JP7089954B2 - Obstacle detector for construction vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、建設車両の障害物検知装置に関する。 The present invention relates to an obstacle detection device for a construction vehicle.
転圧ローラにおいて、例えば縁石にぎりぎり寄せて転圧するような場合、運転者は縁石周りの転圧面を注視しながら運転するため、進行方向への注意がおろそかになりやすい。そのため、特に車両の後進時に、周囲の作業者と接触する事故が起きやすい。 In the rolling roller, for example, when rolling close to the curb, the driver operates while paying close attention to the rolling surface around the curb, so that attention to the traveling direction tends to be neglected. Therefore, an accident that comes into contact with surrounding workers is likely to occur, especially when the vehicle is moving backward.
この問題に対し、電波や超音波を利用し、一定の距離に人や物体を検知したときに警報を出す警報装置或いは自動的に車両を停止させる自動停止装置が知られている(例えば、特許文献1~3参照)。特許文献1には、車両に搭載される磁界発生装置と、作業者に装着されるICタグと、ICタグから発信された電波を検知する検知装置と、検知装置が電波を検知したときに車両を停止させるエンジン停止装置とを備える緊急停止装置が記載されている。特許文献2には、車両に搭載されるトリガー信号出力手段と、作業者に装着されるIDタグと、IDタグが出力したID番号を受信する受信部と、受信部がID番号を受信したときに車両を停止させる停止手段とを備える停止システムが記載されている。特許文献3には、超音波式の障害物検知装置が記載されている。
To solve this problem, an alarm device that issues an alarm when a person or an object is detected at a certain distance using radio waves or ultrasonic waves or an automatic stop device that automatically stops the vehicle is known (for example, a patent). Refer to
特許文献1,2の技術は、タグを作業者に装着させる必要があることから、作業者が多人数の場合にコストが嵩みやすいという問題があり、作業者がタグを装着し忘れるという事態も起き得る。
The techniques of
また、超音波等で障害物の検知を行う場合、地面の凹凸や坂道等も障害物と認識するおそれがあり、この場合、衝突のおそれがないにもかかわらず頻繁に警報が鳴ったり車両が停止するという問題が生じる。 In addition, when detecting obstacles with ultrasonic waves, unevenness of the ground, slopes, etc. may be recognized as obstacles. The problem of stopping arises.
また、施工現場が霧や雨だったり、水蒸気や砂埃等が浮遊していると、これらも障害物と認識するおそれがあり、何ら障害のおそれがないにもかかわらず頻繁に警報が鳴ったり車両が停止するという問題が生じる。 In addition, if the construction site is foggy or rainy, or if water vapor or dust is floating, these may also be recognized as obstacles, and even though there is no risk of obstacles, alarms will sound frequently and vehicles will sound. Occurs the problem of stopping.
本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、障害物の検知精度に優れる建設車両の障害物検知装置を提供することを目的としている。 The present invention has been created to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an obstacle detection device for a construction vehicle having excellent obstacle detection accuracy.
前記課題を解決するため、本発明は、建設車両に搭載される障害物検知装置であって、投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、前記距離画像センサの測定データに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、を備え、前記測定データに関し、車両端部からの車両進行方向成分をxデータ、車幅方向成分をyデータ、地面からの高さ方向成分をzデータとしたとき、前記制御装置は、zデータが閾値T1よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する高さ選別ステップを行い、前記高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップと、前記制御装置は、前記高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータに基いて下記の式(2)で決定係数R
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を算出し、前記第1の判定ステップで障害物が無いと判定されたとき、前記決定係数が閾値T3よりも小さい場合に障害物があると判定し、前記決定係数が閾値T3よりも大きい場合に障害物と判定しない第2の判定ステップと、を有することを特徴とする。
本発明によれば、TOF方式の距離画像センサを用いることにより、障害物の検知精度を高めることができる。作業員にタグを装着させる必要もない。そして、高さ選別ステップを行うことにより、地面の凹凸を無視でき、無駄な障害物検知を低減できる。
また、本発明によれば、登り坂を障害物と判定するおそれを低減できる。
また、本発明によれば、障害物の検知精度が一層向上する。
In order to solve the above problems, the present invention is an obstacle detection device mounted on a construction vehicle, which is a TOF type distance image sensor that measures a distance from a time difference between projected light and reflected light, and the distance image sensor. It is equipped with a control device that determines the presence or absence of obstacles based on the measurement data of the above, and regarding the measurement data, the vehicle traveling direction component from the vehicle end is x data, the vehicle width direction component is y data, and the height from the ground. When the vertical component is z data, the control device performs a height selection step of selecting only measurement data whose z data is larger than the threshold value T1 to determine the presence or absence of an obstacle, and the height selection step . The first determination step of calculating the inclination of the distribution from the x data and the z data of the measurement data selected in
According to the present invention, the accuracy of detecting an obstacle can be improved by using the TOF type distance image sensor. There is no need for workers to wear tags. Then, by performing the height selection step, the unevenness of the ground can be ignored and unnecessary obstacle detection can be reduced.
Further, according to the present invention, it is possible to reduce the possibility of determining an uphill as an obstacle.
Further, according to the present invention, the accuracy of detecting obstacles is further improved.
また、本発明は、建設車両に搭載される障害物検知装置であって、投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、前記距離画像センサの測定データに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、を備え、前記測定データに関し、車両端部からの車両進行方向成分をxデータ、車幅方向成分をyデータ、地面からの高さ方向成分をzデータとしたとき、前記制御装置は、zデータが閾値T1よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する高さ選別ステップを行い、前記高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップを行い、前記第1の判定ステップにおいて、前記傾きは、横軸が前記zデータ、縦軸が前記xデータの散布図での最小二乗法により算出される傾きaであり、前記傾きaから求められる傾き1/aが閾値T4よりも大きい場合または0よりも小さい場合に障害物があると判定することを特徴とする。Further, the present invention is an obstacle detection device mounted on a construction vehicle, and is based on a TOF type distance image sensor that measures a distance from a time difference between a projected light and a reflected light, and measurement data of the distance image sensor. With respect to the measurement data, the vehicle traveling direction component from the vehicle end is x data, the vehicle width direction component is y data, and the height direction component from the ground is z. When used as data, the control device performs a height selection step of selecting only measurement data whose z data is larger than the threshold value T1 to determine the presence or absence of an obstacle, and the measurement data selected in the height selection step. The inclination of the distribution is calculated from the x data and the z data, and the first determination step of determining the presence or absence of an obstacle is performed based on this inclination. In the first determination step, the horizontal axis is the z. The data, the vertical axis is the inclination a calculated by the minimum square method in the scatter diagram of the x data, and the failure occurs when the
本発明によれば、TOF方式の距離画像センサを用いることにより、障害物の検知精度を高めることができる。作業員にタグを装着させる必要もない。そして、高さ選別ステップを行うことにより、地面の凹凸を無視でき、無駄な障害物検知を低減できる。According to the present invention, the accuracy of detecting an obstacle can be improved by using the TOF type distance image sensor. There is no need for workers to wear tags. Then, by performing the height selection step, the unevenness of the ground can be ignored and unnecessary obstacle detection can be reduced.
また、本発明によれば、登り坂を障害物と判定するおそれを一層低減できる。Further, according to the present invention, the possibility of determining an uphill as an obstacle can be further reduced.
また、本発明は、建設車両に搭載される障害物検知装置であって、投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、前記距離画像センサの測定データに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、を備え、前記測定データに関し、車両端部からの車両進行方向成分をxデータ、車幅方向成分をyデータ、地面からの高さ方向成分をzデータとしたとき、前記制御装置は、zデータが閾値T1よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する高さ選別ステップを行い、前記高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップを行い、前記第1の判定ステップにおいて、前記傾きは、横軸が前記zデータ、縦軸が前記xデータの散布図での最小二乗法により算出される傾きaであり、前記傾きaが閾値T5よりも小さい場合に障害物があると判定することを特徴とする。Further, the present invention is an obstacle detection device mounted on a construction vehicle, and is based on a TOF type distance image sensor that measures a distance from a time difference between a projected light and a reflected light, and measurement data of the distance image sensor. With respect to the measurement data, the vehicle traveling direction component from the vehicle end is x data, the vehicle width direction component is y data, and the height direction component from the ground is z. When used as data, the control device performs a height selection step of selecting only measurement data whose z data is larger than the threshold T1 to determine the presence or absence of an obstacle, and the measurement data selected in the height selection step. The inclination of the distribution is calculated from the x data and the z data, and the first determination step of determining the presence or absence of an obstacle is performed based on this inclination. In the first determination step, the horizontal axis is the z. The data, the vertical axis is the inclination a calculated by the minimum square method in the scatter diagram of the x data, and it is characterized in that it is determined that there is an obstacle when the inclination a is smaller than the threshold value T5.
