JPH07138993A - パワーショベルの掘削位置計測方法及び該計測方法に用いる掘削位置表示装置 - Google Patents

パワーショベルの掘削位置計測方法及び該計測方法に用いる掘削位置表示装置

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JPH07138993A
JPH07138993A JP28376893A JP28376893A JPH07138993A JP H07138993 A JPH07138993 A JP H07138993A JP 28376893 A JP28376893 A JP 28376893A JP 28376893 A JP28376893 A JP 28376893A JP H07138993 A JPH07138993 A JP H07138993A
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JP
Japan
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angle
bucket
boom
power shovel
line
Prior art date
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Pending
Application number
JP28376893A
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English (en)
Inventor
Naoki Kashima
直樹 鹿島
Takeshi Sato
武 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 パワーショベルの設置場所に前後方向及び左
右方向の傾斜があっても、正確な掘削位置が把握できる
ようにする。 【構成】 上部旋回体3にブーム4、アーム5及びバケ
ット6を有するパワーショベル1において、パワーショ
ベル1における前後方向の傾きθ01を測定し、θ01を基
準面とした左右方向の傾きを算出する。更に、ブーム
4、アーム5、バケット6等の長さと、ブーム角、アー
ム角、バケット角等の角度と、θ01とθ01を基準面とし
た左右方向の傾き角度を用いて、三角関数等の計算によ
りバケット6の先端部位のP11の座標位置を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパワーショベルの掘削位
置計測方法及び該計測方法に用いる掘削位置表示装置に
関するものであり、特にパワーショベルが前後及び左右
方向に傾斜した場合の掘削位置の確定に用いられるパワ
ーショベルの掘削位置計測方法及び該計測方法に用いる
掘削位置表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のパワーショベルのバケット先端位
置の測定について、図5乃至図7と後記の数式とによっ
て説明する。図5において1はパワーショベルであり、
該パワーショベル1の走行台車2上に上部旋回体3が搭
載され、該上部旋回体3にはブーム4、アーム5及びバ
ケット6が設けられている。そして、該上部旋回体3の
回転軸の中心線をY軸とし、該Y軸が地表と交鎖する点
を測定上の原点PO とするとともに、該原点PO 上にお
いて前記Y軸と直交する線をX軸とする。又、原点PO
からブームフートまでの線分L0 、ブームフートとブー
ムトップを結ぶ線分L1 、ブームトップとアームトップ
とを結ぶ線分L2 及びアームトップからバケット6の先
端部位までの線分L3 の夫々の長さと、前記L0 とY軸
とからなる角度θC とを予め求めておく。そして、ブー
ム角θ1 、アーム角θ2 及びバケット角θ3 を角度計等
によって求める。そして、同図の如くパワーショベル1
が前後方向と左右方向とのいずれにも傾斜していない場
合のバケット6の先端部位P OOの座標位置xOO,yOO
値は、次式によって求められる。
【0003】
【数1】
【0004】又、図6に示す如く、パワーショベル1が
前後方向に傾斜角度θ01の傾斜があった場合のバケット
6の先端部位PO1の座標位置xO1,yO1の値は次式によ
って求められる。
