JPH11256620A - 建設機械制御システム - Google Patents
建設機械制御システムInfo
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- JPH11256620A JPH11256620A JP10073322A JP7332298A JPH11256620A JP H11256620 A JPH11256620 A JP H11256620A JP 10073322 A JP10073322 A JP 10073322A JP 7332298 A JP7332298 A JP 7332298A JP H11256620 A JPH11256620 A JP H11256620A
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- construction machine
- laser beam
- level sensor
- laser
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
- G01C15/002—Active optical surveying means
- G01C15/004—Reference lines, planes or sectors
Abstract
(57)【要約】
【課題】傾斜面を含む整地作業を熟練度に左右されるこ
となく、容易に而も能率よく行える建設機械制御システ
ムを実現する。 【解決手段】レーザ光線４によるレーザ光線基準面を形
成すると共に該レーザ光線基準面を傾斜可能な回転レー
ザ装置１と、整地器具５、該整地器具に設けられ前記レ
ーザ光線を受光検出するレベルセンサ７、該レベルセン
サからの信号で前記整地器具の高さを制御する駆動制御
部とを有する建設機械２と、該建設機械の位置を検知す
るＧＰＳ受信装置６８，８０と、該ＧＰＳ受信装置の前
記建設機械の位置検知結果に基づき前記回転レーザ装置
が形成する前記レーザ光線基準面の勾配を制御する制御
装置１１とを具備した建設機械制御システムに係り、建
設機械の位置をリアルタイムで測定し、施工データに基
づき整地の高さを制御するので、水平面、傾斜面、曲面
の整地が可能となる。
となく、容易に而も能率よく行える建設機械制御システ
ムを実現する。 【解決手段】レーザ光線４によるレーザ光線基準面を形
成すると共に該レーザ光線基準面を傾斜可能な回転レー
ザ装置１と、整地器具５、該整地器具に設けられ前記レ
ーザ光線を受光検出するレベルセンサ７、該レベルセン
サからの信号で前記整地器具の高さを制御する駆動制御
部とを有する建設機械２と、該建設機械の位置を検知す
るＧＰＳ受信装置６８，８０と、該ＧＰＳ受信装置の前
記建設機械の位置検知結果に基づき前記回転レーザ装置
が形成する前記レーザ光線基準面の勾配を制御する制御
装置１１とを具備した建設機械制御システムに係り、建
設機械の位置をリアルタイムで測定し、施工データに基
づき整地の高さを制御するので、水平面、傾斜面、曲面
の整地が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は整地作業等の土木工
事を行う建設機械を運転する場合の建設機械制御システ
ム、特に整地の高さの制御にレーザ光線の回転照射で形
成されるレーザ基準平面を利用する建設機械制御システ
ムに関するものである。
事を行う建設機械を運転する場合の建設機械制御システ
ム、特に整地の高さの制御にレーザ光線の回転照射で形
成されるレーザ基準平面を利用する建設機械制御システ
ムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】グレーダ、ブルドーザ等整地作業を行う
建設機械を用いて造成地の整地作業、道路舗装工事の整
地作業を行う場合、整地の高さの基準となるものが必要
である。近年、整地作業の基準となる高さを決定する
為、レーザ光線を使用したシステムが普及している。こ
のレーザ光線を使用したシステムとして回転レーザ装置
を具備した建設機械制御システムがある。
建設機械を用いて造成地の整地作業、道路舗装工事の整
地作業を行う場合、整地の高さの基準となるものが必要
である。近年、整地作業の基準となる高さを決定する
為、レーザ光線を使用したシステムが普及している。こ
のレーザ光線を使用したシステムとして回転レーザ装置
を具備した建設機械制御システムがある。
【０００３】図６はこの建設機械制御システムが、ブル
ドーザに対して採用された場合を示している。
ドーザに対して採用された場合を示している。
【０００４】図６中、１は回転レーザ装置、２はブルド
ーザを示し、前記回転レーザ装置１は造成地の所定位置
に三脚３を介して設置される。前記回転レーザ装置１
は、水平方向にレーザ光線４を照射すると共に回転さ
せ、該レーザ光線４による基準平面を形成するものであ
る。
ーザを示し、前記回転レーザ装置１は造成地の所定位置
に三脚３を介して設置される。前記回転レーザ装置１
は、水平方向にレーザ光線４を照射すると共に回転さ
せ、該レーザ光線４による基準平面を形成するものであ
る。
【０００５】前記ブルドーザ２は上下動可能に支持した
ブレード５を有し、該ブレード５にはポール６が立設さ
れ、該ポール６にはレベルセンサ７が取付けられてい
る。該レベルセンサ７は前記回転レーザ装置１からのレ
ーザ光線４を受光し、受光位置を検出する様になってお
り、前記ブルドーザ２は前記レベルセンサ７からの受光
信号を基に前記ブレード５の高さ位置を検出し、該検出
結果より前記ブレード５の高さを制御する制御装置（図
示せず）を具備している。
ブレード５を有し、該ブレード５にはポール６が立設さ
れ、該ポール６にはレベルセンサ７が取付けられてい
る。該レベルセンサ７は前記回転レーザ装置１からのレ
ーザ光線４を受光し、受光位置を検出する様になってお
り、前記ブルドーザ２は前記レベルセンサ７からの受光
信号を基に前記ブレード５の高さ位置を検出し、該検出
結果より前記ブレード５の高さを制御する制御装置（図
示せず）を具備している。
【０００６】上記した様にレーザ光線により水平基準面
