JP6050446B2 - 自走切削機及び切削物を排出する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に係る自走切削機、請求項１１の前文に係る切削物を排出する方法、さらに請求項１５に係る路面又は地面作業装置に関する。

自走切削機では、積載面を備える少なくとも１つの運搬車両上に切削物を排出することが知られている。

切削機は、移動及び切削動作のコントローラを備え、さらに、例えば舗装道路の切削のための作業ドラムを備える。運搬コンベア装置、例えば少なくとも１つの運搬コンベアを備える運搬コンベア装置は、移動方向から見て作業ドラムの前方又は後方に存在する。運搬コンベア装置は排出端を備え、ここにおいて、切削物は、運搬速度を属性とする放物線軌道の形式を有する飛行経路で、少なくとも１つの運搬車両の積載面の上に排出される。運搬コンベア装置における、運搬方向から見て最後の運搬コンベア又は単一の運搬コンベアは、左又は右への指定可能な回転角度により切削機の縦方向の軸に対して横方向に回転されてもよく、また、指定可能な仰角により高さについて調整可能であってもよい。さらに、運搬コンベアの運搬速度が調整可能であってもよい。

ドイツ国特許出願公開第１０２０１２２１５０１３号公報

実際の動作では、切削機を運搬車両に対して調整する際に課題が生じる。

前方積載の切削機では、例えば、切削物は、前方に向かって排出され、前進する運搬車両上に排出される。切削機のオペレータは、運搬車両が前進し続けるべき場合及び停止すべき場合に、運搬車両の車両運転者に信号を送る必要がある。オペレータが基本的には切削処理に専念する必要があり、同時に、前進する運搬車両との衝突を回避する必要があるので、このことは課題を生じさせる。

追加の課題は、切削機のオペレータが、運搬コンベア装置における、運搬方向から見て最後の運搬コンベア又は単一の運搬コンベアの回転角度、仰角、及び運搬速度を調節することにより積載面に積載することに対処する必要もあり、したがって、切削動作を実行するオペレータの実際のタスクから注意がそらされてしまうという事実にある。

後方積載の切削機の場合にも、特に運搬車両が切削機の後方で逆方向に進む必要があるので、切削機を運搬車両に対して調整する際に課題が生じる。切削機のオペレータは、一方では、前進する切削動作を制御する必要があり、他方では、移動方向から見て切削機の後方における運搬車両の積載をモニタリングする必要があり、運搬コンベア装置の回転角度、仰角、及び／又は運搬速度を制御する必要があり、必要な情報を車両運転者に伝える必要があるので、オペレータにはさらに高いレベルのストレスが生じる。

特許文献１によれば、検出及び制御装置が、画像記録システムによって、積載面及び／又は運搬コンベア装置の運搬コンベアを連続的に位置決めできることがわかる。ここで、画像データは、機械フレーム又は回転可能な運搬コンベアに対して積載面の位置を決定することに役立つ。

積載面における切削物の位置決めは、切削物が積載面の中心又は積載面内の他の指定可能な衝突点の上に排出されるように検出及び制御システムによって自動的に、かつ連続的に制御されてもよい。

切削機の実際の動作において、画像記録システムは、天候、木の枝、グレア、又は他の影響によって妨害される可能性があり、したがって、少なくとも一時的に、自動制御処理を損なう可能性がある。

従って、本発明の目的は、制御処理の信頼性を改善すること、及び、制御エラーを回避することを意図した、切削機の切削物を排出する方法を特定し、さらに、自走切削機を特定することにある。

前述の課題は、請求項１、１１、及び１５の特徴によってそれぞれ達成される。

本発明は、優位点として、検出及び制御装置が、画像における欠陥又はエラーを分析する分析装置を備えることを特定する。

好ましくは、欠陥又はエラーが存在する場合、分析装置が警告信号又は制御信号を生成することが特定される。したがって、切削機のオペレータは、画像における欠陥又はエラーが検出されたか否かについて適切な時間に警告を受け、これにより、特に自動制御処理のモニタリングに関して、彼の注意を増大させることができる。

