WO2024070453A1 - 作業機械の測定システム、作業機械、及び作業機械の測定方法 - Google Patents

作業機械の測定システム、作業機械、及び作業機械の測定方法 Download PDF

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WO2024070453A1
WO2024070453A1 PCT/JP2023/031532 JP2023031532W WO2024070453A1 WO 2024070453 A1 WO2024070453 A1 WO 2024070453A1 JP 2023031532 W JP2023031532 W JP 2023031532W WO 2024070453 A1 WO2024070453 A1 WO 2024070453A1
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WO
WIPO (PCT)
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work machine
point
distance
work
calculation unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/031532
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
安曇 市川
陽介 内田
佑基 島野
Original Assignee
株式会社小松製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社小松製作所 filed Critical 株式会社小松製作所
Publication of WO2024070453A1 publication Critical patent/WO2024070453A1/ja

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a work machine measurement system, a work machine, and a work machine measurement method.
  • the purpose of this disclosure is to measure the distance between two points that cannot be reached by a work machine.
  • a work machine measurement system includes a position calculation unit that calculates the position of the work machine based on detection data from a position sensor, a work machine position calculation unit that calculates the position of the work machine's work machine based on the position of the work machine, a construction data storage unit that stores the position of a specified point at the work site of the work machine, and a distance calculation unit that calculates the distance between the position of the point and the position of the work machine.
  • This disclosure makes it possible to measure the distance between two points that cannot be reached by a work machine.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a work machine according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a work machine according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cab of a work machine according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a control system for a work machine according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing a work screen displayed on the display device according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method for measuring the distance between the position of a point and the position of a work machine according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a transition diagram of a measurement screen displayed on a display device when measuring the distance between the position of a point and the position of a work machine according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a transition diagram of a measurement screen displayed on the display device when measuring the distance between the position of a point and the position of a work machine according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a computer
  • FIG. 1 is a perspective view showing a work machine 1 according to an embodiment.
  • Fig. 2 is a schematic diagram showing the work machine 1 according to an embodiment.
  • Fig. 3 is a diagram showing a cab 2 of the work machine 1 according to an embodiment.
  • the work machine 1 operates at a work site.
  • the work machine 1 is a hydraulic excavator.
  • the work machine 1 will be referred to as the hydraulic excavator 1 as appropriate.
  • the hydraulic excavator 1 includes a running body 3, a rotating body 4, a work machine 5, a hydraulic cylinder 6, an operating device 7, an on-board monitor 8, a position sensor 9, an inclination sensor 10, an attitude sensor 11, and a control device 12.
  • a three-dimensional site coordinate system (Xg, Yg, Zg) is defined at the work site.
  • a three-dimensional vehicle body coordinate system (Xm, Ym, Zm) is defined on the rotating body 4.
  • the site coordinate system is composed of the Xg axis, which extends north-south from the site reference point Og defined at the work site, the Yg axis, which extends east-west from the site reference point Og, and the Zg axis, which extends vertically from the site reference point Og.
  • the vehicle body coordinate system is composed of the Xm axis extending in the fore-and-aft direction of the rotating body 4 from the representative point Om defined on the rotating body 4, the Ym axis extending in the left-right direction of the rotating body 4 from the representative point Om, and the Zm axis extending in the up-and-down direction of the rotating body 4 from the representative point Om.
  • the +Xm direction is the front of the rotating body 4
  • the -Xm direction is the rear of the rotating body 4
  • the +Ym direction is the left of the rotating body 4
  • the -Ym direction is the right of the rotating body 4
  • the +Zm direction is above the rotating body 4
  • the -Zm direction is below the rotating body 4.
  • the running body 3 runs while supporting the rotating body 4.
  • the running body 3 has a pair of tracks 3A.
  • the running body 3 runs due to the rotation of the tracks 3A.
  • the running motion of the running body 3 includes forward motion and reverse motion.
  • the hydraulic excavator 1 can move around the work site using the running body 3.
  • the rotating body 4 is supported by the running body 3.
  • the rotating body 4 is positioned above the running body 3.
  • the rotating body 4 rotates around the rotation axis RX while supported by the running body 3.
  • the rotation axis RX is parallel to the Zm axis.
  • the rotation of the rotating body 4 includes left rotation and right rotation.
  • the driver's cab 2 is provided on the rotating body 4.
  • the work machine 5 is supported by the rotating body 4.
  • the work machine 5 performs work.
  • the work performed by the work machine 5 includes an excavation work for excavating an excavation target and a loading work for loading the excavated material onto a loading target.
  • the work machine 5 includes a boom 5A, an arm 5B, and a bucket 5C.
  • the base end of the boom 5A is rotatably connected to the front of the rotating body 4.
  • the base end of the arm 5B is rotatably connected to the tip of the boom 5A.
  • the base end of the bucket 5C is rotatably connected to the tip of the arm 5B.
  • the hydraulic cylinder 6 operates the work machine 5.
  • the hydraulic cylinder 6 includes a boom cylinder 6A, an arm cylinder 6B, and a bucket cylinder 6C.
  • the boom cylinder 6A raises and lowers the boom 5A.
  • the arm cylinder 6B performs digging and dumping operations on the arm 5B.
  • the bucket cylinder 6C performs digging and dumping operations on the bucket 5C.
  • the base end of the boom cylinder 6A is connected to the rotating body 4.
  • the tip end of the boom cylinder 6A is connected to the boom 5A.
  • the base end of the arm cylinder 6B is connected to the boom 5A.
  • the tip end of the arm cylinder 6B is connected to the arm 5B.
  • the base end of the bucket cylinder 6C is connected to the arm 5B.
  • the tip end of the bucket cylinder 6C is connected to the bucket 5C.
  • the operating device 7 is disposed in the cab 2.
  • the operating device 7 is operated to operate at least one of the traveling body 3, the rotating body 4, and the work machine 5.
  • the operating device 7 is operated by an operator seated in the cab 2.
  • the operator can operate the operating device 7 while seated in the operator's seat 14 disposed in the cab 2.
  • the operating device 7 includes a left working lever 7A and a right working lever 7B that are operated to operate the rotating body 4 and the working machine 5, a left traveling lever 7C and a right traveling lever 7D that are operated to operate the traveling body 3, and a left foot pedal 7E and a right foot pedal 7F.
  • the arm 5B When the left working lever 7A is operated in the forward/backward direction, the arm 5B performs a dumping operation or an excavation operation.
  • the rotating body 4 When the left working lever 7A is operated in the left/right direction, the rotating body 4 performs a left swinging operation or a right swinging operation.
  • the bucket 5C When the right working lever 7B is operated in the left/right direction, the bucket 5C performs an excavation operation or a dumping operation.
  • the boom 5A When the right working lever 7B is operated in the forward/backward direction, the boom 5A performs a lowering operation or a raising operation.
  • the rotating body 4 performs a right swinging operation or a left swinging operation
  • the arm 5B performs a dumping operation or an excavation operation.
  • the left foot pedal 7E is linked to the left travel lever 7C.
  • the right foot pedal 7F is linked to the right travel lever 7D.
  • the in-vehicle monitor 8 is disposed in the driver's cab 2.
  • the in-vehicle monitor 8 is disposed to the right front of the driver's seat 14.
  • the in-vehicle monitor 8 has a display device 8A, an input device 8B, and an alarm device 8C.
  • the display device 8A displays the specified display data.
  • Examples of the display device 8A include a flat panel display such as a liquid crystal display (LCD) or an organic electroluminescence display (OELD).
  • LCD liquid crystal display
  • OELD organic electroluminescence display
  • the input device 8B generates input data when operated by an operator.
  • Examples of the input device 8B include a button switch, a computer keyboard, and a touch panel.
  • the alarm device 8C outputs a specified alarm.
  • the alarm device 8C is an audio output device that outputs an alarm sound.
  • the alarm device 8C may also be a light-emitting device that outputs an alarm light.
  • the position sensor 9 detects the position of the rotating unit 4 in the site coordinate system.
  • the position sensor 9 detects the position of the rotating unit 4 in the site coordinate system using a Global Navigation Satellite System (GNSS).
  • the Global Navigation Satellite System includes a Global Positioning System (GPS).
