JP7202125B2 - 作業機械のデータ収集装置、作業機械のデータ提供システム、および作業機械のデータ収集方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、作業機械の外部から、当該作業機械に係る所望のデータを容易に取得することができる作業機械のデータ収集装置、作業機械のデータ提供システム、および作業機械のデータ収集方法を提供することにある。
図1は、第1の実施形態に係るデータ提供システム1の構成図である。
データ提供システム1は、複数の作業機械10に係るデータをユーザによる利用のために提供する。データ提供システム1は、複数の作業機械10と、データサーバ30と、定義データベース50と、ユーザ装置70とを備える。各作業機械10は、当該作業機械10に係るデータを収集し、データサーバ30に送信する。データサーバ30は、複数の作業機械10から収集したデータを記憶し、当該データをユーザ装置70に提供する。定義データベース50は、データサーバ30によるデータの提供の際に必要な情報を記憶する。ユーザ装置70は、作業機械10に収集させるデータの条件を設定し、またデータサーバ30から作業機械10に係るデータを取得する。図1において、作業機械10として油圧ショベルが図示されているが、その他の作業機械でもよく、例えばブルドーザ、ダンプトラック、ホイールローダであってもよい。
以下、統一フォーマットの形式のデータを、統一データオブジェクトとよぶ。
統一フォーマットは、データの種類を示す識別子と、当該データの値と、コンポーネントが当該データを取得した時刻を示すタイムスタンプとを格納する。1つの統一データオブジェクトには、識別子、値およびタイムスタンプがそれぞれ1つだけ格納される。
図3は、作業機械10の外観を示す斜視図である。
作業機械である作業機械10は、油圧により作動する作業機1100と、作業機1100を支持する旋回体1200と、旋回体1200を支持する走行体1300とを備える。
作業機1100は、ブーム1110と、アーム1120と、バケット1130と、ブームシリンダ1140と、アームシリンダ1150と、バケットシリンダ1160とを備える。
アーム1120は、ブーム1110とバケット1130とを連結する。アーム1120の基端部は、ブーム1110の先端部にピンを介して取り付けられる。
バケット1130は、土砂などを掘削するための刃を有する容器である。バケット1130の基端部は、アーム1120の先端部にピンを介して取り付けられる。
アームシリンダ1150は、アーム1120を駆動するための油圧シリンダである。アームシリンダ1150の基端部は、ブーム1110に取り付けられる。アームシリンダ1150の先端部は、アーム1120に取り付けられる。
バケットシリンダ1160は、バケット1130を駆動するための油圧シリンダである。バケットシリンダ1160の基端部は、アーム1120に取り付けられる。バケットシリンダ1160の先端部は、バケット1130に取り付けられる。
旋回体1200には、オペレータが搭乗する運転室1210が備えられる。運転室1210は、旋回体1200の前方かつ作業機1100の左側に備えられる。
作業機械10は、位置方位演算器1230、傾斜検出器1240を備える。位置方位演算器1230、傾斜検出器1240は、コンポーネントの一例である。また、作業機械10は、作業機械10に係るデータを収集し、データサーバ30に送信するデータ収集装置11を備える。データ収集装置11は、運転室1210内に設けられている。後述する制御コンポーネント12および拡張コンポーネント14は、同様に運転室1210内に設けられてもよいし、例えば旋回体1200上の運転室1210の外に設けられてもよい。
位置方位演算器1230は、第1受信器1231が受信した測位信号と、第2受信器1232が受信した測位信号とを用いて、検出された第1受信器1231の設置位置に対する第2受信器1232の設置位置の関係として、旋回体1200の方位を演算する。
データ収集装置11は、物理的に分かれた第1基板100と第2基板200とを備える。第1基板100は、リアルタイムOS(Operating System)を稼働させるコンピュータを構成する。第2基板200は、汎用OSを稼働させるコンピュータを構成する。
第1インタフェース170と第2インタフェース270は、互いに通信可能に接続される。
そのため、収集方法は、フォーマットの種類、オフセットの値およびデータ長の値を含む。
なお、データの種類として、各コンポーネントがセンサから取得するデータに限られず、例えば各コンポーネントが異常を検知した異常データ、作業機械10の周囲に存在する人を含む障害物を検知した障害物データ、作業機械10に設置した図示しないカメラにより撮像した画像データ、作業機械10の外部における外気温データや湿度データを含む外部環境データ、作業機械10の周囲の現況地形の計測結果である現況地形データを含めてもよい。
そのため、時系列データテーブル254Bには、一の時刻が指定されたときに、収集対象のすべての識別子に係るデータの値を得ることができるように、タイムスタンプがそろった統一データオブジェクトが格納される。つまり、時系列データテーブル254Bには、収集された統一データオブジェクトと、当該統一データオブジェクトの加工によって生成された統一データオブジェクトとが格納される。
処理条件受信部211は、受信した処理条件情報に基づいて処理条件テーブル252を更新する。
