JP6782270B2 - Construction management system and work machine - Google Patents
Construction management system and work machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP6782270B2 JP6782270B2 JP2018044784A JP2018044784A JP6782270B2 JP 6782270 B2 JP6782270 B2 JP 6782270B2 JP 2018044784 A JP2018044784 A JP 2018044784A JP 2018044784 A JP2018044784 A JP 2018044784A JP 6782270 B2 JP6782270 B2 JP 6782270B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- target
- unit
- work
- construction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000009430 construction management Methods 0.000 title claims description 43
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 162
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 84
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 58
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 57
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 33
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 27
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 23
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 19
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 10
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 37
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 28
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 27
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 23
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Description
本発明は、施工管理システムおよび作業機械に関する。 The present invention relates to a construction management system and a work machine.
近年では、施工現場において情報化施工の導入が進められている。情報化施工とは、建設事業の調査、設計、施工、監督・検査、維持管理という建設生産プロセスのうち「施工」に注目して、ＩＣＴ（Information and Communication Technology）の活用により各プロセスから得られる電子情報を活用して高効率・高精度な施工を実現し、さらに施工で得られる電子情報を他のプロセスに活用することによって、建設生産プロセス全体における生産性の向上や品質の確保を図ることを目的としたシステムである。また、これらのシステムを活用し、設計図から作成した３次元データ（以降、設計地形データと称する）と作業機械の機体本体に取り付けられた作業装置の位置情報をオペレータに提示することによってオペレータの操作を支援するガイダンス装置や、作業装置を自動または半自動で制御することによってオペレータの操作を支援するコントロール装置が実用化されつつある。 In recent years, the introduction of computerized construction has been promoted at construction sites. Informatized construction is obtained from each process by focusing on "construction" among the construction production processes of investigation, design, construction, supervision / inspection, and maintenance of construction business, and utilizing ICT (Information and Communication Technology). Achieve high-efficiency and high-precision construction by utilizing electronic information, and improve productivity and ensure quality in the entire construction production process by utilizing the electronic information obtained in construction for other processes. It is a system aimed at. In addition, by utilizing these systems and presenting to the operator the three-dimensional data created from the design drawing (hereinafter referred to as design terrain data) and the position information of the work device attached to the body of the work machine, the operator Guidance devices that support operations and control devices that support operator operations by automatically or semi-automatically controlling work devices are being put into practical use.
また、例えば、特許文献１には、建設業界の高齢化や若年層の就労敬遠などによる労働力不足の解消を目的として、施工現場の生産性向上を図る施工管理システム及び施工管理方法が開示されている。特許文献１に記載の施工管理システムによれば、施工現場の現況地形データ、設計地形データ、機械の原単位データ（種別等）、及び、予め取得した土質データ等を含む変動要因データから施工計画（切土／盛土計画）データを出力することによって現場全体の施工効率向上を図っている。そして、この施工管理システムでは、切土／盛土計画に基づいて土砂量のバランスを算出し、外部から土砂を運搬する必要があるかどうかを判断している。また、施工計画データとして機械の種別や投入台数を算出し、どんな機械を何台投入すればよいかを判断している。
Further, for example,
上記従来技術においては、予め取得した土質データ等を用いて施工計画を立案することにより現場全体の施工効率向上を図っている。その一方で、新たな機械の導入や複数の機械を維持・管理することはコストアップに繋がる可能性があるため、現場全体の施工効率向上と併せて機械本体の作業効率を向上させることが望ましい。 In the above-mentioned conventional technique, the construction efficiency of the entire site is improved by formulating a construction plan using soil data or the like acquired in advance. On the other hand, the introduction of new machines and the maintenance and management of multiple machines may lead to cost increases, so it is desirable to improve the work efficiency of the machine itself as well as improve the construction efficiency of the entire site. ..
しかしながら、上記従来技術が対象とするガイダンス装置やコントロール装置は、設計地形データから得られる目標面と作業装置との位置関係に基づいてオペレータを支援するものであり、掘削面の土質や固さを考慮していない。したがって、掘削面の土質や固さによってはオペレータの操作を上手く支援できない場合がある。例えば、柔らかい土質の法面を油圧ショベル等の作業機械で掘削する場合には、掘削速度が速過ぎると作業装置のバケットから土がこぼれて作業効率が低下してしまう。また、固い土質の法面を掘削する場合には、作業装置の駆動力が弱いと作業装置が浮き上がり、掘削面の仕上げ精度が低下してしまう。 However, the guidance device and the control device targeted by the above-mentioned prior art support the operator based on the positional relationship between the target surface and the work device obtained from the design topographical data, and can determine the soil quality and hardness of the excavated surface. Not considered. Therefore, depending on the soil quality and hardness of the excavated surface, it may not be possible to support the operator's operation well. For example, when excavating a slope of soft soil with a work machine such as a hydraulic excavator, if the excavation speed is too high, soil will spill from the bucket of the work device and the work efficiency will decrease. Further, when excavating a slope of hard soil, if the driving force of the working device is weak, the working device is lifted and the finishing accuracy of the excavated surface is lowered.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、予め取得した土質データを含む変動要因データに応じて作業機械の作業効率を向上させ、施工現場全体の施工効率を向上させることができる施工管理システムおよび作業機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and is a construction management system capable of improving the work efficiency of a work machine according to variable factor data including soil data acquired in advance and improving the construction efficiency of the entire construction site. And to provide work machines.
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、作業機械で利用される情報を算出するサーバコンピュータを備えた施工管理システムにおいて、前記サーバコンピュータは、施工現場で稼動する作業機械から出力される前記作業機械の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記施工現場の現況地形データを取得する現況地形データ取得部と、前記施工現場の設計地形データを取得する設計地形データ取得部と、前記作業機械の少なくとも種類及び車格の情報を含む原単位データを記憶する原単位データ記憶部と、予め取得した少なくとも土質データ及び気象データの情報を含む変動要因データを記憶する変動要因データ記憶部と、前記現況地形データ、前記設計地形データ、前記原単位データ、及び、前記変動要因データに基づいて、前記施工現場における土砂の少なくとも切土計画データ及び盛土計画データを含む施工計画データを算出する施工計画データ算出部と、前記施工計画データと前記位置情報とに基づいて、前記作業機械の作業目標とする目標地形データを算出する目標地形データ算出部と、前記変動要因データと前記目標地形データとに基づいて、前記作業機械の車体に取り付けられた作業装置の駆動に係る目標速度を含む目標機械データを算出する目標機械データ算出部と、少なくとも前記目標機械データを前記作業機械に出力する出力部とを有するものとする。 The present application includes a plurality of means for solving the above problems. For example, in a construction management system including a server computer that calculates information used in a work machine, the server computer is used at a construction site. The position information acquisition unit that acquires the position information of the work machine output from the operating work machine, the current terrain data acquisition unit that acquires the current terrain data of the construction site, and the design terrain data of the construction site are acquired. A design terrain data acquisition unit, a basic unit data storage unit that stores basic unit data including information on at least the type and vehicle rating of the work machine, and variable factor data including information on at least soil quality data and weather data acquired in advance. Based on the variable factor data storage unit to be stored, the current topographical data, the design topographical data, the basic unit data, and the variable factor data, at least the earth and sand cutting plan data and the filling plan data at the construction site are stored. A construction plan data calculation unit that calculates the including construction plan data, a target terrain data calculation unit that calculates the target terrain data that is the work target of the work machine based on the construction plan data and the position information, and the variation. Based on the factor data and the target topography data, the target machine data calculation unit that calculates the target machine data including the target speed related to the driving of the work device attached to the vehicle body of the work machine, and at least the target machine data. It shall have an output unit that outputs to the work machine.
本発明によれば、予め取得した土質データを含む変動要因データに応じて作業機械の作業効率を向上させ、施工現場全体の施工効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the work efficiency of the work machine according to the fluctuation factor data including the soil data acquired in advance, and improve the construction efficiency of the entire construction site.
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、作業装置（フロント装置）によって施工現場の切土、盛土、整地などの作業を行う油圧ショベルを作業機械の一例として説明するが、例えば、作業装置によって土砂を運搬するホイールローダなどの他の作業機械に本発明を適用しても構わない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a hydraulic excavator that performs work such as cutting, filling, and leveling at a construction site using a work device (front device) will be described as an example of a work machine. For example, a wheel loader that transports earth and sand by a work device will be described. The present invention may be applied to other working machines.
図１は、本発明の一実施の形態に係る施工管理システムのサーバコンピュータおよび作業機械の関係を関連構成とともに模式的に示す図である。また、図２は、本発明の一実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す側面図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a relationship between a server computer and a work machine of a construction management system according to an embodiment of the present invention together with related configurations. Further, FIG. 2 is a side view schematically showing the appearance of a hydraulic excavator which is an example of a work machine according to an embodiment of the present invention.
