JPH07244150A - 重機の姿勢計測装置 - Google Patents
重機の姿勢計測装置Info
- Publication number
- JPH07244150A JPH07244150A JP5525294A JP5525294A JPH07244150A JP H07244150 A JPH07244150 A JP H07244150A JP 5525294 A JP5525294 A JP 5525294A JP 5525294 A JP5525294 A JP 5525294A JP H07244150 A JPH07244150 A JP H07244150A
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- JP
- Japan
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- gps
- heavy machine
- receiver
- heavy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 重機の傾き、向き、位置を簡便に、かつ高精
度に計測することを目的とする。 【構成】 重機１０上の四隅部分にＧＰＳアンテナ１１
〜１４を設置し、この各ＧＰＳアンテナ１１〜１４を通
してそれぞれの受信機１５〜１８でＧＰＳ衛星からのＧ
ＰＳ電波を受信することにより、重機１０の四隅部分に
おけるＷＧＳ−８４系（世界測地系）の各座標データを
取得し、この各座標データを演算処理装置１９に取り込
んで日本測地系に準拠する三次元直行座標系に変換した
後、この各三次元座標から重機１０の位置、傾きおよび
向きをリアルタイムに算出して重機の姿勢を計測する構
成にした。
度に計測することを目的とする。 【構成】 重機１０上の四隅部分にＧＰＳアンテナ１１
〜１４を設置し、この各ＧＰＳアンテナ１１〜１４を通
してそれぞれの受信機１５〜１８でＧＰＳ衛星からのＧ
ＰＳ電波を受信することにより、重機１０の四隅部分に
おけるＷＧＳ−８４系（世界測地系）の各座標データを
取得し、この各座標データを演算処理装置１９に取り込
んで日本測地系に準拠する三次元直行座標系に変換した
後、この各三次元座標から重機１０の位置、傾きおよび
向きをリアルタイムに算出して重機の姿勢を計測する構
成にした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧＰＳ（全地球測位シ
ステム）を利用した重機の姿勢計測装置に関する。
ステム）を利用した重機の姿勢計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、広大な土木建設現場などにおい
て、独自の土木作業を行うブルトーザ、ショベル系掘削
機、トレンチャ、スクレーパ、クローラダンプ等の建設
用重機の姿勢、つまり重機のピッチング方向・ローリン
グ方向の傾きや重機の向きを計測する手段には、ジャイ
ロ、磁気方位センサ及びトータルステーションが使用さ
れる。このうち、ジャイロは、その角加速度の数値積分
から重機の方位又は傾きを求めるものであり、磁気方位
センサは重機の方位（向き）を検出し、また、トータル
ステーションは重機の三次元位置を検出するものであ
る。
て、独自の土木作業を行うブルトーザ、ショベル系掘削
機、トレンチャ、スクレーパ、クローラダンプ等の建設
用重機の姿勢、つまり重機のピッチング方向・ローリン
グ方向の傾きや重機の向きを計測する手段には、ジャイ
ロ、磁気方位センサ及びトータルステーションが使用さ
れる。このうち、ジャイロは、その角加速度の数値積分
から重機の方位又は傾きを求めるものであり、磁気方位
センサは重機の方位（向き）を検出し、また、トータル
ステーションは重機の三次元位置を検出するものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の姿勢計測装置では、ジャイロによる方位ま
たは傾きは角加速度を逐次積分することで得られるた
め、測定誤差が累積し、方位または傾き精度が低下する
問題がある。また、磁気方位センサでは、方位しか求め
ることができず、さらに、トータルステーションによる
測量では、ある１点での三次元座標しか求めることがで
きない。従って、上記各検出データを用いて重機の姿勢
を制御する場合は、各検出データを統合処理しなければ
ならず、しかも重機の姿勢計測精度も悪いほか、ジャイ
ロ、磁気方位センサ等の重機への設置も面倒になるとい
う問題があった。
ような従来の姿勢計測装置では、ジャイロによる方位ま
たは傾きは角加速度を逐次積分することで得られるた
め、測定誤差が累積し、方位または傾き精度が低下する
問題がある。また、磁気方位センサでは、方位しか求め
