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリによって構成され、各種のプログラムやデータが記憶されている。タイマ１８４は、時刻や経過時間などを計測して処理装置１８２へ出力する。

図３は、図２の制御装置１８０の機能ブロック図である。制御装置１８０は、たとえば、作業領域を設定する機能Ｆ１と、材料種別を取得する機能Ｆ２と、作業内容を検知する機能Ｆ３と、積込重量を管理する機能Ｆ４と、を有している。これら制御装置１８０の各機能は、たとえば、図２に示す処理装置１８２によって記憶装置１８３に記憶されたプログラムを実行することによって実現することができる。以下、制御装置１８０の各機能とともに、作業機械１００の動作を説明する。

図４は、図１の作業機械１００が積載物の積込作業を行う運搬車両２００の一例を示す側面図である。運搬車両２００は、たとえばダンプトラックである。運搬車両２００は、たとえば、車体フレーム２１０と、左右の前輪と左右の後輪を含む車輪２２０と、サスペンション装置２３０と、荷台２４０と、左右のホイストシリンダ２５０と、キャビン２６０と、走行駆動装置２７０と、建屋２８０と、を有している。作業機械１００の積込作業によって運搬車両２００の荷台２４０に積み込まれる積載物は、特に限定はされないが、たとえば、アスファルト砕片、コンクリート砕片、土砂、砕石、鉱物資源などである。

図５は、図３の制御装置１８０の機能Ｆ１が設定する作業領域Ｓ１，Ｓ２の一例を示す平面図である。図５に示す例では、アスファルト舗装の材料であるアスファルト合材を製造する工場ＡＭＰの敷地を示している。ここでは、工場ＡＭＰの敷地内で、再資源化されたアスファルト砕片Ｍ１の集積場と、再資源化されたコンクリート砕片Ｍ２の集積場を、それぞれ、第１の作業領域Ｓ１と、第２の作業領域Ｓ２に設定する例を説明する。

制御装置１８０は、たとえば、作業領域を設定する機能Ｆ１により、出力装置１７２を構成する表示装置に、図５に示すような工場ＡＭＰの平面図を表示させる。オペレータは、たとえば、タッチパネルやマウスなどの入力装置１７１を用いて、工場ＡＭＰの敷地内のアスファルト砕片Ｍ１の集積場を第１の作業領域Ｓ１として選択し、コンクリート砕片Ｍ２の集積場を第２の作業領域Ｓ２として選択する。これにより、入力装置１７１から制御装置１８０へ作業領域Ｓ１，Ｓ２が入力される。

また、オペレータは、たとえば、タッチパネルやキーボードなどの入力装置１７１を用いて、第１の作業領域Ｓ１に集積された材料の種別として「アスファルト砕片Ｍ１」を入力し、第２の作業領域Ｓ２に集積された材料の種別として「コンクリート砕片Ｍ２」を入力する。これにより、入力装置１７１から制御装置１８０へ、第１の作業領域Ｓ１と第２の作業領域Ｓ２に集積された材料の種別として、アスファルト砕片Ｍ１とコンクリート砕片Ｍ２が、それぞれ入力される。

制御装置１８０の機能Ｆ１は、たとえば、入力装置１７１から入出力ポート１８１を介して入力された情報に基づいて、積載物の種別ごとに積込作業が行われる作業領域Ｓ１，Ｓ２を設定する。具体的には、制御装置１８０の機能Ｆ１は、たとえば、入力装置１７１から入力された積載物の種別であるアスファルト砕片Ｍ１とコンクリート砕片Ｍ２に対して、それぞれ、入力装置１７１から入力された第１の作業領域Ｓ１と第２の作業領域Ｓ２を設定する。

