KR20230134599A - 속도 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가속도 센서에 의한 측정 결과를 이용하여 작업 기계의 최고 주행 속도를 정확하게 특정할 수 있는 속도 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 관련된 속도 측정 장치는, 작업 기계의 주행 가속도의 이력 중 상기 작업 기계가 가속 중 상태로부터 안정 주행 상태로 이행한 변화점을 검출하고, 상기 변화점보다 나중의 기간에 있어서의 상기 주행 속도의 이력으로부터 최고 주행 속도를 특정한다(도 2 참조).

Description

속도 측정 장치

본 발명은, 작업 기계의 주행 속도를 측정하는 속도 측정 장치에 관한 것이다.

작업 기계(예를 들면 유압 셔블 등의 건설 기계)의 성능 측정은, 작업 기계의 메인터넌스 공정의 하나이며, 기계의 각 부의 기능이 어떠한 수준에 있는지를 정량적으로 파악하기 위해 실시된다. 예를 들면 주행 성능 측정은, 작업 기계가 소정 거리를 최고 주행 속도로 실제로 주행하고, 규정 시간 내에 골 지점에 도착할 수 있는지의 여부에 의해, 주행 성능이 기준값을 충족시키고 있는지의 여부를 검사한다.

작업 기계는, 일반 차량과 같이 속도계를 구비하고 있지 않은 경우가 있으므로, 주행 속도는 지금까지 메뉴얼 작업에 의해 측정되고 있다. 또한 작업 기계는, 소정의 최고 주행 속도(및 그 전후의 오차 범위) 이상의 속도를 낼 수 없도록 구성되어 있는 것이 일반적이다. 즉 최고 주행 속도는, 작업 기계의 주행 성능이 기준값을 충족시키는지의 여부의 지표가 된다. 따라서 주행 성능 측정에 있어서는, 작업 기계의 최고 주행 속도를 메뉴얼 측정에 의해 측정하는 것이 일반적이다.

주행 성능 측정은, 전형적으로는 측정자가 스톱워치를 이용하여 주행 시간을 측정하는 것에 의해 실시한다. 일례로서, 작업 기계가 10m의 구간을 최고 주행 속도로 주행했을 때, 고속 주행 모드이면 6±0.6초, 저속 주행 모드이면 10±1.0초에 주행 완료할 수 있으면, 주행 기능은 정상이라고 간주된다. 이 예에 있어서는, 정상인 주행 시간의 범위는 규정값 전후의 10% 이내이다. 따라서, 주행 시간의 측정 정밀도가 높지 않으면, 잘못된 검사 결과를 초래하게 된다. 메뉴얼 측정은 측정 오차가 크므로, 기계적인 측정 수단이 요망된다.

주행 속도를 기계적으로 측정하는 수단으로서, 차속 센서나 GPS(Global Positioning System)를 생각할 수 있다. 그러나 차속 센서는 반드시 모든 작업 기계가 구비하고 있는 것은 아니므로, 새롭게 장착할 필요가 생기고, 그것을 위한 비용이 필요해진다. GPS는, 예를 들면 전파를 수신할 수 없는 환경에 있어서는 사용할 수 없으므로, 환경 의존성이 높은 센서라고 할 수 있다. 이상을 감안하면, 환경 의존성이 낮고, 또한 작업 기계에 대하여 용이하게 장착할 수 있는(또는 작업 기계 상에 탑재할 수 있는) 외장형 센서를 이용하는 것이 바람직하다고 생각할 수 있다. 가속도 센서는, 상기를 감안한 바람직한 센서의 일례이다.

하기 특허문헌 1은, 가속도 센서를 이용하여 엘리베이터의 속도를 측정하는 기술을 기재하고 있다. 동(同) 문헌은, 『정밀도 좋은 속도 데이터를 얻을 수 있고, 보수원의 노동력을 대폭 경감할 수 있는 이송체의 속도 측정 방법 및 주행 특성 측정 장치를 제공하는 것』을 과제로 하여, 『엘리베이터의 속도를 측정하는 경우, 주행 특성 측정 장치(9)는 보수원(A)이 휴행하고, 측정 시에는 엘리베이터 카(1)의 바닥에 탑재된다. 주행 특성 측정 장치(9)는, 가속도 센서, 그 출력을 연산 처리하는 연산 제어부, 오차의 보정을 행하는 보정 수단, 및 처리된 결과를 표시하는 표시부로 구성되어 있다. 엘리베이터 카(1)가 주행하면, 이에 따라 가속도 센서로부터 가속도값이 출력된다. 연산 제어부는 이 가속도값의 적분, 오차 성분의 추정, 오차를 제거하는 수정 수단을 행함으로써 정밀도가 좋은 속도 데이터를 얻을 수 있다. 이 결과에 기초하여 엘리베이터의 주행 곡선을 얻을 수 있다.』라는 기술을 기재하고 있다(요약 참조).