が形成されているので、該水平基準面と前記ブレード５
のブレード刃先５ａ迄の距離を一定にすることで水平に
整地することができる。又、前記ブレード刃先５ａに対
する距離を変えることで、整地面の高さを変えることも
可能である。
が形成されているので、該水平基準面と前記ブレード５
のブレード刃先５ａ迄の距離を一定にすることで水平に
整地することができる。又、前記ブレード刃先５ａに対
する距離を変えることで、整地面の高さを変えることも
可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】整地作業は必ずしも水
平平面に整地するばかりでなく、むしろ斜面を伴った整
地作業が多い。造成工事では水捌け勾配が必要であり、
舗装工事では地形に応じた勾配と共に水捌け勾配が必要
である。従来の建設機械制御システムでは平面に整地
後、測量作業に基づいて所定の勾配の傾斜面を形成して
いた。
平平面に整地するばかりでなく、むしろ斜面を伴った整
地作業が多い。造成工事では水捌け勾配が必要であり、
舗装工事では地形に応じた勾配と共に水捌け勾配が必要
である。従来の建設機械制御システムでは平面に整地
後、測量作業に基づいて所定の勾配の傾斜面を形成して
いた。
【０００８】この為、水平面に整地することは熟練者で
なくとも上記建設機械制御システムにより容易に作業し
得るが、勾配を付けることは熟練を要する困難な作業で
あった。又、傾斜面の整地の仕上り状況は、作業者の熟
練度によるところが大きく、熟練度に応じて作業の進捗
状況が異なり、出来上りや工程管理の問題もあった。
なくとも上記建設機械制御システムにより容易に作業し
得るが、勾配を付けることは熟練を要する困難な作業で
あった。又、傾斜面の整地の仕上り状況は、作業者の熟
練度によるところが大きく、熟練度に応じて作業の進捗
状況が異なり、出来上りや工程管理の問題もあった。
【０００９】本発明は斯かる実情に鑑み、傾斜面を含む
整地作業を熟練度に左右されることなく、容易に而も能
率よく行える建設機械制御システムを提供しようとする
ものである。
整地作業を熟練度に左右されることなく、容易に而も能
率よく行える建設機械制御システムを提供しようとする
ものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光線に
よるレーザ光線基準面を形成すると共に該レーザ光線基
準面を傾斜可能な回転レーザ装置と、整地器具、該整地
器具に設けられ前記レーザ光線を受光検出するレベルセ
ンサ、該レベルセンサからの信号で前記整地器具の高さ
を制御する駆動制御部とを有する建設機械と、該建設機
械の位置を検知するＧＰＳ受信装置と、該ＧＰＳ受信装
置の前記建設機械の位置検知結果に基づき前記回転レー
ザ装置が形成する前記レーザ光線基準面の勾配を制御す
る制御装置とを具備した建設機械制御システムに係り、
又前記制御装置は施工データ、地形データ等のデータを
記憶する記憶部と前記ＧＰＳ受信装置の受信結果を基に
前記建設機械の位置を演算する演算部とを具備し、前記
演算された建設機械の位置と前記データに基づいて前記
回転レーザ装置を制御する建設機械制御システムに係
り、又前記回転レーザ装置は前記レベルセンサに向けて
往復走査のレーザ光線基準平面を形成する建設機械制御
システムに係り、又前記ＧＰＳ受信装置は第１ＧＰＳ受
信機、第２ＧＰＳ受信機を有し、第１ＧＰＳ受信機は建
設機械に設けられ、第２ＧＰＳ受信機は既知点に設けら
れている建設機械制御システムに係るものであり、更に
又前記回転レーザ装置は前記レベルセンサの受光範囲だ
けレーザ光線を照射し基準平面を形成する建設機械制御
システムに係るものであり、建設機械の位置をリアルタ
イムで測定し、施工データに基づき整地の高さを制御す
るので、水平面、傾斜面、曲面の整地が可能となる。
よるレーザ光線基準面を形成すると共に該レーザ光線基
準面を傾斜可能な回転レーザ装置と、整地器具、該整地
器具に設けられ前記レーザ光線を受光検出するレベルセ
ンサ、該レベルセンサからの信号で前記整地器具の高さ
を制御する駆動制御部とを有する建設機械と、該建設機
械の位置を検知するＧＰＳ受信装置と、該ＧＰＳ受信装
置の前記建設機械の位置検知結果に基づき前記回転レー
ザ装置が形成する前記レーザ光線基準面の勾配を制御す
る制御装置とを具備した建設機械制御システムに係り、
又前記制御装置は施工データ、地形データ等のデータを
記憶する記憶部と前記ＧＰＳ受信装置の受信結果を基に
前記建設機械の位置を演算する演算部とを具備し、前記
演算された建設機械の位置と前記データに基づいて前記
回転レーザ装置を制御する建設機械制御システムに係
り、又前記回転レーザ装置は前記レベルセンサに向けて
往復走査のレーザ光線基準平面を形成する建設機械制御
システムに係り、又前記ＧＰＳ受信装置は第１ＧＰＳ受
信機、第２ＧＰＳ受信機を有し、第１ＧＰＳ受信機は建
設機械に設けられ、第２ＧＰＳ受信機は既知点に設けら
れている建設機械制御システムに係るものであり、更に
又前記回転レーザ装置は前記レベルセンサの受光範囲だ
けレーザ光線を照射し基準平面を形成する建設機械制御
システムに係るものであり、建設機械の位置をリアルタ
イムで測定し、施工データに基づき整地の高さを制御す
るので、水平面、傾斜面、曲面の整地が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。
実施の形態を説明する。
【００１２】図１に於いて、図６で示したものと同様の
ものには同符号を付しその説明は省略する。
ものには同符号を付しその説明は省略する。
【００１３】本発明は、傾斜した基準面を形成可能な回
転レーザシステムとＧＰＳ（汎地球測位システム）を組
合わせ、建設機械、例えばブルドーザを制御する建設機
械制御システムである。
転レーザシステムとＧＰＳ（汎地球測位システム）を組
合わせ、建設機械、例えばブルドーザを制御する建設機
械制御システムである。
【００１４】回転レーザ装置１はレーザ光線４の照射方
向を傾斜させる傾斜機構、及び該傾斜機構を制御する制
御部を有し、レーザ光線４の照射方向を傾斜させること
