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

作業機械の周辺監視装置及び作業機械の周辺監視方法 Download PDF

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Description

本発明は、昇降ラダーの昇降状態に応じた周辺監視を行うことができる作業機械の周辺監視装置及び作業機械の周辺監視方法に関する。
油圧ショベルなどの作業機械の分野では、車体の周辺に存在する障害物をオペレータ（運転者）が視認できるように、ミラーに加え、車体後方や車体側方に複数台のカメラを設置しているものがある。そして、カメラが撮像した画像を単カメラ画像として作業機械の運転室内のモニタに映し出している。
また、車体の周囲３６０度を同時に監視できるように、各カメラの画像を上方視点に変換した上で各カメラの画像を合成することにより俯瞰画像を生成してモニタに表示するものがある。そして、俯瞰画像に加えてオペレータが選択したカメラが撮像した単カメラ画像をモニタに表示するものがある（特許文献１参照）。
さらに、大型油圧ショベルなどの大型作業機械では、運転室が地上から高い位置に設けられているため、オペレータが運転室にアクセスするための乗降ラダー（はしご）が設けられている（特許文献２参照）。この昇降ラダーは、オペレータが大型作業機械から乗り降りする際に、昇降制御される。
特開２０１２−７４９２９号公報 特開２００５−８３０３３号公報
鉱山などにおいて作業を行う超大型油圧ショベルなどの油圧ショベルでは、地上から上部旋回体底面までの高さが２メートル以上となる。そのため、オペレータはそのままの状態で上部旋回体上に設置されている運転席に入ることができない。したがって、オペレータが地上から運転席まで移動する際に、上述した昇降用ラダー装置を用いる。この昇降ラダーは、油圧ショベルの運転中には上部に格納されており、運転終了後にはラダーを下降させてからオペレータが地上に降り、運転再開する場合には、降りているラダーを使ってオペレータが運転席付近まで上りラダーを上昇させてから運転を開始する、という使われ方をする。
ここで、昇降ラダーを地上に下ろした状態のとき、すなわち油圧ショベルが停止状態のときには、オペレータのみならず監督者や交代要員のオペレータ、メンテナンス要員なども昇降ラダーを使って運転席付近やエンジンルームなどを行き来するため、昇降ラダー周辺の人の移動が多くなる。したがって、オペレータは、メンテナンス時や運転開始前などに昇降ラダーの周囲状況を把握できることが好ましい。
一方、昇降ラダーが上部旋回体の格納位置にある状態の場合、オペレータは油圧ショベルを動作させようとしている状態であるため、特にオペレータにとって視認しにくい領域である車体後方を把握できることが好ましい。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、昇降ラダーの昇降状態に応じた周辺監視を行うことができる作業機械の周辺監視装置及び作業機械の周辺監視方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる作業機械の周辺監視装置は、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、を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる作業機械の周辺監視装置は、上記の発明において、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、前記取得部は、前記上部旋回体の周囲を撮像する複数のカメラであり、前記情報出力部は表示部であり、前記出力制御部は、前記カメラの内１つもしくは複数が撮像した画像である単カメラ画像を前記表示部に表示する表示制御部であることを特徴とする。
また、本発明にかかる作業機械の周辺監視装置は、上記の発明において、前記表示制御部は、前記昇降ラダーが格納配置でない場合、前記昇降ラダーを撮像範囲に含む単カメラ画像を前記表示部に表示させることを特徴とする。
また、本発明にかかる作業機械の周辺監視装置は、上記の発明において、前記表示制御部は、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単カメラ画像を前記表示部に表示させることを特徴とする。
