JP2021155995A - ショベルの支援装置、ショベルの管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】亀裂の進展を推定することを目的とする。【解決手段】亀裂の進展を推定する推定部と、前記推定部による推定結果を出力する出力部と、を有するショベルの支援装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、ショベルの支援装置、ショベルの管理装置に関する。

従来では、ショベルの動作状態データに基づいて、ショベルの余寿命を算出する技術が知られている。

特開２０１６−２３４８９号公報

上述した従来の技術では、例えば、亀裂が生じた状態でショベルを動作させた場合に、この亀裂の進展の仕方を把握することができず、余寿命の推定ができない。

そこで、上記事情に鑑み、亀裂の進展を推定することを目的とする。

本発明の実施形態に係るショベルの支援装置は、亀裂の進展を推定する推定部と、前記推定部による推定結果を出力する出力部と、を有する。

また、本発明の実施形態に係るショベルの管理装置は、亀裂の進展を推定する推定部と、前記推定部による推定結果を出力する出力部と、を有する。

亀裂の進展を推定できる。

ショベルの側面図である。 実施形態のショベルの管理システムのシステム構成の一例を示す図である。 支援装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 画像解析部の機能を説明する図である。 支援装置の有する画像解析部の処理を説明するフローチャートである。 実施形態における推定結果の表示例を示す図である。 実施形態のショベルの管理システムのシステム構成の他の例を示す図である。 別の実施形態のショベルの管理システムのシステム構成の一例を示す図である。 管理装置の解析部の処理を説明するフローチャートである。 ショベルで繰り返される一連の動作の一例を示す図である。 ショベルの部品の１つの評価点に加わる応力の時間波形の一例を示す図である。 亀裂進展速度と、応力拡大係数範囲との関係を示す図である。 別の実施形態における解析結果の表示例を示す図である。 ショベルの部品の内側に生じた亀裂の例を示す図である。

（実施形態）
最初に、図１を参照し、本発明の実施形態に係る作業機械としてのショベル（掘削機）５０について説明する。図１は、ショベルの側面図である。ショベル１００の下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。

アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成する作業要素としてのブーム４、アーム５、及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３を集合的に「姿勢センサ」と称する。

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、水平面に対するブーム４の傾斜を検出することで上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する加速度センサである。

アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出する。アーム角度センサＳ２は、例えば、水平面に対するアーム５の傾斜を検出することでブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する加速度センサである。

バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度を検出する。バケット角度センサＳ３は、例えば、水平面に対するバケット６の傾斜を検出することでアーム５に対するバケット６の回動角度を検出する加速度センサである。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよく、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されていてもよい。

歪みセンサＳ４は、アタッチメントの歪みを検出する。本実施形態では、歪みセンサＳ４はブーム４の内部に取り付けられてブーム４の伸張又は圧縮による歪みを検出する１軸歪みゲージである。但し、歪みセンサＳ４は、３軸歪みゲージであってもよく、アタッチメントの内部の複数箇所に取り付けられる複数の１軸歪みゲージであってもよく、複数の３軸歪みゲージであってもよく、１又は複数の１軸歪みゲージと１又は複数の３軸歪みゲージの組み合わせであってもよい。歪みセンサＳ４はブーム４の外面に取り付けられていてもよい。

また、ショベル１００には、図示しないが、荷重センサとして、ブームシリンダ７のシリンダ内の油圧（シリンダ圧力）を測定するブーム用圧力センサ、アームシリンダ８のシリンダ圧力を測定するアーム用圧力センサ、バケットシリンダ９のシリンダ圧力を測定するバケット用圧力センサが備えられている。（※別の実施形態の説明で、荷重センサが登場しますので、このように記載しました。図示した方が良い場合は、ご指示下さい。※）
上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、エンジン１１等の動力源及び車体傾斜センサＳ５が搭載されている。キャビン１０内には、コントローラ３０、表示装置４０、音声出力装置４１、入力装置４２、記憶装置４３、及びエンジンコントローラ７４が設けられ、キャビン１０の外には通信機器Ｔ１が設けられている。

車体傾斜センサＳ５は、ショベル１００の車体の傾斜角度を検出する。本実施形態では、車体傾斜センサＳ５は、水平面に対する車体の傾斜角度を検出する加速度センサである。車体の傾斜角度は、例えば、ブーム４の上下左右の面のそれぞれの内側に取り付けられた歪みゲージの出力から導き出されてもよい。この場合、車体傾斜センサＳ５は省略されてもよい。

コントローラ３０は、ショベル１００の駆動制御を行う主制御部として機能する制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成されている。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。

入力装置４２は、ショベル１００の操作者がコントローラ３０に各種情報を入力するための装置である。入力装置４２は、例えば、表示装置４０の表面に設けられるメンブレンスイッチを含む。入力装置４２は、タッチパネル等であってもよい。

音声出力装置４１は、コントローラ３０からの指令に応じて各種音声情報を出力する。音声出力装置４１は、例えば、コントローラ３０に接続される車載スピーカである。音声出力装置４１は、ブザー等の警報器であってもよい。

表示装置４０は、コントローラ３０からの指令に応じて各種情報を含む画面を表示する。表示装置４０は、例えば、コントローラ３０に接続される車載液晶ディスプレイである。

記憶装置４３は、各種情報を記憶する。記憶装置４３は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。本実施形態では、記憶装置４３は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、歪みセンサＳ４、車体傾斜センサＳ５等の検出値、コントローラ３０の出力値等を記憶する。

通信機器Ｔ１は、コントローラ３０とコントローラ３０の外部にある装置との無線通信を制御する装置である。

エンジンコントローラＤ６はエンジン１１を制御する装置である。本実施形態では、エンジンコントローラＤ６は燃料噴射量等を制御してエンジン１１を所定のエンジン回転数で維持するアイソクロナス制御を実行する。

次に、図２を参照して、本実施形態のショベルの管理システムＳＹＳについて、さらに説明する。図２は、実施形態のショベルの管理システムのシステム構成の一例を示す図である。以下の説明では、ショベルの管理システムＳＹＳを、単に管理システムＳＹＳ特色呼ぶ場合がある。

本実施形態の管理システムＳＹＳは、ショベル１００と、支援装置２００と、管理装置３００とを含む。管理システムＳＹＳにおいて、ショベル１００と、支援装置２００と、管理装置３００とは、それぞれがネットワーク等を介して通信を行う。

支援装置２００は、主に、支援装置２００のメンテナンス等を行う作業員等によって使用される端末装置である。管理装置３００は、ショベル１００の動作状態データ等が蓄積されるサーバ装置である。

以下に、ショベル１００の構成についてさらに説明する。尚、図中において、機械的動力ラインは二重線、高圧油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御ラインは細い実線でそれぞれ示される。

本実施形態のショベル１００の油圧アクチュエータを油圧駆動する油圧駆動系は、エンジン１１と、メインポンプ１４と、レギュレータ１４ａと、コントロールバルブ１７を含む。また、ショベル１００の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９等の油圧アクチュエータを含む。

エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。具体的には、エンジン１１は、後述するエンジン制御装置（ＥＣＵ：Engine Control Unit）７４による制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。

レギュレータ１４ａは、メインポンプ１４の吐出量を制御する。例えば、レギュレータ１４ａは、コントローラ３０からの制御指令に応じて、メインポンプ１４の斜板の角度（傾転角）を調節する。

メインポンプ１４は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ライン１６を通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ３０による制御の下、レギュレータ１４ａにより斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量（吐出圧）が制御されうる。

コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置２６に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、上述の如く、高圧油圧ライン１６を介してメインポンプ１４と接続され、メインポンプ１４から供給される作動油を、操作装置２６の操作状態に応じて、油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９）に選択的に供給する。

