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JP7107792B2 - construction machinery - Google Patents
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Description

本発明は、作業支援機能を搭載し、目標地形に基づいて作業を行う建設機械に関するものである。 The present invention relates to a construction machine equipped with a work support function and performing work based on target terrain.

従来、油圧ショベル等の建設機械において、オペレータが入力装置を介して入力した施工目標面、または予め用意された施工目標面を用いて、建設機械のフロントつめ先位置と施工目標面の距離を表示する技術が提案されている。また、建設機械のフロントつめ先位置が施工目標面より下の領域を掘削しないよう領域制限を行う技術が提案されている。 Conventionally, in construction machines such as hydraulic excavators, the distance between the front toe position of the construction machine and the construction target plane is displayed using the construction target plane input by the operator via an input device or the construction target plane prepared in advance. A technique to do so has been proposed. Also, a technique has been proposed for limiting the area so that the front toe position of the construction machine does not excavate the area below the construction target surface.

例えば特許文献1には、「表層を所望の勾配或いは深さまで掘削するように、バケットを有する掘削機を制御する制御方法であって、勾配制御モードを選択した場合には、掘削される表層の所望の勾配を限定するデータを入力する工程と;所望の勾配を示す情報をディスプレイパネル上に表示する工程と;所望の勾配を基準にしてバケットの位置を示す情報をディスプレイパネル上に表示する工程と;バケットの軌道を所望の勾配と一致するように自動制御する工程と;を有し、また、深さ制御モードを選択した場合には、掘削される表層の所望の深さを限定するデータを入力する工程と;所望の深さを示す情報をディスプレイパネル上に表示する工程と;所望の深さを基準にしてバケットの位置を示す情報をディスプレイパネル上に表示する工程と;バケットの軌道を所望の深さと一致するように自動制御する工程と;を有することを特徴とする掘削機の制御方法」が記されている。 For example, Patent Literature 1 describes "a control method for controlling an excavator having a bucket so as to excavate a surface layer to a desired slope or depth, wherein when a slope control mode is selected, the surface layer to be excavated is entering data defining the desired slope; displaying information on the display panel indicating the desired slope; displaying information on the display panel indicating the position of the bucket relative to the desired slope. and automatically controlling the trajectory of the bucket to match the desired grade; and, if a depth control mode is selected, data defining the desired depth of the surface to be excavated. displaying information on the display panel indicating the desired depth; displaying information on the display panel indicating the position of the bucket relative to the desired depth; and trajectory of the bucket. automatically controlling the depth to match the desired depth”.

特許第3452461号公報Japanese Patent No. 3452461

特許文献1に開示の技術では、建設機械の作業毎に目標地形(施工完成時の地形)を事前に構築し、オペレータがタッチパネルを用いて設定入力する必要があるため、目標地形の作成に時間を要する。また、予め目標地形を用意する場合は、CADなどを用いて、人が事前に設計する必要がある。 In the technique disclosed in Patent Document 1, the target terrain (the terrain at the time of construction completion) is constructed in advance for each operation of the construction machine, and the operator needs to input settings using the touch panel. requires. Also, when the target terrain is prepared in advance, it is necessary for a person to design it in advance using CAD or the like.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、施工現場の現況地形データと、予め記憶装置に記憶されたテンプレート形状を用いることで、施工現場で目標地形を自動的に作成することができる技術を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and automatically creates a target topography at a construction site by using the current topographical data of the construction site and a template shape stored in advance in a storage device. The purpose is to provide a technology that can

