WO2020066409A1 - 作業機械のためのシステム及び方法 - Google Patents

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WO2020066409A1
WO2020066409A1 PCT/JP2019/033245 JP2019033245W WO2020066409A1 WO 2020066409 A1 WO2020066409 A1 WO 2020066409A1 JP 2019033245 W JP2019033245 W JP 2019033245W WO 2020066409 A1 WO2020066409 A1 WO 2020066409A1
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Inventor
健二郎 嶋田
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株式会社小松製作所
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    • E02F3/7618—Scraper blade mounted forwardly of the tractor on a pair of pivoting arms which are linked to the sides of the tractor, e.g. bulldozers with the scraper blade adjustable relative to the pivoting arms about a horizontal axis
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    • G01S19/42—Determining position

Definitions

  • the present invention relates to systems and methods for work machines.
  • Some work machines detect the position of a reference point included in the work machine and control the work machine based on the acquired position of the reference point. For example, in the work vehicle described in Patent Literature 1, the controller calculates the position of the receiver based on a signal received by a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver. The controller calculates the position of the blade edge from the position of the receiver. The controller controls the blade so that the calculated cutting edge position operates according to a desired trajectory.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the controller stores data for calculating the position of the reference point from the position of the receiver.
  • the data includes a lot of data such as the position of the origin set on the work machine, the distance from the origin to the receiver, the distance from the origin of the lift frame supporting the blade, the dimensions of the lift frame, the dimensions of the blade, and the like.
  • the controller calculates the cutting edge position of the blade from the position of the receiver using these data.
  • the following work is performed.
  • mirrors are attached to multiple parts of the work machine, such as a receiver, origin, reference point, and the like.
  • a person measures the positions of these parts using a measuring device such as a total station.
  • a person inputs the measured coordinates of the plurality of positions into a computer, and the computer performs an arithmetic operation, so that the above-described data is calibrated.
  • An object of the present invention is to easily and accurately detect the position of a reference point included in a working machine with a small number of man-hours.
  • the system includes a receiver and a processor.
  • the receiver is mounted on the work machine and receives a signal for specifying the position of the work machine.
  • the processor is programmed to perform the following processing.
  • the processor obtains the position of the receiver from the signal received by the receiver.
  • the processor obtains the calculated position of the calibration point by calculating the position of the calibration point included in the work machine from the position of the receiver.
  • the processor obtains the actual position of the calibration point.
  • the processor generates calibration data for calibrating the position of the reference point included in the work machine by comparing the actual position of the calibration point with the calculated position.
  • the method according to the second aspect is a method executed by a processor.
  • the method includes the following processing.
  • the first process is to obtain the position of the receiver from the signal for specifying the position of the work machine received by the receiver mounted on the work machine.
  • the second process is to obtain the calculated position of the calibration point by calculating the position of the calibration point included in the work machine from the position of the receiver.
  • the third process is to obtain the actual position of the calibration point.
  • the fourth process is to generate calibration data for calibrating the position of the reference point included in the work machine by comparing the actual position of the calibration point with the calculated position.
  • the processor generates calibration data for calibrating the position of the reference point included in the work machine by comparing the actual position of the calibration point included in the work machine with the calculated position. Therefore, the position of the reference point included in the working machine can be easily and accurately detected with a small number of man-hours.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a drive system and a control system of the work machine. It is a schematic diagram which shows the structure of a working machine.
  • 9 is a flowchart illustrating a process for calculating a position of a reference point. It is a figure showing the azimuth of a work machine. It is a flowchart which shows the process for calibrating the position detection of a reference point. It is a figure showing an example of an operation screen for inputting the real position of a reference point.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a converted actual position of a reference point and a converted calculated position. It is a figure showing correction by a pitch angle and a roll angle of a calculation position.
  • FIG. 1 is a side view showing a work machine 1 according to the embodiment.
  • the work machine 1 according to the present embodiment is a bulldozer.
  • the work machine 1 includes a vehicle body 11, a traveling device 12, and a work machine 13.
  • the vehicle body 11 includes a cab 14 and an engine room 15.
  • a driver seat (not shown) is arranged in the cab 14.
  • the engine compartment 15 is arranged in front of the cab 14.
  • the traveling device 12 is attached to a lower part of the vehicle body 11.
  • the traveling device 12 includes a pair of left and right crawler tracks 16. When the crawler belt 16 rotates, the work machine 1 runs.
  • Work machine 13 is movably attached to body 11.
  • Work implement 13 includes a lift frame 17, a blade 18, and a lift cylinder 19.
  • the lift frame 17 is attached to the vehicle body 11 so as to be able to move up and down around an axis Ax1 extending in the vehicle width direction.
  • the lift frame 17 supports a blade 18.
  • the blade 18 is arranged in front of the vehicle body 11.
  • the blade 18 moves up and down as the lift frame 17 moves up and down.
  • the lift cylinder 19 is connected to the vehicle body 11 and the lift frame 17. As the lift cylinder 19 expands and contracts, the lift frame 17 rotates up and down around the axis Ax1.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the drive system 2 and the control system 3 of the work machine 1.
  • the drive system 2 includes an engine 22, a hydraulic pump 23, and a power transmission device 24.
  • the hydraulic pump 23 is driven by the engine 22 and discharges hydraulic oil.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 23 is supplied to the lift cylinder 19.
  • one hydraulic pump 23 is shown in FIG. 2, a plurality of hydraulic pumps may be provided.
  • the power transmission device 24 transmits the driving force of the engine 22 to the traveling device 12.
  • the power transmission device 24 may be, for example, HST (Hydro Static Transmission).
  • the power transmission device 24 may be, for example, a torque converter or a transmission having a plurality of transmission gears.
  • the control system 3 includes an operation device 41, an input device 42, a display 43, a controller 26, a control valve 27, and a storage device 28.
  • the operation device 41, the input device 42, the display 43, the control valve 27, and the storage device 28 are connected to the controller 26 by wire or wirelessly.
  • the operation device 41 is a device for operating the work implement 13 and the traveling device 12.
  • the operating device 41 is arranged in the cab 14.
  • the operation device 41 receives an operation by an operator for driving the work implement 13 and the traveling device 12, and outputs an operation signal according to the operation.
  • the operation device 41 includes, for example, an operation lever, a pedal, a switch, and the like.
  • the input device 42 and the display 43 are, for example, a touch panel type display input device.
  • the display 43 is, for example, an LCD or an OLED. However, the display 43 may be another type of display device.
  • the input device 42 and the display 43 may be different devices from each other.
  • the input device 42 may be an input device such as a switch.
  • the input device outputs an operation signal indicating an operation by the operator to the controller.
  • the controller 26 is programmed to control the work machine 1 based on the acquired data.
  • the controller 26 includes a processing device (processor) such as a CPU, a 26a, and a memory 26b.
  • the memory 26b may include a volatile memory such as a RAM or a non-volatile memory such as a ROM.