일본공개특허 특개평11-043270호 공보

작업 기계의 주행 성능 측정에 있어서는, 상술과 같이, 최고 주행 속도에 있어서의 주행 시간을 측정하는 것이 일반적이다. 특허문헌 1의 기술에 있어서 최고 주행 속도를 취득하는 경우, 가속도를 적분한 결과가 최대값이 되는 시점에서 최고 주행 속도에 도달했다고 판단하게 된다. 그러면, 최고 주행 속도에 도달한 시점에 있어서는 측정 오차나 적분 오차 등도 커져 있다고 생각할 수 있므로, 최고 주행 속도를 잘못 특정할 가능성이 있다. 오차를 캔슬하는 처리를 도입했다고 해도, 완전히 오차를 제거하는 것은 곤란하다.

최고 주행 속도를 특정하는 그 밖의 방법으로서는, 작업 기계가 최고 주행 속도에 도달하고 있다고 상정되는 시각을 경험적으로 미리 파악해 두고, 그 시각에 있어서의 측정값을 최고 주행 속도로서 채용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 작업 기계의 주행 속도의 경시(經時) 변화는, 기계마다 또는 작업자마다 상이하므로, 어느 정도의 시간폭을 미리 확보해 두고, 그 시간폭의 범위 내에 있어서의 최고 주행 속도를 특정할 필요가 있다. 시간폭이 클수록, 최고 주행 속도의 오차도 커지므로, 결과적으로 이 방법도 최고 주행 속도를 잘못 특정할 가능성이 있다.

본 발명은, 이상과 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 가속도 센서에 의한 측정 결과를 이용하여 작업 기계의 최고 주행 속도를 정확하게 특정할 수 있는 속도 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관련된 속도 측정 장치는, 작업 기계의 주행 가속도의 이력 중 상기 작업 기계가 가속 중 상태로부터 안정 주행 상태로 이행한 변화점을 검출하고, 상기 변화점보다 나중의 기간에 있어서의 상기 주행 속도의 이력으로부터 최고 주행 속도를 특정한다.

본 발명에 관련된 속도 측정 장치에 의하면, 가속도 센서에 의한 측정 결과를 이용하여 작업 기계의 최고 주행 속도를 정확하게 특정할 수 있다.

도 1은, 실시형태 1에 관련된 속도 측정 장치(100)의 구성도이다.
도 2는, 연산부(120)가 작업 기계의 최고 주행 속도를 특정하기 위한 판단 기준을 설명하는 그래프이다.
도 3은, 연산부(120)가 작업 기계의 최고 주행 속도를 계산하는 순서를 설명하는 플로우 차트이다.
도 4는, S101의 구체예를 설명하는 도이다.
도 5는, S103의 구체예를 설명하는 도이다.
도 6a는, S104에 있어서 특정하는 주행 기간의 예이다.
도 6b는, S104에 있어서의 구체적인 처리 순서를 설명하는 도이다.
도 7a는, S105에 있어서 필터부(124)가 이용하는 칼만 필터의 방정식의 예이다.
도 7b는, 필터링의 결과를 예시하는 그래프이다.
도 8은, S106의 구체예를 설명하는 도이다.
도 9는, 실시형태 2에 있어서 연산부(120)가 작업 기계의 최고 주행 속도를 계산하는 순서를 설명하는 플로우 차트이다.
도 10은, 표시부(140)가 표시하는 사용자 인터페이스의 예이다.

<실시형태 1>

도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관련된 속도 측정 장치(100)의 구성도이다. 속도 측정 장치(100)는, 작업 기계의 주행 속도를 측정하는 장치이다. 속도 측정 장치(100)는, 예를 들면 작업 기계가 구비하는 선반 등의 적당한 장소에 탑재 가능한 휴대 단말 등에 의해 구성할 수 있다. 속도 측정 장치(100)는, 가속도 센서(110), 연산부(120), 기억부(130), 표시부(140)를 구비한다.

가속도 센서(110)는, 속도 측정 장치(100)에 대하여 가해지는 가속도를 측정한다. 속도 측정 장치(100)를 작업 기계 상에 설치함으로써, 가속도 센서(110)는 작업 기계에 대하여 가해지는 가속도를 간접적으로 측정할 수 있다.

연산부(120)는, 가속도 취득부(121), 보정부(122), 속도 산출부(123), 필터부(124), 최고 주행 속도 해석부(125), 출력부(126)를 구비한다. 연산부(120) 및 연산부(120)가 구비하는 각 기능부는, 이들의 기능을 실장(實裝)한 회로 디바이스 등의 하드웨어에 의해 구성할 수도 있고, 이들의 기능을 실장한 소프트웨어를 CPU(Central Processing Unit) 등의 연산 장치가 실행하는 것에 의해 구성할 수도 있다. 연산부(120)의 동작에 관해서는 후술한다.

기억부(130)는, 연산부(120)가 이용하는 데이터를 저장하는 기억 장치에 의해 구성할 수 있다. 데이터의 예에 관해서는 후술한다. 표시부(140)는, 연산부(120)에 의한 처리 결과나 후술하는 사용자 인터페이스를 화면 표시한다.