上記課題を解決するために、代表的な建設機械は、建設機械の姿勢を検出する姿勢検出装置と、前記建設機械の測位位置を検出する測位装置と、地形形状のひな型であるテンプレート形状を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶されているテンプレート形状に基づき、施工後の地形形状である目標地形を作成する情報コントローラと、表示装置と、を有する建設機械において、前記情報コントローラは、前記姿勢検出装置と前記測位装置の検出値、および前記建設機械の周囲の地形を計測する地形計測装置から出力される検出値に基づき、前記建設機械の周囲の地形形状を示す現況地形データを作成し、前記記憶装置に記憶されているテンプレート形状を取得し、当該テンプレート形状を変形させて、施工対象領域に適合したテンプレート地形を作成し、前記現況地形データと前記テンプレート地形との土量の差分が規定値の範囲内に収束するように、当該テンプレート地形全体の高さを嵩上げもしくは切り下げて前記目標地形を算出し、前記現況地形データ、および前記目標地形を前記表示装置に出力する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical construction machine includes an attitude detection device that detects the attitude of the construction machine, a positioning device that detects the positioning position of the construction machine, and a template shape that is a model of the terrain shape. an information controller that creates a target landform that is a landform after construction based on the template shape stored in the storage device; and a display device, wherein the information controller comprises the Based on the detection values of the attitude detection device and the positioning device, and the detection values output from the terrain measurement device that measures the terrain around the construction machine, current terrain data representing the terrain shape around the construction machine is created. obtaining a template shape stored in the storage device, deforming the template shape to create a template landform suitable for the construction target area, The target landform is calculated by raising or lowering the height of the template landform as a whole so as to converge within a specified value range, and the current landform data and the target landform are output to the display device. and

施工現場の現況地形データと、予め記憶装置に記憶されたテンプレート形状を用いることで、施工現場で目標地形を自動的に作成することができ、施工前に目標地形を作成するのに要する手間や、施工現場に即した目標地形を予め作成する手間が軽減される。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
By using the current topography data of the construction site and the template shape stored in advance in the storage device, the target topography can be automatically created at the construction site, reducing the time and effort required to create the target topography before construction. , it is possible to reduce the trouble of creating in advance the target landform suitable for the construction site.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

油圧ショベルの概観を示す図である。It is a figure which shows the general view of a hydraulic excavator. 実施形態の油圧ショベルの制御システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control system of the hydraulic excavator of embodiment. 実施形態の車体座標系について説明する図である。It is a figure explaining the body coordinate system of an embodiment. 実施形態の車体座標系、センサ座標系およびサイト座標系の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the vehicle body coordinate system of embodiment, a sensor coordinate system, and a site coordinate system. 実施形態における油圧ショベルの目標地形作成の概要例を示す図である。It is a figure which shows the outline|summary example of target landform preparation of the hydraulic excavator in embodiment. 実施形態の機能ブロックを例示する図である。It is a figure which illustrates the functional block of embodiment. 実施形態の地形点群データのデータ形式の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a data format of terrain point cloud data according to the embodiment; 実施形態の現況地形データのデータ形式の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the data format of the present landform data of embodiment. 実施形態のテンプレート地形データのデータ形式の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a data format of template terrain data according to the embodiment; 実施形態の目標地形のデータ形式の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the data format of the target landform of embodiment. 実施形態のテンプレート地形作成処理の流れを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the flow of template landform creation processing according to the embodiment; 実施形態のテンプレート形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the template shape of embodiment. モニターに表示されるテンプレート形状の選択画面およびパラメータ設定画面を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a template shape selection screen and a parameter setting screen displayed on a monitor; 実施形態の現況地形出力処理によって得られる現況地形の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of current terrain obtained by current terrain output processing of the embodiment; 実施形態の現況地形出力処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the flow of current terrain output processing according to the embodiment; 実施形態の地形グリッド変換処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the flow of terrain grid conversion processing according to the embodiment; 実施形態の目標地形作成部の動作を説明するための一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example for explaining the operation of the target landform creation unit of the embodiment; 実施形態の目標地形作成処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the flow of target landform creation processing according to the embodiment; 実施形態の目標地形最適化処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing target terrain optimization processing of the embodiment; 実施形態の現況地形データの各グリッドに対応するテンプレート地形高さの算出方法の例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a method of calculating template terrain heights corresponding to grids of current terrain data according to the embodiment; 実施形態のモニターでの表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display on the monitor of embodiment.

