KR20140043374A

KR20140043374A - 작업 기계의 주위 감시 장치

Info

Publication number: KR20140043374A
Application number: KR1020137032343A
Authority: KR
Inventors: 히데후미 이시모토
Original assignee: 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2014-04-09
Also published as: JPWO2012157379A1; EP2712969A1; CN103547747A; WO2012157379A1; AU2012257053A1; US20140088824A1; JP5779244B2; EP2712969A4

Abstract

차량의 전부와 후부의 사이가 굴곡 가능한 아티큘레이트 작업 기계에 부감 화상을 취득하여, 모니터에 차량의 화상과 함께 표시할 때에, 오퍼레이터에게 있어서 작업 기계의 주위를 감시하는데에 최적이 되는 표시 화상으로 한다.
차량 전부(1)와 차량 후부(2)에 설치한 카메라(11a∼11e)에서 얻은 카메라 화상을 모니터(12)에 표시함에 있어서, 운전실(8)이 설치되어 있는 차량 후부(2)를 고정 캐릭터상(2C)으로 하고, 이 고정 캐릭터상(2C)에 대해 굴곡하는 차량 전부(1)를 가동 캐릭터상(1C)으로 하며, 이와 같이 하여 표시되는 차량 화상 VC의 주위에 카메라 화상을 상방 시점이 되도록 좌표 변환한 개별 부감 화상을 합성한 합성 부감 화상을 표시하도록 이루고, 차량 전부(1)와 차량 후부(2)가 연결 축(10)을 중심으로 하여 굴곡했을 때에는, 차량 전부(1)에 설치한 카메라(11a, 11b)로부터 얻은 개별 부감 화상(11A, 11B)의 표시 범위를 변화시킨다.

Description

작업 기계의 주위 감시 장치{DEVICE FOR MONITORING AREA AROUND WORKING MACHINE}

본 발명은, 관절부에 의해 굴곡하는 아티큘레이트 차량(articulated vehicle)으로 이루어지는 작업 기계에 있어서, 기계에 의한 작업의 안전 확보 등을 위해 설치되는 작업 기계의 주위 감시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자주식(自走式) 작업 기계에 있어서의 작업의 안전을 확보하고, 또 작업 기계의 조작성의 향상을 도모하기 위해, 차량의 주위 감시 장치를 설치한 것은, 종래부터 알려져 있다. 종래 기술에 의한 주위 감시 장치는, 차체에 카메라를 장착함과 함께, 운전실에 있어서, 오퍼레이터가 착좌하는 운전석의 전방 위치에 모니터를 설치함으로써 구성된다. 카메라로 촬영한 화상은 동화상 상태의 영상으로서 모니터에 표시되고, 이 모니터의 화상으로부터 차량의 주위에 작업자 등이 들어가 있는지의 여부, 또 주위에 구축물이나 수목 등이 존재하는지의 여부를 확인할 수 있다.

그런데, 단순한 카메라 화상에서는 거리감을 정확하게 파악하는 것이 곤란한 경우가 있다. 또 경우에 따라서는, 방향성을 파악하는 것이 곤란해지는 경우도 있다. 모니터 상에서는, 작업 기계의 근방에 작업자 등이 들어가 있거나, 구축물 등의 장해물이 작업 기계의 근방에 존재하고 있거나 하고 있는 경우, 즉 작업 기계의 근방 위치에 인적 물적 장해가 존재하는 경우에 있어서, 작업 기계의 일부가 이들과 접촉할 우려가 있는지의 여부, 회피 동작을 취해야 하는지, 회피 동작으로서 어느 정도의 움직임이 필요한지, 또한 회피는 불가능하여, 작업 기계의 작동을 정지시켜야 하는지 등은, 모니터를 육안으로 보는 것만으로는 정확하게 판단할 수 없는 경우가 있다. 즉, 모니터에 표시되는 카메라 화상으로부터는 작업 기계와 인적 물적 장해의 정확한 거리나 방향성을 인식할 수 없는 경우가 있다.

그런데, 카메라를 어떤 높이로부터 비스듬히 하(下)방향으로 시야를 돌려 촬영하고, 이 카메라 화상을 화상 변환 처리하면, 가상 시점으로부터의 화상으로 변환할 수 있다. 가상 시점 화상으로서, 시점을 상방 위치로 한 상방 시점 화상은 부감(俯瞰) 상태의 화상이 된다. 이 부감 화상을 모니터에 표시하면, 인적 물적 장해까지의 거리나 그 방향을 정확하게 파악할 수 있다. 작업 기계에 있어서, 부감 화상을 표시함으로써 주위의 감시를 행하는 장치가, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에서는, 작업 기계로서의 유압 셔블의 후방과, 좌측방의 소정의 위치에 카메라를 장착하고, 이들 카메라의 광축을 비스듬히 하방을 향해, 후방 및 측방에 넓은 시야를 가진 화상을 취득하여 상방 시점이 되도록 시점 변환한 부감 화상을 모니터에 표시함으로써, 주변 감시 화면을 취득하도록 하고 있다.