本発明によれば、TOF方式の距離画像センサを用いることにより、障害物の検知精度を高めることができる。作業員にタグを装着させる必要もない。そして、高さ選別ステップを行うことにより、地面の凹凸を無視でき、無駄な障害物検知を低減できる。According to the present invention, the accuracy of detecting an obstacle can be improved by using the TOF type distance image sensor. There is no need for workers to wear tags. Then, by performing the height selection step, the unevenness of the ground can be ignored and unnecessary obstacle detection can be reduced.
また、本発明によれば、登り坂を障害物と判定するおそれを一層低減できる。Further, according to the present invention, the possibility of determining an uphill as an obstacle can be further reduced.
また、前記制御装置は、前記高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータに基いて下記の式(2)で決定係数R Further, the control device has a coefficient of determination R according to the following equation (2) based on the x data and z data of the measurement data selected in the height selection step.
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を算出し、前記第1の判定ステップで障害物が無いと判定されたとき、決定係数が閾値T3よりも小さい場合に障害物があると判定し、決定係数が閾値T3よりも大きい場合に障害物と判定しない第2の判定ステップを有することが好ましい。When it is determined that there is no obstacle in the first determination step, it is determined that there is an obstacle when the coefficient of determination is smaller than the threshold value T3, and an obstacle is determined when the coefficient of determination is larger than the threshold value T3. It is preferable to have a second determination step that does not determine an object.
本発明によれば、障害物の検知精度が一層向上する。According to the present invention, the accuracy of detecting obstacles is further improved.
また、本発明は、建設車両に搭載される障害物検知装置であって、投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、前記距離画像センサの測定データと、前記反射光の反射強度とに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、を備え、前記反射光の反射強度は、前記TOF方式の距離画像センサで計測し、前記制御装置は、前記反射光の反射強度が閾値T6よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する反射強度選別ステップと、前記反射強度選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップと、前記制御装置は、前記反射強度選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータに基いて下記の式(2)で決定係数RFurther, the present invention is an obstacle detection device mounted on a construction vehicle, and is a TOF type distance image sensor that measures a distance from a time difference between a projected light and a reflected light, and measurement data of the distance image sensor. A control device for determining the presence or absence of an obstacle based on the reflection intensity of the reflected light is provided, and the reflection intensity of the reflected light is measured by the TOF type distance image sensor, and the control device is the reflection. The slope of the distribution is selected from the x data and z data of the measurement data selected in the reflection intensity selection step of selecting only the measurement data whose light reflection intensity is larger than the threshold T6 to determine the presence or absence of obstacles and the reflection intensity selection step. The following formula is used based on the first determination step of determining the presence or absence of an obstacle based on this inclination and the x data and z data of the measurement data selected by the control device in the reflection intensity selection step. Decision coefficient R in (2)
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を算出し、前記第1の判定ステップで障害物が無いと判定されたとき、決定係数が閾値T3よりも小さい場合に障害物があると判定し、決定係数が閾値T3よりも大きい場合に障害物と判定しない第2の判定ステップと、を有することを特徴とする。When it is determined that there is no obstacle in the first determination step, it is determined that there is an obstacle when the coefficient of determination is smaller than the threshold value T3, and an obstacle is determined when the coefficient of determination is larger than the threshold value T3. It is characterized by having a second determination step of not determining an object.
本発明によれば、TOF方式の距離画像センサを用いることにより、障害物の検知精度を高めることができる。作業員にタグを装着させる必要もない。また、水蒸気や砂埃からの反射光の反射強度は、固形物からの反射光の反射強度に比して低いという特性がある。したがって、距離画像センサの測定データと、反射光の反射強度とに基づいて障害物の有無を判定する制御装置を備えることにより、空中に浮遊する水蒸気や砂埃等の微粒物を障害物と誤判定することを低減できる。そして、地面の凹凸を無視でき、無駄な障害物検知を低減できる。According to the present invention, the accuracy of detecting an obstacle can be improved by using the TOF type distance image sensor. There is no need for workers to wear tags. Further, the reflection intensity of the reflected light from water vapor or dust is lower than the reflection intensity of the reflected light from a solid substance. Therefore, by providing a control device that determines the presence or absence of an obstacle based on the measurement data of the distance image sensor and the reflection intensity of the reflected light, fine particles such as water vapor and dust floating in the air are erroneously determined as an obstacle. Can be reduced. Then, the unevenness of the ground can be ignored, and unnecessary obstacle detection can be reduced.
また、本発明によれば、登り坂を障害物と判定するおそれを低減できる。Further, according to the present invention, it is possible to reduce the possibility of determining an uphill as an obstacle.
また、本発明によれば、障害物の検知精度が一層向上する。Further, according to the present invention, the accuracy of detecting obstacles is further improved.
また、前記傾きは、横軸が前記xデータ、縦軸が前記zデータの散布図での最小二乗法により算出される傾きmであることが好ましい。Further, it is preferable that the slope is the slope m calculated by the least squares method in the scatter plot of the x-data on the horizontal axis and the z-data on the vertical axis.
また、前記傾きmが閾値T2よりも大きい場合または0よりも小さい場合またはゼロ除算である場合に障害物があると判定することが好ましい。Further, it is preferable to determine that there is an obstacle when the slope m is larger than the threshold value T2, smaller than 0, or divided by zero.
また、本発明によれば、登り坂を障害物と判定するおそれを一層低減できる。Further, according to the present invention, the possibility of determining an uphill as an obstacle can be further reduced.
また、本発明は、建設車両に搭載される障害物検知装置であって、投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、前記距離画像センサの測定データと、前記反射光の反射強度とに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、を備え、前記反射光の反射強度は、前記TOF方式の距離画像センサで計測し、前記制御装置は、前記反射光の反射強度が閾値T6よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する反射強度選別ステップと、前記反射強度選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップを行い、前記第1の判定ステップにおいて、前記傾きは、横軸が前記zデータ、縦軸が前記xデータの散布図での最小二乗法により算出される傾きaであり、前記傾きaから求められる傾き1/aが閾値T4よりも大きい場合または0よりも小さい場合に障害物があると判定することを特徴とする。Further, the present invention is an obstacle detection device mounted on a construction vehicle, and is a TOF type distance image sensor that measures a distance from a time difference between a projected light and a reflected light, and measurement data of the distance image sensor. A control device for determining the presence or absence of an obstacle based on the reflection intensity of the reflected light is provided, and the reflection intensity of the reflected light is measured by the TOF type distance image sensor, and the control device is the reflection. The slope of the distribution is selected from the x data and z data of the measurement data selected in the reflection intensity selection step of selecting only the measurement data whose light reflection intensity is larger than the threshold T6 to determine the presence or absence of obstacles and the reflection intensity selection step. Is calculated, and a first determination step of determining the presence or absence of an obstacle is performed based on this inclination. In the first determination step, the horizontal axis is the z data and the vertical axis is the x data. It is a slope a calculated by the minimum square method in the scatter diagram, and is characterized in that it is determined that there is an obstacle when the
本発明によれば、TOF方式の距離画像センサを用いることにより、障害物の検知精度を高めることができる。作業員にタグを装着させる必要もない。また、水蒸気や砂埃からの反射光の反射強度は、固形物からの反射光の反射強度に比して低いという特性がある。したがって、距離画像センサの測定データと、反射光の反射強度とに基づいて障害物の有無を判定する制御装置を備えることにより、空中に浮遊する水蒸気や砂埃等の微粒物を障害物と誤判定することを低減できる。そして、地面の凹凸を無視でき、無駄な障害物検知を低減できる。According to the present invention, the accuracy of detecting an obstacle can be improved by using the TOF type distance image sensor. There is no need for workers to wear tags. Further, the reflection intensity of the reflected light from water vapor or dust is lower than the reflection intensity of the reflected light from a solid substance. Therefore, by providing a control device that determines the presence or absence of an obstacle based on the measurement data of the distance image sensor and the reflection intensity of the reflected light, fine particles such as water vapor and dust floating in the air are erroneously determined as an obstacle. Can be reduced. Then, the unevenness of the ground can be ignored, and unnecessary obstacle detection can be reduced.
また、本発明によれば、登り坂を障害物と判定するおそれを低減できる。Further, according to the present invention, it is possible to reduce the possibility of determining an uphill as an obstacle.
