WO2023166885A1

WO2023166885A1 - Information calibration method

Info

Publication number: WO2023166885A1
Application number: PCT/JP2023/002169
Authority: WO
Inventors: 隆之片岡; 崇幸篠田; 光内田; 創一茨木
Original assignee: 株式会社小松製作所; 国立大学法人広島大学
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2023-01-25
Publication date: 2023-09-07
Also published as: JP2023128874A

Abstract

The present invention accurately calibrates information pertaining to a work machine by means of simple tasks. This information calibration method comprises: stopping a measurement target at at least three different measurement points in a plane, in order; measuring the posture of a work machine relative to a vehicle body when the measurement target is stopped at each measurement point; measuring the distance between each of the measurement points; and deriving information in which the difference is minimized between measurement point measurement coordinates based on the distances and in a coordinate system defined in the plane, and measurement point calculated coordinates calculated using the posture and the information, and updating the information.

Description

情報較正方法Information calibration method

　本開示は、作業機械に関する情報を較正するための情報較正方法に関する。 The present disclosure relates to an information calibration method for calibrating information about work machines.

　情報化施工とは、建設土木事業における施工において、情報通信技術（ＩＣＴ）の活用により、高効率かつ高精度な施工を実現するものである。情報化施工技術の一例として、トータルステーションまたはＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　Systems：全地球航法衛星システム）などの位置計測装置を用いて作業機械の位置を取得し、施工箇所の設計データと現況地形データとの差分に関する情報を作業機械の運転席モニタへ提供する、マシンガイダンス技術が提案されている。 Information-aided construction is the use of information and communication technology (ICT) in the construction and civil engineering business to achieve highly efficient and highly accurate construction. As an example of information-aided construction technology, we acquire the position of the work machine using a position measuring device such as a total station or GNSS (Global Navigation Satellite Systems), and compare the design data of the construction site with the current topographical data. Machine guidance techniques have been proposed to provide differential information to a work machine cab monitor.

　作業機械の一つに油圧ショベルがある。油圧ショベルは、ブーム、アーム、及びバケットから構成される作業機を備えてよい。ブーム、アーム、及びバケットは、順にピンにより回動可能に支持されてよい。マシンガイダンス技術を用いた施工に関し、非特許文献１には、ＩＣＴ油圧ショベルのアーム寸法など各可動部のピン間の寸法およびバケット寸法を測定することが記載されている。 A hydraulic excavator is one of the work machines. A hydraulic excavator may include a working machine that includes a boom, an arm, and a bucket. The boom, arm and bucket may in turn be pivotally supported by pins. Regarding construction using machine guidance technology, Non-Patent Document 1 describes measuring the dimensions between pins and bucket dimensions of each movable part such as arm dimensions of an ICT hydraulic excavator.

　情報化施工の精度を担保するには、作業機械の位置データを正確に取得することが求められる。油圧ショベルの場合、この位置データとは、バケットの先端の位置データを指す。バケットの先端の位置データは、油圧ショベルの本体に備わるＧＮＳＳアンテナの位置情報、作業機の幾何形状、および作業機の姿勢の情報から算出される。幾何形状には、作業機を構成するリンクの各ピン間の距離がある。各ピン間の距離は、機械内コントローラに情報として記憶されており、施工の前に較正される。　In order to ensure the accuracy of information-aided construction, it is necessary to accurately acquire the position data of work machines. In the case of excavators, this position data refers to the position data of the tip of the bucket. The position data of the tip of the bucket is calculated from the position information of the GNSS antenna provided in the main body of the hydraulic excavator, the geometric shape of the work machine, and the information of the attitude of the work machine. Geometry includes the distance between each pin of the links that make up the implement. The distance between each pin is stored as information in the in-machine controller and calibrated prior to installation.

　作業機の各ピン間の距離を較正するには、各ピンの位置に測量ターゲットを取り付けて、トータルステーション、レーザトラッカなどの測量機器を用いて、各ピンの位置をそれぞれ測定することが行われていた。これらの測量機器は高価なため、較正にコストがかかっていた。工事現場に高価な測量機器を用意せずとも簡便に較正ができる方法の提供が望まれている。 In order to calibrate the distance between each pin of a work machine, a survey target is attached to each pin position, and the position of each pin is measured using a surveying instrument such as a total station or laser tracker. Ta. These surveying instruments are expensive and therefore costly to calibrate. It is desired to provide a simple calibration method without preparing expensive surveying equipment at the construction site.

　本開示では、情報化施工のための作業機械に関する情報を安価で容易に較正できる、情報較正方法が提案される。 This disclosure proposes an information calibration method that can inexpensively and easily calibrate information about work machines for information-aided construction.

　本開示に従うと、作業機械に関する情報を較正する情報較正方法が提案される。作業機械は、車体と、車体に対して相対移動可能な作業機とを有している。作業機械の作業機に、測定ターゲットが設定される。情報較正方法は、以下の処理を備えている。第１の処理は、平面上の少なくとも３点の相異なる測定点に、測定ターゲットを順次停止させることである。第２の処理は、測定ターゲットを各々の測定点に停止させた状態で、車体に対する作業機の姿勢を計測することである。第３の処理は、各々の測定点間の距離を計測することである。第４の処理は、平面上に規定される座標系における、測定点間の距離に基づく測定点の計測座標と、作業機の姿勢と作業機械に関する情報とを用いて計算される測定点の計算座標と、の差を最小化する情報を導出して、情報を更新することとである。 According to the present disclosure, an information calibration method for calibrating information about work machines is proposed. The working machine has a vehicle body and a working machine that is relatively movable with respect to the vehicle body. A measurement target is set on the working machine of the working machine. The information calibration method comprises the following processes. The first process is to sequentially stop the measurement target at at least three different measurement points on the plane. The second process is to measure the posture of the work implement with respect to the vehicle body while the measurement target is stopped at each measurement point. The third process is to measure the distance between each measurement point. The fourth processing is the calculation of the measurement points using the measurement coordinates of the measurement points based on the distance between the measurement points in the coordinate system defined on the plane, and the attitude of the work machine and information about the work machine. and updating the information by deriving information that minimizes the difference between the coordinates.

　本開示に係る情報較正方法によれば、作業機械に関する情報を安価で容易に較正することができる。 According to the information calibrating method according to the present disclosure, it is possible to calibrate information about work machines easily and inexpensively.

油圧ショベルの外観図である。1 is an external view of a hydraulic excavator; FIG. 油圧ショベルの側面図である。It is a side view of a hydraulic excavator. 油圧ショベルに関する情報を較正する処理の流れを示すフロー図である。FIG. 4 is a flow diagram showing a flow of processing for calibrating information about a hydraulic excavator; バケット刃先を第１の測定点に合わせる動作を示す側面模式図である。FIG. 11 is a schematic side view showing an operation of aligning the cutting edge of the bucket with the first measurement point; バケット刃先を第２の測定点に合わせる動作を示す側面模式図である。FIG. 11 is a schematic side view showing an operation of aligning the blade edge of the bucket with the second measurement point; バケット刃先を第３の測定点に合わせる動作を示す側面模式図である。FIG. 11 is a schematic side view showing an operation of aligning the blade edge of the bucket with the third measurement point; ブームピンの座標を示す側面模式図である。It is a side schematic diagram showing the coordinates of the boom pin.

　以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 The embodiment will be described below based on the drawings. In the following description, the same reference numerals are given to the same parts. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

　図１は、実施形態に基づく情報較正方法によって情報が較正される作業機械の一例としての、油圧ショベル１００の外観図である。実施形態においては、作業機械として、油圧ショベル１００を例に挙げて説明する。 FIG. 1 is an external view of a hydraulic excavator 100 as an example of a working machine whose information is calibrated by the information calibrating method based on the embodiment. In the embodiments, a hydraulic excavator 100 will be described as an example of a working machine.

　図１に示されるように、油圧ショベル１００は、本体１と、油圧により作動する作業機２とを有している。本体１は、旋回体３と、走行体５とを有している。走行体５は、一対の履帯５Ｃｒと、走行モータ５Ｍとを有している。走行モータ５Ｍは、走行体５の駆動源として設けられている。走行モータ５Ｍは、油圧により作動する油圧モータである。 As shown in FIG. 1, the hydraulic excavator 100 has a main body 1 and a work machine 2 that operates hydraulically. The main body 1 has a revolving body 3 and a traveling body 5 . The traveling body 5 has a pair of crawler belts 5Cr and a traveling motor 5M. The traveling motor 5M is provided as a drive source for the traveling body 5. As shown in FIG. The traveling motor 5M is a hydraulic motor operated by hydraulic pressure.

　油圧ショベル１００の動作時には、走行体５、より具体的には履帯５Ｃｒが、地面に接触している。走行体５は、履帯５Ｃｒの回転により地面を走行可能である。なお、走行体５が履帯５Ｃｒの代わりに車輪（タイヤ）を有していてもよい。 During operation of the hydraulic excavator 100, the traveling body 5, more specifically the crawler belt 5Cr, is in contact with the ground. The traveling body 5 can travel on the ground by rotating the crawler belt 5Cr. Note that the traveling body 5 may have wheels (tires) instead of the crawler belts 5Cr.