  • the controller 26 acquires an operation signal from the operation device 41.
  • the storage device 28 may be a semiconductor memory or a hard disk.
  • the storage device 28 is an example of a non-transitory computer-readable recording medium.
  • the storage device 28 stores computer instructions that can be executed by the processor and control the work machine 1.
  • the control valve 27 is a proportional control valve, and is controlled by a command signal from the controller 26.
  • the control valve 27 is disposed between a hydraulic actuator such as the lift cylinder 19 and the hydraulic pump 23.
  • the control valve 27 controls the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 23 to the lift cylinder 19.
  • the controller 26 controls the engine 22, the hydraulic pump 23, the power transmission device 24, and the control valve 27 according to the operation of the operation device 41 described above.
  • the controller 26 controls the control valve 27 so that the blade 18 operates according to the operation of the operation device 41.
  • the lift cylinder 19 is controlled according to the operation amount of the operation device 41.
  • the control valve 27 may be a pressure proportional control valve.
  • the control valve 27 may be an electromagnetic proportional control valve.
  • the control system 3 includes a position detection device 31.
  • the position detection device 31 measures the position of the work machine 1.
  • the position detecting device 31 includes a GNSS receiver 32 and an IMU (Inertial Measurement Unit) 33.
  • the GNSS receiver 32 is, for example, a GPS (Global Positioning System) receiver.
  • GPS Global Positioning System
  • the antenna of the GNSS receiver 32 is arranged on the cab 14. However, the antenna of the GNSS receiver 32 may be arranged at another position.
  • the GNSS receiver 32 receives the positioning signal from the satellite and calculates the position of the GNSS receiver 32 based on the positioning signal.
  • the controller 26 acquires receiver position data indicating the position of the GNSS receiver 32 from the GNSS receiver 32.
  • the receiver position data is represented by global coordinates of the GNSS receiver 32.
  • the IMU 33 generates vehicle body inclination angle data.
  • the vehicle body inclination angle data includes the angle of the work machine 1 with respect to the horizontal in the front-rear direction (pitch angle) and the angle of the work machine 1 with respect to the horizontal in the horizontal direction (roll angle).
  • Controller 26 acquires vehicle body inclination angle data from IMU # 33.
  • the control system 3 includes a work machine sensor 29.
  • the work machine sensor 29 detects the posture of the work machine 13 and acquires work machine posture data indicating the posture of the work machine 13.
  • the work machine sensor 29 is a stroke sensor of the lift cylinder 19.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of the work machine 1. As shown in FIG. 3, the posture sensor detects the stroke length of the lift cylinder 19 (hereinafter, referred to as “lift cylinder length L”). The controller 26 calculates the lift angle ⁇ lift of the blade 18 based on the lift cylinder length L.
  • the basic posture of the work machine 13 is indicated by a two-dot chain line.
  • the basic posture of the work machine 13 is a position of the blade 18 in a state where the blade tip of the blade 18 is in contact with the ground on a horizontal ground.
  • the lift angle ⁇ lift is an angle from the basic posture of the work machine 13.
  • the controller 26 calculates a receiver position data, and the vehicle body tilt angle data, and a working machine position data, the position of the reference point P B contained in the working machine 1.
  • Position of the reference point P B is represented in the global coordinate system of the coordinate of the reference point P B.
  • Reference point P B is included in the blade 18. Specifically, the reference point P B is the center in the vehicle width direction of the cutting edge of the blade 18. However, the reference point P B may be another position.
  • the controller 26 controls the working machine 1 based on the reference point P B. For example, the controller 26, as the reference point P B is moved according to a predetermined trajectory, to control the work implement 13.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the processing executed by the controller 26 to calculate the position of the reference point P B.
  • the controller 26 acquires receiver position data.
  • the GNSS receiver 32 receives a positioning signal from a GNSS satellite, and the controller 26 acquires receiver position data from the GNSS receiver 32.
  • step S102 the controller 26 acquires vehicle body inclination angle data.
  • the IMU 33 detects the pitch angle and the roll angle of the vehicle body 11, and the controller 26 acquires the vehicle body inclination angle data from the IMU 33.
  • step S103 the controller 26 acquires the work machine attitude data.
  • the work implement sensor 29 detects the lift cylinder length L, and the controller 26 calculates the lift angle ⁇ lift of the blade 18 based on the lift cylinder length L.
  • step S104 the controller 26 acquires the azimuth angle ⁇ of the work machine 1.
  • the azimuth ⁇ indicates the angle of the traveling direction of the work machine 1 with respect to a predetermined reference azimuth in the global coordinate system.
  • the predetermined reference direction is true north
  • the counterclockwise direction is positive.
  • the reference azimuth is not limited to true north and may be another direction.
  • the controller 26 calculates the azimuth angle ⁇ of the work machine 1 from the change in the position of the GNSS receiver 32 detected by the GNSS receiver 32.
  • step S105 the controller 26 calculates the position of the reference point from the receiver position data. Specifically, the controller 26, and the body dimension data, work equipment posture data described above, the vehicle body tilt angle data, and by using the azimuth angle ⁇ of the working machine 1, the position of the reference point P B from the position of the GNSS receiver 32 Is calculated.
  • the body size data is stored in the storage device 28 and indicates the position of the work implement 13 with respect to the position of the GNSS receiver 32.
  • the vehicle body size data includes the position of the vehicle body origin O Vehicle in the local coordinate system set for the vehicle body 11.
  • Body dimension data a distance from the body origin O Vehicle to GNSS receiver 32, the distance from the vehicle body origin O Vehicle to lift frame 17, the dimensions of the lift frame 17, the dimensions of the blade 18, and the position of the reference point P B in the blade 18 including.
  • calibration processing of the position detection of the reference point P B is a flow chart showing the processing executed by the controller 26.
  • the controller 26 obtains the calculated position of the calibration point by calculating the position of the predetermined calibration point included in the work machine 1, compares the actual position of the calibration point with the calculated position, and thereby obtains the reference point P B Generate calibration data for calibrating the position of.
  • Calibration point is preferably the working machine 13 is a portion where the position does not change relative to the reference point P B be operated.
  • calibration points are included on blade 18.
  • the calibration point is the reference point P B. That is, the controller 26, by comparing the actual position and the calculated position of the reference point P B, and generates the calibration data for calibrating the position of the reference point P B.
  • step S201 the controller 26 obtains the actual position P B_Ref of the reference point P B.
  • the controller 26 via the input device 42, acquires the actual position P B_Ref of the reference point P B.
  • the controller 26 obtains the actual position P B_Ref of the reference point P B.
  • Figure 7 is a diagram showing an example of an operation screen 50 for inputting the actual position P B_Ref of the reference point P B.
  • the controller 26 displays the operation screen 50 on the display 43.
  • the operation screen 50 includes an input field 51-53 for inputting the coordinates of the actual position P B_Ref of the reference point P B.