また、本発明は、建設車両に搭載される障害物検知装置であって、投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、前記距離画像センサの測定データと、前記反射光の反射強度とに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、を備え、前記反射光の反射強度は、前記TOF方式の距離画像センサで計測し、前記制御装置は、前記反射光の反射強度が閾値T6よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する反射強度選別ステップと、前記反射強度選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップを行い、前記第1の判定ステップにおいて、前記傾きは、横軸が前記zデータ、縦軸が前記xデータの散布図での最小二乗法により算出される傾きaであり、前記傾きaが閾値T5よりも小さい場合に障害物があると判定することを特徴とする。 Further, the present invention is an obstacle detection device mounted on a construction vehicle, and is a TOF type distance image sensor that measures a distance from a time difference between a projected light and a reflected light, and measurement data of the distance image sensor. A control device for determining the presence or absence of an obstacle based on the reflection intensity of the reflected light is provided, and the reflection intensity of the reflected light is measured by the TOF type distance image sensor, and the control device is the reflection. The slope of the distribution is selected from the x data and z data of the measurement data selected in the reflection intensity selection step of selecting only the measurement data whose light reflection intensity is larger than the threshold T6 to determine the presence or absence of obstacles and the reflection intensity selection step. Is calculated, and a first determination step of determining the presence or absence of an obstacle is performed based on this inclination. In the first determination step, the horizontal axis is the z data and the vertical axis is the x data. It is a slope a calculated by the minimum square method in the scatter diagram, and is characterized in that it is determined that there is an obstacle when the slope a is smaller than the threshold value T5.
本発明によれば、TOF方式の距離画像センサを用いることにより、障害物の検知精度を高めることができる。作業員にタグを装着させる必要もない。また、水蒸気や砂埃からの反射光の反射強度は、固形物からの反射光の反射強度に比して低いという特性がある。したがって、距離画像センサの測定データと、反射光の反射強度とに基づいて障害物の有無を判定する制御装置を備えることにより、空中に浮遊する水蒸気や砂埃等の微粒物を障害物と誤判定することを低減できる。そして、地面の凹凸を無視でき、無駄な障害物検知を低減できる。According to the present invention, the accuracy of detecting an obstacle can be improved by using the TOF type distance image sensor. There is no need for workers to wear tags. Further, the reflection intensity of the reflected light from water vapor or dust is lower than the reflection intensity of the reflected light from a solid substance. Therefore, by providing a control device that determines the presence or absence of an obstacle based on the measurement data of the distance image sensor and the reflection intensity of the reflected light, fine particles such as water vapor and dust floating in the air are erroneously determined as an obstacle. Can be reduced. Then, the unevenness of the ground can be ignored, and unnecessary obstacle detection can be reduced.
また、本発明によれば、登り坂を障害物と判定するおそれを低減できる。Further, according to the present invention, it is possible to reduce the possibility of determining an uphill as an obstacle.
また、本発明は、前記制御装置は、前記反射強度選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータに基いて下記の式(2)で決定係数RFurther, in the present invention, the control device has a coefficient of determination R according to the following equation (2) based on the x data and z data of the measurement data selected in the reflection intensity selection step.
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を算出し、前記第1の判定ステップで障害物が無いと判定されたとき、決定係数が閾値T3よりも小さい場合に障害物があると判定し、決定係数が閾値T3よりも大きい場合に障害物と判定しない第2の判定ステップを有することが好ましい。When it is determined that there is no obstacle in the first determination step, it is determined that there is an obstacle when the coefficient of determination is smaller than the threshold value T3, and an obstacle is determined when the coefficient of determination is larger than the threshold value T3. It is preferable to have a second determination step that does not determine an object.
本発明によれば、障害物の検知精度が一層向上する。According to the present invention, the accuracy of detecting obstacles is further improved.
また、前記閾値T1は、5~30cmの範囲であることが好ましい。Further, the threshold value T1 is preferably in the range of 5 to 30 cm.
また、前記閾値T2は、0.6~0.7の範囲であることが好ましい。Further, the threshold value T2 is preferably in the range of 0.6 to 0.7.
また、前記閾値T4は、0.6~0.7の範囲であることが好ましい。Further, the threshold value T4 is preferably in the range of 0.6 to 0.7.
また、前記閾値T3は、0.6~1.0の範囲であることが好ましい。Further, the threshold value T3 is preferably in the range of 0.6 to 1.0.
また、前記閾値T5は、1.4~1.7の範囲であることが好ましい。Further, the threshold value T5 is preferably in the range of 1.4 to 1.7.
本発明によれば、障害物の検知精度に優れた障害物検知装置となる。 According to the present invention, it is an obstacle detection device having excellent obstacle detection accuracy.
図1において、本発明の障害物検知装置1は、低速走行しながら作業を行う転圧ローラ等の建設車両に搭載される。図1は、タイヤ11でアスファルト路面等の転圧を行うタイヤローラ10に障害物検知装置1を搭載した場合を示している。障害物検知装置1は、投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF(Time Of Flight)方式の距離画像センサ(3D距離センサ)2と、距離画像センサ2の測定データに基づいて障害物Gの有無を判定する制御装置3と、を備えている。
In FIG. 1, the
「距離画像センサ2」
距離画像センサ2は、赤外線等の投射光を発光する発光部と、投射光が物体に当たった際の反射光を受光する受光部とを備えている。発光部から赤外線を送ってから反射光を受光部で受信するまでの時間を計測することで対象までの距離が測定される。距離画像センサ2からの投射角度は、例えば横方向角度が95°、縦方向角度(図1(b)に示す符号θ1)が32°であり、投射断面が横長矩形状を呈している。画像分解能は、例えば横方向に64ピクセル、縦方向に16ピクセルの計1024ピクセルである。距離画像センサ2は、タイヤローラ10の後部の車幅方向中央部に、投射光が後進方向斜め下に投射されるように取り付けられている。
"
The
障害物Gの検知範囲に関して、投射光の投射範囲をそのまま検知範囲に設定すると、つまり車幅方向の寸法Wをタイヤローラ10の車幅寸法よりも広く設定すると、衝突のおそれがないにもかかわらず障害物Gがあると認識されて、車両が無駄に停止することになる。そのため、車幅方向に関する検知範囲(図1に斜線にて示す)4の寸法Wは、タイヤローラ10の車幅寸法と略同じに設定することが好ましい。距離画像センサ2は、障害物Gまでの距離を測定できるため、各ピクセル毎の測定データから、具体的には後述するyデータから、車幅寸法に設定した検知範囲4に障害物Gが存在するか否かを制御装置3で判定できる。このように距離画像センサ2を用いることにより、検知範囲4の寸法Wを車両前後方向にわたって一定に確保できる。つまり、検知範囲4を、図1(a)に示すように平面視で、1辺を寸法Wとした略矩形状の範囲に容易に設定することができる。検知範囲4の車両前後方向の寸法L2は、常用される走行速度に応じて適宜に設定され、本実施形態では例えば3メートル程度に設定される。
Regarding the detection range of the obstacle G, if the projection range of the projected light is set to the detection range as it is, that is, if the dimension W in the vehicle width direction is set wider than the vehicle width dimension of the
また、距離画像センサ2の投射光が後進方向斜め下に投射されるので、平面視したときの投射光の横方向角度θ2は、95°よりも一層大きな範囲となる。したがって、タイヤローラ10の後部両端と検知範囲4との間に形成される非検知範囲5,5について、その車両前後方向の距離L3を小さく抑えることができる。つまり、車両後部の両脇に形成される非検知の死角を小さくできる。
Further, since the projected light of the
「制御装置3」
図1において、制御装置3は、例えば距離画像センサ2の近傍や運転席周りに搭載されている。制御装置3は、距離画像センサ2で測定された各ピクセルの測定データから、それぞれ、車両の後端からの後進方向成分をxデータ、車幅中央からの車幅方向成分をyデータ、地面からの高さ方向成分をzデータを算出する。そして、制御装置3は、障害物Gの判定を行うにあたり、以下に示す3つのステップを行う。
"
In FIG. 1, the
「高さ選別ステップ」
制御装置3は、zデータが閾値T1よりも大きい測定データのみを選別して障害物Gの有無を判定する高さ選別ステップを行う。この高さ選別ステップは、主に地面の若干の凹凸等を障害物Gと認識させない目的で行う。閾値T1は、5~30cmの範囲、好ましくは10~20cmの範囲で設定する。閾値T1を5~30cmの範囲に設定すれば、概ね想定し得る地面の凹凸を無視でき、無駄な障害物検知を低減できる。また、作業員等が検知範囲4内でうずくまるなど姿勢が低くなった場合、その高さが30cm以下になることはほとんどあり得ないので、このときは障害物Gのおそれがあるとみなせる。
"Height sorting step"
The
「第1の判定ステップ」
制御装置3は、高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の直線の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物Gの有無を判定する。本実施形態では、最小二乗法により傾きmを算出する。そして、制御装置3は、傾きmが閾値T2よりも大きい場合または0よりも小さい場合またはゼロ除算である場合に障害物Gが有ると判定する。最小二乗法による傾きmは、式(1)により求めた。
"First judgment step"
The
建設車両では法面等の坂で作業する場合やトレーラ等に積み込む場合もあり、平坦面から登り坂にさしかかる際、制御装置3が坂の表面を誤って障害物Gと判定するおそれがある。第1の判定ステップは、登り坂を障害物Gと認識させない目的で行う。一般に、転圧ローラや他の建設車両の限界登坂角度はおおよそ30°程度、特殊なもので35°程度である。最小二乗法による30°の坂の傾きmは約0.6であり、35°の坂の傾きmは約0.7である。最小二乗法による坂の傾きmの値は、坂の角度が大きくなるほど大きい。したがって、閾値T2を0.6~0.7の範囲に設定すれば、概ね想定し得る登り坂について無駄な障害物検知を回避できる。そして、上下方向に起立する人物や物体に関する傾きmは概ね0.6~0.7よりも大きいので、これらについて障害物Gと認識できる。なお、閾値T2は適宜に変更が可能である。
In a construction vehicle, when working on a slope such as a slope or loading on a trailer or the like, when approaching an uphill from a flat surface, the
また、上下方向に起立する人物の傾きmに関しては、例えば上半身側が車両に近かったり、手に持っている作業機材等が車両に近かったりした場合、傾きmがマイナス、つまり0よりも小さくなる。物体についても、下部よりも上部の方が車両に近い場合、傾きmは0よりも小さくなる。したがって、傾きmが0よりも小さい場合も、障害物Gがあると認識させる。測定結果が完全な垂直になった場合、式(1)では、傾きm=0/0、つまりゼロ除算となるため、この場合も障害物Gがあると認識させる。 Regarding the inclination m of the person standing up in the vertical direction, for example, when the upper body side is close to the vehicle or the work equipment or the like held in the hand is close to the vehicle, the inclination m is negative, that is, smaller than 0. As for the object, when the upper part is closer to the vehicle than the lower part, the inclination m is smaller than 0. Therefore, even when the inclination m is smaller than 0, it is recognized that there is an obstacle G. When the measurement result becomes completely vertical, in the equation (1), the slope m = 0/0, that is, division by zero, so that the obstacle G is recognized in this case as well.
