JP6659673B2 - 作業機械の周辺監視装置及び作業機械の周辺監視方法 - 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12は、オペレータがオペレータシート10に着座した時に右手側に配置される。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、図1に示した油圧ショベル1の昇降ラダー9近傍の構成を示すA−A線から見た図である。図3に示すように、上部旋回体3の骨組を構成する旋回フレーム31には、ブラケット32を介してラダー支持フレーム23が固定される。ラダー支持フレーム23の先端側において、ピン21は、ブラケット20と昇降ラダー9の基端部とを連結する。ラダー支持フレーム23の内部には、昇降ラダー用油圧シリンダ24が組み込まれる。昇降ラダー用油圧シリンダ24の基端部は、ラダー支持フレーム23の内部に設けられた図示しないブラケットとピン25とによって連結される。昇降ラダー用油圧シリンダ24の先端部は、昇降ラダー9の基部に設けられたレバー状部材26とピン27とによって連結される。また、図3には図示していないが、昇降ラダー用油圧シリンダ24にはストロークセンサ24aが設けられている。
図4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4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、操作レバー11,12、走行レバー13,14、昇降スイッチ9c、昇降ラダー用油圧シリンダ24のストロークセンサ24a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6及び図7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。図6は油圧ショベルの側面図を、図7は油圧ショベル上部旋回体の簡略化した平面図を示している。図7における上部旋回体の左右の端部領域には履帯が示されるはずであるが、便宜上、左右の履帯を表示せず上部旋回体のみ表示している。また、図7の上部旋回体の左後方には昇降ラダー9が記載されている。なお、昇降ラダーの位置は上部旋回体の左後方に限らず、どの位置に設けられてもよい。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8及び図9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8及び図9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10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一例である。図10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10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10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10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。
図11は、周辺監視コントローラ40による周辺監視モニタ15の画像切替処理手順を示すフローチャートである。図11に示すように、まず、周辺監視コントローラ40は、昇降ラダー9が格納配置にあるか否かを判断する(ステップS101)。昇降ラダー9が格納配置にあるか使用配置にあるかは、昇降ラダー用油圧シリンダ24のストロークセンサ24aのストローク量をもとに判断する。なお、昇降ラダー9は、昇降ラダー用油圧シリンダ24を用いない場合、例えば、手動操作やおもりなどを用いて、昇降ラダーをスライドすることによって昇降させてもよい。その場合、昇降ラダーが格納配置にあるか否かを検出するセンサを設ける必要がある。本実施の形態では、このセンサがストロークセンサ24aである。なお、ストロークセンサ以外のセンサであってもよく例えば、リミットスイッチ等でもよい。
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
9 昇降ラダー
9a 階段
9b キャットウォーク
9c 昇降スイッチ
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
20,32 ブラケット
21,25,27 ピン
23 ラダー支持フレーム
24 昇降ラダー用油圧シリンダ
24a ストロークセンサ
26 レバー状部材
31 旋回フレーム
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
56 出力制御部
61 俯瞰画像
62 単カメラ画像
63 領域
70 操作量検出部
300 遠隔操作席
301 遠隔操作用モニタ
302 携帯端末
C カメラ群
C1〜C7 カメラ
旋回中心CT
E1〜E7 領域
E20 領域
E21 昇降ラダー周辺領域
GL 地表面レベル
I1 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 (15)
- 作業機械の周囲状況を取得する複数のカメラと、
前記複数のカメラの少なくとも1つのカメラに基づく撮影画像を表示する表示部と、
