KR102131316B1 - 작업 기계의 교정 방법, 교정 장치 및 작업 기계의 교정 시스템 - Google Patents

Abstract

교정 장치는, 작업기(2)를 가지는 유압 셔블(11)에서의 작업점 P의 현재 위치를 연산하기 위한 파라미터를 교정하는 장치이다. 이 교정 장치는, 안테나(21, 22)와, 교정구(150)와, 외부 계측 장치(62)를 가지고 있다. 안테나(21, 22)는, 유압 셔블(11)에 장착되어 있다. 교정구(150)는, 안테나(21, 22)의 아래쪽에 배치되어 있다. 외부 계측 장치(62)는, 교정구(150)의 위치를 계측한다.

Description

작업 기계의 교정 방법, 교정 장치 및 작업 기계의 교정 시스템

본 발명은, 작업 기계(work machine)의 교정 방법, 교정 장치 및 작업 기계의 교정 시스템에 관한 것이다.

최근, 작업 기계를 사용한 토목 작업 등에의 정보화 시공의 도입(導入)이 진행되고 있다. 정보화 시공이란, 토목 공사 등의 시공 작업을 유압 셔블 등의 작업 기계를 사용하여 행할 때, 정보화 통신 기술(ICT: Information and Co㎜unication Technology) 및 RTK―GNSS(Real Time Kinematic―Global Navigation Satellite Systems)를 구사(驅使)한 시공이다. 구체적으로는 정보화 시공이란, 작업 기계에 있어서의 작업기의 작업점의 위치 검출을 행하고, 검출된 작업점에 기초하여 작업기를 자동 제어함으로써, 상기 시공 작업을 고효율로 행하여, 고정밀도의 시공 결과를 취득하려고 하는 것이다.

작업 기계가 예를 들면, 유압 셔블의 경우, 정보화 시공에서의 작업기의 작업점은 버킷(bucket)의 날끝(cutting edge)의 위치이다. 이 날끝의 위치는, GNSS 안테나와 붐 풋 핀(boom foot pin)과의 위치 관계, 붐, 암(arm), 버킷의 각각의 길이, 붐 실린더, 암 실린더, 버킷 실린더의 각각의 스트로크 길이 등의 파라미터에 기초하여, 설계 상의 위치 좌표로서 연산된다.

상기 연산에 사용되는 붐, 암, 버킷, 및 각 실린더의 길이로서, 설계값의 치수가 사용된다. 그러나, 이들의 실제의 치수는, 설계값에 대하여, 제조 상 및 조립 상의 치수 공차(公差)에 의한 오차를 포함한다. 그러므로, 설계값으로부터 연산된 날끝의 위치 좌표와 실제의 날끝의 위치 좌표와는 반드시 일치하지 않고, 날끝의 위치 검출의 정밀도 저하를 초래한다. 날끝의 위치 검출의 정밀도를 향상시키기 위해서는, 실제의 위치 계측에 의해 얻어지는 위치 좌표에 기초하여, 연산에 사용되는 설계값에서의 파라미터를 교정하지 않으면 안되므로, 위치 계측이라는 교정 작업을 행할 필요가 있다.

예를 들면, 국제 공개 제2015/040726호(특허문헌 1)에는, 토탈 스테이션으로부터의 투사광을 반사하는 프리즘 미러(prism mirror)를 버킷의 날끝에 장착하여, 프리즘 미러로부터의 반사광을 계측함으로써 날끝의 위치 계측을 행하는 것이 기재되어 있다.

국제 공개 제2015/040726호

그런데, 상기 교정 작업에 있어서 GNSS 안테나의 위치를 계측할 필요가 있다. GNSS 안테나의 위치를 계측할 때, 그 계측을 하려고 하는 작업자는 GNSS 안테나에 액세스할 필요가 있다.

그러나, 작업 기계가 초소선회형(超小旋回形)의 유압 셔블인 경우, 유압 셔블의 차체 상부에 작업자의 발판(foothold)이 없다. 그러므로, 작업자는 차체 상부로부터 GNSS 안테나에 액세스할 수 없어, 지면으로부터 GNSS 안테나의 교정을 행할 필요가 있다. 따라서 GNSS 안테나의 위치 계측 작업 시에 작업자가 무리한 자세를 취할 필요가 생긴다.

본 발명의 목적은, 소형의 작업 기계에 있어서도 작업자가 편한 자세에서 안테나의 위치 계측을 행할 수 있는 작업 기계의 교정 방법, 교정 장치 및 작업 기계의 교정 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에서의 작업 기계의 교정 방법은, 작업기와 안테나를 가지는 작업 기계에 있어서의 작업점의 현재 위치를 연산하기 위한 파라미터를 교정하는 교정 방법이며, 이하의 단계를 포함한다.

먼저 안테나의 아래쪽에 교정구(calibration tool)가 배치된다. 안테나의 아래쪽에 교정구를 배치한 상태에서, 교정구의 위치가 외부 계측 장치에 의해 계측된다. 외부 계측 장치에 의해 계측된 교정구의 상기 위치에 기초하여, 작업기와 안테나와의 위치 관계가 교정된다.

본 발명에서의 교정 장치는, 작업기와 안테나를 가지는 작업 기계에 있어서의 작업점의 현재 위치를 연산하기 위한 파라미터를 교정하는 교정 장치이다. 본 발명에서의 교정 장치는, 교정구와, 외부 계측 장치를 구비하고 있다. 교정구는, 안테나의 아래쪽에 배치된다. 외부 계측 장치는, 교정구의 위치를 계측한다.

본 발명에서의 작업 기계의 교정 시스템은, 작업 기계와, 교정 장치를 구비하고 있다. 작업 기계는, 작업기와 안테나를 가지고 있다. 교정 장치는, 작업 기계에 있어서의 작업점의 현재 위치를 연산하기 위한 파라미터를 교정한다. 교정 장치는, 교정구와, 외부 계측 장치와, 입력부와, 연산부를 가지고 있다. 교정구는, 안테나의 아래쪽에 배치된다. 외부 계측 장치는, 교정구의 위치를 계측한다. 입력부는, 외부 계측 장치에 의해 계측된 교정구의 위치가 입력되도록 구성되어 있다. 연산부는, 입력부에 입력된 상기 위치에 기초하여, 작업기와 안테나와의 위치 관계를 나타내는 안테나 파라미터를 교정한다.

본 발명에 의하면, 교정구가 안테나의 아래쪽에 배치되므로, 소형의 작업 기계에 있어서도 작업자가 편한 자세에서 안테나의 위치 계측을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 유압 셔블의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 교정구의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 3는 도 2의 교정구를 안테나의 아래쪽에 배치하는 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 유압 셔블의 구성을 모식적으로 나타낸 측면도(A), 배면도(B), 평면도(C)이다.
도 5는 유압 셔블이 구비하는 제어계의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 설계 지형(design topography)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 관한 유압 셔블의 안내 화면의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은 파라미터의 리스트를 나타낸 도면이다.
도 9는 붐의 측면도이다.
도 10은 암의 측면도이다.
도 11은 버킷 및 암의 측면도이다.
도 12는 버킷의 측면도이다.
도 13는 실린더의 길이를 나타내는 파라미터의 연산 방법을 나타낸 도면이다.
도 14는 오퍼레이터가 교정 시에 행하는 작업 수순을 나타낸 플로우차트이다.
도 15는 외부 계측 장치의 설치 위치를 나타낸 도면이다.
도 16은 작업기의 5가지 자세에서의 날끝의 위치를 나타낸 측면도이다.
도 17은 제1∼제5 위치의 각 위치에서의 실린더의 스트로크 길이를 나타내는 표이다.
도 18은 선회각이 상이한 3개의 날끝의 위치를 나타낸 평면도이다.
도 19는 교정 장치의 교정에 관한 처리 기능을 나타내는 기능 블록도이다.
도 20은 좌표 변환 정보의 연산 방법을 나타낸 도면이다.
도 21은 좌표 변환 정보의 연산 방법을 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 관한 유압 셔블의 구성 및 교정 방법에 대하여 설명한다.

(유압 셔블의 구성)

먼저 본 실시형태에 관한 유압 셔블의 구성에 대하여 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 1은, 교정 장치에 의한 교정이 실시되는 유압 셔블(100)의 사시도이다. 유압 셔블(100)은, 차체(차량 본체)(1)와, 작업기(2)를 가진다. 차체(1)는, 선회체(旋回體)(3)와, 운전실(4)과, 주행체(5)를 가진다. 선회체(3)는, 주행체(5)에 선회(旋回) 가능하게 장착되어 있다. 선회체(3)는, 유압(油壓) 펌프(37)(도 5 참조), 도시하지 않은 엔진 등의 장치를 수용하고 있다. 운전실(4)은 선회체(3)의 전부(前部)에 탑재되어 있다. 운전실(4) 내에는, 후술하는 표시 입력 장치(38) 및 조작 장치(25)가 배치된다(도 5 참조). 주행체(5)는 크롤러 벨트(crawler belts)(5a, 5b)를 가지고 있고, 크롤러 벨트(5a, 5b)가 회전함으로써 유압 셔블(100)이 주행한다.

작업기(2)는, 차체(1)의 전부(前部)에 장착되어 있다. 작업기(2)는, 붐(6)과, 암(7)과, 버킷(8)과, 붐 실린더(10)와, 암 실린더(11)와, 버킷 실린더(12)를 가진다.

붐(6)의 기단부(基端部)는, 붐 핀(boom pin)(13)을 통하여 차체(1)의 전부에 요동(搖動) 가능하게 장착되어 있다. 붐 핀(13)은, 붐(6)의 선회체(3)에 대한 요동 중심에 상당한다. 암(7)의 기단부는, 암 핀(arm pin)(14)을 통하여 붐(6)의 선단부에 요동 가능하게 장착되어 있다. 암 핀(14)은, 암(7)의 붐(6)에 대한 요동 중심에 상당한다. 암(7)의 선단부에는, 버킷 핀(bucket pin)(15)을 통하여 버킷(8)이 요동 가능하게 장착되어 있다. 버킷 핀(15)은, 버킷(8)의 암(7)에 대한 요동 중심에 상당한다.

