KR102501073B1

KR102501073B1 - 좌표 변환 시스템 및 작업 기계

Info

Publication number: KR102501073B1
Application number: KR1020217006044A
Authority: KR
Inventors: 나오키 하야카와; 시호 이즈미
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2023-02-21
Also published as: CN112673284B; JP7301514B2; WO2020059220A1; KR20210036964A; CN112673284A; JP2020051029A; EP3855217A1; US20220026587A1; EP3855217B1; EP3855217A4; US11906641B2

Abstract

임의의 점의 지리 좌표계 좌표를 현장 좌표계 좌표로 변환하는 컨트롤러를 구비하는 좌표 변환 시스템에 있어서, 기준점을 촬영하는 촬영 장치와, 항법 신호를 수신하는 GNSS 안테나를 구비한다. 컨트롤러는, GNSS 안테나에서 수신된 항법 신호와, 촬영 장치와 GNSS 안테나의 거리에 기초하여 촬영 장치의 지리 좌표계 좌표를 연산하고, 촬영 장치에 의해 기준점을 촬영한 화상에 화상 처리를 실시함으로써 촬영 장치로부터 기준점까지의 거리 및 방위를 연산하고, 그 연산한 촬영 장치로부터 기준점까지의 거리 및 방위와, 연산한 촬영 장치의 지리 좌표계 좌표에 기초하여, 기준점의 지리 좌표계 좌표를 연산하고, 그 연산한 상기 기준점의 지리 좌표계 좌표와, 기준점의 현장 좌표계 좌표에 기초하여 좌표 변환 파라미터를 교정한다.

Description

좌표 변환 시스템 및 작업 기계

본 발명은 좌표 변환 파라미터를 이용하여 임의의 점의 지리 좌표계 좌표를 현장 좌표계 좌표로 변환하는 좌표 변환 시스템 및 그것을 구비한 작업 기계에 관한 것이다.

작업기를 갖는 유압 셔블 등의 작업 기계에 의한 시공에 대하여 정보 통신 기술을 적용한 정보화 시공에서는, 시공 대상의 3차원 형상을 규정한 설계 데이터를 기초로 작업 기계로 형성해야 할 시공 대상(목표면)의 2차원 형상을 규정한 데이터가 생성되고, 그 목표면의 데이터를 기초로 작업 기계에 의한 시공을 지원하는 기술이 이용되고 있다. 이러한 종류의 기술로서는, 목표면과 작업기의 위치 관계를 모니터에 표시하는 머신 가이던스(MG)나, 목표면의 상방에 작업기가 보유 지지되도록 작업기를 반자동적으로 제어하는 머신 컨트롤(MC)이 있다.

MG나 MC에서는, 작업기에 설정한 제어점(예를 들어 작업기의 선단에 위치하는 버킷의 날끝 위치. 작업점이라고도 칭한다)의 위치를, 유압 셔블에 설정된 차체 좌표계 상이나 지리 좌표계에 있어서 정확하게 연산하는 것이 요구된다. 이러한 종류의 작업점의 위치의 연산 정밀도를 향상하기 위한 방법으로서, 붐, 암 및 버킷의 치수와 요동 각을 나타내는 복수의 파라미터를 교정하는 교정 장치를 이용하는 것이 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 외부 계측 장치가 계측한 제1 작업점 위치 정보와 제2 작업점 위치 정보에 기초하여, 좌표 변환 정보를 연산하고, 외부 계측 장치로 계측된 작업점의 복수의 위치에서의 좌표(본 명세서의 「좌표」란 좌표를 구성하는 각 수치(좌표값)도 포함하는 개념으로 한다)를, 좌표 변환 정보를 사용하여, 외부 계측 장치에 있어서의 좌표계로부터 유압 셔블에 있어서의 차체 좌표계로 변환하고, 차체 좌표계로 변환된 작업점의 복수의 위치에서의 좌표에 기초하여, 파라미터의 교정값을 연산하는 교정 장치가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2012-202061호 공보

작업 기계의 제어점의 위치의 정확도를 향상하기 위하여 유의할 사항은 그 밖에도 있다. 정보화 시공에서 이용되는 설계 데이터는 3차원 CAD 소프트 등을 이용하여 임의의 좌표계(본 명세서에서는 이 좌표계를 「현장 좌표계」라고 칭한다) 상에 정의된다. 한편, 작업 기계의 제어점의 위치는, 작업 기계에 탑재된 GNSS(Global Navigation Satellite Systems) 안테나가 수신한 항법 위성으로부터의 신호(항법 신호)를 기초로 지리 좌표계 상의 좌표(예를 들어, 위도, 경도, 타원체고)로서 연산된다. 그 때문에, 상기의 MG나 MC를 현장 좌표계 상에서 실시하기 위해서는, 지리 좌표계 상의 작업 기계의 제어점의 위치(좌표)를 현장 좌표계 상의 좌표로 변환할 필요가 있다. 이 좌표의 변환에는 미리 설정된 좌표 변환 파라미터가 이용된다.

좌표 변환 파라미터는, 시공 개시 전에 작업 현장 전체를 둘러싸도록 말뚝 등의 고정 기준점을 복수 설치하고, 각 고정 기준점에 대하여 현장 좌표계 좌표와 지리 좌표계 좌표를 취득하고, 그 2종류의 좌표계의 좌표를 바탕으로 산출된다. 단, 현장 좌표계 좌표는 토탈 스테이션 등에 의해 측정되고, 지리 좌표계 좌표는 GNSS 등의 위성 측위에 의해 측정된다. 후자의 위성 측위에 의한 지리 좌표계 좌표는, 위성의 배치나 전리층의 상황 등, 다양한 요인에 의해 시시각각 변동할 수 있다. 그 때문에, 지리 좌표계 좌표로부터 현장 좌표계 좌표로의 변환 정밀도를 향상시키는 관점에서는, 위성 측위 결과의 변동에 맞춰서 좌표 변환 파라미터도 변경(교정)하는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은, 지리 좌표계 좌표로부터 현장 좌표계 좌표로의 좌표 변환 파라미터를 위성 측위 결과의 변동에 맞춰서 용이하게 생성(교정)할 수 있는 좌표 변환 시스템 및 그것을 구비한 작업 기계를 제공하는 데 있다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 작업 현장에 설치된 기준점의 지리 좌표계 좌표와 현장 좌표계 좌표에 기초하여 생성된 좌표 변환 파라미터를 이용하여 임의의 점의 지리 좌표계 좌표를 현장 좌표계 좌표로 변환하는 컨트롤러를 구비하는 좌표 변환 시스템에 있어서, 상기 기준점을 촬영하는 촬영 장치와, 항법 신호를 수신하는 GNSS 안테나를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 GNSS 안테나에서 수신되는 항법 신호와, 상기 촬영 장치와 상기 GNSS 안테나의 거리에 기초하여 상기 촬영 장치의 지리 좌표계 좌표를 연산하고, 상기 촬영 장치에 의해 상기 기준점을 촬영한 화상에 화상 처리를 실시함으로써 상기 촬영 장치로부터 상기 기준점까지의 거리 및 방위를 연산하고, 그 연산한 상기 촬영 장치로부터 상기 기준점까지의 거리 및 방위와, 상기 연산한 상기 촬영 장치의 지리 좌표계 좌표에 기초하여, 상기 기준점의 지리 좌표계 좌표를 연산하고, 그 연산한 상기 기준점의 지리 좌표계 좌표와, 상기 기준점의 현장 좌표계 좌표에 기초하여 상기 좌표 변환 파라미터를 교정하는 것으로 한다.

본 발명에 따르면, 위성 측위 결과의 변동에 맞춰서 지리 좌표계 좌표로부터 현장 좌표계 좌표로의 좌표 변환 파라미터를 용이하게 생성할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 외관도.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 좌표 변환 시스템 및 유압 셔블의 제어 시스템의 구성도.
도 3은, 유압 셔블에 설정된 차체 좌표계 Co4의 설명도.
도 4는, 작업 현장에 설정된 복수의 기준점의 설명도.
도 5는, 기준점의 위치, 식별 정보 및 현장 좌표계 좌표를 나타내는 기준점 표시 도구의 일례를 도시하는 도면.
도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러에서 실행되는 처리 흐름도.
도 7은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 좌표 변환 시스템 및 유압 셔블의 제어 시스템의 구성도.
도 8은, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 데이터 취득부에서 실행되는 처리 흐름도.
도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 정보 기록 서버에서 실행되는 처리 흐름도.
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 정보 처리부에서 실행되는 처리 흐름도.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 이하에서는 본 발명이 적용되는 작업 기계로서, 작업기(프런트 작업기)의 선단의 어태치먼트로서 버킷(4)을 구비하는 유압 셔블을 예시하지만, 버킷 이외의 어태치먼트를 구비하는 유압 셔블에서 본 발명을 적용해도 상관없다. 또한, 유압 셔블 이외의 작업 기계여도, 예를 들어 휠 로더와 같이 작업기를 갖는 작업 기계라면 본 발명은 적용 가능하다.

<제1 실시 형태>

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 유압 셔블(1)은 수직 방향으로 각각 회동하는 복수의 프런트 부재(붐(2), 암(3) 및 버킷(4))를 연결하여 구성된 다관절형의 작업기(프런트 작업기)(1A)와, 상부 선회체(1BA) 및 하부 주행체(1BB)를 포함하는 차체(1B)로 구성되고, 작업기(1A)의 기단측에 위치하는 붐(2)의 기단은 상부 선회체(1BA)의 전방부에 상하 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있다. 상부 선회체(1BA)는 하부 주행체(1BB)의 상부에 선회 가능하게 설치되어 있다. 또한 상부 선회체(1BA)에는, 작업 현장에 설치된 기준점 SP의 사진을 촬영하기 위한 내부 파라미터(예를 들어, 초점 거리(f), 이미지 센서 사이즈(세로 h, 가로 w), 화소수(세로 H, 가로 W), 유닛 셀 사이즈, 화상 중심 좌표 등) 및 외부 파라미터(상하 방향, 좌우 방향 및 회전 방향의 각도(즉 틸트각(피치각), 팬각(방위각) 및 롤각))가 명확한 촬영 장치(카메라)(19)와, 작업 현장에 설치된 기준점 SP의 지리 좌표계 Co5의 좌표와 현장 좌표계 Co6의 좌표에 기초하여 생성된 좌표 변환 파라미터 Pr56을 이용하여 임의의 점의 지리 좌표계 Co5의 좌표를 현장 좌표계 Co6의 좌표로 변환하는 기능을 갖는 컨트롤러(100)가 설치되어 있다. 현장 좌표계 Co6은, 유압 셔블(1)에 의한 시공 대상의 설계 데이터가 제작된 3차원 좌표계이다.

