(第1実施形態)
本開示の一実施形態に係る地盤情報取得システム及び地盤情報取得方法について説明する。まず、地盤情報取得システム101が適用されるショベル100について説明する。地盤情報取得システム101では、ショベル100を用いて、ショベル100の下方の地盤G1の内部の情報を取得する。図1は、一実施形態に係る地盤情報取得システム101が適用されるショベル100の側面図である。ショベル100は、作業機械の一例である。
First Embodiment
A ground information acquisition system and a ground information acquisition method according to an embodiment of the present disclosure will be described. First, a shovel 100 to which a ground information acquisition system 101 is applied will be described. In the ground information acquisition system 101, the shovel 100 is used to acquire information on the inside of the ground G1 below the shovel 100. Fig. 1 is a side view of the shovel 100 to which the ground information acquisition system 101 according to an embodiment is applied. The shovel 100 is an example of a work machine.
図1に示すショベル100は、下部走行体1、上部旋回体3、及びアタッチメントATを備える。下部走行体1には旋回機構2を介して上部旋回体3が搭載される。上部旋回体3にはブーム4が取り付けられる。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、アーム5の先端にはバケット6が取り付けられる。作業要素としてのブーム4、アーム5、及びバケット6は、アタッチメントATの一例である掘削アタッチメントを構成する。
The excavator 100 shown in FIG. 1 comprises a lower traveling body 1, an upper rotating body 3, and an attachment AT. The upper rotating body 3 is mounted on the lower traveling body 1 via a rotating mechanism 2. A boom 4 is attached to the upper rotating body 3. An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5. The boom 4, arm 5, and bucket 6 as working elements constitute an excavation attachment, which is an example of an attachment AT.
なお、アタッチメントは、床堀アタッチメント、均しアタッチメント、浚渫アタッチメント等の他のアタッチメントであってもよい。ブーム4、アーム5、及びバケット6は、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体3にはキャビン10が設けられ、エンジン11等の駆動源が搭載される。上部旋回体3には通信装置M1、測位装置M2、姿勢検出装置M3、及びシリンダ圧検出装置M4が取り付けられる。
The attachment may be another attachment such as a bed excavation attachment, a leveling attachment, or a dredging attachment. The boom 4, arm 5, and bucket 6 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9, respectively. A cabin 10 is provided on the upper rotating body 3, and a driving source such as an engine 11 is mounted on it. A communication device M1, a positioning device M2, an attitude detection device M3, and a cylinder pressure detection device M4 are attached to the upper rotating body 3.
通信装置M1は、ショベル100と外部との間の通信を制御する装置である。通信装置M1は、GNSS(Global Navigation Satellite System)測量システムとショベル100との間の無線通信を制御する。具体的には、通信装置M1は、例えば1日1回の頻度で、ショベル100の作業を開始する際に作業現場の地形情報を取得する。GNSS測量システムは、例えばネットワーク型RTK-GNSS測位方式を採用する。
The communication device M1 is a device that controls communication between the shovel 100 and the outside. The communication device M1 controls wireless communication between a GNSS (Global Navigation Satellite System) surveying system and the shovel 100. Specifically, the communication device M1 acquires topographical information of the work site when the shovel 100 starts work, for example, once a day. The GNSS surveying system employs, for example, a network-type RTK-GNSS positioning method.
測位装置M2は、ショベル100の位置及び向きを測定する装置である。測位装置M2は、電子コンパスを組み込んだGNSS受信機であり、ショベル100の存在位置の緯度、経度、高度を測定し、且つ、ショベル100の向きを測定する。
The positioning device M2 is a device that measures the position and orientation of the shovel 100. The positioning device M2 is a GNSS receiver with an integrated electronic compass, and measures the latitude, longitude, and altitude of the location of the shovel 100, as well as the orientation of the shovel 100.
姿勢検出装置M3は、アタッチメントATの姿勢を検出する装置である。
The posture detection device M3 is a device that detects the posture of the attachment AT.
シリンダ圧検出装置M4は、油圧シリンダ内の作動油の圧力を検出する装置である。シリンダ圧検出装置M4は、ブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(以下、「ブームボトム圧」とする。)を検出するブームボトム圧センサを含む。
The cylinder pressure detection device M4 is a device that detects the pressure of the hydraulic oil in the hydraulic cylinder. The cylinder pressure detection device M4 includes a boom bottom pressure sensor that detects the pressure in the bottom oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as the "boom bottom pressure").
図2は、ショベル100の側面図であり、ショベル100に搭載された姿勢検出装置M3によって検出される情報の一例を示す図である。姿勢検出装置M3は、ブーム角度センサM3a、アーム角度センサM3b、バケット角度センサM3c、及び車体傾斜センサM3dを含む。
Figure 2 is a side view of the shovel 100, and shows an example of information detected by the attitude detection device M3 mounted on the shovel 100. The attitude detection device M3 includes a boom angle sensor M3a, an arm angle sensor M3b, a bucket angle sensor M3c, and a vehicle body inclination sensor M3d.
ブーム角度センサM3aは、ブーム角度θ1を取得するセンサであり、例えば、ブームフートピンの回転角度を検出する回転角度センサ、ブームシリンダ7のストローク量を検出するストロークセンサ、ブーム4の傾斜角度を検出する傾斜(加速度)センサ等を含む。ブーム角度θ1は、XZ平面において、ブームフートピン位置P1とアーム連結ピン位置P2とを結ぶ線分の水平線に対する角度である。
The boom angle sensor M3a is a sensor that acquires the boom angle θ1, and includes, for example, a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the boom foot pin, a stroke sensor that detects the stroke amount of the boom cylinder 7, and an inclination (acceleration) sensor that detects the inclination angle of the boom 4. The boom angle θ1 is the angle of the line segment connecting the boom foot pin position P1 and the arm connecting pin position P2 with respect to the horizontal line in the XZ plane.
アーム角度センサM3bは、アーム角度θ2を取得するセンサであり、例えば、アーム連結ピンの回転角度を検出する回転角度センサ、アームシリンダ8のストローク量を検出するストロークセンサ、アーム5の傾斜角度を検出する傾斜(加速度)センサ等を含む。アーム角度θ2は、XZ平面において、アーム連結ピン位置P2とバケット連結ピン位置P3とを結ぶ線分の水平線に対する角度である。
The arm angle sensor M3b is a sensor that acquires the arm angle θ2, and includes, for example, a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the arm connecting pin, a stroke sensor that detects the stroke amount of the arm cylinder 8, and an inclination (acceleration) sensor that detects the inclination angle of the arm 5. The arm angle θ2 is the angle of the line segment connecting the arm connecting pin position P2 and the bucket connecting pin position P3 with respect to the horizontal line in the XZ plane.
バケット角度センサM3cは、バケット角度θ3を取得するセンサであり、例えば、バケット連結ピンの回転角度を検出する回転角度センサ、バケットシリンダ9のストローク量を検出するストロークセンサ、バケット6の傾斜角度を検出する傾斜(加速度)センサ等を含む。バケット角度θ3は、XZ平面において、バケット連結ピン位置P3とバケット爪先位置P4とを結ぶ線分の水平線に対する角度である。
The bucket angle sensor M3c is a sensor that acquires the bucket angle θ3, and includes, for example, a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the bucket connecting pin, a stroke sensor that detects the stroke amount of the bucket cylinder 9, and an inclination (acceleration) sensor that detects the inclination angle of the bucket 6. The bucket angle θ3 is the angle of the line segment connecting the bucket connecting pin position P3 and the bucket toe position P4 with respect to the horizontal line in the XZ plane.
車体傾斜センサM3dは、ショベルのY軸回りの傾斜角θ4、及び、ショベルのX軸回りの傾斜角θ5(図示せず。)を取得するセンサであり、例えば2軸傾斜(加速度)センサ等を含む。なお、図2のXY平面は水平面である。
The vehicle body tilt sensor M3d is a sensor that acquires the tilt angle θ4 around the Y axis of the shovel and the tilt angle θ5 around the X axis of the shovel (not shown), and includes, for example, a two-axis tilt (acceleration) sensor. Note that the XY plane in FIG. 2 is a horizontal plane.
次に、図3を参照してショベルの基本システムについて説明する。ショベルの基本システムは、主に、エンジン11、メインポンプ14、パイロットポンプ15、コントロールバルブ17、操作装置26、コントローラ30、及びエンジン制御装置(ECU)74を含む。
Next, the basic system of the excavator will be described with reference to FIG. 3. The basic system of the excavator mainly includes the engine 11, the main pump 14, the pilot pump 15, the control valve 17, the operating device 26, the controller 30, and the engine control unit (ECU) 74.
エンジン11はショベル100の駆動源であり、例えばディーゼルエンジンである。エンジン11は、所定の回転数を維持するように動作する。エンジン11の出力軸はメインポンプ14及びパイロットポンプ15の入力軸に接続される。
The engine 11 is the driving source of the excavator 100, and is, for example, a diesel engine. The engine 11 operates to maintain a predetermined rotation speed. The output shaft of the engine 11 is connected to the input shafts of the main pump 14 and the pilot pump 15.
メインポンプ14は、高圧油圧ライン16を介して作動油をコントロールバルブ17に供給する油圧ポンプであり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。パイロットポンプ15は、パイロットライン25を介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための油圧ポンプであり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。
The main pump 14 is a hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the control valve 17 via a high-pressure hydraulic line 16, and is, for example, a swash plate type variable displacement hydraulic pump. The pilot pump 15 is a hydraulic pump that supplies hydraulic oil to various hydraulic control devices via a pilot line 25, and is, for example, a fixed displacement hydraulic pump.
コントロールバルブ17は、ショベル100における油圧システムを制御する油圧制御バルブである。コントロールバルブ17は、レバー又はペダル26A~26Cの操作方向及び操作量に応じた圧力変化に応じて、例えば、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、走行用油圧モータ1A(左用)、走行用油圧モータ1B(右用)、及び旋回用油圧モータ2Aのうちの一又は複数のものに対し、メインポンプ14から高圧油圧ライン16を通じて供給された作動油を選択的に供給する。なお、以下の説明では、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、走行用油圧モータ1A(左用)、走行用油圧モータ1B(右用)、及び旋回用油圧モータ2Aを集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。レバー又はペダル26A~26Cは、キャビン10に設けられ、操作者によって操作される。
The control valve 17 is a hydraulic control valve that controls the hydraulic system in the excavator 100. The control valve 17 selectively supplies hydraulic oil supplied from the main pump 14 through the high-pressure hydraulic line 16 to one or more of the boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder 9, traveling hydraulic motor 1A (left), traveling hydraulic motor 1B (right), and swing hydraulic motor 2A, depending on the pressure change corresponding to the operation direction and operation amount of the levers or pedals 26A to 26C. In the following description, the boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder 9, traveling hydraulic motor 1A (left), traveling hydraulic motor 1B (right), and swing hydraulic motor 2A are collectively referred to as "hydraulic actuators". The levers or pedals 26A to 26C are provided in the cabin 10 and are operated by the operator.
操作装置26は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置26は、パイロットライン25を介してパイロットポンプ15から供給された作動油を、流量制御弁のパイロットポートに供給する。操作装置26は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに作動油を供給する。なお、パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応するレバー又はペダル26A~26Cの操作方向及び操作量に応じた圧力とされる。
The operating device 26 is a device used by an operator to operate the hydraulic actuators. The operating device 26 supplies hydraulic oil supplied from the pilot pump 15 via the pilot line 25 to the pilot port of the flow control valve. The operating device 26 supplies hydraulic oil to the pilot port of the flow control valve corresponding to each hydraulic actuator. The pressure of the hydraulic oil supplied to each pilot port is set to a pressure according to the operation direction and operation amount of the lever or pedal 26A to 26C corresponding to each hydraulic actuator.
コントローラ30は、ショベルを制御するための制御装置であり、例えば、CPU、RAM、ROM等を備えたコンピュータで構成される。コントローラ30のCPUは、ショベル100の動作や機能に対応するプログラムをROMから読み出してRAMにロードしながらプログラムを実行することで、それらプログラムのそれぞれに対応する処理を実行させる。
The controller 30 is a control device for controlling the shovel, and is composed of, for example, a computer equipped with a CPU, RAM, ROM, etc. The CPU of the controller 30 reads out programs corresponding to the operations and functions of the shovel 100 from the ROM and loads them into the RAM while executing the programs, thereby executing the processes corresponding to each of the programs.
コントローラ30は、メインポンプ14の吐出流量の制御を行う。例えば、ネガコン弁(不図示)のネガコン圧に応じて上記制御電流を変化させ、レギュレータ14aを介してメインポンプ14の吐出流量を制御する。
The controller 30 controls the discharge flow rate of the main pump 14. For example, it changes the control current in response to the negative control pressure of a negative control valve (not shown) and controls the discharge flow rate of the main pump 14 via the regulator 14a.