ることができず、さらに、トータルステーションによる
測量では、ある１点での三次元座標しか求めることがで
きない。従って、上記各検出データを用いて重機の姿勢
を制御する場合は、各検出データを統合処理しなければ
ならず、しかも重機の姿勢計測精度も悪いほか、ジャイ
ロ、磁気方位センサ等の重機への設置も面倒になるとい
う問題があった。
【０００４】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、重機の傾き、向き、
位置を簡便に、かつ高精度に計測できる重機の姿勢計測
装置を提供することにある。
であり、その目的とするところは、重機の傾き、向き、
位置を簡便に、かつ高精度に計測できる重機の姿勢計測
装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項１の発明は、重機上の任意複数の位置にそれぞ
れ設置された複数のＧＰＳアンテナと、前記各ＧＰＳア
ンテナに到来するＧＰＳ衛星からの電波を受信して世界
測地系の座標データを取得する受信機と、前記各ＧＰＳ
アンテナ位置に対応する前記世界測地系の座標データを
三次元直交座標データに変換する座標変換手段と、前記
座標変換手段で変換された各三次元直交座標データに基
づいて前記重機の位置、傾き、向きを算出する演算処理
手段とを備える構成にした。
に請求項１の発明は、重機上の任意複数の位置にそれぞ
れ設置された複数のＧＰＳアンテナと、前記各ＧＰＳア
ンテナに到来するＧＰＳ衛星からの電波を受信して世界
測地系の座標データを取得する受信機と、前記各ＧＰＳ
アンテナ位置に対応する前記世界測地系の座標データを
三次元直交座標データに変換する座標変換手段と、前記
座標変換手段で変換された各三次元直交座標データに基
づいて前記重機の位置、傾き、向きを算出する演算処理
手段とを備える構成にした。
【０００６】請求項２の発明は、前記受信機を前記各Ｇ
ＰＳアンテナ毎に設けたものである。請求項３の発明
は、前記各ＧＰＳアンテナの受信機を共通にし、この共
通の受信機と前記各ＧＰＳアンテナ間に該ＧＰＳアンテ
ナの１つを選択的に共通の受信機に切り替え接続する選
択回路を設けてなるものである。
ＰＳアンテナ毎に設けたものである。請求項３の発明
は、前記各ＧＰＳアンテナの受信機を共通にし、この共
通の受信機と前記各ＧＰＳアンテナ間に該ＧＰＳアンテ
ナの１つを選択的に共通の受信機に切り替え接続する選
択回路を設けてなるものである。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明を適用した重機および該重機への
ＧＰＳアンテナの取付状況を示す説明図、図２は本発明
の重機姿勢計測システムの一例を示す概略構成図であ
る。図１において、１０は宅地造成、ダム建設などの土
木建設現場で独自の作業を自律的に行うクローラダン
プ、ブルトーザ、ショベル系掘削機、トレンチャ、スク
レーパ等の重機であり、この重機１０上には、該重機１
０の姿勢計測に必要な座標を得るための複数の位置、例
えば重機１０の前後左右の四隅部分に位置してＧＰＳア
ンテナ１１〜１４がそれぞれ設置され、これらのＧＰＳ
アンテナ１１〜１４はそれぞれの支持部材１１ａ〜１４
ａによって重機１０から同一の高さに支持されている。
また、各ＧＰＳアンテナ１１〜１４は、図略の１つ以上
のＧＰＳ衛星から到来するＧＰＳ電波を受信する。
する。図１は、本発明を適用した重機および該重機への
ＧＰＳアンテナの取付状況を示す説明図、図２は本発明
の重機姿勢計測システムの一例を示す概略構成図であ
る。図１において、１０は宅地造成、ダム建設などの土
木建設現場で独自の作業を自律的に行うクローラダン
プ、ブルトーザ、ショベル系掘削機、トレンチャ、スク
レーパ等の重機であり、この重機１０上には、該重機１
０の姿勢計測に必要な座標を得るための複数の位置、例
えば重機１０の前後左右の四隅部分に位置してＧＰＳア
ンテナ１１〜１４がそれぞれ設置され、これらのＧＰＳ
アンテナ１１〜１４はそれぞれの支持部材１１ａ〜１４
ａによって重機１０から同一の高さに支持されている。
また、各ＧＰＳアンテナ１１〜１４は、図略の１つ以上
のＧＰＳ衛星から到来するＧＰＳ電波を受信する。
【０００８】図２において、各ＧＰＳアンテナ１１〜１
４には、それぞれのアンテナ１１〜１４で捕捉したＧＰ
Ｓ電波を受信する受信機１５〜１８がそれぞれ接続され
ており、この各受信機１５〜１８で受信したＧＰＳ電波
は、マイクロコンピュータからなる演算処理装置１９に
取り込まれる構成になっている。前記演算処理装置１９
は、重機１０の姿勢に応じて各ＧＰＳアンテナ１１〜１
４から得られる三次元座標を基に重機１０の傾き、方位
（向き）、位置をリアルタイムに演算する。
４には、それぞれのアンテナ１１〜１４で捕捉したＧＰ