図１において、施工管理システム１は、調査、設計、施工、検査、及び、維持管理を含む各工程から得られる電子情報に基づいて施工計画とその進捗状況を出力して可視化するシステムである。施工管理システム１は、サーバコンピュータ２を備えており、サーバコンピュータ２は、通信回路網１６（例えば、衛星通信回路を含むインターネット通信網など）を介して施工会社１２、施工現場３、及び、サービスセンタ１４等と電子情報のやり取りを行うことによって、施工現場３の施工計画を導出して施工管理を実施する。
In FIG. 1, the
施工現場３には、切土、盛土、整地などの作業を行う油圧ショベル（作業機械）４が配置されるほか、施工現場３を管理するための現場事務所９が設置されており、現場事務所９では作業者Ｗａがパソコン等の情報端末を用いて管理作業を行う。また、作業者Ｗａは、携帯型情報端末７を所持しており、油圧ショベル４と連携させることによって電子情報の授受を行い管理作業を行うことができる。
At the
施工現場３では、現況地形を示すデータ（現況地形データ）の生成が行われる。現況地形データの生成方法としては種々のものが考えられるが、例えば、所定の計測装置による計測結果（測量図面など）やステレオカメラ等で撮影された画像などの現況地形を表す情報から現況地形データを生成する方法のほか、現況地形を検出するためのドローン（無人飛行機）１０に搭載されたカメラ１１によって得られた画像データから現況地形データを生成する方法などがある。例えば、施工現場３で稼動するドローン１０は、施工現場３を空撮するためのカメラ１１を有しており、無線通信等を用いた遠隔操作によって施工現場３の上空を所定の飛行ルートに沿って飛行する。ドローン１０のカメラ１１で空撮した画像のデータは、施工会社１２の情報端末１３や現場事務所９の情報端末８、サーバコンピュータ２などで処理が行われ、施工現場３の現況地形データが生成される。
At the
油圧ショベル４は情報化施工に対応しており、車体本体２００に取り付けられた作業装置（フロント装置）２０１を有している。油圧ショベル４は、ＧＰＳアンテナ５０とＧＰＳ受信機（ＧＮＳＳ受信機であり、後述する位置検出部９０２にその機能が含まれている）とを備えており、測位衛星６を含むＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）によって、グローバル基準の座標系における油圧ショベル４の位置（すなわち、地球に対する絶対位置）が検出される。また、油圧ショベル４には、作業装置２０１の姿勢を検出する姿勢検出装置（後述の姿勢センサ２２１〜２２３）が設けられている。そして、これらの装置で検出した情報に基づき、油圧ショベル４の絶対位置と、油圧ショベル４の車体本体２００の姿勢、及び、車体本体２００に対する作業装置２０１の相対的な姿勢に応じて作業装置２０１の所定部位の絶対位置が検出される。
The
施工会社１２では、施工現場３の設計地形が作成される。設計地形は、施工現場３における地面の目標形状である。施工会社１２には、パソコン等の情報端末１３が設置されており、作業者Ｗｂは情報端末１３を用いて２次元または３次元の設計地形のデータ（設計地形データ）を作成する。
The
サービスセンタ１４では、施工現場３から要求された設計地形の変更や３次元画像データの作成などを行う。サービスセンタ１４には、パソコン等の情報端末１５が設置されており、作業者Ｗｃは情報端末１５を用いて作業を行う。
The
なお、上記において、施工管理システム１を構成するサーバコンピュータ２の設置場所については特に限定していないが、例えば、施工現場３の現場事務所９に設置したり、或いは、施工現場３から離れた遠隔地に設置したりしても良い。また、サーバコンピュータ２は、施工現場３に対応するサービスセンタ１４に設置しでも良く、サービスセンタ１４に設置された情報端末１５にサーバコンピュータ２の機能を持たせて処理を行っても良い。
In the above, the installation location of the
図２において、油圧ショベル４は、垂直方向にそれぞれ回動する複数のフロント部材（ブーム２３１、アーム２３２、バケット２３３）を連結して構成された多関節型の作業装置２０１（フロント装置）と、車体本体２００を構成する上部旋回体２００Ａ及び下部走行体２００Ｂ（走行装置）とを備えており、上部旋回体２００Ａは下部走行体２００Ｂに対して旋回可能に設けられている。上部旋回体２００Ａは、基部となる旋回フレーム３１上に各部材を配置して構成されており、上部旋回体２００Ａを構成する旋回フレーム３１が下部走行体２００Ｂに対して旋回可能となっている。また、作業装置２０１のブーム２３１の基端は上部旋回体２００Ａの前部にブームピン２４１を介して垂直方向に回動可能に支持されており、アーム２３２の一端はブーム２３１の基端とは異なる端部（先端）にアームピン２４２を介して垂直方向に回動可能に支持されており、アーム２３２の他端にはバケット２３３がバケットピン２４３を介して垂直方向に回動可能に支持されている。
In FIG. 2, the
下部走行体２００Ｂは、左右一対のクローラフレーム２５１ａ（２５１ｂ）にそれぞれ掛け回された一対のクローラ２５２ａ（２５２ｂ）と、クローラ２５２ａ（２５２ｂ）をそれぞれ駆動する走行油圧モータ２５０ａ（２５０ｂ）（図示しない減速機構を含む）とから構成されている。なお、図２において、下部走行体２００Ｂの各構成については、左右一対の構成のうちの一方のみを図示して符号を付し、他方の構成については図中に括弧書きの符号のみを示して図示を省略する。
The lower traveling body 200B includes a pair of
フロント部材２３１〜２３３は油圧アクチュエータであるブームシリンダ２１１、アームシリンダ２１２、及び、バケットシリンダ２１３により駆動されて回動動作を行い、下部走行体２００Ｂは左右の走行油圧モータ２５０ａ（２５０ｂ）によりそれぞれ駆動されて走行動作を行う。また、上部旋回体２００Ａは油圧アクチュエータである旋回油圧モータ３２により駆動されて下部走行体２００Ｂに対して旋回動作を行う。
The
作業装置２０１のフロント部材２３１〜２３３には、それぞれの姿勢情報を取得するための姿勢センサとして、ブーム角センサ２２１、アーム角センサ２２２、及びバケット角センサ２２３が配置されている。また、上部旋回体２００Ａには、上部旋回体２００Ａ（つまり、車体本体２００）の姿勢情報として傾斜角情報（ロール角、ピッチ角、ヨー角）を検出する姿勢センサとして車体傾斜センサ２２４が配置されている。姿勢センサ２２１〜２２４は、例えば、それらが設置された各フロント部材２３１〜２３３及び上部旋回体２００Ａの角速度及び加速度を計測するＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）である。
A
姿勢センサ２２１〜２２４に設定されたＩＭＵ座標系における加速度や角速度の計測値を出力する。そして、これらの計測値と、姿勢センサ２２１〜２２４の取り付け状態（つまり、ブーム角センサ２２１、アーム角センサ２２２、及びバケット角センサ２２３と各フロント部材２３１〜２３３との相対的な位置関係、及び、車体傾斜センサ２２４と上部旋回体２００Ａとの相対的な位置関係）などの情報とを用いることでフロント部材２３１〜２３３の姿勢（例えば、対地角）および及び上部旋回体２００Ａの傾斜角（例えば、水平面などの基準面に対する上部旋回体２００Ａの傾斜角情報）を知ることができる。
It outputs the measured values of acceleration and angular velocity in the IMU coordinate system set in the
上部旋回体２００Ａを構成する旋回フレーム３１上には、エンジン等の原動機３３と、原動機３３によって駆動される油圧ポンプ３４と、油圧ポンプ３４から吐出されてブームシリンダ２１１、アームシリンダ２１２、バケットシリンダ２１３、旋回油圧モータ３２及び左右の走行油圧モータ２５０ａ，２５０ｂなどの油圧アクチュエータに供給される作動油の方向及び流量を制御するコントロールバルブ３５とが配置されており、油圧回路システムが構成されている。また、上部旋回体２００Ａには、油圧ショベル４の起動や停止、動作全般などを制御する車体コントローラ２０２が配置されており、各油圧アクチュエータ２１１〜２１３，３２，２５０ａ，２５０ｂの動作制御は、それぞれの操作に対応した操作レバー装置５から出力される操作信号に基づいて車体コントローラ２０２によりコントロールバルブ３５を制御することで行われる。
On the
上部旋回体２００Ａを構成する旋回フレーム３１上の前部であって、作業装置２０１のブーム２３１の基端の支持部の横側（本実施の形態では左側）には、オペレータが搭乗して油圧ショベル４の運転を行うための運転室２０５が配置されている。運転室２０５には、操作レバー装置５のほかに、オペレータに各種情報を伝達するためのモニタなどの表示装置２０４などが配置されている。
An operator is on board the front portion of the
また、上部旋回体２００Ａの上部には、測位衛星６からの電波を受信し、後述する位置検出部９０２に出力するＧＰＳアンテナ５０が備えられている。位置検出部９０２は、測位衛星６から受信した電波を復調して測位信号を抽出し、複数の測位衛星６からの測位信号に基づいて位置情報を算出するＧＰＳ受信機としての機能を有しており、ＧＰＳアンテナ５０で得られた受信信号から車体本体２００の絶対位置を算出し、位置情報として出力する。
Further, a
なお、図示しないが、上部旋回体２００Ａには、施工管理システム１のサーバコンピュータ２と通信回路網１６を介して通信するための通信端末が備えられており、サーバコンピュータ２から設計地形データや現況地形データ等の電子情報を取得すると共に、ＧＰＳ（位置検出部９０２）によって取得した車体本体２００の絶対位置をサーバコンピュータ２に出力する。
Although not shown, the
図３は、施工管理システムの処理内容を示す機能ブロック図である。 FIG. 3 is a functional block diagram showing the processing contents of the construction management system.
施工管理システム１のサーバコンピュータ２は、通信回路網１６を介して施工現場の油圧ショベル４（作業機械）、携帯型情報端末７、情報端末８、及び、ドローン１０とデータ通信可能なインターフェース（図示せず）を備えている。また、サーバコンピュータ２は、通信回路網１６を介して施工会社１２の情報端末１３、及び、サービスセンタ１４の情報端末１５とデータ通信可能なインターフェース（図示せず）を備えている。
The
図３において、サーバコンピュータ２は、油圧ショベル４から出力された車体本体２００の位置情報を取得する位置情報取得部３０１と、施工現場３の現況地形を示す測量図面等を記憶する現況地形情報記憶部３０２ａと、現況地形情報記憶部３０２ａに記憶された測量図面に基づいて現況地形データを取得する現況地形データ取得部３０２と、施工現場３の設計図面等を記憶する設計図面記憶部３０３ａと、設計図面記憶部３０３ａに記憶された設計図面に基づいて設計地形データを取得する設計地形データ取得部３０３とを有している。
In FIG. 3, the
また、サーバコンピュータ２は、施工現場３で稼働する作業機械（ここでは、油圧ショベル４）の種別や車格などの原単位データを記憶する原単位データ記憶部３０４と、施工現場３で予め取得した土質データや気象データ等の変動要因データを記憶する変動要因データ記憶部３０５とを有している。
Further, the
さらに、サーバコンピュータ２は、現況地形データと設計地形データとを照合し、原単位データと変動要因データに応じて施工計画データを算出する施工計画データ算出部３０６と、施工計画データと車体本体２００の位置情報とを照合し、油圧ショベル４が作業するための目標地形データを算出する目標地形データ算出部３０７と、変動要因データや目標地形データなどに基づいて油圧ショベル４が作業するための作業装置２０１の目標速度を含む目標機械データを算出する目標機械データ算出部３０９と、目標地形データ算出部３０７で算出された目標地形データに目標機械データ算出部３０９で算出された目標機械データを付加して油圧ショベル４に出力する出力装置３０８とを有している。
Further, the
ここで、施工管理システム１で扱う現況地形データ、設計地形データ、変動要因データ、施工計画データ、目標地形データ、及び、目標機械データについて説明する。
Here, the current terrain data, the design terrain data, the fluctuation factor data, the construction plan data, the target terrain data, and the target machine data handled by the
現況地形データは、例えば、ドローン１０に設けられたカメラ１１で撮像された画像データや測量図面などの現況地形情報記憶部３０２ａに記憶された現況地形を表す情報を現況地形データ取得部３０２で取得し、取得した情報に種々の処理を施して、例えば、点群等で表される所定のフォーマットのデータに変換することにより生成する。なお、本実施の形態では、現況地形データ取得部３０２は、現況地形を表す情報を現況地形情報記憶部３０２ａから取得する場合を例示して説明したが、これに限られず、例えば、ドローン１０のカメラ１１で撮影された画像データを無線通信などによって直接的に取得するように構成してもよい。
As for the current terrain data, for example, the current terrain
設計地形データは、設計図面記憶部３０３ａに記憶された施工現場３の設計図面を設計地形データ取得部３０３で取得し、取得した設計図面に種々の処理を施して、例えば、例えば、点群等で表される所定のフォーマットのデータに変換することにより生成する。なお、本実施の形態では、設計地形データ取得部３０３は、設計図面を設計図面記憶部３０３ａから取得する場合を例示して説明したが、これに限られず、例えば、施工会社１２で作成した施工現場３の設計図面を施工会社１２の情報端末１３からインターネットを介して直接的に取得するように構成しても良い。
As for the design terrain data, the design drawing of the
原単位データは、施工現場３で稼働する作業機械の種類や車格などの情報を含むデータであり、施工現場３で稼動する作業機械（ここでは、油圧ショベル４）の作業能力を表す指標となるデータである。原単位データ記憶部３０４には、例えば、作業機械が油圧ショベル４である場合、車格とバケット種別等に応じて設定された切土量（一回で掘削可能な量）、盛土量（一回で盛ることができる土砂の量）、最大掘削速度（バケット２３３の爪先２３３Ｐの最大速度）、最大掘削力（例えば、エンジン３３や油圧ポンプ３４の最大トルク）が原単位データとして記憶されている。なお、これらの原単位データは、施工現場３で稼動する可能性のある種類の作業機械の全てについてサーバコンピュータ２の原単位データ記憶部３０４に予め記憶していても良いが、施工現場３における作業機械の稼働状況に応じて原単位データ記憶部３０４に記憶されている原単位データを逐次変更するようにしても良い。