촬영 장치(19)는, CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 촬상 소자(이미지 센서)를 구비한 단안 카메라이다. 촬영 장치(19)는 촬영한 화상 데이터를 컨트롤러(100)에 출력한다. 또한 촬영 장치(19)는 화상 정보 이외에, 스테레오 카메라와 같은 시차를 이용한 심도 정보(피사체까지의 거리 정보)나, 레이저광 등을 발사하여 그 반사광을 도달 시간을 계측하거나 하여 심도 정보가 취득 가능한 카메라로 대체해도 된다.

본 실시 형태에 있어서 촬영 장치(19)는 상부 선회체(1BA)의 우측면(차체 우측면)에 설치되어 있지만, 촬영 장치(19)의 설치 위치는 차체 전방이나 후방, 차체 좌측면이어도 되고, 촬영 장치(19)는 복수 개소에 설치되어 있어도 된다. 그 때, 스테레오 카메라와 같이 1군데에 복수 대씩 설치되어 있어도 된다. 또한, 촬영 장치(19)는, 예를 들어 후술하는 기준점의 쪽에 촬영 방향을 향하는 등, 소정의 범위 내에 있어서 촬영 방향을 임의로 바뀌는 기구(예를 들어 운대)에 의해 기준점을 촬영하기 쉽게 하는 기능을 구비하고 있어도 된다. 상부 선회체(1BA)에 설정된 3차원 좌표계인 차체 좌표계 Co4에 있어서의 촬영 장치(19)의 위치(차체 좌표계 좌표)나 촬영 방향, 내부 파라미터는 기지 또는 검출 가능하다. 촬영 장치(19)에 설정된 3차 좌표계인 촬영 장치 좌표계 Co1의 좌표와 차체 좌표계 Co4의 좌표의 좌표 변환 파라미터 Pr14, Pr41은 기지 또는 검출 가능하기 때문에, 이들은 서로 변환 가능하다. 촬영 장치(19)로 촬영된 화상은, 컨트롤러(100)에 출력된다.

붐(2), 암(3), 버킷(4), 상부 선회체(1BA) 및 하부 주행체(1BB)는, 각각, 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7), 선회 유압 모터(8) 및 좌우의 주행 유압 모터(9a, 9b)(유압 액추에이터)에 의해 구동되는 피구동 부재를 구성한다. 그것들 복수의 피구동 부재의 동작은, 상부 선회체(1BA) 상의 운전실 내에 설치된 주행 우측 레버(10a), 주행 좌측 레버(10b), 조작 우측 레버(11a) 및 조작 좌측 레버(11b)(이들을 조작 레버(10, 11)라고 총칭하는 경우가 있음)가 오퍼레이터에 의해 조작됨으로써 발생하는 파일럿압에 의해 제어된다. 조작 레버(10, 11)의 조작에 의해 출력되는 파일럿압은 복수의 압력 센서(45)에 의해 검출되어서 컨트롤러(100)에 입력되어 있다(도 2 참조).

상기의 복수의 피구동 부재를 구동하는 파일럿압에는, 조작 레버(10, 11)의 조작에 의해 출력되는 것뿐만 아니라, 유압 셔블(1)에 탑재된 복수의 비례 전자 밸브(20)(도 2 참조)의 일부(증압 밸브)가 조작 레버(10, 11)의 조작과는 무관계로 동작하여 출력하는 것이나, 복수의 비례 전자 밸브(20)의 일부(감압 밸브)가 동작하여 조작 레버(10, 11)의 조작에 의해 출력된 파일럿압을 감압한 것이 포함된다. 이렇게 복수의 비례 전자 밸브(20)(증압 밸브 및 감압 밸브)로부터 출력된 파일럿압은, 미리 정해진 조건에 따라 붐 실린더(5), 암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7)를 동작시키는 MC를 발동시킨다.

작업기(1A)에는, 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 회동 각도 α, β, γ(도 3 참조)를 측정 가능하도록, 붐 핀에 붐 각도 센서(12)가, 암 핀에 암 각도 센서(13)가, 버킷 링크(15)에 버킷 각도 센서(14)가 설치되어 있다. 상부 선회체(1BA)에는, 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 상부 선회체(1BA)(차체(1B))의 전후 방향의 경사각 θ(도 3 참조)를 검출하는 차체 전후 경사각 센서(16a)와, 상부 선회체(1BA)(차체(1B))의 좌우 방향의 경사각 φ(도시하지 않음)를 검출하는 차체 좌우 경사각 센서(16b)가 설치되어 있다.

상부 선회체(1BA)에는 제1 GNSS 안테나(17a)와 제2 GNSS 안테나(17b)가 배치되어 있다. 제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)는 RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems)용의 안테나이고, 복수의 GNSS 위성으로부터 발신된 전파(항법 신호)를 수신한다. 제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)와 촬영 장치(19)의 거리는 컨트롤러(100)의 기억 장치 내에 기억되어 있다. 그 때문에, 제1 GNSS 안테나(17a) 또는 제2 GNSS 안테나(17b)의 지리 좌표계에 있어서의 좌표와 차체의 경사각 θ, φ를 나누면 촬영 장치(19)의 지리 좌표계에 있어서의 좌표를 연산할 수 있다.

도 3 중에 기록되어 있는 X축 및 Z축은, 붐 핀의 축심 상의 점(예를 들어 중앙점)을 원점으로 하고, 차체 상방 방향을 Z축, 차체 전방 방향을 X축, 차체 우측 방향을 Y축으로 하는 차체 좌표계 Co4를 도시한 것이다. 차체 좌표계 Co4와 지리 좌표계 Co5는 공지된 방법으로 구해지는 좌표 변환 파라미터 Pr45, Pr54를 사용함으로써 서로 변환 가능하다. 예를 들어 이 좌표 변환 파라미터 Pr45, Pr54는, 각 프런트 부재(2, 3, 4)의 치수와, 제1 및 제2 GNSS 안테나(17a, 17b)의 차체 좌표계 Co4에 있어서의 좌표가 기지이고, 차체(1B)의 피치각 θ 및 롤각 φ가 센서(16a, 16b)에 의해 취득 가능한 것을 이용하여, RTK-GNSS 측위에 의한 제1 GNSS 안테나(17a)와 제2 GNSS 안테나(17b)의 지리 좌표계 좌표와, 이들로부터 연산되는 상부 선회체(1BA) 및 프런트 작업기(1A)의 지리 좌표계에 있어서의 방위각으로부터 구할 수 있다.

유압 셔블(1)의 운전실 내의 표시 모니터(18)의 화면 상에는, 각종 자세 센서(12, 13, 14, 16)의 출력으로부터 연산된 작업기(1A)의 자세 정보나, GNSS 안테나(17a, 17b)의 수신 신호로부터 연산된 상부 선회체(1BA)의 위치 정보 등을 기초로 작업기(1A)를 측면으로 본 화상 및 목표면의 단면 형상이 표시된다.

도 2는 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블(1)의 시스템 구성도이다. 본 실시 형태의 유압 셔블(1)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 촬영 장치(19)와, 자세 센서(각도 센서)(12, 13, 14)와, 경사각 센서(16a, 16b)와, 제1 및 제2 GNSS 안테나(17a, 17b)와, 컨트롤러(100)와, 표시 모니터(18)를 구비하고 있다.

컨트롤러(100)는, 처리 장치(예를 들어 CPU)와, 그 처리 장치가 실행하는 프로그램이 저장된 기억 장치(예를 들어 ROM, RAM 등의 반도체 메모리)를 갖는 제어 장치이다. 본 실시 형태의 컨트롤러(100)는, 외부 장치(예를 들어, 촬영 장치(19), 입력 장치(44)(도 9 참조), 각종 센서(12, 13, 14, 16, 17), 조작 레버(10, 11))로부터의 정보나 신호를 수신하여, 지리 좌표계 Co5나 현장 좌표계 Co6에 있어서의 작업기(1A) 상의 제어점의 좌표 연산 및 그것에 필요한 각종 연산이나, 유압 셔블(1)의 운전실 내에 설치된 표시 모니터(표시 장치)(18)로의 표시나 유압 셔블(1)의 동작에 관한 각종 연산을 행하고 있다. 기억 장치(ROM, RAM 등)에는, 교정부(21)의 기준점 정보 기록부(25)나 정보 처리부(40)의 기록부(41) 등의 기록 영역이 확보되어 있다. 이 컨트롤러(100)가 실행하는 연산의 구체적 내용에 대해서는 도 2 중에 도시한 기능 블록도를 이용하여 후술한다.

또한 도 2에 있어서 본 실시 형태의 유압 셔블(1)은, 엔진(57)과, 엔진(57)의 출력축에 기계적으로 연결되어 엔진(57)에 의해 구동되는 유압 펌프(56) 및 파일럿 펌프(도시하지 않음)와, 파일럿 펌프로부터 토출되는 압유를 조작량에 따라서 감압한 것(파일럿압)을 각 유압 액추에이터(5-9)의 제어 신호로서 비례 전자 밸브(20)를 통해 컨트롤 밸브(55)에 출력하는 조작 레버(10, 11)와, 조작 레버(10, 11)가 출력하는 파일럿압의 압력값을 검출하여 조작 레버(10, 11)의 조작량·조작 방향을 검출하는 복수의 압력 센서(45)와, 유압 펌프(56)로부터 각 유압 액추에이터(5-9)에 도입되는 작동유의 유량 및 방향을, 조작 레버(10, 11) 또는 비례 전자 밸브(20)로부터 출력되는 제어 신호(파일럿압)에 기초하여 제어하는 복수의 컨트롤 밸브(55)와, 각 컨트롤 밸브(55)에 작용하는 파일럿압의 압력값을 검출하는 복수의 압력 센서(58)와, 작업기(1A)의 위치·자세 및 그 밖의 차체 정보에 기초하여 보정 목표 파일럿압을 산출하고, 그 보정 목표 파일럿압이 발생 가능한 명령 전압을 비례 전자 밸브(20)에 출력하는 컨트롤러(100)와, 작업기(1A)에서 형성하는 목표면의 정보나 촬영 장치(19)에 촬영된 기준점 SP의 현장 좌표계 좌표 등을 컨트롤러(100)에 입력하기 위한 입력 장치(44)를 구비하고 있다.