붐 실린더(10), 암 실린더(11) 및 버킷 실린더(12)의 각각은, 유압에 의해 구동되는 유압 실린더이다. 붐 실린더(10)의 기단부는, 붐 실린더 풋 핀(10a)을 통하여 선회체(3)에 요동 가능하게 장착되어 있다. 붐 실린더(10)의 선단부는, 붐 실린더 탑 핀(10b)을 통하여 붐(6)에 요동 가능하게 장착되어 있다. 붐 실린더(10)는, 유압에 의해 신축함으로써, 붐(6)을 구동한다.

암 실린더(11)의 기단부는, 암 실린더 풋 핀(11a)을 통하여 붐(6)에 요동 가능하게 장착되어 있다. 암 실린더(11)의 선단부는, 암 실린더 탑 핀(11b)을 통하여 암(7)에 요동 가능하게 장착되어 있다. 암 실린더(11)는, 유압에 의해 신축함으로써, 암(7)을 구동한다.

버킷 실린더(12)의 기단부는, 버킷 실린더 풋 핀(12a)을 통하여 암(7)에 요동 가능하게 장착되어 있다. 버킷 실린더(12)의 선단부는, 버킷 실린더 탑 핀(12b)을 통하여 제1 링크 부재(47)의 일단(一端) 및 제2 링크 부재(48)의 일단에 요동 가능하게 장착되어 있다.

제1 링크 부재(47)의 타단은, 제1 링크 핀(47a)을 통하여 암(7)의 선단부에 요동 가능하게 장착되어 있다. 제2 링크 부재(48)의 타단은, 제2 링크 핀(48a)을 통하여 버킷(8)에 요동 가능하게 장착되어 있다. 버킷 실린더(12)는, 유압에 의해 신축함으로써, 버킷(8)을 구동한다.

차체(1)에는, RTK―GNSS용의 2개의 안테나(21, 22)가 장착되어 있다. 안테나(21)는, 예를 들면, 운전실(4)에 장착되어 있다. 안테나(22)는, 안테나 지지 부재(22a)를 개재하여 선회체(3)에 장착되어 있다.

안테나 지지 부재(22a)는, 봉형(棒形)으로 연장되는 봉형 부분(22aa)과, 그 봉형 부분(22aa)으로부터 외주측으로 길게 돌출된 받침대 부분(pedestal portion)(22ab)을 가지고 있다. 안테나 지지 부재(22a)는 선회체(3)의 상면으로부터 위쪽으로 연장되어 있고, 안테나 지지 부재(22a)의 상단(上端)에 안테나(22)가 장착되어 있다.

안테나(21, 22)는, 차폭 방향을 따라 일정 거리만큼 서로 이격되어 배치되어 있다. 안테나(21)(이하, 「기준 안테나(21)」라고 함)는, 차체(1)의 현재 위치를 검출하기 위한 안테나이다. 안테나(22)(이하, 「방향 안테나(22)」라고 함)는, 차체(1)[구체적으로는 선회체(3)]의 방향을 검출하기 위한 안테나이다. 그리고, 안테나(21, 22)는, GPS용의 안테나라도 된다.

선회체(3)는, 외장(外裝) 패널로서, 토사 커버(3a)(커버)와, 금속판 패널(3b)과, 엔진 후드(engine hood)(3c)를 가지고 있다. 토사 커버(3a) 및 엔진 후드(3c)의 각각은, 예를 들면, 수지로 이루어져 있 있고, 개폐할 수 있도록 설치되어 있다. 금속판 패널(3b)은, 예를 들면, 금속으로 이루어져 있고, 선회체(3)에 대하여 이동 불가능하게 고정되어 있다. 안테나 지지 부재(22a)는, 예를 들면, 토사 커버(3a) 및 엔진 후드(3c)를 피하여, 금속판 패널(3b)의 부분에 지지되어 있다.

본 실시형태의 유압 셔블(100)은, 예를 들면, 소형[후방 초소선회 셔블(shovel), 초소선회 셔블 등]의 유압 셔블이다. 후방 초소선회 셔블은, 선회체(3)의 후단(後端) 선회 반경이 주행체 전체 폭의 120% 이내에서 전체 선회 가능하지만, 프론트 최소 선회 반경의 전체 선회가 120%를 초과하는 유압 셔블이다(JISA8303). 또한, 초소선회 셔블은, 선회체(3)가 주행체(5)의 폭의 120% 이내에서 선회할 수 있는 유압 셔블이다(JISA8340―4).

상기한 바와 같이 본 실시형태의 유압 셔블(100)은 소형이며, 카운터웨이트(counterweight)도 작고, 또한 토사 커버(3a) 및 엔진 후드(3c)의 각각은, 예를 들면, 수지로 이루어져 있다. 그러므로, 선회체(3)의 상부에는 작업자의 발판으로 되는 부분이 없다.

도 4의 (A), (B), (C)의 각각은, 유압 셔블(100)의 구성을 모식적으로 나타낸 측면도, 배면도, 평면도이다. 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 붐(6)의 길이[붐 핀(13)과 암 핀(14)과의 사이의 길이]는 L1이다. 암(7)의 길이[암 핀(14)과 버킷 핀(15)과의 사이의 길이]는 L2이다. 버킷(8)의 길이[버킷 핀(15)과 버킷(8)의 날끝(P)과의 사이의 길이]는 L3이다. 버킷(8)의 날끝(P)은, 버킷(8)의 날끝의 폭 방향에서의 중점(中点)(P)을 의미한다.

다음에, 본 실시형태의 교정 장치의 구성에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 교정구의 구성을 나타낸 정면도이며, 도 3은 도 2의 교정구를 안테나의 아래쪽에 배치하는 상태를 나타낸 사시도이다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 교정구(150)는, 프리즘 미러(101)와, 프리즘 지지부(102)와, 폴(pole)(103)과, 돌기부(104)와, 수준기(水準器; spirit level)(105)를 주로 가지고 있다.

프리즘 미러(101)는, 외부 계측 장치(62)(예를 들면, 토탈 스테이션: 도 1)로부터의 투사광을 외부 계측 장치(62)를 향해 반사하기 위한 것이다. 프리즘 미러(101)는, 프리즘 본체(101a)와, 외장 부재(101b)를 가지고 있다. 프리즘 본체(101a)는, 삼각뿔형(triangular pyramidal apex)으로 3개의 프리즘을 조합함으로써 반사면을 구성하고 있다. 외장 부재(101b)는, 프리즘 본체(101a)를 덮고 있다.

프리즘 본체(101a)의 삼각뿔형의 정상점(頂点)은, 외부 계측 장치(62)를 통해 관측되는 미러 중심으로 되어 있다. 외장 부재(101b)의 원형의 정면은, 투명한 유리면(101ba)으로 되어 있다. 외부 계측 장치(62)로부터 투사된 투사광은, 유리면(101ba)를 통과하여 내부의 프리즘 본체(101a)에 입사하여, 프리즘 본체(101a)의 반사면에서 반사한 후, 반사광으로서 유리면(101ba)을 통해 외부 계측 장치(62)에 출사한다.

프리즘 지지부(102)는 프레임 형상을 가지고 있다. 프리즘 미러(101)는, 프레임 형상의 프리즘 지지부(102)의 프레임 내에 배치되어 있다. 프리즘 미러(101)의 한쪽 측부 및 다른 쪽 측부 각각은, 프리즘 지지부(102)에 지지되어 있다. 이로써, 프리즘 지지부(102)는, 프리즘 미러(101)를 회전 가능하게 지지하고 있다.

폴(103)은, 직선형으로 연장된 봉형의 형상을 가지고 있다. 직선형으로 연장된 폴(103)의 한쪽 단부에, 프리즘 지지부(102)가 접속되어 있다. 폴(103)은, 프리즘 지지부(102)를 개재하여 프리즘 미러(101)를 유지하고 있다. 직선형으로 연장된 폴(103)의 다른 쪽 단부 측에는 수준기(105)가 장착되어 있다.

돌기부(104)는, 직선형으로 연장된 봉형의 형상을 가지고 있다. 돌기부(104)는, 프리즘 미러(101)에 대하여 폴(103)의 반대측에 위치하고 있다. 돌기부(104)의 길이는, 폴(103)의 길이보다도 짧다. 프리즘 미러(101)의 회전축의 연장되는 방향은, 폴(103) 및 돌기부(104)의 각각이 직선형으로 연장되는 방향으로 예를 들면 직교하고 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 안테나(21)는, 교정구(150)의 돌기부(104)를 삽통(揷通) 가능한 오목부(21ha, 21hb)를 하면에 가지고 있다. 이 오목부(21ha, 21hb)의 각각은, 안테나(21)를 상하 방향으로 관통하는 관통공라도 된다. 또한, 오목부(21ha, 21hb)의 각각은, 안테나(21)를 상하 방향으로 관통하지 못하고, 안테나(21) 내에 바닥면을 가지는 바닥이 있는 원기둥 형상을 가지고 있어도 된다. 그리고, 도시하지 않지만, 안테나(22)도 안테나(21)와 동일한 오목부를 하면에 가지고 있다.

돌기부(104)가 오목부(21ha, 21hb)의 각각에 안테나(21)의 하측로부터 삽입됨으로써, 교정구(150)가 안테나(21)에 대하여 위치 결정 가능하다. 교정구(150)가 안테나(21)에 대하여 위치결정된 상태에서, 교정구(150)를 사용하여 안테나(21)의 위치의 계측이 행해진다.