エンジン制御装置(ECU)74は、エンジン11を制御する装置である。例えば、コントローラ30からの指令に基づき、後述するエンジン回転数調整ダイヤル75により操作者が設定したエンジン回転数(モード)に応じてエンジン11の回転数を制御するための燃料噴射量等をエンジン11に出力する。
The engine control unit (ECU) 74 is a device that controls the engine 11. For example, based on a command from the controller 30, it outputs to the engine 11 the fuel injection amount and the like for controlling the rotation speed of the engine 11 according to the engine rotation speed (mode) set by the operator using the engine rotation speed adjustment dial 75 described later.
エンジン回転数調整ダイヤル75は、キャビン10内に設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル75は、エンジンの回転数を調整するためのダイヤルである。操作者は、エンジン回転数調整ダイヤル75を回転操作することにより、エンジン11の回転数を例えば5段階で切り替えることができる。エンジン回転数調整ダイヤル75を操作することにより、例えば「Rmax」、「R4」、「R3」、「R2」、及び「R1」の5段階に、エンジン11の回転数を変更できる。例えば、「Rmax」、「R4」、「R3」、「R2」、及び「R1」の順で、エンジン11の回転数は高くなる。
The engine speed adjustment dial 75 is provided inside the cabin 10. The engine speed adjustment dial 75 is a dial for adjusting the engine speed. The operator can switch the engine speed of the engine 11 between, for example, five stages by rotating the engine speed adjustment dial 75. By operating the engine speed adjustment dial 75, the engine speed of the engine 11 can be changed between, for example, five stages, "Rmax", "R4", "R3", "R2", and "R1". For example, the engine 11 speed increases in the order of "Rmax", "R4", "R3", "R2", and "R1".
Rmaxは、エンジン11の最高回転数であり、作業量を優先したい場合に選択される。R4は、2番目に高いエンジン回転数であり、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される。R3及びR2は、3番目及び4番目に高いエンジン回転数であり、燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される。R1は、最も低いエンジン回転数(アイドリング回転数)であり、エンジン11をアイドリング状態にしたい場合に選択されるアイドリングモードにおけるエンジン回転数である。
Rmax is the maximum engine speed, and is selected when it is desired to prioritize the amount of work. R4 is the second highest engine speed, and is selected when it is desired to balance the amount of work with fuel efficiency. R3 and R2 are the third and fourth highest engine speeds, and are selected when it is desired to operate the excavator with low noise while prioritizing fuel efficiency. R1 is the lowest engine speed (idling speed), and is the engine speed in idling mode, which is selected when it is desired to keep the engine 11 in an idling state.
例えば、Rmax(最高回転数)を2000rpm、R1(アイドリング回転数)を1000rpmとし、その間を250rpm毎に、R4(1750rpm)、R3(1500rpm)、R2(1250rpm)と多段階に設定してよい。そして、エンジン11は、エンジン回転数調整ダイヤル75で設定されたエンジン回転数で一定に回転数制御される。なお、ここでは、エンジン回転数調整ダイヤル75による5段階でのエンジン回転数調整の事例を示したが、5段階には限られず何段階であってもよい。
For example, Rmax (maximum rotation speed) may be set to 2000 rpm, R1 (idling rotation speed) to 1000 rpm, and multiple stages may be set in increments of 250 rpm between them, such as R4 (1750 rpm), R3 (1500 rpm), and R2 (1250 rpm). The engine 11 is then constantly controlled at the engine rotation speed set by the engine rotation speed adjustment dial 75. Note that, although an example of engine rotation speed adjustment in five stages by the engine rotation speed adjustment dial 75 has been shown here, any number of stages is possible and is not limited to five stages.
ショベル100は、キャビン10の内部に配置された表示装置40を備える。表示装置40には、例えば操作者による運転を補助するための画像が表示される。操作者は表示装置40の入力部42を利用して情報や指令をコントローラ30に入力できる。また、ショベル100の運転状況や制御情報を表示装置40に表示させることで、運転者に情報を提供できる。表示装置40は、例えば液晶表示装置である。
The shovel 100 is equipped with a display device 40 disposed inside the cabin 10. For example, images to assist the operator in driving are displayed on the display device 40. The operator can input information and commands to the controller 30 using the input unit 42 of the display device 40. In addition, the operating status and control information of the shovel 100 can be displayed on the display device 40 to provide information to the operator. The display device 40 is, for example, a liquid crystal display device.
表示装置40は、CAN、LIN等の通信ネットワークを介してコントローラ30に接続される。なお、表示装置40は、専用線を介してコントローラ30に接続されてもよい。
The display device 40 is connected to the controller 30 via a communication network such as CAN or LIN. The display device 40 may also be connected to the controller 30 via a dedicated line.
表示装置40は、表示する画像を生成する処理部40aを含む。処理部40aは、撮像装置M5の出力に基づいて画像表示部41上に表示するカメラ画像を生成する。そのため、撮像装置M5は、例えば専用線を介して表示装置40に接続される。また、処理部40aは、コントローラ30の出力に基づいて表示装置40に表示する画像を生成する。
The display device 40 includes a processing unit 40a that generates an image to be displayed. The processing unit 40a generates a camera image to be displayed on the image display unit 41 based on the output of the imaging device M5. For this reason, the imaging device M5 is connected to the display device 40 via, for example, a dedicated line. In addition, the processing unit 40a generates an image to be displayed on the display device 40 based on the output of the controller 30.
なお、処理部40aは、表示装置40が有する機能としてではなく、コントローラ30が有する機能として実現されてもよい。この場合、撮像装置M5は、表示装置40ではなく、コントローラ30に接続される。
The processing unit 40a may be realized as a function of the controller 30, rather than as a function of the display device 40. In this case, the imaging device M5 is connected to the controller 30, rather than to the display device 40.
また、表示装置40は、例えばタッチパネルでもよい。表示装置40は、入力部として機能する。表示装置40は、操作者によって操作される入力画面を表示できる。
The display device 40 may also be, for example, a touch panel. The display device 40 functions as an input unit. The display device 40 can display an input screen that is operated by the operator.
ショベル100は、蓄電池70を備える。表示装置40は、蓄電池70から電力の供給を受けて動作する。なお、蓄電池70はエンジン11のオルタネータ11a(発電機)で発電した電力で充電される。蓄電池70の電力は、コントローラ30及び表示装置40以外のショベル100の電装品72等にも供給される。また、エンジン11のスタータ11bは、蓄電池70からの電力で駆動され、エンジン11を始動する。
The shovel 100 is equipped with a storage battery 70. The display device 40 operates by receiving power from the storage battery 70. The storage battery 70 is charged with power generated by an alternator 11a (generator) of the engine 11. The power of the storage battery 70 is also supplied to the electrical equipment 72 of the shovel 100 other than the controller 30 and the display device 40. The starter 11b of the engine 11 is driven by power from the storage battery 70 to start the engine 11.
エンジン11は、上述のとおり、エンジン制御装置(ECU)74により制御される。ECU74からは、エンジン11の状態を示す各種データ(例えば、水温センサ11cで検出される冷却水温(物理量)を示すデータ)がコントローラ30に常時送信される。したがって、コントローラ30は一時記憶部(メモリ)30aにこのデータを蓄積しておき、必要なときに表示装置40に送信することができる。
As described above, the engine 11 is controlled by the engine control unit (ECU) 74. The ECU 74 constantly transmits various data indicating the state of the engine 11 (for example, data indicating the cooling water temperature (physical quantity) detected by the water temperature sensor 11c) to the controller 30. Therefore, the controller 30 can store this data in a temporary storage unit (memory) 30a and transmit it to the display device 40 when necessary.
また、コントローラ30には以下のように各種のデータが供給され、コントローラ30の一時記憶部30aに格納される。
In addition, various data are supplied to the controller 30 and stored in the temporary memory unit 30a of the controller 30 as follows:
まず、可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ14のレギュレータ14aから斜板の傾転角を示すデータがコントローラ30に供給される。また、メインポンプ14の吐出圧力を示すデータが、吐出圧力センサ14bからコントローラ30に送られる。これらのデータ(物理量を表すデータ)は一時記憶部30aに格納される。また、メインポンプ14が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ14との間の管路には、油温センサ14cが設けられており、その管路を流れる作動油の温度を表すデータが、油温センサ14cからコントローラ30に供給される。
First, data indicating the tilt angle of the swash plate is supplied to the controller 30 from the regulator 14a of the main pump 14, which is a variable displacement hydraulic pump. Data indicating the discharge pressure of the main pump 14 is sent to the controller 30 from the discharge pressure sensor 14b. These data (data representing physical quantities) are stored in the temporary memory unit 30a. An oil temperature sensor 14c is provided in the pipeline between the main pump 14 and a tank that stores the hydraulic oil to be sucked by the main pump 14, and data indicating the temperature of the hydraulic oil flowing through the pipeline is supplied from the oil temperature sensor 14c to the controller 30.
また、レバー又はペダル26A~26Cを操作した際に、パイロットライン25aを通じてコントロールバルブ17に送られるパイロット圧が、油圧センサ15a、15bで検出され、検出したパイロット圧を示すデータがコントローラ30に供給される。
When the lever or pedals 26A to 26C are operated, the pilot pressure sent to the control valve 17 through the pilot line 25a is detected by the hydraulic sensors 15a and 15b, and data indicating the detected pilot pressure is supplied to the controller 30.
また、エンジン回転数調整ダイヤル75からは、エンジン回転数の設定状態を示すデータがコントローラ30に常時送信される。
In addition, data indicating the engine speed setting status is constantly sent from the engine speed adjustment dial 75 to the controller 30.
ショベル100は、外部演算装置30Eを備える。外部演算装置30Eは、通信装置M1、測位装置M2、姿勢検出装置M3、シリンダ圧検出装置M4、撮像装置M5等の出力に基づいて各種演算を行い、演算結果をコントローラ30に対して出力する制御装置である。
The excavator 100 is equipped with an external calculation device 30E. The external calculation device 30E is a control device that performs various calculations based on the outputs of the communication device M1, the positioning device M2, the attitude detection device M3, the cylinder pressure detection device M4, the imaging device M5, etc., and outputs the calculation results to the controller 30.
次に、図4を参照して外部演算装置30Eの機能について説明する。図4は、外部演算装置30Eの構成例を示す機能ブロック図である。外部演算装置30Eは、通信装置M1、測位装置M2、姿勢検出装置M3、シリンダ圧検出装置M4の出力を受けて各種演算を実行する。外部演算装置30Eは、その演算結果をコントローラ30に対して出力する。
Next, the functions of the external calculation device 30E will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the external calculation device 30E. The external calculation device 30E receives outputs from the communication device M1, the positioning device M2, the attitude detection device M3, and the cylinder pressure detection device M4 and executes various calculations. The external calculation device 30E outputs the calculation results to the controller 30.
外部演算装置30Eは、CPU及び記憶部を有する。記憶部は、ROM、RAM、及び、不揮発性メモリを含む。記憶部は、CPUを動作させるためのプログラムを記憶する。記憶部は、外部演算装置30Eが入力した各種データを記憶する。記憶部は、各種データのデータベースを記憶する。記憶部は、ブームボトム圧に関するデータを記憶する。記憶部に記憶されたブームボトム圧に関するデータをブーム圧参照テーブルと記載する場合がある。記憶部は、例えば土砂特性(密度、粘性等)に関するデータを記憶する。
The external calculation device 30E has a CPU and a memory unit. The memory unit includes ROM, RAM, and non-volatile memory. The memory unit stores programs for operating the CPU. The memory unit stores various data input by the external calculation device 30E. The memory unit stores a database of various data. The memory unit stores data related to boom bottom pressure. The data related to boom bottom pressure stored in the memory unit may be referred to as a boom pressure reference table. The memory unit stores data related to soil characteristics (density, viscosity, etc.), for example.
コントローラ30は、例えば、その演算結果に応じた制御指令を制御弁E1に対して出力する。制御弁E1はアタッチメントの動きを制御するための弁であり、例えば、再生解除弁50、パイロット圧を調整する減圧弁、リリーフ弁等である。
The controller 30 outputs, for example, a control command according to the calculation result to the control valve E1. The control valve E1 is a valve for controlling the movement of the attachment, and is, for example, a regeneration release valve 50, a pressure reducing valve for adjusting the pilot pressure, a relief valve, etc.
外部演算装置30Eは、地形データベース更新部31、位置座標更新部32、地面形状情報取得部33、及び地面接触判定部34を含む。
The external computing device 30E includes a terrain database update unit 31, a position coordinate update unit 32, a ground shape information acquisition unit 33, and a ground contact determination unit 34.
地形データベース更新部31は、地形データベースを更新する機能要素である。地形データベースは、ショベル100が存在する作業現場の地形情報を参照可能に体系的に記憶する。地形データベース更新部31は、例えばショベル100の起動時に通信装置M1を通じて作業現場の地形情報を取得して地形データベースを更新する。作業現場の地形情報は、例えば世界測位系に基づく3次元地形モデルで記述される。
The terrain database update unit 31 is a functional element that updates the terrain database. The terrain database systematically stores terrain information of the work site where the shovel 100 is located so that it can be referenced. The terrain database update unit 31 acquires the terrain information of the work site through the communication device M1, for example, when the shovel 100 is started, and updates the terrain database. The terrain information of the work site is described, for example, by a three-dimensional terrain model based on the global positioning system.
