JPH08333098A - ブーム先端位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブームの伸縮量や起伏角度の如何に拘らず、
常時正確なブーム先端位置を検出することができるブー
ム先端位置検出装置を得る。 【構成】 車体１１上の所定の位置にレーザースキャナ
ー２１，２２を配設するとともに、ブーム１３の先端部
に配設された作業台１５の底面に反射鏡２３を配設す
る。そして、各レーザースキャナー２１，２２から照射
されたレーザー光が反射鏡２３に反射して各レーザース
キャナー２１，２２で検出されたときの、各レーザース
キャナー２１，２２の仰角および方位角を検出し、これ
らの検出角度および各レーザースキャナー２１，２２の
配設位置に基づいて車体１１に対する作業台１５の位置
検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高所作業車等の基台上
に配設された起伏、伸縮、旋回作動が自在なブームの先
端部の位置を検出するためのブーム先端位置検出装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】高所における作業を行うための高所作業
車は、車体上に起伏、伸縮、旋回作動が自在なブームを
設け、このブームの先端部に作業者が搭乗可能な作業台
を設けることにより、作業者を所望の高所に移動自在に
構成している。このような高所作業車においては、ブー
ムの起伏、伸縮、旋回作動を所定の作動範囲内で規制す
る必要を生ずる場合がある。

【０００３】例えば、天井や壁面の近傍で作業を行う場
合に作業位置の移動に際して天井や壁面との干渉を防止
するためや、ブームの作動によって車体を転倒させる方
向に作用するモーメントの増加を増加を防止するために
予め作業台の移動可能な範囲を設定し、この範囲を越え
る作業台の移動を規制する（ブーム作動範囲規制を行
う）ことが多い。このような規制を行うに当たっては作
業台の位置を検出する必要があるが、従来、作業台の位
置検出は、ブームの起伏角度、伸縮量（ブーム長）およ
び旋回角度をそれぞれ検出器によって検出し、この検出
結果に基づく計算によって間接的に求めていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、各検出器には
若干の検出誤差を生ずる場合があるが、ブームの起伏角
や旋回角はブームの枢支部に設けられた検出器によって
検出するように構成することが多く、枢支部での誤差が
少なくてもブーム先端部においては誤差が大きくなるこ
とがあり、この誤差が大きくなると正確な作業台の位置
検出を行うことができなくなる。さらに、前記のように
ブームの異なる作動位置を複数の検出器によって検出す
ることとすると誤差が累積されて実際の作業台の位置と
計算により求められる作業台位置との差がより大きくな
る。

【０００５】また、検出誤差がない場合であっても、ブ
ームの伸長量が大きく（ブームが長く）なったり、作業
台の積載荷重が増加したりすると、ブームにたわみを生
じるため、この場合にも実際の作業台位置が計算上の位
置とずれることとなり、このような場合には、正確なブ
ーム作動範囲規制を行うことができなくなるという問題
があった。

【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、ブームの伸縮量や起伏角度の如何に拘ら
ず、常時正確なブーム先端位置を検出することができる
ブーム先端位置検出装置を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のブーム先端位置検出装置は、基台上に起
伏、伸縮、旋回作動が自在に配設されたブームの先端部
に光反射部材を設け、基台上の所定位置に配設された一
対の光電センサからレーザ光線、赤外線等の光の照射を
行う。照射された光は光反射部材で反射し、光電センサ
によって検出されるが、これらの光電センサによって反
射光が検出された時の光電センサに対する反射光の仰角
および方位角を角度検出手段によって検出し、検出され
た各角度に基づいて先端位置算出手段によりブームの先
端部の位置を算出する。なお、ここで仰角とは反射光が
光電センサに入射するときの垂直（起伏）方向の角度を
い、方位角とは反射光が光電センサに入射するときの水
平（旋回）方向の角度をいう。

【０００８】

【作用】このように構成されたブーム先端位置検出手段
によれば、基台上において一対の光電センサが配設され
た位置は不変であり、各光電センサによって反射光が検
出された時の反射光が入射する仰角および方位角の検出
により各光電センサに対して反射部材の位置する角度が
わかる。このため、各光電センサの位置および各検出角
度を基にすれば、三角測量の原理により基台に対する反
射部材の位置を直接検出ことができ、ブーム先端部の位
置検出を正確に行うことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図面
を参照しながら説明する。まず、図１および図２を参照
しながら、本発明に係るブーム先端位置検出装置を備え
た高所作業車１について説明する。この高所作業車１は
走行自在な車体（基台）１１の後部に、車体１１に対し
て水平旋回作動が自在な旋回台１２が取り付けられてお
り、その旋回台１２の上部には、テレスコピックに（入
れ子式に）伸縮作動自在に構成されたブーム１３が起伏
作動自在に枢支されている。さらに、ブーム１３の先端
部には、常時垂直状態を維持する垂直ポスト１４に作業
台１５が水平に取り付けられており、この作業台１５に
は、作業者Ｍが搭乗することができる。