도 2는, 연산부(120)가 작업 기계의 최고 주행 속도를 특정하기 위한 판단 기준을 설명하는 그래프이다. 세로축은 작업 기계의 주행 속도를 나타내고, 가로축은 작업 기계가 주행 개시(또는 가속도 센서(110)가 측정 개시)하고 나서의 경과 시간을 나타낸다. 연산부(120)는, 작업 기계가 최고 주행 속도에 도달한 이후는 등속으로 주행한다고 가정하고, 작업 기계가 가속 중의 상태로부터 등속 주행 상태로 천이한 변화점을 검출한다. 이 변화점을 검출하는 것에 의해, 작업 기계나 작업자의 특성에 의거하지 않고, 작업 기계가 최고 주행 속도에 도달한 것을 정확하게 검출할 수 있다고 생각할 수 있다.

도 3은, 연산부(120)가 작업 기계의 최고 주행 속도를 계산하는 순서를 설명하는 플로우 차트이다. 이하 도 3의 각 단계에 관하여 설명한다.

(도 3 : 단계 S101)

사용자는, 속도 측정 장치(100)를 작업 기계 상의 적당한 장소에 탑재한다. 사용자는, 가속도 센서(110)의 검출축 중 어느 것이, 작업 기계의 주행 방향과 일치하고 있는지의 여부를 확인한다. 또한, 가속도 센서(110)의 다른 검출축이 수평면에 대하여 평행한지의 여부를 확인해도 된다. 본 단계의 구체예는 후술한다.

(도 3 : 단계 S102)

사용자는, 작업 기계를 주행 개시시킨다. 가속도 취득부(121)는, 작업 기계가 주행 개시하기 조금 전의 시점으로부터의 가속도 센서(110)에 의한 측정 결과를 취득하고, 그 이력을 기억부(130)에 저장한다.

(도 3 : 단계 S103)

보정부(122)는, 가속도 데이터의 초기값이 가속도 0이 되도록, 가속도 데이터를 보정한다. 본 단계의 구체예는 후술한다.

(도 3 : 단계 S104)

최고 주행 속도 해석부(125)는, 가속도 데이터의 이력 중, 작업 기계가 주행하고 있는 주행 기간을 특정하고, 그 주행 기간 내의 가속도 데이터를 추출한다. 본 단계의 구체예는 후술한다.

(도 3 : 단계 S105)

속도 산출부(123)는, 주행 기간 내의 가속도 데이터를 이용하여, 작업 기계의 주행 속도를 계산한다. 가속도 데이터는 노이즈 성분을 많이 포함하고 있으므로, 필터부(124)에 의해 필터링을 실시해도 된다. 후술하는 칼만 필터를 이용하는 경우는, 필터링 처리의 과정에 있어서 주행 속도가 산출되므로, 필터링 처리와 주행 속도 산출 처리는 일체화할 수 있다. 그 밖의 필터를 이용하는 경우는, 이들을 개별로 실시해도 된다.

(도 3 : 단계 S106)

최고 주행 속도 해석부(125)는, 작업 기계가 가속 중 상태로부터 등속 주행 상태로 이행한 변화점을 검출한다. 본 단계의 구체예는 후술한다.

(도 3 : 단계 S107)

최고 주행 속도 해석부(125)는, 변화점으로부터 소정 시간 범위 내에 있어서의 주행 속도의 시간 평균을, 최고 주행 속도로서 계산한다. 예를 들면 변화점으로부터 1초간의 범위 내에 있어서의 시간 평균을 최고 주행 속도로 할 수 있다. 출력부(126)는 그 최고 주행 속도를 출력한다.

도 4는, S101의 구체예를 설명하는 도이다. 표시부(140)는, 도 4에 나타내는 설치 확인 화면(141)을 화면 표시한다. 사용자는 화면 상에서 작업 기계의 기종이나 측정하는 동작(즉 주행)을 화면 상에서 선택한다. 연산부(120)는 추가로, 가속도 센서(110)에 의한 측정 결과에 기초하여, 가속도 센서(110)(즉 속도 측정 장치(100))와 수평면의 사이의 기울기를 취득하고, 그 기울기를 시사하는 화상을 설치 확인 화면(141) 상에 표시한다.

도 4에 있어서는, 수평면을 나타내는 도형으로서 점선의 원을 표시하고, 가속도 센서(110)의 2개의 검출축을 포함하는 평면(예를 들면 도 4 오른쪽에 나타내는 XY 평면)으로서 실선의 원을 표시하는 예를 나타냈다. 사용자가 가속도 센서(110)의 설치 각도를 변경하면, 화면 상에서 실선의 원이 그 설치 각도에 따라 이동한다. 연산부(120)는, XY 평면이 수평면과 일치했을 때, 2개의 원이 포개지도록, 화면 상의 각 도형을 표시한다. 이에 의해 사용자는, 속도 측정 장치(100)를 적절히 설치할 수 있다. 도형은 일례이고, 예를 들면 휴대 단말의 형상에 따른 장방형 등, 그 밖의 도형이어도 된다.