ができ、レーザ光線４により傾斜した基準面が形成され
る。更に、前記回転レーザ装置１には無線受信機１０が
設けられ、該無線受信機１０の受信データは後述する制
御装置１１に送出される。該制御装置１１には前記回転
レーザ装置１が接続される。
向を傾斜させる傾斜機構、及び該傾斜機構を制御する制
御部を有し、レーザ光線４の照射方向を傾斜させること
ができ、レーザ光線４により傾斜した基準面が形成され
る。更に、前記回転レーザ装置１には無線受信機１０が
設けられ、該無線受信機１０の受信データは後述する制
御装置１１に送出される。該制御装置１１には前記回転
レーザ装置１が接続される。
【００１５】回転レーザ装置１について図２、図３によ
り説明する。
り説明する。
【００１６】回転レーザ装置１は回転照射装置本体２
０、該回転照射装置本体２０からのレーザ光線４を検出
すると共に前記回転照射装置本体２０に向ってレーザ光
線４を反射する前記レベルセンサ７とを具備し、前記回
転照射装置本体２０は下位に位置する整準部２１を介し
て三脚３に設置される。
０、該回転照射装置本体２０からのレーザ光線４を検出
すると共に前記回転照射装置本体２０に向ってレーザ光
線４を反射する前記レベルセンサ７とを具備し、前記回
転照射装置本体２０は下位に位置する整準部２１を介し
て三脚３に設置される。
【００１７】更に、前記回転照射装置本体２０は前記レ
ーザ光線４を射出する発光部２３、前記レーザ光線４を
基準平面内に回転照射する回動部２４、前記発光部２３
を垂直軸心を中心に回転させる回転部２２と、前記発光
部２３を水平軸を中心に傾動させ、レーザ光線４が形成
する基準面の傾斜を設定する傾斜設定部２５と、傾斜角
を検出する傾斜検出部２６、レベルセンサ７からの反射
光を受光検出する受光部２７、前記回転照射装置本体２
０の整準を行う前記整準部２１から主に構成される。
ーザ光線４を射出する発光部２３、前記レーザ光線４を
基準平面内に回転照射する回動部２４、前記発光部２３
を垂直軸心を中心に回転させる回転部２２と、前記発光
部２３を水平軸を中心に傾動させ、レーザ光線４が形成
する基準面の傾斜を設定する傾斜設定部２５と、傾斜角
を検出する傾斜検出部２６、レベルセンサ７からの反射
光を受光検出する受光部２７、前記回転照射装置本体２
０の整準を行う前記整準部２１から主に構成される。
【００１８】前記回転照射装置本体２０の上面には視準
器２８を具備し、該視準器２８により前記レベルセンサ
７に対して前記回転照射装置本体２０の向きを概略設定
することができる。又、該回転照射装置本体２０は上部
に前記回動部２４からレーザ光線４が射出される受光窓
３４を具備し、前記レベルセンサ７より反射された反射
レーザ光線４′は前記受光窓３４を通って入射し、前記
回転照射装置本体２０内部に設けられた前記受光部２７
に受光される様になっている。
器２８を具備し、該視準器２８により前記レベルセンサ
７に対して前記回転照射装置本体２０の向きを概略設定
することができる。又、該回転照射装置本体２０は上部
に前記回動部２４からレーザ光線４が射出される受光窓
３４を具備し、前記レベルセンサ７より反射された反射
レーザ光線４′は前記受光窓３４を通って入射し、前記
回転照射装置本体２０内部に設けられた前記受光部２７
に受光される様になっている。
【００１９】回転照射装置本体２０のケーシング３８の
底部に垂直軸部２９を介して垂直軸心を中心に本体フレ
ーム３０が回転自在に設けられ、前記垂直軸部２９と同
心に回転部ギア３１が取付けられると共に回転部エンコ
ーダ３２が設けられている。又ケーシング３８側には回
転部モータ３３が設けられ、該回転部モータ３３の出力
軸は前記回転部ギア３１に噛合している。該回転部モー
タ３３を駆動することで前記回転部ギア３１を介して前
記本体フレーム３０が回転し、回転角は前記回転部エン
コーダ３２により検知され、該検出結果は制御部（ＣＰ
Ｕ）５４に入力される。
底部に垂直軸部２９を介して垂直軸心を中心に本体フレ
ーム３０が回転自在に設けられ、前記垂直軸部２９と同
心に回転部ギア３１が取付けられると共に回転部エンコ
ーダ３２が設けられている。又ケーシング３８側には回
転部モータ３３が設けられ、該回転部モータ３３の出力
軸は前記回転部ギア３１に噛合している。該回転部モー
タ３３を駆動することで前記回転部ギア３１を介して前
記本体フレーム３０が回転し、回転角は前記回転部エン
コーダ３２により検知され、該検出結果は制御部（ＣＰ
Ｕ）５４に入力される。
【００２０】前記ケーシング３８の底部には整準部２１
が設けられている。該整準部２１は、三脚３に固定され
る固定基板３９と前記ケーシング３８の底面との間には
整準螺子４０を有している。該整準螺子４０は三角形の
頂点に位置する様３本設けられており、上端部はケーシ
ング３８に螺合し、下端は前記固定基板３９に回転自在
に嵌合している。又、前記整準螺子４０はそれぞれギア
列４１を介して整準モータ４２に連結されている。而し
て、該整準モータ４２によりギア列４１を介して前記整
準螺子４０を回転することで、ケーシング３８と固定基
板３９との間隙が変化し、回転照射装置本体２０を所望
の方向に傾斜させることができる。回転照射装置本体２
０の傾きは前記本体フレーム３０に設けられた傾斜セン
サ４４，４５により検出され、該傾斜センサ４４，４５
の検出結果を整準モータ４２の駆動にフィードバックさ
せることで整準が行われる。尚、３本の整準螺子４０の
内１本を省略して、１つを傾動可能な単なる支点として
もよい。
が設けられている。該整準部２１は、三脚３に固定され
る固定基板３９と前記ケーシング３８の底面との間には
整準螺子４０を有している。該整準螺子４０は三角形の
頂点に位置する様３本設けられており、上端部はケーシ
ング３８に螺合し、下端は前記固定基板３９に回転自在
に嵌合している。又、前記整準螺子４０はそれぞれギア
列４１を介して整準モータ４２に連結されている。而し
て、該整準モータ４２によりギア列４１を介して前記整
準螺子４０を回転することで、ケーシング３８と固定基
板３９との間隙が変化し、回転照射装置本体２０を所望
の方向に傾斜させることができる。回転照射装置本体２