以下の実施形態においては、便宜上必要があるときは、複数のセクションまたは実施形態に分割して説明する。以下の実施形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。尚、以下の実施形態において、その構成要素(処理ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須ではない。 In the following embodiments, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments if necessary for convenience. In the following embodiments, when referring to the number of elements, etc. (including the number, numerical value, amount, range, etc.), unless otherwise specified or clearly limited to a specific number in principle, The number is not limited to a specific number, and may be greater than or less than a specific number. In the following embodiments, the constituent elements (including processing steps and the like) are not necessarily essential, unless otherwise specified or clearly considered essential in principle.

以下、図面等を用いて、実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本実施形態に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。 Embodiments will be described below with reference to the drawings and the like. The following description shows specific examples of the content of the present invention, and the present invention is not limited to these descriptions, and various modifications by those skilled in the art within the scope of the technical idea disclosed in the present embodiment. Changes and modifications are possible. Further, in all the drawings for explaining the present embodiment, the same reference numerals are assigned to those having the same functions, and repeated explanations thereof may be omitted.

[構成]
まず、建設機械の一例として、本実施形態における油圧ショベルの概略構成を説明する。図1は、本実施形態の油圧ショベル100の概観を示す斜視図であり、図2は油圧ショベル100の制御システムの一例を示す図である。
[Constitution]
First, as an example of construction machinery, a schematic configuration of a hydraulic excavator according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view showing an overview of a hydraulic excavator 100 of this embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a control system for the hydraulic excavator 100. As shown in FIG.

油圧ショベル100は、多関節フロント作業機110と車体130とを備える。車体130は、上部旋回体131と下部走行体132とを備える。上部旋回体131および下部走行体132は、旋回モータ124の駆動により旋回し、右走行モータ125、および左走行モータ126の駆動により前後方向に走行する。 A hydraulic excavator 100 includes an articulated front work machine 110 and a vehicle body 130 . The vehicle body 130 includes an upper revolving body 131 and a lower running body 132 . The upper revolving body 131 and the lower traveling body 132 are revolved by driving the revolving motor 124 and travel in the front-rear direction by being driven by the right traveling motor 125 and the left traveling motor 126 .

多関節フロント作業機110は、基端が上部旋回体131に俯仰可能に連結されたブーム111と、ブーム111の先端に揺動可能に連結されたアーム112と、アーム112の先端に揺動可能に連結されたバケット113とを備える。ブーム111とアーム112とバケット113とは、それぞれ、ブームシリンダ121とアームシリンダ122とバケットシリンダ123との各アクチュエータにより駆動され、掘削および土砂の運搬を行う。 The articulated front work machine 110 includes a boom 111 whose base end is connected to an upper revolving body 131 so that it can be raised, an arm 112 which is swingably connected to the tip of the boom 111, and a tip of the arm 112 which can swing. and a bucket 113 connected to the The boom 111, the arm 112 and the bucket 113 are driven by actuators of the boom cylinder 121, the arm cylinder 122 and the bucket cylinder 123, respectively, to excavate and carry earth and sand.

また上部旋回体131は、運転室151を備える。運転室151には、操作レバー152、タッチパネルが表層に形成されているモニター153(表示装置)、警告音を発するブザー154(いずれも図2参照)が設置される。モニター153は、タッチパネルの機能によりオペレータからの入力を受け付けるとともに、オペレータに情報を通知する。 The upper revolving body 131 also includes an operator's cab 151 . A control lever 152, a monitor 153 (display device) having a touch panel formed on the surface thereof, and a buzzer 154 for emitting a warning sound (both of which are shown in FIG. 2) are installed in the operator's cab 151 . The monitor 153 receives input from the operator through the touch panel function and notifies the operator of information.