位置座標更新部32は、ショベル100の現在位置を表す座標及び向きを更新する機能要素である。位置座標更新部32は、測位装置M2の出力に基づいて世界測位系におけるショベル100の位置座標及び向きを取得する。位置座標更新部は、記憶部に記憶されているショベル100の現在位置を表す座標及び向きに関するデータを更新する。
The position coordinate update unit 32 is a functional element that updates the coordinates and orientation that represent the current position of the shovel 100. The position coordinate update unit 32 acquires the position coordinates and orientation of the shovel 100 in the global positioning system based on the output of the positioning device M2. The position coordinate update unit updates the data related to the coordinates and orientation that represent the current position of the shovel 100 that are stored in the memory unit.
地面形状情報取得部33は、作業対象の地面の現在の形状に関する情報を取得する機能要素である。地面形状情報取得部33は、地形データベース更新部31が更新した地形情報と、位置座標更新部32が更新したショベル100の現在位置を表す座標及び向きと、姿勢検出装置M3が検出したアタッチメントATの姿勢の過去の推移と、シリンダ圧検出装置M4が検出したブームボトム圧とに基づいて掘削対象地面の現在の形状に関する情報を取得する。
The ground shape information acquisition unit 33 is a functional element that acquires information about the current shape of the ground to be excavated. The ground shape information acquisition unit 33 acquires information about the current shape of the ground to be excavated based on the terrain information updated by the terrain database update unit 31, the coordinates and orientation representing the current position of the excavator 100 updated by the position coordinate update unit 32, the past changes in the attitude of the attachment AT detected by the attitude detection device M3, and the boom bottom pressure detected by the cylinder pressure detection device M4.
地面形状情報取得部33は、バケット6の軌跡に関する情報を取得する。地面形状情報取得部33は、姿勢検出装置M3から入力したデータ、及びバケット6の形状のデータに基づいて、バケット6の軌跡を算出する。
The ground shape information acquisition unit 33 acquires information about the trajectory of the bucket 6. The ground shape information acquisition unit 33 calculates the trajectory of the bucket 6 based on the data input from the attitude detection device M3 and the data on the shape of the bucket 6.
地面形状情報取得部33は、前回の掘削動作が行われる前の掘削対象地面の形状から、前回の掘削動作の際にバケット6が通過した空間に対応する部分を取り除くことで掘削対象地面の現在の形状を導き出す。地面形状情報取得部33は、掘削動作後の地面形状を推定できる。地面形状情報取得部33は、3次元メッシュモデルで表現された3次元地形モデルを作成することができる。
The ground shape information acquisition unit 33 derives the current shape of the ground to be excavated by removing the portion corresponding to the space through which the bucket 6 passed during the previous excavation operation from the shape of the ground to be excavated before the previous excavation operation. The ground shape information acquisition unit 33 can estimate the ground shape after the excavation operation. The ground shape information acquisition unit 33 can create a three-dimensional terrain model represented by a three-dimensional mesh model.
地面形状情報取得部33は、排土動作後の地面形状に関する情報を取得することができる。地面形状情報取得部33は、排土動作が行われたときに排土後の地面形状を取得する処理を実行する。地面形状情報取得部33は、例えば掘削動作後にバケット6の開き操作が行われた場合に排土後の地面形状を取得する処理を実行する。
The ground shape information acquisition unit 33 can acquire information regarding the ground shape after the soil discharge operation. The ground shape information acquisition unit 33 executes a process to acquire the ground shape after soil discharge when the soil discharge operation is performed. The ground shape information acquisition unit 33 executes a process to acquire the ground shape after soil discharge when, for example, the bucket 6 is opened after the excavation operation.
地面形状情報取得部33は、土砂積載量を推定することができる。地面形状情報取得部33は、姿勢検出装置M3が検出するアタッチメントATの姿勢とシリンダ圧検出装置M4が検出するブームボトム圧とに基づいて土砂積載量を推定することができる。土砂積載量は掘削動作によってバケット6に積載される土砂の量である。土砂積載量は、例えば、バケット6に積載される土砂の容積でもよい。土砂積載量は所定の最大積載量によって制限される。
The ground shape information acquisition unit 33 can estimate the amount of soil loaded. The ground shape information acquisition unit 33 can estimate the amount of soil loaded based on the attitude of the attachment AT detected by the attitude detection device M3 and the boom bottom pressure detected by the cylinder pressure detection device M4. The amount of soil loaded is the amount of soil loaded into the bucket 6 by the excavation operation. The amount of soil loaded may be, for example, the volume of soil loaded into the bucket 6. The amount of soil loaded is limited by a predetermined maximum loading amount.
地面形状情報取得部33は、ブームボトム圧参照テーブルを参照して現在の掘削アタッチメントの姿勢に対応する非積載時ブームボトム圧を取得する。非積載時ブームボトム圧は、バケット6に土砂が積載されていないときのブームボトム圧を意味する。ブームボトム圧テーブルは、ROM等に予め記憶される参照テーブルであり、実測データの分析に基づいて生成される。具体的には、ブームボトム圧テーブルは、姿勢検出装置M3によって検出されるアタッチメントの姿勢に関連付けて非積載時ブームボトム圧を記憶する。そして、現在のブームボトム圧と非積載時ブームボトム圧との差に基づいてバケット6に積載された土砂の重量を推定する。そして、その推定された土砂の重量と予め入力された土砂特性(密度、粘性等)とからバケット6に積載された土砂の容積を推定する。
The ground shape information acquisition unit 33 refers to the boom bottom pressure reference table to acquire the unloaded boom bottom pressure corresponding to the current posture of the excavation attachment. The unloaded boom bottom pressure means the boom bottom pressure when no soil is loaded in the bucket 6. The boom bottom pressure table is a reference table stored in advance in a ROM or the like, and is generated based on the analysis of actual measurement data. Specifically, the boom bottom pressure table stores the unloaded boom bottom pressure in association with the posture of the attachment detected by the posture detection device M3. Then, the weight of the soil loaded in the bucket 6 is estimated based on the difference between the current boom bottom pressure and the unloaded boom bottom pressure. Then, the volume of the soil loaded in the bucket 6 is estimated from the estimated soil weight and the soil properties (density, viscosity, etc.) input in advance.
地面形状情報取得部33は、記憶部に記憶されているブームボトム圧参照テーブルを参照することができる。地面形状情報取得部33は、現在のアタッチメントATの姿勢に対応する非積載時のブームボトム圧を取得することができる。「非積載時のブームボトム圧」は、バケット6に土砂が積載されていないときのブームボトム圧を意味する。
The ground shape information acquisition unit 33 can refer to a boom bottom pressure reference table stored in the memory unit. The ground shape information acquisition unit 33 can acquire the boom bottom pressure when not loaded that corresponds to the current posture of the attachment AT. "Boom bottom pressure when not loaded" refers to the boom bottom pressure when no soil is loaded in the bucket 6.
「ブームボトム圧テーブル」は、記憶部に予め記憶される参照テーブルであり、実測データの分析に基づいて生成される。記憶部は、姿勢検出装置M3によって検出されるアタッチメントATの姿勢に関連付けて非積載時のブームボトム圧を、ブームボトム圧テーブルとして記憶する。地面形状情報取得部33は、現在のブームボトム圧と非積載時ブームボトム圧との差に基づいてバケット6に積載された土砂の重量を推定することができる。地面形状情報取得部33は、その推定された土砂の重量と予め入力された土砂特性(密度、粘性等)に基づいて、バケット6に積載された土砂の容積を推定する。
The "boom bottom pressure table" is a reference table stored in advance in the memory unit, and is generated based on the analysis of actual measurement data. The memory unit stores the boom bottom pressure when unloaded as a boom bottom pressure table in association with the posture of the attachment AT detected by the posture detection device M3. The ground shape information acquisition unit 33 can estimate the weight of the soil loaded in the bucket 6 based on the difference between the current boom bottom pressure and the unloaded boom bottom pressure. The ground shape information acquisition unit 33 estimates the volume of the soil loaded in the bucket 6 based on the estimated soil weight and the soil properties (density, viscosity, etc.) input in advance.
地面形状情報取得部33は、地面形状の変化に基づいて土砂積載量を推定してもよい。
The ground shape information acquisition unit 33 may estimate the amount of soil and sand loaded based on changes in the ground shape.
地面形状情報取得部33は土砂排土量を算出することができる。地面形状情報取得部33は、土砂積載量と土砂排土率とに基づいて土砂排土量を算出することができる。地面形状情報取得部33は、土砂積載量に土砂排土率を乗じて土砂排土量を算出することができる。
The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the amount of soil discharged. The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the amount of soil discharged based on the soil load and the soil discharge rate. The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the amount of soil discharged by multiplying the soil load by the soil discharge rate.
土砂排土量は、排土動作によってバケット6から排土される土砂の量であり、土砂積載量に土砂排土率を乗じることで算出される。土砂排土量は、例えば、土砂積載量と同様に、バケット6によって排土される土砂の容積として算出される。
The amount of soil discharged is the amount of soil discharged from the bucket 6 by the soil discharge operation, and is calculated by multiplying the soil load by the soil discharge rate. The amount of soil discharged is calculated, for example, as the volume of soil discharged by the bucket 6, similar to the soil load.
土砂排土率は、土砂積載量に対する土砂排土量の比率であり、排土動作の際のアタッチメントの姿勢の推移、動作速度の推移、土砂特性等に基づいて決定される。地面形状情報取得部33は土砂排土率テーブルを参照して土砂排土率を決定する。
The soil discharge rate is the ratio of the soil discharge amount to the soil load amount, and is determined based on the change in the attachment's posture during soil discharge, the change in operating speed, soil characteristics, etc. The ground shape information acquisition unit 33 determines the soil discharge rate by referring to the soil discharge rate table.
「土砂排土率テーブル」は、記憶部に予め記憶される参照テーブルであり、実測データの分析に基づいて生成される。記憶部は、土砂排土率テーブルとして、姿勢検出装置M3によって検出される排土動作の際のバケット角度に関連付けて土砂排土率を記憶する。
The "sand discharge rate table" is a reference table that is stored in advance in the storage unit, and is generated based on the analysis of actual measurement data. The storage unit stores the sand discharge rate as the sand discharge rate table, in association with the bucket angle during the soil discharge operation detected by the attitude detection device M3.
記憶部は、バケット角度θ3と土砂排土率との関係を示すデータを記憶する。例えば、土砂排土率はバケット角度θ3が略150度以上の場合に0[%]に設定される。地面形状情報取得部33は、バケット角度θ3が略150度以上であればバケット6内の土砂が未だ排土されていないと推定することができる。
The memory unit stores data indicating the relationship between the bucket angle θ3 and the soil discharge rate. For example, the soil discharge rate is set to 0% when the bucket angle θ3 is approximately 150 degrees or more. The ground shape information acquisition unit 33 can estimate that the soil in the bucket 6 has not yet been discharged if the bucket angle θ3 is approximately 150 degrees or more.
土砂排土率はバケット角度θ3が略150度を下回るにつれて増大し、バケット角度θ3が略50度以下となった場合に100[%]に達する。地面形状情報取得部33は、バケット角度θ3が略50度以下であればバケット6内の土砂の全てが排土されたと推定することができる。
The soil discharge rate increases as the bucket angle θ3 falls below approximately 150 degrees, and reaches 100% when the bucket angle θ3 is approximately 50 degrees or less. The ground shape information acquisition unit 33 can estimate that all of the soil in the bucket 6 has been discharged if the bucket angle θ3 is approximately 50 degrees or less.
地面形状情報取得部33は排土動作後の地面形状を推定することができる。地面形状情報取得部33は、土砂排土量、直近の排土動作が行われる前の地面形状、排土動作の際の地面に対するバケット6の高さ、排土動作の際のアタッチメントATの姿勢の推移、動作速度の推移、土砂特性に基づいて排土動作後の地面形状を推定することができる。
The ground shape information acquisition unit 33 can estimate the ground shape after the soil discharge operation. The ground shape information acquisition unit 33 can estimate the ground shape after the soil discharge operation based on the amount of soil discharged, the ground shape before the most recent soil discharge operation, the height of the bucket 6 relative to the ground during the soil discharge operation, the change in the attitude of the attachment AT during the soil discharge operation, the change in the operating speed, and the soil characteristics.
記憶部は、排土動作後の地面形状に関する情報を記憶することができる。記憶部は、排土された土砂とショベル100との位置関係に関するデータを記憶することができる。
The memory unit can store information about the shape of the ground after the soil discharge operation. The memory unit can store data about the positional relationship between the discharged soil and the shovel 100.