０の傾きは前記本体フレーム３０に設けられた傾斜セン
サ４４，４５により検出され、該傾斜センサ４４，４５
の検出結果を整準モータ４２の駆動にフィードバックさ
せることで整準が行われる。尚、３本の整準螺子４０の
内１本を省略して、１つを傾動可能な単なる支点として
もよい。
【００２１】前記本体フレーム３０に水平な傾動軸３５
を介して前記発光部２３が回転自在に設けられ、前記本
体フレーム３０には傾動モータ３６が設けられ、該傾動
モータ３６と前記傾動軸３５とはギア列３７を介して連
結している。又、前記傾動軸３５には発光部２３の傾動
角を検出する傾斜検出部２６が取付けられている。該傾
斜検出部２６は例えばエンコーダによって構成されてい
る。前記傾動モータ３６を駆動し、前記ギア列３７を介
して前記発光部２３を傾斜させることができ、傾斜角は
前記傾斜検出部２６により検出される。
を介して前記発光部２３が回転自在に設けられ、前記本
体フレーム３０には傾動モータ３６が設けられ、該傾動
モータ３６と前記傾動軸３５とはギア列３７を介して連
結している。又、前記傾動軸３５には発光部２３の傾動
角を検出する傾斜検出部２６が取付けられている。該傾
斜検出部２６は例えばエンコーダによって構成されてい
る。前記傾動モータ３６を駆動し、前記ギア列３７を介
して前記発光部２３を傾斜させることができ、傾斜角は
前記傾斜検出部２６により検出される。
【００２２】前記発光部２３の上端には前記回動部２４
が回転自在に設けられ、該回動部２４には走査ギア１６
が設けられ、該走査ギア１６は前記発光部２３に固着さ
れた走査モータ１８の駆動ギア１７に噛合する。該駆動
ギア１７の駆動により、前記回動部２４が回転する。
が回転自在に設けられ、該回動部２４には走査ギア１６
が設けられ、該走査ギア１６は前記発光部２３に固着さ
れた走査モータ１８の駆動ギア１７に噛合する。該駆動
ギア１７の駆動により、前記回動部２４が回転する。
【００２３】前記回動部２４は前記発光部２３から入射
された前記レーザ光線４の光軸をペンタプリズム１４に
より９０°変向して投射窓１３を通してレーザ平面を形
成する様に回転するものである。該ペンタプリズム１４
は前記発光部２３の光軸を中心に回転する回転支持体１
５に設けられ、該回転支持体１５は前記走査ギア１６、
駆動ギア１７を介して走査モータ１８に連結されてい
る。前記回転支持体１５の回転状態は、該回転支持体１
５に設けられたエンコーダ１９により検出され、該エン
コーダ１９の検出信号は前記制御部５４に入力される。
された前記レーザ光線４の光軸をペンタプリズム１４に
より９０°変向して投射窓１３を通してレーザ平面を形
成する様に回転するものである。該ペンタプリズム１４
は前記発光部２３の光軸を中心に回転する回転支持体１
５に設けられ、該回転支持体１５は前記走査ギア１６、
駆動ギア１７を介して走査モータ１８に連結されてい
る。前記回転支持体１５の回転状態は、該回転支持体１
５に設けられたエンコーダ１９により検出され、該エン
コーダ１９の検出信号は前記制御部５４に入力される。
【００２４】又、前記発光部２３の傾斜角は前記発光部
２３の傾動軸３５に設けられた前記傾斜検出部２６によ
り検出される。該傾斜検出部２６はエンコーダを具備
し、該エンコーダからの出力信号は前記制御部５４に入
力される。該制御部５４は前記傾斜検出部２６からの信
号を基に所定の傾斜角迄の前記発光部２３の傾斜を演算
する。前記傾動モータ３６は傾動モータ駆動部５９によ
り駆動され、傾斜設定は前記傾斜検出部２６の出力が所
定の傾斜角になる迄前記傾動モータ３６を駆動すること
で達成される。
２３の傾動軸３５に設けられた前記傾斜検出部２６によ
り検出される。該傾斜検出部２６はエンコーダを具備
し、該エンコーダからの出力信号は前記制御部５４に入
力される。該制御部５４は前記傾斜検出部２６からの信
号を基に所定の傾斜角迄の前記発光部２３の傾斜を演算
する。前記傾動モータ３６は傾動モータ駆動部５９によ
り駆動され、傾斜設定は前記傾斜検出部２６の出力が所
定の傾斜角になる迄前記傾動モータ３６を駆動すること
で達成される。
【００２５】前記受光部２７は前記ケーシング３８に固
定されてもよいが、好ましくは前記発光部２３に設け、
該発光部２３と一体に傾動可能とする。前記受光部２７
について説明する。
定されてもよいが、好ましくは前記発光部２３に設け、
該発光部２３と一体に傾動可能とする。前記受光部２７
について説明する。
【００２６】前記受光窓３４に対峙して集光レンズ４８
が設けられ、該集光レンズ４８の光軸上に反射鏡４９が
配置される。前記集光レンズ４８の光軸は前記レーザ光
線４が回転により形成する基準面と平行である。前記反
射鏡４９の下方に受光素子５０が設けられ、前記反射レ
ーザ光線４′は該受光素子５０上に集光される。前記受
光素子５０の前面にはマスク５１が設けられる。該マス
ク５１は前記受光素子５０へのノイズ光の入射を遮断す
るものであり、反射レーザ光線４′の走査方向に長い
（紙面に対して垂直な方向に長い）スリット孔５２が穿
設されている。
が設けられ、該集光レンズ４８の光軸上に反射鏡４９が
配置される。前記集光レンズ４８の光軸は前記レーザ光
線４が回転により形成する基準面と平行である。前記反
射鏡４９の下方に受光素子５０が設けられ、前記反射レ
ーザ光線４′は該受光素子５０上に集光される。前記受
光素子５０の前面にはマスク５１が設けられる。該マス
ク５１は前記受光素子５０へのノイズ光の入射を遮断す
るものであり、反射レーザ光線４′の走査方向に長い
（紙面に対して垂直な方向に長い）スリット孔５２が穿
設されている。
【００２７】前記受光素子５０からの受光信号は反射光
検出部５３に入力され、該反射光検出部５３で検出され
た前記レベルセンサ７でのレーザ光線４の反射状態は前
記制御部５４に入力される。又、該制御部５４には前記
回転部エンコーダ３２からの信号が入力される。前記制
御部５４は発光素子駆動部５５を介してレーザダイオー
ド５６を駆動し、又走査モータ駆動部５７を介して前記
走査モータ１８を駆動し、又回転部モータ駆動部５８を
介して前記回転部モータ３３を駆動し、傾動モータ駆動
