KR20180124064A - 건설기계용 작업관리시스템 및 건설기계 - Google Patents

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마사토 코가
마사히토 인도
마사키 오가와
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 실시예에 관한 작업관리시스템(SYS)는, 쇼벨(100)과, 카메라(205)를 구비한 비행체(200)과, 관리장치(300)으로 구성되어, 작업현장 내에서 쇼벨(100)에 의한 작업이 진척된 진척영역을 특정하는 진척영역특정부(F4)와, 진척영역을 카메라(205)가 촬상할 수 있도록 비행체(200)의 비행경로를 설정하는 비행경로설정부(F5)를 구비한다.

Description

건설기계용 작업관리시스템 및 건설기계
본 발명은, 건설기계용 작업관리시스템 및 건설기계에 관한 것이다.
스트로크센서의 출력에 근거하여 도출되는 버킷의 날끝의 궤적정보를 이용하여 지형정보를 생성하는 쇼벨이 알려져 있다(특허문헌 1 참조.).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2014-129676호
그러나, 특허문헌 1의 쇼벨에 의하여 생성되는 지형정보는, 버킷으로부터 넘쳐 나온 토사, 저절로 붕괴된 토사 등, 버킷의 날끝의 궤적정보로부터로는 파악할 수 없는 지형의 변화가 반영되지 않는다.
상술을 감안하여, 작업요소의 궤적정보로부터로는 파악할 수 없는 지형의 변화를 반영시킨 지형정보를 생성할 수 있는 건설기계용 작업관리시스템을 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 실시예에 관한 건설기계용 작업관리시스템은, 건설기계와, 카메라를 구비한 비행체와, 관리장치로 구성되는 건설기계용 작업관리시스템으로서, 작업현장 내에서 상기 건설기계에 의한 작업이 진척된 진척영역을 특정하는 진척영역특정부와, 상기 진척영역을 상기 카메라가 촬상할 수 있도록 상기 비행체의 비행경로를 설정하는 비행경로설정부를 구비한다.
본 발명의 실시예에 관한 건설기계는, 응력발광도료가 도포된 어태치먼트를 갖는다.
상술한 수단에 의하여, 작업요소의 궤적정보로부터로는 파악할 수 없는 지형의 변화를 반영시킨 지형정보를 생성할 수 있는 건설기계용 작업관리시스템이 제공된다.
도 1은 작업관리시스템의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 작업관리시스템의 시스템 구성도이다.
도 3은 작업관리시스템의 기능블록도이다.
도 4는 작업현장의 상면도이다.
도 5는 작업현장의 부분단면도이다.
도 6은 작업현장에서 작업 중인 쇼벨의 상면도이다.
도 7은 작업관리시스템의 다른 예의 시스템 구성도이다.
도 8은 작업관리시스템의 또 다른 예의 기능블록도이다.
도 9는 응력발광도료가 도포된 붐의 사시도이다.
도 10의 (a)는 붐에 도포된 응력발광도료 상태를 나타내는 도이다.
도 10의 (b)는 붐에 도포된 응력발광도료 상태를 나타내는 도이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 관한 건설기계로서의 쇼벨(굴삭기)(100) 및 비행체(200)을 포함하는 작업관리시스템(SYS)에 대하여 설명한다. 도 1은, 작업관리시스템(SYS)의 구성예를 나타내는 개략도이다. 도 2는, 작업관리시스템(SYS)의 시스템 구성도이다.
작업관리시스템(SYS)는, 비행체를 이용함으로써 쇼벨에 의한 작업을 관리하는 시스템이며, 주로 쇼벨(100), 비행체(200), 및 관리장치(300)으로 구성되어 있다. 작업관리시스템(SYS)를 구성하는 쇼벨(100) 및 비행체(200)은 각각 1대여도 되고, 복수 대여도 된다. 도 1 및 도 2의 예는, 1대의 쇼벨(100)과 1기의 비행체(200)을 포함한다.
비행체(200)은, 원격조작 또는 자동조종에 의하여 비행시킬 수 있는 자율식 비행체이며, 예를 들면 멀티콥터(드론), 비행선 등을 포함한다. 본 실시예에서는, 카메라를 탑재한 쿼드콥터이다.
관리장치(300)은, 쇼벨의 작업을 관리하는 장치이며, 예를 들면 작업현장 외의 관리센터 등에 설치되는 컴퓨터이다. 관리장치(300)은, 사용자가 휴대 가능한 가반성의 컴퓨터여도 된다.
쇼벨(100)의 하부 주행체(1)에는 선회기구(2)를 통하여 상부 선회체(3)이 선회 가능하게 탑재되어 있다. 상부 선회체(3)에는 붐(4)가 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)가 장착되고, 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착되어 있다. 작업요소로서의 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은 어태치먼트의 일례인 굴삭어태치먼트를 구성한다. 붐(4), 암(5), 버킷(6)은, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다. 상부 선회체(3)에는 캐빈(10)이 마련되고, 엔진(11) 등의 동력원이 탑재되어 있다.
쇼벨(100)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 엔진(11), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 조작장치(26), 컨트롤러(30), 엔진제어장치(74) 등으로 구성되어 있다.
엔진(11)은 쇼벨(100)의 구동원이며, 예를 들면 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축은 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 입력축에 접속되어 있다.
메인펌프(14)는, 작동유라인(16)을 통하여 작동유를 컨트롤밸브(17)에 공급하는 사판식(斜板式) 가변용량형 유압펌프이다. 메인펌프(14)는, 사판경전각(斜板傾轉角)의 변화에 따라 1회전당 토출유량이 변화한다. 사판경전각은 레귤레이터(14a)에 의하여 제어된다. 레귤레이터(14a)는 컨트롤러(30)으로부터의 제어전류의 변화에 따라 사판경전각을 변화시킨다.
파일럿펌프(15)는, 파일럿라인(25)를 통하여 조작장치(26) 등의 각종 유압제어기기에 작동유를 공급하는 고정용량형 유압펌프이다.
컨트롤밸브(17)은 유압 액추에이터에 관한 작동유의 흐름을 제어하는 유량제어밸브의 세트이다. 컨트롤밸브(17)은, 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량에 대응하는 파일럿압의 변화에 따라 메인펌프(14)로부터 작동유라인(16)을 통하여 받아들인 작동유를 하나 또는 복수의 유압 액추에이터에 선택적으로 공급할 수 있다. 유압 액추에이터는, 예를 들면 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌측 주행용 유압모터(1A), 우측 주행용 유압모터(1B), 선회용 유압모터(2A) 등을 포함한다.
조작장치(26)은, 쇼벨(100)의 조작자가 유압 액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 조작장치(26)은 파일럿라인(25)를 통하여 파일럿펌프(15)로부터 작동유의 공급을 받아 파일럿압을 생성한다. 그리고, 파일럿라인(25a)를 통하여, 대응하는 유량제어밸브의 파일럿포트에 그 파일럿압을 작용시킨다. 파일럿압은 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량에 따라 변화한다. 파일럿압센서(15a)는 파일럿압을 검출하고, 그 검출값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
컨트롤러(30)은, 쇼벨(100)을 제어하기 위한 제어장치이다. 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)은 CPU, RAM, ROM 등을 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다. 컨트롤러(30)의 CPU는, 각종 기능에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 독출하여 RAM에 로드하여 실행함으로써, 그들 프로그램의 각각에 대응하는 기능을 실현할 수 있다.
엔진제어장치(74)는 엔진(11)을 제어할 수 있다. 엔진제어장치(74)는, 예를 들면 입력장치를 통하여 설정된 엔진회전수가 실현되도록 연료분사량 등을 제어한다.
상부 선회체(3)에 장착된 송신장치(S1), 수신장치(S2), 측위장치(S3), 자세검출장치(S4), 방향검출장치(S5), 카메라(S6), 표시장치(40)의 각각은 컨트롤러(30)에 접속되어 있다. 컨트롤러(30)은, 수신장치(S2), 측위장치(S3), 자세검출장치(S4), 방향검출장치(S5), 및 카메라(S6)의 각각이 출력하는 정보에 근거하여 각종 연산을 실행할 수 있다. 그리고, 연산결과에 근거하여 생성한 정보를 송신장치(S1)로부터 외부로 발신하거나, 혹은 표시장치(40)으로 표시할 수 있다.
