JP6802008B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、機体の周囲を撮影する複数の監視カメラと、各監視カメラによって撮影されたカメラ画像を表示するモニタとを備える建設機械に関する。

建設機械の代表例である油圧ショベルは、下部走行体及び下部走行体に搭載された上部旋回体から構成される機体と、上部旋回体に装着された作業腕装置とを備える。運転員が搭乗するキャブは、上部旋回体の左前部分に配置されることが一般的であるので、運転員は、機体の前方及び機体の左側方については比較的広い範囲を視認することができる一方、機体の後方及び機体の右側方についてはほとんど視認することができない。このため、近年の油圧ショベルには、機体の後方を撮影する後方監視カメラを機体の後部に備えると共に、機体の右側方を撮影する右側方監視カメラを機体の右側部に備え、各監視カメラによって撮影されたカメラ画像がキャブ内のモニタに表示されるものが存在する。これによって運転員は、機体の後方及び機体の右側方に障害物や他の作業員等が存在するか否か等の安全確認をモニタを通じて行うことができる。また、カメラ画像のモニタ表示については、各カメラ画像がそのままモニタに並べて表示されるもののほか、各カメラ画像を合成することにより機体の上方から機体周囲を俯瞰した合成俯瞰画像がモニタに表示されるものが存在する（たとえば特許文献１参照。）。

特開２０１２−７４９２９号公報

機体周囲の画像（特に機体周囲の合成俯瞰画像）がモニタに表示される建設機械では、障害物や他の作業員等をモニタのカメラ画像から運転員が確実に認識できるようにすることが課題となっている。この課題を解決するためには、従来よりも大型のモニタを用いてカメラ画像をモニタに大きく表示することが考えられる。しかし、キャブ内のモニタは運転席の前方に配置されるので、モニタを大型化すると運転員の前方視認性が悪化する懸念があり、モニタの大型化には限界がある。

他方、特許文献１には、合成俯瞰画像のうち任意の領域のみが拡大されてモニタに表示される技術が開示されている。しかし、特許文献１に開示された技術では、合成俯瞰画像のうち任意の領域以外の領域に障害物や他の作業員等が存在するか否かを、任意の領域のみが拡大された拡大表示からでは運転員は認識することはできない。また、特許文献１に開示された技術では、拡大表示又は拡大表示の解除のために運転員が手動でモニタを操作することを要するので、拡大表示又は拡大表示の解除のたびに運転員は操作レバーから手を離さなければならず、したがって作業性に劣る。

上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、モニタを大型化することなく、機体の周囲に障害物や他の作業員等が存在するか否かを運転員が確実に認識することができる建設機械を提供することである。

上記課題を解決するために本発明が提供するのは以下の建設機械である。すなわち、機体の周囲を撮影する複数の監視カメラと、前記複数の監視カメラのそれぞれによって撮影された複数のカメラ画像を合成して合成俯瞰画像を生成し、そしてまた１以上の区画ラインによって前記合成俯瞰画像を複数の領域に区画して、前記複数の領域のうち所定領域のサイズを拡大すると共に前記複数の領域のうち前記所定領域以外の領域のサイズを前記所定領域の拡大に応じて変更することにより前記合成俯瞰画像と同サイズの変換画像を生成する画像処理手段と、前記合成俯瞰画像と前記変換画像とを選択的に表示するモニタとを備え、前記合成俯瞰画像の中央部には前記機体の平面図形が配置され、前記区画ラインは、前記平面図形の前後方向片側端部を通って左右方向に延びる第１区画ラインと、前記平面図形の左右方向片側端部を通って前後方向に延びる第２区画ラインとから構成され、前記所定領域は前記平面図形を含む領域である建設機械である。

前記機体の左前部分にはキャブが配置され、前記第１区画ラインは前記平面図形の前側端部を通り、前記第２区画ラインは前記平面図形の左側端部を通るのが好適である。

本発明が提供する建設機械では、所定領域が拡大された変換画像がモニタに表示されることによって、モニタを大型化することなく、変換画像において拡大された所定領域に相当する実際の作業領域に障害物や他の作業員等が存在するか否かを運転員が確実に認識することができる。また本発明の建設機械では、サイズが変更されているものの所定領域以外の領域も変換画像に含まれているので、変換画像において所定領域以外の領域に相当する実際の作業領域についても障害物や他の作業員等が存在するか否かを運転員が認識することができる。

本発明に従って構成された油圧ショベルの側面図。 図１に示す油圧ショベルの平面図（作業腕装置を省略してある。）。 図１に示すキャブの内部の斜視図。 図１に示す油圧ショベルの電気的構成の一部を示すブロック図。 （ａ）合成俯瞰画像を示す模式図、（ｂ）変換画像を示す模式図。

以下、本発明に従って構成された建設機械の実施形態について、代表的な建設機械である油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照しつつ説明する。

図１において全体を符号２で示す油圧ショベルは、下部走行体４及び下部走行体４に旋回自在に搭載された上部旋回体６から構成される機体８と、上部旋回体６に回動自在に装着された作業腕装置１０とを備える。作業腕装置１０は、ブーム１２、アーム１４及び作業具１６を含む。ブーム１２の基端は上部旋回体６の前部に、アーム１４の基端はブーム１２の先端に、作業具１６はアーム１４の先端にそれぞれ回動自在に連結されている。作業腕装置１０はさらに、ブーム１２を回動させるブームシリンダ１８と、アーム１４を回動させるアームシリンダ２０と、作業具１６を回動させる作業具シリンダ２２とを含む。

図１及び図２を参照して説明する。上部旋回体６は、上部旋回体６の左前部分に配置されたキャブ２４と、キャブ２４の後方に配置された機器収容室２６と、機器収容室２６の後方に配置されたカウンタウエイト２８とを含む。また、上部旋回体６には機体８の周囲を撮影する複数の監視カメラが装着されている。図示の実施形態では図２に示すとおり、機体８の周囲を撮影する複数の監視カメラは、キャブ２４の右前下端に装着された前方監視カメラ３０と、カウンタウエイト２８の左右方向中央における後上端に装着された後方監視カメラ３２と、上部旋回体６の前後方向中央における右端に装着された右側方監視カメラ３４と、上部旋回体６の前後方向中央における左端に装着された左側方監視カメラ３６とから構成されている。機体８の前方を撮影する前方監視カメラ３０が撮影する範囲は図２に符号Ｆで示す領域であり、機体８の後方を撮影する後方監視カメラ３２が撮影する範囲は図２に符号Ｂ示す領域であり、機体８の右側方を撮影する右側方監視カメラ３４が撮影する範囲は図２に符号Ｒで示す領域であり、機体８の左側方を撮影する左側方監視カメラ３６が撮影する範囲は図２に符号Ｌで示す領域である。各領域Ｆ，Ｂ，Ｒ，Ｌは上部旋回体６の周縁及び図２に示す点線で区画される領域であるが、各監視カメラ３０，３２，３４，３６が撮影する範囲（各領域Ｆ，Ｂ，Ｒ，Ｌ）は互いに重複してもよい。なお、本明細書における前後方向及び左右方向は、図１及び図２に示すキャブ２４内に搭乗した運転員から見た前後方向及び左右方向である。

図３に示すとおり、キャブ２４内には運転員用の座席３８が設置されている。座席３８の左右両側には、前後方向及び左右方向からなる十字方向を含む３６０°全方向に揺動自在な一対のジョイスティック４０が配置されている。座席３８の前方には、前後方向に揺動自在な一対の走行レバー４２が配置されている。座席３８の右前方には、各種画像を表示するモニタ４４が配置されている。モニタ４４の画面４６には、各監視カメラ３０，３２，３４，３６によって撮影されたカメラ画像に後述する画像処理手段５０が画像処理を施した処理画像（後述する合成俯瞰画像５２及び変換画像６０）と、燃料残量、作動油温度及びエンジン冷却水温度等の機械情報画像と、油圧ショベル２の保守点検の際に点検員が使用する保守点検用の操作画像とが選択的に表示される。画面４６の下方には、画面４６に表示される画像を操作するための複数個のスイッチ４８が配置されている。

本発明に従って構成された油圧ショベル２は、各監視カメラ３０，３２，３４，３６によって撮影された各カメラ画像に画像処理を施す画像処理手段５０を備えるのが重要である。図４に示すとおり、コンピュータから構成され得る画像処理手段５０は、各監視カメラ３０，３２，３４，３６に電気的に接続され、各監視カメラ３０，３２，３４，３６によって撮影された各カメラ画像の画像情報が各監視カメラ３０，３２，３４，３６から画像処理手段５０に入力される。また、画像処理手段５０はキャブ２４内のモニタ４４にも電気的に接続され、各監視カメラ３０，３２，３４，３６によって撮影された各カメラ画像に画像処理を施した画像情報が画像処理手段５０からモニタ４４に出力される。

画像処理手段５０が実行する画像処理のステップを説明すると、まず画像処理手段５０は、各監視カメラ３０，３２，３４，３６によって撮影された各カメラ画像を合成することにより、図５に示すとおり、機体８の上方から機体８の周囲を俯瞰した合成俯瞰画像５２を生成する。画像処理手段５０にはあらかじめ機体８の平面図形５４が記憶されており、合成俯瞰画像５２の中央部には機体８の平面図形５４が配置される。

次いで画像処理手段５０は、１以上の区画ラインによって合成俯瞰画像５２を複数の領域に区画する。区画ラインは、平面図形５４の前後方向片側端部を通って左右方向に延びる第１区画ラインと、平面図形５４の左右方向片側端部を通って前後方向に延びる第２区画ラインとから構成されているのが好ましい。図示の実施形態では図５（ａ）に示すとおり、第１区画ライン５６は平面図形５４の前側端部を通って左右方向に延びており、第２区画ライン５８は平面図形５４の左側端部を通って前後方向に延びている。そして合成俯瞰画像５２は、第１区画ライン５６及び第２区画ライン５８によって、第１領域Ａと、第２領域Ｂと、第３領域Ｃと、第４領域Ｄとに区画されている。図５を参照することによって理解されるとおり、第４領域Ｄは、平面図形５４を含むと共に、運転員の死角となる機体８の後方及び機体８の右側方を含む。

次いで画像処理手段５０は、複数の領域のうち所定領域のサイズを拡大すると共に、複数の領域のうち所定領域以外の領域のサイズを所定領域の拡大に応じて変更することにより合成俯瞰画像５２と同サイズの変換画像を生成する。図示の実施形態では、画像処理手段５０は、第４領域Ｄのサイズを拡大すると共に、第４領域Ｄ以外の領域のサイズ（すなわち、第１領域Ａのサイズ、第２領域Ｂのサイズ及び第３領域Ｃのサイズ）を第４領域Ｄの拡大に応じて変更することにより、合成俯瞰画像５２と同サイズの変換画像６０を生成する。詳述すると、合成俯瞰画像５２の第４領域Ｄは、前後方向のサイズ及び左右方向のサイズが共に拡大され、変換画像６０の第４領域Ｄ’に変更されている。他方、合成俯瞰画像５２の第１領域Ａは、第４領域Ｄの拡大に応じて前後方向のサイズ及び左右方向のサイズが共に縮小され、変換画像６０の第１領域Ａ’に変更されている。また、合成俯瞰画像５２の第２領域Ｂは、第４領域Ｄの拡大に応じて前後方向のサイズが縮小されると共に左右方向のサイズが拡大され、変換画像６０の第２領域Ｂ’に変更されている。また、合成俯瞰画像５２の第３領域Ｃは、第４領域Ｄの拡大に応じて前後方向のサイズが拡大されると共に左右方向のサイズが縮小され、変換画像６０の第３領域Ｃ’に変更されている。

上述のとおり、本発明に従って構成された油圧ショベル２では、画像処理手段５０が、各監視カメラ３０，３２，３４，３６によって撮影されたカメラ画像に画像処理を施して、合成俯瞰画像５２及び変換画像６０を生成する。合成俯瞰画像５２と変換画像６０とは、たとえばモニタ４４のスイッチ４８が操作されることにより、選択的にモニタ４４の画面４６に表示される。合成俯瞰画像５２又は変換画像６０が画面４６に表示される際は、平面図形５４の上部旋回体の向きは常に一定であり、すなわち、平面図形５４のキャブは常に画面４６の上側に位置し、平面図形５４のカウンタウエイトは常に画面４６の下側に位置する。また、実際の下部走行体４に対して実際の上部旋回体６が旋回されると、画面４６に表示された合成俯瞰画像５２又は変換画像６０において、平面図形５４の上部旋回体に対して平面図形５４の下部走行体が回転される。

図示の実施形態では、合成俯瞰画像５２の第４領域ＤをＤ’に拡大した変換画像６０がモニタ４４の画面４６に表示されることによって、モニタ４４を大型化することなく、変換画像６０において拡大された第４領域Ｄ’に相当する実際の作業領域（すなわち、運転員の死角となる機体８の後方及び機体８の右側方）に障害物や他の作業員等が存在するか否かを運転員が確実に認識することができる。また図示の実施形態では、サイズが変更されているものの、第４領域Ｄ’以外の領域（第１領域Ａ’、第２領域Ｂ’及び第３領域Ｃ’）も変換画像６０に含まれているので、変換画像６０において第４領域Ｄ’以外の領域に相当する実際の作業領域についても障害物や他の作業員等が存在するか否かを運転員が認識することができる。このように、機体８の周囲を俯瞰した合成俯瞰画像５２と同一の領域を変換画像６０が含むので、運転員は変換画像６０によって運転員の死角となる領域の安全確認だけでなく機体８の周囲の安全確認も行うことができる。したがって図示の実施形態では、油圧ショベル２による作業中に合成俯瞰画像と拡大画像の表示を運転員が切り換える必要がなく、運転員はジョイスティック４０や走行レバー４２から手を離さずに機体８の周囲の安全確認を行うことができるので、作業性の向上が図られる。また図示の実施形態では、合成俯瞰画像５２と変換画像６０とを作業現場の状況や運転員の好みに応じて切り換えることが可能である。

２：油圧ショベル（建設機械）
８：機体
２４：キャブ
３０：前方監視カメラ
３２：後方監視カメラ
３４：右側方監視カメラ
３６：左側方監視カメラ
４４：モニタ
５０：画像処理手段
５２：合成俯瞰画像
５４：平面図形
５６：第１区画ライン
５８：第２区画ライン
６０：変換画像
Ａ：合成俯瞰画像の第１領域
Ｂ：合成俯瞰画像の第２領域
Ｃ：合成俯瞰画像の第３領域
Ｄ：合成俯瞰画像の第４領域
Ａ’：変換画像の第１領域
Ｂ’：変換画像の第２領域
Ｃ’：変換画像の第３領域
Ｄ’：変換画像の第４領域

Claims (2)

1. 機体の周囲を撮影する複数の監視カメラと、
   前記複数の監視カメラのそれぞれによって撮影された複数のカメラ画像を合成して合成俯瞰画像を生成し、そしてまた１以上の区画ラインによって前記合成俯瞰画像を複数の領域に区画して、前記複数の領域のうち所定領域のサイズを拡大すると共に前記複数の領域のうち前記所定領域以外の領域のサイズを前記所定領域の拡大に応じて変更することにより前記合成俯瞰画像と同サイズの変換画像を生成する画像処理手段と、
   前記合成俯瞰画像と前記変換画像とを選択的に表示するモニタとを備え、
   前記合成俯瞰画像の中央部には前記機体の平面図形が配置され、
   前記区画ラインは、前記平面図形の前後方向片側端部を通って左右方向に延びる第１区画ラインと、前記平面図形の左右方向片側端部を通って前後方向に延びる第２区画ラインとから構成され、
   前記所定領域は前記平面図形を含む領域である建設機械。
2. 前記機体の左前部分にはキャブが配置され、前記第１区画ラインは前記平面図形の前側端部を通り、前記第２区画ラインは前記平面図形の左側端部を通る、請求項１記載の建設機械。