部５９を介して前記傾動モータ３６を駆動し、前記傾斜
センサ４４，４５からの信号を基に整準モータ駆動部６
４を介して整準モータ４２を駆動する。
検出部５３に入力され、該反射光検出部５３で検出され
た前記レベルセンサ７でのレーザ光線４の反射状態は前
記制御部５４に入力される。又、該制御部５４には前記
回転部エンコーダ３２からの信号が入力される。前記制
御部５４は発光素子駆動部５５を介してレーザダイオー
ド５６を駆動し、又走査モータ駆動部５７を介して前記
走査モータ１８を駆動し、又回転部モータ駆動部５８を
介して前記回転部モータ３３を駆動し、傾動モータ駆動
部５９を介して前記傾動モータ３６を駆動し、前記傾斜
センサ４４，４５からの信号を基に整準モータ駆動部６
４を介して整準モータ４２を駆動する。
【００２８】前記制御部５４は前記反射光検出部５３か
らの信号、或は前記傾斜検出部２６、エンコーダ１９、
回転部エンコーダ３２からの信号に基づき前記回転照射
装置本体２０の表示部（図示せず）に該回転照射装置本
体２０の向き、傾斜等、レーザ光線４が形成する基準面
に関する情報を表示する。例えば、該レベルセンサ７に
対して前記回転照射装置本体２０がどの方向にどの程度
の角度回転しているか、或は基準面の傾斜角度、傾斜し
ている方向等を表示する。
らの信号、或は前記傾斜検出部２６、エンコーダ１９、
回転部エンコーダ３２からの信号に基づき前記回転照射
装置本体２０の表示部（図示せず）に該回転照射装置本
体２０の向き、傾斜等、レーザ光線４が形成する基準面
に関する情報を表示する。例えば、該レベルセンサ７に
対して前記回転照射装置本体２０がどの方向にどの程度
の角度回転しているか、或は基準面の傾斜角度、傾斜し
ている方向等を表示する。
【００２９】前記レベルセンサ７を図４に於いて説明す
る。
る。
【００３０】左右両側に帯状の反射部６１が上下に長く
設けられ、該反射部６１の更に外側に受光素子６２が上
下に延びる帯状に配設され、又該受光素子６２は前記反
射部６１に対して角度を持って設けられている。背面に
は前記ポール６が嵌合する溝６３が設けられ、該溝６３
に前記ポール６を嵌合した状態で前記レベルセンサ７は
取付けられる。
設けられ、該反射部６１の更に外側に受光素子６２が上
下に延びる帯状に配設され、又該受光素子６２は前記反
射部６１に対して角度を持って設けられている。背面に
は前記ポール６が嵌合する溝６３が設けられ、該溝６３
に前記ポール６を嵌合した状態で前記レベルセンサ７は
取付けられる。
【００３１】前記制御装置１１を図５に於いて説明す
る。
る。
【００３２】該制御装置１１はパーソナルコンピュータ
に代表されるものであり、該制御装置１１は演算部６
５、記憶部６６を有し、該記憶部６６には演算処理に必
要なプログラムが設定入力されていると共に施工図に基
づく地形データ、即ち平面座標に対する地面の高さデー
タ、更に、前記ブルドーザ２の位置を演算する為のプロ
グラムが設定入力され、更に回転レーザ装置１の機械
高、及び前記ブレード刃先５ａから前記レベルセンサ７
の基準位置迄の距離等が設定入力されている。
に代表されるものであり、該制御装置１１は演算部６
５、記憶部６６を有し、該記憶部６６には演算処理に必
要なプログラムが設定入力されていると共に施工図に基
づく地形データ、即ち平面座標に対する地面の高さデー
タ、更に、前記ブルドーザ２の位置を演算する為のプロ
グラムが設定入力され、更に回転レーザ装置１の機械
高、及び前記ブレード刃先５ａから前記レベルセンサ７
の基準位置迄の距離等が設定入力されている。
【００３３】前記制御装置１１には後述する第２ＧＰＳ
受信機６８からの受信信号が入力されると共に後述する
無線受信機１０からの受信信号が入力される様になって
おり、前記演算プログラムにより両受信信号から前記ブ
ルドーザ２の位置を演算可能となっている。更に、該演
算結果と予め設定入力されている施工図に基づく地形デ
ータから前記回転照射装置本体２０から発せられるレー
ザ光線４の傾斜角を演算し、該演算結果に基づき前記回
転照射装置本体２０の前記制御部５４に指令を発する様
になっている。
受信機６８からの受信信号が入力されると共に後述する
無線受信機１０からの受信信号が入力される様になって
おり、前記演算プログラムにより両受信信号から前記ブ
ルドーザ２の位置を演算可能となっている。更に、該演
算結果と予め設定入力されている施工図に基づく地形デ
ータから前記回転照射装置本体２０から発せられるレー
ザ光線４の傾斜角を演算し、該演算結果に基づき前記回
転照射装置本体２０の前記制御部５４に指令を発する様
になっている。
【００３４】前記ブルドーザ２は前記ブレード５の位置
を制御するブレード駆動部７１と、無線送受信部７２と
を有している。
を制御するブレード駆動部７１と、無線送受信部７２と
を有している。
【００３５】先ず前記ブレード駆動部７１について説明
する。
する。
【００３６】前記レベルセンサ７は前記ポール６に取付
けられ、前記ブレード５のブレード刃先５ａと前記レベ
ルセンサ７の基準位置との距離は既知の値となってい
る。該レベルセンサ７による前記レーザ光線４の検出信
号は演算部７３に入力され、該演算部７３では前記ブレ
ード刃先５ａの高さが演算され、前記演算部７３は電気
／油圧回路７４を介して油圧シリンダ７５を駆動して前
記ブレード５を上下動させ位置を決定する。前記電気／
油圧回路７４は電磁弁を具備しており、前記演算部７３
は所要のシーケンスに従って前記電気／油圧回路７４に
開閉制御指令を発し、該電気／油圧回路７４が電磁弁を
開閉することで前記油圧シリンダ７５への圧油の給排、
或は流量調整により、該油圧シリンダ７５に所要方向に
所要の速度で上下動させる。前記演算部７３には表示部
７６が接続され、前記ブレード５の位置或はブレード５
による掘削の状態が表示される。
けられ、前記ブレード５のブレード刃先５ａと前記レベ
ルセンサ７の基準位置との距離は既知の値となってい
る。該レベルセンサ７による前記レーザ光線４の検出信
号は演算部７３に入力され、該演算部７３では前記ブレ
ード刃先５ａの高さが演算され、前記演算部７３は電気
