JPH11210018A - 水中バックホウの工作状況表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 船上から水中バックホウをどんな濁水環境に
おいても無人運転できる水中バックホウの工作状況表示
方法を提供する。 【解決手段】 水中バックホウ１０で工作すべき水底
を、マルチナロービームとコンピュータグラフィックス
により水底の３次元ワイヤメッシュ画像Ｇを表示し、そ
のワイヤメッシュ画像Ｇを用いて水中バックホウ１０を
無人運転するに際して、水中バックホウ１０に固有の水
平面Ｈと、この水平面Ｈに垂直でバックホウ１０のブー
ム１４の回転中心とバッケット１６の左右方向の中心を
通る垂直面Ｖとを定義し、他方上記３次元ワイヤメッシ
ュ画像Ｇから目標海底面Ｖ0 を作成し、その目標海底面
Ｖ0 と上記垂直面Ｖとの目標交線Ｌ1 と、３次元ワイヤ
メッシュ画像Ｇと垂直面Ｖとの水底交線Ｌ2 とを一緒に
モニター２４上に表示するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中バックホウを
支援船から遠隔操縦する無人運転システムにおける水中
バックホウの工作状況表示方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、海底や河底等の水底を掘削した
り、捨石を行って埋め立てたりする水底の均し作業を、
水中バックホウを遠隔操縦することによって行うように
する技術の研究，開発が進められている。

【０００３】従来、濁水中の作業は、すべて潜水士の手
探りで行われているが、最近、本発明者等が開発した、
特願平９−３０９４７２号（発明の名称；水中作業機械
の遠隔操縦装置）にて、水面近くから放射したマルチナ
ロービームにて水底の３次元ワイヤメッシュ画像を作成
すると共に水中バックホウに搭載した水中レーザーテレ
ビを用いたＬＶＳ（Laser Viewing System）により水底
をモニターし、そのワイヤメッシュ画像とモニター画面
とを見ながら水中バックホウを遠隔操縦することを提案
した。

【０００４】このマルチナロービームによる水底の計測
は、計測すべき水底の四隅にトランスボンダを設置し、
支援船上から海底に向けてマルチナロービームを放射し
てその反射波を３次元的に検出し、この検出した反射波
よりＣＧ（コンピュータグラフィック）を用いて、数ｍ
間隔の水底形状をワイヤメッシュ画像でモニターに表示
するようにし、同時に水中バックホウに搭載した水中レ
ーザテレビで水底を撮像することで、水中バックホウを
モニター上で操縦できるようにしたものである。

【０００５】この水中バックホウの無人運転は、濁水中
でも側面形状の監視ができることが不可欠である。この
水中バックホウの姿勢（側面形状）を監視するには、バ
ケットやブームの相対角度を検出して行うが、バックホ
ウが濁水中にあるため水中カメラで直接見ることができ
ないため、バケットやブームを駆動する油圧シリンダー
の長さをポテンショメータ等で計測し、これを支援船上
にＡ／Ｄコンバータを介してディジタル信号に変換し、
その油圧シリンダー長さからバックホウの各部の相対角
度を割り出して姿勢を監視することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この水中バ
ックホウの無人運転で、水底を均したり掘削したり等、
具体的な工作状況を考えた場合、水底の３次元ワイヤメ
ッシュ画像と水中バックホウの側面形状をモニターに表
示し、水中レーザテレビ（ＵＬＶＳ）で、水底を監視し
て行っても、バックホウのバッケットで水中を掘削中
は、濁度が高くなり、水中レーザテレビで工作状況を監
視することは困難となる。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、船上から水中バックホウをどんな濁水環境において
も無人運転できる水中バックホウの工作状況表示方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、水中バックホウで工作すべき水
底を、マルチナロービームとコンピュータグラフィック
スにより水底の３次元ワイヤメッシュ画像を表示し、そ
のワイヤメッシュ画像を用いて水中バックホウを無人運
転するに際して、水中バックホウに固有の水平面と、こ
の水平面に垂直でバックホウのブームの回転中心とバッ
ケットの左右方向の中心を通る垂直面とを定義し、他方
上記３次元ワイヤメッシュ画像から目標海底面を作成
し、その目標海底面と上記垂直面との目標交線と、３次
元ワイヤメッシュ画像と垂直面との水底交線とを一緒に
モニター上に表示するようにした水中バックホウの工作
状況表示方法である。

【０００９】請求項２の発明は、上記垂直面上の水底交
線による水底の断面形状と、目標交線と、バックホウの
側面形状とをモニターに表示する請求項１記載の水中バ
ックホウの工作状況表示方法である。

【００１０】請求項３の発明は、水中バックホウの１回
毎の海底面の形状の変化を、水中バックホウに搭載した
マルチナロービームによる計測結果に基づいて、水底交
線を作成し、この作成した水底交線と目標交線の相対関
係として表示するようにした請求項２記載の水中バック
ホウの工作状況表示方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００１２】図１は、上述したマルチナロービームで水
底の３次元形状を測定し、点線で示すようにＣＧを用い
て水底形状を３次元ワイヤメッシュ画像Ｇで表示したも
のであり同時に水中バックホウ１０も表示したものであ
る。

