JPH0953940A - 高さ計測システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高さ計測に先立ち、予め設定される計測地点
を巻き尺等の計測具を用いて特定する作業を不要にし、
高さ計測の作業効率を向上させる。 【解決手段】 計測現場の四隅にそれぞれポール２５Ａ
〜Ｄを設置する一方、高さ計測装置１１には、計測地点
に対する各ポール２５Ａ〜Ｄの方向を計測する方向計測
装置１４と、計測した各ポール２５Ａ〜Ｄの方向に基づ
いて計測地点の座標を演算する座標演算手段とを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、造成、整地等の作
業現場で使用される高さ計測システムの技術分野に属す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近来、作業用走行車を用いて整地、均平
等の作業を行うにあたり、作業現場の所定箇所にレーザ
投光装置を設置する一方、作業用走行車の作業部に、前
記レーザ光を受光するレーザ受光装置を設けてレーザ光
を基準とする作業部の絶対高さを検出し、この絶対高さ
検出に基づいてブレード等の作業部を自動的に昇降制御
する所謂レーザ制御システムを採用することが提唱され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ制御
システムを採用した場合であっても、作業現場全体の高
さを予め計測し、この計測結果を参照しながら作業走行
することが望ましい。即ち、整地、均平等の作業では、
仕上げ面よりも高い場所を重点的に削ったり、削った土
を低い場所に移動する等の作業要領があるため、効率の
良い作業を行うためには、作業現場の高低具合を予め認
識しておく必要がある。しかるに従来では、高さ計測に
先立ち、予め設定される計測地点を巻き尺等の計測具を
用いて特定する必要があるため、計測作業に時間が掛か
る許りでなく、作業性にも劣るのが実状であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を解決することができる高さ計測
システムを提供することを目的として創作されたもので
あって、計測現場の任意の地点に設置されるレーザ投光
装置と、該レーザ投光装置から投光されるレーザ光を任
意の計測地点で受光し、かつレーザ光の受光高さを基準
として計測地点の高さ計測を行う高さ計測装置とからな
る高さ計測システムにおいて、前記計測現場の複数地点
にそれぞれポールを設置する一方、高さ計測装置には、
計測地点に対する各ポールの方向を計測する方向計測手
段と、計測した各ポールの方向に基づいて計測地点の座
標を演算する座標演算手段とを設けたものである。即
ち、高さ計測地点の座標をその場で容易に計測すること
ができるため、作業者が大まかに高さ計測地点を決めな
がら高さ計測作業を進めることが可能になり、その結
果、高さ計測地点を巻き尺等で特定する作業を不要にし
て作業時間を短縮できる許りでなく、作業性の向上も計
ることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の一つ
を図面に基づいて説明する。図面において、１はクロー
ラ走行装置２を備えるトラクタの走行機体であって、該
走行機体１の前部には、整地、均平等の対地作業を行う
ためのブレード３が昇降自在に連結される一方、機体の
後部には、耕耘等の対地作業を行うための後部作業機４
が昇降自在に連結されている。そして、前記ブレード３
および後部作業機４は、図示しない油圧シリンダの伸縮
作動に基づいて昇降するが、これらの基本構成は何れも
従来通りである。

【０００６】５は前記ブレード３もしくは後部作業機４
に選択的に立設されるマストであって、該マスト５の上
端部には、上下方向に所定の受光幅を有するレーザ受光
装置６が設けられている。一方、作業現場や圃場の任意
地点には、水平方向もしくは任意の傾斜方向にレーザ光
を回転投光するレーザ投光装置７が設置されており、該
レーザ投光装置７から投光されたレーザ光を前記レーザ
受光装置６で受光すると共に、レーザ受光装置６におけ
る受光高さ検出に基づいてレーザ光を基準とするブレー
ド３もしくは後部作業機４の絶対高さを検出するように
なっている。