ここで、制御装置１８０の機能Ｆ１は、たとえば、アスファルト砕片Ｍ１の材料情報と、第１の作業領域Ｓ１の位置情報とを関連付けて、領域材料情報ＳＭ１として記憶装置１８３に記憶する。また、制御装置１８０の機能Ｆ１は、たとえば、コンクリート砕片Ｍ２の材料情報と、第２の作業領域Ｓ２の位置情報とを関連付けて、領域材料情報ＳＭ２として記憶装置１８３に記憶する。ここで、アスファルト砕片Ｍ１およびコンクリート砕片Ｍ２の材料情報は、たとえば、それぞれの材料の単位体積当たりの重量を含む。また、作業領域Ｓ１，Ｓ２の位置情報は、たとえば、それぞれの作業領域Ｓ１，Ｓ２の位置座標の範囲を含む。

制御装置１８０の機能Ｆ２は、後述する作業内容を検知する機能Ｆ３が積込作業を検知した時の作業機械１００の位置情報Ｌと、機能Ｆ１によって生成された領域材料情報ＳＭ１，ＳＭ２とに基づいて、積載物の種別を取得する。なお、制御装置１８０の機能Ｆ２は、撮像装置１５３で撮影した積載物の画像に基づいて、積載物の種別を取得してもよい。この場合、制御装置１８０の機能Ｆ２は、たとえば、各種の積載物の画像を機械学習により学習し、撮像装置１５３で撮影した積載物の画像に基づいて、積載物の種別を判別することができる。

制御装置１８０の機能Ｆ３は、たとえば、状態検知装置１５２から入力された油圧シリンダ１６３ａ，１６３ｂ，１６３ｃの作動油の圧力Ｐに基づいて、作業機械１００の積込作業を検知する。より具体的には、作業機械１００による積込作業時には、作業機１３０のバケット１３３によってすくい取る積載物の荷重に抗して油圧シリンダ１６３ａ，１６３ｂ，１６３ｃの作動油の圧力Ｐが上昇する。そのため、たとえば、作動油の圧力Ｐに閾値を設定したり、圧力Ｐの時間波形を基準となる積込作業における圧力の時間波形と比較したりすることで、作動油の圧力Ｐに基づいて作業機械１００の積込作業を検知することができる。

また、制御装置１８０の機能Ｆ３は、たとえば、状態検知装置１５２によって取得されたブーム１３１、アーム１３２およびバケット１３３の角度θに基づいて、作業機械１００の積込作業を検知してもよい。より具体的には、作業機械１００が作業機１３０のバケット１３３によって運搬車両２００へ積み込む積載物をすくい取る動作では、作業機１３０のブーム１３１、アーム１３２、バケット１３３のそれぞれの角度θが所定のパターンで変化する。そのため、たとえば、作業機１３０の各部の角度θの時間波形を、基準となる積込作業における作業機１３０の各部の角度の時間波形と比較することで、作業機１３０の各部の角度θに基づいて作業機械１００の積込作業を検知することができる。

このように、本実施形態の作業機械１００において、制御装置１８０の機能Ｆ３は、積込作業を検知するための積込情報として、油圧シリンダ１６３ａ，１６３ｂ，１６３ｃの作動油の圧力Ｐと、作業機１３０の各部の角度θの少なくとも一方を用いることができる。すなわち、本実施形態の作業機械１００は、積込作業を検知するための積込情報を取得する積込検知装置として、たとえば、圧力センサや角度センサを含む状態検知装置１５２を用いている。

このような構成により、本実施形態の作業機械１００は、次のように動作する。オペレータは、操作装置１５４を操作して下部走行体１２０を駆動させることで作業機械１００を走行させ、作業機械１００を作業領域Ｓ１として設定されたアスファルト砕片Ｍ１の集積場に移動させる。さらに、オペレータは、操作装置１５４を操作して駆動装置１６３を構成する油圧シリンダ１６３ａ，１６３ｂ，１６３ｃを駆動させ、作業機１３０によってアスファルト砕片Ｍ１を運搬車両２００の荷台２４０に積み込む積込作業を行う。