地面形状情報取得部33は、地面形状の基準点を算出することができる。地面形状情報取得部33は、バケット6の中心点をショベルが位置する水平面上に投影することにより、地面形状の基準点を算出することができる。
The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the reference point of the ground shape. The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the reference point of the ground shape by projecting the center point of the bucket 6 onto the horizontal plane on which the shovel is located.
地面形状情報取得部33は、排土動作後の地面形状のうち直近の排土動作によって更新された部分の形状(以下、「更新部分形状」とする。)を算出することができる。また、更新部分形状をもたらした排土動作の条件(例えば土砂排土量等を含む。)を「基準排土条件」と記載する。
The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the shape of the part of the ground shape after the soil dumping operation that has been updated by the most recent soil dumping operation (hereinafter referred to as the "updated part shape"). In addition, the conditions of the soil dumping operation that resulted in the updated part shape (including, for example, the amount of soil dumped) are referred to as the "reference soil dumping conditions."
地面形状情報取得部33は、土砂排土量が大きいほど大きくなるように、更新部分形状を決定することができる。地面形状情報取得部33は、直近の排土動作が行われる前の地面形状の陥没部分の大きさ(深さ)に応じて、更新部分形状を決定することができる。
The ground shape information acquisition unit 33 can determine the updated portion shape so that the updated portion shape is larger as the amount of soil discharged increases. The ground shape information acquisition unit 33 can determine the updated portion shape according to the size (depth) of the depression in the ground shape before the most recent soil discharge operation was performed.
地面形状情報取得部33は、直近の排土動作の際のバケット6の基準点に対する高さが基準排土条件のときよりも高い場合の更新部分形状を算出することができる。地面形状情報取得部33は、直近の排土動作の際のバケット6の高さが高いほど低く且つ周囲に拡がるように、更新部分形状を算出することができる。
The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the updated portion shape when the height of the bucket 6 relative to the reference point during the most recent soil discharge operation is higher than under the reference soil discharge conditions. The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the updated portion shape so that the higher the height of the bucket 6 during the most recent soil discharge operation, the lower and more widespread it becomes.
地面形状情報取得部33は、排土される土砂の粘度に基づいて、更新部分の形状を算出することができる。地面形状情報取得部33は、排土動作で排土された土砂の粘度が低いほど低く且つ周囲に拡がるように、更新部分形状を算出することができる。
The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the shape of the updated portion based on the viscosity of the soil being discharged. The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the shape of the updated portion so that the lower the viscosity of the soil discharged in the soil discharge operation, the lower the shape of the updated portion and the more it spreads around.
地面形状情報取得部33は、排土動作の際のバケット6の動作速度(開き動作)に基づいて、更新部分の形状を算出することができる。地面形状情報取得部33は、排土動作の際のバケット6の開き速度が速いほど基準点に関してバケット6の開き方向に偏るように、更新部分形状を算出することができる。
The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the shape of the updated portion based on the operating speed (opening operation) of the bucket 6 during the soil discharge operation. The ground shape information acquisition unit 33 can calculate the shape of the updated portion so that the faster the opening speed of the bucket 6 during the soil discharge operation, the more biased the shape of the updated portion is in the opening direction of the bucket 6 with respect to the reference point.
地面形状情報取得部33は、更新部分形状テーブルを参照して更新部分形状を決定することができる。更新部分形状テーブルは、記憶部に予め記憶される参照テーブルであり、実測データの分析に基づいて生成される。記憶部は、更新部分形状テーブルとして、土砂排土量、直近の排土動作が行われる前の地面形状、排土動作の際のバケット6の高さ、排土動作の際のアタッチメントの姿勢の推移、動作速度の推移、土砂特性等に関連付けて更新部分形状を記憶する。
The ground shape information acquisition unit 33 can determine the updated part shape by referring to the updated part shape table. The updated part shape table is a reference table stored in advance in the memory unit, and is generated based on the analysis of actual measurement data. The memory unit stores the updated part shape as the updated part shape table in association with the amount of soil discharged, the ground shape before the most recent soil discharge operation, the height of the bucket 6 during the soil discharge operation, the transition of the attachment's attitude during the soil discharge operation, the transition of the operating speed, soil characteristics, etc.
このようにして、地面形状情報取得部33は、排土動作後の地面形状を推定できる。そのため、地面形状情報取得部33は、掘削動作後の地面形状に関する情報ばかりでなく、排土動作後の地面形状に関する情報も取得できる。すなわち、地面形状情報取得部33は、掘削動作が行われる前の掘削対象地面の形状をより正確に把握できる。
In this way, the ground shape information acquisition unit 33 can estimate the ground shape after the soil discharge operation. Therefore, the ground shape information acquisition unit 33 can acquire not only information about the ground shape after the excavation operation, but also information about the ground shape after the soil discharge operation. In other words, the ground shape information acquisition unit 33 can more accurately grasp the shape of the ground to be excavated before the excavation operation is performed.
表示装置40は、掘削動作後の地面形状、及び排土動作後の地面形状に関する画像を表示することができる。通信装置M1は、複数台のショベル100の稼働状況を管理する管理装置へ、各種データを送信することができる。
The display device 40 can display images of the ground shape after an excavation operation and the ground shape after an earth removal operation. The communication device M1 can transmit various data to a management device that manages the operating status of multiple excavators 100.
地面接触判定部34は、アタッチメントATが地面と接触しているかを判定してアタッチメントATを制御する機能要素である。地面接触判定部34は、地面形状情報取得部33が取得した掘削対象地面の現在の形状に関する情報に基づいてバケット6が地面と接触しているかを判定してアタッチメントATを制御する。
The ground contact determination unit 34 is a functional element that determines whether the attachment AT is in contact with the ground and controls the attachment AT. The ground contact determination unit 34 determines whether the bucket 6 is in contact with the ground based on information about the current shape of the ground to be excavated acquired by the ground shape information acquisition unit 33, and controls the attachment AT.
地面接触判定部34は、姿勢検出装置M3が検出するアタッチメントATの現在の姿勢と、地面形状情報取得部33が取得した掘削対象地面の現在の形状に関する情報とに基づいて掘削状態を判断することができる。地面接触判定部34は、バケット6の爪先が掘削対象地面に接触しているかを判定する。バケット6の爪先が掘削対象地面に接触していると判定した場合、地面接触判定部34は、コントローラ30に対して判定結果を出力する。
The ground contact determination unit 34 can determine the excavation state based on the current attitude of the attachment AT detected by the attitude detection device M3 and information related to the current shape of the ground to be excavated acquired by the ground shape information acquisition unit 33. The ground contact determination unit 34 determines whether the tip of the bucket 6 is in contact with the ground to be excavated. If it is determined that the tip of the bucket 6 is in contact with the ground to be excavated, the ground contact determination unit 34 outputs the determination result to the controller 30.
判定結果を受けたコントローラ30は、制御弁E1としての再生解除弁50に対して制御指令を出力してその開口面積を増大させる。地面接触判定部34は、バケット6の爪先が掘削対象地面に接触する直前にコントローラ30に対してバケット6の爪先が掘削対象地面に接触するとの判定結果を出力してもよい。さらに、予め入力された土砂密度情報に基づいて掘削アタッチメントを制御してもよい。
The controller 30 that receives the judgment result outputs a control command to the regeneration release valve 50 as the control valve E1 to increase its opening area. The ground contact judgment unit 34 may output a judgment result that the tip of the bucket 6 will contact the ground to be excavated to the controller 30 immediately before the tip of the bucket 6 contacts the ground to be excavated. Furthermore, the excavation attachment may be controlled based on soil density information that has been input in advance.
次に、図4~図6を参照して、地盤情報取得システム101について説明する。図5及び図6は、地盤情報取得システム101を示す概略図である。図5及び図6では、ショベル100が配置される地盤G1,G2が異なっている。図5及び図6では、地盤G1,G2の断面が示されている。地盤情報取得システム101は、ショベル100と、弾性波探査装置110とを含む。
Next, the ground information acquisition system 101 will be described with reference to Figures 4 to 6. Figures 5 and 6 are schematic diagrams showing the ground information acquisition system 101. In Figures 5 and 6, the ground G1, G2 on which the shovel 100 is placed is different. In Figures 5 and 6, cross sections of the ground G1, G2 are shown. The ground information acquisition system 101 includes the shovel 100 and an elastic wave exploration device 110.
図5及び図6に示されるように、地盤情報取得システム101は、ショベル100を用いて地盤G1,G2に振動を加えて、地盤G1,G2の内部を通過した振動を計測することができる。ショベル100は、バケット6を用いて、地盤G1,G2を打撃することはできる。バケット6は、打撃部の一例である。ショベル100は、例えば、バケット6の底面6aを地盤G1,G2の地表に当てることにより、地盤G1,G2に振動を加えることができる。
As shown in Figures 5 and 6, the ground information acquisition system 101 can apply vibrations to the ground G1, G2 using a shovel 100 and measure the vibrations that have passed through the inside of the ground G1, G2. The shovel 100 can strike the ground G1, G2 using a bucket 6. The bucket 6 is an example of a striking part. The shovel 100 can apply vibrations to the ground G1, G2, for example, by hitting the bottom surface 6a of the bucket 6 against the surface of the ground G1, G2.
バケット6は、掘削した土砂を収容するための凹部形状を有する。この凹部形状は、バケット6の開口とは反対側に膨らむように形成されている。バケット6は、凹部形状を有するので、土砂を収容することができる。バケット6の底面6aは、凹部形状を形成する。底面6aは、バケット6の開口とは反対側の面を形成する。
The bucket 6 has a recessed shape for storing excavated soil and sand. This recessed shape is formed so as to bulge on the side opposite the opening of the bucket 6. Because the bucket 6 has a recessed shape, it is able to store soil and sand. The bottom surface 6a of the bucket 6 forms a recessed shape. The bottom surface 6a forms the surface opposite the opening of the bucket 6.
ショベル100は、図4に示される位置座標更新部32によって、バケット6の位置を検出することができる。外部演算装置30Eは、バケット6の形状に関するデータ、及びバケット6の軌跡の推移に基づいて、バケット6の底面6aの位置を算出することができる。バケット6の底面6aは、地盤G1,G2に当たる位置である。
The shovel 100 can detect the position of the bucket 6 by the position coordinate update unit 32 shown in FIG. 4. The external calculation device 30E can calculate the position of the bottom surface 6a of the bucket 6 based on data on the shape of the bucket 6 and the progress of the trajectory of the bucket 6. The bottom surface 6a of the bucket 6 is the position where it comes into contact with the ground G1, G2.
位置座標更新部32は、図2に示す、バケット爪先位置P4、及びバケット角度θ3に基づいて、バケット6の底面6aの位置である打撃位置を算出することができる。なお、位置座標更新部32は、アタッチメントATのその他の位置に基づいて、バケット6による打撃位置を算出してもよい。また、打撃位置は、バケット6の底面6aの位置に限定されない。例えば、ショベル100のその他の部位を、地盤G1,G2に当てることにより、地盤G1,G2に打撃を加えてもよい。この場合には、ショベル100のうち、地盤G1,G2に当てられる位置が打撃位置となる。また、例えば、アタッチメントATは、地盤G1,G2に当てられるその他の打撃部を備えていてもよい。例えば、アタッチメントATには、打撃用のハンマーが取り付けられていてもよい。操作者は、アタッチメントATを動作させて、打撃部を地盤G1,G2に当てることより、地盤G1,G2に振動を加えることができる。
The position coordinate update unit 32 can calculate the impact position, which is the position of the bottom surface 6a of the bucket 6, based on the bucket toe position P4 and the bucket angle θ3 shown in FIG. 2. The position coordinate update unit 32 may calculate the impact position of the bucket 6 based on other positions of the attachment AT. The impact position is not limited to the position of the bottom surface 6a of the bucket 6. For example, the ground G1, G2 may be impacted by hitting other parts of the shovel 100 against the ground G1, G2. In this case, the impact position is the position of the shovel 100 that hits the ground G1, G2. For example, the attachment AT may have other impact parts that hit the ground G1, G2. For example, the attachment AT may be equipped with an impact hammer. The operator can apply vibration to the ground G1, G2 by operating the attachment AT and hitting the impact part against the ground G1, G2.
また、操作者は、例えば、バケット6を操作することにより、バケット6に保持されている物体を上方から落下させ、地盤G1,G2に打撃を加えて、地盤G1,G2に振動を加えてもよい。ショベル100は、打撃により、地盤G1,G2中に弾性波を発生させることができる。
The operator may also, for example, operate the bucket 6 to drop an object held by the bucket 6 from above, striking the ground G1, G2 and applying vibrations to the ground G1, G2. The shovel 100 can generate elastic waves in the ground G1, G2 by striking the ground.
図4に示すように、弾性波探査装置110は、計測器111と、解析部112と、通信部113とを含む。
As shown in FIG. 4, the elastic wave exploration device 110 includes a measuring instrument 111, an analysis unit 112, and a communication unit 113.