具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する複数の制御弁を含む。例えば、コントロールバルブ１７は、ブーム４（ブームシリンダ７）に対応する制御弁を含む。また、例えば、コントロールバルブ１７は、アーム５（アームシリンダ８）に対応する制御弁を含む。また、例えば、コントロールバルブ１７は、バケット６（バケットシリンダ９）に対応する制御弁を含む。また、例えば、コントロールバルブ１７は、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）に対応する制御弁を含む。また、例えば、コントロールバルブ１７には、下部走行体１の右側のクローラ及び左側のクローラのそれぞれに対応する右走行制御弁及び左走行制御弁が含まれる。

本実施形態に係るショベル１００の操作系は、パイロットポンプ１５と、操作装置２６と、操作バルブ３１を含む。

パイロットポンプ１５は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットライン２５を介して操作装置２６及び操作バルブ３１にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン１１により駆動される。

操作装置２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６等）の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置２６は、オペレータがそれぞれの動作要素を駆動する油圧アクチュエータ（即ち、走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等）の操作を行うための操作入力手段である。

操作装置２６は、その二次側のパイロットラインがコントロールバルブ１７にそれぞれ接続される。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じたパイロット圧が入力されうる。そのため、コントロールバルブ１７は、操作装置２６における操作状態に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。

操作バルブ３１は、コントローラ３０からの制御指令（例えば、制御電流）に応じて、パイロットライン２５の流路面積を調整する。これにより、操作バルブ３１は、パイロットポンプ１５から供給される一次側のパイロット圧を元圧として、二次側のパイロットラインに制御指令に対応するパイロット圧を出力することができる。操作バルブ３１は、その二次側ポートが、コントロールバルブ１７のそれぞれの油圧アクチュエータに対応する制御弁の左右のパイロットポートに接続され、コントローラ３０からの制御指令に応じたパイロット圧を制御弁のパイロットポートに作用させる。

これにより、コントローラ３０は、オペレータにより操作装置２６が操作されていない場合であっても、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、操作バルブ３１を介して、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給させ、油圧アクチュエータを動作させることができる。

尚、操作バルブ３１に加えて、油圧アクチュエータ内に発生する過剰な油圧を作動油タンクにリリーフする電磁リリーフ弁が設けられてもよい。これにより、オペレータによる操作装置２６に対する操作量が過剰な場合等において、積極的に、油圧アクチュエータの動作を抑制させることができる。例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９のボトム側油室及びロッド側油室のそれぞれの過剰な圧力を作動油タンクにリリーフする電磁リリーフ弁が設けられてよい。

本実施形態に係るショベル１００の制御系は、コントローラ３０と、ＥＣＵ７４と、吐出圧センサ１４ｂと、操作圧センサ１５ａと、表示装置４０と、入力装置４２と、撮像装置８０と、状態検出装置Ｓ１０と、通信機器Ｔ１を含む。

コントローラ３０は、ショベル１００の駆動制御を行う。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力用のインタフェース装置等を含むコンピュータを中心に構成される。コントローラ３０は、例えば、補助記憶装置にインストールされる各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。メモリ装置や補助記憶装置は、例えば、記憶装置４３に含まれても良い。

例えば、コントローラ３０は、オペレータ等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、目標回転数を設定し、ＥＣＵ７４に制御指令を出力することより、ＥＣＵ７４を介して、エンジン１１を一定回転させる駆動制御を行う。

また、例えば、コントローラ３０は、必要に応じてレギュレータ１４ａに対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させることにより、いわゆる全馬力制御やネガコン制御を行う。

また、例えば、コントローラ３０は、ショベル１００に関する各種情報を管理装置３００にアップロードする機能（以下、「アップロード機能」）を有していても良い。具体的には、コントローラ３０は、ショベル１００の所定の種別の作業時における作業パターン実績情報及び環境条件実績情報を、通信機器Ｔ１を通じて、管理装置３００に送信（アップロード）してよい。コントローラ３０は、例えば、補助記憶装置等にインストールされる一以上のプログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される、アップロード機能に関する機能部として、情報送信部３０１を含む。

また、例えば、コントローラ３０は、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。また、コントローラ３０は、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行ってよい。コントローラ３０は、例えば、補助記憶装置等にインストールされる一以上のプログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、作業パターン取得部３０２と、マシンガイダンス部３０３を含む。

尚、コントローラ３０の機能の一部は、他のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。即ち、コントローラ３０の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。例えば、上述したマシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能は、専用のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。

ＥＣＵ７４は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、エンジン１１の各種アクチュエータ（例えば、燃料噴射装置等）を制御し、エンジン１１を設定された目標回転数（設定回転数）で定回転させる（定回転制御）。このとき、ＥＣＵ７４は、エンジン回転数センサ１１ａにより検出されるエンジン１１の回転数に基づき、エンジン１１の定回転制御を行う。

吐出圧センサ１４ｂは、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。吐出圧センサ１４ｂにより検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

操作圧センサ１５ａは、上述の如く、操作装置２６の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置２６におけるそれぞれの動作要素（油圧アクチュエータ）の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ１５ａによる操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に対応するパイロット圧の検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

表示装置４０は、コントローラ３０と接続され、コントローラ３０による制御下で、キャビン１０内の着座したオペレータから視認し易い位置に設けられ、各種情報画像を表示する。表示装置４０は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等である。

入力装置４２は、キャビン１０内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータによる各種操作を受け付け、操作内容に対応する信号を出力する。例えば、入力装置４２は、表示装置４０と一体化される。また、入力装置４２は、表示装置４０と別に設けられてもよい。入力装置４２は、表示装置４０のディスプレイに実装されるタッチパネル、操作装置２６に含まれるレバーの先端に設けられるノブスイッチ、表示装置４０の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル等を含む。入力装置４２に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

撮像装置８０は、ショベル１００の周辺を撮像する。撮像装置８０は、ショベル１００の前方を撮像するカメラ８０Ｆ、ショベル１００の左方を撮像するカメラ８０Ｌ、ショベル１００の右方を撮像するカメラ８０Ｒ、及び、ショベル１００の後方を撮像するカメラ８０Ｂを含む。

カメラ８０Ｆは、例えば、キャビン１０の天井、即ち、キャビン１０の内部に取り付けられている。また、カメラ８０Ｆは、キャビン１０の屋根、ブーム４の側面等、キャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。カメラ８０Ｌは、上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、カメラ８０Ｒは、上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、カメラ８０Ｂは、上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。

撮像装置８０（カメラ８０Ｆ，８０Ｂ，８０Ｌ，８０Ｒ）は、それぞれ、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置８０は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置８０によるショベル１００の周辺の撮像画像（以下、「周辺画像」）は、コントローラ３０に取り込まれる。

状態検出装置Ｓ１０は、ショベル１００の各種状態に関する検出情報を出力する。状態検出装置Ｓ１０から出力される検出情報は、コントローラ３０に取り込まれる。

例えば、状態検出装置Ｓ１０は、アタッチメントの姿勢状態や動作状態を検出する。具体的には、状態検出装置Ｓ１０は、ブーム４、アーム５、及び、バケット６の俯仰角度（以下、それぞれ、「ブーム角度」、「アーム角度」、「バケット角度」）を検出してよい。つまり、状態検出装置Ｓ１０は、姿勢センサを含む。

また、状態検出装置Ｓ１０は、姿勢センサによって、ブーム４、アーム５、及び、バケット６の加速度、角加速度等を検出してよい。また、状態検出装置Ｓ１０は、ブーム４、アーム５、及び、バケット６のそれぞれを駆動するブームシリンダ７、アームシリンダ８、及び、バケットシリンダ９のシリンダ位置、速度、加速度等を検出するシリンダセンサを含みうる。

