JP3868506B2 - モービル機械の資材除去中作業サイクル監視方法 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、作業場所から資材除去を監視することに関する。より詳細には、本発明は、作業現場でモービル機械の作業サイクルを監視することに関する。
発明の技術分野
鉱山のような作業場所から資材を取除く処理では、作業現場の地理または地形のディジタルモデルを作り出す商業的に入手可能なコンピュータソフトウェアの開発により、近年発達してきた。これらのコンピュータ化された場所モデルは、従来の測量、領域的写真、もしくは最近ではキネマチックGPS測量技術より収集された場所データから作り出すことができる。例えば、点ごとの３次元位置座標のような、測量において集められたデータを用いて、場所情報のディジタルデータベースが作り出され、既知のコンピュータグラフィックまたは設計ソフトウェアを用いて２次元あるいは３次元で表示できる。
採鉱のような資材を取り出す作業に関し、このデータベースに付加的な情報を加えることが望まれる。鉱石のような資材の様々な種類および場所とともに、所定の岩石の種類の様々な純度あるいはグレードを分類しマップを形成できるように場所に関するコアサンプルが頻繁に取られる。
上述の情報を用いて鉱山プランを展開できる。鉱山プランは、再開発のために除去し積んだりばらまく土壌上の土量の推定値と、鉱山を掘るために動かさなければならない表土量の識別を含むことができる。プランでは、実際の鉱石が掘られ取除かれる方法を含んでいればよい。
採掘作業の経済性は、取除かれた鉱石から処理された製品の量により大きく決定される。出力要求に適応するように、処理されるべき経済的鉱石の純化識別が重要である。既存の方法で有効に処理できる場所から採掘されるべき鉱石の様々な種類及びグレードに関し有効に定義された区域を確立することが望まれる。
一般的に、採掘されるべき場所と資材の資源マップが、異なる種類とグレードの鉱石に対応した区域で発生する。測量し杭を設定する要員が、対応するフラグまたは杭でその場所に印をつける。
鉱石の採掘は、バケットのような工具が設けられたモービルまたはセミモービル積載機械により行われる。ローダが、杭により表示されている鉱石を取除き、これをバケットに積むと同時に、例えばトラックに積載する。トラック一杯になると、鉱石のトラック積載物が処理、もしくは積むために作業場所から搬送される。
積載作業中、鉱石のさまざまな種類及びグレードを記したフラッグまたは杭は壊れやすく簡単に破壊される。利用できる光あるいは天候によっては、オペレータがフラグを見ることが困難なことがある。さらに、オペレータが場所モデルの紙コピーから位置決めしようとするマップ領域に似ているような、印がつけられた区域がいくつかあることもある、
工場は、一般的に所定の鉱石濃縮からなる所定量の資材を処理するのに設定されているので、作業現場から違った資材を積載する際のエラーは費用のかかるものになる。鉱山が、工場、もしくは処理プラントに、濃縮において異なる種類の資材を誤って供給する場合には、この鉱山は、関連した製品の結果についてプラントに補償すべき責任を負うことになる。
このように、作業現場を採掘する際に含まれる２つの根本的な問題は、例えばモービルマシンが物質を積載し投棄するときにモービルマシンの作業サイクルを知ることであり、どの種の物質が採鉱されるべきかを知ることである。これについて、現在いくつかの解決策がある。しかし、これらの解決策は、バケットが積載されるときを求めるためにペーロード監視システムのような高価なセンサーを用い、作業場所におけるバケットの位置を判定するのにバケットの代わりに配置された１つか２つ以上のGPS型センサーを用いることからなる。鉱山作業の費用を安くすることは、重要な問題であるので、モービルマシンの作業サイクルと、積載されるべき資材の種類を監視することに対し低費用での解決策が望まれる。
本発明は、作業現場におけるモービル機械の作業サイクルを監視することによって上述の１つか２つ以上の問題を解決するものである。
本発明の開示
本発明の１態様において、作業現場でモービルマシンの作業サイクルを監視するための方法が提供されている。モービルマシンは、固定基準点のまわりを回転するバケットと本体を含む。方法では、本体が停止し、所定の時間の間本体が停止したときの本体の角速度を求める段階を含む。この方法では。本体が停止される時間の長さに応答して、特定の作業サイクルを求める。
【図面の簡単な説明】
図１は、作業現場とモービル機械を含む資源マップの高レベルの線図である。