이와 같이 부감 화상을 모니터에 표시하면, 작업 기계로부터 인적 물적 장해까지의 거리 및 방향을 정확하게 파악할 수 있게 된다. 따라서, 작업 기계를 작동시킬 때에, 이 모니터의 영상에 의해서 주위의 안전을 확인할 수 있다.

국제 공개 WO2006/106685호 팸플릿

자주식 작업 기계로서, 아티큘레이트 차량으로 이루어지는 자주식 작업 기계가 있다. 예를 들면, 아티큘레이트 휠 로더나 아티큘레이트 덤프 트럭 등은, 차량의 전부(前部)와 후부(後部)의 사이가 굴곡 가능한 관절을 가지는 것이다. 즉, 아티큘레이트 휠 로더에는, 차량 전부에 로더 버킷 및 그 구동 기구가 설치되고, 차량 후부에 운전실 등이 설치되어 있다. 또, 아티큘레이트 덤프 트럭의 경우에는, 차량 전부가 운전실이 되고, 차량 후부에 짐받이가 설치되어 있다.

이상과 같은 아티큘레이트 작업 기계에 있어서는, 특허문헌 1에 나타내어져 있는 유압 셔블과는 달리, 차량 전부와 차량 후부의 사이가 굴곡하기 때문에, 아티큘레이트 작업 기계에 부감 화상을 취득하여, 모니터에 표시하는 경우에는, 카메라를 어떻게 배치하는지, 또 카메라에서 취득한 부감 화상을 어떻게 하여 표시하는지 등에 대해, 해결해야 하는 과제가 존재한다.

본 발명은 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 차량의 전부와 후부의 사이가 굴곡 가능한 아티큘레이트 작업 기계의 화상과 함께 이 차량의 각 부에 설치한 카메라 화상으로부터의 부감 화상을 모니터에 표시할 때에, 오퍼레이터에게 있어서 작업 기계의 주위를 감시하는데에 최적이 되는 표시 화상으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 차량 전부와 차량 후부를 연결 축에 의해 좌우로 굴곡 가능하게 연결한 아티큘레이트 작업 기계에 설치되는 작업 기계의 주위 감시 장치에 있어서, 상기 차량 전부에 설치한 1 또는 복수의 카메라와, 상기 차량 후부에 설치되어, 차량의 후방 위치를 시야로 하는 카메라를 포함하는 1 또는 복수의 카메라와, 상기 작업 기계의 주위 감시 화상을 표시하기 위한 모니터와, 상기 연결 축을 중심으로 한 상기 차량 전부와 상기 차량 후부 사이의 굴곡 각도에 의거하여, 상기 각 카메라의 위치를 산출하는 카메라 위치 산출부와, 상기 각 카메라에서 취득한 카메라 화상을 상방 시점이 되도록 시점 변환하여, 각각 부감 화상으로 하는 화상 변환 수단과, 상기 각 카메라에 의해 촬영한 각 개별 부감 화상을, 상기 카메라 위치 산출부에 의해 산출된 각각의 위치 관계가 되도록 합성한 합성 부감 화상을 생성하여, 상기 모니터에 이 합성 부감 화상을 표시하기 위한 화상 합성 수단과, 상기 합성 부감 화상을, 상기 차량 전부 또는 상기 차량 후부 중 어느 한 쪽을 고정한 고정측 캐릭터상(像)으로 하고, 다른 쪽을 상기 굴곡 각도에 의거하여 상기 고정측 캐릭터상에 대해 상대 회전 운동하는 가동측 캐릭터상으로 한 차량 화상과 함께 상기 모니터에 표시하는 표시 화상 생성 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

아티큘레이트 작업 기계의 대표적인 것으로서는, 휠 로더나 덤프 트럭이 있지만, 이들 이외이더라도, 차량 전부와 차량 후부가 굴곡 가능하게 연결되어 있고, 차량 전부 또는 차량 후부 중 어느 한 쪽에 운전석이 설치되며, 다른 쪽에는 작업 수단을 장착한 것에 적용 가능하다.

작업 기계의 주위를 감시한다고 하는 경우, 차량의 후방의 감시는 필수적인 것으로서, 좌우 양측부도 감시 영역에 포함시키게 된다. 차량 전부에 운전석이 있는 경우, 오퍼레이터에게 있어서 전방 시야가 얻어지기 때문에, 반드시 차량의 전방을 시야로 하는 카메라를 설치할 필요는 없다. 다만, 차량 후부에 운전석이 있는 경우에는, 전방 카메라가 있는 편이 바람직한 경우도 있다.