The basic unit data is data including information such as the type and vehicle rating of the work machine operating at the
変動要因データは、施工現場３の土質データや気象データを含むデータであり、施工現場３で稼動する作業機械（ここでは油圧ショベル４）の作業能力に与える影響を表す指標となるデータ（すなわち、作業能力に変動を与えうる要因に関するデータ）であり、変動要因データ記憶部３０５に記憶されている。土質データは、例えば、施工現場３における施工前に実施されるボーリング調査の結果の情報を含むデータである（後の図５参照）。また、気象データは、例えば、気象庁や気象会社から取得した日照時間や降水量などの情報を含むデータである（後の図６参照）。
The variable factor data is data including soil quality data and meteorological data of the
施工計画データは、施工現場３における土砂の切士計画データ、及び、土砂の盛土計画データを含むデータである。切土計画データは、例えば、施工範囲における土砂の切土（掘削）を行う部位を示すデータであり、盛土計画データは、土砂の盛土（補填）を行う部位を示すデータである。なお、ここでいう施工範囲における部位とは、例えば、施工範囲に水平方向のｘ軸及びｙ軸と垂直方向のｚ軸とで設定した３次元座標系における位置であり、水平方向の位置と垂直方向の位置（深さや高さ）の情報により構成されている。
The construction plan data is data including the earth and sand cutting plan data and the earth and sand embankment plan data at the
施工計画データは、施工計画データ算出部３０６で設計地形データ取得部３０３から出力された設計地形データと現況地形データ取得部３０２から出力された現況地形データとを参照し、原単位データと変動要因データを加味して切士計画データや盛土計画データを油圧ショベル４による施工範囲を示すデータに変換することにより生成する。
The construction plan data refers to the design terrain data output from the design terrain
目標地形データは、施工計画データと油圧ショベル４の車体本体２００の位置を照合し、油圧ショベル４の施工範囲に応じて施工計画データの一部を抽出したものである。なお、施工計画データから目標地形データとして抽出する範囲は、油圧ショベル４に出力可能なデータ容量や通信速度に応じて設定することが望ましい。
The target terrain data is obtained by collating the construction plan data with the position of the
目標機械データは、変動要因データと目標地形データを照合して算出する。算出された目標機械データは、油圧ショベル４が作業するための目標速度を含むデータである。なお、目標機械データ算出部３０９、及び、目標機械データの詳細については後述する。
The target machine data is calculated by collating the fluctuation factor data with the target terrain data. The calculated target machine data is data including a target speed for the
次に、図４〜図６を用いて、施工管理システム１で扱う、現況地形データ、設計地形データ、施工計画データ、目標地形データなどの各地形データの詳細および関係について説明する。
Next, the details and relationships of each terrain data such as the current terrain data, the design terrain data, the construction plan data, and the target terrain data handled by the
図４は、各地形データの相対関係を示す模式図である。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the relative relationship of each topographical data.
図４では、油圧ショベル４の周辺地形の縦断面図を模式的に示している。なお、施工管理システム１で扱う各データは所定のフォーマットに従う点群であり、油圧ショベル４について考える場合には、図４に示すように、Ｘ軸に油圧ショベル４の前方（例えば、油圧ショベル４のブーム２３１、アーム２３２、バケット２３３で構成される作業装置２０１が向いている方向）の水平方向の座標を、Ｚ軸に鉛直方向の座標（例えば、標高）を示す。
FIG. 4 schematically shows a vertical cross-sectional view of the surrounding topography of the
図４では、施工現場３のうち、Ｘ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの６地点における各地形データを抜き出して示している。すなわち、図４では、現況地形データ取得部３０２で取得した現況地形データのうち、油圧ショベル４の周辺データ、すなわち、Ｚ＝ｈ０上の６地点（それぞれ、Ｘ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ)のものを抜き出して示している。同様に、設計地形データ取得部３０３で取得した設計地形データのうち、油圧ショベル４の周辺データ、すなわち、Ｚ＝ｈｆ上の６地点のものを抜き出して示している。
In FIG. 4, each topographical data at 6 points of X = A, B, C, D, E, and F from the
目標地形データ算出部３０７で抽出する目標地形データの範囲、すなわち、油圧ショベル４の施工範囲を、例えば、図４に示したＸ＝Ａ，・・・，Ｆの範囲とすると、施工計画データ算出部３０６では、油圧ショベル４の種別や車格に応じて１回目の作業における施工計画データ（施工現場３におけるＺ＝ｈ１の全データに相当）を算出し、目標地形データ算出部３０７では算出した施工計画データと油圧ショベル４の車体本体２００の位置を照合して１回目の目標地形データとしてＺ＝ｈ１上のＸ＝Ａ，・・・，Ｆにそれぞれ対応する６地点を抽出する。同様に、施工計画データ算出部３０６では油圧ショベル４の種別や車格に応じて２回目の作業における施工計画データ（施工現場３におけるＺ＝ｈ１のデータに相当）を算出し、目標地形データ算出部３０７では算出した施工計画データと油圧ショベル４の車体本体２００の位置を照合して２回目の目標地形データとしてＺ＝ｈ１上のＸ＝Ａ，・・・，Ｆにそれぞれ対応する６地点を抽出する。
Assuming that the range of the target terrain data extracted by the target terrain
このように、施工管理システム１では、現況地形データと設計地形データ、及び、油圧ショベル４の種別や車格に応じて複数の施工計画データを算出し、算出した施工計画データと油圧ショベル４の車体本体２００の位置を照合することにより油圧ショベル４の周辺の目標地形データを算出する。
In this way, the
図５は、変動要因データの１つである土質データの一例を模式的に示す図である。 FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of soil quality data, which is one of the fluctuation factor data.
図５では、油圧ショベル４の周辺地形の縦断面図を模式的に示している。なお、施工管理システム１で扱う各データは所定のフォーマットに従う点群であり、油圧ショベル４について考える場合には、図５に示すように、Ｘ軸に油圧ショベル４の前方（例えば、油圧ショベル４のブーム２３１、アーム２３２、バケット２３３で構成される作業装置２０１が向いている方向）の水平方向の座標を、Ｚ軸に鉛直方向の座標（例えば、標高）を示す。なお、図５で示す座標軸や各地形データ、各地点などは図４とそれぞれ対応している。
FIG. 5 schematically shows a vertical cross-sectional view of the surrounding topography of the
変動要因データ記憶部３０５には、施工前に実施されたボーリング調査の結果が、例えば、図５に示す形式で格納されている。図５は図４の各地形データと対応している。図５に示す土質データでは、土質の分布は水平方向の各地点（Ｘ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）で異なっている場合を例示している。図５に示す土質データの例えばＡ地点では、Ｚ＝ｈ０〜原点Ｏの間では概ね砂質で柔らかく、Ｚ＝原点Ｏ〜ｈ２の間では概ね砂利質で砂質よりも固い構成であることがわかる。また、設計図面に近い深い領域Ｚ＝ｈ２〜ｈｆの間では概ね粘土質であり、かなり固い構成であることがわかる。このように、変動要因データ記憶部３０５には土質データとして、施工現場３の各地点の土質を示す情報（例えば、土質に関する分類名や固さを示す数値等）が３次元データとしてマッピングされたデータ（土質データマップ）が記憶されている。
The variable factor
図６は、変動要因データの１つである気象データの一例として降水量データを示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing precipitation data as an example of meteorological data which is one of the fluctuation factor data.
図６では、降水量データとして、ある地方の所定の計測地点における１時間前、３時間前、２４時間前、４８時間前、及び、７２時間前から現時点までの降水量の一例を示している。また、降水量データには、予め設定した施工現場３から各計測地点までの距離も含まれており、施工現場３に近い計測地点がわかるようになっている。例えば、図６においては、施工現場３からの距離が最も近いのは計測地点Ｘ４であり、この計測地点Ｘ４の現時点までの２４時間の降水量は０ｍｍであることがわかる。また、計測地点Ｘ４の現時点までの４８時間および７２時間の降水量は共に６０ｍｍであり、現時点からみて４８時間前〜２４時間前の間に降水量が多かったことがわかる。
FIG. 6 shows an example of precipitation data from 1 hour ago, 3 hours ago, 24 hours ago, 48 hours ago, and 72 hours ago to the present time at a predetermined measurement point in a certain region. .. In addition, the precipitation data also includes the distance from the
変動要因データ記憶部３０５には、例えば、施工現場３からの距離が最も近い計測地点Ｘ４の降水量データが、図６に示す時間経過に応じたテーブル（降水量データテーブル）として記憶されており、サーバコンピュータ２とインターネットを介して所定のタイミングで更新されるように構成されている。
In the fluctuation factor
図３Ａは、施工計画データ算出部の処理を示すフローチャートである。 FIG. 3A is a flowchart showing the processing of the construction plan data calculation unit.
図３Ａにおいて、施工計画データ算出部３０６は、まず、設計地形データ取得部３０３から設計地形データを取得するとともに（ステップＳ１００）、現況地形データ取得部３０２から現況地形データを取得する（ステップＳ１１０）。
In FIG. 3A, the construction plan
続いて、設計地形データと現況地形データとから、切土計画データと盛土計画データとを算出する（ステップＳ１２０）。切土計画データは施工範囲における土砂の切土（掘削）を行う部位を示すデータ、盛土計画データは土砂の盛土（補填）を行う部位を示すデータであり、例えば、現況地形データと設計地形データの差分から算出することができる。すなわち、現況地形データと設計地形データの各部位における差分をその差分の正負によって分別することで、施工範囲における土砂の切土（掘削）を行う部位（切土計画データ）と土砂の盛土（補填）を行う部位（盛土計画データ）とを算出することができる。 Subsequently, the cut plan data and the embankment plan data are calculated from the design topography data and the current topography data (step S120). The cut plan data is data showing the part where the earth and sand are cut (excavated) in the construction range, and the embankment plan data is the data which shows the part where the earth and sand is filled (supplemented). It can be calculated from the difference between. That is, by separating the difference between the current terrain data and the design terrain data according to the positive and negative of the difference, the part where the earth and sand are cut (excavated) in the construction range (cutting plan data) and the embankment of earth and sand (compensation) ) Can be calculated (filling plan data).
