JP5284721B2 - モータグレーダのブレード高さ制御装置 - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
図1A及び図1Bは、本発明によるブレードの高さ制御装置が適用されるモータグレーダの概略図である。モータグレーダ10は、フレーム12の前端部にドローバ14の前端部が揺動自在に支承されており、ドローバ14とフレーム12との間に渡り油圧シリンダ16,18が設けられている。ドローバ14の後端には、図示しない油圧モータによって旋回可能となったサークル20が設けられており、サークル20にブレード22が取り付けられている。
H=L×sinθ
ΔH(j−1)=H(j)−H(j−1)
を順次求め、
ΔH(j−1)≧ΔTH (1)
となるj−1を見つける。ΔTHは不連続点かどうかを決定する所定の閾値であり、予め既知であるブレード22の高さ寸法にほぼ等しい値となる。または、(1)式とする代わりに、
ΔTH+α1≧H(j)−H(j−1)≧ΔTH−α2 (2)
として、ΔTH+α1〜ΔTH−α2の所定の高さ検出範囲で高さH(j)が不連続となったかどうかに基づいて、ブレード22の位置検出の判定をすることができる。ブレード22の高さ寸法を大きく超える高さの変化は、ブレード以外の他の要因によることが考えられるからである。
ブレード22の位置mを除く全反射地点の高さの平均値を基準値とする。即ち、平均値は、
HA={H(1)+H(2)+・・・H(m−1)+H(m+1)+・・・H(n)}/(n−1) (3)
となる。
ブレード22の近傍は、ブレード22によって影になり正確な計測ができないおそれがあり、また、ブレード22によって切削された土壌によって反射地点の高さが正確に計測されていないおそれがあるために、ブレード22周囲の所定の範囲の計測高さは、平均値演算から除去すると好ましい。
HA={H(1)+H(2)+・・・H(m−p)+H(m+q)+・・・H(n)}/(n−p−q+1) (4)
となる。但し、p、q≧1の整数であり、ブレード周囲の除去する計測点の数を表す。
ブレードの前方と後方で分けて平均値をそれぞれ求め、前方平均値と後方平均値とを、それぞれ重みづけしたものを基準値とする。
後方平均値 HB={H(m+q)+H(m+q+1)+・・・H(n)}/(n−m−q+1)
そして、全体平均値を、
後方平均値が正確であると想定できる場合は、後方平均値を基準値とすることができる。これは、(5)式において、KF=0、KB=1とおいたことと等価である。
図5は、本発明による高さ制御装置30の第2実施形態を表すブロック図である。この実施形態では、レーザスキャナ32を左右それぞれに設ける代わりに、一方の側にのみレーザスキャナ32を設け、ブレード22の傾斜角を検出する傾斜計52を設けている。
ΔX=X(m)−X(r) (6)
この水平方向の変位ΔXから、旋回角φを、以下の式で求める。
φ=tan-1(ΔX/W) (7)
次に、図7は、本発明による高さ制御装置30の第3実施形態を表す図である。
この実施形態では、レーザスキャナ32のレーザビームの走査線が、車体の前後方向に直交する横断方向にも向くことができる点で、第1実施形態と異なっている。
H=L×sinξ
ΔH(j)=H(j)−H(j−1)
を順次求め、
ΔH(j)≧ΔTH2 (8)
または
ΔTH2+β1≧H(j)−H(j−1)≧ΔTH2−β2 (9)
となるjを見つける。ΔTH2は不連続点かどうかを決定する所定の閾値である。または、ΔTH2+β1〜ΔTH2+β2は不連続点かどうかを決定する所定高さ検出範囲である。
22 ブレード
30 高さ制御装置
32 レーザスキャナ
34 制御手段
40、72 高さ・水平位置演算手段
42、74 ブレード検出手段
44、76 基準値演算手段
48、78 ブレード調整信号出力手段
54 ブレード旋回角演算手段
Claims (9)
- モータグレーダのブレードの高さを制御する高さ制御装置であって、
モータグレーダの車体に設定された測定点に取り付けられて、放射状にレーザビームを照射し、複数の反射地点から反射されたレーザビームを受信するレーザスキャナと、
レーザスキャナから得られる測定点と各反射地点との間の計測距離から、ブレードの高さを調整するための調整信号を出力する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記測定点と複数の反射地点との間の計測距離から各反射地点の高さを演算する高さ演算手段と、
前記複数の反射地点の高さの中から、ブレードの高さを検出するブレード検出手段と、
前記複数の反射地点の高さから、基準値を求める基準値演算手段と、
前記ブレード検出手段で検出されるブレードの高さが前記基準値演算手段で求めた基準値の変化に追従するように、ブレードの高さを調整するための調整信号を出力するブレード調整信号出力手段と、
を備えることを特徴とするモータグレーダのブレード高さ制御装置。 - 前記レーザスキャナの走査線は、モータグレーダの進行方向に平行に向いていることを特徴とする請求項1記載のモータグレーダのブレード高さ制御装置。
- 前記基準値演算手段は、ブレード前後の地面上の複数の反射地点の高さを平均化したものを基準値とすることを特徴とする請求項2記載のモータグレーダのブレード高さ制御装置。
- 前記基準値演算手段は、ブレード前方の地面上の複数の反射地点の高さの平均値(以下、前方平均値)と、ブレード後方の地面上の複数の反射地点の高さの平均値(以下、後方平均値)とを重みづけ平均した平均値を基準値とすることを特徴とする請求項3記載のモータグレーダのブレード高さ制御装置。
- 前記後方平均値の重みを前方平均値の重みよりも大きく設定することを特徴とする請求項4記載のモータグレーダのブレード高さ制御装置。
- 前記レーザスキャナの走査線は、モータグレーダの進行方向に直交する横断方向に向いていることを特徴とする請求項1記載のモータグレーダのブレード高さ制御装置。
- 前記基準値演算手段は、モータグレーダの側方に存在する構造物の高さを基準値とすることを特徴とする請求項6記載のモータグレーダのブレード高さ制御装置。
- 前記ブレード検出手段は、複数の反射地点の高さの中で、隣り合う反射地点の高さの差異が所定閾値を超えるか、または所定高さ検出範囲にある反射地点の高さに基づきブレード高さを検出することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載のモータグレーダのブレード高さ制御装置。
- 前記ブレード検出手段は、測定点に対するブレードの水平位置をさらに検出し、
前記制御手段は、さらに、ブレード検出手段で検出したブレードの水平位置に基づき、ブレードの旋回角を求めるブレード旋回角演算手段を備えることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載のモータグレーダのブレード高さ制御装置。
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