유압 펌프(56)는, 각 유압 액추에이터(5-8)의 목표 출력대로 차체가 동작하도록, 기계적으로 토크·유량이 제어되어 있다.

컨트롤 밸브(55)는, 제어 대상의 유압 액추에이터(5-8)와 동일 수 존재하지만, 도 2에서는 그것들을 통합해서 하나로 도시하고 있다. 각 컨트롤 밸브에는, 그 내부의 스풀을 축 방향의 한쪽 또는 다른 쪽으로 이동시키는 2개의 파일럿압이 작용하고 있다. 예를 들어, 붐 실린더(5)용의 컨트롤 밸브(55)에는, 붐 상승의 파일럿압과, 붐 하강의 파일럿압이 작용한다.

압력 센서(58)는, 각 컨트롤 밸브(55)에 작용하는 파일럿압을 검출하는 것으로, 컨트롤 밸브의 2배의 수가 존재할 수 있다. 압력 센서(58)는, 컨트롤 밸브(55)의 바로 아래에 마련되어 있고, 실제로 컨트롤 밸브(55)에 작용하는 파일럿압을 검출하고 있다.

비례 전자 밸브(20)는 복수 존재하지만, 도 2 중에서는 통합해서 하나의 블록으로 도시하고 있다. 비례 전자 밸브(20)는 2종류 있다. 하나는, 조작 레버(10, 11)로부터 입력되는 파일럿압을 그대로 출력 또는 명령 전압으로 지정되는 원하는 보정 목표 파일럿압까지 감압하여 출력하는 감압 밸브이고, 또한 하나는, 조작 레버(10, 11)가 출력하는 파일럿압보다 큰 파일럿압이 필요한 경우에 파일럿 펌프로부터 입력되는 파일럿압을 명령 전압으로 지정되는 원하는 보정 목표 파일럿압까지 감압하여 출력하는 증압 밸브이다. 어떤 컨트롤 밸브(55)에 대한 파일럿압에 대해서, 조작 레버(10, 11)로부터 출력되고 있는 파일럿압보다 큰 파일럿압이 필요한 경우에는 증압 밸브를 통해 파일럿압을 생성하고, 조작 레버(10, 11)로부터 출력되고 있는 파일럿압보다 작은 파일럿압이 필요한 경우에는 감압 밸브를 통해 파일럿압을 생성하고, 조작 레버(10, 11)로부터 파일럿압이 출력되고 있지 않은 경우에는 증압 밸브를 통해 파일럿압을 생성한다. 즉, 감압 밸브와 증압 밸브에 의해, 조작 레버(10, 11)로부터 입력되는 파일럿압(오퍼레이터 조작에 기초하는 파일럿압)과 다른 압력값의 파일럿압을 컨트롤 밸브(55)에 작용시킬 수 있고, 그 컨트롤 밸브(55)의 제어 대상의 유압 액추에이터에 원하는 동작을 하게 할 수 있다.

하나의 컨트롤 밸브(55)에 대해서, 감압 밸브와 증압 밸브는 각각 최대로 2개 존재할 수 있다. 예를 들어 본 실시 형태에서는, 붐 실린더(5)의 컨트롤 밸브(55)용으로 2개의 감압 밸브와 2개의 증압 밸브가 마련되어 있다. 구체적으로는, 붐 상승의 파일럿압을 조작 레버(11)로부터 컨트롤 밸브(55)에 유도하는 제1 관로에 마련된 제1 감압 밸브와, 붐 상승의 파일럿압을 파일럿 펌프로부터 조작 레버(11)를 우회하여 컨트롤 밸브(55)에 유도하는 제2 관로에 마련된 제1 증압 밸브와, 붐 하강의 파일럿압을 조작 레버(11)로부터 컨트롤 밸브(55)에 유도하는 제3 관로에 마련된 제2 감압 밸브와, 붐 하강의 파일럿압을 파일럿 펌프로부터 조작 레버(11)를 우회하여 컨트롤 밸브(55)에 유도하는 제4 관로에 마련된 제2 증압 밸브를 유압 셔블(1)은 구비하고 있다.

본 실시 형태에서는, 주행 유압 모터(9a, 9b)와 선회 유압 모터(8)의 컨트롤 밸브(55)용의 비례 전자 밸브(20)는 존재하지 않는다. 따라서, 주행 유압 모터(9a, 9b)와 선회 유압 모터(8)는, 조작 레버(10, 11)로부터 출력되는 파일럿압에 기초하여 구동된다.

<컨트롤러(100)의 구성>

컨트롤러(100)는, GNSS 안테나(17a, 17b)에서 수신한 항법 신호에 기초하여 촬영 장치(19)의 지리 좌표계 좌표를 연산하고, 그 연산한 촬영 장치(19)의 지리 좌표계 좌표와, 촬영 장치(19)에 의해 기준점을 촬영한 화상과, 촬영 장치(19)의 내부 파라미터에 기초하여 기준점의 지리 좌표계 좌표를 연산하고, 그 연산한 기준점의 지리 좌표계 좌표와, 기준점의 현장 좌표계 좌표에 기초하여, 지리 좌표계와 현장 좌표계의 상호의 좌표 변환 파라미터 Pr56, Pr65를 교정(연산)한다. 도 2에 있어서, 컨트롤러(100)는, 위치 자세 검출부(30)와, 교정부(21)와, 정보 처리부(40)를 구비하고 있다. 이하, 컨트롤러(100)의 구성의 상세를 설명한다.

위치 자세 검출부(30)는, 지리 좌표계에 있어서의 상부 선회체(1BA)의 좌표(제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)의 좌표)를 연산하는 지리 좌표계 차체 좌표 검출부(31)와, 프런트 작업기(1A)나 차체(1B)의 자세를 연산하는 차체 자세 검출부(32)와, 차체 좌표계 Co4와 지리 좌표계 Co5의 좌표 변환 파라미터 Pr45, Pr54를 연산하는 좌표 변환 파라미터 연산부(33)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에 있어서 이들 정보를 취득하기 위해서, 위치 자세 검출부(30)에는, 붐 각도 센서(12), 암 각도 센서(13), 버킷 각도 센서(14), 차체 전후 경사각 센서(16a), 차체 좌우 경사각 센서(16b), 제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)가 접속되어 있다.

지리 좌표계 차체 좌표 검출부(31)는, 복수의 GNSS 위성으로부터 발신된 전파(항법 신호)가 제1 및 제2 GNSS 안테나(17a, 17b)에 수신될 때까지 요한 시간에 기초하여 각각의 안테나 위치의 위도, 경도 및 높이(타원체고)를 측정한다. 이에 의해 3차원 좌표계인 지리 좌표계(세계 좌표계) Co5에 있어서의 유압 셔블(1)(상부 선회체(1BA))의 위치와 방위를 연산할 수 있다. 또한 지리 좌표계 차체 좌표 검출부(31)는, 이 연산 결과에 추가하여, 컨트롤러(100)의 기억 장치에 기억된 촬영 장치(19)와 제1 및 제2 GNSS 안테나(17a, 17b)의 각각의 거리를 이용함으로써, 지리 좌표계 Co5에 차는 촬영 장치(19)의 좌표를 연산한다. 그때, 차체(1B)가 경사져 있는 경우에는 경사각 θ, φ를 고려하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 및 제2 GNSS 안테나(17a, 17b)의 위치 및 높이를 전용의 수신기(GNSS 수신기)로 연산하고, 연산 결과를 컨트롤러(100)에 출력하는 구성을 채용해도 된다.

차체 자세 검출부(32)는 붐 각도 센서(12), 암 각도 센서(13), 버킷 각도 센서(14)의 정보로부터 차체 좌표계 Co4에 있어서의 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 회동 각도 α, β, γ를 연산함으로써, 차체 좌표계 Co4에 있어서의 프런트 작업기(1A)의 자세를 연산하는, 또한, 차체 자세 검출부(32)는 차체 전후 경사각 센서(16a), 차체 좌우 경사각 센서(16b)의 정보로부터 지리 좌표계 Co5에 있어서의 전후 방향의 경사각 θ(도 3 참조) 및 좌우 방향의 경사각 φ를 연산함으로써, 지리 좌표계 Co5에 있어서의 차체의 자세를 연산한다. 차체 좌표계 Co4와 지리 좌표계 Co5는 서로 좌표 변환 가능하므로, 차체 좌표계에 있어서의 프런트 작업기(1A)의 자세를 특정할 수 있으면 프런트 작업기(1A)에 설정된 임의의 제어점(예를 들어 버킷 클로 끝)의 지리 좌표계 좌표도 연산할 수 있다. 또한, 지리 좌표계 차체 좌표 검출부(31)에서 연산된 유압 셔블(1)(상부 선회체(1BA))의 방위는, 차체 좌표계 Co4의 X축이 위치한다.

좌표 변환 파라미터 연산부(33)는, 위치 자세 검출부(30) 및 지리 좌표계 차체 좌표 검출부(31)에서 연산된 위치 및 자세 정보에 기초하여 차체 좌표계 Co4와 지리 좌표계 Co5의 상호의 좌표 변환 파라미터 Pr45, Pr54를 연산하고, 차체(1B)의 캐빈 내에 설치된 컨트롤러(100)에 출력한다.

교정부(21)는, 촬영 장치(19)가 촬영한 화상 및 위치 자세 검출부(30)가 출력하는 정보로부터 기준점의 지리 좌표계 좌표를 연산하고, 그 연산 결과와 기준점의 현장 좌표계 좌표에 기초하여 좌표 변환 파라미터 Pr56, Pr65를 연산(교정)한다.

교정부(21)는, 기준점 인식부(22)와, 지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23)와, 현장 좌표계 기준점 좌표 취득부(24)와, 기준점 정보 기록부(25)와, 좌표 변환 파라미터 연산부(26)를 구비하고 있다. 교정부(21)는, 촬영 장치(19)에 의해 촬영된 화상과, 위치 자세 검출부(30)에 의해 출력되는 차체 좌표계 Co4와 지리 좌표계 Co5의 좌표 변환 파라미터 Pr45, Pr54와, 입력 장치(44)로부터 출력되는 기준점의 현장 좌표계 Co6의 좌표 정보를 입력으로 하고, 지리 좌표계 Co5 좌표를 현장 좌표계 Co6 좌표로 변환하는 좌표 변환 파라미터를 출력한다.