さらに、ブーム111、アーム112、バケット113、および上部旋回体131は、それぞれの回動角を検出するブーム角度検出器181、アーム角度検出器182、バケット角度検出器183、および旋回体角度検出器184を備える。これら各種角度検出器181~184は、例えばIMU(Inertial Measurement Unit)などである。 Further, the boom 111, arm 112, bucket 113, and upper rotating body 131 are equipped with a boom angle detector 181, an arm angle detector 182, a bucket angle detector 183, and a rotating body angle detector for detecting respective rotation angles. 184. These various angle detectors 181 to 184 are, for example, IMUs (Inertial Measurement Units).

油圧ショベル100は、周囲の地形を検知して現況の地形形状を示す情報(後述の地形点群データ700)を生成する地形計測装置170を備える。地形計測装置170は、例えば、ステレオカメラ、レーザスキャナ、ミリ波レーダ等の外界センサであり、油圧ショベル100の周囲の地形を計測する。また油圧ショベル100は、右GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機171および左GNSS受信機172を備える。右GNSS受信機171および左GNSS受信機172は、はるか上空を飛行しているGNSS衛星から出力される測位信号を受信することで、油圧ショベル100の測位位置を検出する測位装置である。 The hydraulic excavator 100 includes a terrain measuring device 170 that detects the surrounding terrain and generates information (landscape point cloud data 700, which will be described later) indicating the current terrain shape. The terrain measurement device 170 is, for example, an external sensor such as a stereo camera, a laser scanner, or a millimeter wave radar, and measures the terrain around the hydraulic excavator 100 . The hydraulic excavator 100 also includes a right GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver 171 and a left GNSS receiver 172 . The right GNSS receiver 171 and the left GNSS receiver 172 are positioning devices that detect the measured position of the hydraulic excavator 100 by receiving positioning signals output from GNSS satellites flying far above.

また油圧ショベル100は、重力方向に対する油圧ショベル100の傾斜角度、すなわち油圧ショベル100の姿勢を検出する姿勢検出装置173を備える。姿勢検出装置173は例えばIMU(Inertial Measurement Unit)などである。 The hydraulic excavator 100 also includes a posture detection device 173 that detects the inclination angle of the hydraulic excavator 100 with respect to the direction of gravity, that is, the posture of the hydraulic excavator 100 . The orientation detection device 173 is, for example, an IMU (Inertial Measurement Unit).

[制御システム]
引き続き、油圧ショベル100に備えられる制御システムの概要を、図2を参照しつつ説明する。
[Control system]
Continuing on, the outline of the control system provided in the hydraulic excavator 100 will be described with reference to FIG. 2 .

油圧ショベル100は、エンジン143と、油圧ポンプ142と、コントロールバルブ141と、メインコントローラ162と、情報コントローラ161とを備える。 The hydraulic excavator 100 includes an engine 143 , a hydraulic pump 142 , a control valve 141 , a main controller 162 and an information controller 161 .

油圧ポンプ142は、エンジン143の動力によって作動する。オペレータが操作レバー152を操作すると、その操作情報は、メインコントローラ162で制御信号に変換される。制御信号は、油圧ポンプ142とパイロットバルブ144とエンジン143に送られる。これら制御信号により、コントロールバルブ141を介して作動油が循環し、旋回モータ124と、右走行モータ125と、左走行モータ126と、ブームシリンダ121と、アームシリンダ122と、バケットシリンダ123とが駆動する。 The hydraulic pump 142 is powered by the engine 143 . When the operator operates the operating lever 152 , the operating information is converted into control signals by the main controller 162 . Control signals are sent to hydraulic pump 142 , pilot valve 144 and engine 143 . These control signals cause hydraulic fluid to circulate through the control valve 141, and the swing motor 124, right travel motor 125, left travel motor 126, boom cylinder 121, arm cylinder 122, and bucket cylinder 123 are driven. do.

情報コントローラ161は、CPU(Central Processing Unit)1611、RAM(Random Access Memory)1612、ROM(Read Only Memory)1613、および外部1/F(Interface)1614などが、バス1615により互いに接続されたコンピュータである。情報コントローラ161は、後述する各処理を実施することで、施工後の地形形状である目標地形を作成する。 The information controller 161 is a computer in which a CPU (Central Processing Unit) 1611 , a RAM (Random Access Memory) 1612 , a ROM (Read Only Memory) 1613 , an external 1/F (Interface) 1614 and the like are connected to each other via a bus 1615 . be. The information controller 161 creates a target landform, which is a landform shape after construction, by executing each process described later.