【０００７】８は運転席（図示せず）の近傍に設けられ
る高さ表示装置であって、該高さ表示装置８は、前記レ
ーザ受光装置６から入力した検出信号に基づいてレーザ
光を基準とするブレード３もしくは後部作業機４の高さ
表示を行うものである。即ち、高さ表示装置８の表示面
には、複数の発光表示部８ａ〜８ｅが並設されており、
そして、レーザ光に対するズレ量が第四エリア内（例え
ば、−５ｍｍ〜＋５ｍｍ）である場合には、表示面の中
央に位置する緑色発光表示部８ａを点滅作動させ、ま
た、ズレ量が第三もしくは第五エリア内（例えば、−５
ｍｍ〜−３０ｍｍ、＋５ｍｍ〜＋３０ｍｍ）である場合
には、前記緑色発光表示部８ａの上下に隣接する黄色発
光表示部８ｂ、８ｃのうち、ズレ方向に対応するものを
点滅作動させ、また、ズレ量が第二もしくは第六エリア
内（例えば、−３０ｍｍ〜−９５ｍｍ、＋３０ｍｍ〜＋
９５ｍｍ）である場合には、前記黄色発光表示部８ｂ、
８ｃのうち、ズレ方向に対応するものを点灯作動させ、
さらに、ズレ量がレーザー光検出範囲外である第一もし
くは第七エリア（例えば、−９５ｍｍ以下、＋９５ｍｍ
以上）を越える場合には、表示面の上下両端部に位置す
るＬＥＤ発光表示部８ｄ、８ｅのうち、ズレ方向に対応
するものを点灯作動させるように構成されているが、高
さ表示装置８に入力されるレーザ受光装置６の検出信号
は、所定のインタフェース回路を介して後述するレーザ
制御装置１０にも入力されるようになっている。

【０００８】前記レーザ制御装置１０は、所謂マイクロ
コンピュータ（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む）を用
いて構成されるものであるが、このものは、前述したレ
ーザ受光装置６等のセンサ信号や各種操作具の操作信号
を入力し、これらの入力信号に基づく判断で、ブレード
３や後部作業機４の昇降信号を出力するようになってい
る。即ち、レーザ制御装置１０は、レーザ受光装置６の
レーザ検出高さを一定に維持するようブレード３もしく
は後部作業機４を自動的に昇降制御するレーザ自動制御
等の制御プログラムを予め記憶保持している。

【０００９】一方、１１は前記レーザ投光装置７から投
光されるレーザ光を任意の計測地点で受光し、かつレー
ザ光の受光高さを基準として計測地点の高低値を計測す
る高さ計測装置であって、該高さ計測装置１１は、ポー
ル状の装置本体１２、該装置本体１２の下端部に設けら
れる自立用の脚部１２ａ、装置本体１２の上端部に上下
位置調整自在に装着されるレーザ受光装置１３、計測地
点の座標を計測するための方向計測装置１４、計測地点
の各種データを表示するための表示部１５、該表示部１
５のカーソル位置を操作するためのカーソルスイッチ１
６、方向計測装置１４の方向計測データを取り込むため
の取込みスイッチ１７、データ送信を実行するための送
信スイッチ１８、計測地点の各種データを送信するため
の送信機１９、前記各部１３〜１８からの入力信号に基
づいて表示部１５および送信機１９を制御する計測制御
部２０等を備えている。

【００１０】２１は前記方向計測装置１４に設けられる
照準器であって、該照準器２１は、水平方向を向く軸部
材２１ａの一端部に照星２１ｂを溶着する一方、他端部
に照門２１ｃを溶着して形成されるものであるが、照準
器２１の中間部に一体的に溶着される第一ギヤ２２は、
前記装置本体１２に回動自在に外嵌されている。さら
に、２３は装置本体１２にブラケット１２ｂを介して取
り付けられるロータリエンコーダ（検出軸２３ａの回転
に伴い、互いに１／４ピッチの位相差を持つＡ相信号お
よびＢ相信号を出力する回転センサ）であって、該ロー
タリエンコーダ２３の検出軸２３ａには、前記第一ギヤ
２２に噛合する第二ギヤ２４が組み付けられている。つ
まり、作業現場の四隅（予め設定された基準位置）に
は、自立用の脚部２５ａを備える計測用ポール２５Ａ〜
２５Ｄが設置されており、各計測用ポール２５Ａ〜２５
Ｄに照準器２１を合わせれば、高さ計測装置１１に対す
る各計測用ポール２５Ａ〜２５Ｄの方向をロータリエン
コーダ２３によって検出することができるようになって
いる。