また、データ送信部220は、拡張コンポーネント14の要求に応じて、変換部によって生成された単位データを拡張コンポーネント14に出力する。
図10は、第1の実施形態に係るデータサーバ30の構成を示すブロック図である。
データサーバ30は、プロセッサ310、メインメモリ330、ストレージ350、インタフェース370を備える。プロセッサ310は、ストレージ350からプログラムを読み出してメインメモリ330に展開し、当該プログラムに従って所定の処理を実行する。インタフェース370は、データ収集装置11、定義データベース50およびユーザ装置70と通信可能に接続される。
図11は、第1の実施形態に係る定義データベース50が記憶する情報の例を示す図である。
定義データベース50は、統一フォーマットに係る識別子に関連付けて、当該識別子が付与されるデータの定義情報を記憶する。定義情報は、表示名、説明文、タグ、データ型、サイズ、単位、ゲイン、オフセット、ユーザタイプごとのアクセス権限を含む。表示名および説明文は、ユーザがデータの種類を認識するための名称および説明文である。アクセス権限の例としては、アクセス禁止(--)、読み込み専用(r-)、読み書き可能(rw)が挙げられる。ユーザタイプの例としては、管理者(Admin権限)、ユーザ(User権限)などが挙げられる。その他のユーザタイプとして、開発者、サービス提供者、販売者などを含んでいてもよい。
図12は、第1の実施形態に係るデータ提供システム1における処理条件の設定方法を示すシーケンス図である。
まず、ユーザは、ユーザ装置70を操作し、データサーバ30にアクセスする。このとき、ユーザは、予め設定された自身のアカウントによってデータサーバ30にログインする。アカウントには、予めユーザタイプが割り当てられている。
ユーザは、表示された入力画面に従って、設定対象の作業機械10の機械IDを入力する。ユーザ装置70は、入力された機械IDをデータサーバ30に送信する(ステップS3)。
データ収集装置11の処理条件受信部211は、受信した処理条件情報に基づいて処理条件テーブル252を更新する(ステップS11)。
これにより、ユーザが指定した処理条件を、設定対象の作業機械10に設定することができる。
図13は、第1の実施形態に係るデータ提供システム1におけるデータの収集方法を示すシーケンス図である。
データ収集装置11は、所定の制御周期ごとに図13に示すデータ収集処理を実行する。収集判定部212は、処理条件テーブル252から読み出していない処理条件を1つ読み出す(ステップS31)。収集判定部212は、読み出した処理条件に係る収集方式がPULLであるか否かを判定する(ステップS32)。
データ収集装置11は、所定の制御周期ごとに図14に示すデータ送信処理を実行する。データ送信部220は、処理条件テーブル252から読み出していない送信条件を1つ読み出す(ステップS51)。データ送信部220は、現在の処理タイミングが、読み出した処理条件に係る送信周期に係るタイミングであるか否かを判定する(ステップS52)。現在の処理タイミングが送信周期に係るタイミングでない場合(ステップS52:NO)、当該処理条件に係るデータの送信を行わない。
まず、ユーザは、ユーザ装置70を操作し、データサーバ30にアクセスする。このとき、ユーザは、予め設定された自身のアカウントによってデータサーバ30にログインする。アカウントには、予めユーザタイプが割り当てられている。
データ送信部317は、受信した定義情報を参照し、検索された統一データオブジェクトから、ログインしているユーザの権限において読み取りができないものを除外する(ステップS67)。データ送信部317は、ログインしているユーザの権限において読み取り可能なデータに係る統一データオブジェクトと、当該統一データオブジェクトに係る定義情報とをユーザ装置70に送信する(ステップS68)。ユーザ装置70は、データサーバ30から統一データオブジェクトおよび定義情報を受信すると、受信した統一データオブジェクトおよび定義情報を表示する(ステップS69)。ユーザ装置70は、例えば統一データオブジェクトに含まれる識別子を定義情報に係る表示名に置換して表示してもよい。これにより、ユーザ装置70は、指定した機械IDに係る作業機械10から収集されたデータを取得することができる。
このように、第1の実施形態によれば、データ収集装置11は、作業機械10に設けられたコンポーネントから、当該コンポーネントの個別プロトコルに従ってデータを収集し、収集されたデータを統一データオブジェクトに変換し、統一データオブジェクトをデータサーバ30に送信する。これにより、データサーバ30は、収集対象の所望のデータを容易に得ることができる。なお、他の実施形態においては、データ収集装置11は、データサーバ30と異なる外部の装置に統一データオブジェクトを送信してもよい。例えばデータ収集装置11は、第2基板200に接続されたサービスツールへ統一データオブジェクトを送信してもよい。サービスツールとは、サービスマンや販売者が作業のために作業機械10に接続する端末である。サービスツールの例としては、専用端末およびPCが挙げられる。
第1の実施形態に係る第1基板100には、制御コンポーネント12が接続されるため、拡張コンポーネント14によって制御コンポーネント12の動作が阻害されることを防ぐことができる。また、第1基板100と第2基板200とを分けることで、それぞれを異なるOSで動作させることができる。つまり、第1基板100でリアルタイムOSを稼働させ、第2基板200で汎用OSを稼働させることができる。これにより、第1基板100においてリアルタイム性の高いデータ処理を実現することができるとともに、第2基板200において処理能力の高いデータ処理を行うことができる。
