JPS62146305A - 締め固め機械の操向制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野］ この発明は、コンパクタやロードローラ等の締め固め機械の走行軌跡を基に輾圧箇所を決定し該輾圧箇所への操向制御を自動又は半自動で行う締め固め機械の操向制御システムに関する。 【従来の技術】

従来の締め固め機械の螺圧制御システムとして、センサ
で車輪の前後進の回数を検出して往復回数をカウントし
、もって恒圧回数を算出して残存螺圧回数をオペレータ
に外部表示し或いは所定回数の検圧走行（前後進）を自
動制御する構成は知られている。 また、螺圧パターン（恒圧走行時の前後進）を予め一定
に設定しておき輾圧箇所で所定の螺圧走行を行う構成も
知られている。 しかしながら、上記構成からでは、単に検圧回数の制御
を行い或いは所定螺圧パターン　ニ基づいた前後進を行
うことはできるが、作業を行う箇所を決定し、そこで所
定の検圧作業を行うことは全てオペレータのマニュアル
作業に任せられている。 従って、輾圧箇所の決定やそこへの移動を含めた作業は
オペレータにとって負担となっており、自動化が待たれ
ている。

【発明が解決しようとする問題点】

この発明は上記事情に鑑みて鋭意研究の結果創案された
ものであって、その主たる課題は、締め固め機械の走行
軌跡を検出して、現在位置を認識することにより、輾圧
箇所への締め固め機械の操向条件を決定して自動又は半
自動制御を行うことのできる締め固め機械の検圧制御シ
ステムを提供するにある。

【問題点を解決するための手段】

この発明は上記課題を解決するために、第１図の機能ブ
ロック図に示す如く、 （ａ）、！圧子定範囲データを入力するデータ入力手段
１１を設ける、 （ｂ）、締め固め機械Ｃに搭載されて締め固め機械Ｃの
相対的な位置を検出する相対的位置検出手段およびまた
は地上の所定位置にある基準点を基にして締め固め機械
Ｃの絶対的な位置を検出する絶対的位置検出手段からな
る位置検出手段１０を設ける、 （Ｃ）、上記位置検出手段１０の相対的位置検出手段か
ら検知された信号を基に締め固め機械Ｃの走行速度及び
操向角を検出して位置乃至操向軌跡を算出し、およびま
たは上記位置検出手段の絶対的位置検出手段から検知さ
れた信号を基に締め固め機械Ｃの位置乃至操向軌跡を算
出する走行軌跡演算手段１を設ける、 （ｄ）、走行軌跡演算手段１で得られた走行軌跡から現
在の位置が輾圧箇所か否かを判定する輾圧箇所判定手段
２を設ける、 （ｆ）、輾圧箇所での作業が前記入力された螺圧作業条
件を満たしたか否かを判定する検圧完了確認手段３を設
ける、 （ｇ）、検圧完了と確認された輾圧範囲を検圧予定範囲
から差分し残存範囲を算出する残存範囲認識手段４を設
ける、 （ｈ）、残存範囲中で次ぎに行う輾圧箇所を決定する輾
圧箇所決定手段５を設ける、 （１）、決定された輾圧箇所に向かうための操向条件を
算出する操向条件演算手段６を設ける、（ｊ）、得られ
た操向条件に基づいて、像舵制御機構８を自動的に制御
し、或いは外部表示装置９を介して操向条件乃至手順を
オペレータに指示する操向制御手段７を設ける、という
技術的手段を講じている。