  • the input fields 51-53 include a longitude input field 51, a latitude input field 52, and an altitude input field 53.
  • the operator measures the actual position P B_Ref of the reference point P B using a measuring device such as a total station or a GNSS rover. Then, enter the coordinates indicating the actual position P B_Ref of the reference point P B in the input column 51-53 of the operation screen 50. Controller 26, the coordinates input in the input field 51-53 is obtained as the actual position P B_Ref of the reference point P B.
  • the actual position P B_Ref of the reference point P B is indicated by coordinates ( NB_Ref , EB_Ref , Ele B_Ref ) in the global coordinate system.
  • step S202 the controller 26 obtains the calculated position of the reference point P B.
  • the controller 26, by the processing shown in FIG. 4 described above, by calculating the position of the reference point P B from the position of the GNSS receiver 32 over acquires calculated position P B_Calc of the reference point P B.
  • the calculated position P B_Calc of the reference point P B is indicated by coordinates ( NB_Calc , EB_Calc , Ele B_Calc ) in the global coordinate system.
  • the controller 26 obtains a representative value from the positions of the GNSS receiver 32 acquired a plurality of times during a predetermined time after the start of the calibration process, and calculates the calculated position P B_Calc of the reference point P B from the representative value. get.
  • the predetermined time is a preset value and is stored in the storage device 28.
  • the predetermined time is, for example, about 10 minutes. However, the predetermined time is not limited to 10 minutes, and may be shorter than 10 minutes or longer than 10 minutes.
  • the representative value is, for example, the average value of the position of the GNSS receiver 32. However, the representative value is not limited to the average value, and may be another value such as a median value.
  • the global coordinate system is a coordinate system based on the earth. In other words, the global coordinate system is a coordinate system fixed to the earth. In particular, the position of the GNSS receiver 32 over, and the actual position P B_Ref of the reference point P B, and is calculated position P B_Calc of the reference point P B, represented by the plane rectangular coordinate system coordinates.
  • the global coordinate system is not limited to the plane rectangular coordinate system, but may be another coordinate system.
  • the local coordinate system is a coordinate system based on the vehicle body 11. In other words, the local coordinate system is a coordinate system fixed to the vehicle body 11.
  • step S203 the controller 26 obtains the converted actual position P 'B_Ref was the reference point P B. Specifically, as shown in FIG. 8, the controller 26 performs coordinate conversion of the actual position P B_Ref around the predetermined origin O Global of the global coordinate system around the azimuth angle ⁇ of the work machine 1, Obtain the converted actual position P'B_Ref . Transformed actual position P 'B_Ref coordinates (N' B_Ref, E 'B_Ref , Ele B_Ref) is expressed by the following equation (1).
  • E ' B_Ref E B_Ref * cos ⁇ -N B_Ref * sin ⁇ (1)
  • N ' B_Ref E B_Ref * sin ⁇ + N B_Ref * cos ⁇
  • step S204 the controller 26 obtains the converted calculated position P 'B_Calc reference point P B.
  • the controller 26 performs coordinate transformation of the calculated position P B_Calc around the azimuth angle ⁇ of the work machine 1 around a predetermined origin O Global of the global coordinate system, Obtain the converted calculation position P'B_Calc .
  • Transformed calculated position P 'B_Calc coordinates (N' B_Calc, E 'B_Calc , Ele B_Calc) is expressed by the following equation (2).
  • E ' B_Calc E B_Calc * cos ⁇ -N B_Calc * sin ⁇ (2)
  • N ' B_Calc E B_Calc * sin ⁇ + N B_Calc * cos ⁇
  • step S205 the controller 26 calculates the difference between the actual position P B_Ref the calculated position P B_Calc of the reference point P B.
  • the controller 26 the difference between the converted actual position P 'B_Ref the transformed calculated position P' B_Calc reference point P B ( ⁇ X, ⁇ Y, ⁇ Z ) is calculated.
  • the difference ( ⁇ X, ⁇ Y, ⁇ Z) is expressed by the following equation (3).
  • ⁇ Z Ele B_Calc -Ele B_Ref
  • step S206 the controller 26 generates calibration data.
  • the controller 26 the difference between the actual position P B_Ref the calculated position P B_Calc the acquired reference point P B is corrected by the pitch angle ⁇ at step S205, it generates the calibration data.
  • the controller 26 the difference between the actual position P B_Ref the calculated position P B_Calc of the reference point P B is corrected by the roll angle [psi, generating calibration data.
  • the calibration data ( ⁇ X Final , ⁇ Y Final , ⁇ Z Final ) is represented by the following equation (4).
  • ⁇ X Final ⁇ X / cos ⁇ (4)
  • the controller 26 stores the generated calibration data in the storage device 28. When the calibration process is completed, the controller 26 may cause the display 43 to display calibration data ( ⁇ X Final , ⁇ Y Final , ⁇ Z Final ).
  • the controller 26 may correct the body size data with the calibration data. For example, the controller 26 may correct the distance from the vehicle origin O Vehicle to the GNSS receiver 32 using the calibration data. The controller 26 uses the corrected body dimension data, may calculate a calculated position P B_Calc of the reference point P B. Alternatively, the controller 26, the position of the calculated reference point P B by the original body dimension data to correct the calibration data, may determine the position of the reference point P B.
  • GNSS receiver 32 calculates a representative value of the position of the GNSS receiver 32 detected within a predetermined time, calculates the position of the reference point P B from the representative value. Therefore, by suppressing the influence of the measurement error of the GNSS receiver 32, it is possible to calculate the position accurately the reference point P B.
  • the controller 26 generates calibration data from the difference between the converted actual position P'B_Ref and the converted calculated position P'B_Calc . Therefore, the controller 26 can obtain the calibration data according to the local coordinate system fixed to the vehicle body 11.
  • the controller 26 generates calibration data by correcting the difference based on the pitch angle ⁇ . Thereby, it is possible to suppress the influence of the pitch angle ⁇ of the vehicle body 11, it calculates the position of precisely the reference point P B.
  • the controller 26 generates calibration data by correcting the difference based on the roll angle ⁇ . Thereby, it is possible to suppress the influence of the roll angle ⁇ of the vehicle body 11, it calculates the position of precisely the reference point P B.
  • Work machine 1 is not limited to a bulldozer, and may be another machine such as a wheel loader or a motor grader.
  • Work machine 1 may be a remotely controllable vehicle. In that case, a part of the control system 3 may be arranged outside the work machine 1.
  • the controller 26 may be arranged outside the work machine 1.
  • the controller 26 may be located in a control center remote from the work site.
  • the controller 26 may include a plurality of controllers separate from each other.
  • the above-described processing may be executed by being distributed to a plurality of controllers 26.
  • the controller 26 may include a remote controller 26 arranged outside the work machine 1 and an in-vehicle controller 26 mounted on the work machine 1.
  • the remote controller 26 and the in-vehicle controller 26 may be able to communicate wirelessly.