송신장치(S1)은 쇼벨(100)의 외부를 향하여 정보를 발신할 수 있다. 송신장치(S1)은, 예를 들면 비행체(200) 및 관리장치(300) 중 적어도 일방이 수신 가능한 정보를 발신한다. 본 실시예에서는, 송신장치(S1)은, 관리장치(300)의 요구에 따라 관리장치(300)이 수신 가능한 정보를 관리장치(300)을 향하여 발신한다.
수신장치(S2)는 쇼벨(100)의 외부로부터의 정보를 수신할 수 있다. 수신장치(S2)는, 예를 들면 비행체(200) 및 관리장치(300) 중 적어도 일방이 발신하는 정보를 수신한다. 본 실시예에서는, 수신장치(S2)는 관리장치(300)이 발신하는 정보를 수신한다.
측위장치(S3)은 쇼벨(100)의 위치에 관한 정보를 취득할 수 있다. 본 실시예에서는, 측위장치(S3)은 GNSS(GPS) 수신기이며, 쇼벨(100)의 존재위치의 위도, 경도, 고도를 측정한다.
자세검출장치(S4)는 쇼벨(100)의 자세를 검출할 수 있다. 쇼벨(100)의 자세는, 예를 들면 굴삭어태치먼트의 자세이다. 본 실시예에서는, 자세검출장치(S4)는, 붐각도센서, 암각도센서, 버킷각도센서, 및 기체경사센서를 포함한다. 붐각도센서는, 붐각도를 취득하는 센서이다. 붐각도센서는, 예를 들면 붐풋핀의 회전각도를 검출하는 회전각도센서, 붐실린더(7)의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 붐(4)의 경사각도를 검출하는 경사(가속도)센서 등을 포함한다. 가속도센서와 자이로센서의 조합이어도 된다. 암각도센서 및 버킷각도센서에 대해서도 동일하다. 기체경사센서는 기체경사각도를 취득하는 센서이며, 예를 들면 수평면에 대한 상부 선회체(3)의 경사각도를 검출한다. 본 실시예에서는, 기체경사센서는 상부 선회체(3)의 전후축 및 좌우축을 중심으로 한 경사각을 검출하는 2축 가속도센서이다. 상부 선회체(3)의 전후축 및 좌우축은, 예를 들면 서로 직교하여 쇼벨(100)의 선회축 상의 일점인 쇼벨중심점을 통과한다. 기체경사센서는 3축 가속도센서여도 된다.
방향검출장치(S5)는, 쇼벨(100)의 방향을 검출할 수 있다. 방향검출장치(S5)는, 지자기센서, 선회기구(2)의 선회축에 관한 리졸버 또는 인코더, 자이로센서 등으로 구성된다. 본 실시예에서는, 방향검출장치(S5)는, 3축 지자기센서와 자이로센서의 조합으로 구성되어 있다.
컨트롤러(30)은, 측위장치(S3), 자세검출장치(S4), 및 방향검출장치(S5)의 출력에 근거하여 버킷(6)의 치선(齒先)의 궤적정보를 취득할 수 있다.
컨트롤러(30), 표시장치(40), 엔진제어장치(74) 등은 축전지(70)으로부터 전력의 공급을 받아 동작한다. 축전지(70)은 엔진(11)에 의하여 구동되는 발전기(11a)에 의하여 충전된다. 축전지(70)의 전력은 엔진(11)의 스타터(11b) 등에도 공급된다. 스타터(11b)는 축전지(70)으로부터의 전력으로 구동되어 엔진(11)을 시동시킨다.
카메라(S6)은, 상부 선회체(3)에 장착되어 쇼벨(100)의 주위를 촬상할 수 있다. 본 실시예에서는, 카메라(S6)은, 쇼벨(100)의 후방의 공간을 촬상하는 후방 카메라, 쇼벨(100)의 우측방의 공간을 촬상하는 우측방 카메라, 및 쇼벨(100)의 좌측방의 공간을 촬상하는 좌측방 카메라를 포함한다.
표시장치(40)은, 각종 정보를 표시하는 장치이며, 캐빈(10) 내의 운전석의 근방에 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 표시장치(40)은, 카메라(S6)이 촬상한 화상, 및 비행체(200)이 촬상한 화상을 표시할 수 있다. 카메라(S6)이 촬상한 화상은, 복수 대의 카메라의 촬상화상을 합성하여 얻어지는 합성화상을 포함한다. 합성화상은, 시점변환처리 등의 각종 화상처리가 실시되어 있어도 된다.
비행체(200)은, 제어장치(201), 송신장치(202), 수신장치(203), 자율항행장치(204), 카메라(205), 스피커(206), 마이크(207) 등으로 구성되어 있다.
제어장치(201)은, 비행체(200)을 제어하기 위한 장치이다. 본 실시예에서는, 제어장치(201)은, RAM, ROM 등을 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다. 제어장치(201)의 CPU는, 각종 기능에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 독출하여 RAM에 로드하여 실행함으로써, 그들 프로그램의 각각에 대응하는 기능을 실현할 수 있다.
송신장치(202)는, 비행체(200)의 외부를 향하여 정보를 발신할 수 있다. 송신장치(202)는, 예를 들면 쇼벨(100) 및 관리장치(300) 중 적어도 일방이 수신 가능한 정보를 발신한다. 본 실시예에서는, 송신장치(202)는, 쇼벨(100) 및 관리장치(300)이 수신 가능한 정보를 소정주기로 반복하여 발신한다. 쇼벨(100) 및 관리장치(300)이 수신 가능한 정보는, 예를 들면 카메라(205)가 촬상한 촬상화상을 포함한다.
수신장치(203)은, 비행체(200)의 외부로부터의 정보를 수신할 수 있다. 수신장치(203)은, 예를 들면 쇼벨(100) 및 관리장치(300)의 각각이 발신하는 정보를 수신한다.
자율항행장치(204)는, 비행체(200)의 자율항행을 실현하기 위한 장치이다. 본 실시예에서는, 자율항행장치(204)는, 비행제어장치, 전동모터, 및 배터리를 포함한다. 비행제어장치는, 자이로센서, 가속도센서, 지자기센서(방위센서), 기압센서, 측위센서, 초음파센서 등의 각종 센서를 포함하고, 자세유지기능, 고도유지기능 등을 실현할 수 있다. 전동모터는, 배터리로부터 전력의 공급을 받아 프로펠러를 회전시킨다. 자율항행장치(204)는, 예를 들면 제어장치(201)로부터 비행경로에 관한 정보를 받으면 4개의 프로펠러의 회전속도를 별개로 제어하여, 비행체(200)의 자세 및 고도를 유지하면서 비행체(200)을 그 비행경로를 따라 이동시킨다. 비행경로에 관한 정보는, 예를 들면 비행위치의 위도, 경도, 및 고도로 구성된다. 제어장치(201)은, 예를 들면 수신장치(203)을 통하여 비행경로에 관한 정보를 외부로부터 취득한다. 자율항행장치(204)는, 제어장치(201)로부터 방향에 관한 정보를 받아 비행체(200)의 방향을 변화시켜도 된다.
카메라(205)는 화상을 취득하기 위한 장치이다. 본 실시예에서는, 카메라(205)는 비행체(200)의 연직하방을 촬상할 수 있도록 비행체(200)에 장착되어 있다. 카메라(205)가 촬상한 촬상화상은, 예를 들면 비행체(200)의 비행위치인 촬상위치에 관한 정보를 포함하고, 3차원 지형데이터를 생성하기 위하여 이용된다. 카메라(205)는, 단안카메라여도 되고, 스테레오카메라여도 된다.
스피커(206)은, 외부를 향하여 음성을 출력하는 장치이다. 본 실시예에서는, 스피커(206)은, 예를 들면 작업현장 내에 있는 사람을 향하여 음성정보를 전하기 위하여 이용된다.
