JP6353015B2 - Excavator drilling control system - Google Patents

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Description

本発明は、作業機を備える建設機械における油圧ショベルの掘削制御システムに関する。   The present invention relates to an excavator control system for a hydraulic excavator in a construction machine including a work machine.

従来、バケットを含むフロント装置を備える建設機械において、掘削対象の目標形状を示す境界面に沿ってバケットを移動させるための掘削領域制限制御が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, excavation area restriction control for moving a bucket along a boundary surface indicating a target shape to be excavated has been proposed in a construction machine including a front device including a bucket (see, for example, Patent Document 1).

また、事務所側コンピュータから送信される寸法及び勾配データに基づいて、油圧ショベル側コンピュータにおいて設計面データを算出する手法も知られている(特許文献2参照)。   There is also known a method of calculating design surface data in a hydraulic excavator computer based on dimension and gradient data transmitted from the office computer (see Patent Document 2).

国際公開WO95/30059号International Publication No. WO95 / 30059 特開2006−265954号公報JP 2006-265594 A

しかしながら、特許文献2では、油圧ショベルのバケットが掘削可能な範囲に位置するか否かに関わらず、建設機械側コンピュータは設計面データを算出するため、建設機械側コンピュータにおける処理負荷が大きく、かつ、算出した設計面データを用いずに破棄しなければならない場合もある。   However, in Patent Document 2, the construction machine computer calculates design surface data regardless of whether or not the excavator bucket is located in an excavable range, so that the processing load on the construction machine computer is large, and In some cases, the calculated design surface data must be discarded without being used.

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、所望の設計面データを簡便に取得可能な油圧ショベルの掘削制御システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described situation, and an object thereof is to provide a hydraulic excavator excavation control system that can easily acquire desired design surface data.

第1の態様に係る油圧ショベルの掘削制御システムは、車両本体に対して揺動可能に取り付けられたブームと、前記ブームの先端部に揺動可能に取り付けられるアームと、前記アームの先端部に揺動可能に取り付けられるバケットと、を有する作業機と、掘削対象の目標形状を示す設計地形データを格納する設計地形データ格納部と、前記バケットの現在位置を示すバケット位置データを生成するバケット位置データ生成部と、前記設計地形データと前記バケット位置データとに基づいて、前記バケット上の規定された位置に応じた主設計面を示す主設計面データと、前記主設計面に連なる複数の従設計面を示す従設計面データとを生成し、前記主設計面及び前記複数の従設計面の形状を示す形状データを生成する設計面データ生成部と、前記形状データと前記バケット位置データとに基づいて、前記前記主設計面及び前記複数の従設計面に対する前記バケットの位置を自動調整する掘削制限制御部と、を備える。   An excavation control system for a hydraulic excavator according to a first aspect includes a boom that is swingably attached to a vehicle body, an arm that is swingably attached to a tip portion of the boom, and a tip portion of the arm. A working machine having a bucket that is swingably mounted, a design terrain data storage unit that stores design terrain data indicating a target shape to be excavated, and a bucket position that generates bucket position data indicating a current position of the bucket Based on the data generation unit, the design terrain data, and the bucket position data, main design surface data indicating a main design surface corresponding to a specified position on the bucket, and a plurality of slave units connected to the main design surface. A design surface data generation unit for generating slave design surface data indicating a design surface, and generating shape data indicating the shapes of the master design surface and the plurality of slave design surfaces; The shape data based on the bucket position data, and a digging limitation control unit for automatically adjusting the position of the bucket relative to the said main design surface and the plurality of slave design surface.

第1の態様に係る油圧ショベルの掘削制御システムによれば、主設計面がバケットの位置を基準として設定されるので、掘削作業に必要とされる所望の設計面データを簡便に取得することができる。従って、設計面データの生成にかかる処理負荷を低減できるとともに、掘削作業に必要とされない設計面データを生成してしまうことを抑制できる。また、油圧ショベルが主設計面を掘削した土の排土を行う際、オペレータの意図しない方向にバケットが駆動されることを抑制することができる。   According to the excavation control system for a hydraulic excavator according to the first aspect, since the main design surface is set based on the position of the bucket, it is possible to easily acquire desired design surface data required for excavation work. it can. Therefore, it is possible to reduce the processing load for generating the design surface data and to suppress the generation of design surface data that is not required for excavation work. In addition, when the excavator performs soil removal after excavating the main design surface, it is possible to prevent the bucket from being driven in a direction not intended by the operator.

第2の態様に係る油圧ショベルの掘削制御シス/タを随時更新し、前記設計面データ生成部は、前記バケット位置データ生成部による前記バケット位置データの更新に応じて、前記主設計面データ、前記従設計面データ及び前記形状データを更新する。   The excavation control system of the excavator according to the second aspect is updated at any time, and the design surface data generation unit is configured to update the main design surface data according to the bucket position data update by the bucket position data generation unit, The secondary design surface data and the shape data are updated.

第2の態様に係る油圧ショベルの掘削制御システムによれば、例えば、第1設計面から第2設計面の掘削へと移行したときに、速やかに第2設計面が第1設計面に更新され、かつ、第3設計面に連なる他の設計面が新たに設定される。そのため、バケットが意図しない方向に駆動されることをより確実に抑制することができる。   According to the excavation control system for a hydraulic excavator according to the second aspect, for example, when the transition from the first design surface to the second design surface is performed, the second design surface is quickly updated to the first design surface. In addition, another design surface connected to the third design surface is newly set. Therefore, it is possible to more reliably suppress the bucket from being driven in an unintended direction.

第3の態様に係る油圧ショベルの掘削制御システムは、第1又は第2の態様に係り、前記設計面データ生成部は、前記主設計面の前記車両本体側に順次連なるように前記2つの設計面を設定し、前記主設計面の前記車両本体と反対側に順次連なるように2つの設計面を設定する。   The excavation control system for a hydraulic excavator according to a third aspect relates to the first or second aspect, wherein the design surface data generation unit is configured to sequentially connect the two designs so as to be sequentially connected to the vehicle body side of the main design surface. A plane is set, and two design planes are set so as to be successively connected to the opposite side of the main design plane from the vehicle body.

第3の態様に係る油圧ショベルの掘削制御システムによれば、第1設計面の両側に2つの設計面が設定されるので、溝から掘削した土を溝の手前側又は溝の奥側に排土する際、バケットが意図しない方向に駆動されることを抑制することができる。具体的には、第1設計面が溝の底面で、第1設計面の両側の2つの設計面が溝の両壁面であり、かつ、作業機の可動範囲内に位置している場合、掘削した土を溝の手前側及び溝の奥側いずれに排土するかはオペレータによってその都度決められる。そこで、予め第1設計面の両側に2つの設計面を設定しておくことによって、溝の手前側及び溝の奥側のいずれに排土される場合にも対応することができる。   According to the excavation control system for a hydraulic excavator according to the third aspect, since two design surfaces are set on both sides of the first design surface, the soil excavated from the groove is discharged to the near side of the groove or the deep side of the groove. When soiling, the bucket can be prevented from being driven in an unintended direction. Specifically, when the first design surface is the bottom surface of the groove and the two design surfaces on both sides of the first design surface are both wall surfaces of the groove and are located within the movable range of the work implement, It is decided by the operator each time whether the discharged soil is discharged to the front side or the back side of the groove. Therefore, by setting two design surfaces on both sides of the first design surface in advance, it is possible to deal with a case where soil is discharged on either the near side or the deep side of the groove.

本発明によれば、所望の設計面データを簡便に取得可能な油圧ショベルの掘削制御システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the excavation control system of the hydraulic shovel which can acquire desired design surface data simply can be provided.