모니터로의 표시 태양으로서는, 작업 기계의 차량을 평면 상태에서 영상화하여, 모니터의 화면 중앙에 위치시키고, 후방 및 좌우의 양측, 또한 필요에 따라 전방의 화상을 차량 화상의 주위에 합성하여 표시한다. 여기서, 차량 화상으로서는, 차량 그 자체를 실사(實寫)한 화상이더라도 되지만, 차량을 심벌화한 캐릭터 화상으로 하는 편이, 보기 쉽다는 점에서 바람직하다. 차량 전부와 차량 후부는, 서로 좌우로 굴곡하는 것이기 때문에, 어느 한 쪽을 고정측 캐릭터상으로 하고, 다른 쪽을 이 고정측 캐릭터상에 대해 굴곡하는 가동측 캐릭터상으로 한다. 어느 쪽을 고정측 캐릭터상으로 하는지에 대해서는, 주위 감시의 관점에서 결정된다. 일반적으로는, 운전석이 설치되어 있는 측을 고정측 캐릭터상으로 하는 것이 바람직하다. 특히 차량 후부에 운전석이 위치하고 있는 경우에는, 차량 후부를 고정측 캐릭터상으로 하고, 차량 전부를 가동측 캐릭터상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 차량 전부에 운전석이 있는 경우에는, 원칙적으로 차량 전부를 고정측 캐릭터상으로 하는 것이 바람직하지만, 예를 들면 아티큘레이트 덤프 트럭의 경우에 있어서는, 차량을 후진시킬 때에는, 오히려 차량 후부를 고정측 캐릭터상으로 하는 것이 바람직한 경우도 있다. 따라서, 운전 작동 모드를 검출하여, 전진 시에는 차량 전부를 고정측 캐릭터상으로서 표시하고, 후진 시에는 차량 후부를 고정측 캐릭터상으로 할 수도 있다.

모니터에 표시되어 있는 차량 화상에는, 사람이나 구축물 등의 인적 물적 장해가 위치하고 있으면 위험한 영역을 설정하여, 오퍼레이터에게 주의를 촉구하도록 하면, 주위 감시를 위해 유리하다. 이를 위해, 차량 차체상(像)의 주위에 주의 범위 가이드 라인을 합쳐서 표시할 수 있다. 이 경우, 차량 전부와 차량 후부가 굴곡하기 때문에, 이 주의 범위 가이드 라인도 가동측 캐릭터상의 굴곡 각도에 따라 변화시키도록 한다.

차량 전부와 차량 후부가 굴곡 가능하게 되어 있으므로, 그 사이가 최대 굴곡 각도가 되었을 때여도, 모니터에 표시되어 있는 합성 부감 화상에 결락부가 생기지 않도록 해야 한다. 이를 위해서는, 복수 설치되어 있는 각 카메라의 시야 범위는, 적어도 서로 이웃하는 2개의 카메라의 시야가 일부 중첩되도록 설정한다. 그리고, 카메라의 시야가 중첩된 부위는 어느 한 쪽의 화상이 표시되고, 다른 쪽의 화상 중, 중첩되는 부위의 화상은 표시되지 않도록 설정한다.

차량의 전부와 후부의 사이가 굴곡 가능한 아티큘레이트 작업 기계에 있어서, 각 장소에 설치한 카메라의 화상으로부터 부감 화상을 생성하여, 모니터에 표시함에 있어서, 굴곡하는 관계에 있는 차량 전부와 차량 후부를, 실제의 굴곡 자세를 차체상 표시하고, 이 차체상 표시에 각 카메라에 의거하는 부감 화상을 카메라의 위치에 따르도록 합성한 합성 부감 화상을 합성하여 표시함으로써, 오퍼레이터에게 있어서 작업 기계의 주위를 감시하는데에 최적인 감시 화상을 모니터에 표시할 수 있다.

도 1은 아티큘레이트 작업 기계의 일례로서의 아티큘레이트 휠 로더의 정면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 카메라 화상으로부터 부감 화상으로의 변환을 위한 원리를 나타내는 설명도이다.
도 4는 카메라 화상과 이 카메라 화상으로부터 변환한 부감 화상을 나타내는 설명도이다.
도 5는 아티큘레이트 휠 로더의 모니터에 표시되는 화상을 나타내는 설명도이다.
도 6은 차량 전부와 차량 후부를 굴곡시킨 상태를 나타내는 아티큘레이트 휠 로더의 평면도이다.
도 7은 도 6의 굴곡 상태로 한 아티큘레이트 휠 로더의 모니터에 표시되는 화상을 나타내는 설명도이다.
도 8은 굴곡 상태로 한 아티큘레이트 휠 로더에 설정되는 좌표계를 나타내는 설명도이다.
도 9는 비굴곡 상태로 한 아티큘레이트 휠 로더의 각 개별 부감 화상을 합성하기 전의 시야 범위를 나타내는 설명도이다.
도 10은 굴곡 상태로 한 아티큘레이트 휠 로더의 각 개별 부감 화상을 합성하기 전의 시야 범위를 나타내는 설명도이다.
도 11은 모니터에 차량 화상과 합성 부감 화상을 표시하기 위한 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12는 아티큘레이트 작업 기계의 다른 일례로서의 아티큘레이트 덤프 트럭의 정면도이다.
도 13은 도 12의 평면도이다.
도 14는 차량 전부와 차량 후부를 굴곡시킨 상태를 나타내는 아티큘레이트 덤프 트럭의 평면도이다.
도 15는 도 14의 굴곡 상태로서, 아티큘레이트 덤프 트럭의 후진 시에 있어서의 모니터의 표시를 나타내는 설명도이다.