가속도 센서(110)가 자이로 센서에 의해 구성되어 있는 경우, 가속도 센서(110)의 설치 각도에 따르지 않고, 임의 방향의 가속도 벡터를 합성 연산에 의해 취득할 수 있다. 따라서 이 경우는, S101을 생략해도 된다. 나아가, 설치 확인 화면(141)에 있어서, 설치 각도를 나타내는 도형 대신에, 속도 측정 장치(100)를 작업 기계 상의 적당한 장소(수평이 아니어도 됨)에 탑재하도록 촉구하는 메시지를 표시해도 된다.

도 5은, S103의 구체예를 설명하는 도이다. 작업 기계가 정지하고 있을 때는, 가속도는 0으로 되어 있을 것이다. 그래서 보정부(122)는, 가속도 데이터의 초기값이 가속도 0이 되도록, 가속도 데이터를 보정한다. 예를 들면 가속도 센서(110)가 가속도를 측정 개시하고 나서 소정 시간 내(예:2초간)의 가속도의 평균값이 0이 되도록, 계측값 전체를 오프셋시킨다.

도 6a는, S104에 있어서 특정하는 주행 기간의 예이다. 작업 기계가 주행하고 있지 않을 때라도, 가속도가 순시적으로 크게 변동하는 경우가 있다. 도 6a에 있어서의 2초 부근의 변동은 그 예이다. 작업 기계의 최고 주행 속도는, 주행 기간 내에서 특정하면 충분하고, 그 이외의 기간에 있어서의 가속도 데이터는 필요하지 않으며, 2초 시점과 같은 순시 변동이 포함되어 있으면 오히려 판정 정밀도를 떨어뜨려 버린다. 그래서 S104에 있어서, 주행 기간을 특정하는 것으로 했다.

도 6b는, S104에 있어서의 구체적인 처리 순서를 설명하는 도이다. 주행 기간에 있어서는 가속도의 변동이 크므로, 주행 기간에 있어서의 각 계측점 전후의 가속도의 표준 편차는 충분히 크다고 생각할 수 있다. 그래서 최고 주행 속도 해석부(125)는, 가속도 데이터의 계측점마다, 전후 복수의 계측점의 표준 편차를 계산한다. 도 6b 상단은 그 표준 편차의 예이다. 최고 주행 속도 해석부(125)는, 가속도 데이터의 계측 개시 시부터 개시하여, 표준 편차가 문턱값(예:0.06) 이상에 도달한 최초의 시점을, 제 1 시각(도 6b에 있어서의 시각 (1))으로서 특정한다. 제 1 시각 이후는, 작업 기계가 적어도 주행 개시되어 있을 것이라고 상정할 수 있다.

후술하는 칼만 필터를 이용하기 위해서는, 가속도의 정확한 초기값을 필터에 대하여 부여하는 것이 바람직하다. 초기값이 정확하지 않으면, 필터 처리의 정밀도가 저하하기 때문이다. 그래서 최고 주행 속도 해석부(125)는, 주행 기간의 정확한 개시 시점을, 이하의 순서에 의해 특정한다.

최고 주행 속도 해석부(125)는, 제 1 시각부터 거슬러 올라가, 가속도의 절대값이 충분히 작은(예:문턱값 0.0001 이하) 최초의 시점을, 제 2 시각(도 6b에 있어서의 시각 (2))으로서 특정한다. 시각을 거슬러 올라갔을 때, 가속도의 절대값이 충분히 작은 최초의 시점은, 작업 기계가 주행 개시한 시점이라고 상정된다. 그래서 최고 주행 속도 해석부(125)는, 제 2 시각을 주행 기간의 개시 시점으로서 특정한다. 이 제 2 시각을 칼만 필터의 초기값으로서(나아가 주행 기간의 정확한 개시 시점으로서) 이용할 수 있다.

도 7a는, S105에 있어서 필터부(124)가 이용하는 칼만 필터의 방정식의 예이다. 상태 방정식은, 전회 시각으로부터 미소 시간이 경과한 시점에 있어서의 작업 기계의 주행 속도와, 미소 시간이 경과한 시점에 있어서의 가속도를 이용하여 기술할 수 있다. 실측하는 것은 가속도뿐인 것을 감안하면, 관측 방정식은, 가속도(의 실측값)를 이용하여 기술할 수 있다. 따라서 칼만 필터의 방정식은, 도 7a와 같이 기술할 수 있다.

