KR20230042080A - 작업 기계의 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

작업 기계의 관리 시스템은, 작업 기계의 자세를 검출하는 자세 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 작업 기계의 작업 장치에 의한 완성형을 나타내는 지형 데이터를 생성하는 지형 데이터 생성 시스템을 구비한다. 지형 데이터 생성 시스템은, 작업 기계의 자세에 기초하여 작업 장치의 궤적을 연산하고, 작업 장치의 궤적에 기초하여 궤적을 구성하는 면의 정보를 연산하고, 소정 영역을 격자상으로 구획한 복수의 그리드마다, 작업 장치의 궤적의 위치 정보 및 궤적을 구성하는 면의 정보를 기록함으로써, 시공 이력 데이터를 생성하고, 시공 이력 데이터에 포함되는 작업 장치의 궤적의 위치 정보 및 궤적을 구성하는 면의 정보에 기초하여, 지형 데이터를 생성한다.

Description

작업 기계의 관리 시스템

본 발명은 작업 기계의 관리 시스템에 관한 것이다.

종래, 머신 컨트롤 기능 및 머신 가이던스 기능을 구비한 유압 셔블 등의 작업 기계가 알려져 있다. 머신 컨트롤 기능이란, 3차원 CAD 소프트 등으로 제작한 목표면을 따라서 버킷이 움직이도록, 붐, 암 및 버킷의 동작을 제어하는 기능이다. 머신 가이던스 기능이란, 작업 기계의 자세의 정보 및 작업 기계 주위의 목표면과 작업 기계의 구성 요소의 위치 관계의 정보 등을 오퍼레이터에게 제시하는 기능이다.

근년, 머신 컨트롤 기능 및 머신 가이던스 기능을 발휘하기 위하여 연산된 작업 기계의 3차원 위치 정보를 시각 정보와 함께 기록한 시공 이력 데이터를 활용하는 움직임이 널리 퍼져 있다. 예를 들어, 시공 이력 데이터에 기초하여 지형 데이터를 생성하고, 생성한 지형 데이터를 작업 기계에 의한 작업의 생산고의 관리에 활용하는 경우가 있다.

특허문헌 1에는, 굴삭 지원 데이터베이스에 표시 테이블 및 표시 내용 테이블을 마련하고, 표시 테이블에 메쉬마다의 작업 영역의 상태를 기억함과 함께, 표시 내용 테이블에 그 메쉬마다의 상태에 대응지어서 식별 표시 방법(표시색)을 기억하고, 표시 테이블의 메쉬마다의 상태(높이)를 표시 내용 테이블에 참조시켜 대응하는 표시색을 읽어들이고, 작업 영역의 상태를 색 구분 표시하는 작업 기계의 작업 지원 관리 시스템이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-11058호 공보

특허문헌 1에 기재된 시스템에서는, 작업 영역을 소정 사이즈의 평면을 나타내는 메쉬(1변 50㎝의 정사각형의 메쉬)를 구성 단위로 하여 표현하고, 메쉬마다 표시 처리나 상세 데이터의 연산 처리를 행한다. 그러나, 메쉬가 등간격으로 설정되어 있기 때문에, 작업 영역에 있어서의 지형 데이터를 생성했을 때에, 메쉬의 원점의 위치에 따라서는, 법면의 법견 또는 법구와 같은 특징 부분의 지형 형상을 정확하게 재현할 수 없어, 생성한 지형 데이터의 정밀도가 나빠져 버릴 우려가 있다. 또한, 지형 데이터의 정밀도를 높이기 위해서, 메쉬의 간격을 세밀하게 설정하는 것이 생각된다. 그러나, 이 경우, 메쉬수(그리드수)가 메쉬 간격(그리드폭)의 역수의 2승에 비례하여 증가하기 때문에, 관리해야 할 데이터의 양이 커져버린다는 문제가 있다.

본 발명은 지형 데이터의 생성에 필요한 데이터의 양을 저감하면서, 정밀도가 높은 지형 데이터를 생성 가능한 작업 기계의 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 의한 작업 기계의 관리 시스템은, 작업 기계의 자세를 검출하는 자세 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 상기 작업 기계의 작업 장치에 의한 완성형을 나타내는 지형 데이터를 생성하는 지형 데이터 생성 시스템을 구비한다. 상기 지형 데이터 생성 시스템은, 상기 작업 기계의 자세에 기초하여 상기 작업 장치의 궤적을 연산하고, 상기 작업 장치의 궤적에 기초하여 상기 궤적을 구성하는 면의 정보를 연산하고, 소정 영역을 격자상으로 구획한 복수의 그리드마다, 상기 작업 장치의 궤적의 위치 정보 및 상기 궤적을 구성하는 면의 정보를 기록함으로써, 시공 이력 데이터를 생성하고, 상기 시공 이력 데이터에 포함되는 상기 작업 장치의 궤적의 위치 정보 및 상기 궤적을 구성하는 면의 정보에 기초하여, 상기 지형 데이터를 생성한다.

본 발명에 따르면, 지형 데이터의 생성에 필요한 시공 이력 데이터의 양을 저감하면서, 정밀도가 높은 지형 데이터를 생성 가능한 작업 기계의 관리 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 관리 시스템의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 유압 셔블의 구성도.
도 3은 유압 셔블의 유압 구동 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 4는 유압 셔블의 차체 컨트롤러 및 관리 서버의 관리 컨트롤러의 하드웨어 구성도.
도 5는 지형 데이터 생성 시스템의 주된 기능에 대하여 도시하는 기능 블록도.
도 6은 셔블 기준 좌표계를 도시하는 도면.
도 7은 버킷이 통과한 궤적을 구성하는 면의 법선 벡터를 도시하는 도면.
도 8은 버킷이 통과한 궤적을 구성하는 곡면 상의 법선 벡터를 도시하는 도면.
도 9는 시공 이력 데이터의 예에 대하여 도시하는 도면.
도 10은 그리드 처리가 실시된 작업 영역 A에 대하여 도시하는 도면.
도 11은 그리드폭 Gw 및 그리드 중심점(Gen)에 대하여 도시하는 도면.
도 12는 버킷의 궤적의 그리드화에 대하여 도시하는 도면.
도 13은 가변 길이의 시공 이력 데이터의 예에 대하여 도시하는 도면.
도 14는 차체 컨트롤러에 의해 실행되는 시공 이력 데이터 생성 처리에 대하여 도시하는 흐름도.
도 15는 어떤 그리드 중심축 상의 궤적 구성점(Gt1)과, 그 그리드 중심축에 E축 방향으로 인접하는 그리드 중심축 상의 궤적 구성점(Gt2)을 통과하고, EH 평면에 평행한 평면에 의한 단면도.
도 16은 인접하는 접평면끼리가 평행에 가까운 경우에 대하여 도시하는 도면.
도 17은 지형 형상의 복잡함에 비하여 그리드폭 Gw가 넓은 경우에 대하여 도시하는 도면.
도 18은 관리 컨트롤러에 의해 실행되는 지형 데이터 생성·출력 처리에 대하여 도시하는 흐름도.
도 19a는 본 실시 형태에 관계되는 관리 시스템에 의해 생성되는 지형 데이터에 대하여 도시하는 도면.
도 19b는 본 실시 형태의 비교예에 관계되는 관리 시스템에 의해 생성되는 지형 데이터에 대하여 도시하는 도면.
도 20은 본 실시 형태의 변형예 1에 관계되는 관리 시스템에 의해 생성되는 보완 정보에 대하여 도시하는 도면.
도 21은 시공 이력 데이터의 로그 데이터의 추출 조건의 설정 방법의 예에 대하여 설명하는 흐름도.

도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관계되는 작업 기계의 관리 시스템에 대하여 설명한다. 작업 기계는, 토목 작업, 건설 작업, 해체 작업 등의 각종 작업에 사용되는 기계이다. 본 실시 형태에서는, 작업 기계가, 크롤러식의 유압 셔블(100)인 예에 대하여 설명한다.

도 1은, 관리 시스템(1)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 관리 시스템(1)은 작업 현장에서 작업을 행하는 유압 셔블(100)에 마련되는 차체 컨트롤러(110)와, 관리 서버(51)에 마련되는 관리 컨트롤러(150)를 갖는다. 관리 서버(51)는 작업 현장, 혹은 작업 현장으로부터 이격된 장소에 설치되는 관리 센터(50)에 마련된다. 관리 센터(50)는 예를 들어, 유압 셔블(100)의 제조업자(메이커)의 본사, 지사, 공장 등의 시설, 유압 셔블(100)의 렌탈 회사, 서버의 운영을 전문적으로 행하는 데이터센터, 유압 셔블(100)을 소유하는 오너의 시설 등에 설치된다. 관리 서버(51)는 유압 셔블(100)의 상태를 원격으로 관리(파악, 감시)하는 외부 장치이다.

유압 셔블(100)과 관리 서버(51)는, 광역 네트워크의 통신 회선(59)을 통하여 쌍방향 통신을 행한다. 즉, 유압 셔블(100)과 관리 서버(51)는, 통신 회선(59)을 통하여 정보(데이터)의 송신, 수신을 행한다. 통신 회선(59)은 휴대 전화 사업자 등이 전개하는 휴대 전화 통신망(이동 통신망), 인터넷 등이다. 예를 들어, 도시한 바와 같이, 유압 셔블(100)과 무선 기지국(58)이 휴대 전화 통신망(이동 통신망)으로 접속되어 있는 경우, 무선 기지국(58)은 유압 셔블(100)로부터 소정의 정보를 수신하면, 수신한 정보를 인터넷을 통하여 관리 서버(51)로 송신한다.

관리 서버(51)는 유압 셔블(100)로부터 수신한 데이터를 수신하고, 하드디스크 드라이브 등의 기억 장치(52)에 기억한다. 관리 서버(51)는 기억 장치(52)에 기억된 정보(데이터)를 액정 디스플레이 장치 등의 표시 장치(53)에 표시시킨다. 관리자는, 관리 서버(51)를 키보드, 마우스 등의 입력 장치(54)에 의해 조작하고, 소정의 유압 셔블(100)의 정보를 표시 장치(53)에 표시시킴으로써, 유압 셔블(100)의 상태를 파악할 수 있다.

도 2는, 유압 셔블(100)의 구성도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 유압 셔블(100)은 차체(기체)(100b)와, 차체(100b)에 설치되는 작업 장치(100a)를 구비한다. 차체(100b)는 주행체(11)와, 주행체(11) 상에 선회 가능하게 마련된 선회체(12)를 구비하고, 선회체(12)의 전방부에 작업 장치(100a)가 설치되어 있다. 유압 셔블(100)은 주행체(11)의 좌측 크롤러(19)를 구동시키는 좌측 주행용 유압 모터(3b)와, 주행체(11)의 우측 크롤러(19)를 구동시키는 우측 주행용 유압 모터(3a)를 구비한다. 주행체(11)는 좌우 한 쌍의 크롤러(19)를 주행용 유압 모터(3)(3a, 3b)에 의해 구동함으로써 주행한다. 유압 셔블(100)은 선회체(12)를 주행체(11)에 대하여 선회(회전)시키는 선회용 유압 모터(4)를 구비한다.

작업 장치(100a)는 복수의 액추에이터에 의해 구동되는 복수의 피구동 부재(프론트 부재)를 갖는 다관절형의 작업 장치이다. 작업 장치(100a)는 3개의 피구동 부재(붐(8), 암(9) 및 버킷(10))가 직렬적으로 연결된 구성이다. 붐(8)은 그의 기단부가 선회체(12)의 전방부에, 붐 핀(91)(도 6 참조)을 통하여 회동 가능하게 연결된다. 암(9)은 그의 기단부가 붐(8)의 선단부에, 암 핀(92)(도 6 참조)을 통하여 회동 가능하게 연결된다. 버킷(10)은 암(9)의 선단부에, 버킷 핀(93)(도 6 참조)을 통하여 회동 가능하게 연결된다. 붐 핀(91), 암 핀(92), 버킷 핀(93)은 서로 평행하게 배치되고, 각 피구동 부재(붐(8), 암(9) 및 버킷(10))는 동일면 내에서 상대 회전 가능하게 되어 있다.

붐(8)은 액추에이터인 붐 실린더(유압 실린더)(5)에 의해 구동되고, 암(9)은 액추에이터인 암 실린더(유압 실린더)(6)에 의해 구동되고, 버킷(10)은 액추에이터인 버킷 실린더(유압 실린더)(7)에 의해 구동된다. 유압 실린더(5 내지 7)는 일단부가 폐색된, 바닥이 있는 통 형상의 실린더 튜브와, 실린더 튜브의 타단 개구를 막는 헤드 커버와, 헤드 커버를 관통하고, 실린더 튜브에 삽입되는 실린더 로드와, 실린더 로드의 선단에 마련되고, 실린더 튜브 내를 로드 측 유실과 보텀 측 유실로 구획하는 피스톤을 구비한다. 붐 실린더(5)는 그의 일단부 측이 선회체(12)에 연결되고 타단부 측이 붐(8)에 연결된다. 암 실린더(6)는 그 일단부 측이 붐(8)에 연결되고 타단부 측이 암(9)에 연결된다. 버킷 실린더(7)는 그 일단부 측이 암(9)에 연결되고, 타단부 측이 버킷 링크(13)를 통하여, 버킷(10)에 연결된다. 각 유압 실린더(5 내지 7)가 구동됨으로써, 지반의 굴삭, 땅고르기 등의 작업이 행해진다.