／油圧回路７４を介して油圧シリンダ７５を駆動して前
記ブレード５を上下動させ位置を決定する。前記電気／
油圧回路７４は電磁弁を具備しており、前記演算部７３
は所要のシーケンスに従って前記電気／油圧回路７４に
開閉制御指令を発し、該電気／油圧回路７４が電磁弁を
開閉することで前記油圧シリンダ７５への圧油の給排、
或は流量調整により、該油圧シリンダ７５に所要方向に
所要の速度で上下動させる。前記演算部７３には表示部
７６が接続され、前記ブレード５の位置或はブレード５
による掘削の状態が表示される。
【００３７】７７は操作部であり、前記表示部７６の表
示に基づき直接手動操作をすることができる。前記表示
部７６の表示を見ながら手動で前記ブレード５を位置決
め操作をするものであり、前記操作部７７からの信号は
前記演算部７３に入力され、該演算部７３は入力信号に
基づき前記電気／油圧回路７４を介して前記油圧シリン
ダ７５を駆動する。
示に基づき直接手動操作をすることができる。前記表示
部７６の表示を見ながら手動で前記ブレード５を位置決
め操作をするものであり、前記操作部７７からの信号は
前記演算部７３に入力され、該演算部７３は入力信号に
基づき前記電気／油圧回路７４を介して前記油圧シリン
ダ７５を駆動する。
【００３８】次に、前記無線送受信部７２について説明
する。
する。
【００３９】前記ブルドーザ２の屋根等、衛星からの電
波を遮るものが少ない位置に第１ＧＰＳ受信機８０が設
けられ、該第１ＧＰＳ受信機８０で受信された情報は信
号処理器８２により増幅等所要の信号処理がなされた
後、送信機８１から前記無線受信機１０に向けて送信さ
れる。
波を遮るものが少ない位置に第１ＧＰＳ受信機８０が設
けられ、該第１ＧＰＳ受信機８０で受信された情報は信
号処理器８２により増幅等所要の信号処理がなされた
後、送信機８１から前記無線受信機１０に向けて送信さ
れる。
【００４０】前記回転レーザ装置１の近く、基準点とな
る位置に三脚８４を介して第２ＧＰＳ受信機６８が設置
され、該第２ＧＰＳ受信機６８の受信結果、及び前記無
線受信機１０の受信結果は前記制御装置１１に入力され
る。而して、前記第１ＧＰＳ受信機８０、第２ＧＰＳ受
信機６８によりキネマチック測量による前記ブルドーザ
２の位置検出が行われ、前記第１ＧＰＳ受信機８０、第
２ＧＰＳ受信機６８及び前記制御装置１１により測量装
置が構成され、又前記無線送受信部７２、第２ＧＰＳ受
信機６８、無線受信機１０は、データ通信装置を構成す
る。
る位置に三脚８４を介して第２ＧＰＳ受信機６８が設置
され、該第２ＧＰＳ受信機６８の受信結果、及び前記無
線受信機１０の受信結果は前記制御装置１１に入力され
る。而して、前記第１ＧＰＳ受信機８０、第２ＧＰＳ受
信機６８によりキネマチック測量による前記ブルドーザ
２の位置検出が行われ、前記第１ＧＰＳ受信機８０、第
２ＧＰＳ受信機６８及び前記制御装置１１により測量装
置が構成され、又前記無線送受信部７２、第２ＧＰＳ受
信機６８、無線受信機１０は、データ通信装置を構成す
る。
【００４１】以下、作動について説明する。
【００４２】前記第２ＧＰＳ受信機６８を既知点に設置
すると共に前記回転レーザ装置１を既知点に設置する。
すると共に前記回転レーザ装置１を既知点に設置する。
【００４３】設置後先ず該回転レーザ装置１の整準を行
う。整準作動は前記傾斜設定部２５の傾斜調整、前記傾
斜センサ４４，４５の水平検出の協働により行われる。
整準が完了すると前記回転照射装置本体２０の向きがレ
ベルセンサ７に合わされ初期設定される。最初、回転照
射装置本体２０の傾斜方向と制御装置１１の設定とは一
致していない為、初期設定が必要となる。既知点に設置
される回転照射装置本体２０をＧＰＳ受信機８０，６８
により既知であるブルトーザ２のレベルセンサ７に向け
ることにより設定される。前記レベルセンサ７を検知す
る為レーザ光線４を回転走査させる。前記受光部２７に
より前記レベルセンサ７からの反射レーザ光線４′を検
出し、検出に基づいて制御部５４は回転部２２を回転さ
せレベルセンサ７に向ける。尚、手動で初期設定を行う
場合は、視準器２８を視準し、回転部２２及び傾斜設定
部２５を操作して向ける。手動の場合は、受光部２７等
は必要としない。
う。整準作動は前記傾斜設定部２５の傾斜調整、前記傾
斜センサ４４，４５の水平検出の協働により行われる。
整準が完了すると前記回転照射装置本体２０の向きがレ
ベルセンサ７に合わされ初期設定される。最初、回転照
射装置本体２０の傾斜方向と制御装置１１の設定とは一
致していない為、初期設定が必要となる。既知点に設置
される回転照射装置本体２０をＧＰＳ受信機８０，６８
により既知であるブルトーザ２のレベルセンサ７に向け
ることにより設定される。前記レベルセンサ７を検知す
る為レーザ光線４を回転走査させる。前記受光部２７に
より前記レベルセンサ７からの反射レーザ光線４′を検
出し、検出に基づいて制御部５４は回転部２２を回転さ
せレベルセンサ７に向ける。尚、手動で初期設定を行う
場合は、視準器２８を視準し、回転部２２及び傾斜設定
部２５を操作して向ける。手動の場合は、受光部２７等
は必要としない。
【００４４】前記受信機１０で受信された情報、前記第
２ＧＰＳ受信機６８が受信した信号は、前記制御装置１
１に入力される。該制御装置１１に於いて前記ブルドー
ザ２の位置が測量される。測量された結果は該ブルドー
ザ２の平面位置情報であり、前記制御装置１１は該平面
位置情報と前記記憶部６６に設定入力されている施工デ
ータに基づき前記レーザ光線４の勾配を前記演算部６５
により演算する。
２ＧＰＳ受信機６８が受信した信号は、前記制御装置１
１に入力される。該制御装置１１に於いて前記ブルドー
ザ２の位置が測量される。測量された結果は該ブルドー
ザ２の平面位置情報であり、前記制御装置１１は該平面
位置情報と前記記憶部６６に設定入力されている施工デ
ータに基づき前記レーザ光線４の勾配を前記演算部６５
により演算する。
【００４５】演算結果は前記回転レーザ装置１の前記制
御部５４に入力される。該制御部５４は前記レーザ光線
４が形成する基準平面が前記演算された勾配となる様前
記傾斜設定部２５を駆動制御する。該傾斜設定部２５は