돌기부(104)가 오목부(21ha, 21hb)의 각각에 삽입됨으로써, 교정구(150)가 안테나(21)의 아래쪽에 고정되어도 된다. 예를 들면, 돌기부(104)가 수나사를 가지고, 오목부(21ha, 21hb)의 각각이 암나사부를 가지고, 돌기부(104)의 수나사부가 오목부(21ha, 21hb)의 각각이 암나사부에 나사결합되는 것에 의해, 교정구(150)가 안테나(21)에 고정되어도 된다.

또한, 교정구(150)가 안테나(21)의 아래쪽에 고정되는 경우, 그 고정 방법은 상기에 한정되지 않고, 교정구(150)가 안테나(21)에 위치결정되면서 고정할 수 있는 방법이면 채용할 수 있다.

또한, 교정구(150)는, 안테나(21)에 고정되지 않아도 된다. 이 경우, 교정구(150)의 돌기부(104)는 오목부(21ha, 21hb)의 각각에 삽입되어 위치 결정될뿐이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 교정 장치는, 교정구(150)와, 외부 계측 장치(62)와, 교정부(60)를 가지고 있다. 이 교정 장치는, 작업기(2)를 가지는 유압 셔블(100)에서의 작업점의 현재 위치를 연산하기 위한 파라미터를 교정하는 것이다. 교정 장치가 교정하는 파라미터는, 작업기(2)와 안테나(21, 22)와의 위치 관계를 나타내는 안테나 파라미터를 포함하고 있다. 본 실시형태의 교정 시스템은, 상기 구성 장치와, 작업 기계[예를 들면, 유압 셔블(100)]를 가지고 있다.

유압 셔블(100)은, 상기한 바와 같이 안테나(21, 22)를 가지고 있다. 또한, 외부 계측 장치(62)는, 예를 들면, 토탈 스테이션이며, 유압 셔블(100)은 별개로 준비된다. 교정부(60)는, 후에 설명하는 바와 같이, 입력부(63)와, 표시부(64)와, 연산부(65)(컨트롤러)를 가지고 있다. 입력부(63)는, 외부 계측 장치(62)에 의해 계측된 교정구(150)의 위치[구체적으로는 프리즘 본체(101a)의 삼각뿔형의 정상점의 위치)를 입력하는 부분이다. 연산부(65)는, 입력부(63)에 입력된 교정구(150)의 위치에 기초하여 안테나 파라미터를 교정하는 부분이다.

입력부(63)는, 프리즘 미러(101)로부터 돌기부(104)의 선단까지의 거리를 입력할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 입력부(63)는, 프리즘 미러(101)로부터 돌기부(104)의 선단까지의 거리를 마이너스의 값(마이너스의 오프셋 값)으로서 입력할 수 있도록 구성되어 있다.

(유압 셔블의 제어계)

다음에, 본 실시형태에 관한 유압 셔블의 제어계에 대하여 도 4∼도 6을 참조하여 설명한다.

도 5는, 유압 셔블(100)이 구비하는 제어계의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 유압 셔블(100)은, 붐 각도 검출부(16)와, 암 각도 검출부(17)와, 버킷 각도 검출부(18)를 가지고 있다. 붐 각도 검출부(16), 암 각도 검출부(17) 및 버킷 각도 검출부(18)는, 각각 도 4의 (A)에 나타내는 붐(6), 암(7), 버킷(8)에 설치되어 있다. 각도 검출부(16)∼(18)의 각각은, 예를 들면, 포텐셔미터(potentiometer)라도 되고, 또한 스트로크 센서라도 된다.

도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 붐 각도 검출부(16)는, 차체(1)에 대한 붐(6)의 요동각(搖動角)α를 간접적으로 검출한다. 암 각도 검출부(17)는, 붐(6)에 대한 암(7)의 요동각 β를 간접적으로 검출한다. 버킷 각도 검출부(18)는, 암(7)에 대한 버킷(8)의 요동각 γ를 간접적으로 검출한다. 요동각 α, β, γ의 연산 방법에 대해서는 후술한다.

도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 차체(1)는, 위치 검출부(19)를 가지고 있다. 위치 검출부(19)는, 유압 셔블(100)의 차체(1)의 현재 위치를 검출한다. 위치 검출부(19)는, 2개의 안테나(21, 22)와, 3차원 위치 센서(23)를 가진다.

안테나(21, 22)의 각각에서 수신된 GNSS 전파에 따른 신호는 3차원 위치 센서(23)에 입력된다. 3차원 위치 센서(23)는, 안테나(21, 22)의 글로벌 좌표계에서의 현재 위치를 검출한다.

그리고, 글로벌 좌표계는, GNSS에 의해 계측되는 좌표계이며, 지구에 고정된 원점을 기준으로 한 좌표계이다. 이에 대하여, 후술하는 차체 좌표계는, 차체(1)[구체적으로는 선회체(3)]에 고정된 원점을 기준으로 하는 좌표계이다.

위치 검출부(19)는, 기준 안테나(21)와 방향 안테나(22)와의 위치에 따라서, 후술하는 차체 좌표계의 x축의 글로벌 좌표계에서의 방향각을 검출한다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 차체(1)는, 롤각 센서(24)와, 피치각 센서(29)를 가진다. 롤각 센서(24)는, 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 중력 방향[연직선(沿直線)]에 대한 차체(1)의 폭 방향의 경사각 θ1(이하, 「롤각 θ1」라고 함)를 검출한다. 피치각 센서(29)는, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 중력 방향에 대한 차체(1)의 전후 방향의 경사각 θ2(이하, 「피치각 θ2」라고 함)를 검출한다.

그리고, 본 실시형태에 있어서, 폭 방향이란, 버킷(8)의 폭 방향을 의미하고 있고, 차폭 방향과 일치하고 있다. 단, 작업기(2)가 후술하는 틸트 버킷(tilt bucket)을 구비하는 경우에는, 버킷(8)의 폭 방향과 차폭 방향이 일치하지 않을 경우가 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 유압 셔블(100)은, 조작 장치(25)와, 작업기 컨트롤러(26)와, 작업기 제어 장치(27)와, 유압 펌프(37)를 가진다. 조작 장치(25)는, 작업기 조작 부재(31)와, 작업기 조작 검출부(32)와, 주행 조작 부재(33)와, 주행 조작 검출부(34)와, 선회 조작 부재(51)와, 선회 조작 검출부(52)를 가진다.

작업기 조작 부재(31)는, 오퍼레이터가 작업기(2)를 조작하기 위한 부재이며, 예를 들면, 조작 레버이다. 작업기 조작 검출부(32)는, 작업기 조작 부재(31)의 조작 내용을 검출하여, 검출 신호로서 작업기 컨트롤러(26)에 보낸다.

주행 조작 부재(33)는, 오퍼레이터가 유압 셔블(100)의 주행을 조작하기 위한 부재이며, 예를 들면, 조작 레버이다. 주행 조작 검출부(34)는, 주행 조작 부재(33)의 조작 내용을 검출하여, 검출 신호로서 작업기 컨트롤러(26)에 보낸다.

선회 조작 부재(51)는, 오퍼레이터가 선회체(3)의 선회를 조작하기 위한 부재이며, 예를 들면, 조작 레버이다. 선회 조작 검출부(52)는, 선회 조작 부재(51)의 조작 내용을 검출하여, 검출 신호로서 작업기 컨트롤러(26)에 보낸다.

작업기 컨트롤러(26)는, 기억부(35)와, 연산부(36)를 가지고 있다. 기억부(35)는, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 등을 가지고 있다. 연산부(36)는 CPU(Central Processing Unit) 등을 가지고 있다. 작업기 컨트롤러(26)는, 주로 작업기(2)의 동작 및 선회체(3)의 선회의 제어를 행한다. 작업기 컨트롤러(26)는, 작업기 조작 부재(31)의 조작에 따라 작업기(2)를 동작시키기 위한 제어 신호를 생성하여, 작업기 제어 장치(27)에 출력한다.

작업기 제어 장치(27)는, 비례 제어 밸브 등의 유압 제어 기기(機器)를 가지고 있다. 작업기 제어 장치(27)는, 작업기 컨트롤러(26)로부터의 제어 신호에 기초하여, 유압 펌프(37)로부터 유압 실린더(10)∼(12)에 공급되는 작동유의 유량(流量)을 제어한다. 유압 실린더(10)∼(12)는, 작업기 제어 장치(27)로부터 공급된 작동유에 따라 구동된다. 이로써, 작업기(2)가 동작한다.

작업기 컨트롤러(26)는, 선회 조작 부재(51)의 조작에 따라 선회체(3)를 선회시키기 위한 제어 신호를 생성하여, 선회 모터(49)에 출력한다. 이로써, 선회 모터(49)가 구동되어, 선회체(3)가 선회한다.

유압 셔블(100)은, 표시 시스템(28)을 가진다. 표시 시스템(28)은, 작업 영역 내의 지면을 굴삭하여 후술하는 설계면과 같은 형상으로 형성하기 위한 정보를 오퍼레이터에게 제공하기 위한 시스템이다. 표시 시스템(28)은, 표시 입력 장치(38)와, 표시 컨트롤러(39)를 가진다.

표시 입력 장치(38)는, 터치 패널식의 입력부(41)와, LCD(Liquid Crystal Display) 등의 표시부(42)를 가진다. 표시 입력 장치(38)는, 굴삭(掘削; excavation)을 행하기 위한 정보를 제공하기 위한 안내 화면을 표시한다. 또한, 안내 화면에는, 각종 키가 표시된다. 오퍼레이터는, 안내 화면 상의 각종 키에 접촉함으로써, 표시 시스템(28)의 각종 기능을 실행시킬 수 있다. 안내 화면에 대해서는 후술한다.

