KR20200036006A

KR20200036006A - 시공 관리 장치, 표시 장치 및 시공 관리 방법

Info

Publication number: KR20200036006A
Application number: KR1020207005991A
Authority: KR
Inventors: 료 사사키; 야스후미 우에하라; 아즈미 이치카와
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-04-06
Also published as: JP6974217B2; WO2019167717A1; US11718973B2; CN111226007A; US20200232179A1; JP2019151973A; DE112019000116T5; CN111226007B

Abstract

버킷 위치 취득부는, 붐, 암 및 버킷을 구비하는 작업기를 구비하는 작업 기계로부터, 버킷의 윤곽점의 위쪽으로부터의 평면에서 볼 때에 있어서의 평면 위치 및 높이를 취득한다. 현황 지형 갱신부는, 작업 상태가 소정의 작업 상태인 경우에, 버킷의 높이에 기초하여 버킷의 평면 위치에 관한 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신한다.

Description

시공 관리 장치, 표시 장치 및 시공 관리 방법

본 발명은, 시공(施工) 관리 장치, 표시 장치 및 시공 관리 방법에 관한 것이다.

본원은, 2018년 2월 28일자에 일본에 출원된 특허출원 제2018-035664호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

특허문헌 1에는, 작업 기계(work machine)에 의해 시공 대상이 시공된 결과 변형된 현황 지형을 구하기 위해, 버킷(bucket)이 통과한 위치 정보에 기초하여 현황 지형 데이터를 생성하는 기술이 개시되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1에 기재된 방법에 의하면, 시공 관리 장치는, 버킷 날끝(blade edge)의 위치 데이터에 기초하여 버킷 날끝의 궤적을 특정하고, 버킷의 날끝이 통과한 위치의 높이가 현황 지형 데이터의 높이보다도 낮은 경우에, 현황 지형 데이터의 높이를 버킷의 날끝이 통과한 높이로 갱신한다.

국제 공개 제2014/167740호

특허문헌 1에 기재된 기술은, 작업 기계에 의한 굴삭(掘削; excavation) 작업에서의 최신의 현황 지형을 구하는 것을 목적으로 하기 때문에, 버킷의 날끝에서의 최하점에 기초하여 지형 데이터를 갱신한다. 다른 한편, 작업 기계가 성토(banking) 작업을 행하는 경우, 현 상태의 시공 대상의 높이보다도 높은 위치에 있어서 버킷이 동작하므로, 현황 지형 데이터가 갱신되지 않아, 실제의 현황 지형과의 괴리(乖離)가 생긴다.

본 발명의 목적은, 작업 기계에 의한 성토 작업 시에 현황 지형 데이터를 갱신할 수 있는 시공 관리 장치, 표시 장치 및 시공 관리 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 시공 관리 장치는, 시공 대상의 현황 지형을 나타내는 3차원 데이터인 현황 지형 데이터를 기억하는 현황 지형 기억부와, 붐(boom), 암(arm) 및 버킷을 가지는 작업기를 구비하는 작업 기계로부터, 상기 버킷의 윤곽점의 위쪽으로부터의 평면에서 볼 때에 있어서의 평면 위치 및 높이를 취득하는 버킷 위치 취득부와, 상기 작업 상태가 소정의 작업 상태일 경우에, 상기 버킷의 높이에 기초하여 상기 버킷의 평면 위치에 관한 상기 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신하는 현황 지형 갱신부를 구비한다.

상기 태양(態樣) 중 하나 이상의 태양에 따르면, 시공 관리 장치는, 작업 기계에 의한 성토 작업 시에 현황 지형 데이터를 갱신할 수 있다.

도 1은 작업기의 자세의 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시형태에 관한 시공 관리 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 3는 제1 실시형태에 관한 유압 셔블의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 제1 실시형태에 관한 유압 셔블의 제어계의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도 5는 제1 실시형태에 관한 작업기 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 버킷의 복수의 윤곽점과 설계면과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 제1 실시형태에 관한 작업기 제어 장치의 동작을 나타낸 플로우차트이다.
도 8은 제1 실시형태에 관한 시공 관리 장치의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도 9는 제1 실시형태에 관한 시공 관리 장치의 동작을 나타낸 플로우차트이다.
도 10은 성토 작업의 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 제1 실시형태에 관한 시공 관리 장치에 의한 현황 지형 데이터의 갱신 처리의 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 제2 실시형태에 관한 시공 관리 장치의 동작을 나타낸 플로우차트이다.
도 13는 제2 실시형태에 관한 시공 관리 장치에 의한 현황 지형 데이터의 갱신 처리의 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 제3 실시형태에 관한 시공 관리 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 15는 제4 실시형태에 관한 시공 관리 장치의 동작을 나타낸 플로우차트이다.

이하, 도면을 참조하면서 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.

<좌표계>

도 1은, 작업기의 자세의 예를 나타내는 도면이다.

이하의 설명에 있어서는, 3차원의 현장 좌표계(Xg, Yg, Zg) 및 3차원의 차체 좌표계(Xm, Ym, Zm)를 규정하여, 이들에 기초하여 위치 관계를 설명한다.

현장 좌표계는, 시공 현장에 설치된 GNSS 기준국의 위치를 기준점으로 하여 남북으로 신장되는 Xg축, 동서로 신장되는 Yg축, 연직(沿直) 방향으로 신장되는 Zg축으로 구성되는 좌표계이다. GNSS의 예로서는, GPS(Global Positioning System)를 들 수 있다.

차체 좌표계는, 후술하는 유압 셔블(100)의 선회체(旋回體)(120)에 규정된 대표점 O을 기준으로 하여 전후로 신장되는 Xm축, 좌우로 신장되는 Ym축, 상하로 신장되는 Zm축으로 구성되는 좌표계이다. 선회체(120)의 대표점 O을 기준으로 하여 전방을 ＋Xm 방향, 후방을 -Xm 방향, 좌측을 ＋Ym 방향, 우측을 -Ym 방향, 상방향을 ＋Zm 방향, 하방향을 -Zm 방향이라고 한다 .

후술하는 유압 셔블(100)의 작업기 제어 장치(126)는, 연산에 의해, 어떤 좌표계에서의 위치를, 다른 좌표계에서의 위치로 변환할 수 있다. 예를 들면, 작업기 제어 장치(126)는, 차체 좌표계에서의 위치를 현장 좌표계에서의 위치로 변환할 수 있고, 그 반대의 좌표계로도 변환할 수 있다.

<제1 실시형태>

도 2는, 제1 실시형태에 관한 시공 관리 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.

시공 관리 시스템(1)은, 유압 셔블(100)과, 시공 관리 장치(200)를 구비한다. 유압 셔블(100)과 시공 관리 장치(200)는 네트워크(N)를 통해 접속된다. 유압 셔블(100)은, 작업 기계의 일례이다. 그리고, 다른 실시형태에 관한 작업 기계는, 반드시 유압 셔블(100)이 아니라도 된다. 유압 셔블(100)은, 버킷(133)의 날끝을 포함하는 복수의 윤곽점의 현장 좌표계에 관한 위치 정보를 시공 관리 장치(200)에 송신한다.

시공 관리 장치(200)는, 유압 셔블(100)로부터 취득한 버킷(133)의 복수의 윤곽점의 위치 정보에 기초하여, 시공 현장의 현황 지형 데이터를 생성한다.

<<유압 셔블>>

도 3는, 제1 실시형태에 관한 유압 셔블의 구성을 나타낸 사시도이다.

유압 셔블(100)은, 주행체(110)와, 주행체(110)에 지지되는 선회체(120)와, 유압(油壓)에 의해 작동하고 선회체(120)에 지지되는 작업기(130)를 구비한다. 선회체(120)는, 선회(旋回) 중심을 중심으로 하여 주행체(110)에 선회 자유롭게 지지된다.

작업기(130)는, 붐(131)과, 암(132)과, 버킷(133)과, 붐 실린더(134)와, 암 실린더(135)와, 버킷 실린더(136)를 구비한다.

붐(131)의 기단부(基端部)는, 선회체(120)에 붐 핀(boom pin)(P1)을 통해 장착된다.

암(132)은, 붐(131)과 버킷(133)을 연결한다. 암(132)의 기단부는, 붐(131)의 선단부에 암 핀(arm pin)(P2)을 통해 장착된다.

버킷(133)은, 토사(土砂) 등을 굴삭하기 위한 날끝과 굴삭한 토사를 수용하기 위한 수용부를 구비한다. 버킷(133)의 기단부는, 암(132)의 선단부에 버킷 핀(bucket pin)(P3)을 통해 장착된다. 그리고, 버킷(133)은, 예를 들면, 법면(法面; slope) 버킷과 같이 정지(整地; ground leveling)를 목적으로 한 버킷이라도 되고, 수용부를 구비하지 않는 버킷이라도 된다.

붐 실린더(134)는, 붐(131)을 작동시키기 위한 유압 실린더이다. 붐 실린더(134)의 기단부는, 선회체(120)에 장착된다. 붐 실린더(134)의 선단부는, 붐(131)에 장착된다.

암 실린더(135)는, 암(132)을 구동시키기 위한 유압 실린더이다. 암 실린더(135)의 기단부는, 붐(131)에 장착된다. 암 실린더(135)의 선단부는, 암(132)에 장착된다.

버킷 실린더(136)는, 버킷(133)을 구동시키기 위한 유압 실린더이다. 버킷 실린더(136)의 기단부는, 암(132)에 장착된다. 버킷 실린더(136)의 선단부는, 버킷(133)에 장착된다.

선회체(120)에는, 오퍼레이터가 탑승하는 운전실(121)이 구비된다. 운전실(121)은, 선회체(120)의 전방 또한 작업기(130)의 좌측(＋Ym측)에 구비된다. 운전실(121)의 내부에는, 작업기(130)를 조작하기 위한 조작 장치(1211)가 설치된다. 조작 장치(1211)의 조작량에 따라 붐 실린더(134), 암 실린더(135), 및 버킷 실린더(136)에 작동유가 공급되고, 작업기(130)가 구동한다.

<<유압 셔블의 제어계>>

도 4는, 제1 실시형태에 관한 유압 셔블의 제어계의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.

유압 셔블(100)은, 스트로크 검출기(137), 조작 장치(1211), 위치 방위 연산기(123), 경사 검출기(124), 유압 장치(125), 작업기 제어 장치(126), 입출력 장치(127)를 구비한다.

스트로크 검출기(137)는, 붐 실린더(134), 암 실린더(135), 및 버킷 실린더(136)의 각각의 스트로크 길이를 검출한다. 이로써, 작업기 제어 장치(126)는, 붐 실린더(134), 암 실린더(135), 및 버킷 실린더(136)의 각각의 스트로크 길이에 기초하여, 버킷(133)을 포함하는 작업기(130)의 차체 좌표계에서의 위치 및 자세각(姿勢角)을 검출할 수 있다.