이하에, 도면에 의거하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 먼저, 도 1 내지 도 3에 아티큘레이트 작업 기계의 일례로서의 아티큘레이트 휠 로더의 구성을 나타낸다.

도 1 및 도 2에 있어서, 1은 차량 전부, 2는 차량 후부로서, 차량 전부(1)는 차륜(1a)을 가지고, 그 전부에 작업 수단으로서의 로더 버킷(3)이 장착되어 있으며, 이 로더 버킷(3)은 아암(arm)(4)의 선단에 연결 핀(5)를 개재하여 연결되어 있고, 버킷 실린더(6)에 의해 연결 핀(5)를 중심으로 하여 상하 방향으로 회전 운동 가능하게 되어 있다. 또, 아암(4)에는 아암 실린더(7)가 연결되어 있고, 이 아암 실린더(7)를 작동시키면, 로더 버킷(3)이 상하 이동하게 된다. 차량 후부(2)는 차륜(2a)을 가지는 것이고, 이 차량 후부(2)에는 내부에 운전석과 각종의 조작 수단을 설치한 운전실(8)이 설치되어 있으며, 운전실(8)의 후부 위치에는 엔진이나 유압 펌프 등의 기계류가 수납되어 있는 구조물(9)이 설치되어 있다.

이들 차량 전부(1)와 차량 후부(2)의 사이는 연결 축(10)에 의해 연결되어 있고, 이 연결 축(10)을 중심으로 하여, 차량 전부(1)와 차량 후부(2)는 수평 방향으로 상대 회전 운동 가능하게 되어 있다. 그리고, 운전실(8) 내에는 조작 수단으로서의 스티어링 휠(steering wheel)(도시 생략)이 설치되어 있고, 이 스티어링 휠을 조작함으로써, 또한 그 조작량에 따라, 연결 축(10)을 중심으로 하여 차량 전부(1)와 차량 후부(2)의 사이가 굴곡하게 된다.

아티큘레이트 휠 로더에는, 주위를 감시하기 위해, 복수의 카메라가 설치되어 있다. 도 2에 복수의 카메라의 배치 레이아웃의 일례를 나타낸다. 도시한 것에 있어서는, 차량 전부(1)의 후방의 위치로서, 좌우 양측부에 전부 좌측 카메라(11a)와 전부 우측 카메라(11b)가 설치되어 있다. 또 차량 후부(2)에는, 후방 카메라(11c)와, 후부 좌측 카메라(11d) 및 후부 우측 카메라(11e)가 설치되어 있다. 이들 각 카메라(11a∼11e)는, 각각 차체에 장착되어 있고, 그 시야 방향은 비스듬히 하방으로 되어 있다. 그리고, 카메라(11a∼11e)에 의해 촬영한 카메라 화상으로부터, 각 카메라(11a∼11e)의 화각(angle of view) 범위의 부감 화상으로 변환되게 된다.

즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 소정의 높이 위치에 카메라(11)를 배치하여, 각도 α를 가지고 비스듬히 하방으로 대물 렌즈의 광축 CA를 향한 상태에서 촬영하면, 카메라 화상 P가 얻어진다. 이 각도 θ를 가진 카메라 화상 P로부터, 동(同) 도면에 가상 선으로 나타낸 바와 같이, 가상 시점 VF로부터 카메라 화상 P에 대해 광축 VA가 수직으로 되도록 좌표 변환한 화상을 작성한다. 이것에 의해, 각도 α를 가진 비스듬히 상방으로부터의 카메라 화상을 부감 화상으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 도 4의 (a)에 나타낸 카메라 화상(변형 보정 등의 화상 보정을 행한 후의 화상)을 좌표 변환하면, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같은 부감 화상이 얻어지게 된다.