  • GPS Global Positioning System
  • the Global Navigation Satellite System detects a position defined by coordinate data of latitude, longitude, and altitude.
  • the position sensor 9 includes a GNSS receiver that receives GNSS radio waves from a GNSS satellite.
  • the position sensor 9 is disposed on the rotating unit 4. In an embodiment, the position sensor 9 is disposed on a counterweight of the rotating unit 4.
  • the position sensor 9 includes a first position sensor 9A and a second position sensor 9B.
  • the first position sensor 9A and the second position sensor 9B are arranged at different positions on the rotating body 4. In the embodiment, the first position sensor 9A and the second position sensor 9B are arranged at a distance in the left-right direction on the rotating body 4.
  • the first position sensor 9A detects a first positioning position indicating the position where the first position sensor 9A is located.
  • the second position sensor 9B detects a second positioning position indicating the position where the second position sensor 9B is located.
  • the tilt sensor 10 detects the acceleration and angular velocity of the rotating body 4.
  • the tilt sensor 10 includes an inertial measurement unit (IMU).
  • IMU inertial measurement unit
  • the tilt sensor 10 is disposed on the rotating body 4. In the embodiment, the tilt sensor 10 is installed below the cab 2.
  • the attitude sensor 11 detects the attitude of the work machine 5.
  • the attitude of the work machine 5 includes the angle of the work machine 5.
  • the attitude sensor 11 includes a first attitude sensor 11A that detects the angle of the boom 5A relative to the rotating body 4, a second attitude sensor 11B that detects the angle of the arm 5B relative to the boom 5A, and a third attitude sensor 11C that detects the angle of the bucket 5C relative to the arm 5B.
  • the attitude sensor 11 may be a stroke sensor that detects the stroke of the hydraulic cylinder 6, or a potentiometer that detects the angle of the work machine 5.
  • Control System 4 is a block diagram showing a control system 30 of the work machine 1 according to the embodiment.
  • the hydraulic excavator 1 is equipped with the control system 30.
  • the control system 30 includes a measurement system 300.
  • the control system 30 has an on-board monitor 8, a position sensor 9, an inclination sensor 10, an attitude sensor 11, and a control device 12.
  • the control device 12 controls the hydraulic excavator 1.
  • the control device 12 includes a computer system.
  • the in-vehicle monitor 8 has a controller 40.
  • the controller 40 has a construction data storage unit 15, an input data acquisition unit 18, a distance calculation unit 23, a display control unit 24, and a point position selection unit 25.
  • the control device 12 has a vehicle body data storage unit 16, an operation data acquisition unit 17, a sensor data acquisition unit 19, a position and orientation calculation unit 20, a tilt angle calculation unit 21, a work machine position calculation unit 22, a travel control unit 26, a turning control unit 27, and a work machine control unit 28.
  • the construction data storage unit 15 stores a design surface defined for a work site.
  • the design surface is created by a computer system that exists outside the hydraulic excavator 1.
  • the design surface is created in a facility outside the hydraulic excavator 1, such as a design room.
  • the design surface is a surface defined in a site coordinate system.
  • Target terrain data for the work site is defined by multiple design surfaces.
  • the hydraulic excavator 1 constructs the work site based on the target terrain data.
  • the construction data storage unit 15 also stores the positions of specific points at the work site.
  • the positions of the points are defined in a site coordinate system.
  • the construction data storage unit 15 stores each of the positions of multiple points.
  • the positions of the points are acquired, for example, by surveying work. For example, three-dimensional data of the topography of the construction site may be measured by a three-dimensional sensor, and each of multiple positions on the surface of the topography of the work site defined by the three-dimensional data may be stored in the construction data storage unit 15 as the positions of the points.
  • the construction data storage unit 15 stores positions that have been preset at the work site as the positions of the points.
  • the vehicle body data storage unit 16 stores vehicle body data of the hydraulic excavator 1.
  • the vehicle body data of the hydraulic excavator 1 includes the dimensions of the working equipment 5.
  • the dimensions of the working equipment 5 include the length of the boom 5A, the length of the arm 5B, and the length of the bucket 5C.
  • the vehicle body data of the hydraulic excavator 1 also includes the dimensions of the running body 3 and the dimensions of the rotating body 4.
  • the operation data acquisition unit 17 acquires operation data generated by operating the operation device 7.
  • the input data acquisition unit 18 acquires input data generated by operating the input device 8B.
  • the sensor data acquisition unit 19 acquires detection data from the position sensor 9, the tilt sensor 10, and the attitude sensor 11.
  • the position and orientation calculation unit 20 calculates the position and azimuth of the rotating body 4 in the on-site coordinate system based on the detection data of the position sensor 9.
  • the position sensor 9 includes a GNSS receiver that receives GNSS radio waves.
  • the position and orientation calculation unit 20 calculates the position and azimuth of the rotating body 4 based on the GNSS radio waves.
  • the azimuth of the rotating body 4 is, for example, the azimuth of the rotating body 4 based on the Xg axis.
  • the position and orientation calculation unit 20 calculates the position of the rotating body 4 based on at least one of the first positioning position detected by the first position sensor 9A and the second positioning position detected by the second position sensor 9B.
  • the position and orientation calculation unit 20 calculates the azimuth angle of the rotating body 4 based on the relative position between the first positioning position detected by the first position sensor 9A and the second positioning position detected by the second position sensor 9B.
  • the inclination angle calculation unit 21 calculates the inclination angle of the rotating body 4 based on the detection data of the inclination sensor 10.
  • the inclination angle of the rotating body 4 includes the roll angle and pitch angle of the rotating body 4.
  • the roll angle refers to the inclination angle of the rotating body 4 in the inclination direction centered on the Xg axis.
  • the pitch angle refers to the inclination angle of the rotating body 4 in the inclination direction centered on the Yg axis.
  • the inclination angle calculation unit 21 calculates the roll angle and pitch angle of the rotating body 4 based on the detection data of the inclination sensor 10.
  • the work implement position calculation unit 22 calculates the position of the work implement 5 based on the position of the work machine 1 calculated by the position and orientation calculation unit 20.
  • the work implement position calculation unit 22 calculates the position of the work implement 5 in the site coordinate system based on the vehicle body data of the hydraulic excavator 1 stored in the vehicle body data storage unit 16, the position and azimuth of the rotating body 4 calculated by the position and orientation calculation unit 20, the inclination angle of the rotating body 4 calculated by the inclination angle calculation unit 21, and the detection data of the attitude sensor 11.
  • the position of the work implement 5 includes the position of the bucket 5C.
  • the position of the bucket 5C includes the position of the tip (cutting edge) of the bucket 5C.
  • the distance calculation unit 23 calculates the distance between the position of the point stored in the construction data storage unit 15 and the position of the work machine 5 calculated by the work machine position calculation unit 22. As described above, the position of the point and the position of the work machine 5 are each defined in the site coordinate system. Therefore, the distance calculation unit 23 can calculate the distance between the position of the point and the position of the work machine 5 in the site coordinate system.
  • the distance calculation unit 23 calculates the distance by setting one of the position of the point and the position of the work machine 5 as the starting point and the other position as the end point.
  • the distance calculation unit 23 can calculate the linear distance between the position of the point and the position of the work machine 5, the horizontal distance between the position of the point and the position of the work machine 5, and the vertical distance between the position of the point and the position of the work machine 5 as the distance between the position of the point and the position of the work machine 5.
  • the distance calculation unit 23 can also calculate the inclination angle (gradient) of the line connecting the position of the point and the position of the work machine 5 with respect to the horizontal plane.
  • the distance calculation unit 23 calculates the distance based on the input data from the input device 8B.
  • the operator of the hydraulic excavator 1 in the cab 2 can select a point to be used in calculating the distance from among multiple points by operating the input device 8B.
  • the point position selection unit 25 selects a point to be used for distance calculation from among the multiple points.
  • the point position selection unit 25 selects a point to be used for distance calculation from among the multiple points stored in the construction data storage unit 15, based on input data generated by operating the input device 8B.
  • the display control unit 24 controls the display device 8A of the in-vehicle monitor 8.
  • the display control unit 24 causes the display device 8A to display specified display data.
  • the display control unit 24 causes the display device 8A to display the distance calculated by the distance calculation unit 23.