また、例えば、状態検出装置Ｓ１０は、機体、つまり、下部走行体１及び上部旋回体３の姿勢状態を検出する。具体的には、状態検出装置Ｓ１０は、水平面に対する機体の傾斜状態を検出してよい。この場合、状態検出装置Ｓ１０は、例えば、上部旋回体３に取り付けられ、上部旋回体３の前後方向及び左右方向の２軸回りの傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を検出する傾斜センサを含みうる。

また、例えば、状態検出装置Ｓ１０は、上部旋回体３の旋回状態を検出する。具体的には、状態検出装置Ｓ１０は、上部旋回体３の旋回角速度や旋回角度を検出する。この場合、状態検出装置Ｓ１０は、例えば、上部旋回体３に取り付けられるジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含みうる。つまり、状態検出装置Ｓ１０は、上部旋回体３の旋回角度等を検出する旋回角度センサを含んでよい。

また、例えば、状態検出装置Ｓ１０は、アタッチメントを通じてショベル１００に作用する力の作用状態を検出する。具体的には、状態検出装置Ｓ１０は、油圧アクチュエータの作動圧（シリンダ圧）を検出してよい。この場合、状態検出装置Ｓ１０は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９のそれぞれのロッド側油室及びボトム側油室の圧力を検出する圧力センサを含みうる。

また、例えば、状態検出装置Ｓ１０は、コントロールバルブ１７内の制御弁のスプールの変位を検出するセンサを含んでよい。具体的には、状態検出装置Ｓ１０は、ブームスプールの変位を検出するブームスプール変位センサを含んでよい。また、状態検出装置Ｓ１０は、アームスプールの変位を検出するアームスプール変位センサを含んでよい。また、状態検出装置Ｓ１０は、バケットスプールの変位を検出するバケットスプール変位センサを含んでよい。また、状態検出装置Ｓ１０は、旋回スプールの変位を検出する旋回スプール変位センサを含んでよい。また、状態検出装置Ｓ１０は、右走行制御弁及び左走行制御弁のそれぞれを構成する右走行スプール及び左走行スプールの変位を検出する右走行スプール変位センサ及び左走行スプール変位センサを含んでよい。

また、例えば、状態検出装置Ｓ１０は、ショベル１００の位置や上部旋回体３の向き等を検出する。この場合、状態検出装置Ｓ１０は、例えば、上部旋回体３に取り付けられるＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）コンパス、ＧＮＳＳセンサ、方位センサ等を含みうる。

通信機器Ｔ１は、通信ネットワークＮＷを通じて外部機器と通信を行う。通信機器Ｔ１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。

情報送信部３０１は、ショベル１００の動作状態データを、通信機器Ｔ１を通じて、管理装置３００に送信する。情報送信部３０１により送信される動作状態データには、例えば、状態検出装置Ｓ１０から入力される各種検出情報が含まれる。また、情報送信部３０１により送信される動作状態データには、例えば、撮像装置８０から入力されるショベル１００の周辺画像の画像データが含まれる。

尚、撮像装置８０によって撮像される画像は、ショベル１００の周辺画像に限定されない。撮像装置８０によって撮像される画像には、例えば、ショベル１００の前方を撮像するカメラ８０Ｆによって撮像されるアタッチメントの一部を含む画像が含まれても良い。

また、情報送信部３０１により送信される動作状態データには、ショベル１００の内的環境条件、例えば、大容量バケット仕様、ロングアーム仕様、クイックカップリング仕様等の可変される仕様に関する情報が含まれてもよい。

つまり、動作状態データは、状態検出装置Ｓ１０から入力される各種検出情報と、撮像装置８０によって撮像された画像の画像データとが含まれる。状態検出装置Ｓ１０から入力される各種検出情報は、ショベル１００の作業パターンの実績を示す作業パターン実績情報である。撮像装置８０によって撮像された画像の画像データは、ショベル１００の周囲の環境条件の実績を示す環境条件実績情報である。したがって、動作状態データは、作業パターン実績情報と、環境条件実績情報とを含む。

情報送信部３０１は、例えば、予め規定される対象の種別の作業が行われているか否かを逐次判定し、対象の種別の作業が行われていると判定すると、当該作業が行われている期間の動作状態データを、内部メモリ等に記録する。このとき、併せて、対象の種別の作業の開始及び終了に関する日時情報、並びに、当該作業時のショベル１００の位置情報が、動作状態データに更に含まれる態様で、内部メモリに保存されてもよい。

日時情報は、例えば、コントローラ３０内部の所定の計時手段（例えば、ＲＴＣ（Real Time Clock））から取得されうる。そして、情報送信部３０１は、ショベル１００のキーオフ時（停止時）等の所定のタイミングにおいて、記録された動作状態データを、通信機器Ｔ１を通じて、管理装置３００に送信する。また、情報送信部３０１は、対象の種別の作業が行われるたびに、その終了後、記録された動作状態データを、通信機器Ｔ１を通じて、管理装置３００に送信してもよい。

尚、環境条件実績情報には、撮像装置８０に代えて、或いは、加えて、ショベル１００に搭載される他のセンサにより検出される検出情報が含まれてよい。例えば、ショベル１００には、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ（Light Detecting and Ranging）等の他のセンサが搭載され、環境条件実績情報には、これらの距離センサの検出情報が含まれる態様であってもよい。以下、後述する現環境条件情報についても同様である。また、情報送信部３０１は、作業パターン実績情報だけを管理装置３００に送信してもよい。また、情報送信部３０１は、状態検出装置Ｓ１０の検出情報や撮像装置８０によるショベル１００の周辺画像を、通信機器Ｔ１を通じて、逐次、管理装置３００にアップロードしてもよい。この場合、管理装置３００は、ショベル１００からアップロードされる情報の中から対象の種別の作業が行われたときの情報を抽出し、動作状態データを生成してよい。

作業パターン取得部３０２は、所定の種別の作業を行う場合に、所定の目標指標に関する現在の環境条件に最適の作業パターン（最適作業パターン）を管理装置３００から取得する。例えば、作業パターン取得部３０２は、オペレータによる入力装置４２に対する所定操作（以下、「取得要求操作」）に応じて、ショベル１００の現在の環境条件に関する情報（以下、「現環境条件情報」）を含む、作業パターンの取得を要求する信号（取得要求信号）を、通信機器Ｔ１を通じて、管理装置３００に送信する。

これにより、管理装置３００は、ショベル１００の現在の環境条件に合わせた最適な作業パターンをショベル１００に提供できる。現環境条件情報には、例えば、撮像装置８０によるショベル１００の最新の周辺画像が含まれる。また、現環境条件情報には、ショベル１００の内的環境条件、例えば、大容量バケット仕様、ロングアーム仕様、クイックカップリング仕様等の可変される仕様に関する情報が含まれてもよい。そして、作業パターン取得部３０２は、取得要求信号に応じて管理装置３００から送信され、通信機器Ｔ１により受信される作業パターンに関する情報を取得する。

マシンガイダンス部３０３は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する制御を行う。つまり、マシンガイダンス部３０３は、オペレータによる操作装置２６を通じた各種動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、並びに、ブーム４、アーム５、及びバケット６を含むアタッチメント）の操作を支援する。