図2~図6は、本発明者が行った試験結果を示しており、それぞれ(a)は検知対象を示す側面図、(b)は算出したxデータおよびzデータのグラフを示している。それぞれ、前記した高さ選別ステップの閾値T1は10cmとしてあり、10cmよりも低いzデータの測定ポイント(黒丸にて示す)は障害物Gの判定の考慮にはいれない。 2 to 6 show the test results conducted by the present inventor, respectively, (a) is a side view showing a detection target, and (b) is a graph of calculated x data and z data. In each case, the threshold value T1 of the height selection step described above is set to 10 cm, and the measurement points (indicated by black circles) of z data lower than 10 cm are not taken into consideration for the determination of the obstacle G.
図2は、検知対象を起立した作業員とした場合である。図2(a)は、縦方向16ピクセルのうちの7ピクセルが、地面から10cm以上の測定点p1~p7で作業員を検知した場合を示している。この測定点p1~p7の最小二乗法による傾きmは、図2(b)に示すように、-7.8485であった。つまり、傾きmは0よりも小さいので、第1の判定ステップにより、制御装置3は作業員を障害物Gと判定する。
FIG. 2 shows a case where the detection target is an upright worker. FIG. 2A shows a case where 7 pixels out of 16 pixels in the vertical direction detect a worker at measurement points p1 to
図3は、検知対象を高さのある方形体状の箱とした場合である。この場合の測定点p1~p7の最小二乗法による傾きmは、図3(b)に示すように、6.9676であった。つまり、傾きmは、0.6~0.7の範囲の閾値T2よりも大きいので、第1の判定ステップにより、制御装置3は箱を障害物Gと判定する。
FIG. 3 shows a case where the detection target is a square box with a height. In this case, the slope m of the measurement points p1 to p7 by the least squares method was 6.9676 as shown in FIG. 3 (b). That is, since the inclination m is larger than the threshold value T2 in the range of 0.6 to 0.7, the
図5は、検知対象を勾配18.6°の坂とした場合である。16ピクセル全てによる測定点p1~p16の最小二乗法による傾きmは、図5(b)に示すように、0.3362であった。つまり、傾きmは、0.6~0.7の範囲の閾値T2よりも小さく、0よりも大きいので、第1の判定ステップにより、制御装置3は勾配18.6°の坂を障害物と判定しない。
FIG. 5 shows a case where the detection target is a slope with a gradient of 18.6 °. The slope m of the measurement points p1 to p16 by all 16 pixels by the least squares method was 0.3362 as shown in FIG. 5 (b). That is, since the slope m is smaller than the threshold value T2 in the range of 0.6 to 0.7 and larger than 0, the
図6は、検知対象を勾配4.2°の坂とした場合である。16ピクセル全てによる測定点p1~p16の最小二乗法による傾きmは、図6(b)に示すように、0.0735であった。つまり、傾きmは、0.6~0.7の範囲の閾値T2よりも小さく、0よりも大きいので、第1の判定ステップにより、制御装置3は勾配4.2°の坂を障害物と判定しない。
FIG. 6 shows a case where the detection target is a slope with a gradient of 4.2 °. The slope m of the measurement points p1 to p16 by all 16 pixels by the least squares method was 0.0735 as shown in FIG. 6 (b). That is, since the slope m is smaller than the threshold value T2 in the range of 0.6 to 0.7 and larger than 0, the
図4は、検知対象を高さの低い方形体状の箱とした場合を示している。図4(a)は、6ピクセルが測定点p1~p6で箱の上面を検知し、3ピクセルが測定点p7~p9で箱の側面を検知した場合を示している。これら測定点p1~p9の最小二乗法による傾きmは、図4(b)に示すように、0.2706であった。つまり、傾きmは、0.6~0.7の範囲の閾値T2よりも小さく、0よりも大きいので、第1の判定ステップにより、制御装置3は箱を障害物Gと判定しないことになってしまう。これは、箱の側面の測定点p7~p9に加えて、箱の水平状の上面の測定点p1~p6も演算されるため、傾きmが全体として低く均されてしまうからである。この問題に対し、制御装置3は第2の判定ステップを行う。
FIG. 4 shows a case where the detection target is a low-height rectangular box. FIG. 4A shows a case where 6 pixels detect the upper surface of the box at the measurement points p1 to p6 and 3 pixels detect the side surface of the box at the measurement points p7 to p9. The slope m of these measurement points p1 to p9 by the least squares method was 0.2706 as shown in FIG. 4 (b). That is, since the slope m is smaller than the threshold value T2 in the range of 0.6 to 0.7 and larger than 0, the
「第2の判定ステップ」
制御装置3は、高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから決定係数R2を算出し、第1の判定ステップで障害物Gが無いと判定されたとき、決定係数R2が閾値T3よりも小さい場合に障害物Gがあると判定する。決定係数R2は、回帰分析の精度を示す指標であり、数値が高いほど相関関係が高い。決定係数R2は、式(2)により求めることができる。
"Second judgment step"
The
通常、坂道はほぼ同じ勾配で続くことが多いため、測定点の相関関係が高い。図5の坂では、測定点p1~p16の決定係数R2は0.9677であり、図6の坂では、測定点p1~p16の決定係数R2は0.8312であった。試験の結果、各坂道の決定係数R2は、概ね0.6~1.0の範囲であった。したがって、閾値T3を0.6~1.0、好ましくは0.7~1.0の範囲に設定すれば、制御装置3は、この閾値T3よりも大きい決定係数R2の検知対象を坂道と認識し、障害物Gと判定しない。
Usually, slopes continue on almost the same slope, so the correlation between measurement points is high. On the slope of FIG. 5, the coefficient of determination R2 of the measurement points p1 to p16 was 0.9677, and on the slope of FIG. 6, the coefficient of determination R2 of the measurement points p1 to p16 was 0.8312. As a result of the test, the coefficient of determination R2 on each slope was generally in the range of 0.6 to 1.0. Therefore, if the threshold value T3 is set in the range of 0.6 to 1.0, preferably 0.7 to 1.0, the