  • the display control unit 24 also causes the display device 8A to display the gradient of the line connecting the position of the point calculated by the distance calculation unit 23 and the position of the work machine 5.
  • the driving control unit 26 controls the running body 3 based on the operation data of the operation device 7 acquired by the operation data acquisition unit 17.
  • the rotation control unit 27 controls the rotating body 4 based on the operation data of the operation device 7 acquired by the operation data acquisition unit 17.
  • the work machine control unit 28 controls the work machine 5 based on the operation data of the operation device 7 acquired by the operation data acquisition unit 17.
  • FIG. 5 is a diagram showing a work screen 31 displayed on the display device 8A according to the embodiment. While the hydraulic excavator 1 is performing excavation work, the display control unit 24 causes the display device 8A to display the work screen 31. As shown in Fig. 5, the work screen 31 defines a display area 31A, a display area 31B, and a display area 31C.
  • a symbol image 101 showing a hydraulic excavator 1 is displayed on the work screen 31.
  • the symbol image 101 of the hydraulic excavator 1 includes a first symbol image 101A showing the hydraulic excavator 1 when the work site is viewed from the side in the site coordinate system, and a second symbol image 101B showing the hydraulic excavator 1 when the work site is viewed from above in the site coordinate system.
  • Display area 31A displays a first symbol image 101A showing the hydraulic excavator 1 as viewed from the side of the work site, and a target construction surface 150 as viewed from the side of the work site.
  • Display area 31B displays symbol image 501C representing bucket 5C and target construction surface 150 showing the target shape of the work target.
  • Display area 31B displays symbol image 501C and target construction surface 150 when bucket 5C is viewed from the rear.
  • Display area 31C displays a second symbol image 101B showing the hydraulic excavator 1 when the work site is viewed from above, and a target construction surface 150 when the work site is viewed from above.
  • the display control unit 24 can arbitrarily change the viewpoint of the symbol image 101 displayed in each of the display areas 31A and 31C.
  • the display control unit 24 can arbitrarily change the viewpoint of the symbol image 501C displayed in the display area 31B.
  • the display control unit 24 can arbitrarily change the viewpoint of the target construction surface 150 displayed in each of the display areas 31A, 31B, and 31C.
  • the display control unit 24 may display in the display area 31A a second symbol image 101B showing the hydraulic excavator 1 when the work site is viewed from above, and the target construction surface 150 when the work site is viewed from above.
  • one or two of the display areas 31A, 31B, and 31C may be displayed on the work screen 31.
  • the target construction surface 150 changes on the work screen 31 in conjunction with at least one of the running body 3 and the rotating body 4. For example, if the rotating body 4 faces south, the target construction surface 150 when the hydraulic excavator 1 is viewed from the east is displayed in the display area 31C. If the rotating body 4 turns so that it faces east, the target construction surface 150 when the hydraulic excavator 1 is viewed from the north is displayed in the display area 31C.
  • the position of the symbol image 501C and the attitude of the work machine in the symbol image 101 change on the work screen 31 in conjunction with the work machine 5.
  • the operator of the hydraulic excavator 1 can operate the operation device 7 so that the bucket 5C of the work machine 5 moves along the target construction surface 150.
  • the display control unit 24 can assist the operator in the operation by displaying the work screen 31 on the display device 8A.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method for measuring the distance between the position of the point and the position of the work machine 5 according to this embodiment.
  • Fig. 7 and Fig. 8 are each a transition diagram of the measurement screen 32 displayed on the display device 8A when measuring the distance between the position of the point and the position of the work machine 5 according to this embodiment.
  • the measurement screen 32 displays a first symbol image 101A showing the hydraulic excavator 1 when the work site is viewed from the side, and a second symbol image 101B showing the hydraulic excavator 1 when the work site is viewed from above.
  • the display control unit 24 When measuring distance, the display control unit 24 causes the display device 8A to display the measurement screen 32. When the operator selects the measurement screen 32 on a menu screen (not shown), the display control unit 24 can cause the display device 8A to display the measurement screen 32.
  • display area 32F and display area 32G are defined on first screen 32A of measurement screen 32.
  • Display area 32F displays a first symbol image 101A showing the hydraulic excavator 1 when the work site is viewed from the side, and a target construction surface 150.
  • Display area 32G displays a second symbol image 101B showing the hydraulic excavator 1 when the work site is viewed from above, and a target construction surface 150 (step S1).
  • start point button 33A and start point button 33B which are operated to specify a start point when measuring the distance between two points at the work site
  • end point button 34A and end point button 34B which are operated to specify an end point.
  • Operating the start point button 33A specifies the position of the work machine 5 as the start point when measuring the distance between two points.
  • operating the start point button 33B specifies the position of a point that has been preset at the work site as the start point when measuring the distance between two points.
  • end point button 34A specifies the position of the work machine 5 as the end point when measuring the distance between two points.
  • end point button 34B specifies the position of a point that has been preset at the work site as the end point when measuring the distance between two points.
  • the operator When the position of the work machine 5 is to be the starting point, the operator operates the operation device 7 to adjust the position of the work machine 5 to specify the starting point, and then operates the start point button 33A.
  • the operator When the position of a point previously set at the work site is to be the starting point, the operator operates the start point button 33B. Here, it is assumed that the position of the point is specified as the starting point.
  • the start point button 33B When the start point button 33B is operated, each of the multiple points previously set at the work site is displayed on the second screen 32B. The operator specifies the position of any point from the multiple points displayed on the second screen 32B as the starting point.
  • the input device 8B is operated by tapping the second screen 32B.
  • the input data acquisition unit 18 acquires the starting point input data generated by operating the input device 8B (step S2).
  • the point position selection unit 25 selects a point to be used for calculating distance from multiple points stored in the construction data storage unit 15 based on input data generated by operating the input device 8B.
  • the point position selection unit 25 selects a point corresponding to a position specified on the second screen 32B.
  • the display control unit 24 causes the display device 8A to display a start point symbol 35A indicating the position of the point that will be the start point.
  • the start point is confirmed by tapping the second screen 32B. When the start point is confirmed, the measurement screen 32 transitions from the second screen 32B to the third screen 32C.
  • the operator may operate the input device 8B to specify the starting point when measuring the distance between two points. If the input device 8B includes a touch panel, the operator may tap any position on the first screen 32A.
  • the operator operates the control device 7 to adjust the position of the work implement 5 and specify the end point, and then operates the end point button 34A. If the end point is to be the position of a preset point at the work site, the operator operates the end point button 34B. In this case, the position of the work implement 5 is specified as the end point. The operator operates the control device 7 to position the cutting edge of the bucket 5C at any position at the work site.
  • the end point button 34A is operated, causing the display control unit 24 to display on the display device 8A display data prompting the input of the measurement reference point for the bucket 5C (step S3).
  • the measurement reference point of the bucket 5C is set to either the left, center, or right of the cutting edge of the bucket 5C in the vehicle width direction.
  • the fourth screen 32D displays the text data "Left,” “Middle,” and “Right.”
  • the operator wants to set the measurement reference point of the bucket 5C to the left of the cutting edge he selects "Left.”
  • the operator wants to set the measurement reference point of the bucket 5C to the center of the cutting edge he selects "Middle.”
  • the operator wants to set the measurement reference point of the bucket 5C to the right of the cutting edge he selects "Right.”
  • the measurement screen 32 transitions from the fourth screen 32D to the fifth screen 32E.
  • the display area 32F of the fifth screen 32E displays the first symbol image 101A showing the hydraulic excavator 1 when the work site is viewed from the side, and the target construction surface 150.
  • the display area 32G of the fifth screen 32E displays the second symbol image 101B showing the hydraulic excavator 1 when the work site is viewed from above, and the target construction surface 150.
  • the work machine position calculation unit 22 calculates the position of the blade tip of the bucket 5C in the site coordinate system.
  • the work machine position calculation unit 22 calculates the position of the measurement reference point of the bucket 5C specified in step S3 (step S4).
  • the distance calculation unit 23 calculates the distance between the position of the point that is the starting point specified in step S3 and the position of the measurement reference point of the bucket 5C that is the end point calculated in step S4 (step S5).
  • the display control unit 24 causes the display device 8A to display an end point symbol 35B indicating the position of the measurement reference point of the end point bucket 5C.
