以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
〈座標系〉
図1は、作業機の姿勢の例を示す図である。
以下の説明においては、三次元の現場座標系(Xg、Yg、Zg)および三次元の車体座標系(Xm、Ym、Zm)を規定して、これらに基づいて位置関係を説明する。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
<Coordinate system>
FIG. 1 is a diagram showing an example of the posture of a working machine.
In the following description, a three-dimensional field coordinate system (Xg, Yg, Zg) and a three-dimensional vehicle body coordinate system (Xm, Ym, Zm) are defined, and positional relationships are described based on these.
現場座標系は、施工現場に設けられたGNSS基準局の位置を基準点として南北に伸びるXg軸、東西に伸びるYg軸、鉛直方向に伸びるZg軸から構成される座標系である。GNSSの例としては、GPS(Global Positioning System)が挙げられる。
The site coordinate system is a coordinate system composed of the Xg axis extending north and south, the Yg axis extending east and west, and the Zg axis extending vertically with the position of the GNSS reference station provided at the construction site as a reference point. An example of GNSS is GPS (Global Positioning System).
車体座標系は、後述する油圧ショベル100の旋回体120に規定された代表点Oを基準として前後に伸びるXm軸、左右に伸びるYm軸、上下に伸びるZm軸から構成される座標系である。旋回体120の代表点Oを基準として前方を+Xm方向、後方を-Xm方向、左方を+Ym方向、右方を-Ym方向、上方向を+Zm方向、下方向を-Zm方向とよぶ。
The vehicle body coordinate system is a coordinate system composed of an Xm-axis extending forward and backward, a Ym-axis extending laterally, and a Zm-axis extending vertically with reference to a representative point O defined on the revolving body 120 of the hydraulic excavator 100, which will be described later. With the representative point O of the revolving body 120 as a reference, the front is called +Xm direction, the rear is called -Xm direction, the left is called +Ym direction, the right is called -Ym direction, the upward direction is called +Zm direction, and the downward direction is called -Zm direction.
後述する油圧ショベル100の作業機制御装置126は、演算により、ある座標系における位置を、他の座標系における位置に変換することができる。例えば、作業機制御装置126は、車体座標系における位置を現場座標系における位置に変換することができ、その逆の座標系にも変換することができる。
A work implement control device 126 of the hydraulic excavator 100, which will be described later, can convert a position in one coordinate system into a position in another coordinate system by calculation. For example, the work implement control device 126 can transform a position in the vehicle body coordinate system into a position in the field coordinate system, and vice versa.
〈第1の実施形態〉
図2は、第1の実施形態に係る施工管理システムの構成を示す概略図である。
施工管理システム1は、油圧ショベル100と、施工管理装置200とを備える。油圧ショベル100と施工管理装置200とはネットワークNを介して接続される。油圧ショベル100は、作業機械の一例である。なお、他の実施形態に係る作業機械は、必ずしも油圧ショベル100でなくてもよい。油圧ショベル100は、バケット133の刃先を含む複数の輪郭点の現場座標系に係る位置情報を施工管理装置200に送信する。
施工管理装置200は、油圧ショベル100から取得したバケット133の複数の輪郭点の位置情報に基づいて、施工現場の現況地形データを生成する。
<First embodiment>
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the construction management system according to the first embodiment.
The construction management system 1 includes a hydraulic excavator 100 and a construction management device 200 . The hydraulic excavator 100 and the construction management device 200 are connected via a network N. Hydraulic excavator 100 is an example of a working machine. Note that the work machine according to other embodiments does not necessarily have to be the hydraulic excavator 100 . The hydraulic excavator 100 transmits the positional information related to the site coordinate system of a plurality of contour points including the cutting edge of the bucket 133 to the construction management device 200 .
The construction management device 200 generates current topographical data of the construction site based on the position information of the contour points of the bucket 133 acquired from the hydraulic excavator 100 .
《油圧ショベル》
図3は、第1の実施形態に係る油圧ショベルの構成を示す斜視図である。
油圧ショベル100は、走行体110と、走行体110に支持される旋回体120と、油圧により作動し旋回体120に支持される作業機130とを備える。旋回体120は、旋回中心を中心として走行体110に旋回自在に支持される。
《Hydraulic Excavator》
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the hydraulic excavator according to the first embodiment.
A hydraulic excavator 100 includes a traveling body 110 , a revolving body 120 supported by the traveling body 110 , and a working machine 130 which is hydraulically operated and supported by the revolving body 120 . The revolving body 120 is rotatably supported by the traveling body 110 about the center of revolving.
作業機130は、ブーム131と、アーム132と、バケット133と、ブームシリンダ134と、アームシリンダ135と、バケットシリンダ136とを備える。
Work implement 130 includes a boom 131 , an arm 132 , a bucket 133 , a boom cylinder 134 , an arm cylinder 135 and a bucket cylinder 136 .
ブーム131の基端部は、旋回体120にブームピンP1を介して取り付けられる。
アーム132は、ブーム131とバケット133とを連結する。アーム132の基端部は、ブーム131の先端部にアームピンP2を介して取り付けられる。
バケット133は、土砂などを掘削するための刃先と掘削した土砂を収容するための収容部とを備える。バケット133の基端部は、アーム132の先端部にバケットピンP3を介して取り付けられる。なお、バケット133は、例えば法面バケットのように整地を目的としたバケットでもよいし、収容部を備えないバケットでもよい。
A base end of the boom 131 is attached to the revolving body 120 via a boom pin P1.
Arm 132 connects boom 131 and bucket 133 . The base end of the arm 132 is attached to the tip of the boom 131 via an arm pin P2.
The bucket 133 includes a cutting edge for excavating earth and sand, and a container for containing the excavated earth and sand. The base end of the bucket 133 is attached to the tip of the arm 132 via a bucket pin P3. The bucket 133 may be, for example, a bucket intended for ground leveling, such as a slope bucket, or may be a bucket without an accommodating portion.
ブームシリンダ134は、ブーム131を作動させるための油圧シリンダである。ブームシリンダ134の基端部は、旋回体120に取り付けられる。ブームシリンダ134の先端部は、ブーム131に取り付けられる。
アームシリンダ135は、アーム132を駆動するための油圧シリンダである。アームシリンダ135の基端部は、ブーム131に取り付けられる。アームシリンダ135の先端部は、アーム132に取り付けられる。
バケットシリンダ136は、バケット133を駆動するための油圧シリンダである。バケットシリンダ136の基端部は、アーム132に取り付けられる。バケットシリンダ136の先端部は、バケット133に取り付けられる。
A boom cylinder 134 is a hydraulic cylinder for operating the boom 131 . A base end of the boom cylinder 134 is attached to the rotating body 120 . A tip of the boom cylinder 134 is attached to the boom 131 .
Arm cylinder 135 is a hydraulic cylinder for driving arm 132 . A base end of the arm cylinder 135 is attached to the boom 131 . A tip of the arm cylinder 135 is attached to the arm 132 .
Bucket cylinder 136 is a hydraulic cylinder for driving bucket 133 . A base end of the bucket cylinder 136 is attached to the arm 132 . A tip of the bucket cylinder 136 is attached to the bucket 133 .
旋回体120には、オペレータが搭乗する運転室121が備えられる。運転室121は、旋回体120の前方かつ作業機130の左側(+Ym側)に備えられる。運転室121の内部には、作業機130を操作するための操作装置1211が設けられる。操作装置1211の操作量に応じて、ブームシリンダ134、アームシリンダ135、およびバケットシリンダ136に作動油が供給され、作業機130が駆動する。
The revolving body 120 is provided with a cab 121 in which an operator rides. The driver's cab 121 is provided in front of the revolving body 120 and on the left side (+Ym side) of the working machine 130 . An operating device 1211 for operating the work implement 130 is provided inside the operator's cab 121 . Hydraulic oil is supplied to boom cylinder 134, arm cylinder 135, and bucket cylinder 136 according to the amount of operation of operation device 1211, and work implement 130 is driven.
《油圧ショベルの制御系》
図4は、第1の実施形態に係る油圧ショベルの制御系の構成を示す概略ブロック図である。
油圧ショベル100は、ストローク検出器137、操作装置1211、位置方位演算器123、傾斜検出器124、油圧装置125、作業機制御装置126、入出力装置127を備える。
《Hydraulic excavator control system》
FIG. 4 is a schematic block diagram showing the configuration of the control system of the hydraulic excavator according to the first embodiment.
The hydraulic excavator 100 includes a stroke detector 137 , an operating device 1211 , a position/orientation calculator 123 , an inclination detector 124 , a hydraulic device 125 , a work machine control device 126 and an input/output device 127 .
ストローク検出器137は、ブームシリンダ134、アームシリンダ135、およびバケットシリンダ136のそれぞれのストローク長を検出する。これにより、作業機制御装置126は、ブームシリンダ134、アームシリンダ135、およびバケットシリンダ136のそれぞれのストローク長に基づいて、バケット133を含む作業機130の車体座標系における位置および姿勢角を検出することができる。
Stroke detector 137 detects the stroke lengths of boom cylinder 134 , arm cylinder 135 , and bucket cylinder 136 . Thus, work implement control device 126 detects the position and attitude angle of work implement 130 including bucket 133 in the vehicle body coordinate system based on the stroke lengths of boom cylinder 134, arm cylinder 135, and bucket cylinder 136. be able to.
操作装置1211は、運転室121の右側に設けられる操作レバー1212と、運転室121の左側に設けられる操作レバー1213とを備える。操作装置1211は、操作レバー1212の前後方向および左右方向の操作量、ならびに操作レバー1213の前後方向および左右方向の操作量を検出し、検出された操作量に応じた操作信号を作業機制御装置126に出力する。第1の実施形態に係る操作装置1211による操作信号の生成方式は、PPC(Pressure Proportional Control)方式である。PPC方式とは、操作レバー1212および操作レバー1213の操作によって生成されるパイロット油圧を圧力センサにより検出し、操作信号を生成する方式である。操作レバー1212と操作レバー1213によってブーム131の操作、アーム132の操作、バケット133の操作、および旋回体120の旋回操作が行われる。
The operation device 1211 includes an operation lever 1212 provided on the right side of the operator's cab 121 and an operation lever 1213 provided on the left side of the operator's cab 121 . The operation device 1211 detects the amount of operation in the longitudinal direction and the lateral direction of the operation lever 1212 and the amount of operation in the longitudinal direction and the lateral direction of the operation lever 1213, and outputs an operation signal corresponding to the detected amount of operation to the work implement control device. 126. A method of generating an operation signal by the operation device 1211 according to the first embodiment is a PPC (Pressure Proportional Control) method. The PPC system is a system in which a pressure sensor detects the pilot hydraulic pressure generated by operating the control lever 1212 and the control lever 1213 to generate an operation signal. The operation lever 1212 and the operation lever 1213 are used to operate the boom 131 , the arm 132 , the bucket 133 , and the revolving body 120 to revolve.
位置方位演算器123は、旋回体120の現場座標系における位置および旋回体120が向く方位を演算する。位置方位演算器123は、GNSSを構成する人工衛星から測位信号を受信する第1受信器1231および第2受信器1232を備える。第1受信器1231および第2受信器1232は、それぞれ旋回体120の異なる位置に設置される。位置方位演算器123は、第1受信器1231が受信した測位信号に基づいて、現場座標系における旋回体120の代表点O(車体座標系の原点)の位置を検出する。
位置方位演算器123は、第1受信器1231が受信した測位信号と、第2受信器1232が受信した測位信号とを用いて、旋回体120の現場座標系における方位を演算する。
The position/orientation calculator 123 calculates the position of the revolving superstructure 120 in the site coordinate system and the azimuth to which the revolving superstructure 120 faces. The position and orientation calculator 123 includes a first receiver 1231 and a second receiver 1232 that receive positioning signals from artificial satellites that form the GNSS. The first receiver 1231 and the second receiver 1232 are installed at different positions on the revolving body 120, respectively. The position/orientation calculator 123 detects the position of the representative point O (origin of the vehicle body coordinate system) of the revolving superstructure 120 in the field coordinate system based on the positioning signal received by the first receiver 1231 .
The position and orientation calculator 123 uses the positioning signal received by the first receiver 1231 and the positioning signal received by the second receiver 1232 to calculate the orientation of the rotating body 120 in the field coordinate system.
傾斜検出器124は、旋回体120の加速度および角速度を計測し、計測結果に基づいて旋回体120の姿勢(例えば、Xm軸に対する回転を表すロール、Ym軸に対する回転を表すピッチ、およびZm軸に対する回転を表すヨー)を検出する。傾斜検出器124は、例えば運転室121の下面に設置される。傾斜検出器124の例としては、IMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)が挙げられる。
The tilt detector 124 measures the acceleration and angular velocity of the revolving structure 120, and based on the measurement results, the attitude of the revolving structure 120 (for example, roll representing rotation about the Xm axis, pitch representing rotation about the Ym axis, and rotation about the Zm axis). yaw, which represents rotation). The tilt detector 124 is installed, for example, on the lower surface of the driver's cab 121 . An example of the tilt detector 124 is an IMU (Inertial Measurement Unit).
