JP6880677B2 - Work vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、走行体上にブームを備えた作業車両に関する。 The present invention relates to a work vehicle having a boom on a traveling body.
従来より、走行体と、旋回可能に走行体に支持された旋回体と、伸縮及び起伏可能に旋回体に支持されたブームとを備えるクレーンが知られている。このクレーンはブームの先端位置等を監視しながら、旋回体を旋回させ、ブームを伸縮及び起伏させる。しかしながら、近年のクレーンの大型化に伴って、クレーンに設けられたセンサでブームの先端位置を正確に検出することが難しくなっている。 Conventionally, a crane including a traveling body, a swinging body rotatably supported by the traveling body, and a boom supported by the swinging body so as to be able to expand and contract and undulate has been known. This crane turns the swivel body while monitoring the position of the tip of the boom, and expands and contracts and raises and lowers the boom. However, with the increase in size of cranes in recent years, it has become difficult to accurately detect the tip position of the boom with a sensor provided in the crane.
そこで、全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を用いてブームの先端位置を検出する手法が提案されている。すなわち、クレーンは、GNSSアンテナが受信した測位衛星からの測位信号をGNSS受信機でGNSSアンテナの設置位置を示す位置信号に変換することにより、ブームの先端位置を検出することができる。例えば、特許文献1〜3にはGNSSアンテナを取り付けた作業車両が開示されている。
Therefore, a method of detecting the tip position of a boom by using a global navigation satellite system (GNSS) has been proposed. That is, the crane can detect the tip position of the boom by converting the positioning signal from the positioning satellite received by the GNSS antenna into a position signal indicating the installation position of the GNSS antenna by the GNSS receiver. For example,
GNSSを用いて高精度な検出を行うためにはGNSSアンテナの数を増やすことが有効である。GNSSアンテナを増やすと、各GNSSアンテナに接続されるGNSS受信機も増やさなければならない。しかしながら、GNSS受信機は高価であるためコストが上昇する。 It is effective to increase the number of GNSS antennas in order to perform highly accurate detection using GNSS. As the number of GNSS antennas increases, so does the number of GNSS receivers connected to each GNSS antenna. However, GNSS receivers are expensive and therefore costly.
本発明は、ブームの先端位置を検出するために、衛星からの電波を受信する複数のアンテナを設ける場合に、アンテナからの信号を受信する受信機の数を減らすことでコストを抑えることができる作業車両を提供することを目的とする。 According to the present invention, when a plurality of antennas for receiving radio waves from satellites are provided in order to detect the tip position of the boom, the cost can be suppressed by reducing the number of receivers for receiving signals from the antennas. The purpose is to provide a work vehicle.
作業車両は、走行体と、前記走行体上に配置されたブームと、前記ブームの先端部に設けられ、衛星からの電波を受信して測位信号を出力するブーム側アンテナと、前記走行体の異なる位置に設けられ、衛星からの電波を受信して測位信号を出力する複数の走行体側アンテナと、前記ブーム側アンテナから出力された測位信号を受信し、該測位信号に基づいて前記ブーム側アンテナの設置位置を示す位置信号を出力する第1受信機と、前記複数の走行体側アンテナとの接続を切り替え、何れか1つの前記走行体側アンテナから出力された測位信号を受信して出力する切替器と、前記切替器から出力された測位信号を受信し、該測位信号に基づいて該測位信号を出力した前記走行体側アンテナの設置位置を示す位置信号を出力する第2受信機と、前記第1受信機及び前記第2受信機から出力される位置信号に基づいて前記ブームの先端部の位置を算出する制御部と、前記複数の走行体側アンテナの車両座標系における位置座標を記憶する記憶部とを備え、前記走行体及び前記ブームが静止している状態において、前記制御部は、前記ブーム側アンテナの設置位置を原点とする第1測位座標系において、前記複数の走行体側アンテナの設置位置を示す位置座標を、前記第1受信機及び前記第2受信機から出力される位置信号に基づいて特定する第1特定処理と、前記記憶部に記憶された前記走行体側アンテナの前記車両座標系における位置座標及び前記第1特定処理で特定された前記走行体側アンテナの前記第1測位座標系における位置座標をヘルマート変換することによって、前記車両座標系における位置座標及び前記第1測位座標系における位置座標の一方を他方に変換するための変換係数を算出する第1算出処理とを実行し、前記ブームが移動した場合、前記制御部は、何れか1つの所望の前記走行体側アンテナの設置位置を原点とする第2測位座標系において、移動後の前記ブーム側アンテナの設置位置を示す位置座標を、前記第1受信機から出力される位置信号に基づいて特定する第2特定処理と、前記第1特定処理で特定した前記所望の走行体側アンテナの前記第1測位座標系における位置座標と前記第2測位座標系の原点との差である差分値を算出する第2算出処理と、前記差分値を用いて、前記第2特定処理で特定した前記ブーム側アンテナの前記第2測位座標系における位置座標を前記第1測位座標系における位置座標に変換する第1変換処理と、前記変換係数を用いて、前記第1変換処理で得られた前記ブーム側アンテナの第1測位座標系における位置座標を前記車両座標系における位置座標に変換する第2変換処理とを実行する。 