計測器111は、例えば、地盤G1,G2に差し込まれて、地盤G1,G2の振動を検出できるセンサである。計測器111は、地盤G1,G2を進行して計測器111に到達した弾性波を検出することができる。
The measuring instrument 111 is, for example, a sensor that is inserted into the ground G1, G2 and can detect vibrations of the ground G1, G2. The measuring instrument 111 can detect elastic waves that travel through the ground G1, G2 and reach the measuring instrument 111.
解析部112は、例えば、CPU及び記憶部を含む。解析部112は、計測器111によって計測された弾性波に関する信号を受信して、解析することができる。解析部112は、受信した弾性波に関する信号を増幅することができる。弾性波探査装置110は、計測器111によって計測された弾性波に関するデータを出力することができる。
The analysis unit 112 includes, for example, a CPU and a memory unit. The analysis unit 112 can receive and analyze signals related to elastic waves measured by the measuring instrument 111. The analysis unit 112 can amplify the received signals related to elastic waves. The elastic wave exploration device 110 can output data related to elastic waves measured by the measuring instrument 111.
図7は、弾性波探査装置110による側的結果の一例を示す図である。図7では、横軸に時間の経過を示し、縦軸に位置を示す。縦軸に示す位置は、計測器111の位置を示す。計測器111の位置は、例えば、計測の基準となる位置からの距離である。基準となる位置は、ショベル100の位置でもよく、その他の位置でもよい。
Figure 7 is a diagram showing an example of a lateral result from an elastic wave exploration device 110. In Figure 7, the horizontal axis indicates the passage of time, and the vertical axis indicates position. The position shown on the vertical axis indicates the position of the measuring instrument 111. The position of the measuring instrument 111 is, for example, the distance from a reference position for measurement. The reference position may be the position of the shovel 100, or it may be some other position.
弾性波探査装置110は、図5及び図6に示されるように、1つの計測器111を用いて、弾性波を計測してもよく、複数の計測器111を用いて弾性波を計測してもよい。計測器111の位置は、任意の位置でよい。ショベル100によって作業される現場では、事前にボーリング調査を行うことにより、地盤G1,G2の情報が取得される。計測器111による計測位置は、ボーリング調査による調査位置と異なる位置でもよく、同じ位置でもよい。例えば、ボーリング調査による調査位置と異なる位置に、計測器111を配置することにより、ボーリング調査による調査結果を補完する情報を取得することができる。例えば、ボーリング調査による調査位置と同じ位置に、計測器111を配置することにより、ボーリング調査による調査結果の信頼性の向上を図ることができる。
As shown in Figures 5 and 6, the elastic wave exploration device 110 may measure elastic waves using one measuring instrument 111, or may measure elastic waves using multiple measuring instruments 111. The position of the measuring instrument 111 may be any position. At the site where the shovel 100 is to work, information on the ground G1, G2 is obtained by conducting a boring survey in advance. The measurement position by the measuring instrument 111 may be a position different from the survey position by the boring survey, or it may be the same position. For example, by placing the measuring instrument 111 at a position different from the survey position by the boring survey, information that complements the survey results by the boring survey can be obtained. For example, by placing the measuring instrument 111 at the same position as the survey position by the boring survey, the reliability of the survey results by the boring survey can be improved.
ショベル100による打撃により生じた弾性波は、地盤G1,G2の内部を進行する。例えば、地盤G1,G2の内部の地層の境界において、弾性波が反射する。弾性波探査装置110は、地盤G1,G2の内部を進行した弾性波を計測することにより、地盤G1,G2の内部の情報を取得できる。
The elastic waves generated by the impact of the shovel 100 travel inside the ground G1, G2. For example, the elastic waves are reflected at the boundaries of the strata inside the ground G1, G2. The elastic wave exploration device 110 can obtain information about the inside of the ground G1, G2 by measuring the elastic waves that have traveled inside the ground G1, G2.
弾性波探査装置110は、地盤G1,G2の内部の情報として、地盤G1,G2の硬さに関するデータを取得することができる。弾性波探査装置110は、地盤G1,G2の内部の情報として、地層に関するデータを取得することができる。地層には、切土層、盛土層、砂層、シルト層、粘土層、岩盤層などがある。弾性波探査装置110は、地盤G1,G2の内部の情報として、地層の深さに関するデータ、及び地層の厚さに関するデータを取得することができる。地盤G1,G2の内部の情報は、「地盤の状態」の一例である。
The elastic wave exploration device 110 can acquire data on the hardness of the ground G1, G2 as information on the inside of the ground G1, G2. The elastic wave exploration device 110 can acquire data on the strata as information on the inside of the ground G1, G2. The strata include cut soil layers, fill soil layers, sand layers, silt layers, clay layers, bedrock layers, etc. The elastic wave exploration device 110 can acquire data on the depth of the strata and data on the thickness of the strata as information on the inside of the ground G1, G2. The information on the inside of the ground G1, G2 is an example of the "condition of the ground".
図4に示すショベル100の外部演算装置30Eは、地盤情報取得部35、地盤データベース更新部36、リスクレベル判定部37、燃費算出部38、及び制御部39を含む。
The external computing device 30E of the excavator 100 shown in FIG. 4 includes a ground information acquisition unit 35, a ground database update unit 36, a risk level determination unit 37, a fuel consumption calculation unit 38, and a control unit 39.
地盤情報取得部35は、作業対象の地盤G1,G2の内部の情報を取得する。弾性波探査装置110にから送信された情報を入力することにより取得する。弾性波探査装置110の解析部112による解析結果を入力することができる。地盤情報取得部35は、通信装置M1を介して、弾性波探査装置110から送信されたデータを受信することができる。地盤情報取得部35は、弾性波探査装置110の計測器111によって計測された情報を取得して、取得した情報を解析することにより、地盤G1,G2の内部の情報を取得してもよい。
The ground information acquisition unit 35 acquires information on the inside of the ground G1, G2 that is the target of work. It acquires the information by inputting information transmitted from the elastic wave exploration device 110. It can input the analysis results by the analysis unit 112 of the elastic wave exploration device 110. The ground information acquisition unit 35 can receive data transmitted from the elastic wave exploration device 110 via the communication device M1. The ground information acquisition unit 35 may acquire information measured by the measuring instrument 111 of the elastic wave exploration device 110 and analyze the acquired information to acquire information on the inside of the ground G1, G2.
地盤データベース更新部36は、地盤データベースを更新する。地形データベースは、ショベル100が存在する作業現場の地盤G1,G2の内部の情報を参照可能に体系的に記憶する。地盤データベース更新部36は、例えばショベル100の起動時に通信装置M1を通じて作業現場の地盤G1,G2の内部の情報を取得して地盤データベースを更新する。作業現場の地盤情報は、例えば世界測位系に基づく3次元モデルで記述されてもよい。
The ground database update unit 36 updates the ground database. The terrain database systematically stores information about the inside of the ground G1, G2 at the work site where the shovel 100 is located so that the information can be referenced. The ground database update unit 36 acquires information about the inside of the ground G1, G2 at the work site through the communication device M1, for example, when the shovel 100 is started, and updates the ground database. The ground information of the work site may be described, for example, in a three-dimensional model based on the global positioning system.
リスクレベル判定部37は、地盤情報取得部35によって取得された地盤G1,G2の内部の情報、及び地盤データベースに格納されている情報に基づいて、地盤G1,G2のリスクレベルを判定する。リスクレベル判定部37は、例えば、地盤G1,G2の硬さに関する情報に基づいて、リスクレベルを判定することができる。
The risk level determination unit 37 determines the risk level of the ground G1, G2 based on the information on the inside of the ground G1, G2 acquired by the ground information acquisition unit 35 and the information stored in the ground database. The risk level determination unit 37 can determine the risk level based on information on the hardness of the ground G1, G2, for example.
リスクレベル判定部37は、地盤G1,G2が軟らかい場合には、地盤G1,G2が硬い場合よりもリスクレベルが高いと判定することができる。リスクレベルが高いとは、リスクレベルが低い場合と比較して、ショベル100による作業が危険な状態であることを示す。
When the ground G1, G2 is soft, the risk level determination unit 37 can determine that the risk level is higher than when the ground G1, G2 is hard. A high risk level indicates that work using the excavator 100 is in a dangerous state compared to when the risk level is low.
リスクレベル判定部37は、地盤G1,G2が硬い場合には、地盤G1,G2が軟らかい場合よりもリスクレベルが低いと判定することができる。リスクレベルが低いとは、リスクレベルが高い場合と比較して、ショベル100による作業が安全であることを示す。
When the ground G1, G2 is hard, the risk level determination unit 37 can determine that the risk level is lower than when the ground G1, G2 is soft. A low risk level indicates that work using the excavator 100 is safer than when the risk level is high.
リスクレベル判定部37は、弾性波探査装置110から受信した情報、及び、ボーリング調査による結果に基づいて、地盤G1,G2のリスクレベルを判定してもよい。リスクレベル判定部37は、その他の情報を考慮して、リスクレベルを判定してもよい。その他の情報とは、例えば天気に関する情報や、地形の表面形状に関する情報が挙げられる。リスクレベル判定部37は、例えば、雨量が多い場合には、雨量が少ない場合と比較して、リスクレベルが高いと判定してもよい。リスクレベル判定部37は、地形の表面形状の変化が大きい場合には、地形の表面形状の変化が小さい場合と比較して、リスクレベルが高いと判定してもよい。
The risk level determination unit 37 may determine the risk level of the ground G1, G2 based on the information received from the elastic wave exploration device 110 and the results of the boring survey. The risk level determination unit 37 may determine the risk level taking into account other information. Other information may include, for example, information about the weather and information about the surface shape of the terrain. For example, the risk level determination unit 37 may determine that the risk level is higher when there is a lot of rain compared to when there is a little rain. The risk level determination unit 37 may determine that the risk level is higher when there is a large change in the surface shape of the terrain compared to when there is a small change in the surface shape of the terrain.
燃費算出部38は、地盤情報取得部35によって取得された地盤G1,G2の内部の情報、及び地盤データベースに格納されている情報に基づいて、エンジン11の燃費を算出することができる。
The fuel efficiency calculation unit 38 can calculate the fuel efficiency of the engine 11 based on the information on the inside of the ground G1, G2 acquired by the ground information acquisition unit 35 and the information stored in the ground database.
燃費算出部38は、例えば、地盤G1,G2が硬い場合には、地盤G1,G2が軟らかい場合と比較して、燃費が低くなるように、燃費を算出することができる。地盤G1,G2が硬い場合には、掘削動作の動力が増加する傾向にあるため、燃費算出部38は、燃費が低くなるように、燃費を算出することができる。
For example, when the ground G1, G2 is hard, the fuel consumption calculation unit 38 can calculate the fuel consumption so that the fuel consumption is lower compared to when the ground G1, G2 is soft. When the ground G1, G2 is hard, the power of the excavation operation tends to increase, so the fuel consumption calculation unit 38 can calculate the fuel consumption so that the fuel consumption is lower.
燃費算出部38は、例えば、地盤G1,G2の地層の種類に応じて、燃費が異なるように、燃費を算出してもよい。燃費算出部38は、例えば、地層の密度が高い場合には、地層の密度が低い場合と比較して、燃費が低くなるように、燃費を算出することができる。掘削される土砂の密度が高い場合には、バケット6によって掘削される土砂の重量が増加して、掘削動作の動力が増加する傾向にあるため、燃費算出部38は、燃費が低くなるように、燃費を算出することができる。
The fuel efficiency calculation unit 38 may calculate the fuel efficiency so that the fuel efficiency differs depending on the type of stratum of the ground G1, G2, for example. For example, when the density of the stratum is high, the fuel efficiency calculation unit 38 can calculate the fuel efficiency so that the fuel efficiency is lower compared to when the density of the stratum is low. When the density of the soil to be excavated is high, the weight of the soil excavated by the bucket 6 increases, and the power of the excavation operation tends to increase, so the fuel efficiency calculation unit 38 can calculate the fuel efficiency so that the fuel efficiency is lower.
制御部39は、地盤情報取得部35によって取得された地盤G1,G2の内部の情報、及び地盤データベースに格納されている情報に基づいて、ショベル100における動作を制御することができる。制御部39は、リスクレベル判定部37によって判定されたリスクレベルに応じて、ショベル100における動作を制御することができる。制御部39は、燃費算出部38によって算出された燃費に応じて、ショベル100における動作を制御することができる。制御部39は、コントローラ30に指令信号を出力することにより、ショベル100の動作を制御することができる。
The control unit 39 can control the operation of the shovel 100 based on the information on the inside of the ground G1, G2 acquired by the ground information acquisition unit 35 and the information stored in the ground database. The control unit 39 can control the operation of the shovel 100 according to the risk level determined by the risk level determination unit 37. The control unit 39 can control the operation of the shovel 100 according to the fuel efficiency calculated by the fuel efficiency calculation unit 38. The control unit 39 can control the operation of the shovel 100 by outputting a command signal to the controller 30.
制御部39は、地盤G1,G2が硬い場合には、地盤G1,G2が軟らかい場合と比較して、遅く動作させるように、ショベル100を制御することができる。制御部39は、地盤G1,G2が軟らかい場合には、地盤G1,G2が硬い場合と比較して、速く動作させるように、ショベル100を制御することができる。
The control unit 39 can control the shovel 100 to operate slower when the ground G1, G2 is hard than when the ground G1, G2 is soft. The control unit 39 can control the shovel 100 to operate faster when the ground G1, G2 is soft than when the ground G1, G2 is hard.
制御部39は、地盤G1,G2が硬い場合には、地盤G1,G2が軟らかい場合と比較して、掘削動作における掘削量が少なるように、バケット6の動作を制御することができる。制御部39は、地盤G1,G2が軟らかい場合には、地盤G1,G2が硬い場合と比較して、掘削動作における掘削量が多くなるように、バケット6の動作を制御することができる。
When the ground G1, G2 is hard, the control unit 39 can control the operation of the bucket 6 so that the amount of excavation in the excavation operation is smaller than when the ground G1, G2 is soft. When the ground G1, G2 is soft, the control unit 39 can control the operation of the bucket 6 so that the amount of excavation in the excavation operation is larger than when the ground G1, G2 is hard.
制御部39は、地盤G1,G2の硬さに応じて、アタッチメントATの姿勢を変更するように、ショベル100の動作を制御することができる。制御部39は、地盤G1,G2が硬い場合には、地盤G1,G2が軟らかい場合と比較して、バケット角度θ3を大きくするように、アタッチメントATの姿勢を制御してもよい。制御部39は、地盤G1,G2が軟らかい場合には、地盤G1,G2が硬い場合と比較して、バケット角度θ3を小さくするように、アタッチメントATの姿勢を制御してもよい。
The control unit 39 can control the operation of the shovel 100 to change the posture of the attachment AT depending on the hardness of the ground G1, G2. The control unit 39 may control the posture of the attachment AT to make the bucket angle θ3 larger when the ground G1, G2 is hard compared to when the ground G1, G2 is soft. The control unit 39 may control the posture of the attachment AT to make the bucket angle θ3 smaller when the ground G1, G2 is soft compared to when the ground G1, G2 is hard.
制御部39は、リスクレベル判定部37によって判定されたリスクレベルが高い場合には、操作者に注意喚起を行うように、表示装置40を制御することができる。制御部39は、リスクレベル判定部37によって判定されたリスクレベルが低い場合には、掘削作業が安全に実行できる旨を操作者に報知するように、表示装置40を制御することができる。制御部39は、例えば、スピーカなどの音声出力部を制御して、リスクレベルを報知してもよい。表示装置40及びスピーカは、報知部の一例である。
When the risk level determined by the risk level determination unit 37 is high, the control unit 39 can control the display device 40 to alert the operator. When the risk level determined by the risk level determination unit 37 is low, the control unit 39 can control the display device 40 to notify the operator that excavation work can be performed safely. The control unit 39 may, for example, control an audio output unit such as a speaker to notify the risk level. The display device 40 and the speaker are examples of a notification unit.
制御部39は、燃費算出部38によって算出された燃費が高い場合には、燃費が低い場合と比較して、ショベル100における動作速度を速くしてもよい。制御部39は、燃費算出部38によって算出された燃費が低い場合には、燃費が高い場合と比較して、ショベル100における動作速度を遅くしてもよい。
When the fuel efficiency calculated by the fuel efficiency calculation unit 38 is high, the control unit 39 may increase the operating speed of the shovel 100 compared to when the fuel efficiency is low. When the fuel efficiency calculated by the fuel efficiency calculation unit 38 is low, the control unit 39 may decrease the operating speed of the shovel 100 compared to when the fuel efficiency is high.
制御部39は、燃費算出部38によって算出された燃費に関する情報を、表示装置40に表示するように、コントローラ30を制御することができる。制御部39は、地盤情報取得部35によって取得された地盤G1,G2の内部の情報を、表示装置40に表示するように、コントローラ30を制御することができる。
The control unit 39 can control the controller 30 to display information on the fuel efficiency calculated by the fuel efficiency calculation unit 38 on the display device 40. The control unit 39 can control the controller 30 to display information on the inside of the ground G1, G2 acquired by the ground information acquisition unit 35 on the display device 40.
次は、図8を参照して、表示装置40に表示される表示内容について説明する。図8は、表示装置40に表示された表示内容の一例を示す図である。表示装置40は、図3に示されるコントローラ30からの指示に従い、画像を表示できる。
Next, the display contents displayed on the display device 40 will be described with reference to FIG. 8. FIG. 8 is a diagram showing an example of the display contents displayed on the display device 40. The display device 40 can display images according to instructions from the controller 30 shown in FIG. 3.
表示装置40は、地盤G1,G2の内部の情報について、表示することができる。表示装置40は、地盤G1の地層、地層の深さ、地層の厚さに関する情報を、画像表示することができる。表示装置40は、地層の種類によって、色や模様を変えてもよい。表示装置40は、地盤G1の硬さに応じて、画像表示を変えてもよい。
The display device 40 can display information about the inside of the ground G1 and G2. The display device 40 can display information about the strata of the ground G1, the depth of the strata, and the thickness of the strata as images. The display device 40 may change the color or pattern depending on the type of strata. The display device 40 may change the image display depending on the hardness of the ground G1.
表示装置40は、ショベル100の位置、バケット6による打撃位置、及び計測器111による計測位置を表示してもよい。
The display device 40 may display the position of the shovel 100, the striking position of the bucket 6, and the measurement position of the measuring device 111.
また、表示装置40は、地盤G1の状態に応じた燃費の変化に関する情報を表示してもよい。また、表示装置40は、地盤G1の状態に応じたリスクレベルに関する情報を表示してもよい。表示装置40は、地盤G1の状態に応じたリスクレベルに関する情報として、文字情報を表示してもよい。表示装置40は、地盤G1のリスクレベルが高い場合には、例えば「危険」との文字を表示してもよい。また、表示装置40は、リスクレベルに応じて、文字の大きさや、色を変えてもよい。
The display device 40 may also display information relating to changes in fuel efficiency according to the condition of the ground G1. The display device 40 may also display information relating to the risk level according to the condition of the ground G1. The display device 40 may display text information as information relating to the risk level according to the condition of the ground G1. When the risk level of the ground G1 is high, the display device 40 may display the word "Danger", for example. The display device 40 may also change the size or color of the text according to the risk level.
また、表示装置40は、地盤G1の状態に応じて、アタッチメントATの姿勢を変更するように、案内表示を行ってもよい。表示装置40は、アタッチメントATの姿勢を変更することを促す案内表示として、動画を用いてもよく、静止画を用いてもよく、文字を用いてよい。
The display device 40 may also display guidance to change the position of the attachment AT depending on the condition of the ground G1. The display device 40 may use a video, a still image, or text as a guidance display to encourage the user to change the position of the attachment AT.
次に、図9を参照して、地盤情報取得方法における手順について説明する。図9は、地盤情報取得方法における手順を示すフローチャートである。地盤情報取得方法は、ショベル100を用いて地盤G1,G2を打撃する工程と、地盤G1,G2を打撃することにより地盤G1,G2に伝達されて、地盤G1,G2の内部を進行した振動を計測する固定と、を含む。
Next, the steps in the ground information acquisition method will be described with reference to FIG. 9. FIG. 9 is a flowchart showing the steps in the ground information acquisition method. The ground information acquisition method includes a step of striking the ground G1, G2 using a shovel 100, and a step of measuring vibrations that are transmitted to the ground G1, G2 by striking the ground G1, G2 and that progress through the inside of the ground G1, G2.
地盤情報取得方法は、例えばショベル100による掘削作業の実行前に実行される。なお、地盤情報取得方法は、ショベル100による掘削作業の実行後に実行されてもよい。また、地盤情報取得方法は、ショベル100による掘削作業の途中で実行されてもよい。
The ground information acquisition method is executed, for example, before the excavation work is performed by the shovel 100. The ground information acquisition method may be executed after the excavation work is performed by the shovel 100. The ground information acquisition method may also be executed during the excavation work by the shovel 100.
まず、ショベル100は、バケット6を用いて、地盤G1,G2を打撃する(ステップS11)。操作者は、アタッチメントATを動かして、バケット6を下方に移動させることにより、地面を打撃する。ショベル100は、バケット6を揺動させて、底面6aを地面に打ち付ける。
First, the shovel 100 strikes the ground G1, G2 using the bucket 6 (step S11). The operator moves the attachment AT to move the bucket 6 downward, thereby striking the ground. The shovel 100 swings the bucket 6 to strike the bottom surface 6a against the ground.
バケット6を用いて地面を打撃することにより、地盤G1,G2の内部に振動が伝達される。地盤G1,G2に伝達された振動は、適宜、地盤G1,G2の内部を進行する。振動は、例えば、地層の境界で反射する。また、地盤G1,G2の内部の状況に応じて、振動の伝達速度が異なる。
By striking the ground with the bucket 6, vibrations are transmitted to the inside of the ground G1, G2. The vibrations transmitted to the ground G1, G2 travel through the ground G1, G2 as appropriate. The vibrations are reflected, for example, at the boundaries between the strata. Furthermore, the transmission speed of the vibrations differs depending on the conditions inside the ground G1, G2.
次に、弾性波探査装置110の計測器111は、地盤G1,G2の内部を進行した振動を検出する(ステップS12)。弾性波探査装置110の解析部112は、計測器111によって計測された結果を解析する。
Next, the measuring instrument 111 of the elastic wave exploration device 110 detects the vibrations that have traveled through the ground G1, G2 (step S12). The analysis unit 112 of the elastic wave exploration device 110 analyzes the results measured by the measuring instrument 111.
次に、弾性波探査装置110は、計測結果をショベル100に出力する(ステップS13)。なお、ここでいう計測結果は、解析結果を含む。弾性波探査装置110の通信部113は、計測結果に関する信号を送信する。ショベル100の通信装置M1は、弾性波探査装置110から送信された計測結果に関する信号を受信する。
Next, the elastic wave exploration device 110 outputs the measurement results to the shovel 100 (step S13). Note that the measurement results here include the analysis results. The communication unit 113 of the elastic wave exploration device 110 transmits a signal related to the measurement results. The communication device M1 of the shovel 100 receives the signal related to the measurement results transmitted from the elastic wave exploration device 110.
次に、ショベル100の外部演算装置30Eは、弾性波探査装置110による計測結果に基づいて、地盤G1,G2のリスクレベルを評価する(ステップS14)。外部演算装置30Eのリスクレベル判定部37は、地盤G1,G2の内部の状態を把握して、地盤G1,G2のリスクレベルを判定する。なお、リスクレベルの一例については、上述している。また、地盤G1,G2の内部の状態の一例についても、上述している。
Next, the external calculation device 30E of the excavator 100 evaluates the risk level of the grounds G1 and G2 based on the measurement results from the elastic wave exploration device 110 (step S14). The risk level determination unit 37 of the external calculation device 30E grasps the internal state of the grounds G1 and G2 and determines the risk level of the grounds G1 and G2. An example of the risk level has been described above. An example of the internal state of the grounds G1 and G2 has also been described above.
次に、外部演算装置30Eは、地盤G1,G2の状態に応じて、ショベル100の燃費を算出する(ステップS15)。外部演算装置30Eの燃費算出部38は、地盤G1,G2の状態に応じて、ショベル100の燃費を算出する。なお、燃費の算出の一例については、上述している。
Next, the external calculation device 30E calculates the fuel consumption of the shovel 100 according to the conditions of the ground G1 and G2 (step S15). The fuel consumption calculation unit 38 of the external calculation device 30E calculates the fuel consumption of the shovel 100 according to the conditions of the ground G1 and G2. An example of the calculation of the fuel consumption is described above.
次に、外部演算装置30Eは、地盤G1,G2の状態に応じて、アタッチメントATの姿勢を制御する(ステップS16)。外部演算装置30Eの制御部39は、地盤G1,G2の内部の状態に応じて、アタッチメントATの姿勢を変更するように、アタッチメントATの動作を制御できる。なお、アタッチメントATの姿勢の制御の一例は、上述している。制御部39は、地盤G1,G2の硬さに応じて、バケット6の姿勢を変更してもよい。
Next, the external calculation device 30E controls the posture of the attachment AT according to the conditions of the ground G1, G2 (step S16). The control unit 39 of the external calculation device 30E can control the operation of the attachment AT so as to change the posture of the attachment AT according to the internal conditions of the ground G1, G2. An example of controlling the posture of the attachment AT is described above. The control unit 39 may change the posture of the bucket 6 according to the hardness of the ground G1, G2.