기준점 인식부(22)는, 촬영 장치(19)에 의해 촬영된 화상에 작업 현장의 기준점 SP가 찍혀 있는지의 여부를, 패턴 매칭 등의 화상 처리 기술을 사용하여 판정한다.

기준점 SP는, 현장 좌표계 Co6에 있어서의 좌표가 기지가 되고 있는 점이고, 작업 현장의 소정의 위치에 고정적으로 설치되는 임의의 물체에 기록되어 있다. 통상은 도 4에 도시한 바와 같이 작업 현장을 둘러싸도록 복수의 기준점 SP1-SP12가 설치된다. 기준점(SPn)은 지면이나 벽면에 설치되어 있어도 된다. 또한 기준점 SPn으로서 설치되는 물체는, 소정의 크기, 색, 모양, 형상, 성질 등의 특징을 갖는 물체이고, 말뚝이나 못, 마커 등을 포함한다. 또한 여기에서 말하는 마커는, 특정한 파장의 광을 반사하는 마커나 특정한 방향으로 광을 반사하는 마커, AR(Augmented Reality) 기술에서 사용되는 AR 마커나 QR 코드(상표 등록) 등 이차원 코드를 포함하는 마커여도 된다.

도 5에 기준점 SPn이 도시된 기준점 표시 도구의 일례를 도시한다. 도 5의 기준점 표시 도구는, 지면에 박힌 말뚝과, 그 말뚝 위에 설치된 판을 구비한다. 판의 표면에는, 기준점 SP12의 식별 정보(12)와, 기준점 SP12의 현장 좌표계 Co6의 좌표(X=22.4, Y=48.0, H=101.2)와, 기준점 SP12의 위치를 나타내는 삼각형의 마커가 기록되어 있다. 도 5의 삼각형의 마커의 하단이 기준점 SP12의 위치이다. 도 4의 각 기준점 SP1-12에는 도 5와 같은 기준점 표시 도구가 각각 마련되어 있는 것으로 한다. 기준점 SP의 식별 정보나 현장 좌표계 좌표는 마커에 매립해도 된다. 또한, 후술하는 현장 좌표계 기준점 좌표 취득부(24)에서는, 기준점 표시 도구의 판에 기재된 기준점명이나 기준점의 현장 좌표계 좌표를 촬영 장치(19)의 촬영 화상으로부터 판독한다.

본 실시 형태의 기준점 인식부(22)는, 도 5에 도시한 기준점 표시 도구의 삼각형의 마커를 이용하여 촬영 장치(19)의 촬영 화상에 기준점 SP가 찍혀 있는지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 기준점 인식부(22)는, 에지 검출 등의 화상 처리 프로그램을 이용하여 촬영 화상 내에서 삼각형의 마커가 찍힌 영역(삼각형 영역)을 검출하고, 검출된 삼각형 영역의 형상과 컨트롤러(100) 내의 기억 장치에 미리 기억된 삼각형의 마커(템플릿 패턴)의 형상을 패턴 매칭한다. 그리고, 기준점 인식부(22)는, 양자의 매칭률이 소정의 역치를 초과한 경우, 촬영 화상 내에서 검출된 삼각형 영역이 삼각형의 마커에 해당하고, 촬영 장치(19)의 촬영 화상에 기준점 SP가 찍혀 있다고 판정한다.

지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23)는, 촬영 장치(19)에 의해 기준점 SP를 촬영한 화상에 화상 처리를 실시함으로써 촬영 장치(19)로부터 기준점 인식부(22)에서 인식한 기준점 SP까지의 거리 및 방위를 연산하고, 그 거리 및 방위와, 지리 좌표계 차체 좌표 검출부(31)에서 연산한 촬영 장치(19)의 지리 좌표계 좌표에 기초하여, 기준점 인식부(22)에서 인식한 기준점 SP의 지리 좌표계 Co5에 있어서의 좌표를 연산한다.

먼저, 본 실시 형태에서는, 지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23)는, 기준점 인식부(22)에서 인식된 삼각형 영역의 사이즈나 변형을 검지하여, 그것을 미리 기억된 삼각형의 마커(템플릿 패턴)의 형상 및 사이즈와 비교함으로써 촬영 장치(19)와 기준점 SP의 상대 위치를 연산한다. 사이즈가 기지의 마커를 사용한 거리나 방향의 추정은 공지된 방법으로 실현 가능하다. 예를 들어, 화상 처리에 의한 윤곽선 추출을 이용해서 3개의 에지에 둘러싸인 삼각형의 정점을 촬영 화상으로부터 추출함으로써 마커 영역(삼각형 영역)을 추출한다. 추출한 영역을 정규화하고, 패턴 매칭에 의해 템플릿 패턴과의 유사도가 최댓값을 취하는 위치를 마커(즉 기준점 SP)의 위치로 한다. 차체 좌표계 Co4에 있어서의 촬영 장치(19)의 좌표(위치)는 기지이므로, 상기와 같이 구해진 촬영 장치(19)와 기준점 SP의 상대 위치, 즉, 촬영 장치(19)와 기준점 SP의 거리 및 방위(롤각, 피치각, 방위각)로부터, 차체 좌표계 Co4에 있어서의 기준점 SP의 좌표를 연산할 수 있다.

다음으로, 지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23)는, 차체 좌표계 Co4에 있어서의 기준점 SP의 좌표를 지리 좌표계 Co5에 있어서의 좌표로 변환한다. 이 좌표 변환은, 차체 좌표계 Co4에 있어서의 기준점 SP의 좌표에 행렬 Mt45(즉, 좌표 변환 파라미터 Pr45)를 승산함으로써 행할 수 있다. 이 행렬 Mt45는 공지된 방법으로 연산할 수 있고, 예를 들어 롤각, 피치각, 방위각에 기초하여 좌표를 회전하는 회전 행렬이 될 수 있다. 산출된 지리 좌표계 Co5에 있어서의 기준점 SP의 좌표는 기준점 정보 기록부(25)에 출력된다.

또한, 본 실시 형태에서는 패턴 매칭에 의해 촬영 장치(19)와 기준점 SP의 거리와 방향을 연산했지만, 화상 처리를 이용하여 촬영 장치(19)의 촬영 화상으로부터 기준점 SP의 거리와 방향이 구해지는 방법이라면 다른 방법이어도 상관없다. 예를 들어, 촬영 장치(19)로서, 서로의 거리가 기지의 복수의 카메라의 촬영 화상으로부터 시차 화상을 생성하여 기준점 SP까지의 거리를 연산할 수 있는 예를 들어 스테레오 카메라를 이용해도 된다.

현장 좌표계 기준점 좌표 취득부(24)는, 지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23)에서 지리 좌표계 Co5의 좌표가 연산된 기준점 SP의 현장 좌표계 Co6에 있어서의 좌표를 취득하는 처리를 실행하는 부분이다. 기준점 SP의 현장 좌표계 Co6에 있어서의 좌표를 취득하는 방법에는 복수의 패턴이 있고, 예를 들어 현장 좌표계 기준점 좌표 취득부(24)는 촬영 장치(19)의 화상에 포함되어 있는 기준점 SP의 현장 좌표계 좌표의 정보를 화상 인식으로 판독함으로써 취득할 수 있다. 구체적으로는, 도 5의 기준점 표시 도구와 같이 실제의 수치가 표시되어 있는 경우에는 그것을 화상 인식을 이용하여 판독해도 되고, 기준점 표시 도구에 기준점의 현장 좌표계 좌표의 정보가 매립된 이차원 코드나 마커가 표시되어 있는 경우에는 촬영 장치(19)의 촬영 화상 상에서 그것을 탐색하여 매립된 현장 좌표계 좌표를 읽어 들여도 되고, 도 5의 기준점 표시 도구와 같이 기준점 SP의 식별 정보가 표시되어 있는 경우에는 그것을 화상으로부터 판독하여 그 식별 정보에 대응하는 기준점 SP의 현장 좌표계 좌표를 기준점 정보 기록부(25)로부터 읽어 들여도 된다. 또한, 예를 들어 표시 모니터(18)에 기준점의 현장 좌표계 좌표를 입력하는 메시지를 표시하고, 입력 장치(44)를 통해 오퍼레이터에 현장 좌표계 좌표를 입력시켜도 된다. 또한, 기준점의 식별 정보로서는, 기준점에 고유로 설정된 ID나 이름, 현장 좌표계 좌표가 있다.

기준점 정보 기록부(25)는, 기준점 정보를 기록하는 부분이다. 기준점 정보에는, 지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23)에서 연산된 기준점의 지리 좌표계 좌표와, 현장 좌표계 기준점 좌표 취득부(24)에서 취득된 기준점의 현장 좌표계 좌표가 포함되어 있고, 각 기준점에 고유하게 할당된 식별 정보(ID나 명칭)를 포함해도 된다. 지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23)에서 연산된 지리 좌표계 Co4에 있어서의 기준점의 좌표를 입력으로 하여 기준점 정보를 기록하고, 현장 좌표계 기준점 좌표 취득부(24)나 좌표 변환 파라미터 연산부(26)에 출력한다. 초기 상태에 있어서 기준점 정보 기록부(25)는, 초기 상태의 좌표 변환 파라미터 연산에 사용된 기준점 정보를, 입력 장치(44)로부터의 입력을 바탕으로 기록하고 있다. 또한 시공 도중에 기준점이 증감한 경우에는, 입력 장치(44)로부터 해당하는 기준점의 정보를 추가 혹은 삭제한다.

좌표 변환 파라미터 연산부(26)는, 기준점 정보 기록부(25)에 기록된 복수의 기준점의 지리 좌표계 좌표와 현장 좌표계 좌표를 사용하여 지리 좌표계 Co5와 현장 좌표계 Co6의 상호의 좌표 변환 파라미터 Pr56, Pr65를 연산(교정)한다. 좌표 변환 파라미터 Pr56, Pr65는 공지된 방법으로 연산할 수 있고, 예를 들어 평행 이동 행렬, 회전 행렬 및 확대 축소 행렬 중 적어도 하나로 구성되는 변환 행렬이 된다. 좌표 변환 파라미터 P56의 산출에 대하여 간단하게 접촉하면, 예를 들어 지리 좌표계로부터의 좌표 변환 파라미터가 기지의 3차원 직교 좌표계(예를 들어 일본에 있어서의 평면 직각 좌표계나 지심 직교 좌표계)에 있어서의 좌표 Bk에 기준점의 지리 좌표계 좌표를 변환하고, 그 변환 후의 좌표를 Bk(Xk, Yk, Zk)로 하고, 기준점의 현장 좌표계 좌표를 Pk(xk, yk, zk)로 하면, Bk는 하기식과 같이 Pk로 나타낼 수 있다. 단, 하기식에 있어서, Poffset는 평행 이동 행렬, R은 회전 행렬, S는 확대 축소 행렬, δk는 오차를 나타내고, 이들이 좌표 변환 파라미터가 된다.