油圧ショベルの斜視図である。It is a perspective view of a hydraulic excavator. (a)は油圧ショベル100の側面図であり、(b)は油圧ショベル100の背面図である。(A) is a side view of the excavator 100, and (b) is a rear view of the excavator 100. 油圧ショベルの掘削制御システムの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the excavation control system of a hydraulic shovel. 表示コントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a display controller. 候補面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a candidate surface. 設計面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a design surface. 作業機コントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a working machine controller. バケットと設計面Sとの位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of a bucket and the design surface S. 制限速度と距離との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a speed limit and distance. バケットの動作について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating operation | movement of a bucket.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、「建設機械」の一例として油圧ショベルについて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a hydraulic excavator will be described as an example of “construction machine”.

[油圧ショベル100の全体構成]
図1は、実施形態に係る油圧ショベル100の斜視図である。油圧ショベル100は、車両本体1と、作業機2とを有する。また、油圧ショベル100には、掘削制御システム200が搭載されている。掘削制御システム200の構成および動作については後述する。
[Overall configuration of excavator 100]
FIG. 1 is a perspective view of a hydraulic excavator 100 according to the embodiment. The excavator 100 includes a vehicle main body 1 and a work implement 2. The excavator 100 is equipped with an excavation control system 200. The configuration and operation of the excavation control system 200 will be described later.

車両本体1は、旋回体3と運転室4と走行装置5とを有する。旋回体3は、走行装置5上に配置されており、上下方向に沿った旋回軸を中心として旋回可能である。旋回体3は、図示しないエンジンや油圧ポンプなどを収容している。旋回体3の後端部上には、第1GNSSアンテナ21と第2GNSSアンテナ22とが配置されている。第1GNSSアンテナ21と第2GNSSアンテナ22とは、RTK−GNSS(Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite Systems、GNSSは全地球航法衛星システムをいう。)用のアンテナである。運転室4は、旋回体3の前部上に載置されている。運転室4内には、各種操作装置が配置される。走行装置5は一対の履帯5a,5bを有しており、一対の履帯5a,5bそれぞれの回転により油圧ショベル100は走行する。   The vehicle body 1 includes a turning body 3, a cab 4, and a traveling device 5. The revolving structure 3 is disposed on the traveling device 5 and can revolve around a revolving axis along the vertical direction. The swivel body 3 houses an engine, a hydraulic pump, etc. (not shown). A first GNSS antenna 21 and a second GNSS antenna 22 are disposed on the rear end of the revolving unit 3. The first GNSS antenna 21 and the second GNSS antenna 22 are antennas for RTK-GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems, GNSS is a global navigation satellite system). The cab 4 is placed on the front part of the revolving unit 3. Various operation devices are arranged in the cab 4. The traveling device 5 has a pair of crawler belts 5a and 5b, and the excavator 100 travels by the rotation of each of the pair of crawler belts 5a and 5b.

作業機2は、旋回体3上に取り付けられている。作業機2は、ブーム6と、アーム7と、バケット8と、ブームシリンダ10と、アームシリンダ11と、バケットシリンダ12と、を有する。ブーム6の基端部は、ブームピン13を介して旋回体3の前部に揺動可能に取り付けられる。アーム7の基端部は、アームピン14を介してブーム6の先端部に揺動可能に取り付けられる。バケット8は、バケットピン15を介してアーム7の先端部に揺動可能に取り付けられる。また、ブームシリンダ10とアームシリンダ11とバケットシリンダ12とは、それぞれ作動油によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ10はブーム6を駆動する。アームシリンダ11は、アーム7を駆動する。バケットシリンダ12は、バケット8を駆動する。   The work machine 2 is mounted on the swivel body 3. The work implement 2 includes a boom 6, an arm 7, a bucket 8, a boom cylinder 10, an arm cylinder 11, and a bucket cylinder 12. The base end portion of the boom 6 is swingably attached to the front portion of the swing body 3 via the boom pin 13. The base end portion of the arm 7 is swingably attached to the tip end portion of the boom 6 via the arm pin 14. The bucket 8 is swingably attached to the tip of the arm 7 via a bucket pin 15. The boom cylinder 10, the arm cylinder 11, and the bucket cylinder 12 are hydraulic cylinders that are driven by hydraulic oil, respectively. The boom cylinder 10 drives the boom 6. The arm cylinder 11 drives the arm 7. The bucket cylinder 12 drives the bucket 8.

ここで、図2(a)は油圧ショベル100の側面図であり、図2(b)は油圧ショベル100の背面図である。図2(a)に示すように、ブーム6の長さ、すなわち、ブームピン13からアームピン14までの長さは、L1である。アーム7の長さ、すなわち、アームピン14からバケットピン15までの長さは、L2である。バケット8の長さ、すなわち、バケットピン15からバケット8のツースの先端(以下、「バケット刃先8a」という。)までの長さは、L3である。   Here, FIG. 2A is a side view of the excavator 100, and FIG. 2B is a rear view of the excavator 100. As shown in FIG. 2A, the length of the boom 6, that is, the length from the boom pin 13 to the arm pin 14 is L1. The length of the arm 7, that is, the length from the arm pin 14 to the bucket pin 15 is L2. The length of the bucket 8, that is, the length from the bucket pin 15 to the tip of the tooth of the bucket 8 (hereinafter referred to as “bucket blade edge 8a”) is L3.

また、図2(a)に示すように、ブームシリンダ10とアームシリンダ11とバケットシリンダ12には、それぞれ第1〜第3ストロークセンサ16〜18が設けられている。第1ストロークセンサ16は、ブームシリンダ10のストローク長さ(以下、「ブームシリンダ長N1」という。)を検出する。後述する表示コントローラ28(図4参照)は、第1ストロークセンサ16が検出したブームシリンダ長N1から、車両本体座標系の垂直方向に対するブーム6の傾斜角θ1を算出する。第2ストロークセンサ17は、アームシリンダ11のストローク長さ(以下、「アームシリンダ長N2」という。)を検出する。表示コントローラ28は、第2ストロークセンサ17が検出したアームシリンダ長N2から、ブーム6に対するアーム7の傾斜角θ2を算出する。第3ストロークセンサ18は、バケットシリンダ12のストローク長さ(以下、「バケットシリンダ長N3」という。)を検出する。表示コントローラ28は、第3ストロークセンサ18が検出したバケットシリンダ長N3から、アーム7に対するバケット8が有するバケット刃先8aの傾斜角θ3を算出する。   Moreover, as shown to Fig.2 (a), the boom cylinder 10, the arm cylinder 11, and the bucket cylinder 12 are provided with the 1st-3rd stroke sensors 16-18, respectively. The first stroke sensor 16 detects the stroke length of the boom cylinder 10 (hereinafter referred to as “boom cylinder length N1”). The display controller 28 (see FIG. 4) described later calculates the tilt angle θ1 of the boom 6 with respect to the vertical direction of the vehicle body coordinate system from the boom cylinder length N1 detected by the first stroke sensor 16. The second stroke sensor 17 detects the stroke length of the arm cylinder 11 (hereinafter referred to as “arm cylinder length N2”). The display controller 28 calculates the inclination angle θ2 of the arm 7 with respect to the boom 6 from the arm cylinder length N2 detected by the second stroke sensor 17. The third stroke sensor 18 detects the stroke length of the bucket cylinder 12 (hereinafter referred to as “bucket cylinder length N3”). The display controller 28 calculates the inclination angle θ3 of the bucket blade edge 8a of the bucket 8 with respect to the arm 7 from the bucket cylinder length N3 detected by the third stroke sensor 18.