  • the display control unit 24 also causes the display area 32H of the fifth screen 32E to display the distance calculated by the distance calculation unit 23 in step S5 (step S6).
  • the display control unit 24 displays in the display area 32H the distance between the position of the point and the position of the work machine 5, the straight-line distance between the position of the point and the position of the work machine 5, the horizontal distance between the position of the point and the position of the work machine 5, and the vertical distance between the position of the point and the position of the work machine 5.
  • the display control unit 24 also displays in the display area 32H the gradient of the line connecting the position of the point and the position of the work machine 5.
  • the above describes an example in which the position of the point is specified as the start point and the position of the work implement 5 is specified as the end point.
  • the position of the work implement 5 may be specified as the start point and the position of the point may be specified as the end point.
  • the position of the point may also be specified as both the start point and the end point.
  • the position of the work implement 5 may also be specified as both the start point and the end point.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a computer system 1000 according to an embodiment.
  • the above-mentioned control device 12 includes the computer system 1000.
  • the computer system 1000 has a processor 1001 such as a central processing unit (CPU), a main memory 1002 including a non-volatile memory such as a read only memory (ROM) and a volatile memory such as a random access memory (RAM), a storage 1003, and an interface 1004 including an input/output circuit.
  • the functions of the above-mentioned control device 12 are stored in the storage 1003 as a computer program.
  • the processor 1001 reads the computer program from the storage 1003, expands it in the main memory 1002, and executes the above-mentioned processing according to the program.
  • the computer program may be distributed to the computer system 1000 via a network.
  • the computer program or computer system 1000 can calculate the position of the hydraulic excavator 1 based on the detection data of the position sensor 9, calculate the position of the work equipment 5 of the hydraulic excavator 1 based on the position of the hydraulic excavator 1, store the position of a specified point at the work site of the hydraulic excavator 1, and calculate the distance between the position of the point and the position of the work equipment 5.
  • the measurement system 300 of the hydraulic excavator 1 includes a position and orientation calculation unit 20 that calculates the position of the hydraulic excavator 1 based on the detection data of the position sensor 9, a work machine position calculation unit 22 that calculates the position of the work machine 5 possessed by the hydraulic excavator 1 based on the position of the hydraulic excavator 1, a construction data memory unit 15 that stores the position of a specified point at the work site of the hydraulic excavator 1, and a distance calculation unit 23 that calculates the distance between the position of the point and the position of the work machine 5.
  • the position of a point previously set at the work site is designated as either the start point or the end point, so that the measurement system 300 can measure the distance between the two points even if the work implement 5 of the hydraulic excavator 1 does not reach either the start point or the end point.
  • the construction data storage unit 15 stores a position that is preset at the work site as the position of the point.
  • the construction data storage unit 15 may store the position of the work machine 5 calculated by the work machine position calculation unit 22 as the position of the point.
  • the position of the point stored in the construction data storage unit 15 may be detected in advance by a predetermined three-dimensional sensor, or may be calculated using the cutting edge of the bucket 5C.