마이크(207)은, 외부로부터의 음성을 받는 장치이다. 본 실시예에서는, 마이크(207)은, 예를 들면 작업현장 내에 있는 사람이 발한 음성을 취득하기 위하여 이용된다.
관리장치(300)은, 제어장치(301), 송신장치(302), 수신장치(303), 표시장치(304), 조작입력장치(305) 등으로 구성되어 있다.
제어장치(301)은, 관리장치(300)을 제어하기 위한 장치이다. 본 실시예에서는, 제어장치(301)은, RAM, ROM 등을 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다. 제어장치(301)의 CPU는, 각종 기능에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 독출하여 RAM에 로드하여 실행함으로써, 그들 프로그램의 각각에 대응하는 기능을 실현할 수 있다.
송신장치(302)는, 관리장치(300)의 외부를 향하여 정보를 발신할 수 있다. 송신장치(302)는, 예를 들면 비행체(200)이 수신 가능한 정보를 소정주기로 반복하여 발신한다. 쇼벨(100)이 수신 가능한 정보를 발신해도 된다. 본 실시예에서는, 송신장치(302)는, 비행체(200)이 수신 가능한 정보를 소정주기로 반복하여 발신한다. 비행체(200)이 수신 가능한 정보는, 예를 들면 비행체(200)의 비행경로에 관한 정보를 포함한다.
수신장치(303)은, 관리장치(300)의 외부로부터의 정보를 수신할 수 있다. 수신장치(303)은, 예를 들면 쇼벨(100) 및 비행체(200) 중 적어도 일방이 발신하는 정보를 수신한다. 본 실시예에서는, 수신장치(303)은 비행체(200)이 발신한 정보를 수신한다. 비행체(200)이 발신한 정보는, 예를 들면 비행체(200)의 카메라(205)가 촬상한 촬상화상을 포함한다.
표시장치(304)는, 각종 정보를 표시하기 위한 장치이다. 본 실시예에서는, 표시장치(304)는 액정디스플레이이며, 쇼벨(100)에 의한 작업에 관한 정보, 지형데이터에 관한 정보, 비행체(200)의 조종에 관한 정보 등을 표시한다. 비행체(200)의 카메라(205)가 촬상한 촬상화상을 표시해도 된다.
조작입력장치(305)는, 조작입력을 받기 위한 장치이다. 본 실시예에서는, 조작입력장치(305)는, 액정디스플레이 상에 배치되는 터치패널이다.
다음으로 도 3을 참조하여, 작업관리시스템(SYS)에 있어서의 각종 기능요소에 대하여 설명한다. 도 3은, 작업관리시스템(SYS)의 기능블록도이다. 작업관리시스템(SYS)는, 주로 궤적정보생성부(F1), 진입물검지부(F2), 인증부(F3), 진척영역특정부(F4), 비행경로설정부(F5), 지형데이터생성부(F6), 작업량산출부(F7), 및 진척률산출부(F8)을 갖는다. 본 실시예에서는, 쇼벨(100)의 컨트롤러(30)이 궤적정보생성부(F1), 진입물검지부(F2), 및 인증부(F3)을 갖고, 관리장치(300)의 제어장치(301)이 진척영역특정부(F4), 비행경로설정부(F5), 지형데이터생성부(F6), 작업량산출부(F7), 및 진척률산출부(F8)을 갖는다. 그러나, 각 기능요소는, 컨트롤러(30) 및 제어장치(301) 중 어느 것에 포함되어 있어도 된다. 비행체(200)의 제어장치(201)에 포함되어 있어도 된다.
궤적정보생성부(F1)은, 어태치먼트 상의 소정부위가 따라간 궤적에 관한 궤적정보를 생성할 수 있다. 본 실시예에서는, 궤적정보생성부(F1)은, 버킷(6)의 치선의 위치정보(위도, 경도, 및 고도)의 시계열데이터를 버킷(6)의 치선이 따라간 궤적에 관한 궤적정보로서 불휘발성 기억매체 등에 기억시킨다. 버킷(6)의 치선의 위치정보는, 예를 들면 측위장치(S3), 자세검출장치(S4), 및 방향검출장치(S5)의 출력에 근거하여 취득된다.
진입물검지부(F2)는, 작업현장 내의 소정영역에 진입하는 물체를 검지할 수 있다. 물체는, 예를 들면 사람, 덤프 등이다. 본 실시예에서는, 쇼벨(100)에 장착된 카메라(S6)의 촬상화상에 각종 화상인식처리를 실시함으로써 작업현장 내의 소정영역에 진입하는 진입자를 검지한다. 진입물검지부(F2)는, 작업현장의 출입구게이트에 설치된 카메라의 촬상화상을 이용하여 진입자를 검지해도 되고, 비행체(200)의 카메라(205)의 촬상화상을 이용하여 진입자를 검지해도 된다. 작업현장의 출입구게이트에 설치된 카메라의 촬상화상을 이용하는 경우, 그 카메라는, 무선통신 등을 통하여 쇼벨(100) 및 관리장치(300) 중 적어도 일방에 접속된다.
인증부(F3)은, 진입물검지부(F2)가 검지한 진입자를 인증할 수 있다. 본 실시예에서는, 쇼벨(100)에 장착된 카메라(S6)의 촬상화상에 포함되는 진입자의 얼굴화상에 근거하여 진입자가 등록된 사람인 것을 확인할 수 있었던 경우에 그 진입자를 인증한다. 촬상화상은, 작업현장의 출입구게이트에 설치된 카메라의 촬상화상이어도 되고, 비행체(200)의 카메라(205)의 촬상화상이어도 된다. 진입자가 등록된 사람인지 아닌지의 판정은, 예를 들면 사원증 등에 나타나 있는 사진 등 미리 준비된 화상을 인증부(F3)에 부여하여 기계학습시켜 둠으로써 실현된다.
인증부(F3)은, 얼굴화상인증 이외의 다른 인증방식을 이용하여 진입자를 인증해도 된다. 다른 인증방식은, 예를 들면 작업현장의 출입구게이트에 설치된 카드리더, IC태그리더를 이용한 카드인증, 태그인증, 진입자가 소정의 포즈를 취한 것을 화상인식할 수 있었던 경우에 인증하는 포즈인증, 진입자가 소정의 암호를 발화(發話)한 것을 음성인식할 수 있었던 경우에 인증하는 암호인증 등을 포함한다.
진척영역특정부(F4)는, 소정기간 중에 작업현장 내에서 쇼벨(100)에 의한 작업이 진척된 진척영역을 특정할 수 있다. 본 실시예에서는, 전회의 특정이 행해진 후의 궤적정보에 근거하여 전회의 특정 후에 버킷(6)의 치선이 지나간 영역을 진척영역으로서 특정한다. 진척영역은, 예를 들면 복수의 위치정보(위도, 경도, 및 고도)를 이용하여 그 경계를 도출함으로써 특정된다.
비행경로설정부(F5)는, 비행체(200)의 비행경로를 설정할 수 있다. 본 실시예에서는, 비행경로설정부(F5)는, 진척영역특정부(F4)가 특정한 진척영역을, 비행체(200)의 카메라(205)가 촬상할 수 있도록 비행체(200)의 비행경로를 설정한다. 구체적으로는, 카메라(205)의 촬상화상에 근거하여 지형데이터생성부(F6)이 그 진척영역의 3차원 지형데이터를 생성할 수 있도록 비행체(200)의 비행경로를 설정한다.
비행경로설정부(F5)는, 인증부(F3)에 의한 인증을 받지 않은 사람(이하, "미인증자"라고 함)이 작업현장 내의 소정영역에 진입했을 때에, 비행체(200)을 그 미승인자에게 향하도록 비행체(200)의 비행경로를 설정해도 된다.