制御信号は、例えば、切削動作を停止するため、又は、緊急停止信号を発生するために使用可能である。

特に、分析装置が、ディジタル画像の画像画素の画像信号の欠陥又は時間的変化をモニタリングする、固定画像検出装置を備えることが特定されてもよい。

したがって、画像信号に欠陥が存在する場合又は画像信号が固定されている場合にはオペレータは直ちに通知を受け、又は、切削機のコントローラに直接の介入が生じる。

固定画像検出装置は、ディジタル画像の画像画素のすべて又は一部の時間的変化をモニタリングしてもよい。

固定画像検出装置は、さらに、画像視野内に存在するマークであって、定義された方法で変更可能なマークの時間的変化をモニタリングしてもよい。この設計において、マークは、例えば、画像記録システムによって検出されるような方法で、機械フレームに対する固定位置又は運搬コンベアに対する固定位置に配置される。この構成において、マークは、画像記録システムがマークを識別してモニタリングすることを可能にするような所定の定義された方法で設計される。

定義されたマークは、例えば、回転移動が停止した場合に固定画像を検出できるように、回転によって、その外観を時間的に変化させてもよい。これは、特に、切削機も運搬車両も動いていない場合に有用である。

固定画像検出装置は、代替として、同じ画像視野を向いている２つのセンサのディジタル画像を比較し、少なくとも、２つの画像のうちの１つが固定されている場合に固定画像を検出してもよい。

好ましい実施形態は、分析装置が、不変の画像情報について画像画素をモニタリングし、画像情報の一部が指定可能な時間期間にわたって不変のままである場合、警告信号又は制御信号を発行することを特定する。

さらに、固定画像の検出とは独立に、分析装置が、画像視野内に存在するマークによって、機械フレーム又は運搬コンベアに対する画像記録システムの少なくとも１つのセンサの位置の不適当な変化を検出することが特定されてもよい。上記マークは、固定画像の検出のためのマークと異なってもよい。マークが画像視野内の指定された位置にない場合、センサ又は画像記録システムが、例えばある物体との衝突の結果、その元の位置をそれぞれ変更し、画像視野がもはや元の指定された画像視野を検出しない、と結論してもよい。

本発明の追加の別の開発によれば、分析装置が、グレアの検出のために、少なくとも画像画素の一部における最大信号の存在をモニタリングし、グレアが存在する場合、警告信号又は制御信号を発行することが特定される。

この構成において、グレアが存在する場合、センサの電子的又は光学的な減光が行われてもよい。

代替の実施形態は、検出及び制御装置が、グレアが存在する場合、検出される画像視野を有意に変更することなく、センサを小さな角度量で回転させることを特定する。

さらに、画像データは、積載面の充填がどのように、及びどの程度に行われるのかを決定する趣旨で分析されてもよい。運搬速度、及び／又は、積載面に対する運搬コンベアの排出端又は切削物の衝突点の各位置を制御することは、積載面の一様な積載を可能にする。積載面上の充填状態は、画像記録システムによって検出されて分析されてもよい。また、運搬速度及び／又は積載面に対する運搬コンベアの排出端の位置は、一様に及び／又は指定された積載プログラムに従って積載面に積載するために、連続的に制御されてもよい。

前述の目的は請求項１１の特徴によっても達成される。

本発明に記載の方法によれば、自走切削機の削り取られた切削物を運搬車両の積載面の上に排出するために、切削機は移動及び切削動作について制御され、作業ドラムによって削り取られた切削物は、回転可能な運搬コンベアによって運搬車両の積載面の上に排出され、機械フレーム又は運搬コンベアに対する運搬車両の積載面の変更可能な位置は、検出及び制御装置によって連続的にモニタリングされ、検出及び制御装置は画像記録システムを備え、画像記録システムは、少なくとも、積載面の少なくとも１つのディジタル画像を連続的に生成するために使用されることが特定される。

画像における部分的な欠陥を検出するために、連結された画像画素のグループが不変の画像情報についてモニタリングされ、画像情報の一部、例えば連結された画像画素のグループが、指定可能な期間にわたって不変のままである場合、警告信号又は制御信号が発行され、又は、画像情報の一時的欠陥又はエラーが、連結された画像画素の視野、及び／又は、そのフォーカス状態、及び／又は、画像視野の内部の連結された画像画素の移動方向を検出することにより分析されることが特定されてもよい。