  • each of the construction data storage unit 15, vehicle body data storage unit 16, operation data acquisition unit 17, input data acquisition unit 18, sensor data acquisition unit 19, position and orientation calculation unit 20, tilt angle calculation unit 21, work machine position calculation unit 22, distance calculation unit 23, display control unit 24, point position selection unit 25, travel control unit 26, turning control unit 27, and work machine control unit 28 may be configured as separate hardware.
  • the work machine 1 is a hydraulic excavator having a running body 3 and a rotating body 4.
  • the work machine 1 does not have to have the running body 3 and the rotating body 4.
  • the work machine 1 only needs to have a working implement, and may be, for example, a bulldozer or a wheel loader.
  • inclination sensor 11... attitude sensor, 11A... first attitude sensor, 11B... second attitude sensor, 11C... third attitude sensor, 12... control device, 14... driver's seat, 15... construction data storage unit, 16... vehicle body data storage unit, 17... operation data acquisition unit, 18... input data acquisition unit, 19... sensor data acquisition unit, 20... position and orientation calculation unit, 21... inclination angle calculation unit, 22...

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Abstract

作業機械の測定システムは、位置センサの検出データに基づいて作業機械の位置を算出する位置算出部と、作業機械の位置に基づいて、作業機械が有する作業機の位置を算出する作業機位置算出部と、作業機械の作業現場の所定のポイントの位置を記憶する施工データ記憶部と、ポイントの位置と作業機の位置との距離を算出する距離算出部と、を備える。

Description

作業機械の測定システム、作業機械、及び作業機械の測定方法
　本開示は、作業機械の測定システム、作業機械、及び作業機械の測定方法に関する。
　作業機械に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような掘削機械が開示されている。
特開２０１４－０７４３１８号公報
　作業現場において、作業機械の作業機が届かない２点間の距離を測定したいという要望がある。例えば川の中のように作業機械又は作業者が立ち入ることが困難な場所の２点間の距離を測定できる技術が要望される。
　本開示は、作業機が届かない２点間の距離を測定することを目的とする。
　本開示に従えば、位置センサの検出データに基づいて作業機械の位置を算出する位置算出部と、作業機械の位置に基づいて、作業機械が有する作業機の位置を算出する作業機位置算出部と、作業機械の作業現場の所定のポイントの位置を記憶する施工データ記憶部と、ポイントの位置と作業機の位置との距離を算出する距離算出部と、を備える、作業機械の測定システムが提供される。
　本開示によれば、作業機が届かない２点間の距離を測定することができる。
図１は、実施形態に係る作業機械を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る作業機械を示す模式図である。 図３は、実施形態に係る作業機械の運転室を示す図である。 図４は、実施形態に係る作業機械の制御システムを示すブロック図である。 図５は、実施形態に係る表示装置に表示される作業画面を示す図である。 図６は、実施形態に係るポイントの位置と作業機の位置との距離の測定方法を示すフローチャートである。 図７は、実施形態に係るポイントの位置と作業機の位置との距離の測定において表示装置に表示される測定画面の遷移図である。 図８は、実施形態に係るポイントの位置と作業機の位置との距離の測定において表示装置に表示される測定画面の遷移図である。 図９は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。
　以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
［作業機械］
　図１は、実施形態に係る作業機械１を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る作業機械１を示す模式図である。図３は、実施形態に係る作業機械１の運転室２を示す図である。
　作業機械１は、作業現場において稼働する。実施形態において、作業機械１は、油圧ショベルである。以下の説明において、作業機械１を適宜、油圧ショベル１、と称する。
　油圧ショベル１は、走行体３と、旋回体４と、作業機５と、油圧シリンダ６と、操作装置７と、車載モニタ８と、位置センサ９と、傾斜センサ１０と、姿勢センサ１１と、制御装置１２とを備える。
　図２に示すように、作業現場に３次元の現場座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）が規定される。旋回体４に３次元の車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）が規定される。
　現場座標系は、作業現場に規定された現場基準点Ｏｇから南北に伸びるＸｇ軸、現場基準点Ｏｇから東西に伸びるＹｇ軸、及び現場基準点Ｏｇから鉛直に伸びるＺｇ軸により構成される。
　車体座標系は、旋回体４に規定された代表点Ｏｍから旋回体４の前後方向に伸びるＸｍ軸、代表点Ｏｍから旋回体４の左右方向に伸びるＹｍ軸、及び代表点Ｏｍから旋回体４の上下方向に伸びるＺｍ軸により構成される。旋回体４の代表点Ｏｍを基準として、＋Ｘｍ方向は旋回体４の前方であり、－Ｘｍ方向は旋回体４の後方であり、＋Ｙｍ方向は旋回体４の左方であり、－Ｙｍ方向は旋回体４の右方であり、＋Ｚｍ方向は旋回体４の上方であり、－Ｚｍ方向は旋回体４の下方である。
　走行体３は、旋回体４を支持した状態で走行する。走行体３は、一対の履帯３Ａを有する。履帯３Ａの回転により、走行体３は、走行動作する。走行体３の走行動作は、前進動作及び後進動作を含む。油圧ショベル１は、走行体３により作業現場を移動することができる。
　旋回体４は、走行体３に支持される。旋回体４は、走行体３よりも上方に配置される。旋回体４は、走行体３に支持された状態で旋回軸ＲＸを中心に旋回動作する。旋回軸ＲＸは、Ｚｍ軸に平行である。旋回体４の旋回動作は、左旋回動作及び右旋回動作を含む。運転室２は、旋回体４に設けられる。
　作業機５は、旋回体４に支持される。作業機５は、作業を実施する。実施形態において、作業機５により実施される作業は、掘削対象を掘削する掘削作業及び掘削物を積込対象に積み込む積込作業を含む。
　作業機５は、ブーム５Ａと、アーム５Ｂと、バケット５Ｃとを含む。ブーム５Ａの基端部は、旋回体４の前部に回動可能に連結される。アーム５Ｂの基端部は、ブーム５Ａの先端部に回動可能に連結される。バケット５Ｃの基端部は、アーム５Ｂの先端部に回動可能に連結される。
　油圧シリンダ６は、作業機５を動作させる。油圧シリンダ６は、ブームシリンダ６Ａと、アームシリンダ６Ｂと、バケットシリンダ６Ｃとを含む。ブームシリンダ６Ａは、ブーム５Ａを上げ動作及び下げ動作させる。アームシリンダ６Ｂは、アーム５Ｂを掘削動作及びダンプ動作させる。バケットシリンダ６Ｃは、バケット５Ｃを掘削動作及びダンプ動作させる。ブームシリンダ６Ａの基端部は、旋回体４に連結される。ブームシリンダ６Ａの先端部は、ブーム５Ａに連結される。アームシリンダ６Ｂの基端部は、ブーム５Ａに連結される。アームシリンダ６Ｂの先端部は、アーム５Ｂに連結される。バケットシリンダ６Ｃの基端部は、アーム５Ｂに連結される。バケットシリンダ６Ｃの先端部は、バケット５Ｃに連結される。
　図３に示すように、操作装置７は、運転室２に配置される。操作装置７は、走行体３、旋回体４、及び作業機５の少なくとも一つを動作させるために操作される。操作装置７は、運転室２に搭乗したオペレータに操作される。オペレータは、運転室２に配置された運転シート１４に着座した状態で、操作装置７を操作することができる。
　操作装置７は、旋回体４及び作業機５の動作のために操作される左作業レバー７Ａ及び右作業レバー７Ｂと、走行体３の動作のために操作される左走行レバー７Ｃ及び右走行レバー７Ｄと、左フットペダル７Ｅ及び右フットペダル７Ｆとを含む。
　左作業レバー７Ａが前後方向に操作されることにより、アーム５Ｂがダンプ動作又は掘削動作する。左作業レバー７Ａが左右方向に操作されることにより、旋回体４が左旋回動作又は右旋回操作する。右作業レバー７Ｂが左右方向に操作されることにより、バケット５Ｃが掘削動作又はダンプ動作する。右作業レバー７Ｂが前後方向に操作されることにより、ブーム５Ａが下げ動作又は上げ動作する。なお、左作業レバー７Ａが前後方向に操作されたときに旋回体４が右旋回動作又は左旋回動作し、左作業レバー７Ａが左右方向に操作されたときにアーム５Ｂがダンプ動作又は掘削動作してもよい。