すると、制御装置１８０の機能Ｆ３は、状態検知装置１５２から入力された積込作業を検知するための積込情報に基づいて積込作業を検知する。この積込作業の検知時に、制御装置１８０の機能Ｆ２は、作業機械１００の位置情報Ｌと領域材料情報ＳＭ１とに基づいて、積込作業で運搬車両２００に積み込まれる積載物の種別として、アスファルト砕片Ｍ１を取得する。

さらに、制御装置１８０の機能Ｆ４は、積込作業で運搬車両２００に積み込まれる積載物の種別ごとに、積載物の積込重量を算出する。制御装置１８０の機能Ｆ４は、たとえば、一回の積込作業で運搬車両２００に積み込まれる積載物の種別ごとの積込重量を算出して、記憶装置１８３に記憶する。また、制御装置１８０の機能Ｆ４は、積込作業が行われる都度、積載物の種別ごとの積込重量を積算して、記憶装置１８３に記憶する。

制御装置１８０の機能Ｆ４は、一回の積込作業で運搬車両２００に積み込まれる積載物の種別ごとの積込重量を、たとえば、次のように算出することができる。制御装置１８０の機能Ｆ４は、たとえば、記憶装置１８３に記憶されたバケット１３３の容積と、機能Ｆ２が取得した積載物の種別の単位体積当たりの重量との積を積込重量として算出することができる。

また、制御装置１８０の機能Ｆ４は、たとえば、機能Ｆ３から取得する、ブーム１３１、アーム１３２およびバケット１３３の角度θと、油圧シリンダ１６３ａの作動油の圧力Ｐとに基づいて、積込重量を算出することができる。具体的には、あらかじめ、ブーム１３１、アーム１３２およびバケット１３３の角度θと、油圧シリンダ１６３ａの作動油の圧力Ｐと、バケット１３３に収容した積載物の重量との関係を特定してマップを作成し、そのマップを記憶装置１８３に記憶させる。

そして、制御装置１８０の機能Ｆ４は、たとえば機能Ｆ３から取得した角度θと圧力Ｐに基づいてマップを参照し、一回の積込作業で運搬車両２００に積み込まれる積載物の重量を取得する。さらに、制御装置１８０の機能Ｆ４は、マップに基づいて取得した積載物の重量を、機能Ｆ２から取得した積載物の種別とともに記憶装置１８３に記憶させる。以上により、制御装置１８０の機能Ｆ４は、一回の積込作業で運搬車両２００に積み込まれる積載物の種別ごとの積込重量を取得することができる。

このように、本実施形態の作業機械１００において、制御装置１８０の機能Ｆ４は、積載物の種別ごとの積込重量を算出するための荷重情報として、たとえば、ブーム１３１、アーム１３２およびバケット１３３の角度θと、油圧シリンダ１６３ａの作動油の圧力Ｐとを取得する。すなわち、本実施形態の作業機械１００は、積載物の種別ごとの積込重量を算出するための荷重情報を取得する荷重検知装置として、たとえば、圧力センサや角度センサを含む状態検知装置１５２を用いている。

また、制御装置１８０の機能Ｆ４は、たとえば、積込作業の検知時に撮像装置１５３から取得した積載物の画像Ｇと、積込作業の検知時の作業機械１００の位置情報Ｌおよび時刻と、積載物の種別とを関連付けて記憶装置１８３に記録するようにしてもよい。

また、制御装置１８０の機能Ｆ１は、たとえば、機能Ｆ３が積込作業を検知した時の作業機械１００の位置情報Ｌを、位置情報Ｌの履歴として記憶装置１８３に記憶させる。さらに、制御装置１８０の機能Ｆ１は、たとえば、機能Ｆ３による積込作業の検知時の作業機械１００の位置情報Ｌの履歴に基づいて、領域材料情報ＳＭ１，ＳＭ２に含まれる作業領域Ｓ１，Ｓ２の情報を修正してもよい。