続いて、原単位データ記憶部３０４から原単位データ読み込むとともに（ステップＳ１３０）、変動要因データ記憶部３０５から変動要因データを読み込む（ステップＳ１４０）。 Subsequently, the basic unit data is read from the basic unit data storage unit 304 (step S130), and the fluctuation factor data is read from the fluctuation factor data storage unit 305 (step S140).
続いて、原単位データと変動要因データとを加味しつつ、切土計画データと盛土計画データを変換することによって、施工計画データを算出する（ステップＳ１５０）。施工計画データは、３次元空間における作業機械４が施工する範囲（すなわち、掘削や補充を行う部位）を、施工範囲に水平方向のｘ軸及びｙ軸と垂直方向のｚ軸とで設定した３次元座標系における位置で示すデータであり、原単位データ（すなわち、油圧ショベル４の作業能力の指標となるデータ）を加味することにより、切土計画データと盛土計画データを図４で説明したような段階的な複数の施工計画データに変換する。本実施の形態においては変換方法を限定しないが、例えば、原単位データに示される最大掘削速度や最大掘削力などが大きくなるほど１回の作業における作業量が大きくなるように施工計画データを算出するように構成することが考えられる。なお、施工計画データ算出部３０６では、施工現場３の全体について施工計画データを算出するが、図４ではその一部（目標地形データに相当）を例示して示している。
Subsequently, the construction plan data is calculated by converting the cut plan data and the embankment plan data while adding the basic unit data and the fluctuation factor data (step S150). In the construction plan data, the range to be constructed by the
図３Ｂは、目標地形データ算出部の処理を示すフローチャートである。 FIG. 3B is a flowchart showing the processing of the target terrain data calculation unit.
図３Ｂにおいて、目標地形データ算出部３０７は、まず、施工計画データ算出部で算出された施工計画データを取得するとともに（ステップＳ２００）、位置情報取得部３０１から油圧ショベル４の位置情報を読み込む（ステップＳ２１０）。続いて、位置情報に基づく油圧ショベル４の施工範囲に応じて施工計画データの一部（すなわち、油圧ショベル４の周囲の一定範囲の施工計画データ）を目標地形データ（図４参照）として抽出する（ステップＳ２２０）。
In FIG. 3B, the target terrain
図７は、目標機械データ算出部の処理内容を示すブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram showing the processing contents of the target machine data calculation unit.
図７において、目標機械データ算出部３０９は、変動要因データ記憶部３０５に変動要因データとして記憶された土質データマップと目標地形データ算出部３０７で算出された目標地形データの点群座標とから、油圧ショベル４の施工範囲の土質に関する情報を抽出（推定）する土質抽出部３０９ａと、土質抽出部３０９ａで抽出した土質の情報に基づき、予め定めた土質出力変換テーブルを用いて出力を算出する出力算出部３０９ｂと、変動要因データ記憶部３０５に変動要因データとして記憶された気象データのうち、例えば、降水量データテーブルに基づいて、油圧ショベル４の施工範囲の過去の降水量を見積もる降水量算出部３０９ｃと、降水量算出部３０９ｃで算出された降水量に基づき、予め定めた出力補正係数テーブルを用いて出力補正係数を算出する出力補正係数算出部３０９ｄと、出力算出部３０９ｂで算出された出力を出力補正係数算出部３０９ｄで算出された出力補正係数で補正して出力する出力補正部３０９ｅとを有している。
In FIG. 7, the target machine
例えば、図４に示した目標地形データ（油圧ショベル４の周辺地形の縦断面）において、Ｙ座標をＹｓｈとすると、各地点（Ｘ＝Ａ，・・・，Ｆ）における点群座標は、（Ｘａ，Ｙｓｈ，Ｚａ）、・・・、（Ｘｆ，Ｙｓｈ，Ｚｆ）で表される。土質抽出部３０９ａでは、図５に示した土質データマップ（土質の分布を示すマップ）において、点群座標を用いることにより各地点の土質を推定する。例えば、１回目の作業における目標地形データを例として考えると、Ａ地点では高さＺ＝ｈ１において土質は砂質であると推定する。また、Ｃ地点では高さＺ＝ｈ１において砂質もしくは砂利質の中間の土質であると推定する。
For example, in the target topography data shown in FIG. 4 (vertical cross section of the surrounding topography of the hydraulic excavator 4), assuming that the Y coordinate is Ysh, the point cloud coordinates at each point (X = A, ..., F) are ( It is represented by (Xa, Ysh, Za), ..., (Xf, Ysh, Zf). The
出力算出部３０９ｂでは、土質抽出部３０９ａから出力された土質の情報と土質出力変換テーブルとに基づいて、油圧ショベル４が作業する際に推奨される目標出力を算出する。なお、各油圧アクチュエータ２１１〜２１３，３２，２５０ａ，２５０ｂの駆動速度と出力の大きさとは関係性があるため、目標出力は油圧アクチュエータ２１１〜２１３，３２，２５０ａ，２５０ｂの目標速度（例えば、バケット２３３の爪先２３３Ｐの目標速度）の一形態と考えることができる。したがって、以降の説明においては、油圧アクチュエータの目標速度を目標出力と記載する場合や目標出力（目標速度）などと記載することがある。また、出力算出部３０９ｂでは、各油圧アクチュエータ２１１〜２１３，３２，２５０ａ，２５０ｂの駆動速度と関係性のある目標掘削速度や目標掘削力等の値を目標速度の他の形態として算出してもよい。例えば、施工現場３で稼働する油圧ショベル４の油圧システム（作業装置を駆動する油圧アクチュエータを制御するシステム）がオープンセンタ方式の場合は、圧油の流量をコントロールするシステムのため、目標掘削速度を目標速度の一形態として算出して出力することが望ましい。一方で、クローズドセンタ方式の場合は、圧油の圧力をコントロールするシステムのため、目標掘削力を目標速度の一形態として算出して出力することが望ましい。なお、これらの方式は、油圧ショベル４の種別を表す原単位データによって判断可能である。
The output calculation unit 309b calculates the target output recommended when the
出力算出部３０９ｂに予め設定する土質出力変換テーブルは、例えば、土質が砂質の場合は柔らかく、作業装置２０１による掘削速度や掘削力が大きすぎると崩れてしまう懸念があるため、目標出力（目標速度、目標掘削速度、目標掘削力）として低出力値を出力するよう設定されたものが推奨される。また、土質出力変換テーブルは、土質が粘土質の場合は固く、掘削速度や掘削力が小さすぎると作業精度が粗くなるため、目標出力（目標速度、目標掘削速度、目標掘削力）として高出力値を出力するよう設定されたものが推奨される。
The soil output conversion table preset in the output calculation unit 309b is, for example, soft when the soil is sandy, and may collapse if the excavation speed or excavation force of the
出力補正係数算出部３０９ｄでは、降水量算出部３０９ｃで算出された降水量降水量と出力補正係数テーブルとに基づいて出力補正係数を算出する。一般的には、直近の降水量が多ければ多いほど土砂が重くなるため、油圧ショベル４の掘削速度や掘削力を増加させる必要がある。また、長期間にわたり降水量がゼロの場合は、土砂が完全に乾燥して固くなるため、油圧ショベル４の掘削速度や掘削力を増加させる必要がある。なお、本実施の形態では説明の簡単のため、気象データとして日照時間（直射日光が地表を照射した時間）を用いる場合については説明を省略するが、例えば、変動要因データ記憶部３０５に気象データとして記憶した日照時間データテーブルから得られる日照時間の情報を出力補正係数算出部３０９ｄでさらに取得し、降水量と日照時間とに基づいて出力補正係数を算出するように構成してもよい。
The output correction
出力補正部３０９ｅでは、出力算出部３０９ｂで算出された目標出力（目標速度）を出力補正係数算出部３０９ｄで算出された出力補正係数で補正し、目標機械データ算出部３０９の出力である目標機械データとして出力する。なお、出力補正部３０９ｅの出力値（目標機械データ）は、出力算出部３０９ｂの出力である目標出力（目標速度）を補正したものであり、油圧ショベル４の作業範囲の各地点における油圧ショベル４の目標出力（Ｐａ，・・・，Ｐｆ）や、掘削速度（Ｖａ，・・・，Ｖｆ）、或いは掘削力（Ｆａ，・・・，Ｆｆ）等、油圧ショベル４が作業する際の指標を示す値である。
The
図８は、目標機械データ算出部から出力される目標機械データの一例を模式的に示す図である。 FIG. 8 is a diagram schematically showing an example of target machine data output from the target machine data calculation unit.
図８においては、油圧ショベル４の周辺地形の縦断面図を模式的に示している。なお、施工管理システム１で扱う各データは所定のフォーマットに従う点群であり、油圧ショベル４について考える場合には、図５に示すように、Ｘ軸に油圧ショベル４の前方（例えば、油圧ショベル４のブーム２３１、アーム２３２、バケット２３３で構成される作業装置２０１が向いている方向）の水平方向の座標を、Ｚ軸に鉛直方向の座標（例えば、標高）を示す。なお、図８で示す座標軸や各地形データ、各地点などは図４及び図５とそれぞれ対応している。
FIG. 8 schematically shows a vertical cross-sectional view of the surrounding topography of the
目標機械データ算出部３０９で算出した目標機械データは、油圧ショベル４が作業する際の指標として、例えば、図８に示す形式で算出される。図８に示すように、目標機械データは、油圧ショベル４に推奨される目標速度（目標出力、目標掘削速度、目標掘削力）の高低がわかるような形式、すなわち、高低を段階的に示した形式（例えば、Ｈｉｇｈ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｌｏｗの３段階）でマッピングされている。
The target machine data calculated by the target machine
例えば、図８において、１回目の作業における目標地形データの近傍（Ｚ＝ｈ１付近）を例として考えると、図５におけるＡ地点は砂質になっているため、目標機械データとしては「Ｌｏｗ」が出力され、ゆっくりと掘削することが推奨される。また、図５におけるＣ地点は砂質もしくは砂利質の中間層になっているため、目標機械データとしては「Ｌｏｗ／Ｍｉｄｄｌｅ」が出力され、通常よりも弱めに掘削することが推奨される。 For example, in FIG. 8, considering the vicinity of the target terrain data in the first work (near Z = h1) as an example, since the point A in FIG. 5 is sandy, the target machine data is “Low”. Is output, and it is recommended to excavate slowly. Further, since the point C in FIG. 5 is an intermediate layer of sandy or gravel, "Low / Middle" is output as the target machine data, and it is recommended to excavate weaker than usual.