선회체(12)의 전방부 좌측에는, 오퍼레이터가 탑승하는 운전실(17)이 마련되어 있다. 운전실(17)에는, 주행체(11)에의 동작 지시를 행하기 위한 우 주행 레버 장치(23a) 및 좌 주행 레버 장치(23b)가 마련되어 있다. 또한, 운전실(17)에는, 붐(8), 암(9), 버킷(10) 및 선회체(12)에의 동작 지시를 행하기 위한 우 조작 레버 장치(22a) 및 좌 조작 레버 장치(22b)가 마련되어 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관계되는 유압 셔블(100)은 선회체(12), 작업 장치(100a) 및 주행체(11)를 동작시키기 위한 조작 장치(22a, 22b, 23a, 23b)를 구비하고 있다.

선회체(12)에는, 원동기로서의 엔진(14), 엔진(14)에 의해 구동되는 펌프(2) 및 컨트롤 밸브 유닛(20)이 탑재되어 있다. 컨트롤 밸브 유닛(20)은 도시하지 않지만, 복수의 유량 제어 밸브(방향 제어 밸브라고도 한다)를 갖고, 펌프(2)로부터 액추에이터(붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7), 선회용 유압 모터(4) 및 주행용 유압 모터(3))에 공급되는 작동 유체로서의 작동유의 흐름(유량 및 방향)을 제어한다.

도 3은, 유압 셔블(100)의 유압 구동 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 설명의 간략화를 위해, 도 3에서는, 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7) 및 선회용 유압 모터(4)를 구동시키기 위한 구성에 대하여 기재하고, 본 실시 형태와 직접적으로 관계하지 않는 회로, 밸브 등의 도시는 생략한다.

펌프(2)는 엔진(14)에 의해 구동되어, 탱크로부터 작동유를 흡입하고, 컨트롤 밸브 유닛(20)과 펌프(2)의 토출구를 접속하는 펌프 라인(L1)에 토출한다. 또한, 도 3에서는, 펌프(2)가 고정 용량형의 유압 펌프인 예에 대하여 도시하고 있지만, 가변 용량형의 유압 펌프를 채용해도 된다. 또한, 컨트롤 밸브 유닛(20)에 작동유를 공급하는 펌프(2)는 1개여도 되고, 복수여도 된다.

컨트롤 밸브 유닛(20)은 복수의 전자 비례 밸브(41a 내지 44b)를 갖는 전자 밸브 유닛(40)에 의해 제어됨으로써, 펌프(2)부터 액추에이터에 공급되는 작동유(압유)의 흐름을 제어한다. 컨트롤 밸브 유닛(20)은 전자 비례 밸브(41a, 41b)에 의해 생성되는 신호압에 따라, 펌프(2)로부터 붐 실린더(5)에 공급되는 작동유(압유)의 흐름을 제어한다. 컨트롤 밸브 유닛(20)은 전자 비례 밸브(42a, 42b)에 의해 생성되는 신호압에 따라, 펌프(2)로부터 암 실린더(6)에 공급되는 작동유(압유)의 흐름을 제어한다. 컨트롤 밸브 유닛(20)은 전자 비례 밸브(43a, 43b)에 의해 생성되는 신호압에 따라, 펌프(2)로부터 버킷 실린더(7)에 공급되는 작동유(압유)의 흐름을 제어한다. 컨트롤 밸브 유닛(20)은 전자 비례 밸브(44a, 44b)에 의해 생성되는 신호압에 따라, 펌프(2)로부터 선회용 유압 모터(4)에 공급되는 작동유(압유)의 흐름을 제어한다.

전자 비례 밸브(41a 내지 44b)는, 파일럿 유압원(29)으로부터 공급되는 파일럿압유를 1차압(원압)으로 하고, 차체 컨트롤러(110)에 의해 제어되는 밸브 구동 장치(158)(도 4 참조)로부터의 지령 전류에 따라서 감압하여 생성한 2차압을 신호압으로서 컨트롤 밸브 유닛(20)으로 출력한다. 또한, 파일럿 유압원(29)은 예를 들어, 엔진(14)에 의해 구동되는 유압 펌프(파일럿 펌프)이다.

우 조작 레버 장치(22a)는 조작 레버의 조작량과 조작 방향에 따른 전압 신호(조작 신호)를 붐 조작 정보 및 버킷 조작 정보로서 차체 컨트롤러(110)로 출력하는 조작 센서를 갖는다. 좌 조작 레버 장치(22b)는 조작 레버의 조작량과 조작 방향에 따른 전압 신호(조작 신호)를 암 조작 정보 및 선회 조작 정보로서 차체 컨트롤러(110)로 출력하는 조작 센서를 갖는다.

조작 장치(22a, 22b)의 조작 센서로부터 조작 신호가 차체 컨트롤러(110)에 입력되면, 차체 컨트롤러(110)는 조작 신호에 따른 동작 속도로 액추에이터가 동작하도록, 전자 밸브 유닛(40)의 전자 비례 밸브(41a 내지 44b)를 제어한다. 이에 의해, 컨트롤 밸브 유닛(20)이 제어되어, 액추에이터에 펌프(2)로부터 토출된 작동유가 공급되어, 액추에이터가 동작한다.

조작 장치(22a)에 의해 붐 상승 조작이 행해지면, 그 조작량에 따른 지령압이 전자 비례 밸브(41a)로부터 붐용의 유량 제어 밸브의 제1 수압부로 출력되어, 붐용의 유량 제어 밸브가 일방 측(붐 상승 측)으로 동작한다. 이에 의해, 작동유가 붐 실린더(5)의 보텀 측 유실에 공급됨과 함께, 붐 실린더(5)의 로드 측 유실로부터 탱크에 작동유가 배출된다. 그 결과, 붐 실린더(5)가 신장하고, 붐(8)이 붐 핀(91)을 지지점으로 상방으로 회동한다. 조작 장치(22a)에 의해 붐 하강 조작이 행해지면, 그 조작량에 따른 지령압이 전자 비례 밸브(41b)로부터 붐용의 유량 제어 밸브의 제2 수압부로 출력되어, 붐용의 유량 제어 밸브가 타방 측(붐 하강 측)으로 동작한다. 이에 의해, 작동유가 붐 실린더(5)의 로드 측 유실에 공급됨과 함께, 붐 실린더(5)의 보텀 측 유실로부터 탱크에 작동유가 배출된다. 그 결과, 붐 실린더(5)가 수축하여, 붐(8)이 붐 핀(91)을 지지점으로 하방으로 회동한다.

조작 장치(22a)에 의해 버킷 크라우드 조작이 행해지면, 그 조작량에 따른 지령압이 전자 비례 밸브(43a)로부터 버킷용의 유량 제어 밸브의 제1 수압부로 출력되어, 버킷용의 유량 제어 밸브가 일방 측(버킷 크라우드 측)으로 동작한다. 이에 의해, 작동유가 버킷 실린더(7)의 보텀 측 유실에 공급됨과 함께, 버킷 실린더(7)의 로드 측 유실로부터 탱크에 작동유가 배출된다. 그 결과, 버킷 실린더(7)가 신장하고, 버킷(10)이 버킷 핀(93)을 지지점으로 하방으로 회동한다. 즉, 버킷 크라우드 동작이 행해진다. 조작 장치(22a)에 의해 버킷 덤프 조작이 행해지면, 그 조작량에 따른 지령압이 전자 비례 밸브(43b)로부터 버킷용의 유량 제어 밸브의 제2 수압부로 출력되어, 버킷용의 유량 제어 밸브가 타방 측(버킷 덤프측)으로 동작한다. 이에 의해, 작동유가 버킷 실린더(7)의 로드 측 유실에 공급됨과 함께, 버킷 실린더(7)의 보텀 측 유실로부터 탱크에 작동유가 배출된다. 그 결과, 버킷 실린더(7)가 수축하여, 버킷(10)이 버킷 핀(93)을 지지점으로 상방으로 회동한다. 즉, 버킷 덤프 동작이 행해진다.

조작 장치(22b)에 의해 암 크라우드 조작이 행해지면, 그 조작량에 따른 지령압이 전자 비례 밸브(42a)로부터 암용의 유량 제어 밸브의 제1 수압부로 출력되어, 암용의 유량 제어 밸브가 일방 측(암 크라우드 측)으로 동작한다. 이에 의해, 작동유가 암 실린더(6)의 보텀 측 유실에 공급됨과 함께, 암 실린더(6)의 로드 측 유실로부터 탱크에 작동유가 배출된다. 그 결과, 암 실린더(6)가 신장하여, 암(9)이 암 핀(92)을 지지점으로 하방으로 회동한다. 즉, 암 크라우드 동작이 행해진다. 조작 장치(22b)에 의해 암 덤프 조작이 행해지면, 그 조작량에 따른 지령압이 전자 비례 밸브(42b)로부터 암용의 유량 제어 밸브의 제2 수압부로 출력되어, 암용의 유량 제어 밸브가 타방 측(암 덤프측)으로 동작한다. 이에 의해, 작동유가 암 실린더(6)의 로드 측 유실에 공급됨과 함께, 암 실린더(6)의 보텀 측 유실로부터 탱크에 작동유가 배출된다. 그 결과, 암 실린더(6)가 수축하여, 암(9)이 암 핀(92)을 지지점으로 상방으로 회동한다. 즉, 암 덤프 동작이 행해진다.

액추에이터(5, 6, 7)의 동작에 의해 피구동 부재(8, 9, 10)가 회동하면, 작업 장치(100a)의 자세 및 버킷(10)의 클로 끝 등의 위치가 변화한다.

조작 장치(22b)에 의해 우선회 조작이 행해지면, 그 조작량에 따른 지령압이 전자 비례 밸브(44a)로부터 선회용의 유량 제어 밸브의 제1 수압부로 출력되어, 선회용의 유량 제어 밸브가 일방 측(우선회 측)으로 동작한다. 이에 의해, 작동유가 선회용 유압 모터(4)에 공급되어, 선회용 유압 모터(4)가 일방(우선회 방향)으로 회전한다. 그 결과, 주행체(11)에 대하여 선회체(12)가 우측 방향으로 선회한다. 조작 장치(22b)에 의해 좌선회 조작이 행해지면, 그 조작량에 따른 지령압이 전자 비례 밸브(44b)로부터 선회용의 유량 제어 밸브의 제2 수압부로 출력되어, 선회용의 유량 제어 밸브가 타방 측(좌선회 측)으로 동작한다. 이에 의해, 작동유가 선회용 유압 모터(4)에 공급되어, 선회용 유압 모터(4)가 타방(좌선회 방향)으로 회전한다. 그 결과, 주행체(11)에 대하여 선회체(12)가 좌측 방향으로 선회한다. 선회용 유압 모터(4)의 동작에 의해, 주행체(11)에 대하여 선회체(12)가 선회하면, 버킷(10)의 클로 끝 등의 위치가 변화한다.

유압 셔블(100)은 붐 실린더(5), 암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7) 내의 압력(실린더압)을 검출하고, 그 검출 결과(전기 신호)를 차체 컨트롤러(110)로 출력하는 압력 센서(5a 내지 7b)를 구비하고 있다. 압력 센서(5a)는 붐 실린더(5)의 로드 측 유실의 압력을 검출하고, 압력 센서(5b)는 붐 실린더(5)의 보텀 측 유실의 압력을 검출한다. 압력 센서(6a)는 암 실린더(6)의 로드 측 유실의 압력을 검출하고, 압력 센서(6b)는 암 실린더(6)의 보텀 측 유실의 압력을 검출한다. 압력 센서(7a)는 버킷 실린더(7)의 로드 측 유실의 압력을 검출하고, 압력 센서(7b)는 버킷 실린더(7)의 보텀 측 유실의 압력을 검출한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 붐 핀(91)에는 선회체(12)에 대한 붐(8)의 회동 각도(이하, 붐각이라고 기재한다) α(도 6 참조)를 측정하기 위한 붐 각도 센서(30)가 설치된다. 암 핀(92)에는, 붐(8)에 대한 암(9)의 회동 각도(이하, 암각이라고 기재한다) β(도 6 참조)를 측정하기 위한 암 각도 센서(31)가 설치된다. 버킷 링크(13)에는, 암(9)에 대한 버킷(10)의 회동 각도(이하, 버킷각이라고 기재한다) γ(도 6 참조)를 측정하기 위한 버킷 각도 센서(32)가 설치된다. 선회체(12)에는 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 선회체(12)(차체(100b))의 전후 방향의 경사 각도(이하, 피치각이라고 기재한다) θp(도 6 참조)를 측정하기 위한 차체 전후 경사 각도 센서(33a)가 설치된다. 또한, 선회체(12)에는 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 선회체(12)(차체(100b))의 좌우 방향의 경사 각도(이하, 롤각이라고 기재한다) θr(도시하지 않음)을 측정하기 위한 차체 좌우 경사 각도 센서(33b)가 설치된다.

각도 센서(30, 31, 32, 33a, 33b)에는, IMU(Inertial Measurement Unit: 관성 계측 장치), 포텐시오미터, 로터리 인코더 등의 센서를 채용할 수 있다. 또한, 버킷 각도 센서(32)는 버킷 링크(13)가 아니고, 버킷(10)에 설치하도록 해도 된다.

유압 셔블(100)은 선회체(12)에 좌우 한 쌍의 RTK-GNSS(Real Time Kinematic -Global Navigation Satellite Systems: 전지구 위성 측위 시스템)용의 안테나(제1 GNSS 안테나(35a) 및 제2 GNSS 안테나(35b))와, 운전실(17) 내에 탑재되고, GNSS 안테나(35a, 35b)로 수신한 전파를 사용하여 유압 셔블(100)의 위치 정보를 산출하는 GNSS 수신 장치(36)(도 3, 도 5 참조)를 갖는다.