이 경우, 비행체(200)은, 비행경로설정부(F5)가 설정한 비행경로를 따라 주기장으로부터 미인증자의 상공까지 이동한다. 그리고, 비행체(200)은, 스피커(206)을 이용하여, 소정영역으로부터의 퇴출을 촉구하는 음성메시지를 그 미인증자에게 향하여 출력해도 된다. 혹은, 비행체(200)은, 얼굴화상인증 또는 포즈인증을 위한 화상을 카메라(205)로 촬상해도 된다. 혹은, 비행체(200)은, 스피커(206)을 이용하여, 암호인증을 위한 암호의 발화를 촉구하는 음성메시지를 그 미인증자에게 향하여 출력해도 된다. 그 경우, 비행체(200)은, 마이크(207)을 작동시켜 미인증자가 발하는 암호를 집음(集音)해도 된다. 비행체(200)은, 얼굴화상인증, 포즈인증, 암호인증 등에 의한 인증을 받은 사람(이하, "피인증자"라고 함)에 대해서는 퇴출을 촉구하는 음성메시지를 출력하지 않고, 주기장으로 귀환해도 된다.
지형데이터생성부(F6)은, 작업현장의 3차원 지형데이터를 생성할 수 있다. 본 실시예에서는, 지형데이터생성부(F6)은, 시공 전의 작업현장의 3차원 지형데이터와 진척영역의 3차원 지형데이터에 근거하여 현재(시공 중)의 작업현장의 3차원 지형데이터를 생성한다.
시공 전의 작업현장의 3차원 지형데이터는, 예를 들면 토탈스테이션 측량, GNSS 측량 등에 의하여 생성된다. 비행체(200)의 카메라(205)가 촬상한 작업현장의 전체 영역의 화상에 근거하여 생성되어도 된다.
구체적으로는, 지형데이터생성부(F6)은, 비행체(200)의 카메라(205)가 촬상한 진척영역의 화상으로부터 진척영역에 관한 3차원 지형데이터를 생성한다.
그리고, 지형데이터생성부(F6)은, 진척영역에 관한 3차원 지형데이터와, 진척영역 이외의 영역에 관한 3차원 지형데이터를 이어 맞추어 작업현장의 현재의 3차원 지형데이터를 생성한다. 진척영역 이외의 영역에 관한 3차원 지형데이터는, 시공 전의 작업현장의 3차원 지형데이터, 또는 지형데이터생성부(F6)이 과거에 생성한 3차원 지형데이터를 그대로 이용하면 된다. 진척영역 이외의 영역의 지형은 변화하지 않았다고 추정할 수 있기 때문이다.
지형데이터생성부(F6)은, 복수 대의 쇼벨에 의한 복수의 진척영역에 관한 3차원 지형데이터를 이용하여 작업현장의 현재의 3차원 지형데이터를 생성해도 된다.
지형데이터생성부(F6)은, 각종 화상처리에 의하여 진척영역의 일부에 쇼벨, 덤프 등의 기지(旣知)의 물체가 존재한다고 판정한 경우, 그 타이밍에는 그 진척영역의 일부에 관한 3차원 지형데이터의 작성을 행하지 않도록 해도 된다. 그리고, 다른 타이밍에 그 진척영역의 일부의 화상을 재취득한 후에 그 진척영역의 일부에 관한 3차원 지형데이터를 작성해도 된다. 그들 기지의 물체가 지형의 일부로서 취급되어, 작업량, 진척률 등의 산출에 악영향이 미치는 것을 방지하기 위함이다. 그 진척영역의 일부의 화상을 재취득하기 전에 그 진척영역의 일부에 관한 3차원 지형데이터를 표시하는 경우에는 "작업 중" 등의 메시지를 동시에 표시해도 된다. 그 진척영역의 일부의 화상을 재취득하기 전에 그 진척영역의 일부에 관한 3차원 지형데이터를 기억하는 경우에는, 작업 중인 것을 나타내는 플래그 등의 정보를 동시에 기억해도 된다.
지형데이터생성부(F6)은, 그 진척영역의 일부의 화상을 새롭게 취득할 때까지는, 작업량, 진척률 등의 산출이 행해지지 않도록 해도 된다. 이 경우, 작업량, 진척률 등이 표시되어야 하는 곳에는 "데이터 취득 대기" 등의 메시지가 표시되도록 해도 된다. 혹은, 그 진척영역의 일부의 화상을 재취득하기 전에 작업량, 진척률 등의 산출이 행해진 경우에는 그 산출값이 잠정적인 값인 것이 표시되도록 해도 된다.
작업량산출부(F7)은, 작업현장의 3차원 지형데이터에 근거하여 쇼벨(100)의 작업량을 산출할 수 있다. 작업량산출부(F7)은, 예를 들면 시공 전의 작업현장의 3차원 지형데이터와 지형데이터생성부(F6)이 생성한 현재의 작업현장의 3차원 지형데이터와의 차로부터 도출되는 토사의 체적을, 시공개시 후의 쇼벨(100)의 누적작업량으로서 도출한다. 혹은, 작업량산출부(F7)은, 지형데이터생성부(F6)이 생성한 제1 시각에서의 작업현장의 3차원 지형데이터와, 지형데이터생성부(F6)이 생성한 제2 시각에서의 작업현장의 3차원 지형데이터와의 차로부터 도출되는 토사의 체적을, 제1 시각부터 제2 시각까지의 기간에 있어서의 쇼벨(100)의 작업량으로서 도출해도 된다.
진척률산출부(F8)은, 작업현장의 3차원 지형데이터에 근거하여 작업의 진척률을 산출할 수 있다. 진척률산출부(F8)은, 예를 들면 쇼벨(100)의 누적작업량을, 목표작업량으로 나눈 값을 진척률로서 산출한다. 목표작업량은, 예를 들면 시공 전의 작업현장의 3차원 지형데이터와 시공완료 시의 작업현장의 3차원 지형데이터(목표지형데이터)와의 차로부터 도출되는 토사의 체적으로서 도출된다.
진척률산출부(F8)은, 작업현장의 3차원 지형데이터에 근거하여 복수 대의 쇼벨에 의한 공동작업의 진척률을 산출해도 된다. 진척률산출부(F8)은, 예를 들면 각 쇼벨의 누적작업량의 합계를 목표작업량으로 나눈 값을, 복수 대의 쇼벨에 의한 공동작업의 진척률로서 산출한다.
다음으로 도 4 및 도 5를 참조하여, 작업관리시스템(SYS)의 지형데이터생성기능에 대하여 설명한다. 도 4는, 오전 중의 작업이 종료된 시점에 있어서의 작업현장(R0)의 상면도이다. 도 5는, 도 4의 일점쇄선으로 나타난 평면을 화살표로 나타내는 방향으로부터 본 작업현장(R0)의 부분단면도이다. 영역(R1)은, 작업이 행해진 영역 중 이미 지형의 변화가 3차원 지형데이터에 반영되어 있는 영역(예를 들면, 어제 작업이 행해진 영역)을 나타낸다. 영역(R2)는, 작업이 행해진 영역 중 지형의 변화가 아직 3차원 지형데이터에 반영되어 있지 않은 영역(예를 들면, 오늘 오전 중에 작업이 행해진 영역)을 나타낸다. 영역(R3)은, 아직 작업이 행해지지 않은 영역의 일부(예를 들면, 오늘 오후에 작업이 행해질 예정의 영역)를 나타낸다. 영역(R4)는, 비행체(200)의 주기장을 나타낸다. 도 5의 파선으로 나타내는 범위는, 비행체(200)의 카메라(205)의 촬상범위를 나타낸다.
관리장치(300)의 제어장치(301)은, 수신장치(303)을 통하여 취득한 쇼벨(100)이 발신하는 정보에 근거하여 쇼벨(100)의 엔진(11)이 정지되었는지 아닌지를 판정한다. 그리고, 엔진(11)이 정지되었다고 판정한 경우, 제어장치(301)의 진척영역특정부(F4)는, 오늘 오전 중에 작업현장(R0) 내에서 쇼벨(100)에 의한 작업이 진척된 진척영역인 영역(R2)를 특정한다. 구체적으로는, 쇼벨(100)의 가동 중에 쇼벨(100)의 컨트롤러(30)에 있어서의 궤적정보생성부(F1)이 기억한 궤적정보를 취득하고, 그 궤적정보에 근거하여 영역(R2)를 특정한다.
