JP7263854B2 - 作業車両及び作業車両の位置検出方法 - Google Patents
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Description
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。
図3は、GNSSアンテナ41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GNSSアンテナ41を有している。
次に、クレーン1の位置検出方法について説明する。
具体的には、図5から図7を参照してブーム31の先端位置検出に関する動作及び算出処理に関する工程を説明する。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及び旋回体3が静止している状態でブーム31を伸ばす伸縮操作をすることで変換係数を算出し、この変換係数を用いてブーム31の先端部31aの位置を検出する方法について説明する。
次に、ステップS11からステップS12へ進んで、制御部51は第1算出処理を実行する。第1算出処理では、制御部51は、ステップS11で記憶部52に記憶されたブーム31の全縮時のGNSSアンテナ41の位置を示す位置座標P1と、ブーム31を所定長伸ばした伸長時のGNSSアンテナ41の位置を示す位置座標Pnの二つの座標を用いて以下に示すベクトルA=ベクトルP1Pnを算出する(図6参照)。
なお、本実施形態では、GNSSアンテナ41の先端の位置は、ブーム31の先端部31aの位置に相当するが、ブーム31の先端部31aの位置をより厳密に求めたい場合は、GNSSアンテナ41の先端の位置座標からブーム31の先端部31aの位置座標へのオフセット量を予め記憶部52に記憶しておき、当該オフセット量を考慮してブーム31の先端部31aの位置座標を算出すればよい。
次に、ステップS12からステップS13へ進んで、制御部51は第2算出処理を実行する。第2算出処理では、制御部51は、ブーム31の全縮時の長さをL0(図6参照)として、クレーン1におけるブーム31の全縮時長さL0と位置座標P1との幾何学的関係(L0が直角三角形の斜辺の長さと、位置座標P1が直角三角形の頂点になる関係)に基づいて点Qの座標を求める。ここで、点Qの座標は、ブーム31の根元支点ピン軸(ブーム31の起伏動作における起伏支点)のENU座標系における位置を示す位置座標である。また、以下の算出処理では、GNSSアンテナ41の長さをLantとして、点QからGNSSアンテナ41の先端までの長さをL0+Lantと表している。
具体的には、ENU座標系における点Qの位置座標(EQ,NQ,UQ)は、図6に示す幾何学的関係から、以下に示すように点P1を始点とするベクトルAuと、当該ベクトルAuの終点を始点とするベクトルArと点P1の位置座標(E1,N1,U1)の和で表される。
次に、ステップS13からステップS14へ進んで、制御部51は第3算出処理を実行する。第3算出処理では、クレーン1を水平設置した場合に、制御部51は、ENU座標系における旋回中心の位置座標C(Ec,Nc,Uc)を、点Qからのオフセット量(ΔX,ΔY,ΔZ)を使って以下のように算出する。
具体的には、ΔXは点Q-C間のX軸方向のオフセット量であり、ΔYは点Q-C間のY軸方向のオフセット量であり、ΔZはZ軸方向のオフセット量である。
次に、ステップS14からステップS15へ進んで、制御部51は第4算出処理を実行する。第4算出処理では、制御部51は、ベクトルAから求めたブーム31の方向角度βと、車両座標系におけるブーム31の旋回角度φからENU座標系と車両座標系のなす角である回転角度αを求める。以下に、第4算出処理について説明する。なお、旋回体3には、その旋回位置(旋回角度)を検出する旋回位置検出センサ(図示せず)が設けられている。旋回位置検出センサは、制御部51にブーム31の旋回角度を示す信号を出力する。これにより、制御部51はブーム31の旋回角度φを取得することができる。
次に、ステップS15からステップS16へ進んで、制御部51は座標系の変換処理を実行する。変換処理において制御部51は、第3算出処理及び第4算出処理によって求められた変換係数となる旋回中心の位置座標C(Ec,Nc,Uc)、回転角度αを用いて所定の演算(同次変換行列とENU座標の積)を行って、ENU座標におけるGNSSアンテナ41の位置座標を車両座標系における位置座標に変換する。
2 走行体
3 旋回体
31 ブーム
31a 先端部
41 GNSSアンテナ
51 制御部
52 記憶部
53 GNSS受信機(受信機)
56 操作部
L0 ブームの全縮時の長さ
Claims (4)
- 車両座標系における位置座標及び衛星による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用いる作業車両であって、
走行体と、
前記走行体に旋回可能に支持される旋回体と、
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アンテナと、
前記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アンテナの設置位置を示す位置信号を出力する受信機と、