조작 장치(1211)는, 운전실(121)의 우측에 설치되는 조작 레버(1212)와, 운전실(121)의 좌측에 설치되는 조작 레버(1213)를 구비한다. 조작 장치(1211)는, 조작 레버(1212)의 전후 방향 및 좌우 방향의 조작량, 및 조작 레버(1213)의 전후 방향 및 좌우 방향의 조작량을 검출하고, 검출된 조작량에 따른 조작 신호를 작업기 제어 장치(126)에 출력한다. 제1 실시형태에 관한 조작 장치(1211)에 의한 조작 신호의 생성 방식은, PPC(Pressure Proportional Control) 방식이다. PPC 방식이란, 조작 레버(1212) 및 조작 레버(1213)의 조작에 의해 생성되는 파일럿 유압을 압력 센서에 의해 검출하고, 조작 신호를 생성하는 방식이다. 조작 레버(1212)와 조작 레버(1213)에 의해 붐(131)의 조작, 암(132)의 조작, 버킷(133)의 조작, 및 선회체(120)의 선회 조작이 행해진다.

위치 방위 연산기(123)는, 선회체(120)의 현장 좌표계에서의 위치 및 선회체(120)가 향하는 방위를 연산한다. 위치 방위 연산기(123)는, GNSS를 구성하는 인공 위성으로부터 측위 신호를 수신하는 제1 수신기(1231) 및 제2 수신기(1232)를 구비한다. 제1 수신기(1231) 및 제2 수신기(1232)는, 각각 선회체(120)의 상이한 위치에 설치된다. 위치 방위 연산기(123)는, 제1 수신기(1231)가 수신한 측위 신호에 기초하여, 현장 좌표계에서의 선회체(120)의 대표점 O(차체 좌표계의 원점)의 위치를 검출한다.

위치 방위 연산기(123)는, 제1 수신기(1231)가 수신한 측위 신호와, 제2 수신기(1232)가 수신한 측위 신호를 사용하여, 선회체(120)의 현장 좌표계에서의 방위를 연산한다.

경사 검출기(124)는, 선회체(120)의 가속도 및 각속도(角速度; angular velocity)를 계측하고, 계측 결과에 기초하여 선회체(120)의 자세[예를 들면, Xm축에 대한 회전을 나타내는 롤, Ym축에 대한 회전을 나타내는 피치, 및 Zm축에 대한 회전을 나타내는 요(yaw)]를 검출한다. 경사 검출기(124)는, 예를 들면, 운전실(121)의 하면에 설치된다. 경사 검출기(124)의 예로서는, IMU(Inertial Measurement Unit: 관성 계측 장치)를 들 수 있다.

유압 장치(125)는, 도시하지 않은 작동유 탱크, 유압 펌프, 유량(流量) 제어 밸브, 및 전자(電磁) 비례 제어 밸브를 구비한다. 유압 펌프는, 도시하지 않은 엔진의 동력으로 구동하고, 유량 조정 밸브를 통해 붐 실린더(134), 암 실린더(135), 및 버킷 실린더(136)에 작동유를 공급한다. 전자 비례 제어 밸브는, 작업기 제어 장치(126)로부터 수신하는 제어 지령에 기초하여, 조작 장치(1211)로부터 공급되는 파일럿 유압을 제한한다. 유량 제어 밸브는 로드형(rod-shaped)의 스풀(spool)을 가지고, 스풀의 위치에 따라서 붐 실린더(134), 암 실린더(135), 및 버킷 실린더(136)에 공급하는 작동유의 유량을 조정한다. 스풀은, 전자 비례 제어 밸브에 의해 조정된 파일럿 유압에 의해 구동된다.

작업기 제어 장치(126)는, 위치 방위 연산기(123)가 연산한 선회체(120)의 위치 및 방위, 경사 검출기(124)가 검출한 선회체(120)의 경사각, 및 스트로크 검출기(137)가 검출한 스트로크 길이에 기초하여, 현장 좌표계에서의 버킷(133)의 위치 및 자세를 특정한다. 또한, 작업기 제어 장치(126)는, 유압 장치(125)의 전자 비례 제어 밸브에 붐 실린더(134)의 제어 지령, 암 실린더(135)의 제어 지령, 및 버킷 실린더(136)의 제어 지령을 출력한다.

입출력 장치(127)는, 작업기 제어 장치(126)로부터의 신호에 기초하여 화면을 표시한다. 또한, 입출력 장치(127)는, 이용자의 조작에 따라 입력 신호를 생성하고, 작업기 제어 장치(126)에 출력한다. 입출력 장치(127)의 예로서는, 터치 패널, 모니터, 휴대 단말기 등을 들 수 있다. 입출력 장치(127)는, 유압 셔블(100)의 운전실에 설치되어도 되고, 예를 들면, 운전실의 외부에 있는 유압 셔블(100)을 원격 조작하기 위한 원격 조작실에 설치되어도 된다.

<<작업기의 자세>>

여기서, 도 1을 참조하면서 작업기(130)의 위치 및 자세에 대하여 설명한다. 작업기 제어 장치(126)는, 작업기(130)의 위치 및 자세를 산출하고, 그 위치 및 자세에 기초하여 작업기(130)의 제어 지령을 생성한다. 작업기 제어 장치(126)는, 붐 핀(P1)을 기준으로 한 붐(131)의 자세각인 붐 각 α, 암 핀(P2)을 기준으로 한 암(132)의 자세각인 암 각 β, 버킷 핀(P3)을 기준으로 한 버킷(133)의 자세각인 버킷각 γ, 및 차체 좌표계에서의 버킷(133)의 윤곽점의 위치를 산출한다. 버킷(133)의 윤곽점이란, 버킷(133)의 윤곽에 따른 소정 위치로 설정된 복수의 점이다. 본 실시형태에 관한 윤곽점은, 버킷(133)의 날끝의 점, 버킷(133)의 바닥면의 점, 버킷(133)의 백사이드(backside)의 복수의 점을 포함한다. 그리고, 다른 실시형태에 있어서는, 윤곽점은 버킷(133)의 윤곽에 따른 점이면 상기 위치에 관한 점이 아니어도 된다. 또 다른 실시형태에 있어서는 윤곽점이 1점이라도 된다.

붐 각 α는, 붐 핀(P1)으로부터 선회체(120)의 상방향(＋Zm 방향)으로 신장되는 반직선과, 붐 핀(P1)으로부터 암 핀(P2)으로 신장되는 반직선이 이루는 각에 의해 표현된다. 그리고, 선회체(120)의 자세(피치각) θ에 의해, 선회체(120)의 상방향(＋Zm 방향)과 연직 상방향(＋Zg 방향)은 반드시 일치하지 않는다.

암 각 β는, 붐 핀(P1)으로부터 암 핀(P2)으로 신장되는 반직선과, 암 핀(P2)으로부터 버킷 핀(P3)으로 신장되는 반직선이 이루는 각에 의해 표현된다.

버킷각 γ은, 암 핀(P2)으로부터 버킷 핀(P3)으로 신장되는 반직선과, 버킷 핀(P3)으로부터 버킷(133)의 날끝으로 신장되는 반직선이 이루는 각에 의해 표현된다.

여기서, 선회체(120)를 기준으로 한 버킷(133)의 자세각인 버킷 말단각 η은, 붐 각 α, 암 각 β, 버킷각 γ의 합과 같다. 버킷 말단각 η은, 버킷 핀(P3)으로부터 선회체(120)의 상방향(＋Zm 방향)으로 신장되는 반직선과, 버킷 핀(P3)으로부터 버킷(133)의 날끝으로 신장되는 반직선이 이루는 각과 같다.

버킷(133)의 윤곽점의 위치는, 붐(131)의 치수인 붐 길이 L1, 암(132)의 치수인 암 길이 L2, 버킷(133)의 치수인 버킷 길이 L3, 붐 각 α, 암 각 β, 버킷각 γ, 버킷(133)의 형상 정보, 선회체(120)의 대표점 O의 현장 좌표계에서의 위치, 및 대표점 O과 붐 핀(P1)과의 위치 관계로부터 구해진다. 붐 길이 L1은, 붐 핀(P1)으로부터 암 핀(P2)까지의 거리이다. 암 길이 L2는, 암 핀(P2)으로부터 버킷 핀(P3)까지의 거리이다. 버킷 길이 L3는, 버킷 핀(P3)으로부터 버킷(133)의 날끝까지의 거리이다. 대표점 O과 붐 핀(P1)과의 위치 관계는, 예를 들면, 차체 좌표계에서의 붐 핀(P1)의 위치에 따라서 표현된다.

<<개입 제어(intervention control)>>

작업기 제어 장치(126)는, 시공 현장에 있어서 설정된 설계면에 버킷(133)이 침입하지 않도록 버킷(133)이 시공 대상으로 접근하는 방향의 속도를 제한한다. 이하, 작업기 제어 장치(126)가 버킷(133)의 속도를 제한하는 것을 개입 제어라고도 한다.

개입 제어에 있어서 작업기 제어 장치(126)는, 버킷(133)과 설계면과의 거리가 소정 거리 미만으로 된 경우에, 설계면에 버킷(133)이 침입하지 않도록, 붐 실린더(134)의 제어 지령을 생성하여 유압 장치(125)의 전자 비례 제어 밸브에 상기 제어 지령을 출력한다. 이로써, 버킷(133)의 속도가 버킷(133)과 설계면과의 거리에 따른 속도로 되도록, 붐(131)이 구동한다. 즉, 작업기 제어 장치(126)는, 붐 실린더(134)의 제어 지령에 의해 붐(131)을 상승시킴으로써 버킷(133)의 속도를 제한한다. 개입 제어에 의해, 유압 셔블(100)의 오퍼레이터는, 암 조작에 의해 버킷(133)을 설계면을 따라 단순하게 이동시킴으로써 버킷(133)에 맞닿는 토사를 깍아 평평하게 하고(plowed and leveled), 평평한 설계면에 대응한 면을 생성하는 균일화 작업을 행할 수 있다. 균일화 작업은, 소정의 작업 상태의 일례이다.

그리고, 다른 실시형태에 있어서는, 개입 제어에 있어서 암 실린더(135)의 제어 지령 또는 버킷 실린더(136)의 제어 지령을 출력해도 된다. 즉, 다른 실시형태에 있어서는, 개입 제어에 있어서 암(132)을 상승시킴으로써 버킷(133)의 속도를 제한해도 되고, 버킷(133)의 속도를 직접 제한해도 된다.

<<작업기 제어 장치>>

작업기 제어 장치(126)는, 프로세서(1261), 메인 메모리(1262), 스토리지(storage1)(263), 인터페이스(1264)를 구비한다.

스토리지(1263)에는, 작업기(130)를 제어하기 위한 프로그램이 기억되어 있다. 스토리지(1263)의 예로서는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 불휘발성 메모리 등을 들 수 있다. 스토리지(1263)는, 작업기 제어 장치(126)의 버스에 직접 접속된 내부 미디어라도 되고, 인터페이스(1264) 또는 통신 회선을 통해 작업기 제어 장치(126)에 접속되는 외부 미디어라도 된다.