Ｓ電波を受信する受信機１５〜１８がそれぞれ接続され
ており、この各受信機１５〜１８で受信したＧＰＳ電波
は、マイクロコンピュータからなる演算処理装置１９に
取り込まれる構成になっている。前記演算処理装置１９
は、重機１０の姿勢に応じて各ＧＰＳアンテナ１１〜１
４から得られる三次元座標を基に重機１０の傾き、方位
（向き）、位置をリアルタイムに演算する。
【０００９】次に、上記のように構成された本実施例の
重機姿勢計測動作について、図３のフローチャートを参
照して説明する。まず、各ＧＰＳアンテナ１１〜１４お
よび受信機１５〜１８を動作モードにし、ＧＰＳ衛星か
らの電波を各ＧＰＳアンテナ１１〜１４を通してそれぞ
れの受信機１５〜１８で受信することにより、重機１０
の四隅部分におけるＷＧＳ−８４系（世界測地系）の各
座標データを取得し、この各座標データは、それぞれの
受信機１５〜１８に内蔵されている記憶部に一時記憶さ
れる（ステップＳ１）。
重機姿勢計測動作について、図３のフローチャートを参
照して説明する。まず、各ＧＰＳアンテナ１１〜１４お
よび受信機１５〜１８を動作モードにし、ＧＰＳ衛星か
らの電波を各ＧＰＳアンテナ１１〜１４を通してそれぞ
れの受信機１５〜１８で受信することにより、重機１０
の四隅部分におけるＷＧＳ−８４系（世界測地系）の各
座標データを取得し、この各座標データは、それぞれの
受信機１５〜１８に内蔵されている記憶部に一時記憶さ
れる（ステップＳ１）。
【００１０】各受信機１５〜１８に一時記憶されたＷＧ
Ｓ−８４系の座標データは演算処理装置１９に順番に取
り込まれ（ステップＳ２）、この各ＷＧＳ−８４系の座
標データを日本測地系に準拠する三次元直行座標系に変
換し（ステップＳ３）、次のステップＳ４において、重
機１０の四隅部分の三次元座標を算出する。次のステッ
プＳ５では、上記四隅部分の各三次元座標データに基づ
いて、土木建設現場における重機１０の位置、重機１０
のローリングおよびピッチング方向の傾き、および重機
１０の向きをそれぞれ算出する。そして、上記算出され
た位置、傾き、向きの各データに基づいて、重機１０が
安全に、かつ効率よく作業ができるように、重機１０の
姿勢を制御する（ステップＳ６）。
Ｓ−８４系の座標データは演算処理装置１９に順番に取
り込まれ（ステップＳ２）、この各ＷＧＳ−８４系の座
標データを日本測地系に準拠する三次元直行座標系に変
換し（ステップＳ３）、次のステップＳ４において、重
機１０の四隅部分の三次元座標を算出する。次のステッ
プＳ５では、上記四隅部分の各三次元座標データに基づ
いて、土木建設現場における重機１０の位置、重機１０
のローリングおよびピッチング方向の傾き、および重機
１０の向きをそれぞれ算出する。そして、上記算出され
た位置、傾き、向きの各データに基づいて、重機１０が
安全に、かつ効率よく作業ができるように、重機１０の
姿勢を制御する（ステップＳ６）。
【００１１】上記のように本実施例においては、重機１
０上の四隅部分にＧＰＳアンテナ１１〜１４を設置し、
この各ＧＰＳアンテナ１１〜１４を通してそれぞれの受
信機１５〜１８でＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を受信す
ることにより、重機１０の四隅部分におけるＷＧＳ−８
４系（世界測地系）の各座標データを取得し、この各座
標データを演算処理装置１９に取り込んで日本測地系に
準拠する三次元直行座標系に変換した後、この各三次元
座標から重機１０の位置、傾きおよび向きをリアルタイ
ムに算出して重機の姿勢を計測する構成にしたので、従
来のような測定誤差の累積がなく、重機１０の位置、傾
き、向きを高精度（±２０ｍｍ以内）に測定することが
できる。また、本実施例にける重機１０の姿勢計測機器
はＧＰＳアンテナであるため、比較的激しい作業を行う
重機であっても、その姿勢計測に支障を来すおそれがな
いほか、ＧＰＳアンテナの取付け、取外しおよびＧＰＳ
アンテナ数の増減も簡単に行うことができる。
０上の四隅部分にＧＰＳアンテナ１１〜１４を設置し、
この各ＧＰＳアンテナ１１〜１４を通してそれぞれの受
信機１５〜１８でＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を受信す
ることにより、重機１０の四隅部分におけるＷＧＳ−８
４系（世界測地系）の各座標データを取得し、この各座
標データを演算処理装置１９に取り込んで日本測地系に
準拠する三次元直行座標系に変換した後、この各三次元
座標から重機１０の位置、傾きおよび向きをリアルタイ
ムに算出して重機の姿勢を計測する構成にしたので、従
来のような測定誤差の累積がなく、重機１０の位置、傾
き、向きを高精度（±２０ｍｍ以内）に測定することが