　左走行レバー７Ｃが前後方向に操作されることにより、走行体３の左側の履帯３Ａが前進動作又は後進動作する。右走行レバー７Ｄが前後方向に操作されることにより、走行体３の右側の履帯３Ａが前進動作又は後進動作する。
　左フットペダル７Ｅは、左走行レバー７Ｃと連動する。右フットペダル７Ｆは、右走行レバー７Ｄ連動する。左フットペダル７Ｅ及び右フットペダル７Ｆが操作されることにより、走行体３が前進動作又は後進動作されてもよい。
　車載モニタ８は、運転室２に配置される。車載モニタ８は、運転シート１４の右前方に配置される。車載モニタ８は、表示装置８Ａと、入力装置８Ｂと、警報装置８Ｃとを有する。
　表示装置８Ａは、規定の表示データを表示する。表示装置８Ａとして、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid　Crystal　Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic　Electroluminescence　Display）のようなフラットパネルディスプレイが例示される。
　入力装置８Ｂは、オペレータに操作されることにより入力データを生成する。入力装置８Ｂとして、ボタンスイッチ、コンピュータ用キーボード、及びタッチパネルが例示される。
　警報装置８Ｃは、規定の警報を出力する。実施形態において、警報装置８Ｃは、警報音を出力する音声出力装置である。なお、警報装置８Ｃは、警報光を出力する発光装置でもよい。
　位置センサ９は、現場座標系における旋回体４の位置を検出する。位置センサ９は、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global　Navigation　Satellite　System）を利用して現場座標系における旋回体４の位置を検出する。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global　Positioning　System）を含む。全地球航法衛星システムは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。位置センサ９は、ＧＮＳＳ衛星からＧＮＳＳ電波を受信するＧＮＳＳ受信機を含む。位置センサ９は、旋回体４に配置される。実施形態において、位置センサ９は、旋回体４のカウンタウエイトに配置される。
　位置センサ９は、第１位置センサ９Ａと、第２位置センサ９Ｂとを含む。第１位置センサ９Ａと第２位置センサ９Ｂとは、旋回体４の異なる位置に配置される。実施形態において、第１位置センサ９Ａと第２位置センサ９Ｂとは、旋回体４において左右方向に間隔をあけて配置される。第１位置センサ９Ａは、第１位置センサ９Ａが配置されている位置を示す第１測位位置を検出する。第２位置センサ９Ｂは、第２位置センサ９Ｂが配置されている位置を示す第２測位位置を検出する。
　傾斜センサ１０は、旋回体４の加速度及び角速度を検出する。傾斜センサ１０は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial　Measurement　Unit）を含む。傾斜センサ１０は、旋回体４に配置される。実施形態において、傾斜センサ１０は、運転室２の下方に設置される。
　姿勢センサ１１は、作業機５の姿勢を検出する。作業機５の姿勢は、作業機５の角度を含む。姿勢センサ１１は、旋回体４に対するブーム５Ａの角度を検出する第１姿勢センサ１１Ａと、ブーム５Ａに対するアーム５Ｂの角度を検出する第２姿勢センサ１１Ｂと、アーム５Ｂに対するバケット５Ｃの角度を検出する第３姿勢センサ１１Ｃとを含む。姿勢センサ１１は、油圧シリンダ６のストロークを検出するストロークセンサでもよいし、作業機５の角度を検出するポテンショメータでもよい。
［制御システム］
　図４は、実施形態に係る作業機械１の制御システム３０を示すブロック図である。油圧ショベル１は、制御システム３０を備える。制御システム３０は、測定システム３００を含む。制御システム３０は、車載モニタ８と、位置センサ９と、傾斜センサ１０と、姿勢センサ１１と、制御装置１２とを有する。制御装置１２は、油圧ショベル１を制御する。制御装置１２は、コンピュータシステムを含む。
　車載モニタ８は、コントローラ４０を有する。コントローラ４０は、施工データ記憶部１５と、入力データ取得部１８と、距離算出部２３と、表示制御部２４と、ポイント位置選択部２５とを有する。
　制御装置１２は、車体データ記憶部１６と、操作データ取得部１７と、センサデータ取得部１９と、位置方位算出部２０と、傾斜角算出部２１と、作業機位置算出部２２と、走行制御部２６と、旋回制御部２７と、作業機制御部２８とを有する。
　施工データ記憶部１５は、作業現場に規定される設計面を記憶する。設計面は、油圧ショベル１の外部に存在するコンピュータシステムにより作成される。設計面は、例えば設計室のような油圧ショベル１の外部施設において作成される。設計面は、現場座標系において規定される面である。複数の設計面により、作業現場の目標地形データが規定される。油圧ショベル１は、目標地形データに基づいて、作業現場を施工する。
　また、施工データ記憶部１５は、作業現場の所定のポイントの位置を記憶する。ポイントの位置は、現場座標系において規定される。施工データ記憶部１５は、複数のポイントの位置のそれぞれを記憶する。ポイントの位置は、例えば測量作業により取得される。例えば、３次元センサにより施工現場の地形の３次元データが測定され、３次元データにより規定される作業現場の地形の表面の複数の位置のそれぞれがポイントの位置として施工データ記憶部１５に記憶されてもよい。実施形態において、施工データ記憶部１５は、作業現場に予め設定された位置をポイントの位置として記憶する。
　車体データ記憶部１６は、油圧ショベル１の車体データを記憶する。油圧ショベル１の車体データは、作業機５の寸法を含む。作業機５の寸法は、ブーム５Ａの長さ、アーム５Ｂの長さ、及びバケット５Ｃの長さを含む。また、油圧ショベル１の車体データは、走行体３の寸法及び旋回体４の寸法を含む。
　操作データ取得部１７は、操作装置７が操作されることにより生成された操作データを取得する。
　入力データ取得部１８は、入力装置８Ｂが操作されることにより生成された入力データを取得する。
　センサデータ取得部１９は、位置センサ９の検出データ、傾斜センサ１０の検出データ、及び姿勢センサ１１の検出データを取得する。
　位置方位算出部２０は、位置センサ９の検出データに基づいて、現場座標系における旋回体４の位置及び方位角を算出する。上述のように、位置センサ９は、ＧＮＳＳ電波を受信するＧＮＳＳ受信機を含む。位置方位算出部２０は、ＧＮＳＳ電波に基づいて、旋回体４の位置及び方位角を算出する。旋回体４の方位角は、例えばＸｇ軸を基準とする旋回体４の方位角である。
　位置方位算出部２０は、第１位置センサ９Ａにより検出される第１測位位置及び第２位置センサ９Ｂにより検出される第２測位位置の少なくとも一方に基づいて、旋回体４の位置を算出する。位置方位算出部２０は、第１位置センサ９Ａにより検出される第１測位位置と第２位置センサ９Ｂにより検出される第２測位位置との相対位置に基づいて、旋回体４の方位角を算出する。
　傾斜角算出部２１は、傾斜センサ１０の検出データに基づいて、旋回体４の傾斜角を算出する。旋回体４の傾斜角は、旋回体４のロール角及びピッチ角を含む。ロール角とは、Ｘｇ軸を中心とする傾斜方向における旋回体４の傾斜角をいう。ピッチ角とは、Ｙｇ軸を中心とする傾斜方向における旋回体４の傾斜角をいう。傾斜角算出部２１は、傾斜センサ１０の検出データに基づいて、旋回体４のロール角及びピッチ角を算出する。
　作業機位置算出部２２は、位置方位算出部２０により算出された作業機械１の位置に基づいて、作業機５の位置を算出する。実施形態において、作業機位置算出部２２は、車体データ記憶部１６に記憶されている油圧ショベル１の車体データと、位置方位算出部２０により算出された旋回体４の位置及び方位角と、傾斜角算出部２１により算出された旋回体４の傾斜角と、姿勢センサ１１の検出データとに基づいて、現場座標系における作業機５の位置を算出する。作業機５の位置は、バケット５Ｃの位置を含む。バケット５Ｃの位置は、バケット５Ｃの先端部（刃先）の位置を含む。
　距離算出部２３は、施工データ記憶部１５に記憶されているポイントの位置と作業機位置算出部２２により算出された作業機５の位置との距離を算出する。上述のように、ポイントの位置及び作業機５の位置のそれぞれは、現場座標系において規定される。そのため、距離算出部２３は、現場座標系において、ポイントの位置と作業機５の位置との距離を算出することができる。
　距離算出部２３は、ポイントの位置と作業機５の位置との一方の位置を始点とし、他方の位置を終点として、距離を算出する。
　距離算出部２３は、ポイントの位置と作業機５の位置との距離として、ポイントの位置と作業機５の位置との直線距離、ポイントの位置と作業機５の位置との水平方向の距離、及びポイントの位置と作業機５の位置との鉛直方向の距離を算出することができる。また、距離算出部２３は、水平面に対するポイントの位置と作業機５の位置とを結ぶラインの傾斜角度（勾配）を算出することができる。
　距離算出部２３は、入力装置８Ｂからの入力データに基づいて、距離を算出する。運転室２に搭乗した油圧ショベル１のオペレータは、入力装置８Ｂを操作することにより、複数のポイントから距離の算出に使用するポイントを選択することができる。
　ポイント位置選択部２５は、複数のポイントから距離の算出に使用するポイントを選択する。ポイント位置選択部２５は、入力装置８Ｂが操作されることにより生成された入力データに基づいて、施工データ記憶部１５に記憶されている複数のポイントから距離の算出に使用するポイントを選択する。