도 7b는, 필터링의 결과를 예시하는 그래프이다. 필터부(124)는, 도 7a의 방정식에 따라 필터링 단계를 실행한다. 이에 의해 도 7b 상단에 나타내는 바와 같이, 가속도 데이터에 포함되는 노이즈를 경감할 수 있다. 칼만 필터의 방정식은 작업 기계의 주행 속도(v)를 포함하고 있으므로, 필터링 처리의 과정에 있어서, 작업 기계의 주행 속도도 산출되게 된다. 따라서 속도 산출부(123)는, 필터부(124)에 의한 처리 결과를 이용하여, 주행 속도를 산출할 수 있다. 도 7b 하단은 주행 속도의 예이다.

필터부(124)는, 칼만 필터 이외의 필터를 이용해도 된다. 예를 들면, 평활화 필터, 파티클 필터, 확장 칼만 필터 등을 생각할 수 있다. 필터링 과정에 있어서 주행 속도가 얻어지지 않는 경우, 속도 산출부(123)는, 예를 들면 가속도를 적분함으로써 속도를 산출할 수 있다.

도 8은, S106의 구체예를 설명하는 도이다. 작업 기계가 가속 중 상태로부터 등속 주행 상태로 이행하는 변화점의 전후에 있어서, 가속도의 시간 변화율은 크게 상이하다고 생각할 수 있다. 구체적으로는, 등속 주행 상태에 있어서의 가속도의 분산과, 가속 중 상태에 있어서의 가속도의 분산을 비교하면, 후자 쪽이 현저히 크다고 생각할 수 있다. 그래서 최고 주행 속도 해석부(125)는, 이하의 순서에 의해 변화점을 검출한다.

도 8에 있어서 Kalman Filter라고 표기하고 있는 것은, 상기 필터링에 의해 얻어진 가속도를 나타낸다. 도 8의 5초의 시점에 있어서 주행 기간이 개시된 것으로 가정하고, 여기서부터 4초 경과 시점(도 8에 있어서의 9초, after 4s라고 표기)과 6초 경과 시점(도 8에 있어서의 11초, after 6s라고 표기)에 관하여, 이하의 순서를 실시한다. μ±σ에 관해서는 이하와 같다.

최고 주행 속도 해석부(125)는, 주행 기간의 개시 시각보다 나중인 제 3 시각(도 8에 있어서는 9초)부터, 더 그 후인 제 4 시각(도 8에 있어서는 11초)까지의 기간에 있어서, 필터링에 의해 얻어진 가속도(도 8에 있어서 Kalman Filter라고 표기하고 있는 것)의 평균(μ)과 분산(σ)을 계산한다. 구체적으로는, 먼저 도 8의 9초∼11초까지의 기간 중의 각 샘플링 시각에 있어서의 가속도를 시간 평균함으로써, 평균(μ)을 계산한다. 다음에, 동일한 기간 중의 각 샘플링 시각에 있어서의 가속도와 평균(μ)의 사이의 차분을 이용하여, 분산(σ)을 계산한다. 제 3 시각은, 작업 기계가 등속 주행 상태에 도달한다고 상정되는 경험값에 따라 정하면 된다. 도 8의 예에 있어서는, 작업 기계가 주행 개시하고 나서 적어도 4초 경과한 시점에 있어서는, 등속 주행 상태에 도달하고 있다고 가정하고, 이것을 제 3 시각으로서 채용했다.

최고 주행 속도 해석부(125)는, 제 3 시각(시각 9초)부터 거슬러 올라가, 가속도가 μ±3σ를 일탈하는 최초의 계측점을 탐색한다. 도 8에 있어서는, 시각 9초에 있어서의 가속도는 평균(μ)의 근방에 있다. 이 시각부터 가속도의 시간 변동을 거슬러 올라가, 가속도가 평균(μ)으로부터 크게 일탈한 시점(즉 μ±3σ의 범위 외에 도달한 시점)을 특정한다. 이 최초의 일탈점을 변화점으로 간주할 수 있다. 3σ는, 변화점을 검출하기 위한 문턱값으로서의 역할을 가진다. 문턱값은 반드시 3σ로 한정하는 것은 아니고, 그 밖의 적당한 값이어도 된다.

<실시형태 1 : 정리>

본 실시형태 1에 관련된 속도 측정 장치(100)는, 작업 기계가 가속 중 상태로부터 등속 주행 상태로 이행한 변화점을 검출하고, 그 변화점보다 나중의 주행 속도의 이력을 이용하여 최고 주행 속도를 특정한다. 변화점을 검출하는 것에 의해, 작업 기계나 운전자의 특성에 의거하지 않고, 작업 기계가 등속 주행 상태로 이행한 시점을 정확하게 특정할 수 있다. 따라서 속도 측정 장치(100)는, 주행 기간을 식별하기 위해 여분의 시간폭을 확보할 필요가 없으므로, 오차의 축적을 억제할 수 있다.

본 실시형태 1에 관련된 속도 측정 장치(100)는, 작업 기계가 주행하는 과정에 있어서 얻어지는 가속도 데이터를 기억부(130)에 일단 저장해 두고, 그 저장한 가속도 데이터를 이용하여, 작업 기계의 최고 주행 속도를 측정한다. 이에 의해, 측정자는 임의의 타이밍에 검사 결과를 확인할 수 있다. 예를 들면 측정 환경이 세밀한 작업에 적합하지 않은 경우는 이 구성이 편의하다.