  • the above-described calibration process may be executed by the remote controller 26.
  • the operation device 41, the input device 42, and the display 43 may be arranged outside the work machine 1. In that case, the cab may be omitted from the work machine 1. Alternatively, the operation device 41, the input device 42, and the display 43 # may be omitted from the work machine 1.
  • the work machine 1 may be operated only by automatic control by the controller 26 without operation by the operation device 41 and the input device 42.
  • Reference point P B is not limited to the center in the vehicle width direction of the blade 18 may be another portion of the blade 18.
  • the reference point P B is not limited to the blade 18, it may be other parts included in the working machine 13.
  • the reference point P B may be partially contained in the vehicle body 11.
  • the input device 42 may be an input port to which data from an external device is input wirelessly or by wire.
  • the input device 42 may be an input port to which a recording medium is connected and to which data from the recording medium is input.
  • the controller 26, by receiving the data via such an input device 42 may obtain the actual position P B_Ref of the reference point P B.
  • the controller 26 may obtain the actual position P B_Ref of the reference point P B by other means. For example, it is disposed a reference point P B at a known point, the controller 26 may obtain the actual position P B_Ref of the reference point P B and the known point coordinates.
  • the calibration point for calibrating the detection of the position of the reference point PB is the same position as the reference point PB.
  • the calibration point may be a position different from the reference point PB.
  • both ends of the blade 18 may be detected as a first calibration point and a second calibration point, respectively.
  • Calibration data may be generated from the difference between the calculated position of the first calibration point and the actual position and the average of the difference between the calculated position of the second calibration point and the actual position.

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Abstract

プロセッサは、受信機が受信した作業機械の位置を特定するための信号から、受信機の位置を取得する。プロセッサは、受信機の位置から較正点の位置を算出することで、較正点の算出位置を取得する。プロセッサは、較正点の実位置を取得する。プロセッサは、較正点の実位置と算出位置とを比較することで、作業機械に含まれる基準点の位置を較正するための較正データを生成する。

Description

作業機械のためのシステム及び方法
　本発明は、作業機械のためのシステム及び方法に関する。
　作業機械には、作業機械に含まれる基準点の位置を検出して、取得された基準点の位置に基づいて作業機械を制御するものがある。例えば、特許文献１に記載の作業車両では、コントローラは、GNSS(Global Navigation Satellite System)の受信機が受信した信号により、受信機の位置を算出する。コントローラは、受信機の位置からブレードの刃先位置を算出する。コントローラは、算出された刃先位置が所望の軌跡に従って動作するように、ブレードを制御する。
特開２０１８－１６９７３号公報
　上述した作業機械では、コントローラは、受信機の位置から基準点の位置を算出するためのデータを記憶している。データは、例えば、作業機械に設定された原点の位置、原点から受信機までの距離、ブレードを支えるリフトフレームの原点からの距離、リフトフレームの寸法、ブレードの寸法などの多くのデータを含む。コントローラは、これらのデータを用いて、受信機の位置からブレードの刃先位置を算出する。
　しかしながら、上記のデータに誤差がある場合には、算出された刃先位置が実位置と一致しせず、ブレードの刃先位置を精度良く算出することは困難である。
　そのため、作業機械に含まれる基準点の位置検出を精度良く行うために、以下のような作業が行われる。例えば、受信機、原点、基準点などの作業機械の複数の部分にミラーが取り付けられる。次に、人が、トータルステーション等の計測装置を用いて、これらの部分の位置を計測する。そして、計測された複数の位置の座標を人がコンピュータに入力し、コンピュータが演算を行うことで、上述したデータが較正される。
　上記のような較正作業には多くの工数がかかり煩雑である。本発明の目的は、少ない工数で平易に作業機械に含まれる基準点の位置検出を精度良く行うことにある。
　第1の態様に係るシステムは、受信機とプロセッサとを含む。受信機は、作業機械に搭載され、作業機械の位置を特定するための信号を受信する。プロセッサは、以下の処理を行うようにプログラムされている。プロセッサは、受信機が受信した信号から、受信機の位置を取得する。プロセッサは、受信機の位置から作業機械に含まれる較正点の位置を算出することで、較正点の算出位置を取得する。プロセッサは、較正点の実位置を取得する。プロセッサは、較正点の実位置と算出位置とを比較することで、作業機械に含まれる基準点の位置を較正するための較正データを生成する。
　第2の態様に係る方法は、プロセッサによって実行される方法である。当該方法は以下の処理を含む。第1の処理は、作業機械に搭載された受信機が受信した作業機械の位置を特定するための信号から、受信機の位置を取得することである。第2の処理は、受信機の位置から作業機械に含まれる較正点の位置を算出することで、較正点の算出位置を取得することである。第3の処理は、較正点の実位置を取得することである。第4の処理は、較正点の実位置と算出位置とを比較することで作業機械に含まれる基準点の位置を較正するための較正データを生成することである。