표시 컨트롤러(39)는, 표시 시스템(28)의 각종 기능을 실행한다. 표시 컨트롤러(39)와 작업기 컨트롤러(26)는, 무선 또는 유선의 통신 수단에 의해 서로 통신 가능하게 되어 있다. 표시 컨트롤러(39)는, RAM, ROM 등의 기억부(43)와, CPU 등의 연산부(44)를 가지고 있다. 연산부(44)는, 기억부(43)에 기억되어 있는 각종 데이터와, 위치 검출부(19)의 검출 결과에 기초하여, 안내 화면을 표시하기 위한 각종 연산을 실행한다.

표시 컨트롤러(39)의 기억부(43)에는, 설계 지형 데이터가 미리 작성되어 기억되어 있다. 설계 지형 데이터는, 3차원의 설계 지형의 형상 및 위치에 관한 정보이다. 설계 지형은, 작업 대상이 되는 지면의 목표 형상을 나타낸다. 표시 컨트롤러(39)는, 설계 지형 데이터나 전술한 각종 센서로부터의 검출 결과 등의 데이터에 기초하여, 안내 화면을 표시 입력 장치(38)에 표시시킨다. 구체적으로는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 설계 지형은, 삼각형 폴리곤(triangular polygon)에 의해 각각 표현되는 복수의 설계면(45)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 도 6에서는 복수의 설계면 중 일부에만 부호 "45"가 부여되어 있고, 다른 설계면의 부호는 생략되어 있다. 오퍼레이터는, 이들의 설계면(45) 중 1개, 또는 복수의 설계면(45)을 목표면(70)으로서 선택한다. 표시 컨트롤러(39)는, 목표면(70)의 위치를 오퍼레이터에게 알리기 위한 안내 화면을 표시 입력 장치(38)에 표시시킨다.

표시 컨트롤러(39)의 연산부(44)는, 위치 검출부(19)의 검출 결과와, 기억부(43)에 기억되어 있는 복수의 파라미터에 기초하여, 버킷(8)의 날끝(P)의 현재 위치를 연산한다. 이 연산부(44)는, 제1 현재 위치 연산부(44a)와, 제2 현재 위치 연산부(44b)를 가진다. 제1 현재 위치 연산부(44a)는, 후술하는 작업기 파라미터에 기초하여, 버킷(8)의 날끝(P)의 차체 좌표계에서의 현재 위치를 연산한다. 제2 현재 위치 연산부(44b)는, 후술하는 안테나 파라미터와, 위치 검출부(19)가 검출한 안테나(21, 22)의 글로벌 좌표계에서의 현재 위치와, 제1 현재 위치 연산부(44a)가 연산한 버킷(8)의 날끝(P)의 차체 좌표계에서의 현재 위치로부터, 버킷(8)의 날끝(P)의 글로벌 좌표계에서의 현재 위치를 연산한다.

교정부(60)는, 전술한 요동각 α, β, γ의 연산과, 버킷(8)의 날끝(P) 위치의 연산을 하기 위해 필요한 파라미터를 교정하는 장치이다. 교정부(60)는, 유압 셔블(100) 및 외부 계측 장치(62)와 함께, 전술한 파라미터를 교정하기 위한 교정 시스템을 구성한다.

외부 계측 장치(62)는, 버킷(8)의 날끝(P)의 위치를 계측하는 장치이며, 예를 들면, 토탈 스테이션이다. 교정부(60)는, 유선 또는 무선에 의해 외부 계측 장치(62)와 데이터 통신을 행할 수 있다. 또한, 교정부(60)는, 유선 또는 무선에 의해 표시 컨트롤러(39)와 데이터 통신을 행할 수 있다. 교정부(60)는, 외부 계측 장치(62)에 의해 계측된 정보에 기초하여 도 8에 나타낸 파라미터의 교정을 행한다. 파라미터의 교정은, 예를 들면, 유압 셔블(100)의 출하(出荷) 시나 유지보수 후의 초기 설정에 있어서 실행된다.

교정부(60)는, 입력부(63)와, 표시부(64)와, 연산부(65)(컨트롤러)를 가진다. 입력부(63)는, 후술하는 제1 작업점 위치 정보, 제2 작업점 위치 정보, 안테나 위치 정보, 버킷 정보가 입력되는 부분이다. 입력부(63)는, 오퍼레이터가 이들 정보를 손으로 입력하기 위한 구성을 구비하고 있고, 예를 들면, 복수의 키를 가진다. 입력부(63)는, 수치의 입력이 가능하면 터치 패널식의 것이라도 된다. 표시부(64)는, 예를 들면, LCD이며, 교정을 행하기 위한 조작 화면이 표시되는 부분이다. 연산부(65)는, 입력부(63)를 통하여 입력된 정보에 기초하여, 파라미터를 교정하는 처리를 실행한다.

(유압 셔블에서의 안내 화면)

다음에, 본 실시형태에 관한 유압 셔블의 안내 화면에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 유압 셔블의 안내 화면을 나타낸 도면이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 안내 화면(53)은, 목표면(70)과 버킷(8)의 날끝(P)과의 위치 관계를 나타낸다. 안내 화면(53)은, 작업 대상인 지면이 목표면(70)과 같은 형상으로 되도록 유압 셔블(100)의 작업기(2)를 유도하기 위한 화면이다.

안내 화면(53)은, 평면도(73a)와, 측면도(73b)를 포함한다. 평면도(73a)는, 작업 영역의 설계 지형과 유압 셔블(100)의 현재 위치를 나타낸다. 측면도(73b)는, 목표면(70)과 유압 셔블(100)과의 위치 관계를 나타낸다.

안내 화면(53)의 평면도(73a)는, 복수의 삼각형 폴리곤에 의해 평면에서 볼 때의 설계 지형을 표현하고 있다. 보다 구체적으로는, 평면도(73a)는, 유압 셔블(100)의 선회 평면을 투영면으로 하여 설계 지형을 표현하고 있다. 따라서, 평면도(73a)는, 유압 셔블(100)의 바로 위에서 본 도면이며, 유압 셔블(100)이 경사졌을 때는 설계면(45)이 경사지게 된다. 또한, 복수의 설계면(45)으로부터 선택된 목표면(70)은, 다른 설계면(45)과 다른 색으로 표시된다. 그리고, 도 7에서는, 유압 셔블(100)의 현재 위치가 평면에서 볼 때 의한 유압 셔블의 아이콘(61)으로 나타나 있지만, 다른 심볼에 의해 나타내도 된다.

또한, 평면도(73a)는, 유압 셔블(100)을 목표면(70)에 대하여 정대(正對)시키기 위한 정보를 포함하고 있다. 유압 셔블(100)을 목표면(70)에 대하여 정대시키기 위한 정보는, 정대 컴퍼스(confrontation compass)(73)로서 표시된다. 정대 컴퍼스(73)는, 목표면(70)에 대한 정대 방향과 유압 셔블(100)을 선회시키려하는 방향을 나타내는 아이콘이다. 오퍼레이터는, 정대 컴퍼스(73)에 의해, 목표면(70)에 대한 정대도(degree of confrontation)를 확인할 수 있다.

안내 화면(53)의 측면도(73b)는, 목표면(70)과 버킷(8)의 날끝(P)과의 위치 관계를 나타내는 화상과, 목표면(70)과 버킷(8)의 날끝(P)과의 사이의 거리를 나타내는 거리 정보(88)를 포함한다. 구체적으로는, 측면도(73b)는, 설계면선(81)과, 목표면선(82)과, 측면에서 볼 때의 유압 셔블(100)의 아이콘(75)을 포함한다. 설계면선(81)은, 목표면(70) 이외의 설계면(45)의 단면을 나타낸다. 목표면선(82)은 목표면(70)의 단면을 나타낸다. 설계면선(81)과 목표면선(82)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 버킷(8)의 날끝(P)의 폭 방향에서의 중점 P[이하, 단지 「버킷(8)의 날끝(P)」라고 함]의 현재 위치를 지나는 평면(77)과 설계면(45)과의 교선(80)을 연산함으로써 구해진다. 버킷(8)의 날끝(P)의 현재 위치를 연산하는 방법에 대해서는 후술한다.

이상과 같이, 안내 화면(53)에서는, 설계면선(81)과, 목표면선(82)과, 버킷(8)을 포함하는 유압 셔블(100)과의 상대(相對) 위치 관계가 화상에 의해 표시된다. 오퍼레이터는, 목표면선(82)을 따라 버킷(8)의 날끝(P)을 이동시킴으로써, 현재의 지형이 설계 지형으로 되도록, 용이하게 굴삭할 수 있다.

(날끝(P)의 현재 위치의 연산 방법)

다음에, 전술한 버킷(8)의 날끝(P)의 현재 위치의 연산 방법에 대하여 도 4, 도 5 및 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8은, 기억부(43)에 기억되어 있는 파라미터의 리스트를 나타낸다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 파라미터는, 작업기 파라미터와, 안테나 파라미터를 포함한다. 작업기 파라미터는, 붐(6), 암(7) 및 버킷(8)의 각각의 치수와, 요동각을 나타내는 복수의 파라미터를 포함한다. 안테나 파라미터는, 안테나(21, 22)의 각각과 붐(6)과의 위치 관계를 나타내는 복수의 파라미터를 포함한다.

버킷(8)의 날끝(P)의 현재 위치의 연산에 있어서, 먼저 도 4에 나타낸 바와 같이, 붐 핀(13)의 축과 후술하는 작업기(2)의 동작 평면과의 교점(交点)을 원점으로 하는 차체 좌표계 x―y―z를 설정한다. 그리고, 이하의 설명에 있어서 붐 핀(13)의 위치는, 붐 핀(13)의 차폭 방향에서의 중점의 위치를 의미하는 것으로 한다. 또한, 각도 검출부(16)∼(18)(도 5)의 검출 결과로부터, 전술한 붐(6), 암(7), 버킷(8)의 현재의 요동각 α, β, γ[도 4의 (A)]가 연산된다. 요동각 α, β, γ의 연산 방법에 대해서는 후술한다. 차체 좌표계에서의 버킷(8)의 날끝(P)의 좌표(x, y, z)는, 붐(6), 암(7), 버킷(8)의 요동각 α, β, γ과, 붐(6), 암(7), 버킷(8)의 길이 L1, L2, L3를 사용하여, 이하의 수식 1에 의해 연산된다.