이와 같이 하여 변환된 부감 화상은, 아티큘레이트 휠 로더의 차체상 화상과 함께, 운전실(8) 내에 설치한 모니터(12)에 표시된다. 이 모니터(12)의 표시의 일 태양을 도 5에 나타낸다. 도면 중에 있어서, 1C는 차량 전부(1)의 차체상을 캐릭터화한 전부의 캐릭터상이고, 2C는 차량 후부(2)의 차체상을 캐릭터화한 후부의 캐릭터상이며, 이들에 의해서 차량 화상 VC가 구성된다. 그리고 11A∼11E는, 각각 카메라(11a∼11e)에서 취득한 카메라 화상을 좌표 변환하여 얻어진 개별 부감 화상이며, 이들을 합성한 합성 부감 화상으로서, 차량 화상과 함께 모니터(12)에 표시된다. 또한, 도면 중에 있어서 L은 차량 화상 VC의 주위에 설정되는 주의 범위 가이드 라인이며, 이 주의 범위 가이드 라인 L은, 내부에 사람이나 구축물 등으로 이루어지는 인적 물적 장해가 위치하고 있으면, 위험하다고 하여 설정된 영역의 경계부이다.

그런데, 아티큘레이트 휠 로더에 있어서는, 차량 전부(1)와 차량 후부(2)의 사이는 연결 축(10)으로 연결되어 있고(도 1 참조), 도 6에 나타낸 바와 같이, 차량 전부(1)와 차량 후부(2)의 사이가 연결 축(10)을 중심으로 하여 좌우로 굴곡 가능하게 되어 있다. 따라서, 차량의 주행 시나 작업 시에 있어서, 아티큘레이트 휠 로더가 굴곡 자세를 취하고 있으면, 모니터(12)의 차량 화상 표시도 이것에 맞추어, 도 7에 나타낸 굴곡 상태로 한다.

여기서, 아티큘레이트 휠 로더에 있어서는, 운전실(8)은 차량 후부(2) 측에 위치하고 있으므로, 모니터(12) 상에서는, 차량 후부(2)를 소정 위치에 고정한 고정측 캐릭터상(2C)으로 하고, 차량 전부(1)를 이 고정측 캐릭터상(2C)에 대해 굴곡하는 가동측 캐릭터상(1C)으로서 표시된다. 그리고, 개별 부감 화상(11A∼11E) 중, 차량 후부(2)에 장착한 카메라(11c, 11d, 11e)에 의거하는 개별 부감 화상(11C∼11E)이 고정적으로 표시되고, 차량 전부(1)에 장착한 카메라(11a, 11b)에 의거하는 개별 부감 화상(11A, 11B)을 굴곡 각도에 따라 변화시키도록 하여 표시한다.

이를 위해서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 차량 후부(2)와 차량 전부(1) 사이의 연결 축(10)을 중심으로 한 좌표계 Σ로 하고, 또 차량 전부(1) 및 차량 후부(2)의 좌표계도 Σf, Σg로 하여 각각 모니터의 화면 상에 설정한다. 여기서, 차량 후부(2)는 고정측 캐릭터상(2C)으로서 표시되므로, 차량 후부(2)의 좌표축 Σg는 고정된다. 각도 θ분만큼 스티어링 조작이 행해지면, 차량 전부(1)와 차량 후부(2) 사이의 각도가 변화한다. 즉, 좌표계 Σ과 좌표계 Σf가 스티어링 각도 θ만큼 회전하게 된다. 따라서, 모니터(12)에 차량 화상 VC를 표시함에 있어서, 이들 차량 전부(1)와 차량 후부(2)를 표시할 때의 치수와, 스티어링 각도 θ에 의거하여, 도 7에 나타내어져 있는 굴곡 상태의 차량 화상 VC가 생성되어, 합성 부감 화상과 함께 모니터(12)에 표시된다.

카메라(11a∼11e)를 탑재한 차량 전부(1)와 차량 후부(2)로 이루어지는 아티큘레이트 휠 로더가 모니터(12)에 표시될 때에는, 각 개별 부감 화상(11A∼11E)이 반드시 부분적으로 중첩하도록, 카메라(11a∼11e)의 위치와 화각이 설정되어 있다. 이것은, 도 9에 나타낸 비굴곡 상태이더라도, 또 도 10에 나타낸 굴곡 상태로 했을 때의 최대 굴곡 상태이더라도, 동일하게 한다. 따라서, 도 9 및 도 10에는, 이들 각 개별 부감 화상(11A∼11E)의 실제의 시야 범위가 FA∼FE로 된다. 그리고, 합성 부감 화상을 작성하기 위해서는, 화상 신호의 처리에 있어서, 개별 부감 화상의 중첩하는 부위에 대해서는, 어느 한 쪽의 화상을 우선하고, 다른 쪽의 화상은 부분적으로 비표시 상태로 한다.