【００１３】水中バックホウ１０は、本体１１に海底を
走行するための無限軌道帯１２が設けられ、その本体１
１の回転盤１３上に、かつ俯仰自在な第１ブーム１４が
設けられ、第１ブーム１４の先端に屈曲自在に第２ブー
ム１５が設けられ、その第２ブーム１５の先端に屈曲自
在にバッケット１６が設けられて構成され、第１ブーム
１４が、第１シリンダ１７で俯仰自在にされ、第２ブー
ム１５が第２シリンダ１８で屈曲自在にされ、さらにバ
ケット１６が第３シリンダ（図示せず）で上下に回動す
るようになっている。

【００１４】これらシリンダ１７，１８，回転盤１３及
び無限軌道帯１２の駆動は、図には示していないが、海
上の支援船から遠隔操作で操縦できるようになってい
る。

【００１５】この遠隔操作の際に、第１ブーム１４の俯
仰角度と回転角度、第１ブーム１４と第２ブーム１５間
の角度、第２ブーム１５とバケット１６の角度は、適宜
な手段で検出され、その水中バックホウ１０の側面形状
（姿勢）が、３次元ワイヤメッシュ画像Ｇ上に表示され
る。

【００１６】水中バックホウ１０の本体１１の前後には
水中レーザテレビ２０，２１が設けられ、その前方の水
中レーザテレビ２０は、回転盤１３上に設けられ、第１
ブーム１４の回転と共に回転するようになっている。

【００１７】本発明においては、水中バックホウ１０に
固有な水平面Ｈ、例えば水中レーザテレビ２０，２１の
中心高さに合わせて水平面Ｈが設定され、この水平面Ｈ
に垂直で、第１ブーム１４の回転中心線Ｌ14とバケット
１６の左右方向の中心を通る垂直面Ｖを定義する。

【００１８】次に、３次元ワイヤメッシュ画像Ｇからバ
ックホウ１０で工作する目標海底面Ｖ0 を設定し、この
目標海底面Ｖ0 と垂直面Ｖとが交わる目標交線Ｌ1 を求
め、同時に垂直面Ｖ３が次元ワイヤメッシュ画像Ｇを切
る水底交線Ｌ2 を求め、これらを３次元ワイヤメッシュ
画像Ｇと共に表示するようにする。

【００１９】この場合、図１に示すように立体的に表示
するほかに、図２に示すように、モニター２４上に、垂
直面Ｖ上の水底交線Ｌ2 による水底の断面形状Ｂと、目
標交線Ｌ1 と、バックホウ１０の側面形状とを表示する
ことで、バックホウ１０での工作状況がリアルタイムで
判り、無人運転による工作が濁水中でも容易に行える。

【００２０】また図２に示すように、回転盤１３上の水
中レーザテレビ２０での前方の監視と合わせて、水中レ
ーザテレビ２０にマルチナロービーム２２を搭載してお
き、図示の２点鎖線で示すようにその前方の水底２３を
計測し、その水中バックホウ１０の１回毎の動きによる
水底面変化をリアルタイムで計測し、そのバケット１６
の掘削などの工作での掘削面の水底２３の変化をＣＧを
用いてモニター２４上に見えるようにしておく。

【００２１】また、このマルチナロービーム２２と別個
に、本体１２側にもマルチナロービームを搭載し、バッ
クホウ１０に固有な水平面Ｈに平行にメカニカルに回頭
させるように構成してもよい。

【００２２】以上のように構成することで、どのような
濁水中でも、水中バックホウ１０を無人運転することが
可能となり、水中作業の安全・効率向上に資する効果は
大きく、また経済効果も大きい。

【００２３】なお、本発明は、上述した水中バックホウ
１０に限らず、あらゆる水中機械の無人運転にも適用で
きることは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、水中バッ
クホウの工作状況を濁水中でも正確に監視でき、無人運
転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す概略図である。

【図２】図１の垂直面における断面を示す図である。

【符号の説明】

１０ 水中バックホウ １４ 第１ブーム １５ 第２ブーム １６ バケット ２４ モニター Ｇ ３次元ワイヤメッシュ画像 Ｈ 水平面 Ｌ1 目標交線 Ｌ2 水底交線 Ｖ 垂直面 Ｖ0 目標海底面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中バックホウで工作すべき水底を、マ
   ルチナロービームとコンピュータグラフィックスにより
   水底の３次元ワイヤメッシュ画像を表示し、そのワイヤ
   メッシュ画像を用いて水中バックホウを無人運転するに
   際して、水中バックホウに固有の水平面と、この水平面
   に垂直でバックホウのブームの回転中心とバッケットの
   左右方向の中心を通る垂直面とを定義し、他方上記３次
   元ワイヤメッシュ画像から目標海底面を作成し、その目
   標海底面と上記垂直面との目標交線と、３次元ワイヤメ
   ッシュ画像と垂直面との水底交線とを一緒にモニター上
   に表示することを特徴とする水中バックホウの工作状況
   表示方法。
2. 【請求項２】 上記垂直面上の水底交線による水底の断
   面形状と、目標交線と、バックホウの側面形状とをモニ
   ターに表示する請求項１記載の水中バックホウの工作状
   況表示方法。
3. 【請求項３】 水中バックホウの１回毎の海底面の形状
   の変化を、水中バックホウに搭載したマルチナロービー
   ムによる計測結果に基づいて、水底交線を作成し、この
   作成した水底交線と目標交線の相対関係として表示する
   ようにした請求項２記載の水中バックホウの工作状況表
   示方法。