각도 센서(30, 31, 32, 33a, 33b) 및 GNSS 안테나(35a, 35b)는, 유압 셔블(100)의 자세를 검출하는 자세 센서로서 기능한다. 또한, GNSS 안테나(35a, 35b)는, 유압 셔블(100)의 위치를 검출하는 위치 센서로서 기능한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 유압 셔블(100)은 붐 각도 센서(30), 암 각도 센서(31), 버킷 각도 센서(32), 차체 전후 경사 각도 센서(33a) 및 차체 좌우 경사 각도 센서(33b)에서의 검출 결과 및 GNSS 안테나(35a, 35b)로부터의 위치 정보에 기초하여, 유압 셔블(100)의 위치, 방위 및 유압 셔블(100)의 자세(작업 장치(100a)의 자세, 차체(100b)의 자세)를 검출(연산)하는 자세 검출 장치(130)를 갖는다.

자세 검출 장치(130)는 현장 좌표계에 있어서의 유압 셔블(100)의 위치, 그리고, 유압 셔블(100)의 자세를 나타내는 자세 정보인 붐각 α, 암각 β, 버킷각 γ, 피치각 θp, 롤각 θr 및 방위각 θy를 연산하고, 차체 컨트롤러(110)로 출력한다.

도 4는, 유압 셔블(100)의 차체 컨트롤러(110) 및 관리 서버(51)의 관리 컨트롤러(150)의 하드웨어 구성도이다.

유압 셔블(100)은 차체 컨트롤러(110)와, 관리 서버(51)와 통신을 행하기 위한 통신 장치(155)와, 유압 셔블(100)의 자세를 검출(연산)하는 자세 검출 장치(130)와, 목표면(St)(도 6 참조)을 설정하는 목표면 설정 장치(161)와, 유압 실린더(5 내지 7)의 압력을 검출하는 압력 검출 장치(162)와, 정보를 기억하는 기억 장치(169)를 갖는다.

통신 장치(155)는 광역 네트워크인 통신 회선(59)에 접속되는 무선 기지국(58)과 무선 통신 가능한 무선 통신 장치이며, 소정의 주파수 대역을 감수 대역으로 하는 통신 안테나를 포함하는 통신 인터페이스를 갖는다. 또한, 통신 장치(155)는 Wi-Fi(등록 상표), ZigBee(등록 상표), Bluetooth(등록 상표) 등의 통신 방식을 이용하여, 관리 서버(51)와 직접적으로, 혹은 간접적으로 정보의 수수를 행하게 해도 된다.

목표면 설정 장치(161)는 목표면(St)(도 6 참조)에 관한 정보(1개 또는 복수의 목표면의 위치 정보, 목표면의 기준면(수평면)에 대한 경사 각도의 정보 등)를 차체 컨트롤러(110)에 입력 가능한 장치이다. 목표면 설정 장치(161)는 현장 좌표계 상에 규정된 목표면의 3차원 데이터를 저장한 외부 단말기(도시하지 않음)와 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 외부 단말기로부터 취득한 3차원 데이터의 목표면을 작업 장치(100a)가 이동하는 평면(작업 장치의 동작 평면)에서 절단한 단면 형상을 목표면(St)(2차원의 목표면)으로서 이용한다. 또한, 목표면 설정 장치(161)를 통한 목표면(St)의 입력은, 오퍼레이터가 수동으로 행해도 된다. 또한, 목표면 설정 장치(161)와 차체 컨트롤러(110)의 데이터의 주고받기는, 유선 통신으로 행해도 되고, 무선 통신으로 행해도 되고, USB 플래시 메모리, SD 카드 등의 기록 매체를 통하여 행해도 된다.

압력 검출 장치(162)는 압력 센서(5a 내지 7b)를 갖고, 작업 장치(100a)의 피구동 부재를 구동시키는 유압 실린더(5 내지 7)의 로드 측 유실 및 보텀 측 유실의 압력을 검출하고, 그 검출 결과를 차체 컨트롤러(110)로 출력한다. 조작 검출 장치(163)는 조작 장치(22a, 22b)의 조작 센서를 갖고, 조작 장치(22a, 22b)의 조작량 및 조작 방향을 검출하고, 그 검출 결과를 차체 컨트롤러(110)로 출력한다.

기억 장치(169)는 플래시 메모리, 하드디스크 드라이브 등의 불휘발성 메모리이다. 기억 장치(169)에는, 도 6에 도시하는 붐 핀(91)의 중심 위치로부터 암 핀(92)의 중심 위치까지의 길이 Lbm, 암 핀(92)의 중심 위치로부터 버킷 핀(93)의 중심 위치까지의 길이 Lam, 버킷 핀(93)의 중심 위치로부터 버킷(10)의 클로 끝(Pb)까지의 길이 Lbkt가, 유압 셔블(100)의 치수 정보로서 기억되어 있다. 또한, 기억 장치(169)에는, 유압 실린더(5 내지 7)의 설치 위치에 관한 정보(예를 들어, 붐 핀(91)으로부터 붐 실린더(5)의 로드 측 접속부까지의 거리, 붐 핀(91)으로부터 붐 실린더(5)의 보텀 측 접속부까지의 거리 등)가 유압 셔블(100)의 치수 정보로서 기억되어 있다. 또한, 기억 장치(169)에는, GNSS 안테나(35a, 35b)의 셔블 기준 좌표계에서의 위치 좌표가 기억되어 있다. 또한, GNSS 안테나(35a, 35b)의 셔블 기준 좌표계에서의 위치 좌표는, 설계 치수, 혹은 토탈 스테이션 등의 측정기에 의한 측정 결과에 기초하여 산출할 수 있다.

도 4에 도시하는 표시 장치(164)는 차체 컨트롤러(110)로부터 출력된 표시 제어 신호에 기초하여, 표시 화면에 표시 화상을 표시시키는 액정 디스플레이 장치이다. 밸브 구동 장치(158)는 차체 컨트롤러(110)로부터 출력된 밸브 구동 신호에 기초하여, 전자 밸브 유닛(40)의 전자 비례 밸브(41a 내지 44b)의 솔레노이드에 공급하는 지령 전류를 제어한다.

관리 서버(51)는 관리 컨트롤러(150)와, 유압 셔블(100)과 통신을 행하기 위한 통신 장치(55)와, 관리자의 조작에 의해 소정의 정보를 관리 컨트롤러(150)에 입력하는 키보드, 마우스 등의 입력 장치(54)와, 액정 디스플레이 장치 등의 표시 장치(53)와, 정보를 기억하는 기억 장치(52)를 갖는다.

통신 장치(55)는 광역 네트워크인 통신 회선(59)을 통하여 유압 셔블(100)과 통신 가능한 통신 장치이다. 또한, 통신 장치(55)는 Wi-Fi(등록 상표), ZigBee(등록 상표), Bluetooth(등록 상표) 등의 통신 방식을 이용하여, 유압 셔블(100)과 직접적으로, 혹은 간접적으로 정보의 수수를 행하게 해도 된다.

차체 컨트롤러(110) 및 관리 컨트롤러(150)는 동작 회로인 CPU(Central Processing Unit)(110a, 150a), 기억 장치인 ROM(Read Only Memory)(110b, 150b) 및 RAM(Random Access Memory)(110c, 150c), 입력 인터페이스(110d, 150d) 및 출력 인터페이스(110e, 150e), 그리고, 기타의 주변 회로를 구비한 마이크로컴퓨터로 구성된다. 차체 컨트롤러(110) 및 관리 컨트롤러(150)는 각각 하나의 컴퓨터로 구성해도 되고, 복수의 컴퓨터로 구성해도 된다.

입력 인터페이스(110d, 150d)는, 각종 장치로부터의 신호를, CPU(110a, 150a)가 연산 가능하도록 변환한다. ROM(110b, 150b)은 EEPROM 등의 불휘발성 메모리이다. ROM(110b, 150b)에는, 후술하는 흐름도에 나타내는 바와 같은 각종 연산을 CPU(110a, 150a)에 의해 실행 가능한 프로그램이 저장되어 있다. 즉, ROM(110b, 150b)은, 본 실시 형태의 기능을 실현하는 프로그램을 판독 가능한 기억 매체이다.

RAM(110c, 150c)은 휘발성 메모리이며, CPU(110a, 150a)와의 사이에서 직접적으로 데이터의 입출력을 행하는 워크 메모리이다. RAM(110c, 150c)은, CPU(110a, 150a)가 프로그램을 연산 실행하고 있는 동안, 필요한 데이터를 일시적으로 기억한다.

CPU(110a, 150a)는, ROM(110b, 150b)에 기억된 프로그램을 RAM(110c, 150c)에 전개하여 연산 실행하는 연산 장치이며, 프로그램에 따라서 입력 인터페이스(110d, 150d) 및 ROM(110b, 150b), RAM(110c, 150c)으로부터 도입한 신호에 대하여 소정의 연산 처리를 행한다. 출력 인터페이스(110e, 150e)는, CPU(110a)에서의 연산 결과에 따른 출력용의 신호를 생성하고, 그 신호를 각종 장치로 출력한다.

도 5를 참조하여, 유압 셔블(100)의 작업 장치(100a)에 의한 완성형을 나타내는 지형 데이터를 생성하는 지형 데이터 생성 시스템(180)에 대하여 설명한다. 도 5는, 지형 데이터 생성 시스템(180)의 주된 기능에 대하여 도시하는 기능 블록도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 지형 데이터 생성 시스템(180)은 자세 검출 장치(130)에 의해 검출된 유압 셔블(100)의 자세에 기초하여 시공 이력 데이터를 생성하는 처리를 실행하는 제1 처리 장치로서의 차체 컨트롤러(110)와, 시공 이력 데이터에 기초하여 지형 데이터를 생성하는 처리를 실행하는 제2 처리 장치로서의 관리 컨트롤러(150)를 갖는다.

도 5에 도시한 바와 같이, 자세 검출 장치(130)는 작업 장치 자세 검출부(131), 차체 위치 검출부(132) 및 차체 각도 검출부(133)로서 기능한다. 작업 장치 자세 검출부(131)는 붐 각도 센서(30), 암 각도 센서(31), 버킷 각도 센서(32)에서의 검출 결과에 기초하여, 붐각 α, 암각 β 및 버킷각 γ를 연산하고, 그 연산 결과를 차체 컨트롤러(110)로 출력한다.

차체 위치 검출부(132)는 GNSS 수신 장치(36)로부터 출력되는 제1 GNSS 안테나(35a)의 위치 정보에 기초하여, 현장 좌표계의 안테나 위치 정보를 연산하고, 차체 컨트롤러(110)로 출력한다. 차체 위치 검출부(132)는 현장 좌표계 이외의 좌표계의 위치 정보가 입력된 경우, 그 좌표계의 위치 정보를 현장 좌표계의 위치 정보로 변환하는 좌표 변환 처리를 실행하고, 현장 좌표계의 안테나 위치 정보를 연산한다.

본 실시 형태에서는, GNSS 수신 장치(36)가 현장 좌표계의 좌푯값을 출력하는 경우에 대하여 설명한다. 또한, GNSS 수신 장치(36)는 지리 좌표계, 평면 직각 좌표계, 지심 직교 좌표계 또는 현장 좌표계의 적어도 하나 이상의 좌표계의 좌푯값을 출력 가능한 것이면 된다. 지리 좌표계에 있어서의 좌푯값은 위도, 경도 및 타원체고로부터 이루어지고, 평면 직각 좌표계, 지심 직교 좌표계 및 현장 좌표계의 좌푯값은 X, Y, Z 좌표 등으로 이루어지는 3차원 직교 좌표계이다. 지리 좌표계 좌푯값은, 가우스-크뤼거의 등각 투영법 등을 사용하여 평면 직각 좌표계 등의 3차원 직교 좌표계로 변환 가능하다. 또한, 평면 직각 좌표계, 지심 직교 좌표계 및 현장 좌표계는 아핀 변환 또는 헬머트 변환 등을 사용함으로써 서로 변환 가능하다.

본 실시 형태에 있어서의 현장 좌표계는, 수평면 상의 동쪽 방향으로 E축, 수평면 상의 북쪽 방향으로 N축, 연직 상측 방향으로 H축을 취하는 작업 현장에서의 임의의 위치를 원점으로 한 좌표계이다.

차체 각도 검출부(133)는 제1 GNSS 안테나(35a) 및 제2 GNSS 안테나(35b)가 출력하는 안테나 위치 정보, 그리고, 차체 전후 경사 각도 센서(33a) 및 차체 좌우 경사 각도 센서(33b)에서의 검출 결과(센서값)에 기초하여, 방위각 θy, 피치각 θp 및 롤각 θr을 연산하고, 그 연산 결과를 차체 컨트롤러(110)로 출력한다. 차체 각도 검출부(133)는 제1 GNSS 안테나(35a)와 제2 GNSS 안테나(35b)의 위치 관계로부터 방위각 θy를 연산한다.

유압 셔블(100)의 차체 컨트롤러(제1 처리 장치)(110)는, 자세 검출 장치(130)로 검출된 유압 셔블(100)의 자세에 기초하여 시공 이력 데이터를 생성하고, 생성한 시공 이력 데이터를 유압 셔블(100)의 외부의 관리 서버(51)로 송신하는 처리를 실행한다. 이하, 차체 컨트롤러(110)의 기능에 대해서 상세하게 설명한다.

차체 컨트롤러(110)는 궤적 연산부(111), 보완 정보 연산부(112), 시공 이력 생성부(113) 및 송신부(114)로서 기능한다. 궤적 연산부(111)는 압력 검출 장치(162)로부터의 압력 정보, 조작 검출 장치(163)로부터의 조작 정보 및 자세 검출 장치(130)로부터의 자세 정보(각도 정보)에 기초하여, 버킷(10)의 궤적을 연산한다.

버킷(10)에 의해 지반을 굴삭하는 「굴삭 동작」에 있어서, 버킷(10)의 궤적이란, 지면과 접하는 버킷(10)의 클로 끝의 이동 궤적이다. 버킷(10)을 전방으로 이동시킴으로써 버킷(10)의 배면에서 지면을 다지는 「다지기 동작」에 있어서, 버킷(10)의 궤적이란, 지면에 접하는 버킷(10)의 배면 상의 특정한 부위의 이동 궤적이다. 버킷(10)을 지면에 세차게 내리치는 「비탈면 다지기 동작」에 있어서, 버킷(10)의 궤적이란, 버킷(10)이 지면에 세차게 내리쳐진 순간의 버킷(10)의 저면에 상당한다.