프로세서(1261)는, 스토리지(1263)로부터 프로그램을 판독하여 메인 메모리(1262)에 전개하고, 프로그램에 따라 처리를 실행한다. 또한, 프로세서(1261)는, 프로그램에 따라 메인 메모리(1262)에 기억 영역을 확보한다. 인터페이스(1264)는, 스트로크 검출기(137), 조작 장치(1211), 위치 방위 연산기(123), 경사 검출기 (124), 유압 장치(125)의 전자 비례 제어 밸브, 입출력 장치(127), 및 그 외의 주변 기기와 접속되고, 신호의 입출력을 행한다.

프로그램은, 작업기 제어 장치(126)에 발휘하게 하는 기능의 일부를 실현하기 위한 것이라도 된다. 예를 들면, 프로그램은, 스토리지(1263)에 이미 기억되어 있는 다른 프로그램과의 조합, 또는 다른 장치에 실장(實裝)된 다른 프로그램과의 조합에 의해 기능을 발휘하게 하는 것이라도 된다.

도 5는, 제1 실시형태에 관한 작업기 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

작업기 제어 장치(126)는, 작업 기계 정보 기억부(601), 조작량 취득부(602), 검출 정보 취득부(603), 버킷 위치 특정부(604), 목표 시공 데이터 기억부(605), 거리 특정부(606), 제어선 결정부(607), 목표 속도 연산부(608), 제어 지령 생성부(609), 제어 지령 출력부(610), 버킷 위치 기억부(611), 버킷 위치 송신부(612), 상방 갱신 플래그(flag) 취득부(613), 상방 갱신 플래그 기억부(614)를 구비한다.

작업 기계 정보 기억부(601)는, 붐 길이 L1, 암 길이 L2, 버킷 길이 L3, 버킷(133)의 윤곽점의 위치, 및 선회체(120)의 대표점 O의 위치와 붐 핀(P1)과의 위치 관계를 기억한다.

조작량 취득부(602)는, 조작 장치(1211)로부터 조작량[파일럿 유압 또는 조작 레버(1212) 및 조작 레버(1213)의 각도 등]을 나타내는 조작 신호를 취득한다. 예를 들면, 조작량 취득부(602)는, 붐(131)에 관한 조작량, 암(132)에 관한 조작량, 버킷(133)에 관한 조작량, 및 선회에 관한 조작량을 취득한다.

검출 정보 취득부(603)는, 위치 방위 연산기(123), 경사 검출기(124), 스트로크 검출기(137)의 각각이 검출한 정보를 취득한다. 예를 들면, 검출 정보 취득부(603)는, 선회체(120)의 현장 좌표계에서의 위치 정보, 선회체(120)가 향하는 방위, 선회체(120)의 자세, 붐 실린더(134)의 스트로크 길이, 암 실린더(135)의 스트로크 길이, 및 버킷 실린더(136)의 스트로크 길이를 취득한다.

버킷 위치 특정부(604)는, 검출 정보 취득부(603)가 취득한 정보에 기초하여, 버킷(133)의 위치 및 자세를 특정한다. 이 때 버킷 위치 특정부(604)는, 버킷 말단각 η을 특정한다. 버킷 위치 특정부(604)는, 이하의 수순으로 버킷 말단각 η을 특정한다. 버킷 위치 특정부(604)는, 붐 실린더(134)의 스트로크 길이로부터, 붐 각 α를 산출한다. 버킷 위치 특정부(604)는, 암 실린더(135)의 스트로크 길이로부터, 암 각 β를 산출한다. 버킷 위치 특정부(604)는, 버킷 실린더(136)의 스트로크 길이로부터, 버킷각 γ를 산출한다. 그리고, 버킷 위치 특정부(604)는, 붐 각 α, 암 각 β, 및 버킷각 γ를 가산함으로써, 버킷 말단각 η을 산출한다.

또한, 버킷 위치 특정부(604)는, 검출 정보 취득부(603)가 취득한 정보와 작업 기계 정보 기억부(601)가 기억하는 정보에 기초하여, 버킷(133)의 복수의 윤곽점의 현장 좌표계에서의 위치를 특정한다. 버킷 위치 특정부(604)는, 이하의 수순으로 작업기(130)의 윤곽점의 현장 좌표계에서의 위치를 특정한다. 버킷 위치 특정부(604)는, 검출 정보 취득부(603)가 취득한 붐 각 α과 작업 기계 정보 기억부(601)가 기억하는 붐 길이 L1에 기초하여, 차체 좌표계에서의 암 핀(P2)의 위치를 특정한다. 버킷 위치 특정부(604)는, 암 핀(P2)의 위치와, 검출 정보 취득부(603)가 취득한 암 각 β과 작업 기계 정보 기억부(601)가 기억하는 암 길이 L2에 기초하여, 차체 좌표계에서의 버킷 핀(P3)의 위치를 특정한다. 버킷 위치 특정부(604)는, 버킷 핀(P3)의 위치와, 검출 정보 취득부(603)가 취득한 버킷각 γ과, 작업 기계 정보 기억부(601)가 기억하는 버킷 길이 L3에 기초하여, 버킷(133)의 위치 및 자세를 특정한다. 버킷 위치 특정부(604)는, 특정한 버킷(133)의 위치 및 자세와, 작업 기계 정보 기억부(601)가 기억하는 버킷(133)의 형상 정보에 기초하여, 차체 좌표계에서의 버킷(133)의 윤곽점의 위치를 특정한다. 그리고, 버킷 위치 특정부(604)는, 검출 정보 취득부(603)가 취득한 선회체(120)의 현장 좌표계에서의 위치 정보, 선회체(120)가 향하는 방위, 및 선회체(120)의 자세에 기초하여, 차체 좌표계에서의 버킷(133)의 윤곽점의 위치를, 현장 좌표계에서의 위치로 변환한다. 그리고, 이 때 구해지는 버킷(133)의 윤곽점의 위치는, 버킷(133)의 윤곽점 중, 예를 들면, 폭 방향 중앙의 점의 위치이다.

목표 시공 데이터 기억부(605)는, 시공 현장의 설계면을 나타내는 목표 시공 데이터를 기억한다. 목표 시공 데이터는, 현장 좌표계로 표현되는 3차원 데이터로서, 설계면을 나타내는 복수의 삼각형 폴리곤(triangular polygon)으로 이루어지는 입체 지형 데이터 등이다. 목표 시공 데이터를 구성하는 삼각형 폴리곤은, 각각에접하는 다른 삼각형 폴리곤과 공통의 변을 가진다. 즉, 목표 시공 데이터는, 복수의 평면으로 구성되는 연속된 평면을 나타낸다. 목표 시공 데이터는, 외부 기억 매체로부터 읽어들여짐으로써, 또는 네트워크(N)를 통해 외부 서버로부터 수신됨으로써, 목표 시공 데이터 기억부(605)에 기억된다.

거리 특정부(606)는, 버킷(133)의 복수의 윤곽점(E) 각각과, 설계면과의 거리를 특정한다. 예를 들면, 거리 특정부(606)는, 이하의 방법으로 윤곽점(E)과 설계면과의 거리를 특정한다. 그리고, 다른 실시형태에 있어서는 윤곽점은 버킷(133)의 소정 위치의 1개소에만 설치되어도 된다. 이 경우, 거리 특정부(606)는, 그 윤곽점에 대하여 설계면과의 거리를 특정한다.

도 6은, 버킷의 복수의 윤곽점과 설계면과의 관계를 나타내는 도면이다. 제1 실시형태에 관한 복수의 윤곽점(E)은, 버킷(133)의 복수의 횡단선과 복수의 종단면과의 교점(交点)이다. 버킷(133)의 복수의 횡단선은, 버킷(133)의 날끝(133A)이 배열되는 날끝선과, 상기 날끝선과 평행한 선으로서 버킷(133)의 바닥면(133B) 및 백사이드(133C) 등의 영역에서의 복수의 선으로 이루어진다. 버킷(133)의 복수의 종단면은, 버킷(133)의 양 측면과, 양 측면에 평행한 면으로서 양 측면의 사이를 분할하는 면으로 이루어진다.

거리 특정부(606)는, 버킷(133)의 각 종단면과 설계면과의 교선(交線)을 각각 특정한다. 거리 특정부(606)는, 각 종단면에 대하여, 상기 종단면상의 윤곽점(E)과 특정한 교선과의 거리를 각각 구한다.

제어선 결정부(607)는, 버킷(133)의 개입 제어에 사용되는 제어선(G)을 결정한다. 제어선 결정부(607)는, 예를 들면, 거리 특정부(606)가 특정한 가장 짧은 거리에 관한 윤곽점(E)을 포함하는 버킷(133)의 종단면과 설계면과의 교선을 제어선(G)으로 결정한다. 그리고, 다른 실시형태에 있어서 제어선을 결정하기 위한 종단면은, 가장 짧은 거리에 관한 윤곽점(E)을 포함하는 것에 한정되지 않고, 버킷(133)의 중앙을 지나는 종단면 등 미리 정해진 면이나 수동으로 선택된 면이라도 된다.

목표 속도 연산부(608)는, 조작량 취득부(602)가 취득한 조작 레버(1212) 및 조작 레버(1213)의 조작량에 기초하여, 붐 핀(P1)을 기준으로 한 붐(131)의 목표 속도인 붐 목표 속도, 암 핀(P2)을 기준으로 한 암(132)의 목표 속도인 암 목표 속도, 및 버킷 핀(P3)을 기준으로 한 버킷(133)의 목표 속도인 버킷 목표 속도를 결정한다. 그리고, 이하, 붐 목표 속도, 암 목표 속도 및 버킷 목표 속도의 수직 방향 성분의 합에 의해 표현되는, 선회체(120)를 기준으로 한 버킷(133)의 수직 방향의 목표 속도를 버킷 말단 목표 속도라고 한다. 또한, 붐 핀(P1)을 기준으로 한 붐(131)의 속도를 붐 속도라고 하고, 암 핀(P2)을 기준으로 한 암(132)의 속도를 암 속도라고 하고, 버킷 핀(P3)을 기준으로 한 버킷(133)의 속도를 버킷 속도라고 하고, 붐 속도, 암 속도 및 버킷 속도의 수직 방향 성분의 합에 의해 표현되는, 선회체(120)를 기준으로 한 버킷(133)의 수직 방향의 속도를 버킷 말단 속도라고 한다. 이하, 수직 방향 하방향의 속도를 정수로 나타내고, 수직 방향 상방향의 속도를 마이너스 수로 나타낸다.