車両本体1には、位置検出部19が備えられている。位置検出部19は、油圧ショベル100の現在位置を検出する。位置検出部19は、上述の第1及び第2GNSSアンテナ21,22と、グローバル座標演算器23と、IMU(Inertial Measurement Unit)24とを有する。第1及び第2GNSSアンテナ21,22は、車幅方向において互いに離間している。第1及び第2GNSSアンテナ21,22で受信されたGNSS電波に応じた信号はグローバル座標演算器23に入力される。グローバル座標演算器23は、第1及び第2GNSSアンテナ21,22の設置位置を検出する。図2(b)に示すように、IMU24は、重力方向(鉛直線)に対する車両本体1の車幅方向における傾斜角θ4と、車両本体1の前後方向における傾斜角θ5と、を検出する。グローバル座標演算器23は、油圧ショベル100の移動や旋回等に伴って第1及び第2GNSSアンテナ21,22の現在位置情報を更新する。   The vehicle main body 1 is provided with a position detection unit 19. The position detector 19 detects the current position of the excavator 100. The position detector 19 includes the first and second GNSS antennas 21 and 22 described above, a global coordinate calculator 23, and an IMU (Inertial Measurement Unit) 24. The first and second GNSS antennas 21 and 22 are separated from each other in the vehicle width direction. A signal corresponding to the GNSS radio wave received by the first and second GNSS antennas 21 and 22 is input to the global coordinate calculator 23. The global coordinate calculator 23 detects the installation positions of the first and second GNSS antennas 21 and 22. As shown in FIG. 2B, the IMU 24 detects the inclination angle θ4 in the vehicle width direction of the vehicle main body 1 with respect to the direction of gravity (vertical line) and the inclination angle θ5 in the front-rear direction of the vehicle main body 1. The global coordinate calculator 23 updates the current position information of the first and second GNSS antennas 21 and 22 as the excavator 100 moves and turns.

[掘削制御システム200の構成]
図3は、掘削制御システム200の機能構成を示すブロック図である。掘削制御システム200は、操作装置25と、作業機コントローラ26と、比例制御弁27と、表示コントローラ28(「油圧ショベルの掘削制御システム」の一例)と、表示部29と、を備える。
[Configuration of Excavation Control System 200]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of the excavation control system 200. The excavation control system 200 includes an operating device 25, a work machine controller 26, a proportional control valve 27, a display controller 28 (an example of a “excavator excavation control system”), and a display unit 29.

操作装置25は、作業機2を駆動するオペレータ操作を受け付け、オペレータ操作に応じた操作信号を出力する。具体的に、操作装置25は、ブーム操作具31と、アーム操作具32と、バケット操作具33と、を有する。ブーム操作具31は、ブーム操作レバー31aと、ブーム操作検出部31bと、を含む。ブーム操作レバー31aは、オペレータによるブーム6の操作を受け付ける。ブーム操作検出部31bは、ブーム操作レバー31aの操作に応じてブーム操作信号M1を出力する。アーム操作レバー32aは、オペレータによるアーム7の操作を受け付ける。アーム操作検出部32bは、アーム操作レバー32aの操作に応じてアーム操作信号M2を出力する。バケット操作具33は、バケット操作レバー33aと、バケット操作検出部33bと、を含む。バケット操作レバー33aは、オペレータによるバケット8の操作を受け付ける。バケット操作検出部33bは、バケット操作レバー33aの操作に応じてバケット操作信号M3を出力する。   The operation device 25 receives an operator operation for driving the work machine 2 and outputs an operation signal corresponding to the operator operation. Specifically, the operation device 25 includes a boom operation tool 31, an arm operation tool 32, and a bucket operation tool 33. The boom operation tool 31 includes a boom operation lever 31a and a boom operation detection unit 31b. The boom operation lever 31a receives an operation of the boom 6 by the operator. The boom operation detection unit 31b outputs a boom operation signal M1 according to the operation of the boom operation lever 31a. The arm operation lever 32a receives an operation of the arm 7 by the operator. The arm operation detection unit 32b outputs an arm operation signal M2 according to the operation of the arm operation lever 32a. The bucket operation tool 33 includes a bucket operation lever 33a and a bucket operation detection unit 33b. Bucket operation lever 33a receives operation of bucket 8 by an operator. The bucket operation detection unit 33b outputs a bucket operation signal M3 according to the operation of the bucket operation lever 33a.

作業機コントローラ26は、操作装置25からブーム操作信号M1、アーム操作信号M2およびバケット操作信号M3(以下、適宜「操作信号M」と総称する。)を取得する。また、作業機コントローラ26は、第1〜第3ストロークセンサ16〜18からブームシリンダ長N1、アームシリンダ長N2およびバケットシリンダ長N3を取得する。作業機コントローラ26は、これらの情報に基づいて比例制御弁27に制御信号を出力することによって、作業機2の駆動を行なう。作業機コントローラ26の機能については後述する。   The work machine controller 26 acquires a boom operation signal M1, an arm operation signal M2, and a bucket operation signal M3 (hereinafter, collectively referred to as “operation signal M” as appropriate) from the operation device 25. Moreover, the work machine controller 26 acquires the boom cylinder length N1, the arm cylinder length N2, and the bucket cylinder length N3 from the first to third stroke sensors 16-18. The work machine controller 26 drives the work machine 2 by outputting a control signal to the proportional control valve 27 based on these pieces of information. The function of the work machine controller 26 will be described later.

比例制御弁27は、ブームシリンダ10、アームシリンダ11およびバケットシリンダ12それぞれと図示しない油圧ポンプとの間に配置される。比例制御弁27は、作業機コントローラ26からの制御信号に応じて弁の開口度を調整しながら、ブームシリンダ10、アームシリンダ11およびバケットシリンダ12それぞれに作動油を供給する。   The proportional control valve 27 is disposed between each of the boom cylinder 10, the arm cylinder 11, and the bucket cylinder 12 and a hydraulic pump (not shown). The proportional control valve 27 supplies hydraulic oil to each of the boom cylinder 10, the arm cylinder 11, and the bucket cylinder 12 while adjusting the opening degree of the valve in accordance with a control signal from the work machine controller 26.

表示コントローラ28は、第1〜第3ストロークセンサ16〜18からブームシリンダ長N1、アームシリンダ長N2およびバケットシリンダ長N3を取得する。また、表示コントローラ28は、IMU24から傾斜角θ4を取得し、グローバル座標演算器23から第1及び第2GNSSアンテナ21,22の設置位置を取得する。そして、表示コントローラ28は、これらの情報から算出されるバケット8の現在位置と掘削対象の目標形状である設計地形とに基づいて、候補面S0(図5参照)と第1乃至第5設計面S1〜S5(図6参照)を生成する。表示コントローラ28は、候補面S0を表示部29に表示させるとともに、第1乃至第5設計面S1〜S5を作業機コントローラ26に送信する。表示コントローラ28の機能については後述する。   The display controller 28 acquires the boom cylinder length N1, the arm cylinder length N2, and the bucket cylinder length N3 from the first to third stroke sensors 16-18. In addition, the display controller 28 acquires the inclination angle θ4 from the IMU 24 and acquires the installation positions of the first and second GNSS antennas 21 and 22 from the global coordinate calculator 23. The display controller 28 then selects the candidate surface S0 (see FIG. 5) and the first to fifth design surfaces based on the current position of the bucket 8 calculated from these pieces of information and the design terrain that is the target shape of the excavation target. S1 to S5 (see FIG. 6) are generated. The display controller 28 displays the candidate surface S0 on the display unit 29, and transmits the first to fifth design surfaces S1 to S5 to the work machine controller 26. The function of the display controller 28 will be described later.