다지기 동작에 있어서, 지면과 접하는 「버킷(10)의 배면 상의 특정한 부위」는, 버킷(10)의 형상에 따라 다르다. 예를 들어, 법면 버킷과 같은, 버킷의 배면과 저면이 매끄럽게 접속되어 있지 않은 버킷에 있어서는, 버킷의 저면에 있어서의 클로 끝과는 반대측의 단부를, 배면 상의 특정한 부위로서 설정해 두는 것이 바람직하다. 한편, 일반적인 버킷과 같이, 버킷의 배면과 저면이 매끄럽게 접속되고, 버킷(10)의 배면이 곡면으로 되어 있는 것에 대해서는, 버킷(10)의 형상에 따라, 지면과 접하는 부위는 다르다. 이 때문에, 작업 전에 실험적으로 다지기 동작을 행하고, 버킷(10)이 지면과 접하는 부위를 확인하고, 버킷(10)의 배면 상의 특정한 부위를 설정해 두는 것이 바람직하다.

궤적 연산부(111)는 조작 검출 장치(163)로부터의 조작 정보 및 압력 검출 장치(162)로부터의 압력 정보에 기초하여, 유압 셔블(100)이 굴삭 동작을 행하고 있는지 여부를 판정한다. 굴삭 동작에서는, 암 당김 조작이 행해지고, 또한, 버킷(10)이 지면에 접촉하고 있다.

궤적 연산부(111)는 좌 조작 레버 장치(22b)의 암 당김 조작량이, 미리 정한 조작량 역치 La1 이상인 경우에는, 암 당김 조작이 이루어지고 있다고 판정하고, 암 당김 조작량이 조작량 역치 La1 미만인 경우에는, 암 당김 조작은 이루어지고 있지 않다고 판정한다. 조작량 역치 La1은, 암 당김 방향으로 좌 조작 레버 장치(22b)가 조작되어 있는지의 여부를 판정하기 위한 역치이며, 미리 ROM(110b)에 기억되어 있다.

궤적 연산부(111)는 암 실린더(6)의 보텀 측 유실의 압력 Pab가 압력 역치 Pab0 이상인 경우에는, 버킷(10)이 지면에 접촉하고 있다고 판정하고, 암 실린더(6)의 보텀 측 유실의 압력 Pab가 압력 역치 Pab0 미만인 경우에는, 버킷(10)은 지면에 접촉하고 있지 않다고 판정한다. 압력 역치 Pab0은, 암 당김 조작에 의한 굴삭 작업에 있어서 버킷(10)이 지면에 접촉하고 있는지의 여부를 판정하기 위한 역치이며, 미리 ROM(110b)에 기억되어 있다. 암 실린더(6)가 신장하는 방향으로 동작할 때, 지면에 버킷(10)이 접촉하면, 암 실린더(6)의 보텀 측 유실의 압력이 상승한다. 이 때문에, 암 실린더(6)의 보텀 측 유실의 압력을 감시함으로써, 굴삭 동작이 행해지고 있는지 여부를 판정할 수 있다.

궤적 연산부(111)는 좌 조작 레버 장치(22b)의 암 당김 조작량이 조작량 역치 La1 이상이며, 또한, 암 실린더(6)의 보텀 측 유실의 압력 Pab가 압력 역치 Pab0 이상인 경우에는, 유압 셔블(100)은 굴삭 동작을 행하고 있다고 판정한다. 궤적 연산부(111)는 좌 조작 레버 장치(22b)의 암 당김 조작량이 조작량 역치 La1 미만인 경우, 혹은, 암 실린더(6)의 보텀 측 유실의 압력 Pab가 압력 역치 Pab0 미만인 경우에는, 유압 셔블(100)은 굴삭 동작을 행하고 있지 않다고 판정한다.

궤적 연산부(111)는 조작 검출 장치(163)로부터의 조작 정보 및 압력 검출 장치(162)로부터의 압력 정보에 기초하여, 유압 셔블(100)이 다지기 동작을 행하고 있는지 여부를 판정한다. 다지기 동작에서는, 암 밀기 조작이 행해지고, 또한, 버킷(10)이 지면에 접촉하고 있다.

궤적 연산부(111)는 좌 조작 레버 장치(22b)의 암 밀기 조작량이, 미리 정한 조작량 역치 La2 이상인 경우에는, 암 밀기 조작이 이루어지고 있다고 판정하고, 암 밀기 조작량이 조작량 역치 La2 미만인 경우에는, 암 밀기 조작은 이루어지고 있지 않다고 판정한다. 조작량 역치 La2는, 암 밀기 방향으로 좌 조작 레버 장치(22b)가 조작되어 있는지의 여부를 판정하기 위한 역치이며, 미리 ROM(110b)에 기억되어 있다.

궤적 연산부(111)는 암 실린더(6)의 로드 측 유실의 압력 Par이 압력 역치 Par0 이상인 경우에는, 버킷(10)이 지면에 접촉하고 있다고 판정하고, 암 실린더(6)의 로드 측 유실의 압력 Par이 압력 역치 Par0 미만인 경우에는, 버킷(10)은 지면에 접촉하고 있지 않다고 판정한다. 압력 역치 Par0은, 암 밀기 조작에 의한 다지기 작업에 있어서 버킷(10)이 지면에 접촉하고 있는지의 여부를 판정하기 위한 역치이며, 미리 ROM(110b)에 기억되어 있다. 암 실린더(6)가 수축하는 방향으로 동작할 때, 지면에 버킷(10)이 접촉하면, 암 실린더(6)의 로드 측 유실의 압력이 상승한다. 이 때문에, 암 실린더(6)의 로드 측 유실의 압력을 감시함으로써, 다지기 동작이 행해지고 있는지 여부를 판정할 수 있다.

궤적 연산부(111)는 좌 조작 레버 장치(22b)의 암 밀기 조작량이 조작량 역치 La2 이상이며, 또한, 암 실린더(6)의 로드 측 유실의 압력 Par이 압력 역치 Par0 이상인 경우에는, 유압 셔블(100)은 다지기 동작을 행하고 있다고 판정한다. 궤적 연산부(111)는 좌 조작 레버 장치(22b)의 암 밀기 조작량이 조작량 역치 La2 미만인 경우, 혹은, 암 실린더(6)의 로드 측 유실의 압력 Par이 압력 역치 Par0 미만인 경우에는, 유압 셔블(100)은 다지기 동작을 행하고 있지 않다고 판정한다.

궤적 연산부(111)는, 조작 검출 장치(163)로부터의 조작 정보 및 압력 검출 장치(162)로부터의 압력 정보에 기초하여, 유압 셔블(100)이 비탈면 다지기 동작을 행하고 있는지 여부를 판정한다. 비탈면 다지기 동작에서는, 붐 하강 조작이 행해지고, 또한, 버킷(10)이 지면에 접촉하여 지면을 압박한다.

궤적 연산부(111)는 우 조작 레버 장치(22a)의 붐 하강 조작량이, 미리 정한 조작량 역치 Lb1 이상인 경우에는, 붐 하강 조작이 이루어지고 있다고 판정하고, 붐 하강 조작량이 조작량 역치 Lb1 미만인 경우에는, 붐 하강 조작은 이루어지고 있지 않다고 판정한다. 조작량 역치 Lb1은, 붐 하강 방향으로 우 조작 레버 장치(22a)가 조작되어 있는지의 여부를 판정하기 위한 역치이며, 미리 ROM(110b)에 기억되어 있다.

궤적 연산부(111)는 붐 실린더(5)의 로드 측 유실의 압력 Pbr이 압력 역치 Pbr0 이상인 경우에는, 버킷(10)이 지면에 접촉하여 지면을 압박하고 있다고 판정하고, 붐 실린더(5)의 로드 측 유실의 압력 Pbr이 압력 역치 Pbr0 미만인 경우에는, 버킷(10)은 지면을 압박하고 있지 않다고 판정한다. 압력 역치 Pbr0은, 붐 하강 조작에 의한 비탈면 다지기 작업에 있어서 버킷(10)이 지면을 압박하고 있는지의 여부를 판정하기 위한 역치이며, 미리 ROM(110b)에 기억되어 있다. 붐 실린더(5)가 수축하는 방향으로 동작할 때, 지면에 버킷(10)이 눌러지면(세차게 내리쳐지면), 붐 실린더(5)의 로드 측 유실의 압력이 급격하게 상승한다. 이 때문에, 붐 실린더(5)의 로드 측 유실의 압력을 감시함으로써, 비탈면 다지기 동작이 행해지고 있는지 여부를 판정할 수 있다.

궤적 연산부(111)는 우 조작 레버 장치(22a)의 붐 하강 조작량이 조작량 역치 Lb1 이상이며, 또한, 붐 실린더(5)의 로드 측 유실의 압력 Pbr이 압력 역치 Pbr0 이상인 경우에는, 유압 셔블(100)은 비탈면 다지기 동작을 행하고 있다고 판정한다. 궤적 연산부(111)는 우 조작 레버 장치(22a)의 붐 하강 조작량이 조작량 역치 Lb1 미만인 경우, 혹은, 붐 실린더(5)의 로드 측 유실의 압력 Pbr이 압력 역치 Pbr0 미만인 경우에는, 유압 셔블(100)은 비탈면 다지기 동작을 행하고 있지 않다고 판정한다.

또한, 굴삭 동작, 다지기 동작, 비탈면 다지기 동작의 판정 방법은, 상술한 방법에 한정되지 않는다. 조작 검출 장치(163)로부터의 조작 정보 및 압력 검출 장치(162)로부터의 압력 정보의 한쪽에만 기초하여 동작을 판정해도 된다. 예를 들어, 붐 실린더(5)의 로드 측 유실의 압력 Pbr의 시간 변화율이 역치 이상인 경우에는, 비탈면 다지기 동작이 행해지고 있다고 판정하고, 붐 실린더(5)의 로드 측 유실의 압력 Pbr의 시간 변화율이 역치 미만일 경우에는, 비탈면 다지기 동작은 행해지고 있지 않다고 판정해도 된다.

궤적 연산부(111)는 굴삭 동작, 다지기 동작 및 비탈면 다지기 동작의 어느 것이 행해지고 있다고 판정되면, 궤적 연산 처리를 실행한다. 이하, 궤적 연산 처리에 대하여 상세하게 설명한다.

궤적 연산부(111)는 소정의 연산 주기로, 버킷(10)에 설정되는 모니터 포인트의 위치 좌표를 반복하여 연산함으로써, 시각마다의 모니터 포인트의 위치 좌표로 구성되는 궤적 정보(궤적 데이터)를 생성한다.

모니터 포인트는, 작업 장치(100a)가 작업을 행하고 있을 때에, 버킷(10)이 지면과 접하고 있는 부위의 궤적을 특정하기 위한 점이며, 유압 셔블(100)의 동작 내용(작업 내용)에 따라서 설정된다. 굴삭 동작이 행해지고 있다고 판정된 경우, 궤적 연산부(111)는 버킷(10)의 클로 끝(Pb)의 좌우단부의 2점을 모니터 포인트로서 설정한다. 다지기 동작이 행해지고 있다고 판정된 경우, 궤적 연산부(111)는 버킷(10)의 배면의 특정한 부위의 좌우단부의 2점을 모니터 포인트로서 설정한다. 비탈면 다지기 동작이 행해지고 있다고 판정된 경우, 궤적 연산부(111)는 버킷(10)의 저면의 4구석의 점을 모니터 포인트로서 설정한다.

궤적 연산부(111)는 자세 검출 장치(130)가 출력하는 자세 정보(붐각 α, 암각 β, 버킷각 γ, 제1 GNSS 안테나(35a)의 현장 좌표계에 있어서의 안테나 위치 좌표 및 차체(100b)(선회체(12))의 방위각 θy, 롤각 θr, 피치각 θp)와, 기억 장치(169)에 기억되어 있는 유압 셔블(100)의 각 부의 치수 정보에 기초하여, 현장 좌표계에 있어서의 모니터 포인트의 위치 좌표의 연산을 소정 시간(연산 주기)마다 행한다. 소정 시간마다 연산되는 모니터 포인트의 위치 좌표는, 버킷(10)의 궤적을 나타내는 정보이다. 즉, 궤적 연산부(111)는 유압 셔블(100)의 자세 정보 및 치수 정보에 기초하여, 버킷(10)의 궤적을 연산한다.

도 6을 참조하여, 굴삭 동작이 행해지고 있을 때의 모니터 포인트의 위치 좌표의 구체적인 연산 방법의 예에 대하여 설명한다. 도 6은, 셔블 기준 좌표계를 도시하는 도면이다. 도 6의 셔블 기준 좌표계는, 선회체(12)에 대하여 설정되는 좌표계이다. 셔블 기준 좌표계에서는, 붐 핀(91)의 중심축 상에 있어서의 붐 핀(91)의 좌우 폭의 중심이 원점(O)으로서 설정된다. 또한, 셔블 기준 좌표계에서는, 선회체(12)의 선회 중심축과 평행하며, 원점(O)으로부터 선회체(12)의 상방으로 연장하는 축이 Z축으로서 설정되고, Z축과 직교하고, 원점(O)으로부터 선회체(12)의 전방으로 연장하는 축이 X축으로서 설정된다. 또한, 셔블 기준 좌표계에서는, Z축 및 X축에 직교하고, 원점(O)으로부터 선회체(12)의 좌방향으로 연장되는 축이 Y축으로서 설정된다. 즉, 선회체(12)의 좌우 방향으로 연장되는 붐 핀(91)의 중심축이 Y축으로서 설정된다.