　本発明では、プロセッサが作業機械に含まれる較正点の実位置と算出位置とを比較することで、作業機械に含まれる基準点の位置を較正するための較正データを生成する。そのため、少ない工数で平易に作業機械に含まれる基準点の位置検出を精度良く行うことができる。
実施形態に係る作業機械を示す側面図である。 作業機械の駆動系と制御システムとの構成を示すブロック図である。 作業機械の構成を示す模式図である。 基準点の位置を算出するための処理を示すフローチャートである。 作業機械の方位角を示す図である。 基準点の位置検出を較正するための処理を示すフローチャートである。 基準点の実位置を入力するための操作画面の一例を示す図である。 基準点の変換された実位置と変換された算出位置とを示す図である。 算出位置のピッチ角とロール角とによる補正を示す図である。
　以下、実施形態に係る作業機械について、図面を参照しながら説明する。図1は、実施形態に係る作業機械1を示す側面図である。本実施形態に係る作業機械1は、ブルドーザである。作業機械1は、車体11と、走行装置12と、作業機13と、を備えている。
　車体11は、運転室14とエンジン室15とを含む。運転室14には、図示しない運転席が配置されている。エンジン室15は、運転室14の前方に配置されている。走行装置12は、車体11の下部に取り付けられている。走行装置12は、左右一対の履帯16を含む。履帯16が回転することによって、作業機械1が走行する。
　作業機13は、車体11に対して可動的に取り付けられている。作業機13は、リフトフレーム17と、ブレード18と、リフトシリンダ19とを含む。リフトフレーム17は、車幅方向に延びる軸線Ax1を中心として上下に動作可能に車体11に取り付けられている。リフトフレーム17は、ブレード18を支持している。
　ブレード18は、車体11の前方に配置されている。ブレード18は、リフトフレーム17の上下動に伴って上下に移動する。リフトシリンダ19は、車体11とリフトフレーム17とに連結されている。リフトシリンダ19が伸縮することによって、リフトフレーム17は、軸線Ax1を中心として上下に回転する。
　図2は、作業機械1の駆動系2と制御システム3との構成を示すブロック図である。図2に示すように、駆動系2は、エンジン22と、油圧ポンプ23と、動力伝達装置24と、を備えている。
　油圧ポンプ23は、エンジン22によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ23から吐出された作動油は、リフトシリンダ19に供給される。なお、図2では、1つの油圧ポンプ23が図示されているが、複数の油圧ポンプが設けられてもよい。
　動力伝達装置24は、エンジン22の駆動力を走行装置12に伝達する。動力伝達装置24は、例えば、HST（Hydro Static Transmission）であってもよい。或いは、動力伝達装置24は、例えば、トルクコンバーター、或いは複数の変速ギアを有するトランスミッションであってもよい。
　制御システム3は、操作装置41と、入力装置42と、ディスプレイ43と、コントローラ26と、制御弁27と、記憶装置28とを備える。操作装置41と、入力装置42と、ディスプレイ43と、制御弁27と、記憶装置28とは、コントローラ26と有線或いは無線により接続されている。
　操作装置41は、作業機13及び走行装置12を操作するための装置である。操作装置41は、運転室14に配置されている。操作装置41は、作業機13及び走行装置12を駆動するためのオペレータによる操作を受け付け、操作に応じた操作信号を出力する。操作装置41は、例えば、操作レバー、ペダル、スイッチ等を含む。
　入力装置42及びディスプレイ43は、例えばタッチパネル式の表示入力装置である。ディスプレイ43は、例えば、LCD、或いはOLEDである。ただし、ディスプレイ43は、他の種類の表示装置であってもよい。入力装置42及びディスプレイ43は、互いに別の装置であってもよい。例えば、入力装置42は、スイッチ等の入力装置であってもよい。入力装置42は、オペレータによる操作を示す操作信号をコントローラ26に出力する。
　コントローラ26は、取得したデータに基づいて作業機械1を制御するようにプログラムされている。コントローラ26は、例えばCPU等の処理装置（プロセッサ）と26aとメモリ26bとを含む。メモリ26bは、例えばRAMなどの揮発性メモリ、或いはROMなどの不揮発性メモリを含んでもよい。コントローラ26は、操作装置41から操作信号を取得する。
　記憶装置28は、半導体メモリ、或いはハードディスクなどであってもよい。記憶装置28は、非一時的な（non-transitory）コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置28は、プロセッサによって実行可能であり作業機械1を制御するためのコンピュータ指令を記録している。
　制御弁27は、比例制御弁であり、コントローラ26からの指令信号によって制御される。制御弁27は、リフトシリンダ19などの油圧アクチュエータと、油圧ポンプ23との間に配置される。制御弁27は、油圧ポンプ23からリフトシリンダ19に供給される作動油の流量を制御する。
　コントローラ26は、上述した操作装置41の操作に応じて、エンジン22、油圧ポンプ23、動力伝達装置24、及び制御弁27を制御する。例えば、コントローラ26は、操作装置41の操作に応じてブレード18が動作するように、制御弁27を制御する。これにより、リフトシリンダ19が、操作装置41の操作量に応じて、制御される。なお、制御弁27は、圧力比例制御弁であってもよい。或いは、制御弁27は、電磁比例制御弁であってもよい。
　制御システム3は、位置検出装置31を備えている。位置検出装置31は、作業機械1の位置を測定する。位置検出装置31は、GNSSレシーバ32と、IMU（Inertial Measurement Unit）33とを含む。GNSSレシーバ32は、例えばGPS（Global Positioning System）用の受信機である。例えばGNSSレシーバ32のアンテナは、運転室14上に配置される。ただし、GNSSレシーバ32のアンテナは他の位置に配置されてもよい。
　GNSSレシーバ32は、衛星より測位信号を受信し、測位信号によりGNSSレシーバ32の位置を算出する。コントローラ26は、GNSSレシーバ32の位置を示すレシーバ位置データを、GNSSレシーバ32から取得する。レシーバ位置データは、GNSSレシーバ32のグローバル座標で表される。
　IMU33は、車体傾斜角データを生成する。車体傾斜角データは、作業機械1の前後方向の水平に対する角度（ピッチ角）、および作業機械1の横方向の水平に対する角度（ロール角）を含む。コントローラ26は、IMU 33から車体傾斜角データを取得する。
　制御システム3は、作業機センサ29を含む。作業機センサ29は、作業機13の姿勢を検出して、作業機13の姿勢を示す作業機姿勢データを取得する。例えば、作業機センサ29は、リフトシリンダ19のストロークセンサである。図3は、作業機械1の構成を示す模式図である。図3に示すように、姿勢センサは、リフトシリンダ19のストローク長さ（以下、「リフトシリンダ長Ｌ」という。）を検出する。コントローラ26は、リフトシリンダ長Ｌに基づいてブレード18のリフト角θliftを算出する。
　なお、図3では、作業機13の基本姿勢が二点鎖線で示されている。作業機13の基本姿勢は、水平な地面上でブレード18の刃先が地面に接触した状態でのブレード18の位置である。リフト角θliftは、作業機13の基本姿勢からの角度である。
　コントローラ26は、レシーバ位置データと、車体傾斜角データと、作業機姿勢データとから、作業機械1に含まれる基準点PBの位置を算出する。基準点PBの位置は、基準点PBのグローバル座標系の座標で表される。基準点PBは、ブレード18に含まれる。詳細には、基準点PBは、ブレード18の刃先の車幅方向における中心である。ただし、基準点PBは他の位置であってもよい。
　コントローラ26は、基準点PBに基づいて作業機械1を制御する。例えば、コントローラ26は、基準点PBが所定の軌跡に従って移動するように、作業機13を制御する。