前記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、
前記走行体が静止している状態において、前記制御部は、オペレータからの操作を受け付けて、単独操作で前記ブームの伸長操作を実行し、
前記測位座標系における前記ブームの全縮時の前記アンテナの位置座標と前記ブームの伸長時の前記アンテナの位置座標を取得し、前記ブームの全縮時の前記アンテナの位置座標から前記伸長時の前記アンテナの位置座標に向かう方向のベクトルを算出する第1算出処理と、
前記測位座標系において、前記ブームの全縮時の長さと前記ブームの全縮時の前記アンテナの位置座標の幾何学的関係に基づいて前記ブームの起伏支点となる位置座標を求める第2算出処理と、
前記作業車両を水平設置した場合に、前記ブームの起伏支点の位置座標から前記旋回体の旋回中心へのオフセット量を使って前記旋回体の旋回中心を算出する第3算出処理と、を実行することを特徴とする作業車両。 - 前記ブームの全縮時の前記アンテナの位置座標から前記ブームの伸長時の前記アンテナの位置座標に向かう方向のベクトルから求めた前記測位座標系における前記ブームの方向角度と、前記車両座標系における前記旋回体の旋回角度から前記測位座標系と前記車両座標系のなす角度を求める第4算出処理をさらに実行することを特徴とする請求項1に記載の作業車両。
- 前記測位座標系は、前記アンテナの設置位置を原点とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の作業車両。
- 車両座標系における位置座標及び衛星による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用いる作業車両の位置検出方法であって、
前記作業車両は、
走行体と、
前記走行体に旋回可能に支持される旋回体と、
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アンテナと、
前記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アンテナの設置位置を示す位置信号を出力する受信機と、
前記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、
前記走行体が静止している状態において、オペレータからの操作を受け付けた前記制御部により単独操作で前記ブームの伸長操作を実行する工程と、
前記測位座標系における前記ブームの全縮時の前記アンテナの位置座標と前記ブームの伸長時の前記アンテナの位置座標を取得し、前記ブームの全縮時の前記アンテナの位置座標から前記伸長時の前記アンテナの位置座標に向かう方向のベクトルを算出する第1算出処理工程と、
前記測位座標系において、前記ブームの全縮時の長さと前記ブームの全縮時の前記アンテナの位置座標の幾何学的関係に基づいて前記ブームの起伏支点となる位置座標を求める第2算出処理工程と、
前記作業車両を水平設置した場合に、前記ブームの起伏支点の位置座標から前記旋回体の旋回中心へのオフセット量を使って前記旋回体の旋回中心を算出する第3算出処理工程と、
前記ブームの全縮時の前記アンテナの位置座標から前記ブームの伸長時の前記アンテナの位置座標に向かう方向のベクトルから求めた前記測位座標系における前記ブームの方向角度と、前記車両座標系における前記旋回体の旋回角度から前記測位座標系と前記車両座標系のなす角度を求める第4算出処理工程と、を有することを特徴とする作業車両の位置検出方法。
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JP2019045295A JP7263854B2 (ja) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 作業車両及び作業車両の位置検出方法 |
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JP2020148563A JP2020148563A (ja) | 2020-09-17 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006044932A (ja) | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | クレーンの姿勢演算装置、過負荷防止装置、および作業範囲制限装置 |
JP2016088655A (ja) | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 株式会社タダノ | ブーム姿勢検出装置 |
JP2018087752A (ja) | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 株式会社タダノ | 作業車両 |
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- 2019-03-12 JP JP2019045295A patent/JP7263854B2/ja active Active
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