JP5415051B2 - レベリング手段を備えた建設機械の映像表示システム - Google Patents

Description

本発明は、レベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムに関するものであって、より詳しくは建設機械の上部旋回体及び下部フレームの傾斜状態を、建設機械を象徴化したシンボルの動的変化を通じて表示する映像表示システムに係る。

傾斜地で作業を行う掘削機、伐木機、クレーンなどのような建設機械において、上部旋回体は、作業現場の凸凹の地面状態や傾斜度に起因し、水平面に対して傾けられた状態で作業を行うことになる。

これにより、上部旋回体のスイング回動によって水平面との傾斜角度が毎回変わることになるので、作業の不安定を招き易く、特に、建設機械の重量中心が移動するにつれ、転倒事故の危険性が増大する問題があった。

これを解決すべく、傾斜地で上部旋回体を重力方向に対する水平面に合わせるレベリングを行い、建設機械の重量中心を地面近くに移動させる方法が用いられた。

従来には、オペレータ自身の感覚に依存し、建設機械の傾斜度を感知してレベリング時期を決定すると共に、レベリング程度を自ら評価しなければならなかった。

このようにオペレータの感覚に依存するレベリング制御の場合、建設機械の転倒危険が存在する状態でも、オペレータが、地面の傾斜と上部旋回体の傾斜をそのまま認識し得なかったため、適期にレベリングを行えないという問題が生じる。

また、随時にレベリングを行う場合も、どのぐらい水平化がなされたかを周囲環境との比較を通じて判断したり、オペレータ自身の感覚に依存して判断するしかなかったため、不正確であり、オペレータの疲労が増大するという問題があった。

こうした問題点は、オペレータが、様々な操作入力を行う時、レベリングを手動操作する時、夜間作業の時に、建設機械の調整性能を大きく劣化させてしまう。

本発明は、前述したような問題点を解決するために案出されたものであって、建設機械の映像表示システムにおいて、建設機械の傾斜情報だけでなく、上部旋回体の回動角度、走行方向、選択されたレベリング制御モード、レベリング制御時の警告状況などに対する情報を付加して映像表示する、レベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムを提供することにその目的がある。

また、本発明の他の目的は、オペレータに傾斜状態を即時認識することができるようにすると共に、正確な情報を認識できるようにする、レベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムを提供する。

前記課題を解決するために、走行手段が具備された下部フレームと、運転室を含めた上部旋回体とが、レベリング手段により組み合わされた建設機械の映像表示システムにおいて、前記建設機械をシンボルに表示し、前記下部フレームと前記上部旋回体の傾斜度を前記シンボルの動的変化で表示することを特徴とするレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムを提供する。

さらに、前記シンボルは、前記建設機械の正面方向から見た正面シンボルと、側面方向から見た側面シンボルとに分かれることを特徴とするレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムを提供する。

前述したような本発明の実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムによれば、上部旋回体と下部フレームのシンボルが傾斜度によって動的変化で表示されるので、オペレータは、現在、建設機械のレベリング状態に対する情報を即時認識することができる。

また、本発明によれば、上部旋回体の回動角度、建設機械の正面方位角度、選択されたレベリング制御モード、レベリング制御時の警告状況などを共に表示し、建設機械に対する総合的な姿勢情報を同時に表示する効果がある。

さらに、本発明によれば、シンボルの動的変化と共に数字情報を併せて表示する場合には、建設機械の傾斜角度を正確に認識することができる。

以下、添付図面の望ましい実施例を通じて、本発明によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムの構成とその作用をより具体的に説明する。

図１は、レベリング手段を備えた建設機械の側面図であり、図２は、本発明の実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムのブロック図であり、図３は、本発明の一実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムの映像表示を示した図面であり、図４は、本発明の他の実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムの映像表示を表した図面であり、図５は、本発明のまた他の実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムの映像表示を表した図面である。

以下、本発明の望ましい実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムについて述べる。

図１ないし図３を参照すれば、走行手段３ａを備えた下部フレーム３と、前記下部フレーム３の上部に設置の運転室を含めた上部旋回体２との水平レベルを調節するためのレベリング手段４を具備した建設機械１の映像表示システムにおいて、
建設機械１の姿勢情報を感知するセンサー部１１、前記姿勢情報から映像信号を生成するレベラー電子コントロールユニット１２(Ｌｅｖｅｌｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ)及び前記映像信号を画面に表示する映像表示部１３を含める。