また、本発明にかかる作業機械の周辺監視装置は、上記の発明において、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、前記表示制御部は、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。
また、本発明にかかる作業機械の周辺監視装置は、上記の発明において、前記取得部は、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。
また、本発明にかかる作業機械の周辺監視装置は、上記の発明において、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。
また、本発明にかかる作業機械の周辺監視装置は、上記の発明において、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。
また、本発明にかかる作業機械の周辺監視装置は、上記の発明において、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。
また、本発明にかかる作業機械の周辺監視装置は、上記の発明において、前記情報出力部が、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。
また、本発明にかかる作業機械の周辺監視方法は、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、前記情報出力ステップにおける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、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、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、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ようにしているので、昇降ラダーの昇降状態に応じた周辺監視を行うことができる。
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。 図２は、運転室の内部配置を示す図である。 図３は、図１に示した油圧ショベルの昇降ラダー近傍の構成を示すＡ−Ａ線からみた図である。 図４は、油圧ショベルの制御系全体および周辺監視コントローラの詳細な構成を示すブロック図である。 図５は、俯瞰画像生成部による俯瞰画像の生成処理を説明する説明図である。 図６は、カメラの配置を示す側面図である。 図７は、カメラの配置を模式的に示した平面図である。 図８は、レーダの配置を示す側面図である。 図９は、レーダの配置を模式的に示した平面図である。 図１０は、周辺監視モニタの初期画面の一例を示す図である。 図１１は、コントローラによる周辺監視モニタの画像切替処理手順を示すフローチャートである。 図１２は、レーダ検出処理がマスクされる昇降ラダー周辺領域を示す図である。 図１３は、周辺監視モニタを遠隔操作席に設けた一例を示す図である。 図１４は、周辺監視モニタを携帯端末に設けた一例を示す図である。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
［油圧ショベルの全体構成］
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。
作業機４は、ブーム４ａ、アーム４ｂ、バケット４ｃ、ブームシリンダ４ｄ，アームシリンダ４ｅ、及びバケットシリンダ４ｆを有する。ブーム４ａの基端部は、上部旋回体３に回転可能に連結される。ブーム４ａの先端部は、アーム４ｂの基端部に回転可能に連結される。アーム４ｂの先端部は、バケット４ｃに回転可能に連結される。ブームシリンダ４ｄ、アームシリンダ４ｅ、及びバケットシリンダ４ｆは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動する油圧シリンダである。ブームシリンダ４ｄは、ブーム４ａを動作させる。アームシリンダ４ｅは、アーム４ｂを動作させる。バケットシリンダ４ｆは、リンク部材を介してバケット４ｃに連結され、バケット４ｃを動作させる。バケットシリンダ４ｆのシリンダロッドが伸縮動作することによってバケット４ｃが動作する。なお、図１では、バケット４ｃの開口が旋回中心に向いたバックホウとして機能するが、バケット４ｃの開口を旋回中心から外側に向けたフロントショベルとして機能させてもよい。