図２は、モービルマシンの積載領域を表す線図である。
図３は、本発明の方法を表す高レベルのフローチャートである。
図４は、モービルマシンの採鉱された更新領域を表す線図である。
図５は、作業現場の採鉱領域を表す線図である。
図６は、積載される資材の種類を求めるための方法を図示する高レベルのフローチャートである。
本発明を実施するのに最良の形態
本発明は、作業現場でのモービル機械の作業サイクルを監視する方法を提供する。図１は、作業場所104上のモービルマシン102を図示している。モービルマシン102は、バケット106、固定基準点の周りを回転する本体108及びベース(図示せず)を有する。好ましい実施例において、モービル機械102は、ケーブルショベルを含むが、油圧ショベル、掘削機等のような別の種類のモービル機械も同じように使用できる。ケーブルショベル等の場合には、ベースは、履帯すなわちクローラ(図示せず)を含む。作業場所104は、該作業場所104上における所定場所の地形と資材の種類を表す資源マップ110内に図示されていればよい。例えば、図１の資源マップ110が、第１の種類の資材112及び第２の種類の資材114と、既知の種類の資材116を含む作業場所104を図示している。第１及び第２の資材の種類112,114は異なる種類の資材でもよいし、異なる濃度の資材を含む同一種類の資材であってもよい。ケーブルショベル102が資材を積んで作業場所104を通ると、資源マップ110は、作業場所が掘られたかどうかを表すために更新され、採掘された場合には、その場所の地形を更新する。場所から所望の資材全てが積載された場合、その場所は採掘されたことになる。
作業サイクル中に、積載または投棄作業が実行されると、ケーブルショベル102に積載される資材の種類を識別することが必要である。積載された資材の種類を識別する1方法は、後に記載するように、ケーブルショベル102の本体108の可能性のある積載領域を決定することを含む。図2は、可能な積載領域202を図示する。可能な積載領域202は、ケーブルショベル102に特定の時間で資材が積み込まれる作業場所104の一部を表している。好ましい実施例において、ケーブルショベル102の可能な積載領域202は、ケーブルショベル102の本体108が停止している間、ケーブルショベル102の本体108からバケット106の最高伸びまで延びる。可能な積載領域202は、ケーブルショベル102のバケット106と同一の本体108の側部に配置されている。好ましい実施例において、可能な積載領域202は一次積載領域204と二次積載領域206とを含む。二次積載領域206はケーブルショベル102に隣接している。一次積載領域204は、ケーブルショベル102に対向した複積載領域206に隣接して配置されている。後に記載するように、一次及び二次積載領域204,206は、作業サイクルのより正確な判定及び、積載されるべき資材の種類をより正確に判断できる。好ましい実施例において、一次積載領域204の長さと幅はバケット106の幅に等しく、一次積載領域204はケーブルショベル102の点シーブライン208を中心にしている。二次積載領域206は点シーブライン208と底部帯状ライン210との間を延びている。底部帯状ライン210は、本体108の中央からケーブルショベル102の履帯(図示せず)の縁までの距離に等しくバケット106の方向に配置されている。一次及び二次可能な積載領域202,204,206の使用が後に記載されている。
図3を参照すると、モービルマシン102に関する作業サイクルを監視するための方法300を表すフローチャートが図示されている。第1の制御ブロック302において、本体102の角速度が求められる。好ましい実施例において本体の角速度は、ケーブルショベル102の本体108上に配置されたGPSレシーバ(図示せず)を用いることによって求められる。GPSレシーバは本体102に関する位置更新を受け取る。例えば、本体102が基準固定点の周りを回転すると、GPS位置更新が角速度を求めるのに使用される。GPS位置更新を受け取り、角速度を求める過程は、本分野の当業者には公知であるために、本明細書においては、詳細に記載しない。