　図4は、基準点PBの位置を算出するためにコントローラ26によって実行される処理を示すフローチャートである。図4に示すようにステップS101では、コントローラ26は、レシーバ位置データを取得する。ここでは、上述したように、GNSSレシーバ32がGNSSの衛星から測位信号を受信し、コントローラ26は、GNSSレシーバ32からレシーバ位置データを取得する。
　ステップS102では、コントローラ26は、車体傾斜角データを取得する。ここでは、上述したように、IMU33が車体11のピッチ角とロール角とを検出し、コントローラ26は、IMU33から車体傾斜角データを取得する。
　ステップS103では、コントローラ26は、作業機姿勢データを取得する。ここでは、上述したように、作業機センサ29がリフトシリンダ長Ｌを検出し、コントローラ26は、リフトシリンダ長Ｌに基づいてブレード18のリフト角θliftを算出する。
　ステップS104では、コントローラ26は、作業機械1の方位角φを取得する。図5に示すように、方位角φは、グローバル座標系における所定の基準方位に対する作業機械1の進行方向の角度を示す。本実施形態では、所定の基準方位は真北であり、反時計回りを正とする。ただし、基準方位は、真北に限らず他の方角であってもよい。コントローラ26は、GNSSレシーバ32が検出したGNSSレシーバ32の位置の変化から、作業機械1の方位角φを算出する。
　ステップS105では、コントローラ26は、レシーバ位置データから基準点の位置を算出する。詳細には、コントローラ26は、車体寸法データと、上述した作業機姿勢データ、車体傾斜角データ、及び作業機械1の方位角φとを用いて、GNSSレシーバ32の位置から基準点PBの位置を算出する。車体寸法データは、記憶装置28に記憶されており、GNSSレシーバ32の位置に対する作業機13の位置を示す。
　例えば、車体寸法データは、車体11に設定されたローカル座標系の車体原点OVehicleの位置を含む。車体寸法データは、車体原点OVehicleからGNSSレシーバ32までの距離、車体原点OVehicleからリフトフレーム17までの距離、リフトフレーム17の寸法、ブレード18の寸法、ブレード18における基準点PBの位置などを含む。
　次に、基準点PBの位置検出の較正処理について説明する。図6は、基準点PBの位置検出を較正するために、コントローラ26によって実行される処理を示すフローチャートである。コントローラ26は、作業機械1に含まれる所定の較正点の位置を算出することで、較正点の算出位置を取得し、較正点の実位置と算出位置とを比較することで、基準点PBの位置を較正するための較正データを生成する。較正点は、作業機13が動作しても基準点PBに対する位置が変化しない部分であることが好ましい。例えば、較正点は、ブレード18に含まれる。本実施形態において、較正点は、基準点PBである。すなわち、コントローラ26は、基準点PBの実位置と算出位置とを比較することで、基準点PBの位置を較正するための較正データを生成する。
　図6に示すように、ステップS201で、コントローラ26は、基準点PBの実位置PB_Refを取得する。ここでは、コントローラ26は、入力装置42を介して、基準点PBの実位置PB_Refを取得する。詳細には、オペレータが基準点PBの実位置PB_Refを示す座標を入力装置42を操作して入力することで、コントローラ26は基準点PBの実位置PB_Refを取得する。
　図7は、基準点PBの実位置PB_Refを入力するための操作画面50の一例を示す図である。コントローラ26は、操作画面50をディスプレイ43に表示させる。図7に示すように、操作画面50は、基準点PBの実位置PB_Refの座標を入力するための入力欄51-53を含む。入力欄51-53は、経度の入力欄51と、緯度の入力欄52と、標高の入力欄53とを含む。
　オペレータは、トータルステーション或いはGNSSローバーなどの計測装置を用いて、基準点PBの実位置PB_Refを計測する。そして、基準点PBの実位置PB_Refを示す座標を操作画面50の入力欄51-53に入力する。コントローラ26は、入力欄51-53に入力された座標を、基準点PBの実位置PB_Refとして取得する。基準点PBの実位置PB_Refは、グローバル座標系の座標(NB_Ref, EB_Ref, EleB_Ref)で示される。
　ステップS202では、コントローラ26は、基準点PBの算出位置を取得する。コントローラ26は、上述した図4に示す処理によって、GNSSレシーバ32ーの位置から基準点PBの位置を算出することで、基準点PBの算出位置PB_Calcを取得する。基準点PBの算出位置PB_Calcは、グローバル座標系の座標(NB_Calc, EB_Calc, EleB_Calc)で示される。
　詳細には、コントローラ26は、較正処理の開始後、所定時間の間に、複数回取得されたGNSSレシーバ32ーの位置から代表値を求め、代表値から基準点PBの算出位置PB_Calcを取得する。
　所定時間は、予め設定された値であり、記憶装置28に保存されている。所定時間は、例えば10分程度である。ただし、所定時間は10分に限らず、10分より短い、或いは10分より長くてもよい。代表値は、例えばGNSSレシーバ32ーの位置の平均値である。ただし、代表値は、平均値に限らず、中央値などの他の値であってもよい。
　上述したように、GNSSレシーバ32ーの位置と、基準点PBの実位置PB_Refと、基準点PBの算出位置PB_Calcとは、グローバル座標系の座標で示される。本実施形態において、グローバル座標系は地球を基準とする座標系である。言い換えれば、グローバル座標系は地球に固定された座標系である。詳細には、GNSSレシーバ32ーの位置と、基準点PBの実位置PB_Refと、基準点PBの算出位置PB_Calcとは、平面直角座標系の座標で示される。ただし、グローバル座標系は、平面直角座標系に限らず、他の座標系であってもよい。また、ローカル座標系は、車体11を基準とする座標系である。言い換えれば、ローカル座標系は、車体11に固定された座標系である。
　ステップS203では、コントローラ26は、基準点PBの変換された実位置P’B_Refを取得する。詳細には、図8に示すように、コントローラ26は、グローバル座標系の所定の原点OGlobalを中心として、作業機械1の方位角φの反対回りに実位置PB_Refを座標変換することで、変換された実位置P’B_Refを取得する。変換された実位置P’B_Refの座標(N’B_Ref, E’B_Ref, EleB_Ref)は以下の式(1)で示される。
E'B_Ref = EB_Ref*cosφ - NB_Ref*sinφ     (1)
N'B_Ref = EB_Ref *sinφ + NB_Ref *cosφ
　ステップS204では、コントローラ26は、基準点PBの変換された算出位置P’B_Calcを取得する。詳細には、図8に示すように、コントローラ26は、グローバル座標系の所定の原点OGlobalを中心として、作業機械1の方位角φの反対回りに算出位置PB_Calcを座標変換することで、変換された算出位置P’B_Calcを取得する。変換された算出位置P’B_Calcの座標(N’B_Calc, E’B_Calc, EleB_Calc)は以下の式(2)で示される。
E'B_Calc = EB_Calc*cosφ - NB_Calc*sinφ    (2)
N'B_Calc = EB_Calc*sinφ + NB_Calc*cosφ
　ステップS205では、コントローラ26は、基準点PBの実位置PB_Refと算出位置PB_Calcとの差分を算出する。ここでは、コントローラ26は、基準点PBの変換された実位置P’B_Refと変換された算出位置P’B_Calcとの差分(ΔX, ΔY, ΔZ)を算出する。差分(ΔX, ΔY, ΔZ)は、以下の式(3)で示される。
ΔX=N'B_Calc- N'B_Ref
ΔY=-(E'B_Calc- E'B_Ref)     (3)
ΔZ =EleB_Calc- EleB_Ref
　ステップS206では、コントローラ26は、較正データを生成する。図9Aに示すように、コントローラ26は、ステップS205で取得した基準点PBの実位置PB_Refと算出位置PB_Calcとの差分をピッチ角θで補正することで、較正データを生成する。また、図9Bに示すように、コントローラ26は、基準点PBの実位置PB_Refと算出位置PB_Calcとの差分をロール角ψで補正することで、較正データを生成する。較正データ(ΔXFinal, ΔYFinal, ΔZFinal)は、以下の式(4)で示される。