【作　用】

データ入力手段１１を介して検圧予定範囲データを入力
する。 位置検出手段１０から検知された信号を基に、走行軌跡
演算手段１によって締め固め機械Ｃの位置（位置座標等
）を算出しそれから走行軌跡を求める。 次ぎに、該走行軌跡と前記入力された検圧予定範囲デー
タとから輾圧箇所判定手段２で締め固め機械が輾圧予定
範囲中の輾圧箇所に到達したか否かを判定する。 輾圧箇所で所定の検圧作業が終了したことが検圧完了確
認手段３で確認されると、次ぎに残存範囲認識手段４で
、前記入力された保圧予定範囲データから検圧完了の確
認された輾圧箇所が差分され残存する検圧予定範囲が算
出される。 輾圧箇所決定手段５は、上記残存する幅圧予定範囲から
次ぎに行う輾圧箇所を判定し、操向条件演算手段６が現
在の位置データ（座標）から上記判定された次の輾圧箇
所へ移動するための操向条件乃至手順を算出する。 この操向条件演算手段６の手順を基に操向制御手段７が
制御コマンドを出力し操舵制御機構１４又は外部表示装
置１３を制御する。 この制御によって締め固め機械Ｃが次ぎの輾圧箇所にく
ると前記輾圧箇所判定手段２により輾圧箇所と判定され
前記と同様の手順が作業終了まで繰り返される。