제어 지령 생성부(609)는, 거리 특정부(606)가 특정한 거리에 기초하여, 버킷(133)이 제어선(G)보다도 하방으로 침입하지 않도록 작업기(130)를 제어하는 개입 제어를 행한다. 제어 지령 생성부(609)는, 버킷(133)의 윤곽점(E)과 제어선(G)과의 거리와 버킷(133)이 제어선(G)에 접근하는 버킷 말단 속도의 허용 상한값과의 관계를 나타내는 속도 테이블을 만족시키도록, 붐(131)의 수직 방향의 제한 속도를 결정한다. 속도 테이블의 예로서는, 버킷(133)의 윤곽점(E)과 제어선(G)과의 거리가 0에 가까워질수록 버킷 말단 속도의 허용 상한값이 0에 가까워지는 테이블을 들 수 있다. 그리고, 본 실시형태에 있어서는, 제어 지령 생성부(609)가, 붐(131)의 수직 방향의 제한 속도를 결정하지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 법선 방향의 제한 속도를 결정해도 된다.

예를 들면, 제어 지령 생성부(609)는, 속도 테이블에서의 버킷 말단 속도의 허용 상한값보다, 붐 목표 속도, 암 목표 속도, 및 버킷 목표 속도의 수직 방향 성분에 의해 구해지는 버킷 말단 목표 속도가 큰 경우, 개입 제어를 행한다. 제어 지령 생성부(609)는, 개입 제어를 행하는 경우, 버킷 말단 속도의 상한값보다도 암 목표 속도 및 버킷 목표 속도의 수직 방향 성분의 합을 감산함으로써, 붐(131)의 수직 방향의 제한 속도를 산출한다. 제어 지령 생성부(609)는, 붐(131)의 수직 방향의 제한 속도로부터, 붐 속도를 결정한다.

다른 한편, 제어 지령 생성부(609)는, 버킷 말단 목표 속도가, 속도 테이블에서의 버킷 말단 속도의 허용 상한값 이하일 경우, 개입 제어를 행하지 않는다. 개입 제어를 행하지 않을 경우, 제어 지령 생성부(609)는, 붐 목표 속도, 암 목표 속도 및 버킷 목표 속도에 기초하여, 붐(131), 암(132) 및 버킷(133)의 제어 지령을 생성한다.

제어 지령 출력부(610)는, 제어 지령 생성부(609)가 생성한 붐(131)의 제어 지령, 암(132)의 제어 지령, 및 버킷(133)의 제어 지령을 유압 장치(125)의 전자 비례 제어 밸브에 출력한다.

버킷 위치 기억부(611)는, 버킷 위치 특정부(604)가 특정한 버킷(133)의 복수의 윤곽점(E)의 현장 좌표계에서의 위치, 제어 지령 생성부(609)에 의한 개입 제어의 유무를 나타내는 개입 플래그, 및 균일화 작업 중에 현황 지형 데이터를 상방의 값(현재의 Zg의 값보다도 큰 값)으로 갱신하는 것을 허용할 것인지의 여부를 나타내는 상방 갱신 플래그를, 시각에 관련지어 기억한다. 제어 지령 생성부(609)에 의해 개입 제어가 되어 있는 경우, 개입 플래그가 온으로 된다. 제어 지령 생성부(609)에 의해 개입 제어가 행해지고 있지 않은 경우, 개입 플래그가 오프(off)로 된다. 상방 갱신 플래그가 온인 경우, 균일화 작업 중에 현황 지형 데이터를 상방의 값으로 갱신하는 것이 허용된다. 상방 갱신 플래그가 오프인 경우, 균일화 작업 중에 현황 지형 데이터를 상방의 값으로 갱신하는 것이 허용되지 않는다. 여기서, 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신하면, 현황 지형 데이터에서의 임의의 평면 위치(Xg1, Yg1)에서의 높이의 값 Zg1을, Zg1보다도 높은 값 Zg1'로 갱신하는 것, 즉 그 점의 현황 지형 데이터 Xg1, Yg1, Zg1을, Xg1, Yg1, Zg1'로 갱신하는 것을 말한다.

버킷 위치 송신부(612)는, 버킷 위치 기억부(611)가 기억하는 정보를 시공 관리 장치(200)에 송신한다.

상방 갱신 플래그 취득부(613)는, 입출력 장치(127)를 통해, 유압 셔블(100)의 오퍼레이터로부터, 시공 관리 장치(200)에, 균일화 작업 중에 현황 지형 데이터를 상방의 값으로 갱신하는 것을 허용할 것인지의 여부의 입력을 접수한다. 상방 갱신 플래그 취득부(613)는, 입력된 정보에 기초하여, 상방 갱신 플래그 기억부(614)가 기억하는 상방 갱신 플래그를 갱신한다.

<<작업기 제어 장치의 동작>>

이하, 제1 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 제어 방법에 대하여 설명한다.

도 7은, 제1 실시형태에 관한 작업기 제어 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 작업기 제어 장치(126)는, 소정의 제어 주기(周期)마다 이하에 나타내는 제어를 실행한다.

조작량 취득부(602)는, 조작 장치(1211)로부터 붐(131)에 관한 조작량, 암(132)에 관한 조작량, 버킷(133)에 관한 조작량, 및 선회에 관한 조작량을 취득한다(스텝 S1). 검출 정보 취득부(603)는, 위치 방위 연산기(123), 경사 검출기 (124), 스트로크 검출기(137)의 각각이 검출한 정보를 취득한다(스텝 S2).

버킷 위치 특정부(604)는, 각각의 유압 실린더의 스트로크 길이로부터 붐 각 α, 암 각 β , 및 버킷각 γ를 산출한다(스텝 S3). 또한, 버킷 위치 특정부(604)는, 산출한 핀 기준 자세각 α, β , γ과, 작업 기계 정보 기억부(601)가 기억하는 붐 길이 L1, 암 길이 L2, 버킷 길이 L3 및 버킷(133)의 형상 정보와, 검출 정보 취득부(603)가 취득한 선회체(120)의 위치, 방위 및 자세에 기초하여, 버킷 말단각 η및 현장 좌표계에서의 버킷(133)의 복수의 윤곽점(E)의 위치를 산출한다(스텝 S4). 버킷 위치 특정부(604)는, 버킷(133)의 복수의 윤곽점(E)의 위치를 현재 시각에 관련지어 버킷 위치 기억부(611)에 기억시킨다. 또한, 이 때, 상방 갱신 플래그 취득부(613)는, 상방 갱신 플래그 기억부(614)가 기억하는 상방 갱신 플래그를 현재 시각에 관련지어 버킷 위치 기억부(611)에 기억시킨다(스텝 S5). 즉, 제어 지령 생성부(609)는, 상방 갱신 플래그 기억부(614)가 기억하는 상방 갱신 플래그가 온을 나타내는 경우, 버킷 위치 기억부(611)에 온을 나타내는 상방 갱신 플래그를 기록하고, 상방 갱신 플래그 기억부(614)가 기억하는 상방 갱신 플래그가 오프를 나타내는 경우, 버킷 위치 기억부(611)에 오프를 나타내는 상방 갱신 플래그를 기록한다.

거리 특정부(606)는, 복수의 윤곽점(E)의 각각과 목표 시공 데이터 기억부(605)가 기억하는 목표 시공 데이터가 나타내는 설계면과의 거리를 특정한다(스텝 S6). 제어선 결정부(607)는, 거리 특정부(606)가 특정한 거리에 기초하여 제어선(G)을 결정한다(스텝 S7).

목표 속도 연산부(608)는, 스텝 S1에서 조작량 취득부(602)가 취득한 조작량에 기초하여, 붐 목표 속도, 암 목표 속도 및 버킷 목표 속도를 산출한다(스텝 S8).

제어 지령 생성부(609)는, 거리 특정부(606)가 특정한 거리 중 가장 짧은 것이 소정 거리 미만인지의 여부를 판정한다(스텝 S9). 제어선(G)과 버킷(133)의 윤곽점(E)과의 거리가 소정 거리 이상일 경우(스텝 S9: YES), 제어 지령 생성부(609)는, 개입 제어를 행하지 않는다. 개입 제어를 행하지 않을 경우, 제어 지령 생성부(609)는, 붐 목표 속도, 암 목표 속도 및 버킷 목표 속도에 기초하여, 붐(131), 암(132) 및 버킷(133)의 제어 지령을 생성한다(스텝 S10). 이 때, 제어 지령 생성부(609)는, 현재 시각에 관련지어 개입 제어를 행하지 않는 것을 나타내는 개입 플래그를 버킷 위치 기억부(611)에 기억시킨다(스텝 S11). 즉, 제어 지령 생성부(609)는, 개입 플래그를 오프로 한다.

다른 한편, 제어선(G)과 버킷(133)의 윤곽점(E)과의 거리가 소정 거리 미만일 경우(스텝 S9: YES), 제어 지령 생성부(609)는, 개입 제어를 행한다. 개입 제어를 행하는 경우, 제어 지령 생성부(609)는, 거리 특정부(606)가 특정한 거리와 작업 기계 정보 기억부(601)에 기억되어 있는 전술한 속도 테이블에 기초하여 버킷 말단 속도의 허용 상한값을 특정한다(스텝 S12). 다음에, 제어 지령 생성부(609)는, 스텝 S8에서 산출한 붐 목표 속도, 암 목표 속도, 및 버킷 목표 속도의 수직 방향 성분에 기초하여, 버킷 말단 목표 속도를 산출한다(스텝 S13). 다음에, 제어 지령 생성부(609)는, 스텝 S13에서 산출한 버킷 말단 목표 속도가, 스텝 S12에서 특정한 버킷 말단 속도의 허용 상한값 미만인지의 여부를 판정한다(스텝 S14).

버킷 말단 목표 속도가 버킷 말단 속도의 허용 상한값 미만일 경우(스텝 S14: YES), 제어 지령 생성부(609)는, 붐 목표 속도, 암 목표 속도 및 버킷 목표 속도에 기초하여, 붐(131), 암(132) 및 버킷(133)의 제어 지령을 생성한다(스텝 S10). 다른 한편, 버킷 말단 목표 속도가 버킷 말단 속도의 허용 상한값 이상일 경우(스텝 S14: NO), 제어 지령 생성부(609)는, 버킷 말단 목표 속도와 버킷 말단 속도와의 차분에 기초하여 붐(131), 암(132) 및 버킷(133)의 제어 지령을 생성한다(스텝 S15). 이 때, 제어 지령 생성부(609)는, 현재 시각에 관련지어 개입 제어를 행하는 것을 나타내는 개입 플래그를 버킷 위치 기억부(611)에 기억시킨다(스텝 S16). 즉, 제어 지령 생성부(609)는, 개입 플래그를 온으로 한다.

제어 지령 생성부(609)가 붐(131), 암(132) 및 버킷(133)의 제어 지령을 생성하면, 제어 지령 출력부(610)는, 상기 제어 지령을 유압 장치(125)의 전자 비례 제어 밸브에 출력한다(스텝 S17). 이로써, 유압 장치(125)는, 붐 실린더(134), 암 실린더(135), 및 버킷 실린더(136)를 구동시킨다.