一方、図4に示す箱の場合、測定点p1~p9の決定係数R2は0.4159であり、測定点p1~p9の相関関係が低いことが判った。したがって、閾値T3を0.6~1.0の範囲に設定した場合、制御装置3は、この閾値T3よりも小さい決定係数R2の箱を障害物Gと判定する。
On the other hand, in the case of the box shown in FIG. 4, the coefficient of determination R2 of the measurement points p1 to p9 was 0.4159, and it was found that the correlation between the measurement points p1 to p9 was low. Therefore, when the threshold value T3 is set in the range of 0.6 to 1.0, the
障害物の判定フローの一例を図7に示す。制御装置3は、距離画像センサ2で測定された各ピクセルの測定データからそれぞれxデータ、yデータ、zデータを算出し(ステップS1)、検知範囲4の寸法Wに対して、yデータが、-W/2~W/2の範囲にあるか否かを判定する(ステップS2)。Yesの場合、検知範囲4内に障害物Gが存在するおそれがあるとしてステップS3に進み、Noの場合、ステップS1に戻る。
FIG. 7 shows an example of the obstacle determination flow. The
ステップS3において、制御装置3は、高さ選別ステップとして、zデータが閾値T1よりも大きいか否かの判定を行い、Yesの場合、ステップS4に進み、Noの場合、ステップS1に戻る。
In step S3, the
制御装置3は、xデータおよびzデータから最小二乗法で傾きmを算出するとともに、決定係数R2を算出し(ステップS4)、傾きmが閾値T2よりも大きいか否か、または0よりも小さいか否か、または0/0つまりゼロ除算であるか否かの判定を行う(ステップS5)。Yesの場合、障害物Gがあると判定してステップS7に進み、Noの場合、ステップS6に進む。ステップS6で、制御装置3は、決定係数R2が閾値T3よりも小さいか否かの判定を行い、Yesの場合、障害物Gがあると判定してステップS7に進み、Noの場合、ステップS1に戻る。
The
ステップS7で、制御装置3は、xデータおよびzデータのうちで車両に最も近いxデータ(Min)を算出し、これを車両から障害物Gまでの距離と認識する。ステップS8で、制御装置3は、xデータ(Min)が所定の閾値T4よりも小さいか否かの判定を行い、Yesの場合、図示しないブレーキ手段に対してブレーキ信号を送信して車両を停止させ(ステップS9)、Noの場合、ステップS7に戻る。ステップS9では、ブレーキの代わりに、または併用して、音や光で警報を出すようにしてもよい。
In step S7, the
なお、ブレーキ信号を出力するタイミングは、車両の走行速度に応じて変化させることが好ましい。この場合、制御装置3は、図8に示すように、走行速度に応じて予め設定したブレーキ開始距離S(すなわち閾値T4)と、xデータ(Min)とを比較し、xデータ(Min)が所定の閾値T4よりも小さくなったとき、ブレーキ信号を出力する。ブレーキ開始距離Sは、例えば車両の実測の限界制動距離Tよりも若干余裕を持った距離に設定される。図8では、ブレーキ開始距離Sは、時速2kmで約0.5m、時速4kmで約1m、時速6kmで約1.6m、時速8kmで約2.4mに設定されている。なお、車両の走行速度を検出する車速センサとしては、タイヤの回転数を検出するロータリエンコーダ等の近接センサが挙げられる。
The timing at which the brake signal is output is preferably changed according to the traveling speed of the vehicle. In this case, as shown in FIG. 8, the
以上のように、制御装置3は、zデータが閾値T1よりも大きい測定データのみを選別して障害物Gの有無を判定する高さ選別ステップを行う構成とすれば、地面の凹凸を無視でき、無駄な障害物検知を低減できる。
As described above, if the
制御装置3は、高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きmを算出し、この傾きmに基いて障害物Gの有無を判定する第1の判定ステップを行う構成とすれば、登り坂を障害物Gと判定するおそれを低減できる。特に、傾きmを最小二乗法により算出し、当該傾きmが閾値T2よりも大きい場合または0よりも小さい場合またはゼロ除算である場合に障害物Gがあると判定する構成とすれば、障害物Gの検知精度が一層向上する。
The
制御装置3は、高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから決定係数R2を算出し、第1の判定ステップで障害物Gが無いと判定されたとき、決定係数R2が閾値T3よりも小さい場合に障害物Gがあると判定する第2の判定ステップを行う構成とすれば、障害物Gの検知精度が一層向上する。
The
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。説明した形態では、距離画像センサ2を車両後部に取り付けたが、距離画像センサ2を車両前部に取り付けて車両の前進方向を検知するようにしてもよい。
The preferred embodiment of the present invention has been described above. In the embodiment described, the
「第2実施形態」
前記した実施形態は、第1の判定ステップとして、図2(b)等に示したように、横軸がxデータ、縦軸がzデータの散布図を用い、式(1)の最小二乗法により傾きmを算出した。これに対し、第2実施形態では、第1の判定ステップとして、横軸がzデータ、縦軸がxデータの散布図で、式(3)の最小二乗法により傾きaを算出する。
"Second embodiment"
In the above-described embodiment, as a first determination step, as shown in FIG. 2B and the like, a scatter plot of x-data on the horizontal axis and z-data on the vertical axis is used, and the least squares method of the equation (1) is used. The slope m was calculated by On the other hand, in the second embodiment, as the first determination step, the horizontal axis is a scatter diagram of z data and the vertical axis is a scatter diagram of x data, and the slope a is calculated by the least squares method of the equation (3).
制御装置3は、傾きaを分母とする傾き1/aを求める。式(3)の最小二乗法による30°の坂の傾き1/aは約0.6であり、35°の坂の傾き1/aは約0.7である。したがって、閾値T4を0.6~0.7の範囲に設定すれば、概ね想定し得る登り坂について無駄な障害物検知を回避できる。そして、上下方向に起立する人物や物体に関する傾き1/aは概ね0.6~0.7よりも大きいので、これらについて障害物Gと認識できる。上半身側が車両に近かったり、手に持っている作業機材等が車両に近かったりした場合、傾き1/aがマイナス、つまり0よりも小さくなる。物体についても、下部よりも上部の方が車両に近い場合、傾き1/aは0よりも小さくなる。したがって、傾き1/aが0よりも小さい場合も、障害物Gがあると認識させる。つまり、第1の判定ステップで、制御装置3は、傾き1/aが閾値T4よりも大きい場合または0よりも小さい場合に障害物Gが有ると判定する。
The
図9~図13は、それぞれ図2(b)~図6(b)の散布図の横軸、縦軸を入れ替えた散布図であり、横軸がzデータ、縦軸がxデータとなっている。既述したように、閾値T1よりも低いzデータの測定ポイント(黒丸にて示す)は障害物Gの判定の考慮にはいれない。 9 to 13 are scatter plots in which the horizontal axis and the vertical axis of the scatter plots of FIGS. 2 (b) to 6 (b) are interchanged, and the horizontal axis is z data and the vertical axis is x data. There is. As described above, the measurement points (indicated by black circles) of z data lower than the threshold value T1 are not taken into consideration for the determination of the obstacle G.