【実施例】

以下に、この発明に係る締め固め機械の検圧管理システ
ムをコンパクタに用いた場合の好適実施例を第２図のブ
ロック図に基づいて説明する。 コンパクタＣの左右の動輪−１，Ｗ２には相対的位置ネ
★出センサ１０として回転エンコーダ１０ａ。 １０ｂがそれぞれ取付けられている。 この回転エンコーダ１０ａ、１０ｂから検出された左右
動輪−１，闇の回転数データはマイクロコンピュータ構
成の検圧作業制御装置２０に入力される この検圧作業制御装置２０は、Ｉ１０ポート、メモリ、
ＣＰＵからなる通常のマイクロコンピュータ構成からな
っていてコンパクタＣに搭載されており、データ入力手
段１１と、外部表示装置１３と、操舵制御機構１４と走
行制御機構１２とが接続されている。 ここでデータ入力手段１１は前記データをマニュアル入
力するキーボード等であってもよいが、本実施例におい
てはデータ読取装置からなっており、予め外部記憶体Ｃ
１にストアしである検圧予定範囲や恒圧作業条件データ
等を入力することができる。 検圧予定範囲データは、作業単位時間（例えば１日）で
行われる検圧予定範囲の地図（二次元座標で表す）デー
タからなっている。 次ぎに検圧作業条件データは、各螺圧箇所毎の設計上の
要求圧密塵と、土壌の含水比等の土質データ、即ち恒圧
回数、検圧速度を決定するためのデータ或いは直接に検
圧回数及び恒圧速度のデータからなっており、上記デー
タ読取装置１１を介して検圧作業制御装置２０のメモリ
　（図示せず）に入力される。 この検圧作業制御装置２０の演算処理部２０Ａには、走
行軌跡演算手段１と、輾圧箇所判定手段２と、検圧完了
確認手段３と、残存範囲認識手段４と、保圧箇所決定手
段５と、操向条件演算手段６と、操向制御手段７と、最
適検圧条件決定手段８と、検圧走行制御手段９とが設け
られている。 そこで、上記演算処理部２０Ａの作用を第３図に示すフ
ローチャートを参照しつつ説明する。 まず、ステップ■で外部記憶体Ｃ１にストアされている
輾圧予定範囲データ、検圧作業条件データをデータ読取
装置１１゛を介して入力する。 次ぎに、ステップ■で前記回転エンコーダ１０ａ、１０
ｂの検知信号を入力する。 この入力された左右動輪−１，目の回転数データを基に
ステップ■で現在位置座標が算出される。 即ち、入力された上記回転数データは、走行軌跡演算手
段１に入力される。 この走行軌跡演算手段１では、左右動輪−１゜岡の単位
時間における回転数データを基に、両者の回転数データ
を平均することにより走行距離及び走行速度を算出し、
起算点からの現在位置座標（ｘ、ｙ　）を算出する。 走行距離は動輪の外周の長さに上記平均回転数を積算す
ることにより算出し、また走行速度は単位時間における
回転数の比率又は走行距離を基に算出することができる
。 更に、左右の回転数の差を求めて、それを基に操向角を
算出する。 また回転の方向く正逆方向）から前後進を判定すること
ができる。 しかし、回転数だけからは前後進の判定ができないセン
サの場合には、動輪旧、礼の前後進を判定する前後進判
定センサ１０ｃを併せて設けてもよい。 この前後進判定センサ１０ｃとしては、例えば動輪の回
転方向から前後進を検出するもの、リアクラッチが入っ
たか否かで検知信号を発するもの、または逆転装置の駆
動を検出するものその他要するに車輪乃至車輌の前後進
を検出するものであれば如何なる構成のもであってもよ
い。 このようにして左右動輪−１，Ｗ２の回転数データから
走行距離と走行速度と操向角を演算することができ現在
位置座標を算出することができる。 この現在位置座標は、前記データ読取装置１１を介して
入力された検圧予定範囲データと同一の基準（座標軸、
単位）からなる二次元座標がらなっており、検圧予定範
囲データと比較してコンパクタＣの座標上の位置を求め
ることができる。 この発明において、締め固め機械の走行軌跡を求めるた
めの構成は、上記実施例に限定されないことは勿論であ
る。 本実施例では位置検出センサ１０としての相対的位置検
出センサとして、操向を行う前輪の左右の動輪−１，Ｗ
２の回転数を検出するセンサ（−例としての回転エンコ
ーダ）を用いた構成を例示したが、その他相対的位置検
出センサを用いたものとしては次に述べる如き構成があ
る。 （１）０位置検出センサ１０として、締め固め機械の速
度を検出するセンサ（速度計のデータを用いてもよい）
と、操舵角を検出するセンサを設けておき、走行軌跡算
出手段１で速度センサがら検知された速度データを基に
時間で積分して移動距離を算出し、該移動距離と検出さ
れた。操向角を組み合わせて位置座標を演算し操向軌跡
を求める構成等。 次ぎに、位置検出センサ１０の絶対的位置検出センサを
用いたものとしては次に述べる如き構成がある。 （１）９位置検出センサ１０として、電磁波、光、ＦＭ
波又はマイクロ波等を受信するセンサを用いる。 そして、作業範囲内に基準点となって電磁波・光・ＦＭ
波・マイクロ波等を発信する固定物体（標準位置ポール
等）を予め設置しておき、前記センサで電磁波等を受信
した方向を単位時間毎に検出し、走行軌跡算出手段１で
