JP2002181538A - Gpsを用いた施工端部位置検出装置 - Google Patents
Gpsを用いた施工端部位置検出装置Info
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Abstract
ケットの刃先)を支持する構成にしたアームを有する土
木用建設機械において、施工端部の位置座標を高精度に
検出することができる、GPSを用いた施工端部位置検
出装置を提供する。 【解決手段】 複数の可動部を介して施工端部を支持す
る構成にしたアームを有する土木用建設機械において、
複数の可動部のそれぞれの状態を検出する複数のポジシ
ョンセンサと、建設機械の所定位置に設けたGPS用の
2つのアンテナと、2つのアンテナの各々の3次元位置
情報を受信する受信装置と、受信装置からの2つのアン
テナの3次元位置情報と複数のポジションセンサからの
出力に基づき、施工端部の3次元位置を演算する演算手
段とを備える施工端部位置検出装置。
Description
介して施工端部を支持する構成にしたアームを有する土
木用建設機械における施工端部(たとえばバケットの刃
先)の位置検出装置に関する。
施工端部(たとえばバケットの刃先)を支持する構成に
したアームを有する。そして、アームは、建設機械本体
に旋回可能に取り付けられており、アームの旋回中心
(一般にピンという)の回りに旋回する。それにより、
現場の整地作業が行われる。
標の検出は各可動部の状態に基づいて演算することが可
能である。
アームの方向角の測定は、自動追尾式測量機やGPSに
より行われてきた。
り建設機械の位置情報を得る場合、構造上、複数の対象
物を自動追尾する事は出来ないことから、建設機械1台
につき1台の自動追尾式測量機が必要となり、コストが
高くなってしまう。
定を要するため、整地作業にはいる前に様々な予備作業
が必要となり、全体として考えると、多大な手間や時間
がかかる。
いては、各測量機を他の建設機械の邪魔にならず、かつ
他の建設機械が追尾の邪魔にならないように配置しなく
てはならない。
標を検出する場合、通常、アンテナ1個では建設機械の
方向角を検出することは出来ない。
回転中心座標を確定すれば、アームの方向角を演算する
ことは可能であるが、振動や衝撃により建設機械の位置
にずれが生じても、それを検出することが困難なため、
計画に対して実際の施工がずれてしまうことが起こる。
び衝撃が加えられるため、施工端部の位置座標を高精度
に検出することは困難であった。
施工端部(たとえばバケットの刃先)を支持する構成に
したアームを有する土木用建設機械において、施工端部
の位置座標を高精度に検出することができる、GPSを
用いた施工端部位置検出装置を提供することである。
は、次のとおりである。
持する構成にしたアームを有する土木用建設機械におい
て、複数の可動部のそれぞれの状態を検出する複数のポ
ジションセンサと、建設機械の所定位置に設けたGPS
用の2つのアンテナと、2つのアンテナの各々の3次元
位置情報を受信する受信装置と、受信装置からの2つの
アンテナの3次元位置情報と複数のポジションセンサか
らの出力に基づき、施工端部の3次元位置を演算する演
算手段と、を備えることを特徴とする施工端部位置検出
装置。
持する構成にしたアームを有する土木用建設機械におい
て、建設機械の所定位置に設けたGPS用の2つのアン
テナからの位置情報に基づき、アームの旋回中心位置の
3次元位置座標を演算し、複数のポジションセンサから
の出力に基づき、施工端部の3次元位置を演算すること
を特徴とする施工端部位置検出装置。
面に対してほぼ垂直な水平面に配置されることを特徴と
する前述の施工端部位置検出装置。
定義される基線に基づいて、施工端部(たとえばバケッ
トの刃先)の位置座標を演算することで、施工端部の位
置座標を高精度に検出する。そのため、仮に振動や衝撃
による建設機械の位置ズレが発生しても、それによる影
響に強く、施工端部の位置座標を高精度に検出すること
ができる。
る。そのアームは、複数の可動部(ブームなど)を介し
て施工端部を支持する構成になっていて、建設機械本体
に旋回可能に装着されている。
に取付られている。その支持部の位置座標(ピン位置)
を随時高精度に検出可能とすることで、バケットの刃先
のようなアームの施工端部の3次元位置座標を高精度に
検出可能とする。
PS用の2つのアンテナからの位置情報に基づき、アー
ムの旋回中心位置の3次元位置座標を演算し、複数のポ
ジションセンサからの出力に基づき、施工端部の3次元
位置を演算する。
出する複数のポジションセンサと、建設機械の所定位置
に設けたGPS用の2つのアンテナと、2つのアンテナ
からのの3次元位置情報及び複数のポジションセンサか
らの出力に基づき、施工端部の3次元位置を演算する。
使用すれば、施工端部に作業中かなりの振動及び衝撃が
加えられたとしても、施工端部の位置座標を高精度に検
出することが可能である。
を検出することで、高精度な自動制御を可能とし、土木
作業を確実かつ安全に行うことが出来、操作者の負担が
軽減されるだけでなく、非熟練者による操作が実現可能
となる。
ける施工端部(バケットの刃先その他)の3次元位置が
リアルタイムに高精度で演算可能になる。
高精度な制御が可能になり、高度な施工作業の自動化や
作業時の操作ミスによる整地の失敗を回避できるほか、
周辺の作業者や操縦者の安全確保を確実に行うことが出
来る。
支持部位置)を演算することで、演算が容易となる。
利である。
土木作業用の建設機械(たとえばエクスカベータ)にG
PS用のアンテナを2個使用し、アームの旋回中心位置
(ピン位置)の3次元位置座標を演算し、バケットの刃
先の位置を検出する。2つのアンテナの配置位置は、建
設機械の所定位置とする。
心位置(ピン位置)の3次元座標とアームの方向角とを