Bk=Poffset+R·Pk+S·Pk+δk

그리고, 지리 좌표계 좌표와 현장 좌표계 좌표가 기준점 정보 기록부(25)에 기록된 n개(n은 2 이상)의 기준점에 대해서, δk²의 합이 최소가 되는 것과 같은 좌표 변환 파라미터를 최소 제곱법에 의해 구하게 된다. 그리고, 그 연산한 좌표 변환 파라미터와, 최초에 좌표 Bk로의 변환에 이용한 좌표 변환 파라미터로부터 좌표 변환 파라미터 Pr56을 연산할 수 있다. 또한, 좌표 변환 파라미터 Pr56, Pr65의 연산에는, 기준점 정보 기록부(25)에 기록된 복수의 기준점의 기준점 정보를 사용하지만, 모든 기준점 정보를 사용하지 않아도 된다.

좌표 변환 파라미터 연산부(26)가 연산한 좌표 변환 파라미터 Pr56, 65는 정보 처리부(40)에 출력된다.

정보 처리부(40)는, 교정부(21)가 출력하는 좌표 변환 파라미터 Pr56을 바탕으로, 위치 자세 검출부(30)에서 출력되는 지리 좌표계에 있어서의 차체 위치 정보를 현장 좌표계 좌표로 변환하고, 차체 자세 정보와 차체의 현장 좌표계 좌표, 입력 장치(44)로부터 입력되는 정보화 시공 데이터, 조작 레버(10, 11)로부터 입력되는 조작 입력 정보(압력 센서(45)의 검출값)를 따라서 오퍼레이터에 대한 제시 정보나 운전 지원을 위한 제어 정보를 연산한다. 오퍼레이터에 대한 제시 정보는 표시 모니터(18)에, 운전 지원을 위한 제어 정보는 비례 전자 밸브(20)에 출력되고, 정보 제시 기능이나 운전 지원 기능을 실현한다.

정보 처리부(40)는 기록부(41), 현장 좌표계 좌표 변환부(46), 정보 제시 제어부(42), 운전 지원 제어부(43)를 구비하고 있다. 정보 처리부(40)는, 교정부(21), 위치 자세 검출부(30), 입력 장치(44), 압력 센서(45)로부터 정보를 입력하고, 표시 모니터(18) 및 비례 전자 밸브(20)에 정보를 출력한다.

기록부(41)는, 교정부(21)로부터 입력되는 좌표 변환 파라미터 Pr56과, 입력 장치(44)로부터 입력되는 정보화 시공 데이터를 기록한다. 좌표 변환 파라미터 Pr56은 교정부(21)에 의해 교정된 때마다, 기록부(41)에 기록되어, 정보 제시 제어부(42) 및 운전 지원 제어부(43)가 실행하는 제어에 이용된다. 또한, 정보화 시공 데이터는, 정보 제시 제어부(42)에 의한 정보 제시 기능과, 운전 지원 제어부(43)에 의한 운전 지원 기능을 제공하기 위한 3차원 정보를 가진 데이터이고, 예를 들어 유압 셔블(1)로 시공하는 목표면 형상 데이터(목표면 데이터나, 작업 기계의 진입 금지 영역 데이터를 포함한다. 어느 정보화 시공 데이터도 프런트 작업기(1A)의 침입이 방지되도록 유압 실린더(5, 6, 7)를 제어하기 위하여 이용된다.

현장 좌표계 좌표 변환부(46)는, 위치 자세 검출부(30)로부터 입력되는 지리 좌표계 Co5에 있어서의 차체 위치 정보에 대해서, 기록부(41)에 기록된 좌표 변환 파라미터 Pr56을 바탕으로 현장 좌표계 Po6의 차체 위치 정보로 변환한다. 위치 자세 검출부(30)로부터 입력되는 차체 위치 정보로서는, 예를 들어 선회체(1BA)의 지리 좌표계 좌표와, 자세 센서(12-14, 16)에 의해 검출된 프런트 작업기(1A)나 차체(1B)의 자세 정보에 기초하여, 프런트 작업기(1A)에 설정된 제어점(예를 들어 버킷 클로 끝)의 지리 좌표계 좌표가 있다. 또한, 지리 좌표계에 있어서의 선회체(1BA)의 방위와, 자세 센서(16)에 의해 검출된 차체(1B)의 자세 정보에 기초하여, 차체(1B)에 설정된 제어점(예를 들어 상부 선회체(1BA)의 후단)의 지리 좌표계 좌표가 있다.

정보 제시 제어부(42)는, 현장 좌표계 좌표 변환부(46)에서 현장 좌표계 좌표로 변환된 제어점의 위치 정보나 정보화 시공 데이터를 바탕으로 오퍼레이터에 제시해야 할 표시 정보를 연산하고, 표시 모니터(18)에 출력한다. 표시 정보에는 예를 들어, 프런트 작업기(1A)를 측면으로 본 화상이나, 목표면 형상 데이터의 XZ 평면에 있어서의 단면도(목표면), 위치 자세 검출부(30)에서 검출되는 각종 센서값, 버킷(4)의 클로 끝(제어점)으로부터 목표면까지의 거리 등을 포함해도 된다.

운전 지원 제어부(43)는, 현장 좌표계 좌표 변환부(46)에서 현장 좌표계 좌표로 변환된 제어점의 위치 정보나 정보화 시공 데이터를 바탕으로, 오퍼레이터의 운전을 지원하도록 유압 실린더(5, 6, 7)를 동작시키기 위한 제어 신호를 연산하여 비례 전자 밸브(20)에 출력한다. 제어 신호는, 예를 들어 목표면에 대하여 프런트 작업기(1A)의 제어점(예를 들어 버킷 클로 끝)이 잠입하지 않도록 유압 실린더(5, 6, 7)의 움직임을 제한하거나, 프런트 작업기(1A)를 포함하는 차체의 제어점이 장해물과 충돌하지 않도록 정지 또는 회피하도록 유압 실린더(5, 6, 7)나 주행 유압 모터(9a, 9b)나 선회 유압 모터(8)의 움직임을 제어하거나 한다.

<컨트롤러의 처리 플로>

다음으로, 도 6을 참조하면서, 컨트롤러(100)(교정부(21))가 좌표 변환 파라미터 Pr56을 교정하는 처리의 흐름을 설명한다. 또한, 컨트롤러(100)(교정부(21))는 이 좌표 변환 파라미터 교정 처리를 소정의 주기(예를 들어 수분 간격)로 반복하여 실행한다.

도 6의 처리를 개시하면, 스텝 S1에서는, 먼저, 컨트롤러(100)(기준점 인식부(22))는 촬영 장치(19)가 촬영한 화상에 대하여 화상 인식을 이용하여 화상 내에 기준점이 존재하는지의 여부를 판정한다. 촬영 장치(19)가 촬영한 화상 내에 기준점이 없었던 경우에는 처리를 종료하고, 기준점이 존재한 경우에는 다음의 스텝 S2로 진행한다.

스텝 S2에서는, 컨트롤러(100)(지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23))는, 촬영 장치(19) 및 위치 자세 검출부(30)로부터 입력되는 정보에 기초하여, 스텝 S1에서 이용한 화상의 촬영 시각에 있어서의 지리 좌표계 Co5에서의 기준점의 좌표를 연산하고, 스텝 S3으로 진행한다.

스텝 S3에서는, 컨트롤러(100)(현장 좌표계 기준점 좌표 취득부(24))는, 스텝 S2에 있어서 지리 좌표계 Co5의 좌표를 연산한 기준점의 현장 좌표계 좌표를 취득하여 스텝 S4로 진행한다. 스텝 S3에서는, 구체적으로는, 입력 장치(44)에서 오퍼레이터가 직접 입력을 행하는 방법, 기준점 정보 기록부(25)에 기록된 기준점 중 S2에 있어서 연산한 지리 좌표계 좌표로부터 소정의 범위 내의 지리 좌표계 좌표를 갖는 기준점의 현장 좌표계 좌표를 취득하는 방법, 촬영 장치(19)로 촬영한 기준점의 화상으로부터 정보를 판독하여 현장 좌표계 좌표를 취득하는 방법 등에 의해 현장 좌표계 좌표를 취득한다.

스텝 S4에서는, 컨트롤러(100)(교정부(21))는, 기준점 정보 기록부(25)에 있어서, 스텝 S2에서 연산한 기준점의 지리 좌표계 좌표와, 스텝 S3에서 취득한 기준점의 현장 좌표계 좌표와의 대응 관계를 갱신하고, 스텝 S5로 진행한다.

스텝 S5에서는, 컨트롤러(100)(좌표 변환 파라미터 연산부(26))는, 기준점 정보 기록부(25)에 기록된 기준점의 지리 좌표계 좌표와 현장 좌표계 좌표를 바탕으로, 지리 좌표계와 현장 좌표계의 좌표 변환 파라미터 Pr56(예를 들어, 상기의 Poffset(평행 이동 행렬), R(회전 행렬), S(확대 축소 행렬) 및 δk(오차))과 좌표 변환 파라미터 Pr65를 연산하고, 이것을 정보 처리부(40)의 기록부(41)에 기록하여 처리를 종료한다.

<작용·효과>

상기와 같은 컨트롤러(100)와, 촬영 장치(19)와, GNSS 안테나(17a, 17b)를 구비한 시스템에서는, 촬영 장치(19)로 기준점 SPn을 촬영함으로써 기준점 SPn의 지리 좌표계 좌표를 취득할 수 있고, 위성 배치나 전리층의 상황 등에 의해 GNSS에 의한 측위 결과(지리 좌표계 좌표)에 변동이 발생해도 최신의 상황에서의 기준점 SPn의 지리 좌표계 좌표를 용이하게 취득할 수 있다. 이에 의해 최신의 지리 좌표계 좌표를 이용하여 지리 좌표계 Co5로부터 현장 좌표계 Co6로의 좌표 변환 파라미터 Pr56을 빠르게 교정할 수 있으므로, 교정 후의 좌표 변환 파라미터 Pr56을 유압 셔블(1)에서의 제어에 이용함으로써, 유압 셔블(1)의 제어점의 연산 정밀도와 유압 셔블(1)에 의한 시공 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기의 시스템에 있어서, 기준점 표시 도구에 기준점의 현장 좌표계 좌표의 정보가 매립된 마커를 표시해 두고, 그 마커를 촬영 장치(19)로 기준점 SPn과 함께 촬영하여 화상 처리에 의해 복원하면, 촬영 장치(19)에 의한 촬영으로 기준점 SPn의 지리 좌표계 좌표뿐만 아니라 현장 좌표계 좌표도 용이하게 취득할 수 있다. 이에 의해 좌표 변환 파라미터 Pr56을 보다 빠르게 연산할 수 있다.