前記制御部５４からの信号により、前記傾動モータ３６
を駆動し、前記ギア列３７を介して前記傾動軸３５を回
転することで前記発光部２３を傾動する。該発光部２３
の傾動により前記回動部２４から回転照射されるレーザ
光線４が傾斜し、レーザ光線４が形成する基準面は所定
の勾配を有するに至る。
御部５４に入力される。該制御部５４は前記レーザ光線
４が形成する基準平面が前記演算された勾配となる様前
記傾斜設定部２５を駆動制御する。該傾斜設定部２５は
前記制御部５４からの信号により、前記傾動モータ３６
を駆動し、前記ギア列３７を介して前記傾動軸３５を回
転することで前記発光部２３を傾動する。該発光部２３
の傾動により前記回動部２４から回転照射されるレーザ
光線４が傾斜し、レーザ光線４が形成する基準面は所定
の勾配を有するに至る。
【００４６】該レーザ光線４の傾斜方向、勾配の設定が
完了すると、前記ブレード５の位置合せが行われる。
完了すると、前記ブレード５の位置合せが行われる。
【００４７】前記レベルセンサ７からの受光信号により
前記演算部７３は前記レベルセンサ７に於ける受光位置
を検出し、受光位置と基準位置とを比較演算して、偏差
があれば該偏差を修正する様に前記電気／油圧回路７４
に駆動制御信号を発する。該電気／油圧回路７４は前記
油圧シリンダ７５を駆動して前記ブレード５を上下させ
る。前記レベルセンサ７は前記ブレード５と一体に上下
するので、該ブレード５の上下量は前記レベルセンサ７
の上下量と一致し、該レベルセンサ７での受光位置が基
準位置に合致することで前記ブレード５の位置が決定さ
れる。
前記演算部７３は前記レベルセンサ７に於ける受光位置
を検出し、受光位置と基準位置とを比較演算して、偏差
があれば該偏差を修正する様に前記電気／油圧回路７４
に駆動制御信号を発する。該電気／油圧回路７４は前記
油圧シリンダ７５を駆動して前記ブレード５を上下させ
る。前記レベルセンサ７は前記ブレード５と一体に上下
するので、該ブレード５の上下量は前記レベルセンサ７
の上下量と一致し、該レベルセンサ７での受光位置が基
準位置に合致することで前記ブレード５の位置が決定さ
れる。
【００４８】前記ブルドーザ２を移動させ整地作業が行
われる。該ブルドーザ２の位置は第１ＧＰＳ受信機８０
で受信したデータが前記送信機８１により前記無線受信
機１０に送信され、更に第２ＧＰＳ受信機６８からの受
信データが前記制御装置１１に入力されることで該制御
装置１１はリアルタイムで前記ブルドーザ２の位置を演
算する。
われる。該ブルドーザ２の位置は第１ＧＰＳ受信機８０
で受信したデータが前記送信機８１により前記無線受信
機１０に送信され、更に第２ＧＰＳ受信機６８からの受
信データが前記制御装置１１に入力されることで該制御
装置１１はリアルタイムで前記ブルドーザ２の位置を演
算する。
【００４９】而して、前記ブルドーザ２の位置に於ける
整地面の高さ、傾斜が施工データに基づき演算される。
整地面が一定勾配の斜面であれば、前記回転照射装置本
体２０が形成する基準面の勾配を変化させることなく、
又曲面であれば、前記ブルドーザ２の移動に伴いレーザ
光線基準面の勾配を変化させることで曲面に整地するこ
とができる。
整地面の高さ、傾斜が施工データに基づき演算される。
整地面が一定勾配の斜面であれば、前記回転照射装置本
体２０が形成する基準面の勾配を変化させることなく、
又曲面であれば、前記ブルドーザ２の移動に伴いレーザ
光線基準面の勾配を変化させることで曲面に整地するこ
とができる。
【００５０】本システムを使用することで、自動で施工
データに合致した整地を行うことができる。又、前記表
示部７６に表示されたデータを基に作業者が手動により
整地作業を実施しても勿論よい。
データに合致した整地を行うことができる。又、前記表
示部７６に表示されたデータを基に作業者が手動により
整地作業を実施しても勿論よい。
【００５１】尚、上記実施の形態ではレベルセンサ７は
ブレード５に設けたが、前記油圧シリンダ７５の伸縮状
態、或はブレード５を支持するアームの位置を介して前
記ブレード刃先５ａの位置を検出する様にすれば、前記
レベルセンサ７はブルドーザ２の車体に設けることも可
能である。又、上記ＧＰＳ測位システムはキネマチック
方式を説明したが、移動点を即座に検出するＧＰＳ測位
システムであればいずれの方式でもよいことは言う迄も
ない。又、回動部２４の回転位置を検出するエンコーダ
１９の出力に基づいて、レベルセンサ７の範囲を往復走
査させてもよいし、レベルセンサ７の範囲のみレーザ光
の発光を限定して回転させてもよい。
ブレード５に設けたが、前記油圧シリンダ７５の伸縮状
態、或はブレード５を支持するアームの位置を介して前
記ブレード刃先５ａの位置を検出する様にすれば、前記
レベルセンサ７はブルドーザ２の車体に設けることも可
能である。又、上記ＧＰＳ測位システムはキネマチック
方式を説明したが、移動点を即座に検出するＧＰＳ測位
システムであればいずれの方式でもよいことは言う迄も
ない。又、回動部２４の回転位置を検出するエンコーダ
１９の出力に基づいて、レベルセンサ７の範囲を往復走
査させてもよいし、レベルセンサ７の範囲のみレーザ光
の発光を限定して回転させてもよい。
【００５２】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、レーザ
光線により形成される基準面により整地作業を行う場合
に、水平面ばかりでなく、傾斜面、或は曲面を伴う整地
作業が作業者の熟練を要することなく容易に而も確実に
行え、施工工期が短縮するという優れた効果を発揮す
る。
光線により形成される基準面により整地作業を行う場合
に、水平面ばかりでなく、傾斜面、或は曲面を伴う整地
作業が作業者の熟練を要することなく容易に而も確実に
行え、施工工期が短縮するという優れた効果を発揮す
る。
【図１】本発明の実施の形態を示す説明図である。
【図２】該実施の形態に使用される回転レーザ装置の概
略機構説明図である。
略機構説明図である。
【図３】該回転レーザ装置のブロック構成図である。
【図４】該回転レーザ装置と共に使用されるレベルセン