차량 후부(2)는 모니터(12) 상에서는 고정측 캐릭터상(2C)이 되고, 차량 전부(1)에서는 가동측 캐릭터상(1C)이 되어 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 모니터(12) 상에서의 표시 에어리어는, 고정측 캐릭터상(2C) 측인 개별 부감 화상(11C∼11E)의 각 표시 에어리어는 고정적인 것으로 이루고, 가동측 캐릭터상(1C)의 개별 부감 화상(11A, 11B)의 각 표시 에어리어는 변화하도록 설정하고 있다. 이를 위해, 도 9의 비굴곡 상태로부터 도 10의 굴곡 상태를 향해 스티어링을 행하였다고 하면, 합성 부감 화상으로서는, 도 5에 나타낸 상태로부터, 도 7에 나타낸 바와 같이, 좌측의 개별 부감 화상(11A)의 표시 에어리어는 감소하고, 우측의 개별 부감 화상(11B)은 표시 에어리어가 증대하게 된다. 그 결과, 굴곡의 여하를 불문하고, 아티큘레이트 휠 로더의 주위는, 오퍼레이터가 시인 가능한 전방 시야를 제외한 전체에 감시 화상이 표시된다.

이상과 같이, 모니터(12)에 차량 화상 VC와 합성 부감 화상을 합성하도록 하여 표시시키기 위해, 도 11에 나타낸 회로 구성의 제어 장치(20)가 설치된다. 이 제어 장치(20)에는, 카메라(11a∼11e)에서 취득한 카메라 화상 신호가 받아들여지도록 되어 있고, 이들 카메라 화상 신호는, 화상 보정 수단(21)에 의해 변형 보정 등이 필요한 화상 보정을 행하도록 되어 있다. 그리고, 화상 보정 수단(21)에는 화상 변환 수단(22)이 접속되어 있고, 각 카메라 화상 신호는, 이 화상 변환 수단(22)에 의해서, 광축이 수직으로 되도록 좌표 변환한 부감 화상 신호로 변환된다.

이와 같이 하여 개별 부감 화상(11A∼11E)이 생성되지만, 이들 개별 부감 화상(11A∼11E)은, 화상 합성 수단(23)에 의해서, 각각의 표시 에어리어에 표시되도록 신호 처리가 행하여진다. 아티큘레이트 휠 로더는 차량 전부(1)와 차량 후부(2)는 굴곡 가능한 것이기 때문에, 각 카메라(11a∼11e)의 위치와 아티큘레이트 휠 로더의 자세 상태에 의거하여, 각 개별 부감 화상(11A∼11E)의 표시 에어리어가 할당된다. 이를 위해, 제어 장치(20)에는 카메라 위치 산출 수단(24)이 설치되어 있다. 또 제어 장치(20)에는, 아티큘레이트 휠 로더의 차체 정보 전달 수단(25)을 개재하여 스티어링 각도 θ에 관한 정보가 입력되어, 이 카메라 위치 산출 수단(24)에 이 정보가 받아들여지고, 또 카메라 위치 기억 수단(26)으로부터의 비굴곡 상태 시에 있어서의 각 카메라(11a∼11e)의 위치에 관한 정보가 얻어지도록 되어 있으며, 이들 각 카메라(11a∼11e)의 원점 위치와 차량 전부(1)와 차량 후부(2) 사이의 굴곡 각도에 의거하여, 모니터(12)에 표시할 때에 있어서, 각 개별 부감 화상(11A∼11E)에 할당되는 표시 에어리어가 결정되게 되고, 이것에 의해 합성 부감 화상이 생성되게 된다.

또, 모니터(12) 상에 있어서, 차량 전부(1)의 전부 캐릭터 화상(1C)과 차량 후부(2)의 후부 캐릭터 화상(2C)의 상대 위치 관계는, 굴곡 변화하기 때문에, 차량 화상 VC를 모니터(12)에 표시할 때에는, 차체 정보 전달 수단(25)으로부터의 스티어링 각도에 관한 정보에 의거하여 얻어진 차량 전부(1)와 차량 후부(2)의 굴곡 각도가 차량 화상 생성 수단(27)에 받아들여져서, 차량 화상 VC가 생성된다. 그리고, 상술한 합성 부감 화상과 차량 화상 VC가 표시 화상 생성 수단(28)에 입력되고, 이 표시 화상 생성 수단(28)으로부터 송신되는 화상 신호에 의거하여 모니터(12)에 주변 감시 화상이 표시되게 된다.

이상과 같이, 아티큘레이트 휠 로더에 있어서, 차량 후부(2)의 운전실(8) 내에서 오퍼레이터가 기계의 조작을 행할 때, 특히 주행 시에 모니터(12)를 시인(視認)함으로써, 주위에 사람이나 장해물 등과 같은 인적 물적 장해가 존재하는지의 여부를 확인할 수 있다. 차량 화상 VC의 주위에 합성 부감 화상이 나타내어지고, 또한 이 합성 부감 화상에 주의 범위 가이드 라인 L이 표시되어 있기 때문에, 모니터(12)의 시인에 의해 인적 물적 장해의 방향이나, 인적 물적 장해까지의 거리를 정확하게 파악할 수 있게 되어, 작업의 안전 확보나 작업의 효율 향상 등이 도모된다.