また、第1の実施形態に係る第1基板100は、変換部113を備える。これにより、第1基板100および第2基板200は、互いにデータを送受信することができる。これにより第1基板100と第2基板200とを接続する通信回線は、CANに対応する回線である必要がない。つまり、第1の実施形態によれば、第1基板100と第2基板200との間の通信構成を簡略化することができる。また、多くのコンポーネントが生成するデータは、CANに流れているので、リアルタイムOSが稼働する第1基板100でタイムスタンプを付与することにより、時間精度の高いデータを収集することができる。また、他の実施形態においては、第1基板100がデータテーブル254を記憶してもよい。これにより、リアルタイムOSによってデータテーブル254にデータが格納されるので、データ収集装置11は、時間精度の高いデータテーブルを構築することができる。
また他の実施形態においては、データ収集装置11が、プロセッサ、メモリ、またはストレージを1つだけ備えるものであってもよい。また他の実施形態においては、第1基板100が変換部113を備えず、第2基板200が第1基板100からコンポーネントの個別プロトコルに従ってデータを受信してもよい。
例えば、第1の実施形態に係る統一データオブジェクトは、図2に示す統一フォーマットの構造を有するが、これに限られない。例えば他の実施形態においては、統一データオブジェクトがタイムスタンプを有しなくてもよい。また例えば統一データオブジェクトが他の情報を有していてもよい。
Claims (9)
- 作業機械に搭載されたコンポーネントからデータを収集するデータ収集装置であって、
前記コンポーネントから、車載ネットワークを介して複数の値を格納する単位データを収集する収集部と、
収集された前記単位データを所定のフォーマットに変換することで、統一データオブジェクトを生成する変換部と、
前記統一データオブジェクトを外部に送信するデータ送信部と
を備え、
前記変換部は、収集された前記単位データに含まれる複数の値のそれぞれについて、前記値と、前記値に係るデータの種類を示す識別子とを格納する前記統一データオブジェクトを生成する
作業機械のデータ収集装置。 - 物理的に分けられた、リアルタイムOSが稼働する第1基板と汎用OSが稼働する第2基板とを備え、
前記収集部は、前記第1基板に備えられ、
前記データ送信部は、前記第2基板に備えられる
請求項1に記載の作業機械のデータ収集装置。 - 前記変換部は、前記第1基板に備えられ、
前記データ送信部は、前記第1基板から取得した前記統一データオブジェクトを、外部に送信する
請求項2に記載の作業機械のデータ収集装置。 - 前記コンポーネントから取得可能なデータの種類と、当該データを取得するための収集方法とを格納する収集方法テーブルを参照して、前記収集方法を特定する収集方法特定部を備える
請求項1または請求項2に記載の作業機械のデータ収集装置。 - 前記変換部は、前記収集方法テーブルに格納されたデータのオフセットおよびデータ長に基づき、前記統一データオブジェクトに変換する、
請求項4に記載の作業機械のデータ収集装置。 - 前記統一データオブジェクトに係るデータを前記作業機械に搭載された他のコンポーネントに出力するデータ出力部を備え、
前記変換部は、前記統一データオブジェクトを前記車載ネットワークに係るフォーマットのデータに変換し、
前記データ出力部は、前記車載ネットワークに係るフォーマットのデータを出力する
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の作業機械のデータ収集装置。 - 請求項1に記載のデータ収集装置を備える複数の作業機械と、
前記複数の作業機械のそれぞれが備えるデータ収集装置から前記統一データオブジェクトを受信するデータサーバと
を備え、
前記データサーバは、
前記データ収集装置から前記統一データオブジェクトを受信するデータ受信部と、
外部から前記作業機械の識別情報を含むデータ提示リクエストを受信し、前記識別情報に対応する作業機械のデータ収集装置から受信した前記統一データオブジェクトを送信するデータ送信部とを備える
作業機械のデータ提供システム。 - 前記統一データオブジェクトは、データの種類を特定する識別子と前記データの値とを含むデータ構造を有し、
前記データ送信部は、識別子と当該識別子に係るデータの表示名とを関連付けて記憶する定義情報を参照して、受信した前記統一データオブジェクトに係るデータの値と、前記表示名とを関連付けて送信する
請求項7に記載の作業機械のデータ提供システム。 - 作業機械に搭載されたコンポーネントからデータを収集するデータ収集方法であって、
前記コンポーネントから、車載ネットワークを介して複数の値を格納する単位データを収集するステップと、
収集された前記単位データに含まれる複数の値のそれぞれについて、前記値と、前記値に係るデータの種類を示す識別子とを格納する所定のフォーマットの統一データオブジェクトを生成するステップと、
前記統一データオブジェクトを外部に送信するステップと
を備える作業機械のデータ収集方法。
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