図9は、検知対象を起立した作業員とした場合である。測定点p1~p7の最小二乗法による傾きaは-0.0286であり、傾き1/aは-34.9である。つまり、傾き1/aは0よりも小さいので、第1の判定ステップにより、制御装置3は作業員を障害物Gと判定する。
FIG. 9 shows a case where the detection target is an upright worker. The slope a of the measurement points p1 to p7 by the method of least squares is −0.0286, and the
図10は、検知対象を高さのある方形体状の箱とした場合である。測定点p1~p7の最小二乗法による傾きaは0.0831であり、傾き1/aは12.0である。つまり、傾き1/aは、0.6~0.7の範囲の閾値T4よりも大きいので、第1の判定ステップにより、制御装置3は箱を障害物Gと判定する。
FIG. 10 shows a case where the detection target is a square box having a height. The slope a of the measurement points p1 to p7 by the method of least squares is 0.0831, and the
図12は、検知対象を勾配18.6°の坂とした場合である。測定点p1~p16の最小二乗法による傾きaは2.8784であり、傾き1/aは0.34である。つまり、傾き1/aは、0.6~0.7の範囲の閾値T4よりも小さく、0よりも大きいので、第1の判定ステップにより、制御装置3は勾配18.6°の坂を障害物と判定しない。
FIG. 12 shows a case where the detection target is a slope with a gradient of 18.6 °. The slope a of the measurement points p1 to p16 by the least squares method is 2.8784, and the
図13は、検知対象を勾配4.2°の坂とした場合である。測定点p1~p16の最小二乗法による傾きaは11.303であり、傾き1/aは0.088である。つまり、傾き1/aは、0.6~0.7の範囲の閾値T4よりも小さく、0よりも大きいので、第1の判定ステップにより、制御装置3は勾配4.2°の坂を障害物と判定しない。
FIG. 13 shows a case where the detection target is a slope with a gradient of 4.2 °. The slope a of the measurement points p1 to p16 by the least squares method is 11.303, and the
図11は、検知対象を高さの低い方形体状の箱とした場合である。図4(b)では、測定点p1~p9の最小二乗法による傾きmは0.2706であり、0.6~0.7の範囲の閾値T2よりも小さく、0よりも大きい値であった。したがって、第1の判定ステップでは制御装置3は箱を障害物Gと判定しないため、次の第2の判定ステップで決定係数R2との比較判定を要していた。
FIG. 11 shows a case where the detection target is a low-height rectangular box. In FIG. 4B, the slope m of the measurement points p1 to p9 by the least squares method was 0.2706, which was smaller than the threshold value T2 in the range of 0.6 to 0.7 and larger than 0. .. Therefore, since the
これに対して、第2実施形態によれば、図11において、測定点p1~p7の最小二乗法による傾きaは1.5372であり、傾き1/aは0.65である。仮に閾値T4を30°の坂の値である0.6に設定した場合、傾き1/aは閾値T4よりも大きい値となり、第1の判定ステップにより、制御装置3は箱を障害物Gと判定することとなる。したがって、この場合、決定係数R2と比較する第2の判定ステップが不要となる。
On the other hand, according to the second embodiment, in FIG. 11, the slope a of the measurement points p1 to p7 by the least squares method is 1.5372, and the
本発明者は、図11の例の他にも比較的小さな箱やその他扁平状の物体等で多数の試験を行った。その結果、横軸をxデータ、縦軸をzデータとした散布図での最小二乗法で算出した傾きmを利用した第1の判定ステップよりも、この第2実施形態のように、横軸をzデータ、縦軸をxデータとした散布図での最小二乗法で算出した傾き1/aを利用した第1の判定ステップの方が、坂と障害物Gの区別の精度が向上することが判明した。
In addition to the example shown in FIG. 11, the present inventor conducted a large number of tests on a relatively small box, other flat objects, and the like. As a result, as in this second embodiment, the horizontal axis is more than the first determination step using the inclination m calculated by the least squares method in the scatter diagram with the horizontal axis as x-data and the vertical axis as z-data. The first judgment step using the
第2実施形態における障害物の判定フローの一例を図14に示す。ステップS1~S3,S7~S9は図7と同一であるので説明は省略する。制御装置3は、ステップS11でxデータおよびzデータから最小二乗法で傾きaを算出し、ステップS12で傾き1/aが閾値T4よりも大きいか否か、または0よりも小さいか否かの判定を行う。Yesの場合、障害物Gがあると判定してステップS7に進み、Noの場合、ステップS1に戻る。
FIG. 14 shows an example of the obstacle determination flow in the second embodiment. Since steps S1 to S3 and S7 to S9 are the same as those in FIG. 7, the description thereof will be omitted. The
なお、第2実施形態においても、決定係数R2と閾値T3との比較を行う第2の判定ステップを設けても良い。この場合、図14において、ステップS12でNoとなったときに図7と同様のステップS6を実行させればよい。 In the second embodiment as well, a second determination step for comparing the coefficient of determination R2 and the threshold value T3 may be provided. In this case, in FIG. 14, when No is obtained in step S12, the same step S6 as in FIG. 7 may be executed.
「第3実施形態」
第2実施形態では、第1の判定ステップとして、横軸がzデータ、縦軸がxデータの散布図で、式(3)の最小二乗法により傾きaを算出し、この傾きaを分母とする傾き1/aと閾値T4とを比較していた。これに対し、第3実施形態は、横軸がzデータ、縦軸がxデータの散布図で、式(3)の最小二乗法により傾きaを算出するところまでは第2実施形態と同じであるが、傾きaを分数化することなくそのまま閾値T5と比較するところが第2実施形態と異なっている。第3実施形態では、傾きaが閾値T5よりも小さい場合に障害物Gがあると判定する。
"Third embodiment"
In the second embodiment, as the first determination step, the horizontal axis is a scatter diagram of z data and the vertical axis is a scatter diagram of x data, and the slope a is calculated by the least squares method of the equation (3), and this slope a is used as the denominator. The
坂道の勾配をθとしたとき、閾値T5を「tan(90-θ)」で求める。θが30°で閾値T5は約1.73であり、θが35°で閾値T5は約1.43である。したがって、閾値T5を1.4~1.7の範囲にすることで、坂と障害物Gとの区別の精度を向上させることができる。以下、閾値T5を、30°の坂の値である1.7に設定した場合について、図9~図13の散布図を検証する。 When the slope of the slope is θ, the threshold value T5 is obtained by “tan (90-θ)”. When θ is 30 °, the threshold T5 is about 1.73, and when θ is 35 °, the threshold T5 is about 1.43. Therefore, by setting the threshold value T5 in the range of 1.4 to 1.7, the accuracy of distinguishing between the slope and the obstacle G can be improved. Hereinafter, the scatter plots of FIGS. 9 to 13 will be verified when the threshold value T5 is set to 1.7, which is a value of a slope of 30 °.
図9での傾きaは-0.0286であるから、閾値T5よりも小さい。これにより、制御装置3は作業員を障害物Gと判定する。
図10での傾きaは0.0831であるから、閾値T5よりも小さい。これにより、制御装置3は箱を障害物Gと判定する。
図12での傾きaは2.8784であるから、閾値T5よりも大きい。これにより、制御装置3は勾配18.6°の坂を障害物と判定しない。
図13での傾きaは11.303であるから、閾値T5よりも大きい。これにより、制御装置3は勾配4.2°の坂を障害物と判定しない。
図11での傾きaは1.5372であるから、閾値T5よりも小さい。これにより、制御装置3は箱を障害物Gと判定する。したがって、第2実施形態と同様、決定係数R2と比較する第2の判定ステップが不要となる。その他の物体でも検証した結果、この第3実施形態でも、坂と障害物Gの区別の精度が向上することが判明した。
Since the slope a in FIG. 9 is −0.0286, it is smaller than the threshold value T5. As a result, the
Since the slope a in FIG. 10 is 0.0831, it is smaller than the threshold value T5. As a result, the
Since the slope a in FIG. 12 is 2.8784, it is larger than the threshold value T5. As a result, the
Since the slope a in FIG. 13 is 11.303, it is larger than the threshold value T5. As a result, the
Since the slope a in FIG. 11 is 1.5372, it is smaller than the threshold value T5. As a result, the
第3実施形態における障害物の判定フローの一例を図15に示す。ステップS1~S3,S11,S7~S9は図14と同一であるので説明は省略する。制御装置3は、ステップS13で傾きaが閾値T5よりも小さいか否かの判定を行う。Yesの場合、障害物Gがあると判定してステップS7に進み、Noの場合、ステップS1に戻る。
FIG. 15 shows an example of the obstacle determination flow in the third embodiment. Since steps S1 to S3, S11, and S7 to S9 are the same as those in FIG. 14, the description thereof will be omitted. The
なお、第3実施形態においても、決定係数R2と閾値T3との比較を行う第2の判定ステップを設けても良い。この場合、図15において、ステップS13でNoとなったときに図7と同様のステップS6を実行させればよい。 Also in the third embodiment, a second determination step for comparing the coefficient of determination R2 and the threshold value T3 may be provided. In this case, in FIG. 15, when No is obtained in step S13, the same step S6 as in FIG. 7 may be executed.
「第4実施形態」
制御装置3は、図7、図14、図15の各ステップS3で、zデータが閾値T1よりも大きい測定データのみを選別する「高さ選別ステップ」を行っていた。第4実施形態の制御装置3は、この「高さ選別ステップ」に代わりに、反射光の反射強度が閾値T6よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する「反射強度選別ステップ」を行う。つまり、制御装置3は、距離画像センサ2で測定された座標に関する測定データと、反射光の反射強度とに基づいて障害物Gの有無を判定する。
"Fourth Embodiment"
The
距離画像センサ2で検知可能な物体としては、走行の障害となる人や物の他に、水蒸気や砂埃が挙げられる。転圧ローラでのアスファルト路面の転圧施工では、タイヤ等の転圧輪にアスファルト合材が付着するのを防止するために、転圧輪にアスファルト付着防止剤や水等を散布しながら転圧することが多い。これらの液剤は、高温のアスファルト路面やタイヤ表面に触れることで水蒸気を発生させることがある。また、土質の地盤の締固め施工においては、地盤から砂埃が舞い上がることがある。これら水蒸気や砂埃まで障害物と判定することは作業効率の点から好ましくない。
Examples of the object that can be detected by the
この問題に対し、本発明者は反射光の反射強度に着目し、反射強度の補正機能を付加することで障害物Gの判定精度を向上させることとした。反射光の反射強度は、物体の距離、形状、材質、色調等によって異なり、水蒸気や砂埃に対しては、人や固形物体に比して反射強度が低くなる。本発明者は、特に地面からの反射光に着目して以下のように解析した。 In response to this problem, the present inventor paid attention to the reflection intensity of the reflected light, and decided to improve the determination accuracy of the obstacle G by adding the reflection intensity correction function. The reflection intensity of the reflected light varies depending on the distance, shape, material, color tone, etc. of the object, and the reflection intensity of water vapor and dust is lower than that of a person or a solid object. The present inventor made the following analysis, paying particular attention to the reflected light from the ground.