【００１１】２６は前記ロータリエンコーダ２３の信号
検出回路であって、該信号検出回路２６は、Ａ相信号に
基づいてクロック信号を生成するクロック生成回路２
７、Ａ相信号およびＢ相信号に基づいて検出軸２３ａの
回転方向を検出する正逆回転検出回路２８、前記クロッ
ク生成回路２７のクロック信号をカウントし、かつ正逆
回転検出回路２８の出力信号に基づいてカウント方向
（アップもしくはダウン）を切換えるカウンタ回路２
９、該カウンタ回路２９の出力をラッチするラッチ回路
３０等で構成されている。そして、ラッチ回路３０の出
力端子は前記計測制御部２０の入力端子に接続される一
方、カウンタ回路２９のリセット端子およびラッチ回路
３０のラッチ端子は計測制御部２０の出力端子に接続さ
れており、以下、計測作業の作業手順および計測制御部
２０の制御手順について説明する。

【００１２】まず、高さ計測装置１１を任意の計測地点
に設置する。ここで、カーソルスイッチ１６の操作で表
示部１５のＡ位置（ポール２５Ａに対応）にカーソルを
合わせた後、照準器２１をポール２５Ａに合わせ、取込
みスイッチ１７を操作すると、計測制御部２０は、カウ
ンタ回路２９にリセット信号を出力すると共に、表示部
１５のＡ位置に「０」を表示する。次に、表示部１５の
Ｂ位置（ポール２５Ｂに対応）にカーソルを合わせた
後、照準器２１をポール２５Ｂに合わせ、取込みスイッ
チ１７を操作すると、計測制御部２０は、ラッチ回路３
０にラッチ信号を出力すると共に、ラッチされたロータ
リエンコーダ２３の方向検出データ（カウントデータ）
ＤBを表示部１５のＢ位置に表示する。そして、これら
の操作をポール２５Ｃおよびポール２５Ｄについても行
った後、送信スイッチ１８を操作すると、計測制御部２
０は、各ポール２５Ａ〜２５Ｄに対応する方向検出デー
タＤA〜ＤDおよびレーザ受光装置１３の高さ検出データ
ＤHを送信機１９を介して送信するようになっている。

【００１３】一方、３１は走行機体１に搭載される表示
制御装置（携帯型パーソナルコンピュータ等）であっ
て、該表示制御装置３１は、データ入力用のキーボード
３２、データ表示用の表示画面３３、該表示画面３３等
を制御する表示制御部３４等を備えるものであるが、表
示制御部３４には、前記高さ計測装置１１からの送信デ
ータを受信する受信機３５が所定のインタフェース回路
を介して接続されており、以下、表示制御部３４の制御
手順について説明する。

【００１４】前記表示制御部３４は、データを受信する
と、ポール２５Ａ方向とポール２５Ｂ方向とが成す角度
θA（ＤB−ＤA）、ポール２５Ｂ方向とポール２５Ｃ方
向とが成す角度θB（ＤC−ＤB）、ポール２５Ｃ方向と
ポール２５Ｄ方向とが成す角度θC（ＤD−ＤC）、ポー
ル２５Ｄ方向とポール２５Ａ方向とが成す角度θD（３
６０−θA−θB−θC）を方向検出データＤA〜ＤDに基
づいて演算すると共に、演算した角度データθA〜θDお
よび既知データＬａ、Ｌｂ（Ｌａ＝ポール２５Ａ〜ポー
ル２５Ｂの距離、Ｌｂ＝ポール２５Ｂ〜ポール２５Ｃの
距離）に基づいて計測地点の座標を演算し、この座標デ
ータを高さデータと共に所定の記憶領域に格納する。そ
して、新たなデータを受信する毎にこれらの処理を繰り
返すことにより、作業現場全体の高さデータおよび座標
データが得られることになる。

【００１５】さらに、表示制御部３４は、前記高さデー
タおよび座標データに基づいて作業現場の高低具合を表
示画面３３に立体表示（３Ｄ表示）するようになってい
る。即ち、表示画面３３にＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を確保
すると共に、前記座標データに基づいてＸＹ平面上の表
示点を求め、該表示点からＺ軸方向に前記高さデータを
棒線グラフ状に表示し、さらに隣接する棒線の頂点同志
を直線で繋ぐことにより作業現場の高低具合を立体表示
するようになっており、このため、高さデータを平面的
に数値表示する場合に比して、作業現場の高低具合を容
易に把握することができるようになっている。