[表示コントローラ28の構成]
図4は、表示コントローラ28の構成を示すブロック図である。図5は、候補面S0の一例を示す模式図である。図6は、第1乃至第5設計面S1〜S5の一例を示す模式図である。
[Configuration of display controller 28]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the display controller 28. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of the candidate surface S0. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of the first to fifth design surfaces S1 to S5.

表示コントローラ28は、設計地形データ格納部281と、バケット位置データ生成部282と、候補面データ生成部283と、設計面データ生成部284と、を備える。   The display controller 28 includes a design terrain data storage unit 281, a bucket position data generation unit 282, a candidate surface data generation unit 283, and a design surface data generation unit 284.

設計地形データ格納部281は、作業エリア内における掘削対象の目標形状(以下、「設計地形」という。)を示す設計地形データDgを格納している。設計地形データDgは、候補面S0と第1乃至第5設計面S1〜S5の3次元形状を生成するために必要とされる座標データや角度データを含んでいればよい。   The design terrain data storage unit 281 stores design terrain data Dg indicating a target shape to be excavated in the work area (hereinafter referred to as “design terrain”). The design landform data Dg only needs to include coordinate data and angle data required to generate the three-dimensional shapes of the candidate surface S0 and the first to fifth design surfaces S1 to S5.

バケット位置データ生成部282は、第1〜第3ストロークセンサ16〜18からブームシリンダ長N1、アームシリンダ長N2およびバケットシリンダ長N3を取得し、IMU24から傾斜角θ4を取得し、グローバル座標演算器23から第1及び第2GNSSアンテナ21,22の設置位置を取得する。バケット位置データ生成部282は、ブームシリンダ長N1、アームシリンダ長N2およびバケットシリンダ長N3に基づいて、傾斜角θ1〜θ3を算出する。そして、バケット位置データ生成部282は、傾斜角θ1〜θ4と第1及び第2GNSSアンテナ21,22の設置位置とに基づいて、バケット8の現在位置を示すバケット位置データDpを生成する。バケット位置データ生成部282は、生成したバケット位置データDpを作業機コントローラ26に送信する。また、バケット位置データ生成部282は、グローバル座標演算器23による第1及び第2GNSSアンテナ21,22の現在位置情報の更新に応じて、バケット位置データDpを随時更新する。   The bucket position data generation unit 282 acquires the boom cylinder length N1, the arm cylinder length N2, and the bucket cylinder length N3 from the first to third stroke sensors 16 to 18, acquires the inclination angle θ4 from the IMU 24, and the global coordinate calculator 23, the installation positions of the first and second GNSS antennas 21 and 22 are acquired. The bucket position data generation unit 282 calculates the inclination angles θ1 to θ3 based on the boom cylinder length N1, the arm cylinder length N2, and the bucket cylinder length N3. The bucket position data generation unit 282 generates bucket position data Dp indicating the current position of the bucket 8 based on the inclination angles θ1 to θ4 and the installation positions of the first and second GNSS antennas 21 and 22. The bucket position data generation unit 282 transmits the generated bucket position data Dp to the work machine controller 26. Further, the bucket position data generation unit 282 updates the bucket position data Dp as needed according to the update of the current position information of the first and second GNSS antennas 21 and 22 by the global coordinate calculator 23.

候補面データ生成部283は、設計地形データ格納部281に格納された設計地形データDgと、バケット位置データ生成部282によって生成されたバケット位置データDpとを取得する。候補面データ生成部283は、設計地形データDg及びバケット位置データDpに基づいて、設計地形のうちバケット刃先8a近傍のエリアを示すバケット近傍設計地形を取得する。次に、候補面データ生成部283は、バケット近傍設計地形と作業機2の動作平面との交線を設計面の候補となる候補面S0に決定し、候補面S0を示す候補面データDS0を生成する。候補面データ生成部283は、候補面データDS0を表示部29に送信して、オペレータに対して候補面S0を表示させる。また、候補面データ生成部283は、候補面データDS0を設計面データ生成部284に送信する。候補面データ生成部283は、バケット位置データ生成部282によるバケット位置データDpの更新に応じて、候補面データDS0を随時更新する。 The candidate surface data generation unit 283 acquires the design landform data Dg stored in the design landform data storage unit 281 and the bucket position data Dp generated by the bucket position data generation unit 282. The candidate surface data generation unit 283 acquires a bucket vicinity design landform indicating an area near the bucket blade edge 8a in the design landform based on the design landform data Dg and the bucket position data Dp. Next, the candidate surface data generation unit 283 determines an intersection line between the bucket vicinity design landform and the operation plane of the work machine 2 as a candidate surface S0 that is a candidate for the design surface, and candidate surface data D S0 indicating the candidate surface S0. Is generated. The candidate surface data generation unit 283 transmits the candidate surface data D S0 to the display unit 29, and causes the operator to display the candidate surface S0. Further, the candidate surface data generation unit 283 transmits the candidate surface data DS0 to the design surface data generation unit 284. Candidate surface data generation unit 283 updates candidate surface data DS0 as needed according to the update of bucket position data Dp by bucket position data generation unit 282.

設計面データ生成部284は、バケット位置データ生成部282によって生成されたバケット位置データDpと、候補面データ生成部283によって生成された候補面データDS0とを取得する。設計面データ生成部284は、図6に示すように、バケット位置データDpと候補面データDS0とに基づいて、候補面S0のうちバケット8が最も近い面を第1設計面S1として決定し、第1設計面S1を示す第1設計面データDS1を生成する。また、設計面データ生成部284は、第1設計面S1に連なる第2乃至第5設計面S2〜S5を示す第2乃至第5設計面データDS2〜DS5を生成する。設計面データ生成部284は、第1設計面S1の一方側の端部(例えば、車両本体1側)に接続する第2設計面S2と、第2設計面S2に更に接続する第3設計面S3とを設定し、第1設計面S1の他方側の端部(例えば、車両本体1と反対側)に接続する第4設計面S4と、第4設計面S4に更に接続する第5設計面S5とを設定する。 Designed surface data generation unit 284 acquires the bucket position data Dp generated by the bucket position data generator 282, and a candidate face data D S0 generated by the candidate face data generator 283. As shown in FIG. 6, the design surface data generation unit 284 determines, as the first design surface S1, the surface closest to the bucket 8 among the candidate surfaces S0 based on the bucket position data Dp and the candidate surface data DS0. First design surface data DS1 indicating the first design surface S1 is generated. Further, the design surface data generation unit 284 generates second to fifth design surface data D S2 to D S5 indicating the second to fifth design surfaces S2 to S5 connected to the first design surface S1. The design surface data generation unit 284 includes a second design surface S2 connected to one end (for example, the vehicle body 1 side) of the first design surface S1, and a third design surface further connected to the second design surface S2. S5 is set, and a fourth design surface S4 connected to the other end of the first design surface S1 (for example, the side opposite to the vehicle body 1), and a fifth design surface further connected to the fourth design surface S4 S5 is set.

なお、本実施形態において、第1設計面S1は主設計面の一例であり、第2乃至第5設計面S2〜S5は、複数の従設計面の一例である。また、第1設計面S1を示す第1設計面データDS1は、主設計面データの一例であり、第2乃至第5設計面S2〜S5を示す第2乃至第5設計面データDS2〜DS5は、従設計面データの一例である。 In the present embodiment, the first design surface S1 is an example of a main design surface, and the second to fifth design surfaces S2 to S5 are examples of a plurality of sub-design surfaces. The first design surface data DS1 indicating the first design surface S1 is an example of main design surface data, and the second to fifth design surface data DS2 to indicate the second to fifth design surfaces S2 to S5. DS5 is an example of secondary design surface data.