前方積載の路面切削機を示す図である。 後方積載の路面切削機を示す図である。 図１の切削機の上面図である。 コントローラ及び画像記録システムの回路図である。

以下に、本発明の実施形態は、図面を参照してさらに詳細に説明される。

図１は切削機を示し、前方積載の路面切削機１ａを例示として用いる。路面切削機１は機械フレーム２を備え、機械フレーム２は、例えば、無限軌道の地面係合装置又は車輪で構成されたシャーシ４によって支持され、上記シャーシ４は、リフティングカラム５の形式の少なくとも３つの高さ調整装置により機械フレーム２に接続されている。図１から推論できるように、実施形態は４つのリフティングカラム５を特定し、これらのリフティングカラムは、シャーシ４の無限軌道の地面係合装置又は車輪を支持する路面６に対して好ましくは平行に延在する、指定可能な平面へ機械フレーム２を合わせるために使用可能である。

図１に示す路面切削機は、切削機１ａの縦方向において、シャーシ４の無限軌道の地面係合装置の間に作業ドラム２２を備える。

切削機１ａ、１ｂは、無限軌道の地面係合装置及び／又は車輪を備えてもよい。作業ドラムは、機械フレーム２を支持している、又は機械フレーム２に対して相対的に位置しているリフティングカラム５により、高さについて調整可能であってもよい。

切削機１ｂの他の設計は、例えばシャーシ４の後部における無限軌道の接地係合装置又は車輪の高さにおいて、作業ドラム２２を提示してもよい。

削り取られた切削物を遠くに運搬する少なくとも１つの運搬コンベア１１、１２を有する運搬コンベア装置が、切削機１ａ、１ｂの前端７又は後端８に配置されてもよい。

図２は、例示として、後方積載の切削機１ｂを示し、ここでは、運搬車両１０は切削機の後方で逆方向に進む。

切削機１ａ、１ｂに隣接する横方向において十分な空間が利用可能である場合、図３に示すように、運搬車両１０は、切削機１に隣接して前方向に移動させられてもよい。図１〜図３の各乗り物の移動方向は、矢印で示される。

図１に示す実施形態では、作業ドラム２２によって削り取られた切削物は、運搬コンベア装置の永続的に設置された第１の運搬コンベア１１を介して、運搬車両１０の積載面１５の上に排出される。第１の運搬コンベア１１は、回転可能な第２の運搬コンベア１２の上に切削物１４を移送する。運搬コンベア１２の速度の結果、切削物１４は運搬コンベア１２の端部に直ちに排出されるのではなく、積載面１５への衝突点１６が運搬コンベア１２の自由端１３から所定距離を有して位置するように、切削物は放物線の軌道に従う。コーナリングの際又は運搬車両１０がオフセットしたトラックで進む際であっても切削物１４を積載面１５の上に排出できるようにするために、運搬コンベア１２は、ピストン形シリンダ装置１８を介してニュートラル位置から左又は右に回転されてもよい。さらに、切削機１ａ、１ｂの車両運転者は、ピストン形シリンダ装置２０により運搬コンベア１２の仰角を調節することができる。仰角は、切削物１４の放物線軌道と、衝突点１６の位置とに影響し、同様に、運搬コンベア１２の運搬速度もこれらに影響する。

現在調整されている、水平の第１の軸２１に関する仰角又は垂直の第２の軸２３に関する回転角度は、それぞれ、検出及び制御システム２４に報告され、検出及び制御システム２４は、少なくとも１つのセンサ２６を備える少なくとも１つの画像記録システム２８をさらに備えるか、それに接続され、上記センサ２６は、積載面１５及び／又は運搬コンベア１２の位置を連続的に検出する。上記少なくとも１つのセンサ２６は、例えば切削機１ａ、１ｂにおいて、運搬コンベア１２に面する端部において、及び／又は、運搬コンベア１２の自由端１３において配置されてもよい。さらに、センサ２６、好ましくは画像センサは、運搬コンベア１２の下方に、又は図示するように運搬コンベア１２の上方に配置されてもよく、また、運搬コンベア１２の両面に横方向に配置されてもよい。