【００１６】ところで、前記立体表示を行うにあたり、
本実施形態においては高さデータおよび座標データの補
正を行うようになっている。つまり、前述の如く計測地
点を任意に設定した場合には、計測地点の座標が表示画
面のグリッド交点に一致しないため、整然とした立体表
示を行うことが難しい。そこで、表示画面の各グリッド
交点（ｉ，ｊ）を仮想の計測地点に想定すると共に、該
仮想計測地点に近接する範囲（ｉ±１，ｊ±１）の高さ
データを平均化し、これを仮想計測地点（グリッド交
点）の高さデータとして立体表示を行うようになってい
る。

【００１７】叙述の如く構成されたものにおいて、レー
ザ自動制御に基づいて整地、均平等の作業を行うにあた
り、前準備として作業現場全体の高低値を計測するが、
この作業は次の手順で行われる。つまり、高さ計測装置
１１を任意の計測地点に設置し、ここで、カーソルスイ
ッチ１６の操作で表示部１５のＡ位置にカーソルを合わ
せた後、照準器２１をポール２５Ａに合わせ、取込みス
イッチ１７を操作する。そして、これらの操作をポール
２５Ｂ〜２５Ｄについても行った後、送信スイッチ１８
を操作すると、各ポール２５Ａ〜２５Ｄに対応する方向
検出データＤA〜ＤDおよびレーザ受光装置１３の高さ検
出データＤHが送信されることになる。一方、走行機体
１に設けられる表示制御部３４が送信データを受信する
と、方向検出データＤA〜ＤDおよび既知データＬａ、Ｌ
ｂに基づいて計測地点の座標を演算し、該座標データお
よび高さデータに基づいて作業現場の高低具合を表示画
面３３に表示することになる。

【００１８】この様に、上記のものにあっては、高さ計
測地点の座標をその場で容易に計測することができるた
め、作業者が大まかに高さ計測地点を決めながら高さ計
測作業を進めることが可能になり、その結果、高さ計測
地点を巻き尺等で特定する作業を不要にして作業時間を
短縮できる許りでなく、作業性の向上も計ることができ
る。

【００１９】しかも、前記高さデータおよび座標データ
に基づいて作業現場の高低具合を立体表示するため、高
さデータを平面的に数値表示する場合に比して、作業現
場の高低具合を容易に把握することができ、その結果、
作業効率の向上を計ることができる。

【００２０】さらに、前記立体表示を行うにあたり、高
さデータおよび座標データの補正を行うため、計測地点
の座標が表示画面のグリッド交点に一致する整然とした
立体表示が可能になり、この結果、高低具合の把握をさ
らに容易にすることができる。

【００２１】尚、本実施形態では、計測結果を走行機体
側で表示するため、計測した各ポールの方向に基づいて
計測地点の座標を演算する座標演算手段を走行機体側に
設けているが、高さ計測装置側に座標演算手段を設け、
その演算結果を送信するようにしてもよいことは言うま
でもない。また、計測した高さデータや座標データを高
さ計測装置側で記憶媒体に格納し、計測作業が終了した
後に、記憶媒体を表示制御装置にセットして高低具合の
表示を行うようにすることも可能であり、そして、この
場合には、送信機および受信機が不要になるため、コス
トダウンが計れるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタのレーザ制御システムを示す側面図で
ある。

【図２】高さ計測システムを示す側面図である。

【図３】高さ計測装置の要部（方向計測装置）を示す側
面図である。

【図４】高さ計測装置の要部（表示部）を示す側面図で
ある。

【図５】高さ計測装置および表示制御装置の概略構成を
示すブロック図である。

【図６】表示制御装置の表示画面を示す正面図である。

【図７】データ補正の概要を示す説明図である。

【図８】作業現場の平面図である。

【符号の説明】

１ 走行機体 ３ ブレード ４ 後部作業機 ６ レーザ受光装置 ７ レーザ投光装置 １１ 高さ計測装置 １３ レーザ受光装置 １４ 方向計測装置 ２１ 照準器 ２３ ロータリエンコーダ ２５ ポール ３１ 表示制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測現場の任意の地点に設置されるレー
   ザ投光装置と、該レーザ投光装置から投光されるレーザ
   光を任意の計測地点で受光し、かつレーザ光の受光高さ
   を基準として計測地点の高さ計測を行う高さ計測装置と
   からなる高さ計測システムにおいて、前記計測現場の複
   数地点にそれぞれポールを設置する一方、高さ計測装置
   には、計測地点に対する各ポールの方向を計測する方向
   計測手段と、計測した各ポールの方向に基づいて計測地
   点の座標を演算する座標演算手段とを設けた高さ計測シ
   ステム。