　表示制御部２４は、車載モニタ８の表示装置８Ａを制御する。表示制御部２４は、規定の表示データを表示装置８Ａに表示させる。実施形態において、表示制御部２４は、距離算出部２３により算出された距離を表示装置８Ａに表示させる。また、表示制御部２４は、距離算出部２３により算出されたポイントの位置と作業機５の位置とを結ぶラインの勾配を表示装置８Ａに表示させる。
　走行制御部２６は、操作データ取得部１７により取得された操作装置７の操作データに基づいて、走行体３を制御する。
　旋回制御部２７は、操作データ取得部１７により取得された操作装置７の操作データに基づいて、旋回体４を制御する。
　作業機制御部２８は、操作データ取得部１７により取得された操作装置７の操作データに基づいて、作業機５を制御する。
［作業画面］
　図５は、実施形態に係る表示装置８Ａに表示される作業画面３１を示す図である。油圧ショベル１が掘削作業中においては、表示制御部２４は、表示装置８Ａに作業画面３１を表示させる。図５に示すように、作業画面３１に、表示エリア３１Ａと表示エリア３１Ｂと表示エリア３１Ｃとが規定される。
　作業画面３１には、油圧ショベル１を示すシンボル画像１０１が表示される。油圧ショベル１のシンボル画像１０１は、現場座標系において作業現場を側方から見たときの油圧ショベル１を示す第１シンボル画像１０１Ａと、現場座標系において作業現場を上方から見たときの油圧ショベル１を示す第２シンボル画像１０１Ｂとを含む。
　表示エリア３１Ａには、作業現場を側方から見たときの油圧ショベル１を示す第１シンボル画像１０１Ａと、作業現場を側方から見たときの目標施工面１５０とが表示される。
　表示エリア３１Ｂには、バケット５Ｃを示すシンボル画像５０１Ｃと、作業対象の目標形状を示す目標施工面１５０とが表示される。表示エリア３１Ｂには、バケット５Ｃを後方から見たときのシンボル画像５０１Ｃと目標施工面１５０とが表示される。
　表示エリア３１Ｃには、作業現場を上方から見たときの油圧ショベル１を示す第２シンボル画像１０１Ｂと、作業現場を上方から見たときの目標施工面１５０とが表示される。
　表示制御部２４は、表示エリア３１Ａ及び表示エリア３１Ｃのそれぞれに表示されるシンボル画像１０１の視点を任意に変更可能である。表示制御部２４は、表示エリア３１Ｂに表示されるシンボル画像５０１Ｃの視点を任意に変更可能である。表示制御部２４は、表示エリア３１Ａ、表示エリア３１Ｂ、及び表示エリア３１Ｃのそれぞれに表示される目標施工面１５０の視点を任意に変更可能である。例えば、表示制御部２４は、作業現場を上方から見たときの油圧ショベル１を示す第２シンボル画像１０１Ｂと、作業現場を上方から見たときの目標施工面１５０とを表示エリア３１Ａに表示してもよい。また、作業画面３１には、表示エリア３１Ａ、表示エリア３１Ｂ、及び表示エリア３１Ｃのうち１つ又は２つの表示エリアが表示されてもよい。
　操作装置７が操作され、走行体３及び旋回体４の少なくとも一方が動作すると、走行体３及び旋回体４の少なくとも一方に連動して、作業画面３１において、目標施工面１５０が変化する。例えば、旋回体４が南を向いている場合、表示エリア３１Ｃには、油圧ショベル１を東側から見たときの目標施工面１５０が表示される。旋回体４の旋回により旋回体４が東を向いた場合、表示エリア３１Ｃには、油圧ショベル１を北側から見たときの目標施工面１５０が表示される。
　また、操作装置７が操作され、作業機５が動作すると、作業機５に連動して、作業画面３１において、シンボル画像５０１Ｃの位置及びシンボル画像１０１における作業機の姿勢が変化する。油圧ショベル１のオペレータは、作業画面３１を確認しながら、作業機５のバケット５Ｃが目標施工面１５０に沿って移動するように、操作装置７を操作することができる。表示制御部２４は、表示装置８Ａに作業画面３１を表示することにより、オペレータの操作をアシストすることができる。
［測定画面］
　図６は、実施形態に係るポイントの位置と作業機５の位置との距離の測定方法を示すフローチャートである。図７及び図８のそれぞれは、実施形態に係るポイントの位置と作業機５の位置との距離の測定において表示装置８Ａに表示される測定画面３２の遷移図である。測定画面３２には、作業現場を側方から見たときの油圧ショベル１を示す第１シンボル画像１０１Ａ及び作業現場を上方から見たときの油圧ショベル１を示す第２シンボル画像１０１Ｂのそれぞれが表示される。
　距離の測定において、表示制御部２４は、表示装置８Ａに測定画面３２を表示させる。不図示のメニュー画面においてオペレータにより測定画面３２が選択されることにより、表示制御部２４は、表示装置８Ａに測定画面３２を表示させることができる。
　図７に示すように、測定画面３２の第１画面３２Ａに、表示エリア３２Ｆと表示エリア３２Ｇとが規定される。表示エリア３２Ｆには、作業現場を側方から見たときの油圧ショベル１を示す第１シンボル画像１０１Ａ及び目標施工面１５０が表示される。表示エリア３２Ｇには、作業現場を上方から見たときの油圧ショベル１を示す第２シンボル画像１０１Ｂ及び目標施工面１５０が表示される（ステップＳ１）。
　第１画面３２Ａの下部に、作業現場の２点間の距離を測定するときの始点を指定するために操作される始点ボタン３３Ａ及び始点ボタン３３Ｂと、終点を指定するために操作される終点ボタン３４Ａ及び終点ボタン３４Ｂとが表示される。始点ボタン３３Ａが操作されることにより、作業機５の位置が２点間の距離を測定するときの始点に指定される。始点ボタン３３Ｂが操作されることにより、作業現場に予め設定されているポイントの位置が２点間の距離を測定するときの始点に指定される。終点ボタン３４Ａが操作されることにより、作業機５の位置が２点間の距離を測定するときの終点に指定される。終点ボタン３４Ｂが操作されることにより、作業現場に予め設定されているポイントの位置が２点間の距離を測定するときの終点に指定される。
　作業機５の位置を始点とする場合、オペレータは、操作装置７を操作して作業機５の位置を調整して始点を指定した後、始点ボタン３３Ａを操作する。作業現場に予め設定されたポイントの位置を始点とする場合、オペレータは、始点ボタン３３Ｂを操作する。ここでは、ポイントの位置が始点に指定されることとする。始点ボタン３３Ｂが操作されると、作業現場に予め設定された複数のポイントの位置のそれぞれが第２画面３２Ｂに表示される。オペレータは、第２画面３２Ｂに表示された複数のポイントの位置から任意のポイントの位置を始点に指定する。
　第２画面３２Ｂがタップされることにより入力装置８Ｂが操作される。入力データ取得部１８は、入力装置８Ｂが操作されることにより生成された始点の入力データを取得する（ステップＳ２）。
　ポイント位置選択部２５は、入力装置８Ｂが操作されることにより生成された入力データに基づいて、施工データ記憶部１５に記憶されている複数のポイントから距離の算出に使用するポイントを選択する。ポイント位置選択部２５は、第２画面３２Ｂにおいて指定された位置に対応するポイントを選択する。表示制御部２４は、始点となるポイントの位置を示す始点シンボル３５Ａを表示装置８Ａに表示させる。第２画面３２Ｂがタップされることにより、始点が確定される。始点が確定されることにより、測定画面３２が第２画面３２Ｂから第３画面３２Ｃに遷移する。
　なお、オペレータは、入力装置８Ｂを操作して、２点間の距離を測定するときの始点を指定してもよい。入力装置８Ｂがタッチパネルを含む場合、オペレータは、第１画面３２Ａの任意の位置をタップしてもよい。
　作業機５の位置を終点とする場合、オペレータは、操作装置７を操作して作業機５の位置を調整して終点を指定した後、終点ボタン３４Ａを操作する。作業現場に予め設定されたポイントの位置を終点とする場合、オペレータは、終点ボタン３４Ｂを操作する。ここでは、作業機５の位置が終点に指定されることとする。オペレータは、操作装置７を操作して、バケット５Ｃの刃先を作業現場の任意の位置に位置付ける。
　バケット５Ｃの刃先が作業現場の任意の位置に位置付けられた後、終点ボタン３４Ａが操作されることにより、表示制御部２４は、バケット５Ｃの測定基準点の入力を促す表示データを表示装置８Ａに表示させる（ステップＳ３）。
　バケット５Ｃの測定基準点は、バケット５Ｃの刃先のうち、車幅方向において左部、中央部、及び右部のいずれかに設定される。第４画面３２Ｄにおいて、「Left」、「Middle」、「Right」の文字データが表示される。オペレータは、バケット５Ｃの測定基準点を刃先の左部に設定する場合、「Left」を選択する。オペレータは、バケット５Ｃの測定基準点を刃先の中央部に設定する場合、「Middle」を選択する。オペレータは、バケット５Ｃの測定基準点を刃先の右部に設定する場合、「Right」を選択する。
　バケット５Ｃの測定基準点が選択されることにより、測定画面３２が第４画面３２Ｄから第５画面３２Ｅに遷移する。第５画面３２Ｅの表示エリア３２Ｆには、作業現場を側方から見たときの油圧ショベル１を示す第１シンボル画像１０１Ａ及び目標施工面１５０が表示される。第５画面３２Ｅの表示エリア３２Ｇには、作業現場を上方から見たときの油圧ショベル１を示す第２シンボル画像１０１Ｂ及び目標施工面１５０が表示される。
　バケット５Ｃの測定基準点が選択されることにより、作業機位置算出部２２は、現場座標系におけるバケット５Ｃの刃先の位置を算出する。作業機位置算出部２２は、ステップＳ３において指定されたバケット５Ｃの測定基準点の位置を算出する（ステップＳ４）。
　距離算出部２３は、ステップＳ３において指定された始点であるポイントの位置と、ステップＳ４において算出された終点であるバケット５Ｃの測定基準点の位置との距離を算出する（ステップＳ５）。
　表示制御部２４は、終点となるバケット５Ｃの測定基準点の位置を示す終点シンボル３５Ｂを表示装置８Ａに表示させる。また、表示制御部２４は、ステップＳ５において距離算出部２３により算出された距離を第５画面３２Ｅの表示エリア３２Ｈに表示させる（ステップＳ６）。