該検出角度データをもとに締め固め機械と該固定物体と
の間の距離を演算して締め固め機械の位置座標を算出し
、この連続的な位置データを連結することにより走行軌
跡を演算する構成。 （２）０位置検出センサ１０として、車輌側から超音波
又は赤外線等を発信し、その反射時間を測定するセンサ
を用いる。 作業範囲内の地上に基準点として固定物体（標準位置ポ
ール等）を予め設置しておき、前記センサから一定時間
間隔で発信される超音波が上記固定物体に反射して戻る
時間を測定し、走行軌跡算出手段で該反射時間を基に締
め固め機械と該固定物体との間の距離を演算して締め固
め機械の位置座標を算出し、この連続的な位置データを
連結することにより走行軌跡を演算する構成等がある。 上記絶対的位置検出センサを用いる構成は信頼性が高い
が、基準点となる固定物体を数多く設けなければならな
い欠点がある。 そこで前記相対的位置検出センサと上記絶対的位置検出
センサを併用する構成が好ましい。 即ち、チェックポイントを設けておき、通常は走行軌跡
演算手段１で演算しておき、上記チェックポイント位置
で絶対的な位置を算出して前記相対的な走行軌跡演算手
段で演算した軌跡データ即ち現在の位置データと一致す
るか否か比較し、一致しない場合には絶対的な位置デー
タに修正しそこを演算の起算点として再び相対的な走行
軌跡演算手段で走行軌跡を算出する（これは固定物体（
チェックポイント）が少なくてもよい利点がある）構成
等である。 このようにして算出されたコンパクタＣの位置座標デー
タは次ぎにステップ■で予め検圧予定範囲データで定め
られた輾圧箇所か否か判定される。 即ち、輾圧箇所判定手段２は、上記位置座標が検圧予定
範囲に含まれるか否か判定するものである。 輾圧箇所と判定された場合に、ここでの検圧作業（検圧
回数・検圧速度）は、オペレータがマニュアルで遂行す
るものであっても或いは自動乃至半自動で制御されるも
のであってもよい。 即ち、例えば第２図で示す如く、予めデータ入力手段１
１で、輾圧箇所毎の検圧回数及び検圧速度条件或いはそ
れを算出するための設計上の要求圧密度及び土壌の含水
比等の土質データを入力しておき、ステップ■で最適検
圧条件決定手段８により該輾圧箇所に対応する検圧作業
条件または検圧回数及び検圧速度データをメモリ（図示
せず）から呼出して検圧回数と速度を決定し、ステップ
■で検圧走行制御手段９を介して締め固め機械Ｃの検圧
走行制御を行う構成を設けてもよい。 即ち、当該輾圧箇所における検圧作業条件として直接検
圧回数乃至保圧速度がデータ入力されていればそのデー
タが作業条件として決定され、また当該輾圧箇所におけ
る設計上の要求圧密度及び当該土壌の含水比等の土壌側
の条件がデータ入力されている場合には最適な検圧回数
及び恒圧速度を演算して決定する。 このようにして決定された輯圧回数乃至検圧速度が制御
条件として走行制御機構１２に送られてアクチュエータ
を介して締め固め機械Ｃの検圧速度及び検圧回数の制御
が行われる。 本実施例においては、走行制御機構１２として、速度段
制御機構１２Ａとエンジン・ガバナ制御機構１２Ｂとが
設けられており、前記作業条件に従って、制御駆動され
る。 次ぎにステップ■で検圧作業が終了したが否かが判定さ
れる。 これは所定恒圧速度による検圧回数が実行されたか否か
を轍圧完了確認手段３で終了が判定される。 この検圧完了確認手段３は、例えば前記輾圧箇所判定手
段２が輾圧箇所と判定した場合にリセットすると共に、
最適幅圧条件決定手段８から検圧回数を呼出し、検圧走
行時の検圧回数即ち前後進の回数をカウント（減算）し
て残り回数を外部表示装置１３に表示すると共に、検圧
回数が前記条件を満たした場合に検圧完了と判定する構
成、或いは前記最適検圧条件決定手段８で決定された最
適作業条件通りに検圧作業が行われているか否かを検出
し、該条件を満たした場合に作業完了と判定するモニタ
リング手段或いはオペレータが所定作業を終了した場合
にマニュアルで検圧終了ボタンを投入する等の構成があ
る。 これにより所定作業が終了したことが確認されると、次
ぎにステップ■で残存範囲認識手段４により、メモリに
ストアされている轍圧予定範囲から検圧完了の確認され
た輾圧箇所が差分され残存する検圧予定範囲が算出され
る。 そして、ステップ■で輾圧箇所決定手段５により、上記
残存する検圧予定範囲から次ぎに行う輾圧箇所を判定す
る。 この判定は、例えば現在位置から最短距離にある検圧予
定箇所を判定し、そこを次ぎに行う輾圧箇所と決定する
ものである。 そしてステップ［相］で操向条件演算手段６により前記
決定された次の輾圧箇所への走行経路を算出し操向条件
乃至手順を決定する。 また次の輾圧箇所へ向かう速度（移動時速度）を予め設
定しておけば、同時に速度制御を行うこともできる。 そして上記操向条件乃至手順は操向制御手段７に出力さ
れ、ステップＯで操向制御手段７がら操舵制御機構１４
により操舵制御することによってコンパクタＣを次の（
転）圧箇所まで移動させる。 そして次ぎにステップ■に戻り、輾圧箇所判定手段２に
よって現在の位置が輾圧箇所が否が判定し、輾圧箇所に