また、設計面データ生成部284は、生成した第1乃至第5設計面データDS1〜DS5に基づいて、第1乃至第5設計面S1〜S5の形状を示す形状データDfを生成する。 Further, the design surface data generation unit 284 generates shape data Df indicating the shapes of the first to fifth design surfaces S1 to S5 based on the generated first to fifth design surface data DS1 to DS5.

図6に示すように、第1設計面データDS1には、座標データP1と座標データP2と角度データθ1とが含まれており、これらによって第1設計面S1が規定される。座標データP1及び座標データP2によって第1設計面S1の寸法が規定され、角度データθ1によって第1設計面S1の水平線に対する勾配が規定される。 As shown in FIG. 6, the first design surface data DS1 includes coordinate data P1, coordinate data P2, and angle data θ1, and the first design surface S1 is defined by these. The dimension of the first design surface S1 is defined by the coordinate data P1 and the coordinate data P2, and the gradient of the first design surface S1 with respect to the horizontal line is defined by the angle data θ1.

また、第2設計面データDS2には、座標データP3と角度データθ2とが含まれており、これらによって第2設計面S2が規定される。座標データP1及び座標データP3によって第2設計面S2の寸法が規定され、角度データθ2によって第2設計面S2の水平線に対する勾配が規定される。 Further, the second design surface data DS2 includes coordinate data P3 and angle data θ2, and the second design surface S2 is defined by these. The dimension of the second design surface S2 is defined by the coordinate data P1 and the coordinate data P3, and the gradient of the second design surface S2 with respect to the horizontal line is defined by the angle data θ2.

また、第3設計面データDS3には、角度データθ3(図6の例では、θ3=0°)が含まれており、これによって第3設計面S3が規定される。角度データθ3によって、座標データP3を起点とする第3設計面S3の水平線に対する勾配が規定されている。なお、第3設計面S3の寸法は規定されていなくてもよい。 Further, the third design surface data DS3 includes angle data θ3 (θ3 = 0 ° in the example of FIG. 6), thereby defining the third design surface S3. The angle data θ3 defines the gradient with respect to the horizontal line of the third design surface S3 starting from the coordinate data P3. In addition, the dimension of 3rd design surface S3 does not need to be prescribed | regulated.

また、第3設計面データDS4には、座標データP4と角度データθ4とが含まれており、これらによって第4設計面S4が規定される。座標データP4及び座標データP2によって第4設計面S4の寸法が規定され、角度データθ4によって第4設計面S4の水平線に対する勾配が規定される。 Further, the third designed surface data D S4, includes the coordinate data P4 and angle data .theta.4, fourth design surface S4 are defined by these. The dimension of the fourth design surface S4 is defined by the coordinate data P4 and the coordinate data P2, and the gradient of the fourth design surface S4 with respect to the horizontal line is defined by the angle data θ4.

また、第5設計面データDS5には、角度データθ5が含まれており、これによって第5設計面S5が規定される。角度データθ5によって、座標データP4を起点とする第5設計面S5の水平線に対する勾配が規定されている。なお、第5設計面S5の寸法は規定されていなくてもよい。 Further, in the fifth designed surface data D S5, it includes the angle data .theta.5, whereby the fifth design surface S5 is defined. The gradient with respect to the horizontal line of the fifth design surface S5 starting from the coordinate data P4 is defined by the angle data θ5. In addition, the dimension of 5th design surface S5 does not need to be prescribed | regulated.

設計面データ生成部284は、以上のように生成した第1乃至第5設計面S1〜S5を示す形状データDfを作業機コントローラ26に送信する。また、設計面データ生成部284は、バケット位置データ生成部282によるバケット位置データDpの更新、或いは、候補面データ生成部283による候補面データDS0の更新に応じて、第1乃至第5設計面データDS1〜DS5及び形状データDfを更新する。 The design surface data generation unit 284 transmits the shape data Df indicating the first to fifth design surfaces S1 to S5 generated as described above to the work machine controller 26. Further, the design surface data generation unit 284, updates the bucket position data Dp by the bucket position data generator 282, or, depending on the update of the candidate face data D S0 by the candidate face data generation unit 283, first to fifth design The surface data D S1 to D S5 and the shape data Df are updated.

[作業機コントローラ26の構成]
図7は、作業機コントローラ26の構成を示すブロック図である。図8は、バケット8と設計面S(第1乃至第5設計面S1〜S5を含む)との位置関係を示す模式図である。
[Configuration of work machine controller 26]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the work machine controller 26. FIG. 8 is a schematic diagram showing the positional relationship between the bucket 8 and the design surface S (including the first to fifth design surfaces S1 to S5).

作業機コントローラ26は、図7に示すように、相対距離取得部261と、制限速度決定部262と、相対速度取得部263と、掘削制限制御部264と、を備える。   As shown in FIG. 7, the work machine controller 26 includes a relative distance acquisition unit 261, a speed limit determination unit 262, a relative speed acquisition unit 263, and an excavation limit control unit 264.

相対距離取得部261は、バケット位置データ生成部282からバケット位置データDpを取得し、設計面データ生成部284から第1乃至第5設計面S1〜S5の形状データDfを取得する。相対距離取得部261は、バケット位置データDpと形状データDfとに基づいて、第1設計面S1に対する垂直方向におけるバケット刃先8aとの距離dを取得する。相対距離取得部261は、距離dを制限速度決定部262に出力する。なお、図8に示す例において、距離dは、掘削制限制御介入ラインCまでのライン距離hよりも小さく、バケット刃先8aは掘削制限制御介入ラインCの内側に侵入している。   The relative distance acquisition unit 261 acquires the bucket position data Dp from the bucket position data generation unit 282, and acquires the shape data Df of the first to fifth design surfaces S1 to S5 from the design surface data generation unit 284. The relative distance acquisition unit 261 acquires the distance d from the bucket blade edge 8a in the direction perpendicular to the first design surface S1 based on the bucket position data Dp and the shape data Df. The relative distance acquisition unit 261 outputs the distance d to the speed limit determination unit 262. In the example shown in FIG. 8, the distance d is smaller than the line distance h to the excavation restriction control intervention line C, and the bucket blade edge 8a has entered the inside of the excavation restriction control intervention line C.

制限速度決定部262は、距離dに応じた制限速度Vを取得する。制限速度決定部262は、距離dとライン距離hを比較して、バケット刃先8aが掘削制限制御介入ラインCを超えたと判定した場合には、バケット刃先8aの設計面Sに対する相対速度Q1の制限速度Vを取得する。ここで、図9は、相対速度Q1の制限速度Vと距離dとの関係を示すグラフである。図9に示すように、制限速度Vは、距離dがライン距離h以上で最大となり、距離dがライン距離hより小さくなるほど遅くなる。そして、距離dが“0”であるときに制限速度Vも“0”となる。制限速度決定部262は、制限速度Vを掘削制限制御部264に出力する。   The speed limit determining unit 262 acquires a speed limit V corresponding to the distance d. When the speed limit determination unit 262 compares the distance d with the line distance h and determines that the bucket blade edge 8a has exceeded the excavation restriction control intervention line C, the speed limit determination unit 262 limits the relative speed Q1 with respect to the design surface S of the bucket blade edge 8a. Get the velocity V. Here, FIG. 9 is a graph showing the relationship between the speed limit V of the relative speed Q1 and the distance d. As shown in FIG. 9, the speed limit V becomes maximum when the distance d is equal to or greater than the line distance h, and becomes slower as the distance d becomes smaller than the line distance h. When the distance d is “0”, the speed limit V is also “0”. The speed limit determining unit 262 outputs the speed limit V to the excavation limit control unit 264.