例えば、マシンガイダンス部３０３は、オペレータにより操作装置２６を通じてアーム５の操作が行われている場合に、予め規定される目標設計面（以下、単に「設計面」）とバケット６の先端部（例えば、爪先や背面）とが一致するように、ブーム４及びバケット６の少なくとも一つを自動的に動作させてよい。また、マシンガイダンス部３０３は、併せて、アーム５を操作する操作装置２６の操作状態に依らず、アーム５を自動的に動作させてもよい。つまり、マシンガイダンス部３０３は、オペレータによる操作装置２６の操作をトリガにして、予め規定された動作をアタッチメントに行わせてよい。

より具体的には、マシンガイダンス部３０３は、状態検出装置Ｓ１０、撮像装置８０、通信機器Ｔ１、及び入力装置４２等から各種情報を取得する。また、マシンガイダンス部３０３は、例えば、取得した情報に基づいてバケット６と設計面との間の距離を算出する。そして、マシンガイダンス部３０３は、算出したバケット６と設計面との距離等に応じて、操作バルブ３１を適宜制御し、油圧アクチュエータに対応する制御弁に作用するパイロット圧を個別に且つ自動的に調整することにより、それぞれの油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。

操作バルブ３１には、例えば、ブーム４（ブームシリンダ７）に対応するブーム比例弁が含まれる。また、操作バルブ３１には、例えば、アーム５（アームシリンダ８）に対応するアーム比例弁が含まれる。また、操作バルブ３１には、例えば、バケット６（バケットシリンダ９）に対応するバケット比例弁が含まれる。また、操作バルブ３１には、例えば、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）に対応する旋回比例弁が含まれる。また、操作バルブ３１には、例えば、下部走行体１の右側のクローラ及び左側のクローラのそれぞれに対応する右走行比例弁及び左走行比例弁が含まれる。

マシンガイダンス部３０３は、例えば、掘削作業を支援するために、操作装置２６に対するアーム５の開閉操作に応じて、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の少なくとも一つを自動的に伸縮させてよい。掘削作業は、設計面に沿ってバケット６の爪先で地面を掘削する作業である。マシンガイダンス部３０３は、例えば、オペレータが操作装置２６に対して手動でアーム５の閉じ方向の操作（以下、「アーム閉じ操作」）を行っている場合に、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９のうちの少なくとも一つを自動的に伸縮させる。

また、マシンガイダンス部３０３は、例えば、法面や水平面の仕上げ作業を支援するためにブームシリンダ７、アームシリンダ８、及び、バケットシリンダ９の少なくとも一つを自動的に伸縮させてもよい。仕上げ作業は、例えば、バケット６の背面を地面に押さえ付けながら設計面に沿ってバケット６を手前に引く作業を含む。

マシンガイダンス部３０３は、例えば、オペレータが操作装置２６に対して手動でアーム閉じ操作を行っている場合に、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一つを自動的に伸縮させる。これにより、所定の押し付け力でバケット６の背面を完成前の斜面（法面）或いは水平面に押し付けながら、完成後の法面或いは水平面である設計面に沿ってバケット６を移動させることができる。

また、マシンガイダンス部３０３は、上部旋回体３を設計面に正対させるために旋回油圧モータ２Ａを自動的に回転させてもよい。この場合、マシンガイダンス部３０３は、入力装置４２に含まれる所定のスイッチが操作されることにより、上部旋回体３を設計面に正対させてよい。また、マシンガイダンス部３０３は、所定のスイッチが操作されるだけで、上部旋回体３を設計面に正対させ且つマシンコントロール機能を開始させてもよい。

また、例えば、マシンガイダンス部３０３は、所定の種別の作業（例えば、掘削作業、積込み作業、仕上げ作業等）が行われている場合に、オペレータによる操作装置２６に対する操作に応じて、アタッチメント、上部旋回体３、及び、下部走行体１の少なくとも一部の動作を、作業パターン取得部３０２により取得された作業パターン（最適作業パターン）に合わせるように制御する。これにより、オペレータは、ショベル１００の操縦に関する習熟度に依らず、ショベル１００の動作を、所定の目標指標、例えば、作業の速さの評価が相対的に高くなるように管理装置３００から出力される、現在のショベル１００の環境条件に最適な作業パターンに合わせることができる。

また、マシンガイダンス部３０３は、最適作業パターンに基づき、ショベル１００の動作の制御を行いながら、オペレータに対して、当該最適作業パターンに対応するショベル１００の動作を表示装置４０に表示させてもよい。例えば、マシンガイダンス部３０３は、最適作業パターンに基づき、ショベル１００の動作の制御を行っている場合、最適作業パターンに対応するシミュレーション結果の動画を表示装置４０に表示させる。これにより、オペレータは、実際の作業パターンの内容を表示装置４０の動画で確認しながら、作業を進めることができる。

本実施形態の支援装置２００は、ショベル１００のメンテナンス等を行う際に使用される端末装置であり、画像データ記憶部２１０と、画像解析部２２０と、を有する。また、本実施形態のショベル１００は、撮像装置を有しても良い。

本実施形態の画像データ記憶部２１０は、支援装置２００の撮像装置によって撮像された画像の画像データが格納される。尚、画像データ記憶部２１０に格納される画像データは、支援装置２００の撮像装置によって撮像された画像の画像データ以外の画像データを含んでも良い。

具体的には、画像データ記憶部２１０には、管理装置３００から取得した動作状態データに含まれる画像データが含まれても良いし、支援装置２００が有する撮像装置以外の撮像装置によって撮像された画像データが含まれても良い。

本実施形態の画像解析部２２０は、例えば、画像データ記憶部２１０に格納された画像データから、表面において亀裂が視認されたショベル１００が被写体とされた画像データを取得して解析し、亀裂の進展を推定し、推定結果を表示させる。言い換えれば、画像解析部２２０は、表面に亀裂が生じているショベル１００の表面を撮像した画像を示す画像データを解析し、亀裂の進展を推定し、推定結果を表示させる。

尚、図２の例では、支援装置２００が画像データ記憶部２１０を有するものとしたが、これに限定されない。画像データ記憶部２１０は、支援装置２００以外の装置に設けられていても良い。具体的には、例えば、画像データ記憶部２１０は、管理装置３００に設けられていても良いし、管理装置３００以外のネットワーク上のサーバ装置に設けられていても良い。

本実施形態の管理装置３００は、動作状態データ記憶部３１０を有し、ショベル１００の動作状態データを収集して、保持する。尚、本実施形態の管理装置３００は、支援装置２００からの要求に応じて、ショベル１００の動作状態データを支援装置２００に送信しても良い。

以下に、本実施形態の支援装置２００のハードウェア構成について説明する。図３は、支援装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

本実施形態の支援装置２００は、それぞれバスＢで相互に接続されている入力装置２０１、出力装置２０２、ドライブ装置２０３、補助記憶装置２０４、メモリ装置２０５、演算処理装置２０６及びインタフェース装置２０７を含むコンピュータである。

入力装置２０１は、各種の情報の入力を行うための装置であり、例えば、タッチパネル等により実現される。出力装置２０２は、各種の情報の出力を行うためものであり、例えばディスプレイ等の表示装置により実現される。インタフェース装置２０７は、ＬＡＮカード等を含み、ネットワークに接続する為に用いられる。

画像解析部２２０を実現する画像解析プログラムは、支援装置２００を制御する各種プログラムの少なくとも一部である。画像解析プログラムは、例えば、記憶媒体２０８の配布やネットワークからのダウンロード等によって提供される。画像解析プログラムを記録した記憶媒体２０８は、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的、電気的或いは磁気的に記録する記憶媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記憶媒体を用いることができる。

また、画像解析プログラムは、これらのプログラムを記録した記憶媒体２０８がドライブ装置２０３にセットされると、記憶媒体２０８からドライブ装置２０３を介して補助記憶装置２０４にインストールされる。ネットワークからダウンロードされた画像解析プログラムは、インタフェース装置２０７を介して補助記憶装置２０４にインストールされる。