또한, 촬영 장치(19)의 촬영 범위에 기준점이 항상 포함되도록, 컨트롤러(100)가 촬영 장치(19)의 방향을 제어하도록 구성하면, 언제 촬영해도 촬상 장치(19)의 촬영 범위에 기준점이 포함되게 된다. 그 때문에 좌표 변환 파라미터 Pr56을 원하는 타이밍으로 연산하기 쉬워진다.

또한, 상기의 실시 형태에서는, 컨트롤러(100)와, 촬영 장치(19)와, GNSS 안테나(17a, 17b)를 포함하는 시스템을 유압 셔블(1)에 탑재했으므로, 교정 후의 좌표 변환 파라미터 Pr56을 빠르게 유압 셔블(1)의 컨트롤러에 출력할 수 있고, 그 좌표 변환 파라미터 Pr56을 이용한 제어를 지체 없이 실시할 수 있다. 이에 의해 정보 제시 제어부(42)에 의한 표시 모니터(18)로의 프런트 작업기(1A)의 제어점(버킷 클로 끝)과 목표면의 위치 관계를 정확하게 표시할 수 있음과 함께, 운전 지원 제어부(43)에 의한 유압 액추에이터(5, 6, 7, 8, 9)의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.

<제2 실시 형태>

본 실시 형태의 시스템을 도 7에 도시한다. 본 실시 형태와 제1 실시 형태의 주된 차이로서는, 정보 기록 서버(101)가 추가된 것, 컨트롤러(100)(100A) 내에 현장 좌표계 기준점 좌표 식별부(104)와 좌표 변환 파라미터 갱신부(47)가 추가된 것, 제1 실시 형태에서 컨트롤러(100) 내에 있었던 기준점 정보 기록부(25)(25A)와 좌표 변환 파라미터 연산부(26)(26A)가 정보 기록 서버(101)로 이동하고 있는 것을 들 수 있다.

또한, 제1 실시 형태와 동일한 부분은 동일 부호를 붙여서 적절히 설명을 생략하는 경우가 있다. 부호에 첨자에서 「A」를 붙인 부분은 제1 실시 형태와 다른 처리를 실행하도록 구성되어 있다. 도 2에 도시한 엔진(57), 유압 펌프(56), 컨트롤 밸브(55), 압력 센서(58) 및 액추에이터(5, 6, 7, 8, 9)는 도시를 생략하고 있다.

본 실시 형태의 시스템은, 도 7에 도시한 바와 같이, 촬영 장치(19)와, 컨트롤러(100A)와, 정보 기록 서버(101), 입력 장치(44)와, 압력 센서(45)와, 비례 전자 밸브(20)와, 표시 모니터(18)를 구비하고 있다. 이 중, 정보 기록 서버(101)를 제외하는, 촬영 장치(19), 컨트롤러(100A), 입력 장치(44), 압력 센서(45), 비례 전자 밸브(20) 및 표시 모니터(18)는 유압 셔블(1)에 탑재되어 있다.

<컨트롤러(그의 1)>

컨트롤러(100A)는, 데이터 취득부(102)와, 정보 처리부(40A)와, 위치 자세 검출부(30)를 구비하고 있다.

데이터 취득부(102)는, 기준점 인식부(22)와, 지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23A)와, 현장 좌표계 기준점 좌표 식별부(104)를 구비하고 있다.

지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23A)는, 기준점 인식부(22)에서 인식한 기준점 SP의 지리 좌표계 Co5에 있어서의 좌표를 연산하고, 그 결과를 정보 기록 서버(101)에 출력한다.

현장 좌표계 기준점 좌표 식별부(104)는, 지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23A)에서 지리 좌표계 Co5의 좌표가 연산된 기준점 SP의 식별 정보(기준점 식별 정보)를 취득하여 정보 기록 서버(101)에 출력한다. 기준점 식별 정보를 취득하는 방법에는 복수의 패턴이 있고, 예를 들어 현장 좌표계 기준점 좌표 식별부(104)는 촬영 장치(19)의 화상에 포함되어 있는 기준점 식별 정보를 화상 인식으로 판독함으로써 취득할 수 있다. 구체적으로는, 도 5의 기준점 표시 도구와 같이 기준점 식별 정보(12)가 표시되어 있는 경우에는 그것을 화상으로부터 판독하여 그 식별 정보를 출력해도 된다. 또한, 기준점으로서 이차원 코드를 포함하는 마커를 사용하고 있는 경우 등, 기준점의 형상이나 모양에 기준점 식별 정보를 갖게 하고 있는 경우에는, 촬영 장치(19)가 촬영한 화상으로부터 그 정보를 화상 인식에 의해 인식해도 된다. 또한, 예를 들어 표시 모니터(18)에 기준점 식별 정보를 입력하는 메시지를 표시하여, 입력 장치(44)를 통해 오퍼레이터에 기준점 식별 정보를 입력시켜도 된다. 기준점 식별 정보로서는, 기준점에 고유하게 설정된 ID나 이름, 현장 좌표계 좌표가 있다. 도 5와 같이 기준점 표시 도구에 현장 좌표계 좌표 정보를 갖게 한 경우, 기준점 정보 기록부(25)에 기록된 기준점 정보 중, 현장 좌표계 좌표가 일치하는 기준점의 기준점 식별 정보를 취득하면 된다.

<정보 기록 서버>

정보 기록 서버(101)는, 예를 들어 어떤 작업 현장에서 가동하는 복수의 유압 셔블(1)을 관리하는 관리 센터의 건물 내에 설치되어 있고, 그 복수의 유압 셔블(1)의 컨트롤러(100A)와 무선 통신 네트워크를 통하여 상호 통신 가능하게 접속되어 있다. 정보 기록 서버(101)는, 처리 장치(예를 들어 CPU)와, 그 처리 장치가 실행하는 프로그램이 저장된 기억 장치(예를 들어 ROM, RAM 등의 반도체 메모리)를 갖는 컴퓨터이다. 정보 기록 서버(101) 내의 기억 장치(ROM, RAM 등)에는, 기준점 정보 기록부(25A)나 좌표 변환 파라미터 기록부(103) 등의 기록 영역이 확보되어 있다. 정보 기록 서버(101)는, 기준점 정보 기록부(25A)와, 좌표 변환 파라미터 연산부(26)와, 좌표 변환 파라미터 기록부(103)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 컨트롤러(100A) 내의 데이터 취득부(102)와 정보 기록 서버(101)가, 지리 좌표계를 현장 좌표계로 변환하는 좌표 변환 파라미터 Pr56을 연산하는 교정부(제1 실시 형태에 있어서의 교정부(21))로서 기능하고 있다.

기준점 정보 기록부(25A)는, 지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23A)에서 연산된 지리 좌표계 Co5에 있어서의 기준점의 좌표와, 현장 좌표계 기준점 좌표 식별부(104)에서 취득된 기준점 식별 정보를 1조의 기준점 정보로서 기록한다. 기준점 정보 기록부(25A)에는, 각 기준점의 현장 좌표계 Co6에 있어서의 좌표와 기준점 식별 정보가 기록되어 있고, 현장 좌표계 기준점 좌표 식별부(104)로부터 입력된 기준점 식별 정보를 키로 하여 그 기준점의 현장 좌표계에 있어서의 좌표를 취득할 수 있게 되어 있다. 이에 의해 기준점 정보 기록부(25A)는, 지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23)에서 연산된 기준점의 지리 좌표계 좌표와, 현장 좌표계 기준점 좌표 식별부(104)에서 취득된 기준점 식별 정보에 추가하여, 그 기준점 식별 정보를 갖는 기준점의 현장 좌표계 좌표도 1조의 기준점 정보로서 기록할 수 있다.

좌표 변환 파라미터 연산부(26A)는, 기준점 정보 기록부(25A)에 기록된 기준점의 지리 좌표계 좌표에 변화가 있었던 경우(즉, 컨트롤러(100A)로부터 송신된 기준점의 지리 좌표계 좌표가 그 송신 직전에 기준점 정보 기록부(25A)에 기록되어 있는 데이터와 다른 경우), 그 기준점의 지리 좌표계 좌표와 현장 좌표계 좌표를 사용하여 지리 좌표계 Co5와 현장 좌표계 Co6의 상호의 좌표 변환 파라미터 Pr56, Pr65를 연산(교정)한다. 좌표 변환 파라미터 연산부(26A)가 연산한 좌표 변환 파라미터 Pr56, 65는 좌표 변환 파라미터 기록부(103)에 출력된다.

좌표 변환 파라미터 기록부(103)는 좌표 변환 파라미터 연산부(26A)에서 연산된 좌표 변환 파라미터를 그 연산 시각(즉 갱신 시각)과 함께 기록한다.

<컨트롤러(그의 2)>

정보 처리부(40A)는, 기록부(41)와, 좌표 변환 파라미터 갱신부(47)와, 현장 좌표계 좌표 변환부(46)와, 정보 제시 제어부(42)와, 운전 지원 제어부(43)를 구비하고 있다.

좌표 변환 파라미터 갱신부(47)는, 소정의 시간 간격으로 정보 기록 서버(101)의 좌표 변환 파라미터 기록부(103)에 기록된 좌표 변환 파라미터가 갱신 되었는지의 여부를 확인하고, 갱신되어 있었던 경우에는 정보 기록 서버(101)의 좌표 변환 파라미터 기록부(103)에 기록된 최신의 좌표 변환 파라미터를 취득하고, 기록부(41)에 출력한다.

기록부(41)는, 좌표 변환 파라미터 갱신부(47)로부터 입력되는 좌표 변환 파라미터 Pr56과, 입력 장치(44)로부터 입력되는 정보화 시공 데이터를 기록한다. 좌표 변환 파라미터 Pr56은 정보 제시 제어부(42) 및 운전 지원 제어부(43)가 실행하는 제어에 이용된다.