油圧装置125は、図示しない作動油タンク、油圧ポンプ、流量制御弁、および電磁比例制御弁を備える。油圧ポンプは、図示しないエンジンの動力で駆動し、流量調整弁を介してブームシリンダ134、アームシリンダ135、およびバケットシリンダ136に作動油を供給する。電磁比例制御弁は、作業機制御装置126から受信する制御指令に基づいて、操作装置1211から供給されるパイロット油圧を制限する。流量制御弁はロッド状のスプールを有し、スプールの位置によってブームシリンダ134、アームシリンダ135、およびバケットシリンダ136に供給する作動油の流量を調整する。スプールは、電磁比例制御弁にて調整されたパイロット油圧によって駆動される。
The hydraulic system 125 includes a hydraulic oil tank, a hydraulic pump, a flow control valve, and an electromagnetic proportional control valve (not shown). The hydraulic pump is driven by the power of an engine (not shown), and supplies working oil to boom cylinder 134, arm cylinder 135, and bucket cylinder 136 via flow control valves. The electromagnetic proportional control valve limits the pilot hydraulic pressure supplied from operating device 1211 based on a control command received from work implement control device 126 . The flow control valve has a rod-shaped spool, and adjusts the flow rate of hydraulic oil supplied to boom cylinder 134, arm cylinder 135, and bucket cylinder 136 depending on the position of the spool. The spool is driven by pilot hydraulic pressure adjusted by an electromagnetic proportional control valve.
作業機制御装置126は、位置方位演算器123が演算した旋回体120の位置および方位、傾斜検出器124が検出した旋回体120の傾斜角、ならびにストローク検出器137が検出したストローク長に基づいて、現場座標系におけるバケット133の位置および姿勢を特定する。また、作業機制御装置126は、油圧装置125の電磁比例制御弁にブームシリンダ134の制御指令、アームシリンダ135の制御指令、およびバケットシリンダ136の制御指令を出力する。
Work implement control device 126 operates based on the position and orientation of revolving superstructure 120 calculated by position/orientation calculator 123, the tilt angle of revolving superstructure 120 detected by tilt detector 124, and the stroke length detected by stroke detector 137. , identify the position and orientation of the bucket 133 in the field coordinate system. Work implement control device 126 also outputs a control command for boom cylinder 134 , a control command for arm cylinder 135 , and a control command for bucket cylinder 136 to the electromagnetic proportional control valves of hydraulic device 125 .
入出力装置127は、作業機制御装置126からの信号に基づいて画面を表示する。また入出力装置127は、利用者の操作に従って入力信号を生成し、作業機制御装置126に出力する。入出力装置127の例としては、タッチパネル、モニタ、携帯端末などが挙げられる。入出力装置127は、油圧ショベル100の運転室に設けられてもよいし、例えば運転室の外部にある油圧ショベル100を遠隔操作するための遠隔操作室に設けられてもよい。
Input/output device 127 displays a screen based on a signal from work implement control device 126 . Input/output device 127 also generates an input signal according to the user's operation and outputs it to work implement control device 126 . Examples of the input/output device 127 include a touch panel, monitor, mobile terminal, and the like. The input/output device 127 may be provided in the operator's cab of the hydraulic excavator 100 or, for example, may be provided in a remote control room for remotely controlling the hydraulic excavator 100 outside the operator's cab.
《作業機の姿勢》
ここで、図1を参照しながら作業機130の位置及び姿勢について説明する。作業機制御装置126は、作業機130の位置及び姿勢を算出し、その位置及び姿勢に基づいて作業機130の制御指令を生成する。作業機制御装置126は、ブームピンP1を基準としたブーム131の姿勢角であるブーム角α、アームピンP2を基準としたアーム132の姿勢角であるアーム角β、バケットピンP3を基準としたバケット133の姿勢角であるバケット角γ、および車体座標系におけるバケット133の輪郭点の位置を算出する。バケット133の輪郭点とは、バケット133の輪郭に沿った所定位置に設定された複数の点である。本実施形態に係る輪郭点は、バケット133の刃先の点、バケット133の底面の点、バケット133の尻部の複数の点を含む。なお、他の実施形態においては、輪郭点はバケット133の輪郭に沿った点であれば上記位置に係る点でなくてもよい。また他の実施形態においては輪郭点が1点であってもよい。
《Position of work machine》
Here, the position and attitude of the working machine 130 will be described with reference to FIG. Work implement control device 126 calculates the position and orientation of work implement 130 and generates a control command for work implement 130 based on the position and orientation. The work machine control device 126 controls the boom angle α, which is the attitude angle of the boom 131 with respect to the boom pin P1, the arm angle β, which is the attitude angle of the arm 132 with respect to the arm pin P2, and the bucket 133 with respect to the bucket pin P3. and the position of the contour point of the bucket 133 in the vehicle body coordinate system. The contour points of the bucket 133 are a plurality of points set at predetermined positions along the contour of the bucket 133 . The contour points according to the present embodiment include points on the edge of the bucket 133 , points on the bottom surface of the bucket 133 , and a plurality of points on the bottom of the bucket 133 . Note that in other embodiments, the contour points may be points along the contour of the bucket 133 and may not be points related to the above positions. In another embodiment, the number of contour points may be one.
ブーム角αは、ブームピンP1から旋回体120の上方向(+Zm方向)に伸びる半直線と、ブームピンP1からアームピンP2へ伸びる半直線とがなす角によって表される。なお、旋回体120の姿勢(ピッチ角)θによって、旋回体120の上方向(+Zm方向)と鉛直上方向(+Zg方向)は必ずしも一致しない。
アーム角βは、ブームピンP1からアームピンP2へ伸びる半直線と、アームピンP2からバケットピンP3へ伸びる半直線とがなす角によって表される。
バケット角γは、アームピンP2からバケットピンP3へ伸びる半直線と、バケットピンP3からバケット133の刃先へ伸びる半直線とがなす角によって表される。
ここで、旋回体120を基準としたバケット133の姿勢角であるバケット末端角ηは、ブーム角α、アーム角β、バケット角γの和と等しい。バケット末端角ηは、バケットピンP3から旋回体120の上方向(+Zm方向)に伸びる半直線と、バケットピンP3からバケット133の刃先へ伸びる半直線とがなす角に等しい。
The boom angle α is represented by an angle formed by a half line extending upward (+Zm direction) of the revolving structure 120 from the boom pin P1 and a half line extending from the boom pin P1 to the arm pin P2. Depending on the posture (pitch angle) θ of the revolving body 120, the upward direction (+Zm direction) of the revolving body 120 and the vertically upward direction (+Zg direction) do not necessarily match.
The arm angle β is represented by an angle formed by a half line extending from the boom pin P1 to the arm pin P2 and a half line extending from the arm pin P2 to the bucket pin P3.
The bucket angle γ is represented by an angle formed by a half line extending from the arm pin P2 to the bucket pin P3 and a half line extending from the bucket pin P3 to the cutting edge of the bucket 133.
Here, the bucket end angle η, which is the attitude angle of the bucket 133 with respect to the revolving body 120, is equal to the sum of the boom angle α, the arm angle β, and the bucket angle γ. The bucket end angle η is equal to the angle formed by a half line extending upward (+Zm direction) of the revolving body 120 from the bucket pin P3 and a half line extending from the bucket pin P3 to the cutting edge of the bucket 133 .
バケット133の輪郭点の位置は、ブーム131の寸法であるブーム長L1、アーム132の寸法であるアーム長L2、バケット133の寸法であるバケット長L3、ブーム角α、アーム角β、バケット角γ、バケット133の形状情報、旋回体120の代表点Oの現場座標系における位置、および代表点OとブームピンP1との位置関係から求められる。ブーム長L1は、ブームピンP1からアームピンP2までの距離である。アーム長L2は、アームピンP2からバケットピンP3までの距離である。バケット長L3は、バケットピンP3からバケット133の刃先までの距離である。代表点OとブームピンP1との位置関係は、例えば、車体座標系におけるブームピンP1の位置によって表される。
The positions of the contour points of the bucket 133 are the boom length L1 that is the dimension of the boom 131, the arm length L2 that is the dimension of the arm 132, the bucket length L3 that is the dimension of the bucket 133, the boom angle α, the arm angle β, and the bucket angle γ. , the shape information of the bucket 133, the position of the representative point O of the swing structure 120 in the field coordinate system, and the positional relationship between the representative point O and the boom pin P1. The boom length L1 is the distance from the boom pin P1 to the arm pin P2. Arm length L2 is the distance from arm pin P2 to bucket pin P3. Bucket length L3 is the distance from bucket pin P3 to the cutting edge of bucket 133 . The positional relationship between the representative point O and the boom pin P1 is represented, for example, by the position of the boom pin P1 in the vehicle body coordinate system.
《介入制御》
作業機制御装置126は、施工現場において設定された設計面にバケット133が侵入しないようにバケット133が施工対象に接近する方向の速度を制限する。以下、作業機制御装置126がバケット133の速度を制限することを介入制御ともいう。
《Intervention control》
The work implement control device 126 limits the speed of the bucket 133 in the direction of approaching the construction target so that the bucket 133 does not enter the design plane set at the construction site. Hereinafter, the restriction of the speed of bucket 133 by work implement control device 126 is also referred to as intervention control.
介入制御において作業機制御装置126は、バケット133と設計面との距離が所定距離未満になった場合に、設計面にバケット133が侵入しないように、ブームシリンダ134の制御指令を生成して油圧装置125の電磁比例制御弁に当該制御指令を出力する。これにより、バケット133の速度がバケット133と設計面との距離に応じた速度となるように、ブーム131が駆動する。つまり作業機制御装置126は、ブームシリンダ134の制御指令によってブーム131を上昇させることでバケット133の速度を制限する。介入制御により、油圧ショベル100のオペレータは、アーム操作によりバケット133を設計面に沿って単純に移動させることによりバケット133に当接する土砂を掻き均し、平らな設計面に対応した面を生成する均し作業を行うことができる。均し作業は、所定の作業状態の一例である。
なお、他の実施形態においては、介入制御においてアームシリンダ135の制御指令またはバケットシリンダ136の制御指令を出力しても良い。つまり、他の実施形態においては、介入制御においてアーム132を上昇させることでバケット133の速度を制限してもよいし、バケット133の速度を直接制限してもよい。
In intervention control, work implement control device 126 generates a control command for boom cylinder 134 to prevent bucket 133 from intruding into the design surface when the distance between bucket 133 and the design surface becomes less than a predetermined distance. The control command is output to the electromagnetic proportional control valve of the device 125 . As a result, the boom 131 is driven such that the speed of the bucket 133 corresponds to the distance between the bucket 133 and the design surface. In other words, work implement control device 126 limits the speed of bucket 133 by raising boom 131 according to a control command for boom cylinder 134 . By intervention control, the operator of the hydraulic excavator 100 simply moves the bucket 133 along the design surface by manipulating the arm, thereby leveling the earth and sand in contact with the bucket 133 and generating a flat surface corresponding to the design surface. Leveling work can be performed. Leveling work is an example of a predetermined work state.
In another embodiment, a control command for the arm cylinder 135 or a control command for the bucket cylinder 136 may be output in the intervention control. That is, in other embodiments, the speed of bucket 133 may be limited by raising arm 132 in intervention control, or the speed of bucket 133 may be directly limited.
《作業機制御装置》
作業機制御装置126は、プロセッサ1261、メインメモリ1262、ストレージ1263、インタフェース1264を備える。
《Work equipment control device》
Work implement control device 126 includes processor 1261 , main memory 1262 , storage 1263 and interface 1264 .
ストレージ1263には、作業機130を制御するためのプログラムが記憶されている。ストレージ1263の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、不揮発性メモリ等が挙げられる。ストレージ1263は、作業機制御装置126のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース1264または通信回線を介して作業機制御装置126に接続される外部メディアであってもよい。
Storage 1263 stores a program for controlling work machine 130 . Examples of the storage 1263 include HDDs (Hard Disk Drives), SSDs (Solid State Drives), and non-volatile memories. Storage 1263 may be an internal medium directly connected to the bus of work implement control device 126, or an external medium connected to work implement control device 126 via interface 1264 or a communication line.
プロセッサ1261は、ストレージ1263からプログラムを読み出してメインメモリ1262に展開し、プログラムに従って処理を実行する。またプロセッサ1261は、プログラムに従ってメインメモリ1262に記憶領域を確保する。インタフェース1264は、ストローク検出器137、操作装置1211、位置方位演算器123、傾斜検出器124、油圧装置125の電磁比例制御弁、入出力装置127、およびその他の周辺機器と接続され、信号の入出力を行う。
The processor 1261 reads a program from the storage 1263, develops it in the main memory 1262, and executes processing according to the program. Also, the processor 1261 secures a storage area in the main memory 1262 according to the program. The interface 1264 is connected to the stroke detector 137, the operation device 1211, the position/orientation calculator 123, the tilt detector 124, the electromagnetic proportional control valve of the hydraulic system 125, the input/output device 127, and other peripheral devices, and receives signals. output.
プログラムは、作業機制御装置126に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ1263に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。
The program may be for realizing part of the functions that work implement control device 126 is caused to exhibit. For example, the program may function in combination with another program already stored in storage 1263 or in combination with another program installed in another device.
図5は、第1の実施形態に係る作業機制御装置の構成を示すブロック図である。
作業機制御装置126は、作業機械情報記憶部601、操作量取得部602、検出情報取得部603、バケット位置特定部604、目標施工データ記憶部605、距離特定部606、制御線決定部607、目標速度演算部608、制御指令生成部609、制御指令出力部610、バケット位置記憶部611、バケット位置送信部612、上方更新フラグ取得部613、上方更新フラグ記憶部614を備える。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the work implement control device according to the first embodiment.
Work machine control device 126 includes work machine information storage unit 601, operation amount acquisition unit 602, detection information acquisition unit 603, bucket position identification unit 604, target construction data storage unit 605, distance identification unit 606, control line determination unit 607, A target speed calculation unit 608 , a control command generation unit 609 , a control command output unit 610 , a bucket position storage unit 611 , a bucket position transmission unit 612 , an upper update flag acquisition unit 613 and an upper update flag storage unit 614 are provided.