補助記憶装置２０４は、支援装置２００の有する各記憶部等を実現するものであり、支援装置２００にインストールされた画像解析プログラムを格納すると共に、支援装置２００による各種の必要なファイル、データ等を格納する。メモリ装置２０５は、支援装置２００の起動時に補助記憶装置２０４から画像解析プログラムを読み出して格納する。そして、演算処理装置２０６はメモリ装置２０５に格納された画像解析プログラムに従って、後述するような各種処理を実現している。

尚、本実施形態の管理装置３００は、演算処理装置と記憶装置とを有するコンピュータであり、ハードウェア構成は、支援装置２００と同様であるから、管理装置３００のハードウェア構成の説明は省略する。

次に、本実施形態の支援装置２００の画像解析部２２０の機能について説明する。図４は、画像解析部の機能を説明する図である。

本実施形態の画像解析部２２０は、画像データ取得部２２１、画像比較部２２２、進展推定部２２３、表示制御部２２４を有する。

画像データ取得部２２１は、画像データ記憶部２１０に格納された画像データ群から、解析の対象とされる画像データを取得する。

画像比較部２２２は、画像データ取得部２２１によって取得された画像データを比較する。進展推定部２２３は、画像比較部２２２による比較の結果に基づき、ショベル１００の表面に生じた亀裂の進展を推定する。表示制御部２２４は、推定結果を出力する。つまり、表示制御部２２４は、推定結果を出力する出力部の一例である。

以下に、図５を参照して、支援装置２００の有する画像解析部２２０の処理について説明する。図５は、支援装置の有する画像解析部の処理を説明するフローチャートである。

本実施形態の支援装置２００において、画像解析部２２０は、画像データ取得部２２１により、解析の対象となる画像データを取得する（ステップＳ５０１）。言い換えれば、画像データ取得部２２１は、ショベル１００の表面に生じた亀裂の進展の推定に使用される画像データを取得する。

ここで、画像データ取得部２２１による画像データの取得の説明に先立ち、画像データ記憶部２１０に格納される画像データについて説明する。

本実施形態において、例えば、ショベル１００のブームトップにおいて、支援装置２００のユーザである作業員等によって、目視により亀裂が発見されたとする。この場合、作業員は、亀裂が発見された箇所を含むショベル１００の画像を撮像する。この画像の画像データは、画像データ記憶部２１０に格納される。

また、本実施形態では、亀裂が発見された後は、定期的に亀裂が生じている箇所を含むショベル１００の画像が撮像され、この画像データが画像データ記憶部２１０に蓄積される。

このとき、本実施形態では、例えば、被写体となったショベル１００を特定するための機体識別情報が、画像データと対応付けられて格納されていても良い。

ショベル１００の機体識別情報は、例えば、画像データの撮像時に、作業員等によって支援装置２００に入力されても良い。また、ショベル１００の機体識別情報は、例えば、二次元コードに埋め込まれており、支援装置２００の撮像装置が、ショベル１００の機体等貼り付けられた二次元コードを読み取ることで、被写体となるショベル１００の機体識別情報が取得されても良い。さらに、ショベル１００の機体識別情報は、支援装置２００による撮像を開始する際に、支援装置２００からの要求に応じて、ショベル１００から支援装置２００へ送信されても良い。

また、本実施形態では、画像を撮像した日時を示す日時情報を画像データと対応付けられる。したがって、画像データ記憶部２１０において、画像データは、画像データが取得された日時と、被写体となるショベル１００の機体識別情報とが対応付けられている。

以下の説明では、画像データと対応付けられている情報を、画像データの付加情報と呼ぶ場合がある。付加情報には、少なくともショベル１００の機体識別情報と、日時情報とが含まれる。また、付加情報には、例えば、作業員等が亀裂を視認したショベル１００の部位（損傷部位）を示す情報が含まれても良い。

ショベル１００の部位を示す情報は、例えば、画像データの撮像時に、作業員によって、支援装置２００に入力されても良い。また、ショベル１００の部位を示す情報は、画像解析部２２０による画像解析によって画像内の部位を特定し、特定された部位を示す情報として取得されても良い。

次に、画像データ取得部２２１による画像データの取得について説明する。本実施形態の画像データ取得部２２１は、例えば、亀裂の進展の推定を行う対象となるショベル１００が指定されると、画像データ記憶部２１０から、このショベル１００の機体識別情報と対応付けられた画像データと付加情報とを取得する。

具体的には、例えば、画像データ取得部２２１は、ショベル１００の機体識別情報の入力を受け付けると、画像データ記憶部２１０から、入力された機体識別情報と対応付けられた画像データと付加情報とを取得しても良い。

また、画像データ取得部２２１は、例えば、画像データ記憶部２１０に格納された画像データ群のサムネイルの一覧画面等を支援装置２００に表示させ、一覧画面において選択されたサムネイルに基づき、ショベル１００の機体識別情報を取得してもよい。例えば、画像データ取得部２２１は、サムネイルが選択されると、サムネイルの元となる画像データを特定し、この画像データと対応付けられた機体識別情報を取得する。そして、画像データ取得部２２１は、画像データ記憶部２１０から、この機体識別情報と対応付けられた画像データと付加情報とを取得すれば良い。

また、画像データ取得部２２１は、例えば、ショベル１００を撮像したときの画像データと対応付けられる機体識別情報を特定し、画像データ記憶部２１０から、特定された機体識別情報が対応付けられた画像データと付加情報とを取得しても良い。

画像解析部２２０は、ステップＳ５０１に続いて、画像比較部２２２により、取得した画像データ同士を比較する（ステップＳ５０２）。

以下に、画像比較部２２２による画像データの比較について説明する。尚、画像比較部２２２による比較は、ステップＳ５０１において複数の画像データが取得された場合に行われる。

画像比較部２２２は、画像データ取得部２２１によって取得された画像データの付加情報に含まれる日時情報に基づき、画像データを日時が古い順に、画像データが示す画像を比較する。より具体的には、画像比較部２２２は、複数の画像データが示す画像において、亀裂の画像を特定し、亀裂の画像同士を比較し、その差分を抽出しても良い。亀裂の画像同士の差分には、例えば、亀裂の長さの差分や、亀裂が進む向きの差分が含まれても良い。

画像比較部２２２は、画像データ取得部２２１によって取得された画像データの全てについて、日時情報が示す日時が古い順に、亀裂の画像の比較を行う。

ステップＳ５０２に続いて、画像解析部２２０は、進展推定部２２３により、画像比較部２２２による各画像データの比較の結果から、亀裂の進展を推定する（ステップＳ５０３）。

具体的には、進展推定部２２３は、亀裂の進展を推定し、ショベル１００の使用を禁止すべき時期を算出する。言い換えれば、進展推定部２２３は、現時点から、ショベル１００の使用が禁止されるまでの期間を算出する。以下の説明では、現時点から、ショベル１００の使用が禁止されるまでの期間を、ショベル１００の余寿命と呼ぶ。尚、本実施形態における現時点とは、ショベル１００の表面において亀裂が目視されている状態を示す。

したがって、本実施形態の進展推定部２２３は、亀裂の進展の推定し、推定結果に基づきショベル１００の余寿命を算出する。

亀裂の進展とは、亀裂が進む速度や、亀裂が進む向きを含む。つまり、本実施形態の２２３は、画像比較部２２２による複数の画像データの比較から、ショベル１００の表面に発生した亀裂が進む速度と向きを推定する。

また、進展推定部２２３は、例えば、ショベル１００の余寿命を算出する際に参照する情報を予め保持しておき、この情報を参照して、ショベル１００の余寿命を算出しても良い。