相対速度取得部263は、操作装置25から取得する操作信号Mに基づいて、バケット刃先8aの速度Qを算出する。また、相対速度取得部263は、速度Qに基づいて、バケット刃先8aの設計面Sに対する相対速度Q1(図8参照)を取得する。相対速度取得部263は、相対速度Q1を掘削制限制御部264に出力する。図8に示す例において、相対速度Q1は、制限速度Vよりも大きい。   The relative speed acquisition unit 263 calculates the speed Q of the bucket blade edge 8a based on the operation signal M acquired from the operation device 25. Further, the relative speed acquisition unit 263 acquires a relative speed Q1 (see FIG. 8) with respect to the design surface S of the bucket blade edge 8a based on the speed Q. The relative speed acquisition unit 263 outputs the relative speed Q1 to the excavation restriction control unit 264. In the example shown in FIG. 8, the relative speed Q1 is larger than the speed limit V.

掘削制限制御部264は、バケット刃先8aの設計面Sに対する相対速度Q1が制限速度Vを超えているか否かを判定する。掘削制限制御部264は、相対速度Q1が制限速度Vを超えていると判定した場合、相対速度Q1を制限速度Vに抑えることによって、設計面Sに対するバケット刃先8aの位置を自動調整するための掘削制限制御を実行する。一方で、掘削制限制御部264は、相対速度Q1が制限速度Vを超えていないと判定した場合、比例制御弁27への出力を補正せずにそのまま比例制御弁27に出力することによって、オペレータの意図通りに作業機2を駆動させる。   The excavation restriction control unit 264 determines whether or not the relative speed Q1 of the bucket blade edge 8a with respect to the design surface S exceeds the speed limit V. When it is determined that the relative speed Q1 exceeds the limit speed V, the excavation limit control unit 264 automatically adjusts the position of the bucket blade edge 8a with respect to the design surface S by suppressing the relative speed Q1 to the limit speed V. Excavation restriction control is executed. On the other hand, when the excavation restriction control unit 264 determines that the relative speed Q1 does not exceed the restriction speed V, the excavation restriction control unit 264 outputs the output to the proportional control valve 27 as it is without correcting the output to the proportional control valve 27. The work machine 2 is driven as intended.

[作用及び効果]
(1)本実施形態に係る掘削制御システム200は、バケット位置データDpと候補面データDS0とに基づいて、バケット8に最も近い第1設計面S1を示す第1設計面データDS1と、第1設計面S1に連なる第2乃至第5設計面S2〜S5を示す第2乃至第5設計面データDS2〜DS5とを生成し、第1乃至第5設計面データDS1〜DS5に基づいて、第1乃至第5設計面S1〜S5の形状を示す形状データDfを生成する。
[Action and effect]
(1) The excavation control system 200 according to the present embodiment includes first design surface data D S1 indicating the first design surface S1 closest to the bucket 8 based on the bucket position data Dp and the candidate surface data DS0 ; Second to fifth design surface data D S2 to D S5 indicating the second to fifth design surfaces S2 to S5 connected to the first design surface S1 are generated, and the first to fifth design surface data D S1 to D S5 are generated. Based on the above, shape data Df indicating the shapes of the first to fifth design surfaces S1 to S5 is generated.

このように、第1設計面S1がバケット8の位置を基準として設定されるので、掘削作業に必要とされる所望の設計面データD(第1乃至第5設計面データDS1〜DS5を含む)を簡便に取得することができる。従って、設計面データDの生成にかかる処理負荷を低減できるとともに、掘削作業に必要とされない設計面データDを生成してしまうことを抑制できる。 Thus, since the first design surface S1 is set based on the position of the bucket 8, desired design surface data D S (first to fifth design surface data D S1 to D S5) required for excavation work. Can be easily obtained. Therefore, it is possible to suppress the can be reduced processing load on the generation of the design surface data D S, thus generating a designed surface data D S which are not required to drilling operations.

また、図6に示すように、第1設計面S1を基準として第2乃至第5設計面S2〜S5が設定されているので、例えば第1設計面S1を基準として第2及び第4設計面S2,S4のみが設定される場合に比べて、バケット8が意図しない方向に駆動されることを抑制できる。具体的には、第2及び第4設計面S2,S4のみが設定されている場合に、第1設計面S1から第2設計面S2の掘削へと移行したときに、第2設計面S2の掘削が完了するまでに第3設計面S3のデータを取得できなければ、作業機コントローラ26は第2設計面S2が延長されていると認識し、バケット8は、図10に示すように第2設計面S2に沿った動作のまま上方に向かって駆動されてしまう。そして、第3設計面S3のデータが取得された時点で、バケット8は第3設計面S3への誘導されるため、目標形状に従った掘削を実行できないおそれがある。一方で、本実施形態では、第1設計面S1を基準とする第2乃至第5設計面S2〜S5が設定されているので、第1設計面S1から第2設計面S2の掘削へと移行したときには既に第3設計面S3が設定されているので、バケット8を第2設計面S2から第3設計面S3へと確実に誘導することができる。   Further, as shown in FIG. 6, since the second to fifth design surfaces S2 to S5 are set based on the first design surface S1, for example, the second and fourth design surfaces based on the first design surface S1. Compared to the case where only S2 and S4 are set, the bucket 8 can be prevented from being driven in an unintended direction. Specifically, when only the second and fourth design surfaces S2 and S4 are set, when the first design surface S1 shifts to the excavation of the second design surface S2, the second design surface S2 If the data of the third design surface S3 cannot be acquired before excavation is completed, the work machine controller 26 recognizes that the second design surface S2 has been extended, and the bucket 8 has the second design surface as shown in FIG. It will be driven upward with the operation along the design surface S2. When the data of the third design surface S3 is acquired, the bucket 8 is guided to the third design surface S3, so that excavation according to the target shape may not be performed. On the other hand, in this embodiment, since the 2nd thru | or 5th design surface S2-S5 on the basis of 1st design surface S1 is set, it transfers to excavation of 1st design surface S1 from 2nd design surface S2. In this case, since the third design surface S3 has already been set, the bucket 8 can be reliably guided from the second design surface S2 to the third design surface S3.

(2)設計面データ生成部284は、バケット位置データ生成部282がバケット位置データDpを更新するのに応じて、第1乃至第5設計面データDS1〜DS5及び形状データDfを更新する。 (2) The design surface data generation unit 284 updates the first to fifth design surface data D S1 to D S5 and the shape data Df in accordance with the bucket position data generation unit 282 updating the bucket position data Dp. .

従って、例えば、第1設計面S1から第2設計面S2の掘削へと移行したときに、速やかに第2設計面S2が第1設計面S1に更新され、かつ、第3設計面S3に連なる他の設計面が新たに設定される。そのため、バケット8が意図しない方向に駆動されることをより確実に抑制することができる。   Therefore, for example, when shifting from the first design surface S1 to the excavation of the second design surface S2, the second design surface S2 is promptly updated to the first design surface S1 and continues to the third design surface S3. Other design surfaces are newly set. Therefore, it can suppress more reliably that the bucket 8 drives in the direction which is not intended.