上部旋回体３の前部左側部分には、キャブベース５を介して運転室６が設置される。上部旋回体３の後部には、パワーコンテナ７が搭載される。パワーコンテナ７内には、エンジン、油圧ポンプ、ラジエータ、オイルクーラなどが収容されている。上部旋回体３の後端部には、カウンタウェイト８が装着される。上部旋回体３の左側部には、キャブベース５の後方に位置するように昇降ラダー９が配置される。昇降ラダー９は、上部旋回体３に対する運転者や整備作業者の昇降を支援する。
［運転席］
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。
走行レバー１３は、操作に応じて下部走行体２の左側の履帯の前進後進を行うことができる。また、走行レバー１４は、操作に応じて下部走行体２の右履帯の前進後進を行うことができる。走行レバー１３、１４を同時に操作すれば左右の履帯が同時に駆動し、油圧ショベル１全体を前進後進することができる。
また、運転室６の左前のフレームには、周辺監視モニタ１５とモニタ１６とブザー１７とが配置される。周辺監視モニタ１５は、タッチパネルで形成される入出力装置であり、少なくとも、複数のカメラによって取得された油圧ショベル１の周囲状況を俯瞰画像及び単カメラ画像として表示することができる。モニタ１６は、液晶表示部とキー入力部とを有した入出力装置である。モニタ１６は、エンジンや油圧ポンプなどの状態を含む各種情報を表示することができる。例えば、モニタ１６は、エンジン水温、油温、燃料の残量等の機械ゲージ表示、機器の異常などを示す故障情報表示、オペレータが各種設定を行うためのユーザメニュー表示などを表示することができる。ブザー１７は、複数のレーダによって障害物が検出された場合に、発報する。なお、障害物が検出された場合、詳細は後述するが、この障害物に関する情報は、上述した周辺監視モニタ１５の画像上にも表示される。なお、上記機械ゲージ表示、故障情報表示、ユーザメニュー表示を周辺監視モニタ１５に表示させてもよい。
［昇降ラダー］
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。
昇降ラダー用油圧シリンダ２４が伸長すると、昇降ラダー９は、上部旋回体３側に格納される格納配置の状態に移動する。一方、昇降ラダー用油圧シリンダ２４が収縮すると、昇降ラダー９は、２点鎖線で示すように、上部旋回体３から地上に向けて張り出した使用配置の状態に移動する。なお、この昇降ラダー９の昇降の指示は、運転室６のキャットウォーク９ｂ側の側面に設けられた昇降スイッチ９ｃ（図１参照）の押下によって行うことができる。また、昇降ラダー９が地上に降りている使用配置にある場合、オペレータなどは、昇降ラダーを登り、さらに階段９ａ及びキャットウォーク９ｂを介して運転室６に入る（図１参照）。その際、上述した昇降スイッチ９ｃを操作して昇降ラダー９を格納配置の状態に収める。一方、オペレータが運転室６から降りる場合、昇降スイッチ９ｃを操作して、昇降ラダー９を格納配置から使用配置にした後、キャットウォーク９ｂ、階段９ａ、昇降ラダー９を介して地上（地表面レベルＧＬ）に降りる。なお、昇降スイッチ９ｃをキャットウォークの側面に設けず、油圧ショベルの他の位置、例えば運転室６内に設けてもよい。
［制御系の全体構成］
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。
周辺監視コントローラ４０は、周辺監視制御を行う。周辺監視コントローラ４０は、画像処理部５１、障害物処理部５２、出力制御部５６を有する。さらに画像処理部５１は、俯瞰画像生成部５４及び画像合成部５５を有する。また、出力制御部５６は、表示制御部５３を有する。