X-Y 평면에 대한 붐(8)의 경사 각도가 붐각 α이며, 붐(8)에 대한 암(9)의 경사 각도가 암각 β이며, 암(9)에 대한 버킷(10)의 경사 각도가 버킷각 γ이다. 붐각 α는, 붐(8)을 상한까지 높인 상태(붐 실린더(5)가 최신장 상태)에서 최소, 붐(8)을 하한까지 낮춘 상태(붐 실린더(5)가 최수축 상태)에서 최대가 되는 값이다. 암각 β는, 암 실린더(6)가 최수축 상태에서 최소, 암 실린더(6)가 최신장 상태에서 최대가 되는 값이다. 버킷각 γ는, 버킷 실린더(7)가 최수축 상태(도 6의 상태)에서 최소, 버킷 실린더(7)가 최신장 상태에서 최대가 되는 값이다. 또한, Y축 둘레의 차체(100b)(선회체(12))의 경사 각도가 피치각 θp이며, X축 둘레의 차체(100b)(선회체(12))의 경사 각도가 롤각 θr이며, Z축 둘레의 차체(100b)(선회체(12))의 경사 각도가 방위각 θy이다.

방위각 θy, 피치각 θp 및 롤각 θr, 그리고, 제1 GNSS 안테나(35a)의 셔블 기준 좌표계에서의 좌푯값 및 제1 GNSS 안테나(35a)의 RTK-GNSS 측위에 의한 현장 좌표계에서의 좌푯값을 사용함으로써 차체 좌표계와 현장 좌표계는 서로 변환 가능하다.

모니터 포인트의 현장 좌표계에서의 위치 좌표는, 붐(8), 암(9), 버킷(10)의 회동 각도 α, β, γ와, 작업 장치(100a)의 치수 정보로부터 연산되는 셔블 기준 좌표계에서의 위치 좌표를 변환함으로써 얻어진다.

셔블 기준 좌표계에 있어서의 모니터 포인트(도 6에 도시하는 예에서는, 버킷(10)의 클로 끝)(Pb)의 Z 좌표 및 X 좌표는, 이하의 식 (1), (2)로 나타낼 수 있다.

또한, 모니터 포인트인 버킷(10)의 클로 끝(Pb)의 Y 좌표는, 원점(O)으로부터 버킷(10)의 폭 방향의 중심까지의 Y축 방향의 오프셋량(일정값) Yo와 버킷(10)의 클로 끝의 폭으로부터 구할 수 있다. 예를 들어, 버킷(10)의 클로 끝(Pb)의 폭이 bw일 경우, 모니터 포인트의 Y 좌표는, Yo-(bw/2) 및 Yo+(bw/2)가 된다. 오프셋량 Yo는, 미리 기억 장치(169)에 기억되어 있다. 또한, 버킷(10)의 폭 방향의 중심 Y 좌표가 0(제로)일 경우, 모니터 포인트의 Y 좌표는, (-bw/2) 및 (+bw/2)가 된다.

셔블 기준 좌표계에 있어서의 제1 GNSS 안테나(35a)로부터 셔블 기준 좌표계의 원점으로 향하는 벡터를 (offset_X, offset_Y, offset_Z), 셔블 기준 좌표계에 있어서의 X, Y, Z축을 중심으로 회전하는 회전 행렬을 Rx(θr), Ry(θp), Rz(θy), 셔블 기준 좌표계에 있어서의 모니터 포인트의 위치 좌표를 (X, Y, Z), 현장 좌표계의 원점에서 제1 GNSS 안테나(35a)의 위치 좌표에 향하는 벡터를 (offset_E, offset_N, offset_H)로 하면, 현장 좌표계에 있어서의 모니터 포인트의 위치 좌표 (E, N, H)는 이하의 식 (3)에 의해 산출된다.

도 5에 도시하는 보완 정보 연산부(112)는 궤적 연산부(111)에서 연산된 작업 장치(100a)의 버킷(10)의 궤적(모니터 포인트의 위치 좌표)과, 목표면 설정 장치(161)로 설정된 목표면에 기초하여, 보완 정보를 연산한다. 보완 정보는, 후술하는 지형 데이터를 보완하는 정보이며, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 정보이다. 본 실시 형태에서는, 보완 정보 연산부(112)는 버킷(10)이 통과한 궤적을 구성하는 면의 법선 벡터를 보완 정보로서 연산한다.

도 7은, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 법선 벡터 n을 도시하는 도면이다. 보완 정보 연산부(112)는 도 7에 도시하는 바와 같이, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면 상의 점 중에서 점 P1, 점 P2, 점 P3의 3점을 선택한다. 보완 정보 연산부(112)는 벡터 P1P2와 벡터 P1P3의 외적으로부터, 점 P1, 점 P2, 점 P3을 포함하는 면에 수직한 법선 벡터 n(ne, nn, nh)을 산출한다. 벡터 P1P2는, 점 P1과 점 P2를 연결하는 벡터이며, 벡터 P1P3은, 점 P1과 점 P3을 연결하는 벡터이다. 점 P1, 점 P2, 점 P3은, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면 상에 존재하고 있는 임의의 다른 3점이면 된다. 또한, ne은 법선 벡터 n의 E축 방향의 성분이며, nn은 법선 벡터 n의 N축 방향의 성분이며, nh는 법선 벡터 n의 H축 방향의 성분이다.

유압 셔블(100)이 굴삭 동작을 행하고 있는 경우에는, 보완 정보 연산부(112)는 어떤 순간에 있어서의 버킷(10)(이동 전의 버킷(10))의 클로 끝의 좌우단부를 점 P1, 점 P2로 하고, 소정 시간 경과 후의 버킷(10)(이동 후의 버킷(10))의 클로 끝의 좌우단부 어느 쪽인가를 점 P3으로 한다. 유압 셔블(100)이 다지기 동작을 행하고 있는 경우에는, 보완 정보 연산부(112)는 어떤 순간에 있어서의 버킷(10)(이동 전의 버킷(10))의 배면 상의 특정한 부위의 좌우단부를 점 P1, 점 P2로 하고, 소정 시간 경과 후의 버킷(10)(이동 후의 버킷(10))의 배면 상의 특정한 부위의 좌우단부 어느 쪽인가를 점 P3으로 한다. 유압 셔블(100)이 비탈면 다지기 동작을 행하고 있는 경우에는, 보완 정보 연산부(112)는 버킷(10)이 지면에 세차게 내리쳐진 순간의 버킷(10)의 저면의 4코너의 4점 중의 임의의 3점을 점 P1 내지 P3으로 한다.

보완 정보 연산부(112)는 유압 셔블(100)이 굴삭 동작을 행하고 있는 경우에는, 굴삭 동작에 의해 이동하는 작업 장치(100a) 상의 임의의 점(버킷(10)의 클로 끝(Pb)의 좌우단부의 2점)의 위치 좌표에 기초하여, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 정보인 법선 벡터 n을 연산한다. 보완 정보 연산부(112)는 유압 셔블(100)이 다지기 동작을 행하고 있는 경우에는, 다지기 동작에 의해 이동하는 작업 장치(100a) 상의 임의의 점(버킷(10)의 배면의 특정한 부위의 좌우단부의 2점)의 위치 좌표에 기초하여, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 정보인 법선 벡터 n을 연산한다. 보완 정보 연산부(112)는 유압 셔블(100)이 비탈면 다지기 동작을 행하고 있는 경우에는, 작업 장치(100a)에 있어서의 지면을 압박하는 면 상의 임의의 점(버킷(10)의 저면의 4코너의 4점)의 위치 좌표에 기초하여, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 정보인 법선 벡터 n을 연산한다.

도 8은, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 곡면 상의 법선 벡터 n1, n2를 도시하는 도면이다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 버킷(10)이 통과한 궤적이 곡면이 되는 경우, 점의 선택하는 방법에 따라 법선 벡터가 다를 수 있다. 예를 들어, 점 P1, 점 P2, 점 P3을 선택한 경우의 법선 벡터 n1과, 점 P2, 점 P3, 점 P4를 선택한 경우의 법선 벡터 n2는 다르다. 또한, 본 실시 형태에서는, 굴삭 동작이 행해지고 있는 경우에는, 점 P1, 점 P2는, 이동 전의 버킷(10)의 클로 끝(Pb)의 좌우단부의 2점이며, 점 P3, 점 P4는, 이동 후의 버킷(10)의 클로 끝(Pb)의 좌우단부의 2점이다. 다지기 동작이 행해지고 있는 경우에는, 점 P1, 점 P2는, 이동 전의 버킷(10)의 배면의 특정한 부위의 좌우단부의 2점이며, 점 P3, 점 P4는, 이동 후의 버킷(10)의 배면의 특정한 부위의 좌우단부의 2점이다. 비탈면 다지기 동작이 행해지고 있는 경우에는, 점 P1 내지 점 P4는, 버킷(10)의 저면의 4코너의 4점이다.

본 실시 형태에서는 보완 정보 연산부(112)는 목표면 설정 장치(161)에 의해 설정된 목표면(St)과, 모니터 포인트(점 P1 내지 P4) 간의 연직 방향(H축 방향)의 거리(목표면 간 거리라고도 기재한다)를 연산한다. 보완 정보 연산부(112)는 이동 전후의 버킷(10)의 클로 끝(Pb)의 좌우단부인 점 P1 내지 P4의 모두가 동일 평면 상에 없는 경우, 목표면 간 거리가 보다 가까운 3점을 선택하고, 그 3점에 기초하여 법선 벡터 n을 연산한다.

도 5에 도시하는 시공 이력 생성부(113)는 궤적 연산부(111)에서 연산된 작업 장치(100a)의 버킷(10)의 궤적(모니터 포인트의 위치 좌표)과, 보완 정보 연산부(112)에서 연산된 보완 정보(법선 벡터)와, 목표면 설정 장치(161)로 설정된 목표면에 기초하여, 시공 이력 데이터를 생성한다. 시공 이력 생성부(113)는 생성한 시공 이력 데이터를 기억 장치(169)에 기억한다.

도 9는, 시공 이력 데이터의 예에 대하여 도시하는 도면이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 시공 이력 데이터(시공 이력 데이터)는 소정의 시간(도 9에 도시하는 예에서는 1[sec])마다, 시각(타임 스탬프)과 함께 기록되는 로그 데이터의 집합체이다. 시공 이력 데이터의 로그 데이터에는, 버킷(10)의 궤적을 그리드화한 궤적 구성점의 위치 좌표(궤적의 위치 좌표)와, 보완 정보 연산부(112)에서 연산된 보완 정보(법선 벡터)와, 궤적 연산부(111)에서 판정된 동작 판정의 결과와, 보완 정보 연산부(112)에서 연산된 모니터 포인트(버킷(10)의 클로 끝)로부터 목표면(St)까지의 거리(목표면 간 거리)가 포함된다.

시공 이력 생성부(113)는 버킷(10)의 궤적의 위치 정보(모니터 포인트의 위치 좌표) 및 보완 정보(법선 벡터 n) 등을 그리드마다 기록함으로써, 시공 이력 데이터를 생성한다. 즉, 시공 이력 데이터에는, 버킷(10)의 궤적의 위치 정보와, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 정보가 대응지어져서 기억되어 있다. 시공 이력 생성부(113)는 궤적 구성점의 위치 좌표를, 이하와 같이 하여 연산한다.

도 10 내지 도 12를 참조하여, 궤적 구성점의 위치 좌표의 연산 방법에 대하여 설명한다. 도 10은, 그리드 처리가 실시된 작업 영역 A에 대하여 도시하는 도면이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 시공 이력 생성부(113)는 현장 좌표계의 E축 및 N축에 평행한 EN 평면(H축에 직교하는 EN 평면)에 있어서의 소정 영역(작업 영역 A)을 격자상으로 구획하는 그리드 처리를 실행한다. 그리드 처리에 의해, 현장 좌표계에 대하여 일의적으로 정해지는 일정 간격마다의 그리드(G)가 설정된다.

도 11은, 그리드폭 Gw 및 그리드 중심점(Gen)에 대하여 도시하는 도면이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 그리드(G)의 E축 방향의 폭(그리드폭 Gw)과 N축 방향의 폭(그리드폭 Gw)은 동일하다. 도 11에 도시하는 예에서는, 그리드폭 Gw가 1m로 설정된다. 또한, 그리드폭 Gw는, 시공 이력 데이터의 데이터 용량 및 후술하는 지형 데이터를 구성하는 점군의 밀도 등을 고려하여 임의의 값이 설정된다. EN 평면 상의 그리드(G)의 중심점(Gen)의 위치 좌표(Ec, Nc)는 Ec=Gw×(n+0.5)이며, Nc=Gw×(m+0.5)이다. 여기서, n, m은, EN 평면의 원점 위치 좌표(0, 0)을 기준으로 설정되는 정수이며, 도 11에 있어서의 그리드(G)의 좌 코너의 위치 좌표에 상당한다. 예를 들어, 도 11에 도시하는 위치 좌표(2, 0)을 좌 코너의 위치 좌표로서 갖는 그리드(G)의 중심점(Gen)의 위치 좌표(Ec, Nc)는 Ec=1×(2+0.5)=2.5이며, Nc=1×(0+0.5)=0.5가 된다.

도 11에서는, 버킷(10)의 궤적을 EN 평면 상에 투영하여 도시하고 있다. 시공 이력 생성부(113)는 소정 시간 폭(예를 들어, 1초간)에 있어서 투영한 버킷(10)의 궤적 내부에 그리드 중심점(Gen)이 존재하는지의 여부를 판정한다.