来ていると判定されると、前記と同一の手順が繰り返さ
れる。 また、前記ステップ■で輯圧予定範囲データに残存範囲
がないと判定された場合にはステップ＠に進み作業が終
了か否か判定する。 これは作業終了ボタンの投入の有無等によって検出して
もよい。 作業終了と判定された場合は終了となり、そうでない場
合は再度ステップ■に戻りデータ人が行われる。 なお、上記実施例では、走行制御機構１２及び操舵制御
制御手段１４は共にアクチュエータを介して駆動機構や
操舵機構を自動制御する構成を示したが、上記制御をオ
ペレータに行わせるべく外部表示装置１３に走行乃至操
向指示を行う構成であってもよい。 なお、この保圧作業制御装置２０に記録装置３０を一体
的に内蔵すれば、実際に行った検圧作業を記録すること
ができて好ましい。 この記録装置３０は、記録制御手段３１により前記幅圧
完了確認手段３で確認した検圧回数や輯圧速度等を輾圧
箇所毎に記録制御するもの、或いは走行軌跡を記録制御
するものであってもよい。 そして、データ入力用のマニュアル入力・ンチＫを設け
ておけば、例えばオペレータの識別コードやコンパクタ
の車種データ等をマニュアル入力することができる。 これら入力されたデータは上記記録制御平段３１によっ
て書込装置１６に送られＩＣカードその他の外部記憶体
Ｃ２に書込まれる。 それと共に例えば作業条件データが要求圧密度や土壌の
含水比データ等の土質データである場合には締め固め機
械Ｃの機種データを入力することによって前記最適熊圧
条件決定手段８で当該機種に対応する重量データが呼び
出され、それを基に演算して検圧速度乃至回数を決定す
る構成としてもよい。 従って、外部記憶体Ｃ２には、書込装置１６を介してコ
ンパクタＣの走行軌跡、輾圧範囲、検圧回数、検圧速度
、オペレータの識別コード、コンパクタの車種等の管理
データをストアさせることができる。 このようなデータがストアされた外部記憶体Ｃ２は作業
終了により書込装置１６から取り外されて、外部の管理
事務所等にあるホストコンピュータ等コンピュータ構成
のデータ処理装置４０で再生装置（ＩＣカードリーダ）
を介する等してデータ入力され所定のデータ処理が行わ
れて作業日報等の管理用データが得られる。 この外部記憶体Ｃ２は例えばＩＣカードやレーザーカー
ドの如きカード型記憶体やＲＡＭパック等の記憶装置そ
の他記憶媒体の種類を問わず用いることができる。 また、前記保圧データは外部記憶体ｃ２を介さず、或い
は併用して恒圧作業制御装置２ｏ乃至記録装置３０の図
示しない内部メモリに記憶させておき、通信手段を介し
て前記データ処理装置４０にデータ通信する構成であっ
てもよい。 尚、図中１３゛　は画像出力装置であって、入力された
輾圧予定範囲データ乃至地図データを外部表示し、その
上に現在の締め固め機械の位置や残存する輾圧範囲を重
ねて表示する装置であり、これによりオペレータは現在
位置を視認しながら作業を遂行することができる。 第４図は位置検出手段として前記相対的検出手段と絶対
的検出手段を併用した場合の異なる実施例を示すブロッ
ク図である。 即ち、この実施例においては、位置確認手段２１を設け
て、絶対的位置検出手段１０ｄから検知された信号を基
に位置座標を演算するもので、位置データ修正手段２２
で相対的位置検出手段１０ａ〜１０ｃからの検知信号に
より演算された位置データが正しいか否か判定し、正し
くない場合には絶対位置検出手段１０ｄで検出された位
置データを置き換えて輾圧箇所の決定を行いまな、走行
軌跡演算手段１へ上記位置座標データをフィードバック
し、該位置座標を起算点として走行軌跡を算出するもの
である。 これにより、作業範囲内に予めチェックポイントを設け
ておき、該チェックポイント（固定位置）を基準に信頼
性の高い締め固め機械の位置を算出し、位置データを確
認しなから憬圧作業を遂行することができる。 また図中Ｆは帰還制御手段であって、走行軌跡演算手段
１乃至位置確認手段２１で算出された位置データを操向
条件演算手段６にフィードバックして正しく走行が行わ
れているか否かをチェックしより正確な操向方向を算出
しうるようになっている。 尚、その他の構成は前記実施例と同様であるので同一構
成には同一符合を付して説明を省略する。 上記実施例においては締め固め機械としてコンパクタを
用いた構成を例示したが、ロードローダ、タイヤローラ
その他の締め固め作業を行う機械であればこの発明の技
術的範囲に含まれる。 ここで、ロードローラでは駆動輪（前輪）と案内輪（後
輪・・１輪のもの、２輪のもの等がある）とからなるの
で回転エンコーダ等車輪の回転数を検出するセンサでは
操向方向を算出することができないので、相対的に走行
軌跡を算出するには、操向を行う前輪の左右端の位置の
ヅレを検出するセンサ或いは操向１桑縦装置乃至操向装
置（キングピン）等から操向角度を検出するセンサを併
用することが好ましい。 また、タイヤローラには左右にタイヤが設けられている
ので、タイヤの回転数から軌跡を算出する場合には、最
も外側の左右端のタイヤに回転数検出用のセンサを設け
ることが好ましい。

