JP7214780B2 - 性能診断装置、性能診断方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態1に係る性能診断装置1の構成図である。性能診断装置1は、作業機械100の負荷情報、稼働情報、現場特性などから作業機械100の性能低下を診断するための装置である。本実施形態1においては、性能診断装置1は、作業機械100の内部に配置されているものとする。
作業動作分類部11は、これから診断する作業機械100の動作タイプ(診断対象動作)を選択する。このとき、動作のタイプに加えてその動作で想定される基本的動作内容(例えば移動動作であれば作業機械100が直進する、など)をあらかじめ設定する。作業動作分類部11は、選択された動作タイプと動作内容を想定作業として保持しておく。
作業動作分類部11は、カメラ映像を用いた画像認識やCANデータを用いたパターンマッチングなどによって、作業機械100の動作を判別することにより、動作タイプを識別する。動作タイプの例としては、例えば旋回動作、アーム押し動作、掘削動作、移動動作、などが挙げられる。
作業動作分類部11は、S202において判別した動作がS201において設定した診断対象動作に想定されているか否か(すなわち想定した作業であるか否か)を調べる。判別した動作が診断対象動作である場合はS204へ進む(S203:はい)。そうでない場合は、ステップS102に戻る(S203:いいえ)。
作業データ取得部12は、S201において設定された動作の作業データを、例えばCAN通信を介して機械から取得する。本ステップにおいては、作業データを常にリアルタイムで取得して保存し、動作が終了した時刻から遡って、動作時間の期待値に対して十分長い直近分の作業データを取得してもよい。
本ステップにおいて取得する作業データとしては、例えば動作の負荷量を表すデータ、動作の内容を表すデータ、などが含まれる。負荷量の例としては例えば、作業機械を駆動する油圧ポンプの吐出圧が挙げられる。動作の内容の例としては例えば、作業機械が移動する動作であれば、車輪の回転速度などが挙げられる。作業データ取得部12はさらに、作業動作分類部11が識別した動作タイプを受け取る。この動作タイプを記述したデータも、作業データの一部として取り扱ってもよい。
本ステップにおいては、作業を実施するために作業機が置かれている環境の物理特性を表すパラメータを併せて取得してもよい。例えば作業機械の周辺を撮影した画像からその作業機械が置かれている場所の形状や路面状態などを取得することができる。あるいは掘削動作を実施する場合は、バケットを駆動するために必要な駆動力(例えば油圧)から路面の硬さを取得してもよい。あるいはこれらのパラメータを記述したデータを適当なインターフェース経由で取得してもよい。この物理特性データを作業データの一部として取り扱ってもよい。
作業時間測定部13は、入力された作業データから当該動作の開始タイミングと終了タイミングを検出することにより、当該動作の作業継続時間(動作が開始してから終了するまでの時間)を計算する。
作業データ蓄積部14は、判別した動作ごとに、S204において得られた作業データと205において計算された作業継続時間をデータベースに蓄積する。
性能診断装置1は、一定期間または一定稼働時間分のデータを蓄積したか否かを確認する。未だデータを蓄積していない(207:いいえ)場合、S204に戻る。データを蓄積し終えた(S207:はい)場合、S208に進む。
基準性能モデル作成部15は、S202において判別した動作の基準性能モデルを作成したかどうかを確認する(S208)。未作成(S208:いいえ)の場合、判別した動作に対して基準性能モデルを作成してデータベースに保存する(S209)。作成済み(S208:はい)の場合、性能診断部16は、判別した動作の基準性能モデルを用いて、取得した作業データにおける基準時間を必要に応じて補間する(S210)。
基準性能モデル作成部15は、基準性能モデルを以下の組み合わせごとに作成する:(a)作業機械の動作のタイプ;(b)作業機械の動作の負荷量;(c)作業機械の動作の内容;(d)作業機械が置かれている環境の物理特性パラメータ。
基準性能モデルは、基準性能を離散的に記述している場合がある。この場合、各離散値間の値は、例えば線形補間によって補う必要がある。本ステップはこの補間処理を実施するためのものである。
性能診断部16は、S205において測定した動作時間がS210において算出した基準値と比較して閾値以上離れるかを確認する(S211)。動作時間が基準値に比べて閾値以上離れた(S211:はい)場合、離れた度合いに応じて作業機械100の性能低下度合いの診断結果を出力する(ステップS212)。そうでない(S211:いいえ)場合、判別した動作と取得した作業データにおける過去の所定期間のデータの回帰モデルを計算し、その回帰モデルを用いて当該動作の所定期間後の動作時間を予測する(S213)。
性能診断部16は、測定した動作時間と基準性能との間の差分が大きいほど、性能低下が大きいと診断する。性能診断結果は、その差分そのものによって表してもよいし、その差分に対して何らかの演算を施したパラメータによって表してもよい。S215においても同様である。
