JP6200121B2 - 作業機械の周辺監視装置 - Google Patents
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Description
まず、図1は、本発明の実施の形態である作業機械の周辺監視装置が搭載される油圧ショベルの全体構成を示す側面図である。この油圧ショベル1は、作業機械の一例として示した、鉱山などで使用されるマイニングショベルなどの大型油圧ショベルである。油圧ショベル1は、自走可能な下部走行体2と、下部走行体2上に旋回自在に設置された上部旋回体3と、上部旋回体3の前部中央に屈曲起伏自在に動作する作業機4とを備える。
図2は、運転室6の内部配置を示す図である。図2に示すように、操作レバー11,12は、運転室6内のオペレータシート10の左右に配置される。操作レバー11は、オペレータがオペレータシート10に着座した時に左手側に配置される。操作レバー11は上部旋回体3の旋回動作とアーム4bの動作に対応しており、操作レバー11を左右に操作すると上部旋回体3が左右に旋回し、操作レバー11を上下に操作するとアーム4bが前後方向に回動する。操作レバー12はブーム4aの動作とバケット4cの動作に対応しており、操作レバー12を左右に操作するとバケット4cが掘削・排土方向に回動し、操作レバー12を上下に操作するとブーム4aが上下方向に回動する。尚、操作レバー11,12の操作と、どの作業機が動作するかの組み合わせは、本実施形態のものには限られない。
図3は、油圧ショベル1の制御系全体の構成を示すブロック図である。図3に示すように、周辺監視コントローラ40は、車内ネットワークの一つであるCAN41に接続される。CAN41には、通信コントローラ42、モニタコントローラ43、エンジンコントローラ44、ポンプコントローラ45等が接続される。また、周辺監視コントローラ40には、複数のカメラC1〜C7からなるカメラ群C、複数のレーダR1〜R8からなるレーダ群R、周辺監視モニタ15、及びブザー17が接続される。
つぎに、図5及び図6を参照して、各カメラC1〜C7の構成と配置とについて説明する。すべてのカメラC1〜C7は、上部旋回体3に取り付けられてもよい。例えば、各カメラC1〜C7は、左右方向において120度(左右60度ずつ)、高さ方向において96度の視野範囲を有する。カメラとしてCCD(Charge-Coupled Device)カメラを用いることができる。また、各カメラC1〜C7は、ワイドダイナミックレンジ(Wide Dynamic Range)機能を有してもよい。
つぎに、図7及び図8を参照して、各レーダR1〜R8の構成と配置とについて説明する。すべてのレーダR1〜R8は、上部旋回体3に設けられてもよい。各レーダR1〜R8は、油圧ショベル1の周囲に存在する障害物と油圧ショベル1との相対的な位置(相対位置)と方向とを検出する。例えば、レーダR1〜R8は、図7及び図8に示すように、油圧ショベル1の外周部分に取り付けられる。また、各レーダR1〜R8は、方位(水平)方向80度(±40度)、上下(垂直)方向16度(±8度)の検出角度を有し、検出距離が最大15m以上のUWB(Ultra Wide Band:超広帯域)レーダである。
図9に示した周辺監視モニタ15は、キーオンしたときに最初に表示される初期画面の例である。図9では、周辺監視モニタ15の上部領域に俯瞰画像61が表示され、下部領域に単カメラ画像62が表示されている。また、周辺監視モニタ15の右下には、アイコンI1,I2が表示されている。表示されている単カメラ画像62は、カメラC4によって撮像された上部旋回体3の後方画像である。アイコンI1は、単カメラ画像62が表示する7つの画像位置を示すものである。図9に示した単カメラ画像62は、後方画像であるため、上部旋回体3の後方位置に対応するアイコンI1の下側領域が塗りつぶされて表示されている。なお、図9に示した俯瞰画像61及び単カメラ画像62では、上部旋回体3の後方にダンプトラックTRが存在している。図9では、ダンプトラックTRが、作業機4が配置される前方から180度の位置であって、外側を向き停車していることがわかる。さらに、俯瞰画像61及び単カメラ画像62には、後述する上部旋回体3からの距離及び方向を示す目安情報Dが表示されている。また、アイコンI2(目安表示設定部)は、このアイコンを選択することによって、目安情報Dの表示、非表示を切り替えるものである。
次に、俯瞰画像61及び単カメラ画像62に表示される目安情報Dについて説明する。図10は、目安情報Dの概念を示す図である。図10に示すように、目安情報Dは、距離目安情報D1と方向目安情報D2とを有する。なお、目安情報Dは、例えば地表面レベルGLの位置情報である。そうすることにより、後述する単カメラ画像62において、油圧ショベルの周辺にある障害物との位置関係がより判別しやすくなる。
