JP4943871B2 - 後方監視カメラ付き車両 - Google Patents

Description

この発明は、パワーショベルやラフテレンクレーンなどの上部旋回体を有する建設機械などの車両であって、上部旋回体の後方に後方監視カメラが配置された後方監視カメラ付き車両に関するものである。

従来から、上部旋回体を有した建設機械などでは、上部旋回体に撮像手段としてのカメラを配置し、上部旋回体の旋回時に操作者がみえない領域の映像を撮像して表示するものがある。たとえば、特許文献１には、カメラを上部旋回体の旋回角速度に応じてカメラを旋回させ、上部旋回体の旋回方向のより先方を向いて撮影できるものが開示されている。

特開平９−１９３０７８号公報

しかしながら、操作者がみたい後方領域は様々であり、操作者が所望する領域をみる場合、直接、後方監視カメラの旋回操作をしなくてはならず、煩雑でかつ作業効率が低下してしまうという問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、上部旋回体の旋回時に、操作者が所望する様々な後方領域の映像取得を簡易に制御することができる後方監視カメラ付き車両を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる後方監視カメラ付き車両は、上部旋回体を有し、該上部旋回体の後方に後方監視カメラが配置された後方監視カメラ付き車両であって、前記後方監視カメラを旋回させるカメラ駆動手段と、前記上部旋回体の旋回角を検出する旋回角検出手段と、前記後方監視カメラを旋回させる旋回モードを選択するカメラ旋回スイッチと、前記旋回モードが選択された場合に、前記旋回角検出手段が検出した旋回角および旋回方向に対応した角度分、前記後方監視カメラを旋回させ、前記上部旋回体後方における前記旋回モード選択時の所定方向に前記後方監視カメラの画角のほぼ中心が向くように制御する制御手段と、前記後方監視カメラが撮像した映像を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる後方監視カメラ付き車両は、上部旋回体を有し、該上部旋回体の後方に後方監視カメラが配置された後方監視カメラ付き車両であって、前記後方監視カメラを旋回させるカメラ駆動手段と、前記上部旋回体を旋回させる旋回操作レバーと、前記後方監視カメラを旋回させる旋回モードを選択するカメラ旋回スイッチと、前記旋回モードが選択された場合に、前記旋回操作レバーの操作指令値に対応した前記上部旋回体の旋回角度分に対応する角度分、前記後方監視カメラを旋回させ、前記上部旋回体後方における前記旋回モード選択時の所定方向に前記後方監視カメラの画角のほぼ中心が向くように制御する制御手段と、前記後方監視カメラが撮像した映像を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる後方監視カメラ付き車両は、上記の発明において、前記制御手段は、前記旋回モードの選択が解除された場合に、前記後方監視カメラの画角中心を初期位置に戻す制御を行うことを特徴とする。

この発明にかかる後方監視カメラ付き車両では、カメラ旋回スイッチによって後方監視カメラを旋回させる旋回モードが選択された場合に、制御手段が、旋回角検出手段が検出した旋回角および旋回方向に対応した角度分、前記後方監視カメラを旋回させ、上部旋回体後方における前記旋回モード選択時の所定方向に前記後方監視カメラの画角のほぼ中心が向くように制御するようにしているので、カメラ旋回スイッチのオン、オフのみによって操作者が所望する様々な後方領域の映像を簡易に得ることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態である後方監視カメラ付き車両について説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である後方監視カメラ付き車両である建設機械の概要構成を示す模式図である。この建設機械は、走行部３の上部に旋回可能な作業機である上部旋回体２が設けられている。上部旋回体２の前方には、アームなどの作業機が設けられ、この作業機の動作がみえやすい位置に操作者の座席が設けられる。上部旋回体２の後方には、後方を監視する後方監視カメラ２０が設けられている。

後方監視カメラ２０は、旋回可能であり、支持軸１５を介してカメラ旋回台１３上に設けられる。この後方監視カメラ２０によって撮像された映像は、座席の前方に配置された表示部１６の表示画面上に表示出力される。また、座席近傍には、後方監視カメラ２０によって操作者が注目すべき監視領域が常に表示画面上に表示させる指示を行うカメラ旋回スイッチ１１ｂと、上部旋回体２を旋回指示する操作レバー１１ａとを有した操作部１１が設けられている。