상기한 처리를 반복하여 행함으로써, 작업기 제어 장치(126)의 버킷 위치 기억부(611)에는, 복수의 윤곽점(E)의 현장 좌표계에서의 위치, 개입 플래그, 및 상방 갱신 플래그가, 각각 시계열((時系列; time-series)로서 기억된다. 버킷 위치 송신부(612)는, 소정 타이밍에, 버킷 위치 기억부(611)가 기억하는 정보를, 네트워크(N)를 통해 시공 관리 장치(200)에 송신한다.

<<시공 관리 장치의 구성>>

도 8은, 제1 실시형태에 관한 시공 관리 장치의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.

시공 관리 장치(200)는, 프로세서(2100), 메인 메모리(2200), 스토리지(2300), 인터페이스(2400)를 구비하는 컴퓨터이다. 스토리지(2300)는, 프로그램을 기억한다. 프로세서(2100)는, 프로그램을 스토리지(2300)로부터 판독하여 메인 메모리(2200)에 전개하고, 프로그램에 따른 처리를 실행한다. 시공 관리 장치(200)는, 인터페이스(2400)를 통해 네트워크(N)에 접속된다. 또한, 시공 관리 장치(200)는, 인터페이스(2400)를 통해 도시하지 않은 입출력 장치에 접속된다.

스토리지(2300)의 예로서는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 불휘발성 메모리 등을 들 수 있다. 스토리지(2300)는, 시공 관리 장치(200)의 버스에 직접 접속된 내부 미디어라도 되고, 인터페이스(2400)를 통해 시공 관리 장치(200)에 접속되는 외부 미디어라도 된다. 스토리지(2300)는, 일시적이 아닌 유형의 기억 매체이다.

스토리지(2300)는, 목표 시공 데이터 기억부(2301) 및 현황 지형 기억부(2302)로서의 기억 영역을 가진다.

목표 시공 데이터 기억부(2301)는, 목표 시공 데이터 기억부(605)와 마찬가지로, 시공 현장의 설계면을 나타내는 목표 시공 데이터를 기억한다. 목표 시공 데이터는, 예를 들면, 현장 좌표계에 관한 데이터이다.

현황 지형 기억부(2302)는, 시공 현장의 지형을 나타내는 3차원 데이터인 현황 지형 데이터를 기억한다. 현황 지형 데이터는, 예를 들면, 현장 좌표계에서의 수평면(Xg-Yg 평면)을 단락짓는 각 그리드 상에서의 높이 Zg를 나타내는 점의 집합에 의해, 시공 현장의 현황 지형을 나타내는 점군 데이터라도 된다. 그리고, 현황 지형 데이터는, 소정 조건에 기초하여 최신의 데이터로 갱신되는 것이라도 된다.

프로세서(2100)는, 프로그램을 실행함으로써, 버킷 위치 취득부(2101), 시계열 선택부(2102), 작업 상태 특정부(2103), 거리 특정부(2104), 최단 거리 라인 결정부(2105), 현황 지형 갱신부(2106)로서 기능한다.

버킷 위치 취득부(2101)는, 작업기 제어 장치(126)로부터, 버킷(133)의 복수의 윤곽점(E)의 현장 좌표계에서의 위치, 개입 플래그, 및 상방 갱신 플래그의 시계열을 취득한다.

시계열 선택부(2102)는, 버킷 위치 취득부(2101)가 취득한 윤곽점(E)의 위치, 개입 플래그 및 상방 갱신 플래그의 시계열보다도 빠른 순차로 1개씩 처리 대상으로 하는 시각을 선택한다.

작업 상태 특정부(2103)는, 버킷 위치 취득부(2101)가 취득한 시계열 중, 시계열 선택부(2102)에 선택된 시각에 관한 개입 플래그에 기초하여, 작업기(130)의 작업 상태가 균일화 작업 상태인지의 여부를 판정한다. 즉, 작업 상태 특정부(2103)는, 개입 플래그가, 개입 제어가 행해진 것을 나타내는 경우, 작업 상태가 균일화 작업 상태인 것으로 판정한다.

거리 특정부(2104)는, 작업기 제어 장치(126)의 거리 특정부(606)와 마찬가지로, 버킷(133)의 복수의 윤곽점(E) 각각과, 설계면과의 거리를 특정한다. 즉, 거리 특정부(2104)는, 버킷(133)의 각 종단면과 설계면과의 교선을 각각 특정하고, 각 종단면에 대하여, 상기 종단면상의 윤곽점(E)과 특정한 교선과의 거리를 각각 구한다.

최단 거리 라인 결정부(2105)는, 거리 특정부(2104)가 특정한 각각의 윤곽점과 설계면과의 거리 중, 가장 짧은 거리에 관한 윤곽점(E)을 지나는 버킷 폭 방향 라인을, 현황 지형 데이터의 갱신에 사용되는 최단 거리 라인 Lm으로 결정한다. 윤곽점(E)을 지나는 버킷 폭 방향 라인이란, 윤곽점(E)을 지나고, 버킷(133)의 폭 방향으로 신장하고, 버킷(133)의 폭와 같은 길이를 가지는 선분이다.

현황 지형 갱신부(2106)는, 작업 상태 특정부(2103)에 의해 작업 상태가 균일화 작업 상태가 아닌 것으로 특정된 경우, 현황 지형 기억부(2302)가 기억하는 현황 지형 데이터 중, 버킷(133)의 위치에 대응하는 평면 위치에 관한 현황 지형 데이터의 높이의 값을, 최단 거리 라인 Lm의 윤곽점(E)의 높이와 현황 지형 데이터의 높이 중, 높이가 낮은 것으로 갱신한다. 즉, 현황 지형 갱신부(2106)는, 작업 상태가 균일화 작업 상태가 아닐 경우로서, 버킷(133)의 최하점의 높이가 현황 지형 데이터의 높이 이하일 경우, 버킷(133)의 최하점 높이로 현황 지형 데이터의 높이를 갱신한다. 현황 지형 데이터와 버킷(133) 중 가장 하방의 점에 의해 현황 지형 데이터를 갱신하는 방법을, 최하점 갱신이라고 한다. 다른 한편, 현황 지형 갱신부(2106)는, 작업 상태가 균일화 작업 상태가 아닐 경우로서, 버킷(133)의 최하점 높이가 현황 지형 데이터의 높이보다도 높은 경우, 현황 지형 데이터를 갱신하지 않는다.

현황 지형 갱신부(2106)는, 작업 상태 특정부(2103)에 의해 작업 상태가 균일화 작업 상태이면 특정된 경우, 현황 지형 기억부(2302)가 기억하는 현황 지형 데이터를, 최단 거리 라인 Lm과 현황 지형 데이터와의 위치 관계에 따르지 않고, 최단 거리 라인 Lm의 높이로 갱신한다. 즉, 현황 지형 갱신부(2106)는, 작업 상태가 균일화 작업 상태인 경우, 현황 지형 데이터의 높이보다도 최단 거리 라인 Lm의 높이가 높은 경우, 현황 지형 데이터를 상방의 값으로 갱신한다. 최단 거리 라인 Lm의 위치에 따라서 현황 지형 데이터를 상방의 값으로 갱신하는 방법을, 상방 갱신이라고 한다. 또한, 현황 지형 데이터의 높이에 따르지 않고, 최단 거리 라인 Lm의 위치에 따라서 현황 지형 데이터를 갱신하는 방법을 상시 갱신이라고도 한다.

현황 지형 갱신부(2106)는, 상방 갱신 플래그 및 개입 플래그가 온이라고 하는 상방 갱신 허가 조건을 만족시킨 경우에는 상방 갱신을 행하고, 상방 갱신 허가 조건을 만족시키지 않았던 경우에는 최하점 갱신을 행한다.

그리고, 전술한 바와 같이, 유압 셔블(100)의 오퍼레이터는, 미리, 균일화 작업 중에 현황 지형 데이터를 상방의 값으로 갱신하는 것을 허용할 것인지의 여부를 나타내는 상방 갱신 플래그를 설정할 수 있다. 상방 갱신 플래그는, 버킷 위치 취득부(2101)에 의해 시계열로서 취득된다.

<<시공 관리 장치의 동작>>

이하, 제1 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)의 동작 방법에 대하여 설명한다.

도 9는, 제1 실시형태에 관한 시공 관리 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다.

시공 관리 장치(200)의 버킷 위치 취득부(2101)는, 유압 셔블(100)의 작업기 제어 장치(126)로부터, 버킷(133)의 복수의 윤곽점(E)의 현장 좌표계에서의 위치, 개입 플래그, 및 상방 갱신 플래그의 시계열을 취득한다(스텝 S51).

시계열 선택부(2102)는, 윤곽점(E)의 위치, 개입 플래그 및 상방 갱신 플래그의 시계열 있어서의 가장 빠른 시각으로서, 아직 선택되어 있지 않은 것을 1개 선택한다(스텝 S52).

거리 특정부(2104)는, 선택된 시각에 관한 복수의 윤곽점(E)의 위치의 각각과 설계면과의 거리를 특정한다(스텝 S53). 다음에, 최단 거리 라인 결정부(2105)는, 설계면과의 거리가 가장 짧은 윤곽점(E)을 지나는 최단 거리 라인 Lm을 특정한다(스텝 S54).

현황 지형 갱신부(2106)는, 선택된 시각에 관한 상방 갱신 플래그가 온(on)인지의 여부를 판정한다(스텝 S55). 상방 갱신 플래그가 오프인 경우(스텝 S55: NO), 현황 지형 갱신부(2106)는, 최단 거리 라인 Lm 상의 복수의 윤곽점(E)에 대하여, 상기 윤곽점(E)과 평면 위치를 동일하게 하는 점의 현황 지형 데이터의 높이와, 윤곽점(E)의 높이를 비교하고, 윤곽점(E)의 높이가 현황 지형 데이터의 높이 미만인지의 여부를 판정한다(스텝 S56). 여기서 「평면 위치」란, 위쪽으로부터의 평면에서 볼 때에 있어서의 평면 위치이다.

윤곽점(E)의 높이가 현황 지형 데이터의 높이 미만일 경우(스텝 S56: YES), 현황 지형 갱신부(2106)는, 윤곽점(E)과 평면 위치를 동일하게 하는 점의 현황 지형 데이터의 높이를, 윤곽점(E)의 높이로 갱신한다(스텝 S57). 즉, 현황 지형 갱신부(2106)는, 최하점의 버킷(133)의 높이에 기초하여 현황 지형 데이터를 갱신한다. 다른 한편, 윤곽점(E)의 높이가 현황 지형 데이터의 높이 이상일 경우(스텝 S56: NO), 현황 지형 데이터의 높이를 갱신하지 않는다.