余寿命の算出の際に参照される情報とは、亀裂が到達した場合にショベル１００の使用が禁止される箇所を示す情報等である。この箇所を、例えば、以下の説明では、補修ラインと呼ぶ場合がある。また、以下の説明では、ショベル１００の使用が禁止される時期を、推定使用限界日と呼ぶ場合がある。また、推定使用限界日は、進展推定部２２３による推定の結果、亀裂の進展が補修ラインに到達する場合にのみ、算出されても良い。

ステップＳ５０３に続いて、画像解析部２２０は、表示制御部２２４により、進展推定部２２３による推定結果を出力する（ステップＳ５０４）。尚、表示制御部２２４による推定結果の出力先は、支援装置２００の出力装置２０２（表示装置）等である。

更に、本実施形態では、学習モデルを利用して、画像データの亀裂を認識するようにしてもよい。この場合、画像比較部２２２は画像データを取得し、画像データから亀裂を認識する。この亀裂の認識処理には学習モデルを用いてもよい。

本実施形態では、このようにして、まず画像データから亀裂が発生している箇所を認識する。このようにすれば、画像比較部２２２は、異なる時点で取得された画像データより、同一箇所の異なる時点での亀裂を把握することができる。

そして、画像比較部２２２は、異なる時点での亀裂を比較することで、亀裂の進展を把握できるだけでなく、荷重の掛かり方（向き、大きさ）を推定することができる。つまり、本実施形態では、荷重と亀裂との対応関係を推定することができる。

進展推定部２２３は、推定された荷重と亀裂との対応関係に基づいて、推定結果として、所定時間後の亀裂を算出する。また、進展推定部２２３は、推定使用限界日も算出できる。表示制御部２２４は、所定時間後の亀裂が含まれる画像を出力（表示）する。表示制御部２２４は、推定使用限界日も出力（表示）してもよい。本実施形態では、このようにして、現在の画像データと荷重と亀裂との対応関係とに基づいて、今後の亀裂の進展を推定することができる。

図６は、実施形態における推定結果の表示例を示す図である。図６に示す画面２１は、支援装置２００の出力装置２０２に表示された画面の一例である。

画面２１は、表示領域２２、２３、２４、２５、２６を含む。表示領域２２は、直近に撮像されたショベル１００の画像データが表示される。表示領域２３は、表示領域２２に表示される画像データの付加情報等が表示される。表示領域２４には、亀裂の推定に使用された画像データ群のそれぞれが撮像された日時を示す日時情報等が表示される。表示領域２５と、表示領域２６とは、亀裂の進展の推定結果が表示される。

図６の例では、表示領域２２には、ショベル１００のブームトップの画像が表示されている。また、表示領域２１では、亀裂が生じている箇所を強調するマーク２２ａが表示される。

表示領域２３は、表示領域２２に表示された画像データの付加情報として、表示領域２２に表示された画像データが撮像された日時情報（今日の日付）、ショベル１００の機体識別情報、亀裂が発生した部位（損傷部位）とが表示される。また、表示領域２２には、画像解析部２２０による解析を行った日（解析日）が表示される。

表示領域２４には、画像データ群の日時情報が表示される。図６の例では、表示領域２４に表示された日時情報から、４つの画像データが亀裂の進展の推定に使用されたことがかわる。また、表示領域２４に表示された日時情報が示す日時のうち、最も古い日時は、２０１８年５月１２日であり、表示領域２２に表示された画像データが撮像された日時は２０１８年６月１５日である。したがって、マーク２２ａが示す箇所には、約１ヶ月前に亀裂が生じ、現在に至っていることがわかる。

表示領域２５は、マーク２２ａが示す箇所を拡大した画像が表示される。また、表示領域２５には、現在生じている亀裂に、推定結果を示す亀裂をつなぎ合わせた画像が表示される。

つまり、表示領域２５に表示された画像において、画像２５ａは、現在生じている亀裂の画像であり、撮像された画像データの画像である。また、表示領域２５に表示された画像において、画像２５ｂは、推定される今後の亀裂の進展を示す画像であり、推定結果に基づき生成された、進展後の仮想的な亀裂の画像である。

尚、本実施形態では、画像２５ｂは、画像２５ａとは異なる表示態様で表示させても良い。具体的には、例えば、画像２５ｂは、推定された亀裂であることが目視で判断できるような画像として表示させることが好ましい。

本実施形態では、このように、現在生じている亀裂の画像と、推定結果に基づき生成された画像とを、共に表示させることで、現在生じている亀裂の進展の仕方を、支援装置２００の利用者に把握させることができる。

また、表示領域２５は、表示欄２５ｃ、２５ｄを含む。表示欄２５ｃは、画像２５ａと対応付けられており、亀裂の進展の推定を行った解析日が表示される。

表示欄２５ｄは、画像２５ｂと対応付けられており、進展推定部２２３によって算出されたショベル１００の推定使用限界日が表示される。尚、推定使用限界日は、進展推定部２２３による推定の結果、亀裂の進展が、補修ラインまで到達した場合にのみ、表示されても良い。

表示領域２６は、進展推定部２２３による推定結果として、推定使用限界日が表示される。

本実施形態では、このように、現在の日時と、推定使用限界日とを共に表示させることで、ショベル１００の余寿命がどの程度の期間であるか、支援装置２００の利用者に、容易に把握させることができる。

尚、図６に示す画面２１は、支援装置２００の出力装置２０２に表示されるものとしたが、これに限定されない。画面２１は、管理装置３００のディスプレイ等に表示されても良いし、ショベル１００の表示装置４０に表示されても良い。

また、上述した実施形態では、画像解析部２２０が支援装置２００に設けられるものとしたが、これに限定されない。画像解析部２２０は、例えば、管理装置３００に設けられても良い。

図７は、実施形態のショベルの管理システムのシステム構成の他の例を示す図である。図７に示す管理システムＳＹＳ１は、ショベル１００、支援装置２００Ａ、管理装置３００Ａを有する。

支援装置２００Ａは、支援装置２００Ａが有する撮像装置によって撮像された画像データを管理装置３００Ａに送信する。

管理装置３００Ａは、動作状態データ記憶部３１０と、画像データ記憶部２１０と、画像解析部２２０とを有する。管理装置３００Ａは、支援装置２００Ａから送信された画像データを画像データ記憶部２１０へ格納し、画像解析部２２０による亀裂の進展の推定を行う。また、管理装置３００Ａは、画像解析部２２０による推定結果を、支援装置２００Ａの出力装置２０２に表示させても良い。

図７の例では、画像データ記憶部２１０と画像解析部２２０とを管理装置３００Ａに設けたため、支援装置側のメモリの容量や、画像処理能力等を考慮する必要がなく、スマートフォンや携帯電話等の汎用的な可搬型の端末装置を支援装置２００Ａとすることができる。

（別の実施形態）
以下に、図面を参照して別の実施形態について説明する。別の実施形態では、亀裂の進展の推定をシミュレーションによって行う点で、実施形態と相違する。以下の別の実施形態の説明では、実施形態との相違点について説明し、実施形態と同様の機能構成を有するものには、実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

図８は、別の実施形態のショベルの管理システムのシステム構成の一例を示す図である。別の実施形態の管理システムＳＹＳ２は、ショベル１００と、支援装置２００Ａと、管理装置３００Ｂとを有する。

管理装置３００Ｂは、動作状態データ記憶部３１０と、解析部３２０とを有し、動作状態データ記憶部３１０に格納されたショベル１００の動作状態データを用いて、亀裂の進展を推定し、推定使用限界日を算出する。また、解析部３２０は、推定結果を支援装置２００Ａや自機の表示装置等に出力する。つまり、解析部３２０は、亀裂の進展を推定する推定部と、出力部の一例である。