外部I/F1614は、メインコントローラ162、ブザー154、モニター153、および記憶装置155(ハードディスクドライブや大容量フラッシュメモリなど)に接続される。情報コントローラ161は、ブザー154およびモニター153を介したオペレータへの情報提示や、メインコントローラ162へのコントロールバルブ141の制御指示を行う。記憶装置155には、テンプレートデータベース230(以下、テンプレートDB230と表記)が記憶される。テンプレートDB230は、地形形状のひな型であるテンプレート形状300(後述の図12)を保持する。 The external I/F 1614 is connected to the main controller 162, buzzer 154, monitor 153, and storage device 155 (hard disk drive, large-capacity flash memory, etc.). The information controller 161 presents information to the operator via the buzzer 154 and the monitor 153 and instructs the main controller 162 to control the control valve 141 . The storage device 155 stores a template database 230 (hereinafter referred to as template DB 230). The template DB 230 holds a template shape 300 (FIG. 12 to be described later), which is a model of topographic shape.

外部I/F1614には、右GNSS受信機171、左GNSS受信機172、上記の各種角度検出器181~184、姿勢検出装置173、地形計測装置170が接続される。また情報コントローラ161内に構築される目標地形出力装置200は、各種演算処理を行う。 The external I/F 1614 is connected with the right GNSS receiver 171, the left GNSS receiver 172, the above various angle detectors 181-184, the attitude detection device 173, and the terrain measurement device 170. Also, the target landform output device 200 built in the information controller 161 performs various kinds of arithmetic processing.

情報コントローラ161には、油圧ショベル100の外部(例えば管制サーバ)と地形形状情報や管制データの送受信を行う無線通信装置157が接続されている。無線通信装置157は、無線LAN、Wi-Fi、Bluetooth(登録商標)、携帯回線などと接続する通信機器である。無線通信装置157およびモニター153は、情報コントローラ161から目標地形情報を出力する複数の出力装置に相当する。 The information controller 161 is connected to a wireless communication device 157 for transmitting/receiving terrain shape information and control data to/from the outside of the hydraulic excavator 100 (for example, a control server). The wireless communication device 157 is a communication device that connects to a wireless LAN, Wi-Fi, Bluetooth (registered trademark), mobile line, or the like. The wireless communication device 157 and the monitor 153 correspond to a plurality of output devices that output the target landform information from the information controller 161 .

本実施形態の目標地形出力装置200の説明に先立ち、本実施形態の概要を説明する。 Before describing the target landform output device 200 of the present embodiment, the outline of the present embodiment will be described.

[座標系]
まず、本実施形態で用いる座標系について図3、図4を参照して説明する。図3は、本実施形態で用いる車体座標系900について説明する図である。また図4は、車体座標系900、センサ座標系910およびサイト座標系930の関係を説明する図である。
[Coordinate system]
First, the coordinate system used in this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a vehicle body coordinate system 900 used in this embodiment. 4 is a diagram for explaining the relationship among the vehicle body coordinate system 900, the sensor coordinate system 910, and the site coordinate system 930. As shown in FIG.

本実施形態では、図3に示す車体130に固定された車体座標系900、および図4に示す、地形計測装置170に固定されたセンサ座標系910、および施工現場内に設けられた基準点を原点としたサイト座標系930を用いる。本実施形態においては、サイト座標系930が最も基準となる座標系であるものとし、各座標系で示される物体の座標値は、最終的にはサイト座標系930に変換されるものとする。 In this embodiment, the vehicle body coordinate system 900 fixed to the vehicle body 130 shown in FIG. 3, the sensor coordinate system 910 fixed to the terrain measuring device 170 shown in FIG. A site coordinate system 930 with an origin is used. In this embodiment, the site coordinate system 930 is assumed to be the most basic coordinate system, and the coordinate values of the objects shown in each coordinate system are finally converted into the site coordinate system 930 .