(3)設計面データ生成部284は、第2及び第3設計面S1,S2を第1設計面S1の一方側(例えば、車両本体1側)に順次連なるように設定し、第4及び第5設計面S4,S5を第1設計面S1の他方側(例えば、車両本体1と反対側)に順次連なるように設定する。   (3) The design surface data generation unit 284 sets the second and third design surfaces S1 and S2 so as to be sequentially connected to one side (for example, the vehicle body 1 side) of the first design surface S1, and the fourth and fourth 5 Design surfaces S4 and S5 are set so as to be successively connected to the other side of the first design surface S1 (for example, the side opposite to the vehicle body 1).

このように、第1設計面S1の両側に2つの設計面が設定されるので、溝から掘削した土を溝の手前側又は溝の奥側に排土する際、バケット8が意図しない方向に駆動されることを抑制することができる。具体的には、第1設計面S1が溝の底面で、第1設計面S1の両側の2つの設計面S2,S4が溝の両壁面であり、かつ、作業機2の可動範囲内に位置している場合、掘削した土を溝の手前側及び溝の奥側いずれに排土するかはオペレータによってその都度決められる。そこで、予め第1設計面S1の両側に2つの設計面を設定しておくことによって、溝の手前側及び溝の奥側のいずれに排土される場合にも対応することができる。   Thus, since two design surfaces are set on both sides of the first design surface S1, when the soil excavated from the groove is discharged to the near side or the deep side of the groove, the bucket 8 is in an unintended direction. Driving can be suppressed. Specifically, the first design surface S1 is the bottom surface of the groove, the two design surfaces S2 and S4 on both sides of the first design surface S1 are both wall surfaces of the groove, and are located within the movable range of the work implement 2. In this case, the operator decides whether the excavated soil is discharged to the near side of the groove or the deep side of the groove each time. Therefore, by setting two design surfaces on both sides of the first design surface S1 in advance, it is possible to deal with the case where the soil is discharged to either the front side of the groove or the back side of the groove.

[その他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
[Other embodiments]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of invention.

(A)上記実施形態において、表示コントローラ28は、第1乃至第5設計面データDS1〜DS5に基づいて、第1乃至第5設計面S1〜S5の形状を示す形状データDfを生成することとしたが、これに限られるものではない。表示コントローラ28は、6つ以上の設計面データDに基づいて、6つ以上の設計面Sの形状を示す形状データDfを生成してもよい。 (A) In the above embodiment, the display controller 28 generates the shape data Df indicating the shapes of the first to fifth design surfaces S1 to S5 based on the first to fifth design surface data DS1 to DS5. However, it is not limited to this. Display controller 28, based on the six or more design surface data D S, may generate shape data Df indicating the shape of the six or more design surface S.

一方で、設計地形データDgによって示されるエリアが狭い場合には、4つ以下の設計面のみが設定される場合もある。このような場合、表示コントローラ28は、4つ以下の設計面データDに基づいて、4つ以下の設計面Sの形状を示す形状データDfを生成してもよい。 On the other hand, if the area indicated by the design terrain data Dg is narrow, only four or less design surfaces may be set. In this case, the display controller 28, based on the four following design surface data D S, may generate shape data Df indicating the shape of the four following design surface S.

(B)上記実施形態において、表示コントローラ28は、第1設計面S1の一方側に第2及び第3設計面S1,S2が順次連なるように設定し、第1設計面S1の他方側に第4及び第5設計面S4,S5が順次連なるように設定することとしたが、これに限られるものではない。表示コントローラ28は、第1設計面S1の一方側に第2乃至第5設計面S2〜S5が順次連なるように設定してもよいし、第1設計面S1の一方側に第2乃至第4設計面S2〜S4が順次連なり、かつ、第1設計面S1の他方側に第5設計面S5が連なるように設定してもよい。   (B) In the above embodiment, the display controller 28 is set so that the second and third design surfaces S1 and S2 are sequentially connected to one side of the first design surface S1, and the second controller 3 is connected to the other side of the first design surface S1. Although the fourth and fifth design surfaces S4 and S5 are set to be successively connected, the present invention is not limited to this. The display controller 28 may be set so that the second to fifth design surfaces S2 to S5 are sequentially connected to one side of the first design surface S1, or the second to fourth design surfaces on one side of the first design surface S1. The design surfaces S2 to S4 may be sequentially connected, and the fifth design surface S5 may be connected to the other side of the first design surface S1.

(C)上記実施形態では、特に触れていないが、表示コントローラ28は、バケット8の可動範囲内に含まれる設計面を示す形状データDfを生成してもよい。この場合には、バケット8による掘削作業が行われないことが明らかな設計面Sを設定するために必要とされる表示コントローラ28における処理負荷を削減することができる。   (C) Although not particularly mentioned in the above embodiment, the display controller 28 may generate the shape data Df indicating the design surface included in the movable range of the bucket 8. In this case, it is possible to reduce the processing load on the display controller 28 that is required to set the design surface S where it is clear that excavation work by the bucket 8 is not performed.

(D)上記実施形態において、作業機コントローラ26は、バケット8のうちバケット刃先8aの位置に基づいて速度制限を実行することとしたが、これに限られるものではない。作業機コントローラ26は、バケット8のうち任意の位置(例えば、バケット8の最下点)に基づいて速度制限を実行することができる。   (D) In the above-described embodiment, the work machine controller 26 executes the speed limitation based on the position of the bucket blade edge 8a in the bucket 8, but is not limited thereto. The work machine controller 26 can execute the speed limit based on an arbitrary position in the bucket 8 (for example, the lowest point of the bucket 8).

(E)上記実施形態において、バケット刃先8aが停止する所定位置は、設計面S上に設定されることとしたが、これに限られるものではない。所定位置は、設計面Sから油圧ショベル100側に離間した任意の位置に設定されてもよい。   (E) In the above embodiment, the predetermined position at which the bucket blade edge 8a stops is set on the design surface S, but is not limited thereto. The predetermined position may be set to an arbitrary position separated from the design surface S toward the excavator 100 side.

(F)上記実施形態では特に触れていないが、掘削制御システム200は、ブーム6の回転速度の減速のみによって相対速度Q1を制限速度Vに抑えてもよいし、ブーム6だけでなくアーム7及びバケット8の回転速度を調整することによって相対速度Q1を制限速度Vに抑えてもよい。   (F) Although not specifically mentioned in the above embodiment, the excavation control system 200 may suppress the relative speed Q1 to the limit speed V only by reducing the rotation speed of the boom 6, and not only the boom 6 but also the arm 7 and The relative speed Q1 may be suppressed to the speed limit V by adjusting the rotational speed of the bucket 8.

(G)上記実施形態において、掘削制御システム200は、操作装置25から取得する操作信号Mに基づいてバケット刃先8aの速度Qを算出することとしたが、これに限られるものではない。掘削制御システム200は、第1〜第3ストロークセンサ16〜18から取得される各シリンダ長N1〜N3の時間当たり変化量に基づいて、速度Qを算出することができる。この場合、操作信号Mに基づいて速度Qを算出する場合に比べて、より精度良く速度Qを算出することができる。   (G) In the above embodiment, the excavation control system 200 calculates the speed Q of the bucket blade edge 8a based on the operation signal M acquired from the operation device 25, but is not limited thereto. The excavation control system 200 can calculate the speed Q based on the amount of change per hour of each of the cylinder lengths N1 to N3 acquired from the first to third stroke sensors 16 to 18. In this case, the speed Q can be calculated with higher accuracy than when the speed Q is calculated based on the operation signal M.

(H)上記実施形態において、図9に示すように、制限速度と垂直距離とは線形的な関係にあることとしたが、これに限られるものではない。制限速度と垂直距離との関係は適宜設定することができ、線形的でなくてもよいし、原点を通らなくてもよい。   (H) In the above embodiment, as shown in FIG. 9, the speed limit and the vertical distance are in a linear relationship, but the present invention is not limited to this. The relationship between the speed limit and the vertical distance can be set as appropriate, and may not be linear or pass through the origin.