[수식 1]

또한, 수식 1로부터 구해진 차체 좌표계에서의 버킷(8)의 날끝(P)의 좌표(x, y, z)는, 이하의 수식 2에 의해, 글로벌 좌표계에서의 좌표(X, Y, Z)로 변환된다.

[수식 2]

단, ω, φ, κ은 이하의 수식 3과 같이 표현된다.

[수식 3]

여기서, 전술한 바와 같이, θ1은 롤각이다. θ2는 피치각이다. 또한, θ3는, Yaw각이며, 전술한 차체 좌표계의 x축의 글로벌 좌표계에서의 방향각이다. 따라서, Yaw각 θ3은, 위치 검출부(19)에 의해 검출된 기준 안테나(21)와 방향 안테나(22)와의 위치에 기초하여 연산된다. (A, B, C)는, 차체 좌표계에서의 원점의 글로벌 좌표계에서의 좌표이다.

전술한 안테나 파라미터는, 안테나(21, 22)와 차체 좌표계에서의 원점과의 위치 관계[안테나(21, 22)와 붐 핀(13)의 차폭 방향에서의 중점과의 위치 관계]를 나타낸다. 구체적으로는, 도 4의 (B) 및 도 4의 (C)에 나타낸 바와 같이, 안테나 파라미터는, 붐 핀(13)과 기준 안테나(21)와의 사이의 차체 좌표계의 x축 방향의 거리 Lbbx와, 붐 핀(13)과 기준 안테나(21)와의 사이의 차체 좌표계의 y축 방향의 거리 Lbby와, 붐 핀(13)과 기준 안테나(21)와의 사이의 차체 좌표계의 z축 방향의 거리 Lbbz를 포함한다.

또한, 안테나 파라미터는, 붐 핀(13)과 방향 안테나(22)와의 사이의 차체 좌표계의 x축 방향의 거리 Lbdx와, 붐 핀(13)과 방향 안테나(22)와의 사이의 차체 좌표계의 y축 방향의 거리 Lbdy와, 붐 핀(13)과 방향 안테나(22)와의 사이의 차체 좌표계의 z축 방향의 거리 Lbdz를 포함한다.

(A, B, C)는, 안테나(21, 22)가 검출한 글로벌 좌표계에서의 안테나(21, 22)의 좌표와, 안테나 파라미터에 기초하여 연산된다.

이상과 같이 하여 버킷(8)의 날끝(P)의 글로벌 좌표계에서의 현재 위치[좌표(X, Y, Z)]가 연산에 의해 구해진다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 표시 컨트롤러(39)는, 상기한 바와 같이 연산한 버킷(8)의 날끝(P)의 현재 위치와, 기억부(43)에 기억된 설계 지형 데이터에 기초하여, 3차원 설계 지형과 버킷(8)의 날끝(P)을 지나는 평면(77)과의 교선(80)을 연산한다. 그리고, 표시 컨트롤러(39)는, 이 교선(80) 중 목표면(70)을 지나는 부분을 전술한 목표면선(82)(도 7)으로서 연산한다. 또한, 표시 컨트롤러(39)는, 이 교선(80) 중 목표면선(82) 이외의 부분을 설계면선(81)(도 7)으로서 연산한다.

(요동각 α, β, γ의 연산 방법)

다음에, 각도 검출부(16)∼(18)의 각각의 검출 결과로부터, 붐(6), 암(7), 버킷(8)의 현재의 요동각 α, β, γ를 연산하는 방법에 대하여 도 9∼도 13을 참조하여 설명한다.

도 9는, 붐(6)의 측면도이다. 붐(6)의 요동각 α는, 도 9에 나타나 있는 작업기 파라미터를 사용하여, 이하의 수식 4에 의해 표현된다.

[수식 4]

도 9에 나타낸 바와 같이, Lboom2_x는, 붐 실린더 풋 핀(10a)과 붐 핀(13)과의 사이의 차체(1)의 수평 방향(차체 좌표계의 x축 방향에 상당함)의 거리이다. Lboom2_z는, 붐 실린더 풋 핀(10a)과 붐 핀(13)과의 사이의 차체(1)의 연직(沿直) 방향(차체 좌표계의 z축 방향에 상당함)의 거리이다. Lboom1은, 붐 실린더 탑 핀(10b)과 붐 핀(13)과의 사이의 거리이다. Lboom2는, 붐 실린더 풋 핀(10a)과 붐 핀(13)과의 사이의 거리이다. boom_cyl는, 붐 실린더 풋 핀(10a)과 붐 실린더 탑 핀(10b)과의 사이의 거리이다.

측면에서 볼 때 붐 핀(13)과 암 핀(14)을 연결하는 방향을 xboom축이라고 하고, xboom축에 수직인 방향을 zboom축이라고 한다. Lboom1_x는, 붐 실린더 탑 핀(10b)과 붐 핀(13)과의 사이의 xboom축 방향의 거리이다. Lboom1_z는, 붐 실린더 탑 핀(10b)과 붐 핀(13)과의 사이의 zboom축 방향의 거리이다.

도 10은, 암(7)의 측면도이다. 암(7)의 요동각 β는, 도 9 및 도 10에 나타나 있는 작업기 파라미터를 사용하여, 이하의 수식 5에 의해 표현된다.

[수식 5]

도 9에 나타낸 바와 같이, Lboom3_x는, 암 실린더 풋 핀(11a)과 암 핀(14)과의 사이의 xboom축 방향의 거리이다. Lboom3_z는, 암 실린더 풋 핀(11a)과 암 핀(14)과의 사이의 zboom축 방향의 거리이다. Lboom3는, 암 실린더 풋 핀(11a)과 암 핀(14)과의 사이의 거리이다. arm_cyl는, 암 실린더 풋 핀(11a)과 암 실린더 탑 핀(11b)과의 사이의 거리이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 측면에서 볼 때 암 실린더 탑 핀(11b)과 버킷 핀(15)을 연결하는 방향을 xarm2축이라고 하고, xarm2축에 수직인 방향을 zarm2축이라고 한다. 또한, 측면에서 볼 때 암 핀(14)과 버킷 핀(15)을 연결하는 방향을 xarm1축이라고 한다.

Larm2는, 암 실린더 탑 핀(11b)과 암 핀(14)과의 사이의 거리이다. Larm2_x는, 암 실린더 탑 핀(11b)과 암 핀(14)과의 사이의 xarm2축 방향의 거리이다. Larm2_z는, 암 실린더 탑 핀(11b)과 암 핀(14)과의 사이의 zarm2축 방향의 거리이다.

Larm1_x는, 암 핀(14)과 버킷 핀(15)과의 사이의 xarm2축 방향의 거리이다. Larm1_z는, 암 핀(14)과 버킷 핀(15)과의 사이의 zarm2축 방향의 거리이다. 암(7)의 요동각 β는, xboom축과 xarm1축과의 사이가 이루는 각이다.

도 11은, 버킷(8) 및 암(7)의 측면도이다. 도 12는, 버킷(8)의 측면도이다. 버킷(8)의 요동각 γ은, 도 10∼도 12에 나타나 있는 작업기 파라미터를 사용하여, 이하의 수식 6에 의해 표현된다.

[수식 6]

도 10에 나타낸 바와 같이, Larm3_z2는, 제1 링크 핀(47a)과 버킷 핀(15)과의 사이의 zarm2축 방향의 거리이다. Larm3_x2는, 제1 링크 핀(47a)과 버킷 핀(15)과의 사이의 xarm2축 방향의 거리이다.

도 11에 나타낸 바와 같이, Ltmp는, 버킷 실린더 탑 핀(12b)과 버킷 핀(15)과의 사이의 거리이다. Larm4는, 제1 링크 핀(47a)과 버킷 핀(15)과의 사이의 거리이다. Lbucket1은, 버킷 실린더 탑 핀(12b)과 제1 링크 핀(47a)과의 사이의 거리이다. Lbucket2는, 버킷 실린더 탑 핀(12b)과 제2 링크 핀(48a)과의 사이의 거리이다. Lbucket3는, 버킷 핀(15)과 제2 링크 핀(48a)과의 사이의 거리이다. 버킷(8)의 요동각 γ은, xbucket축과 xarm1축과의 사이가 이루는 각이다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 측면에서 볼 때 버킷 핀(15)과 버킷(8)의 날끝(P)을 연결하는 방향을 xbucket축이라고 하고, xbucket축에 수직인 방향을 zbucket축이라고 한다. Lbucket4_x는, 버킷 핀(15)과 제2 링크 핀(48a)과의 사이의 x bucket축 방향의 거리이다. Lbucket4_z는, 버킷 핀(15)과 제2 링크 핀(48a)과의 사이의 zbucket축 방향의 거리이다.

그리고, 전술한 Ltmp는 이하의 수식 7에 의해 표현된다.

[수식 7]

도 10에 나타낸 바와 같이, Larm3는, 버킷 실린더 풋 핀(12a)과 제1 링크 핀(47a)과의 사이의 거리이다. Larm3_x1은, 버킷 실린더 풋 핀(12a)과 버킷 핀(15)과의 사이의 xarm2축 방향의 거리이다. Larm3_z1은, 버킷 실린더 풋 핀(12a)과 버킷 핀(15)과의 사이의 zarm2축 방향의 거리이다.