角速度を求めると、制御ブロック304に図示するように、方法300は角速度を第1のしきい値と比較する。角速度が第１のしきい値未満である場合には、本体108は、第2の制御ブロック306に図示するように停止したと考えられる。角速度が第1のしきい値以上の場合には、本体108は、動作を行っていると考えられ、制御は方法300の開始に進む。好ましくは、ケーブルショベル102がバケット106に積載すると、本体108のいくらかの角度動作を考慮して、ゼロではない値が第１のしきい制限値に使用される。本体108が停止すると、方法300は、第３の制御ブロックに見られるように本体108が停止した時間の長さを求める。第２の判定ブロック310に続いて、方法300は、本体１０８が最後に停止してから本体108がどれたけ遠く回転したかを判断する。この試験の目的は、積載または投棄作業が実行されたところかどうかに関する判断を行う前に、本体108が可能な積載領域202から離れつつあることを確実にすることである。本体108が離れつつあることを確実にすることによって、方法300は、バケット106が積載し始めるが、バケット106がぶつかる対象物を考慮してわずかに回転しなければならないような、不正確なスタートを考慮することができる。方法300は、本体108が停止したときに本体108の場所を記録することによって本体108がどれだけ回転したかを判断する。基準場所として停止した場所を使用して、方法300は、本体108が実行する角度回転の量を決定する。本体108が可能な積載領域202から十分に離れて回転する場合には、方法300は、動作が正確ではないスタートではないということを判断し、第３の判定ブロック310に続く。そうでない場合には、制御は、方法300の始まりに進む。
第3のブロック312に進むと、方法300は、本体108が停止される時間長さが第２のしきい値未満であるかどうかを判定する。本体108が停止される時間長さは、本体108が停止している間バケット106が積載したり投棄したかを判断するのに重要な基準となる。例えば、バケット106に積載するのにケーブルショベル102が必要とする最低積載時間がある。本体108が停止される時間が最低積載時間未満である場合には、バケット106には積載されなかったという結果になる。第4の判定ブロック314において、方法300は、二次積載領域206の資材が採掘されたかどうか、すなわち二次積載領域206において所望の資材が積載されたかどうかを判断する。二次積載領域206が採掘されたかどうかに関する判定は資源マップ110を含む。好ましい実施例において、ケーブルショベル102が作業サイクルを実行するとき、資源マップ110は動力的に更新される。ケーブルショベル102の本体108が資材を積載し投棄するよう回転するので、採掘された更新領域402が、採掘されると更新される。
図4に図示するように採掘更新領域402は、本体108の中心から、本体108の中心とケーブルショベル102の履帯の縁(図示せず)の間の距離に等しい距離だけ延びている作業現場104における領域である。採掘された更新領域402に関する原則は、特定の場所に配置され、物理的に回転できる本体108に関し、回転中に、元の位置を含む、採掘され更新された領域402にカバーされる面積は採掘されたということである。資源マップ110は、作業現場104を採掘するコースの間、更新され続けられる。図5は、採掘された領域502で作業現場104を図示している。動的に更新された資源マップ110に基づいて、二次積載領域206が採掘されたかどうかについての正確な判断がなされる。好ましい実施例において、資源マップ110は、二次積載領域206の1／2以上が採掘されたことを示している場合には、全体として二次積載領域206が採掘されたと考えられる。
二次積載領域206の所望の資材が採掘されると、方法300は、制御ブロック316に図示するように、バケットが資材を投棄していることを判断し、制御は方法の開始に進む。二次積載領域206の所望の資材が採掘されなかった場合には、制御は、積載したか、投棄したかの判断なく方法300の始まりに進む。
方法300は、第3の決定ブロック312において図示するように、本体108が停止していた時間の長さが第2のしきい値を超えたと判断した場合には、第5の判定ブロックにおいて図示するように二次積載領域206における所望の資材が掘られたかどうかについての判断がなされる。第5の判定ブロック318の理論は、本体102が第2のしきい値によって示された時間よりも長く、例えば最低の積載時間以上停止していた場合には、バケット106は積載しているということである。しかし、積載が行われていない場合がある。例えば、バケット106が資材を積み込み、この資材をトラック(図示せず)に投棄することを待機している場合には、本体108が停止した時間の長さは第2のしきい値を超える。