(I)上記実施形態において、図6に示すように、第1設計面データDS1には、座標データP1と座標データP2と角度データθ1とが含まれることとしたが、第1設計面データDS1には、角度データθ1は含まれていなくてもよい。この場合においても、座標データP1と座標データP2とによって第1設計面S1を規定することが可能である。 (I) In the above embodiment, as shown in FIG. 6, the first design surface data D S1 includes the coordinate data P1, the coordinate data P2, and the angle data θ1, but the first design surface data the D S1, the angle data θ1 may not be included. Even in this case, the first design surface S1 can be defined by the coordinate data P1 and the coordinate data P2.

(J)上記実施形態において、掘削制御システム200は、候補面S0のうちバケット8が最も近い面を第1設計面S1として決定したが、これに限られるものではない。第1設計面S1は、バケット8上で規定した位置に基づいて決定されればよい。従って、掘削制御システム200は、例えば、候補面S0のうちバケット8の鉛直方向下方に位置する面を第1設計面S1として決定してもよい。   (J) In the embodiment described above, the excavation control system 200 determines the surface closest to the bucket 8 among the candidate surfaces S0 as the first design surface S1, but is not limited thereto. The first design surface S <b> 1 may be determined based on the position defined on the bucket 8. Therefore, the excavation control system 200 may determine, for example, a surface located below the bucket 8 in the vertical direction of the candidate surface S0 as the first design surface S1.

1…車両本体、2…作業機、3…旋回体、4…運転室、5…走行装置、5a,5b…履帯、6…ブーム、7…アーム、8…バケット、8a…バケット刃先、10…ブームシリンダ、11…アームシリンダ、12…バケットシリンダ、13…ブームピン、14…アームピン、15…バケットピン、16…第1ストロークセンサ、17…第2ストロークセンサ、18…第3ストロークセンサ、19…位置検出部、21…第1GNSSアンテナ、22…第2GNSSアンテナ、23…グローバル座標演算器、24…IMU、25…操作装置、26…作業機コントローラ、261…相対距離取得部、262…制限速度決定部、263…相対速度取得部、264…掘削制限制御部、27…比例制御弁、28…表示コントローラ、281…設計地形データ格納部、282…バケット位置データ生成部、284…設計面データ生成部、29…表示部、31…ブーム操作具、…32アーム操作具、33…バケット操作具、100…油圧ショベル、200…掘削制御システム、S…設計面、T…斜面、U…法面、C…掘削制限制御介入ライン、h…ライン距離   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle main body, 2 ... Working machine, 3 ... Turning body, 4 ... Driver's cab, 5 ... Traveling device, 5a, 5b ... Track, 6 ... Boom, 7 ... Arm, 8 ... Bucket, 8a ... Bucket blade edge, 10 ... Boom cylinder, 11 ... arm cylinder, 12 ... bucket cylinder, 13 ... boom pin, 14 ... arm pin, 15 ... bucket pin, 16 ... first stroke sensor, 17 ... second stroke sensor, 18 ... third stroke sensor, 19 ... position Detection unit, 21 ... first GNSS antenna, 22 ... second GNSS antenna, 23 ... global coordinate calculator, 24 ... IMU, 25 ... operating device, 26 ... work machine controller, 261 ... relative distance acquisition unit, 262 ... speed limit determination unit 263 ... Relative speed acquisition unit, 264 ... Excavation restriction control unit, 27 ... Proportional control valve, 28 ... Display controller, 281 ... Design landform data Storage unit, 282 ... Bucket position data generation unit, 284 ... Design surface data generation unit, 29 ... Display unit, 31 ... Boom operation tool, ... 32 arm operation tool, 33 ... Bucket operation tool, 100 ... Hydraulic excavator, 200 ... Excavation Control system, S ... Design surface, T ... Slope, U ... Slope, C ... Excavation limit control intervention line, h ... Line distance

Claims (4)

設計面を越えて掘削しないように油圧ショベルのバケットを制御する掘削制限制御に用いる形状データを生成する油圧ショベルの掘削制御システムであって、
設計地形を示す設計地形データを格納する設計地形データ格納部と、
前記設計地形データ、及び前記バケットの現在位置を示すバケット位置データを基に前記設計地形と前記バケットの動作平面との交線である候補面を示す候補面データを生成する候補面データ生成部と、
前記候補面データによって示される候補面上の複数の座標データを含む前記形状データを掘削制限制御部に送信する設計面データ生成部と、
を備えたことを特徴とする油圧ショベルの掘削制御システム。
A hydraulic excavator excavation control system for generating shape data used for excavation restriction control for controlling a hydraulic excavator bucket so as not to excavate beyond a design surface,
A design terrain data storage unit for storing design terrain data indicating the design terrain;
A candidate surface data generating unit that generates candidate surface data indicating a candidate surface that is an intersection line of the designed terrain and the operation plane of the bucket based on the design terrain data and bucket position data indicating the current position of the bucket; ,
A design surface data generation unit that transmits the shape data including a plurality of coordinate data on the candidate surface indicated by the candidate surface data to the excavation restriction control unit ;
Excavator excavation control system characterized by comprising:
前記バケットの現在位置を示す前記バケット位置データを基に、前記候補面上における複数の点の座標データを前記掘削制限制御部に送信する、
請求項1に記載の油圧ショベルの掘削制御システム。
Based on the bucket position data indicating the current position of the bucket, the coordinate data of a plurality of points on the candidate surface is transmitted to the excavation restriction control unit,
The excavation control system for a hydraulic excavator according to claim 1.
車両本体と、
前記車両本体に設けた作業機と、
前記車両本体の現在位置を取得する位置検出部と、
前記作業機の姿勢情報を検出する複数の姿勢情報検出部と、
請求項1に記載の油圧ショベルの掘削制御システムと、
請求項1に記載の設計面データ生成部から受信した前記形状データを基に掘削制限制御を実行する作業機コントローラと、
を備えたことを特徴とする油圧ショベル。
A vehicle body,
A working machine provided in the vehicle body;
A position detector for acquiring a current position of the vehicle body;
A plurality of posture information detection units for detecting posture information of the work implement;
The excavation control system for a hydraulic excavator according to claim 1,
A work machine controller that executes excavation restriction control based on the shape data received from the design surface data generation unit according to claim 1 ;
A hydraulic excavator characterized by comprising:
設計面を越えて掘削しないように油圧ショベルのバケットを含む作業機を制御する油圧ショベルの掘削制御システムであって、
設計地形を示す設計地形データを格納する設計地形データ格納部と、
少なくとも前記設計地形データ及び前記油圧ショベルの現在位置を基に、前記設計地形と前記作業機の動作平面との交線である候補面を示す候補面データを生成する候補面データ生成部と、
前記候補面データと前記バケットの現在位置を基に決定される設計面を示す形状データを掘削制限制御部に送信する設計面データ生成部と、
を備えたことを特徴とする油圧ショベルの掘削制御システム。
A hydraulic excavator excavation control system for controlling a work machine including a bucket of a hydraulic excavator so as not to excavate beyond a design surface,
A design terrain data storage unit for storing design terrain data indicating the design terrain;
A candidate surface data generation unit that generates candidate surface data indicating a candidate surface that is an intersection line of the design terrain and the operation plane of the work implement based on at least the design terrain data and the current position of the excavator;
A design surface data generation unit that transmits shape data indicating a design surface determined based on the candidate surface data and the current position of the bucket to an excavation restriction control unit ;
Excavator excavation control system characterized by comprising:
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