ΔXFinal=ΔX/cosθ    (4)
ΔYFinal=ΔY/cosψ
ΔZFinal=ΔZ*(cosθ*cosψ)
　コントローラ26は、生成した較正データを記憶装置28に保存する。なお、較正処理の完了時に、コントローラ26は、較正データ(ΔXFinal, ΔYFinal, ΔZFinal)をディスプレイ43に表示させてもよい。
　以上説明した、本実施形態に係る作業機械1の制御システム3によれば、基準点PBの実位置PB_Refと算出位置PB_Calcとを比較することで、算出位置PB_Calcを較正するための較正データを生成する。そのため、少ない工数で平易に作業機械に含まれる基準点PBの位置検出を精度良く行うことができる。
　コントローラ26は、車体寸法データを較正データによって補正してもよい。例えば、コントローラ26は、車体原点OVehicleからGNSSレシーバ32までの距離を較正データによって補正してもよい。コントローラ26は、補正された車体寸法データを用いて、基準点PBの算出位置PB_Calcを算出してもよい。或いは、コントローラ26は、当初の車体寸法データによって算出された基準点PBの位置を較正データによって補正することで、基準点PBの位置を決定してもよい。
　コントローラ26は、GNSSレシーバ32が所定時間内に検出したGNSSレシーバ32の位置の代表値を算出し、代表値から基準点PBの位置を算出する。そのため、GNSSレシーバ32の測定誤差の影響を抑えて、精度よく基準点PBの位置を算出することができる。
　コントローラ26は、変換された実位置P’B_Refと変換された算出位置P’B_Calcとの差分から較正データを生成する。そのため、コントローラ26は、車体11に固定されたローカル座標系に合わせた較正データを得ることができる。
　コントローラ26は、ピッチ角θに基づいて差分を補正することで、較正データを生成する。それにより、車体11のピッチ角θによる影響を抑えて、精度よく基準点PBの位置を算出することができる。
　コントローラ26は、ロール角ψに基づいて差分を補正することで、較正データを生成する。それにより、車体11のロール角ψによる影響を抑えて、精度よく基準点PBの位置を算出することができる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　作業機械1は、ブルドーザに限らず、ホイールローダ、モータグレーダ等の他の機械であってもよい。
　作業機械1は、遠隔操縦可能な車両であってもよい。その場合、制御システム3の一部は、作業機械1の外部に配置されてもよい。例えば、コントローラ26は、作業機械1の外部に配置されてもよい。コントローラ26は、作業現場から離れたコントロールセンタ内に配置されてもよい。
　コントローラ26は、互いに別体の複数のコントローラを含んでもよい。上述した処理は、複数のコントローラ26に分散して実行されてもよい。例えば、コントローラ26は、作業機械1の外部に配置されるリモートコントローラ26と、作業機械1に搭載される車載コントローラ26とを含んでもよい。リモートコントローラ26と車載コントローラ26とは無線により通信可能であってもよい。上述した較正の処理は、リモートコントローラ26によって実行されてもよい。
　操作装置41と、入力装置42と、ディスプレイ43とは、作業機械1の外部に配置されてもよい。その場合、運転室は、作業機械1から省略されてもよい。或いは、操作装置41と、入力装置42と、ディスプレイ43 とが作業機械1から省略されてもよい。操作装置41と入力装置42による操作無しで、コントローラ26による自動制御のみによって作業機械1が操作されてもよい。
　基準点PBは、ブレード18の車幅方向における中心に限らず、ブレード18の他の部分であってもよい。例えば、基準点PBは、ブレード18の刃先の左方の端部、或いは右方の端部であってもよい。或いは、基準点PBは、ブレード18に限らず、作業機13に含まれる他の部分であってもよい。或いは、基準点PBは、車体11に含まれる部分であってもよい。
　入力装置42は、無線或いは有線により、外部の機器からのデータが入力される入力ポートであってもよい。或いは、入力装置42は、記録媒体が接続され、記録媒体からのデータが入力される入力ポートであってもよい。コントローラ26は、このような入力装置42を介してデータを受信することで、基準点PBの実位置PB_Refを取得してもよい。
　或いは、コントローラ26は、他の手段によって基準点PBの実位置PB_Refを取得してもよい。例えば、既知点に基準点PBが配置されることで、コントローラ26は、既知点の座標を基準点PBの実位置PB_Refとして取得してもよい。
　上記の実施形態では、基準点PBの位置の検出を較正するための較正点は、基準点PBと同じ位置である。しかし、較正点は、基準点PBと異なる位置であってもよい。例えば、ブレード18の両端が、それぞれ第1の較正点、第2の較正点として検出されてもよい。第1の較正点の算出位置と実位置との差分、及び、第2の較正点の算出位置と実位置との差分の平均から較正データが生成されてもよい。
　本発明によれば、少ない工数で平易に作業機械に含まれる基準点の位置検出を精度良く行うことができる。
1    作業機械
11   車体
13   作業機
26   コントローラ
32   GNSSレシーバ
42   入力装置
PB   基準点
PB_Ref   基準点の実位置
PB_Calc   基準点の算出位置
 

Claims (16)

  1. 　作業機械に搭載され、前記作業機械の位置を特定するための信号を受信する受信機と、
    　前記受信機が受信した信号から、前記受信機の位置を取得するプロセッサと、
    を備え、
    　前記プロセッサは、
    　　前記受信機の位置から前記作業機械に含まれる較正点の位置を算出することで、前記較正点の算出位置を取得し、
    　　前記較正点の実位置を取得し、
    　　前記較正点の前記実位置と前記算出位置とを比較することで、前記作業機械に含まれる基準点の位置を較正するための較正データを生成する、
    システム。
  2. 　前記プロセッサは、
    　　前記較正点の前記実位置と前記算出位置との差分を算出し、
    　　前記差分により前記較正データを生成する、
    請求項１に記載のシステム。
  3. 　前記プロセッサは、
    　　所定時間の間に、複数回取得された前記受信機の位置から代表値を求め、
    　　前記代表値から前記較正点の前記算出位置を取得する、
    請求項１に記載のシステム。
  4. 　前記プロセッサは、
    　　所定の基準方位に対する前記作業機械の進行方向の方位角を取得し、
    　　前記方位角の反対回りに前記実位置を座標変換することで、変換された実位置を取得し、
    　　前記方位角の反対回りに前記算出位置を座標変換することで、変換された算出位置を取得し、
    　　前記変換された実位置と前記変換された算出位置とを比較することで、前記較正データを生成する、
    請求項１に記載のシステム。
  5. 　前記プロセッサは、
    　　前記実位置と前記算出位置との差分を算出し、
    　　前記作業機械のピッチ角を取得し、
    　　前記ピッチ角に基づいて前記差分を補正することで、前記較正データを生成する、
    請求項１に記載のシステム。
  6. 　前記プロセッサは、
    　　前記実位置と前記算出位置との差分を算出し、
    　　前記作業機械のロール角を取得し、
    　　前記ロール角に基づいて前記差分を補正することで、前記較正データを生成する、
    請求項１に記載のシステム。
  7. 　前記作業機械は、
    　　前記受信機が取り付けられた車体と、
    　　前記車体に対して可動的に取り付けられた作業機と、
    　を含み、
    　前記基準点と前記較正点とは、前記作業機に含まれる、
    請求項１に記載のシステム。
  8. 　前記プロセッサに接続された入力装置をさらに備え、
    　前記プロセッサは、前記入力装置を介して、前記較正点の前記実位置を取得する、