図3に示す車体座標系900は、下部走行体132が地面と接触する面と、油圧ショベル100の旋回中心軸とが交わる点を原点とし、水平面上にX軸とY軸とを取り、鉛直方向にZ軸を取る直交座標系である。本実施形態では、車体130が進行する方向の左右にX軸をとり、水平面上でX軸に直交する方向をY軸とする。 A vehicle body coordinate system 900 shown in FIG. It is a Cartesian coordinate system with the Z-axis in the direction. In this embodiment, the X-axis is set to the left and right of the direction in which the vehicle body 130 travels, and the direction orthogonal to the X-axis on the horizontal plane is set to the Y-axis.

次に図4を参照し、車体座標系900、センサ座標系910およびサイト座標系930の関係と、それら座標変換処理について説明する。 Next, with reference to FIG. 4, the relationship between the vehicle body coordinate system 900, the sensor coordinate system 910 and the site coordinate system 930 and the coordinate conversion process thereof will be described.

まず、地形計測装置170が計測した計測点920を、センサ座標系910から車体座標系900への座標変換する方法について説明する。図4において、計測点920は、センサ座標系910上でPs(xs、ys、zs)と表され、車体座標系900上のPv(xv、yv、zy)に変換される。このときの座標変換式は、例えば以下の(式1)に表される。

Figure 0007107792000001
First, a method for coordinate transformation of the measurement point 920 measured by the terrain measurement device 170 from the sensor coordinate system 910 to the vehicle body coordinate system 900 will be described. In FIG. 4 , measurement point 920 is expressed as Ps (xs, ys, zs) on sensor coordinate system 910 and converted to Pv (xv, yv, zy) on vehicle body coordinate system 900 . A coordinate conversion formula at this time is represented by, for example, the following (Formula 1).
Figure 0007107792000001

Rsvはセンサ座標系910から車体座標系900への回転行列であり、αs、βs、γsは、それぞれセンサ座標系910と車体座標系900のX軸同士、Y軸同士、Z軸同士がなす角である。地形計測装置170が油圧ショベル100に固定されている場合、これらのなす角は、例えば、予め車体座標系900における地形計測装置170の姿勢を測定しておき、記憶装置155に事前に保存される。また、地形計測装置170が油圧ショベル100に対して姿勢を変化させながら地形計測を行う場合、地形計測装置170に姿勢計測センサを備え付けるなどして、姿勢計測センサが検出した角度を用いて座標変換行列を算出してもよい。 Rsv is a rotation matrix from the sensor coordinate system 910 to the vehicle body coordinate system 900, and αs, βs, and γs are the angles formed by the X axes, the Y axes, and the Z axes of the sensor coordinate system 910 and the vehicle body coordinate system 900, respectively. is. When the landform measuring device 170 is fixed to the hydraulic excavator 100 , the angles formed by these are stored in advance in the storage device 155 by measuring the orientation of the landform measuring device 170 in the vehicle body coordinate system 900 in advance, for example. . Further, when the terrain measurement device 170 performs terrain measurement while changing the attitude of the hydraulic excavator 100, the terrain measurement device 170 may be equipped with an attitude measurement sensor, and the angle detected by the attitude measurement sensor may be used for coordinate conversion. Matrix may be calculated.

Tsvは車体座標系900の原点からセンサ座標系910への並進ベクトルである。xt、yt、ztは、車体座標系900からみたセンサ座標系910の原点座標に等しい。地形計測装置170の取り付け位置は、油圧ショベル100に対して固定されている場合が多い。このことから、本実施形態では、予め地形計測装置170の油圧ショベル100への取り付け位置を計測しておき、この計測値を記憶装置155に事前に保存しておく。 Tsv is a translation vector from the origin of the vehicle body coordinate system 900 to the sensor coordinate system 910 . xt, yt, and zt are equal to the origin coordinates of the sensor coordinate system 910 viewed from the vehicle body coordinate system 900 . The mounting position of the terrain measuring device 170 is often fixed with respect to the excavator 100 . For this reason, in this embodiment, the mounting position of the terrain measuring device 170 on the excavator 100 is measured in advance, and the measured value is stored in the storage device 155 in advance.