【0005】
【数2】
【0006】然し、パワーショベル1に前述の前後方向
の傾斜に加えて、図7に示す如く、左右方向にもδの傾
きがあると、バケット6の先端位置は図6のPO1からP
11へ偏移する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のパワーショベル
のバケットの先端部における位置測定については、図6
に示すようにパワーショベルの前後方向に角度θO1の傾
斜があっても、数2の計算式によりPO1の座標位置
O1,yO1が求められた。しかし、左右方向の傾斜も加
わった場合、バケットの先端部の位置が図6に示す如く
O1からP11へと偏移する。そして、前述の数2の計算
式を用いたのでは誤差を生じ、前記バケットの先端部の
正確な位置確定は困難であった。
【0008】そこで、パワーショベルに前後方向と左右
方向との傾きがあっても掘削位置を正確に計測し、高精
度な掘削工事を実施することにより、工事品質の向上を
はかるために解決せらるべき技術的課題が生じてくるの
であり、本発明は該課題を解決することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案するものであり、上部旋回体にブーム、
アーム及びバケットを設けたパワーショベルに於て、上
部旋回体の回転軸の中心線が地表と交わる点を原点と
し、該原点とブームフートとを結ぶ線分L0 と、ブーム
フートとブームトップとを結ぶ線分L1 と、ブームトッ
プとアームトップとを結ぶ線分L2 と、アームトップと
バケット先端部位とを結ぶ線分L3 との夫々の長さと、
上部旋回体の回転軸の中心線に対する前記線分L0 の角
度θC とを予め求めておき、前記パワーショベルにおけ
る前後方向の傾きθ01及び該θ01の傾斜方向線に直交す
る平面での左右方向の傾きδ、又は、左右方向の傾きθ
02及び該θ02の傾斜方向線に直交する平面での前後方向
の傾きεを求めるとともに、前記線分L0 と線分L1
のなすブーム角θ1 と、前記線分L1 とL2 とのなすア
ーム角θ2 と、前記L2 とL3 とのなすバケット角θ3
とを夫々測定し、前記線分L0 、L1 、L2 、L3 と、
測定又は計算により求められる前記θ01及びδ、又はθ
02及びεと、角度θC 、θ1 、θ2 、θ3 とを用いて三
角関数等の計算によりバケットの先端位置を算出するパ
ワーショベルの掘削位置計測方法、及び上部旋回体にブ
ーム、アーム及びバケットを設けたパワーショベルに於
て、前記角度θ01及びδ、又はθ02及びεを求める手段
と、前記ブーム角θ1 、アーム角θ2 及びバケット角θ
3 の夫々の角度を測定する手段を設け、既知の前記線分
0 、L1 、L2 、L3 及び角度θC と前記角度θ1
θ2 、θ3 とθ01及びδ、又は、θ02及びεとを入力し
て演算する手段と、前記演算結果を表示する手段とを設
けたパワーショベルの掘削位置計測方法に用いる掘削位
置表示装置を提供するものである。
【0010】
【作用】予め、原点とブームフートとを結ぶ線分L0
ブームフートとブームトップとを結ぶ線分L1 、ブーム
トップとアームトップとを結ぶ線分L2 、アームトップ
とバケット先端部位とを結ぶ線分L3 及び上部旋回体の
回転軸の中心線に対する前記線分L0 の角度θC を求め
ておく。そして、パワーショベルにおいて、前後方向の
傾きθ01及び該θ01の傾斜方向線に直交する平面での左
右方向の傾きδ、又は、左右方向の傾きθ02及び該θ02
の傾斜方向線に直交する平面での前後方向の傾きεにつ
いて、前記θ01、θ02は傾斜計により測定するととも
に、前記δ、εは該θ01又はθ02を用いて算出する。更
に、ブーム角θ1 、アーム角θ2 及びバケット角θ3
角度計等によって測定する。
【0011】而して、演算手段は、前記θ01及びδ、又
は、θ02及びεと、定数として入力されている線分
0 、L1 、L2 、L3 及び角度θC と前記角度θ1
θ2 、θ 3 とを用いて三角関数等の計算によってバケッ
トの先端部のXY座標位置を算出する。そして、算出さ
れたXY座標数値をディスプレイ等の表示手段を用いて
表示する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図4に従