検出及び制御装置２４は、機械フレーム２又は運搬コンベア１２に関しての積載面１５の位置を決定するためのデータを供給する画像記録システム２８又は非光学電子測位システムによって、積載面１５の位置、及び／又は、運搬方向から見て最後の運搬コンベア１２又は単一の運搬コンベア１２の位置を連続的に検出する。画像記録システム２８によって供給された少なくとも１つのディジタル画像４８は、それ自体は既知である画像分析方法によって評価されてもよい。

検出及び制御装置２４は、移動及び切削動作のためにコントローラ３へ統合されてもよく、又は、必要であれば、移動速度についての、及び／又は、切削機１ａ、１ｂの検出されたステアリング角度及び運搬コンベア１２の運搬速度についてのデータをさらに取得するために、少なくともコントローラ３に接続されてもよい。

検出及び制御装置２４は、運搬車両１０の積載面１５の変更可能な位置と、機械フレーム２に対する運搬コンベア１２の変更可能な位置とを特定し、検出及び制御装置２４は、排出された切削物１４が少なくとも積載面１５の内に衝突するように、切削物１４の衝突点１６の位置決めを、運搬コンベア１２の回転角度及び／又は仰角及び／又は運搬速度によって連続的かつ自動的に制御することができる。代替として、運搬車両１０の積載面１５の変更可能な位置は、好ましくは自動制御処理を行うために、運搬コンベア１２に対して連続的に特定されてもよい。

制御処理の信頼性を改善し、制御エラーを回避するために、検出及び制御装置２４は、少なくとも１つのセンサ２６を備える画像記録システム２８によって生成される、ディジタル画像４８における欠陥又はエラーを分析する分析装置４０を備える。

画像記録システム２８には、天候の結果として障害が発生する可能性があり、例えば、邪魔になる木の枝の結果として、グレアの結果として又はさらに電気的及びシステム故障の結果として障害が発生する可能性があり、これにより、機械の自動制御及び特に運搬コンベア１２の自動回転角度制御が、少なくとも一時的に損なわれる可能性がある。

分析装置４０は、センサ２６によって生成されたディジタル画像４８の画像画素を分析することができ、欠陥又はエラーが検出された場合には、直接的にコントローラ３に影響しうる警告信号又は制御信号４６を生成すること、又は、可聴的又は視覚的な警告信号を、例えば切削機１のオペレータにディジタル画像４８を表示する画面４４上に、生成することができる。

警告信号の場合、オペレータが警告信号４６が存在する状態で自動制御処理を調査してモニタリングできるように、オペレータの注意を喚起することができる。

代替として、例えば切削動作を停止するために、又は運搬コンベア１２を停止するために、又は緊急停止信号を生成するために、分析装置４０によって生成された制御信号４７によるコントローラ３への直接介入が行われてもよい。

分析装置４０は、ディジタル画像４８におけるセンサ２６の画像画素の画像信号の欠陥又は時間的変化をモニタリングする固定画像検出装置４２にさらに接続されていてもよい。

固定画像検出装置４２は、さらに、ディジタル画像４８の画像視野内に存在するマーク５０であって、定義された方法で変更可能なマーク５０の時間的変化をモニタリングしてもよい。上記マーク５０は、画像視野の定義されたセクションにおけるマーク５０の上記変化が生じない場合に固定画像を識別できるように、指定されたリズムで時間的に変化することが意図される。

同じ画像視野を向いている２つのセンサ２６が存在する場合、１つのセンサの画像４８が第２のセンサの他の画像４８と異なるとき、固定画像を検出することもできる。

固定画像の検出とは独立に、分析装置４０は、不変の画像情報について少なくとも１つのセンサ２６の画像画素をモニタリングし、画像情報の一部が指定された時間期間にわたって不変のままである場合、警告信号又は制御信号４６を発行することもできる。このことは、例えば、センサ２６の一部が例えば葉によって覆われる場合に行われてもよい。