또한, 전술한 boom_cyl는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 붐 각도 검출부(16)가 검출한 붐 실린더(10)의 스트로크 길이 bss에 붐 실린더 오프셋 boft를 부가한 값이다. 마찬가지로, arm_cyl는, 암 각도 검출부(17)가 검출한 암 실린더(11)의 스트로크 길이 ass에 암 실린더 오프셋 aoft를 부가한 값이다. 마찬가지로, bucket_cyl는, 버킷 각도 검출부(18)가 검출한 버킷 실린더(12)의 스트로크 길이 bkss에 버킷 실린더(12)의 최소 거리를 포함한 버킷 실린더 오프셋 bkoft를 부가한 값이다.

이상과 같이 하여 각도 검출부(16)∼(18)의 각각의 검출 결과로부터, 붐(6), 암(7), 버킷(8)의 현재의 요동각 α, β, γ이 연산에 의해 구해진다.

(오퍼레이터에 의한 교정 작업)

다음에, 본 실시형태에 관한 유압 셔블에서의 오퍼레이터에 의한 교정 작업에 대하여 도 2, 도 4, 도 14∼도 18을 참조하여 설명한다.

도 14는, 오퍼레이터가 교정 시에 행하는 작업 수순을 나타낸 플로우차트이다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 먼저 단계 S1에 있어서, 오퍼레이터는, 외부 계측 장치(62)를 설치한다. 이 때, 오퍼레이터는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 붐 핀(13)의 바로 뒤에 소정 거리 Dx와 바로 옆에 소정 거리 Dy를 두고 외부 계측 장치(62)를 설치한다. 또한, 단계 S2에 있어서, 오퍼레이터는, 외부 계측 장치(62)를 사용하여 붐 핀(13)의 단면(端面)(측면)에서의 중심 위치를 측정한다.

단계 S3에 있어서, 오퍼레이터는, 외부 계측 장치(62)를 사용하여 작업기(2)의 5가지 자세에서의 날끝(P)의 위치를 측정한다. 여기서는, 오퍼레이터는, 작업기 조작 부재(31)를 조작하여, 도 16에 나타낸 제1 위치 P1로부터 제5 위치 P5까지의 5개의 위치로 버킷(8)의 날끝(P)의 위치를 이동시킨다.

이 때, 선회체(3)는 선회시키지 않고 주행체(5)에 대하여 고정된 상태를 유지한다. 그리고, 오퍼레이터는, 제1 위치 P1로부터 제5 위치 P5의 각 위치에서의 날끝(P)의 좌표를, 외부 계측 장치(62)를 사용하여 측정한다. 제1 위치 P1 및 제2 위치 P2는, 지면 상에서 차체 전후 방향으로 상이한 위치이다. 제3 위치 P3 및 제4 위치 P4는, 공중에 있어서 차체 전후 방향으로 상이한 위치이다. 제3 위치 P3 및 제4 위치 P4는, 제1 위치 P1 및 제2 위치 P2에 대하여, 상하 방향으로 상이한 위치이다. 제5 위치 P5는, 제1 위치 P1와 제2 위치 P2와 제3 위치 P3와 제4 위치 P4와의 사이의 위치이다.

도 17은, 제1 위치 P1∼제5 위치 P5의 각 위치에서의 각 실린더(10)∼(12)의 스트로크 길이를, 최대를 100%, 최소를 0%로서 나타내고 있다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 제1 위치 P1에서는, 암 실린더(11)의 스트로크 길이가 최소로 되어 있다. 즉, 제1 위치 P1은, 암(7)의 요동각이 최소로 되는 작업기의 자세에서의 날끝(P)의 위치이다.

제2 위치 P2에서는, 암 실린더(11)의 스트로크 길이가 최대로 되어 있다. 즉, 제2 위치 P2는, 암(7)의 요동각이 최대가 되는 작업기의 자세에서의 날끝(P)의 위치이다.

제3 위치 P3에서는, 암 실린더(11)의 스트로크 길이가 최소이며, 버킷 실린더(12)의 스트로크 길이가 최대로 되어 있다. 즉, 제3 위치 P3는, 암(7)의 요동각이 최소로 되고 또한 버킷(8)의 요동각이 최대가 되는 작업기(2)의 자세에서의 날끝(P)의 위치이다.

제4 위치 P4에서는, 붐 실린더(10)의 스트로크 길이가 최대로 되어 있다. 즉, 제4 위치 P4는, 붐(6)의 요동각이 최대가 되는 작업기(2)의 자세에서의 날끝(P)의 위치이다.

제5 위치 P5에서는, 암 실린더(11), 붐 실린더(10), 버킷 실린더(12)의 어느 실린더 길이도, 최소는 아니고, 또한 최대도 아닌, 중간적인 값으로 되어 있다. 즉, 제5 위치 P5는, 암(7)의 요동각, 붐(6)의 요동각, 버킷(8)의 요동각 모두 최대는 아니고, 또한 최소도 아닌 중간적인 값으로 되어 있다.

단계 S4에 있어서, 오퍼레이터는, 제1 작업점 위치 정보를 교정부(60)의 입력부(63)에 입력한다. 제1 작업점 위치 정보는, 외부 계측 장치(62)에 의해 계측된 버킷(8)의 날끝(P)의 제1 위치 P1∼제5 위치 P5에서의 좌표를 나타낸다. 따라서, 오퍼레이터는, 단계 S4에 있어서 외부 계측 장치(62)를 사용하여 계측한 버킷(8)의 날끝(P)의 제1 위치 P1∼제5 위치 P5에서의 좌표를, 교정부(60)의 입력부(63)에 입력한다.

단계 S5에 있어서, 오퍼레이터는, 외부 계측 장치(62)를 사용하여 안테나(21, 22)의 위치를 측정한다. 여기서는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 오퍼레이터는, 기준 안테나(21) 상의 제1 계측점(P11)과 제2 계측점(P12)과의 위치를 외부 계측 장치(62)를 사용하여 계측한다. 제1 계측점(P11) 및 제2 계측점(P12)은, 기준 안테나(21)의 상면의 중심을 기준으로 하여 대칭으로 배치되어 있다. 기준 안테나(21)의 상면의 형상이 직사각형 또는 정사각형인 경우에는, 제1 계측점(P11) 및 제2 계측점(P12)은, 기준 안테나(21)의 상면 상의 대각(對角)의 2점이다.

또한, 도 15에 나타낸 바와 같이, 오퍼레이터는, 방향 안테나(22) 상의 제3 계측점(P13)과 제4 계측점(P14)과의 위치를 외부 계측 장치(62)를 사용하여 계측한다. 제3 계측점(P13) 및 제4 계측점(P14)은, 방향 안테나(22)의 상면의 중심을 기준으로 하여 대칭으로 배치되어 있다. 제1 계측점(P11) 및 제2 계측점(P12)과 마찬가지로, 제3 계측점(P13) 및 제4 계측점(P14)은, 방향 안테나(22)의 상면 상의 대각의 2점이다.

안테나(21, 22)의 제1 계측점(P11)∼제4 계측점(P14)의 계측에 있어서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 교정구(150)는 안테나(21, 22)의 아래쪽에 배치된다. 이 때, 작업자는 크롤러 벨트(5a, 5b)의 상면을 발판으로 하여, 크롤러 벨트(5a, 5b)의 상면에 선다. 교정부(150)의 돌기부(104)가 안테나(21, 22)의 오목부(21ha, 21hb)(도 3)에 삽입된다. 돌기부(104)는 오목부(21ha, 21hb)에 예를 들면, 나사결합 등에 의해 고정되어도 된다.

돌기부(104)가 오목부(21ha, 21hb)에 고정되지 않고 삽입만되는 경우에는, 작업자는 교정구(150)의 예를 들면, 폴(103)을 손으로 가지고, 돌기부(104)가 오목부(21ha, 21hb)에 삽입된 상태를 유지한다. 이 상태에서, 외부 계측 장치(62)로부터 투사광이 교정구(150)의 프리즘 미러(101)에 투사된다. 투사광은 프리즘 미러(101)에 의해 반사되어, 그 반사광이 외부 계측 장치(62)에 의해 계측된다.

단계 S6에 있어서, 오퍼레이터는, 외부 계측 장치(62)에 의해 계측된 안테나 위치 정보를 교정부(60)의 입력부(63)에 입력한다. 안테나 위치 정보는, 단계 S5에 있어서, 오퍼레이터가 외부 계측 장치(62)를 사용하여 계측한 제1 계측점(P11)∼제4 계측점(P14)의 위치를 나타내는 좌표를 포함한다. 또한, 프리즘 미러(101)로부터 돌기부(104)의 선단까지의 거리가 입력부(63)에 입력된다. 이 프리즘 미러(101)로부터 돌기부(104)의 선단까지의 거리는 마이너스의 값(마이너스의 오프셋 값)으로서 입력부(63)에 입력된다.

단계 S7에 있어서, 오퍼레이터는, 선회각이 상이한 3개의 날끝(P)의 위치를 측정한다. 여기서는 도 18에 나타낸 바와 같이, 오퍼레이터는, 선회 조작 부재(51)를 조작하여, 선회체(3)를 선회시킨다. 이 때, 작업기(2)의 자세는 고정된 상태로 유지한다. 그리고, 오퍼레이터는, 외부 계측 장치(62)를 사용하여, 선회각이 상이한 3개의 날끝(P)의 위치(이하, 「제1 선회 위치(P21)」, 「제2 선회 위치(P22)」, 「제3 선회 위치(P23)」라고 함)를 측정한다.

단계 S8에 있어서, 오퍼레이터는, 제2 작업점 위치 정보를 교정부(60)의 입력부(63)에 입력한다. 제2 작업점 위치 정보는, 단계 S7에 있어서, 오퍼레이터가 외부 계측 장치(62)를 사용하여 계측한 제1 선회 위치(P21)와 제2 선회 위치(P22)와 제3 선회 위치(P23)를 나타내는 좌표를 포함한다.