作業機械情報記憶部601は、ブーム長L1、アーム長L2、バケット長L3、バケット133の輪郭点の位置、および旋回体120の代表点Oの位置とブームピンP1との位置関係を記憶する。
The work machine information storage unit 601 stores the boom length L1, the arm length L2, the bucket length L3, the position of contour points of the bucket 133, and the positional relationship between the position of the representative point O of the revolving body 120 and the boom pin P1.
操作量取得部602は、操作装置1211から操作量(パイロット油圧または操作レバー1212および操作レバー1213の角度等)を示す操作信号を取得する。例えば、操作量取得部602は、ブーム131に係る操作量、アーム132に係る操作量、バケット133に係る操作量、および旋回に係る操作量を取得する。
The operation amount acquisition unit 602 acquires an operation signal indicating an operation amount (pilot oil pressure, angles of the operation levers 1212 and 1213, etc.) from the operation device 1211 . For example, the operation amount acquisition unit 602 acquires an operation amount related to the boom 131, an operation amount related to the arm 132, an operation amount related to the bucket 133, and an operation amount related to turning.
検出情報取得部603は、位置方位演算器123、傾斜検出器124、ストローク検出器137のそれぞれが検出した情報を取得する。例えば、検出情報取得部603は、旋回体120の現場座標系における位置情報、旋回体120が向く方位、旋回体120の姿勢、ブームシリンダ134のストローク長、アームシリンダ135のストローク長、およびバケットシリンダ136のストローク長を取得する。
A detection information acquisition unit 603 acquires information detected by each of the position/orientation calculator 123 , the tilt detector 124 , and the stroke detector 137 . For example, the detection information acquisition unit 603 obtains the position information of the revolving superstructure 120 in the field coordinate system, the orientation of the revolving superstructure 120, the attitude of the revolving superstructure 120, the stroke length of the boom cylinder 134, the stroke length of the arm cylinder 135, and the bucket cylinder. Get a stroke length of 136.
バケット位置特定部604は、検出情報取得部603が取得した情報に基づいて、バケット133の位置および姿勢を特定する。このときバケット位置特定部604は、バケット末端角ηを特定する。バケット位置特定部604は、以下の手順でバケット末端角ηを特定する。バケット位置特定部604は、ブームシリンダ134のストローク長から、ブーム角αを算出する。バケット位置特定部604は、アームシリンダ135のストローク長から、アーム角βを算出する。バケット位置特定部604は、バケットシリンダ136のストローク長から、バケット角γを算出する。そして、バケット位置特定部604は、ブーム角α、アーム角β、およびバケット角γを加算することで、バケット末端角ηを算出する。
Bucket position identifying section 604 identifies the position and attitude of bucket 133 based on the information acquired by detection information acquiring section 603 . At this time, the bucket position specifying unit 604 specifies the bucket end angle η. The bucket position specifying unit 604 specifies the bucket end angle η by the following procedure. Bucket position specifying unit 604 calculates boom angle α from the stroke length of boom cylinder 134 . Bucket position specifying unit 604 calculates arm angle β from the stroke length of arm cylinder 135 . Bucket position specifying unit 604 calculates bucket angle γ from the stroke length of bucket cylinder 136 . Then, bucket position specifying unit 604 calculates bucket end angle η by adding boom angle α, arm angle β, and bucket angle γ.
また、バケット位置特定部604は、検出情報取得部603が取得した情報と作業機械情報記憶部601が記憶する情報とに基づいて、バケット133の複数の輪郭点の現場座標系における位置を特定する。バケット位置特定部604は、以下の手順で作業機130の輪郭点の現場座標系における位置を特定する。バケット位置特定部604は、検出情報取得部603が取得したブーム角αと作業機械情報記憶部601が記憶するブーム長L1とに基づいて、車体座標系におけるアームピンP2の位置を特定する。バケット位置特定部604は、アームピンP2の位置と、検出情報取得部603が取得したアーム角βと作業機械情報記憶部601が記憶するアーム長L2とに基づいて、車体座標系におけるバケットピンP3の位置を特定する。バケット位置特定部604は、バケットピンP3の位置と、検出情報取得部603が取得したバケット角γと、作業機械情報記憶部601が記憶するバケット長L3とに基づいて、バケット133の位置および姿勢を特定する。バケット位置特定部604は、特定したバケット133の位置および姿勢と、作業機械情報記憶部601が記憶するバケット133の形状情報とに基づいて、車体座標系におけるバケット133の輪郭点の位置を特定する。そして、バケット位置特定部604は、検出情報取得部603が取得した旋回体120の現場座標系における位置情報、旋回体120が向く方位、および旋回体120の姿勢に基づいて、車体座標系におけるバケット133の輪郭点の位置を、現場座標系における位置に変換する。なお、この時求められるバケット133の輪郭点の位置は、バケット133の輪郭点のうち、例えば幅方向中央の点の位置である。
Also, the bucket position specifying unit 604 specifies the positions of the plurality of contour points of the bucket 133 in the field coordinate system based on the information acquired by the detection information acquisition unit 603 and the information stored in the working machine information storage unit 601. . Bucket position specifying unit 604 specifies the positions of contour points of work implement 130 in the field coordinate system in the following procedure. Bucket position specifying unit 604 specifies the position of arm pin P2 in the vehicle body coordinate system based on boom angle α acquired by detection information acquiring unit 603 and boom length L1 stored in working machine information storage unit 601 . Based on the position of the arm pin P2, the arm angle β acquired by the detection information acquisition unit 603, and the arm length L2 stored in the working machine information storage unit 601, the bucket position specifying unit 604 determines the position of the bucket pin P3 in the vehicle body coordinate system. Locate. Bucket position specifying unit 604 determines the position and attitude of bucket 133 based on the position of bucket pin P3, the bucket angle γ acquired by detection information acquisition unit 603, and bucket length L3 stored in working machine information storage unit 601. identify. Bucket position specifying unit 604 specifies the position of contour points of bucket 133 in the vehicle body coordinate system based on the specified position and orientation of bucket 133 and the shape information of bucket 133 stored in working machine information storage unit 601. . Based on the position information of the revolving superstructure 120 in the field coordinate system, the orientation of the revolving superstructure 120, and the posture of the revolving superstructure 120 acquired by the detection information acquisition unit 603, the bucket position specifying unit 604 determines the position of the bucket in the vehicle body coordinate system. Transform the positions of the 133 contour points to positions in the field coordinate system. The position of the contour point of the bucket 133 obtained at this time is, for example, the position of the central point in the width direction among the contour points of the bucket 133 .
目標施工データ記憶部605は、施工現場の設計面を表す目標施工データを記憶する。目標施工データは、現場座標系で表される三次元データであって、設計面を表す複数の三角形ポリゴンからなる立体地形データ等である。目標施工データを構成する三角形ポリゴンは、それぞれ隣接する他の三角形ポリゴンと共通の辺を有する。つまり、目標施工データは、複数の平面から構成される連続した平面を表す。目標施工データは、外部記憶媒体から読み込まれることで、またはネットワークNを介して外部サーバから受信されることで、目標施工データ記憶部605に記憶される。
The target construction data storage unit 605 stores target construction data representing the design surface of the construction site. The target construction data is three-dimensional data represented by the site coordinate system, such as three-dimensional landform data consisting of a plurality of triangular polygons representing a design plane. The triangular polygons forming the target construction data have sides common to other adjacent triangular polygons. In other words, the target construction data represent continuous planes composed of a plurality of planes. The target construction data is stored in the target construction data storage unit 605 by being read from an external storage medium or by being received from an external server via the network N.
距離特定部606は、バケット133の複数の輪郭点Eそれぞれと、設計面との距離を特定する。例えば、距離特定部606は、以下の方法で輪郭点Eと設計面との距離を特定する。なお、他の実施形態においては輪郭点はバケット133の所定位置の1か所にのみ設けられてもよい。この場合、距離特定部606は、その輪郭点について設計面との距離を特定する。
図6は、バケットの複数の輪郭点と設計面との関係を示す図である。第1の実施形態に係る複数の輪郭点Eは、バケット133の複数の横断線と複数の縦断面との交点である。バケット133の複数の横断線は、バケット133の刃先133Aが並ぶ刃先線と、当該刃先線と平行な線であってバケット133の底面133Bおよび尻部133C等の領域における複数の線とからなる。バケット133の複数の縦断面は、バケット133の両側面と、両側面に平行な面であって両側面の間を分割する面とからなる。
距離特定部606は、バケット133の各縦断面と設計面との交線をそれぞれ特定する。距離特定部606は、各縦断面について、当該縦断面上の輪郭点Eと特定した交線との距離をそれぞれ求める。
The distance specifying unit 606 specifies the distance between each of the contour points E of the bucket 133 and the design surface. For example, the distance identifying unit 606 identifies the distance between contour point E and the design surface by the following method. Note that in other embodiments, contour points may be provided only at one predetermined position on the bucket 133 . In this case, the distance identifying unit 606 identifies the distance from the design surface for that contour point.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between a plurality of contour points of a bucket and a design surface. A plurality of contour points E according to the first embodiment are intersections of a plurality of transverse lines of the bucket 133 and a plurality of longitudinal sections. The plurality of transverse lines of the bucket 133 are composed of a cutting edge line along which the cutting edge 133A of the bucket 133 is aligned, and a plurality of lines parallel to the cutting edge line in areas such as the bottom surface 133B and the bottom portion 133C of the bucket 133 . The plurality of longitudinal sections of the bucket 133 are composed of both side surfaces of the bucket 133 and planes parallel to the both side surfaces and dividing the two side surfaces.
The distance specifying unit 606 specifies each intersection line between each longitudinal section of the bucket 133 and the design surface. The distance specifying unit 606 obtains the distance between the contour point E on the longitudinal section and the specified intersection line for each longitudinal section.
制御線決定部607は、バケット133の介入制御に用いられる制御線Gを決定する。制御線決定部607は、例えば、距離特定部606が特定した最も短い距離に係る輪郭点Eを含むバケット133の縦断面と設計面との交線を制御線Gに決定する。なお、他の実施形態において制御線を決定するための縦断面は、最も短い距離に係る輪郭点Eを含むものに限られず、バケット133の中央を通る縦断面など予め定められた面や手動で選択された面であってもよい。
A control line determination unit 607 determines a control line G used for intervention control of the bucket 133 . The control line determining unit 607 determines, as the control line G, for example, the line of intersection between the longitudinal section of the bucket 133 including the contour point E associated with the shortest distance specified by the distance specifying unit 606 and the design plane. In other embodiments, the vertical plane for determining the control line is not limited to the one including the contour point E associated with the shortest distance. It may be a selected face.
目標速度演算部608は、操作量取得部602が取得した操作レバー1212および操作レバー1213の操作量に基づいて、ブームピンP1を基準としたブーム131の目標速度であるブーム目標速度、アームピンP2を基準としたアーム132の目標速度であるアーム目標速度、およびバケットピンP3を基準としたバケット133の目標速度であるバケット目標速度を決定する。なお、以下、ブーム目標速度、アーム目標速度およびバケット目標速度の垂直方向成分の和によって表される、旋回体120を基準としたバケット133の垂直方向の目標速度をバケット末端目標速度という。また、ブームピンP1を基準としたブーム131の速度をブーム速度といい、アームピンP2を基準としたアーム132の速度をアーム速度といい、バケットピンP3を基準としたバケット133の速度をバケット速度といい、ブーム速度、アーム速度およびバケット速度の垂直方向成分の和によって表される、旋回体120を基準としたバケット133の垂直方向の速度をバケット末端速度という。以下、垂直方向下向きの速度を正数で表し、垂直方向上向きの速度を負数で表す。
The target speed calculation unit 608 calculates the boom target speed, which is the target speed of the boom 131 based on the boom pin P1 and the arm pin P2, based on the operation amounts of the control levers 1212 and 1213 obtained by the operation amount obtaining unit 602. The arm target speed, which is the target speed of the arm 132, and the bucket target speed, which is the target speed of the bucket 133 based on the bucket pin P3, are determined. Hereinafter, the vertical target speed of the bucket 133 with respect to the revolving structure 120, which is represented by the sum of the vertical components of the boom target speed, arm target speed, and bucket target speed, is referred to as a bucket end target speed. The speed of the boom 131 with reference to the boom pin P1 is called boom speed, the speed of the arm 132 with reference to the arm pin P2 is called arm speed, and the speed of the bucket 133 with reference to the bucket pin P3 is called bucket speed. , boom speed, arm speed, and bucket speed. Below, the vertical downward velocity is represented by a positive number, and the vertical upward velocity is represented by a negative number.
制御指令生成部609は、距離特定部606が特定した距離に基づいて、バケット133が制御線Gより下方に侵入しないように作業機130を制御する介入制御を行う。制御指令生成部609は、バケット133の輪郭点Eと制御線Gとの距離とバケット133が制御線Gに接近するバケット末端速度の許容上限値との関係を示す速度テーブルを満たすよう、ブーム131の垂直方向の制限速度を決定する。速度テーブルの例としては、バケット133の輪郭点Eと制御線Gとの距離が0に近づくほどバケット末端速度の許容上限値が0に近づくテーブルが挙げられる。なお、本実施形態においては、制御指令生成部609が、ブーム131の垂直方向の制限速度を決定するが、これに限られず、例えば法線方向の制限速度を決定してもよい。
例えば、制御指令生成部609は、速度テーブルにおけるバケット末端速度の許容上限値より、ブーム目標速度、アーム目標速度、およびバケット目標速度の垂直方向成分によって求められるバケット末端目標速度が大きい場合、介入制御を行う。制御指令生成部609は、介入制御を行う場合、バケット末端速度の上限値からアーム目標速度およびバケット目標速度の垂直方向成分の和を減算することで、ブーム131の垂直方向の制限速度を算出する。制御指令生成部609は、ブーム131の垂直方向の制限速度から、ブーム速度を決定する。
他方、制御指令生成部609は、バケット末端目標速度が、速度テーブルにおけるバケット末端速度の許容上限値以下である場合、介入制御を行わない。介入制御を行わない場合、制御指令生成部609は、ブーム目標速度、アーム目標速度およびバケット目標速度に基づいて、ブーム131、アーム132およびバケット133の制御指令を生成する。
Control command generation unit 609 performs intervention control to control work implement 130 so that bucket 133 does not enter below control line G based on the distance specified by distance specifying unit 606 . The control command generation unit 609 controls the boom 131 so as to satisfy the speed table showing the relationship between the distance between the contour point E of the bucket 133 and the control line G and the allowable upper limit value of the bucket end speed at which the bucket 133 approaches the control line G. determine the vertical speed limit of the An example of the speed table is a table in which the allowable upper limit value of the bucket end speed approaches zero as the distance between the contour point E of the bucket 133 and the control line G approaches zero. In the present embodiment, the control command generator 609 determines the vertical speed limit of the boom 131, but is not limited to this, and may determine the normal speed limit, for example.
For example, if the bucket end target speed obtained from the boom target speed, the arm target speed, and the vertical component of the bucket target speed is greater than the allowable upper limit value of the bucket end speed in the speed table, the control command generation unit 609 performs intervention control. I do. When performing intervention control, the control command generator 609 calculates the vertical speed limit of the boom 131 by subtracting the sum of the vertical components of the arm target speed and the bucket target speed from the upper limit value of the bucket end speed. . The control command generator 609 determines the boom speed from the vertical speed limit of the boom 131 .
On the other hand, the control command generator 609 does not perform intervention control when the target bucket end speed is equal to or less than the allowable upper limit value of the bucket end speed in the speed table. When intervention control is not performed, control command generator 609 generates control commands for boom 131, arm 132, and bucket 133 based on the boom target speed, arm target speed, and bucket target speed.
制御指令出力部610は、制御指令生成部609が生成したブーム131の制御指令、アーム132の制御指令、およびバケット133の制御指令を油圧装置125の電磁比例制御弁に出力する。
Control command output unit 610 outputs the control command for boom 131 , the control command for arm 132 , and the control command for bucket 133 generated by control command generation unit 609 to the electromagnetic proportional control valve of hydraulic device 125 .
バケット位置記憶部611は、バケット位置特定部604が特定したバケット133の複数の輪郭点Eの現場座標系における位置、制御指令生成部609による介入制御の有無を示す介入フラグ、ならびに均し作業中に現況地形データを上方の値(現在のZgの値より大きい値)に更新することを許容するか否かを示す上方更新フラグを、時刻に関連付けて記憶する。制御指令生成部609によって介入制御がなされている場合、介入フラグがオンになる。制御指令生成部609によって介入制御がなされていない場合、介入フラグがオフになる。上方更新フラグがオンである場合、均し作業中に現況地形データを上方の値に更新することが許容される。上方更新フラグがオフである場合、均し作業中に現況地形データを上方の値に更新することが許容されない。ここで、現況地形データの高さを上方の値に更新するとは、現況地形データにおける任意の平面位置(Xg1、Yg1)における高さの値Zg1を、Zg1よりも高い値Zg1´に更新すること、すなわちその点の現況地形データXg1、Yg1、Zg1を、Xg1、Yg1、Zg1’に更新することをいう。
The bucket position storage unit 611 stores the positions of the plurality of contour points E of the bucket 133 specified by the bucket position specifying unit 604 in the field coordinate system, an intervention flag indicating whether or not intervention control is performed by the control command generation unit 609, and a leveling operation. An upward update flag indicating whether or not to allow updating of the current terrain data to an upward value (a value greater than the current value of Zg) is stored in association with the time. When intervention control is being performed by the control command generator 609, the intervention flag is turned on. When the intervention control is not performed by the control command generator 609, the intervention flag is turned off. If the update-up flag is on, it is allowed to update the current terrain data to an upward value during the leveling operation. If the update-up flag is off, updating the current terrain data to an upward value is not allowed during the leveling operation. Here, updating the height of the current landform data to an upper value means updating the height value Zg1 at an arbitrary plane position (Xg1, Yg1) in the current landform data to a value Zg1' higher than Zg1. , that is, to update the current topography data Xg1, Yg1, Zg1 of that point to Xg1, Yg1, Zg1'.
バケット位置送信部612は、バケット位置記憶部611が記憶する情報を施工管理装置200に送信する。
Bucket position transmission unit 612 transmits information stored in bucket position storage unit 611 to construction management device 200 .
上方更新フラグ取得部613は、入出力装置127を介して、油圧ショベル100のオペレータから、施工管理装置200に、均し作業中に現況地形データを上方の値に更新することを許容するか否かの入力を受け付ける。上方更新フラグ取得部613は、入力された情報に基づいて、上方更新フラグ記憶部614が記憶する上方更新フラグを更新する。
The upper update flag acquisition unit 613 allows the operator of the hydraulic excavator 100 to update the current terrain data to an upper value during leveling work to the construction management device 200 via the input/output device 127. accepts input from The upward update flag acquisition unit 613 updates the upward update flag stored in the upward update flag storage unit 614 based on the input information.
《作業機制御装置の動作》
以下、第1の実施形態に係る油圧ショベル100の制御方法について説明する。
図7は、第1の実施形態に係る作業機制御装置の動作を示すフローチャートである。作業機制御装置126は、所定の制御周期ごとに以下に示す制御を実行する。
操作量取得部602は、操作装置1211からブーム131に係る操作量、アーム132に係る操作量、バケット133に係る操作量、および旋回に係る操作量を取得する(ステップS1)。検出情報取得部603は、位置方位演算器123、傾斜検出器124、ストローク検出器137のそれぞれが検出した情報を取得する(ステップS2)。
<<Operation of the work equipment control device>>
A control method for the hydraulic excavator 100 according to the first embodiment will be described below.
FIG. 7 is a flow chart showing the operation of the work implement control device according to the first embodiment. Work implement control device 126 executes the following control at each predetermined control cycle.
The operation amount acquisition unit 602 acquires the operation amount related to the boom 131, the operation amount related to the arm 132, the operation amount related to the bucket 133, and the operation amount related to turning from the operation device 1211 (step S1). The detection information acquisition unit 603 acquires information detected by the position/orientation calculator 123, the tilt detector 124, and the stroke detector 137 (step S2).
バケット位置特定部604は、各油圧シリンダのストローク長からブーム角α、アーム角β、およびバケット角γを算出する(ステップS3)。またバケット位置特定部604は、算出したピン基準姿勢角α、β、γと、作業機械情報記憶部601が記憶するブーム長L1、アーム長L2、バケット長L3およびバケット133の形状情報と、検出情報取得部603が取得した旋回体120の位置、方位および姿勢とに基づいて、バケット末端角ηおよび現場座標系におけるバケット133の複数の輪郭点Eの位置を算出する(ステップS4)。バケット位置特定部604は、バケット133の複数の輪郭点Eの位置を現在時刻に関連付けてバケット位置記憶部611に記憶させる。またこのとき、上方更新フラグ取得部613は、上方更新フラグ記憶部614が記憶する上方更新フラグを現在時刻に関連付けてバケット位置記憶部611に記憶させる(ステップS5)。つまり、制御指令生成部609は、上方更新フラグ記憶部614が記憶する上方更新フラグがオンを示す場合、バケット位置記憶部611にオンを示す上方更新フラグを記録し、上方更新フラグ記憶部614が記憶する上方更新フラグがオフを示す場合、バケット位置記憶部611にオフを示す上方更新フラグを記録する。
Bucket position specifying unit 604 calculates boom angle α, arm angle β, and bucket angle γ from the stroke length of each hydraulic cylinder (step S3). Bucket position specifying unit 604 also detects calculated pin reference attitude angles α, β, and γ, boom length L1, arm length L2, bucket length L3, and shape information of bucket 133 stored in working machine information storage unit 601 . Based on the position, orientation, and attitude of the revolving structure 120 acquired by the information acquisition unit 603, the bucket end angle η and the positions of a plurality of contour points E of the bucket 133 in the field coordinate system are calculated (step S4). The bucket position specifying unit 604 causes the bucket position storage unit 611 to store the positions of the contour points E of the bucket 133 in association with the current time. At this time, the upward update flag acquisition unit 613 stores the upward update flag stored in the upward update flag storage unit 614 in the bucket position storage unit 611 in association with the current time (step S5). That is, when the upper update flag stored in upper update flag storage unit 614 indicates ON, control command generation unit 609 records the upper update flag indicating ON in bucket position storage unit 611, and upper update flag storage unit 614 When the stored upper update flag indicates OFF, the upper update flag indicating OFF is recorded in the bucket position storage unit 611 .
距離特定部606は、複数の輪郭点Eのそれぞれと目標施工データ記憶部605が記憶する目標施工データが表す設計面との距離を特定する(ステップS6)。制御線決定部607は、距離特定部606が特定した距離に基づいて制御線Gを決定する(ステップS7)。
The distance specifying unit 606 specifies the distance between each of the plurality of contour points E and the design surface represented by the target construction data stored in the target construction data storage unit 605 (step S6). The control line determining unit 607 determines the control line G based on the distance specified by the distance specifying unit 606 (step S7).
目標速度演算部608は、ステップS1で操作量取得部602が取得した操作量に基づいて、ブーム目標速度、アーム目標速度およびバケット目標速度を算出する(ステップS8)。
The target speed calculation unit 608 calculates a boom target speed, an arm target speed, and a bucket target speed based on the operation amount acquired by the operation amount acquisition unit 602 in step S1 (step S8).
制御指令生成部609は、距離特定部606が特定した距離のうち最も短いものが所定距離未満であるか否かを判定する(ステップS9)。制御線Gとバケット133の輪郭点Eとの距離が所定距離以上である場合(ステップS9:YES)、制御指令生成部609は、介入制御を行わない。介入制御を行わない場合、制御指令生成部609は、ブーム目標速度、アーム目標速度およびバケット目標速度に基づいて、ブーム131、アーム132およびバケット133の制御指令を生成する(ステップS10)。このとき、制御指令生成部609は、現在時刻に関連付けて介入制御を行わないことを示す介入フラグをバケット位置記憶部611に記憶させる(ステップS11)。つまり、制御指令生成部609は、介入フラグをオフにする。
The control command generation unit 609 determines whether or not the shortest of the distances identified by the distance identification unit 606 is less than a predetermined distance (step S9). If the distance between the control line G and the contour point E of the bucket 133 is greater than or equal to the predetermined distance (step S9: YES), the control command generator 609 does not perform intervention control. When intervention control is not performed, the control command generator 609 generates control commands for the boom 131, arm 132 and bucket 133 based on the boom target speed, arm target speed and bucket target speed (step S10). At this time, the control command generation unit 609 causes the bucket position storage unit 611 to store an intervention flag indicating that intervention control is not performed in association with the current time (step S11). That is, the control command generator 609 turns off the intervention flag.
他方、制御線Gとバケット133の輪郭点Eとの距離が所定距離未満である場合(ステップS9:YES)、制御指令生成部609は、介入制御を行う。介入制御を行う場合、制御指令生成部609は、距離特定部606が特定した距離と作業機械情報記憶部601に記憶されている上述の速度テーブルとに基づいてバケット末端速度の許容上限値を特定する(ステップS12)。次に、制御指令生成部609は、ステップS8で算出したブーム目標速度、アーム目標速度、およびバケット目標速度の垂直方向成分に基づいて、バケット末端目標速度を算出する(ステップS13)。次に、制御指令生成部609は、ステップS13で算出したバケット末端目標速度が、ステップS12で特定したバケット末端速度の許容上限値未満であるか否かを判定する(ステップS14)。
On the other hand, when the distance between the control line G and the contour point E of the bucket 133 is less than the predetermined distance (step S9: YES), the control command generator 609 performs intervention control. When intervention control is performed, the control command generation unit 609 identifies the allowable upper limit value of the bucket end speed based on the distance identified by the distance identification unit 606 and the above-described speed table stored in the work machine information storage unit 601. (step S12). Next, the control command generator 609 calculates the bucket end target speed based on the boom target speed, the arm target speed, and the vertical component of the bucket target speed calculated in step S8 (step S13). Next, the control command generator 609 determines whether or not the bucket end target speed calculated in step S13 is less than the allowable upper limit value of the bucket end speed specified in step S12 (step S14).
バケット末端目標速度がバケット末端速度の許容上限値未満である場合(ステップS14:YES)、制御指令生成部609は、ブーム目標速度、アーム目標速度およびバケット目標速度に基づいて、ブーム131、アーム132およびバケット133の制御指令を生成する(ステップS10)。他方、バケット末端目標速度がバケット末端速度の許容上限値以上である場合(ステップS14:NO)、制御指令生成部609は、バケット末端目標速度とバケット末端速度との差分に基づいてブーム131、アーム132およびバケット133の制御指令を生成する(ステップS15)。このとき、制御指令生成部609は、現在時刻に関連付けて介入制御を行うことを示す介入フラグをバケット位置記憶部611に記憶させる(ステップS16)。つまり、制御指令生成部609は、介入フラグをオンにする。
If the target bucket end speed is less than the allowable upper limit value of the bucket end speed (step S14: YES), the control command generator 609 controls the boom 131, the arm 132 based on the boom target speed, the arm target speed, and the bucket target speed. and generate a control command for the bucket 133 (step S10). On the other hand, if the target bucket end speed is equal to or greater than the allowable upper limit value of the bucket end speed (step S14: NO), the control command generator 609 controls the boom 131, arm 132 and bucket 133 are generated (step S15). At this time, the control command generation unit 609 causes the bucket position storage unit 611 to store an intervention flag indicating that intervention control is to be performed in association with the current time (step S16). That is, the control command generator 609 turns on the intervention flag.
制御指令生成部609がブーム131、アーム132およびバケット133の制御指令を生成すると、制御指令出力部610は、当該制御指令を油圧装置125の電磁比例制御弁に出力する(ステップS17)。これにより、油圧装置125は、ブームシリンダ134、アームシリンダ135、およびバケットシリンダ136を駆動させる。
When the control command generator 609 generates the control commands for the boom 131, the arm 132 and the bucket 133, the control command output unit 610 outputs the control commands to the electromagnetic proportional control valves of the hydraulic device 125 (step S17). The hydraulic device 125 thereby drives the boom cylinder 134 , the arm cylinder 135 and the bucket cylinder 136 .
上記の処理を繰り返し行うことで、作業機制御装置126のバケット位置記憶部611には、複数の輪郭点Eの現場座標系における位置、介入フラグ、および上方更新フラグが、それぞれ時系列として記憶される。バケット位置送信部612は、所定のタイミングに、バケット位置記憶部611が記憶する情報を、ネットワークNを介して施工管理装置200に送信する。
By repeating the above process, the bucket position storage unit 611 of the work implement control device 126 stores the positions of the plurality of contour points E in the field coordinate system, the intervention flag, and the upward update flag in chronological order. be. Bucket position transmission unit 612 transmits information stored in bucket position storage unit 611 to construction management apparatus 200 via network N at a predetermined timing.
《施工管理装置の構成》
図8は、第1の実施形態に係る施工管理装置の構成を示す概略ブロック図である。
施工管理装置200は、プロセッサ2100、メインメモリ2200、ストレージ2300、インタフェース2400を備えるコンピュータである。ストレージ2300は、プログラムを記憶する。プロセッサ2100は、プログラムをストレージ2300から読み出してメインメモリ2200に展開し、プログラムに従った処理を実行する。施工管理装置200は、インタフェース2400を介してネットワークNに接続される。また施工管理装置200は、インタフェース2400を介して図示しない入出力装置に接続される。
<Configuration of construction management device>
FIG. 8 is a schematic block diagram showing the configuration of the construction management device according to the first embodiment.
The construction management device 200 is a computer having a processor 2100 , a main memory 2200 , a storage 2300 and an interface 2400 . Storage 2300 stores programs. The processor 2100 reads a program from the storage 2300, develops it in the main memory 2200, and executes processing according to the program. Construction management device 200 is connected to network N via interface 2400 . The construction management apparatus 200 is also connected to an input/output device (not shown) via an interface 2400 .
ストレージ2300の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、不揮発性メモリ等が挙げられる。ストレージ2300は、施工管理装置200のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース2400を介して施工管理装置200に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ2300は、一時的でない有形の記憶媒体である。
Examples of the storage 2300 include HDDs (Hard Disk Drives), SSDs (Solid State Drives), non-volatile memories, and the like. The storage 2300 may be an internal medium directly connected to the bus of the construction management apparatus 200 or an external medium connected to the construction management apparatus 200 via the interface 2400 . Storage 2300 is a non-transitory tangible storage medium.
ストレージ2300は、目標施工データ記憶部2301および現況地形記憶部2302としての記憶領域を有する。
目標施工データ記憶部2301は、目標施工データ記憶部605と同様に、施工現場の設計面を表す目標施工データを記憶する。目標施工データは例えば現場座標系に関するデータである。
現況地形記憶部2302は、施工現場の地形を表す三次元データである現況地形データを記憶する。現況地形データは、例えば、現場座標系における水平面(Xg-Yg平面)を区切る各グリッド上における高さ(Zg)を表す点の集合によって、施工現場の現況地形を表す点群データであってよい。なお、現況地形データは、所定の条件に基づいて最新のデータに更新されるものであってもよい。
The storage 2300 has storage areas as a target construction data storage unit 2301 and a current topography storage unit 2302 .
Like the target construction data storage unit 605, the target construction data storage unit 2301 stores target construction data representing the design surface of the construction site. The target construction data is, for example, data relating to the site coordinate system.
The current topography storage unit 2302 stores current topography data, which is three-dimensional data representing the topography of the construction site. The current topography data may be point cloud data representing the current topography of the construction site, for example, by a set of points representing the height (Zg) on each grid that delimits the horizontal plane (Xg-Yg plane) in the site coordinate system. . Note that the current terrain data may be updated to the latest data based on predetermined conditions.
プロセッサ2100は、プログラムを実行することで、バケット位置取得部2101、時系列選択部2102、作業状態特定部2103、距離特定部2104、最短距離ライン決定部2105、現況地形更新部2106として機能する。
The processor 2100 functions as a bucket position acquisition unit 2101, a time series selection unit 2102, a work state identification unit 2103, a distance identification unit 2104, a shortest distance line determination unit 2105, and a current terrain update unit 2106 by executing programs.
バケット位置取得部2101は、作業機制御装置126から、バケット133の複数の輪郭点Eの現場座標系における位置、介入フラグ、及び上方更新フラグの時系列を取得する。
Bucket position acquisition unit 2101 acquires the positions of a plurality of contour points E of bucket 133 in the field coordinate system, the intervention flag, and the time series of the upward update flag from work implement control device 126 .
時系列選択部2102は、バケット位置取得部2101が取得した輪郭点Eの位置、介入フラグおよび上方更新フラグの時系列から早い順に1つずつ処理対象とする時刻を選択する。
The time series selection unit 2102 selects the time to be processed one by one in the chronological order of the position of the contour point E, the intervention flag, and the upward update flag acquired by the bucket position acquisition unit 2101 .
作業状態特定部2103は、バケット位置取得部2101が取得した時系列のうち、時系列選択部2102に選択された時刻に係る介入フラグに基づいて、作業機130の作業状態が均し作業状態であるか否かを判定する。つまり、作業状態特定部2103は、介入フラグが、介入制御がなされたことを示す場合、作業状態が均し作業状態であると判定する。
Based on the intervention flag associated with the time selected by time series selection section 2102 in the time series acquired by bucket position acquisition section 2101, work state identification section 2103 determines that the work state of work implement 130 is in the leveled work state. Determine whether or not there is That is, when the intervention flag indicates that intervention control has been performed, the work state identification unit 2103 determines that the work state is the leveling work state.
距離特定部2104は、作業機制御装置126の距離特定部606と同様に、バケット133の複数の輪郭点Eそれぞれと、設計面との距離を特定する。つまり、距離特定部2104は、バケット133の各縦断面と設計面との交線をそれぞれ特定し、各縦断面について、当該縦断面上の輪郭点Eと特定した交線との距離をそれぞれ求める。
Distance specifying unit 2104 specifies the distance between each of a plurality of contour points E of bucket 133 and the design surface, similarly to distance specifying unit 606 of work implement control device 126 . That is, the distance specifying unit 2104 specifies the intersection line between each longitudinal section of the bucket 133 and the design surface, and obtains the distance between the contour point E on the longitudinal section and the specified intersection line for each longitudinal section. .
最短距離ライン決定部2105は、距離特定部2104が特定した各輪郭点と設計面との距離のうち、最も短い距離に係る輪郭点Eを通るバケット幅方向ラインを、現況地形データの更新に用いられる最短距離ラインLmに決定する。輪郭点Eを通るバケット幅方向ラインとは、輪郭点Eを通り、バケット133の幅方向に伸び、バケット133の幅と同じ長さを有する線分である。
The shortest distance line determination unit 2105 uses the line in the bucket width direction passing through the contour point E, which is the shortest distance among the distances between each contour point specified by the distance specifying unit 2104 and the design surface, to update the current topography data. determined to be the shortest distance line Lm. The bucket width direction line passing through the contour point E is a line segment passing through the contour point E, extending in the width direction of the bucket 133 and having the same length as the width of the bucket 133 .
現況地形更新部2106は、作業状態特定部2103によって作業状態が均し作業状態でないと特定された場合、現況地形記憶部2302が記憶する現況地形データのうち、バケット133の位置に対応する平面位置に係る現況地形データの高さの値を、最短距離ラインLmの輪郭点Eの高さと現況地形データの高さのうち、高さが低いもので更新する。つまり、現況地形更新部2106は、作業状態が均し作業状態でない場合であって、バケット133の最下点の高さが現況地形データの高さ以下である場合、バケット133の最下点高さで現況地形データの高さを更新する。現況地形データとバケット133のうち最も下方の点によって現況地形データを更新する手法を、最下点更新という。他方、現況地形更新部2106は、作業状態が均し作業状態でない場合であって、バケット133の最下点高さが現況地形データの高さより高い場合、現況地形データを更新しない。
現況地形更新部2106は、作業状態特定部2103によって作業状態が均し作業状態であると特定された場合、現況地形記憶部2302が記憶する現況地形データを、最短距離ラインLmと現況地形データとの位置関係によらず、最短距離ラインLmの高さで更新する。つまり、現況地形更新部2106は、作業状態が均し作業状態である場合、現況地形データの高さより最短距離ラインLmの高さが高い場合、現況地形データを上方の値に更新する。最短距離ラインLmの位置によって現況地形データを上方の値に更新する手法を、上方更新という。また現況地形データの高さによらず、最短距離ラインLmの位置によって現況地形データを更新する手法を常時更新ともいう。
現況地形更新部2106は、上方更新フラグおよび介入フラグがオンであるという上方更新許可条件を満たした場合には上方更新を行い、上方更新許可条件を満たさなかった場合には最下点更新を行う。
When the work state identifying unit 2103 identifies that the work state is not the leveling work state, the current topography updating unit 2106 updates the plane position corresponding to the position of the bucket 133 among the current topography data stored in the current topography storage unit 2302 . is updated with the height of the contour point E of the shortest distance line Lm and the height of the current topographical data, whichever is lower. In other words, if the work state is not the leveling work state and the height of the lowest point of the bucket 133 is equal to or less than the height of the current state topography data, the current state terrain update unit 2106 updates the lowest point height of the bucket 133. Update the height of the existing terrain data with height. A method of updating the current terrain data with the lowest point of the current terrain data and the bucket 133 is called lowest point update. On the other hand, the current topography update unit 2106 does not update the current topography data when the work state is not the leveling work state and the height of the lowest point of the bucket 133 is higher than the height of the current topography data.
When the work state identification unit 2103 identifies that the work state is the leveling work state, the current topography update unit 2106 updates the current topography data stored in the current topography storage unit 2302 as the shortest distance line Lm and the current topography data. is updated with the height of the shortest distance line Lm regardless of the positional relationship of . In other words, if the work state is the leveling work state, and if the height of the shortest distance line Lm is higher than the height of the current topography data, the current topography update unit 2106 updates the current topography data to an upper value. A method of updating the current terrain data to an upper value based on the position of the shortest distance line Lm is called upward updating. Also, a method of updating the current terrain data based on the position of the shortest distance line Lm, regardless of the height of the current terrain data, is also called constant update.
The current terrain update unit 2106 performs upward update when the upward update permission condition that the upward update flag and the intervention flag are ON is satisfied, and updates the lowest point when the upward update permission condition is not satisfied. .
なお、上述した通り、油圧ショベル100のオペレータは、予め、均し作業中に現況地形データを上方の値に更新することを許容するか否かを示す上方更新フラグを設定することができる。上方更新フラグは、バケット位置取得部2101によって時系列として取得される。
Note that, as described above, the operator of the hydraulic excavator 100 can set in advance an upward update flag that indicates whether updating of the current terrain data to an upward value during leveling work is permitted. The upward update flag is obtained in time series by the bucket position obtaining unit 2101 .
《施工管理装置の動作》
以下、第1の実施形態に係る施工管理装置200の動作方法について説明する。
図9は、第1の実施形態に係る施工管理装置の動作を示すフローチャートである。
施工管理装置200のバケット位置取得部2101は、油圧ショベル100の作業機制御装置126から、バケット133の複数の輪郭点Eの現場座標系における位置、介入フラグ、および上方更新フラグの時系列を取得する(ステップS51)。
<<Operation of construction management device>>
The operation method of the construction management device 200 according to the first embodiment will be described below.
FIG. 9 is a flow chart showing the operation of the construction management device according to the first embodiment.
A bucket position acquisition unit 2101 of the construction management device 200 acquires the positions of a plurality of contour points E of the bucket 133 in the field coordinate system, the intervention flag, and the time series of the upward update flag from the work machine control device 126 of the hydraulic excavator 100. (step S51).
時系列選択部2102は、輪郭点Eの位置、介入フラグおよび上方更新フラグの時系列における最も早い時刻であって、まだ選択されていないものを1つ選択する(ステップS52)。
距離特定部2104は、選択された時刻に係る複数の輪郭点Eの位置のそれぞれと設計面との距離を特定する(ステップS53)。次に、最短距離ライン決定部2105は、設計面との距離が最も短い輪郭点Eを通る最短距離ラインLmを特定する(ステップS54)。
The time series selection unit 2102 selects one of the earliest time points in the time series of the position of contour point E, the intervention flag, and the upward update flag that have not yet been selected (step S52).
The distance specifying unit 2104 specifies the distance between each of the positions of the contour points E at the selected time and the design surface (step S53). Next, the shortest distance line determination unit 2105 identifies the shortest distance line Lm passing through the contour point E having the shortest distance from the design surface (step S54).