도 12는, 버킷(10)의 궤적의 그리드화에 대하여 도시하는 도면이다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 시공 이력 생성부(113)는 투영한 버킷(10)의 궤적 내부에 그리드 중심점이 존재한다고 판정된 경우, EN 평면 상의 그리드 중심점(Gen)을 통과하고, 또한, H축과 평행한 축(이하, 그리드 중심축이라고도 기재한다)과, 모니터 포인트의 위치 좌표로부터 구해지는 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 교점을 궤적 구성점(Gt)으로 하고, 그 위치 좌표를 연산한다. 궤적 구성점(Gt)의 위치 좌표는, 시공 이력 데이터를 구성하는 버킷(10)의 궤적 정보이며, 도 9에 도시하는 바와 같이, 시공 이력 데이터의 로그 파일 포맷에 따라서 기록된다.

또한, 그리드폭 Gw가 작고, 동일한 타임 스탬프의 로그 데이터에 대하여 복수의 궤적 구성점(Gt)의 위치 좌표를 기록할 필요가 있는 경우, 도 13에 도시하는 바와 같이, 동일한 타임 스탬프에 있어서의 그리드수를 기록함과 함께, 하나의 로그 데이터(동일 시각에서의 로그 데이터)를 가변 길이의 것으로 해도 된다. 이에 의해, 시공 이력 데이터의 데이터 용량의 저감을 도모할 수 있다.

도 5에 도시하는 송신부(114)는 시공 이력 생성부(113)에서 생성되고, 기억 장치(169)에 기억되어 있는 시공 이력 데이터의 로그 데이터를 관리 컨트롤러(150)로 송신한다.

도 14를 참조하여, 차체 컨트롤러(110)에 의해 실행되는 시공 이력 데이터 생성 처리에 대하여 설명한다. 도 14에 도시하는 흐름도의 처리는, 예를 들어, 이그니션 스위치(도시하지 않음)가 온되는 것에 의해 개시되고, 도시하지 않은 초기 설정이 행해진 후, 소정의 연산 주기로 반복 실행된다.

도 14에 도시하는 바와 같이, 스텝 S100에 있어서, 차체 컨트롤러(110)는 조작 검출 장치(163)에서 검출되는 조작 정보(조작 방향 및 조작량), 자세 검출 장치(130)에서 검출되는 자세 정보(유압 셔블(100)의 위치 좌표, 붐각 α, 암각 β, 버킷각 γ, 피치각 θp, 롤각 θr 및 방위각 θy) 및 압력 검출 장치(162)로 검출되는 압력 정보 등을 취득하고, 스텝 S110으로 진행한다.

스텝 S110에 있어서, 차체 컨트롤러(110)는 스텝 S100에서 취득한 조작 정보 및 압력 정보에 기초하여, 굴삭 동작, 다지기 동작 및 비탈면 다지기 동작의 어느 것이 행해지고 있는지 여부를 판정하는 동작 판정 처리를 실행한다. 스텝 S110에 있어서, 굴삭 동작, 다지기 동작 및 비탈면 다지기 동작의 어느 것이 행해지고 있다고 판정되면, 스텝 S120으로 진행하고, 굴삭 동작, 다지기 동작 및 비탈면 다지기 동작의 모두 행해지고 있지 않다고 판정되면, 본 연산 사이클에 있어서의 도 14의 흐름도에 나타내는 처리를 종료하고, 다음 연산 사이클에 있어서의 스텝 S100으로 진행한다.

스텝 S120에 있어서, 차체 컨트롤러(110)는 버킷(10)의 궤적(모니터 포인트의 위치 좌표)을 연산하고, 스텝 S130으로 진행한다. 스텝 S130에 있어서, 차체 컨트롤러(110)는 1개 전의 연산 사이클의 스텝 S120에서 연산된 모니터 포인트의 위치 좌표(예를 들어, 도 7에 도시하는 점 P1, P2의 위치 좌표)와, 본 연산 사이클의 스텝 S120에서 연산된 모니터 포인트의 위치 좌표(예를 들어, 도 7에 도시하는 점 P3의 위치 좌표)에 기초하여, 법선 벡터 n을 보완 정보로서 연산하고, 스텝 S140으로 진행한다.

스텝 S140에 있어서, 차체 컨트롤러(110)는 스텝 S120 및 스텝 S130에서 연산된 궤적 정보 및 보완 정보에 기초하여, 시공 이력 데이터의 로그 데이터를 생성하고, 기억 장치(169)에 기록하고, 도 14의 흐름도에 나타내는 처리를 종료한다. 또한, 스텝 S100 내지 S130의 처리는, 소정의 연산 주기 t1(예를 들어, 10[msec])에서 실행되는 것에 대해서, 시공 이력 데이터의 기록 처리(S140)는 소정 시간 t2마다(예를 들어 1[sec]마다) 행해진다(t2>t1). 시공 이력 데이터의 기록 처리(S140)를 실행하지 않는 연산 사이클에서는, 스텝 S130이 종료되면, 다음 연산 사이클의 스텝 S100으로 진행한다.

도 14의 흐름도에 나타내는 처리가 반복하여 실행됨으로써, 시공 이력 데이터의 로그 데이터가 기억 장치(169)에 축적된다. 기억 장치(169)에 축적된 시공 이력 데이터의 로그 데이터는, 소정의 송신 주기로, 관리 서버(51)로 송신된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 관리 서버(51)의 관리 컨트롤러(제2 처리 장치)(150)는, 유압 셔블(100)의 차체 컨트롤러(110)로부터 송신된 시공 이력 데이터를 수신하고, 수신한 시공 이력 데이터에 포함되는 버킷(10)의 궤적의 위치 정보(궤적 구성점의 위치 좌표) 및 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 정보(보완 정보인 법선 벡터 n)에 기초하여 지형 데이터를 생성하는 처리를 실행한다. 이하, 관리 컨트롤러(150)의 기능에 대해서 상세하게 설명한다.

관리 컨트롤러(150)는, 수신부(151), 추출부(152), 보완부(153) 및 출력부(154)로서 기능한다. 수신부(151)는 유압 셔블(100)의 차체 컨트롤러(110)로부터 송신된 시공 이력 데이터를 수신하고, 수신한 시공 이력 데이터의 로그 데이터를 기억 장치(52)에 기억한다.

수신부(151)는 특정한 유압 셔블(100)이 출력하는 시공 이력 데이터의 로그 데이터를 기억 장치(52)에 축적한다. 또한, 수신부(151)는 복수의 유압 셔블(100)이 출력하는 시공 이력 데이터를 기억 장치(52)에 축적해도 된다.

기억 장치(52)에 시공 이력 데이터의 로그 데이터가 축적되면, 로그 데이터 중에 시공 영역이 중복되는 로그 데이터가 포함되는 경우가 있다. 추출부(152)는 기억 장치(52)에 기억된 시공 이력 데이터의 로그 데이터 중, 버킷(10)의 궤적이 현황 지형 형상에 가까운 것을 추정하여 추출한다. 즉, 시공 이력 데이터가 굴삭 동작 혹은 다지기 동작에 의해 얻어진 데이터인 경우에는, 추출부(152)는 버킷(10)이 현황 지형을 따라서 이동했다고 추정될 때의 로그 데이터를 추출하게 된다. 이하, 추출부(152)에 의해 추출된 로그 데이터를 추출 로그 데이터라고도 기재한다.

추출부(152)는 기억 장치(52)에 기억된 시공 이력 데이터의 로그 데이터에 대하여 시공 영역이 중복되는지의 여부(즉, E 좌표 및 N 좌표의 조합이 동일한 로그 데이터가 2개 이상 존재하고 있는지의 여부)를 판정한다. 추출부(152)는 시공 영역이 중복되지 않는다고 판정된 로그 데이터, 즉 E 좌표 및 N 좌표의 조합이 중복되지 않는 로그 데이터는, 그대로 추출 로그 데이터로서 채용한다. 추출부(152)는 시공 영역이 중복된다고 판정된 로그 데이터, 즉 E 좌표 및 N 좌표의 조합이 다른 로그 데이터와 중복되는 로그 데이터는, 그들 로그 데이터 중에서 목표면 간 거리가 최소가 되는 로그 데이터를 현황 지형 형상에 가장 가까운 로그 데이터로 추정하여 추출한다.

보완부(153)는 추출부(152)로 추출된 로그 데이터의 궤적 구성점(Gt) 사이의 지형 정보를 보완하는 보완 위치 정보(보완점(Gc)의 위치 좌표)를 연산하는 보완 처리를 실행한다. 보완부(153)는 추출 로그 데이터에 포함되는 모든 궤적 구성점(Gt)의 위치 좌표와, 보완점(Gc)의 위치 좌표를 포함하는 지형 데이터(보완 완료된 지형 데이터)를 생성한다. 즉, 보완부(153)는 추출 로그 데이터에 기초하여, 지형 데이터를 생성한다.

도 15를 참조하여, 보완 처리에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 15는, 어떤 그리드 중심축(Ga1) 상의 궤적 구성점(Gt1)과, 그 그리드 중심축(Ga1)에 E축 방향으로 인접하는 그리드 중심축(Ga2) 상의 궤적 구성점(Gt2)을 통과하고, EH 평면에 평행한 평면(이하, 단면이라고도 칭한다)에 의한 단면도이며, 도 12의 일부를 확대하여 도시하는 도면이다. 또한, 이하에서는, EH 평면에 평행한 평면(단면) 상에서 E축 방향으로 인접하는 궤적 구성점(Gt) 사이의 보완점(Gc)의 연산 방법에 대하여 설명하지만, NH 평면에 평행한 평면(단면) 상에서 N축 방향으로 인접하는 궤적 구성점(Gt) 사이의 보완점(Gc)의 연산 방법도 마찬가지이다.

보완부(153)는 어떤 궤적 구성점(Gt)에 관한 것으로서, 추출 로그 데이터 중에 E축 방향으로 인접하는 궤적 구성점(Gt)에 관한 로그 데이터가 있는지의 여부를 판정한다. 인접하는 궤적 구성점(Gt)에 관한 로그 데이터가 없는 경우에는, 다음 궤적 구성점(Gt)에 관하여, 마찬가지의 처리를 실행한다. 인접하는 궤적 구성점(Gt)에 관한 로그 데이터가 있는 경우에는, 이하의 처리를 행한다.

보완부(153)는 복수의 그리드마다 기억된 버킷(10)의 궤적의 위치 정보(궤적 구성점의 위치 좌표) 및 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 정보(보완 정보)에 기초하여, 그리드에 있어서의 궤적의 접평면을 연산한다. 예를 들어, 보완부(153)는 어떤 그리드(G1)가 정보로서 기억되어 있는 궤적 구성점(Gt1)의 위치 좌표 및 보완 정보인 법선 벡터 n1에 기초하여, 궤적 구성점(Gt1)을 통해 법선 벡터가 「n1」이 되는 접평면(T1)을 연산한다. 또한, 보완부(153)는 그리드(G1)에 E축 방향으로 인접하는 그리드(G2)가 정보로서 기억되어 있는 궤적 구성점(Gt2)의 위치 좌표 및 보완 정보인 법선 벡터 n2에 기초하여, 궤적 구성점(Gt2)을 통해 법선 벡터가 「n2」이 되는 접평면(T2)을 연산한다.

보완부(153)는 인접하는 그리드 사이에 있어서, 인접하는 그리드 각각의 궤적의 접평면끼리의 교선에 관한 위치 정보(교점의 위치 좌표)를 보완 위치 정보(보완점의 위치 좌표)로서 연산하고, 버킷(10)의 궤적의 위치 정보(궤적 구성점의 위치 좌표) 및 보완 위치 정보(보완점의 위치 좌표)에 기초하여 지형 데이터를 생성한다.

예를 들어, 보완부(153)는 접평면(T1)과 접평면(T2)의 교선을 구하고, 이 교선과 단면의 교점을 보완점(Gc12)으로 하고, 보완점(Gc12)의 위치 좌표를 보완 위치 정보로서 지형 데이터에 추가하여 기록한다. 여기서, 도 16에 도시하는 바와 같이 인접하는 접평면(T1, T2)이 평행에 가까울 때, 혹은 도 17에 도시하는 바와 같이 지형 형상의 복잡함에 비하여 그리드폭 Gw가 넓은 경우, 2개의 접평면(T1, T2)의 교선과 단면의 교점(Gc12)이, 2개의 궤적 구성점(Gt1, Gt2) 사이에 존재하지 않을 수 있다.

보완부(153)는 접평면(T1, T2)의 교선과 단면의 교점(Gc12)이, 궤적 구성점(Gt1, Gt2) 사이에 존재하는지의 여부를 판정한다. 교점(Gc12)이, 궤적 구성점(Gt1, Gt2)의 사이에 존재한다고 판정된 경우, 보완부(153)는 교점(Gc12)의 위치 좌표를, 궤적 구성점(Gt1, Gt2) 사이의 지형 정보를 보완하는 보완 위치 정보(보완점의 위치 좌표)로서 연산하고, 당해 궤적 구성점(Gt1, Gt2)을 대상으로 한 보완 처리를 종료한다. 교점(Gc12)이, 궤적 구성점(Gt1, Gt2) 사이에 존재하지 않는다고 판정된 경우, 보완부(153)는 궤적 구성점(Gt1, Gt2) 사이의 지형 정보를 보완하는 보완 위치 정보는 없는 것으로 하여, 당해 궤적 구성점(Gt1, Gt2)을 대상으로 한 보완 처리를 종료한다.

보완부(153)는 궤적 구성점(Gt1, Gt2)을 대상으로 한 보완 처리가 종료되면, 다음 궤적 구성점(Gt2, Gt3)(도 12 참조)을 대상으로 한 보완 처리를 행한다. 보완부(153)는 모든 인접하는 궤적 구성점을 대상으로 한 보완 처리가 종료되면, 지형 데이터의 생성 처리를 종료한다. 이와 같이 하여 생성된 지형 데이터는, 버킷(10)의 궤적의 위치 정보(그리드에 대응한 궤적 구성점의 위치 좌표)와, 보완 위치 정보(인접하는 그리드 사이의 지형 정보를 보완하는 보완점의 위치 좌표)로 구성된다.