　表示制御部２４は、表示エリア３２Ｈに、ポイントの位置と作業機５の位置との距離として、ポイントの位置と作業機５の位置との直線距離、ポイントの位置と作業機５の位置との水平方向の距離、及びポイントの位置と作業機５の位置との鉛直方向の距離を表示させる。また、表示制御部２４は、表示エリア３２Ｈに、ポイントの位置と作業機５の位置とを結ぶラインの勾配を表示させる。
　以上、ポイントの位置が始点に指定され、作業機５の位置が終点に指定される例について説明した。作業機５の位置が始点に指定され、ポイントの位置が終点に指定されてもよい。また、ポイントの位置が始点及び終点に指定されてもよい。作業機５の位置が始点及び終点に指定されてもよい。作業機５の位置が始点に指定される場合、始点ボタン３３Ａが操作されることにより、表示制御部２４は、バケット５Ｃの測定基準点の入力を促す表示データを表示装置８Ａに表示させる。ポイントの位置が終点に指定される場合、終点ボタン３４Ｂが操作されることにより、第５画面３２Ｅを表示させる。
［コンピュータシステム］
　図９は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の制御装置１２は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random　Access　Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の制御装置１２の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。
　コンピュータプログラム又はコンピュータシステム１０００は、上述の実施形態に従って、位置センサ９の検出データに基づいて油圧ショベル１の位置を算出することと、油圧ショベル１の位置に基づいて、油圧ショベル１が有する作業機５の位置を算出することと、油圧ショベル１の作業現場の所定のポイントの位置を記憶することと、ポイントの位置と作業機５の位置との距離を算出することと、を実行することができる。
［効果］
　以上説明したように、実施形態に係る油圧ショベル１の測定システム３００は、位置センサ９の検出データに基づいて油圧ショベル１の位置を算出する位置方位算出部２０と、油圧ショベル１の位置に基づいて、油圧ショベル１が有する作業機５の位置を算出する作業機位置算出部２２と、油圧ショベル１の作業現場の所定のポイントの位置を記憶する施工データ記憶部１５と、ポイントの位置と作業機５の位置との距離を算出する距離算出部２３と、を備える。
　実施形態によれば、作業現場の２点間の距離を測定する場合において、作業現場に予め設定されたポイントの位置が始点及び終点のいずれか一方に指定されることにより、始点及び終点のいずれか一方に油圧ショベル１の作業機５が届かなくても、測定システム３００は、２点間の距離を測定することができる。
［その他の実施形態］
　上述の実施形態において、施工データ記憶部１５は、作業現場に予め設定された位置をポイントの位置として記憶することとした。施工データ記憶部１５は、作業機位置算出部２２により算出された作業機５の位置をポイントの位置として記憶してもよい。すなわち、施工データ記憶部１５に記憶されるポイントの位置は、所定の３次元センサにより予め検出されてもよいし、バケット５Ｃの刃先を用いて算出されてもよい。
　上述の実施形態において、施工データ記憶部１５、車体データ記憶部１６、操作データ取得部１７、入力データ取得部１８、センサデータ取得部１９、位置方位算出部２０、傾斜角算出部２１、作業機位置算出部２２、距離算出部２３、表示制御部２４、ポイント位置選択部２５、走行制御部２６、旋回制御部２７、及び作業機制御部２８のそれぞれが、別々のハードウエアにより構成されてもよい。
　上述の実施形態において、作業機械１が走行体３及び旋回体４を有する油圧ショベルであることとした。作業機械１は走行体３及び旋回体４を有しなくてもよい。作業機械１は、作業機を有していればよく、例えばブルドーザでもよいしホイールローダでもよい。
　１…油圧ショベル（作業機械）、２…運転室、３…走行体、３Ａ…履帯、４…旋回体、５…作業機、５Ａ…ブーム、５Ｂ…アーム、５Ｃ…バケット、６…油圧シリンダ、６Ａ…ブームシリンダ、６Ｂ…アームシリンダ、６Ｃ…バケットシリンダ、７…操作装置、７Ａ…左作業レバー、７Ｂ…右作業レバー、７Ｃ…左走行レバー、７Ｄ…右走行レバー、７Ｅ…左フットペダル、７Ｆ…右フットペダル、８…車載モニタ、８Ａ…表示装置、８Ｂ…入力装置、８Ｃ…警報装置、９…位置センサ、９Ａ…第１位置センサ、９Ｂ…第２位置センサ、１０…傾斜センサ、１１…姿勢センサ、１１Ａ…第１姿勢センサ、１１Ｂ…第２姿勢センサ、１１Ｃ…第３姿勢センサ、１２…制御装置、１４…運転シート、１５…施工データ記憶部、１６…車体データ記憶部、１７…操作データ取得部、１８…入力データ取得部、１９…センサデータ取得部、２０…位置方位算出部、２１…傾斜角算出部、２２…作業機位置算出部、２３…距離算出部、２４…表示制御部、２５…ポイント位置選択部、２６…走行制御部、２７…旋回制御部、２８…作業機制御部、３０…制御システム、３１…作業画面、３１Ａ…表示エリア、３１Ｂ…表示エリア、３１Ｃ…表示エリア、３２…測定画面、３２Ａ…第１画面、３２Ｂ…第２画面、３２Ｃ…第３画面、３２Ｄ…第４画面、３２Ｅ…第５画面、３２Ｆ…表示エリア、３２Ｇ…表示エリア、３２Ｈ…表示エリア、３３Ａ…始点ボタン、３３Ｂ…始点ボタン、３４Ａ…終点ボタン、３４Ｂ…終点ボタン、３５Ａ…始点シンボル、３５Ｂ…終点シンボル、１０１…シンボル画像、１０１Ａ…第１シンボル画像、１０１Ｂ…第２シンボル画像、１５０…目標施工面、３００…測定システム、５０１Ｃ…シンボル画像、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース、Ｏｇ…現場基準点、Ｏｍ…代表点、ＲＸ…旋回軸。

Claims (17)

  1. 　位置センサの検出データに基づいて作業機械の位置を算出する位置算出部と、
    　前記作業機械の位置に基づいて、前記作業機械が有する作業機の位置を算出する作業機位置算出部と、
    　前記作業機械の作業現場の所定のポイントの位置を記憶する施工データ記憶部と、
    　前記ポイントの位置と前記作業機の位置との距離を算出する距離算出部と、を備える、
    　作業機械の測定システム。
  2. 　前記距離算出部は、前記ポイントの位置と前記作業機の位置との一方の位置を始点とし、他方の位置を終点として、前記距離を算出する、
    　請求項１に記載の作業機械の測定システム。
  3. 　前記施工データ記憶部は、複数の前記ポイントの位置のそれぞれを記憶し、
    　複数の前記ポイントから前記距離の算出に使用するポイントを選択するポイント位置選択部を備える、
    　請求項１に記載の作業機械の測定システム。
  4. 　前記施工データ記憶部は、前記作業現場に予め設定された位置を前記ポイントの位置として記憶する、
    　請求項１に記載の作業機械の測定システム。
  5. 　前記施工データ記憶部は、前記作業機位置算出部により算出された前記作業機の位置を前記ポイントの位置として記憶する、
    　請求項１に記載の作業機械の測定システム。
  6. 　前記距離は、前記ポイントの位置と前記作業機の位置との直線距離、前記ポイントの位置と前記作業機の位置との水平方向の距離、及び前記ポイントの位置と前記作業機の位置との鉛直方向の距離を含む、
    　請求項１に記載の作業機械の測定システム。
  7. 　前記距離算出部は、水平面に対する前記ポイントの位置と前記作業機の位置とを結ぶラインの傾斜角度を算出する、
    　請求項１に記載の作業機械の測定システム。
  8. 　前記距離算出部により算出された前記距離を表示装置に表示させる表示制御部を備える、
    　請求項１に記載の作業機械の測定システム。
  9. 　請求項１に記載の作業機械の測定システムを備える、
    　作業機械。
  10. 　位置センサの検出データに基づいて作業機械の位置を算出することと、
    　前記作業機械の位置に基づいて、前記作業機械が有する作業機の位置を算出することと、
    　前記作業機械の作業現場の所定のポイントの位置を記憶することと、
    　前記ポイントの位置と前記作業機の位置との距離を算出することと、を含む、
    　作業機械の測定方法。
  11. 　前記ポイントの位置と前記作業機の位置との一方の位置を始点とし、他方の位置を終点として、前記距離を算出する、
    　請求項１０に記載の作業機械の測定方法。
  12. 　複数の前記ポイントの位置のそれぞれを記憶し、
    　複数の前記ポイントから前記距離の算出に使用するポイントを選択する、
    　請求項１０に記載の作業機械の測定方法。
  13. 　予め設定された前記作業現場の位置を前記ポイントの位置として記憶する、
    　請求項１０に記載の作業機械の測定方法。
  14. 　前記作業機械の位置に基づいて算出された前記作業機の位置を前記ポイントの位置として記憶する、
    　請求項１０に記載の作業機械の測定方法。
  15. 　前記距離は、前記ポイントの位置と前記作業機の位置との直線距離、前記ポイントの位置と前記作業機の位置との水平方向の距離、及び前記ポイントの位置と前記作業機の位置との鉛直方向の距離を含む、
    　請求項１０に記載の作業機械の測定方法。
  16. 　水平面に対する前記ポイントの位置と前記作業機の位置とを結ぶラインの傾斜角度を算出する、
    　請求項１０に記載の作業機械の測定方法。
  17. 　算出された前記距離を表示装置に表示させることを含む、
    　請求項１０に記載の作業機械の測定方法。
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