現況地形更新部2106は、選択された時刻に係る上方更新フラグがオンであるか否かを判定する(ステップS55)。上方更新フラグがオフである場合(ステップS55:NO)、現況地形更新部2106は、最短距離ラインLm上の複数の輪郭点Eについて、当該輪郭点Eと平面位置を同じくする点の現況地形データの高さと、輪郭点Eの高さとを比較し、輪郭点Eの高さが現況地形データの高さ未満であるか否かを判定する(ステップS56)。ここで「平面位置」とは、上方からの平面視における平面位置である。
The current terrain update unit 2106 determines whether or not the upward update flag for the selected time is ON (step S55). If the upper update flag is off (step S55: NO), the current terrain update unit 2106 updates the current terrain data of the contour points E on the shortest distance line Lm that have the same plane position as the contour points E. is compared with the height of contour point E, and it is determined whether or not the height of contour point E is less than the height of the current terrain data (step S56). Here, the “plane position” is a plane position in plan view from above.
輪郭点Eの高さが現況地形データの高さ未満である場合(ステップS56:YES)、現況地形更新部2106は、輪郭点Eと平面位置を同じくする点の現況地形データの高さを、輪郭点Eの高さに更新する(ステップS57)。すなわち現況地形更新部2106は、最下点のバケット133の高さに基づいて現況地形データを更新する。他方、輪郭点Eの高さが現況地形データの高さ以上である場合(ステップS56:NO)、現況地形データの高さを更新しない。
If the height of the contour point E is less than the height of the current topography data (step S56: YES), the current topography update unit 2106 updates the height of the current topography data of the point that shares the same plane position with the contour point E as The height is updated to the height of contour point E (step S57). That is, the current terrain update unit 2106 updates the current terrain data based on the height of the lowest bucket 133 . On the other hand, if the height of the contour point E is equal to or higher than the height of the current terrain data (step S56: NO), the height of the current terrain data is not updated.
他方、上方更新フラグがオンである場合(ステップS55:YES)、作業状態特定部2103は、選択された時刻に係る介入フラグに基づいて、作業機130の作業状態が均し作業状態であるか否かを判定する(ステップS58)。作業機130の作業状態が均し作業状態でない場合(ステップS58:NO)、現況地形更新部2106は、ステップS56、ステップS57により、輪郭点Eの高さが現況地形データの高さ未満である場合に目標施工データの高さを更新する。
他方、作業機130の作業状態が均し作業状態である場合(ステップS58:YES)、現況地形更新部2106は、ステップS57へ処理を進め、輪郭点Eの高さが現況地形データの高さ未満であるか否かに関わらず、現況地形データの高さを輪郭点Eの高さに更新する。すなわち現況地形更新部2106は、常時最新のバケット133の位置に基づいて現況地形データを更新する。
On the other hand, if the upward update flag is ON (step S55: YES), work state identification unit 2103 determines whether the work state of work implement 130 is the leveling work state based on the intervention flag associated with the selected time. It is determined whether or not (step S58). If the working state of the working machine 130 is not the leveling state (step S58: NO), the current terrain update unit 2106 determines that the height of contour point E is less than the height of the current terrain data in steps S56 and S57. If so, update the height of the target construction data.
On the other hand, if the working state of the working machine 130 is the leveling state (step S58: YES), the current terrain update unit 2106 advances the process to step S57, and the height of contour point E is the height of the current terrain data. The height of the current terrain data is updated to the height of contour point E regardless of whether it is less than or not. That is, the current terrain update unit 2106 always updates the current terrain data based on the latest position of the bucket 133 .
次に、時系列選択部2102は、ステップS51で取得した時系列に、選択されていない時刻があるか否かを判定する(ステップS59)。選択されていない時刻がある場合(ステップS59:YES)、時系列選択部2102は、処理をステップS52に戻し、次の時刻を選択する。
他方、選択されていない時刻がない場合(ステップS59:NO)、施工管理装置200は、現況地形データの更新処理を終了する。
Next, the time series selection unit 2102 determines whether or not there is an unselected time in the time series acquired in step S51 (step S59). If there is a time that has not been selected (step S59: YES), the time series selection unit 2102 returns the process to step S52 and selects the next time.
On the other hand, if there is no unselected time (step S59: NO), the construction management device 200 terminates the update processing of the current topography data.
《作用・効果》
図10は、盛土作業の例を示す図である。
例えば、高速道路の敷設工事において施工現場が平地である場合、土手を形成するために盛土作業を行う必要がある。ダンプトラック300は、土手の形成のために必要となる土砂を運搬し、施工現場に排土する。これにより施工現場には土砂の山Mが形成される。油圧ショベル100は、バケット133によって土砂の山Mを切り崩し、均し作業によって土手を形成する。この場合、施工開始後の現況地形は、施工前より高くなる。
《Action and effect》
FIG. 10 is a diagram showing an example of embankment work.
For example, when a construction site is flat in construction work of an expressway, it is necessary to carry out embankment work in order to form a bank. The dump truck 300 transports earth and sand required for embankment formation and discharges it to the construction site. As a result, a mound M of earth and sand is formed at the construction site. The hydraulic excavator 100 cuts down the mound M of earth and sand with the bucket 133 and forms a bank by leveling work. In this case, the current topography after the start of construction will be higher than before construction.
図11は、第1の実施形態に係る施工管理装置による現況地形データの更新処理の例を示す図である。
均し作業中に現況地形データの高さを上方の値に更新することが許容されており、かつ作業状態が均し作業状態である場合、図10に示すように、現況地形データは、設計面に最も近い輪郭点Eの高さに更新される。つまり、第1の実施形態によれば、施工管理装置200は、作業状態が均し作業状態である場合に、バケット133の輪郭点Eが通過した高さに基づいて、バケット133の位置に対応する平面位置における現況地形データの高さを上方の値に更新する。これにより、施工管理装置200は、油圧ショベル100による盛土作業時に実際の現場における現況地形を反映するように現況地形データを更新することができる。このとき、現況地形データのうちバケット133が通過していない領域については、高さが上方に更新されない。この場合、入出力装置127は、図11に示す現況地形を表す図を表示してもよい。つまり、入出力装置127は、作業機130の作業状態が所定の作業状態である場合に、バケット133の高さに基づいて現況地形の高さを表す線を、上方の位置に更新して表示する図示しない表示部を有する表示装置として機能する。図11は、入出力装置127の表示部に表示される画面の例である。表示部には、油圧ショベル100を側面視した視点において、少なくともバケット133を側面視した画像と、設計面を示す線と、現況地形を示す線とが表示される。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of update processing of current topography data by the construction management apparatus according to the first embodiment.
When it is permitted to update the height of the current terrain data to an upper value during leveling work and the work state is the leveling work state, as shown in FIG. It is updated to the height of contour point E closest to the face. That is, according to the first embodiment, the construction management device 200 corresponds to the position of the bucket 133 based on the height through which the contour point E of the bucket 133 passes when the work state is the leveling work state. Update the height of the current terrain data at the plane position to the upper value. As a result, the construction management device 200 can update the current topography data so as to reflect the current topography at the actual site during embankment work by the hydraulic excavator 100 . At this time, the height of the area in the current terrain data that the bucket 133 has not passed through is not updated upward. In this case, the input/output device 127 may display a diagram representing the current topography shown in FIG. That is, the input/output device 127 updates and displays the line representing the height of the current topography to an upper position based on the height of the bucket 133 when the working state of the working machine 130 is the predetermined working state. It functions as a display device having a display unit (not shown) that FIG. 11 shows an example of a screen displayed on the display section of the input/output device 127. As shown in FIG. The display unit displays at least a side view image of the bucket 133, a line indicating the design surface, and a line indicating the current topography from a side view of the hydraulic excavator 100. FIG.
また、第1の実施形態に係る油圧ショベル100は、設計面とバケット133との距離が所定距離未満である場合に、設計面とバケット133との距離に基づいて作業機130を減速させる介入制御機能を有する。そして、施工管理装置200は、作業機130が介入制御されているときに、作業状態が均し作業であると判定する。これにより、施工管理装置200は、オペレータ等の入力によらず、自動で作業状態を判定することができる。
Further, when the distance between the design surface and the bucket 133 is less than the predetermined distance, the hydraulic excavator 100 according to the first embodiment performs intervention control to decelerate the work implement 130 based on the distance between the design surface and the bucket 133. have a function. Then, construction management device 200 determines that the work state is leveling work when work implement 130 is under intervention control. As a result, the construction management apparatus 200 can automatically determine the work state without depending on input from an operator or the like.
また、第1の実施形態に係る施工管理装置200は、バケット133の複数の輪郭点Eのうち最も設計面に近い点に基づいて現況地形データの高さを更新する。これにより、施工管理装置200は、バケット133の刃先で均し作業がなされる場合も、バケット133の底面で均し作業がなされる場合も、適切に現況地形データの高さを更新することができる。
Further, the construction management apparatus 200 according to the first embodiment updates the height of the current terrain data based on the point closest to the design surface among the contour points E of the bucket 133 . As a result, the construction management device 200 can appropriately update the height of the current terrain data regardless of whether the leveling work is performed with the cutting edge of the bucket 133 or the bottom surface of the bucket 133. can.
また、第1の実施形態に係る施工管理装置200は、油圧ショベル100から、バケット133の位置を取得し、バケット133の位置に基づいて、現況地形データの高さを最下点にて更新する最下点更新、または前記現況地形データの高さを上方に更新する上方更新を行う。施工管理装置200は、上方更新フラグおよび介入フラグがオンであるという上方更新許可条件を満たした場合には上方更新を行い、上方更新許可条件を満たさなかった場合には最下点更新を行う。これにより、施工管理装置200は、作業機械による盛土作業時に現況地形データを上方の値に更新することができる。
Further, the construction management device 200 according to the first embodiment acquires the position of the bucket 133 from the hydraulic excavator 100, and updates the height of the current terrain data with the lowest point based on the position of the bucket 133. The lowest point is updated, or the upward update is performed to update the height of the current landform data upward. The construction management apparatus 200 performs upward update when the upward update permission condition that the upward update flag and the intervention flag are ON is satisfied, and performs lowest point update when the upward update permission condition is not satisfied. As a result, the construction management apparatus 200 can update the current terrain data to the upper value during embankment work by the work machine.
〈第2の実施形態〉
次に、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態に係る施工管理装置200は、介入制御がなされているときに、均し作業がなされていると判定し、現況地形データの上方の値への更新を許容する。このとき、油圧ショベル100のオペレータが均し作業の終了時にバケット133を上方へ移動させると、当該移動に伴って現況地形データも上方の値への更新されてしまう可能性がある。第2の実施形態に係る施工管理装置200は、均し作業の終了時にバケット133を上方へ移動させても現況地形データを更新しない。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described. The construction management apparatus 200 according to the first embodiment determines that leveling work is being performed when intervention control is being performed, and allows updating of the current topography data to an upper value. At this time, if the operator of the hydraulic excavator 100 moves the bucket 133 upward at the end of the leveling work, there is a possibility that the current terrain data will be updated to an upward value along with the movement. The construction management apparatus 200 according to the second embodiment does not update the current terrain data even if the bucket 133 is moved upward at the end of the leveling work.
《施工管理装置の構成》
第2の実施形態に係る施工管理装置200は、第1の実施形態と同様の構成を備え、時系列選択部2102および現況地形更新部2106の動作が第1の実施形態と異なる。
<Configuration of construction management device>
A construction management apparatus 200 according to the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in the operations of a time-series selector 2102 and a current terrain updater 2106 .
時系列選択部2102は、選択した時刻に係る作業が均し作業である場合、ステップS51で取得した時系列からその時刻以降の均し作業に係る時間帯を特定する。つまり、時系列選択部2102は、上記時系列から一連の均し作業の開始から終了までの時間帯を特定する。
現況地形更新部2106は、時系列選択部2102が特定した時間帯の各時刻に係る複数の輪郭点Eの位置に基づいて、平面位置ごとの最下点の高さを特定し、現況地形を更新する。すなわち、現況地形更新部2106は、上記時間帯の間で輪郭点Eが所定の平面位置に存在した時刻が複数回あった場合に、各時刻における輪郭点Eの高さの中で最下点となる輪郭点Eの高さを最下点高さと判断して、当該平面位置における現況地形の高さを更新する。
If the work related to the selected time is the leveling work, the time series selection unit 2102 specifies the time period related to the leveling work after that time from the time series acquired in step S51. That is, the time series selection unit 2102 identifies a time period from the start to the end of a series of smoothing operations from the time series.
The current terrain update unit 2106 identifies the height of the lowest point for each plane position based on the positions of the plurality of contour points E for each time in the time period specified by the time series selection unit 2102, and updates the current terrain. Update. In other words, when there are multiple times during the above time period when the contour point E exists at a predetermined plane position, the current terrain update unit 2106 calculates the height of the lowest point of the contour point E at each time. The height of the contour point E is determined to be the lowest point height, and the height of the current terrain at the plane position is updated.
《施工管理装置の動作》
以下、第2の実施形態に係る施工管理装置200の動作方法について説明する。
図12は、第2の実施形態に係る施工管理装置の動作を示すフローチャートである。
第2の実施形態に係る施工管理装置200は、第1の実施形態と同様に、ステップS51からステップS55の処理を実行する。第2の実施形態に係る施工管理装置200は、ステップS55において、均し作業中に現況地形データを上方の値に更新することが許容されていない場合(ステップS55:NO)、および作業機130の作業状態が均し作業状態でない場合(ステップS58:NO)、第1の実施形態と同様に、ステップS56からステップS59の処理を実行する。
<<Operation of construction management device>>
The operation method of the construction management device 200 according to the second embodiment will be described below.
FIG. 12 is a flow chart showing the operation of the construction management device according to the second embodiment.