　旋回体３は、走行体５の上に配置され、かつ走行体５により支持されている。旋回体３は、走行体５に対して相対移動可能である。旋回体３は、旋回軸ＲＸを中心として走行体５に対して旋回可能に、走行体５に搭載されている。旋回体３は、走行体５上に、旋回サークル部を介して取り付けられている。旋回サークル部は、平面視した本体１の略中央部に配置されている。旋回サークル部は、円環状の概略形状を有しており、内周面に旋回用の内歯を有している。この内歯と噛み合うピニオンが、図示しない旋回モータに装着されている。旋回モータから駆動力が伝達されて旋回サークル部が回転することにより、旋回体３が走行体５に対して相対回転可能とされている。 The revolving body 3 is arranged on the running body 5 and supported by the running body 5 . The revolving body 3 is relatively movable with respect to the traveling body 5 . The revolving body 3 is mounted on the running body 5 so as to be able to revolve with respect to the running body 5 about the revolving axis RX. The revolving body 3 is mounted on the traveling body 5 via a revolving circle portion. The turning circle portion is arranged substantially in the center of the main body 1 in plan view. The turning circle portion has an annular general shape, and has internal teeth for turning on its inner peripheral surface. A pinion that meshes with the internal teeth is attached to a turning motor (not shown). The revolving body 3 can rotate relative to the traveling body 5 by rotating the revolving circle portion by transmitting the driving force from the revolving motor.

　旋回体３は、キャブ４を有している。油圧ショベル１００の乗員（オペレータ）は、このキャブ４に搭乗して、油圧ショベル１００を操縦する。キャブ４には、オペレータが着座する運転席４Ｓが設けられている。オペレータは、キャブ４内において油圧ショベル１００を操作可能である。オペレータは、キャブ４内において、作業機２の操作が可能であり、走行体５に対する旋回体３の旋回操作が可能であり、また走行体５による油圧ショベル１００の走行操作が可能である。油圧ショベル１００は、油圧ショベル１００から離れた場所から無線により遠隔操作されてもよい。 The revolving body 3 has a cab 4. A crew member (operator) of the hydraulic excavator 100 rides on the cab 4 and steers the hydraulic excavator 100 . The cab 4 is provided with a driver's seat 4S on which an operator sits. An operator can operate the excavator 100 inside the cab 4 . In the cab 4 , the operator can operate the work implement 2 , can swivel the revolving body 3 with respect to the traveling body 5 , and can operate the excavator 100 to travel by the traveling body 5 . The excavator 100 may be wirelessly remotely controlled from a location away from the excavator 100 .

　実施形態においては、キャブ４内の運転席４Ｓに着座したオペレータを基準として、油圧ショベル１００の旋回体３における各部の位置関係について説明する。前後方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータの前後方向をいう。運転席４Ｓに着座したオペレータに正対する方向が前方向であり、運転席４Ｓに着座したオペレータの背後方向が後方向である。左右方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータの左右方向をいう。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対したときの右側、左側がそれぞれ右方向、左方向である。上下方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータの上下方向をいう。運転席４Ｓに着座したオペレータの足元側が下側、頭上側が上側である。 In the embodiment, the positional relationship of each part of the revolving body 3 of the hydraulic excavator 100 will be described with reference to the operator seated in the driver's seat 4S in the cab 4. The front-back direction refers to the front-back direction of the operator seated on the driver's seat 4S. The direction facing the operator seated on the driver's seat 4S is the forward direction, and the direction behind the operator seated on the driver's seat 4S is the rearward direction. The left-right direction refers to the left-right direction of the operator seated on the driver's seat 4S. The right side and the left side when an operator sitting in the driver's seat 4S faces the front are the right direction and the left direction, respectively. The vertical direction refers to the vertical direction of the operator seated on the driver's seat 4S. The operator seated on the driver's seat 4S faces the lower side, and the upper side faces the operator's head.

　前後方向において、旋回体３から作業機２が突き出している側が前方向であり、前方向と反対方向が後方向である。前方向を視て左右方向の右側、左側がそれぞれ右方向、左方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。 In the front-rear direction, the side where the working machine 2 protrudes from the revolving body 3 is the front direction, and the direction opposite to the front direction is the rear direction. The right side and the left side in the horizontal direction are the right direction and the left direction, respectively, when viewed in the forward direction. In the vertical direction, the side with the ground is the lower side, and the side with the sky is the upper side.

　旋回体３は、エンジンが収容されるエンジンルーム９と、旋回体３の後部に設けられるカウンタウェイトとを有している。エンジンルーム９には、駆動力を発生するエンジン、エンジンの発生する駆動力を受けて油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプなどが配置されている。エンジンの代わりに蓄電池を搭載し、蓄電池に蓄えられた電力によって電動モータを駆動させ、電動モータの駆動力を用いて油圧ポンプを作動させる電動ショベルであってもよい。 The revolving body 3 has an engine room 9 in which the engine is housed, and a counterweight provided at the rear part of the revolving body 3 . In the engine room 9, an engine that generates a driving force, a hydraulic pump that receives the driving force generated by the engine and supplies working oil to the hydraulic actuators, and the like are arranged. The electric excavator may have a storage battery instead of the engine, drive an electric motor with electric power stored in the storage battery, and operate a hydraulic pump using the driving force of the electric motor.

　旋回体３において、エンジンルーム９の前方に手すり１９が設けられている。手すり１９には、アンテナ２１が設けられている。アンテナ２１は、たとえばＧＮＳＳ用のアンテナである。アンテナ２１は、左右方向に互いに離れるように旋回体３に設けられた第１アンテナ２１Ａおよび第２アンテナ２１Ｂを有している。 A handrail 19 is provided in front of the engine room 9 in the revolving body 3 . An antenna 21 is provided on the handrail 19 . Antenna 21 is, for example, a GNSS antenna. The antenna 21 has a first antenna 21A and a second antenna 21B provided on the revolving body 3 so as to be separated from each other in the horizontal direction.

　作業機２は、旋回体３に搭載されており、旋回体３によって支持されている。作業機２は、ブーム６と、アーム７と、バケット８とを有している。ブーム６は、旋回体３に回転可能に連結されている。アーム７は、ブーム６に回転可能に連結されている。バケット８は、アーム７に回転可能に連結されている。バケット８は、複数の刃を有している。バケット８の先端部を、刃先８ａと称する。 The work machine 2 is mounted on the revolving body 3 and supported by the revolving body 3 . The work implement 2 has a boom 6 , an arm 7 and a bucket 8 . The boom 6 is rotatably connected to the revolving body 3 . Arm 7 is rotatably connected to boom 6 . Bucket 8 is rotatably connected to arm 7 . Bucket 8 has a plurality of blades. A tip portion of the bucket 8 is referred to as a cutting edge 8a.

　なお、バケット８は、刃を有していなくてもよい。バケット８の先端部は、ストレート形状の鋼板で形成されていてもよい。 It should be noted that the bucket 8 may not have blades. The tip of the bucket 8 may be formed of a straight steel plate.

　ブーム６の基端部は、ブームフートピン１３（以下、ブームピンという）を介して旋回体３に連結されている。アーム７の基端部は、アーム連結ピン１４（以下、アームピンという）を介してブーム６の先端部に連結されている。バケット８は、バケット連結ピン１５（以下、バケットピンという）を介してアーム７の先端部に連結されている。 The base end of the boom 6 is connected to the revolving body 3 via a boom foot pin 13 (hereinafter referred to as "boom pin"). A base end portion of the arm 7 is connected to a tip end portion of the boom 6 via an arm connection pin 14 (hereinafter referred to as an arm pin). The bucket 8 is connected to the tip of the arm 7 via a bucket connecting pin 15 (hereinafter referred to as bucket pin).

　ブーム６は、旋回体３に対して相対移動可能である。ブーム６は、ブームピン１３を中心に、旋回体３に対して相対回転可能である。ブームピン１３は、旋回体３に設けられている。ブームピン１３は、旋回体３に対する作業機２の相対移動の基準となる、基準点をなす。アーム７は、ブーム６に対して相対移動可能である。アーム７は、アームピン１４を中心に、ブーム６に対して相対回転可能である。バケット８は、アーム７に対して相対移動可能である。バケット８は、バケットピン１５を中心に、アーム７に対して相対回転可能である。 The boom 6 is movable relative to the revolving body 3. The boom 6 is rotatable relative to the revolving body 3 around the boom pin 13 . The boom pin 13 is provided on the revolving body 3 . The boom pin 13 forms a reference point that serves as a reference for relative movement of the work implement 2 with respect to the revolving body 3 . Arm 7 is relatively movable with respect to boom 6 . The arm 7 is rotatable relative to the boom 6 around the arm pin 14 . Bucket 8 is relatively movable with respect to arm 7 . Bucket 8 is rotatable relative to arm 7 around bucket pin 15 .

　アーム７およびバケット８は、バケット８がアーム７に対して相対回転しない状態で、一体的にブーム６に対して相対移動可能、具体的には相対回転可能である。ブーム６、アーム７およびバケット８は、バケット８がアーム７に対して相対回転せず、かつアーム７がブーム６に対して相対回転しない状態で、一体的に旋回体３に対して相対移動可能、具体的には相対回転可能である。 The arm 7 and the bucket 8 are integrally movable relative to the boom 6, specifically rotatable relative to each other, while the bucket 8 does not rotate relative to the arm 7. The boom 6, the arm 7 and the bucket 8 are integrally movable relative to the revolving structure 3 while the bucket 8 does not rotate relative to the arm 7 and the arm 7 does not rotate relative to the boom 6. , specifically relatively rotatable.