그 후, 제어장치(301)의 비행경로설정부(F5)는, 진척영역특정부(F4)가 특정한 진척영역으로서의 영역(R2)를 비행체(200)의 카메라(205)가 촬상할 수 있도록 비행체(200)의 비행경로를 설정한다. 그리고, 제어장치(301)은, 송신장치(302)를 통하여 그 비행경로에 관한 정보를 비행체(200)에 송신한다.
비행경로에 관한 정보를 수신한 비행체(200)은 주기장에서 영역(R2)의 상공까지 비행하고, 영역(R2)의 상공을 그 비행경로를 따라 비행하면서 영역(R2)를 카메라(205)로 촬상한다. 비행체(200)은, 송신장치(202)를 통하여 촬상화상을 관리장치(300)에 송신한다.
그 후, 제어장치(301)의 지형데이터생성부(F6)은, 비행체(200)의 카메라(205)가 촬상한 영역(R2)의 화상으로부터 영역(R2)에 관한 3차원 지형데이터를 생성한다. 그리고, 지형데이터생성부(F6)은, 영역(R2)에 관한 3차원 지형데이터와, 영역(R2) 이외의 영역에 관한 3차원 지형데이터를 이어 맞추어 작업현장(R0)의 현재의 3차원 지형데이터를 생성한다.
다음으로 도 4를 참조하여, 작업관리시스템(SYS)의 진입자감시기능에 대하여 설명한다. 작업관리시스템(SYS)는, 쇼벨(100)이 가동 중인 경우에는, 작업현장(R0)에 진입한 미인증자를 작업현장(R0)으로부터 퇴출시키기 위하여 비행체(200)을 이용해도 된다.
예를 들면, 쇼벨(100)의 컨트롤러(30)에 있어서의 진입물검지부(F2)는, 쇼벨(100)에 장착된 카메라(S6)의 촬상화상에 각종 화상인식처리를 실시함으로써 작업현장(R0) 내의 소정영역에 진입하는 진입자를 검지한다. 도 4의 예에서는, 카메라(S6)은, 후방 카메라(S6B), 좌측방 카메라(S6L), 및 우측방 카메라(S6R)을 포함한다. 진입물검지부(F2)는, 작업현장(R0)의 출입구게이트에 설치된 카메라(S6E)의 촬상화상을 이용하여 진입자를 검지해도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)은, 송신장치(S1)을 통하여 카메라(S6E)의 촬상화상을 취득한다. 관리장치(300)의 제어장치(301)이 진입물검지부(F2)를 갖고 있어도 된다. 이 경우, 제어장치(301)은, 수신장치(303)을 통하여 카메라(S6E)의 촬상화상 및 카메라(S6)의 촬상화상을 취득한다. 진입물의 검지는, 적외선센서, 초음파센서 등의 다른 센서를 이용하여 행해져도 된다.
진입자를 검지한 경우, 컨트롤러(30)의 인증부(F3)은, 진입물검지부(F2)가 검지한 진입자의 인증을 시도한다. 진입자를 인증할 수 없는 경우, 그 것을 관리장치(300)에 통지한다. 진입자를 인증할 수 있었던 경우, 인증부(F3)은, 관리장치(300)으로의 통지를 생략해도 된다.
진입자를 인증할 수 없는다는 통지를 받은 관리장치(300)은, 비행체(200)을 그 진입자가 있는 곳으로 향하게 한다. 구체적으로는, 제어장치(301)의 비행경로설정부(F5)는, 비행체(200)을 미인증 진입자에게 향하도록 비행체(200)의 비행경로를 설정한다.
비행경로에 관한 정보를 수신한 비행체(200)은 주기장으로부터 진입자가 있는 곳까지 비행하고, 그 진입자의 인증을 시도한다. 예를 들면, 스피커(206)으로부터 암호의 발화를 촉구하고, 마이크(207)로 진입자가 발한 암호를 인식할 수 있었던 경우에 그 진입자를 인증한다. 비행체(200)은, 포즈인증으로 진입자를 인증해도 된다.
진입자를 인증할 수 없는 경우, 비행체(200)은, 작업현장(R0)으로부터의 퇴출을 촉구하는 음성메시지를 스피커(206)으로부터 그 진입자에게 향하여 출력한다. 진입자를 인증할 수 있었던 경우, 비행체(200)은, 음성메시지를 출력하지 않고, 주기장으로 귀환해도 된다.
이상의 구성에 의하여, 작업관리시스템(SYS)는, 비행체(200)을 이용하여 얻어진 촬상화상에 근거하여 쇼벨(100)의 작업진척관리를 효율적이고 또한 정확하게 행할 수 있다. 또, 비행체(200)의 카메라(205)를 이용하여 3차원 지형데이터를 생성하기 때문에, 토탈스테이션 측량, GNSS 측량 등을 생략할 수 있다.
또, 작업관리시스템(SYS)는, 소정기간 중에 작업현장(R0) 내에서 쇼벨(100)에 의한 작업이 진척된 진척영역만을 비행체(200)에 촬상시켜 3차원 지형데이터를 생성하기 때문에, 작업진척관리를 효율적으로 행할 수 있다.
또, 작업현장(R0) 내의 소정영역에 사람, 덤프 등의 물체가 진입한 것을 검지할 수 있고, 그 것을 쇼벨(100)의 조작자, 관리센터에 있는 관리자 등에게 전할 수 있다.
다음으로 도 6을 참조하여, 작업관리시스템(SYS)의 작업자 감시기능에 대하여 설명한다. 도 6은, 작업현장에서 작업 중인 쇼벨(100)의 상면도이다. 외측의 파선원과 내측의 파선원으로 둘러싸인 환형상영역은 제1 작업 범위(R5)를 나타내고, 내측의 파선원으로 둘러싸인 원형영역은 제2 작업 범위(R6)을 나타낸다. 제2 작업 범위(R6)은, 예를 들면 쇼벨(100)의 선회범위(굴삭어태치먼트가 도달 가능한 범위)이다. 도 6의 예에서는, 쇼벨(100)의 컨트롤러(30)에 있어서의 인증부(F3)은, 피인증자를 작업관계자와 비관계자로 분류한다.
피인증자 중 작업관계자로서 분류된 사람이 제1 작업 범위(R5)에 진입한 것을 진입물검지부(F2)가 검지한 경우, 컨트롤러(30)은, 캐빈(10) 내에 설치된 차재스피커 또는 표시장치(40)을 통하여 그 것을 쇼벨(100)의 조작자에게 전한다.
피인증자 중 비관계자로서 분류된 사람이 제1 작업 범위(R5)에 진입한 것을 진입물검지부(F2)가 검지한 경우, 컨트롤러(30)은, 그 것을 쇼벨(100)의 조작자에게 전하고, 또한 송신장치(S1)을 통하여 그 것을 관리장치(300)에 전한다.
비관계자가 제1 작업 범위(R5)에 진입했다는 통지를 받은 관리장치(300)은, 비행체(200)을 그 비관계자가 있는 곳으로 향하게 한다. 구체적으로는, 제어장치(301)의 비행경로설정부(F5)는, 비행체(200)을 비관계자에게 향하도록 비행체(200)의 비행경로를 설정한다.
비행경로에 관한 정보를 수신한 비행체(200)은 주기장으로부터 비관계자가 있는 곳까지 비행하고, 제1 작업 범위(R5)로부터의 퇴출을 촉구하는 음성메시지를 스피커(206)으로부터 그 비관계자에게 향하여 출력한다.
피인증자 중 작업관계자로서 분류된 사람이 제2 작업 범위(R6)에 진입한 것을 진입물검지부(F2)가 검지한 경우, 컨트롤러(30)은, 캐빈(10) 내에 설치된 차재스피커 또는 표시장치(40)을 통하여 그 것을 쇼벨(100)의 조작자에게 전한다. 이 경우, 컨트롤러(30)은, 작업관계자가 제1 작업 범위(R5)에 진입했을 때와는 다른 양태(예를 들면, 다른 음성메시지, 보다 큰 음량, 보다 큰 표시 등)로 그 것을 쇼벨(100)의 조작자에게 전하도록 해도 된다. 쇼벨(100)의 움직임을 제한해도 된다.