The construction management apparatus 200 according to the second embodiment executes the processes from step S51 to step S55, as in the first embodiment. In step S55, the construction management apparatus 200 according to the second embodiment does not allow updating of the current topography data to an upper value during the leveling work (step S55: NO), and the work implement 130 is not the leveling work state (step S58: NO), the processing from step S56 to step S59 is executed as in the first embodiment.
他方、作業機130の作業状態が均し作業状態である場合(ステップS58:YES)、時系列選択部2102は、ステップS52で選択した時刻以降の均し作業状態に係る時間帯を特定する(ステップS151)。次に、現況地形更新部2106は、特定した時間帯の各時刻に係る複数の輪郭点Eの位置に基づいて、平面位置ごとの最下点の高さを特定する(ステップS152)。
そして、現況地形更新部2106は、各最下点と同じ平面位置の現況地形データの高さを、各最下点の高さに更新する(ステップS57)。
On the other hand, if the working state of work machine 130 is the leveling work state (step S58: YES), time-series selection unit 2102 specifies a time period related to the leveling work state after the time selected in step S52 ( step S151). Next, the current terrain update unit 2106 identifies the height of the lowest point for each plane position based on the positions of the contour points E at each time in the identified time period (step S152).
Then, the current terrain update unit 2106 updates the height of the current terrain data at the same plane position as each lowest point to the height of each lowest point (step S57).
《作用・効果》
図13は、第2の実施形態に係る施工管理装置による現況地形データの更新処理の例を示す図である。
均し作業中に現況地形データを上方の値に更新することが許容されており、かつ作業状態が均し作業状態である場合、図13に示すように、均し作業状態に係る時間帯における輪郭点Eの最下点の高さに更新される。例えば、図13に示すように、均し作業の終了後、バケット133が上方に移動すると、バケット133の平面位置の高さは、実際に均し作業がなされていたときのバケット133の高さより高くなる。したがって、第2の実施形態において均し作業の終了後のバケット133の移動は、現況地形データの更新に用いられない。つまり、第2の実施形態に係る施工管理装置200によれば、均し作業の終了時にバケット133を上方へ移動させた場合に現況地形データが誤って更新されることを防ぐことができる。
《Action and effect》
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of update processing of current topography data by the construction management apparatus according to the second embodiment.
When it is permitted to update the current topography data to an upper value during the leveling work and the work state is the leveling work state, as shown in FIG. It is updated to the height of the lowest point of contour point E. For example, as shown in FIG. 13, when the bucket 133 moves upward after finishing the leveling work, the height of the plane position of the bucket 133 becomes higher than the height of the bucket 133 when the leveling work was actually performed. get higher Therefore, movement of the bucket 133 after completion of the leveling work in the second embodiment is not used to update the current terrain data. That is, according to the construction management device 200 according to the second embodiment, it is possible to prevent the current topography data from being erroneously updated when the bucket 133 is moved upward at the end of the leveling work.
〈第3の実施形態〉
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態に係る施工管理装置200は、第2の実施形態と異なる方法で、均し作業の終了時にバケット133を上方へ移動させても現況地形データが誤って更新されることを防ぐ。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment will be described. The construction management apparatus 200 according to the third embodiment prevents the current topography data from being erroneously updated even when the bucket 133 is moved upward at the end of the leveling work, using a method different from that of the second embodiment. .
《施工管理装置の構成》
第3の実施形態に係る施工管理装置200は、第1の実施形態と同様の構成を備え、バケット位置取得部2101、作業状態特定部2103、および現況地形更新部2106の動作が第1の実施形態と異なる。
<Configuration of construction management device>
The construction management apparatus 200 according to the third embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, and the operations of the bucket position acquisition unit 2101, the work state identification unit 2103, and the current terrain update unit 2106 are the same as those in the first embodiment. Different from the form.
バケット位置取得部2101は、油圧ショベル100の作業機制御装置126から、作業機130の操作量の時系列をさらに取得する。つまり、第3の実施形態に係る作業機制御装置126の操作量取得部602は、ブーム131、アーム132およびバケット133の操作量を時刻に関連付けてバケット位置記憶部611に記憶させ、バケット位置送信部612は、複数の輪郭点Eの位置、介入フラグ、および上方更新フラグに加え、ブーム131、アーム132およびバケット133の操作量を送信する。つまりバケット位置取得部2101は、作業機130を操作するための操作レバーの操作信号を取得する操作信号取得部の一例である。
作業状態特定部2103は、バケット位置取得部2101が取得したブーム131、アーム132およびバケット133の操作量に基づき、バケット133が上方に移動するか否かを判定する。
Bucket position acquisition unit 2101 further acquires the time series of the operation amount of work implement 130 from work implement control device 126 of hydraulic excavator 100 . That is, the operation amount acquisition unit 602 of the work implement control device 126 according to the third embodiment stores the operation amounts of the boom 131, the arm 132, and the bucket 133 in the bucket position storage unit 611 in association with the time, and transmits the bucket position. Unit 612 transmits the operation amounts of boom 131 , arm 132 and bucket 133 in addition to the positions of contour points E, intervention flags, and upward update flags. That is, bucket position acquisition unit 2101 is an example of an operation signal acquisition unit that acquires an operation signal of an operation lever for operating work implement 130 .
Based on the operation amounts of boom 131, arm 132, and bucket 133 acquired by bucket position acquisition unit 2101, work state identification unit 2103 determines whether bucket 133 moves upward.
《施工管理装置の動作》
以下、第3の実施形態に係る施工管理装置200の動作方法について説明する。
図14は、第3の実施形態に係る施工管理装置の動作を示すフローチャートである。
第3の実施形態に係る施工管理装置200のバケット位置取得部2101は、ステップS51において、油圧ショベル100の作業機制御装置126から、バケット133の複数の輪郭点Eの現場座標系における位置、介入フラグ、上方更新フラグ、および作業機130の操作量の時系列を取得する(ステップS251)。
次に、施工管理装置200は、第1の実施形態と同様に、ステップS52からステップS55の処理を実行する。第3の実施形態に係る施工管理装置200は、ステップS55において、上方更新フラグがオフである場合(ステップS55:NO)、および作業機130の作業状態が均し作業状態でない場合(ステップS58:NO)、第1の実施形態と同様に、ステップS56からステップS57の処理を実行する。
<<Operation of construction management device>>
The operation method of the construction management device 200 according to the third embodiment will be described below.
FIG. 14 is a flow chart showing the operation of the construction management device according to the third embodiment.
In step S51, the bucket position acquisition unit 2101 of the construction management device 200 according to the third embodiment receives from the work machine control device 126 of the hydraulic excavator 100 the positions of the plurality of contour points E of the bucket 133 in the field coordinate system, the intervention A flag, an upward update flag, and a time series of the operation amount of work implement 130 are acquired (step S251).
Next, the construction management apparatus 200 executes the processes from step S52 to step S55 as in the first embodiment. The construction management apparatus 200 according to the third embodiment, in step S55, when the upper update flag is off (step S55: NO), and when the working state of the work implement 130 is not in the leveling state (step S58: NO), the processing from step S56 to step S57 is executed as in the first embodiment.
他方、作業機130の作業状態が均し作業状態である場合(ステップS58:YES)、作業状態特定部2103ブーム動作判定部は、選択された時刻に係るブーム131、アーム132およびバケット133の操作量に基づき、バケット133が上方に移動するか否かを判定する(ステップS252)。バケット133が上方に移動すると判定された場合(ステップS252:YES)、現況地形更新部2106は、現況地形データの高さを上方の値に更新しない。つまり、バケット133が上方に移動すると判定された場合、現況地形更新部2106は、現況地形データの高さを上方の値に更新することを禁止する。オペレータによってバケット133を上方に移動する操作がなされているということは、オペレータが均し作業を終了することを意図しているためである。
On the other hand, if the work state of work machine 130 is the leveling work state (step S58: YES), the work state identification unit 2103 boom operation determination unit determines the operation of boom 131, arm 132, and bucket 133 at the selected time. Based on the amount, it is determined whether or not the bucket 133 moves upward (step S252). If it is determined that the bucket 133 will move upward (step S252: YES), the current terrain update unit 2106 does not update the height of the current terrain data to an upward value. That is, when it is determined that the bucket 133 moves upward, the current terrain update unit 2106 prohibits updating the height of the current terrain data to an upward value. The fact that the operator is performing an operation to move the bucket 133 upward is because the operator intends to end the leveling work.
そして、バケット133が上方に移動すると判定された場合(ステップS253:YES)、現況地形更新部2106は、ステップS57に処理を進め、最短距離ラインLmに基づいて現況地形データの高さを更新する(ステップS57)。
If it is determined that the bucket 133 moves upward (step S253: YES), the current terrain update unit 2106 proceeds to step S57 and updates the height of the current terrain data based on the shortest distance line Lm. (Step S57).
《作用・効果》
このように、第3の実施形態に係る施工管理装置200は、作業状態が均し作業状態である場合において、バケット133を上げる操作がなされていない場合に、現況地形データの高さを更新する。これにより、第2の実施形態と同様に、均し作業の終了時にバケット133を上方へ移動させた場合に現況地形データが誤って更新されることを防ぐことができる。
なお、他の実施形態においては、現況地形更新部2106は、バケット133の位置が設計面に対し、例えば上下方向の所定範囲内の領域に位置し、かつ作業機130が操作された場合に、バケット133の位置に基づいて現況地形データの高さを上方の値に更新してもよい。設計面の所定範囲内には、設計面に対して法線方向の所定範囲内の領域も含まれる。また作業機130の操作には、設計面にバケット133が近づく操作、および遠ざかる操作を含まれる。
《Action and effect》
As described above, the construction management apparatus 200 according to the third embodiment updates the height of the current terrain data when the work state is the leveling work state and the operation of raising the bucket 133 is not performed. . As a result, as in the second embodiment, it is possible to prevent the current topography data from being erroneously updated when the bucket 133 is moved upward at the end of the leveling work.
In another embodiment, when the position of the bucket 133 is within a predetermined range in the vertical direction with respect to the design surface and the work implement 130 is operated, Based on the position of the bucket 133, the height of the current terrain data may be updated to an upper value. The predetermined range of the design plane also includes a region within the predetermined range in the direction normal to the design plane. Further, the operation of work implement 130 includes an operation of bringing bucket 133 closer to the design surface and an operation of moving bucket 133 away from the design surface.
〈第4の実施形態〉
第1の実施形態に係る施工管理装置200は、作業機130の作業状態が均し作業状態である場合に、現況地形データを上方の値に更新する。これに対し、第4の実施形態に係る施工管理装置200は、作業機130の作業状態が転圧作業状態である場合に、現況地形データを上方の値に更新する。転圧作業とは、バケット133の底面で土砂を叩くことで地盤を締め固める作業をいう。転圧作業状態は、所定の作業状態の一例である。
<Fourth Embodiment>
The construction management apparatus 200 according to the first embodiment updates the current topography data to an upper value when the working state of the working machine 130 is the leveling state. On the other hand, the construction management apparatus 200 according to the fourth embodiment updates the current topography data to an upper value when the working state of the working machine 130 is the rolling compaction state. The rolling compaction operation is an operation for compacting the ground by hitting the earth and sand with the bottom surface of the bucket 133 . The rolling compaction work state is an example of a predetermined work state.
《施工管理装置の構成》
第4の実施形態に係る施工管理装置200は、第1の実施形態と同様の構成を備え、作業状態特定部2103の動作が第1の実施形態と異なる。
<Configuration of construction management device>
A construction management apparatus 200 according to the fourth embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, and the operation of the work state identification unit 2103 differs from that of the first embodiment.
作業状態特定部2103は、目標施工データおよびバケット133の複数の輪郭点Eの位置に基づいてバケット133の底面と設計面とがなす角である底面角度を特定する。
作業状態特定部2103は、底面角度が所定角度未満である場合に、作業状態が転圧作業状態であると判定する。例えば、掘削作業時にはバケット133の刃先を設計面に向けながら作業機130が施工対象に下ろされるため、底面角度は大きくなる。一方、転圧作業時にはバケット133の底面を設計面に向けながら作業機130が施工対象に下ろされるため、底面角度は小さくなる。
The work state identifying unit 2103 identifies the bottom angle, which is the angle between the bottom of the bucket 133 and the design surface, based on the target construction data and the positions of the contour points E of the bucket 133 .
The work state identification unit 2103 determines that the work state is the rolling compaction work state when the bottom surface angle is less than a predetermined angle. For example, during excavation work, the work implement 130 is lowered onto the construction target while the cutting edge of the bucket 133 faces the design surface, so the bottom angle increases. On the other hand, during rolling compaction work, the work implement 130 is lowered onto the construction target while the bottom surface of the bucket 133 faces the design surface, so the bottom surface angle becomes small.
《施工管理装置の動作》
以下、第4の実施形態に係る施工管理装置200の動作方法について説明する。
図15は、第4の実施形態に係る施工管理装置の動作を示すフローチャートである。
第4の実施形態に係る施工管理装置200は、第1の実施形態と同様に、ステップS51からステップS55の処理を実行する。第4の実施形態に係る施工管理装置200は、ステップS55において、上方更新フラグがオフである場合(ステップS55:NO)、第1の実施形態と同様に、ステップS56からステップS57の処理を実行する。
<<Operation of construction management device>>
The operation method of the construction management device 200 according to the fourth embodiment will be described below.
FIG. 15 is a flow chart showing the operation of the construction management device according to the fourth embodiment.
The construction management apparatus 200 according to the fourth embodiment executes the processes from step S51 to step S55, as in the first embodiment. The construction management apparatus 200 according to the fourth embodiment executes the processing from step S56 to step S57 in the same manner as in the first embodiment when the upper update flag is off in step S55 (step S55: NO). do.