俯瞰画像生成部５４は、各カメラＣ１〜Ｃ７から得られた画像をもとに俯瞰画像６１を生成する。図５に示すように、俯瞰画像生成部５４は、各カメラＣ１〜Ｃ７から得られた画像Ｐ１〜Ｐ７を上方視点画像に変換する。すなわち、俯瞰画像生成部５４は、油圧ショベル１の上方に位置する所定の仮想視点から見た画像に変換する。具体的に、俯瞰画像生成部５４は、油圧ショベル１の上方の仮想視点から地表面レベルＧＬに対応する所定の仮想投影面に投影する画像変換を行う。その後、俯瞰画像生成部５４は、俯瞰画像を表示するフレームの各領域Ｅ１〜Ｅ７に対応する変換画像Ｐ１１〜Ｐ１７を切り出し、各変換画像Ｐ１１〜Ｐ１７をフレーム内で合成する。俯瞰画像生成部５４が生成する俯瞰画像６１には、油圧ショベル１の平面図に対応する画像Ｐが予め貼り付けられている。
一方、障害物処理部５２は、レーダＲ１〜Ｒ８の情報をもとに障害物を検出する。障害物処理部５２は、障害物を検出した場合、ブザー１７を鳴動して報知するとともに、検出した障害物の大きさや位置などの障害物情報を画像合成部５５に出力する。障害物情報とは、図５に記載されている点Ａ１である。画像合成部５５には、上述した俯瞰画像６１と各カメラＣ１〜Ｃ７が撮像した画像（単カメラ画像６２）とが入力されると共に、障害物処理部５２から障害物情報が入力された場合、上述した俯瞰画像６１及び単カメラ画像６２に障害物情報を合成した画像を生成する。例えば、図５の領域Ｅ４における障害物情報Ａ１を俯瞰画像６１に合成した上で俯瞰画像を周辺監視モニタ１５に表示する。その場合、オペレータは障害物の位置や油圧ショベルからの距離を容易に把握することができる。
なお、障害物が検出された場合、障害物が存在する俯瞰画像６１の領域Ｅ１〜Ｅ７の外枠あるいは障害物が存在する単カメラ画像６２の外枠がブリンク表示（枠線が点滅表示）してもよい。このブリンク表示によってオペレータは障害物が存在すること自体を容易に把握することができる。なお、ブリンク表示に替えて他の強調表示にしてもよい。例えば、枠の太さを変えたり、枠の色を変えたりするようにしてもよい。上記障害物情報は、図５に記載された点Ａ１でもよいし、ブザー鳴動、ブリンク表示、その他障害物の存在をオペレータに強調させて知らせる構成であればどのような構成であってもよい。なお、ブザー鳴動は、出力制御部５６によって制御される。
なお、特許請求の範囲に記載された「出力内容を変更する」とは、上記点やブリンク表示等を表示させないことを含むと共に、上記ブザーを鳴動させないことも含む。
表示制御部５３は、画像合成部５５から出力された俯瞰画像６１及びカメラＣ１〜Ｃ７が撮像した画像のうち選択された単カメラ画像６２を周辺監視モニタ１５に表示する制御を行う。
モニタコントローラ４３は、モニタ１６に接続される。モニタコントローラ４３は、ＣＡＮ４１を介して各種センサから送信された情報や、モニタ１６を介して入力された情報といった各種情報の入出力制御を行う。モニタ１６は、上述したように、例えば、エンジン水温、油温、燃料の残量、機器の異常などを示す警告情報などを表示することができる。
昇降ラダー用油圧シリンダ２４は、昇降スイッチ９ｃの操作に応じて駆動される。また、昇降ラダー用油圧シリンダ２４のストローク量は、ストロークセンサ２４ａによって検出され、検出結果は、周辺監視コントローラ４０に出力される。
［カメラの構成と配置］
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。
図６及び図７に示すように、具体的に、カメラＣ１は、上部旋回体３の運転室６下部であるキャブベース５の前面に設けられて上部旋回体３の前方を撮像する。カメラＣ２は、上部旋回体３の右側前方下部に設けられて上部旋回体３の右前方を撮像する。カメラＣ３は、上部旋回体３の右側側面下部に設けられて上部旋回体３の右後方を撮像する。カメラＣ４は、上部旋回体３の後方に配置されるカウンタウェイト８の後方下部中央に設けられて上部旋回体３の後方を撮像する。カメラＣ５は、上部旋回体３の左側側面下部に設けられて上部旋回体３の左後方を撮像する。昇降ラダー９は、カメラＣ５の撮像範囲内に含まれている。カメラＣ６は、キャブベース５の上部左側面に設けられて上部旋回体３の左前方を撮像する。カメラＣ７は、パワーコンテナ７の下部に設けられ、パワーコンテナ７及びカウンタウェイト８の下部領域を撮像する。隣り合うカメラＣ１〜Ｃ７の撮像範囲はオーバーラップしているため、油圧ショベル１の近接位置の外周３６０度を撮像することができる。
［レーダの構成と配置］
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８及び図９に示すように、具体的に、レーダＲ１は、上部旋回体３の前部下方左端に設けられて上部旋回体３の左前方の障害物を検出する。レーダＲ２は、上部旋回体３の前部下方右端に設けられて上部旋回体３の右前方の障害物を検出する。また、レーダＲ１，Ｒ２は、バケット４ｃ等の作業機４を検出しないよう、その設置向きが調整されており、レーダＲ１，Ｒ２の検出領域はオーバーラップしていない。レーダＲ３は、上部旋回体３の右側方下部に設けられて上部旋回体３の右後方の障害物を検出する。レーダＲ４は、上部旋回体３の右側側方下部に設けられて上部旋回体３の右前方の障害物を検出する。ここで、レーダＲ３は、レーダＲ４に隣接するとともに、レーダＲ４の位置に対して前方に配置される。そして、レーダＲ３，Ｒ４は、互いに交差するように、かつ検出領域がオーバーラップするようにレーダ信号を照射することによって、上部旋回体３の右側方全面の障害物を検出する。また、レーダＲ５は、上部旋回体３のカウンタウェイト８の下部に設けられて上部旋回体３の左後方の障害物を検出する。レーダＲ６は、カウンタウェイト８の下部に設けられて上部旋回体３の右後方の障害物を検出する。ここで、レーダＲ５は、レーダＲ６に隣接するとともに、レーダＲ６の位置に対して右側に配置される。そして、レーダＲ５，Ｒ６は、互いに交差するように、かつ検出領域がオーバーラップするようにレーダ信号を照射することによって、上部旋回体３の後方全面の障害物を検出する。また、レーダＲ８は、上部旋回体３の左側方下部に設けられて上部旋回体３の左前方の障害物を検出する。レーダＲ７は、上部旋回体３の左側側方下部に設けられて上部旋回体３の左後方の障害物を検出する。ここで、レーダＲ８は、レーダＲ７に隣接するとともに、レーダＲ７の位置に対して後方に配置される。そして、レーダＲ８，Ｒ７は、互いに交差するように、かつ検出領域がオーバーラップするようにレーダ信号を照射することによって、上部旋回体３の左側方全面の障害物を検出する。なお、油圧ショベルの真正面の領域は検出領域としていない。レーダによって作業機が検出されないようにするためである。したがって、レーダＲ１〜Ｒ８によって、油圧ショベルの真正面以外の周囲領域である領域Ｅ２２における障害物を検出することができる。
図９における領域Ｅ２０は、上部旋回体３の旋回中心ＣＴに対して所定半径内の領域を示しており、この領域内に障害物が検出された場合、障害物情報（ブザー鳴動、俯瞰画像中に表示する点、ブリンク表示等）を出力する（ＯＮ）ようにし、この領域外に障害物が検出された場合には、障害物情報を出力しない（ＯＦＦ）よう設定する領域である。なお、ブザー鳴動のＯＮ／ＯＦＦを切り替える領域の半径と、俯瞰画像中に表示する点やブリンク表示のＯＮ／ＯＦＦを切り替える領域の半径を異ならせてもよい。
［周辺監視モニタの手動画像切替処理］
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。
ここで、俯瞰画像６１には、各カメラＣ１〜Ｃ７によって取得された変換画像に対応した領域Ｅ１〜Ｅ７（指示部）がある。周辺監視モニタ１５は、タッチパネルで構成されている。表示制御部５３は、領域Ｅ１〜Ｅ７のいずれかがタッチによって選択すると、選択された領域に対応する単カメラ画像６２に切り替える。具体的に、領域Ｅ１〜Ｅ７が選択されると、それぞれカメラＣ１〜Ｃ７による単カメラ画像６２に切り替わる。この単カメラ画像６２の切替と同時に、アイコンＩ１の表示内容も対応して切り替えられる。図１０では、領域Ｅ４を選択することによって、後方画像である単カメラ画像６２が切替表示されたものと同じ状態になっている。
［周辺監視モニタの画像切替処理］
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。
表示制御部５３は、昇降ラダー９が格納配置にない場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）には、昇降ラダー９が地上に降ろされて使用配置となっている場合であるから、昇降ラダー９の下降位置の周囲状況を表示するため、周辺監視モニタ１５の単カメラ画像６２を、昇降ラダー９を撮像範囲内に含むカメラＣ５によって撮像された左後方の画像に切り替える（ステップＳ１０２）。その場合、オペレータが昇降ラダー周辺の人員（監督者や交代要員のオペレータ、メンテナンス要員等）の移動を把握することができるため、オペレータの交代時やメンテナンス時、運転開始時などに容易に周囲の安全を確認することができる。さらに、昇降スイッチ９ｃが運転室６内に設けられていれば、昇降ラダー９の周辺を撮像した左後方の画像を単カメラ画像６２として表示させることによって、運転席に居るオペレータは、運転室６を出てキャットウォーク９ｂに移動しなくても、昇降ラダー９の降ろされる位置の周囲に集まった人の状況や人の移動を容易に把握することができる。また、昇降ラダー９が降ろされる位置に大きな岩があるとオペレータは地上に降りることができないが、左後方の画像を単カメラ画像６２として表示させることによって、オペレータは容易に昇降ラダー９の降ろされる位置の周囲環境を容易に把握することができる。
その後、表示制御部５３は、昇降ラダー周辺領域に対するレーダ検出処理をマスクする（ステップＳ１０３）。マスクとは、レーダが障害物を検知した場合であっても、それに基づいて本来すべき処理を制限するという意味である。本実施の形態では、レーダＲ１〜Ｒ８によって障害物が検出されると、障害物情報における点やブリンク表示を俯瞰画像６１及び単カメラ画像６２上に表示すると共に、障害物情報におけるブザー１７の鳴動による発報を行う（一方のみ出力してもよい）。しかし、ステップＳ１０３によるマスク処理を行うことによって、昇降ラダー周辺領域に障害物を検出した場合であっても、上記のような障害物情報を出力しない。昇降ラダーが格納配置でない場合、すなわち使用配置にあるかその遷移状態にある場合、監督者やオペレータの交代要員、メンテナンス要員が昇降ラダー周辺を移動する可能性があるため、その度に障害物情報を出力しているとオペレータにとって煩雑になるためである。その場合、オペレータは、障害物情報の出力によって煩わされることなく、俯瞰画像６１及び単カメラ画像６２をもとに、昇降ラダー９の周辺状況を把握することができる。ステップＳ１０３の処理後、ステップＳ１０１に戻る。なお、上記「マスク」の具体的手段として、上記実施例以外に、センサの検出自体を行わない、センサの信号を表示制御部まで送信する過程で止める、という手段であってもよい。
一方、表示制御部５３は、昇降ラダー９が格納配置にある場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）には、周辺監視モニタ１５の単カメラ画像６２を、好ましくは、カメラＣ４による後方の画像に切り替える（ステップＳ１０４）。
本実施の形態による周辺監視モニタ１５の画像切替処理では、昇降ラダー９が昇降中を含む使用配置の状態である場合、昇降ラダー９が撮像内に含まれる、カメラＣ５による左後方画像を単カメラ画像６２として表示するようにしている。このため、昇降ラダー９が降ろされた使用配置にある場合、昇降ラダー９の周辺状況を容易に把握することができる。また、昇降ラダー９が格納配置の状態である場合、カメラＣ４による上部旋回体３の後方を撮像する単カメラ画像を表示するようにしているので、油圧ショベル１の操作前においてオペレータの視界性をよくすることができる。
次に図１２について説明する。図１２は、上述の領域Ｅ２０と領域Ｅ２２に加え、昇降ラダー周辺領域Ｅ２１を示している。
領域Ｅ２１は、上述のとおり、昇降ラダーが格納配置でなかった場合にレーダ検出のマスク処理を行う領域である。昇降ラダーが格納配置でなかった場合にこの領域内に障害物が検出されたとしても障害物情報（ブザー鳴動、俯瞰画像中に表示する点、ブリンク表示等）を出力しないようにする。なお、ブザー鳴動のみを制限し点やブリンク表示を俯瞰画像中に表示するようにしてもよいし、その反対でもよい。例えば、図１２における点Ａ２の位置に障害物が検出された場合、点Ａ２の位置は障害物情報を出力する領域Ｅ２０及び領域Ｅ２２内にあり、かつ、障害物情報を出力しない領域Ｅ２１外であるため、障害物情報は出力されることになる。一方、点Ａ３の位置に障害物が検出された場合、点Ａ３の位置は障害物情報を出力する領域Ｅ２０及び領域Ｅ２２内にあり、かつ、障害物情報を出力しない領域Ｅ２１内でもあるため、障害物情報は出力されない。なお、昇降ラダー周辺領域Ｅ２１は、昇降ラダー９がその領域の範囲内に含まれていれば、どのような大きさや形状の領域でもよい。