【００１０】このように構成された高所作業車１を用い
て行う作業の一例として、壁Ｗの近傍に作業台１５を近
づけて行う壁の補修作業がある。この作業においては、
作業効率の向上を図るため、一箇所の作業が終わった後
は、壁Ｗと作業台１５との距離を同一距離に保ったま
ま、作業台１５を矢印Ｄで示すように垂直に降下させた
り、矢印Ｒで示すように水平に移動させたりする。

【００１１】これらの垂直移動もしくは水平移動は、ブ
ーム１３の起伏、伸縮および旋回台１２の旋回作動の作
動制御を行うコントローラ（図示せず）に設けられた自
動制御装置によって行われるが、この自動制御装置の作
動制御は公知のものであるためここでは詳細な説明は省
略する。ここで、自動制御装置によって作業台１５の垂
直移動もしくは水平移動を行わせるためには、作業台１
５の位置を正確に検出し、自動制御装置へフィードバッ
クさせる必要がある。

【００１２】このため、高所作業車１においては、本発
明に係るブーム先端位置検出装置を設け、ブーム１３の
先端部に配設された作業台１５の位置検出を行うことと
している。以下、図３を加えてこのブーム先端位置検出
装置について説明する。ブーム先端位置検出装置は、車
体１１の上面における中央部近傍（旋回台１２の前方）
に配設された第一レーザースキャナー２１と、運転キャ
ビン１６の屋根部上面に配設された第二レーザースキャ
ナー２２と、作業台１５の底面１５ａに配設された反射
鏡（光反射部材）２３と、コントローラに設けられた位
置算出手段（図示せず）とから構成されている。

【００１３】第一レーザースキャナー２１と第二レーザ
ースキャナー２２とは同一の構成であるため、ここでは
第一レーザースキャナー２１について説明する。第一レ
ーザースキャナー２１は、レーザー発光源２１１と、半
透過ミラー２１２と、仰角検出ユニット２１３と、方位
角検出ユニット２１４と、レンズ２１５と、反射光検出
器２１６とから構成されている。

【００１４】レーザー発光源２１１から照射されたレー
ザー光Ｌは、半透過ミラー２１２を通過し、仰角検出ユ
ニット２１３に設けられた仰角スキャニングミラー２１
３ａに反射した後、方位角検出ユニット２１４に設けら
れた方位角スキャニングミラー２１４ａに反射してレン
ズ２１５を通って反射鏡２３に向かって照射された後反
射される。反射鏡２３から反射したレーザー光Ｌは、照
射時と逆の反射を行って半透過ミラー２１２に到達し、
この半透過ミラー２１２によって反射光検出器２１６に
向かって反射される。

【００１５】ここで、反射鏡２３について説明する。こ
の反射鏡２３は、道路に配設されたガードレールの上端
部に設けられている反射鏡（車両のヘッドライトの照射
を反射させる反射鏡）と同様に形成された反射鏡であっ
て、入射光を乱反射させることにより、反射可能な角度
を拡大させたものである。

【００１６】すなわち、一般的な鏡を用いてレーザー光
Ｌを反射させた場合には、図４（Ａ）に示すように鏡Ｍ
への入射角と同一の反射角で反射してしまうため、レー
ザースキャナーの反射光検出器に反射光が戻ってこな
い。しかしながら、この反射鏡２３を用いた場合には、
（Ｂ）に示すように、他の方向に反射する光もあるが、
反射鏡２３の傾斜角度の如何に拘らず、入射方向と同一
の方向にも多くレーザー光Ｌが反射するため、反射光検
出器２１６での検出を行うことができる。

【００１７】そして、車体１１に対する反射鏡２３の位
置は、作業台１５の移動に伴って変化する。このため、
第一レーザースキャナー２１においては、起伏駆動モー
タ２１３ｂおよび旋回駆動モータ２１４ｂを作動させる
ことにより、仰角スキャニングミラー２１３ａおよび方
位角スキャニングミラー２１４ａの起伏、旋回作動を行
わせ（スキャニングさせ）、レーザー発光源２１１から
照射されて反射してきたレーザー光Ｌを反射光検出器２
１６によって検出させるようになっている。

【００１８】ここで、反射光検出器２１６によってレー
ザー光Ｌが検出された時の仰角スキャニングミラー２１
３ａの仰角を、仰角検出器２１３ｃによって検出すると
ともに、方位角スキャニングミラー２１４ａの方位角度
を、方位角検出器２１４ｃによって検出する。これらの
各検出器によって検出された角度が、それぞれ第一レー
ザースキャナー２１に対する反射鏡２３の仰角θ１およ
び方位角θ３となる。

【００１９】そして、第二レーザースキャナー２２にお
いても前記と同様の作動制御を行い、第二レーザースキ
ャナー２２に対する反射鏡２３までの仰角θ２および方
位角θ４の検出を行う。

【００２０】このようにして、検出された各レーザース
キャナー２１，２２に対する反射鏡２３までの仰角θ１
およびθ２に基づいて位置算出手段が作業台１５の垂直
方向の位置を算出し、方位角θ３およびθ４に基づいて
位置算出手段が水平方向の位置を算出する。

【００２１】そして、これらの算出結果と、各レーザー
スキャナー２１，２２の水平方向の距離Ｌおよび垂直方
向の距離Ｈとを合成して位置算出手段によって算出する
ことにより、車体１１に対する作業台１５の位置検出を
正確に行うことができる。このため、ブーム１３にたわ
み等が生じていた場合であっても、自動制御装置による
垂直移動もしくは水平移動の際に作業台１５が壁Ｗと干
渉するようなことがない。

【００２２】なお、上記の実施例においては、作業台１
５が旋回台１２よりも前方に位置しているため、車体１
１上において旋回台１２の前方に配設された第一レーザ
ースキャナー２１による角度検出を行うこととしている
が、旋回台１２の旋回角度によっては（作業台１５が高
所作業車１の後方にあるとき等）、第一レーザースキャ
ナー２１と反射鏡２３との間にブーム１３が位置するこ
ととなり、正確な角度検出をすることができなくなるお
それがある。このため、旋回台１２の後方に別途レーザ
ースキャナー２４を設け、旋回台１２の旋回角度に応じ
て角度検出を行うレーザースキャナーの切り換えを行う
ように構成してもよく、あるいは、旋回台１２の作業台
１５側にレーザースキャナーを配設してもよい。

【００２３】さらに上記の実施例においては、光電セン
サとしてレーザー光を照射するレーザースキャナーを用
いることとしているが、本発明はこれに限られるもので
はなく、赤外線や可視光線等を照射し、その反射光の検
出が可能なセンサでもよい。

【００２４】また、反射鏡２３は必ずしも作業台１５と
別個に形成する必要はなく、作業台１５の底面の少なく
とも一部が反射鏡と同様に加工されていてもよい。さら
に、光反射部材として、半球状に形成された球面を有す
る球面ミラーを用いてもよく、この場合球面ミラーを用
いた場合にも、光の入射角が変化しても入射方向と同一
方向へ光を反射させることができる。

【００２５】なお、本発明は必ずしも作業台の位置検出
に限られるものではなく、作業台を有しないクレーンに
おけるブームの先端位置検出にももちろん用いることが
できる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明のブーム先端位置
検出装置によれば、一対の光電センサから照射されたレ
ーザー光等の光が、ブームの先端部に設けられた光反射
部材に反射して光電センサによって検出される。そし
て、この光電センサによって反射光が検出された時の光
電センサに入射する反射光の仰角および方位角を角度検
出手段によって検出し、検出された角度に基づいて先端
位置算出手段によりブームの先端部の位置を算出する。
これにより、各検出器の検出結果の累積誤差も少なく、
ブームにたわみ等が生じた場合であっても正確にブーム
先端部の位置検出を行うことができるため、ブーム先端
部の垂直移動制御や水平移動制御を確実に行うことがで
きたり、正確なブーム作動範囲規制を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブーム先端位置検出装置を備えた
高所作業車の側面図である。

【図２】上記高所作業車の上面図である。

【図３】本発明に係るブーム先端位置検出装置を構成す
るレーザースキャナーの模式図である。

【図４】一般的な鏡における光の反射状態を（Ａ）に示
し、本発明に用いられる反射鏡における光の反射状態を
（Ｂ）に示す。

【符号の説明】

１０ 高所作業車 １１ 車体 １２ 旋回台 １３ ブーム １４ 垂直ポスト １５ 作業台 ２１ 第一レーザースキャナー ２２ 第二レーザースキャナー ２３ 反射鏡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台と、 この基台上に起伏、伸縮、旋回作動が自在に配設された
   ブームと、 このブームの先端部に設けられた光反射部材と、 前記基台上の所定位置に配設され、レーザー光線、赤外
   線等の光の照射を行って前記光反射部材からの反射光を
   検出する一対の光電センサと、 これらの光電センサに入射する前記反射光の仰角および
   方位角を検出する角度検出手段と、 前記角度検出手段により検出された前記両光電センサに
   おける仰角および方位角に基づいて前記ブームの先端部
   の位置を算出する先端位置算出手段とからなることを特
   徴とするブーム先端位置検出装置。