固定画像の検出とは独立に、それは、少なくとも１つのセンサ２６の位置に不適当な変化があるか否かについて、分析装置４０によってさらに分析されることが可能である。

この目的のために、画像４８の画像視野において第２のマーク５２が指定されてもよく、画像視野の内部におけるその座標はモニタリングされる。画像視野内のマーク５２の位置が変化する場合、画像センサ２６は、例えばある物体との衝突の結果変化している。

これらの目的で、変更可能なマーク５０が使用されてもよいことが理解される。

マーク５０、５２は、センサ２６の画像視野によって検出されるような方法で、機械フレームにおける固定位置又は運搬コンベアに対する固定位置に配置される。

分析装置４０は、固定画像の検出とは独立に、画像記録システム２８がグレアの影響を受けるか否かを決定してもよい。この目的のために、グレアが存在する場合には警告信号又は制御信号を発行する分析装置４０により、少なくとも画像画素の一部において、最大信号がモニタリングされる。

グレアが存在する場合、センサ２６又はその光学系の電子的又は光学的な減光が行われてもよい。

代替として、グレアが存在する場合、検出される画像視野を有意に変更することなく、センサ２６を、又はセンサ２６を含むカメラを、それぞれ、小さな角度量で回転させることが特定されてもよい。上記小さな回転移動は、グレアの停止した場合には再び戻されてもよい。

センサ２６又は画像記録システム２８がそれぞれ、図１及び図２に示す運搬コンベア１２上の位置に概略としてのみ図示されていること、及び、画像記録システム２８は、運搬コンベア１２の下方又は側部に配置されてもよく、又は切削機１に配置されてもよいことが理解される。

具体的には、２つの画像記録システム２８は運搬コンベア１２の両面に配置されてもよく、及び／又は、ステレオカメラを備える１つの画像記録システム２８が使用されてもよい。

この構成において、カメラシステムは、最大で１８０°までの写角を可能にする光学装置（魚眼レンズ）を備えてもよく、又は、変更可能な焦点距離を特色とするレンズを備えた光学装置を備えてもよい。

検出及び制御装置２４は、積載面１５を一様な方法で充填するタスクを引き受けてもよい。この目的で、予め決められたプログラムに従って積載面１５に積載するための積載プログラムが特定されてもよい。このコンテキストにおいて、運搬速度及び／又は積載面１５に対する運搬コンベア１２の排出端１３の位置を連続的に制御するために、画像記録システム２８によって、積載面１５の上における充填状態が検出されて分析されてもよい。

Claims (15)