다른 한편, 상방 갱신 플래그가 온인 경우(스텝 S55: YES), 작업 상태 특정부(2103)는, 선택된 시각에 관한 개입 플래그에 기초하여, 작업기(130)의 작업 상태가 균일화 작업 상태인지의 여부를 판정한다(스텝 S58). 작업기(130)의 작업 상태가 균일화 작업 상태가 아닐 경우(스텝 S58: NO), 현황 지형 갱신부(2106)는, 스텝 S56, 스텝 S57에서, 윤곽점(E)의 높이가 현황 지형 데이터의 높이 미만일 경우에 목표 시공 데이터의 높이를 갱신한다.

다른 한편, 작업기(130)의 작업 상태가 균일화 작업 상태인 경우(스텝 S58: YES), 현황 지형 갱신부(2106)는, 스텝 S57로 처리를 진행시키고, 윤곽점(E)의 높이가 현황 지형 데이터의 높이 미만인지의 여부에 관계없이, 현황 지형 데이터의 높이를 윤곽점(E)의 높이로 갱신한다. 즉, 현황 지형 갱신부(2106)는, 상시 최신의 버킷(133)의 위치에 기초하여 현황 지형 데이터를 갱신한다.

다음에, 시계열 선택부(2102)는, 스텝 S51에서 취득한 시계열로, 선택되어 있지 않은 시각이 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S59). 선택되어 있지 않은 시각이 있는 경우(스텝 S59: YES), 시계열 선택부(2102)는, 처리를 스텝 S52로 되돌려, 다음의 시각을 선택한다.

다른 한편, 선택되어 있지 않은 시각이 없는 경우(스텝 S59: NO), 시공 관리 장치(200)는, 현황 지형 데이터의 갱신 처리를 종료한다.

<<작용·효과>>

도 10은, 성토 작업의 예를 나타내는 도면이다.

예를 들면, 고속도로의 부설(敷設) 공사에 있어서 시공 현장이 평지인 경우, 제방(bank)을 형성하기 위해 성토 작업을 행할 필요가 있다. 덤프 트럭(300)은, 제방의 형성을 위해 필요로 하는 토사를 운반하고, 시공 현장에 배토(排土)한다. 이로써, 시공 현장에는 토사의 산(M)이 형성된다. 유압 셔블(100)은, 버킷(133)에 의해 토사의 산(M)을 무너뜨려, 균일화 작업에 의해 제방을 형성한다. 이 경우, 시공 개시 후의 현황 지형은, 시공 전 더욱 높아진다.

도 11은, 제1 실시형태에 관한 시공 관리 장치에 의한 현황 지형 데이터의 갱신 처리의 예를 나타내는 도면이다.

균일화 작업 중에 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신하는 것이 허용되어 있고, 또한 작업 상태가 균일화 작업 상태인 경우, 도 10에 나타낸 바와 같이, 현황 지형 데이터는, 설계면에 가장 가까운 윤곽점(E)의 높이로 갱신된다. 즉, 제1 실시형태에 의하면, 시공 관리 장치(200)는, 작업 상태가 균일화 작업 상태인 경우에, 버킷(133)의 윤곽점(E)이 통과한 높이에 기초하여, 버킷(133)의 위치에 대응하는 평면 위치에서의 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신한다. 이로써, 시공 관리 장치(200)는, 유압 셔블(100)에 의한 성토 작업 시에 실제의 현장에서의 현황 지형을 반영하도록 현황 지형 데이터를 갱신할 수 있다. 이 때, 현황 지형 데이터 중 버킷(133)이 통과하고 있지 않은 영역에 대해서는, 높이가 상방으로 갱신되지 않는다. 이 경우, 입출력 장치(127)는, 도 11에 나타낸 현황 지형을 나타낸 도면을 표시해도 된다. 즉, 입출력 장치(127)는, 작업기(130)의 작업 상태가 소정의 작업 상태인 경우에, 버킷(133)의 높이에 기초하여 현황 지형의 높이를 나타내는 선을, 상방의 위치에 갱신하여 표시하는 도시하지 않은 표시부를 가지는 표시 장치로서 기능한다. 도 11은, 입출력 장치(127)의 표시부에 표시되는 화면의 예이다. 표시부에는, 유압 셔블(100)을 측면에서 본 시점(視点)에 있어서, 적어도 버킷(133)을 측면에서 본 화상과, 설계면을 나타내는 선과, 현황 지형을 나타내는 선이 표시된다.

또한, 제1 실시형태에 관한 유압 셔블(100)은, 설계면과 버킷(133)과의 거리가 소정 거리 미만일 경우에, 설계면과 버킷(133)과의 거리에 기초하여 작업기(130)를 감속시키는 개입 제어 기능을 가진다. 그리고, 시공 관리 장치(200)는, 작업기(130)가 개입 제어되고 있을 때, 작업 상태가 균일화 작업인 것으로 판정한다. 이로써, 시공 관리 장치(200)는, 오퍼레이터 등의 입력에 의하지 않고, 자동으로 작업 상태를 판정할 수 있다.

또한, 제1 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 버킷(133)의 복수의 윤곽점(E) 중 가장 설계면에 가까운 점에 기초하여 현황 지형 데이터의 높이를 갱신한다. 이로써, 시공 관리 장치(200)는, 버킷(133)의 날끝으로 균일화 작업이 행해지는 경우에도, 버킷(133)의 바닥면에서 균일화 작업이 행해지는 경우에도, 적절히 현황 지형 데이터의 높이를 갱신할 수 있다.

또한, 제1 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 유압 셔블(100)로부터, 버킷(133)의 위치를 취득하고, 버킷(133)의 위치에 기초하여, 현황 지형 데이터의 높이를 최하점에 의해 갱신하는 최하점 갱신, 또는 상기 현황 지형 데이터의 높이를 상방으로 갱신하는 상방 갱신을 행한다. 시공 관리 장치(200)는, 상방 갱신 플래그 및 개입 플래그가 온이라고 하는 상방 갱신 허가 조건을 만족시킨 경우에는 상방 갱신을 행하고, 상방 갱신 허가 조건을 만족시키지 않았던 경우에는 최하점 갱신을 행한다. 이로써, 시공 관리 장치(200)는, 작업 기계에 의한 성토 작업 시에 현황 지형 데이터를 상방의 값으로 갱신할 수 있다.

<제2 실시형태>

다음에, 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 제1 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 개입 제어가 행해지고 있을 때, 균일화 작업이 행해지고 있는 것으로 판정하고, 현황 지형 데이터의 상방의 값으로의 갱신을 허용한다. 이 때, 유압 셔블(100)의 오퍼레이터가 균일화 작업의 종료 시에 버킷(133)을 상방으로 이동시키면, 상기 이동에 따라 현황 지형 데이터도 상방의 값으로 갱신될 가능성이 있다. 제2 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 균일화 작업의 종료 시에 버킷(133)을 상방으로 이동시켜도 현황 지형 데이터를 갱신하지 않는다.

<<시공 관리 장치의 구성>>

제2 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 제1 실시형태와 동일한 구성을 포함하고, 시계열 선택부(2102) 및 현황 지형 갱신부(2106)의 동작이 제1 실시형태와 다르다.

시계열 선택부(2102)는, 선택한 시각에 관한 작업이 균일화 작업인 경우, 스텝 S51에서 취득한 시계열로부터 그 시각 이후의 균일화 작업에 관한 시간대를 특정한다. 즉, 시계열 선택부(2102)는, 상기 시계열로부터 일련의 균일화 작업의 개시로부터 종료까지의 시간대를 특정한다.

현황 지형 갱신부(2106)는, 시계열 선택부(2102)가 특정한 시간대의 각각의 시각에 관한 복수의 윤곽점(E)의 위치에 기초하여, 평면 위치마다 최하점의 높이를 특정하고, 현황 지형을 갱신한다. 즉, 현황 지형 갱신부(2106)는, 상기 시간대의 사이에서 윤곽점(E)이 소정의 평면 위치에 존재한 시각이 복수 회 있었을 경우에, 각각의 시각에서의 윤곽점(E)의 높이 중에서 최하점으로 되는 윤곽점(E)의 높이를 최하점 높이로 판단하여, 상기 평면 위치에서의 현황 지형의 높이를 갱신한다.

<<시공 관리 장치의 동작>>

이하, 제2 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)의 동작 방법에 대하여 설명한다.

도 12는, 제2 실시형태에 관한 시공 관리 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다.

제2 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 스텝 S51로부터 스텝 S55의 처리를 실행한다. 제2 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 스텝 S55에 있어서, 균일화 작업 중에 현황 지형 데이터를 상방의 값으로 갱신하는 것이 허용되고 있지 않은 경우(스텝 S55: NO), 및 작업기(130)의 작업 상태가 균일화 작업 상태가 아닐 경우(스텝 S58: NO), 제1 실시형태와 마찬가지로, 스텝 S56로부터 스텝 S59의 처리를 실행한다.

다른 한편, 작업기(130)의 작업 상태가 균일화 작업 상태인 경우(스텝 S58: YES), 시계열 선택부(2102)는, 스텝 S52에서 선택한 시각 이후의 균일화 작업 상태에 관한 시간대를 특정한다(스텝 S151). 다음에, 현황 지형 갱신부(2106)는, 특정한 시간대의 각각의 시각에 관한 복수의 윤곽점(E)의 위치에 기초하여, 평면 위치마다 최하점의 높이를 특정한다(스텝 S152).

그리고, 현황 지형 갱신부(2106)는, 각 최하점과 같은 평면 위치의 현황 지형 데이터의 높이를, 각 최하점의 높이로 갱신한다(스텝 S57).

<<작용·효과>>

도 13는, 제2 실시형태에 관한 시공 관리 장치에 의한 현황 지형 데이터의 갱신 처리의 예를 나타내는 도면이다.

균일화 작업 중에 현황 지형 데이터를 상방의 값으로 갱신하는 것이 허용되어 있고, 또한 작업 상태가 균일화 작업 상태인 경우, 도 13에 나타낸 바와 같이, 균일화 작업 상태에 관한 시간대에서의 윤곽점(E)의 최하점의 높이로 갱신된다. 예를 들면, 도 13에 나타낸 바와 같이, 균일화 작업의 종료 후, 버킷(133)이 상방으로 이동하면, 버킷(133)의 평면 위치의 높이는, 실제로 균일화 작업이 행해지고 있었다 때의 버킷(133)의 높이보다도 높아진다. 따라서, 제2 실시형태에 있어서 균일화 작업의 종료 후의 버킷(133)의 이동은, 현황 지형 데이터의 갱신에 이용되지 않는다. 즉, 제2 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)에 의하면, 균일화 작업의 종료 시에 버킷(133)을 상방으로 이동시킨 경우에 현황 지형 데이터가 잘못하여 갱신되는 것을 방지할 수 있다.

<제3 실시형태>

다음에, 제3 실시형태에 대하여 설명한다. 제3 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 제2 실시형태와 다른 방법으로, 균일화 작업의 종료 시에 버킷(133)을 상방으로 이동시켜도 현황 지형 데이터가 잘못하여 갱신되는 것을 방지한다.