しかし、本体108が停止した時間長さが第2のしきい値以上である場合に、二次積載領域202における所望の資材が掘られかどうかを判断することは、積載または投棄が行われているかどうかを示すことになる。第5の判定ブロックにおいて方法300が、所望の資材が二次積載領域202において掘られたことを判断すると、第4の制御ブロック316において図示するようにバケット106が投棄しているという判断がなされ、方法300が反復される。二次積載領域における所望の資材が採掘されなかった場合には、第5の制御ブロック320において図示するように、方法は、バケット106が積載しているということを判断する。最後に、方法300は、第6の制御ブロック322において図示するように、バケット106に積載された資材の種類を判断する。
図6を参照すると、バケット106に積載された資材の種類を判断する方法が図示されている。第1の判定ブロック602において、方法600は、一次積載領域204が資源マップ110から離れたかどうか、例えばケーブルショベル102が資源マップ110の側部に沿って存在する資材を積載しているような場合を判断すると、バケット106の最高伸長の場所は資材マップ110上にない。一次積載領域204が資源マップ110にない場合には、第１制御ブロック604において方法600は、積載資材が資源マップ110上に配置された二次積載領域202の領域に配置されている種類の資材であることを判断する。そうでない場合には、第2の制御ブロック606において、方法300は、バケット106に積載された資材が一次積載領域204に配置された種類のものであることを判断する。
本発明は、ソフトウェアプログラムに従って処理を制御するのに計算装置を利用するマイクロプロセッサベースシステム(図示せず)において実施される。一般的に、プログラムは、ROM、RAM等に記録される。本発明に開示された方法300は、従来のコンピュータ言語を用いて簡単にコーディングすることができる。
産業上の利用可能性
本発明は、作業場所104においてモービル機械102の作業サイクルを監視する方法を提供する。好ましい実施例において、モービル機械102は、ケーブルショベルを含む。開示された方法は、ケーブルショベル102が資材を積載し、投棄するときを判断し、積載された資材の種類も判断できる。この情報は、ケーブルショベル102の作業サイクルを構成する。この情報は、ディスプレー(図示せず)の使用を介し、ケーブルショベル102のオペレータに伝達される。図1に図示するような作業現場104に関する資源マップ110がディスプレーを介しオペレータに伝達される。ディスプレーは、資源マップ110上のケーブルショベル102の場所、採掘されるべきさまざまな種類の資材の場所及び作業現場104の地形を表すことができる。ケーブルショベル102は、作業現場104を掘るとき、開示された発明では、ケーブルショベル102の作業サイクルを監視する。作業サイクルを監視することによって、ケーブルショベル102がどれだけの回数だけ特定のトラックに積載されたかということと、どの種類の資材かということともに自立的に追跡することができる。オペレータが特定のトラックへの積載を終了すると、積載されたトラックの内容に関する情報を中央のトラッキングファシリティに伝達する伝達ボタンを押すだけである。このことにより、オペレータがトラックに積載される現在の内容物を追跡するといった面倒な作業を行う必要性が軽減されることになる。
本発明の別の態様、目的及び特徴は、図面、発明の開示及び請求の範囲を研究することにより明白になるであろう。

Claims (10)

1. 固定基準点の周りを回転するようになっている本体(108)とバケット(106)とを有する、作業現場(104)上の資材を動かすためのモービルマシン(102)の作業サイクルを監視するための方法であって、
   前記本体(108)の角速度を求め、
   該角速度が特定量未満である場合に前記本体(108)が停止されていると判断し、
   前記本体(108)が停止している時間長さを求め、
   該時間長さに応じて前記作業サイクルを判断する、
   段階からなる方法。