여기서, 휠 로더는 아티큘레이트의 것이고, 차량 전부(1)와 차량 후부(2)는 굴곡 가능하게 연결되어 있기 때문에, 모니터(12)에 있어서의 표시도 이 굴곡 상태를 반영시킬 필요가 있다. 오퍼레이터는 차량 후부(2)의 운전실(8) 내에 위치하고 있고, 작업 기구는 차량 전부(1)에 구비하고 있기 때문에, 차량 전부(1) 및 작업 기구를 구성하는 로더 버킷(3)은 운전실(8)의 내부에서 육안으로 볼 수 있으므로, 모니터(12)를 각별히 보지 않아도, 차량의 전진 및 작업 기구를 구동함으로써 실행되는 작업에 대해서는, 안전하고 효율적으로 행할 수 있다.

한편, 아티큘레이트 휠 로더를 굴곡 조작할 때나, 후진시킬 때에는, 또한 작업자 등이 차량에 접근하는 방향으로 이동하고 있거나 하면, 후방 및 측방의 안전 확인을 행할 필요가 있다. 이 때에는, 오퍼레이터가 조작을 행하고 있는 운전실(8)이 설치되어 있는 차량 후부(2)를 고정측 캐릭터상(2C)으로 하고 있으므로, 차량의 후진 시에 있어서의 후방의 안전 확인 및 굴곡 조작 시에 있어서의 주위의 안전 확인을 원활하게 행할 수 있고, 오퍼레이터가 상황을 정확하게 파악할 수 있어, 모니터(12)를 눈으로 보는 데에 있어서 위화감이 생기는 바와 같은 경우는 없다.

다음으로, 아티큘레이트 작업 기계의 다른 예로서, 아티큘레이트 덤프 트럭의 정면도를 도 12에, 또 평면도를 도 13에 나타낸다. 또한, 도 14는 굴곡 상태의 평면도이다.

이들 도면으로부터 명백한 바와 같이, 차량 전부(30)는 운전실(31)을 포함하는 것이고, 차량 후부(32)에는 짐받이(33)가 설치되어 있다. 이 짐받이(33)는 유압 실린더(34)에 의해 후방을 향해 경동(傾動) 가능하게 되어 있다. 차량 전부(30)에는 1세트의 차륜(35)이 설치되고, 차량 후부(32)에는 2세트의 차륜(36)이 설치되어 있다. 차량 전부(30)와, 차량 후부(32)를 구성하는 프레임(37)의 사이는 연결 축(38)에 의해 연결되어 있고, 도 13에 나타낸 비굴곡 상태와, 도 14에 나타낸 굴곡 상태로 변위 가능하게 되어 있다.

차량 전부(30)의 연결 축(38)에 의한 차량 후부(32)로의 연결부의 근방 위치에 있어서의 좌우 양측부에는, 카메라(39a, 39b)가 부착되어 있다. 또, 차량 후부(32)에 대해서는, 프레임(37)의 후부 위치와, 전후의 차륜(36, 36) 사이의 좌우 양측 위치에, 각각 카메라(39c, 39d, 39e)가 설치되어 있다. 그리고, 이들 각 카메라(39a∼39e)에 의해 촬영한 카메라 화상은, 상술한 제 1 실시형태와 동일하게, 상방 시점이 되도록 좌표 변환하여, 개별 부감 화상(39A∼39E)으로 변환된다. 그리고, 이들 개별 부감 화상(39A∼39E)을 합성한 합성 부감 화상이, 도 15에 나타낸 바와 같이, 아티큘레이트 덤프 트럭의 차체상 화상과 함께 모니터(40)에 표시되게 된다. 또한 도 15에는, 아티큘레이트 덤프 트럭의 굴곡 상태가 나타내어져 있다.

모니터(40)에 있어서는, 서로 굴곡하는 차량 전부(30)와 차량 후부(32) 중 어느 쪽을 고정측 캐릭터상으로 하고, 어느 쪽을 가동측 캐릭터상으로 하는지에 대해서는, 운전실(31)을 기준으로 하는 경우에는, 차량 전부(30)를 고정측 캐릭터상으로 하고, 차량 후부(32)를 가동측 캐릭터상으로 한다. 다만, 차량 후부(32)는 차량 전부(30)보다 긴 것이고, 또한 운전실(31)로부터는 후방 시야는 실질적으로 얻어지지 않기 때문에, 후진 시에는 차량 후부(32)를 고정측 캐릭터상으로서 모니터(40)에 표시하도록 구성할 수도 있다. 도 15에 있어서는, 차량 후부(32)를 고정측 캐릭터상(32C), 차량 전부(30)를 가동측 캐릭터상(30C)으로서 나타내고 있다.