　作業機２のブーム６は、旋回体３に対して、ブーム６の基端部に設けられたブームピン１３を中心に回動する。旋回体３に対して回動するブーム６の特定の部分、たとえばブーム６の先端部が移動する軌跡は円弧状である。その円弧を含む平面が、図１に示す動作平面Ｐとして特定される。動作平面Ｐは、上下方向に延びるとともに前後方向に延びる平面である。動作平面Ｐは、作業機２の左右方向の中心にあって旋回体３の中心軸を含み、上下方向および前後方向に広がる平面である。ブームピン１３、アームピン１４およびバケットピン１５は、動作平面Ｐと直交する方向、すなわち左右方向に延びている。動作平面Ｐは、ブーム６、アーム７およびバケット８の各々の回動中心となる軸線の、少なくとも一つ（実施形態の場合、三つ全て）と直交している。 The boom 6 of the work machine 2 rotates around the boom pin 13 provided at the base end of the boom 6 with respect to the revolving body 3 . A locus along which a specific portion of the boom 6 that rotates relative to the revolving body 3, such as the tip of the boom 6, moves is arcuate. A plane containing the arc is identified as the motion plane P shown in FIG. The action plane P is a plane that extends in the vertical direction and in the front-rear direction. The operation plane P is a plane that is located at the center of the work machine 2 in the left-right direction, includes the center axis of the revolving body 3, and extends in the up-down direction and the front-rear direction. The boom pin 13, the arm pin 14, and the bucket pin 15 extend in a direction perpendicular to the plane of motion P, that is, in the left-right direction. The plane of operation P is orthogonal to at least one (all three in the embodiment) of the axis of each of the boom 6 , the arm 7 and the bucket 8 .

　ブーム６は動作平面Ｐ上で旋回体３に対して回動動作する。同様に、アーム７は動作平面Ｐ上でブーム６に対して回動動作し、バケット８は動作平面Ｐ上でアーム７に対して回動動作する。実施形態の作業機２は、その長手方向における全体が動作平面Ｐ上で動作する。バケット８の刃先８ａは、動作平面Ｐ上を移動する。動作平面Ｐは、作業機２の可動範囲を含む平面である。動作平面Ｐは、ブーム６、アーム７およびバケット８の各々と交差している。動作平面Ｐは、ブーム６、アーム７およびバケット８の左右方向の中心に設定することができる。 The boom 6 rotates with respect to the revolving body 3 on the operation plane P. Similarly, the arm 7 rotates relative to the boom 6 on the plane P of motion, and the bucket 8 rotates relative to the arm 7 on the plane P of motion. The work machine 2 of the embodiment operates on the action plane P in its entirety in its longitudinal direction. The cutting edge 8a of the bucket 8 moves on the action plane P. As shown in FIG. The action plane P is a plane that includes the movable range of the work implement 2 . A plane of motion P intersects each of boom 6 , arm 7 and bucket 8 . The plane of motion P can be set at the center of the boom 6, the arm 7 and the bucket 8 in the lateral direction.

　図１に示すように、動作平面Ｐ上における一方向がＸ軸として設定され、動作平面Ｐ状における上記一方向に直交する方向がＺ軸として設定される。Ｘ軸とＺ軸とは、互いに直交している。動作平面Ｐにおける座標軸の設定については後述する。 As shown in FIG. 1, one direction on the motion plane P is set as the X-axis, and a direction orthogonal to the one direction on the motion plane P is set as the Z-axis. The X-axis and Z-axis are orthogonal to each other. The setting of the coordinate axes on the motion plane P will be described later.

　作業機２は、ブームシリンダ１０と、アームシリンダ１１と、バケットシリンダ１２とを有している。ブームシリンダ１０は、ブーム６を駆動する。アームシリンダ１１は、アーム７を駆動する。バケットシリンダ１２は、バケット８を駆動する。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、およびバケットシリンダ１２のそれぞれは、作動油によって駆動される油圧シリンダである。 The working machine 2 has a boom cylinder 10 , an arm cylinder 11 and a bucket cylinder 12 . A boom cylinder 10 drives the boom 6 . Arm cylinder 11 drives arm 7 . Bucket cylinder 12 drives bucket 8 . Each of the boom cylinder 10, the arm cylinder 11, and the bucket cylinder 12 is a hydraulic cylinder driven by hydraulic fluid.

　作業機２は、複数のリンク部材が関節を介して接続されたリンク機構を構成している。ブーム６、アーム７およびバケット８は、それぞれリンク部材を構成している。ブームピン１３は、旋回体３とブーム６とを接続する関節に相当する。アームピン１４は、ブーム６とアーム７とを接続する関節に相当する。バケットピン１５は、アーム７とバケット８とを接続する関節に相当する。 The work machine 2 constitutes a link mechanism in which a plurality of link members are connected via joints. The boom 6, arm 7 and bucket 8 each constitute a link member. The boom pin 13 corresponds to a joint that connects the revolving body 3 and the boom 6 . Arm pin 14 corresponds to a joint that connects boom 6 and arm 7 . Bucket pin 15 corresponds to a joint that connects arm 7 and bucket 8 .

　バケットシリンダ１２は、アーム７に取り付けられている。バケットシリンダ１２が伸縮することにより、アーム７に対してバケット８が回転する。作業機２は、バケットリンクを有している。バケットリンクは、バケットシリンダ１２とバケット８とを連結している。 The bucket cylinder 12 is attached to the arm 7. The bucket 8 rotates with respect to the arm 7 by expanding and contracting the bucket cylinder 12 . The work machine 2 has a bucket link. The bucket link connects the bucket cylinder 12 and the bucket 8 .

　油圧ショベル１００には、コントローラ２６が搭載されている。コントローラ２６は、油圧ショベル１００の動作を制御する。コントローラ２６は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、不揮発性メモリ、タイマなどを含んで構成されるコンピュータである。 A controller 26 is mounted on the hydraulic excavator 100 . The controller 26 controls operations of the excavator 100 . The controller 26 is a computer including a CPU (Central Processing Unit), a nonvolatile memory, a timer, and the like.

　図２は、図１に示される油圧ショベル１００の側面図である。図２に示されるように、油圧ショベル１００は、ブームＩＭＵ（Inertial　Measurement　Unit）３２、アームＩＭＵ３３、およびバケットＩＭＵ３４をさらに備えている。ブームＩＭＵ３２、アームＩＭＵ３３、およびバケットＩＭＵ３４は、慣性計測装置である。 FIG. 2 is a side view of hydraulic excavator 100 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the excavator 100 further includes a boom IMU (Inertial Measurement Unit) 32, an arm IMU 33, and a bucket IMU . Boom IMU 32, arm IMU 33, and bucket IMU 34 are inertial measurement units.

　ブームＩＭＵ３２は、ブーム６に取り付けられている。アームＩＭＵ３３は、アーム７に取り付けられている。バケットＩＭＵ３４は、バケット８に取り付けられている。ブームＩＭＵ３２、アームＩＭＵ３３、バケットＩＭＵ３４のそれぞれは、前後方向、左右方向および上下方向におけるブーム６、アーム７、バケット８の加速度と、前後方向、左右方向および上下方向まわりのブーム６、アーム７、バケット８の角速度とを計測する。 The boom IMU 32 is attached to the boom 6. Arm IMU 33 is attached to arm 7 . Bucket IMU 34 is attached to bucket 8 . The boom IMU 32, the arm IMU 33, and the bucket IMU 34 respectively detect the acceleration of the boom 6, the arm 7, and the bucket 8 in the longitudinal, lateral, and vertical directions, and the acceleration of the boom 6, the arm 7, and the bucket in the longitudinal, lateral, and vertical directions. 8 angular velocities are measured.

　ブームＩＭＵ３２の検出結果から、ブーム６の角度が算出される。アームＩＭＵ３３の検出結果から、アーム７の角度が検出される。バケットＩＭＵ３４の検出結果から、バケット８の角度が算出される。ブームＩＭＵ３２、アームＩＭＵ３３およびバケットＩＭＵ３４は、旋回体３（油圧ショベル１００の車体）に対する作業機２の姿勢を計測する角度センサを構成している。 The angle of the boom 6 is calculated from the detection result of the boom IMU 32. The angle of arm 7 is detected from the detection result of arm IMU 33 . The angle of the bucket 8 is calculated from the detection result of the bucket IMU 34 . Boom IMU 32, arm IMU 33, and bucket IMU 34 constitute an angle sensor that measures the attitude of work implement 2 with respect to revolving body 3 (the vehicle body of hydraulic excavator 100).

　ブームＩＭＵ３２は、重力方向に対するブーム６の姿勢（角度）を検出する。アームＩＭＵ３３は、重力方向に対するアーム７の姿勢（角度）を検出する。バケットＩＭＵ３４は、重力方向に対するバケット８の姿勢（角度）を検出する。 The boom IMU 32 detects the attitude (angle) of the boom 6 with respect to the direction of gravity. Arm IMU 33 detects the posture (angle) of arm 7 with respect to the direction of gravity. Bucket IMU 34 detects the attitude (angle) of bucket 8 with respect to the direction of gravity.