2. 前記作業サイクルを判断する前記段階は、前記時間長さが特定の長さ未満である場合に、前記バケット(106)が投棄作業を実行したと判断する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記作業サイクルを判断する前記段階は、前記時間長さが特定の長さ以上である場合に、前記バケット(106)が積載作業を実行したと判断する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記作業現場(104)の資源マップ(110)を求め、前記本体(108)と前記バケット(106)の最高伸長位置との間にある前記作業現場(104)の一部として可能な積載領域(202)を定義する段階とを含み、該可能積載領域(202)は前記本体(108)が停止したときに判断され、さらに該可能積載領域(202)は一次積載領域(204)と前記モービルマシン(102)に近接する二次積載領域(206)とを含んでおり、前記一次積載領域(204)は前記二次積載領域(206)を挟んで前記モービルマシン(102)とは反対側にあって前記二次積載領域(206)に近接し重なり合っていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記作業サイクルを判断する前記段階は、前記時間長さが特定の長さ未満であり、前記二次積載領域(206)にある前記資材の種類が採掘されたことに応じて、前記バケット(106)が投棄作業を実行したと判断する段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記バケット(106)に積載されている前記資材の種類を識別する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記時間長さが特定の長さ未満であり、前記二次積載領域(206)内の前記資材が採掘されたということを判断した場合に、投棄作業が行われたと判断し、
   前記時間長さが特定の長さ以上であり、前記二次積載領域(206)内の前記資材が採掘されていないということを判断した場合に、積載作業が行われたと判断する、
   段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 前記二次積載領域(206)が採掘されたという判断に応答して前記資源マップ(110)上の前記一次積載領域(204)の位置を判断し、
   前記一次積載領域(204)の前記位置が前記資源マップ(110)から外れた場合に、前記バケット(106)に積載された前記資材が前記二次積載領域(206)からの資材から構成されていると判断し、
   前記一次積載領域(204)の前記位置が前記資源マップ(110)内にある場合に、前記バケット(106)に積載された前記資材が前記一次積載領域(204)からの資材から構成されていると判断する、
   段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
9. 角速度を求める前記段階は、ＧＰＳ信号を受信して、前記本体(108)の位置を求める段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 固定基準点の周りを回転するようになっている本体(108)とバケット(106)とを有する、作業現場(104)上の資材を動かすためのモービルマシン(102)の作業サイクルを監視するための方法であって、
    前記本体(108)の角速度を求め、
    該角速度が特定の大きさ未満である場合に前記本体(108)が停止されたと判断し、
    前記本体(108)が停止した時間長さを求め、
    前記作業場所(104)に関する資源マップ(110)を求め、
    前記本体(108)と前記バケット(106)の最高伸長位置との間にある前記作業現場(104)の一部として可能な積載領域(202)を定義する、
    段階とを含み、該可能積載領域(202)は前記本体(108)が停止したことに応答して判断され、さらに、該可能積載領域(202)は一次積載領域(204)と前記モービルマシン(102)に近接する二次積載領域(206)とを含んでおり、前記一次積載領域(204)は前記二次積載領域(206)を挟んで前記モービルマシン(102)とは反対側にあって前記二次積載領域(206)に近接し重なり合うようになっており、
    前記時間長さが特定の長さ未満であり、前記二次積載領域(206)内の種類の前記資材が採掘されたことに応答して、前記バケット(106)が投棄作業を行ったと判断し、
    前記時間長さが前記特定の長さに等しいか、それ以上のいずれかであり、前記二次積載領域(206)が採掘されていないことに応答して、前記バケット(106)が積載作業を行ったと判断し、該時間長さと、前記投棄作業及び前記積載作業とに応答して前記作業サイクルを判断する、
    ことからなる方法。

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