求める。
り、アームの旋回中心位置(ピン位置)に対する比高及
びアーム長により表現されるように構成できる。
重要なデータとして施工端部角度Qθも検出するように
構成できる。
例を説明する。
ある。
GPS用アンテナ1を用いる、施工端部(たとえばバケ
ット刃先)2の位置検出装置を改良したものである。施
工端部位置検出装置は、複数の可動部3、4、5を介し
て施工端部2を支持する構成にしたアーム6を有する土
木用建設機械に使用する。
3、4、5のそれぞれの状態を検出する複数のポジショ
ンセンサ7、8、9と、建設機械本体9の所定位置に設
けた2つのGPS用のアンテナ1と、それら2つのアン
テナ1の各々の3次元位置情報を受信する受信装置11
と、受信装置11からの2つのアンテナ1の3次元位置
情報と複数のポジションセンサ7、8、9からの出力に
基づき、施工端部2の3次元位置を演算する演算手段1
2を有する。
に対してほぼ垂直な水平面に配置される。
10と施工端部2、及びGPS用アンテナとの位置関係
を説明する。
り、アーム6の両端の位置関係になっている。
体9の所定位置に固定されているので、同じく建設機械
本体9に配置されるピン10との位置関係は施工前の初
期設定時に測定することで求められる。
々な機器が存在することが多いため、光波による測長は
困難なのでメジャーテープ等により測長が行われる。
用アンテナの配置位置を決定して取り付けるようにして
も良い。
配管等が存在するので、現場でも簡単かつ所定の精度が
保てるキャリブレーション方法を行う方が望ましい。
の三次元座標を求める。
置されたシステム系であり、ピン10から刃先2まで
の、アーム6の水平距離Hと比高Avを測定する。2つ
目の測定システム系はGPSシステム系であり、アンテ
ナ1の位置の三次元座標を測定する。
せるために、ピン10、アーム6およびGPSアンテナ
1の相対的な関係を求める。
方法により、図3〜5に示すような色々なパターンが考
えられるが、いずれにしても、2台のGPSアンテナ1
とピン10の相対位置(3次元)、2台のGPSアンテ
ナ1とアーム6の方向がわかれば、刃先2の三次元座標
を求めることができる。
とGPSアンテナ1の関係について述べる。
ナ1とピン10の座標が求められれば、方向角(B)、
方向角(C)、水平距離(H)の3つのパラメータを事
前に計算することができる。これらのパラメータを使っ
て刃先2の2座標の計算を以下の手順で行う。
標は現場の設計データに投影されたものとする。この2
座標から、ベース方向(A)を求めることができる。
標、アーム6の水平距離(H)、ベース方向(A)と方
向角(B)から求めることができる。
ように得られたアーム6の水平距離Ahより求めること
ができる。
とピン10のZ座標(Pz)、前述のように求められた
比高Avから求めることができる。
比高をdzとする。
0の三次元座標とアーム6の方向を求めることで、刃先
2の三次元座標をGPS2台で求めることができる。
の3次元位置を高精度に検出可能であり、さらに、振
動、衝撃による影響を受けにくい。
装置の概念を示す正面図。
装置の概念を示す平面図。
たの一例を概略的に示す。
たの他の例を概略的に示す。
たのさらに他の1例を概略的に示す。
ーム、GPSの関係を示す。
アームの可動域(平面)とGPSアンテナによる基線の
関係を示す。
アームとGPSアンテナ配置位置との関係を示す。
示す。
Claims (3)
- 【請求項1】 複数の可動部を介して施工端部を支持す
る構成にしたアームを有する土木用建設機械において、 複数の可動部のそれぞれの状態を検出する複数のポジシ
ョンセンサと、 建設機械の所定位置に設けたGPS用の2つのアンテナ
と、 2つのアンテナの各々の3次元位置情報を受信する受信
装置と、 受信装置からの2つのアンテナの3次元位置情報と複数
のポジションセンサからの出力に基づき、施工端部の3
次元位置を演算する演算手段と、を備えることを特徴と
する施工端部位置検出装置。 - 【請求項2】 複数の可動部を介して施工端部を支持す
る構成にしたアームを有する土木用建設機械において、 建設機械の所定位置に設けたGPS用の2つのアンテナ
からの位置情報に基づき、アームの旋回中心位置の3次
元位置座標を演算し、複数のポジションセンサからの出
力に基づき、施工端部の3次元位置を演算することを特
徴とする施工端部位置検出装置。 - 【請求項3】 2つのアンテナは、アームの可動な面に
対してほぼ垂直な水平面に配置されることを特徴とする
請求項1または2に記載の施工端部位置検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000380792A JP2002181538A (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | Gpsを用いた施工端部位置検出装置 |
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JP2000380792A JP2002181538A (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | Gpsを用いた施工端部位置検出装置 |
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JP2002181538A true JP2002181538A (ja) | 2002-06-26 |
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Family Applications (1)
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