피인증자 중 비관계자로서 분류된 사람이 제2 작업 범위(R6)에 진입한 것을 진입물검지부(F2)가 검지한 경우, 컨트롤러(30)은, 그 것을 쇼벨(100)의 조작자에게 전하고, 또한 송신장치(S1)을 통하여 그 것을 관리장치(300)에 전한다. 컨트롤러(30)은, 캐빈(10)의 외부에 설치된 스피커를 통하여 제2 작업 범위(R6)으로부터의 퇴출을 촉구하는 음성메시지를 그 비관계자에게 향하여 출력해도 된다.
비관계자가 제2 작업 범위(R6)에 진입했다는 통지를 받은 관리장치(300)은, 비행체(200)을 그 비관계자가 있는 곳으로 향하게 한다. 구체적으로는, 제어장치(301)의 비행경로설정부(F5)는, 비행체(200)을 비관계자에게 향하도록 비행체(200)의 비행경로를 설정한다.
비행경로에 관한 정보를 수신한 비행체(200)은 주기장으로부터 비관계자가 있는 곳까지 비행하고, 제2 작업 범위(R6)으로부터의 퇴출을 촉구하는 음성메시지를 스피커(206)으로부터 그 비관계자에게 향하여 출력한다. 이 경우, 비행체(200)은, 비관계자가 제1 작업 범위(R5)에 진입했을 때와는 다른 양태(예를 들면, 다른 음성메시지, 보다 큰 음량, 보다 접근한 비행 등)로 음성메시지를 그 비관계자에게 향하여 출력해도 된다.
이상의 구성에 의하여, 작업관리시스템(SYS)는, 도 4 및 도 5의 부분에서 설명한 효과에 더하여, 쇼벨(100)의 조작자 및 작업관계자에게 번거로움을 느끼게 하지 않고, 작업현장의 소정영역으로부터 비관계자를 확실히 퇴출시킬 수 있다.
다음으로 도 7을 참조하여, 작업관리시스템의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 도 7은, 작업관리시스템(SYS)의 다른 구성예에 관한 시스템 구성도이다. 도 7의 작업관리시스템(SYS)는, 쇼벨(100)이 비행체용 충전부(71) 및 충전회로(72)를 구비하는 점에서 도 2의 작업관리시스템(SYS)와 다르다.
비행체용 충전부(71)은, 비행체(200)을 충전 가능하게 받아들여 고정하는 기구이다. 도 7의 예에서는, 비행체용 충전부(71)은, 비행체(200)이 자율적으로 착륙할 수 있도록 상부 선회체(3)의 상면에 설치되어 있다. 비행체(200)은, 예를 들면 카메라(205)의 촬상화상을 이용하여 비행체용 충전부(71)의 장소를 특정하여 자동적으로 착륙한다. 또, 비행체용 충전부(71)은, 쇼벨(100)의 가동 중에 비행체(200)이 떨어지지 않도록, 착륙한 비행체(200)을 로크하도록 구성된다. 한편, 진입자를 검지한 경우 등, 비행체(200)을 비행시킬 필요가 발생한 경우에는, 그 로크를 해제할 수 있다.
비행체(200)은, 비행체용 충전부(71)이 있는 곳에 착륙하여 로크된 경우, 카메라(205)를 카메라(S6)으로서 기능시켜도 된다.
충전회로(72)는, 비행체용 충전부(71)에 착륙한 비행체(200)의 배터리를 충전하기 위한 전기회로이다. 비행체(200)은, 비행체용 충전부(71)이 있는 곳에 착륙하여 로크된 상태에서 쇼벨(100)의 축전지(70)으로부터 충전회로(72)를 통하여 전력의 공급을 받는다. 이로 인하여, 비행체(200)은, 축전지(70)으로부터 전력의 공급을 받아, 자이로센서, 가속도센서, 지자기센서(방위센서), 기압센서, 측위센서, 초음파센서 등의 각종 센서를 포함하는 비행제어장치를 가동시켜도 된다. 이 경우, 쇼벨(100)은, 비행제어장치에 있어서의 각종 센서의 출력을 이용해도 된다.
이상의 구성에 의하여, 작업관리시스템(SYS)는, 도 4~도 6을 참조하여 설명한 효과에 더하여, 쇼벨(100)의 전원을 이용하여 비행체(200)을 동작시킬 수 있다는 추가적인 효과를 실현할 수 있다.
다음으로 도 8 및 도 9를 참조하여, 작업관리시스템(SYS)의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 도 8은, 작업관리시스템(SYS)의 다른 구성예에 관한 기능블록도이다. 도 9는, 작업관리시스템(SYS)를 구성하는 쇼벨(100)의 붐(4)의 사시도이다. 도 8의 컨트롤러(30)은, 응력상태검출부(F9)를 갖는 점에서 도 3의 컨트롤러(30)과 다르다. 도 9의 붐(4)는, 응력발광도료(LP)가 도포되어 있는 점에서 도 1의 붐(4)와 다르다. 다른 구성예에서는, 제어장치(301)이 응력상태검출부(F9)를 갖고 있어도 되고, 비행체(200)의 제어장치(201)이 응력상태검출부(F9)를 갖고 있어도 된다.
응력상태검출부(F9)는, 건설기계의 구성부품에 작용하는 응력상태를 검출할 수 있다. 본 실시예에서는, 응력상태검출부(F9)는, 응력발광도료(LP)가 도포된 붐(4)를 촬상한 화상에 근거하여 붐(4)에 작용하는 응력상태를 검출한다. 응력상태의 검출대상이 되는 건설기계의 구성부품은, 하부 주행체(1)의 프레임, 암(5) 등이어도 된다.
응력발광도료(LP)는, 힘이 가해졌을 때에 발광하는 응력발광체를 포함하는 도료이다. 응력발광도료(LP)는, 적합하게는, 건설기계의 출하 전에 구성부품에 도포된다. 단, 출하 후에 도포되어도 된다. 응력발광도료(LP)는, 도포대상의 구성부품의 신축에 의하여 힘이 가해져 발광한다. 응력발광도료(LP)가 발광했을 때의 광의 강도(광도)는, 전형적으로는 가해진 힘이 클수록 높다. 또, 가해진 힘이 그 후에 작아지면 그 광도는 저하되고, 가해진 힘이 소실되면 발광도 소실된다. 응력발광체는, 예를 들면 유로퓸 첨가 알루민산 스트론튬(SrAl2O4:Eu), 유로퓸 첨가 알루미노다이규산 알루미늄칼슘(CaAl2SiO8:Eu), 프라세오디뮴 첨가 타이타늄산 바륨칼슘((BaCa)TiO3:Pr)이다. 특히, 유로퓸 첨가 알루민산 스트론튬은, 상기 응력발광체 중에서 가장 발광강도가 높고, 힘이 가해졌을 때에 녹색으로 발광한다. 유로퓸 첨가 알루미노다이규산 알루미늄칼슘, 프라세오디뮴 첨가 타이타늄산 바륨칼슘은, 힘이 가해졌을 때에 각각 청색, 적색으로 발광한다. 응력발광체는, 산화 지르코늄(ZrO2) 분산액, 망가니즈 첨가 유화 아연(ZnS:Mn)이어도 된다. 망가니즈 첨가 유화 아연은, 힘이 가해졌을 때에 황등색으로 발광한다.
응력발광도료(LP)가 도포된 붐(4)의 표면은, CCD, CMOS 등의 촬상소자로 구성되는 카메라로 촬상된다. 적합하게는, 비행체(200)의 카메라(205)로 촬상된다. 쇼벨(100)의 상부 선회체(3)에 장착된 카메라(S6), 쇼벨(100)의 주위에 있는 작업관계자가 휴대하는 태블릿PC, 스마트폰 등에 탑재된 휴대형카메라로 촬상되어도 된다. 비행체(200)의 카메라(205)를 이용하는 것은, 붐(4)의 배측(背側)(+Z측)의 금속판의 표면 등, 작업관계자가 휴대하는 휴대형카메라로는 촬상이 어려운 부분을 촬상할 수 있다는 이점이 있다. 또, 작업관계자 등을 번거롭게 하지 않고 자동적으로 촬상할 수 있다는 이점이 있다.