　角度センサは、上述した各ＩＭＵのほか、他の任意のセンサを含んでもよい。角度センサは、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１またはバケットシリンダ１２に取り付けられた、シリンダに対するシリンダロッドの変位量を検出するシリンダストロークセンサを用い、得られた変位量のデータに基づいてブーム６、アーム７、バケット８の姿勢（角度）を求める形態でもよい。角度センサは、ブームピン１３、アームピン１４またはバケットピン１５に取り付けられたポテンショメータまたはロータリーエンコーダであってもよい。角度センサの検出結果は、コントローラ２６（図１）に入力される。 The angle sensor may include any other sensor in addition to each IMU described above. The angle sensor uses a cylinder stroke sensor attached to the boom cylinder 10, the arm cylinder 11 or the bucket cylinder 12 that detects the amount of displacement of the cylinder rod with respect to the cylinder. 7. Alternatively, the posture (angle) of the bucket 8 may be obtained. The angle sensor may be a potentiometer or rotary encoder attached to boom pin 13 , arm pin 14 or bucket pin 15 . A detection result of the angle sensor is input to the controller 26 (FIG. 1).

　図２に示される距離ｂｍは、ブームピン１３とアームピン１４との間の距離である。距離ｂｍを、ブーム６のリンク長とも称する。距離ａｍは、アームピン１４とバケットピン１５との間の距離である。距離ａｍを、アーム７のリンク長とも称する。距離ｃｍは、バケットピン１５とバケット８の刃先８ａとの間の距離である。距離ｃｍを、バケット８のリンク長とも称する。 The distance bm shown in FIG. 2 is the distance between the boom pin 13 and the arm pin 14. The distance bm is also called the link length of the boom 6 . A distance am is the distance between the arm pin 14 and the bucket pin 15 . Distance am is also referred to as the link length of arm 7 . The distance cm is the distance between the bucket pin 15 and the cutting edge 8 a of the bucket 8 . The distance cm is also called the link length of the bucket 8 .

　図３は、油圧ショベル１００に関する情報を較正する処理の流れを示すフロー図である。図３および以降の図を適宜参照して、油圧ショベル１００に関する情報を較正する処理の詳細について、以下に説明する。油圧ショベル１００に関する情報を較正する処理は、油圧ショベル１００に搭載されているコントローラ２６で実行されてもよく、外部に設けられたコントローラまたは情報処理装置で実行されてもよい。外部に設けられたコントローラが油圧ショベル１００に関する情報を較正する処理を実行する場合、油圧ショベル１００に搭載されているコントローラ２６から、外部のコントローラに、角度センサの検出結果が送信される。 FIG. 3 is a flow diagram showing the flow of processing for calibrating information regarding the hydraulic excavator 100. FIG. Details of the process of calibrating the information about the hydraulic excavator 100 will be described below with appropriate reference to FIG. 3 and subsequent figures. The process of calibrating information about the excavator 100 may be executed by the controller 26 mounted on the excavator 100, or may be executed by an external controller or information processing device. When an externally provided controller executes processing for calibrating information related to the hydraulic excavator 100, the controller 26 mounted on the hydraulic excavator 100 transmits the detection result of the angle sensor to the external controller.

　以下の処理によって較正される油圧ショベル１００に関する情報は、情報化施工を実施するに当たり、バケット８の刃先８ａの位置を正確に導出して、作業機２の位置の演算の精度を向上するために必要な情報である。較正される油圧ショベル１００に関する情報は、たとえば、油圧ショベル１００の作業機２の寸法を含む。距離ｂｍ、距離ａｍ、距離ｃｍは、作業機械に関する情報に含まれる。油圧ショベル１００に関する情報は、三次元空間における油圧ショベル１００の所定部位の位置座標情報、２つの所定部位間の距離情報などであってよい。三次元空間の座標系は、ＩＴＲＦ（International　Terrestrial　Reference　Frame）座標系であってよい。 The information about the hydraulic excavator 100 calibrated by the following processing is used to accurately derive the position of the cutting edge 8a of the bucket 8 and improve the accuracy of the calculation of the position of the work implement 2 when performing information-aided construction. It is necessary information. Information about the excavator 100 to be calibrated includes, for example, the dimensions of the work implement 2 of the excavator 100 . The distance bm, distance am, and distance cm are included in the information about the work machine. The information about the excavator 100 may be position coordinate information of a predetermined portion of the excavator 100 in a three-dimensional space, distance information between two predetermined portions, and the like. The coordinate system of the three-dimensional space may be the ITRF (International Terrestrial Reference Frame) coordinate system.

　まずステップＳ０において、測定ターゲットを設定する。油圧ショベル１００の作業機２の一箇所に、測定ターゲットが設定される。作業機２の複数のリンク部材のうち、バケット８が、旋回体３から最も離れている先端のリンク部材である。先端のリンク部材であるバケット８の一箇所に、測定ターゲットが設定される。実施形態では、バケット８の刃先８ａを、測定ターゲットとして設定する。 First, in step S0, a measurement target is set. A measurement target is set at one location on the work implement 2 of the hydraulic excavator 100 . Among the plurality of link members of the work machine 2 , the bucket 8 is the tip link member that is farthest from the revolving body 3 . A measurement target is set at one point of the bucket 8 which is a link member at the tip. In the embodiment, the cutting edge 8a of the bucket 8 is set as the measurement target.

　ステップＳ１において、バケット８の刃先８ａを測定点Ａ１に合わせる。図４は、バケット８の刃先８ａを測定点Ａ１に合わせる動作を示す側面模式図である。作業機２を動かすことで、バケット８の刃先８ａを地面などに接触させる。その姿勢で、作業機２を停止させる。そのときの刃先８ａの位置を、測定点Ａ１とする。ステップＳ１で、測定ターゲットである刃先８ａを、測定点Ａ１に移動させる。 In step S1, the cutting edge 8a of the bucket 8 is aligned with the measurement point A1. FIG. 4 is a schematic side view showing the operation of aligning the cutting edge 8a of the bucket 8 with the measurement point A1. By moving the working machine 2, the cutting edge 8a of the bucket 8 is brought into contact with the ground or the like. The working machine 2 is stopped in that posture. The position of the cutting edge 8a at that time is defined as a measurement point A1. In step S1, the cutting edge 8a, which is the measurement target, is moved to the measurement point A1.

　ステップＳ２において、バケット８の刃先８ａを測定点Ａ１に停止させた状態で、各角度センサで検出される作業機２の各リンク部材の角度を取得する。バケット８の刃先８ａが測定点Ａ１の位置にあるときの、ブーム６の角度がブームＩＭＵ３２により検出され、アーム７の角度がアームＩＭＵ３３により検出され、バケット８の角度がバケットＩＭＵ３４により検出される。これにより、刃先８ａを測定点Ａ１に停止させた状態での、旋回体３に対する作業機２の姿勢が計測される。 In step S2, with the cutting edge 8a of the bucket 8 stopped at the measurement point A1, the angle of each link member of the working machine 2 detected by each angle sensor is acquired. The angle of the boom 6 is detected by the boom IMU 32, the angle of the arm 7 is detected by the arm IMU 33, and the angle of the bucket 8 is detected by the bucket IMU 34 when the cutting edge 8a of the bucket 8 is at the measurement point A1. As a result, the posture of the working machine 2 with respect to the revolving body 3 is measured while the cutting edge 8a is stopped at the measuring point A1.

　ステップＳ３において、バケット８の刃先８ａを測定点Ａ２に合わせる。図５は、バケット８の刃先８ａを測定点Ａ２に合わせる動作を示す側面模式図である。作業機２を動かすことで、バケット８の刃先８ａを、測定点Ａ１とは異なる位置で地面などに接触させる。図５に示される例では、刃先８ａを前方（車体から離れる方向）へ移動させて、測定点Ａ１よりも前方の位置で刃先８ａを地面に接触させている。その姿勢で、作業機２を停止させる。そのときの刃先８ａの位置を、測定点Ａ２とする。ステップＳ３で、測定ターゲットである刃先８ａを、測定点Ａ１から、測定点Ａ１とは異なる測定点Ａ２へと移動させる。図５に示される例では、ブーム６を下げるとともにアーム７とバケット８とを前方向に移動させている。 In step S3, the cutting edge 8a of the bucket 8 is aligned with the measurement point A2. FIG. 5 is a schematic side view showing the operation of aligning the cutting edge 8a of the bucket 8 with the measurement point A2. By moving the working machine 2, the cutting edge 8a of the bucket 8 is brought into contact with the ground or the like at a position different from the measurement point A1. In the example shown in FIG. 5, the cutting edge 8a is moved forward (in the direction away from the vehicle body) and brought into contact with the ground at a position forward of the measurement point A1. The working machine 2 is stopped in that posture. The position of the cutting edge 8a at that time is defined as a measurement point A2. In step S3, the cutting edge 8a, which is the measurement target, is moved from the measurement point A1 to the measurement point A2 different from the measurement point A1. In the example shown in FIG. 5, the boom 6 is lowered and the arm 7 and the bucket 8 are moved forward.