って詳述する。尚、前述した従来例と同一構成部分につ
いては同一符号を付してその説明を省略する。図1は傾
斜地に設置されたパワーショベル1を模式的に表わした
もので、2は走行台車であり、該走行台車2上に上部旋
回体3が搭載される。そして、θ01は上部旋回体3の前
後方向の傾きであり、θ02は左右方向の傾きを示し、δ
はX軸に対してθ01の傾斜を有する直線Lの回りのパワ
ーショベル1の回転角である。
【0013】更に、前記θ02とδについて補足説明を行
うと、図7におけるδはパワーショベル1の左右方向の
傾きを図6におけるJ矢視面、即ち、S1 面へ投影した
回転角を表わしているのに対し、θ02は図6におけるS
2 面へ投影した角度を表わしている。図2は図1のXY
平面にパワーショベル1を投影した図を示したものであ
り、X座標xOO,及びY座標yOOは、θ01=θ02=0と
したときのバケット6の先端部位POOの夫々の座標であ
る。又、P11は実際のバケット6の先端部位を前記図1
のXY平面に投影した位置であり、yP11 はバケット6
の先端部位の絶対高、PO は測定及び演算上の原点であ
る。
【0014】図3はθ02とεとの関連を示すため、図1
のX,Z座標軸の向きを変えた解説図であり、εはθ02
の傾斜方向線DBに直交する平面での前後方向の傾き、
即ち、パワーショベル1の直線Mの回りの回転角であ
る。図4は、XY座標上で任意の点AS (xS ,yS
がα度の回転によりBe (xe ,ye )に移行したとき
の、該Be (xe ,ye )の計算方法の解説図であり、
該Be (xe ,ye )は次式によって求められる。
【0015】
【数3】
【0016】而して、演算を行う前に、予め図5に示す
線分L0 、L1 、L2 及びL3 の夫々の長さと、θC
角度を測定しておくとともに、角度計等によりθ1 、θ
2 及びθ3 の角度を測定する。更に、θ01及びθ02を傾
斜計等により測定する。先ず、図1におけるδを次の式
により算出する。尚、式の中における線分は、アッパー
ラインを付して表示する。
【0017】
【数4】
【0018】又、従来から使用されている前記数1の算
出式によりxOO,yOOを算出する。そして、図2に示す
如く、P11と斜面との距離はyOO・cos δで表わされ
る。依って、求める線分PO 1 =yP11 は、点
(xOO,yOO・cos δ)がXY座標のθ01の回転によ
り、移動した点のY座標であるため、数3に示した座標
変換の式を用いて次のように算出される。
【0019】 yP11 =−xOO・sin θ01+yOO cosδ・cos θ01 同様に、xP11 も次のように算出される。 xP11 =−xOO・cos θ01−yOO cosδ・sin θ01 尚、図4と異なり図2はX軸の向きが逆のため、xOO
は−1を乗ずることにより上式となる。又、上記に於て
P11 を求めるのにθ01とδを用いたが、図3に示す如
くθ02とεとを用いても同様の計算方法が適用できる。
【0020】又、任意の基準点からの高さは、計測目標
点と該任意の基準点の高さを、夫々、上述の式によって
演算し、各々減算することにより前記任意の基準点に対
する相対高が求められる。斯くの如く、演算手段は定数
として入力されている線分L0 、L1 、L2 、L 3 及び
角度θC と、測定角度θ1 、θ2 、θ3 と、実測又は算
出によるθ01とδ又はθ02とεとからバケット先端部位
11のX座標xP11 とY座標yP11 を算出する。そし
て、ディスプレイ等の表示手段により算出結果を表示す
る。
【0021】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。
【0022】
【発明の効果】本発明は上記一実施例にて詳述せる如
く、パワーショベルが如何なる方向の傾斜を有する斜面
に設置されてもバケットの先端部の正確な位置が計測さ
れる。斯くして、傾斜の種々の条件に拘わらず、バケッ
トの先端部の位置が常に把握できるので、工事品質が向
上し、掘削事故も防止できる等、正に諸種の効果を奏す
る発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の計測方法の一実施例を示し、傾斜地に
設置されたパワーショベルを模式的に表わした解説図。