図16(a)に示すように、距離画像センサ2の測定範囲内に障害物が存在しない場合、測定される座標データは全て地面に関するものとなる。この場合、図16(b)に示すように、x-zの関係を示すグラフS1は、全てのxデータにわたって、zデータ、すなわち高さ方向成分が0となり、障害物が存在しないことが判る。一方、反射光の反射強度は、測定点と距離画像センサ2との距離が大きくなるほど低くなる傾向にある。したがって、x-反射強度の関係を示すグラフP1は、xデータが大きくなるほど、つまり車両から離れるにしたがい、地面からの反射光の反射強度は低くなる。
As shown in FIG. 16A, when there is no obstacle in the measurement range of the
図17(a)に示すように、距離画像センサ2の測定範囲内に障害物Gが存在する場合、図17(b)に示すように、x-zの関係を示すグラフS2は、障害物Gの測定点に応じてzデータが変化する。これにより障害物Gが存在することが判る。x-反射強度の関係を示すグラフP2は、障害物Gの色調にもよるが、障害物Gからの反射光の反射強度については、概ね本来の地面からの反射強度よりも高い値を示す。
As shown in FIG. 17A, when the obstacle G is present within the measurement range of the
図18(a)に示すように、距離画像センサ2の測定範囲内に水蒸気や砂埃等の微粒物Fが浮遊している場合、図18(b)に示すように、x-zの関係は、概ねランダムに散らばったプロットS3として表される。このプロットS3の分布状態によっては、水蒸気や砂埃等も障害物と判定されるおそれがある。一方、x-反射強度の関係については、水蒸気や砂埃からの反射光の反射強度は低いため、グラフP3は、図16(b)のグラフP1と同程度か、グラフP1よりも反射強度が低い傾向になることが判った。したがって、図16(b)のグラフP1の反射強度、すなわち地面からの反射光の反射強度を閾値T6とし、物体からの反射光の反射強度が閾値T6以下の場合、制御装置3が、その物体は浮遊する微粒物Fであるとみなして障害物Gと判定しないようにすれば、障害物Gの判定精度を向上させることができる。
As shown in FIG. 18A, when fine particles F such as water vapor and dust are suspended in the measurement range of the
閾値T6としては、シミュレーション等で予め求めた一定値からなる固定値パターンと、実際の施工運転中で得られる地面からの反射光の反射強度をリアルタイムで演算し、その演算結果に基づいて求める変動値パターンとが挙げられる。後者の変動値パターンの場合、実際に転圧する路面の材質や色調に基づいて閾値T6がリアルタイムで変動して決定されるので、閾値T6の精度が高くなり、水蒸気や砂埃等を障害物Gから除外するキャンセル機能の精度を一層高めることができるため、結果として障害物Gの検知精度を高めることができる。また、固定値パターンと変動値パターンとをオペレータが手動で切り換えるように構成してもよいし、固定値パターンと変動値パターンとを制御装置3に自動で判断させて切り換えるようにしてもよい。
As the threshold value T6, a fixed value pattern consisting of constant values obtained in advance by simulation or the like and a variation obtained based on the calculation result of calculating the reflection intensity of the reflected light from the ground obtained during actual construction operation in real time. The value pattern is mentioned. In the latter case of the fluctuation value pattern, the threshold value T6 is determined by fluctuating in real time based on the material and color tone of the road surface that is actually compacted, so that the accuracy of the threshold value T6 is improved and water vapor, dust, etc. are removed from the obstacle G. Since the accuracy of the cancel function to be excluded can be further improved, the detection accuracy of the obstacle G can be improved as a result. Further, the fixed value pattern and the variable value pattern may be configured to be manually switched by the operator, or the fixed value pattern and the variable value pattern may be automatically determined by the
本発明者は、実験例として図19に示すように、加湿器21から噴き出す水蒸気6、机7、人物8、地面9に対して距離画像センサ2で測定を行った。図20~図23はその測定データを示す。図20はx-反射強度に関するグラフであり、図20(a)は、反射強度について何ら補正していない状態を示しており、点線で囲った部分が地面9の測定データを示している。この地面9の測定データを閾値T6とし、閾値T6よりも高い反射強度の測定データのみを表したグラフが図20(b)である。閾値T6は、測定データの最小二乗法などで求めた値に標準偏差σを加味した値とし、標準偏差σは1.5σ~3σに設定することが好ましい。
As an experimental example, the present inventor measured the
図21、図22、図23はそれぞれx-z、y-z、y-xに関するグラフである。これらの図で、各(a)は反射強度について補正していない場合のグラフであり、各(b)は反射強度について閾値T6で補正した場合のグラフを示す。補正前の図21(a)、図22(a)、図23(a)では、いずれも水蒸気6、机7、人物8、地面9の測定データが表示されているのに対し、閾値T6による補正後の図21(b)、図22(b)、図23(b)では、机7と人物8の測定データのみが表示され、水蒸気6と地面9の測定データはキャンセルされていることが判る。勿論、建設車両で検知対象とすべき障害物は、机7や人物8等、ある程度高さのある物体であることから、閾値T6による補正で地面9の測定データがキャンセルされても何ら問題はない。
21, FIG. 22, and FIG. 23 are graphs relating to xz, yz, and yx, respectively. In these figures, each (a) is a graph when the reflection intensity is not corrected, and each (b) is a graph when the reflection intensity is corrected by the threshold value T6. In FIGS. 21 (a), 22 (a), and 23 (a) before the correction, the measurement data of the
第4実施形態の障害物の判定フローの一例を図24に示す。ステップS1,S2は図7、図14、図15と同一であるので説明は省略する。制御装置3は、ステップS31で、各ピクセルの測定データの反射強度が閾値T6よりも高いか否かの判定を行い、Yesの場合、図7のステップS4又は図14、図15のステップS11に進み、Noの場合、ステップS1に戻る。
FIG. 24 shows an example of the obstacle determination flow of the fourth embodiment. Since steps S1 and S2 are the same as those in FIGS. 7, 14, and 15, the description thereof will be omitted. In step S31, the
以上のように、距離画像センサ2で測定された座標に関する測定データと、反射光の反射強度とに基づいて障害物Gの有無を判定する構成とすれば、空中に浮遊する水蒸気や砂埃等の微粒物Fを障害物Gと誤判定することが低減される。これにより、無駄な障害物検知を抑制できる。
As described above, if the presence or absence of the obstacle G is determined based on the measurement data related to the coordinates measured by the
また、制御装置3は、反射強度が閾値T6以下の場合に障害物Gと判定しない構成にすれば、閾値T6を適切な値に設定することで、微粒物Fを障害物Gと誤判定することを簡単な構成で低減できる。
Further, if the
微粒物Fからの反射光の反射強度は、地面からの反射光の反射強度とほぼ同じかそれ以下が殆どなので、閾値T6を地面からの反射光の反射強度に基づく値とすることで、微粒物Fを障害物Gと誤判定することを一層低減できる。
地面の凹凸等も反射強度の補正により誤判定を阻止できるので、「高さ選別ステップ」を要することがない。
Since the reflection intensity of the reflected light from the fine particles F is almost the same as or less than the reflection intensity of the reflected light from the ground, the threshold T6 is set to a value based on the reflection intensity of the reflected light from the ground to obtain fine particles. It is possible to further reduce the erroneous determination of the object F as the obstacle G.
Since it is possible to prevent erroneous determination of unevenness on the ground by correcting the reflection intensity, there is no need for a "height selection step".
1 障害物検知装置
2 距離画像センサ
3 制御装置
4 検知範囲
5 非検知範囲
10 タイヤローラ(建設車両)
1
Claims (15)
投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、
前記距離画像センサの測定データに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、
を備え、
前記測定データに関し、車両端部からの車両進行方向成分をxデータ、車幅方向成分をyデータ、地面からの高さ方向成分をzデータとしたとき、
前記制御装置は、zデータが閾値T1よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する高さ選別ステップを行い、
前記高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップと、
前記制御装置は、前記高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータに基いて下記の式(2)で決定係数R 2 を算出し、
A TOF distance image sensor that measures the distance from the time difference between the projected light and the reflected light,
A control device that determines the presence or absence of obstacles based on the measurement data of the distance image sensor, and
Equipped with
Regarding the measurement data, when the vehicle traveling direction component from the vehicle end is x data, the vehicle width direction component is y data, and the height direction component from the ground is z data.