上部旋回体２の旋回角度を検知する上部旋回体旋回角度センサ１２は、走行部３に対する相対的な旋回角度αを検出する。カメラ旋回角度制御部１０、カメラ旋回スイッチ１１ｂがオン状態になっている場合、上部旋回体旋回角度センサ１２が検出した旋回角度αに対応させて後方監視カメラ２０をカメラ旋回角度θ分、旋回させ、後方監視カメラ２０が撮像する領域に対する画角中心が外れないように制御する。なお、カメラ旋回台１３上には、後方監視カメラ２０の旋回角度θを検知する旋回角センサ１４を有する。

ここで、上部旋回体の旋回角度αと後方監視カメラ２０の旋回角度θとの関係について説明する。図２の右側に示すように後方監視カメラ２０の画角中心は、初期状態および後方監視カメラ２０を旋回しない場合、上部旋回体２の長手方向の中心軸に沿い、後方側に向けられ、図３に示すように、斜め下方に向けられて固定されている。この後方監視カメラ２０の画角中心線と建設機械１の接地面との交点が注視したい点である。たとえば、この注視したい点には、作業者３０が存在する。

上部旋回体２の旋回中心軸と後方監視カメラ２０の旋回中心軸との水平距離をＬ１、後方監視カメラ２０の旋回中心軸と上述した注視したい点との水平距離をＬ２、上部旋回体の長手方向中心軸と注視したい点との水平距離をＬ３、上部旋回体２が旋回角度αであるときの水平距離Ｌ２をＬ４とすると、図２の右図のように、上部旋回体２が旋回角度α分旋回すると、後方監視カメラ２０の画角中心線が注視したい点に向くための後方監視カメラ２０のカメラ旋回角度θは、三角形の正弦定理と余弦定理とを用いて、
sinθ＝Ｌ３／Ｌ４
＝（Ｌ１＋Ｌ２）・sinα／√（（Ｌ１＋Ｌ２）＾２＋Ｌ１＾２−２Ｌ１・（Ｌ１＋Ｌ２）・cos（α−α0））
として表すことができる。すなわち、上部旋回体２が旋回角度αのとき、
θ＝arcsin（（Ｌ１＋Ｌ２）・sinα／√（（Ｌ１＋Ｌ２）＾２＋Ｌ１＾２−２Ｌ１・（Ｌ１＋Ｌ２）・cos（α−α0）））
として求めることができる。

なお、上述した後方監視カメラ２０が上部旋回体２の旋回角度αに対応して旋回するのは、カメラ旋回スイッチ１１ｂがオン状態（後方監視カメラ２０の旋回モード）になっているときであり、カメラ旋回スイッチ１１ｂがオフ状態（後方監視カメラ２０の固定モード）の場合、後方監視カメラ２０のカメラ旋回角度θは常に０度に固定される。

さらに、水平距離Ｌ２は、後方監視カメラ２０の地面から高さをＨｃとし、後方監視カメラ２０の画角中心線と鉛直線との角度をβとすると、
Ｌ２＝Ｈｃ・tan（β）
となる。また、ここでは、Ｌ１＋Ｌ２は、上部旋回体２の旋回半径としている。

ここで、図４に示すフローチャートを参照してカメラ旋回角度制御部１０の制御処理手順について説明する。まず、カメラ旋回角度制御部１０は、カメラ旋回スイッチ１１ｂがオン状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。カメラ旋回スイッチ１１ｂがオン状態でない場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）には、有効フラグをオフにし（ステップＳ１０２）、さらに後方監視カメラ２０のカメラ旋回角度θが０になるように制御し（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０１に移行する。すなわち、後方監視カメラ２０が常に上部旋回体２の後方を注視するように制御される。

一方、カメラ旋回スイッチがオン状態である場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）には、さらに現在の有効フラグがオンになっているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。有効フラグがオンになっていない場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）には、有効フラグをオンにし（ステップＳ１０５）、上部旋回体２の初期旋回角度α0を取得し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０７に移行する。すなわち、ステップＳ１０６では、上部旋回体２の旋回角度αを得るための基準角度を取得する。一方、有効フラグがオンになっている場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）には、そのままステップＳ１０７に移行する。

ステップＳ１０７では、上部旋回体の現旋回角度αを取得し（ステップＳ１０７）、さらに上述した式を用いて現旋回角度αのときのカメラ旋回角度θを算出する（ステップＳ１０８）。そして、後方監視カメラ２０がカメラ旋回角度θとなるように後方監視カメラ２０を制御する（ステップＳ１０９）。

その後、後方監視カメラ２０のカメラ旋回角度θが±９０度以内になるように制御する。これは、カメラ旋回角度θが±９０度を超えて旋回しても通常、上部旋回体２によって注視したい点が遮られるからである。すなわち、カメラ旋回角度制御部１０は、カメラ旋回角度θが９０度以上であるか否かを判断し（ステップＳ１１０）、カメラ旋回角度θが９０度以上である場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）には、カメラ旋回角度θを９０度に固定し（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０１に移行する。一方、カメラ旋回角度θが９０度以上でない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、さらに、カメラ旋回角度θが−９０度以下であるか否かを判断し（ステップＳ１１２）、カメラ旋回角度θが−９０度以下である場合（ステップＳ１１２，Ｙｅｓ）には、カメラ旋回角度θを−９０度に固定し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１０１に移行する。一方、カメラ旋回角度θが−９０度以下でない場合（ステップＳ１１２，Ｎｏ）には、そのままステップＳ１０１に移行し、上述した処理を繰り返す。

この実施の形態１では、カメラ旋回スイッチ１１ｂによって後方監視カメラ２０を旋回させる旋回モードが選択された場合に、カメラ旋回角度制御部１０が、上部旋回体旋回角度センサ１２が検出した旋回角度αに対応した角度θに、後方監視カメラ２０を旋回させ、上部旋回体２後方の注視したい点に後方監視カメラ２０の画角中心線がほぼ向くように制御するようにしているので、カメラ旋回スイッチ１１ｂのオン、オフのみによって操作者が所望する様々な後方領域の映像を簡易に得ることができる。

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、上部旋回体旋回角度センサ１２が検出した旋回角度αに対応した角度θに、後方監視カメラ２０を旋回させるようにしていたが、この実施の形態２では、操作レバー１１ａの操作指令値に対応してカメラ旋回角度θを制御して、旋回モード時に常に後方監視カメラ２０が注視したい点に向くようにしている。

図５は、この発明の実施の形態２にかかる後方監視カメラ付き車両である建設機械の概要構成を示す模式図である。図５に示すように、この建設機械では、カメラ旋回角度制御部１０内に、操作レバー１１ａによる旋回の操作指令値とカメラ旋回角度θとの対応関係が記憶された対応テーブル１０ａを有する。また、この実施の形態２の建設機械では、上部旋回体旋回角度センサ１２が検出する旋回角度αを用いない。その他の構成は、実施の形態１と同じである。

ここで、図６に示したフローチャートを参照して、実施の形態２におけるカメラ旋回角度制御部１０の制御処理手順について説明する。図６において、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５までの処理は、ステップＳ１０１〜Ｓ２０５までの処理と同じである。ステップＳ２０６においては、旋回モードになっており、カメラ旋回角度制御部１０は、操作レバー１１ａが所定傾斜値以上かつ所定時間以上傾斜したか否かを判断する（ステップＳ２０６）。操作レバー１１ａが所定傾斜値以上かつ所定時間以上傾斜した場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、カメラ旋回角度制御部１０は、対応テーブル１０ａを参照して、操作レバー１１ａの左右方向（旋回方向）および傾斜量に対応したカメラ旋回角度分Δθ、後方監視カメラ２０を旋回させる制御を行う（ステップＳ２０７）。すなわち、操作指令値によって上部旋回体２が旋回するであろう旋回角度の増分Δαに対応したカメラ旋回角度Δθ分、後方監視カメラ２０が旋回し、後方監視カメラ２０の画角中心線がほぼ、注視したい点に向くように制御する。なお、所定時間とは、この処理が繰り返される時間のオーダーの極めて短い時間であり、たとえばｍｓｅｃオーダーの時間である。

一方、操作レバー１１ａが所定傾斜値以上かつ所定時間以上傾斜していなかった場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、ステップＳ２０１に移行し、上述した処理を繰り返す。また、ステップＳ２０８〜Ｓ２１１の処理は、実施の形態１におけるステップＳ１１０〜Ｓ１１３の処理と同じである。

この実施の形態２においても、カメラ旋回スイッチ１１ｂによって後方監視カメラ２０を旋回させる旋回モードが選択された場合に、カメラ旋回角度制御部１０が、操作レバー１１ａの操作指令値に対応させて後方監視カメラ２０を旋回させ、上部旋回体２後方の注視したい点に後方監視カメラ２０の画角中心線がほぼ向くように制御するようにしているので、カメラ旋回スイッチ１１ｂのオン、オフのみによって操作者が所望する様々な後方領域の映像を簡易に得ることができる。

なお、上述した実施の形態２では、後方監視カメラ２０の旋回を離散的に行っていたが、これに限らず、旋回モードである限り、連続的に後方監視カメラ２０を旋回させて、後方監視カメラ２０の画角中心線が注視したい点にほぼ向くように制御するようにしてもよい。

また、上部旋回体２の旋回速度がほぼ一定である場合、操作レバー１１ａが所定傾斜値以上か否か、すなわちオンかオフかによって後方監視カメラ２０を旋回するようにしてよい。オンのときには、単位時間当たりの旋回角度増分Δαに対応した単位時間当たりのカメラ旋回角度増分Δθ分、後方監視カメラ２０が旋回することになる。

この発明の実施の形態１にかかる後方監視カメラ付き車両である建設機械の構成を示す模式図である。 図１に示した建設機械の上部旋回体と後方監視カメラとの位置関係を示す図である。 図１に示した建設機械の上部旋回体と後方監視カメラとの位置関係を示す側面図である。 図１に示した建設機械のカメラ旋回角度制御部による制御処理手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１にかかる後方監視カメラ付き車両である建設機械の構成を示す模式図である。 図５に示した建設機械のカメラ旋回角度制御部による制御処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 建設機械
２ 上部旋回体
１０ カメラ旋回角度制御部
１０ａ 対応テーブル
１１ 操作部
１１ａ 操作レバー
１１ｂ カメラ旋回スイッチ
１２ 上部旋回体旋回角度センサ
１３ カメラ旋回台
１４ 旋回角センサ
１５ 支持軸
１６ 表示部
２０ 後方監視カメラ

Claims (3)

1. 上部旋回体を有し、該上部旋回体の後方に後方監視カメラが配置された後方監視カメラ付き車両であって、
   前記後方監視カメラを旋回させるカメラ駆動手段と、
   前記上部旋回体の旋回角を検出する旋回角検出手段と、
   前記後方監視カメラを旋回させる旋回モードを選択するカメラ旋回スイッチと、
   前記旋回モードが選択された場合に、前記旋回角検出手段が検出した旋回角および旋回方向に対応した角度分、前記後方監視カメラを旋回させ、前記上部旋回体後方における前記旋回モード選択時の所定方向に前記後方監視カメラの画角のほぼ中心が向くように制御する制御手段と、
   前記後方監視カメラが撮像した映像を表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とする後方監視カメラ付き車両。
2. 上部旋回体を有し、該上部旋回体の後方に後方監視カメラが配置された後方監視カメラ付き車両であって、
   前記後方監視カメラを旋回させるカメラ駆動手段と、
   前記上部旋回体を旋回させる旋回操作レバーと、
   前記後方監視カメラを旋回させる旋回モードを選択するカメラ旋回スイッチと、
   前記旋回モードが選択された場合に、前記旋回操作レバーの操作指令値に対応した前記上部旋回体の旋回角度分に対応する角度分、前記後方監視カメラを旋回させ、前記上部旋回体後方における前記旋回モード選択時の所定方向に前記後方監視カメラの画角のほぼ中心が向くように制御する制御手段と、
   前記後方監視カメラが撮像した映像を表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とする後方監視カメラ付き車両。
3. 前記制御手段は、前記旋回モードの選択が解除された場合に、前記後方監視カメラの画角中心を初期位置に戻す制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の後方監視カメラ付き車両。

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