단계 S9에 있어서, 오퍼레이터는, 버킷 정보를 교정부(60)의 입력부(63)에 입력한다. 버킷 정보는, 버킷(8)의 치수에 관한 정보이다. 버킷 정보는, 전술한 버킷 핀(15)과 제2 링크 핀(48a)과의 사이의 xbucket축 방향의 거리(Lbucket4_x)와, 버킷 핀(15)과 제2 링크 핀(48a)과의 사이의 zbucket축 방향의 거리(Lbucket4_z)를 포함한다. 오퍼레이터는, 설계값 또는 외부 계측 장치(62) 등의 계측 수단에 의해 계측한 값을, 버킷 정보로서 입력한다.

단계 S10에 있어서, 오퍼레이터는, 교정부(60)에 교정의 실행을 지시한다.

(교정부(60)에 의해 실행되는 교정 방법)

다음에, 교정부(60)에 의해 실행되는 처리에 대하여 도 5, 도 8 및 도 19∼도 21을 참조하여 설명한다.

도 19는, 연산부(65)의 교정에 관한 처리 기능을 나타내는 기능 블록도이다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 연산부(65)는, 차체 좌표계 연산부(65a)와, 좌표 변환부(65b)와, 제1 교정 연산부(65c)와, 제2 교정 연산부(65d)를 가지고 있다.

차체 좌표계 연산부(65a)는, 입력부(63)에 의해 입력된 제1 작업점 위치 정보와 제2 작업점 위치 정보에 기초하여, 좌표 변환 정보를 연산한다. 좌표 변환 정보는, 외부 계측 장치(62)를 기준으로 한 좌표계를 차체 좌표계로 변환하기 위한 정보이다. 전술한 제1 작업점 위치 정보와 안테나 위치 정보는, 외부 계측 장치(62)에 의해 계측된 것이므로, 외부 계측 장치(62)를 기준으로 한 좌표계(xp, yp, zp)에 의해 표현되어 있다. 좌표 변환 정보는, 제1 작업점 위치 정보와 안테나 위치 정보를, 외부 계측 장치(62)를 기준으로 한 좌표계로부터 차체 좌표계(x, y, z)로 변환하기 위한 정보이다. 이하, 좌표 변환 정보의 연산 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 차체 좌표계 연산부(65a)는, 제1 작업점 위치 정보에 기초하여 작업기(2)의 동작 평면(A)에 수직인 제1 단위 법선 벡터 AH를 연산한다. 차체 좌표계 연산부(65a)는, 제1 작업점 위치 정보에 포함되는 5가지 위치에서 최소 제곱법을 이용하여 작업기(2)의 동작 평면을 산출하고, 그에 기초하여 제1 단위 법선 벡터 AH를 연산한다. 그리고, 제1 단위 법선 벡터 AH는, 제1 작업점 위치 정보에 포함되는 5개의 위치 중 다른 2개의 위치로부터 벗어나 있지 않은 3개의 위치의 좌표로부터 구해지는 2개의 벡터(a1, a2)에 기초하여 연산되어도 된다.

다음에, 차체 좌표계 연산부(65a)는, 제2 작업점 위치 정보에 기초하여 선회체(3)의 선회 평면(BA)에 수직인 제2 단위 법선 벡터 BHA를 연산한다. 구체적으로는, 차체 좌표계 연산부(65a)는, 제2 작업점 위치 정보에 포함되는 제1 선회 위치(P21), 제2 선회 위치(P22), 제3 선회 위치(P23)(도 18)의 좌표로부터 구해지는 2개의 벡터(b1, b2)에 기초하여, 선회 평면(BA)에 수직인 제2 단위 법선 벡터 BHA를 연산한다.

다음에, 도 21에 나타낸 바와 같이, 차체 좌표계 연산부(65a)는, 전술한 작업기(2)의 동작 평면(A)와, 선회 평면(BA)과의 교선 벡터 DAB를 연산한다. 차체 좌표계 연산부(65a)는, 교선 벡터 DAB를 지나 작업기(2)의 동작 평면(A)에 수직인 평면(B)의 단위 법선 벡터가, 보정된 제2 단위 법선 벡터 BH로서 연산한다. 그리고, 차체 좌표계 연산부(65a)는, 제1 단위 법선 벡터 AH와 보정된 제2 단위 법선 벡터 BH에 수직인 제3 단위 법선 벡터 CH를 연산한다. 제3 단위 법선 벡터 CH는, 동작 평면(A)과 평면(B)과의 양쪽에 수직인 평면(C)의 법선 벡터이다.

좌표 변환부(65b)는, 외부 계측 장치(62)에 의해 계측된 제1 작업점 위치 정보와 안테나 위치 정보를, 좌표 변환 정보를 이용하여, 외부 계측 장치(62)에서의 좌표계(xp, yp, zp)로부터 유압 셔블(100)에서의 차체 좌표계(x, y, z)로 변환한다. 좌표 변환 정보는, 전술한 제1 단위 법선 벡터 AH와, 보정된 제2 단위 법선 벡터 BH와, 제3 단위 법선 벡터 CH를 포함한다. 구체적으로는 이하의 수식 8에 나타낸 바와 같이, 벡터 p로 나타나 있는 외부 계측 장치(62)의 좌표계에서의 좌표와, 좌표 변환 정보의 각 법선 벡터 AH, BH, CH와의 내적(內積)에 의해 차체 좌표계에서의 좌표가 연산된다.

[수식 8]

제1 교정 연산부(65c)는, 차체 좌표계로 변환된 제1 작업점 위치 정보에 기초하여, 수치 해석을 사용함으로써, 파라미터의 교정값을 연산한다. 구체적으로는, 이하의 수식 9에 나타낸 바와 같이, 최소 제곱법에 의해 파라미터의 교정값을 연산한다.

[수식 9]

상기한 k의 값은, 제1 작업점 위치 정보의 제1 위치 P1∼제5 위치 P5에 상당한다. 따라서, n=5이다. (x1, z1)은, 차체 좌표계에서의 제1 위치 P1의 좌표이다. (x2, z2)는, 차체 좌표계에서의 제2 위치 P2의 좌표이다. (x3, z3)는, 차체 좌표계에서의 제3 위치 P3의 좌표이다. (x4, z4)는, 차체 좌표계에서의 제4 위치 P4의 좌표이다. (x5, z5)는, 차체 좌표계에서의 제5 위치 P5의 좌표이다.

이 수식 9의 함수 J가 최소로 되는 점을 탐색하고 있으므로, 작업기 파라미터의 교정값이 연산된다. 구체적으로는 도 8의 리스트에 있어서 No.1∼29의 작업기 파라미터의 교정값이 연산된다.

그리고, 도 8의 리스트에 포함되는 작업기 파라미터 중, 버킷 핀(15)과 제2 링크 핀(48a)과의 사이의 xbucket축 방향의 거리 Lbucket4_x, 및 버킷 핀(15)과 제2 링크 핀(48a)과의 사이의 zbucket축 방향의 거리 Lb ucket4_z는, 버킷 정보로서 입력된 값이 사용된다.

제2 교정 연산부(65d)는, 입력부(63)에 입력된 안테나 위치 정보에 기초하여 안테나 파라미터를 교정한다. 구체적으로는, 제2 교정 연산부(65d)는, 제1 계측점(P11)과 제2 계측점(P12)과의 중점의 좌표를 기준 안테나(21)의 위치의 좌표로서 연산한다. 구체적으로는, 기준 안테나(21)의 위치의 좌표는 전술한 붐 핀(13)과 기준 안테나(21)와의 사이의 차체 좌표계의 x축 방향의 거리 Lbbx와, 붐 핀(13)과 기준 안테나(21)와의 사이의 차체 좌표계의 y축 방향의 거리 Lbby와, 붐 핀(13)과 기준 안테나(21)와의 사이의 차체 좌표계의 z축 방향의 거리 Lbbz에 의해 표현된다.

또한, 제2 교정 연산부(65d)는, 제3 계측점(P13)과 제4 계측점(P14)과의 중점의 좌표를 방향 안테나(22)의 위치의 좌표로서 연산한다. 구체적으로는, 방향 안테나(22)의 위치의 좌표는, 붐 핀(13)과 방향 안테나(22)와의 사이의 차체 좌표계의 x축 방향의 거리 Lbdx와, 붐 핀(13)과 방향 안테나(22)와의 사이의 차체 좌표계의 y축 방향의 거리 Lbdy와, 붐 핀(13)과 방향 안테나(22)와의 사이의 차체 좌표계의 z축 방향의 거리 Lbdz에 의해 표현된다. 그리고, 제2 교정 연산부(65d)는, 이들의 안테나(21, 22)의 위치의 좌표를 안테나 파라미터 Lbbx, Lbby, Lbbz, Lbdx, Lbdy, Lbdz의 교정값으로서 출력한다.

제1 교정 연산부(65c)에 의해 연산된 작업기 파라미터와, 제2 교정 연산부(65d)에 의해 연산된 안테나 파라미터와, 버킷 정보는, 표시 컨트롤러(39)의 기억부(43)에 보존되고, 전술한 날끝(P) 위치의 연산에 사용된다.