<<시공 관리 장치의 구성>>

제3 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 제1 실시형태와 동일한 구성을 포함하고, 버킷 위치 취득부(2101), 작업 상태 특정부(2103), 및 현황 지형 갱신부(2106)의 동작이 제1 실시형태와 다르다.

버킷 위치 취득부(2101)는, 유압 셔블(100)의 작업기 제어 장치(126)로부터, 작업기(130)의 조작량의 시계열을 또한 취득한다. 즉, 제3 실시형태에 관한 작업기 제어 장치(126)의 조작량 취득부(602)는, 붐(131), 암(132) 및 버킷(133)의 조작량을 시각에 관련지어 버킷 위치 기억부(611)에 기억시키고, 버킷 위치 송신부(612)는, 복수의 윤곽점(E)의 위치, 개입 플래그, 및 상방 갱신 플래그에 더하여, 붐(131), 암(132) 및 버킷(133)의 조작량을 송신한다. 즉, 버킷 위치 취득부(2101)는, 작업기(130)를 조작하기 위한 조작 레버의 조작 신호를 취득하는 조작 신호 취득부의 일례이다.

작업 상태 특정부(2103)는, 버킷 위치 취득부(2101)가 취득한 붐(131), 암(132) 및 버킷(133)의 조작량에 기초하여, 버킷(133)이 상방으로 이동할 것인지의 여부를 판정한다.

<<시공 관리 장치의 동작>>

이하, 제3 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)의 동작 방법에 대하여 설명한다.

도 14는, 제3 실시형태에 관한 시공 관리 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다.

제3 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)의 버킷 위치 취득부(2101)는, 스텝 S51에 있어서, 유압 셔블(100)의 작업기 제어 장치(126)로부터, 버킷(133)의 복수의 윤곽점(E)의 현장 좌표계에서의 위치, 개입 플래그, 상방 갱신 플래그, 및 작업기(130)의 조작량의 시계열을 취득한다(스텝 S251).

다음에, 시공 관리 장치(200)는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 스텝 S52로부터 스텝 S55의 처리를 실행한다. 제3 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 스텝 S55에 있어서, 상방 갱신 플래그가 오프인 경우(스텝 S55: NO), 및 작업기(130)의 작업 상태가 균일화 작업 상태가 아닐 경우(스텝 S58: NO), 제1 실시형태와 마찬가지로, 스텝 S56로부터 스텝 S57의 처리를 실행한다.

다른 한편, 작업기(130)의 작업 상태가 균일화 작업 상태인 경우(스텝 S58: YES), 작업 상태 특정부(2103)(붐 동작 판정부)는, 선택된 시각에 관한 붐(131), 암(132) 및 버킷(133)의 조작량에 기초하여, 버킷(133)이 상방으로 이동할 것인지의 여부를 판정한다(스텝 S252). 버킷(133)이 상방으로 이동한 것으로 판정된 경우(스텝 S252: YES), 현황 지형 갱신부(2106)는, 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신하지 않는다. 즉, 버킷(133)이 상방으로 이동한 것으로 판정된 경우, 현황 지형 갱신부(2106)는, 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신하는 것을 금지한다. 오퍼레이터에 의해 버킷(133)을 상방으로 이동하는 조작이 되고 있다는 것은, 오퍼레이터가 균일화 작업을 종료하는 것을 의도하고 있기 때문이다.

그리고, 버킷(133)이 상방으로 이동한 것으로 판정된 경우(스텝 S253: YES), 현황 지형 갱신부(2106)는, 스텝 S57로 처리를 진행시키고, 최단 거리 라인 Lm에 기초하여 현황 지형 데이터의 높이를 갱신한다(스텝 S57).

<<작용·효과>>

이와 같이, 제3 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 작업 상태가 균일화 작업 상태인 경우에 있어서, 버킷(133)을 올리는 조작이 행해지고 있지 않은 경우에, 현황 지형 데이터의 높이를 갱신한다. 이로써, 제2 실시형태와 마찬가지로, 균일화 작업의 종료 시에 버킷(133)을 상방으로 이동시킨 경우에 현황 지형 데이터가 잘못하여 갱신되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 다른 실시형태에 있어서는, 현황 지형 갱신부(2106)는, 버킷(133)의 위치가 설계면에 대하여, 예를 들면, 상하 방향의 소정 범위 내의 영역에 위치하고, 또한 작업기(130)가 조작된 경우에, 버킷(133)의 위치에 기초하여 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신해도 된다. 설계면의 소정 범위 내에는, 설계면에 대하여 법선 방향의 소정 범위 내의 영역도 포함된다. 또한, 작업기(130)의 조작에는, 설계면에 버킷(133)이 가까워지는 조작, 및 멀어지는 조작을 포함된다.

<제4 실시형태>

제1 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 작업기(130)의 작업 상태가 균일화 작업 상태인 경우에, 현황 지형 데이터를 상방의 값으로 갱신한다. 이에 대하여, 제4 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 작업기(130)의 작업 상태가 전압(轉壓; surface compaction) 작업 상태인 경우에, 현황 지형 데이터를 상방의 값으로 갱신한다. 전압 작업이란, 버킷(133)의 바닥면에서 토사를 두드림으로써 지반을 단단히 굳히는 작업을 말한다. 전압 작업 상태는, 소정의 작업 상태의 일례이다.

<<시공 관리 장치의 구성>>

제4 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 제1 실시형태와 동일한 구성을 포함하고, 작업 상태 특정부(2103)의 동작이 제1 실시형태와 다르다.

작업 상태 특정부(2103)는, 목표 시공 데이터 및 버킷(133)의 복수의 윤곽점(E)의 위치에 기초하여 버킷(133)의 바닥면과 설계면이 이루는 각인 바닥면 각도를 특정한다.

작업 상태 특정부(2103)는, 바닥면 각도가 소정 각도 미만일 경우에, 작업 상태가 전압 작업 상태인 것으로 판정한다. 예를 들면, 굴삭 작업 시에는 버킷(133)의 날끝을 설계면으로 향하면서 작업기(130)가 시공 대상으로 내려가기 때문에, 바닥면 각도는 커지게 된다. 한편, 전압 작업 시에는 버킷(133)의 바닥면을 설계면으로 향하면서 작업기(130)가 시공 대상으로 내려가기 때문에, 바닥면 각도는 작아지게 된다.

<<시공 관리 장치의 동작>>

이하, 제4 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)의 동작 방법에 대하여 설명한다.

도 15는, 제4 실시형태에 관한 시공 관리 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다.

제4 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 스텝 S51로부터 스텝 S55의 처리를 실행한다. 제4 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 스텝 S55에 있어서, 상방 갱신 플래그가 오프인 경우(스텝 S55: NO), 제1 실시형태와 마찬가지로, 스텝 S56로부터 스텝 S57의 처리를 실행한다.

다른 한편, 상방 갱신 플래그가 온인 경우(스텝 S55: YES), 작업 상태 특정부(2103)는, 스텝 S52에서 선택한 복수의 윤곽점(E)의 위치에 기초하여 버킷(133)의 바닥면과 설계면이 이루는 각인 바닥면 각도를 특정한다(스텝 S351). 다음에, 작업 상태 특정부(2103)는, 특정한 바닥면 각도에 기초하여 작업 상태가 전압 작업 상태인지의 여부를 판정한다(스텝 S352).

작업 상태가 전압 작업 상태가 아닌 것으로 판정된 경우(스텝 S352: NO), 즉 바닥면 각도가 소정 각도 이상일 경우, 시공 관리 장치(200)는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 스텝 S56로부터 스텝 S57의 처리를 실행한다. 다른 한편, 작업 상태가 전압 작업 상태인 것으로 판정된 경우(스텝 S352: YES), 즉 바닥면 각도가 소정 각도 미만일 경우, 시공 관리 장치(200)는, 스텝 S57로 처리를 진행시키고, 윤곽점(E)의 높이가 현황 지형 데이터의 높이 미만인지의 여부에 관계없이, 현황 지형 데이터의 높이를 윤곽점(E)의 높이로 갱신한다.

<<작용·효과>>

이와 같이, 제4 실시형태에 의하면, 시공 관리 장치(200)는, 작업 상태가 전압 작업 상태인 경우에, 버킷(133)의 높이에 기초하여 버킷(133)의 평면 위치에 관한 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신한다. 이로써, 시공 관리 장치(200)는, 성토 작업 시에서의 유압 셔블(100)에 의한 전압 조작 시에 현황 지형 데이터를 갱신할 수 있다. 그리고, 상기 실시형태에서는, 바닥면 각도에 기초하여 전압 작업인지를 판정하였으나, 그 외의 방법에 의한 전압 작업인지를 판정하고, 현황 지형 데이터의 갱신 방법을 변경시켜도 된다.

이상, 도면을 참조하여 일 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했으나, 구체적인 구성은 전술한 것에 한정되지 않고, 다양한 설계 변경 등을 할 수 있다.

전술한 실시형태에 있어서는, 소정의 작업 상태의 예로서, 균일화 작업 상태 및 전압 작업 상태를 들었지만, 다른 실시형태에 있어서는, 굴삭 작업, 개입 제어 상태 등을 소정의 작업 상태로 해도 된다.

전술한 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 버킷(133)의 윤곽점(E) 중 설계면과의 거리가 가장 가까운 윤곽점(E)이 지나는 최단 거리 라인 Lm을 사용하여, 현황 지형 데이터를 갱신하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 버킷(133)의 윤곽점 중 현황 지형과의 거리가 가장 가까운 윤곽점(E)이 지나는 최단 거리 라인 Lm을 사용하여, 현황 지형 데이터를 갱신해도 된다. 또한, 예를 들면, 다른 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 버킷(133)의 날끝이나 바닥면 등 미리 정해진 버킷(133)의 라인을 사용하여, 현황 지형 데이터를 갱신해도 된다. 또한, 다른 실시형태에 있어서는, 버킷(133)이 설계면보다도 하방에 위치하는 경우, 시공 관리 장치(200)는, 버킷(133)의 윤곽점(E) 중 설계면과의 거리가 가장 가까운 윤곽점(E)이 지나는 최단 거리 라인 Lm, 즉 가장 위쪽에 위치하는 라인을 이용하지 않고, 가장 하방에 위치하는 윤곽점이 지나는 라인을 사용하여 현황 지형 데이터를 갱신해도 된다.

또한, 전술한 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 개입 제어가 행해지고 있을 때 균일화 작업 중에 있는 것으로 판정하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 현황 지형 데이터를 갱신하는 라인을 날끝 라인과 고정한 후, 개입 작업이 행해지고, 또한 버킷(133)의 윤곽점(E) 중 날끝에 관한 윤곽점(E)이 설계면에 가장 가까운 경우에, 날끝 라인에서의 윤곽점(E)에 있어서 상방 갱신해도 된다. 그리고, 다른 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 개입 작업이 행해져 있어도, 또한 버킷(133)의 날끝 이외에 관한 윤곽점(E)이 설계면에 가장 가까운 경우에는, 윤곽점(E)의 높이가 현황 지형 데이터의 높이보다도 낮은 경우에 한해서 현황 지형 데이터의 높이를 갱신해도 된다. 이것은, 시공에 있어서 버킷(133)의 날끝을 사용한 균일화 작업이 행해지고, 그 후에 버킷(133)의 바닥면에서 마무리 작업이 행해지는 경우가 많기 때문이다.