도 9에 나타내는 예에서는, 응력발광도료(LP)는 도트해칭으로 나타나 있다. 구체적으로는, 응력발광도료(LP)는, 붐실린더보스(4a)와 붐풋(4b)의 사이에서 붐(4)의 배측(+Z측), 좌측(-Y측), 우측(+Y측), 및 복측(腹側)(-Z측)의 4개의 금속판의 각각의 표면에 도포되어 있다. 또, 응력발광도료(LP)는, 붐실린더보스(4a)와 붐톱(4c)의 사이에서 붐(4)의 배측(+Z측), 좌측(-Y측), 우측(+Y측), 및 복측(-Z측)의 4개의 금속판의 각각의 표면에 도포되어 있다. 보다 구체적으로는, 응력발광도료(LP)는, 격벽의 용접부에 대응한 용접비드부 등, 응력이 집중되기 쉬운 장소에 도포되어 있다. 단, 응력발광도료(LP)는, 붐(4)의 표면 전체에 도포되어 있어도 된다. 혹은, 응력발광도료(LP)가 붐(4)의 표면에 직접적으로 도포되는 대신에, 응력발광도료가 도포된 시트가 붐(4)의 표면에 첩부되어도 된다. 암(5) 등의 다른 구성요소에 응력발광도료(LP)를 도포하는 경우에 대해서도 동일하다.
응력상태검출부(F9)는, 소정의 시간간격으로 카메라가 촬상하는 화상(카메라화상)에 각종 화상처리를 실시하여 표시용 화상을 생성할 수 있다. 표시용 화상은, 표시장치(40), 표시장치(304) 등으로 표시되는 화상이다. 카메라화상을 그대로 표시용 화상으로 해도 된다. 카메라화상은, 예를 들면 붐(4)의 전체의 화상을 포함한다. 응력발광도료(LP)가 도포된 부분의 붐 전체에 차지하는 위치를, 표시용 화상을 본 사람이 용이하게 인식할 수 있도록 하기 위함이다. 표시용 화상은, 1개의 카메라화상으로부터 생성되어도 되고, 복수의 카메라화상으로부터 생성되어도 된다.
도 10의 (a) 및 도 10의 (b)는, 응력상태검출부(F9)가 생성한 표시용 화상의 예를 나타낸다. 구체적으로는, 도 10의 (a)는, 붐(4)에 부하가 거의 걸려있지 않을 때의 상태, 즉, 응력발광도료(LP)가 발광하고 있지 않는 상태를 나타낸다. 도 10의 (b)는, 붐(4)에 부하가 걸려있을 때의 상태, 즉, 응력발광도료(LP)가 발광하고 있는 상태를 나타낸다. 본 실시예에서는, 응력상태검출부(F9)는, 화상처리에 의하여, 표시용 화상에 있어서의 굴삭어태치먼트의 자세가 항상 동일해지도록 하고 있다. 열람자의 시인성을 위함이다. 이로 인하여, 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)의 각각의 굴삭어태치먼트의 자세는, 실제로는 다르지만, 일치하도록 표시되어 있다. 응력상태검출부(F9)는, 화상처리에 의하여, 열람자가 임의의 시점(예를 들면 붐(4)의 바로 아래의 시점)으로부터 굴삭어태치먼트의 화상을 시인할 수 있도록(3차원 뷰가 가능하도록) 표시용 화상을 생성해도 된다. 응력상태검출부(F9)는, 붐(4)에 부하가 거의 걸려있지 않을 때의 상태와, 붐(4)에 부하가 걸려있을 때의 상태를 표시장치(40), 표시장치(304) 등에 나열하여 표시시켜도 되고, 중첩하여 표시시켜도 된다.
응력상태검출부(F9)는, 카메라화상에 대하여 각종 화상인식처리를 실행하고, 건설기계의 구성부품에 작용하는 응력상태를 검출할 수 있다. 예를 들면, 카메라화상에 찍힌 붐(4)의 표면의 응력발광도료(LP)의 휘돗값에 근거하여 붐(4)에 작용하는 응력상태를 검출한다. 응력발광도료(LP)의 휘돗값은, 응력발광도료(LP)가 발광했을 때의 광도에 대응한다.
예를 들면, 응력상태검출부(F9)는, 응력발광도료(LP)의 휘돗값이 소정값 이상이 된 경우에, 붐(4)에 크랙(균열)이 발생했다고 판정해도 된다. 혹은, 응력상태검출부(F9)는, 그 휘돗값의 분포의 시간적 추이에 근거하여, 크랙이 발생할 때까지의 시간 등을 예측해도 된다. 이 경우, 응력상태검출부(F9)는, 복수의 표시용 화상을 시계열로 보존하고 있다. 각 표시용 화상은, 굴삭어태치먼트의 실제의 자세, 토사의 중량 등과 관련지어 보존되어도 된다. 토사의 중량은, 예를 들면 붐실린더압 등으로부터 도출되어도 된다.
응력상태검출부(F9)는, 크랙이 발생한 것, 크랙이 발생할 때까지의 예측시간 등을 나타내는 정보를 표시용 화상에 추가해도 된다. 열람자가 고응력부분(고휘도부분)을 다른 부분으로부터 구별할 수 있도록, 표시용 화상에 있어서 고응력부분(고휘도부분)을 강조표시시켜도 된다. 강조표시는, 휘도증대표시, 망점표시, 하이라이트표시 등을 포함한다.
응력상태검출부(F9)는, 어태치먼트로부터 적어도 소정거리만큼 떨어진 위치로부터 비행체(200)의 카메라(205)가 어태치먼트를 촬상할 수 있도록, 송신장치(S1)을 통하여 비행체(200)에 정보를 송신해도 된다. 예를 들면, 응력상태검출부(F9)는, 붐(4)로부터 적어도 소정거리만큼 떨어진 위치로부터 카메라(205)가 붐(4)를 촬상할 수 있도록, 쇼벨(100)의 위치, 자세, 방향 등에 관한 정보를 비행체(200)에 대하여 송신해도 된다. 그들의 정보를 수신한 비행체(200)은, 예를 들면 카메라(205)가 붐(4)의 배측(+Z측), 좌측(-Y측), 우측(+Y측), 및 복측(-Z측)의 4개의 금속판의 각각의 표면을 촬상할 수 있도록 자율적으로 비행한다. 비행체(200)은, 화상인식기술 등에 의하여, 어태치먼트를 자동적으로 인식하여 촬상해도 된다. 이 경우, 어태치먼트는 촬상대상으로서 미리 설정되어 있어도 된다. 예를 들면, 어태치먼트의 형상이 화상인식대상의 형상으로서 미리 등록되어 있어도 된다. 비행체(200)의 비행경로는 미리 설정되어 있어도 된다.
응력상태검출부(F9)는, 카메라화상이 적절한 타이밍에 촬상되도록, 촬상타이밍에 관한 정보를 송신장치(S1)을 통하여 외부에 출력해도 된다. 예를 들면, 응력상태검출부(F9)는, 파일럿압센서(15a), 붐실린더압센서 등의 각종 센서의 출력에 근거하여 굴삭어태치먼트에 부하가 걸려있는 상태인지 아닌지를 판정한다. 그리고, 굴삭어태치먼트에 부하가 걸려있는 상태라고 판정한 경우에, 그 것을 비행체(200)에 통지한다. 굴삭어태치먼트에 부하가 걸려있을 때에 카메라(205)가 굴삭어태치먼트를 촬상할 수 있도록 하기 위함이다. 비행체(200)은, 이 통지를 수신하고 있을 때에 카메라(205)로 굴삭어태치먼트를 촬상함으로써, 굴삭어태치먼트에 부하가 걸려있을 때에 굴삭어태치먼트를 촬상할 수 있다. 동일한 목적을 위하여, 굴삭어태치먼트에 부하가 걸려있지 않은 것을 비행체(200)에 통지해도 된다.
