JP6616679B2 - 建設機械 - Google Patents
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Description
ax=gsinθS・・・・・式(1)
az=gcosθS・・・・・式(2)
加速度ax、azから求まるセンサユニット2の姿勢角(対地角度)をθaとすると、姿勢角(対地角度)θaは次式により求まる。
θa=tan−1(ax/az)・・・・・式(3)
θS=(1−α)×tan−1(ax/az)+α×(ωy×T+θSd)・・・・式(4)
ここで、αは寄与度信号、ax、azは2つの軸方向の加速度信号、ωyは角速度信号、Tは計算処理周期、θSdは前回計算時のセンサユニット2の姿勢角(対地角度)信号である。
f(p)=P×(αmax−αmin)/(Pmax−Pmin)+(Pmaxαmin―Pminαmax)/(Pmax−Pmin)・・・・・式(5)
ここで、Pは変換したいパイロット圧であり、Pmax、Pminはブーム操作装置43によって生成されるパイロット圧の上限値と下限値、αmaxは角速度センサの寄与度の最大値、αminは加速度センサの寄与度の最大値である。
・寄与度パラメータα1は、演算ブロック317eにて、β1とβ4の中で最大の値が選択される。
・寄与度パラメータα2は、演算ブロック317fにて、β1、β2、β4の中で最大が選択される。
・寄与度パラメータα3は、演算ブロック317gにて、β1、β2、β3、β4の中で最大の値が選択される。
θ1=θS1−θ0・・・・・式(6)
θ2=θS2−θ0・・・・・式(7)
θ3=θS3−θ0・・・・・式(8)
このようにして計算されたブーム姿勢角(対地角度)θ1、アーム姿勢角(対地角度)θ2、バケットリンク姿勢角(対地角度)θ3と、ブーム13、アーム14、バケット15、バケットリンク16などの幾何形状情報を基に、演算装置31によって上部旋回体11に対するバケット15の位置姿勢が演算できる。
作業機構20が静止しているときや動作速度が遅いときは、加速度センサの寄与度が大きくなり、角速度センサの寄与度が小さくなる。つまり、角速度センサのドリフトの影響を小さくでき、且つ動的加速度によるノイズが小さい状態の加速度センサによって精度良く作業機構20の位置姿勢を計測できる。作業機構20が速い動作速度で動作しているときは、加速度センサの寄与度が小さくなり、角速度センサの寄与度が大きくなる。つまり、動的加速度の影響で誤差の大きい加速度センサの影響を小さくでき、且つ短期間であればドリフトの誤差蓄積による精度悪化の心配が少ない角速度センサによって精度良く作業機構20の位置姿勢を計測できる。このように、作業機構20が静止しているときも動作中も高精度で作業機構の位置姿勢を計測可能となる。
は本発明の建設機械の第3の実施の形態である油圧ショベルを示す側面図、図12は本発明の建設機械の第3の実施の形態を構成する作業機構検出装置の構成を示すブロック図、図13は本発明の建設機械の第3の実施の形態を構成する作業機構検出装置の演算装置における寄与度パラメータの設定方法の一例を示すブロック図である。図11乃至図13において、図1乃至図10に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
f(ω)=ω×(αmax−αmin)/(ωmax−ωmin)+(ωmaxαmin―ωminαmax)/(ωmax−ωmin)・・・・・式(9)
ここで、式(9)のωは変換したい角速度であり、ωmax、ωminは各角速度センサが作業機構20や車体の動作を取得する際の、角速度の上限値と下限値、αmaxは角速度センサの寄与度の最大値、αminは加速度センサの寄与度の最大値である。
作業機構20が静止しているときや動作速度が遅いときは、加速度センサの寄与度が大きくなり、角速度センサの寄与度が小さくなる。つまり、角速度センサのドリフトの影響を小さくでき、且つ動的加速度によるノイズが小さい状態の加速度センサによって精度良く作業機構20の位置姿勢を計測できる。作業機構20が速い動作速度で動作しているときは、加速度センサの寄与度が小さくなり、角速度センサの寄与度が大きくなる。つまり、動的加速度の影響で誤差の大きい加速度センサの影響を小さくでき、且つ短期間であればドリフトの誤差蓄積による精度悪化の心配が少ない角速度センサによって精度良く作業機構20の位置姿勢を計測できる。このように、作業機構20が静止しているときも動作中も高精度で作業機構20の位置姿勢を計測可能となる。
Claims (7)
- 車体と、前記車体に設けられ、回動可能な複数の部材で構成した作業機構と、前記作業機構を構成する各部材を操作する操作装置と、前記各部材と水平面とがなす角度である対地角度を検出する作業機構検出装置とを備えた建設機械において、
前記作業機構検出装置は、オペレータが操作する前記操作装置の操作量信号を取得する操作量取得装置と、前記各部材の角速度信号を取得する角速度取得装置と、前記各部材に作用する加速度信号を取得する加速度取得装置と、
前記操作量取得装置が取得する操作量信号の大きさに応じて、前記角速度取得装置が取得した角速度信号と前記加速度取得装置が取得した加速度信号の寄与度を決定し前記各部材の対地角度を算出する姿勢角検出装置とを備えた
ことを特徴とする建設機械。 - 下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられ、回動可能な複数の部材で構成した作業機構と、前記作業機構を構成する各部材を操作する操作装置と、前記各部材と水平面とがなす角度である対地角度を検出する作業機構検出装置とを備えた建設機械において、
前記作業機構検出装置は、前記各部材の角速度信号を取得する第1角速度取得装置と、前記上部旋回体の角速度信号を取得する第2角速度取得装置と、前記各部材に作用する加速度信号を取得する加速度取得装置と、
前記第1角速度取得装置および前記第2角速度取得装置が取得する角速度信号の大きさに応じて、前記第1角速度取得装置が取得した角速度信号と前記加速度取得装置が取得した加速度信号の寄与度を決定し前記各部材の対地角度を算出する姿勢角検出装置とを備えた
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項1に記載の建設機械において、
前記作業機構は、前記車体から直列に各部材が回転可能に連結されていて、
前記姿勢角検出装置は、前記操作量取得装置が取得する一の部材の操作装置の操作量信号の大きさに応じて、前記一の部材よりも前記車体から遠ざかる側に連結されている全ての他の部材の対地角度を、前記角速度取得装置が取得した角速度信号と前記加速度取得装置が取得した加速度信号の寄与度を補正して算出する
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項1に記載の建設機械において、
前記姿勢角検出装置は、前記操作量取得装置が取得する操作量信号が大きいほど、前記加速度信号よりも前記角速度信号の寄与度が大きくなるように補正する
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項2に記載の建設機械において、
前記姿勢角検出装置は、前記第1角速度取得装置または前記第2角速度取得装置が取得する角速度信号が大きいほど、前記加速度信号よりも前記第1角速度取得装置が取得した角速度信号の寄与度が大きくなるように補正する
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項1に記載の建設機械において、
前記姿勢角検出装置は、2つの軸方向の加速度信号と、1つの軸方向の角速度信号に基づいて前記各部材の対地角度を算出する
ことを特徴とする建設機械。 - 請求項4に記載の建設機械において、
前記姿勢角検出装置は、カルマンフィルタを用いて前記各部材の対地角度を算出し、前記カルマンフィルタの計算処理内で、前記寄与度に基づいてシステム雑音または観測雑音の共分散行列の値を変更し、前記各部材の対地角度を算出する
ことを特徴とする建設機械。
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JP2015245120A JP6616679B2 (ja) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | 建設機械 |
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Family Applications (1)
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JP2015245120A Active JP6616679B2 (ja) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | 建設機械 |
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