次に、外部演算装置30Eは、ショベル100による地盤G1,G2の掘削後の地面の表面形状を算出する(ステップS17)。外部演算装置30Eの地面形状情報取得部33は、地面の表面形状を算出することができる。なお、地面の表面形状の算出の一例については上述している。また、ショベル100は、その他の方法により、地面の表面形状の算出を行ってもよい。例えば、ショベル100は、地面に対してレーザーを照射することにより、地面の表面形状を計測することができる。
Next, the external calculation device 30E calculates the surface shape of the ground after the excavation of the ground G1, G2 by the shovel 100 (step S17). The ground shape information acquisition unit 33 of the external calculation device 30E can calculate the surface shape of the ground. An example of the calculation of the surface shape of the ground has been described above. The shovel 100 may also calculate the surface shape of the ground by other methods. For example, the shovel 100 can measure the surface shape of the ground by irradiating a laser onto the ground.
次に、外部演算装置30Eは、地盤G1,G2の内部の情報と、地面の表面形状に関する情報とを関連づけて保存する(ステップS18)。外部演算装置30Eは、例えば、平面視における位置を関連づけることにより、地盤G1,G2の内部の情報と、地面の表面形状とを関連づけることができる。なお、ステップS17,18における処理は、ショベル100の掘削動作の後に実行される。ステップS17,18は、掘削動作の前に実行されてもよい。
Next, the external calculation device 30E associates and saves the information about the inside of the ground G1, G2 with the information about the surface shape of the ground (step S18). The external calculation device 30E can associate the information about the inside of the ground G1, G2 with the surface shape of the ground, for example, by associating the positions in a plan view. Note that the processing in steps S17 and S18 is performed after the excavation operation of the shovel 100. Steps S17 and S18 may be performed before the excavation operation.
また、地盤情報取得方法における処理は、適宜、順番を変えて実施してもよく、同時に実施してもよい。地盤情報取得方法において、ショベル100の燃費を算出した後に、地盤G1,G2のリスクレベルを判定してもよい。
The processes in the ground information acquisition method may be performed in different orders or simultaneously, as appropriate. In the ground information acquisition method, the risk levels of grounds G1 and G2 may be determined after the fuel consumption of the excavator 100 is calculated.
(作用効果)
本実施形態に係る地盤情報取得システム101は、打撃部であるバケット6を有するショベル100と、バケット6による打撃によって地盤G1,G2に伝達されて地盤G1,G2の内部を進行した振動を計測可能な計測器111と、を備える。
(Action and Effect)
The ground information acquisition system 101 according to this embodiment includes a shovel 100 having a bucket 6 which is an impact part, and a measuring instrument 111 capable of measuring vibrations transmitted to the ground G1, G2 by impact with the bucket 6 and propagating through the ground G1, G2.
この地盤情報取得システム101によれば、バケット6を用いて地盤G1,G2を打撃することにより、地盤G1,G2に弾性波を発生させることができる。地盤情報取得システム101によれば、計測器111を用いて、地盤G1,G2を通過した弾性波を計測することにより、地盤G1,G2の内部の状態を把握できる。
According to this ground information acquisition system 101, elastic waves can be generated in the grounds G1 and G2 by striking the grounds G1 and G2 with a bucket 6. According to the ground information acquisition system 101, the internal state of the grounds G1 and G2 can be grasped by measuring the elastic waves that pass through the grounds G1 and G2 using a measuring instrument 111.
また、地盤情報取得システム101は、計測器111によって計測した計測結果に基づいて、ショベル100の下方の地盤G1,G2のリスクレベルを判定し、地盤G1,G2のリスクレベルを報知する。この地盤情報取得システム101によれば、地盤G1,G2の内部の情報に基づいて、リスクレベルを判定することができる。
The ground information acquisition system 101 also determines the risk level of the ground G1, G2 below the shovel 100 based on the measurement results obtained by the measuring instrument 111, and notifies the risk level of the ground G1, G2. This ground information acquisition system 101 can determine the risk level based on information about the inside of the ground G1, G2.
また、地盤情報取得システム101よれば、判定結果であるリスクレベルをショベル100の操作者に報知することができる。操作者は、キャビン10に設けられた表示装置40を見ることにより、ショベル100の下方の地盤G1,G2の内部の情報に基づくリスクレベルを認識することができる。操作者は、リスクレベルに基づいて、ショベル100による掘削作業を中断したり、慎重に操作したりするなど、様々な対応をとることができる。その結果、ショベル100による掘削作業の安全性を向上させることができる。
In addition, the ground information acquisition system 101 can notify the operator of the shovel 100 of the risk level, which is the result of the judgment. By looking at the display device 40 provided in the cabin 10, the operator can recognize the risk level based on information about the inside of the ground G1, G2 below the shovel 100. Based on the risk level, the operator can take various measures, such as suspending excavation work using the shovel 100 or operating with caution. As a result, the safety of excavation work using the shovel 100 can be improved.
また、地盤情報取得システム101は、計測器111によって計測した計測結果に基づいて、ショベル100の下方の地盤G1,G2の状態を判定し、地盤G1,G2の状態に応じて、ショベル100の燃費を算出する。この地盤情報取得システム101によれば、ショベル100の下方の地盤G1,G2の内部の状態に基づいて、ショベル100の燃費を算出し、算出された燃費に応じて、ショベル100における運転を適宜調整することができる。操作者は、地盤G1,G2の内部の状態に基づいて、ショベル100の燃費を考慮して、運転を変更することができる。例えば、操作者は、燃費を気にすることなく、掘削作業に集中することができる。また、操作者は、燃費が低下しないように、運転を調整することができる。
The ground information acquisition system 101 also determines the state of the ground G1, G2 below the shovel 100 based on the measurement results obtained by the measuring instrument 111, and calculates the fuel consumption of the shovel 100 according to the state of the ground G1, G2. According to this ground information acquisition system 101, the fuel consumption of the shovel 100 can be calculated based on the internal state of the ground G1, G2 below the shovel 100, and the operation of the shovel 100 can be appropriately adjusted according to the calculated fuel consumption. The operator can change the operation taking into account the fuel consumption of the shovel 100 based on the internal state of the ground G1, G2. For example, the operator can concentrate on excavation work without worrying about fuel consumption. The operator can also adjust the operation so that fuel consumption does not decrease.
また、地盤情報取得システム101では、ショベル100は、下部走行体1と、下部走行体1に旋回可能に搭載される上部旋回体3と、上部旋回体3に取り付けられ、打撃部であるバケット6を有するアタッチメントATと、ショベル100の位置を測位する測位装置M2と、を備え、ショベル100の位置、及びバケット6の姿勢の変化に基づいて、バケット6による地盤への実際の打撃位置を算出する。ショベル100では、地面接触判定部34によって、バケット6と地盤G1,G2との接触位置を検出することができる。ショベル100では、自動で打撃位置を計測することができる。その結果、地盤情報取得システム101では、弾性波探査装置110における計測精度の向上を図ることができる。
In the ground information acquisition system 101, the shovel 100 includes a lower travelling body 1, an upper rotating body 3 rotatably mounted on the lower travelling body 1, an attachment AT attached to the upper rotating body 3 and having a bucket 6 as an impact part, and a positioning device M2 that measures the position of the shovel 100, and calculates the actual impact position of the bucket 6 on the ground based on the position of the shovel 100 and changes in the attitude of the bucket 6. In the shovel 100, the ground contact determination unit 34 can detect the contact position between the bucket 6 and the ground G1, G2. In the shovel 100, the impact position can be measured automatically. As a result, in the ground information acquisition system 101, the measurement accuracy of the elastic wave exploration device 110 can be improved.
また、地盤情報取得システム101では、弾性波探査装置110により常時計測を行ってもよい。これにより、地盤情報取得システム101によれば、リアルタイムで地盤の内部の情報を取得することができる。地盤情報取得システム101では、リアルタイムで地盤の内部の情報を取得できるので、例えば、長雨などによる地盤の硬さの変化、地盤の緩みの変化を早急に把握することができる。そのため、ショベル100の操作者に地盤の緩みなどのリスク情報をリアルタイムで報知できる。
The ground information acquisition system 101 may also perform continuous measurements using the elastic wave exploration device 110. This allows the ground information acquisition system 101 to acquire information about the inside of the ground in real time. Since the ground information acquisition system 101 can acquire information about the inside of the ground in real time, it can quickly grasp, for example, changes in the hardness of the ground due to prolonged rain, and changes in the loosening of the ground. This allows the operator of the shovel 100 to be notified of risk information such as loosening of the ground in real time.
また、地盤情報取得システム101では、地盤の内部の硬さを把握することができるので、地盤の内部の硬さに応じて、ショベル100の燃費を予測し、この燃費の予測に基づいて、ショベル100における動作を制御することができる。
In addition, the ground information acquisition system 101 can grasp the hardness of the inside of the ground, so that the fuel consumption of the shovel 100 can be predicted according to the hardness of the inside of the ground, and the operation of the shovel 100 can be controlled based on this fuel consumption prediction.
また、地盤情報取得システム101では、地盤の内部の硬さに応じて、アタッチメントATの姿勢を制御することができる。
In addition, the ground information acquisition system 101 can control the posture of the attachment AT depending on the hardness of the ground inside.
また、地盤情報取得システム101では、掘削の進捗に応じて、弾性波探査装置110による計測を実施してもよい。これにより、地盤の内部の状態を把握して、地層の変化や地盤の内部の水分の含有率などを把握してもよい。また、地盤情報取得システム101では、取得した情報をリアルタイムで、操作者に通知することができる。例えば、ショベル100の表示装置40は、地層の変化や、水分の含有率の変化、硬さの変化等を色の違いにより表示してもよい。ショベル100では、弾性波探査装置110によって取得した情報に基づいて、ショベル100の操作者に注意喚起を行うことができる。
The ground information acquisition system 101 may also carry out measurements using the elastic wave exploration device 110 according to the progress of excavation. This allows the internal state of the ground to be understood, and changes in the strata and the moisture content inside the ground, etc. may be ascertained. The ground information acquisition system 101 may also notify the operator of the acquired information in real time. For example, the display device 40 of the shovel 100 may display changes in the strata, changes in the moisture content, changes in hardness, etc., using different colors. The shovel 100 can alert the operator of the shovel 100 based on the information acquired by the elastic wave exploration device 110.
また、地盤情報取得システム101では、ボーリング調査による取得した情報を、予め記憶部に記憶させておき、ボーリング調査による調査結果と弾性波探査装置110による計測結果とを比較することができる。ショベル100では、ボーリング調査による調査結果と、弾性波探査装置110による計測結果とに基づいて、ショベル100における動作を制御してもよい。ショベル100では、弾性波探査装置110による計測結果に応じて、ショベル100における運転モードを変更してもよい。
In addition, in the ground information acquisition system 101, the information acquired by the boring survey is stored in advance in a memory unit, and the survey results by the boring survey can be compared with the measurement results by the elastic wave exploration device 110. In the shovel 100, the operation of the shovel 100 may be controlled based on the survey results by the boring survey and the measurement results by the elastic wave exploration device 110. In the shovel 100, the operation mode of the shovel 100 may be changed according to the measurement results by the elastic wave exploration device 110.
また、地盤情報取得システム101では、ショベル100によるバケット6を用いて、地盤G1,G2に打撃を加えて、弾性波を発生させることができることにより、従来実施されていた、例えば、木槌を用いて人が打撃を加える場合と比較して、広範囲の地盤の内部の状況を把握できる。また、地盤情報取得システム101では、人が木槌を用いて、地盤を打撃する必要がないため、作業性の向上を図ることができる。
In addition, the ground information acquisition system 101 can generate elastic waves by striking the ground G1, G2 using the bucket 6 of the shovel 100, which makes it possible to grasp the internal condition of the ground over a wide area, compared to the conventional practice of striking the ground by a person using a mallet, for example. In addition, the ground information acquisition system 101 eliminates the need for a person to strike the ground using a mallet, which improves workability.
また、地盤情報取得システム101では、従来実施されていた、例えば、ダイナマイトを用いて地盤中に弾性波を発生させる方法と比較して、容易に実施することができる。地盤情報取得システム101では、ダイナマイトを使用せずに、弾性波探査装置110による計測範囲を広げることができ、危険作業を削減することができる。ダイナマイトを使用する場合には、ダイナマイトの管理、運搬等に注意が必要であったが、地盤情報取得システム101ではその必要がない。
The ground information acquisition system 101 can be implemented more easily than conventional methods, such as using dynamite to generate elastic waves in the ground. The ground information acquisition system 101 can expand the measurement range of the elastic wave exploration device 110 without using dynamite, and can reduce dangerous work. When using dynamite, care must be taken in managing and transporting the dynamite, but this is not necessary with the ground information acquisition system 101.
地盤情報取得システム101によれば、作業現場に存在するショベル100を用いて、地盤の内部の状況を掘削作業の前後に容易に実施できる。地盤情報取得システム101では、ショベル100による掘削作業を実施することができると共に、ショベル100を用いて打撃を行い、弾性波探査装置110を用いて、地盤の内部の状況を容易に把握できる。
The ground information acquisition system 101 allows the internal condition of the ground to be easily ascertained before and after excavation work using the shovel 100 present at the work site. The ground information acquisition system 101 allows excavation work to be performed using the shovel 100, and also allows striking work to be performed using the shovel 100, and allows the internal condition of the ground to be easily ascertained using the elastic wave exploration device 110.