<컨트롤러와 정보 기록 서버의 처리 플로>

다음으로, 도 8, 9, 10을 참조하면서, 컨트롤러(100A)의 데이터 취득부(102)와, 정보 기록 서버(101)와, 컨트롤러(100A)의 정보 처리부(40A)가 좌표 변환 파라미터 Pr56을 교정하고, 정보 처리부(40A)의 기록부(41)에 기록된 좌표 변환 파라미터 Pr56을 갱신하는 처리의 흐름을 설명한다. 또한, 이들의 처리는 소정의 주기(예를 들어 수분 간격)로 반복하여 실행된다.

먼저, 도 8을 사용하여 컨트롤러(100A)의 데이터 취득부(102)에 있어서의 처리를 설명한다.

도 8의 처리를 개시하면, 스텝 S101에서는, 먼저, 컨트롤러(100A)(기준점 인식부(22))는 촬영 장치(19)가 촬영한 화상에 대하여 화상 인식을 이용하여 화상 내에 기준점이 존재하는지의 여부를 판정한다. 촬영 장치(19)가 촬영한 화상 내에 기준점이 없었던 경우에는 처리를 종료하고, 기준점이 존재한 경우 스텝 S102로 진행한다.

스텝 S102에서는, 컨트롤러(100A)(지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23))는, 스텝 S101에서 이용한 화상에 화상 처리를 실시함으로써 촬영 장치(19)로부터 기준점 SP까지의 거리 및 방위를 연산하고, 그 거리 및 방위와, 지리 좌표계 차체 좌표 검출부(31)에서 연산한 촬영 장치(19)의 지리 좌표계 좌표에 기초하여, 그 화상의 촬영 시각에 있어서의 지리 좌표계 Co5에서의 기준점의 좌표를 연산하고, 스텝 S103으로 진행한다.

스텝 S103에서는, 컨트롤러(100A)(현장 좌표계 기준점 좌표 식별부(104))는, S102에 있어서 지리 좌표계 좌표를 연산한 기준점의 기준점 식별 정보를 취득하여 스텝 S104로 진행한다. 구체적으로는, 입력 장치(44)에서 오퍼레이터가 직접 입력을 행하는 방법, 기준점 정보 기록부(25)에 기록된 기준점 중 S102에 있어서 연산한 지리 좌표계 좌표로부터 소정의 범위 내의 지리 좌표계 좌표를 갖는 기준점의 기준점 식별 정보를 취득하는 방법, 촬영 장치(19)로 촬영한 기준점의 화상으로부터 정보를 판독하여 기준점 식별 정보를 취득하는 방법 등에 의해 기준점의 현장 좌표계 좌표를 취득한다.

스텝 S104에서는, 컨트롤러(100A)(데이터 취득부(102))는, 스텝 S102에서 연산한 기준점의 지리 좌표계 좌표와, 스텝 S103에서 취득한 기준점 식별 정보를 대응지어, 정보 기록 서버(101)(기준점 정보 기록부(25A))에 송신하여 처리를 종료한다.

다음으로 도 9를 사용하여 정보 기록 서버(101)에 있어서의 처리를 설명한다.

도 9의 처리를 개시하면, 스텝 S204에서는, 먼저 정보 기록 서버(101)(기준점 정보 기록부(25A))는, 컨트롤러(100A)(데이터 취득부(102))로부터 송신된 기준점의 식별 정보 및 지리 좌표계 좌표를 수신하고, 컨트롤러(100A)(데이터 취득부(102))로 인식된 기준점의 지리 좌표계 좌표를 기록하여, 스텝 S205로 진행한다.

스텝 S205에서는, 정보 기록 서버(101)는 스텝 S204에서 기준점 정보 기록부(25A)에 기록된 기준점의 지리 좌표계 좌표가, 직전에 기록되어 있었던 좌표와 다른 좌표로 갱신된 경우에는 스텝 S6으로 진행하고, 갱신되지 않은 경우에는 처리를 종료한다.

스텝 S206에서는, 정보 기록 서버(101)(좌표 변환 파라미터 연산부(26))는, 스텝 S204에서 지리 좌표계 좌표를 수신한 기준점의 현장 좌표계 좌표를 기준점 정보 기록부(25A)로부터 취득하고, 그 기준점의 지리 좌표계 좌표와 현장 좌표계 좌표에 기초하여 지리 좌표계 Co5를 현장 좌표계 Co6으로 변환하는 좌표 변환 파라미터 Pr56을 연산한다.

스텝 S207에서는, 정보 기록 서버(101)는, 스텝 S206에서 연산된 좌표 변환 파라미터 Pr56을 좌표 변환 파라미터 기록부(103)에 기록하여 처리를 종료한다.

다음으로 도 10을 사용하여 컨트롤러(100A)(정보 처리부(40A))에 있어서의 처리를 설명한다.

도 10의 처리를 개시하면, 스텝 S308에서는, 컨트롤러(100A)(좌표 변환 파라미터 갱신부(47))는 소정의 시간 간격으로 정보 기록 서버(101)의 좌표 변환 파라미터 기록부(103)에 기록된 좌표 변환 파라미터 Pr56이 갱신되었는지의 여부를 확인한다. 구체적으로는 컨트롤러(100A)가 정보 기록 서버(101)에 좌표 변환 파라미터 Pr56의 갱신의 유무를 문의하는 신호를 송신하고, 정보 기록 서버(101)로부터 송신되는 회답의 신호를 기초로 갱신의 유무를 판단한다. 또한, 정보 기록 서버(101)로부터 소정의 시간 간격으로 갱신의 유무를 통지하는 신호를 컨트롤러(100A)가 수신됨으로써 갱신의 유무를 판단해도 된다. 좌표 변환 파라미터 Pr56이 갱신되고 있었던 경우에는 스텝 S309로 진행하고, 갱신되어 있지 않은 경우에는 처리를 종료한다.

스텝 S309에서는, 컨트롤러(100A)(좌표 변환 파라미터 갱신부(47))는, 정보 기록 서버(101)에 대하여 좌표 변환 파라미터 기록부(103)에 기록된 최신의 좌표 변환 파라미터 Pr56을 송신하도록 명령하고, 컨트롤러(100A)는 정보 기록 서버(101)로부터 송신된 좌표 변환 파라미터 Pr56을 기록부(41)(ROM, RAM 등의 기억 장치)에 기억하여 처리를 종료한다.

<작용·효과>

이상의 구성에서는, 작업 현장에 존재하는 복수의 유압 셔블(1)의 컨트롤러(100A)와, 정보 기록 서버(101)를 네트워크로 접속하고, 각 컨트롤러(100A)로부터 적어도 기준점의 지리 좌표계 좌표와 기준점 식별 정보를 정보 기록 서버(101)에 송신하고 있다. 그리고, 각 컨트롤러(100A)로부터 송신되는 기준점의 지리 좌표계 좌표에 변화가 있었던 경우, 정보 기록 서버(101)는, 그 기준점의 지리 좌표계 좌표와 현장 좌표계 좌표에 기초하여 좌표 변환 파라미터 Pr56을 연산하고, 그 좌표 변환 파라미터 Pr56을 정보 기록 서버(101) 내의 좌표 변환 파라미터 기록부(103)에 기록하여 데이터의 갱신을 행한다. 각 컨트롤러(100A)는, 좌표 변환 파라미터 Pr56의 갱신의 유무를 소정의 간격으로 정보 기록 서버(101)에 문의하고 있고, 갱신이 있었을 때에는 정보 기록 서버(101)로부터 최신의 좌표 변환 파라미터 Pr56을 다운로드하고, 최신의 좌표 변환 파라미터 Pr56을 정보 제시 제어부(42) 및 운전 지원 제어부(43)에 있어서의 제어에 이용할 수 있다.

이에 의해, 작업 현장에서 가동 중인 복수의 유압 셔블(1) 중에 기준점(기준점 표시 도구)이 촬영 장치(19)로 촬영할 수 없는 유압 셔블(예를 들어 도 4의 제2 유압 셔블)이 존재하고, 그 촬영 불가능 기간에 위성 배치가 변화하여 지리 좌표계 좌표(위성 측위 결과)에 변동이 발생한 때라도, 그 기간 내에 어느 하나의 기준점(기준점 표시 도구)을 촬영할 수 있었던 다른 유압 셔블(예를 들어 도 4의 제1 유압 셔블)이 취득한 지리 좌표계 좌표에 기초하여 정보 기록 서버(101)가 교정한 좌표 변환 파라미터 Pr56을 다운로드할 수 있다. 즉, 어떤 유압 셔블(1)이 기준점을 촬영할 수 없는 상황에 있어도, 기준점을 촬영 가능한 다른 유압 셔블(1)로부터의 정보에 기초하여 갱신(교정)한 좌표 변환 파라미터 Pr56을 빠르게 이용 가능해지므로, 작업 현장에서 가동하는 유압 셔블 전체의 제어점의 연산 정밀도와 시공 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기의 실시 형태에서는, 기준점의 현장 좌표계 좌표를 정보 기록 서버(101)에서 일원 관리하고 있으므로, 유압 셔블(1)측에서는 기준점의 현장 좌표계 좌표를 등록 또는 기억할 필요가 없어지고, 유저나 오퍼레이터의 조작 부담을 경감할 수 있다.

또한, 상기의 실시 형태에서는, 정보 기록 서버(101)로부터 좌표 변환 파라미터 Pr56이 교정된 것이 각 유압 셔블(1)의 컨트롤러(100A)에 통지된 때, 각 유압 셔블(1)의 컨트롤러(100A)는, 그 교정된 상기 좌표 변환 파라미터 Pr56을 수신하고, 그 수신한 좌표 변환 파라미터 Pr56을 이용하여 제어점의 좌표 변환을 행하는 것으로 하고 있다. 이에 의해 좌표 변환 파라미터 Pr56에 갱신이 있었던 경우에는, 각 유압 셔블(1)의 컨트롤러(100A)에 빠르게 다운로드되므로, 각종 제어에 바로 이용할 수 있다.

<기타>

또한, 본 발명은 상기의 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내의 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 본 발명은 상기의 실시 형태에서 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지는 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다. 또한, 어떤 실시 형태에 관한 구성의 일부를, 다른 실시 형태에 관한 구성에 추가 또는 치환하는 것이 가능하다.