<실시형태 2>

실시형태 1에 있어서는, 가속도 센서(110)에 의한 측정 결과를 기억부(130)에 저장해 두고, 그 가속도 데이터를 이용하여 작업 기계의 최고 주행 속도를 특정하는 구성례를 설명했다. 본 발명의 실시형태 2에서는, 가속도 센서(110)로부터 시간 간격마다 반복하여 측정 결과를 취득하고, 작업 기계가 최고 주행 속도에 도달하고 있는지의 여부를 그 취득마다 판정하는 구성례를 설명한다. 속도 측정 장치(100)의 구성은 실시형태 1과 마찬가지이다.

도 9는, 본 실시형태 2에 있어서 연산부(120)가 작업 기계의 최고 주행 속도를 계산하는 순서를 설명하는 플로우 차트이다. 연산부(120)는, 소정 시간 간격마다 본 플로우 차트를 실시한다. S101에 상당하는 처리는 미리 실시 완료한 것으로 한다. 이하도 9의 각 단계에 관하여 설명한다.

(도 9 : 단계 S902∼S903)

이들 단계는 S102∼S103과 마찬가지이다. 단 소정 시간 간격마다 본 플로우 차트를 실시하므로, S902에 있어서 취득하는 것은 1회분의 측정 결과(하나의 계측점)이다.

(도 9 : 단계 S904)

최고 주행 속도 해석부(125)는, 최신의 복수개(예를 들면 50개)의 계측점의 표준 편차를 계산한다. 표준 편차가 문턱값(예:0.06) 이상에 도달하고 있으면, 작업 기계가 주행 기간에 도달하고 있다고 간주한다. 이것은 S104에 있어서의 제 1 시각을 특정하는 것에 상당한다. 본 실시형태 2에 있어서는 최고 주행 속도에 도달하고 있는지의 여부를 계측 결과 취득할 때마다 판정하는 것으로 했으므로, S104에 있어서의 제 2 시각을 특정하는 처리는 생략하는 것으로 했다. 이것은 정밀도와 처리 시간의 트레이드 오프를 감안하여 처리 시간을 우선한 것이다. 주행 기간에 도달하고 있지 않은 경우, 또는 필요한 개수의 계측점이 아직 얻어지지 않은 경우는, 본 플로우 차트를 종료한다.

(도 9 : 단계 S905)

본 단계는 S105와 마찬가지이다. 단 계측 결과를 취득할 때마다 본 플로우 차트를 실시하므로, 본 단계에 있어서의 처리는, 가속도 데이터의 1개 전의 시각에 대하여 필터링을 실시한다.

(도 9 : 단계 S906)

최고 주행 속도 해석부(125)는, 최신의 복수개(예를 들면 50개)의 계측점의 평균을 계산한다. 최고 주행 속도 해석부(125)는, 전회 계산한 평균과 금번 계산한 평균을 비교하여, 양자간의 차분이 문턱값 이하에 도달한(가속도가 수렴하여 시간 변화율이 문턱값 이하까지 충분히 작아진) 시점에서, 변화점에 도달했다고 간주한다. 변화점에 도달하고 있지 않은 경우는, 본 플로우 차트를 종료한다.

(도 9 : 단계 S907)

최고 주행 속도 해석부(125)는, 변화점 이후의 가속도 데이터를 취득한다. 최고 주행 속도 해석부(125)는, S107과 마찬가지로 최고 주행 속도를 계산한다.

<실시형태 2: 정리>

본 실시형태 2에 관련된 속도 측정 장치(100)는, 작업 기계의 가속도를 시간 간격마다 취득하고, 작업 기계가 최고 주행 속도에 도달하고 있는지의 여부를, 그 시간 간격마다 판정한다. 이에 의해 작업 기계가 주행 성능 측정을 위해 주행하는 거리를 종래보다 짧게 할 수 있다.

본 실시형태 2에 있어서는, 작업 기계가 최고 주행 속도에 도달한 것을 사용자에 대하여 통지하기 위해, 적당한 통지 수단을 이용해도 된다. 예를 들면 음성 통지, 다른 디바이스와 연동한 통지, 진동 통지 등을 생각할 수 있다. 이에 의해 작업자는, 시험 환경이 정밀(靜謐)하지 않은 경우라도 시험 종료를 빠르게 인식할 수 있다.

<실시형태 3>

도 10은, 표시부(140)가 표시하는 사용자 인터페이스의 예이다. 표시부(140)는, 도 4에서 설명한 설치 확인 화면(141)에 더하여, 예를 들면 이하와 같은 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.