図11は、上述した平行配置方向目安情報201,202が表示された俯瞰画像61及び単カメラ画像62の表示例を示す図である。なお、図11において、方向目安情報D2´を構成する方向目安情報D21´,D22´,D23´,D24´は、方向目安情報D21,D22,D23,D24に平行配置方向目安情報201,202を加えたものである。図11では、ダンプトラックTRが、作業機4が配置される前方から180度の位置であって、外側を向き、第2距離目安情報D12の外側に位置していることがわかる。また、距離目安情報D1の直線部101〜103と平行配置方向目安情報201,202とにより線を格子状に表示することができるので、ダンプトラックTR等の作業車両の方向やその向き(図10に記載されているダンプトラックTRのように、油圧ショベルに対し横向きや縦向きに停車する場合には、ダンプトラックの側面や背面と直線部101〜103とを比較することにより、ダンプトラックTRが斜めに停車していないか確認することができる)、油圧ショベルとの距離を容易に認識することができる。さらに、上記の一部領域は格子状に表示されているが、他の領域は円弧状の線が表示されているため、俯瞰画像全体が煩雑とならずに画像内の距離間を把握しやすい。
図12は、上述した目安情報Dを用いた場合における作業の一例を示す図である。図12に示すように、上述した目安情報Dを用いると、上部旋回体3の前後左右方向に対する旋回中心CTからの方向と全周に対する距離とを把握しやすくなる。具体的には、距離目安情報D1を表示することにより、障害物がどの程度油圧ショベル1に近づいているか把握することができると共に、直線部101〜103を有することにより、ダンプトラックTRが油圧ショベルに対し横向きや縦向きに停車する場合に、ダンプトラックの側面や背面と直線部101〜103とを比較することにより、ダンプトラックTRが斜めに停車していないか確認することができる。
前記実施形態では、モニタ16とは別に、周辺監視モニタ15を設けていたが、本発明はこれに限られず、モニタ16上に俯瞰画像61や単カメラ画像62を表示するように構成してもよい。また、周辺監視モニタ15をタッチパネルディスプレイとして構成していたが、タッチセンサを内蔵しない通常のディスプレイを用いてもよい。
2 下部走行体
3 上部旋回体
4a ブーム
4b アーム
4c バケット
4d ブームシリンダ
4e アームシリンダ
4f バケットシリンダ
4 作業機
5 キャブベース
6 運転室
7 パワーコンテナ
8 カウンタウェイト
10 オペレータシート
11,12 操作レバー
13,14 走行レバー
15 周辺監視モニタ
16 モニタ
17 ブザー
40 周辺監視コントローラ
42 通信コントローラ
43 モニタコントローラ
44 エンジンコントローラ
45 ポンプコントローラ
51 画像処理部
52 障害物処理部
53 表示制御部
54 俯瞰画像生成部
55 画像合成部
61 俯瞰画像
62 単カメラ画像
63 領域
101〜103 直線部
111〜113 円弧部
201,202 平行配置方向目安情報
300 遠隔操作席
301 遠隔操作用モニタ
302 携帯端末
A1 障害物情報
B10 ボタン
C カメラ群
C1〜C7 カメラ
CT 旋回中心
D 目安情報
D1 距離目安情報
D11 第1距離目安情報
D12 第2距離目安情報
D13 第3距離目安情報
D2,D2´ 方向目安情報
D21,D21´ 前基準方向目安情報
D22,D22´ 左基準方向目安情報
D23,D23´ 後基準方向目安情報
D24,D24´ 右基準方向目安情報
E0,E1〜E8,E20 領域
E21 昇降ラダー周辺領域
GL 地表面レベル
I1,I2 アイコン
P,P1〜P7 画像
P11〜P17 変換画像
R レーダ群
R1〜R8 レーダ
TR ダンプトラック
Claims (7)
- 上部旋回体に作業機を備えた作業機械の周辺監視装置であって、
前記作業機械の周囲状況を取得する複数のカメラと、
前記複数のカメラが撮像した画像をもとに俯瞰画像を生成する画像処理部と、
前記複数のカメラのうちの1つのカメラの画像である単カメラ画像及び/または前記俯瞰画像を表示する表示部と、
前記上部旋回体の旋回中心から前後左右方向に延びる直線に対してそれぞれ垂直に伸びる所定長さの直線部と、該直線部の各端部を結ぶ同一円の円弧部とで形成される距離目安情報を前記単カメラ画像上及び/または前記俯瞰画像上に表示する表示制御部と、
を備えたことを特徴とする作業機械の周辺監視装置。 - 前記距離目安情報は、前記上部旋回体の旋回中心から左右前後方向への距離が前記上部旋回体の後部に設けられたカウンタウェイトまでの距離である第1距離目安情報と、前記第1距離目安情報からさらに所定距離大きくし、外部の作業車両の近接を禁止する第2距離目安情報と、前記作業機を最大に伸ばした状態での該作業機の旋回領域を示す第3距離目安情報とを有することを特徴とする請求項1に記載の作業機械の周辺監視装置。
- 前記所定長さは、前記上部旋回体の左右方向の幅であることを特徴とする請求項1に記載の作業機械の周辺監視装置。
- 前記距離目安情報に、前記直線部の端部間及び中心を結ぶ方向目安情報を付加したことを特徴とする請求項1に記載の作業機械の周辺監視装置。
- 前記距離目安情報の表示/非表示の設定を行う目安表示設定部を備え、
前記表示制御部は、前記目安表示設定部の設定に従って前記距離目安情報の表示/非表示を行うことを特徴とする請求項1に記載の作業機械の周辺監視装置。 - 前記距離目安情報は、地表面レベルの位置情報であることを特徴とする請求項1に記載の作業機械の周辺監視装置。
- 前記表示部が、遠隔操作席、管制室、または携帯端末に設けられたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の作業機械の周辺監視装置。
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