　ステップＳ４において、Ｘ方向を設定する。図５に示されるように、測定点Ａ１と測定点Ａ２とを結ぶ方向を、動作平面Ｐ上のＸ軸として設定する。測定点Ａ１と測定点Ａ２との上下方向における位置が同じであってもよく、この場合Ｘ方向は水平方向となる。 In step S4, the X direction is set. As shown in FIG. 5, the direction connecting the measurement points A1 and A2 is set as the X-axis on the motion plane P. As shown in FIG. The positions of the measurement points A1 and A2 in the vertical direction may be the same, and in this case the X direction is the horizontal direction.

　ステップＳ５において、バケット８の刃先８ａを測定点Ａ２に停止させた状態で、各角度センサで検出される作業機２の各リンク部材の角度を取得する。バケット８の刃先８ａが測定点Ａ２の位置にあるときの、ブーム６の角度がブームＩＭＵ３２により検出され、アーム７の角度がアームＩＭＵ３３により検出され、バケット８の角度がバケットＩＭＵ３４により検出される。これにより、刃先８ａを測定点Ａ２に停止させた状態での、旋回体３に対する作業機２の姿勢が計測される。 In step S5, with the cutting edge 8a of the bucket 8 stopped at the measurement point A2, the angle of each link member of the working machine 2 detected by each angle sensor is obtained. The angle of the boom 6 is detected by the boom IMU 32, the angle of the arm 7 is detected by the arm IMU 33, and the angle of the bucket 8 is detected by the bucket IMU 34 when the cutting edge 8a of the bucket 8 is at the measurement point A2. As a result, the posture of the working machine 2 with respect to the revolving body 3 is measured while the cutting edge 8a is stopped at the measuring point A2.

　ステップＳ６において、測定点Ａ１と測定点Ａ２との間の距離を計測する。この距離の計測は、レーザ測長器などの安価な測長機器を使用して行なわれてもよい。測長機器の計測結果が、油圧ショベル１００に関する情報を較正する処理を実行するコントローラに入力されてもよい。測長機器が用いられる場合、測定ターゲットであるバケット８の刃先８ａに、レーザ光を反射する反射器が取り付けられてもよく、位置の認識を容易にするためのマーカが設けられてもよい。測定ターゲットとしてレーザ光を反射する反射器を用いる場合、反射器は、レーザ光が照射された方向と同じ方向に光を反射する。また、作業者がワイヤ式測長器または巻き尺などを使用して、手作業で距離を計測してもよい。作業者が、計測結果をコントローラに手入力してもよい。 In step S6, the distance between the measurement points A1 and A2 is measured. This distance measurement may be performed using an inexpensive length measuring device such as a laser length measuring device. A measurement result of the length measuring device may be input to a controller that executes a process of calibrating information regarding the hydraulic excavator 100 . When a length measuring device is used, a reflector that reflects laser light may be attached to the cutting edge 8a of the bucket 8, which is the measurement target, and a marker may be provided to facilitate recognition of the position. When a reflector that reflects laser light is used as the measurement target, the reflector reflects light in the same direction as the direction in which the laser light is emitted. Alternatively, the operator may manually measure the distance using a wire-type length measuring device, a tape measure, or the like. The operator may manually input the measurement results into the controller.

　ステップＳ１～Ｓ５の処理では、バケット８の刃先８ａを地面に接触させたが、水糸をバケット８の刃先８ａに取り付けて垂らすことにより、刃先８ａを地面に接触させずにＸ方向を設定することも可能である。 In the processing of steps S1 to S5, the cutting edge 8a of the bucket 8 is brought into contact with the ground, but by attaching a water thread to the cutting edge 8a of the bucket 8 and hanging it, the X direction is set without contacting the cutting edge 8a with the ground. is also possible.

　ステップＳ７において、バケット８の刃先８ａを測定点Ａ３に合わせる。図６は、バケット８の刃先８ａを測定点Ａ３に合わせる動作を示す側面模式図である。作業機２を動かすことで、バケット８の刃先８ａを、測定点Ａ１，Ａ２よりも上方へ移動させる。その姿勢で、作業機２を停止させる。そのときの刃先８ａの位置を、測定点Ａ３とする。ステップＳ７で、測定ターゲットである刃先８ａを、測定点Ａ１，Ａ２を含む平面における測定点Ａ１，Ａ２とは異なる測定点Ａ３へと移動させる。図６に示される例では、ブーム６を上げるとともにアーム７とバケット８とを後方向に移動させている。 In step S7, the cutting edge 8a of the bucket 8 is aligned with the measurement point A3. FIG. 6 is a schematic side view showing the operation of aligning the cutting edge 8a of the bucket 8 with the measurement point A3. By moving the working machine 2, the cutting edge 8a of the bucket 8 is moved above the measurement points A1 and A2. The working machine 2 is stopped in that posture. The position of the cutting edge 8a at that time is defined as a measurement point A3. In step S7, the cutting edge 8a, which is the measurement target, is moved to a measurement point A3 different from the measurement points A1 and A2 on the plane containing the measurement points A1 and A2. In the example shown in FIG. 6, the boom 6 is raised and the arm 7 and bucket 8 are moved backward.

　図１に示される動作平面Ｐ上に、少なくとも３点の相異なる測定点が設定される。平面である動作平面Ｐ上に、測定点Ａ１，Ａ２，Ａ３が設定される。測定点Ａ１，Ａ２，Ａ３は、各点を頂点とする三角形を形成する。図６では、前後方向（図中の左右方向）において測定点Ａ３が測定点Ａ１と測定点Ａ２との間にある例が示されるが、測定点Ａ３は、測定点Ａ１よりも車体に近くてもよく、測定点Ａ２よりも車体から離れていてもよい。 At least three different measurement points are set on the operation plane P shown in FIG. Measurement points A1, A2, and A3 are set on an operation plane P, which is a plane. The measurement points A1, A2, A3 form a triangle with each point as the vertex. FIG. 6 shows an example in which the measurement point A3 is between the measurement points A1 and A2 in the front-rear direction (horizontal direction in the drawing). , or may be further away from the vehicle body than the measurement point A2.

　ステップＳ８において、Ｚ方向を設定する。図６に示されるように、測定点Ａ３から、測定点Ａ１と測定点Ａ２とを結ぶ直線におろした垂線の方向を、動作平面Ｐ上のＺ軸として設定する。Ｘ方向が水平方向である場合、Ｚ方向は上下方向である。測定点Ａ１を原点に設定し、測定点Ａ１と測定点Ａ２とを結ぶ方向をＸ軸として設定し、Ｘ軸に直交する方向をＺ軸として設定する。これにより、動作平面Ｐ上に計測座標系が規定される。 In step S8, the Z direction is set. As shown in FIG. 6, the direction of the perpendicular drawn from the measuring point A3 to the straight line connecting the measuring points A1 and A2 is set as the Z-axis on the operating plane P. As shown in FIG. If the X direction is horizontal, the Z direction is up and down. The measurement point A1 is set as the origin, the direction connecting the measurement points A1 and A2 is set as the X axis, and the direction perpendicular to the X axis is set as the Z axis. Thereby, a measurement coordinate system is defined on the operation plane P. FIG.

　ステップＳ９において、バケット８の刃先８ａを測定点Ａ３に停止させた状態で、各角度センサで検出される作業機２の各リンク部材の角度を取得する。バケット８の刃先８ａが測定点Ａ３の位置にあるときの、ブーム６の角度がブームＩＭＵ３２により検出され、アーム７の角度がアームＩＭＵ３３により検出され、バケット８の角度がバケットＩＭＵ３４により検出される。これにより、刃先８ａを測定点Ａ３に停止させた状態での、旋回体３に対する作業機２の姿勢が計測される。 In step S9, with the cutting edge 8a of the bucket 8 stopped at the measurement point A3, the angle of each link member of the working machine 2 detected by each angle sensor is acquired. The angle of the boom 6 is detected by the boom IMU 32, the angle of the arm 7 is detected by the arm IMU 33, and the angle of the bucket 8 is detected by the bucket IMU 34 when the cutting edge 8a of the bucket 8 is at the measurement point A3. As a result, the posture of the working machine 2 with respect to the revolving body 3 is measured while the cutting edge 8a is stopped at the measuring point A3.

　ステップＳ１０において、測定点Ａ１と測定点Ａ３との間の距離を計測し、測定点Ａ２と測定点Ａ３との間の距離を計測する。この距離の計測は、ステップＳ６と同様に、安価な測長機器を使用して行なわれてもよく、手作業で行なわれてもよい。 In step S10, the distance between measurement points A1 and A3 is measured, and the distance between measurement points A2 and A3 is measured. This distance measurement may be performed using an inexpensive length-measuring device, or may be performed manually, as in step S6.

　ステップＳ１１において、測定点Ａ３の計測座標を設定する。測定点Ａ３からＸ軸におろした垂線とＸ軸とが交わる点から測定点Ａ１（原点）までの距離を、測定点Ａ３のＸ座標とする。測定点Ａ３を始点として、Ｘ軸におろした垂線がＸ軸と交わる点を終点とした２点間の長さを、測定点Ａ３のＺ座標とする。ステップＳ６で計測した測定点Ａ１と測定点Ａ２との間の距離と、ステップＳ１０で計測した測定点Ａ１と測定点Ａ３との間の距離および測定点Ａ２と測定点Ａ３との間の距離とを用いて、測定点Ａ１，Ａ３を結ぶ直線とＸ軸とのなす角度の余弦を余弦定理により演算し、この余弦と、測定点Ａ１と測定点Ａ３との間の距離とから、測定点Ａ３のＸ座標を求めてもよい。測定点Ａ１，Ａ３を結ぶ直線とＸ軸とのなす角度の正弦を、三角比の公式により演算し、この正弦と、測定点Ａ１と測定点Ａ３との間の距離とから、測定点Ａ３のＺ座標を求めてもよい。なお、求めたい座標（パラメータ）の数に応じて、作業機２を操作して測定点Ａ１，Ａ２，Ａ３以外の位置に刃先８ａを移動させ、本実施形態に示す情報較正方法により各座標の算出を行えばよい。 In step S11, the measurement coordinates of the measurement point A3 are set. Let the X coordinate of the measurement point A3 be the distance from the point where the X axis intersects with the perpendicular drawn from the measurement point A3 to the measurement point A1 (origin). The Z coordinate of the measurement point A3 is defined as the length between two points, starting from the measurement point A3 and ending at the point at which the perpendicular to the X axis intersects the X axis. The distance between the measurement points A1 and A2 measured in step S6, the distance between the measurement points A1 and A3 measured in step S10, and the distance between the measurement points A2 and A3 is used to calculate the cosine of the angle between the straight line connecting the measurement points A1 and A3 and the X-axis by the cosine theorem, and from this cosine and the distance between the measurement points A1 and A3, the measurement point A3 may be obtained. The sine of the angle between the straight line connecting the measurement points A1 and A3 and the X-axis is calculated by the trigonometric ratio formula, and the distance between the measurement points A1 and A3 is used to calculate the angle of the measurement point A3. A Z coordinate may be determined. According to the number of coordinates (parameters) to be obtained, the work machine 2 is operated to move the cutting edge 8a to a position other than the measurement points A1, A2, and A3, and the information calibration method shown in this embodiment is used to determine each coordinate. Calculation should be performed.

　ステップＳ１２において、測定点の計算座標の算出に用いる情報の初期値を入力する。測定点の計算座標の算出に用いる情報は、ブームピン１３のＸ座標Ｘｂｆ、ブームピン１３のＺ座標Ｚｂｆ、ブーム６のリンク長ｂｍ、アーム７のリンク長ａｍ、バケット８のリンク長ｃｍ、アーム７の角度を検出するアームＩＭＵ３３の出力値αに対するオフセット値αｏｆ、ブーム６の角度を検出するブームＩＭＵ３２の出力値βに対するオフセット値βｏｆ、および、バケット８の角度を検出するバケットＩＭＵ３４の出力値Ｃに対するオフセット値Ｃｏｆである。 In step S12, the initial values of the information used to calculate the calculated coordinates of the measurement points are entered. The information used to calculate the calculated coordinates of the measurement points is the X coordinate Xbf of the boom pin 13, the Z coordinate Zbf of the boom pin 13, the link length bm of the boom 6, the link length am of the arm 7, the link length cm of the bucket 8, the link length cm of the arm 7, The offset value αof for the output value α of the arm IMU 33 that detects the angle, the offset value βof for the output value β of the boom IMU 32 that detects the angle of the boom 6, and the offset value βof for the output value C of the bucket IMU 34 that detects the angle of the bucket 8. value Cof.

　図７は、ブームピン１３の座標を示す側面模式図である。上述した手法で、測定点Ａ１を原点として、Ｘ軸およびＺ軸が設定される。ブームピン１３のＸ座標Ｘｂｆは、ブームピン１３と測定点Ａ１との間のＸ方向（たとえば、水平方向）の距離であり、たとえば巻き尺などで計測した値を初期値とすることができる。ブームピン１３のＺ座標Ｚｂｆは、ブームピン１３とＸ軸（たとえば、地面）との間のＺ方向（たとえば、上下方向）の距離であり、たとえば巻き尺などで計測した値を初期値としてもよく、ブームピン１３から履帯５Ｃｒの下面までの寸法の設計値を初期値とすることもできる。設計値とは、油圧ショベル１００を製造するために定めた各部位の寸法である。 FIG. 7 is a schematic side view showing the coordinates of the boom pin 13. FIG. With the method described above, the X-axis and Z-axis are set with the measurement point A1 as the origin. The X coordinate Xbf of the boom pin 13 is the distance in the X direction (horizontal direction, for example) between the boom pin 13 and the measurement point A1. The Z coordinate Zbf of the boom pin 13 is the distance in the Z direction (for example, vertical direction) between the boom pin 13 and the X axis (for example, the ground). The design value of the dimension from 13 to the lower surface of crawler belt 5Cr may be used as the initial value. A design value is a dimension of each part determined for manufacturing the hydraulic excavator 100 .

　ブーム６のリンク長ｂｍ、アーム７のリンク長ａｍおよびバケット８のリンク長ｃｍの初期値は、設計値を用いることができる。角度センサのオフセット値αｏｆ，βｏｆ，Ｃｏｆの初期値をゼロとしてもよい。油圧ショベル１００に関する情報を較正する処理を実行するコントローラに、これらの初期値を入力する。測長機器からコントローラへの自動入力がなされてもよく、コントローラへの手入力が行なわれてもよい。コントローラが情報を記憶する情報記憶部を有していてもよく、一部または全部の情報、たとえばリンク長の設計値、が予め情報記憶部に記憶されていてもよい。 Design values can be used for the initial values of the link length bm of the boom 6, the link length am of the arm 7, and the link length cm of the bucket 8. The initial values of the angle sensor offset values αof, βof, and Cof may be zero. These initial values are input to a controller that executes processing for calibrating information about the excavator 100 . An automatic input from the length measuring device to the controller may be performed, or a manual input to the controller may be performed. The controller may have an information storage section for storing information, and part or all of the information, such as the design value of the link length, may be stored in advance in the information storage section.

　アームＩＭＵ３３の出力値αと、ブームＩＭＵ３２の出力値βと、測定点の計算座標の算出に用いられる各情報の初期値とを用いて、アームピン１４のＸ座標Ｘａｔを、以下の式（１）で計算する。 Using the output value α of the arm IMU 33, the output value β of the boom IMU 32, and the initial values of each information used to calculate the calculated coordinates of the measurement point, the X coordinate Xat of the arm pin 14 is expressed by the following equation (1): Calculate with

　アームピン１４のＺ座標Ｚａｔを、以下の式（２）で計算する。 The Z coordinate Zat of the arm pin 14 is calculated by the following formula (2).

　式（１）で計算されたＸａｔと、バケットＩＭＵ３４の出力値Ｃと、各情報の初期値とを用いて、測定ターゲットであるバケット８の刃先８ａのＸ座標Ｘｔｔを、以下の式（３）で計算する。 Using the Xat calculated by Equation (1), the output value C of the bucket IMU 34, and the initial values of each information, the X coordinate Xtt of the cutting edge 8a of the bucket 8, which is the measurement target, is calculated by the following Equation (3): Calculate with

　式（２）で計算されたＺａｔと、バケットＩＭＵ３４の出力値Ｃと、各情報の初期値とを用いて、バケット８の刃先８ａのＺ座標Ｚｔｔを、以下の式（４）で計算する。 The Z coordinate Ztt of the cutting edge 8a of the bucket 8 is calculated by the following formula (4) using the Zat calculated by the formula (2), the output value C of the bucket IMU 34, and the initial values of each information.

　本実施形態の説明では測定点が３点ある場合について説明するが、後述するように測定点は３点以上あってもよい。したがって、測定点をｎ点として以下数式を用いて説明する。ｎ点の測定点について計測座標を求め、それらの測定点に対応する測定ターゲットの計算座標を計算する。ｎ個の計算座標を、式（５）のように、行列を用いて表すことができる。 In the description of this embodiment, the case where there are three measurement points will be described, but as will be described later, there may be three or more measurement points. Therefore, the number of measurement points is n, and the following description will be made using mathematical formulas. Measurement coordinates are obtained for n measurement points, and calculated coordinates of the measurement target corresponding to those measurement points are calculated. The n calculated coordinates can be expressed using a matrix, as in Equation (5).

　また、ｎ点の測定点についての計測座標を、式（６）のように行列を用いて表すことができる。 Also, the measurement coordinates for the n measurement points can be expressed using a matrix as shown in Equation (6).

　ステップＳ１３において、最小二乗法により、作業機２に関する各情報を導出する。導出される情報は、上述した通り、ブームピン１３のＸ座標Ｘｂｆ、ブームピン１３のＺ座標Ｚｂｆ、ブーム６のリンク長ｂｍ、アーム７のリンク長ａｍ、バケット８のリンク長ｃｍ、アーム７の角度を検出するアームＩＭＵ３３の出力値αに対するオフセット値αｏｆ、ブーム６の角度を検出するブームＩＭＵ３２の出力値βに対するオフセット値βｏｆ、および、バケット８の角度を検出するバケットＩＭＵ３４の出力値Ｃに対するオフセット値Ｃｏｆである。 In step S13, each piece of information about the working machine 2 is derived by the method of least squares. As described above, the derived information includes the X coordinate Xbf of the boom pin 13, the Z coordinate Zbf of the boom pin 13, the link length bm of the boom 6, the link length am of the arm 7, the link length cm of the bucket 8, and the angle of the arm 7. The offset value αof for the output value α of the arm IMU 33 to be detected, the offset value βof for the output value β of the boom IMU 32 for detecting the angle of the boom 6, and the offset value Cof for the output value C of the bucket IMU 34 for detecting the angle of the bucket 8. is.