以下に、図９を参照して、管理装置３００Ｂの解析部３２０の処理について説明する。図９は、管理装置の解析部の処理を説明するフローチャートである。

管理装置３００Ｂにおいて、解析部３２０は、ショベル１００による作業中に繰り返される一連の動作の少なくとも１周１６期分の測定値を、アタッチメントの姿勢センサ、アタッチメントの荷重センサ、及び旋回角度センサ（状態検出装置Ｓ１０）から取得する（ステップＳ９０１）。

旋回角度センサから、上部旋回体３の旋回角度が取得される。アタッチメントの姿勢センサ及び旋回角度センサの測定値によって、ショベル１００の姿勢が特定される。一連の動作のうち、アタッチメントの姿勢センサ、アタッチメントの荷重センサ、及び旋回角度センサで測定値を取得する範囲は、管理装置３００Ｂのオペレータが設定してもよい。

以下に、図１０を参照して、ショベル１００で繰り返される一連の動作について説明する。図１０は、ショベルで繰り返される一連の動作の一例を示す図である。図１０に示す（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ一連の動作の１周期内の各工程、具体的には掘削開始、持ち上げ旋回、排土、戻り旋回の各工程中の任意の時点におけるショベル１００の姿勢を概略的に示す。

ショベル１００の運転時には、例えば、一連の動作が繰り返されることにより、図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）に示した姿勢が順番に出現する。

図１０（Ａ）は、ショベル１００が掘削を開始するときの姿勢を示す。図１０（Ｂ）は、ショベル１００がブーム４の持ち上げ及び旋回を行うときの姿勢を示す。図１０（Ｃ）は、ショベル１００が、排土を開始するときの姿勢を示す。図１０（Ｄ）は、ショベル１００が戻り旋回を行うときの姿勢を示す。

別の実施形態では、解析部３２０は、このような一連の動作の少なくとも１周１６期分の測定値を含む動作状態データを動作状態データ記憶部３１０から取得する。

図９に戻り、解析部３２０は、ステップＳ９０１に続き、一連の動作の１周期内で、解析すべき複数の時刻（以下、「解析時刻」という。）を抽出する（ステップＳ９０２）。具体的には、例えば、１周期内から、ショベル１００が、図１０に示す各姿勢で動作しているときの時刻を解析時刻として抽出する。

また、解析部３２０は、例えば、シリンダ内の油圧、旋回角度の時間波形のピーク、変曲点等の特徴的な時刻を、解析時刻として抽出する。尚、抽出する解析時刻の個数を多くすると、解析精度が向上する。解析部３２０は、各時間波形に基づいて解析時刻を自動的に抽出してもよいし、管理装置３００Ｂのオペレータが時間波形を観察して解析時刻を決定し、入力装置４２（図１）から解析時刻を入力してもよい。

続いて、解析部３２０は、[解析時刻の各々において、解析モデルを用い、ブーム、アーム等の部品の各々に加わっている応力の分布を算出する（ステップＳ９０３）。応力の分布は、解析時刻ごとに決定されているショベル１００の特定の姿勢に基づいて計算される。

すなわち、解析部３２０は、繰り返される一連の動作の１周期内に現れる種々のショベル１００の姿勢ごとに、ショベル１００の部品に加わっている荷重に基づいて、応力の分布を算出する。応力の分布の算出には、例えば有限要素法等の数値解析手法を適用することができる。

このとき、ショベル１００の姿勢及びショベル１００の部品に加わる荷重が境界条件として用いられる。ここで、荷重はベクトルで表される。荷重の大きさ及び向きは、油圧シリンダ内の油圧、油圧シリンダの軸方向（アタッチメントの姿勢）、及び旋回角加速度により求まる。旋回角加速度は、旋回角度を２回微分することにより算出される。

以下に、図１１を参照して、応力の分布の算出について説明する。図１１は、ショベルの部品の１つの評価点に加わる応力の時間波形の一例を示す図である。

図１１では、ステップＳ９０２において抽出された４つの解析時刻ｔ１〜ｔ４の各々において応力が算出されている。図１１に示した応力の時間波形は、ブーム４、アーム５、バケット６等の部品ごとに、複数の評価点（有限要素法を用いた場合には、複数の節点）について求められる。

図９に戻り、解析部３２０は、ステップＳ９０３に続いて、応力範囲を元に、破壊力学的手法により応力拡大係数範囲を求め、パリス則にのっとって亀裂進展速度を求める（ステップＳ９０４）。

より具体的には、解析部３２０は、破壊力学的手法によって、応力範囲を元に、亀裂の進展量と、応力拡大係数範囲とを算出し、図１２に示す亀裂の進展量で定義される亀裂進展速度と、応力拡大係数範囲との関係に基づき、亀裂進展速度を算出する。図１２は、亀裂進展速度と、応力拡大係数範囲との関係を示す図である。

図１２に示す亀裂進展速度と、応力拡大係数範囲との関係は、以下の式１によって示される。

ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（ΔＫ）^ｍ （式１）
尚、式１において、ｄａ／ｄＮは亀裂進展速度、Ｃは材料によって決まる定数、ΔＫは応力拡大係数範囲、ｍは材質によって決まる定数である。

図９に戻って、解析部３２０は、算出された亀裂進展速度に基づき、推定使用限界日を推定する（ステップＳ９０５）。言い換えれば、解析部３２０は、亀裂進展速度に基づき、ショベル１００の余寿命を算出する。

続いて、解析部３２０は、解析結果として、ショベル１００の推定使用限界日を出力し（ステップＳ９０６）、処理を終了する。

このように、本実施形態では、画像データに基づいて現在までの進展状況を把握し、現在の画像データに亀裂進展速度に基づく今後の推定値を加えることで、所定時間後の亀裂を推定することができ、更には推定使用限界日も算出することができる。

次に、図１３を参照して、本実施形態の解析結果の表示例について説明する。図１３は、別の実施形態における解析結果の表示例を示す図である。図１３に示す画面２１Ａは、支援装置２００Ａの出力装置２０２に表示された画面の一例である。

画面２１Ａは、表示領域２２、２５Ａ、２６Ａ、５１、５２、５３を含む。表示領域５１は、現在の日付と、解析部３２０による処理を最後に実行した日付と、が表示される。表示領域５２は、ショベル１００に関する情報が表示される。表示領域５３は、ショベル１００に亀裂が発生した部位を示す情報が表示される。

図１３の例では、表示領域５１において、現在の日付が２０１８年６月１５日であり、解析部３２０による処理を最後に実行した日付が２０１８年５月１２日であることから、１ヶ月近く、ショベル１００の余寿命の算出が行われていなかったことがわかる。

表示領域５２には、ショベル１００の機体識別情報、アワーメータの値、ショベル１００の位置情報、動作状態データ（機体データ）の受信状態が表示される。

本実施形態の解析部３２０は、例えば、支援装置２００Ａから、余寿命の解析の対象となるショベル１００の機体識別情報を受信しても良い。また、解析部３２０は、機体識別情報を受信すると、動作状態データ記憶部３１０から、受信した機体識別情報と対応する
アワーメータの値、ショベル１００の位置情報等を抽出し、表示領域５２に表示させても良い。

表示領域５３は、最後に解析部３２０の処理が実行された際に、亀裂が検出された箇所（損傷部位）が表示される。図１３の例では、最後に解析部３２０の処理が実行された日付は、２０１８年５月１２日である。したがって、表示領域５３に表示されている損傷部位は、このときの解析で既に亀裂が発生していた箇所である。