【図2】パワーショベルを図1のXY平面に投影した解
説図。
【図3】図1のX,Z座標軸の向きを変えた解説図。
【図4】既知の座標から所定角度を変位した状態を示す
グラフ。
【図5】従来例を示し、バケットの先端部の位置を示す
解説図。
【図6】従来例の斜面上におけるパワーショベルの解説
図。
【図7】従来例の左右方向に傾斜したパワーショベルの
解説図。
【符号の説明】
1 パワーショベル 3 上部旋回体 4 ブーム 5 アーム 6 バケット PO 原点 L0 原点とブームフートとを結ぶ線分。 L1 ブームフートとブームトップとを結ぶ線
分。 L2 ブームトップとアームトップとを結ぶ線
分。 L3 アームトップとバケット先端部位とを結
ぶ線分。 θC 上部旋回体の回転軸の中心線に対するL
0 の角度。 θ1 ブーム角 θ2 アーム角 θ3 バケット角 θ01 パワーショベルの前後方向の傾き。 θ02 パワーショベルの左右方向の傾き。 δ θ01の傾斜方向線に直交する平面での左
右方向の傾き。 ε θ02の傾斜方向線に直交する平面での前
後方向の傾き。 P11 バケットの先端部位 xp11 バケットの先端部位のX座標 yp11 バケットの先端部位のY座標

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部旋回体にブーム、アーム及びバケッ
    トを設けたパワーショベルに於て、上部旋回体の回転軸
    の中心線が地表と交わる点を原点とし、該原点とブーム
    フートとを結ぶ線分L0 と、ブームフートとブームトッ
    プとを結ぶ線分L1 と、ブームトップとアームトップと
    を結ぶ線分L2 と、アームトップとバケット先端部位と
    を結ぶ線分L3 との夫々の長さと、上部旋回体の回転軸
    の中心線に対する前記線分L0 の角度θC とを予め求め
    ておき、前記パワーショベルにおける前後方向の傾きθ
    01及び該θ01の傾斜方向線に直交する平面での左右方向
    の傾きδ、又は、左右方向の傾きθ02及び該θ02の傾斜
    方向線に直交する平面での前後方向の傾きεを求めると
    ともに、前記線分L0 と線分L1 とのなすブーム角θ1
    と、前記線分L1 とL2 とのなすアーム角θ2 と、前記
    2 とL3 とのなすバケット角θ3 とを夫々測定し、前
    記線分L0 、L1 、L2 、L3 と、測定又は計算により
    求められる前記θ01及びδ、又はθ02及びεと、角度θ
    C 、θ1 、θ2 、θ3 とを用いて三角関数等の計算によ
    りバケットの先端位置を算出することを特徴とするパワ
    ーショベルの掘削位置計測方法。
  2. 【請求項2】 上部旋回体にブーム、アーム及びバケッ
    トを設けたパワーショベルに於て、前記角度θ01及び
    δ、又はθ02及びεを求める手段と、前記ブーム角
    θ1 、アーム角θ2 及びバケット角θ3 の夫々の角度を
    測定する手段を設け、既知の前記線分L0 、L1
    2 、L3 及び角度θC と前記角度θ1 、θ2 、θ3
    θ01及びδ、又は、θ02及びεとを入力して演算する手
    段と、前記演算結果を表示する手段とを設けたことを特
    徴とする請求項1記載のパワーショベルの掘削位置計測
    方法に用いる掘削位置表示装置。
JP28376893A 1993-11-12 1993-11-12 パワーショベルの掘削位置計測方法及び該計測方法に用いる掘削位置表示装置 Pending JPH07138993A (ja)

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JP (1) JPH07138993A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107916684A (zh) * 2017-12-26 2018-04-17 青岛雷沃工程机械有限公司 高精度坐标测量挖掘机
KR101964188B1 (ko) * 2019-03-13 2019-04-01 전영호 굴삭기 버켓 위치 측정 장치

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