できる。また、本実施例にける重機１０の姿勢計測機器
はＧＰＳアンテナであるため、比較的激しい作業を行う
重機であっても、その姿勢計測に支障を来すおそれがな
いほか、ＧＰＳアンテナの取付け、取外しおよびＧＰＳ
アンテナ数の増減も簡単に行うことができる。
【００１２】図４は、本発明方法の他の実施例を示す要
部の構成図である。この他の実施例においては、図４に
示すように、ＧＰＳアンテナ１１〜１４の受信機２０を
１台で構成し、この受信機２０と各ＧＰＳアンテナ１１
〜１４間には、ＧＰＳアンテナ１１〜１４の１つを選択
的に受信機２０に切り替え接続する選択回路２１を設け
る。そして、この選択回路２１は演算処理装置１９から
の選択指令信号によって制御されるとともに、選択回路
２１により選択されたＧＰＳアンテナの受信電波は受信
機２０で受信され、演算処理装置１９に送出される。な
お、演算処理装置１９での処理は、図２に示す場合と同
様である。
部の構成図である。この他の実施例においては、図４に
示すように、ＧＰＳアンテナ１１〜１４の受信機２０を
１台で構成し、この受信機２０と各ＧＰＳアンテナ１１
〜１４間には、ＧＰＳアンテナ１１〜１４の１つを選択
的に受信機２０に切り替え接続する選択回路２１を設け
る。そして、この選択回路２１は演算処理装置１９から
の選択指令信号によって制御されるとともに、選択回路
２１により選択されたＧＰＳアンテナの受信電波は受信
機２０で受信され、演算処理装置１９に送出される。な
お、演算処理装置１９での処理は、図２に示す場合と同
様である。
【００１３】上述のような他の実施例においては、受信
機が１台で済み、重機の姿勢計測システムを低コスト化
できる。
機が１台で済み、重機の姿勢計測システムを低コスト化
できる。
【００１４】なお、本発明は、上記実施例に記載された
構成のものに限らず、請求項に記載した範囲を逸脱しな
い限り、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例
では、ＧＰＳアンテナ１１〜１４を重機１０の前後の四
隅部分に設置した場合について説明したが、ＧＰＳアン
テナの設置位置は、重機の姿勢計測に必要な座標が得ら
れるものであれば、いずれの場合であってもよい。ま
た、ＧＰＳアンテナの数も上記実施例に示す４個のもに
限定されない。
構成のものに限らず、請求項に記載した範囲を逸脱しな
い限り、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例
では、ＧＰＳアンテナ１１〜１４を重機１０の前後の四
隅部分に設置した場合について説明したが、ＧＰＳアン
テナの設置位置は、重機の姿勢計測に必要な座標が得ら
れるものであれば、いずれの場合であってもよい。ま
た、ＧＰＳアンテナの数も上記実施例に示す４個のもに
限定されない。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、重
機上の任意複数の位置にそれぞれ設置された複数のＧＰ
Ｓアンテナと、前記各ＧＰＳアンテナに到来するＧＰＳ
衛星からの電波を受信して世界測地系の座標データを取
得する受信機と、前記各ＧＰＳアンテナ位置に対応する
前記世界測地系の座標データを三次元直交座標データに
変換する座標変換手段と、前記座標変換手段で変換され
た各三次元直交座標データに基づいて前記重機の位置、
傾き、向きを算出する演算処理手段とを備える構成にし
たので、測定誤差の累積がなく、重機の位置、傾き、向
きを高精度に測定することができる。しかも、本発明に
ける重機の姿勢計測機器はＧＰＳアンテナであるため、
比較的激しい作業を行う重機であっても、その姿勢計測
に支障を来すおそれがなく、ＧＰＳアンテナの取付け、
取外しおよびＧＰＳアンテナ数の増減も簡単に行うこと
ができるという効果を有する。
機上の任意複数の位置にそれぞれ設置された複数のＧＰ
Ｓアンテナと、前記各ＧＰＳアンテナに到来するＧＰＳ
衛星からの電波を受信して世界測地系の座標データを取
得する受信機と、前記各ＧＰＳアンテナ位置に対応する
前記世界測地系の座標データを三次元直交座標データに
変換する座標変換手段と、前記座標変換手段で変換され
た各三次元直交座標データに基づいて前記重機の位置、
傾き、向きを算出する演算処理手段とを備える構成にし
たので、測定誤差の累積がなく、重機の位置、傾き、向
きを高精度に測定することができる。しかも、本発明に
ける重機の姿勢計測機器はＧＰＳアンテナであるため、
比較的激しい作業を行う重機であっても、その姿勢計測
に支障を来すおそれがなく、ＧＰＳアンテナの取付け、
取外しおよびＧＰＳアンテナ数の増減も簡単に行うこと
ができるという効果を有する。
【００１６】また、本発明によれば、前記各ＧＰＳアン
テナの受信機を共通にし、この共通の受信機と前記各Ｇ