前記作業機械に設けられた昇降ラダーの昇降状態を検出する昇降状態検出部と、
前記昇降状態検出部が検出した昇降ラダーの昇降状態が格納配置でない場合、前記昇降ラダーを含む撮像画像を前記表示部に表示する出力制御部と、
を備えたことを特徴とする作業機械の周辺監視装置。 - 前記作業機械は、下部走行体と該下部走行体上に設けられた上部旋回体とを備え、
前記複数のカメラは、前記上部旋回体の周囲を撮像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。 - 前記出力制御部は、前記昇降ラダーが格納配置の状態である場合、前記上部旋回体の後方を撮像する撮像画像を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項2に記載の作業機械の周辺監視装置。
- 前記撮像画像は、前記複数のカメラのうちの1つのカメラが撮像した単カメラ画像であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の作業機械の周辺監視装置。
- 前記複数のカメラが撮像した画像をもとに前記作業機械の周辺の俯瞰画像を生成する画像処理部を備え、
前記出力制御部は、前記画像処理部により生成された前記俯瞰画像、機械ゲージ表示、故障情報表示、ユーザメニュー表示を前記表示部に表示することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の作業機械の周辺監視装置。 - 前記作業機械の上部旋回体の周囲の障害物を検出する複数のレーダを備え、
前記出力制御部は、前記複数のレーダが取得した情報をもとに障害物が検出された場合に、前記表示部に障害物情報を出力させるものであって、
前記昇降状態検出部が検出した昇降ラダーの昇降状態が格納配置でない場合、前記昇降ラダーをその範囲に含む昇降ラダー周辺領域の検出をマスク処理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。 - 前記障害物情報は、前記表示部に表示させる点、及び/またはブリンク表示であることを特徴とする請求項6に記載の作業機械の周辺監視装置。
- 前記障害物情報は、ブザー鳴動であることを特徴とする請求項6に記載の作業機械の周辺監視装置。
- 前記出力制御部は、ロックレバーが作動されている場合もしくは旋回ロックが設定されている場合に、前記複数のレーダによる前記上部旋回体の周囲の障害物検出をマスク処理することを特徴とする請求項6に記載の作業機械の周辺監視装置。
- 作業機械の周囲状況を取得する取得部と、
前記取得部が取得した情報を出力する情報出力部と、
前記作業機械に設けられた昇降ラダーの昇降状態を検出する昇降状態検出部と、
前記昇降状態検出部が検出した昇降ラダーの昇降状態に応じて、前記情報出力部における取得部が取得した情報に関する出力内容を変更する出力制御部と、
を備え、
前記取得部は、前記作業機械の上部旋回体の周囲の障害物を検出する複数のレーダであり、
前記出力制御部は、前記複数のレーダが取得した情報をもとに障害物が検出された場合に、前記情報出力部に障害物情報を出力させるものであって、
前記取得部が取得した情報に関する出力内容の変更とは、前記昇降ラダーが格納配置でない場合、前記昇降ラダーをその範囲に含む昇降ラダー周辺領域の検出をマスク処理することを特徴とする作業機械の周辺監視装置。 - 前記情報出力部は表示部であり、
前記障害物情報は、表示部に表示させる点、及び/またはブリンク表示であることを特徴とする請求項10に記載の作業機械の周辺監視装置。 - 前記情報出力部はブザーであり、
前記障害物情報は、ブザー鳴動であることを特徴とする請求項10に記載の作業機械の周辺監視装置。 - 前記出力制御部は、ロックレバーが作動されている場合もしくは旋回ロックが設定されている場合に、前記複数のレーダによる前記上部旋回体の周囲の障害物検出をマスク処理することを特徴とする請求項10に記載の作業機械の周辺監視装置。
- 作業機械の周囲状況を複数のカメラで取得する取得ステップと、
前記複数のカメラの少なくとも1つのカメラに基づく撮影画像を表示部に表示する表示ステップと、
前記作業機械に設けられた昇降ラダーの昇降状態を検出する昇降状態検出ステップと、
前記昇降状態検出ステップが検出した昇降ラダーの昇降状態が格納配置でない場合、前記昇降ラダーを含む撮影画像を前記表示部に表示する出力制御ステップと、
を含むことを特徴とする作業機械の周辺監視方法。 - 作業機械の周囲状況を取得する取得ステップと、
前記取得ステップが取得した情報を出力する情報出力ステップと、
前記作業機械に設けられた昇降ラダーの昇降状態を検出する昇降状態検出ステップと、
前記昇降状態検出ステップで検出した昇降ラダーの昇降状態に応じて、前記情報出力ステップにおける前記取得ステップが取得した情報に関する出力内容を変更する出力制御ステップと、
を含み、
前記取得ステップは、前記作業機械の上部旋回体の周囲の障害物を複数のレーダで検出し、
前記出力制御ステップは、前記複数のレーダが取得した情報をもとに障害物が検出された場合に、前記情報出力ステップで障害物情報を出力させるものであって、
前記取得ステップで取得した情報に関する出力内容の変更とは、前記昇降ラダーが格納配置でない場合、前記昇降ラダーをその範囲に含む昇降ラダー周辺領域の検出をマスク処理することを特徴とする作業機械の周辺監視方法。
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