아티큘레이트 덤프 트럭이 후진할 때에는, 굴곡 상태이든, 비굴곡 상태이든, 차량 후부(32)의 후방 위치를 향해 이동하게 되므로, 이 차량 후부(32)의 후방 위치를 고정적으로 표시함으로써, 후방 시야 내에 있어서, 사람이나 장해물 등과 같은 인적 물적 장해가 존재하는지의 여부의 확인을 정확하게 행할 수 있게 된다. 다만, 아티큘레이트 덤프 트럭의 전진 시에는, 운전실(31)이 설치되어 있는 차량 전부(30)가 고정측 캐릭터상으로서 표시하는 것이 바람직하다. 따라서, 아티큘레이트 덤프 트럭의 전진 시와 후진 시의 사이에서, 즉 운전 작동 모드에 따라, 고정측 캐릭터상을 바꾸도록 해도 된다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 차량 화상 생성 수단(27) 및 카메라 위치 산출 수단(24)에는, 차체 정보 전달 수단(25)이 접속되어 있고, 이 차체 정보 전달 수단(25)으로부터는 스티어링 각도에 관한 정보뿐만 아니라, 각종의 정보도 취득할 수 있도록 되어 있으므로, 차량이 전진하고 있는지, 후진하고 있는지에 대한 정보를 차체 정보 전달 수단(25)으로부터 취득하고, 이 신호에 의거하여 모니터(40)의 표시 태양을 변화시킬 수 있다.

1, 30: 차량 전부 2, 32: 차량 후부
3: 로더 버킷 8: 운전실
10, 38: 연결 축 11a∼11e, 39a∼39e: 카메라
12, 40: 모니터 20: 제어 장치
21: 화상 보정 수단 22: 화상 변환 수단
23: 화상 합성 수단 24: 카메라 위치 산출 수단
25: 차체 정보 전달 수단 27: 차량 화상 생성 수단
28: 표시 화상 생성 수단 33: 짐받이
1C, 2C, 30C, 32C: 캐릭터 화상
11A∼11E, 39A∼39E: 개별 부감 화상

Claims

차량 전부와 차량 후부를 연결 축에 의해 좌우로 굴곡 가능하게 연결한 아티큘레이트 작업 기계에 설치되는 작업 기계의 주위 감시 장치에 있어서,
상기 차량 전부에 설치한 1 또는 복수의 카메라와,
상기 차량 후부에 설치되어, 차량의 후방 위치를 시야로 하는 카메라를 포함하는 1 또는 복수의 카메라와,
상기 작업 기계의 주위 감시 화상을 표시하기 위한 모니터와,
상기 연결 축을 중심으로 한 상기 차량 전부와 상기 차량 후부 사이의 굴곡 각도에 의거하여, 상기 각 카메라의 위치를 산출하는 카메라 위치 산출부와,
상기 각 카메라에서 취득한 카메라 화상을 상방 시점이 되도록 시점 변환하여, 각각 부감 화상으로 하는 화상 변환 수단과,
상기 각 카메라에 의해 촬영한 각 개별 부감 화상을, 상기 카메라 위치 산출부에 의해 산출된 각각의 위치 관계가 되도록 합성한 합성 부감 화상을 생성하여, 상기 모니터에 이 합성 부감 화상을 표시하기 위한 화상 합성 수단과,
상기 합성 부감 화상을, 상기 차량 전부 또는 상기 차량 후부 중 어느 한 쪽을 고정한 고정측 캐릭터상으로 하고, 다른 쪽을 상기 굴곡 각도에 의거하여 상기 고정측 캐릭터상에 대해 상대 회전 운동하는 가동측 캐릭터상으로 한 차량 화상과 함께 상기 모니터에 표시하는 표시 화상 생성 수단
을 구비한 것을 특징으로 하는 작업 기계의 주위 감시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 차량 전부와 상기 차량 후부 중, 상기 운전석이 설치되어 있는 쪽을 상기 고정측 캐릭터상으로서 상기 모니터 화면에 표시시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 작업 기계의 주위 감시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 작업 기계는 상기 운전석이 상기 차량 전부에 설치되며, 이 작업 기계의 전진 시에는, 상기 고정측 캐릭터상은 상기 차량 전부로 하고, 상기 작업 기계의 후진 시에는, 상기 고정측 캐릭터상은 상기 차량 후부로 하도록, 운전 작동 모드에 의해 표시를 변화시키도록 한 것을 특징으로 하는 작업 기계의 주위 감시 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모니터에는, 차량 화상의 주위에 주의 범위 가이드 라인을 표시하도록 하고, 상기 굴곡 각도가 변화되었을 때에, 이 주의 범위 가이드 라인을 굴곡 각도에 상응하는 각도분만큼 변화시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 작업 기계의 주위 감시 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량 전부 및 상기 차량 후부에 설치한 각 카메라는, 각각의 시야가 상기 굴곡 각도의 전체 범위에 걸쳐 적어도 2개의 카메라의 시야가 부분적으로 중첩되는 위치에 배치하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 작업 기계의 주위 감시 장치.