また、２回目の作業における目標地形データの近傍（Ｚ＝ｈ２付近）を例として考えると、図５におけるＡ地点は砂利質と粘土質の中間層になっているため、目標機械データとしては「Ｍｉｄｄｌｅ／Ｈｉｇｈ」が出力され、通常よりも強めに掘削することが推奨される。また、図５におけるＢ地点は粘土質になっているため、目標機械データとしては「Ｈｉｇｈ」が出力され、速く力強い掘削が推奨される。 Considering the vicinity of the target topographical data (near Z = h2) in the second work as an example, point A in FIG. 5 is an intermediate layer between gravel and clay, so the target machine data is " "Middle / High" is output, and it is recommended to excavate stronger than usual. Further, since the point B in FIG. 5 is clayey, "High" is output as the target machine data, and fast and powerful excavation is recommended.
なお、本実施の形態においては、目標機械データをＨｉｇｈ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｌｏｗの３段階とする場合を例示したが、３段階以外の段階に設定してもよい。また、各段階に数値を設定しても良く、例えば、目標機械データとして油圧アクチュエータの目標速度を考える場合には、Ｈｉｇｈ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｌｏｗのそれぞれの段階に相当する値として、例えば、７００ｍｍ／ｓｅｃ、４００ｍｍ／ｓｅｃ、１５０ｍｍ／ｓｅｃが出力されるようにしても良い。 In the present embodiment, the case where the target machine data is set to three stages of High, Middle, and Low is illustrated, but the target machine data may be set to a stage other than the three stages. Further, a numerical value may be set for each stage. For example, when considering the target speed of the hydraulic actuator as the target machine data, the value corresponding to each stage of High, Middle, and Low is, for example, 700 mm / sec. , 400 mm / sec, 150 mm / sec may be output.
出力装置３０８は、目標地形データに目標機械データを付加して出力することを特徴とする。目標地形データ算出部３０７において、１回目の目標地形データが算出されている場合、出力装置３０８は目標地形データとしてＺ＝ｈ１の６地点（Ｘ＝Ａ，・・・，Ｆ）に加え、図８の破線で示す部分（現況地形データ近傍から目標地形データ（１ｓｔ）近傍まで）の目標機械データを油圧ショベル４に出力する。この方式により、油圧ショベル４では目標地形データ近傍までの目標機械データを取得することが可能となり、目標地形データの近傍で油圧ショベルに推奨される出力、掘削速度、掘削量等の指標をオペレータに提示することができるため、ガイダンス部９０５の性能を向上することができる。
The
図７Ａは、目標機械データ算出部の処理を示すフローチャートである。 FIG. 7A is a flowchart showing the processing of the target machine data calculation unit.
図７Ａにおいて、目標機械データ算出部３０９の土質抽出部３０９ａは、まず、目標地形データ算出部３０７で算出された目標地形データを読み込むとともに（ステップＳ３００）、変動要因データ記憶部３０５に変動要因データの一つとして記憶された土質データマップを読み込み（ステップＳ３１０）、目標地形データを構成する点群座標に対応する部位の土質を抽出する（ステップＳ３２０）。土質抽出部３０９ａで抽出される土質に関するデータは、目標地形データのＸ座標がＸ＝Ａ，・・・，Ｆである部位に関するものである場合には、図５に示したように、各部位におけるＺ軸方向の土質を示すデータとなり、例えば、Ａ地点における土質は、高さＺ＝ｈ１では砂質、Ｚ＝０においては砂質もしくは砂利質の中間、Ｚ＝ｈ２においては砂利質と粘土の中間、Ｚ＝ｈｆにおいては粘土となる。
In FIG. 7A, the
続いて、出力算出部３０９ｂは、原単位データ記憶部３０４から原単位データ読み込み（ステップＳ３３０）、土質抽出部３０９ａの抽出結果（土質に関するデータ）から土質出力変換テーブルに基づいて目標出力（目標速度）を算出する（ステップＳ３４０）。出力算出部３０９ｂで算出される目標出力（目標速度）は、油圧ショベル４が作業する際の指標である目標機械データと同様の形式、すなわち、図８に示した形式で算出される。すなわち、目標出力（目標速度）は、目標機械データと同様に、油圧ショベル４に推奨される目標速度（目標出力、目標掘削速度、目標掘削力）の高低がわかるような形式、すなわち、高低を段階的に示した形式（例えば、Ｈｉｇｈ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｌｏｗの３段階）でマッピングされている。
Subsequently, the output calculation unit 309b reads the basic unit data from the basic unit data storage unit 304 (step S330), and from the extraction result (data related to the soil quality) of the
続いて、降水量算出部３０９ｃは、変動要因データ記憶部３０５に変動要因データの一つとして記憶された降水量データテーブルを読み込み（ステップＳ３５０）、降水量データテーブルから出力補正係数テーブルに基づいて補正係数を算出する（ステップＳ３６０）。例えば、施工現場３の直近の降水量が多ければ多いほど土砂が重くなるため、油圧ショベル４の掘削速度や掘削力を増加させるような補正係数を算出する。また、長期間にわたり降水量がゼロの場合は、土砂が完全に乾燥して固くなるため、油圧ショベル４の掘削速度や掘削力を増加させるような補正係数を算出する。
Subsequently, the
続いて、出力補正部３０９ｅは、出力算出部３０９ｂで算出された目標出力（目標速度）に出力補正係数算出部３０９ｄで算出された補正係数を反映し、目標機械データ算出部３０９の出力である目標機械データとして出力する（ステップＳ３７０）。補正係数の反映方法は、出力算出部３０９ｂで算出された目標出力（目標速度）の形式によって異なるが、例えば、油圧ショベル４の掘削速度や掘削力を増加させるような補正係数の場合を考えると、出力算出部３０９ｂで算出された目標出力（目標速度）を一段階増加させる、すなわち、ＨｉｇｈはＨｉｇｈに、ＭｉｄｄｌｅはＨｉｇｈに、ＬｏｗはＭｉｄｄｌｅに増加させることが考えられる。また、目標機械データとして油圧アクチュエータの目標速度を考える場合には、Ｈｉｇｈ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｌｏｗのそれぞれの段階に相当する値として各段階に設定された数値に補正係数を乗算することも考えられる。
Subsequently, the
次に、本発明の一実施の形態に係る油圧ショベルの処理システムについて説明する。 Next, the processing system of the hydraulic excavator according to the embodiment of the present invention will be described.
図９は、油圧ショベルの処理システムの処理内容を示す機能ブロック図である。 FIG. 9 is a functional block diagram showing the processing contents of the processing system of the hydraulic excavator.
油圧ショベル４における処理システムの各機能は、図２に示した油圧ショベル４の例えば、車体コントローラ２０２により適宜実現されている。なお、車体コントローラ２０２により実現される処理システムは、通信回路網１６（例えば、衛星通信回路を含むインターネット通信網など）を介してサーバコンピュータ２や施工現場３の携帯型情報端末７、情報端末８などとデータ通信可能なＷｉ−Ｆｉなどのインターフェース（図示せず）を備えている。
Each function of the processing system in the
図９において、油圧ショベル４の処理システムである車体コントローラ２０２は、ＧＰＳアンテナ５０の受信結果に基づいて油圧ショベル４のグローバル座標系における絶対位置を検出する位置検出部９０２と、位置検出部９０２の検出結果、すなわち、油圧ショベル４のグローバル座標系における位置情報（絶対位置）をサーバコンピュータ２に出力する位置出力部９０３と、サーバコンピュータ２で算出、出力されて油圧ショベル４で受信した目標地形データ取得部９０４と、油圧ショベル４で受信した目標地形データに付加された目標機械データを抽出して取得する目標機械データ取得部９０６と、姿勢センサ２２１〜２２４からの検出結果に基づいて作業装置２０１および車体本体２００の姿勢情報を取得する姿勢検出部９０１と、姿勢検出部９０１で検出した姿勢情報と位置検出部９０２で検出した位置情報と目標地形データ取得部９０４で取得した目標地形データと目標機械データ取得部９０６で取得した目標機械データとに基づいて、作業装置２０１を駆動する油圧アクチュエータの目標速度を含む目標アクチュエータ速度を設定する目標アクチュエータ出力設定部９０７と、姿勢検出部９０１で検出した姿勢情報と位置検出部９０２で検出した位置情報と目標地形データ取得部９０４で取得した目標地形データとに基づいて作業装置２０１での掘削における目標面を設定し、目標アクチュエータ出力設定部９０７で設定した目標アクチュエータ出力を目標面の情報とともに付加情報として表示装置２０４に出力して表示することによりオペレータに伝達するガイダンス部９０５とを備えている。
In FIG. 9, the
位置検出部９０２は、姿勢情報として、車体傾斜（車体本体２００のロール角、ピッチ角、ヨ一角）と、ブーム２３１、アーム２３２、及びバケット２３３の対地角から算出される各リンクの角度であるリンク角度とを算出して出力する。また、ガイダンス部９０５は、油圧ショベル４の周辺の目標地形データからバケット爪先付近のデータを抽出して目標面を設定し、この目標面とバケット２３３の爪先２３３Ｐとの位置関係を運転室２０５内に配置されたモニタ等の表示装置２０４に表示して伝達することによりオペレータを支援する。
The
図１０は、目標アクチュエータ出力設定部の処理内容を示す機能ブロック図である。 FIG. 10 is a functional block diagram showing the processing contents of the target actuator output setting unit.
図１０において、目標アクチュエータ出力設定部９０７は、姿勢検出部９０１で検出した姿勢情報（車体傾斜、リンク角度）、及び、位置検出部９０２で検出した車体本体２００の位置情報（絶対位置）に基づいて、バケット２３３の爪先２３３Ｐの位置を算出する爪先位置算出部１００１と、目標地形データ取得部９０４で取得した目標地形データと爪先位置算出部１００１で算出したバケット２３３の爪先２３３Ｐの位置（爪先位置）をと比較して目標面を設定する目標面設定部１００２と、目標機械データ取得部９０６で取得した目標速度（バケット２３３の爪先２３３Ｐの目標速度）、目標面設定部１００２で設定した目標面、及び、爪先位置算出部１００１で算出した爪先位置に基づいて、目標面に対して爪先位置が追従するように、かつ、可能な限り目標速度を実現するように作業装置２０１の各油圧アクチュエータ２１１〜２１３を動作させるための制御速度（バケット２３３の爪先２３３Ｐの推奨速度）を算出して出力する姿勢制御部１００３と、姿勢制御部１００３で算出した制御速度、及び、姿勢検出部９０１からのリンク角度に応じて各油圧アクチュエータ２１１〜２１３の速度（ブーム２３１、アーム２３２、バケット２３３の角速度）を設定し、目標速度を含めて目標アクチュエータ速度として出力する目標アクチュエータ速度設定部１００４とを有している。
In FIG. 10, the target actuator
爪先位置算出部１００１は、予め記憶されている作業装置２０１の各フロント部材２３１〜２３３の寸法値とリンク角度を用いて、ブームピン２４１を基準とする座標系における爪先２３３Ｐの位置を幾何学的に算出し、算出された爪先２３３Ｐの位置を、車体傾斜を加味して車体本体２００の位置を表す座標系（車体座標系）上の位置に変換することによりバケット２３３の爪先２３３Ｐの位置（爪先位置）を算出する。
The toe
目標面設定部１００２は、例えば、目標地形データとして、図５におけるＺ＝ｈ１上の６地点（Ｘ＝Ａ，・・・，Ｆ）が与えられたとすると、この点群データからバケット２３３の爪先２３３Ｐの位置（爪先位置）に近い複数の点を選択し、これらの点を結ぶことによって目標面を生成する。
For example, assuming that the target
姿勢制御部１００３は、例えば、目標面と爪先位置の偏差に応じたフィードバック指令値を算出するフィードバック制御を行い、目標速度に対してフィードバック指令値を加算することにより制御速度を算出する。
The
目標アクチュエータ速度設定部１００４は、例えば、ロボットアームの分野で良く知られているヤコビ行列等を用いた運動学モデルを用い、制御速度と各リンク角度とに応じて各油圧アクチュエータ２１１〜２１３の速度（ブーム２３１、アーム２３２、及び、バケット２３３の角速度）を算出する。なお、本実施の形態では図示及び説明を省略するが、目標アクチュエータ速度として旋回速度を含んで設定する場合もある。
The target actuator
図１１は、表示装置における表示の一例を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing an example of display in the display device.