サの説明図である。
サの説明図である。
【図５】本発明の実施の形態を示すブロック構成図であ
る。
る。
【図６】従来例の説明図である。
１ 回転レーザ装置 ２ ブルドーザ ４ レーザ光線 ５ ブレード ７ レベルセンサ １０ 無線受信機 １１ 制御装置 ２３ 発光部 ２４ 回動部 ２５ 傾斜設定部 ３３ 回転部モータ ５４ 制御部 ６５ 演算部 ６６ 記憶部 ６８ 第２ＧＰＳ受信機 ７１ ブレード駆動部 ７２ 無線送受信部 ８０ 第１ＧＰＳ受信機
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ光線によるレーザ光線基準面を形
成すると共に該レーザ光線基準面を傾斜可能な回転レー
ザ装置と、整地器具、該整地器具に設けられ前記レーザ
光線を受光検出するレベルセンサ、該レベルセンサから
の信号で前記整地器具の高さを制御する駆動制御部とを
有する建設機械と、該建設機械の位置を検知するＧＰＳ
受信装置と、該ＧＰＳ受信装置の前記建設機械の位置検
知結果に基づき前記回転レーザ装置が形成する前記レー
ザ光線基準面の勾配を制御する制御装置とを具備したこ
とを特徴とする建設機械制御システム。 - 【請求項２】 前記制御装置は施工データ、地形データ
等のデータを記憶する記憶部と前記ＧＰＳ受信装置の受
信結果を基に前記建設機械の位置を演算する演算部とを
具備し、前記演算された建設機械の位置と前記データに
基づいて前記回転レーザ装置を制御する請求項１の建設
機械制御システム。 - 【請求項３】 前記回転レーザ装置は前記レベルセンサ
に向けて往復走査のレーザ光線基準平面を形成する請求
項１の建設機械制御システム。 - 【請求項４】 前記ＧＰＳ受信装置は第１ＧＰＳ受信
機、第２ＧＰＳ受信機を有し、第１ＧＰＳ受信機は建設
機械に設けられ、第２ＧＰＳ受信機は既知点に設けられ
ている請求項１の建設機械制御システム。 - 【請求項５】 前記回転レーザ装置は前記レベルセンサ
の受光範囲だけレーザ光線を照射し基準平面を形成する
請求項１の建設機械制御システム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07332298A JP4033966B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 建設機械制御システム |
| US09/259,484 US6068060A (en) | 1998-03-06 | 1999-02-26 | Construction equipment control system |
| EP99301668A EP0950874B1 (en) | 1998-03-06 | 1999-03-05 | Construction equipment control system |
| DE69917364T DE69917364T2 (de) | 1998-03-06 | 1999-03-05 | Steuersystem für Baumaschinen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07332298A JP4033966B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 建設機械制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11256620A true JPH11256620A (ja) | 1999-09-21 |
| JP4033966B2 JP4033966B2 (ja) | 2008-01-16 |
Family
ID=13514829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07332298A Expired - Fee Related JP4033966B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 建設機械制御システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6068060A (ja) |
| EP (1) | EP0950874B1 (ja) |
| JP (1) | JP4033966B2 (ja) |
| DE (1) | DE69917364T2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010035167A (ko) * | 2001-01-09 | 2001-05-07 | 이화복 | 성토다짐 관리장치 및 방법 |
| US6450267B2 (en) * | 2000-03-08 | 2002-09-17 | Kabushiki Kaisha Topcon | Construction equipment control system |
| US6710319B2 (en) * | 2001-03-08 | 2004-03-23 | Kabushiki Kaisha Topcon | System for radiating a reference laser beam and utilizing GPS units for installing an article |
| JP2005155680A (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-16 | Hiroshi Shimokawa | 埋設管の敷設方法及びそれに使用する敷設装置 |
| JP2008216134A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Topcon Corp | レーザ測定システム |
| US8463512B2 (en) | 2011-09-30 | 2013-06-11 | Komatsu Ltd. | Construction machine |
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