　式（６）で示される測定点の計測座標Ｐｔｔと、式（５）で示される測定点の計算座標Ｐ^＊ｔｔと、の差を最小化するような、作業機２に関する情報を導出する。たとえば参考文献（茨木創一著、「工作機械の空間精度　３次元運動誤差の幾何学モデル・補正・測定」、森北出版、２０１７年４月）に記載されているように、Ｎｅｗｔｏｎ法を用いた非線形最小二乗法を適用することにより、作業機２のリンク部材の長さ、角度センサのオフセット値を含む各情報を、同時に導出することができる。 Information related to the work implement 2 is derived so as to minimize the difference between the measured coordinates Ptt of the measurement point given by Equation (6) and the calculated coordinates P ^* tt of the measurement point given by Equation (5). For example, as described in the reference (Soichi Ibaraki, "Spatial Accuracy of Machine Tools, Geometric Model, Correction, and Measurement of 3D Motion Error", Morikita Publishing, April 2017), the Newton method was used. By applying the nonlinear least-squares method, it is possible to simultaneously derive each piece of information including the length of the link member of the working machine 2 and the offset value of the angle sensor.

　最後に、ステップＳ１４において、情報を更新する。コントローラの情報記憶部に記憶されていた作業機２に関する情報の初期値を、ステップＳ１３で導出された値で上書きして、作業機２に関する情報を更新する。このようにして、油圧ショベル１００に関する情報を較正する一連の処理を終了する（図３の「エンド」）。なお、本実施形態においては、ステップＳ４やステップＳ８において計測座標系を規定したが、計測座標系を規定せずとも、各測定点の距離に基づく計測点の計測座標を求めてもよい。 Finally, in step S14, the information is updated. The initial value of the information about the work machine 2 stored in the information storage unit of the controller is overwritten with the value derived in step S13 to update the information about the work machine 2 . In this way, a series of processes for calibrating the information on the hydraulic excavator 100 is completed (“END” in FIG. 3). In this embodiment, the measurement coordinate system is specified in steps S4 and S8, but the measurement coordinates of the measurement points may be obtained based on the distances of the measurement points without specifying the measurement coordinate system.

　上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施形態の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。 Although there are some descriptions that overlap with the above description, the characteristic configuration and effects of this embodiment are summarized below.

　実施形態における情報較正方法では、図３に示されるステップＳ１，Ｓ３，Ｓ７において、測定点Ａ１，Ａ２，Ａ３に、測定ターゲットである刃先８ａを順次停止させる。ステップＳ２，Ｓ５，Ｓ９において、刃先８ａを各々の測定点Ａ１，Ａ２，Ａ３に停止させた状態で、車体に対する作業機２の姿勢を計測する。ステップＳ６，Ｓ１０において、各々の測定点Ａ１，Ａ２，Ａ３間の距離を計測する。ステップＳ１３において、測定点間の距離に基づく測定点の計測座標と、作業機２の姿勢と作業機械に関する情報とを用いて計算される測定点の計算座標と、の差を最小化する情報を導出する。ステップＳ１４において、情報を更新する。 In the information calibration method according to the embodiment, in steps S1, S3, and S7 shown in FIG. 3, the cutting edge 8a, which is the measurement target, is sequentially stopped at the measurement points A1, A2, and A3. In steps S2, S5, and S9, the posture of the work implement 2 with respect to the vehicle body is measured while the cutting edge 8a is stopped at each of the measurement points A1, A2, and A3. In steps S6 and S10, the distances between the measurement points A1, A2 and A3 are measured. In step S13, information for minimizing the difference between the measurement coordinates of the measurement points based on the distance between the measurement points and the calculated coordinates of the measurement points calculated using the attitude of the work machine 2 and the information on the work machine is obtained. derive In step S14, information is updated.

　測定点Ａ１，Ａ２，Ａ３間の距離を計測するために、高価な自動追尾型の測長機器を用いる必要がない。手作業で距離を計測してもよく、長さを計測する任意の道具さえあれば安価でどこでも計測ができる。この測定点間の距離を用いて、作業機械に関する情報を較正することができる。したがって、実施形態の情報較正方法によれば、作業機械に関する情報を安価で容易に較正することができる。工事現場において較正をやり直すことも可能になる。この較正された情報に基づいて、バケット８の刃先８ａの位置を正確に導出することができるので、情報化施工における作業機２の位置の演算の精度を向上することができる。　In order to measure the distance between the measurement points A1, A2, and A3, there is no need to use an expensive automatic tracking type length measuring device. Distances may be measured manually, and can be done inexpensively anywhere with any tool for measuring length. The distance between these measurement points can be used to calibrate information about the work machine. Therefore, according to the information calibrating method of the embodiment, it is possible to calibrate the information about the working machine easily at low cost. It is also possible to redo the calibration at the construction site. Based on this calibrated information, the position of the cutting edge 8a of the bucket 8 can be accurately derived, so the accuracy of calculating the position of the working machine 2 in information-aided construction can be improved.

　図１，２に示されるように、作業機２は、旋回体３とブーム６とがブームピン１３を介して接続され、ブーム６とアーム７とがアームピン１４を介して接続され、アーム７とバケット８とがバケットピン１５を介して接続された、リンク機構を有している。実施形態の情報較正方法によって較正される情報は、ブームピン１３とアームピン１４との間の距離と、アームピン１４とバケットピン１５との間の距離とを含む。この距離の情報から、図２に示されるブーム６のリンク長ｂｍおよびアーム７のリンク長ａｍを適切に較正することができる。作業機２の寸法を算出するために各ピンの位置に測量ターゲットを取り付けて各ピンの位置を直接計測しなくてもよいため、短時間の簡便な作業で、油圧ショベル１００の作業機２の寸法の情報を正確に得ることができる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the work machine 2 has a revolving structure 3 and a boom 6 connected via a boom pin 13, a boom 6 and an arm 7 connected via an arm pin 14, and an arm 7 and a bucket. 8 are connected via a bucket pin 15. Information calibrated by the information calibration method of the embodiment includes the distance between boom pin 13 and arm pin 14 and the distance between arm pin 14 and bucket pin 15 . From this distance information, the link length bm of the boom 6 and the link length am of the arm 7 shown in FIG. 2 can be calibrated appropriately. Since it is not necessary to directly measure the position of each pin by attaching a survey target to the position of each pin in order to calculate the dimensions of the working machine 2, it is possible to measure the working machine 2 of the hydraulic excavator 100 by a short and simple work. Dimensional information can be obtained accurately.

　図４に示されるように、測定ターゲットは、複数のリンク部材のうちの先端のリンク部材である、バケット８に設定される。実施形態の情報較正方法によって較正される情報は、測定ターゲットである刃先８ａの位置とバケットピン１５との間の距離とを含む。この距離の情報から、図２に示されるバケット８のリンク長ｃｍを適切に較正することができる。 As shown in FIG. 4, the measurement target is set on the bucket 8, which is the tip link member of the plurality of link members. Information calibrated by the information calibrating method of the embodiment includes the position of the cutting edge 8a, which is the measurement target, and the distance between the bucket pin 15. FIG. From this distance information, the link length cm of the bucket 8 shown in FIG. 2 can be calibrated appropriately.

　図２に示されるように、油圧ショベル１００は、ブームＩＭＵ３２、アームＩＭＵ３３、およびバケットＩＭＵ３４をさらに有している。ブームＩＭＵ３２、アームＩＭＵ３３、およびバケットＩＭＵ３４は、作業機２の姿勢を計測する角度センサとしての機能を有している。実施形態の情報較正方法によって較正される情報は、ブームＩＭＵ３２、アームＩＭＵ３３、およびバケットＩＭＵ３４の出力値に対するオフセット値を含んでいる。これにより、角度センサを適切に較正することができる。 As shown in FIG. 2, the hydraulic excavator 100 further has a boom IMU 32, an arm IMU 33, and a bucket IMU 34. Boom IMU 32 , arm IMU 33 , and bucket IMU 34 function as angle sensors that measure the attitude of work implement 2 . Information calibrated by the information calibration method of the embodiment includes offset values for output values of boom IMU 32 , arm IMU 33 and bucket IMU 34 . This allows the angle sensor to be properly calibrated.

　図１，２に示されるように、油圧ショベル１００の旋回体３に、旋回体３に対する作業機２の相対移動の基準点となるブームピン１３が設けられる。実施形態の情報較正方法によって較正される情報は、動作平面Ｐ上に規定される座標系におけるブームピン１３のＸ座標Ｘｂｆおよびブームピン１３のＺ座標Ｚｂｆを含んでいる。これにより、ブームピン１３の位置を適切に較正することができる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the revolving body 3 of the hydraulic excavator 100 is provided with a boom pin 13 that serves as a reference point for relative movement of the work implement 2 with respect to the revolving body 3 . Information calibrated by the information calibrating method of the embodiment includes the X coordinate Xbf of the boom pin 13 and the Z coordinate Zbf of the boom pin 13 in the coordinate system defined on the operation plane P. This allows the position of the boom pin 13 to be properly calibrated.