예를 들어, 상기의 제1 실시 형태에서는, 컨트롤러(100)와, 촬영 장치(19)와, GNSS 안테나(17a, 17b)를 구비한 좌표 변환 시스템을 유압 셔블(1)에 탑재한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 이것의 구성은 필수적인 사항이 아니다. 즉, 유압 셔블(1)과는 별도로, 컨트롤러(100)와, 촬영 장치(19)와, GNSS 안테나(17a, 17b)로 이루어지는 좌표 변환 시스템을 마련하고, 거기에서 연산한 좌표 변환 파라미터를 유압 셔블(1)에 송신하도록 시스템을 구성해도 된다. 제2 실시 형태에서도 마찬가지이고, 컨트롤러(100)와, 촬영 장치(19)와, GNSS 안테나(17a, 17b)를 포함하는 좌표 변환 시스템을 작업 현장 내에 복수 마련하여, 거기에서 연산한 좌표 변환 파라미터를 정보 기록 서버(101)에 송신하도록 시스템을 구성해도 된다.

제2 실시 형태에서는, 정보 기록 서버(101)측에 기준점 정보 기록부(25A)와 좌표 변환 파라미터 연산부(26A)를 마련했지만, 이들을 제1 실시 형태와 마찬가지로 컨트롤러(100A)측에 마련해도 된다. 즉 컨트롤러(100A)측에서 좌표 변환 파라미터 Pr56을 연산하고, 그 좌표 변환 파라미터 Pr56만을 정보 기록 서버(101)에 송신하여 좌표 변환 파라미터 기록부(103)에 기록하는 구성을 채용해도 된다.

또한, 제2 실시 형태에서는, 컨트롤러(100A)로부터는 기준점의 현장 좌표계 좌표를 포함하지 않는 식별 정보(기준점 식별 정보)를 정보 기록 서버(101)에 송신했지만, 기준점 식별 정보 대신에 제1 실시 형태와 마찬가지로 기준점의 현장 좌표계 좌표를 송신하는 구성을 채용해도 된다.

또한, 제2 실시 형태에서는, 기준점의 지리 좌표계의 변화의 유무를 정보 기록 서버(101)측(좌표 변환 파라미터 연산부(26A))에서 판단했지만, 각 유압 셔블(1)의 컨트롤러(100A)의 지리 좌표계 기준점 좌표 연산부(23A)에서 변화의 유무를 판단하고, 변화가 있었던 경우에만 지리 좌표계 좌표를 정보 기록 서버(101)에 송신하도록 시스템을 구성해도 된다.

또한, 상기의 각 실시 형태에서는, 각 유압 셔블(1)은 최종적으로 현장 좌표계 좌표에 기초하여 정보 제시 제어부나 운전 지원 제어부에 의한 각종 제어를 행하기로 했지만, 최종적으로 지리 좌표계 좌표에 기초하여 각종 제어를 실행해도 된다. 즉, 지리 좌표계 Co5를 현장 좌표계 Co6으로 변환하는 좌표 변환 파라미터 Pr56뿐만 아니라, 현장 좌표계 Co6을 지리 좌표계 Co5로 변환하는 좌표 변환 파라미터 Pr65를 이용하도록 시스템 구성해도 된다.

또한, 상기의 컨트롤러(100, 100A)나 서버(101)에 관한 각 구성이나 당해 각 구성의 기능 및 실행 처리 등은, 그것들의 일부 또는 전부를 하드웨어(예를 들어 각 기능을 실행하는 로직을 집적 회로로 설계하는 등)에서 실현해도 된다. 또한, 상기의 컨트롤러(100, 100A)나 서버(101)에 관한 구성은, 연산 처리 장치(예를 들어 CPU)에 의해 판독·실행됨으로써 당해 컨트롤러·서버의 구성에 관한 각 기능이 실현되는 프로그램(소프트웨어)으로 해도 된다. 당해 프로그램에 관한 정보는, 예를 들어, 반도체 메모리(플래시 메모리, SSD 등), 자기 기억 장치(하드디스크 드라이브 등) 및 기록 매체(자기 디스크, 광디스크 등) 등에 기억시킬 수 있다.

또한, 상기의 각 실시 형태의 설명에서는, 제어선이나 정보선은, 당해 실시 형태의 설명에 필요하다고 해석되는 것을 나타냈지만, 반드시 제품에 관한 모든 제어선이나 정보선을 나타내고 있다고는 할 수 없다. 실제로는 거의 모든 구성이 서로 접속되어 있다고 생각해도 된다.

1: 유압 셔블(작업 기계), 1A: 작업기(프런트 작업기), 1B: 차체, 1BA: 상부 선회체, 1BB: 하부 주행체, 2: 붐, 3: 암, 4: 버킷, 5: 붐 실린더, 6: 암 실린더, 7: 버킷 실린더, 10, 11: 조작 레버, 12: 붐 각도 센서(자세 센서), 13: 암 각도 센서(자세 센서), 14: 버킷 각도 센서(자세 센서), 16: 경사각 센서(자세 센서), 17: GNSS 안테나, 18: 표시 모니터(표시 장치), 19: 촬영 장치, 20: 비례 전자 밸브, 100: 컨트롤러, 101: 정보 기록 서버

Claims

작업 현장에 설치되고 이미 현장 좌표계 좌표가 알려져 있는 기준점의 지리 좌표계 좌표와 상기 현장 좌표계 좌표에 기초하여 생성된 좌표 변환 파라미터이며, 상기 작업 현장에 있어서의 임의의 점의 지리 좌표계 좌표를 현장 좌표계 좌표로 변환하는 좌표 변환 파라미터를 연산하는 컨트롤러를 구비하는 좌표 변환 시스템에 있어서,
상기 기준점을 촬영하는 촬영 장치와,
항법 신호를 수신하는 GNSS 안테나를 구비하고,
상기 컨트롤러에는, 상기 기준점의 상기 현장 좌표계 좌표와, 상기 촬영 장치와 상기 GNSS 안테나의 거리가 기억되어 있고,
상기 컨트롤러는,
상기 GNSS 안테나에서 수신되는 항법 신호와, 기억된 상기 촬영 장치와 상기 GNSS 안테나의 거리에 기초하여 상기 촬영 장치의 지리 좌표계 좌표를 연산하고,
상기 촬영 장치에 의해 상기 기준점을 촬영한 화상에 화상 처리를 실시함으로써 상기 촬영 장치로부터 상기 기준점까지의 거리 및 방위를 연산하고,
연산한 상기 촬영 장치로부터 상기 기준점까지의 거리 및 방위와, 연산한 상기 촬영 장치의 지리 좌표계 좌표에 기초하여, 상기 기준점의 지리 좌표계 좌표를 연산하고,
연산한 상기 기준점의 지리 좌표계 좌표와, 기억된 상기 기준점의 상기 현장 좌표계 좌표에 기초하여 상기 좌표 변환 파라미터를 교정하고,
교정된 상기 좌표 변환 파라미터는, 상기 작업 현장에 있어서의 임의의 점의 지리 좌표계 좌표를 현장 좌표계 좌표로 변환하는 것에 이용되는 것을 특징으로 하는 좌표 변환 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기준점의 상기 현장 좌표계 좌표의 정보가 상기 기준점에 설치된 마커에 매립되어 있고,
상기 촬영 장치는, 상기 기준점과 함께 상기 마커를 촬영하고,
상기 컨트롤러는, 상기 촬영 장치에 의해 상기 기준점과 상기 마커를 촬영한 화상에 기초하여 상기 기준점의 상기 현장 좌표계 좌표를 취득하는 것을 특징으로 하는 좌표 변환 시스템.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 컨트롤러가 연산한 상기 기준점의 지리 좌표계 좌표와, 상기 기준점의 식별 정보를 대응지어, 상기 컨트롤러에 네트워크를 통하여 접속된 서버에 출력하는 것을 특징으로 하는 좌표 변환 시스템.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 좌표 변환 파라미터가 상기 컨트롤러에 의해 교정된 때, 교정된 상기 좌표 변환 파라미터를 이용하여 좌표 변환을 행하는 것을 특징으로 하는 좌표 변환 시스템.
제1항에 있어서,
상기 촬영 장치는 상하 좌우로 회동 가능하고,
상기 컨트롤러는, 상기 촬영 장치의 촬영 범위에 상기 기준점이 항상 포함되도록 상기 촬영 장치의 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 좌표 변환 시스템.
제1항의 좌표 변환 시스템을 구비한 작업 기계이며,
상기 GNSS 안테나가 설치된 선회체와,
상기 선회체에 설치되어 유압 실린더에 의해 구동되는 작업기와,
상기 작업기의 자세를 검출하는 자세 센서를 구비하고,
상기 컨트롤러는,
상기 GNSS 안테나에서 수신된 항법 신호에 기초하여 상기 선회체의 지리 좌표계 좌표를 연산하고,
상기 선회체의 지리 좌표계 좌표와, 상기 자세 센서에 의해 검출된 상기 작업 기계의 자세 정보에 기초하여, 상기 작업기에 설정된 제어점의 지리 좌표계 좌표를 연산하고,
상기 컨트롤러에 의해 교정된 상기 좌표 변환 파라미터를 이용하여 상기 제어점의 지리 좌표계 좌표를 현장 좌표계 좌표로 변환하고,
현장 좌표계 좌표에 있어서의 상기 제어점과 소정의 목표면의 위치 관계를 모니터에 표시시키는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제6항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 목표면의 상방에 상기 작업기가 위치하도록 상기 유압 실린더를 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제6항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 컨트롤러가 연산한 상기 기준점의 지리 좌표계 좌표와, 상기 기준점의 식별 정보를 대응지어, 상기 컨트롤러에 네트워크를 통하여 접속된 서버에 출력하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제8항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 기준점의 지리 좌표계 좌표가 갱신된 때에 상기 기준점의 지리 좌표계 좌표와 상기 현장 좌표계 좌표로부터 상기 좌표 변환 파라미터를 교정하는 상기 서버로부터 상기 좌표 변환 파라미터가 교정된 것이 통지된 때, 상기 교정된 상기 좌표 변환 파라미터를 수신하고, 그 수신한 좌표 변환 파라미터를 이용하여 상기 제어점의 좌표 변환을 행하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 연산한 상기 기준점의 지리 좌표계 좌표와, 기억된 상기 기준점의 상기 현장 좌표계 좌표에 기초하는 상기 좌표 변환 파라미터의 교정 처리를, 소정의 주기로 반복하여 실행하는 것을 특징으로 하는 좌표 변환 시스템.