    請求項１に記載のシステム。
  9. 　プロセッサによって実行される方法であって、
    　作業機械に搭載された受信機が受信した前記作業機械の位置を特定するための信号から、前記受信機の位置を取得することと、
    　前記受信機の位置から前記作業機械に含まれる較正点の位置を算出することで、前記較正点の算出位置を取得することと、
    　前記較正点の実位置を取得することと、
    　前記較正点の前記実位置と前記算出位置とを比較することで前記作業機械に含まれる基準点の位置を較正するための較正データを生成すること、
    を備える方法。
  10. 　前記較正データを生成することは、
    　　前記較正点の前記実位置と前記算出位置との差分を算出することと、
    　　前記差分により前記較正データを生成すること、
    　を含む、
    請求項９に記載の方法。
  11. 　前記較正点の前記算出位置を取得することは、
    　　所定時間の間に、複数回取得された前記受信機の位置から代表値を求めることと、
    　　前記代表値から前記算出位置を取得すること、
    を含む、
    請求項９に記載の方法。
  12. 　所定の基準方位に対する前記作業機械の進行方向の方位角を取得することと、
    　前記方位角の反対回りに前記実位置を座標変換することで、変換された実位置を取得することと、
    　前記方位角の反対回りに前記算出位置を座標変換することで、変換された算出位置を取得することと、
    をさらに備え、
    　前記較正データを生成することは、前記変換された実位置と前記変換された算出位置とを比較することで、前記較正データを生成することを含む、
    請求項９に記載の方法。
  13. 　前記較正データを生成することは、
    　　前記実位置と前記算出位置との差分を算出し、
    　　前記作業機械のピッチ角を取得し、
    　　前記ピッチ角に基づいて前記差分を補正することで、前記較正データを生成すること、
    　を含む、
    請求項９に記載の方法。
  14. 　前記較正データを生成することは、
    　　前記実位置と前記算出位置との差分を算出することと、
    　　前記作業機械のロール角を取得することと、
    　　前記ロール角に基づいて前記差分を補正することで、前記較正データを生成すること、
    　を含む、
    請求項９に記載の方法。
  15. 　前記作業機械は、
    　　前記受信機が取り付けられた車体と、
    　　前記車体に対して可動的に取り付けられた作業機と、
    　を含み、
    　前記と前記較正点とは、前記作業機に含まれる、
    請求項９に記載の方法。
  16. 　前記較正点の前記実位置を取得することは、入力装置を介して前記実位置を取得することを含む、
    請求項９に記載の方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7404170B2 (ja) * 2020-06-25 2023-12-25 株式会社小松製作所 作業機械の方位を較正するためのシステムおよび方法
US11821162B2 (en) * 2021-01-29 2023-11-21 Deere & Company System and method for adaptive calibration of blade position control on self-propelled work vehicles
JP2023045554A (ja) * 2021-09-22 2023-04-03 株式会社小松製作所 作業機械を制御するためのシステム及び方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012233353A (ja) * 2011-05-02 2012-11-29 Komatsu Ltd 油圧ショベルの較正システム及び油圧ショベルの較正方法
WO2015137526A1 (ja) * 2015-03-27 2015-09-17 株式会社小松製作所 作業機械の較正装置、及び作業機械の作業機パラメータの較正方法
WO2015186845A1 (ja) * 2015-06-29 2015-12-10 株式会社小松製作所 作業機械の制御システム及び作業機械の制御方法
WO2017072877A1 (ja) * 2015-10-28 2017-05-04 株式会社小松製作所 作業機械の校正装置、作業機械及び作業機械の校正方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004125580A (ja) * 2002-10-02 2004-04-22 Hitachi Constr Mach Co Ltd 作業機械の位置計測システム
US9113588B2 (en) * 2006-12-15 2015-08-25 Deere & Company Tracking system configured to determine a parameter for use in guiding an implement attached to a work machine
JP5237408B2 (ja) * 2011-03-24 2013-07-17 株式会社小松製作所 油圧ショベルの較正システム及び較正方法
JP5237409B2 (ja) * 2011-03-24 2013-07-17 株式会社小松製作所 油圧ショベルの較正装置及び油圧ショベルの較正方法
JP5328830B2 (ja) * 2011-03-24 2013-10-30 株式会社小松製作所 油圧ショベルの較正装置及び油圧ショベルの較正方法
US8843279B2 (en) * 2011-06-06 2014-09-23 Motion Metrics International Corp. Method and apparatus for determining a spatial positioning of loading equipment
JP5823046B1 (ja) * 2014-05-14 2015-11-25 株式会社小松製作所 油圧ショベルの較正システム及び較正方法
JP7156775B2 (ja) 2016-07-26 2022-10-19 株式会社小松製作所 作業車両の制御システム、制御方法、及び作業車両
JP6995767B2 (ja) * 2016-10-31 2022-01-17 株式会社小松製作所 計測システム、作業機械及び計測方法
JP6714534B2 (ja) * 2017-03-29 2020-06-24 日立建機株式会社 建設機械
JP7301514B2 (ja) * 2018-09-21 2023-07-03 日立建機株式会社 座標変換システム及び作業機械
JP7197398B2 (ja) * 2019-02-19 2022-12-27 株式会社小松製作所 作業機械を較正するためのシステム、方法、及び装置
JP7388957B2 (ja) * 2020-03-16 2023-11-29 株式会社小松製作所 作業機械の較正のための方法およびシステム
JP6966108B2 (ja) * 2020-03-18 2021-11-10 Ｔｏｔａｌｍａｓｔｅｒｓ株式会社 建設作業機械の測位較正方法及びその測位較正コントローラ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012233353A (ja) * 2011-05-02 2012-11-29 Komatsu Ltd 油圧ショベルの較正システム及び油圧ショベルの較正方法
WO2015137526A1 (ja) * 2015-03-27 2015-09-17 株式会社小松製作所 作業機械の較正装置、及び作業機械の作業機パラメータの較正方法
WO2015186845A1 (ja) * 2015-06-29 2015-12-10 株式会社小松製作所 作業機械の制御システム及び作業機械の制御方法
WO2017072877A1 (ja) * 2015-10-28 2017-05-04 株式会社小松製作所 作業機械の校正装置、作業機械及び作業機械の校正方法

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