表示装置２０４は、作業機械の一つである油圧ショベル４の運転室２０５内に配置され、ガイダンス部９０５からの目標面や、目標面とバケット２３３の爪先２３３Ｐとの位置関係、爪先２３３Ｐの目標速度などの情報を表示することによりオペレータに伝達するものである。図１１においては、表示装置２０４に、目標面とバケット２３３の爪先２３３Ｐとの位置関係、目標速度などの情報が表示される支援情報表示部１１２０と、各油圧アクチュエータ２１１〜２１３，３２の目標速度を示す目標操作量ゲージ１１２１，１１２２が表示されている場合を例示している。
The
支援情報表示部１１２０には、目標面を模式的に示す目標面画像１１０２と、目標面に対する爪先２３３Ｐの相対位置を模式的に示すバケット画像１１０１とが表示されている。このように、支援情報表示部１１２０にバケット画像１１０１と目標面画像１１０２を合わせて表示することにより、バケット２３３の爪先２３３Ｐと目標面の距離１１０３を、オペレータが視覚的、直感的に認識できる。
On the support
また、支援情報表示部１１２０には、目標面画像１１０２の周辺に油圧ショベル４が作業する際の目標速度を示す目標速度伝達領域１１１１〜１１１４が表示されている。図１１の例では、目標面画像１１０２の左側上方、左側下方、右側上方、及び、右側下方に、目標速度伝達領域１１１１，１１１２，１１１３，１１１４がそれぞれ配置されている。目標速度伝達領域１１１１〜１１１４の目標速度の表示方法としては、目標速度の大きさに応じて表示方法を段階的に変えることによってオペレータが目標速度を視覚的、直感的に認識できる表示であれば良いが、例えば、目標速度が小さい場合（図８のＬｏｗに相当）には無地の領域（例えば、目標速度伝達領域１１１１〜１１１３）で表示し、目標速度が中程度の場合（図８のＭｉｄｄｌｅに相当）には、他の領域と異なる色や濃度、ハッチングなど（例えば、図１１の目標速度伝達領域１１１４に薄いハッチングで示すような表示方法）で表示する。また、目標速度が大きい場合（図８のＨｉｇｈに相当）には、他の目標速度の場合とさらに異なる色や濃度、ハッチングなどで目標速度伝達領域１１１１〜１１１３を表示する。
Further, the support
図１１においては、目標地形データとして図５に示すＺ＝ｈ１上の６地点（Ｘ＝Ａ，・・・，Ｆ）が与えられており、バケット２３３の爪先２３３Ｐの位置が図５における地点Ｂと地点Ｃの間、かつ、目標地形データ（Ｚ＝ｈ１）よりも上方にある状態を例示している。このとき、Ｚ＝ｈ１上の６地点（Ｘ＝Ａ，・・・，Ｆ）の点群データから、バケット２３３の爪先２３３Ｐの位置に近い２点（地点Ｂおよび地点Ｃ）が選択され、これらの点を結ぶことによって目標面が生成される。
In FIG. 11, six points (X = A, ..., F) on Z = h1 shown in FIG. 5 are given as target terrain data, and the position of the
目標操作量ゲージ１１２１，１１２２は、各油圧アクチュエータ２１１〜２１３，３２の目標速度に対応する操作レバー装置５の目標操作量を表示しており、運転室２０５に配置された操作レバー装置５の位置および操作方向に対応するように、すなわち、オペレータが感覚的に分かりやすいように、左側の目標操作量ゲージ１１２１には、右旋回（ＳＷＲ）、左旋回（ＳＷＬ）、アームダンプ（ＡＭＤ）、及び、アームクラウド（ＡＭＣ）の各操作に対応する目標速度に関する情報が、右側の目標操作量ゲージ１１２２には、ブーム下げ（ＢＭＤ）、ブーム上げ（ＢＭＵ）、バケットクラウド（ＭＫＣ）、及び、バケットダンプ（ＢＫＤ）の各操作に対応する目標速度に関する情報がそれぞれ表示されている。また、各目標操作量ゲージ１１２１，１１２２では、目標アクチュエータ出力設定部９０７で設定した目標アクチユエータ速度（ブーム２３１、アーム２３２、及び、バケット２３３の角速度、及び上部旋回体２００Ａの旋回速度）の目標速度に対応する目標操作量に応じて、その速度（操作量）の大小がわかるように、目標操作量ゲージ１１２１，１１２２に黒のマーカーをプロットしている。なお、図１１では、旋回操作が不要な状態を例示しているため、旋回の目標操作量として白のマーカーが目標操作量ゲージ１１２１の原点（基準位置）付近にプロットされている。
The target operation amount gauges 1121, 1122 display the target operation amount of the
このように、バケット２３３の爪先２３３Ｐと目標面の距離の上方に加えて、バケット２３３の爪先２３３Ｐの目標速度、及び、各油圧アクチュエータ（ブーム２３１、アーム２３２、バケット２３３）の目標速度に対応する目標操作量を表示することにより、適切な作業を行うための指標をオペレータに提供できるため、油圧ショベル４の作業効率を向上することができる。
In this way, in addition to the upper distance between the
なお、油圧ショベル４の例えば車体コントローラ２０２には、目標アクチュエータ出力設定部９０７で設定した目標アクチュエータ出力に応じて各油圧アクチュエータ２１１〜２１３，３２の出力を制御するアクチュエータ出力制御部２０２Ａが備えられている。アクチュエータ出力制御部２０２Ａでは、目標アクチュエータ出力設定部９０７で設定した各油圧アクチュエータの速度（ブーム２３１、アーム２３２、及び、バケット２３３の角速度）を各シリンダの速度（ブームシリンダ２１１、アームシリンダ２１２、及び、バケットシリンダ２１３の速度）に変換し、変換した速度を実現するように各油圧シリンダ２１１〜２１３を駆動する。例えば、油圧ショベル４で良く知られている油圧パイロット方式の場合には、パイロット圧を制御する電磁弁の駆動電流を制御することにより各油圧シリンダ２１１〜２１３の速度を所定の値に制御する。このように、車体コントローラ２０２に実装されたアクチュエータ出力制御部２０２Ａによって、目標アクチュエータ出力設定部９０７で設定した各油圧アクチュエータ２１１〜２１３の速度を制御することができるため、オペレータの操作をより適切にアシストすることが可能となり、油圧ショベル４の作業効率を向上することができる。
For example, the
なお、本実施の形態の施工管理システム１においては、目標機械データを付加した目標地形データをサーバコンピュータ２で生成して油圧ショベル４に出力する場合を例示して説明したがこれに限られず、例えば、目標機械データおよび目標地形データの少なくとも一方を油圧ショベル４の処理システムである車体コントローラ２０２で生成するように構成してもよい。すなわち、例えば、油圧ショベル４の車体コントローラ２０２に、現況地形データ取得部３０２、設計地形データ取得部３０３、原単位データ記憶部３０４、変動要因データ記憶部３０５、施工計画データ算出部３０６、目標地形データ算出部３０７、目標機械データ算出部３０９の各機能部を配置し、それらの各機能部で必要な情報を通信機能などにより適宜外部から取得して、油圧ショベル４の車体コントローラ２０２で目標機械データおよび目標地形データを生成することが考えられる。或いは、油圧ショベル４の車体コントローラ２０２に上記各機能部の少なくとも一部を配置し、目標機械データや目標地形データの生成の工程の一部を油圧ショベル４の車体コントローラ２０２で行うように構成してもよい。
In the
以上のように構成した本実施の形態の特徴を説明する。 The features of the present embodiment configured as described above will be described.
（１）上記の実施の形態では、作業機械で利用される情報を算出するサーバコンピュータ２を備えた施工管理システム１において、前記サーバコンピュータは、施工現場で稼動する作業機械（例えば、油圧ショベル４）から出力される前記作業機械の位置情報を取得する位置情報取得部３０１と、前記施工現場の現況地形データを取得する現況地形データ取得部３０２と、前記施工現場の設計地形データを取得する設計地形データ取得部３０３と、前記作業機械の少なくとも種類及び車格の情報を含む原単位データを記憶する原単位データ記憶部３０４と、予め取得した少なくとも土質データ及び気象データの情報を含む変動要因データを記憶する変動要因データ記憶部３０５と、前記現況地形データ、前記設計地形データ、前記原単位データ、及び、前記変動要因データに基づいて、前記施工現場における土砂の少なくとも切土計画データ及び盛土計画データを含む施工計画データを算出する施工計画データ算出部３０６と、前記施工計画データと前記位置情報とに基づいて、前記作業機械の作業目標とする目標地形データを算出する目標地形データ算出部３０７と、前記変動要因データと前記目標地形データとに基づいて、前記作業機械の車体に取り付けられた作業装置の駆動に係る目標速度を含む目標機械データを算出する目標機械データ算出部３０９と、少なくとも前記目標機械データを前記作業機械に出力する出力部（例えば、出力装置３０８）とを有するものとした。
(1) In the above embodiment, in the
（２）また、上記（１）の施工管理システムにおいて、前記サーバコンピュータの前記出力部は、前記目標地形データに前記目標機械データを付加して出力するものとした。 (2) Further, in the construction management system of the above (1), the output unit of the server computer adds the target machine data to the target terrain data and outputs the data.