The work vehicle includes a traveling body, a boom arranged on the traveling body, a boom-side antenna provided at the tip of the boom, receiving radio waves from a satellite and outputting a positioning signal, and the traveling body. provided at different positions, and a plurality of traveling body side antenna for outputting the positioning signal by receiving a radio wave from a satellite to receive a positioning signal output from the boom antenna, the boom antenna based on the positioning signal A switch that switches the connection between the first receiver that outputs a position signal indicating the installation position of the vehicle and the plurality of vehicle-side antennas, and receives and outputs the positioning signal output from any one of the vehicle-side antennas. A second receiver that receives the positioning signal output from the switch and outputs a position signal indicating the installation position of the traveling body side antenna that outputs the positioning signal based on the positioning signal, and the first receiver. A control unit that calculates the position of the tip of the boom based on the position signals output from the receiver and the second receiver, and a storage unit that stores the position coordinates of the plurality of traveling body side antennas in the vehicle coordinate system. In a state where the traveling body and the boom are stationary, the control unit sets the installation positions of the plurality of traveling body side antennas in the first positioning coordinate system having the installation position of the boom side antenna as the origin. In the vehicle coordinate system of the traveling body side antenna stored in the storage unit and the first specific processing for specifying the indicated position coordinates based on the position signals output from the first receiver and the second receiver. By performing Helmart transformation of the position coordinates and the position coordinates of the traveling body side antenna specified by the first specific process in the first positioning coordinate system, the position coordinates in the vehicle coordinate system and the position coordinates in the first positioning coordinate system are performed. When the first calculation process for calculating the conversion coefficient for converting one to the other is executed and the boom moves, the control unit uses the installation position of any one of the desired traveling body side antennas as the origin. In the second positioning coordinate system, the second specifying process for specifying the position coordinates indicating the installation position of the boom-side antenna after movement based on the position signal output from the first receiver, and the first The second calculation process for calculating the difference value which is the difference between the position coordinates of the desired traveling body side antenna specified in the specific process in the first positioning coordinate system and the origin of the second positioning coordinate system, and the difference value are By using, the position coordinates of the boom-side antenna specified in the second specific process in the second positioning coordinate system are placed in the first positioning coordinate system. Using the first conversion process for converting to the position coordinates and the conversion coefficient, the position coordinates of the boom-side antenna obtained in the first conversion process in the first positioning coordinate system are converted into the position coordinates in the vehicle coordinate system. The second conversion process to be converted is executed .
また上記の作業車両において、前記走行体側アンテナは、前記走行体の四隅にそれぞれ配置されるようにしてもよい。 Further, in the above-mentioned work vehicle, the traveling body side antennas may be arranged at the four corners of the traveling body, respectively.
上記の作業車両によれば、ブームの先端位置を検出するために、衛星からの電波を受信する複数のアンテナを設ける場合に、複数のアンテナと受信機との間に切替器を設けることにより、受信機の数を減らすことができ、コストを抑えることができる。 According to the above-mentioned work vehicle, when a plurality of antennas for receiving radio waves from satellites are provided in order to detect the tip position of the boom, a switch is provided between the plurality of antennas and the receiver. The number of receivers can be reduced and the cost can be reduced.