なお、ロックレバー（作業機、旋回、走行のすべての油圧回路の流路を遮断するレバー）が作動されていたり旋回ロックなどが設定されている駐車時であっても、周辺監視モニタ１５の表示画面は維持されるが、レーダＲ１〜Ｒ８によって障害物が検出されても、ブザー１７による鳴動や障害物情報の周辺監視モニタ１５への表示を行わないようにしてもよい。駐車時に油圧ショベルの周囲に人や車両が存在していた場合に、ブザー１７による鳴動や障害物情報が周辺監視モニタに表示されているとオペレータにとって煩わしいからである。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
請求項に記載された「取得部が取得した情報に関する出力内容を変更する」に関し、本実施形態ではラダーの昇降状態に応じて単カメラ画像を所定のカメラ画像に切り替えるように設定したが、俯瞰画像を、所定の単カメラ画像に切り替えるようにしてもよい。さらに、エンジン水温、油温、燃焼の残量等を表示する機械ゲージ表示から、所定の単カメラ画像に切り替えるようにしてもよい。加えて、機器の異常などを示す故障情報表示や、オペレータが各種設定をするためのユーザメニュー表示から、所定の単カメラ画像に切り替えるようにしてもよい。
また、ラダーの昇降状態に応じて、単カメラ画像や俯瞰画像の表示領域（画像の表示サイズ）を変更するようにしてもよい。例えば、ラダーが地上に降りている場合に、ラダーを撮像する単カメラ画像を拡大表示するようにしてもよいし、俯瞰画像を拡大表示する一方で相対的にラダーを撮像する単カメラ画像を縮小表示するようにしてもよい。
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。
前記実施形態では、周辺監視モニタ１５上に俯瞰画像６１と、単カメラ画像６２を同時表示させるように構成していたが、本発明はこれに限られず、俯瞰画像のみや単カメラ画像のみを周辺監視モニタ１５上に表示するように構成してもよい。
また、前記実施形態では、タッチパネルディスプレイ６０におけるカメラ６１〜６７で撮像された画像が表示される領域には、カメラ６１〜６７の内いずれかのカメラで撮像した画像しか表示されないよう構成していたが、同時に二つ以上の画像を表示できるように構成してもよい。また、上述した実施の形態では、上部旋回体３の外周にカメラを７台設けていたが、これよりも少ないカメラの台数で周辺監視装置を構成してもよく、さらにはこれよりも多くのカメラの台数で周辺監視装置を構成してもよい。
さらに、上述した実施の形態では、周辺監視装置は、レーダとカメラが協働するように構成していたが、これに限らず、カメラ単独で周辺監視装置を構成してもよい。
また、鉱山などで使用されるマイニング用油圧ショベルに基づいて説明したが、建設現場において用いられる油圧ショベルにて本発明を適用してもよい。加えて、本実施形態ではキャットウォーク９ｂに設けられていた昇降スイッチ９ｃを、運転室６内に設けるようにしてもよい。
なお、上記実施形態では油圧ショベルを用いて説明したが、昇降ラダーを有する作業機械であれば、ダンプトラック、ブルドーザー、ホイールローダー等の作業機械に適用してもよい。
また、上述した実施の形態では、作業機械の運転席６に周辺監視モニタ１５やブザー１７を設けた構成で説明したが、その他の場所、例えば、作業機械の遠隔操作を行うための図１３に示した遠隔操作席３００や、鉱山内にある、複数の作業機械を全体的に管理・統制する管制室内に設けてもよい。また、図１３に示した遠隔操作用モニタ３０１を周辺監視モニタとして用いてもよい。さらに、図１４に示すように、周辺監視モニタ１５やブザー１７を携帯端末３０２に設け、オペレータが携帯端末３０２に表示された俯瞰画像などを見るようにしてもよい。ここで、遠隔操作席３００や管制室において周辺監視モニタ１５に俯瞰画像を表示する場合や、携帯端末３０２を周辺監視モニタ１５やブザー１７として用いる場合には、作業機械と、遠隔操作席３００・管制室・携帯端末３０２等のそれぞれに何らかの通信手段を設け、俯瞰画像等の情報の送受信を行う構成であってもよい。
１ 油圧ショベル
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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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