（３）また、上記（１）の施工管理システムにおいて、前記作業機械は、前記作業機械の車体に取り付けられた前記作業装置２０１と、前記作業装置を駆動するための少なくとも１つのアクチュエータ（例えば、ブームシリンダ２１１、アームシリンダ２１２、バケットシリンダ２１３）とを備え、前記施工管理システムは、前記作業機械の動作を制御する車体コントローラ２０２と、表示装置とを備え、前記車体コントローラは、前記作業機械および前記作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出部９０１と、前記作業機械の位置情報を検出する位置検出部と、前記施工管理システムの前記サーバコンピュータの前記出力部から出力された前記目標地形データを取得する目標地形データ取得部９０４と、前記目標地形データに付加されて前記施工管理システムから出力された前記目標機械データを取得する目標機械データ取得部９０６と、前記姿勢情報、前記位置情報、及び、前記目標地形データに基づいて、前記作業装置による作業の基準となる目標面を設定し、前記目標面と前記作業装置との位置関係の情報をオペレータに伝達するガイダンス部９０５と、前記姿勢情報、前記位置情報、前記目標地形データ、及び、前記目標機械データに基づいて、前記作業装置の目標速度を含む目標アクチュエータ出力を設定する目標アクチュエータ出力設定部９０７とを備え、前記ガイダンス部は、前記目標面に前記目標アクチュエータ出力を付加してオペレータに伝達するものとした。
(3) Further, in the construction management system of the above (1), the work machine includes the
（４）また、上記（３）の作業機械（例えば、油圧ショベル４）において、前記車体コントローラは、前記目標面に応じて前記作業装置の姿勢を制御する姿勢制御部１００３と、前記目標アクチュエータ出力に応じて前記アクチュエータの出力を制御するアクチュエータ出力制御部２０２Ａとをさらに備えるものとした。
(4) Further, in the work machine (for example, hydraulic excavator 4) of the above (3), the vehicle body controller has an
（５）また、上記の実施の形態では、施工現場で稼動する作業機械（例えば、油圧ショベル４）であって、前記作業機械の車体に取り付けられた作業装置２０１と、前記作業装置を駆動するための少なくとも１つのアクチュエータ（例えば、ブームシリンダ２１１、アームシリンダ２１２、バケットシリンダ２１３）と、前記作業機械の動作を制御する車体コントローラ２０２と、表示装置とを備えた作業機械において、前記車体コントローラは、前記作業機械および前記作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出部９０１と、前記作業機械の位置情報を検出する位置検出部９０２と、前記施工現場の現況地形データを取得する現況地形データ取得部３０２と、前記施工現場の設計地形データを取得する設計地形データ取得部３０３と、前記作業機械の少なくとも種類及び車格の情報を含む原単位データを記憶する原単位データ記憶部３０４と、予め取得した少なくとも土質データ及び気象データの情報を含む変動要因データを記憶する変動要因データ記憶部３０５と、前記現況地形データ、前記設計地形データ、前記原単位データ、及び、前記変動要因データに基づいて、前記施工現場における土砂の少なくとも切土計画データ及び盛土計画データを含む施工計画データを算出する施工計画データ算出部３０６と、前記施工計画データと前記位置情報とに基づいて、前記作業機械の作業目標とする目標地形データを算出する目標地形データ算出部３０７と、前記変動要因データと前記目標地形データとに基づいて、前記作業機械の車体に取り付けられた作業装置の駆動に係る目標速度を含む目標機械データを算出する目標機械データ算出部３０９と、前記姿勢情報、前記位置情報、前記目標地形データ、及び、前記目標機械データに基づいて、前記作業装置の目標速度を含む目標アクチュエータ出力を設定する目標アクチュエータ出力設定部と、前記姿勢情報、前記位置情報、及び、前記目標地形データに基づいて、前記作業装置による作業の基準となる目標面を設定し、前記目標面と前記作業装置との位置関係の情報をオペレータに伝達するガイダンス部９０５とを備え、前記ガイダンス部は、前記目標面に前記目標アクチュエータ出力を付加してオペレータに伝達するものとした。
(5) Further, in the above-described embodiment, the work machine (for example, hydraulic excavator 4) operating at the construction site is used to drive the
＜付記＞
なお、上記の実施の形態においては、エンジン等の原動機で油圧ポンプを駆動する一般的な油圧ショベルやホイールローダを例に挙げて説明したが、油圧ポンプをエンジン及びモータで駆動するハイブリッド式の油圧ショベルや、油圧ポンプをモータのみで駆動する電動式の油圧ショベルやホイールローダ等にも本発明が適用可能であることは言うまでもない。
<Additional notes>
In the above embodiment, a general hydraulic excavator or wheel loader for driving a hydraulic pump with a prime mover such as an engine has been described as an example, but a hybrid hydraulic pump for driving the hydraulic pump with an engine and a motor has been described. Needless to say, the present invention can be applied to excavators, electric hydraulic excavators and wheel loaders in which a hydraulic pump is driven only by a motor.
また、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications and combinations within a range that does not deviate from the gist thereof. Further, the present invention is not limited to the one including all the configurations described in the above-described embodiment, and includes the one in which a part of the configurations is deleted. Further, each of the above configurations, functions and the like may be realized by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function.
１…施工管理システム、２…サーバコンピュータ、３…施工現場、４…油圧ショベル（作業機械）、５…操作レバー装置、６…測位衛星、７…携帯型情報端末、８，１３，１５…情報端末、９…現場事務所、１０…ドローン（無人飛行機）、１１…カメラ、１２…施工会社、１４…サービスセンタ、１６…通信回路網、３１…旋回フレーム、３２…旋回油圧モータ、３３…エンジン、３４…油圧ポンプ、３５…コントロールバルブ、５０…ＧＰＳアンテナ、２００…車体本体、２００Ａ…上部旋回体、２００Ｂ…下部走行体、２０１…作業装置（フロント装置）、２０２…車体コントローラ、２０２Ａ…アクチュエータ出力制御部、２０４…表示装置、２０５…運転室、２１１…ブームシリンダ、２１２…アームシリンダ、２１３…バケットシリンダ、２２１…ブーム角センサ、２２２…アーム角センサ、２２３…バケット角センサ、２２４…車体傾斜センサ、２３１…ブーム、２３２…アーム、２３３…バケット、２３３Ｐ…爪先、２４１…ブームピン、２４２…アームピン、２４３…バケットピン、２５０ａ，２５０ｂ…走行油圧モータ、２５１ａ，２５１ｂ…クローラフレーム、２５２ａ，２５２ｂ…クローラ、３０１…位置情報取得部、３０２…現況地形データ取得部、３０２ａ…現況地形情報記憶部、３０３…設計地形データ取得部、３０３ａ…設計図面記憶部、３０４…原単位データ記憶部、３０５…変動要因データ記憶部、３０６…施工計画データ算出部、３０７…目標地形データ算出部、３０８…出力装置、３０９…目標機械データ算出部、３０９ａ…土質抽出部、３０９ｂ…出力算出部、３０９ｃ…降水量算出部、３０９ｄ…出力補正係数算出部、３０９ｅ…出力補正部、９０１…姿勢検出部、９０２…位置検出部、９０３…位置出力部、９０４…目標地形データ取得部、９０５…ガイダンス部、９０６…目標機械データ取得部、９０７…目標アクチュエータ出力設定部、１００１…爪先位置算出部、１００２…目標面設定部、１００３…姿勢制御部、１００４…目標アクチュエータ速度設定部、１１０１…バケット画像、１１０２…目標面画像、１１０３…距離、１１１１〜１１１４…目標速度伝達領域、１１２０…支援情報表示部、１１２１，１１２２…目標操作量ゲージ
1 ... Construction management system, 2 ... Server computer, 3 ... Construction site, 4 ... Hydraulic excavator (work machine), 5 ... Operation lever device, 6 ... Positioning satellite, 7 ... Portable information terminal, 8, 13, 15 ... Information Terminal, 9 ... field office, 10 ... drone (unmanned airplane), 11 ... camera, 12 ... construction company, 14 ... service center, 16 ... communication network, 31 ... swivel frame, 32 ... swivel hydraulic motor, 33 ... engine , 34 ... hydraulic pump, 35 ... control valve, 50 ... GPS antenna, 200 ... body body, 200A ... upper swing body, 200B ... lower traveling body, 201 ... work device (front device), 202 ... body controller, 202A ... actuator Output control unit, 204 ... Display device, 205 ... Driver's cab, 211 ... Boom cylinder, 212 ... Arm cylinder, 213 ... Bucket cylinder, 221 ... Boom angle sensor, 222 ... Arm angle sensor, 223 ... Bucket angle sensor, 224 ... Body Tilt sensor, 231 ... boom, 232 ... arm, 233 ... bucket, 233P ... toe, 241 ... boom pin, 242 ... arm pin, 243 ... bucket pin, 250a, 250b ... traveling hydraulic motor, 251a, 251b ... crawler frame, 252a, 252b ... Crawler, 301 ... Position information acquisition unit, 302 ... Current terrain data acquisition unit, 302a ... Current terrain information storage unit, 303 ... Design terrain data acquisition unit, 303a ... Design drawing storage unit, 304 ... Basic unit data storage unit, 305 ... Fluctuation factor data storage unit, 306 ... Construction plan data calculation unit, 307 ... Target terrain data calculation unit, 308 ... Output device, 309 ... Target machine data calculation unit, 309a ... Soil extraction unit, 309b ... Output calculation unit, 309c ... Precipitation calculation unit, 309d ... Output correction coefficient calculation unit, 309e ... Output correction unit, 901 ... Attitude detection unit, 902 ... Position detection unit, 903 ... Position output unit, 904 ... Target terrain data acquisition unit, 905 ... Guidance unit, 906 ... Target machine data acquisition unit, 907 ... Target actuator output setting unit, 1001 ... Toe position calculation unit, 1002 ... Target surface setting unit, 1003 ... Attitude control unit, 1004 ... Target actuator
Claims (5)
前記サーバコンピュータは、
施工現場で稼動する作業機械から出力される前記作業機械の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記施工現場の現況地形データを取得する現況地形データ取得部と、
前記施工現場の設計地形データを取得する設計地形データ取得部と、
前記作業機械の少なくとも種類及び車格の情報を含む原単位データを記憶する原単位データ記憶部と、
予め取得した少なくとも土質データ及び気象データの情報を含む変動要因データを記憶する変動要因データ記憶部と、
前記現況地形データ、前記設計地形データ、前記原単位データ、及び、前記変動要因データに基づいて、前記施工現場における土砂の少なくとも切土計画データ及び盛土計画データを含む施工計画データを算出する施工計画データ算出部と、
前記施工計画データと前記位置情報とに基づいて、前記作業機械の作業目標とする目標地形データを算出する目標地形データ算出部と、
前記変動要因データと前記目標地形データとに基づいて、前記作業機械の車体に取り付けられた作業装置の駆動に係る目標速度を含む目標機械データを算出する目標機械データ算出部と、
少なくとも前記目標機械データを前記作業機械に出力する出力部と
を有することを特徴とする施工管理システム。 In a construction management system equipped with a server computer that calculates information used in work machines
The server computer
A position information acquisition unit that acquires the position information of the work machine output from the work machine operating at the construction site, and
The current terrain data acquisition unit that acquires the current terrain data of the construction site, and
The design terrain data acquisition unit that acquires the design terrain data of the construction site,
A basic unit data storage unit that stores basic unit data including information on at least the type and vehicle class of the work machine, and a basic unit data storage unit.