1. 機械フレーム（２）と、
   移動及び切削動作のためのコントローラ（３）と、
   作業ドラム（２２）と、
   上記機械フレーム（２）に対して回転可能な運搬コンベア（１２）とを備える自走切削機（１ａ、１ｂ）であって、
   上記運搬コンベア（１２）は、運搬車両（１０）の積載面（１５）の上に切削物（１４）を排出し、
   上記コントローラ（３）は検出及び制御装置（２４）を備え、上記検出及び制御装置（２４）は、少なくとも１つのセンサ（２６）を備える画像記録システム（２８）によって、上記運搬車両（１０）の積載面（１５）の変更可能な位置をモニタリングし、上記センサ（２６）は、少なくとも、上記積載面（１５）の少なくとも１つのディジタル画像（４８）を連続的に生成し、
   上記検出及び制御装置（２４）は、上記少なくとも１つのセンサ（２６）によって生成されたディジタル画像（４８）における欠陥又はエラーを検出する分析装置（４０）を備えることを特徴とする自走切削機（１ａ、１ｂ）。
2. 上記欠陥又はエラーが存在する場合、上記分析装置（４０）は警告信号又は制御信号（４６、４７）を生成することを特徴とする請求項１記載の自走切削機（１ａ、１ｂ）。
3. 上記分析装置（４０）は固定画像検出装置（４２）を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の自走切削機（１ａ、１ｂ）。
4. 上記固定画像検出装置（４２）は、上記少なくとも１つのディジタル画像（４８）の画像画素のすべて又は一部の時間的変化をモニタリングすることを特徴とする請求項３記載の自走切削機（１ａ、１ｂ）。
5. 上記固定画像検出装置（４２）は、上記ディジタル画像（４８）の画像視野内に存在するマーク（５０）であって、定義された方法で変更可能なマーク（５０）の時間的変化をモニタリングすることを特徴とする請求項３記載の自走切削機（１ａ、１ｂ）。
6. 上記分析装置（４０）は、不変の画像情報について画像画素をモニタリングし、少なくとも、上記画像情報の一部が指定可能な時間期間にわたって不変のままである場合、警告信号又は制御信号（４６）を発行することを特徴とする請求項１及び２のうちの１つに記載の自走切削機（１ａ、１ｂ）。
7. 上記分析装置（４０）は、画像視野内に存在するマーク（５２）によって、上記画像記録システム（２８）の上記少なくとも１つのセンサ（２６）の位置における不適当な変化を検出することを特徴とする請求項１及び２のうちの１つに記載の自走切削機（１ａ、１ｂ）。
8. 上記分析装置（４０）は、グレアの検出のために、少なくとも画像画素の一部における最大信号の存在をモニタリングし、グレアが存在する場合、警告信号又は制御信号（４６）を発行することを特徴とする請求項１及び２のうちの１つに記載の自走切削機（１ａ、１ｂ）。
9. グレアが存在する場合、上記少なくとも１つのセンサ（２６）の有効口径は電子的又は光学的に減少されることを特徴とする請求項８記載の自走切削機（１ａ、１ｂ）。
10. 上記検出及び制御装置（２４）は、グレアが存在する場合、検出される上記ディジタル画像（４８）の画像視野を有意に変更することなく、上記センサ（２６）を小さな角度量で回転させることを特徴とする請求項８記載の自走切削機（１ａ、１ｂ）。
11. 自走切削機（１ａ、１ｂ）により削り取られた切削物（１４）を、運搬車両（１０）の積載面（１５）における衝突点（１６）の上に排出する方法であって、
    上記自走切削機（１ａ、１ｂ）は、移動及び切削動作について制御され、
    作業ドラム（２２）によって削り取られた上記切削物（１４）は、回転可能な運搬コンベア（１２）により、上記運搬車両（１0）の積載面（１５）の上に排出され、
    機械フレーム（２）又は上記運搬コンベア（１２）に対する上記運搬車両（１０）の積載面（１５）の変更可能な位置は、検出及び制御装置（２４）によって連続的にモニタリングされ、上記検出及び制御装置（２４）は画像記録システム（２８）を備え、上記画像記録システム（２８）は、少なくとも、上記積載面（１５）の少なくとも１つのディジタル画像（４８）を連続的に生成するために使用され、
    上記ディジタル画像（４８）における欠陥又はエラーは分析装置（４０）によって分析されて検出されることを特徴とする方法。
12. 上記ディジタル画像（４８）において欠陥又はエラーが存在する場合、警告信号（４６）又は制御信号（４７）が生成されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 固定画像を検出するために、画像画素のすべて又は一部の時間的変化がモニタリングされることを特徴とする請求項１１又は１２記載の方法。
14. 固定画像を検出するために、上記ディジタル画像（４８）の画像視野内に存在するマーク（５０）であって、定義された方法で変更可能なマーク（５０）の時間的変化がモニタリングされることを特徴とする請求項１１又は１２記載の方法。
15. 自走切削機（１ａ、１ｂ）と、
    少なくとも１つの運搬車両（１０）とを備えた路面又は地面作業装置であって、
    上記運搬車両（１０）は、上記自走切削機（１ａ、１ｂ）とは独立に移動可能であり、上記運搬車両（１０）は、上記自走切削機（１ａ、１ｂ）によって削り取られた切削物（１４）が上記運搬車両（１０）の上に排出可能であるように上記自走切削機（１ａ、１ｂ）に対して位置決め可能であり、
    請求項１又は２の特徴を備える自走切削機（１ａ、１ｂ）を備えたことを特徴とする路面又は地面作業装置。

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