도 5에 도시하는 출력부(154)는 보완부(153)에서 생성된 보완 완료 지형 데이터를, 점군 데이터 또는 TIN(Triangulated Irregular Network: 부정 삼각형망) 데이터로 변환하고, 변환 후의 데이터를 현황 지형 데이터로 하여 진척 관리 시스템(190)으로 출력한다.

진척 관리 시스템(190)은 관리 컨트롤러(150)에서 생성된 현황 지형 데이터에 기초하여, 생산고, 완성형 등의 진척 관리 정보를 연산한다. 진척 관리 시스템(190)은 진척 관리 정보를 표시 장치(53)로 출력하고, 표시 장치(53)의 표시 화면에 진척 관리 정보를 표시시킴으로써 관리자에 대하여 정보 제시를 행한다. 또한, 정보 제시 방법은 그것에 한정되지 않는다. 진척 관리 시스템(190)은 진척 관리 정보를 인쇄 장치(도시하지 않음)로 출력하고, 인쇄 장치에 의해 종이 매체에 진척 관리 정보를 인쇄시키게 해도 된다.

또한, 진척 관리 시스템(190)은, 진척 관리 정보를, 유압 셔블(100)에 탑재된 표시 장치(164)의 표시 화면, 유압 셔블(100)의 주위에서 작업을 행하고 있는 작업원이 휴대하는 스마트폰, 태블릿, 노트북 PC 등의 휴대 단말기의 표시 화면 등에 표시시키도록 해도 된다. 또한, 진척 관리 시스템(190)의 기능은, 관리 컨트롤러(150)가 구비하게 해도 된다.

도 18을 참조하여, 관리 컨트롤러(150)에 의해 실행되는 지형 데이터 생성·출력 처리에 대하여 설명한다. 도 18에 도시하는 흐름도의 처리는, 관리 서버(51)의 입력 장치(54)에 의해, 지형 데이터 생성·출력 처리의 실행 조작이 행해짐으로써 개시되고, 도시하지 않은 초기 설정이 행해진 후, 실행된다.

스텝 S150에 있어서, 관리 컨트롤러(150)는 기억 장치(52)에 기억되어 있는 시공 이력 데이터의 로그 데이터 중, 목표면에 가장 가까운 로그 데이터를 추출하여 스텝 S160으로 진행한다.

스텝 S160에 있어서, 관리 컨트롤러(150)는 스텝 S150에서 추출한 로그 데이터에 기초하여, 궤적 구성점 사이의 지형 정보를 보완하는 보완 위치 정보(보완점의 위치 좌표)를 연산하는 보완 처리를 실행하고, 궤적 구성점과 보완점로 구성되는 보완 완료된 지형 데이터를 생성하고, 스텝 S170으로 진행한다.

스텝 S170에 있어서, 관리 컨트롤러(150)는 스텝 S160에서 생성한 보완 완료된 지형 데이터를 점군 데이터 또는 TIN 데이터로 변환하고, 변환 후의 데이터를 현황 지형 데이터로서 진척 관리 시스템(190)으로 출력하고, 도 18의 흐름도에 도시하는 처리를 종료한다.

도 19a 및 도 19b를 참조하여, 본 실시 형태에 관계되는 관리 시스템(1)에 의해 생성되는 지형 데이터와, 본 실시 형태의 비교예에 관계되는 관리 시스템에 의해 생성되는 지형 데이터의 차이에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 비교예에 관계되는 관리 시스템은, 시공 이력 데이터의 로그 데이터 중에 보완 정보가 포함되어 있지 않고, 보완 처리를 실행하지 않고 궤적 구성점만으로 지형 데이터를 생성한다.

이 때문에, 본 실시 형태의 비교예에 관계되는 관리 시스템에서는, 도 19b에 있어서 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 궤적 구성점(Gt)만으로 현황 지형 데이터가 생성되기 때문에, 법견 및 법구 등의 특징적인 부분의 지형 형상(99)을 정확하게 재현할 수 없는 경우가 있다. 이에 반해, 본 실시 형태에 관계되는 관리 시스템(1)에서는, 도 19a에 도시하는 바와 같이, 궤적 구성점(Gt) 사이에 보완점(Gc)이 연산되어, 지형 정보가 보완된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 궤적 구성점(Gt)과 보완점(Gc)으로 현황 지형 데이터가 생성되기 때문에, 법견 및 법구 등의 특징적인 부분의 지형 형상(99)을 정확하게 재현할 수 있다.

상술한 실시 형태에 따르면, 다음 작용 효과를 발휘한다.

(1) 유압 셔블(작업 기계)(100)의 관리 시스템(1)은 유압 셔블(100)의 자세를 검출하는 자세 검출 장치(130)의 검출 결과에 기초하여 유압 셔블(100)의 작업 장치(100a)에 의한 완성형을 나타내는 지형 데이터를 생성하는 지형 데이터 생성 시스템(180)을 구비한다. 지형 데이터 생성 시스템(180)의 차체 컨트롤러(110)는 유압 셔블(100)의 자세에 기초하여 작업 장치(100a)의 버킷(10)의 궤적을 연산하고, 버킷(10)의 궤적에 기초하여, 궤적을 구성하는 면의 정보(보완 정보)를 연산하고, 소정 영역(작업 영역 A)을 격자상으로 구획한 복수의 그리드마다, 버킷(10)의 궤적의 위치 정보(궤적 구성점(Gt)의 위치 좌표) 및 궤적을 구성하는 면의 정보(보완 정보)를 기록함으로써, 시공 이력 데이터를 생성한다. 지형 데이터 생성 시스템(180)의 관리 컨트롤러(150)는 시공 이력 데이터에 포함되는 버킷(10)의 궤적의 위치 정보(궤적 구성점(Gt)의 위치 좌표) 및 궤적을 구성하는 면의 정보(보완 정보)에 기초하여, 지형 데이터를 생성한다.

이 구성에서는, 지형 데이터 생성 시스템(180)의 관리 컨트롤러(150)는 버킷(10)의 궤적 위치 좌표와 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 정보(보완 정보)에 기초하여, 그리드 사이의 지형 정보를 보완하는 보완 위치 정보(보완점(Gc)의 위치 좌표)를 연산함으로써, 지형 데이터를 생성할 수 있다. 이 때문에, 시공 이력 데이터에 포함되는 위치 정보(궤적 구성점의 위치 좌표)만으로 지형 데이터를 생성하는 경우에 비하여, 법견 및 법구 등의 특징적인 지형을 포함하는 현황 지형 형상을 정확하게 재현한 지형 데이터를 생성할 수 있다.

즉, 본 실시 형태에서는, 그리드폭을 세밀하게 설정하지 않고, 정밀도가 높은 지형 데이터를 생성할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 지형 데이터의 생성에 필요한 시공 이력 데이터의 양을 저감하면서, 정밀도가 높은 지형 데이터를 생성 가능한 유압 셔블(100)의 관리 시스템(1)을 제공할 수 있다.

(2) 본 실시 형태에서는, 지형 데이터 생성 시스템(180)의 차체 컨트롤러(110)가 복수의 그리드마다 기록된 버킷(10)의 궤적의 위치 정보(궤적 구성점(Gt)의 위치 좌표) 및 궤적을 구성하는 면의 정보(보완 정보)에 기초하여, 각 그리드에 있어서의 궤적의 접평면을 연산하고, 인접하는 그리드 사이에 있어서, 인접하는 그리드 각각의 궤적의 접평면(예를 들어, T1, T2)끼리의 교선에 관한 위치 정보(예를 들어, 교점(Gc12)의 위치 좌표)를 보완 위치 정보(예를 들어, 보완점(Gc12)의 위치 좌표)로서 연산하고, 버킷(10)의 궤적의 위치 정보(궤적 구성점(Gt)의 위치 좌표) 및 보완 위치 정보(보완점(Gc)의 위치 좌표)에 기초하여 지형 데이터를 생성한다. 이에 의해, 현황 지형 형상에 가까운 지형 데이터를 생성할 수 있다.

(3) 지형 데이터 생성 시스템(180)은 시공 이력 데이터의 로그 데이터를 축적하고, 시공 이력 데이터의 로그 데이터 중, 버킷(10)의 궤적이 현황 지형 형상에 가까운 것을 추정하여 추출하고, 추출된 로그 데이터에 기초하여, 지형 데이터를 생성한다. 이에 의해, 현황 지형 형상에 가까운 지형 데이터를 보다 고정밀도로 생성할 수 있다.

(4) 지형 데이터 생성 시스템(180)은 유압 셔블(100)에 마련되고, 자세 검출 장치(130)에서 검출된 유압 셔블(100)의 자세에 기초하여 시공 이력 데이터를 생성하고, 생성한 시공 이력 데이터를 유압 셔블(100)의 외부의 관리 서버(서버)(51)로 송신하는 처리를 실행하는 차체 컨트롤러(제1 처리 장치)(110)와, 관리 서버(서버)(51)에 마련되고, 시공 이력 데이터를 수신하고, 수신한 시공 이력 데이터에 기초하여 지형 데이터를 생성하는 처리를 실행하는 관리 컨트롤러(제2 처리 장치)(150)를 갖는다.

이 구성에서는, 유압 셔블(100)로부터 송신된 시공 이력 데이터에 기초하여, 관리자가 조작하는 관리 서버(51)에 의해 지형 데이터가 생성된다. 이 때문에, 관리자는, 유압 셔블(100)로부터 이격된 장소에서, 유압 셔블(100)에 의한 작업의 진척 관리를 용이하게 행할 수 있다.

(5) 궤적을 구성하는 면의 정보는, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 법선 벡터 n을 나타내는 정보이다. 이 때문에, 하나의 그리드에 있어서의 면의 정보를 3성분으로 할 수 있다.

(6) 지형 데이터 생성 시스템(180)은 유압 셔블(100)의 버킷(10)이 지면에 접촉하고 있는지의 여부를 판정하고, 유압 셔블(100)의 버킷(10)이 지면에 접촉하고 있는 경우에는, 이동하는 작업 장치 상의 임의의 점의 위치 좌표에 기초하여 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 정보를 연산한다. 이에 의해, 버킷(10)이 지면에 접촉하고 있지 않은 경우에는, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 정보의 연산 처리를 행할 필요가 없기 때문에, 연산 부하를 저감할 수 있음과 함께, 생성되는 데이터양을 저감할 수 있다.

(7) 유압 셔블(100)이 굴삭 동작을 행하고 있는 경우에는, 버킷(10)의 클로 끝 좌우단부의 2점이 모니터 포인트로 설정되고, 유압 셔블(100)이 다지기 동작을 행하고 있는 경우에는, 버킷(10)의 배면의 특정한 부위의 좌우단부의 2점이 모니터 포인트로 설정되고, 유압 셔블(100)이 비탈면 다지기 동작을 행하고 있는 경우에는, 버킷(10)의 저면의 4코너의 점이 모니터 포인트로 설정된다. 이에 의해, 작업 내용에 따라, 적절하게 버킷(10)의 궤적을 연산할 수 있다. 그 결과, 작업에 관계없이 모니터 포인트를 변경하지 않는 경우에 비하여, 고정밀도로 지형 데이터를 생성할 수 있다.

다음과 같은 변형예도 본 발명의 범위 내이며, 변형예에 나타내는 구성과 상술한 실시 형태에서 설명한 구성을 조합하거나, 이하의 다른 변형예에서 설명하는 구성끼리를 조합하거나 하는 것도 가능하다.

<변형예 1>

상기 실시 형태에서는, 점 P1 내지 P4(도 7, 도 8 참조)를 사용하여 법선 벡터 n을 산출하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 도 20은, 본 실시 형태의 변형예 1에 관계되는 관리 시스템(1)에 의해 생성되는 보완 정보에 대하여 도시하는 도면이다. 도 20에 도시하는 바와 같이, 본 변형예에서는, 버킷(10)이 이동하는 방향의 벡터(이동 방향 벡터라고도 기재한다) Vm과, 버킷(10)에 있어서의 접지하는 2점을 연결한 벡터(이하, 접지선 벡터라고도 기재한다) Vc의 외적으로부터 얻어지는 법선 벡터 n이, 보완 정보로서 산출된다.

접지선 벡터 Vc는, 모니터 포인트의 위치 정보로부터 산출된다. 이동 방향 벡터 Vm은, 붐(8), 암(9) 및 버킷(10)의 치수 Lbm, Lam, Lbkt, 자세 정보(방위각 θy, 롤각 θr, 피치각 θp, 붐각 α, 암각 β 및 버킷각 γ를 사용하여 식 (4)에 기초하여 산출된다.

또한, 여기에서 사용되는 X, Y, Z는 식 (3)에서 사용되는 것과 동일하다. dX/dt, dY/dt, dZ/dt는, X, Y, Z의 시간 미분이다.

본 변형예 1에서는, 보완 정보 연산부(112)가 이동 방향 벡터 Vm과, 접지선 벡터 Vc의 외적으로부터 보완 정보로서의 법선 벡터 n을 산출한다. 이러한 변형예에 의하면, 상기 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다. 본 변형예 1에서는, 굴삭 동작 및 다지기 동작과 같이, 버킷(10)이 지면에 접촉하면서 이동하는 동작에 있어서 법선 벡터를 산출할 수 있다.

<변형예 2>

상기 실시 형태에서는, 보완 정보가, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 법선 벡터 n을 나타내는 정보인 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 보완 정보는, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 정보이면 되고, 법선 벡터 n을 특정할 수 있는 정보(법선 벡터 n에 관한 정보)이면 된다. 이하, 보완 정보의 변형예에 대하여 설명한다.