図６は、図３の制御装置１８０の作業領域を設定する機能Ｆ１による作業領域Ｓの修正例を示す平面図である。制御装置１８０の機能Ｆ１は、たとえば、機能Ｆ３が積込作業を検知したときの作業機械１００の位置情報Ｌの履歴を参照して、直近の複数の位置情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に基づいて、作業領域Ｓを設定する。作業領域Ｓは、たとえば、複数の位置情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の座標の加重平均から求めた点を中心Ｃとする所定の半径Ｒの円として設定することができる。

ここでは、三点の位置情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の座標の加重平均から作業領域Ｓを設定する例を説明するが、作業領域Ｓの設定に用いる位置情報Ｌの数は、特に限定されない。まず、図６の左端に示すように、位置情報Ｌ１の座標が（ｘ１，ｙ１）であり、位置情報Ｌ２の座標が（ｘ２，ｙ２）であり、位置情報Ｌ３の座標が（ｘ３，ｙ３）であるとする。この場合、作業領域Ｓの中心Ｃの座標（Ｘｃ，Ｙｃ）は、たとえば、任意の重みをｗ１，ｗ２，ｗ３として、以下の式（１）、（２）によって求めることができる。

Ｘｃ＝（ｗ１・ｘ１＋ｗ２・ｘ２＋ｗ３・ｘ３）／（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３）・・・（１）
Ｙｃ＝（ｗ１・ｙ１＋ｗ２・ｙ２＋ｗ３・ｙ３）／（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３）・・・（２）

また、作業領域Ｓの半径Ｒは、たとえば、中心Ｃから最も遠い位置情報Ｌ３までの距離Ｄに任意の係数Ａを乗じることで、Ｒ＝Ｄ×Ａとして算出することができる。次に、図６の中央に示すように、機能Ｆ３が新たに積込作業を検知したときの作業機械１００の位置情報Ｌ４と、直近の位置情報Ｌの履歴である位置情報Ｌ２，Ｌ３とを用い、前述の手法により新たに作業領域Ｓの中心Ｃと半径Ｒを算出する。

さらに、図６の右端に示すように、機能Ｆ３が新たに積込作業を検知したときの作業機械１００の位置情報Ｌ５と、直近の位置情報Ｌの履歴である位置情報Ｌ３，Ｌ４とを用い、前述の手法により新たに作業領域Ｓの中心Ｃと半径Ｒを算出する。これを繰り返すことで、制御装置１８０の機能Ｆ１は、機能Ｆ３による積込作業の検知時の作業機械１００の位置情報Ｌの履歴に基づいて、作業領域Ｓを修正することができる。なお、制御装置１８０の機能Ｆ１は、たとえば、直前の作業領域Ｓの半径Ｒに対する新たな作業領域Ｓの半径Ｒの変化率が、１０％未満になるように設定してもよい。これにより、作業領域Ｓの設定精度を向上させることができる。

また、制御装置１８０の機能Ｆ１は、たとえば、機能Ｆ３が積込作業を検知したときの作業機械１００の位置情報Ｌの履歴に基づいて、機械学習により作業領域Ｓを生成してもよい。この場合、互い近接した位置情報Ｌは、同一の作業領域Ｓに属するものとし、互いに離隔した位置情報Ｌは、異なる作業領域Ｓに属するものとすることができる。また、作業領域Ｓの形状は、特に限定されない。

以下、本実施形態の作業機械１００の作用を説明する。図７は、図２に示す制御装置１８０によって出力装置１７２を構成する表示装置に表示される情報の一例である。

本実施形態の作業機械１００は、前述のように、運搬車両２００に積載物を積み込む積込作業を行う作業機械である。作業機械１００は、位置検知装置１５１と、積込検知装置としての状態検知装置１５２と、を備えている。位置検知装置１５１は、作業機械１００の位置情報Ｌを取得する。積込検知装置としての状態検知装置１５２は、たとえば、積込作業を検知するための積込情報として、作業機１３０の各部の角度θと油圧シリンダ１６３ａの圧力Ｐを取得する。制御装置１８０は、位置情報Ｌと、積込情報に基づいて、積載物の積込重量を算出する。この制御装置１８０は、積載物の種別ごとに積込作業が行われる作業領域Ｓ１，Ｓ２を設定し、積込情報に基づいて積込作業を検知した時の位置情報Ｌと作業領域Ｓ１，Ｓ２とに基づいて積載物の種別を取得し、その種別ごとに積込重量を算出する。

このような構成により、本実施形態の作業機械１００は、運搬車両２００に積み込まれる積載物の種別ごとに重量を管理することが可能になる。そのため、図７に示すように、たとえば、アスファルト砕片Ｍ１、コンクリート砕片Ｍ２、粒砕石Ｍ３など、運搬車両２００に積載される積載物の種別ごとに、運搬車両２００に積み込んだ積込重量を管理することができる。

また、本実施形態の作業機械１００において、制御装置１８０は、たとえば、図６に示すように、積込作業の検知時の作業機械１００の位置情報Ｌの履歴に基づいて作業領域Ｓを修正することもできる。このような構成により、たとえば、図５に示すアスファルト砕片Ｍ１や、コンクリート砕片Ｍ２が搬出、搬入または移動され、それぞれの集積場が縮小、拡大、または移動しても、作業領域Ｓ１，Ｓ２を状況に応じて自動的に修正することが可能になる。

また、本実施形態の作業機械１００は、運搬車両２００に積み込まれる積載物を撮影する撮像装置１５３をさらに備えている。そして、制御装置１８０は、たとえば、積込作業の検知時に撮像装置１５３から取得した積載物の画像Ｇと、積込作業の検知時の位置情報Ｌおよび時刻と、積載物の種別とを関連付けて記録する。このような構成により、作業機械１００によって算出した積載物の種別ごとの積込重量が、実際の状況と合致しない場合などに、画像Ｇと積載物の種別とを照合して、積込重量の算出結果を検証することができる。また、検証結果に基づいて、積載物の種別ごとの積込重量を修正することができる。

また、本実施形態の作業機械１００において、制御装置１８０は、撮像装置１５３の画像Ｇに基づいて積載物の種別を取得するようにしてもよい。これにより、制御装置１８０において、入力装置１７１を介したオペレータによる積載物の種別の入力ミスや入力漏れに起因する積載物の種別の取得エラーが回避され、積載物の種別ごとの積込重量をより確実かつ正確に算出することができる。

また、本実施形態の作業機械１００は、作業領域Ｓ１，Ｓ２と積載物の種別を入力するための入力装置１７１をさらに備えている。このような構成により、制御装置１８０は、入力装置１７１を介してオペレータが入力した作業領域Ｓ１，Ｓ２と積載物の種別を取得することができ、制御装置１８０の構成を簡略化することが可能になる。

また、本実施形態の作業機械１００は、積込重量を算出するための荷重情報として、たとえば作業機１３０の各部の角度θと油圧シリンダ１６３ａの作動油の圧力Ｐを取得する、荷重検知装置としての状態検知装置１５２を備えている。このような構成により、作業機１３０のバケット１３３の容積に基づいて、運搬車両２００に積み込む積載物の積込重量を算出する場合と比較して、積込重量をより正確に算出することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、運搬車両２００に積み込まれる積載物の種別ごとに積載物の積込重量を自動的に管理することが可能な作業機械１００を提供することができる。

［施行管理システム］
以下、図１から図７を援用し、図８を参照して本開示に係る施工管理システムの実施形態を説明する。図８は、本開示に係る施行管理システムの一実施形態を示すブロック図である。

本実施形態の施工管理システムＳＬＣは、たとえば、前述の作業機械１００と、運搬車両２００と、サーバ３００と、を備えている。サーバ３００は、たとえば、作業機械１００および運搬車両２００とインターネットＮを介して通信可能に接続されている。また、施工管理システムＳＬＣは、たとえば、運搬車両２００の重量を測定するトラックスケール４００と、運搬車両２００のナンバープレートを撮影するカメラ５００とを備えている。

作業機械１００は、前述の作業機械１００と同様であるため、説明を省略する。また、運搬車両２００は、運搬車両２００の位置情報を取得する位置検知装置と、サーバ３００の制御装置３１０と情報通信可能な通信装置とを備える以外は、前述の運搬車両２００と同様であるため、説明を省略する。

サーバ３００は、たとえば、制御装置３１０と、入力装置３２０と、出力装置３３０とを備えている。制御装置３１０は、前述の作業機械１００の制御装置１８０と同様に、入出力ポート３１１と、処理装置３１２と、記憶装置３１３と、タイマ３１４とを備えている。制御装置３１０は、前述の作業機械１００の制御装置１８０と同様に、図３に示す作業領域を設定する機能Ｆ１、材料種別を取得する機能Ｆ２、作業内容を取得する機能Ｆ３、および積込重量を管理する機能Ｆ４とを有している。

制御装置３１０は、入出力ポート３１１を介して、複数の作業機械１００から図３に示す各種の情報を取得する。これにより、制御装置３１０は、図３に示す各機能Ｆ１～Ｆ４により、作業機械１００の制御装置１８０と同様の処理を行うことができる。また、制御装置３１０は、入出力ポート３１１を介して、入力装置３２０および出力装置３３０に接続されている。入力装置３２０は、前述の作業機械１００の入力装置１７１と同様の情報を入力可能である。出力装置３３０は、前述の作業機械１００の出力装置１７２と同様の情報を出力可能である。

トラックスケール４００は、たとえば、インターネットＮを介して制御装置３１０に情報通信可能に接続されている。トラックスケール４００は、たとえば、運搬車両２００の重量を測定し、運搬車両２００の重量と、その重量が測定された時刻とを、制御装置３１０へ出力する。

カメラ５００は、たとえば、インターネットＮを介して制御装置３１０に情報通信可能に接続されている。トラックスケール４００は、たとえば、トラックスケール４００による重量計測中の運搬車両２００のナンバープレートを撮影して、その画像を撮影時刻とともに制御装置３１０へ出力する。

本実施形態の施工管理システムＳＬＣにおいて、作業機械１００の外部装置であるサーバ３００の制御装置３１０は、たとえば、運搬車両２００に積み込まれる積載物の積込重量を算出するための荷重情報として、次の情報を取得する。すなわち、制御装置３１０は、荷重情報として、たとえば、トラックスケール４００によって測定した運搬車両２００の重量と、カメラ５００によって撮影されたその運搬車両２００のナンバープレートの画像とを取得する。

より具体的には、制御装置３１０の積込重量を管理する機能Ｆ４は、たとえば、図５に示す工場ＡＭＰに入場する荷台２４０が空の運搬車両２００の重量を取得するとともに、その運搬車両２００のナンバープレートの画像から登録番号を取得する。また、制御装置３１０の積込重量を管理する機能Ｆ４は、運搬車両２００の位置情報を取得して、作業機械１００によって積み込まれた積載物の種別と、運搬車両２００の登録番号とを関連付ける。

さらに、制御装置３１０の積込重量を管理する機能Ｆ４は、たとえば、荷台２４０に積載物が積載され、図５に示す工場ＡＭＰから退出する運搬車両２００の重量を取得するとともに、その車両のナンバープレートの画像から登録番号を取得する。そして、その登録番号の運搬車両２００の入場時の重量と退出時の重量との差分に基づいて、その登録番号の運搬車両２００に積み込まれた積載物の種別の積込重量を算出する。この構成により、より正確に積載物の種別ごとの積込重量を算出することができる。