また、表示領域５３には、操作ボタン５４が設けられている。操作ボタン５４は、解析部３２０による処理の実行を要求する操作ボタンである。本実施形態では、操作ボタン５４が操作されると、支援装置２００Ａから管理装置３００Ｂに対し、解析部３２０による処理の実行要求を送信する。

表示領域２５Ａ、２６Ａは、例えば、操作ボタン５４が操作されて、解析部３２０による処理の実行要求を送信され、解析部３２０による処理が実行された後に、解析結果が表示される。

表示領域２５Ａでは、表示領域２２に表示された画像の拡大画像が表示される。尚、表示領域２２には、直近に撮像されたショベル１００の画像データが表示される。表示領域２２では、損傷部位を強調するためのマーク２２ｂが表示されており、表示領域２５Ａには、マーク２２ｂが示す箇所の拡大画像が表示される。

図１３の例では、表示領域２５Ａには、現在生じている亀裂の画像２５ｅと、解析結果に基づき推定される亀裂２５ｆとをつなぎ合わせた画像が表示される。つまり、画像２５ｅは、撮像された画像データの画像であり、画像２５ｆは、推定される今後の亀裂の進展を示す画像である。

本実施形態では、このように、現在生じている亀裂の画像と、推定結果に基づき生成された画像とを、共に表示させることで、現在生じている亀裂の進展の仕方を、支援装置２００の利用者に把握させることができる。

また、表示領域２５Ａは、表示欄２５ｇ、２５ｈを含む。表示欄２５ｇは、画像２５ｅと対応付けられており、解析部３２０による処理を実行した解析日が表示される。

表示欄２５ｈは、画像２５ｆと対応付けられており、解析部３２０によって算出されたショベル１００の推定使用限界日が表示される。表示領域２６Ａは、解析部３２０による解析結果として、推定使用限界日が表示される。

本実施形態では、このように、現在の日時と、推定使用限界日とを共に表示させることで、ショベル１００の余寿命がどの程度の期間であるか、支援装置２００の利用者に、容易に把握させることができる。

尚、解析部３２０の処理は、支援装置２００Ａから処理の実行が要求された場合に、実行されても良い。支援装置２００Ａから解析部３２０の処理の実行の要求される場合とは、支援装置２００Ａの利用者である作業員によって、ショベル１００の表面に亀裂が視認された場合等である。

（さらに別の実施形態）
以下に、図面を参照して、さらに別の実施形態について説明する。さらに別の実施形態では、亀裂の進展が目視できない場合を考慮した点が、別の実施形態と相違する。

図１４は、ショベルの部品の内側に生じた亀裂の例を示す図である。図１４は、ブーム４の腹側の金属板４ｆと隔壁４ｅとの溶接部ＷＭの鉛直断面を示している。また、図１４の例では、隔壁４ｅと、金属板４ｆと、溶接部ＷＭのそれぞれに、亀裂ＣＲ１、亀裂ＣＲ２、亀裂ＣＲ３が生じた状態を示している。このような亀裂は、目視では確認できないため、画像データを用いた推定を適用することができない。

そこで、本実施形態では、図９に示す解析部３２０の処理を、例えば、ショベル１００の使用が開始された時点等から、定期的に実行することで、図１４に示すような、目視できない亀裂の進展を推定する。この場合、解析部３２０は、亀裂の発生を予測する機能や、亀裂の発生を検知する機能を有していることが好ましい。

本実施形態では、亀裂の発生が予測された場合に、図９に示す解析部３２０の処理を定期的に実行することで、ショベル１００の亀裂が視認できるか否かに関わらす、亀裂の進展によるショベル１００の推定使用限界日を算出することができる。

したがって、本実施形態によれば、例えば、亀裂がショベル１００の表面ではなく、部品の内部等に生じた場合であっても、ショベル１００の余寿命を算出することができる。尚、
また、本実施形態では、亀裂の進展を推定する処理を、解析部３２０と画像解析部２２０とで切り替えられても良い。

具体的には、例えば、管理装置３００Ｂは、解析部３２０の処理が定期的に行われている場合において、支援装置２００Ａから、推定する処理を画像解析部２２０へ切り替える切り替え指示を受信すると、解析部３２０による処理を停止しても良い。

つまり、管理装置３００Ｂは、切り替え指示を受け付けると、亀裂の進展の推定方法を、ショベル１００から収集した動作状態データを解析する方法から、亀裂の画像を撮像した画像データを解析する方法に切り替える。

また、管理装置３００Ｂは、再び切り替え指示を受け付けると、亀裂の進展の推定方法を、亀裂の画像を撮像した画像データを解析する方法から、ショベル１００から収集した動作状態データを解析する方法に切り替えても良い。

支援装置２００Ａから切り替え指示を受信する場合とは、例えば、作業員によってショベル１００の表面の亀裂が目視され、支援装置２００Ａにおいて、実際の画像を用いた画像解析部２２０による解析に切り替える操作が行われた場合等である。

このように、本実施形態では、解析部３２０によるシミュレーションによって、亀裂が目視できるか否かに関わらず、亀裂の進展を推定し、ショベル１００の余寿命を算出することができる。

また、本実施形態では、亀裂が目視できない場合には、シミュレーションにより、仮想的な亀裂の進展を推定し、亀裂が目視された後には、実際に目視されている亀裂の画像を解析することで、亀裂の進展を推定することができる。したがって、本実施形態では、ショベル１００の状態に応じた手法で、亀裂の進展の推定及び余寿命の算出を行うことができる。

尚、上述した各実施形態では、ショベル１００を作業機械の一例として説明したが、作業機械はショベル１００に限定されない。上述した各実施形態は、ショベル以外の各種の作業機械に適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

３０ コントローラ
４０ 表示装置
１００ ショベル
２００、２００Ａ 支援装置
２１０ 画像データ記憶部
２２０ 画像解析部
２２１ 画像データ取得部
２２２ 画像比較部
２２３ 進展推定部
２２４ 表示制御部
３００、３００Ａ、３００Ｂ 管理装置
３１０ 動作状態データ記憶部
３２０ 解析部

Claims (8)

1. 亀裂の進展を推定する推定部と、
   前記推定部による推定結果を出力する出力部と、を有するショベルの支援装置。
2. 前記推定部は、前記亀裂の進展に基づく前記ショベルの余寿命を算出し、前記推定結果に含める、請求項１記載のショベルの支援装置。
3. 前記ショベルの余寿命は、
   現時点から、予め決められた補修ラインに前記亀裂が到達するまでの期間を示す、請求項２記載のショベルの支援装置。
4. 前記推定部は、
   前記ショベルの表面に生じた亀裂を、それぞれ異なる時期に撮像した複数の画像データを解析することで、前記亀裂の進展を推定する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のショベルの支援装置。
5. 前記出力部は、
   発生している亀裂の画像と、推定結果に基づき生成された進展後の仮想的な亀裂の画像と、前記複数の画像データのそれぞれが撮像された日時を示す情報と、前記ショベルの余寿命と、を表示装置に表示させる、請求項４記載のショベルの支援装置。
6. 前記推定部は、
   前記ショベルの動作状態データを収集し、収集した前記動作状態データを解析することで、前記亀裂の進展を推定する、請求項４又は５記載のショベルの支援装置。
7. 前記推定部は、
   前記亀裂の進展の推定方法の切り替え指示を受け付けて、前記推定方法を、前記動作状態データを解析する方法から、前記複数の画像データを解析する方法へ切り替える、請求項６記載のショベルの支援装置。
8. 亀裂の進展を推定する推定部と、
   前記推定部による推定結果を出力する出力部と、を有するショベルの管理装置。

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