他方、上方更新フラグがオンである場合(ステップS55:YES)、作業状態特定部2103は、ステップS52で選択した複数の輪郭点Eの位置に基づいてバケット133の底面と設計面とがなす角である底面角度を特定する(ステップS351)。次に、作業状態特定部2103は、特定した底面角度に基づいて作業状態が転圧作業状態であるか否かを判定する(ステップS352)。
On the other hand, if the upward update flag is ON (step S55: YES), the work state identifying unit 2103 determines the angle formed by the bottom surface of the bucket 133 and the design surface based on the positions of the contour points E selected in step S52. is specified (step S351). Next, the work state identification unit 2103 determines whether or not the work state is the rolling compaction state based on the identified bottom surface angle (step S352).
作業状態が転圧作業状態でないと判定された場合(ステップS352:NO)、すなわち底面角度が所定角度以上である場合、施工管理装置200は、第1の実施形態と同様に、ステップS56からステップS57の処理を実行する。他方、作業状態が転圧作業状態であると判定された場合(ステップS352:YES)、すなわち底面角度が所定角度未満である場合、施工管理装置200は、ステップS57へ処理を進め、輪郭点Eの高さが現況地形データの高さ未満であるか否かに関わらず、現況地形データの高さを輪郭点Eの高さに更新する。
When it is determined that the work state is not the rolling compaction work state (step S352: NO), that is, when the bottom surface angle is equal to or greater than the predetermined angle, the construction management device 200 performs step S56 to step S56 as in the first embodiment. The process of S57 is executed. On the other hand, if it is determined that the work state is the rolling compaction work state (step S352: YES), that is, if the bottom surface angle is less than the predetermined angle, the construction management device 200 advances the process to step S57, and the contour point E The height of the current terrain data is updated to the height of the contour point E regardless of whether the height of E is less than the height of the current terrain data.
《作用・効果》
このように、第4の実施形態によれば、施工管理装置200は、作業状態が転圧作業状態である場合に、バケット133の高さに基づいてバケット133の平面位置に係る現況地形データの高さを上方の値に更新する。これにより、施工管理装置200は、盛土作業時における油圧ショベル100による転圧操作時に現況地形データを更新することができる。なお、当該実施形態では、底面角度に基づいて転圧作業であるかを判定したが、その他の手法により点暑さ行であるかを判定し、現況地形データの更新方法を変更してもよい。
《Action and effect》
As described above, according to the fourth embodiment, the construction management device 200 stores current topography data related to the plane position of the bucket 133 based on the height of the bucket 133 when the work state is the rolling compaction state. Update the height to the upper value. As a result, the construction management device 200 can update the current terrain data when the hydraulic excavator 100 performs a rolling compaction operation during embankment work. In this embodiment, it is determined whether it is a rolling compaction work based on the bottom angle, but it is also possible to determine whether it is a rolling work by another method and change the update method of the current terrain data. .
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
上述した実施形態においては、所定の作業状態の例として、均し作業状態および転圧作業状態を挙げたが、他の実施形態においては、掘削作業、介入制御状態などを所定の作業状態としてもよい。
Although one embodiment has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the one described above, and various design changes and the like can be made.
In the above-described embodiment, the leveling work state and the rolling compaction work state are given as examples of the predetermined work state. good.
上述した実施形態に係る施工管理装置200は、バケット133の輪郭点Eのうち設計面との距離が最も近い輪郭点Eが通る最短距離ラインLmを用いて、現況地形データを更新するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る施工管理装置200は、バケット133の輪郭点のうち現況地形との距離が最も近い輪郭点Eが通る最短距離ラインLmを用いて、現況地形データを更新してもよい。また例えば、他の実施形態に係る施工管理装置200は、バケット133の刃先や底面など予め定められたバケット133のラインを用いて、現況地形データを更新してもよい。また、他の実施形態においては、バケット133が設計面よりも下方に位置する場合、施工管理装置200は、バケット133の輪郭点Eのうち設計面との距離が最も近い輪郭点Eが通る最短距離ラインLm、すなわち最も上方に位置するラインを用いずに、最も下方に位置する輪郭点が通るラインを用いて現況地形データを更新してもよい。
The construction management apparatus 200 according to the above-described embodiment updates the current topography data using the shortest distance line Lm passing through the contour point E closest to the design surface among the contour points E of the bucket 133. is not limited to For example, the construction management device 200 according to another embodiment updates the current terrain data using the shortest distance line Lm passing through the contour point E that is closest to the current terrain among the contour points of the bucket 133. good. Further, for example, the construction management apparatus 200 according to another embodiment may update the current topography data using a predetermined line of the bucket 133 such as the edge of the bucket 133 or the bottom surface. In another embodiment, when the bucket 133 is located below the design surface, the construction management device 200 determines the shortest contour point E of the bucket 133 that is closest to the design surface. Instead of using the distance line Lm, that is, the uppermost line, the line through which the lowest contour point passes may be used to update the current terrain data.
また、上述した実施形態に係る施工管理装置200は、介入制御がなされているときに均し作業中であると判定したが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る施工管理装置200は、現況地形データを更新するラインを刃先ラインと固定した上で、介入作業がなされ、かつバケット133の輪郭点Eのうち刃先に係る輪郭点Eが設計面に最も近い場合に、刃先ラインにおける輪郭点Eにおいて上方更新してもよい。そして、他の実施形態に係る施工管理装置200は、介入作業がなされていても、かつバケット133の刃先以外に係る輪郭点Eが設計面に最も近い場合には、輪郭点Eの高さが現況地形データの高さより低い場合に限って現況地形データの高さを更新してもよい。これは、施工においてバケット133の刃先を用いた均し作業が行われ、その後にバケット133の底面で仕上げ作業が行われることが多いためである。
Moreover, although the construction management apparatus 200 according to the above-described embodiment determines that the leveling work is being performed when the intervention control is performed, the present invention is not limited to this. For example, the construction management apparatus 200 according to another embodiment fixes the line for updating the current topographical data to the cutting edge line, performs the intervention work, and determines the contour point E related to the cutting edge among the contour points E of the bucket 133. may be updated upwards at the contour point E on the cutting edge line when is closest to the design surface. Then, the construction management apparatus 200 according to another embodiment, even if intervention work is being performed, when the contour point E related to other than the cutting edge of the bucket 133 is closest to the design surface, the height of the contour point E is The height of the current terrain data may be updated only if it is lower than the height of the current terrain data. This is because in construction, leveling work using the cutting edge of the bucket 133 is often performed, and then finishing work is performed on the bottom surface of the bucket 133 .
また、他の実施形態においては、施工管理装置200は、レバー操作(ブーム、アーム、バケット操作の組み合わせ)に基づいて均し作業か否かを判定してもよいし、動画データの解析により均し作業か否かを判定してもよい。また、均し作業の判定は、レバー操作の信号値や画像データを用いて機械学習などのAI(Artificial Intelligence)処理によってなされてもよい。
In another embodiment, the construction management apparatus 200 may determine whether or not the leveling work is performed based on the lever operation (combination of boom, arm, and bucket operations), or may determine whether the leveling work is performed by analyzing video data. It may be determined whether or not it is work. Further, the leveling operation may be determined by AI (Artificial Intelligence) processing such as machine learning using signal values of lever operation and image data.
また、他の実施形態においては、施工管理装置200は、ブームシリンダ134、アームシリンダ135またはバケットシリンダ136に所定値以上の圧力がかかった際に、掘削作業状態および転圧作業状態などの所定の作業状態であると判定し、現況地形データを上方に更新してもよい。これは、掘削時や転圧時などの所定の作業においては、作業機130に圧力がかかるため、これにより作業状態を判定することができるためである。また、他の実施形態においては、施工管理装置200は、バケット133が設計面に対して上下方向の所定範囲内の領域に入った場合に、盛土作業状態などの所定の作業状態であると判定し、現況地形を上方に更新してもよい。バケット133が設計面の近辺を移動しているということは、盛土作業をしている可能性が高いためである。掘削作業状態、転圧作業状態、盛土作業状態のそれぞれは、所定の作業状態の一例である。
Further, in another embodiment, the construction management device 200 can be set to a predetermined level such as an excavation work state and a rolling compaction work state when the boom cylinder 134, the arm cylinder 135, or the bucket cylinder 136 is subjected to a pressure equal to or greater than a predetermined value. It may be determined that the work is in progress, and the current terrain data may be updated upward. This is because pressure is applied to the work implement 130 during predetermined work such as excavation and rolling compaction, and the work state can be determined based on this pressure. In another embodiment, the construction management device 200 determines that a predetermined work state such as an embankment work state exists when the bucket 133 enters an area within a predetermined range in the vertical direction with respect to the design surface. and update the current terrain upwards. This is because the fact that the bucket 133 is moving in the vicinity of the design surface is likely to be embankment work. Each of the excavation work state, the rolling compaction work state, and the embankment work state is an example of a predetermined work state.
施工管理装置200は、上方更新フラグがオンの場合に、現況地形を上方に更新するだけでなく、バケット133の最下点が現況地形より下方に位置する場合、最下点と同様の手法で下方に更新しても良い。すなわち、施工管理装置200は、常時バケット位置に基づいて現況地形を更新してもよい。
When the upward update flag is on, the construction management device 200 not only updates the current terrain upward, but also updates the lowest point of the bucket 133 when it is located below the current terrain in the same manner as for the lowest point. You can update it below. That is, the construction management device 200 may constantly update the current terrain based on the bucket position.
上述の実施形態では、施工管理装置200は、バケット133の最短距離ラインLmを求めて最短距離ラインLm上の輪郭点Eのみを現況地形の更新に用いるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る施工管理装置200は、各輪郭点Eそれぞれを通る複数のバケット133のラインを用いて現況地形を更新してもよい。つまり、ラインによって平面位置が異なるため、施工管理装置200は、ラインごとに現況地形を更新すべきか否かの判定をしてもよい。また、所定の平面位置において複数のラインにおける輪郭点Eの位置に関するデータが存在する場合、その中で最下点の高さを用いて当該平面位置における現況地形データの高さを更新しても良い。
In the above-described embodiment, the construction management device 200 obtains the shortest distance line Lm of the bucket 133 and uses only contour points E on the shortest distance line Lm to update the current topography, but this is not limitative. For example, the construction management device 200 according to another embodiment may update the current terrain using lines of a plurality of buckets 133 that pass through each contour point E, respectively. That is, since the plane position differs depending on the line, the construction management apparatus 200 may determine whether or not the current topography should be updated for each line. Also, if there is data on the position of the contour point E on a plurality of lines at a predetermined plane position, the height of the lowest point among them may be used to update the height of the current terrain data at that plane position. good.
また、他の実施形態に係る施工管理装置200は、上方更新フラグおよび均し作業の判定結果を用いずに、他の条件に基づいて上方に現況地形を更新してもよい。例えば、他の実施形態に係る施工管理装置200は、介入フラグを用いた介入制御が作動している場合にのみ上方更新するようにしてもよい。すなわち他の実施形態に係る施工管理装置200は、作業状態が介入制御状態である場合に、現況地形データを上方に更新してもよい。その場合、介入制御状態は、所定の作業状態の一例である。
Also, the construction management apparatus 200 according to another embodiment may update the current topography upward based on other conditions without using the upward update flag and the leveling work determination result. For example, the construction management device 200 according to another embodiment may perform upward updating only when intervention control using an intervention flag is in operation. That is, the construction management device 200 according to another embodiment may update the current topographical data upward when the work state is the intervention control state. In that case, the intervention control state is an example of a predetermined working state.
また、上述の実施形態では、作業機制御装置126は、バケット位置情報に付加して介入フラグと上方更新フラグを施工管理装置200に送信するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る作業機制御装置126は、介入制御時に上方更新フラグをオンにすることで、バケット位置情報と上方更新フラグのみを、施工管理装置200に送信してもよい。この場合、施工管理装置200は、図9のステップS58の処理を省略することができる。
In addition, in the above-described embodiment, the work implement control device 126 transmits the intervention flag and the upward update flag to the construction management device 200 in addition to the bucket position information, but the present invention is not limited to this. For example, the work implement control device 126 according to another embodiment may transmit only the bucket position information and the upward update flag to the construction management device 200 by turning on the upward update flag during intervention control. In this case, the construction management apparatus 200 can omit the process of step S58 of FIG.
また、上述の実施形態では、車載装置である作業機制御装置126とサーバである施工管理装置200とが分担して上記の処理を行うが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、作業機制御装置126と施工管理装置200との何れか一方がすべての処理を行ってもよいし、作業機制御装置126と施工管理装置200とが上述の実施形態と異なる分担にて同様の処理を実行してもよい。例えば、上記実施形態では、施工管理装置200が現況地形を更新するが、他の実施形態では、作業機制御装置126が現況地形データを記憶し、作業機制御装置126が現況地形データを上方に更新するものであってもよい。つまり、施工管理装置200は、作業機械が備える装置であってよい。
Further, in the above-described embodiment, the work machine control device 126, which is an in-vehicle device, and the construction management device 200, which is a server, share the above processing, but the processing is not limited to this. For example, in other embodiments, either one of the work implement control device 126 and the construction management device 200 may perform all the processing, or the work implement control device 126 and the construction management device 200 may perform the above-described operations. A similar process may be executed with a division different from the form. For example, in the above embodiment, the construction management device 200 updates the current topography, but in other embodiments, the work implement control device 126 stores the current topography data, and the work implement control device 126 updates the current topography data. It may be updated. In other words, the construction management device 200 may be a device provided in the work machine.