(第2実施形態)
次に、図10を参照して、地盤情報管理システム120について説明する。図10は、地盤情報管理システム120を示す概略図である。地盤情報管理システム120は、複数の作業現場に配置された地盤情報取得システム101A~Cから、情報を取得し、取得した情報を保存し、管理するシステムである。地盤情報管理システム120は、複数の地盤情報取得システム101A~Cと、管理装置121とを含む。
Second Embodiment
Next, the ground information management system 120 will be described with reference to Fig. 10. Fig. 10 is a schematic diagram showing the ground information management system 120. The ground information management system 120 is a system that acquires information from ground information acquisition systems 101A-C arranged at multiple work sites, stores the acquired information, and manages it. The ground information management system 120 includes multiple ground information acquisition systems 101A-C and a management device 121.
地盤情報取得システム101A~Cは、上述した地盤情報取得システム101と同じ構成である。地盤情報取得システム101Aのショベル100Aは、地盤G1に配置され、地盤情報取得システム101Bのショベル100Bは、地盤G2に配置され、地盤情報取得システム101Cのショベル100Cは、地盤G3に配置されている。ショベル100は、上述したショベル100と同じ構成である。ショベル100A~Cは、第1作業機械及び第2作業機械の一例である。地盤G1~G3の打撃位置は、第1位置及び第2位置の一例である。
The ground information acquisition systems 101A-C have the same configuration as the ground information acquisition system 101 described above. The shovel 100A of the ground information acquisition system 101A is placed on ground G1, the shovel 100B of the ground information acquisition system 101B is placed on ground G2, and the shovel 100C of the ground information acquisition system 101C is placed on ground G3. The shovel 100 has the same configuration as the shovel 100 described above. The shovels 100A-C are an example of a first work machine and a second work machine. The striking positions of the grounds G1-G3 are an example of a first position and a second position.
管理装置121は、CPU122及び記憶部130を備える。記憶部130は、ROM、RAM、及び、不揮発性メモリを含む。記憶部130は、CPU122を動作させるためのプログラムを記憶する。記憶部130は、管理装置121が入力した各種データを記憶する。
The management device 121 includes a CPU 122 and a storage unit 130. The storage unit 130 includes a ROM, a RAM, and a non-volatile memory. The storage unit 130 stores a program for operating the CPU 122. The storage unit 130 stores various data input by the management device 121.
記憶部130は、地面形状データベース131及び地盤情報データベース132を格納する。地面形状データベース131は、地盤情報取得システム101から送信された地面形状に関するデータを記憶する。地面形状データベース131は、上述した地面形状情報取得部33で取得した情報を記憶する。
The memory unit 130 stores a ground shape database 131 and a ground information database 132. The ground shape database 131 stores data related to the ground shape transmitted from the ground information acquisition system 101. The ground shape database 131 stores information acquired by the above-mentioned ground shape information acquisition unit 33.
地盤情報データベース132は、地盤情報取得システム101から送信された地盤の内部の状態に関するデータを記憶する。地盤情報データベース132は、上述した地盤情報取得部35で取得した情報を記憶する。
The ground information database 132 stores data on the internal condition of the ground transmitted from the ground information acquisition system 101. The ground information database 132 stores the information acquired by the ground information acquisition unit 35 described above.
記憶部130は、地面形状データベース131に記憶されている情報と、地盤情報データベース132に記憶されている情報とを、関連付けて記憶する。記憶部130は、位置情報に基づいて、地面形状に関するデータと、地盤の内部の状態に関するデータを記憶することができる。記憶部130は、ショベル100によって掘削された領域Knの地面形状に関する情報と、領域Knの下方の地盤の内部の情報とを関連付けて記憶する。領域Knの位置情報は、ショベル100の測位装置M2によって計測された位置情報である。
The memory unit 130 stores the information stored in the ground shape database 131 and the information stored in the ground information database 132 in association with each other. The memory unit 130 can store data on the ground shape and data on the internal state of the ground based on the position information. The memory unit 130 stores information on the ground shape of the area Kn excavated by the shovel 100 and information on the interior of the ground below the area Kn in association with each other. The position information of the area Kn is position information measured by the positioning device M2 of the shovel 100.
本実施形態に係る地盤情報管理システム120は、互いに異なる複数の位置に配置された複数のショベル100A~Bを含み、ショベル100Aのバケット6によって、地盤G1に伝達されて当該地盤G1の内部を進行した弾性波を計測可能な計測器111と、ショベル100Bのバケット6によって、地盤G2に伝達されて当該地盤G2の内部を進行した弾性波を計測可能な計測器111と、ショベル100Cのバケット6によって、地盤G3に伝達されて当該地盤G3の内部を進行した弾性波を計測可能な111と、を含む。地盤情報管理システム120は、地盤情報取得システム101Aの計測器111によって計測された計測結果、地盤情報取得システム101Bの計測器111によって計測された計測結果、地盤情報取得システム101Cの計測器111によって計測された計測結果を格納する記憶部130を備える。地盤情報取得システム101A~Cの計測器111は、第1計測器及び第2計測器の一例である。
The ground information management system 120 according to this embodiment includes a plurality of shovels 100A-B arranged at different positions, and includes a measuring instrument 111 capable of measuring elastic waves transmitted to the ground G1 by the bucket 6 of the shovel 100A and propagating through the inside of the ground G1, a measuring instrument 111 capable of measuring elastic waves transmitted to the ground G2 by the bucket 6 of the shovel 100B and propagating through the inside of the ground G2, and a measuring instrument 111 capable of measuring elastic waves transmitted to the ground G3 by the bucket 6 of the shovel 100C and propagating through the inside of the ground G3. The ground information management system 120 includes a memory unit 130 that stores the measurement results measured by the measuring instrument 111 of the ground information acquisition system 101A, the measurement results measured by the measuring instrument 111 of the ground information acquisition system 101B, and the measurement results measured by the measuring instrument 111 of the ground information acquisition system 101C. The measuring instruments 111 of the ground information acquisition systems 101A-C are examples of the first measuring instrument and the second measuring instrument.
このような地盤情報管理システム120によれば、複数の現場の地盤G1~G3の内部の状態に関するデータを統合して管理することができる。地盤情報管理システム120では、複数の現場について、地面形状に関する情報、及び地盤の内部の状態に関する情報を一元管理することができる。地盤情報管理システム120では、地盤情報取得システム101によって取得された地盤の内部の状態に関する情報を有効活用することができ、地盤に関する情報を把握して対策を施すことができる。地盤情報管理システム120に記憶されているデータを活用して、災害対策を事前に実行することにより、土地の有効活用を促進できる。
Such a ground information management system 120 can integrate and manage data related to the internal state of ground G1 to G3 at multiple sites. The ground information management system 120 can centrally manage information related to the ground shape and information related to the internal state of the ground for multiple sites. The ground information management system 120 can effectively utilize information related to the internal state of the ground acquired by the ground information acquisition system 101, and can grasp information about the ground and take measures. By utilizing the data stored in the ground information management system 120 to implement disaster prevention measures in advance, effective land use can be promoted.
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
The above describes in detail preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention.
上記のショベル100は、キャビン10に操作者が搭乗して運転操作するものでもよく、例えば、リモート運転又は自動掘削運転(無人運転)を実行可能なものでもよい。
The above-mentioned excavator 100 may be operated by an operator in the cabin 10, or may be capable of remote operation or automatic excavation operation (unmanned operation), for example.
また、ショベル100の撮像装置M5はショベルの周辺の画像を取得する装置である。撮像装置M5は、ショベルの上部旋回体3に取り付けられるカメラでもよく、撮像した画像に基づいてショベルの周囲の地面までの距離を認識して作業現場の地形情報を取得することができる。なお、撮像装置M5はステレオカメラ、距離画像カメラ、3次元レーザスキャナ等であってもよい。
The imaging device M5 of the shovel 100 is a device that captures images of the periphery of the shovel. The imaging device M5 may be a camera attached to the upper rotating body 3 of the shovel, and can recognize the distance to the ground around the shovel based on the captured images to obtain topographical information of the work site. The imaging device M5 may be a stereo camera, a distance imaging camera, a three-dimensional laser scanner, etc.
また、撮像装置M5はショベルの外部に取り付けられていてもよい。この場合、外部演算装置30Eは、通信装置M1を介して撮像装置M5が出力する地形情報を取得してもよい。具体的には、撮像装置M5は、空撮用マルチコプタ、作業現場に設置された鉄塔等に取り付けられ、作業現場を上から見た画像に基づいて作業現場の地形情報を取得してもよい。また、撮像装置M5は、空撮用マルチコプタに取り付けられた場合、1時間に1回程度の頻度で或いはリアルタイムで、作業現場を上から見た画像を撮像して作業現場の地形情報を取得してもよい。撮像装置M5が取得した地形情報は地形データベースの更新に用いられる。その更新間隔は、地形情報の所得間隔が1時間以上の場合には、姿勢検出装置M3からの信号に基づく地形データベースの更新間隔よりも長い。
The imaging device M5 may also be attached to the outside of the shovel. In this case, the external computing device 30E may acquire the terrain information output by the imaging device M5 via the communication device M1. Specifically, the imaging device M5 may be attached to an aerial photography multicopter, a steel tower installed at the work site, or the like, and may acquire the terrain information of the work site based on an image of the work site viewed from above. When the imaging device M5 is attached to an aerial photography multicopter, it may acquire the terrain information of the work site by capturing an image of the work site viewed from above at a frequency of about once an hour or in real time. The terrain information acquired by the imaging device M5 is used to update the terrain database. When the acquisition interval of the terrain information is one hour or more, the update interval is longer than the update interval of the terrain database based on the signal from the attitude detection device M3.
また、上述の実施形態では、外部演算装置30Eはコントローラ30の外部にある別の演算装置として説明されたが、コントローラ30に一体的に統合されてもよい。
In addition, in the above embodiment, the external calculation device 30E is described as a separate calculation device external to the controller 30, but it may be integrated into the controller 30.
また、上記の実施形態では、打撃部としてバケット6を有するショベル100を備える地盤情報取得システム101について例示しているが、打撃部はバケット6に限定されない。打撃部は、上下方向に動作し、地盤に打撃可能なその他の部位でもよい。例えば、ショベル100は、アタッチメントATに設けられたフック(打撃部)を降下させて、地盤を打撃してもよい。
In addition, in the above embodiment, the ground information acquisition system 101 is illustrated as including a shovel 100 having a bucket 6 as the impact part, but the impact part is not limited to the bucket 6. The impact part may be any other part that moves in the vertical direction and can impact the ground. For example, the shovel 100 may strike the ground by lowering a hook (impact part) provided on the attachment AT.
また、上記の実施形態では、作業機械としてショベル100を備える地盤情報取得システム101について例示しているが、作業機械はショベル100に限定されない。作業機械は、例えばブルドーザーでもよい。例えば、ブルドーザーは、バケットを上昇させた後、バケットを降下させることにより、地盤を打撃してもよい。
In addition, in the above embodiment, the ground information acquisition system 101 including the shovel 100 as the work machine is exemplified, but the work machine is not limited to the shovel 100. The work machine may be, for example, a bulldozer. For example, the bulldozer may strike the ground by raising the bucket and then lowering the bucket.
また、地盤情報取得システム101は、複数の計測器111を用いて、地盤の内部を進行した弾性波を計測してもよく、1つの計測器111を用いて、弾性波を計測してもよい。計測器111は、弾性波を計測可能な位置に配置されていればよく、任意の位置に配置される。計測器111は、ショベル100の前方に配置されていてもよく、ショベル100の後方に配置されていてもよく、ショベル100の側方に配置されていてもよい。計測器111は、ショベル100よりも上方に配置されていてもよく、ショベル100よりも下方に配置されていてもよい。
The ground information acquisition system 101 may use multiple measuring instruments 111 to measure elastic waves that have traveled inside the ground, or may use one measuring instrument 111 to measure elastic waves. The measuring instrument 111 may be placed at any position as long as it is located at a position where it can measure elastic waves. The measuring instrument 111 may be placed in front of the shovel 100, behind the shovel 100, or to the side of the shovel 100. The measuring instrument 111 may be placed above the shovel 100, or below the shovel 100.
また、上記の実施形態では、駆動源としてエンジン11を備えるショベル100について例示しているが、駆動源はエンジン11に限定されない。ショベル100は、駆動源として、モータを備えるものでもよく、エンジン及びモータを備えるものでもよい。モータに供給される電力は、エンジンによって発電された電力でもよく、バッテリに蓄電された電力でもよい。
In addition, in the above embodiment, the shovel 100 having the engine 11 as the driving source is exemplified, but the driving source is not limited to the engine 11. The shovel 100 may have a motor as the driving source, or may have an engine and a motor. The power supplied to the motor may be power generated by the engine, or may be power stored in a battery.