The control device performs a height selection step of selecting only measurement data whose z data is larger than the threshold value T1 and determining the presence or absence of an obstacle.
The first determination step of calculating the slope of the distribution from the x data and z data of the measurement data selected in the height selection step and determining the presence or absence of an obstacle based on this slope,
The control device calculates the coefficient of determination R2 by the following equation (2) based on the x data and z data of the measurement data selected in the height selection step .
投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、
前記距離画像センサの測定データに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、
を備え、
前記測定データに関し、車両端部からの車両進行方向成分をxデータ、車幅方向成分をyデータ、地面からの高さ方向成分をzデータとしたとき、
前記制御装置は、zデータが閾値T1よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する高さ選別ステップを行い、
前記高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップを行い、
前記第1の判定ステップにおいて、前記傾きは、横軸が前記zデータ、縦軸が前記xデータの散布図での最小二乗法により算出される傾きaであり、前記傾きaから求められる傾き1/aが閾値T4よりも大きい場合または0よりも小さい場合に障害物があると判定することを特徴とする建設車両の障害物検知装置。 An obstacle detection device mounted on a construction vehicle
A TOF distance image sensor that measures the distance from the time difference between the projected light and the reflected light,
A control device that determines the presence or absence of obstacles based on the measurement data of the distance image sensor, and
Equipped with
Regarding the measurement data, when the vehicle traveling direction component from the vehicle end is x data, the vehicle width direction component is y data, and the height direction component from the ground is z data.
The control device performs a height selection step of selecting only measurement data whose z data is larger than the threshold value T1 and determining the presence or absence of an obstacle.
The slope of the distribution is calculated from the x data and z data of the measurement data selected in the height selection step, and the first determination step of determining the presence or absence of an obstacle is performed based on this inclination.
In the first determination step, the inclination is the inclination a calculated by the minimum square method in the scatter diagram of the z data on the horizontal axis and the x data on the vertical axis, and the inclination 1 obtained from the inclination a. An obstacle detection device for a construction vehicle, characterized in that it determines that there is an obstacle when / a is larger than the threshold value T4 or smaller than 0 .
投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、
前記距離画像センサの測定データに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、
を備え、
前記測定データに関し、車両端部からの車両進行方向成分をxデータ、車幅方向成分をyデータ、地面からの高さ方向成分をzデータとしたとき、
前記制御装置は、zデータが閾値T1よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する高さ選別ステップを行い、
前記高さ選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップを行い、
前記第1の判定ステップにおいて、前記傾きは、横軸が前記zデータ、縦軸が前記xデータの散布図での最小二乗法により算出される傾きaであり、
前記傾きaが閾値T5よりも小さい場合に障害物があると判定することを特徴とする建設車両の障害物検知装置。 An obstacle detection device mounted on a construction vehicle
A TOF distance image sensor that measures the distance from the time difference between the projected light and the reflected light,
A control device that determines the presence or absence of obstacles based on the measurement data of the distance image sensor, and
Equipped with
Regarding the measurement data, when the vehicle traveling direction component from the vehicle end is x data, the vehicle width direction component is y data, and the height direction component from the ground is z data.
The control device performs a height selection step of selecting only measurement data whose z data is larger than the threshold value T1 and determining the presence or absence of an obstacle.
The slope of the distribution is calculated from the x data and z data of the measurement data selected in the height selection step, and the first determination step of determining the presence or absence of an obstacle is performed based on this inclination.
In the first determination step, the slope is the slope a calculated by the least squares method in the scatter plot of the z data on the horizontal axis and the x data on the vertical axis.
An obstacle detection device for a construction vehicle, characterized in that it is determined that there is an obstacle when the inclination a is smaller than the threshold value T5 .
投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、
前記距離画像センサの測定データと、前記反射光の反射強度とに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、
を備え、
前記反射光の反射強度は、前記TOF方式の距離画像センサで計測し、
前記制御装置は、前記反射光の反射強度が閾値T6よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する反射強度選別ステップと、
前記反射強度選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップと、
前記制御装置は、前記反射強度選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータに基いて下記の式(2)で決定係数R 2 を算出し、
A TOF distance image sensor that measures the distance from the time difference between the projected light and the reflected light,
A control device that determines the presence or absence of an obstacle based on the measurement data of the distance image sensor and the reflection intensity of the reflected light.
Equipped with
The reflection intensity of the reflected light is measured by the TOF type distance image sensor.
The control device has a reflection intensity selection step of selecting only measurement data in which the reflection intensity of the reflected light is larger than the threshold value T6 and determining the presence or absence of an obstacle.
The first determination step of calculating the slope of the distribution from the x data and z data of the measurement data selected in the reflection intensity selection step and determining the presence or absence of an obstacle based on this slope,
The control device calculates the coefficient of determination R2 by the following equation (2) based on the x data and z data of the measurement data selected in the reflection intensity selection step .
投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、
前記距離画像センサの測定データと、前記反射光の反射強度とに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、
を備え、
前記反射光の反射強度は、前記TOF方式の距離画像センサで計測し、
前記制御装置は、前記反射光の反射強度が閾値T6よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する反射強度選別ステップと、
前記反射強度選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップを行い、
前記第1の判定ステップにおいて、前記傾きは、横軸が前記zデータ、縦軸が前記xデータの散布図での最小二乗法により算出される傾きaであり、前記傾きaから求められる傾き1/aが閾値T4よりも大きい場合または0よりも小さい場合に障害物があると判定することを特徴とする建設車両の障害物検知装置。 An obstacle detection device mounted on a construction vehicle
A TOF distance image sensor that measures the distance from the time difference between the projected light and the reflected light,
A control device that determines the presence or absence of an obstacle based on the measurement data of the distance image sensor and the reflection intensity of the reflected light.
Equipped with
The reflection intensity of the reflected light is measured by the TOF type distance image sensor.
The control device has a reflection intensity selection step of selecting only measurement data in which the reflection intensity of the reflected light is larger than the threshold value T6 and determining the presence or absence of an obstacle.
The slope of the distribution is calculated from the x data and z data of the measurement data selected in the reflection intensity selection step, and the first determination step of determining the presence or absence of an obstacle is performed based on this slope.
In the first determination step, the slope is the slope a calculated by the least squares method in the scatter plot of the z data on the horizontal axis and the x data on the vertical axis, and the slope 1 obtained from the slope a. An obstacle detection device for a construction vehicle, characterized in that it determines that there is an obstacle when / a is larger than the threshold T4 or smaller than 0 .
投射光と反射光との時間差から距離を測定するTOF方式の距離画像センサと、
前記距離画像センサの測定データと、前記反射光の反射強度とに基づいて障害物の有無を判定する制御装置と、
を備え、
前記反射光の反射強度は、前記TOF方式の距離画像センサで計測し、
前記制御装置は、前記反射光の反射強度が閾値T6よりも大きい測定データのみを選別して障害物の有無を判定する反射強度選別ステップと、
前記反射強度選別ステップで選別した測定データのxデータおよびzデータから分布の傾きを算出し、この傾きに基いて障害物の有無を判定する第1の判定ステップを行い、
前記第1の判定ステップにおいて、前記傾きは、横軸が前記zデータ、縦軸が前記xデータの散布図での最小二乗法により算出される傾きaであり、
前記傾きaが閾値T5よりも小さい場合に障害物があると判定することを特徴とする建設車両の障害物検知装置。 An obstacle detection device mounted on a construction vehicle
A TOF distance image sensor that measures the distance from the time difference between the projected light and the reflected light,
A control device that determines the presence or absence of an obstacle based on the measurement data of the distance image sensor and the reflection intensity of the reflected light.
Equipped with
The reflection intensity of the reflected light is measured by the TOF type distance image sensor.
The control device has a reflection intensity selection step of selecting only measurement data in which the reflection intensity of the reflected light is larger than the threshold value T6 and determining the presence or absence of an obstacle.
The slope of the distribution is calculated from the x data and z data of the measurement data selected in the reflection intensity selection step, and the first determination step of determining the presence or absence of an obstacle is performed based on this inclination.
In the first determination step, the slope is the slope a calculated by the least squares method in the scatter plot of the z data on the horizontal axis and the x data on the vertical axis.
An obstacle detection device for a construction vehicle, characterized in that it is determined that there is an obstacle when the inclination a is smaller than the threshold value T5 .
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