性能診断部16は、予測した所定期間後の動作時間が算出した基準値に比べて閾値以上離れるかを確認する(S214)。予測した所定期間後の動作時間が基準値に比べて閾値以上離れた(S214:はい)場合、離れた度合いに応じて作業機械100の性能低下度合いの予測診断結果を出力する(S215)。そうでなければ本フローチャートを終了する(S214:いいえ)。
本実施形態に係る性能診断装置1は、(a)作業機械の動作のタイプ;(b)作業機械の動作の負荷量;(c)作業機械の動作の内容;(d)作業機械が置かれている環境の物理特性パラメータ;の組み合わせごとに基準性能モデルを作成し、その基準性能モデルを参照することにより取得した基準性能と動作継続時間を比較することによって動作が正常であるか否かを診断する。これにより、作業機械が置かれている個別の環境や負荷量を考慮して、性能診断を実施できるので、従来の性能診断よりも診断精度を高めることができる。
図3は、本発明の実施形態2に係る性能診断装置1の構成図である。本実施形態における性能診断装置1の構成は実施形態1と同じであるが、実施形態1とは異なり性能診断装置1は携帯端末110(例えばスマートフォン)内部に構成されている。
図4は、本発明の実施形態3に係る性能診断装置1の構成図である。本実施形態における性能診断装置1は、携帯端末110内部に構成されている。性能診断装置1は、作業動作分類部11、作業データ取得部12、作業時間測定部13、性能診断部16を備える。作業データ蓄積部14と基準性能モデル作成部15は、作業機械100内部に配置されている。その他の構成は実施形態1と同様である。
図5は、本発明の実施形態4に係る性能診断装置1の構成図である。本実施形態において、性能診断装置1は、外付操作端末120内部に構成されている。その他の構成は実施形態1と同様である。外付操作端末120は、作業機械100に対して後付けで装着することができる端末であり、装着後は外付操作端末120を介して作業機械100を操作することができる。外付操作端末120は、加速度センサ121などのセンサ、通信部122、を備える。
図6は、本発明の実施形態5に係る性能診断装置1の構成図である。本実施形態において、性能診断装置1は、例えばネットワーク上に配置されたサーバコンピュータとして構成されている。性能診断装置1は、作業時間測定部13(作業データを取得する通信部としても動作する)、作業データ蓄積部14、基準性能モデル作成部15、性能診断部16を備える。作業動作分類部11と作業データ取得部12は携帯端末110内部に配置されている。その他の構成は実施形態1と同様である。
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
11:作業動作分類部
12:作業データ取得部
13:作業時間測定部
14:作業データ蓄積部
15:基準性能モデル作成部
16:性能診断部
100:作業機械
110:携帯端末
120:外付操作端末
Claims (15)
- 作業機械の性能低下を診断する性能診断装置であって、
前記作業機械が実施した動作を分類処理することにより前記動作のタイプとして特定する動作分類部、
前記タイプの継続時間を測定するためのデータであって、前記動作の負荷量、前記動作の内容を表す作業データと前記作業機械が置かれている現場の物理的特性を記述したデータとを取得する作業データ取得部、
前記作業データ取得部によって取得した前記作業データにより、前記動作分類部が分類した前記タイプの継続時間を測定する作業時間測定部、
前記作業機械の基準性能を記述した基準性能モデルを参照することにより前記作業機械の性能低下を診断する性能診断部、
を備え、
前記基準性能モデルは、前記タイプと前記負荷量と前記内容と前記物理的特性の組み合わせごとに前記基準性能を記述しており、
前記性能診断部は、前記タイプと前記負荷量と前記内容と前記物理的特性を用いて前記基準性能モデルを参照することにより、前記タイプと前記負荷量と前記内容と前記物理的特性における前記動作の基準性能を取得し、
前記性能診断部は、前記取得した基準性能と前記継続時間を比較することにより前記作業機械の性能低下を診断してその結果を出力する
ことを特徴とする性能診断装置。 - 前記動作分類部は、
前記動作を撮影した画像、
前記動作にともなって前記作業機械において生じる加速度を測定した結果を記述した加速度データ、
前記動作にともなって生じる前記作業機械の物理状態を検出するセンサが前記物理状態を測定した結果を記述したセンサデータ、
のうち少なくともいずれかを用いて、前記動作を分類することにより、前記タイプを特定する
ことを特徴とする請求項1記載の性能診断装置。 - 前記作業時間測定部は、
前記動作を撮影した画像、
前記動作にともなって前記作業機械において生じる加速度を測定した結果を記述した加速度データ、
前記動作にともなって生じる前記作業機械の物理状態を検出するセンサが前記物理状態を測定した結果を記述したセンサデータ、
のうち少なくともいずれかを用いて、前記動作の開始時刻と前記動作の終了時刻を特定することにより、前記継続時間を測定する
ことを特徴とする請求項1記載の性能診断装置。 - 前記性能診断装置はさらに、
前記タイプと前記負荷量と前記内容と前記物理的特性と前記継続時間を記述したデータを蓄積するデータ蓄積部、
前記データ蓄積部が蓄積している前記データを用いて前記基準性能モデルを作成するモデル作成部、
を備える
ことを特徴とする請求項1記載の性能診断装置。 - 前記モデル作成部は、前記データが記述している前記タイプ、前記データが記述している前記負荷量、前記データが記述している前記内容、および前記データが記述している前記物理的特性の組み合わせごとに、前記基準性能モデルを作成する
ことを特徴とする請求項4記載の性能診断装置。 - 前記性能診断装置はさらに、前記タイプと前記負荷量と前記内容と前記物理的特性と前記継続時間を記述したデータを蓄積するデータ蓄積部を備え、
前記性能診断部は、前記データ蓄積部が蓄積している過去の前記データの履歴を用いて、所定時間経過時点における前記継続時間を予測し、
前記性能診断部は、前記予測した前記所定時間経過後における前記継続時間と、前記基準性能モデルが記述している前記基準性能との間の差分が閾値以上であるか否かに基づき、前記所定時間経過後において前記作業機械の性能低下が生じるか否かを予測する
ことを特徴とする請求項1記載の性能診断装置。 - 前記性能診断装置は、前記作業機械から着脱することができる携帯端末として構成されており、
前記性能診断装置はさらに、前記携帯端末に対して加えられる加速度を測定する加速度センサを備え、
前記動作分類部は、前記加速度センサが測定した加速度を用いて前記動作を分類し、
前記作業時間測定部は、前記加速度センサが測定した加速度を用いて前記動作の開始時刻と前記動作の終了時刻を特定することにより、前記継続時間を測定する
ことを特徴とする請求項1記載の性能診断装置。 - 前記性能診断装置は、前記作業機械から着脱することができる携帯端末として構成されており、
前記性能診断装置はさらに、前記動作にともなって生じる前記作業機械の物理状態を検出するセンサが前記物理状態を測定した結果を記述したセンサデータを前記作業機械から通信によって取得する通信部を備え、
前記動作分類部は、前記通信部が取得した前記センサデータを用いて前記動作を分類し、
前記作業時間測定部は、前記通信部が取得した前記センサデータを用いて前記動作の開始時刻と前記動作の終了時刻を特定することにより、前記継続時間を測定する
ことを特徴とする請求項1記載の性能診断装置。 - 前記作業機械は、
前記タイプと前記負荷量と前記内容と前記物理的特性と前記継続時間を記述したデータを蓄積するデータ蓄積部、
前記データ蓄積部が蓄積している前記データを用いて前記基準性能モデルを作成するモデル作成部、
を備え、
前記性能診断装置はさらに、前記作業機械から前記基準性能モデルを取得する通信部を備え、
前記性能診断部は、前記通信部が前記作業機械から取得した前記基準性能モデルを用いて、前記作業機械の性能低下を診断する
ことを特徴とする請求項7記載の性能診断装置。 - 前記性能診断装置は、前記作業機械に対して着脱可能に構成され、作業者が前記作業機械を操作するために用いる、外付操作端末として構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の性能診断装置。 - 前記性能診断装置はさらに、前記タイプと前記負荷量と前記内容と前記物理的特性と前記継続時間を記述したデータを収集する端末と接続して前記データを前記端末から取得する通信部を備え、
前記性能診断部は、前記通信部が前記端末から取得した前記データを用いて、前記作業機械の性能低下を診断する
ことを特徴とする請求項1記載の性能診断装置。 - 前記物理的特性は、前記作業機械が前記動作をする際の作業効率に対して影響を与えるパラメータである
ことを特徴とする請求項1記載の性能診断装置。 - 前記物理的特性は、
前記現場の地質特性、
前記現場のタイプ、
前記現場の形状、
のうち少なくともいずれかによって規定されている
ことを特徴とする請求項12記載の性能診断装置。 - 前記負荷量は、前記作業機械を駆動する油圧ポンプの吐出圧によって規定されている
ことを特徴とする請求項1記載の性能診断装置。 - 作業機械の性能低下を診断する性能診断方法であって、
前記作業機械が実施した動作を分類処理することにより前記動作のタイプとして特定するステップ、
前記タイプの継続時間を測定するためのデータであって、前記動作の負荷量、前記動作の内容を表す作業データと前記作業機械が置かれている現場の物理的特性を記述したデータとを取得するステップ、
前記データを取得するステップにおいて取得した前記作業データにより、前記分類処理した前記タイプの継続時間を測定するステップ、
前記作業機械の基準性能を記述した基準性能モデルを参照することにより前記作業機械の性能低下を診断するステップ、
を有し、
前記基準性能モデルは、前記タイプと前記負荷量と前記内容と前記物理的特性の組み合わせごとに前記基準性能を記述しており、
前記性能低下を診断するステップにおいては、前記タイプと前記負荷量と前記内容と前記物理的特性を用いて前記基準性能モデルを参照することにより、前記タイプと前記負荷量と前記内容と前記物理的特性における前記動作の基準性能を取得し、
前記性能低下を診断するステップにおいては、前記取得した基準性能と前記継続時間を比較することにより前記作業機械の性能低下を診断してその結果を出力する
ことを特徴とする性能診断方法。
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