　図３に示されるように、実施形態の情報較正方法は、平面である動作平面Ｐ上にＸ軸を設定するステップＳ４と、動作平面Ｐ上にＺ軸を設定するステップＳ８とをさらに備えている。図５，６に示されるように、測定点Ａ１，Ａ２，Ａ３に基づいて座標系を設定し、その座標系における測定点の計測座標と計算座標とに対して最小二乗法を適用することによって、作業機械に関する情報を較正することができる。 As shown in FIG. 3, the information calibration method of the embodiment further comprises a step S4 of setting the X-axis on the motion plane P, which is a plane, and a step S8 of setting the Z-axis on the motion plane P. there is By setting a coordinate system based on the measurement points A1, A2, and A3 as shown in FIGS. , information about the work machine can be calibrated.

　図４，５に示されるように、測定点Ａ１を動作平面Ｐ上の原点に設定し、測定点Ａ１と測定点Ａ２とを結ぶ方向を動作平面Ｐ上のＸ軸として設定する。これにより、Ｘ軸を簡便に設定することができる。図６に示されるように、Ｘ軸に直交する方向をＺ軸として設定することができ、これにより、ＸＺ直交座標系を簡便に設定することができる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the measurement point A1 is set as the origin on the operation plane P, and the direction connecting the measurement points A1 and A2 is set as the X axis on the operation plane P. This makes it possible to easily set the X axis. As shown in FIG. 6, the direction orthogonal to the X-axis can be set as the Z-axis, thereby easily setting the XZ orthogonal coordinate system.

　上記の実施形態の説明では、平面である動作平面Ｐ上に３点の測定点Ａ１，Ａ２，Ａ３を設定する例について説明した。同一の平面上に、より多数の測定点を設定してもよい。たとえば、バケット８の刃先８ａを、測定点Ａ１と測定点Ａ２との間の１つ以上の位置において地面などに接触させて、そのときの刃先８ａの位置を測定点としてもよい。バケット８の刃先８ａを、測定点Ａ１，Ａ２よりも上方の位置であって測定点Ａ３とは異なる１つ以上の位置に移動させて、そのときの刃先８ａの位置を測定点としてもよい。測定点の数を増加させることで、測定点の計測座標と計算座標との差を最小化するような油圧ショベル１００に関する情報の導出を、より精度よく実行することができる。 In the above description of the embodiment, an example was described in which three measurement points A1, A2, and A3 are set on the motion plane P, which is a plane. A larger number of measurement points may be set on the same plane. For example, the blade edge 8a of the bucket 8 may be brought into contact with the ground or the like at one or more positions between the measurement points A1 and A2, and the position of the blade edge 8a at that time may be used as the measurement point. The blade edge 8a of the bucket 8 may be moved to one or more positions above the measurement points A1 and A2 and different from the measurement point A3, and the position of the blade edge 8a at that time may be used as the measurement point. By increasing the number of measurement points, derivation of information about the hydraulic excavator 100 that minimizes the difference between the measured coordinates and the calculated coordinates of the measurement points can be performed more accurately.

　バケット８の刃先８ａを各測定点に停止させた状態で、角度センサの値を複数回取得してもよい。作業機２の各リンク部材のガタによるずれ、油圧装置に特有の微小なリークなどにより、作業機２の先端の刃先８ａが自然落下している場合がある。たとえば、ステップＳ６で距離を計測する前にステップＳ５で角度センサの値を取得し、距離を計測した後に、角度センサの値を再度取得して、角度センサの値に差がないことを確認する機能を備えてもよい。 The value of the angle sensor may be obtained multiple times while the cutting edge 8a of the bucket 8 is stopped at each measurement point. The cutting edge 8a at the tip of the working machine 2 may drop naturally due to deviation due to backlash of each link member of the working machine 2, minute leakage peculiar to the hydraulic system, or the like. For example, before measuring the distance in step S6, the angle sensor value is acquired in step S5, and after the distance is measured, the angle sensor value is acquired again to confirm that there is no difference in the angle sensor value. It may have functions.

　上記の実施形態の説明では、作業機械の一例として油圧ショベル１００を挙げているが、油圧ショベル１００に限らず、ローディングショベル、機械式のロープショベル、電動ショベル、バケットクレーンなどの他の種類の作業機械にも適用可能である。 In the description of the above embodiments, the hydraulic excavator 100 is given as an example of a working machine, but the excavator is not limited to the hydraulic excavator 100, and other types of work such as loading excavators, mechanical rope excavators, electric excavators, bucket cranes, etc. It is also applicable to machines.

　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all changes within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

　１　本体、２　作業機、３　旋回体、５　走行体、６　ブーム、７　アーム、８　バケット、８ａ　刃先、１０　ブームシリンダ、１１　アームシリンダ、１２　バケットシリンダ、１３　ブームフートピン、１４　アーム連結ピン、１５　バケット連結ピン、２６　コントローラ、３２　ブームＩＭＵ、３３　アームＩＭＵ、３４　バケットＩＭＵ、１００　油圧ショベル、Ａ１，Ａ２，Ａ３　位置、Ｐ　動作平面、ＲＸ　旋回軸。 1 Main body, 2 Work machine, 3 Rotating body, 5 Running body, 6 Boom, 7 Arm, 8 Bucket, 8a Cutting edge, 10 Boom cylinder, 11 Arm cylinder, 12 Bucket cylinder, 13 Boom foot pin, 14 Arm connecting pin, 15 Bucket connecting pin, 26 Controller, 32 Boom IMU, 33 Arm IMU, 34 Bucket IMU, 100 Hydraulic excavator, A1, A2, A3 Position, P Motion plane, RX Pivot axis.

Claims

　車体と、前記車体に対して相対移動可能な作業機とを有し、前記作業機に測定ターゲットが設定される、作業機械に関する情報を較正する情報較正方法であって、
　平面上の少なくとも３点の相異なる測定点に、前記測定ターゲットを順次停止させることと、
　前記測定ターゲットを各々の前記測定点に停止させた状態で、前記車体に対する前記作業機の姿勢を計測することと、
　各々の前記測定点間の距離を計測することと、
　前記平面上に規定される座標系における、前記距離に基づく前記測定点の計測座標と、前記姿勢と前記情報とを用いて計算される前記測定点の計算座標と、の差を最小化する前記情報を導出して、前記情報を更新することと、を備える、情報較正方法。 An information calibrating method for calibrating information about a working machine, comprising a vehicle body and a working machine that is relatively movable with respect to the vehicle body, wherein a measurement target is set on the working machine, the method comprising:
sequentially stopping the measurement target at at least three different measurement points on a plane;
measuring the posture of the working machine with respect to the vehicle body while the measurement target is stopped at each of the measurement points;
measuring the distance between each of the measurement points;
minimizing the difference between the measured coordinates of the measurement point based on the distance and the calculated coordinates of the measurement point calculated using the orientation and the information in a coordinate system defined on the plane; deriving information and updating said information.
　前記作業機は、複数のリンク部材が関節を介して接続されたリンク機構を有し、
　前記情報は、複数の前記関節間の距離を含む、請求項１に記載の情報較正方法。 The work machine has a link mechanism in which a plurality of link members are connected via joints,
2. The information calibration method according to claim 1, wherein said information includes distances between a plurality of said joints.
　前記測定ターゲットは、先端の前記リンク部材に設定され、
　前記情報は、前記測定ターゲットの位置と前記関節との距離を含む、請求項２に記載の情報較正方法。 The measurement target is set on the link member at the tip,
3. The method of calibrating information according to claim 2, wherein the information includes the distance between the position of the measurement target and the joint.
　前記作業機械は、前記姿勢を計測する角度センサをさらに有し、
　前記情報は、前記角度センサのオフセット値を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の情報較正方法。 The working machine further has an angle sensor that measures the attitude,
4. The information calibration method according to any one of claims 1 to 3, wherein said information includes an offset value of said angle sensor.
　前記車体に、前記車体に対する前記作業機の相対移動の基準となる基準点が設けられ、
　前記情報は、前記座標系における前記基準点の座標を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の情報較正方法。 The vehicle body is provided with a reference point that serves as a reference for relative movement of the working machine with respect to the vehicle body,
5. The information calibration method according to any one of claims 1 to 4, wherein said information includes coordinates of said reference point in said coordinate system.
　前記平面上に、前記座標系を設定することをさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の情報較正方法。 The information calibration method according to any one of claims 1 to 5, further comprising setting the coordinate system on the plane.
　前記測定点は、第１の測定点と、第２の測定点とを含み、
　前記座標系を設定することは、前記第１の測定点を原点に設定することと、前記第１の測定点と前記第２の測定点とを結ぶ方向を座標軸として設定することと、を含む、請求項６に記載の情報較正方法。 The measurement points include a first measurement point and a second measurement point,
Setting the coordinate system includes setting the first measurement point as an origin and setting a direction connecting the first measurement point and the second measurement point as a coordinate axis. The information calibration method according to claim 6.