前記レベリング手段４を備えた建設機械１の姿勢情報を映像表示するにあたり、前記建設機械１の姿勢情報は、重力方向に対する水平面を基準にした上部旋回体２と下部フレーム３の傾斜角度(ピッチング角度とローリング角度を含む)、上部旋回体２の前面方向に対する建設機械１の方位角度、下部フレーム３の前面方向を基準にした上部旋回体２の左・右回動角度(以下、スイング角度という)を含める。

前記センサー部１１には、上部旋回体２と下部フレーム３の一側にそれぞれ設けられる傾斜角度センサー１１ａと、上部旋回体２の一側に設けられる電子羅針盤１１ｂと、レベリング手段４の中央に設けられるスイング角度感知手段１１ｃとが包含される。

前記スイング角度感知手段１１ｃは、 ポテンショメーターからなることが好ましく、前記ポテンショメーター１１ｃは、上部旋回体２のスイング角度を感知し、レベラー電子コントロールユニット１２にスイング角度感知信号を提供する。

前記傾斜角度センサー１１ａは、上部旋回体２と下部フレーム３それぞれのピッチング角度とローリング角度を感知し、前記電子羅針盤１１ｂは、上部旋回体２の前側方向に対する建設機械１の方位角度を感知し、それぞれの感知信号を前記レベラー電子コントロールユニット１２に提供する。

前記傾斜角度、方位角度及びスイング角度の感知信号は、ＣＡＮ(Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ)通信などを介してレベラー電子コントロールユニット１２に送られ、このレベラー電子コントロールユニット１２は、この電気的信号を加工し、後述する映像表示システムによって傾斜度、方位角、スイング角度を映像表示信号又は数字表示信号に生成し、映像表示部１３に伝送する。

一例で、各傾斜度がアナログ形式で感知されると、これをレベラー電子コントロールユニット１２を介してデジタル値に変換し、ＣＡＮ通信により映像表示部１３に伝送するという方式が用いられるが、スイング角度は自体デジタル変換手段を備えたポテンショメーター１１ｃでデジタル値に変換され、ＣＡＮ通信を介して直ちに映像表示部１３に送られるという方式を採択するなど、必ずしもレベラー電子コントロールユニット１２を経由する場合に限られるものではない。

以下、オペレータに建設機械１の姿勢を即時認識させる前記傾斜角度、方位角度及びスイング角度に対する映像表示システムについて具体的に説明する。

本発明の望ましい実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムは、映像表示装置に建設機械１を象徴化してシンボル１００に表示し、前記建設機械１の傾斜度が前記シンボル１００の動作変化として表示される。

こうした建設機械１の傾斜度は、上部旋回体２の傾斜度と下部フレーム３の傾斜度とに分けられ、上部旋回体２の傾斜度が重力方向に対する水平面にあわせられるように変化して行くことが画面上で上部旋回体のシンボル１１１、１２１が該当傾斜度だけ傾けられることにより表示される。

一方、下部フレーム３の傾斜度は、現位置の地面の傾斜と一致するので、オペレータに地面傾斜度を提供すべく、同じ画面上に表示される。

こうした建設機械のシンボル１００は、建設機械１の形状を単純化して表示したものであって、建設機械１が走行中である場合、走行手段３ａの移動状態をアニメを用いて下部フレームのシンボル１１２、１２２で表示したり、上部旋回体２に装着のブーム２ａなどが作動する場合、こうしたブームなどの作動状態をアニメを用いて上部旋回体のシンボル１１１、１２１で表示することができる。

一方、前記シンボル１００は、建設機械の正面方向から見た正面シンボル１１０と、側面方向から見た側面シンボル１２０とに分けられて表示され得る。

レベリング手段４は、建設機械１のピッチング角度とローリング角度の変化、例えば、上部旋回体２又は下部走行体３の傾斜状態に対するレベリング調節機能を行うが、これに相応して前記シンボル１００は、ローリング角度の変化を示すべく、正面方向(又は後面方向)から見た正面シンボル１１０と、ピッチング角度の変化を示すべく、側面方向(左側又は右側方向)から見た側面シンボル１２０とに分けられ、映像表示される。

３次元のシンボルで表示される場合には、見る角度によってピッチング角度とローリング角度の認識性が低くなる問題が生じるが、前述したように２次元に分割して表示する場合には、当該傾斜度を明確に認識することができる効果がある。

一方、傾斜度に対する認識の迅速性や明確性を増大するためにシンボル１００に基準線を追加することが可能である。この基準線１３０は、重力方向に対する水平面の水平線として表示されるものの、レベリング手段４を含むシンボル１００の中央を基準にして表示されることによって、上部旋回体と下部フレームそれぞれのシンボル１１１、１１２、１２１、１２２をより明確に区別し得るように役割を奏する。即ち、基準線１３０の上部には、前記上部旋回体のシンボル１１１、１２１を配置し、下部には前記下部フレームのシンボル１１２、１２２を配置することによって、視認性を増大する効果を期待できる。

一方、ピッチング角度とローリング角度の変化は、前記シンボル１００の動作変化だけでなく、具体的な該当角度値を数字で付加表示することが望ましい。そのことから、オペレータに実際に傾けられた角度情報を提供することができ、建設機械の振動、上部旋回体の回動、外部環境の騒音などによりオペレータの集中力が低下した状態でも建設機械の傾斜度をより正確に認識させることが可能となる。

また、前記映像表示装置には、上部旋回体のスイング角度１４０がさらに表示されることができる。これは、オペレータが下部フレームの前面方向を運転室の窓ガラスを通じて直接確認しなくても、現在、上部旋回体がどんな方向にどのぐらい回転したか、分かることができるように関連情報を提供するためである。

このスイング角度１４０が、例えば、Ｌ：３０°Ｒ：０°と表示されれば、左側スイングで３０°回転した状態を表す。もし、左側に３６０°スイングされたら、スイング角度は、例えば、 Ｌ：３０°Ｒ：０°、Ｌ：１２０°Ｒ：０°、Ｌ：２７０°Ｒ：０°、Ｌ：３５９°Ｒ：０°の順に表示され、完全に１回転を終わらせた後には Ｌ：０°Ｒ：０°と表示される。したがって、オペレータは、現在のスイング方向とスイング角度を直ちに認識することができる。

また、前記映像表示装置には、建設機械の方位角度１５０がさらに表示されることができる。一例で、図３に示したように、楕円形の円周形状１５１上に東、西、南、北を表示すると共に、この円周形状１５１を等角度で分割し、当該方位によって違う色を有することになっている。さらに、この円周形状１５１の中央には方位角度が数字１５２で表示される。この方位角度１５２は、上部旋回体の前面方向に関係するものなので、オペレータは、現在の作業方向を認識し、周囲環境により方位を認識しにくい砂漠、極地方でも正しい方向への作業を可能とさせる効果が奏する。

また、前記映像表示部１０に包含されている映像表示装置１３には、上部旋回体のレベリング制御モードを表すためのモードシンボル１６０をさらに表示することができる。建設機械のレベリング制御方式は、手動レベリングモード、自動レベリングモードに大別され、この自動レベリングモードは、適用対象によって水平面に対する自動レベリングモード、下部フレームを基準とするトラック基準レベリングモード、自動レベリング制御を行った後、特定条件下で再び行われる自動再レベリングモードなど、様々に分けられる。

このような様々なレベリング制御モードのうち、現在、建設機械に適用しているレベリングモードをシンプルなモードシンボル１０６を用いて表示することによって、オペレータに、現在、適用中のレベリングモードに対する明確な認識を可能にさせる。

前記映像表示装置には上部旋回体のレベリング制御過程中に生じ得る警告状況に対して警告表示１７０をさらに表示することができる。この警告表示１７０は、警告マーク１７１又は警告文１７２で表すことができる。例えば、レベリング可能な限界範囲に近接した場合、重量中心が移動するにつれ、転倒事故の危険性が増大し始めると、様々な危険な状況に合わせてオペレータにより設定された警告マーク１７１又は警告文１７２を表示することができる。そのことから、オペレータは、レベリング手段の自体アルゴリズムによる停止状況を警告文を通じて確認することができると共に、その原因をなくすための情報として活用することができる。

また、建設機械のシンボル、レベリングモードのシンボル、スイング角度、方位角度、警告マーク、警告文を、いろいろな色で表示し、使用者の認識性を一層増大させることが望ましい。この際、補色対比の効果を活用し、黒い背景に黄色または白色が用いられる。また、レベリング制御の重要な基準となる上部旋回体の色を他の部分と異にしたり、建設機械の後尾などの色を赤色や白色などで表示し、走行状態を表すように構成することも可能である。

前記上部旋回体２と下部フレーム３の傾斜度を分離し、動的変化として表しながら、前述したスイング角度１４０、方位角度１５０、モードシンボル１６０、警告表示１７０を選択的に組み合わせることにより、レベリング手段を備えた建設機械の映像表示を構成することができる。最も望ましいことには、前記全ての構成を含んで映像表示装置に表すもので、この場合、オペレータが建設機械の姿勢情報を総合的に認識し得るようになる効果が生じる。

本発明は、特許請求の範囲で請求する請求の要旨を逸脱せず、当該技術分野における通常の知識を有する者により様々変形して実施することができるので、本発明の技術保護範囲は、詳述した特定の望ましい実施例に限定されるものではない。

本発明の実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の側面図である。 本発明の実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムのシステムブロック図である。 本発明の一実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムの映像表示を示した図面である。 本発明の他の実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムの映像表示を示した図面である。 本発明のまた他の実施例によるレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムの映像表示を示した図面である。

符号の説明

１ 建設機械
２ 上部旋回体
３ 下部フレーム
１００ シンボル
１１０ 正面シンボル
１２０ 側面シンボル
１１１、１２１ 上部旋回体のシンボル
１１２、１２２ 下部フレームのシンボル
１３０ 基準線

Claims (9)

1. 走行手段が具備された下部フレームと、前記下部フレームの上部に搭載された運転室を含めた上部旋回体との水平レベルを調節するレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システムにおいて、
   建設機械の姿勢情報を感知するセンサー部と、
   前記センサー部は、
   前記上部旋回体と下部フレームの一側にそれぞれ設けられ、上部旋回体と下部フレームそれぞれのピッチング角度及びローリング角度を感知する傾斜角度センサーと、
   前記上部旋回体の一側に設けられ、上部旋回体の前方に対する建設機械の方位角度を感知する電子羅針盤と、
   前記レベリング手段の略中央位置に設けられ、上部旋回体のスイング角度を感知するスイング角度感知手段とを備え、
   前記姿勢情報から映像信号を生成するレベラー電子コントロールユニットと、
   前記映像信号を画面上に表示する映像表示部とを構成し、
   前記姿勢情報は、重力方向に対する水平面を基準にして感知される前記上部旋回体と下部フレームの傾斜角度、前記上部旋回体の前方に対して感知される方位角度及び前記下部フレームの前方を基準にして感知される前記上部旋回体のスイング角度を含めてなされることを特徴とするレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システム。
2. 前記映像表示部は、前記建設機械を象徴化してシンボルに表し、前記下部フレーム及び前記上部旋回体の傾斜角度が前記シンボルの動作変化を通じて表示されることを特徴とする請求項１に記載のレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システム。
3. 前記シンボルは、
   前記建設機械の正面方向から見た正面シンボルと、側面方向から見た側面シンボルとに分けられることを特徴とする請求項２に記載のレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システム。
4. 前記シンボルには、
   重力方向に対する水平線が前記レベリング手段の基準線として表示されることを特徴とする請求項２又は３に記載のレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システム。
5. 前記傾斜角度は、前記動作変化と共に数字で表示されることを特徴とする請求項２に記載のレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システム。
6. 前記映像表示部に前記建設機械の方位角度がさらに表示されることを特徴とする請求項１に記載のレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システム。
7. 前記映像表示部に前記建設機械のレベリング制御モードがシンボルでさらに表示されることを特徴とする請求項１に記載のレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システム。
8. 前記映像表示部に、前記建設機械のレベリング制御時、警告状況を報知するための警告表示がさらに含まれることを特徴とする請求項１に記載のレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システム。
9. 前記シンボルの表示を、視認性を増大させるべく、カラフルにすることを特徴とする請求項２に記載のレベリング手段を備えた建設機械の映像表示システム。

Images