ＰＳアンテナ間に該ＧＰＳアンテナの１つを選択的に共
通の受信機に切り替え接続する選択回路を設けることに
より、ＧＰＳアンテナの受信機を共用化でき、重機の姿
勢計測システムを低コスト化できる。
テナの受信機を共通にし、この共通の受信機と前記各Ｇ
ＰＳアンテナ間に該ＧＰＳアンテナの１つを選択的に共
通の受信機に切り替え接続する選択回路を設けることに
より、ＧＰＳアンテナの受信機を共用化でき、重機の姿
勢計測システムを低コスト化できる。
【図１】本発明を適用した重機および該重機へのＧＰＳ
アンテナの取付状況を示す説明図である。
アンテナの取付状況を示す説明図である。
【図２】本発明の重機姿勢計測システムの一例を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図３】本実施例における重機姿勢計測の処理手順を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図４】本発明における重機姿勢計測システムの他の実
施例を示す概略構成図である。
施例を示す概略構成図である。
１０ 重機 １１〜１４ ＧＰＳアンテナ １５〜１８ 受信機 １９ 演算処理装置（座標変換手段） ２０ 共通の受信機 ２１ 選択回路
Claims (3)
- 【請求項１】 重機上の任意複数の位置にそれぞれ設置
された複数のＧＰＳアンテナと、 前記各ＧＰＳアンテナに到来するＧＰＳ衛星からの電波
を受信して世界測地系の座標データを取得する受信機
と、 前記各ＧＰＳアンテナ位置に対応する前記世界測地系の
座標データを三次元直交座標データに変換する座標変換
手段と、 前記座標変換手段で変換された各三次元直交座標データ
に基づいて前記重機の位置、傾き、向きを算出する演算
処理手段と、 を備えてなる重機の姿勢計測装置。 - 【請求項２】 前記受信機は、前記各ＧＰＳアンテナ毎
に設けられる請求項１記載の重機の姿勢計測装置。 - 【請求項３】 前記各ＧＰＳアンテナの受信機を共通に
し、この共通の受信機と前記各ＧＰＳアンテナ間に該Ｇ
ＰＳアンテナの１つを選択的に共通の受信機に切り替え
接続する選択回路を設けてなる請求項１記載の重機の姿
勢計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5525294A JPH07244150A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 重機の姿勢計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5525294A JPH07244150A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 重機の姿勢計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07244150A true JPH07244150A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12993411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5525294A Pending JPH07244150A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 重機の姿勢計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07244150A (ja) |
Cited By (16)
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| JP2008014721A (ja) * | 2006-07-04 | 2008-01-24 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 姿勢算出装置、および、姿勢算出方法 |
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| JP2018087752A (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 株式会社タダノ | 作業車両 |
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-
1994
- 1994-02-28 JP JP5525294A patent/JPH07244150A/ja active Pending
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