다음에, 본 실시형태의 작용 효과에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 있어서는, 안테나(21, 22)의 위치의 계측 시에, 교정구(150)가 안테나(21, 22)의 아래쪽에 배치된다. 이로써, 안테나(21, 22)의 위치를 계측하는 작업자는, 안테나(21, 22)의 위쪽으로 교정구(150)를 배치하기 위해 선회체(3)의 상면에 설 필요는 없다. 작업자는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 크롤러 벨트(5a, 5b) 상에 서서 교정구(150)를 안테나(21, 22)의 아래에 배치할 수 있다. 따라서 선회체(3)의 상면에 작업자의 발판이 없는 소형의 작업 기계에 있어서도, 작업자가 편한 자세에서 안테나(21, 22)의 위치 계측을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 도 1 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 교정부(60)는, 외부 계측 장치(62)에 의해 계측된 프리즘 미러(101)의 위치를 입력하는 입력부(63)와, 그 입력부(63)에 입력된 프리즘 미러(101)의 위치에 기초하여 안테나 파라미터를 교정하는 연산부(65)를 가지고 있다. 이로써, 교정부(60)에 외부 계측 장치(62)의 계측 결과를 입력 가능하게 되는 동시에, 안테나 파라미터의 교정이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 교정구(150)는, 외부 계측 장치(62)로부터 투사된 투사광을 반사하기 위한 프리즘 미러(101)와, 그 프리즘 미러(101)를 유지하는 폴(103)을 가지고 있다. 이로써, 작업자는 폴(103)을 가지고, 투사광을 반사하는 프리즘 미러(101)를 안테나(21, 22)의 아래쪽에 배치할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 교정구(150)는, 프리즘 미러(101)에 대하여 폴(103)의 반대측에 위치하는 돌기부(104)를 더 가지고 있다. 이로써, 돌기부(104)의 선단을 안테나(21, 22)에 접촉시킴으로써 교정구(150)를 안테나(21, 22)에 대하여 위치결정하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 안테나(21, 22)는, 교정구(150)의 돌기부(104)를 삽통 가능한 오목부(21ha, 21hb)를 하면에 가지고 있다. 그러므로, 돌기부(104)를 오목부(21ha, 21hb)에 삽입함으로써, 교정구(150)를 안테나(21, 22)에 용이하게 위치결정하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 입력부(63)는, 프리즘 미러(101)로부터 돌기부(104)까지의 거리를 입력할 수 있도록 구성되어 있다. 이로써, 안테나(21, 22)의 위치를 더욱 정확하게 알 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 입력부(63)는, 프리즘 미러(101)로부터 돌기부(104)의 선단까지의 거리를 마이너스의 값으로서 입력할 수 있도록 구성되어 있다. 이와 같이, 상기 거리가 마이너스의 오프셋 값으로서 입력됨으로써 안테나(21, 22)의 위치를 더욱 정확하게 알 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 교정구(150)는, 폴(103)에 장착된 수준기(105)를 가지고 있다. 이로써, 교정구(150)를 배치할 때, 교정구(150)의 경사를 알 수 있어, 보다 정확한 측정이 가능해진다.

그리고, 상기한 실시형태에 있어서는, 교정 장치에 의한 교정이 실시되는 작업 기계로서 유압 셔블(100)에 대하여 설명하였으나, 본 개시는 유압 셔블 이외의 안테나를 가지는 작업 기계에 적용할 수 있다.

이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각된다. 본 발명의 범위는 상기한 설명에서가 아니라 청구의 범위에 의해 표시되고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1: 차체, 2: 작업기, 3: 선회체, 3a: 토사 커버, 3b: 금속판 패널, 3c: 엔진 후드, 4: 운전실, 5: 주행체, 5a, 5b: 크롤러 벨트, 6: 붐, 7: 암, 8: 버킷, 10: 붐 실린더, 10a: 붐 실린더 풋 핀, 10b: 붐 실린더 탑 핀, 11: 암 실린더, 11a: 암 실린더 풋 핀, 11b: 암 실린더 탑 핀, 12: 버킷 실린더, 12a: 버킷 실린더 풋 핀, 12b: 버킷 실린더 탑 핀, 13: 붐 핀, 14: 암 핀, 15: 버킷 핀, 16: 붐 각도 검출부, 17: 암 각도 검출부, 18: 버킷 각도 검출부, 19: 위치 검출부, 21: 기준 안테나, 22: 방향 안테나, 22a: 안테나 지지 부재, 22aa: 봉형 부분, 22ab: 받침대 부분, 23: 3차원 위치 센서, 24: 롤각 센서, 25: 조작 장치, 26: 작업기 컨트롤러, 27: 작업기 제어 장치, 28: 표시 시스템, 29: 피치각 센서, 31: 작업기 조작 부재, 32: 작업기 조작 검출부, 33: 주행 조작 부재, 34: 주행 조작 검출부, 35, 43: 기억부, 36, 44, 65: 연산부, 37: 유압 펌프, 38: 표시 입력 장치, 39: 표시 컨트롤러, 41, 63: 입력부, 42, 64: 표시부, 44a: 제1 현재 위치 연산부, 44b: 제2 현재 위치 연산부, 45: 설계면, 47: 제1 링크 부재, 47a: 제1 링크 핀, 48: 제2 링크 부재, 48a: 제2 링크 핀, 49: 선회 모터, 51: 선회 조작 부재, 52: 선회 조작 검출부, 53: 안내 화면, 60: 교정 장치, 61, 75: 아이콘, 62: 외부 계측 장치, 65a: 차체 좌표계 연산부, 65b: 좌표 변환부, 65c: 제1 교정 연산부, 65d: 제2 교정 연산부, 70: 목표면, 73: 정대 컴퍼스, 73a: 평면도, 73b: 측면도, 77: 평면, 80: 교선, 81: 설계면선, 82: 목표면선, 88: 거리 정보, 100: 유압 셔블, 101: 프리즘 미러, 101a: 프리즘 본체, 101b: 외장 부재, 101ba: 유리면, 102: 자석 부재, 103: 폴, 104: 돌기부, 105: 수준기, 150: 교정구.

Claims (11)

1. 작업기와 안테나를 구비하는 작업 기계(work machine)에 있어서의 작업점의 현재 위치를 연산하기 위한 파라미터를 교정하는 작업 기계의 교정 방법으로서,
   상기 안테나의 아래쪽에 교정구(calibration tool)를 배치하는 단계;
   상기 안테나의 아래쪽에 상기 교정구를 배치한 상태에서, 상기 교정구의 위치를 외부 계측 장치에 의해 계측하는 단계; 및
   상기 외부 계측 장치에 의해 계측된 상기 교정구의 상기 위치에 기초하여, 상기 작업기와 상기 안테나와의 위치 관계를 교정하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 작업 기계는, 후방 초소선회 셔블 및 초소선회 셔블 중 어느 하나이고,
   상기 안테나는, 상기 교정구의 돌기부를 삽통(揷通) 가능한 오목부를 하면에 가지는,
   작업 기계의 교정 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 외부 계측 장치에 의해 계측된 상기 교정구의 상기 위치를 입력부에 입력하는 단계를 더 포함하고,
   상기 작업기와 상기 안테나와의 위치 관계를 교정하는 상기 단계는, 상기 입력부에 입력된 상기 위치에 기초하여, 상기 작업기와 상기 안테나와의 위치 관계를 나타내는 안테나 파라미터를 연산부에 의해 교정하는 단계를 포함하는, 작업 기계의 교정 방법.
3. 작업기와 안테나를 구비하는 작업 기계에 있어서의 작업점의 현재 위치를 연산하기 위한 파라미터를 교정하는 작업 기계의 교정 장치로서,
   상기 안테나의 아래쪽에 배치되는 교정구; 및
   상기 교정구의 위치를 계측하는 외부 계측 장치;
   를 포함하고,
   상기 작업 기계는, 후방 초소선회 셔블 및 초소선회 셔블 중 어느 하나이고,
   상기 안테나는, 상기 교정구의 돌기부를 삽통(揷通) 가능한 오목부를 하면에 가지는, 작업 기계의 교정 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 교정구는,
   상기 외부 계측 장치로부터 투사된 투사광을 반사하기 위한 프리즘 미러(prism mirror); 및
   상기 프리즘 미러를 유지하는 폴(pole)을 구비하는, 작업 기계의 교정 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 돌기부는, 상기 프리즘 미러에 대하여 상기 폴의 반대측에 위치하는, 작업 기계의 교정 장치.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 교정 장치가 교정하는 상기 파라미터는, 상기 작업기와 상기 안테나와의 위치 관계를 나타내는 안테나 파라미터를 포함하고,
   상기 외부 계측 장치에 의해 계측된 상기 교정구의 상기 위치를 입력하도록 구성된 입력부; 및
   상기 입력부에 입력된 상기 위치에 기초하여 상기 안테나 파라미터를 교정하는 연산부;를 더 포함하는, 작업 기계의 교정 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 입력부는, 상기 프리즘 미러로부터 상기 돌기부까지의 거리를 입력할 수 있도록 구성되어 있는, 작업 기계의 교정 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 입력부는, 상기 프리즘 미러로부터 상기 돌기부까지의 상기 거리를 마이너스의 값으로서 입력할 수 있도록 구성되어 있는, 작업 기계의 교정 장치.
10. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 교정구는, 상기 폴에 장착된 수준기(spirit level)를 더 구비하는, 작업 기계의 교정 장치.
11. 작업기와 안테나를 구비하고, 후방 초소선회 셔블 및 초소선회 셔블 중 어느 하나인 작업 기계; 및
    상기 작업 기계에 있어서의 작업점의 현재 위치를 연산하기 위한 파라미터를 교정하는 교정 장치;
    를 포함하고,
    상기 교정 장치는,
    상기 안테나의 아래쪽에 배치되는 교정구;
    상기 교정구의 위치를 계측하는 외부 계측 장치;
    상기 외부 계측 장치에 의해 계측된 상기 교정구의 상기 위치를 입력하도록 구성된 입력부; 및
    상기 입력부에 입력된 상기 위치에 기초하여, 상기 작업기와 상기 안테나와의 위치 관계를 나타내는 안테나 파라미터를 교정하는 연산부;를 구비하고,
    상기 안테나는, 상기 교정구의 돌기부를 삽통(揷通) 가능한 오목부를 하면에 가지는,
    작업 기계의 교정 시스템.

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