A variable factor data storage unit that stores variable factor data including at least soil data and meteorological data information acquired in advance,
A construction plan that calculates construction plan data including at least soil cutting plan data and embankment plan data of earth and sand at the construction site based on the current terrain data, the design terrain data, the basic unit data, and the fluctuation factor data. Data calculation unit and
A target terrain data calculation unit that calculates target terrain data as a work target of the work machine based on the construction plan data and the position information.
A target machine data calculation unit that calculates target machine data including a target speed related to driving a work device attached to the vehicle body of the work machine based on the fluctuation factor data and the target topography data.
A construction management system characterized by having at least an output unit that outputs the target machine data to the work machine.
前記サーバコンピュータの前記出力部は、前記目標地形データに前記目標機械データを付加して出力することを特徴とする施工管理システム。 In the construction management system according to claim 1,
The output unit of the server computer is a construction management system characterized in that the target machine data is added to the target terrain data and output.
前記作業機械は、
前記作業機械の車体に取り付けられた前記作業装置と、
前記作業装置を駆動するための少なくとも１つのアクチュエータとを備え、
前記施工管理システムは、
前記作業機械の動作を制御する車体コントローラと、
表示装置とを備え、
前記車体コントローラは、
前記作業機械および前記作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出部と、
前記作業機械の位置情報を検出する位置検出部と、
前記施工管理システムの前記サーバコンピュータの前記出力部から出力された前記目標地形データを取得する目標地形データ取得部と、
前記目標地形データに付加されて前記施工管理システムから出力された前記目標機械データを取得する目標機械データ取得部と、
前記姿勢情報、前記位置情報、及び、前記目標地形データに基づいて、前記作業装置による作業の基準となる目標面を設定し、前記目標面と前記作業装置との位置関係の情報を前記表示装置に出力して表示することによりオペレータに伝達するガイダンス部と、
前記姿勢情報、前記位置情報、前記目標地形データ、及び、前記目標機械データに基づいて、前記作業装置の目標速度を含む目標アクチュエータ出力を設定する目標アクチュエータ出力設定部とを備え、
前記ガイダンス部は、前記目標面に前記目標アクチュエータ出力を付加してオペレータに伝達することを特徴とする施工管理システム。 In the construction management system according to claim 1,
The work machine
The work device attached to the vehicle body of the work machine and
With at least one actuator for driving the work device,
The construction management system
A vehicle body controller that controls the operation of the work machine,
Equipped with a display device
The body controller
A posture detection unit that detects posture information of the work machine and the work device, and
A position detection unit that detects the position information of the work machine, and
A target terrain data acquisition unit that acquires the target terrain data output from the output unit of the server computer of the construction management system, and a target terrain data acquisition unit.
A target machine data acquisition unit that acquires the target machine data added to the target terrain data and output from the construction management system, and
Based on the posture information, the position information, and the target terrain data, a target surface as a reference for work by the work device is set, and information on the positional relationship between the target surface and the work device is displayed on the display device. Guidance unit that transmits to the operator by outputting to
A target actuator output setting unit that sets a target actuator output including a target speed of the work device based on the attitude information, the position information, the target terrain data, and the target machine data is provided.
The guidance unit is a construction management system characterized in that the target actuator output is added to the target surface and transmitted to the operator.
前記車体コントローラは、
前記目標面に応じて前記作業装置の姿勢を制御する姿勢制御部と、
前記目標アクチュエータ出力に応じて前記アクチュエータの出力を制御するアクチュエータ出力制御部と
をさらに備えたことを特徴とする施工管理システム。 In the construction management system according to claim 3,
The body controller
An attitude control unit that controls the posture of the work device according to the target surface,
A construction management system further provided with an actuator output control unit that controls the output of the actuator according to the target actuator output.
前記作業機械の車体に取り付けられた作業装置と、
前記作業装置を駆動するための少なくとも１つのアクチュエータと、
前記作業機械の動作を制御する車体コントローラと、
表示装置とを備えた作業機械において、
前記車体コントローラは、
前記作業機械および前記作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出部と、
前記作業機械の位置情報を検出する位置検出部と、
前記施工現場の現況地形データを取得する現況地形データ取得部と、
前記施工現場の設計地形データを取得する設計地形データ取得部と、
前記作業機械の少なくとも種類及び車格の情報を含む原単位データを記憶する原単位データ記憶部と、
予め取得した少なくとも土質データ及び気象データの情報を含む変動要因データを記憶する変動要因データ記憶部と、
前記現況地形データ、前記設計地形データ、前記原単位データ、及び、前記変動要因データに基づいて、前記施工現場における土砂の少なくとも切土計画データ及び盛土計画データを含む施工計画データを算出する施工計画データ算出部と、
前記施工計画データと前記位置情報とに基づいて、前記作業機械の作業目標とする目標地形データを算出する目標地形データ算出部と、
前記変動要因データと前記目標地形データとに基づいて、前記作業機械の車体に取り付けられた作業装置の駆動に係る目標速度を含む目標機械データを算出する目標機械データ算出部と、
前記姿勢情報、前記位置情報、前記目標地形データ、及び、前記目標機械データに基づいて、前記作業装置の目標速度を含む目標アクチュエータ出力を設定する目標アクチュエータ出力設定部と、
前記姿勢情報、前記位置情報、及び、前記目標地形データに基づいて、前記作業装置による作業の基準となる目標面を設定し、前記目標面と前記作業装置との位置関係の情報を前記表示装置に出力して表示することによりオペレータに伝達するガイダンス部とを備え、
前記ガイダンス部は、前記目標面に前記目標アクチュエータ出力を付加してオペレータに伝達することを特徴とする作業機械。 A work machine that operates at a construction site
A work device attached to the body of the work machine and
With at least one actuator for driving the work equipment,
A vehicle body controller that controls the operation of the work machine,
In a work machine equipped with a display device
The body controller
A posture detection unit that detects posture information of the work machine and the work device, and
A position detection unit that detects the position information of the work machine, and
The current terrain data acquisition unit that acquires the current terrain data of the construction site, and
The design terrain data acquisition unit that acquires the design terrain data of the construction site,
A basic unit data storage unit that stores basic unit data including information on at least the type and vehicle class of the work machine, and a basic unit data storage unit.
A variable factor data storage unit that stores variable factor data including at least soil data and meteorological data information acquired in advance,
A construction plan that calculates construction plan data including at least cut cutting plan data and embankment plan data of earth and sand at the construction site based on the current topography data, the design topography data, the basic unit data, and the fluctuation factor data. Data calculation unit and
A target terrain data calculation unit that calculates target terrain data as a work target of the work machine based on the construction plan data and the position information.
A target machine data calculation unit that calculates target machine data including a target speed related to driving a work device attached to the vehicle body of the work machine based on the fluctuation factor data and the target topography data.
A target actuator output setting unit that sets a target actuator output including a target speed of the work device based on the attitude information, the position information, the target terrain data, and the target machine data.
Based on the posture information, the position information, and the target terrain data, a target surface as a reference for work by the work device is set, and information on the positional relationship between the target surface and the work device is displayed on the display device. It is equipped with a guidance unit that transmits to the operator by outputting and displaying on the
The guidance unit is a work machine characterized in that the target actuator output is added to the target surface and transmitted to the operator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018044784A JP6782270B2 (en) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Construction management system and work machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018044784A JP6782270B2 (en) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Construction management system and work machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019159727A JP2019159727A (en) | 2019-09-19 |
| JP6782270B2 true JP6782270B2 (en) | 2020-11-11 |
Family
ID=67996941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018044784A Active JP6782270B2 (en) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Construction management system and work machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6782270B2 (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7165638B2 (en) * | 2019-09-25 | 2022-11-04 | 日立建機株式会社 | working machine |
| JP7219196B2 (en) * | 2019-09-30 | 2023-02-07 | 日立建機株式会社 | Construction management system |
| JP7470539B2 (en) | 2020-03-18 | 2024-04-18 | 日立建機株式会社 | Construction history information management system |
| JP7349956B2 (en) * | 2020-04-14 | 2023-09-25 | 株式会社小松製作所 | Construction method and construction system |
| JP2021179826A (en) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | コベルコ建機株式会社 | Remote operation assistance server, remote operation assistance system, and remote operation assistance method |
| JP7481908B2 (en) * | 2020-05-29 | 2024-05-13 | 株式会社小松製作所 | Drilling plan creating device, work machine, and drilling plan creating method |
| JP7390991B2 (en) | 2020-07-31 | 2023-12-04 | 日立建機株式会社 | Work machines and construction support systems |
| JP7076020B1 (en) | 2021-02-02 | 2022-05-26 | 日立建機株式会社 | Automatic work system |
| US20240183131A1 (en) * | 2021-06-25 | 2024-06-06 | Hiroshima University | Construction machine and construction machine management system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001073223A2 (en) * | 2000-03-31 | 2001-10-04 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Work managing method suited to work site, managing system, and managing apparatus |
| JP2017043885A (en) * | 2015-08-24 | 2017-03-02 | 株式会社小松製作所 | Wheel loader |
| JP6567940B2 (en) * | 2015-10-05 | 2019-08-28 | 株式会社小松製作所 | Construction management system |
| JP6506205B2 (en) * | 2016-03-31 | 2019-04-24 | 日立建機株式会社 | Construction machinery |
-
2018
- 2018-03-12 JP JP2018044784A patent/JP6782270B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019159727A (en) | 2019-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6782270B2 (en) | Construction management system and work machine | |
| JP6496182B2 (en) | Construction planning system | |
| JP6567940B2 (en) | Construction management system | |
| KR102570490B1 (en) | Shovel and shovel display device | |
| CN106661867B (en) | Shovel and control method thereof | |
| CN105339759B (en) | The control system of Work machine and the control method of Work machine | |
| US9322148B2 (en) | System and method for terrain mapping | |
| EP3045589B1 (en) | Computation device and computation method of basic information for excavation area-limiting control, and construction equipment | |
| WO2017061518A1 (en) | Construction management system, construction management method and management device | |
| WO2016140055A1 (en) | Image display system of work machine, remote control system of work machine, and work machine | |
| KR20190126792A (en) | Shovel, shovel management and support system | |
| WO2017061511A1 (en) | Shape measuring system and shape measuring method | |
| JPWO2018164172A1 (en) | Excavator and construction equipment work support system | |
| CN113107043A (en) | Controlling motion of a machine using sensor fusion | |
| EP3904612B1 (en) | Method and system for generating earthmoving prescriptions | |
| WO2019117166A1 (en) | Shovel machine | |
| WO2017061512A1 (en) | Work-performing method, control system for work machine, and work machine | |
| JP6815462B2 (en) | Shape measurement system and shape measurement method | |
| US11939742B2 (en) | Control device and control method | |
| JP6928740B2 (en) | Construction management system, work machine, and construction management method | |
| JP2018178711A (en) | Method for generating shape information of construction site, and control system for work machine | |
| JP7166326B2 (en) | Construction management system | |
| CN110191990A (en) | Control system, method and the working truck of working truck | |
| JP2020041358A (en) | Construction machine | |
| US20230143733A1 (en) | Construction method and construction system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191219 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200930 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201006 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201019 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6782270 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |