KR20180110571A - 건설 기계 - Google Patents

Abstract

건설 기계의 작업점 위치의 연산 정밀도를 유지하기 위해, 모든 시공 현장에서 교정 작업을 작업자가 용이하게 행할 수 있도록 한다.
제1 작업점 위치 연산부(40b)는 기준선(51) 상의 복수의 기준점에 작업점(23)이 위치하도록 작업기(3)를 동작시켰을 때, 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 위치를 산출한다. 교정값 연산부(49b)는 제1 작업점 위치 연산부(40b)가 산출한 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 위치가 기준선(51)의 1차 방정식을 만족시킬 수 있는 것을 이용하여, 각도 변환 파라미터(αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk), 치수 파라미터(Lbm, Lam, Lbk) 및 직선 파라미터(기울기 tanθ 및 절편 Zline)의 교정값을 산출한다. 파라미터 갱신부(49c)는 교정값 연산부(49b)에서 산출된 교정값을 각도 연산부(40a) 및 제1 작업점 위치 연산부(40b) 중 해당하는 연산부에서의 연산에 반영시킨다.

Description

건설 기계 {CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 작업기를 갖는 유압 셔블 등의 건설 기계에 관한 것이다.

유압 셔블 등의 건설 기계는 붐, 아암 및 버킷(작업구) 등의 복수의 프론트 부재로 이루어지는 작업기와 건설 기계의 이동을 행하기 위한 주행 장치를 갖고, 오퍼레이터는 조작 레버를 조작함으로써, 작업기나 주행 장치를 동작시킬 수 있다.

시공 현장에 있어서의 건설 기계의 작업은 설계 도면 등에 의해 결정되어 있고, 목적대로의 조작을 행하기 위해서는, 오퍼레이터의 눈에 의한 상황 판단만으로는 곤란하기 때문에, 규준틀이나 수사 등의 표시를 시공 현장에 설치함으로써, 목표 작업면을 오퍼레이터에게 교시하고 있었다.

그런데, 규준틀이나 수사는 광대한 시공 현장에 다수 설치하기 때문에 수고가 많이 들고, 또한 목표대로 시공을 행하기 위해서는 오퍼레이터의 기량을 필요로 했다. 이것으로부터, 근년에는 건설 기계에 프론트 부재용의 각도 센서나 유압 실린더용의 스트로크 센서 등의 자세 검출 수단을 설치하고, 검출한 자세 정보와 작업기의 치수를 바탕으로 작업점(예를 들어, 버킷의 발끝)의 현재 위치를 연산하고, 얻어진 작업점의 현재 위치와 목표 작업면의 거리를 그림이나 수치로 화면에 표시하는 머신 가이던스라고 불리는 시스템이 보급되어, 오퍼레이터에게 용이하게 작업 내용을 파악시키는 것이 가능하게 되었다.

연산된 작업점의 현재 위치의 정밀도는 전술한 자세 정보나 작업기의 치수 등의 파라미터에 영향을 받는다. 정밀도 저하의 원인에는, 예를 들어 자세 검출에 사용하는 센서의 개체차나 경년에 의한 특성 변화, 작업기의 분해ㆍ재조립 시의 센서 설치 위치의 어긋남에 의한 자세 정보의 변화, 프론트 부재의 제조 오차나 유격, 소성 변형에 의한 치수 변화 등이 있다. 이 때문에 건설 기계의 출하 시나 작업 개시 전 등, 작업점의 현재 위치에 대하여 연산값과 실값이 일치하도록 전술한 파라미터를 정기적으로 교정함으로써, 연산값의 정밀도를 유지할 필요가 있다.

그래서, 외부 계측 장치에 의해 계측된 실측값을 실값으로 하고 그 실측값에 기초하여 건설 기계의 파라미터를 교정하는 기술이 제안되어 있다(예로서, 특허문헌 1을 참조).

일본 특허 제5823046호 명세서

특허문헌 1에 기재되어 있는 기술은 외부 계측 장치를 사용하여 전술한 파라미터를 교정한다. 그러나, 일반적으로 외부 계측 장치는 고정밀도일수록 고가이고, 취급에 전문 지식이 불가결하기 때문에, 한정된 작업자밖에 교정 작업을 실시할 수 없다. 또한, 외부 계측 장치는 건설 기계가 사용되는 모든 현장에서 설치 가능하다고는 할 수 없는 점에서, 작업 개시 전의 교정에는 부적합하다.

본 발명의 목적은 건설 기계의 작업점 위치의 연산 정밀도를 유지하기 위해, 모든 시공 현장에서 교정 작업을 작업자가 용이하게 행할 수 있도록 하는 것에 있다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 차량 본체와, 상기 차량 본체에 설치되고, 복수의 프론트 부재로 이루어지는 다관절형의 작업기와, 상기 복수의 프론트 부재의 각도를 각각 검출하는 복수의 각도 센서와, 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 각도 센서의 출력 신호와 각도 변환 파라미터에 기초하여, 상기 복수의 프론트 부재의 각도를 산출하는 각도 연산부와, 상기 각도 연산부에서 산출된 상기 복수의 프론트 부재의 각도 및 상기 복수의 프론트 부재의 치수 파라미터에 기초하여, 상기 작업기에 임의로 설정한 작업점의 상기 작업기의 동작 평면에 있어서의 위치를 산출하는 제1 작업점 위치 연산부를 갖는 건설 기계에 있어서, 상기 제1 작업점 위치 연산부는 상기 동작 평면 상에 설정된 직선상의 기준선 상의 복수의 위치에 상기 작업점이 위치하도록 상기 작업기를 동작시켰을 때, 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 위치를 산출하고, 상기 제어 장치는, 상기 제1 작업점 위치 연산부가 산출한 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 위치에 기초하여, 상기 각도 변환 파라미터, 상기 치수 파라미터 및 상기 기준선의 파라미터의 교정값을 산출하는 교정값 연산부와, 상기 교정값 연산부에서 산출된 상기 교정값을 상기 각도 연산부 및 상기 제1 작업점 위치 연산부 중 해당하는 연산부에서의 연산에 반영시키는 파라미터 갱신부를 구비하는 것으로 한다.

본 발명에 따르면, 모든 시공 현장에서 용이하게 교정 작업을 행할 수 있으므로, 건설 기계의 작업점 위치의 연산 정밀도를 유지할 수 있다.

도 1은 교정 시스템이 탑재되는 유압 셔블(1)의 측면도이다.
도 2는 유압 셔블(1)의 좌표계 및 치수를 간략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 유압 셔블(1)에 탑재되어 있는 차체 제어 시스템(28), 표시 시스템(29) 및 교정 시스템(30)의 개략 구성도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 있어서의 교정 처리의 흐름도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 있어서 3종류의 교정 자세를 취하는 유압 셔블(1)의 측면도이다.
도 6은 작업기(3)에 교정 자세를 취하게 할 때, 작업자의 조작을 보조하는 표시 장치(18)의 표시예이다.
도 7은 제2 실시 형태에 관한 유압 셔블의 측면도이다.
도 8은 제3 실시 형태에 있어서의 교정 처리의 흐름도이다.
도 9는 제3 실시 형태에 관한 유압 셔블의 측면도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 건설 기계의 교정 시스템에 대하여 유압 셔블을 예로 들어 설명한다.

<제1 실시 형태>

제1 실시 형태에서는 시공 현장 등에서 버킷 발끝을 위치시키는 직선[기준선(51)]을 정의하는 장치인 기준선 작성 장치로서, 수평면에 대한 구배 계측 기능을 구비한 포인트 레이저 조사기(47)(도 5 참조)를 이용하고 있다.

도 1은 본 발명에 관한 교정 시스템이 탑재되는 유압 셔블(1)의 측면도이다. 유압 셔블(1)은 상부 선회체(4) 및 하부 주행체(5)를 갖는 차량 본체(2)와, 상부 선회체(4)에 설치되고, 복수의 프론트 부재(링크 부재)(6, 7, 8)로 이루어지는 다관절형의 작업기(프론트 작업기)(3)를 구비한다.

작업기(3)는 붐 핀(19)을 통해 상부 선회체(4)에 회동 가능하게 설치된 붐(6)과, 아암 핀(20)을 통해 붐(6)의 선단에 회동 가능하게 설치된 아암(7)과, 버킷 핀(21)을 통해 아암(7)의 선단에 회동 가능하게 설치된 버킷(8)을 구비한다. 그리고 작업기(3)는 이것들 붐(6), 아암(7) 및 버킷(8)을 구동하기 위한 유압 실린더(유압 액추에이터)인 붐 실린더(9), 아암 실린더(10) 및 버킷 실린더(11)를 구비한다. 본고에서는 버킷(8)을, 복수의 프론트 부재(6, 7, 8)로 이루어지는 작업기(3)의 선단에 위치하는 점에서, 「선단 프론트 부재」라고 칭하는 경우가 있다.

하부 주행체(5)는 좌측의 주행 모터(15a) 및 우측의 주행 모터(15b)와, 이 주행 모터(15a, 15b)에 의해 각각 구동되는 좌우의 크롤러 벨트(무한 궤도)(14a, 14b)를 구비한다. 주행 모터(15a, 15b)가 구동되어 크롤러 벨트(14a, 14b)가 회전함으로써 유압 셔블(1)이 주행한다. 하부 주행체(5)로서는 도시의 크롤러식의 것에 한정되지 않고 복수의 차륜을 갖는 휠식의 것도 이용 가능하다.

상부 선회체(4)는 하부 주행체(5)의 상부에 선회륜(16)을 통해 선회 가능하게 설치되어 있고, 선회 구동 장치(선회 모터)(13)에 의해 선회 구동된다. 상부 선회체(4)에는 운전실(12)과, 유압 액추에이터의 작동유를 토출하는 유압 펌프(도시하지 않음)와, 그 유압 펌프를 구동하기 위한 원동기(예를 들어, 엔진, 모터)(도시하지 않음)와, 차체 제어 컨트롤러(31), 표시 컨트롤러(37) 및 교정 컨트롤러(45)를 포함하는 컴퓨터 등의 장치가 탑재되어 있다.

운전실(12) 중에는 조작량에 따른 조작 신호를 출력하는 차체 조작 장치(17)와, 다양한 정보가 표시되는 표시 장치[예를 들어, 액정 디스플레이(LCD) 등](18)가 설치되어 있다. 오퍼레이터가 차체 조작 장치(17)를 조작함으로써 조작 신호가 출력되고, 그 조작 신호를 기초로 붐 실린더(9), 아암 실린더(10), 버킷 실린더(11), 선회 구동 장치(13), 주행 모터(15a, 15b)를 각각 구동시키는 것이 가능하다.

본 실시 형태에서는 차체 조작 장치(17)로서, 붐(6)의 상승ㆍ하강과 버킷(8)의 덤프ㆍ클라우드를 각각 지시하기 위한 제1 조작 레버와, 아암(7)의 덤프ㆍ클라우드와 상부 선회체(4)의 좌ㆍ우 선회를 각각 지시하기 위한 제2 조작 레버와, 주행 모터(15a)의 정회전ㆍ역회전을 지시하기 위해 제1 주행 레버와, 주행 모터(15b)의 정회전ㆍ역회전을 지시하기 위한 제2 주행 레버(모두 도시하지 않음)의 복수의 레버를 구비한 것이 탑재되어 있다. 제1 조작 레버와 제2 조작 레버는 2복합의 멀티 기능 조작 레버이고, 제1 조작 레버의 전후 조작이 붐(6)의 상승ㆍ하강, 좌우 조작이 버킷(8)의 클라우드ㆍ덤프, 제2 조작 레버의 전후 조작이 아암(7)의 덤프ㆍ클라우드, 좌우 조작이 상부 선회체(4)의 좌ㆍ우 회전에 대응하고 있다. 레버를 경사 방향으로 조작하면, 해당하는 2개의 액추에이터가 동시에 동작한다. 제1 주행 레버와 제2 주행 레버는 단기능 조작 레버이고, 제1 주행 레버의 전후 조작이 주행 모터(15a)의 정회전ㆍ역회전, 제2 주행 레버의 전후 조작이 주행 모터(15b)의 정회전ㆍ역회전에 대응하고 있다.

차체 조작 장치(17)에는 제1 및 제2 조작 레버 및 제1 및 제2 주행 레버의 조작량을 검출하고, 그 검출 신호를 차체 제어 컨트롤러(31)로 보내는 조작량 검출기(도시하지 않음)가 설치되어 있다.

도 2는 유압 셔블(1)의 좌표계 및 치수를 간략적으로 도시하는 도면이다.

유압 셔블(1)의 좌표계 {Xf, Yf, Zf}는 붐 핀(19)의 중심을 원점으로 한다. Zf축은 선회륜(16)의 중심축과 평행으로 취하고, 상향을 정으로 한다. Xf축은 버킷 발끝(22)[작업점(23)]이 가동하는 평면 상(동작 평면 상)에서 Zf축과 수직으로 취하고, 상부 선회체(4)의 전방향을 정으로 한다. 도시하지 않은 Yf축은 오른손 좌표계를 따라 취한다. 이에 의해 Yf축은 도 2의 지면에 수직인 축이고, 지면의 표측이 정이 된다.

붐(6)의 길이 Lbm은 붐 핀(19)으로부터 아암 핀(20)까지의 길이이고, 아암(7)의 길이 Lam은 아암 핀(20)으로부터 버킷 핀(21)까지의 길이이고, 버킷(8)의 길이 Lbk는 버킷 핀(21)으로부터 버킷 발끝(22)까지의 길이이다. 버킷 발끝(22)에 있어서의 폭 방향의 중심을 작업점(23)으로 한다. 붐(6), 아암(7), 버킷(8)의 회동 방향은 Yf축 주위에서 반시계 방향을 정으로 한다. 또한, 작업점(23)은 버킷(8)의 폭 방향의 점이라면 폭 방향의 중심 이외의 점으로 설정해도 된다.

유압 셔블(1)에는 작업기(3)를 구성하는 복수의 프론트 부재(6, 7, 8)의 각도를 각각 검출하는 각도 센서로서, 제1 회전 각도 센서(25), 제2 회전 각도 센서(26) 및 제3 회전 각도 센서(27)가 설치되어 있다.

상부 선회체(4)에 설치된 제1 회전 각도 센서(25)는, 예를 들어 로터리 포텐시오미터이고, 상부 선회체(4)에 대한 붐(6)의 상대 각도 θbm을 아날로그 신호 Vbm으로서 검출한다. 붐(6)에 설치된 제2 회전 각도 센서(26)는, 예를 들어 로터리 포텐시오미터이고, 붐(6)에 대한 아암(7)의 상대 각도 θam을 아날로그 신호 Vam으로서 검출한다. 아암(7)에 설치된 제3 회전 각도 센서(27)는, 예를 들어 로터리 포텐시오미터이고, 아암(7)에 대한 버킷(8)의 상대 각도 θbk를 아날로그 신호 Vbk로서 검출한다.

상부 선회체(4)에 설치된 전후 경사각 센서(24)는, 예를 들어 관성 계측 장치(IMU)이고, Yf축 주위의 중력 방향에 대한 Zf축의 각도 θpitch를 검출한다. 각도 θpitch는 반시계 방향을 정으로 한다.

도 3은 유압 셔블(1)에 탑재되어 있는 차체 제어 시스템(28), 표시 시스템(29) 및 교정 시스템(30)의 개략 구성도이다.

[차체 제어 시스템(28)]

차체 제어 시스템(28)은 차체 조작 장치(17), 차체 제어 컨트롤러(제어 장치)(31), 유압 제어 장치(32), 붐 실린더(9), 아암 실린더(10), 버킷 실린더(11), 선회 모터(13), 주행 모터(15a, 15b)를 갖고 있다.

차체 제어 컨트롤러(31)는 A/D 변환기, D/A 변환기나 디지털 입출력 장치 등으로 구성되는 입출력부(35)와, CPU 등의 연산부(36)와, ROM이나 RAM 등의 기억부(도시하지 않음)를 갖는 컴퓨터이다.

차체 제어 컨트롤러(31)의 입출력부(35)는 차체 조작 장치(17)와 유압 제어 장치(32)로부터 신호를 입력하고, 연산부(36)로 보내고, 또한 연산부(36)의 연산 결과를 유압 제어 장치(32)로 보낸다.

차체 제어 컨트롤러(31)의 연산부(36)는 차체 조작 장치(17)의 조작량 검출기가 보내는 조작량이나 유압 제어 장치(32)의 상태량에 기초하여, 유압 제어 장치(32)로의 명령값을 연산한다.

유압 제어 장치(32)는 붐 실린더(9), 아암 실린더(10), 버킷 실린더(11), 선회 모터(13) 및 주행 모터(15a, 15b)의 각 액추에이터를 구동하기 위해, 배분하는 작동 유량을 제어하는 장치이고, 예를 들어 엔진, 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프, 각 유압 액추에이터에 공급되는 작동유의 유량ㆍ방향을 제어하는 유압 제어 밸브 등으로 구성된다. 유압 제어 장치(32)는 차체 제어 컨트롤러(31)로 연산된 명령값에 기초하여 유압 액추에이터(9-11, 13, 15)를 제어한다.

[표시 시스템(29)]

표시 시스템(29)은 표시 컨트롤러(37), 표시 조작 장치(38), 전후 경사각 센서(24), 제1 내지 3 회전 각도 센서(25-27)를 갖고 있다.

표시 컨트롤러(37)는 A/D 변환기, D/A 변환기나 디지털 입출력 장치 등의 입출력부(39)와, CPU 등의 연산부[40(40a, 40b, 40c)]와, ROM이나 RAM 등의 기억부(41)를 갖는 컴퓨터이다.

표시 컨트롤러(37)의 입출력부(39)는 표시 조작 장치(38)로부터 조작 정보를, 전후 경사각 센서(24) 및 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)의 각각으로부터 아날로그 신호(출력 신호)를, 교정 컨트롤러(42)로부터 교정된 파라미터를 입력하고, 연산부[40(40a, 40b, 40c)]로 보낸다. 또한, 연산부[40(40a, 40b, 40c)]의 연산 결과를 표시 조작 장치(38)나 교정 컨트롤러(42)로 보낸다.

표시 컨트롤러(37)의 연산부(40)는 기억부(41)에 저장된 프로그램에 기초하여, 각도 연산부(40a), 제1 작업점 위치 연산부(40b) 및 작업 정보 연산부(40c)로서 기능한다.

표시 컨트롤러(37)의 기억부(41)는 각도 변환 파라미터, 차체 치수 파라미터, 목표면 정보를 기억하고 있다. 각도 변환 파라미터에는 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)의 아날로그 신호를 각도로 변환하는 식의 계수[αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk(후술)]가 포함된다. 차체 치수 파라미터에는 전술한 붐(6)의 길이 Lbm, 아암(7)의 길이 Lam, 버킷(8)의 길이 Lbk가 포함된다. 목표면 정보에는 유압 셔블(1)이 작업 대상으로 하는 평면의 Xf-Zf 평면에 있어서의 단면의 좌표 정보가 적어도 하나 포함된다.

[각도 연산부(40a)]

각도 연산부(40a)는 입출력부(39)로부터 입력된 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)의 아날로그 신호 Vbm, Vam, Vbk를 각도 θbm, θam, θbk로 변환한다. 예를 들어, 아날로그 신호 Vbm, Vam, Vbk를 각도 θbm, θam, θbk로 변환하는 연산은 1차 방정식으로 행해진다. 본 실시 형태의 각도 연산부(40a)는 이하의 식 (1) 내지 (3)에 의해, 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)의 아날로그 신호 Vbm, Vam, Vbk와, 이 아날로그 신호를 각도 θbm, θam, θbk로 변환하기 위해 기억부(41)에 기억된 각도 변환 파라미터 αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk에 기초하여 각도 θbm, θam, θbk를 산출한다.

[제1 작업점 위치 연산부(40b)]

제1 작업점 위치 연산부(40b)는 유압 셔블(1)의 좌표계 {Xf, Yf, Zf}에 있어서의 작업점(23)의 위치 Pd＝[Xd, Yd, Zd]를 연산한다. 이 연산은 각도 연산부(31a)로부터 구한 각도(θbm, θam, θbk)와, 기억부(41)에 기억된 차체 치수 파라미터(Lbm, Lam, Lbk)에 기초하여, 이하의 식 (4) 내지 (6)에 의해 실행된다. 본고에서는, 후술하는 제2 작업점 위치 연산부(49b)에서 연산되는 작업점(23)의 좌표와 구별하기 위해, 제1 작업점 위치 연산부(40b)에서 연산된 작업점(23)의 좌표 [Xd, Yd, Zd]를 각각 제1 Xf 좌표, 제1 Yf 좌표, 제1 Zf 좌표라고 칭하는 경우가 있다.

작업 정보 연산부(40c)는 표시 조작 장치(38)에 의한 조작 정보, 제1 작업점 위치 연산부(40b)에 의한 연산 결과, 기억부(41)에 기억된 목표면 정보에 기초하여, 작업점(23)과 목표면의 위치 관계를 나타내는 수치 정보나 표시 정보를 연산한다.

표시 조작 장치(38)는 조작부(43)와 표시부(44)를 갖고 있다. 조작부(43)는, 예를 들어 스위치이다. 작업자는 이 스위치를 조작함으로써, 표시 장치(18)에 표시되는 표시 정보의 전환이나, 표시 컨트롤러(37)의 기억부(41)가 기억하는 목표면 정보의 설정을 행한다. 표시부(44)는, 예를 들어 액정 디스플레이이고, 작업자가 작업 내용을 확인하기 위해 연산부(40)의 연산 결과가 표시된다.

[교정 시스템(30)]

교정 시스템(30)은 작업점(23)의 위치 연산 시에 각도 연산부(40a) 및 제1 작업점 위치 연산부(40b)에서 이용되는 파라미터(각도 변환 파라미터 및 치수 파라미터 등)를 교정함으로써 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)를 교정하는 시스템이고, 교정 컨트롤러(45)와, 교정 조작 장치(46)와, 기준선 작성 장치(47)를 구비하고 있다.

[기준선 작성 장치(47)]

기준선 작성 장치(47)는, 도 5에 도시한 바와 같이 교정 작업 시에 작업점(23)을 위치시키는 직선인 기준선(51)을 생성하고, 그 기준선(51)의 수평면에 대한 각도 θline을 취득 가능한 장치이다. 기준선 작성 장치(47)로서는, 예를 들어 수평면을 기준으로 한 구배 계측 기능을 구비한 포인트 레이저 조사기를 이용할 수 있다. 조사되는 레이저는 포인트 레이저뿐만 아니라, 라인 레이저여도 된다. 후자의 경우, 운전실(12) 내의 작업자로부터 항상 기준선(51)이 시인 가능해지므로, 기준선(51) 상에 작업점(23)을 위치시키기 쉽다. 본 실시 형태에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 기준선 작성 장치(47)를 삼각으로 지면에 고정하여 기준선(51)을 생성하고 있고, 유압 셔블(1)에 정의된 Xf-Zf 평면에 있어서의 기준선(51)의 기울기는 경사각 센서(24)로 검출한 θpitch와 θline의 차분의 탄젠트[tan(θline－θpitch)]로 정의된다.

교정 조작 장치(46)는 조작부(52)와 표시부(53)를 갖고 있다. 조작부(52)는, 예를 들어 스위치이다. 작업자는 이 스위치를 조작함으로써, 표시 장치(18)에 표시되는 표시 정보의 전환이나, 표시 컨트롤러(37)의 기억부(41)가 기억하는 각도 변환 파라미터 및 차체 치수 파라미터의 설정ㆍ갱신, 교정 컨트롤러(45)의 기억부(50)가 기억하는 기준선(51)의 정보의 설정, 유압 셔블(1)이 작업점(23)을 기준선(51) 상에 위치시키는 교정 자세를 취했을 때의 확인 등을 행한다. 표시부(53)는, 예를 들어 액정 디스플레이나 스피커이고, 작업자에게 나타내는 교정 작업 수순의 내용이나 연산부(49)의 연산 결과를 표시한다.

[교정 컨트롤러(45)]

교정 컨트롤러(45)는 디지털 입출력 장치 등의 입출력부(48), CPU 등의 연산부(49), ROM이나 RAM 등의 기억부(50)를 갖는 컴퓨터이다.

교정 컨트롤러(45)의 입출력부(48)는 표시 컨트롤러(37)의 연산부(40)에 의한 연산 결과나 표시 컨트롤러(37)의 기억부(41)가 기억하는 각도 변환 파라미터 및 차체 치수 파라미터 등을 입력하고, 연산부(49)로 보낸다. 또한, 입출력부(48)는 연산부(49)의 연산 결과를 적절히 표시 컨트롤러(37)로 보내고 표시 장치(18)에 표시시킨다.

교정 컨트롤러(45)의 기억부(50)는 기준선 정보를 기억하고 있다. 기준선 정보는 기준선(51)을 Xf-Zf 평면 상에 정의하기 위해 필요한 정보이고, Xf-Zf 평면에 있어서 기준선(51)을 나타내는 식{Xf와 Zf의 1차 방정식[식 (11) 참조]}이나, Xf-Zf 평면에 있어서의 기준선(51)의 기울기(tanθ)와 절편(Zline)을 포함하는 직선 파라미터를 포함하고 있다. 기준선(51)으로서는, 기준선(51) 상의 복수의 위치에 작업점(23)이 위치하도록 프론트 작업기(3)를 이동시킬 수 있는 것이라면, 임의의 직선이 Xf-Zf 평면에서 선택 가능하다. 본 실시 형태의 기준선 정보에는 기준선(51)의 수평면에 대한 Yf축 주위의 각도 θline이 포함되어 있다. 각도 θline은 Yf축 주위의 반시계 방향을 정으로 하고, 기준선 작성 장치(47)의 출력으로부터 취득할 수 있다.

교정 컨트롤러(45)의 연산부(49)는 기억부(50)에 저장된 프로그램에 기초하여, 제2 작업점 위치 연산부(49a), 교정값 연산부(49b) 및 파라미터 갱신부(49c)로서 기능한다.

[제2 작업점 위치 연산부(49a)]

제2 작업점 위치 연산부(49a)는 기준선(51) 상의 임의의 점(「기준점」이라고 칭함)에 작업점(23)을 위치시켰을 때에 제1 작업점 위치 연산부(40b)가 산출한 작업점(23)의 제1 Xf 좌표를, 기준선(51)의 식(Xf와 Zf의 1차 방정식)에 입력함으로써 작업점(23)의 제2 Zf 좌표를 산출하는 부분이다.

[교정값 연산부(49b)]

교정값 연산부(49b)는 제1 작업점 위치 연산부(40b)가 산출한 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 좌표값(제1 Xf 좌표, 제1 Zf 좌표)과 기준선(51)의 식(Xf와 Zf의 1차 방정식)에 기초하여, 각도 변환 파라미터, 치수 파라미터 및 직선 파라미터에 포함되는 임의의 파라미터의 교정값을 산출하는 부분이다. 보다 구체적으로는, 교정값 연산부(49b)는 제1 작업점 위치 연산부(40b)가 산출한 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 좌표값(제1 Xf 좌표, 제1 Zf 좌표)이 기준선(51)의 식(Xf와 Zf의 1차 방정식)을 만족시킬 수 있는 것을 이용하여 상기의 파라미터의 교정값을 산출한다. 본 실시 형태에서는 각도 변환 파라미터 αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk와, 기준선(51)의 절편 Zline의 교정값을 산출하고 있다.

[파라미터 갱신부(49c)]

파라미터 갱신부(49c)는 교정값 연산부(49b)에서 산출된 임의의 파라미터의 교정값을 각도 연산부(40a) 및 제1 작업점 위치 연산부(40b) 중 해당하는 연산부에서의 연산에 반영시키는 처리를 행하는 부분이다.

[교정 처리의 흐름도]

도 4는 제1 실시 형태에 있어서의 교정 처리의 흐름도이고, 교정하는 파라미터를 각도 변환 파라미터 αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk로 한 경우의 연산 처리의 일례를 도시하고 있다.

먼저, 스텝 S1에 있어서, 연산부(49)는 αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk의 초기값을 설정한다. 설정하는 초기값은 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)의 사양값이나 설치 도면 등으로부터 얻어지는 각도 변환 파라미터의 이론값이다. 또한, αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk의 값이 설정 완료된 경우, 스텝 S1은 생략 가능하다.

스텝 S2에 있어서, 연산부(49)는 기준선 작성 장치(47)로부터 얻어지는 기준선(51)의 수평면에 대한 각도 θline을 입력하는 것을 작업자에게 촉구하는 메시지를 표시 장치(18)에 표시한다. 그리고, 교정 조작 장치(46)의 조작부(52)를 통해 작업자가 입력한 각도 θline을 입력함과 함께, 이때의 Yf축 주위의 중력 방향에 대한 차체 Zf축의 경사 각도 θpitch를 전후 경사각 센서(24)로부터 취득한다.

스텝 S3에 있어서, 연산부(49)는 복수회의 교정 자세로 측정값을 취득하기 위한 스텝 S4-S6의 반복 처리를 개시한다. 반복 처리의 횟수 N은 교정값을 산출하는 파라미터의 수와 동일한 횟수가 적어도 필요하다. 본 실시 형태에서는, 교정값을 산출하는 파라미터는 각도 변환 파라미터가 6개, 기준선(51)의 Zf 절편이 1개이기 때문에, N≥7이면 된다. 본 실시 형태에서는 N＝7로 한다.

스텝 S4에 있어서, 연산부(49)는 작업기(3)로 교정 자세를 취하는 것, 그리고, 그 상태로 조작부(52)를 조작하는 것을 작업자에게 촉구하는 메시지를 표시 장치(18)에 표시한다. 교정 자세는 작업점(23)을 기준선(51) 상에 위치시키는 임의의 작업기(3)의 자세이다.

도 5는 3종류의 교정 자세를 취하는 유압 셔블(1)의 측면도이다. 도 5의 모든 교정 자세는 작업점(23)이 기준선(51) 상에 위치하고 있다. N회 중 작업기(3)가 취하는 모든 교정 자세는 각각 다르지 않으면 안된다.

도 6은 작업자가 스텝 S4에서 조작 장치(17)를 조작하여 작업기(3)에 교정 자세를 취하게 할 때, 작업자의 조작을 보조하는 표시 장치(18)의 표시예이다. 이 표시 화면에서는 전회까지의 스텝 S4-S6의 반복 처리 중에, 기준선(51) 상의 복수의 위치에 작업점(23)이 위치하도록 작업기(3)를 동작시켜 취득한 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)의 아날로그 신호 Vbm[p], Vam[p], Vbk[p]의 출력값(전압값)이 모두 표시되어 있다. 붐(6), 아암(7), 버킷(8) 중 하나를 구동시키지 않아도 모두 다른 교정 자세를 취할 수 있지만, 붐(6), 아암(7), 버킷(8)은 각각의 가동 범위 내에서 크게 움직이게 한 쪽이 가동 범위 전체에서 최적화할 수 있다. 그로 인해, 도 6에 도시한 바와 같이, 전회까지의 반복 처리에서 취득한 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)의 아날로그 신호 전압값을 0 내지 5볼트까지의 아날로그 게이지 상에 파선으로 표시하고, 현재의 아날로그 신호의 전압값을 실선의 화살표로 게이지 상에 표시함과 함께 게이지의 하부에 디지털 표시함으로써, N회의 교정 자세로 붐(6), 아암(7), 버킷(8)의 자세를 각각 다르게 하는 것을 보조하고 있다.

스텝 S5에서는 작업자가 차체 조작 장치(17)에 의해 붐(6), 아암(7), 버킷(8)을 구동하여 교정 자세를 취하게 한 타이밍에서 조작부(52)를 조작하고, 연산부(49)는 그 조작부(52)의 조작을 트리거로 하여 p(1≤p≤N)회째의 반복 처리에 있어서의 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)의 아날로그 신호 Vbm[p], Vam[p], Vbk[p]를 측정한다.

스텝 S6에 있어서, 연산부(49)는 스텝 S3으로부터 시작된 반복 처리가 N회 행해졌는지 여부를 판정한다. 여기서, 반복 처리가 N회 행해졌다고 판정된 경우, 반복 처리를 종료하여 스텝 S7로 진행하고, 그 이외의 경우는 p를 1 늘리고, 스텝 S3으로 돌아가 반복 처리를 계속한다.

스텝 S7에서는, 연산부(49)는 교정하는 파라미터와 기준선(51)의 Zf 절편을 비선형 최소 제곱법에 의해 구하기 위한 스텝 S8-13까지의 반복 처리를 개시한다. 반복 처리는 후술하는 조건을 만족시킬 때까지 행해진다.

스텝 S8에서는, 각도 연산부(40a)는 N회의 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)의 아날로그 신호의 측정값에 대하여, 식 (1) 내지 (3)과 동일한 각도 연산을 행하여, 붐(6), 아암(7), 버킷(8)의 각도 연산값 θbm[p], θam[p], θbk[p](1≤p≤N)를 각각 구한다.

스텝 S9에서는, 제1 작업점 위치 연산부(40b)는 스텝 S8의 N회의 각도 연산값에 대하여, 식 (4), (6)과 동일한 작업점 위치 연산을 행하고, Xf-Zf 평면에 있어서의 작업점 위치 연산값 Xd[p], Zd[p](1≤p≤N)를 각각 구한다.

스텝 S10에서는, 제2 작업점 위치 연산부(49b)는 교정의 필요 여부 판정을 행한다. 교정의 필요 여부 판정은 일단 교정 「필요」라고 판단된 후에는 생략이 가능하다. 기준선(51) 상에 존재해야 할 작업점 위치 연산값에 대하여, 기준선(51)의 좌표에 대하여 오차가 크면 교정이 필요하다고 판단하고, 오차가 작으면 교정은 불필요하다고 판단한다. 이하, 스텝 S10의 교정 필요 여부 판정의 상세를 설명한다.

Xf-Zf 평면에 있어서, 기준선(51) 상의 점(Xb, Zb)의 취할 수 있는 값을 나타내는 1차 방정식은 이하의 식 (11)로 표시된다. 단, Zline은 도 5에 도시하는 기준선(51)의 Xf-Zf 평면에 있어서의 Zf 절편이고, 그 초기값은 (Xb, Zb)＝(Xd[1], Zd[1])로 하고, 식 (11)을 변형하여 구한 수치로 한다.

제2 작업점 위치 연산부(49b)는 모든 p(1≤p≤N)에 대하여, 제1 Xf 좌표(Xd[p])를 식 (11)에 입력함으로써, 제2 Zf 좌표를 산출한다.

작업점 위치 연산값의 허용 높이 오차를 ΔZ로 두면, 모든 p(1≤p≤N)에 대하여, 이하의 식 (12)를 만족시키는 경우[즉, 제1 Zf 좌표(Zd[p])와 제2 Zf 좌표의 차분의 크기가 ΔZ를 초과하지 않는 경우], 교정은 불필요하다고 판단하고, 도 4의 흐름도를 종료한다. 반대로, 어느 p로 식 (12)를 만족시키지 않는 경우에는 교정이 필요하다고 판단하고, 스텝 S11로 진행하여 교정값 연산부(49c)에 의해 교정값을 연산한다.

스텝 S11-13에서는, 교정값 연산부(49c)는 기준선(51) 상의 동일한 기준점에 있어서의 제1 Zf 좌표와 제2 Zf 좌표의 괴리도(이격 정도)를 나타내는 평가값(후술하는 「평가식 F」)이 최소화되도록, 수치 해석에 의해 교정 대상의 각도 변환 파라미터와 기준선(51)의 Zf 절편을 산출한다. 이하, 스텝 S11-13의 처리에 대하여 상세하게 설명한다.

스텝 S11에서는, 교정값 연산부(49c)는 작업점 위치 연산값(제1 Zf 좌표)과 기준선(51)(제2 Zf 좌표)의 평가 함수 F를 구한다. 평가 함수 F는 작업점 위치 연산값과 기준선(51)의 잔차 제곱합으로 하고, 이하의 식 (13)을 실행한다.

스텝 S12에 있어서, 교정값 연산부(49c)는 평가 함수 F를 최소화하도록, 교정하는 각도 변환 파라미터와 기준선(51)의 Zf 절편을 갱신하는 연산을 행한다. 예를 들어, 최급강하법을 사용하는 것으로 한다. q(1≤q)회째의 반복 처리에 있어서의, 교정하는 파라미터와 기준선(51)의 Zf 절편을 벡터 V[q]＝[αbm βbm αam βam αbk βbk Zline]에 정리한다. 잔차 제곱합 F와 벡터 V[q]로부터 야코비안J를 구하기 위해, 교정값 연산부(49c)는 이하의 식 (14)를 실행한다.

편미분은 차분법 등의 이산화 방법에 의해 연산한다. 야코비안J와 수렴 속도를 정하는 파라미터인 학습률 η(η>0)으로부터, 다음의 반복 처리에서 사용되는 갱신된 벡터 V[q＋1]을 구하기 위해, 이하의 식 (15)를 실행한다.

스텝 S13에 있어서, 교정값 연산부(49c)는 수렴 판정을 행한다. 벡터 V[q]의 요소를 vk[q](1≤k≤7)로 하고, 수렴 판정 역치를 τv로 하고, 교정값 연산부(49c)는 이하의 식 (16)을 실행한다.

식 (16)의 조건을 만족시키는 경우는 스텝 S14로 진행한다. 반대로 식 (16)의 조건을 만족시키지 않고, 또한 반복 처리가 설정한 시간을 초과한 경우는 스텝 S15로 진행한다. 그 이외의 경우는, q를 1 늘리고 스텝 S8로 돌아가, 반복 처리를 계속한다.

스텝 S14에서는, 파라미터 갱신부(49c)는 수렴한 벡터 V[q＋1]로부터 교정한 파라미터 αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk를 추출하고, 교정 컨트롤러(45)의 입출력부(48)를 통해 표시 컨트롤러(37)의 기억부(41)에 기억하고, 각도 연산부(40a)의 연산식 (1) 내지 (3)에 반영하고, 도 4의 흐름도를 종료한다.

스텝 S15에서는, 연산부(49)는 벡터 V[q＋1]은 미수렴이라고 판정하고, 최후의 반복 처리의 연산 결과로부터 미수렴의 원인을 판정하고, 판정한 원인으로부터 대처 방법을 알 수 있는 경우에는 교정 조작 장치(46)의 표시부(53)에 대처 방법을 표시하고, 도 4의 흐름도를 종료한다.

[동작ㆍ효과]

이상과 같이 구성된 유압 셔블에 있어서 각도 센서(25-27)의 교정 작업이 필요하게 된 경우, 먼저 작업자는 기준선 작성 장치(47)를 시공 현장 등에 설치하여 버킷(8)의 발끝(22)이 도달하는 범위에 기준선(51)을 작성하고, 기준선(51)의 구배인 각도 θline을 취득한다. 그리고, 유압 셔블에 탑승하여 조작부(52)를 통해 작업자가 기준선(51)의 각도 θline을 입력하면, 이것과 전후 경사각 센서(24)에서 검출된 경사 각도 θpitch의 차분에 의해 Xf-Zf 평면에 있어서의 기준선(51)의 기울기(구배)가 정의된다.

그 후, 작업자가 차량 조작 장치(17)에서 작업기(3)를 조작하여 발끝(22)[작업점(23)]을 기준선(51) 상에 위치시킨 상태에서 조작부(52)를 조작하여 각 각도 센서(25-27)로부터 출력되는 아날로그 신호 Vbm, Vam, Vbk를 측정한다. 작업점(23)이 기준선(51) 상에 있는지 여부의 확인은 기준선 작성 장치(47)로부터 출력되는 포인트 레이저가 버킷(8) 상의 작업점(23)에 조사되어 있는 것을 작업자가 눈으로 확인함으로써 행한다. 이것을 다른 교정 자세로 7회(N회) 반복한다. 그때, 작업자가 표시 장치(18)에 표시되는 도 6의 화면을 참조함으로써, 7회의 교정 자세로 붐(6), 아암(7), 버킷(8)의 자세를 각각 다르게 할 수 있다.

7회의 아날로그 신호 계측이 완료되면, 교정 컨트롤러(45)가, 작업점(23)의 좌표값(제1 Zf 좌표)과 기준선(51)의 1차 방정식(제2 Zf 좌표)의 오차가 0에 근접하도록 수치 해석함으로써 각도 변환 파라미터 αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk와 절편 Zline의 교정값을 산출한다. 그 후, 산출된 교정값으로 각도 연산부(40a)가 이용하는 각 파라미터가 갱신되고 교정이 자동으로 완료된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 기준선(51) 상의 복수의 기준점에 작업점(23)을 맞춤으로써, 작업점(23)의 좌표값과 기준선(51)의 1차 방정식의 오차가 0에 근접하도록 수치 해석이 이루어져 자동으로 파라미터가 교정된다. 이로 인해, 교정 작업 시에 작업점(23)의 위치 좌표를 실측하거나 할 필요가 없고, 교정 작업 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 기준선 작성 장치(47)의 설치 작업과, 기준선(51) 상의 복수의 기준점에 작업점(23)을 맞추는 작업은 한사람의 작업자에 의해 지체 없이 실시 가능하다. 이로 인해, 교정에 드는 인원을 다른 작업에 배치할 수 있고, 시공 현장 전체의 작업 효율의 향상에도 이바지할 수 있다.

<제2 실시 형태>

이어서 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태와의 상위점은 기준선 작성 장치(47)에 의해 작성되는 기준선(51)의 구배가 기지일 뿐만아니라 위치도 기지인 점이다.

도 7은 제2 실시 형태에 관한 유압 셔블의 측면도이다. 본 실시 형태의 기준선 작성 장치(47)는 제1 실시 형태와 마찬가지로 포인트 레이저 조사기이지만, 유압 셔블(1)에 설치된 지그를 통해 유압 셔블(1)에 고정되어 있다. 이에 의해, 기준선 작성 장치(47)는 유압 셔블(1)의 좌표계 {Xf, Yf, Zf}에 있어서 항상 일정한 위치, 자세로 존재하게 되므로, 기준선 정보로서 Xf-Zf 평면에 있어서의 기준선(51)의 Xf축에 대한 Yf축 주위의 각도 θ'line[즉, 기준선(51)의 기울기]과 Zf 절편 Zline이 기지가 되고 제1 실시 형태보다도 교정값의 연산이 용이해진다.

본 실시 형태의 유압 셔블의 하드웨어 구성은 상기의 점을 제외하고 제1 실시 형태와 동일하고, 이하에서는 다른 부분에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서 교정하는 파라미터는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 각도 변환 파라미터 αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk로 하고, 흐름도의 흐름도 도 4와 동일해진다. 여기서는 도 4를 참조하면서, 흐름도 중의 처리(스텝)에서 제1 실시 형태와 다른 것을 주로 설명하고, 이하에 설명하지 않는 처리(스텝)는 제1 실시 형태와 동일한 처리를 행하는 것으로 한다.

스텝 S2에서는, 연산부(49)는 기억부(50)에 미리 기억되어 있는 기준선(51)의 유압 셔블(1)의 좌표계에 대한 각도 θ'line과 기준선(51)의 Zf 절편 Zline을 입력한다.

스텝 S3에 있어서, 연산부(49)는 복수회의 교정 자세로 측정값을 취득하기 위한 스텝 S4-S6의 반복 처리를 개시한다. 본 실시 형태에서는, 교정값을 산출하는 파라미터는 각도 변환 파라미터가 6개이기 때문에, N≥6이면 된다. 본 실시 형태에서는 N＝6으로 한다.

스텝 S10에 있어서, 제2 작업점 위치 연산부(49b)는 교정의 필요 여부 판정을 행한다. 이하, 본 실시 형태에서의 스텝 S10의 교정 필요 여부 판정의 상세를 설명한다.

Xf-Zf 평면에 있어서, 기준선(51) 상의 점(Xb, Zb)의 취할 수 있는 값을 나타내는 1차 방정식은 이하의 식 (21)로 표시된다.

작업점 위치 연산값의 허용 높이 오차를 ΔZ로 두면, 모든 p(1≤p≤N)에 대하여, 이하의 식 (22)를 만족시키는 경우[즉, 제1 Zf 좌표(Zd[p])와 제2 Zf 좌표의 차분의 크기가 ΔZ를 초과하지 않는 경우], 교정은 불필요하다고 판단하여, 도 4의 흐름도를 종료한다. 반대로, 어느 p로 식 (22)를 만족시키지 않는 경우에는 교정이 필요하다고 판단하여, 스텝 S11로 진행하여 교정값 연산부(49c)에 의해 교정값을 연산한다.

스텝 S11에서는, 교정값 연산부(49c)는 작업점 위치 연산값(제1 Zf 좌표)과 기준선(51)(제2 Zf 좌표)의 평가 함수 F를 구한다. 평가 함수 F는 작업점 위치 연산값과 기준선(51)의 잔차 제곱합으로 하고, 이하의 식 (23)을 실행한다.

스텝 S12에 있어서, 교정값 연산부(49c)는 평가 함수 F를 최소화하도록, 교정하는 각도 변환 파라미터를 갱신하는 연산을 행한다. 예를 들어, 최급강하법을 사용하는 것으로 한다. q(1≤q)회째의 반복 처리에 있어서의, 교정하는 파라미터를 벡터 V[q]＝[αbm βbm αam βam αbk βbk]로 정리한다. 잔차 제곱합 F와 벡터 V[q]로부터 야코비안J를 구하기 위해, 교정값 연산부(49c)는 이하의 식 (24)를 실행한다.

편미분은 차분법 등의 이산화 방법에 의해 연산한다. 야코비안J와 수렴 속도를 정하는 파라미터인 학습률 η(η>0)로부터, 다음의 반복 처리에서 사용되는 갱신된 벡터 V[q＋1]을 구하기 위해, 이하의 식 (25)를 실행한다.

스텝 S13에 있어서, 교정값 연산부(49c)는 수렴 판정을 행한다. 벡터 V[q]의 요소를 vk[q](1≤k≤6)로 하고, 수렴 판정 역치를 τv로 하고, 교정값 연산부(49c)는 이하의 식 (26)을 실행한다.

식 (26)의 조건을 만족시키는 경우는 스텝 S14로 진행한다. 반대로 식 (26)의 조건을 만족시키지 않고, 또한 반복 처리가 설정한 시간을 초과한 경우는 스텝 S15로 진행한다. 그 이외의 경우는, q를 1 늘리고 스텝 S16으로 돌아가, 반복 처리를 계속한다.

스텝 S14에 있어서, 파라미터 갱신부(49c)는 수렴한 벡터 V[q＋1]로부터 교정한 파라미터 αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk를 추출하고, 교정 컨트롤러(45)의 입출력부(48)를 통해 표시 컨트롤러(37)의 기억부(41)에 기억하고, 각도 연산부(40a)의 연산식 (1) 내지 (3)에 반영하고, 도 4의 흐름도를 종료한다.

[효과]

이상과 같이 구성된 유압 셔블에서는 기준선 작성 장치(47)가 유압 셔블에 설치되어 있기 때문에, 기준선 작성 장치(47)를 시공 현장 등에 설치하는 수고와, 기준선(51)의 구배를 교정 컨트롤러(45)에 입력하는 수고가 없다. 또한, 교정 자세를 취하는 횟수도 제1 실시 형태보다도 1회 저감한다. 따라서, 제1 실시 형태에 비해 더욱 교정 작업 시간을 단축할 수 있음과 함께 작업 효율도 향상시킬 수 있다.

<제3 실시 형태>

이어서 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 제1 및 제2 실시 형태의 상위점은, 기준선 작성 장치(47)에 작성되는 기준선(51)은 구배(기울기) 및 위치(Zf 절편)의 양쪽이 미지인 점과, 각도 변환 파라미터뿐만 아니라 차체 치수 파라미터의 교정도 행하고 있는 점이다.

도 9는 제3 실시 형태에 관한 유압 셔블의 측면도이다. 기준선 작성 장치(47)는 지면에 부딪친 복수의 규준틀과, 이것들에 원하는 각도에서 이완 없이 팽창된 수사이고, 이 수사가 기준선(51)이 된다. 유압 셔블(1)의 좌표계 {Xf, Yf, Zf}와 기준선(51)의 관계를 나타내는 기준선 정보는 미지이다. 본 실시 형태의 유압 셔블의 하드웨어 구성은 상기의 점을 제외하고 제1 실시 형태와 동일하고, 이하에서는 교정 처리의 흐름도에 대하여 주로 설명한다.

도 8은 제3 회전 각도 센서(27)와 버킷(8)의 길이 Lbk의 교정을 행하기 위한, 제3 실시 형태에 있어서의 교정 처리의 흐름도이고, 교정하는 파라미터를 각도 변환 파라미터 αbk, βbk와, 차체 치수 파라미터 Lbk와, 기준선(51)의 구배(θline)와 Zf 절편(Zline)으로 한 경우의 연산 처리의 일례를 도시하고 있다.

먼저, 스텝 S21에 있어서, 연산부(49)는 αbk, βbk, Lbk의 초기값을 설정한다. 설정하는 초기값은 제3 회전 각도 센서(27)의 사양값이나 설치 도면 등으로부터 얻어지는 각도 변환 파라미터와 버킷(8)의 설계도 등으로부터 얻어지는 차체 치수 파라미터의 이론값이다. 또한, αbk, βbk, Lbk의 값이 설정 완료인 경우, 스텝 S21은 생략 가능하다.

스텝 S22에 있어서, 연산부(49)는 복수회의 교정 자세로 측정값을 취득하기 위한 반복 처리를 개시한다. 반복 처리의 횟수 N은 적어도 추정하는 파라미터와 동일한 횟수가 필요하다. 본 실시 형태에서는, 추정하는 파라미터는 교정하는 파라미터와 기준선(51)의 구배와 Zf 절편이기 때문에, N≥5이면 된다. 본 실시 형태에서는 N＝5로 한다.

스텝 S23에 있어서, 연산부(49)는 작업기(3)로 교정 자세를 취하는 것, 그리고, 그 상태에서 조작부(52)를 조작하는 것을 작업자에게 촉구하는 메시지를 표시 장치(18)에 표시한다.

도 9에서는 3종류의 교정 자세가 취해지고 있다. N회 중 작업기(3)가 취하는 모든 교정 자세는 각각 달라야만 한다.

스텝 S24에서는 작업자가 차체 조작 장치(17)에 의해 붐(6), 아암(7), 버킷(8)을 구동하여 교정 자세를 취하게 한 타이밍에서 조작부(52)를 조작하고, 연산부(49)는 그 조작부(52)의 조작을 트리거로 하여 p(1≤p≤N)회째의 반복 처리에 있어서의 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)의 아날로그 신호 Vbm[p], Vam[p], Vbk[p]를 측정한다.

스텝 S25에 있어서, 연산부(49)는 스텝 S23으로부터 시작된 반복 처리가 N회 행해졌는지 여부를 판정한다. 여기서, 반복 처리가 N회 행해졌다고 판정된 경우, 반복 처리를 종료하고 스텝 S7로 진행하고, 그 이외의 경우는 p를 1 늘리고, 스텝 S22로 돌아가, 반복 처리를 계속한다.

스텝 S26에서는, 연산부(49)는 교정하는 파라미터와 기준선(51)의 Zf 절편을 비선형 최소 제곱법에 의해 구하기 위한 스텝 S27-32까지의 반복 처리를 개시한다. 반복 처리는 후술하는 조건을 만족시킬 때까지 행해진다.

스텝 S27에서는, 각도 연산부(40a)는 N회의 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)의 아날로그 신호의 측정값에 대하여, 식 (1) 내지 (3)과 동일한 각도 연산을 행하고, 붐(6), 아암(7), 버킷(8)의 각도 연산값 θbm[p], θam[p], θbk[p](1≤p≤N)를 각각 구한다.

스텝 S28에서는, 제1 작업점 위치 연산부(40b)는 스텝 S27의 N회의 각도 연산값에 대하여, 식 (4), (6)과 동일한 작업점 위치 연산을 행하고, Xf-Zf 평면에 있어서의 작업점 위치 연산값 Xd[p], Zd[p](1≤p≤N)를 각각 구한다.

스텝 S29에서는, 제2 작업점 위치 연산부(49b)는 교정의 필요 여부 판정을 행한다. 교정의 필요 여부 판정은 일단 교정 「필요」라고 판단된 후에는 생략이 가능하다. 기준선(51) 상에 존재해야 하는 작업점 위치 연산값에 대하여, 기준선(51)의 좌표에 대하여 오차가 크면 교정이 필요하다고 판단하고, 오차가 작으면 교정은 불필요하다고 판단한다. 이하, 스텝 S29의 교정 필요 여부 판정의 상세를 설명한다.

Xf-Zf 평면에 있어서, 기준선(51) 상의 점(Xb, Zb)을 취할 수 있는 값을 나타내는 1차 방정식은 이하의 식 (31)로 표시된다. 단, θ'line은 도 9에 도시하는 기준선(51)의 유압 셔블(1)의 좌표계에 대한 각도, Zline은 도 9에 도시하는 기준선(51)의 Xf-Zf 평면에 있어서의 Zf 절편이고, 그 초기값은 (Xb, Zb)＝(Xd[1], Zd[1]) 및 (Xb, Zb)＝(Xd[2], Zd[2])로 하고, 식 (31)에 각각 대입하고, 연립 방정식과 역삼각 함수를 푼 수치로 한다.

제2 작업점 위치 연산부(49b)는 모든 p(1≤p≤N)에 대하여, 제1 Xf 좌표(Xd[p])를 식 (31)에 입력함으로써, 제2 Zf 좌표를 산출한다.

작업점 위치 연산값의 허용 높이 오차를 ΔZ로 두면, 모든 p(1≤p≤N)에 대하여, 이하의 식 (32)를 만족시키는 경우[즉, 제1 Zf 좌표(Zd[p])와 제2 Zf 좌표의 차분의 크기가 ΔZ를 초과하지 않는 경우], 교정은 불필요하다고 판단하여, 도 8의 흐름도를 종료한다. 반대로, 어느 p로 식 (32)를 만족시키지 않는 경우에는 교정이 필요하다고 판단하여, 스텝 S33으로 진행하여 교정값 연산부(49c)에 의해 교정값을 연산한다.

스텝 S30에서는, 교정값 연산부(49c)는 작업점 위치 연산값(제1 Zf 좌표)과 기준선(51)(제2 Zf 좌표)의 평가 함수 F를 구한다. 평가 함수 F는 작업점 위치 연산값과 기준선(51)의 잔차 제곱합으로 하고, 이하의 식 (33)을 실행한다.

스텝 S31에 있어서, 교정값 연산부(49c)는 평가 함수 F를 최소화하도록, 교정하는 파라미터와 기준선(51)의 구배와 Zf 절편을 갱신하는 연산을 행한다. 예를 들어, 최급강하법을 사용하는 것으로 한다. q(1≤q)회째의 반복 처리에 있어서의, 교정하는 파라미터와 기준선(51)의 구배와 Zf 절편을 벡터 V[q]＝[αbk βbk Lbk θ'line Zline]으로 정리한다. 잔차 제곱합 F와 벡터 V[q]로부터 야코비안J를 구하기 위해, 이하의 식 (34)를 실행한다.

편미분은 차분법 등의 이산화 방법에 의해 연산한다. 야코비안J와 수렴 속도를 정하는 파라미터인 학습률 η(η>0)으로부터, 다음의 반복 처리에서 사용되는 갱신된 벡터 V[q＋1]을 구하기 위해, 이하의 식 (35)를 실행한다.

스텝 S32에 있어서, 교정값 연산부(49c)는 수렴 판정을 행한다. 벡터 V[q]의 요소를 vk[q](1≤k≤5)로 하고, 수렴 판정 역치를 τv로 하고, 교정값 연산부(49c)는 이하의 식 (36)을 실행한다.

식 (36)의 조건을 만족시키는 경우는 스텝 S33으로 진행한다. 반대로 식 (36)의 조건을 만족시키지 않고, 또한 반복 처리가 설정한 시간을 초과한 경우는 스텝 S34로 진행한다. 그 이외의 경우는, q를 1 늘리고 스텝 S27로 돌아가, 반복 처리를 계속한다.

스텝 S33에서는, 파라미터 갱신부(49c)는 수렴한 벡터 V[q＋1]로부터 교정한 파라미터 αbk, βbk, Lbk를 추출하고, 교정 컨트롤러(45)의 입출력부(48)를 통해 표시 컨트롤러(37)의 기억부(41)에 기억하고, 각도 연산부(40a)의 연산식 (1) 내지 (3)과 제1 작업점 위치 연산부(40b)의 연산식 (4) 내지 (6)에 반영하고, 도 8의 흐름도를 종료한다.

스텝 34에서는, 연산부(49)는 벡터 V[q＋1]는 미수렴이라고 판정하고, 최후의 반복 처리의 연산 결과로부터 미수렴의 원인을 판정하고, 판정한 원인으로부터 대처 방법을 알 수 있는 경우는 교정 조작 장치(46)의 표시부(53)에 대처 방법을 표시하고, 도 8의 흐름도를 종료한다.

[효과]

이상과 같이 교정된 유압 셔블에서는 기준선(51)의 구배를 사전에 취득하는 수고가 없고, 교정 자세를 취하는 횟수도 제1 실시 형태보다도 2회 저감한다. 따라서, 제1 실시 형태에 비해 더욱 교정 작업 시간을 단축할 수 있음과 함께 작업 효율도 향상시킬 수 있다.

<특징>

상기의 3개의 실시 형태에 포함되는 특징에 대하여 정리한다.

(1) 상기의 각 실시 형태에서는, 차량 본체(2)와, 차량 본체(2)에 설치되고, 복수의 프론트 부재(6, 7, 8)로 이루어지는 다관절형의 작업기(3)와, 복수의 프론트 부재(6, 7, 8)의 각도를 각각 검출하는 복수의 각도 센서(25, 26, 27)와, 표시 컨트롤러(37)를 구비하고, 표시 컨트롤러(37)는 복수의 각도 센서(25, 26, 27)의 출력 신호와 각도 변환 파라미터(αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk)에 기초하여, 복수의 프론트 부재(6, 7, 8)의 각도를 산출하는 각도 연산부(40a)와, 각도 연산부(40a)에서 산출된 복수의 프론트 부재(6, 7, 8)의 각도 및 복수의 프론트 부재(6, 7, 8)의 치수 파라미터(Lbm, Lam, Lbk)에 기초하여, 작업기(3)에 임의로 설정한 작업점(23)의 작업기(3)의 동작 평면(Xf-Zf 평면)에 있어서의 위치를 산출하는 제1 작업점 위치 연산부(40b)를 갖는 유압 셔블에 있어서, 제1 작업점 위치 연산부(40b)는 기준선(51) 상의 복수의 기준점에 작업점(23)이 위치하도록 작업기(3)를 동작시켰을 때, 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 위치를 산출하고, 교정 컨트롤러(45)는 제1 작업점 위치 연산부(40b)가 산출한 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 위치가 기준선(51)의 식(1차 방정식)을 충족시킬 수 있는 것을 이용하여, 각도 변환 파라미터(αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk), 치수 파라미터(Lbm, Lam, Lbk) 및 직선 파라미터(기울기 tanθ 및 절편 Zline)에 포함되는 임의의 파라미터의 교정값을 산출하는 교정값 연산부(49b)와, 교정값 연산부(49b)에서 산출된 임의의 파라미터의 교정값을 각도 연산부(40a) 및 제1 작업점 위치 연산부(40b) 중 해당하는 연산부에서의 연산에 반영시키는 파라미터 갱신부(49c)를 구비하는 것으로 했다.

(2) 보다 구체적으로는, 상기 (1)의 유압 셔블에서는, 제1 작업점 위치 연산부(40b)는 기준선(51) 상의 복수의 기준점에 작업점(23)이 위치하도록 작업기(3)를 동작시켰을 때, 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 제1 Xf 좌표 및 제1 Zf 좌표를 산출하고, 교정 컨트롤러(45)는 제1 작업점 위치 연산부(40b)가 산출한 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 제1 Xf 좌표를 기준선(51)의 식(1차 방정식)에 입력함으로써, 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 제2 Zf 좌표를 산출하는 제2 작업점 위치 연산부(49a)를 더 구비하고, 교정값 연산부(49b)는 복수의 기준점 중 동일한 기준점에서의 제1 Zf 좌표와 제2 Zf 좌표의 괴리도를 나타내는 평가식 F(평가값)가 최소화되도록, 각도 변환 파라미터, 치수 파라미터 및 직선 파라미터에 포함되는 임의의 파라미터의 교정값을 산출하는 것으로 하고 있다.

이와 같이 건설 기계를 구성하면, 기준선(51) 상의 복수의 기준점에 작업점(23)을 맞춤으로써, 작업점(23)의 좌표값과 기준선(51)의 1차 방정식의 오차가 0에 근접하도록 교정값 연산부(49b)에서 수치 해석이 이루어지고 자동으로 파라미터가 교정된다. 이로 인해, 교정 작업 시에 작업점(23)의 위치 좌표를 실측하거나 할 필요가 없어, 교정 작업 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.

(3) 제1 실시 형태에서는 상기 (2)의 특징에 더하여, 수평면에 대한 차량 본체(2)의 경사 각도 θpitch를 산출하는 경사 각도 센서(24)를 더 구비하고, 제2 작업점 위치 연산부(49a)는 수평면에 대한 기준선(51)의 구배 θline와 경사 각도 θpitch의 차분을 기준선(51)의 기울기로서 설정하고, 그 기울기를 설정한 직선의 식과, 제1 작업점 위치 연산부(40b)가 산출한 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 제1 Xf 좌표로부터, 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 제2 Zf 좌표를 산출하고, 교정값 연산부(49b)는 복수의 기준점 중 동일한 기준점에서의 제1 Zf 좌표와 제2 Zf 좌표의 평가식 F가 최소화되도록, 각도 변환 파라미터의 교정값과, 기준선(51)의 절편을 산출하고, 파라미터 갱신부(49c)는 교정값 연산부(49b)에서 산출된 각도 파라미터의 교정값을 각도 연산부(40a)에서의 연산에 반영시키는 것으로 했다.

이와 같이 구성한 건설 기계에서는 기준선 작성 장치(47)에서 구배 θline이 기지의 기준선(51)을 작성하고, 교정 대상의 각도 변환 파라미터의 수에 기준선(51)의 절편분의 1을 더한 횟수만큼 작업기(3)에 구성 자세를 취하게 하는 것만으로 교정 작업을 완료할 수 있으므로, 교정 작업 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.

(4) 제2 실시 형태에서는 상기 (2)의 특징에 더하여, 차량 본체(2)[상부 선회체(4)]에 설치되고, 기준선(51)으로서, 수평면에 대하여 소정의 구배 θ'line을 갖는 직선을 작성하는 기준선 작성 장치(47)를 더 구비하고, 제2 작업점 위치 연산부(49a)는 소정의 구배 θ'line을 기준선(51)의 기울기(구배)로서 설정하고, 그 기울기를 설정한 직선의 식과, 제1 작업점 위치 연산부(40b)가 산출한 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 제1 Xf 좌표로부터, 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 제2 Zf 좌표를 산출하고, 교정값 연산부(49b)는 복수의 기준점 중 동일한 기준점에서의 제1 Zf 좌표와 제2 Zf 좌표의 평가식 F가 최소화되도록, 각도 변환 파라미터의 교정값을 산출하고, 파라미터 갱신부(49c)는 교정값 연산부(49b)에서 산출된 각도 파라미터의 교정값을 각도 연산부(40a)에서의 연산에 반영시키는 것으로 했다.

이상과 같이 구성된 건설 기계에서는 기준선 작성 장치(47)가 차량 본체(2)에 설치되어 있기 때문에, 기준선 작성 장치(47)를 시공 현장 등에 설치하는 수고와, 기준선(51)의 구배를 교정 컨트롤러(45)에 입력하는 수고가 없다. 또한, 교정 자세를 취하는 횟수도 제1 실시 형태보다도 1회 저감한다. 따라서, 제1 실시 형태에 비해 더욱 교정 작업 시간을 단축할 수 있음과 함께 작업 효율도 향상시킬 수 있다.

(5) 제3 실시 형태에서는 상기 (2)의 특징에 더하여, 제2 작업점 위치 연산부(49a)는 제1 작업점 위치 연산부(40b)가 산출한 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 제1 Xf 좌표와, 직선의 식으로부터, 복수의 기준점에서의 작업점(23)의 제2 Zf 좌표를 산출하고, 교정값 연산부(49b)는 복수의 기준점 중 동일한 기준점에서의 제1 Zf 좌표와 제2 Zf 좌표의 평가식 F가 최소화되도록, 복수의 프론트 부재(6, 7, 8) 중 선단에 위치하는 버킷(8)의 각도 변환 파라미터와 치수 파라미터의 교정값과, 직선의 기울기와 절편을 산출하고, 파라미터 갱신부(49c)는 교정값 연산부(49b)에서 산출된 버킷(8)의 각도 변환 파라미터 및 치수 파라미터의 교정값을 각도 연산부(40a) 및 제1 작업점 위치 연산부(40b)에서의 연산에 반영시키는 것으로 했다.

이상과 같이 교정된 건설 기계에서는 기준선(51)의 구배를 사전에 취득하는 수고가 없고, 교정 자세를 취하는 횟수도 제1 실시 형태보다도 2회 저감된다. 따라서, 제1 실시 형태에 비해 더욱 교정 작업 시간을 단축할 수 있음과 함께 작업 효율도 향상시킬 수 있다.

(6) 또한, 각 실시 형태에서는 상기 (1)-(5)의 어느 특징에 더하여, 기준선(51) 상의 복수의 기준점에 작업점(23)이 위치하도록 작업기(3)를 동작시킨 모든 경우의 복수의 각도 센서(25, 26, 27)의 출력값(전압값)을 표시하는 표시 장치(18)를 더 구비하는 것으로 했다.

이렇게 하면, 작업자가 작업기(3)에 교정 자세를 취하게 할 때에 모두 다른 자세로 하는 것이 용이해져, 교정값의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

<기타>

본 발명은 상기의 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 한정되지 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다. 또한, 어느 실시 형태에 관한 구성의 일부를, 다른 실시 형태에 관한 구성에 추가 또는 치환하는 것이 가능하다.

상기의 실시 형태에서는, 작업구로서 버킷(8)이 예시되어 있지만, 버킷(8) 이외의 작업구를 사용해도 된다.

상기의 실시 형태에서는, 작업기(3)는 붐(6), 아암(7), 버킷(8) 및 그것들을 구동하는 붐 실린더(9), 아암 실린더(10), 버킷 실린더(11)로 구성되지만, 작업기(3)의 구성 요소가 증감해도, 추정하는 파라미터의 개수 이상의 교정 자세를 취득하면, 교정은 가능하다.

상기의 실시 형태에서는, 작업점(23)으로서 버킷 발끝(22)의 중심을 설정한 경우가 예시되어 있지만, 작업구[버킷(8)을 포함함]에 있어서의 임의의 점에 작업점을 설정해도 된다.

상기의 실시 형태에서는 붐(6), 아암(7), 버킷(8)의 각도 연산값 θbm, θam, θbk를 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)로부터 구하고 있지만, 실린더의 스트로크 길이로부터 링크 계산에 의해 연산하는 방법이나 경사 센서부터 중력에 대한 절대각에 의해 연산하는 방법을 이용해도 된다.

상기의 실시 형태에서는 제1 내지 제3 회전 각도 센서(25-27)가 검출하는 아날로그 신호로부터 각도로의 변환은 1차식으로 하고, 그 변환 파라미터 αbm, βbm, αam, βam, αbk, βbk를 구하고 있지만, 각도에 대한 아날로그 신호의 함수로서 표시되고, 또한 추정하는 파라미터의 개수 이상의 교정 자세를 취득하면, 1차식 이외라도 교정은 가능하다.

상기의 실시 형태에 대하여, 교정하는 파라미터로서, 붐(6)의 길이 Lbm, 아암(7)의 길이 Lam의 차체 치수 파라미터를 추가해도, 추정하는 파라미터의 개수 이상의 교정 자세를 취득하면, 교정은 가능하다.

상기의 실시 형태에서는, 기준선 작성 장치(47)는 임의의 구배, 높이에서 설치 가능하게 되어 있지만, 교정에 적합한 구배, 높이 범위를 나타내도 된다.

상기의 실시 형태에서는 Zf 좌표에 착안하여 작업점 위치 연산값과 기준선의 평가 함수 F를 작성했지만, Xf 좌표에 착안하여 평가 함수를 작성해도 된다.

상기의 실시 형태에서는 비선형 최소 제곱법에 의한 평가 함수 F를 최소화하는 파라미터의 도출 방법으로서 최급강하법이 예시되어 있지만, 뉴턴법 등 다른 방법을 사용해도 된다.

상기의 실시 형태에서는 비선형 최소 제곱법에 의해 최소화하는 평가 함수 F를 잔차 제곱합으로 하여 예시되어 있지만, 점과 직선의 거리의 총합이나 표준 편차를 사용해도 된다.

상기의 각 실시 형태에서는 3개의 컨트롤러(31, 37, 45)를 탑재했지만, 이것들의 전부 또는 일부를 일체의 컨트롤러에 구성해도 되고, 반대로 각 컨트롤러(31, 37, 45)의 기능을 더 분할하여 4개 이상의 컨트롤러를 탑재하는 구성을 채용해도 된다.

또한, 상기의 각 실시 형태의 설명에서는, 제어선이나 정보선은 당해 실시 형태의 설명에 필요하다고 이해되는 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(건설 기계)
3 : 작업기
4 : 상부 선회체
5 : 하부 주행체
6 : 붐
7 : 아암
8 : 버킷
9 : 붐 실린더
10 : 아암 실린더
11 : 버킷 실린더
13 : 선회 구동 장치(선회 모터)
15 : 주행 모터
17 : 차량 조작 장치
18 : 표시 장치
23 : 작업점
24 : 전후 경사각 센서
25 : 제1 회전 각도 센서
26 : 제2 회전 각도 센서
27 : 제3 회전 각도 센서
37 : 표시 컨트롤러
40a : 각도 연산부
40b : 제1 작업점 위치 연산부
45 : 교정 컨트롤러
46 : 교정 조작 장치
47 : 기준선 작성 장치
49a : 제2 작업점 위치 연산부
49b : 교정값 연산부
49c : 파라미터 갱신부
51 : 기준선

Claims (6)

1. 차량 본체와,
   상기 차량 본체에 설치되고, 복수의 프론트 부재로 이루어지는 다관절형의 작업기와,
   상기 복수의 프론트 부재의 각도를 각각 검출하는 복수의 각도 센서와,
   제어 장치를 구비하고,
   상기 제어 장치는,
   상기 복수의 각도 센서의 출력 신호와 각도 변환 파라미터에 기초하여, 상기 복수의 프론트 부재의 각도를 산출하는 각도 연산부와,
   상기 각도 연산부에서 산출된 상기 복수의 프론트 부재의 각도 및 상기 복수의 프론트 부재의 치수 파라미터에 기초하여, 상기 작업기에 임의로 설정한 작업점의 상기 작업기의 동작 평면에 있어서의 위치를 산출하는 제1 작업점 위치 연산부를 갖는 건설 기계에 있어서,
   상기 제1 작업점 위치 연산부는 상기 동작 평면 상에 설정된 직선상의 기준선 상의 복수의 위치에 상기 작업점이 위치하도록 상기 작업기를 동작시켰을 때, 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 위치를 산출하고,
   상기 제어 장치는,
   상기 제1 작업점 위치 연산부가 산출한 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 위치에 기초하여, 상기 각도 변환 파라미터, 상기 치수 파라미터 및 상기 기준선의 파라미터의 교정값을 산출하는 교정값 연산부와,
   상기 교정값 연산부에서 산출된 상기 교정값을 상기 각도 연산부 및 상기 제1 작업점 위치 연산부 중 해당하는 연산부에서의 연산에 반영시키는 파라미터 갱신부를 구비하는 것를 특징으로 하는 건설 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 동작 평면을 XZ 평면이라고 정의하고,
   상기 제1 작업점 위치 연산부는, 상기 기준선 상의 복수의 위치에 상기 작업점이 위치하도록 상기 작업기를 동작시켰을 때, 상기 기준선 상의 복수의 위치에서의 상기 작업점의 제1 X좌표 및 제1 Z좌표를 산출하고,
   상기 제어 장치는,
   상기 제1 작업점 위치 연산부가 산출한 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 제1 X좌표를 상기 기준선의 식에 입력함으로써, 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 제2 Z좌표를 산출하는 제2 작업점 위치 연산부를 더 구비하고,
   상기 교정값 연산부는 상기 복수의 위치 중 동일한 위치에서의 상기 제1 Z좌표와 상기 제2 Z좌표의 괴리도를 나타내는 평가값이 최소화되도록, 상기 각도 변환 파라미터, 상기 치수 파라미터 및 상기 기준선의 파라미터의 교정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
3. 제2항에 있어서, 수평면에 대한 상기 차량 본체의 경사 각도를 산출하는 경사 각도 센서를 더 구비하고,
   상기 제2 작업점 위치 연산부는, 상기 기준선의 수평면에 대한 구배와 상기 경사 각도의 차분을 상기 기준선의 기울기로서 설정하고, 그 기울기를 설정한 기준선의 식과, 상기 제1 작업점 위치 연산부가 산출한 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 제1 X좌표로부터, 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 제2 Z좌표를 산출하고,
   상기 교정값 연산부는 상기 복수의 위치 중 동일한 위치에서의 상기 제1 Z좌표와 상기 제2 Z좌표의 상기 평가값이 최소화되도록, 상기 각도 변환 파라미터의 교정값과, 상기 기준선의 절편을 산출하고,
   상기 파라미터 갱신부는 상기 교정값 연산부에서 산출된 상기 각도 파라미터의 교정값을 상기 각도 연산부에서의 연산에 반영시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
4. 제2항에 있어서, 상기 건설 기계에 설치되고, 상기 기준선으로서, 수평면에 대하여 소정의 구배를 갖는 기준선을 작성하는 기준선 작성 장치를 더 구비하고,
   상기 제2 작업점 위치 연산부는 상기 소정의 구배를 상기 기준선의 기울기로서 설정하고, 그 기울기를 설정한 기준선의 식과, 상기 제1 작업점 위치 연산부가 산출한 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 제1 X좌표로부터, 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 제2 Z좌표를 산출하고,
   상기 교정값 연산부는 상기 복수의 위치 중 동일한 위치에서의 상기 제1 Z좌표와 상기 제2 Z좌표의 상기 평가값이 최소화되도록, 상기 각도 변환 파라미터의 교정값을 산출하고,
   상기 파라미터 갱신부는 상기 교정값 연산부에서 산출된 상기 각도 파라미터의 교정값을 상기 각도 연산부에서의 연산에 반영시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
5. 제2항에 있어서, 상기 제2 작업점 위치 연산부는 상기 제1 작업점 위치 연산부가 산출한 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 제1 X좌표와, 상기 기준선의 식으로부터, 상기 복수의 위치에서의 상기 작업점의 제2 Z좌표를 산출하고,
   상기 교정값 연산부는 상기 복수의 위치 중 동일한 위치에서의 상기 제1 Z좌표와 상기 제2 Z좌표의 상기 평가값이 최소화되도록, 상기 복수의 프론트 부재 중 선단에 위치하는 선단 프론트 부재의 각도 변환 파라미터와 치수 파라미터의 교정값과, 상기 기준선의 기울기와 절편을 산출하고,
   상기 파라미터 갱신부는 상기 교정값 연산부에서 산출된 상기 선단 프론트 부재의 각도 변환 파라미터 및 치수 파라미터의 교정값을 상기 각도 연산부 및 제1 작업점 위치 연산부에서의 연산에 반영시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
6. 제1항에 있어서, 상기 기준선 상의 복수의 위치에 상기 작업점이 위치하도록 상기 작업기를 동작시킨 모든 경우의 상기 복수의 각도 센서의 출력값을 표시하는 표시 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.

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