<변형예 2-1>

상기 실시 형태에서는, 3성분으로 표현되는 법선 벡터 n(ne, nn, nh)을 보완 정보로 하는 예에 대하여 설명하였다. 이에 반해, 본 변형예 2-1에서는, 보완 정보가, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 E축에 대한 기울기 Ae 및 N축에 대한 기울기 An의 2성분으로 된다. 궤적을 구성하는 면의 E축에 대한 기울기 Ae=nh/ne이며, 궤적을 구성하는 면의 N축에 대한 기울기 An=nh/nn이다.

보완부(153)는 기울기 Ae, An에 기초하여, 법선 벡터 n=(1/Ae, 1/An, 1)을 연산한다. 이에 의해, 상기 실시 형태와 마찬가지의 방법으로 지형 데이터를 생성할 수 있다. 이와 같이, 본 변형예 2-1에서는, 보완 정보가, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 기준면(수평면, E-N 평면 등)에 대한 기울기에 관한 정보이다. 이 구성에서는, 보완 정보의 차원수를 「2」로 할 수 있으므로, 상기 실시 형태에 비하여, 시공 이력 데이터 데이터 용량을 작게 할 수 있다. 그 결과, 기억 장치(52, 169)의 메모리 용량 및 통신량의 저감을 도모할 수 있다.

<변형예 2-2>

또한 차원수를 저감시키는 경우, 예를 들어, 목표면 데이터 등, 버킷(10)의 궤적과 유사한 형상으로 될 것이 추측되는 형상 데이터 상의 특정한 면의 법선 벡터와, 버킷(10)의 궤적을 구성하는 면의 법선 벡터를 결부시키는 정보를 보완 정보로 해도 된다. 예를 들어, 목표면 데이터를 구성하는 모든 면에 고유한 식별 정보로서의 ID를 설정해 두고, 어떤 시점에 있어서의 모니터 포인트에 가장 가까운 목표면의 ID를 보완 정보로 해도 된다.

보완부(153)는 목표면의 ID에 기초하여, 법선 벡터 n을 연산한다. 이에 의해, 상기 실시 형태와 마찬가지의 방법으로, 지형 데이터를 생성할 수 있다. 이와 같이, 본 변형예 2-2에서는, 보완 정보가, 버킷(10)의 궤적의 근방의 목표면(궤적 구성점(Gt)에 가장 가까운 목표면)을 특정하기 위한 정보(ID)이다. 이 구성에서는, 보완 정보의 차원수를 「1」로 할 수 있으므로, 시공 이력 데이터 데이터 용량을 변형예 2-1에 비하여 더 저감할 수 있다. 그 결과, 기억 장치(52, 169)의 메모리 용량 및 통신량의 저감을 더욱 도모할 수 있다.

<변형예 3>

상기 실시 형태에서는, 추출부(152)는 시공 영역이 중복된다고 판정된 로그 데이터, 즉 E 좌표 및 N 좌표의 조합이 다른 로그 데이터와 중복되는 로그 데이터는, 그들 로그 데이터 중에서 목표면 간 거리가 최소가 되는 로그 데이터를 현황 지형 형상에 가장 가까운 로그 데이터로 추정하여 추출하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 그들 로그 데이터의 시각, 혹은, H축 방향의 높이를 비교하여, 그 비교 결과에 기초하여, 로그 데이터를 추출해도 된다.

도 21은, 시공 이력 데이터의 로그 데이터의 추출 조건의 설정 방법의 예에 대하여 설명하는 흐름도이다. 도 21에 도시하는 바와 같이, 먼저, 시공 이력 데이터의 로그 데이터에, 목표면 간 거리 정보가 포함되는 경우, 현황 지형은 목표면에 점근하는 것으로 생각되기 때문에, 「목표면 간 거리가 최솟값」을 추출 조건으로서 설정하는 것이 바람직하다. 시공 이력 데이터의 로그 데이터에, 목표면 간 거리 정보가 포함되지 않고, 또한, 현장에 성토 부분이 존재하지 않는 경우(절토만이 존재하는 경우), 현황 지형의 높이는 항상 낮아지는 방향으로 변화하는 것으로 생각되기 때문에, 「H축 방향이 최저값」의 추출 조건을 채용하는 것이 바람직하다. 시공 이력 데이터의 로그 데이터에, 목표면 간 거리 정보가 포함되지 않고, 또한, 현장에 성토 부분이 존재하는 경우, 현황 지형의 높이가 높아지거나 낮아지거나 하는 것이 상정되기 때문에, 높이 방향의 조건이 아니라, 시각 정보를 사용한 추출 조건 「시각이 최신값」을 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 시공 영역이 중복되는 로그 데이터 간에서 H축 방향의 높이를 비교하여, H축 방향의 높이가 가장 낮은 로그 데이터를 추출하거나, 시공 영역이 중복되는 로그 데이터 간에서 시각이 최신값인 로그 데이터를 추출하거나 함으로써, 목표면 데이터가 존재하지 않는 영역에 있어서도 로그 데이터를 추출할 수 있다.

<변형예 4>

상기 실시 형태에서는, 유압 셔블(100)에 마련되는 차체 컨트롤러(110)가 자세 검출 장치(130)에서 검출된 유압 셔블(100)의 자세에 기초하여 시공 이력 데이터를 생성하고, 생성한 시공 이력 데이터를 유압 셔블(100)의 외부의 관리 서버(51)로 송신하는 처리를 실행하는 제1 처리 장치로서 기능하고, 관리 서버(51)에 마련되는 관리 컨트롤러(150)가 차체 컨트롤러(110)로부터 수신한 시공 이력 데이터에 기초하여 지형 데이터를 생성하는 처리를 실행하는 제2 처리 장치로서 기능하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 유압 셔블(100)의 차체 컨트롤러(110)에, 제2 처리 장치로서의 기능을 갖게 해도 된다.

<변형예 5>

상기 실시 형태에서는, 조작 장치(22a, 22b, 23a, 23b)가 전기식의 조작 장치인 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 전기식의 조작 장치 대신에, 유압 파일럿식의 조작 장치를 채용해도 된다.

<변형예 6>

상기 실시 형태에서는, 보완 정보 연산부(112)가 점 P1 내지 점 P4(도 8 참조) 중 목표면(St)에 가까운 3점을 선택하여 법선 벡터 n을 연산하는 예에 대하여 설명했지만, 목표면(St)과는 다른 면을 기준면으로서 설정하고, 기준면에 가까운 3점을 선택하여 법선 벡터 n을 연산해도 된다. 또한, 취득한 복수의 점의 모든 조합에서 법선 벡터 n을 연산하고, 그들의 평균이나 가중 평균을 취해도 된다.

<변형예 7>

자세 센서로서, 각도 센서(30, 31, 32)를 사용하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 각도 센서(30, 31, 32) 대신에, 붐 실린더(5), 암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7)의 실린더 길이를 검출하는 스트로크 센서를 자세 센서로서 채용해도 된다. 이 경우, 자세 검출 장치는, 스트로크 센서에서 검출된 실린더 길이에 기초하여, 붐각 α, 암각 β 및 버킷각 γ를 연산한다.

<변형예 8>

상기 실시 형태에서는, 작업 기계가 크롤러식의 유압 셔블일 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 작업 기계는, 휠식의 유압 셔블, 불도저, 휠 로더 등이어도 된다.

<변형예 9>

상기 실시 형태에서는, 액추에이터로서, 유압 모터, 유압 실린더 등의 유압 액추에이터를 구비하는 예로 들어 설명했지만, 액추에이터로서, 전동 모터, 전동 실린더 등의 전동 액추에이터를 구비하는 작업 기계에 본 발명을 적용해도 된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정한다는 취지는 아니다.

1: 관리 시스템
5: 붐 실린더(액추에이터)
6: 암 실린더(액추에이터)
7: 버킷 실린더(액추에이터)
8: 붐(피구동 부재)
9: 암(피구동 부재)
10: 버킷(피구동 부재)
11: 주행체
12: 선회체
14: 엔진
17: 운전실
22a, 22b, 23a, 23b: 조작 장치
30: 붐 각도 센서
31: 암 각도 센서
32: 버킷 각도 센서
33a: 차체 전후 경사 각도 센서
33b: 차체 좌우 경사 각도 센서
35a: 제1 GNSS 안테나
35b: 제2 GNSS 안테나
36: GNSS 수신 장치
50: 관리 센터
51: 관리 서버(서버)
52: 기억 장치
53: 표시 장치
54: 입력 장치
55: 통신 장치
100: 유압 셔블
100a: 작업 장치
100b: 차체(기체)
110: 차체 컨트롤러(제1 처리 장치)
111: 궤적 연산부
112: 보완 정보 연산부
113: 시공 이력 생성부
114: 송신부
130: 자세 검출 장치
131: 작업 장치 자세 검출부
132: 차체 위치 검출부
133: 차체 각도 검출부
150: 관리 컨트롤러(제2 처리 장치)
151: 수신부
152: 추출부
153: 보완부
154: 출력부
161: 목표면 설정 장치
162: 압력 검출 장치
163: 조작 검출 장치
169: 기억 장치
180: 지형 데이터 생성 시스템
A: 소정 영역(작업 영역)
G: 그리드
Gc: 보완점
Gen: 그리드 중심점
Gt: 궤적 구성점
Gw: 그리드폭
n: 법선 벡터
St: 목표면
T1, T2: 접평면
Vc: 접지선 벡터
Vm: 이동 방향 벡터

Claims (11)

1. 작업 기계의 자세를 검출하는 자세 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 상기 작업 기계의 작업 장치에 의한 완성형을 나타내는 지형 데이터를 생성하는 지형 데이터 생성 시스템을 구비하는 작업 기계의 관리 시스템에 있어서,
   상기 지형 데이터 생성 시스템은,
   상기 작업 기계의 자세에 기초하여 상기 작업 장치의 궤적을 연산하고,
   상기 작업 장치의 궤적에 기초하여 상기 궤적을 구성하는 면의 정보를 연산하고,
   소정 영역을 격자상으로 구획한 복수의 그리드마다, 상기 작업 장치의 궤적의 위치 정보 및 상기 궤적을 구성하는 면의 정보를 기록함으로써, 시공 이력 데이터를 생성하고,
   상기 시공 이력 데이터에 포함되는 상기 작업 장치의 궤적의 위치 정보 및 상기 궤적을 구성하는 면의 정보에 기초하여, 상기 지형 데이터를 생성하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지형 데이터 생성 시스템은,
   상기 복수의 그리드마다 기록된 상기 작업 장치의 궤적의 위치 정보 및 상기 궤적을 구성하는 면의 정보에 기초하여, 각 그리드에 있어서의 상기 궤적의 접평면을 연산하고,
   인접하는 그리드 사이에 있어서, 상기 인접하는 그리드 각각의 상기 궤적의 접평면끼리의 교선에 관한 위치 정보를 보완 위치 정보로서 연산하고,
   상기 작업 장치의 궤적의 위치 정보 및 상기 보완 위치 정보에 기초하여 상기 지형 데이터를 생성하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 지형 데이터 생성 시스템은,
   상기 시공 이력 데이터의 로그 데이터를 축적하고,
   상기 시공 이력 데이터의 로그 데이터 중, 상기 작업 장치의 궤적이 현황 지형 형상에 가까운 것을 추정하여 추출하고,
   추출된 상기 로그 데이터에 기초하여, 상기 지형 데이터를 생성하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 지형 데이터 생성 시스템은,
   상기 작업 기계에 마련되고, 상기 자세 검출 장치에서 검출된 상기 작업 기계의 자세에 기초하여 상기 시공 이력 데이터를 생성하고, 생성한 상기 시공 이력 데이터를 상기 작업 기계의 외부의 서버로 송신하는 처리를 실행하는 제1 처리 장치와,
   상기 서버에 마련되고, 상기 시공 이력 데이터를 수신하고, 수신한 상기 시공 이력 데이터에 기초하여 상기 지형 데이터를 생성하는 처리를 실행하는 제2 처리 장치를 갖는
   것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 궤적을 구성하는 면의 정보는, 상기 작업 장치의 궤적을 구성하는 면의 법선 벡터에 관한 정보인
   것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 궤적을 구성하는 면의 정보는, 상기 작업 장치가 이동하는 방향의 벡터와, 상기 작업 장치에 있어서의 접지하는 2점을 연결한 벡터의 외적으로부터 산출되는 법선 벡터에 관한 정보인
   것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 궤적을 구성하는 면의 정보는, 상기 작업 장치의 궤적을 구성하는 면의 기준면에 대한 기울기에 관한 정보인
   것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 궤적을 구성하는 면의 정보는, 상기 작업 장치의 궤적의 근방의 목표면의 정보인
   것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 지형 데이터 생성 시스템은,
   상기 작업 기계의 작업 장치가 지면에 접촉하고 있는지의 여부를 판정하고,
   상기 작업 기계의 작업 장치가 지면에 접촉하고 있는 경우에는, 이동하는 상기 작업 장치 상의 임의의 점의 위치 좌표에 기초하여 상기 작업 장치의 궤적을 구성하는 면의 정보를 연산하는
   것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 지형 데이터 생성 시스템은,
    상기 작업 기계가 굴삭 동작을 행하고 있는지 여부를 판정하고,
    상기 작업 기계가 굴삭 동작을 행하고 있는 경우에는, 굴삭 동작에 의해 이동하는 상기 작업 장치 상의 임의의 점의 위치 좌표에 기초하여 상기 작업 장치의 궤적을 구성하는 면의 정보를 연산하는
    것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 지형 데이터 생성 시스템은,
    상기 작업 기계가 비탈면 다지기 동작을 행하고 있는지 여부를 판정하고,
    상기 작업 기계가 비탈면 다지기 동작을 행하고 있는 경우에는, 상기 작업 장치에 있어서의 지면을 압박하는 면 상의 임의의 점의 위치 좌표에 기초하여, 상기 작업 장치의 궤적을 구성하는 면의 정보를 연산하는
    것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.

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