또한, 다른 실시형태에 있어서는, 시공 관리 장치(200)는, 레버 조작(붐, 암, 버킷 조작의 조합)에 기초하여 균일화 작업지의 여부를 판정해도 되고, 동영상 데이터의 해석에 의해 균일화 작업지의 여부를 판정해도 된다. 또한, 균일화 작업의 판정은, 레버 조작의 신호값이나 화상 데이터를 사용하여 기계 학습 등의 AI(Artificial Intelligence) 처리에 의해 행해져도 된다.

또한, 다른 실시형태에 있어서는, 시공 관리 장치(200)는, 붐 실린더(134), 암 실린더(135) 또는 버킷 실린더(136)에 소정값 이상의 압력이 걸렸을 때, 굴삭 작업 상태 및 전압 작업 상태 등의 소정의 작업 상태인 것으로 판정하고, 현황 지형 데이터를 상방으로 갱신해도 된다. 이것은, 굴삭 시나 전압 시 등의 소정의 작업에 있어서는, 작업기(130)에 압력이 걸리므로, 이로써, 작업 상태를 판정할 수 있기 때문이다. 또한, 다른 실시형태에 있어서는, 시공 관리 장치(200)는, 버킷(133)이 설계면에 대하여 상하 방향의 소정 범위 내의 영역에 들어갔을 경우에, 성토 작업 상태 등의 소정의 작업 상태인 것으로 판정하고, 현황 지형을 상방으로 갱신해도 된다. 버킷(133)이 설계면의 부근을 이동하고 있다는 것은, 성토 작업을하고 있을 가능성이 높기 때문이다. 굴삭 작업 상태, 전압 작업 상태, 성토 작업 상태의 각각은, 소정의 작업 상태의 일례이다.

시공 관리 장치(200)는, 상방 갱신 플래그가 온의 경우에, 현황 지형을 상방으로 갱신할뿐아니라, 버킷(133)의 최하점이 현황 지형보다도 하방에 위치하는 경우, 최하점과 마찬가지의 방법으로 하방으로 갱신해도 된다. 즉, 시공 관리 장치(200)는, 상시 버킷 위치에 기초하여 현황 지형을 갱신해도 된다.

전술한 실시형태에서는, 시공 관리 장치(200)는, 버킷(133)의 최단 거리 라인 Lm을 구하여 최단 거리 라인 Lm 상의 윤곽점(E)만을 현황 지형의 갱신에 사용하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 각각의 윤곽점(E) 각각을 지나는 복수의 버킷(133)의 라인을 사용하여 현황 지형을 갱신해도 된다. 즉, 라인에 의해 평면 위치가 상이하므로, 시공 관리 장치(200)는, 라인마다 현황 지형을 갱신해야 할 것인가의 여부의 판정을 해도 된다. 또한, 소정의 평면 위치에 있어서 복수의 라인에서의 윤곽점(E)의 위치에 관한 데이터가 존재하는 경우, 그 중에서 최하점의 높이를 사용하여 상기 평면 위치에서의 현황 지형 데이터의 높이를 갱신해도 된다.

또한, 다른 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 상방 갱신 플래그 및 균일화 작업의 판정 결과를 이용하지 않고, 다른 조건에 기초하여 위쪽으로 현황 지형을 갱신해도 된다. 예를 들면, 다른 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 개입 플래그를 사용한 개입 제어가 작동하고 있는 경우에만 상방 갱신하도록 해도 된다. 즉, 다른 실시형태에 관한 시공 관리 장치(200)는, 작업 상태가 개입 제어 상태인 경우에, 현황 지형 데이터를 상방으로 갱신해도 된다. 이 경우, 개입 제어 상태는, 소정의 작업 상태의 일례이다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 작업기 제어 장치(126)는, 버킷 위치 정보에 부가하여 개입 플래그와 상방 갱신 플래그를 시공 관리 장치(200)에 송신하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 실시형태에 관한 작업기 제어 장치(126)는, 개입 제어 시에 상방 갱신 플래그를 온으로 함으로써, 버킷 위치 정보와 상방 갱신 플래그만을, 시공 관리 장치(200)에 송신해도 된다. 이 경우, 시공 관리 장치(200)는, 도 9의 스텝 S58의 처리를 생략할 수 있다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 차량탑재 장치인 작업기 제어 장치(126)와 서버인 시공 관리 장치(200)가 분담하여 상기한 처리를 행하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 실시형태에 있어서는, 작업기 제어 장치(126)와 시공 관리 장치(200) 중 어느 한쪽이 모든 처리를 행해도 되고, 작업기 제어 장치(126)와 시공 관리 장치(200)가 전술한 실시형태와는 상위한 분담에 의해 동일한 처리를 실행해도 된다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 시공 관리 장치(200)가 현황 지형을 갱신하지만, 다른 실시형태에서는, 작업기 제어 장치(126)가 현황 지형 데이터를 기억하고, 작업기 제어 장치(126)가 현황 지형 데이터를 상방으로 갱신하는 것이라도 된다. 즉, 시공 관리 장치(200)는, 작업 기계가 구비하는 장치라도 된다.

[산업 상의 이용 가능성]

본 발명에 관한 시공 관리 장치는, 작업 기계에 의한 성토 작업 시에 현황 지형 데이터를 갱신할 수 있다.

1: 시공 관리 시스템, 100: 유압 셔블, 120: 선회체, 110: 주행체, 130: 작업기, 200: 시공 관리 장치, 2101: 버킷 위치 취득부, 2102: 시계열 선택부, 2103: 작업 상태 특정부, 2104: 거리 특정부, 2105: 최단 거리 라인 결정부, 2106: 현황 지형 갱신부, 2301: 목표 시공 데이터 기억부, 2302: 현황 지형 기억부, 2303: 상방 갱신 플래그 기억부

Claims

시공(施工) 대상의 현황 지형을 나타내는 3차원 데이터인 현황 지형 데이터를 기억하는 현황 지형 기억부;
버킷(bucket)을 가지는 작업기를 구비하는 작업 기계(work machine)로부터, 상기 버킷의 위치를 취득하는 버킷 위치 취득부; 및
상기 작업기의 작업 상태가 소정의 작업 상태인 경우에, 상기 버킷의 위치에 기초하여 상기 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신하는 현황 지형 갱신부;를 포함하는, 시공 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 작업 기계는, 상기 작업기를 감속시키는 개입 제어(intervention control) 기능을 가지고,
상기 버킷 위치 취득부는, 상기 버킷의 위치, 및 상기 작업기가 개입 제어되고 있는 작업 상태인지의 여부를 나타내는 정보를 취득하고,
상기 소정의 작업 상태는, 상기 작업기가 개입 제어되고 있는 작업 상태인, 시공 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 소정의 작업 상태는, 균일화 작업 상태, 전압(轉壓; surface compaction) 작업 상태 또는 굴삭 작업 상태인, 시공 관리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 버킷 위치 취득부는, 상기 버킷의 복수의 윤곽점 각각의 위치를 취득하고,
상기 현황 지형 갱신부는, 상기 복수의 윤곽점 중 가장 설계면에 가까운 점에 기초하여 상기 현황 지형 데이터의 높이를 갱신하는, 시공 관리 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현황 지형 갱신부는, 위쪽으로부터의 평면에서 볼 때에 있어서의 평면 위치마다, 상기 현황 지형 데이터의 높이를, 상기 작업기 상태가 소정의 작업 상태인 사이의 상기 버킷의 높이의 최하점의 높이로 갱신하는, 시공 관리 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현황 지형 갱신부는, 상기 작업 상태가 소정의 작업 상태인 경우에 있어서, 상기 버킷이 상승하는 조작이 행해진 경우에, 상기 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신하는 것을 금지하는, 시공 관리 장치.
버킷을 가지는 작업기를 구비하는 작업 기계로부터, 상기 버킷의 위치를 취득하는 단계; 및
상기 작업기의 작업 상태가 소정의 작업 상태인 경우에, 시공 대상의 현황 지형을 나타내는 3차원 데이터인 현황 지형 데이터 중, 상기 버킷의 위치에 기초하여 상기 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신하는 단계;
를 포함하는, 시공 관리 방법.
시공 대상의 현황 지형 및 작업 기계에 설치된 작업기의 버킷을 표시하는 표시 장치로서,
상기 작업 기계를 측면에서 본 시점(視点)에 있어서, 상기 버킷을 측면에서 본 화상과, 설계면을 나타내는 선과, 상기 현황 지형을 나타내는 선이 표시되는 표시부를 포함하고,
상기 표시부에는, 상기 작업기의 작업 상태가 소정의 작업 상태인 경우에, 상기 버킷의 위치에 기초하여 현황 지형의 높이를 나타내는 선이, 상방의 위치에 갱신하여 표시되는,
표시 장치.
시공 대상의 현황 지형을 나타내는 3차원 데이터인 현황 지형 데이터를 기억하는 현황 지형 기억부;
버킷을 구비하는 작업기를 구비하는 작업 기계로부터, 상기 버킷의 위치를 취득하는 버킷 위치 취득부; 및
상기 버킷의 위치에 기초하여, 상기 현황 지형 데이터의 높이를 최하점에 의해 갱신하는 최하점 갱신, 또는 상기 현황 지형 데이터의 높이를 상방으로 갱신하는 상방 갱신을 행하는 현황 지형 갱신부;
를 포함하고,
상기 현황 지형 갱신부는, 상방 갱신 허가 조건을 만족시킨 경우에는 상방 갱신을 행하고, 상방 갱신 허가 조건을 만족시키지 않았던 경우에는 최하점 갱신을 행하는,
시공 관리 장치.
시공 대상의 현황 지형을 나타내는 3차원 데이터인 현황 지형 데이터를 기억하는 현황 지형 기억부;
상기 시공 대상의 설계면을 기억하는 목표 시공 데이터 기억부;
버킷을 가지는 작업기를 구비하는 작업 기계로부터, 상기 버킷의 위치를 취득하는 버킷 위치 취득부;
상기 작업기를 조작하기 위한 조작 레버의 조작 신호를 취득하는 조작 신호 취득부; 및
상기 버킷의 위치가 상기 설계면의 소정 범위 내에 위치하고, 또한 작업기가 조작된 경우에, 상기 버킷의 위치에 기초하여 상기 현황 지형 데이터의 높이를 상방의 값으로 갱신하는 현황 지형 갱신부;
를 포함하는, 시공 관리 장치.