속도 측정 장치(100)는, 가속도 센서(110)의 계측축 중 어느 것이 작업 기계의 진행 방향과 평행이 되도록 설치하는 것이 바람직하다. 그래서 작업 기계의 운전석에 속도 측정 장치(100)를 바르게 설치했을 때의 촬상 화상을 미리 기억부(130)에 저장해 두고, 설치 확인 화면(141)(또는 S101에 있어서 제시하는 그 밖의 화면)에 있어서, 설치예를 나타내는 촬상 화상을 표시해도 된다. 도 10 좌측 도면은 그 예이다. 또한 도면에서는 설치 확인 화면은 적절한 설치예만을 나타내지만, 이에 한정되지 않고, 부적당한 설치예를 동시에 표시하는 것으로 해도 된다. 이에 의해, 적절한 설치예를 확실하게 파악하는 것이 가능해진다.

연산부(120)가 특정한 최고 주행 속도는, 표시부(140) 상에서 표시해도 된다. 이 때 표준의 최고 주행 속도를 아울러 표시해도 된다. 표준 최고 주행 속도는 미리 기억부(130)에 저장해 두면 된다. 도 10 중앙 도면은 그 표시예이다. 표시 내용은 임의로 설정될 수 있는 것으로서, 예를 들면 「측정 결과」 「OK」만이어도 된다. 또한 표시 순서는 이 예에 한정되지 않고, 예를 들면 측정 결과의 다음에 「OK」를 표시하고, 그 아래에 최고 주행 속도 또는 표준 최고 주행 속도를 표시하는 구성으로 해도 된다. 또한, 「NG」의 경우, 이상이 보인다라는 것이나, 주행 속도의 이상에 관한 대응 메뉴얼을 표시하는 구성으로 해도 된다.

연산부(120)가 도 3 또는 도 9를 실시하는 과정에 있어서 이용하는 가속도, 표준 편차, 속도 등의 이력을 표시부(140) 상에 표시해도 된다. 아울러 변화점 등의 특정 결과를 표시해도 된다. 도 10 우측 도면은, 속도 이력에 있어서 변화점과 주행 기간을 표시한 그래프, 및 도 8을 표시한 예를 나타낸다. 본 표시는 임의로 표시되어도 되고, 그 경우, 도 10 중앙 도면의 표시부에 대한 스와이프 조작이나, 또는, 「상세」 등의 탭을 마련해 두고, 그것을 선택함으로써 전환하여 표시하는 구성으로 해도 된다. 또한, 표시되는 그래프, 도면은 어느 일방만 있어도 되고, 표시부에 대한 핀치 인·핀치 아웃 조작으로 임의로 확대·축소할 수 있는 것은 물론이다. 이러한 표시의 설정에 의해, 필요한 정보를 우선도나 긴급도에 따라 적절히 제어할 수 있다.

<본 발명의 변형례에 관하여>

본 발명은, 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형례가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어느 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 관하여, 다른 구성의 추가·삭제·치환하는 것이 가능하다.

이상의 실시형태에 있어서, 반드시 속도 측정 장치(100)가 가속도 센서(110)를 구비할 필요는 없고, 작업 기계에 대하여 가해진 가속도를 측정한 결과를 연산부(120)가 통신 등에 의해 취득해도 된다.

100 : 속도 측정 장치
110 : 가속도 센서
120 : 연산부
130 : 기억부
140 : 표시부

Claims (15)