また上記の作業車両によれば、作業車両を作業位置に停止させてからブームを移動させるまでの間に変換係数を算出することができる。よって、オペレータは変換係数を算出するための特別な操作をする必要がなく、オペレータの負担を減らすことができる。 Further, according to the above-mentioned work vehicle, the conversion coefficient can be calculated between the time when the work vehicle is stopped at the work position and the time when the boom is moved. Therefore, the operator does not need to perform a special operation for calculating the conversion coefficient, and the burden on the operator can be reduced.
また上記の作業車両によれば、走行体側アンテナの1つを基地局、ブーム側アンテナを移動局とすることにより、基地局が固定されるので同じ補正データを繰り返し使用することができ、補正データの生成に要する時間を削減できる。よって、ブームが移動したときのブーム側アンテナの位置を短時間で検出することができる。 Further, according to the above-mentioned work vehicle, by using one of the traveling body side antennas as a base station and the boom side antenna as a mobile station, the base station is fixed, so that the same correction data can be used repeatedly, and the correction data can be used repeatedly. The time required to generate the can be reduced. Therefore, the position of the boom-side antenna when the boom moves can be detected in a short time.
また上記の作業車両によれば、走行体側アンテナを走行体の四隅にそれぞれ設けることにより、互いに離れた位置に配置されるので、測位精度が向上する。また、走行体側アンテナの全てが同時に旋回体や建設中の建物等の障害物によって遮られることを抑制できる。 Further, according to the above-mentioned work vehicle, by providing the traveling body side antennas at the four corners of the traveling body, the antennas are arranged at positions separated from each other, so that the positioning accuracy is improved. In addition, it is possible to prevent all of the traveling body side antennas from being blocked by obstacles such as a swinging body and a building under construction at the same time.
以下では作業車両としてラフテレーンクレーンを例に説明する。なお、作業車両としては、自走可能で且つブームを有していればよく、例えば、オールテレーンクレーン、カーゴクレーン、高所作業車等であってもよい。 In the following, a rough terrain crane will be described as an example of a work vehicle. The work vehicle may be a self-propelled work vehicle and has a boom, and may be, for example, an all-terrain crane, a cargo crane, an aerial work platform, or the like.
<クレーンの概要>
まず、クレーン1について簡単に説明する。図1は、走行時におけるクレーン1を示す図である。図2は、吊上作業時におけるクレーン1を示す図である。クレーン1は、主に走行体2と旋回体3で構成されている。
<Overview of the crane>
First, the
走行体2は、左右一対のフロントタイヤ21とリヤタイヤ22を備えている。また、走行体2は、吊上作業を行う際に接地させて安定を図るアウトリガ23を備えている。また、走行体2は、これらを駆動するためのアクチュエータに加え、エンジン24やトランスミッションを備えている。また、走行体2は、旋回用モータ25を備えている。旋回用モータ25により、走行体2は、その上部に支持する旋回体3を旋回自在としている(図2の矢印A参照)。
The traveling
旋回体3は、その後部から前方へ突き出すようにブーム31を備えている。ブーム31は、伸縮用シリンダ32によって伸縮自在となっている(図2の矢印B参照)。また、ブーム31は、起伏用シリンダ33によって起伏自在となっている(図2の矢印C参照)。また、旋回体3はブーム31の右方にキャビン34を備えている。
The
<ブームの先端位置検出に関する構成>
図3は、GNSSアンテナの配置を説明するためのクレーン1の模式平面図である。クレーン1は、ブーム31の先端部31aに設けられたブーム側アンテナである第1GNSSアンテナ41を有している。またクレーン1は、走行体2の四隅にそれぞれ設けられた走行体側アンテナである第2GNSSアンテナ42と、第3GNSSアンテナ43と、第4GNSSアンテナ44と、第5GNSSアンテナ45とを有している。
<Configuration related to boom tip position detection>
FIG. 3 is a schematic plan view of the
第1GNSSアンテナ41から第5GNSSアンテナ45は全地球航法衛星システムで使用されるアンテナであり、図示しない測位衛星が出力する電波を受信し、受信電波に基づく測位信号を出力する。
The
第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45は走行体2の四隅にそれぞれ設けられることにより、互いに離れた位置に配置されるので、測位精度が向上する。また、第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45の全てが同時に旋回体3や建設中の建物等の障害物によって遮られることを抑制できる。
Since the
なお、走行体側アンテナは複数であればその数には特に限定はなく、例えば走行体2の前端部と後端部とに1つずつ設けてもよい。また、走行体側アンテナは、走行体2の異なる位置に設けられていればその位置には特に限定はなく、例えば、各アウトリガ23や旋回体3に設けてもよい。アウトリガ23や旋回体3に設けることにより、第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45が旋回体3の影になって測位できなくなることを抑制できる。
The number of the traveling body side antennas is not particularly limited as long as the number of antennas is limited to one, and one may be provided at each of the front end portion and the rear end portion of the traveling
図4は、ブームの先端位置検出に関する制御系の構成を示す図である。クレーン1は、制御部51を備えている。制御部51は、ブーム31の伸縮動作や起伏動作のほか、様々な動作を制御できる。制御部51は、例えばCPUによって実現することができる。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a control system related to boom tip position detection. The
制御部51には、記憶部52と、第1受信機である第1GNSS受信機53と、第2受信機である第2GNSS受信機54とが接続されている。第1GNSS受信機53には第1GNSSアンテナ41が接続されている。第2GNSS受信機54には切替器55が接続されている。切替器55には第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45が接続されている。
The
制御部51は、第1GNSS受信機53及び第2GNSS受信機54から出力される位置信号に基づいてブーム31の先端部31aの位置を算出する。そして、制御部51は算出したブーム31の先端部31aの位置に基づいて、ブーム31の伸縮動作や起伏動作を制御する。
The
記憶部52は、ブーム31の先端位置を検出するための種々のプログラムやデータを格納している。その1つとして、記憶部52は第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45の車両座標系における位置座標B2〜B5を記憶している(図5参照)。各位置座標B2〜B5は、例えば、クレーン1の製造過程において計測されたものである。車両座標系とは、クレーン1の任意の位置(例えば旋回体3の旋回中心)を原点とし、水平方向において互いに直交する方向に延びるx軸及びy軸と、鉛直上方に延びるz軸とで定義される仮想空間である。車両座標系における各座標は(x,y,z)で表現される。
The
本実施形態では単純化のために車両座標系をBi(xi,yi)で表現するものとする。図5に、車両座標系における第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45の位置座標B2〜B5の一例を示す。
In this embodiment, the vehicle coordinate system is represented by Bi (xi, yi) for simplification. FIG. 5 shows an example of the position coordinates B2 to B5 of the
切替器55は、第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45との接続を切り替え、何れか1つのアンテナから出力された測位信号を受信して第2GNSS受信機54へ出力する高周波リレーである。切替器55は制御部51によって切り替えられる。このように、切替器55を用いることにより、複数のGNSSアンテナ42〜45の出力を1つの第2GNSS受信機54で受信することができる。GNSS受信機は高価であるため、複数のGNSSアンテナを設ける場合にGNSS受信機の数を減らすことでコストを抑えることができる。
The
第1GNSS受信機53は、第1GNSSアンテナ41から出力された測位信号を受信し、該測位信号に基づいて第1GNSSアンテナ41の設置位置を示す位置信号を制御部51へ出力する。
The
第2GNSS受信機54は、切替器55から出力された測位信号を受信し、該測位信号に基づいて該測位信号を出力した第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45の設置位置を示す位置信号を制御部51へ出力する。
The
また制御部51には、操作部56と、アウトリガ23と、旋回用モータ25と、伸縮用シリンダ32と、起伏用シリンダ33とが接続されている。操作部56はキャビン34に設けられ、オペレータからの操作を受け付けるものである。操作部56は受け付けた操作に応じた操作信号を制御部51へ出力する。操作部56はクレーン1を操作するためのレバー、ハンドル、ペダル、操作パネル等を含んでいる。
Further, the
制御部51は操作部56から出力される各種信号に基づいて、アウトリガ23と、旋回用モータ25と、伸縮用シリンダ32と、起伏用シリンダ33の動作を制御する。例えば、制御部51は、アウトリガ23を張出状態に移動させることを指示する張出操作、逆に格納状態に移動させることを指示する格納操作を受け付ける。また制御部51は、旋回用モータ25に旋回体3を旋回させることを指示する旋回操作、伸縮用シリンダ32にブーム31を伸長又は縮小させることを指示する伸長操作又は縮小操作、起伏用シリンダ33にブーム31を起仰又は倒伏させることを指示する起仰操作又は倒伏操作を受け付ける。
The
<ブームの先端位置検出に関する動作>
図6から図12を参照してブーム31の先端位置検出に関する動作を説明する。ここでは、作業現場の作業位置にクレーン1を停止させ、走行体2及びブーム31が静止している状態で変換係数を算出し、ブーム31の移動開始後に変換係数を用いてブーム31の先端部31aの位置を検出する。
<Operation related to boom tip position detection>
The operation related to the tip position detection of the
図6は、変換係数の算出に関するクレーン1の動作を示すフローチャートである。まず、ステップS10において、制御部51はアウトリガ23の接地が完了したか否かを判別する。具体的には、制御部51は操作部56から張出操作の指示を受け付け、アウトリガ23の動作が終了したことをもってアウトリガ23の接地が完了したと判別することができる。なお、アウトリガ23の張出状態及び格納状態を検出するセンサを設け、制御部51はこのセンサの検出信号からアウトリガ23の接地が完了したか否かを判別してもよい。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the
アウトリガ23の接地が完了すると、ステップS10からステップS11へ進んで、制御部51は第1特定処理を実行する。第1特定処理において制御部51は、第1GNSSアンテナ41の位置を原点とする第1測位座標系において、第2GNSSアンテナ42の設置位置を示す位置座標D2と、第3GNSSアンテナ43の設置位置を示す位置座標D3と、第4GNSSアンテナ44の設置位置を示す位置座標D4と、第5GNSSアンテナ45の設置位置を示す位置座標D5とを、第1GNSS受信機53及び第2GNSS受信機54から出力される位置信号に基づいて特定する。
When the grounding of the
第1測位座標系とは、現在の第1GNSSアンテナ41の位置を原点とし、原点から東方向に延びるE軸と、原点から北方向に延びるN軸と、原点から鉛直上方に延びるU軸とで定義される仮想空間であり、ENU(East−North−Up)座標系である。ENU座標系における各座標は(E,N,U)で表現される。
The first positioning coordinate system is an E-axis extending eastward from the origin, an N-axis extending northward from the origin, and a U-axis extending vertically upward from the origin, with the current position of the
本実施形態では単純化のために第1測位座標系をDi(Ei,Ni)で表現するものとする。図7に、第1測位座標系における第1GNSSアンテナ41から第5GNSSアンテナ45の位置座標D1〜D5の一例を示す。
In this embodiment, the first positioning coordinate system is represented by Di (Ei, Ni) for simplification. FIG. 7 shows an example of the position coordinates D1 to D5 of the
ステップS11において、制御部51は、第1GNSS受信機53から第1GNSSアンテナ41の位置信号を受信し、切替器55を切り替えて第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45の位置信号を順次受信する。そして、制御部51は、RTK(Real Time Kinematic)測位によって、第1GNSSアンテナ41の位置信号と第2GNSSアンテナ42の位置信号の差に基づいて、第1測位座標系における第2GNSSアンテナ42の位置座標D2を特定する。同様に、第3GNSSアンテナ43の位置座標D3から第5GNSSアンテナ45の位置座標D5も特定する。
In step S11, the
次に、ステップS12へ進んで、制御部51は第1算出処理を実行する。第1算出処理において制御部51は、記憶部52に記憶された第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45の車両座標系における位置座標B2〜B5及び第1特定処理で特定された第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45の第1測位座標系における位置座標D2〜D5をヘルマート変換することによって、車両座標系における位置座標及び第1測位座標系における位置座標の一方を他方に変換するための変換係数θ、(c,d)を算出する。そして、制御部51は、算出した変換係数θ、(c,d)を記憶部52に記憶させる。
Next, the process proceeds to step S12, and the
図8は、変換係数θ、(c,d)を用いた車両座標系及び第1測位座標系の関係を示す図である。変換係数θは、車両座標系及び第1側座標系の対応する軸(x軸とE軸、y軸とN軸、z軸とU軸)のなす角を示す。変換係数(c,d)は、車両座標系の原点と、第1測位座標系の原点との距離を示す。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the vehicle coordinate system and the first positioning coordinate system using the conversion coefficients θ and (c, d). The conversion coefficient θ indicates the angle formed by the corresponding axes (x-axis and E-axis, y-axis and N-axis, z-axis and U-axis) of the vehicle coordinate system and the first-side coordinate system. The conversion coefficient (c, d) indicates the distance between the origin of the vehicle coordinate system and the origin of the first positioning coordinate system.
次に、ステップS13において、制御部51は操作部56からアウトリガ23の格納操作を受け付けた場合、ステップS14へ進んで記憶部52に記憶されている変換係数θ、(c,d)を消去する。すなわち、変換係数θ、(c,d)は、アウトリガ23を格納するタイミングで消去される。換言すれば、変換係数θ、(c,d)は、アウトリガ23が接地されて次に格納されるまでの間、同じ値が繰り返し使用される。
Next, in step S13, when the
このように、クレーン1を作業位置に停止させた後、アウトリガ23を接地させてからブーム31を移動させるまでの間に変換係数θ、(c,d)を自動的に算出することができる。よって、オペレータは変換係数θ、(c,d)を算出するための特別な操作をする必要がなく、オペレータの負担を減らすことができる。
In this way, after the
次に、変換係数θ、(c,d)を算出した後、ブーム31が移動した場合に、制御部51が変換係数θ、(c,d)を用いて第1GNSSアンテナ41の位置を検出する動作について説明する。図9は、第1GNSSアンテナ41の位置検出に関するクレーン1の動作を示すフローチャートである。
Next, after calculating the conversion coefficients θ, (c, d), when the
ステップS20において、制御部51はブーム31が移動したか否かを判別する。具体的には、制御部51は操作部56からブーム31の操作を受け付け、ブーム31を移動させた場合に、ブーム31が移動したと判別することができる。
In step S20, the
ブーム31が移動すると、ステップS20からステップS21へ進んで、制御部51は第2特定処理を実行する。第2特定処理において制御部51は、第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45のうち何れか1つの所望のアンテナの位置を原点とする第2測位座標系において、移動後の第1GNSSアンテナ41の設置位置を示す位置座標F11を、第1GNSS受信機53から出力される位置信号に基づいて特定する。
When the
所望のアンテナは、例えば、制御部51が第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45の電波受信状況に基づいて選択することができる。第2GNSSアンテナ42から第5GNSSアンテナ45の電波受信状況は、建設中の建物等の障害物に電波が遮られることによって変化するため、制御部51はステップS21開始時において最も受信状況の良いアンテナを選択することが望ましい。
The desired antenna can be selected by the
第2測位座標系とは、第1座標系と原点の位置が異なるENU座標系である。本実施形態においては、第2GNSSアンテナ42を原点として説明する。本実施形態では単純化のために第2測位座標系をFi(Ei,Ni)で表現するものとする。図10に、第2測位座標系における第1GNSSアンテナ41から第5GNSSアンテナ45の位置座標F11、F2、F3、F4、F5の一例を示す。
The second positioning coordinate system is an ENU coordinate system in which the position of the origin is different from that of the first coordinate system. In this embodiment, the
ステップS21において、制御部51は、切替器55を切り替えて第2GNSS受信機54から第2GNSSアンテナ42の位置信号を受信し、第1GNSS受信機53から第1GNSSアンテナ41の位置信号を受信する。そして、制御部51は、RTK測位によって、第1GNSSアンテナ41の位置信号と第2GNSSアンテナ42の位置信号の差に基づいて、第2測位座標系における第1GNSSアンテナ41の位置座標F11を特定する。
In step S21, the
RTK測位では補正データが必要であり、補正データは基地局(第2測位座標系の原点)で観測される各衛星の搬送波位相データ、擬似距離データ、基地局座標値等を含んでいる。つまり、基地局が固定されていれば、同じ補正データを繰り返し使用することができ、補正データの生成に要する時間を削減できる。よって、第2GNSSアンテナ42を基地局、第1GNSSアンテナ41を移動局とすることによって、ブーム31が移動したときの第1GNSSアンテナ41の位置を短時間で検出することができる。
Correction data is required for RTK positioning, and the correction data includes carrier phase data, pseudo-distance data, base station coordinate values, and the like of each satellite observed at the base station (origin of the second positioning coordinate system). That is, if the base station is fixed, the same correction data can be used repeatedly, and the time required to generate the correction data can be reduced. Therefore, by using the
次に、ステップS22へ進んで、制御部51は第2算出処理を実行する。第2算出処理において制御部51は、ステップS11(図6参照)の第1特定処理で特定した上記所望のアンテナ(本実施形態では第2GNSSアンテナ42)の第1測位座標系における位置座標と第2測位座標系の原点との差である差分値Gを算出する。本実施形態では、差分値G=D2−F2となる。
Next, the process proceeds to step S22, and the
次に、ステップS23へ進んで、制御部51は第1変換処理を実行する。第1変換処理において制御部51は、差分値Gを用いて、ステップS21の第2特定処理で特定した移動後の第1GNSSアンテナ41の第2測位座標系における位置座標F11を第1測位座標系における位置座標D11に変換する。本実施形態では、D11=F11+Gとなる。図11に、第1測位座標系における第1変換処理後の第1GNSSアンテナ41から第5GNSSアンテナ45の位置座標D11、D2〜D5の一例を示す。
Next, the process proceeds to step S23, and the
次に、ステップS24へ進んで、制御部51は第2変換処理を実行する。第2変換処理において制御部51は、変換係数θ、(c,d)を用いて、ステップS23の第1変換処理で得られた移動後の第1GNSSアンテナ41の第1測位座標系における位置座標D11を車両座標系における位置座標B11に変換する。具体的には、式1に第1測位座標系の位置座標D11(E11,N11)を代入することによって、車両座標系の位置座標B11(x11,y11)を得ることができる。
Next, the process proceeds to step S24, and the
図12に、車両座標系における第2変換処理後の第1GNSSアンテナ41から第5GNSSアンテナ45の位置座標B11、B2〜B5の一例を示す。
FIG. 12 shows an example of the position coordinates B11, B2 to B5 of the
第1GNSSアンテナ41はブーム31の先端部31aに設けられているので、ステップS24で得られた第1GNSSアンテナ41の位置座標B11が、移動したブーム31の先端部31aの車両座標系における位置座標となる。図9の一連の動作を短時間に繰り返すことで、刻々と変化するブーム31の先端部31aの位置を適時検出することができる。そして、制御部51は、検出したブーム31の先端部31aの位置に基づいてブーム31の移動を制御することができる。
Since the
1 クレーン(作業車両)
2 走行体
31 ブーム
31a 先端部
41 第1GNSSアンテナ(ブーム側アンテナ)
42 第2GNSSアンテナ(走行体側アンテナ)
43 第3GNSSアンテナ(走行体側アンテナ)
44 第4GNSSアンテナ(走行体側アンテナ)
45 第5GNSSアンテナ(走行体側アンテナ)
51 制御部
52 記憶部
53 第1GNSS受信機(第1受信機)
54 第2GNSS受信機(第2受信機)
55 切替器
1 Crane (work vehicle)
2 Traveling
42 2nd GNSS antenna (runner side antenna)
43 3rd GNSS antenna (runner side antenna)
44 4th GNSS antenna (runner side antenna)
45 5th GNSS antenna (runner side antenna)
51
54 2nd GNSS receiver (2nd receiver)
55 switch
Claims (2)
前記走行体上に配置されたブームと、
前記ブームの先端部に設けられ、衛星からの電波を受信して測位信号を出力するブーム側アンテナと、
前記走行体の異なる位置に設けられ、衛星からの電波を受信して測位信号を出力する複数の走行体側アンテナと、
前記ブーム側アンテナから出力された測位信号を受信し、該測位信号に基づいて前記ブーム側アンテナの設置位置を示す位置信号を出力する第1受信機と、
前記複数の走行体側アンテナとの接続を切り替え、何れか1つの前記走行体側アンテナから出力された測位信号を受信して出力する切替器と、
前記切替器から出力された測位信号を受信し、該測位信号に基づいて該測位信号を出力した前記走行体側アンテナの設置位置を示す位置信号を出力する第2受信機と、
前記第1受信機及び前記第2受信機から出力される位置信号に基づいて前記ブームの先端部の位置を算出する制御部と、
前記複数の走行体側アンテナの車両座標系における位置座標を記憶する記憶部とを備え、
前記走行体及び前記ブームが静止している状態において、前記制御部は、
前記ブーム側アンテナの設置位置を原点とする第1測位座標系において、前記複数の走行体側アンテナの設置位置を示す位置座標を、前記第1受信機及び前記第2受信機から出力される位置信号に基づいて特定する第1特定処理と、
前記記憶部に記憶された前記走行体側アンテナの前記車両座標系における位置座標及び前記第1特定処理で特定された前記走行体側アンテナの前記第1測位座標系における位置座標をヘルマート変換することによって、前記車両座標系における位置座標及び前記第1測位座標系における位置座標の一方を他方に変換するための変換係数を算出する第1算出処理とを実行し、
前記ブームが移動した場合、前記制御部は、
何れか1つの所望の前記走行体側アンテナの設置位置を原点とする第2測位座標系において、移動後の前記ブーム側アンテナの設置位置を示す位置座標を、前記第1受信機から出力される位置信号に基づいて特定する第2特定処理と、
前記第1特定処理で特定した前記所望の走行体側アンテナの前記第1測位座標系における位置座標と前記第2測位座標系の原点との差である差分値を算出する第2算出処理と、
前記差分値を用いて、前記第2特定処理で特定した前記ブーム側アンテナの前記第2測位座標系における位置座標を前記第1測位座標系における位置座標に変換する第1変換処理と、
前記変換係数を用いて、前記第1変換処理で得られた前記ブーム側アンテナの第1測位座標系における位置座標を前記車両座標系における位置座標に変換する第2変換処理とを実行することを特徴とする作業車両。 With the running body
The boom placed on the traveling body and
A boom-side antenna provided at the tip of the boom that receives radio waves from satellites and outputs a positioning signal.
Provided at different positions on the traveling body, and a plurality of traveling body side antenna for outputting the positioning signal by receiving a radio wave from a satellite,
A first receiver that receives the positioning signal output from the boom-side antenna and outputs a position signal indicating the installation position of the boom-side antenna based on the positioning signal.
A switch that switches the connection with the plurality of vehicle-side antennas and receives and outputs a positioning signal output from any one of the vehicle-side antennas.
A second receiver that receives the positioning signal output from the switch and outputs a position signal indicating the installation position of the traveling body side antenna that outputs the positioning signal based on the positioning signal.
A control unit that calculates the position of the tip of the boom based on the position signals output from the first receiver and the second receiver .
A storage unit for storing the position coordinates of the plurality of vehicle-side antennas in the vehicle coordinate system is provided.
In a state where the traveling body and the boom are stationary, the control unit
In the first positioning coordinate system having the installation position of the boom side antenna as the origin, the position coordinates indicating the installation positions of the plurality of traveling body side antennas are output from the first receiver and the second receiver. The first specific process to specify based on
By Helmart transforming the position coordinates of the traveling body side antenna stored in the storage unit in the vehicle coordinate system and the position coordinates of the traveling body side antenna specified in the first specific process in the first positioning coordinate system. The first calculation process of calculating the conversion coefficient for converting one of the position coordinates in the vehicle coordinate system and the position coordinates in the first positioning coordinate system to the other is executed.
When the boom moves, the control unit
In the second positioning coordinate system whose origin is the installation position of any one of the desired traveling body side antennas, the position coordinates indicating the installation position of the boom side antenna after movement are output from the first receiver. The second identification process that identifies based on the signal, and
A second calculation process for calculating a difference value which is a difference between the position coordinates of the desired traveling body side antenna specified in the first specific process in the first positioning coordinate system and the origin of the second positioning coordinate system.
Using the difference value, the first conversion process of converting the position coordinates of the boom-side antenna specified in the second specific process in the second positioning coordinate system into the position coordinates in the first positioning coordinate system, and
Using the conversion coefficient, the second conversion process of converting the position coordinates of the boom-side antenna in the first positioning coordinate system obtained in the first conversion process into the position coordinates in the vehicle coordinate system is executed. A characteristic work vehicle.
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