작업관리시스템(SYS)는, 환경광의 밝기를 검출하는 조도센서를 갖고 있어도 된다. 조도센서는, 적합하게는 쇼벨(100)에 장착된다. 조도센서는, 예를 들면 응력발광도료(LP)가 도포된 붐(4)의 표면을 촬상하는 타이밍을 결정하기 위하여 사용된다. 응력발광도료(LP)가 발하는 광은, 주위가 어두울수록 검출되기 쉽기 때문이다. 이 경우, 쇼벨(100)은, 조도센서의 출력에 근거하여 환경광의 밝기가 붐(4)의 표면의 촬상에 적합하다고 판정한 경우에, 그 것을 비행체(200)에 통지한다. 동일한 목적을 위하여, 환경광의 밝기가 붐(4)의 표면의 촬상에 적합하지 않은 것을 비행체(200)에 통지해도 된다. 조도센서는, 카메라 등의 화상센서여도 된다. 응력상태검출부(F9)는, 조도센서의 출력에 근거하여 카메라화상 및 표시용 화상의 휘도를 보정해도 된다.
이상의 구성에 의하여, 작업관리시스템(SYS)는, 굴삭어태치먼트로 발생하는 크랙의 조기검출을 가능하게 한다. 표시용 화상을 본 열람자는, 굴삭어태치먼트의 응력상태의 추이를 용이하게 파악할 수 있고, 굴삭어태치먼트의 메인터넌스 계획을 용이하게 입안할 수 있다. 또, 표시용 화상을 본 열람자는, 쇼벨의 작업 중에 응력이 집중되는 부분을 간단하게 확인할 수 있다. 또, 크랙이 발생한 경우에는, 그 후의 굴삭어태치먼트의 응력상태의 추이로부터, 크랙의 진전상황을 용이하게 확인할 수 있다.
변형게이지를 이용하는 구성은, 붐(4)의 배측(+Z측), 좌측(-Y측), 우측(+Y측), 및 복측(-Z측)의 4개의 금속판의 각각의 중앙 부분의 응력을 산출하여 붐(4)에 작용하는 하중레벨을 산출함으로써 붐(4)의 남은 수명을 추정한다. 이에 대하여, 본 실시예는, 크랙이 발생하기 쉬운 개소에 응력발광도료(LP)를 도포함으로써 크랙의 진전을 직접적으로 파악할 수 있다.
상술한 실시예에서는, 붐(4)를 구성하는 금속판의 외측 표면에 응력발광도료(LP)가 도포되어 있지만, 열람자는, 금속판의 내측에서 크랙이 발생한 것을 검지할 수 있다. 금속판의 외측 표면의 응력상태는, 금속판의 내측 표면의 응력상태의 영향을 받기 때문이다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되지 않는다. 상술한 실시예에는, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 다양한 변형 및 치환이 적용될 수 있다.
예를 들면, 상술한 실시예에서는, 비행체(200)은, 점심시간, 혹은 하루의 작업이 종료되었을 때에 쇼벨(100)이 정지상태가 된 것을 검지하여 자동적으로 이륙하고, 주기장으로부터 진척영역의 상공까지 자동적으로 비행한다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 비행체(200)은, 미리 설정된 시각이 되면 주기장으로부터 진척영역의 상공까지 자동적으로 비행해도 되고, 조작자의 조작입력에 따라 비행을 개시해도 된다.
건설기계는, 불도저, 휠로더 등이어도 된다.
본원은, 2016년 3월 31일에 출원한 일본 특허출원 2016-073111호, 및 2017년 1월 18일에 출원한 일본 특허출원 2017-006611호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 이들의 일본 특허출원의 전체 내용을 본원에 참조로 원용한다.
1···하부 주행체
1A···좌측 주행용 유압모터
1B···우측 주행용 유압모터
2···선회기구
2A···선회용 유압모터
3···상부 선회체
4···붐
5···암
6···버킷
7···붐실린더
8···암실린더
9···버킷실린더
10···캐빈
11···엔진
11a···발전기
11b···스타터
14···메인펌프
14a···레귤레이터
15···파일럿펌프
15a···파일럿압센서
16···작동유라인
17···컨트롤밸브
25, 25a···파일럿라인
26···조작장치
30···컨트롤러
40···표시장치
70···축전지
71···비행체용 충전부
72···충전회로
74···엔진제어장치
100···쇼벨
200···비행체
201···제어장치
202···송신장치
203···수신장치
204···자율항행장치
205···카메라
206···스피커
207···마이크
300···관리장치
301···제어장치
302···송신장치
303···수신장치
304···표시장치
305···조작입력장치
F1···궤적정보생성부
F2···진입물검지부
F3···인증부
F4···진척영역특정부
F5···비행경로설정부
F6···지형데이터생성부
F7···작업량산출부
F8···진척률산출부
F9···응력상태검출부
LP···응력발광도료
S1···송신장치
S2···수신장치
S3···측위장치
S4···자세검출장치
S5···방향검출장치
S6···카메라
S6B···후방 카메라
S6L···좌측방 카메라
S6R···우측방 카메라

Claims (12)

  1. 건설기계와, 카메라를 구비한 비행체와, 관리장치로 구성되는 건설기계용 작업관리시스템으로서,
    작업현장 내에서 상기 건설기계에 의한 작업이 진척된 진척영역을 특정하는 진척영역특정부와,
    상기 진척영역을 상기 카메라가 촬상할 수 있도록 상기 비행체의 비행경로를 설정하는 비행경로설정부를 구비하는, 건설기계용 작업관리시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라가 촬상한 상기 진척영역의 화상으로부터 상기 진척영역에 관한 지형데이터를 생성하는 지형데이터생성부와,
    상기 진척영역에 관한 지형데이터에 근거하여 상기 건설기계의 작업량을 산출하는 작업량산출부를 구비하는, 건설기계용 작업관리시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지형데이터생성부는, 상기 진척영역에 관한 지형데이터와, 상기 진척영역 이외의 영역에 관한 지형데이터를 이어 맞추어 상기 작업현장에 관한 지형데이터를 생성하는, 건설기계용 작업관리시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 작업현장에 관한 지형데이터에 근거하여 작업의 진척률을 산출하는 진척률산출부를 구비하는, 건설기계용 작업관리시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 진척영역특정부는, 복수의 상기 건설기계에 관한 복수의 상기 진척영역을 특정하고,
    상기 지형데이터생성부는, 복수의 상기 진척영역에 관한 지형데이터를 포함하는 상기 작업현장에 관한 지형데이터를 생성하며,
    상기 진척률산출부는, 상기 작업현장에 관한 지형데이터에 근거하여 복수의 상기 건설기계에 의한 공동작업의 진척률을 산출하는, 건설기계용 작업관리시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비행경로설정부는, 상기 작업현장 내의 소정영역에 미인증 물체가 진입했을 때에, 상기 비행체를 상기 미인증 물체로 향하도록 상기 비행체의 비행경로를 설정하는, 건설기계용 작업관리시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 비행체는 스피커 및 마이크를 구비하는, 건설기계용 작업관리시스템.
  8. 응력발광도료가 도포된 어태치먼트를 갖는 건설기계.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 어태치먼트를 촬상한 화상에 근거하여 상기 어태치먼트에 작용하는 응력상태를 검출하는 응력상태검출부를 갖고,
    상기 화상은, 비행체에 장착된 카메라로 촬상되며,
    상기 응력상태검출부는, 상기 어태치먼트로부터 적어도 소정거리만큼 떨어진 위치로부터 상기 카메라가 상기 어태치먼트를 촬상할 수 있도록 상기 비행체에 정보를 송신하는, 건설기계.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 응력상태검출부는, 상기 어태치먼트에 부하가 걸려있을 때에 상기 카메라가 상기 어태치먼트를 촬상할 수 있도록, 상기 어태치먼트에 부하가 걸려있는 상태인 것을 상기 비행체에 통지하는, 건설기계.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 어태치먼트를 촬상한 화상에 근거하여 상기 어태치먼트에 작용하는 응력상태를 검출하는 응력상태검출부를 갖고,
    상기 화상은 휴대형카메라로 촬상되는, 건설기계.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 응력발광도료는 용접비드부에 도포되어 있는, 건설기계.
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