以上のように、本実施形態の施工管理システムＳＬＣは、作業機械１００による運搬車両２００への積載物の積込作業を管理するシステムである。施工管理システムＳＬＣは、作業機械１００の位置情報Ｌを取得する位置検知装置１５１と、積込作業を検知するための積込情報を取得する積込検知装置としての状態検知装置１５２と、積載物の積込重量を算出する制御装置３１０とを備えている。制御装置３１０は、積載物の種別ごとに積込作業が行われる作業領域Ｓ１，Ｓ２を設定し、積込情報に基づいて積込作業を検知した時の位置情報Ｌと作業領域Ｓ１，Ｓ２とに基づいて積載物の種別を取得し、積載物の種別ごとに積込重量を算出する。

このような構成により、本実施形態の施工管理システムＳＬＣは、複数の運搬車両２００に積み込まれる積載物の種別ごとに重量を管理することが可能になる。そのため、図７に示すように、たとえば、アスファルト砕片Ｍ１、コンクリート砕片Ｍ２、粒砕石Ｍ３など、運搬車両２００に積載される積載物の種別ごとに、複数の運搬車両２００に積み込んだ積込重量を管理することができる。

以上、図面を用いて本開示に係る作業機械および施工管理システムの実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。

前述の実施形態では、作業機械として油圧ショベルを例に挙げて説明したが、作業機械は油圧ショベルに限定されない。作業機械は、たとえば、運搬車両に積載物を積み込む積込作業を行うホイールローダやクレーンであってもよい。

１００ 作業機械
１５１ 位置検知装置
１５２ 状態検知装置（積込検知装置、荷重検知装置）
１５３ 撮像装置
１７１ 入力装置
１８０ 制御装置
２００ 運搬車両
３１０ 制御装置
Ｌ１ 位置情報
Ｌ２ 位置情報
Ｌ３ 位置情報
Ｌ４ 位置情報
Ｌ５ 位置情報
Ｍ１ アスファルト砕片（積載物）
Ｍ２ コンクリート砕片（積載物）
Ｐ 圧力（積込情報、荷重情報）
Ｓ 作業領域
Ｓ１ 作業領域
Ｓ２ 作業領域
ＳＬＣ 施工管理システム
θ 角度（積込情報、荷重情報）

Claims (7)

1. 運搬車両に積載物を積み込む積込作業を行う作業機械であって、
   前記作業機械の位置情報を取得する位置検知装置と、前記積込作業を検知するための積込情報を取得する積込検知装置と、前記積載物の積込重量を算出する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記積載物の種別ごとに前記積込作業が行われる作業領域を設定し、前記積込情報に基づいて前記積込作業を検知した時の前記位置情報と前記作業領域とに基づいて前記種別を取得し、前記種別ごとに前記積込重量を算出することを特徴とする、作業機械。
2. 前記制御装置は、前記積込作業の検知時の前記作業機械の前記位置情報の履歴に基づいて前記作業領域を修正することを特徴とする、請求項１に記載の作業機械。
3. 前記積載物を撮影する撮像装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記積込作業の検知時に前記撮像装置から取得した前記積載物の画像と、前記積込作業の検知時の前記位置情報および時刻と、前記種別とを関連付けて記録することを特徴とする、請求項１に記載の作業機械。
4. 前記制御装置は、前記画像に基づいて前記種別を取得することを特徴とする、請求項３に記載の作業機械。
5. 前記作業領域と前記種別を入力するための入力装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
6. 前記積込重量を算出するための荷重情報を取得する荷重検知装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
7. 作業機械による運搬車両への積載物の積込作業を管理する施工管理システムであって、
   前記作業機械の位置情報を取得する位置検知装置と、前記積込作業を検知するための積込情報を取得する積込検知装置と、前記積載物の積込重量を算出する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記積載物の種別ごとに前記積込作業が行われる作業領域を設定し、前記積込情報に基づいて前記積込作業を検知した時の前記位置情報と前記作業領域とに基づいて前記種別を取得し、前記種別ごとに前記積込重量を算出することを特徴とする、施工管理システム。

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