【発明の効果】

この発明は上記構成からなるので、締め固め機械の輾圧
予定範囲データと検出された走行軌跡を基にして輾圧箇
所を確認し或いは続行して行う輾圧箇所を決定し、操向
方向を制御することができ、従来マニュアルによってい
た輾圧箇所への走行についてオペレータの負担を軽減す
ると共に信頼性の高い作業を保障することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る締め固め機械の検圧制御システ
ムの機能ブロック図、第２図はこの発明のシステムの実
施例を示すブロック図、第３図は上記実施例のフローチ
ャート、第４図はこの発明の他の実施例を示すブロック
図である。 １・・・走行軌跡演算手段 ２・・・輾圧箇所判定手段 ３・・・検圧完了確認手段 ４・・・残存範囲認識手段 ５・・・輾圧箇所決定手段 ６・・・操向条件演算手段 ７・・・操向制御手段 １０・・・位置検出手段 １１・・・データ入力手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、輾圧予定範囲を入力するデータ入力手段と、締
   め固め機械に搭載されて締め固め機械の相対的な位置を
   検出する相対的位置検出手段およびまたは地上の所定位
   置にある基準点を基にして締め固め機械の絶対的な位置
   を検出する絶対的位置検出手段からなる位置検出手段と
   、 上記位置検出手段の相対的位置検出手段から検知された
   信号を基に締め固め機械の走行速度及び操向角を検出し
   て位置乃至操向軌跡を算出し、およびまたは上記位置検
   出手段の絶対的位置検出手段から検知された信号を基に
   締め固め機械の位置乃至操向軌跡を算出する走行軌跡演
   算手段と、 走行軌跡演算手段で得られた走行軌跡から現在の位置が
   輾圧箇所か否かを判定する輾圧箇所判定手段と、 輾圧箇所での所定輾圧作業が行われたか否かを確認する
   輾圧完了確認手段と、 輾圧完了と確認された輾圧範囲を輾圧予定範囲から差分
   し残存範囲を算出する残存範囲認識手段と、 残存範囲中で次ぎに行う輾圧箇所を決定する輾圧箇所決
   定手段と、 決定された輾圧箇所に向かうための操向条件を算出する
   操向条件演算手段と、 得られた操向条件に基づいて、操向制御機構を自動的に
   制御し、或いは外部表示装置を介して操向手順をオペレ
   ータに指示する操向制御手段 とからなることを特徴とする締め固め機械の操向制御シ
   ステム。