1. 작업 기계의 주행 속도를 측정하는 속도 측정 장치로서,
   상기 작업 기계에 장착된 가속도 센서가 출력하는 상기 작업 기계의 주행 가속도를 취득하는 가속도 취득부,
   상기 주행 가속도를 적분함으로써 상기 작업 기계의 주행 속도를 계산하는 속도 산출부,
   상기 주행 속도의 이력으로부터 상기 작업 기계의 최고 주행 속도를 특정하는 최고 주행 속도 해석부,
   상기 최고 주행 속도를 출력하는 출력부
   를 구비하며,
   상기 최고 주행 속도 해석부는,
   상기 주행 가속도의 이력 중 상기 작업 기계가 가속 중 상태로부터 안정 주행 상태로 이행한 변화점을 검출하고,
   상기 변화점보다 나중의 기간에 있어서의 상기 주행 속도의 이력으로부터 상기 최고 주행 속도를 특정하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 속도 측정 장치는 추가로, 상기 가속도 센서가 가지는 검출축과 수평면의 사이의 각도를 나타내는 정보를 제시하여 상기 가속도 센서를 상기 수평면에 대하여 평행하게 설치하도록 촉구하는 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 표시부는, 상기 수평면을 나타내는 제 1 도형과, 상기 검출축을 포함하는 평면을 나타내는 제 2 도형이 포개지도록 상기 가속도 센서를 설치하는 것을 촉구하는 화면에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 속도 측정 장치는 추가로, 상기 주행 가속도의 이력을, 상기 작업 기계가 정지하고 있을 때에 있어서의 상기 주행 가속도가 0이 되도록 보정하는, 보정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 보정부는, 상기 가속도 센서가 상기 주행 가속도를 측정 개시하고 나서 소정 시간이 경과할 때까지의 기간에 있어서의 상기 주행 가속도의 평균값이 0이 되도록 상기 주행 가속도의 이력을 시프트시킴으로써, 상기 주행 가속도의 이력을 보정하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 최고 주행 속도 해석부는, 상기 주행 가속도의 이력을, 상기 작업 기계가 주행 개시한 시각보다 나중인 제 1 시각부터 거슬러 올라가 상기 주행 가속도의 절대값이 문턱값 이하에 도달한 제 2 시각을 특정함으로써, 상기 작업 기계가 주행하고 있는 주행 기간에 있어서의 상기 주행 가속도를 추출하고,
   상기 최고 주행 속도 해석부는, 상기 주행 기간에 있어서의 상기 주행 속도의 이력으로부터 상기 최고 주행 속도를 특정하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 최고 주행 속도 해석부는,
   상기 주행 가속도의 계측점마다, 상기 계측점의 전후의 적어도 어느 다른 계측점을 이용하여, 상기 계측점의 표준 편차를 계산하고,
   상기 작업 기계가 주행 개시한 후에 있어서 상기 표준 편차가 제 1 문턱값 이상이 되는 최초의 상기 계측점을, 상기 제 1 시각으로서 특정하며,
   상기 제 1 시각부터 거슬러 올라가 상기 주행 가속도가 제 2 문턱값 이상에 도달하는 최초의 상기 계측점을, 상기 제 2 시각으로서 특정하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 속도 측정 장치는 추가로, 상기 주행 가속도의 오차를 필터링하는 필터부를 구비하고,
   상기 최고 주행 속도 해석부는, 상기 필터링한 상기 주행 가속도의 이력으로부터 상기 최고 주행 속도를 특정하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 필터부는, 상기 주행 가속도에 대하여 칼만 필터를 적용함으로써, 상기 오차를 필터링하고,
   상기 칼만 필터는, 미소 시간이 경과한 시점에 있어서의 상기 주행 속도와 상기 미소 시간이 경과한 시점에 있어서의 상기 주행 가속도를 이용하여 상태 방정식을 기술함과 함께, 상기 주행 가속도의 실측값과 상기 주행 속도를 이용하여 관측 방정식을 기술하는 것에 의해 구성되어 있으며,
   상기 속도 산출부는, 상기 필터부가 상기 칼만 필터를 이용하여 상기 오차를 필터링하는 과정에 있어서 얻어지는 상기 주행 속도를, 상기 작업 기계의 주행 속도로서 이용하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 최고 주행 속도 해석부는,
    상기 작업 기계가 주행 개시한 후의 제 3 시각으로부터 제 4 시각에 이르기까지의 기간에 있어서의 상기 주행 가속도의 평균과 분산을 계산하고,
    상기 제 3 시각부터 거슬러 올라가, 상기 주행 가속도와 상기 평균의 사이의 절대 차분이 문턱값 이상이 되는 최초의 계측점을, 상기 변화점으로서 특정하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 최고 주행 속도 해석부는, 상기 제 3 시각부터 거슬러 올라가, 상기 주행 가속도와 상기 평균의 사이의 절대 차분이 상기 분산의 3배 이상이 되는 최초의 계측점을, 상기 변화점으로서 특정하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 속도 측정 장치는 추가로, 상기 주행 가속도의 이력을 보존하는 기억부를 구비하고,
    상기 최고 주행 속도 해석부는, 상기 기억부가 저장하고 있는 상기 주행 속도의 이력으로부터 상기 최고 주행 속도를 특정하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 최고 주행 속도 해석부는,
    상기 주행 가속도의 경시 변화를 시간 간격마다 반복 취득하고,
    상기 시간 간격마다, 최근의 상기 주행 가속도의 계측점을 소정 개수 취득하며,
    상기 시간 간격마다, 상기 소정 개수의 상기 계측점의 표준 편차를 계산하고,
    상기 표준 편차가 문턱값 이상인지의 여부에 따라, 상기 작업 기계가 주행하고 있는 주행 기간에 도달하고 있는지의 여부를, 상기 시간 간격마다 판정하며,
    상기 주행 기간에 있어서의 상기 주행 속도의 이력으로부터 상기 최고 주행 속도를 특정하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 최고 주행 속도 해석부는,
    상기 주행 가속도의 경시 변화를 시간 간격마다 반복해 취득하고,
    상기 주행 가속도를 취득할 때마다, 최근의 상기 주행 가속도의 계측점을 소정 개수 취득하며,
    상기 소정 개수의 상기 계측점의 평균값의 경시 변화가 문턱값 미만이 되었는지의 여부를 상기 시간 간격마다 판정함으로써, 상기 작업 기계가 상기 변화점에 도달하고 있는지의 여부를 상기 시간 간격마다 판정하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 속도 측정 장치는, 상기 최고 주행 속도의 전후의 소정 범위 내 이상의 속도로 주행할 수 없는 상기 작업 기계의 상기 주행 속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 속도 측정 장치.