つぎに、車体座標系900からサイト座標系930への座標変換について説明する。図4において、計測点920は、車体座標系900上でPv(xv、yv、zv)と表され、サイト座標系930上のPg(xg、yg、zg)に変換される。このときの座標変換式は、例えば(式2)の通りに表される。

Figure 0007107792000002
Next, coordinate transformation from the vehicle body coordinate system 900 to the site coordinate system 930 will be described. In FIG. 4 , the measurement point 920 is expressed as Pv (xv, yv, zv) on the vehicle body coordinate system 900 and converted to Pg (xg, yg, zg) on the site coordinate system 930 . The coordinate transformation formula at this time is expressed as (Formula 2), for example.
Figure 0007107792000002

Rvgは車体座標系900からサイト座標系930への回転行列であり、θr、θp、θyは、それぞれ車体座標系900とサイト座標系930のX軸同士、Y軸同士、Z軸同士がなす角である。θrおよびθpは、例えば、油圧ショベル100に備え付けられた姿勢検出装置173が出力した、油圧ショベル100の姿勢情報を用いる。また、θyは油圧ショベル100に備え付けられた右GNSS受信機171および左GNSS受信機172が受信した測位データから算出した油圧ショベル100の方位を用いてもよい。 Rvg is a rotation matrix from the vehicle body coordinate system 900 to the site coordinate system 930, and θr, θp, and θy are the angles formed by the X axes, the Y axes, and the Z axes of the vehicle body coordinate system 900 and the site coordinate system 930, respectively. is. For θr and θp, for example, posture information of the excavator 100 output by the posture detection device 173 provided in the excavator 100 is used. For θy, the azimuth of the hydraulic excavator 100 calculated from the positioning data received by the right GNSS receiver 171 and the left GNSS receiver 172 mounted on the hydraulic excavator 100 may be used.

また、Tvgはサイト座標系930の原点から車体座標系900の原点へのベクトルである。x0、y0、z0はサイト座標系930からみた車体座標系900の原点座標に等しい。これらの値には、例えば、右GNSS受信機171および左GNSS受信機172が受信した測位データから算出した油圧ショベル100の位置を用いる。 Also, Tvg is a vector from the origin of the site coordinate system 930 to the origin of the vehicle body coordinate system 900 . x0, y0, and z0 are equal to the origin coordinates of the vehicle body coordinate system 900 viewed from the site coordinate system 930. For these values, for example, the position of the hydraulic excavator 100 calculated from the positioning data received by the right GNSS receiver 171 and the left GNSS receiver 172 is used.

[概要]
次に、本実施形態の目標地形出力装置200の動作概要について説明する。図5は油圧ショベル100の目標地形作成の動作場面の例を示す図である。図5(a)および(b)は油圧ショベル100が施工対象の地形350に対して、土砂360を平面状に敷き慣らす場面である。尚、本実施形態では、土砂を資材として掘削や敷き均しなどを行うものとし、その量(体積)について、「土量」と表記する。尚、コンクリートやセメントを砕いたガラなどの再生砕石、砂利など、土砂以外の資材を当然扱ってもよく、この場合においても、その量(体積)を「土量」と表記する。
[Overview]
Next, an outline of the operation of the target landform output device 200 of this embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram showing an example of an operation scene of creating a target landform of the hydraulic excavator 100. In FIG. FIGS. 5A and 5B show scenes in which the hydraulic excavator 100 spreads earth and sand 360 on a terrain 350 to be constructed in a plane. In this embodiment, excavation, leveling, etc. are performed using earth and sand as a material, and the amount (volume) thereof is referred to as "amount of soil". Naturally, materials other than earth and sand, such as recycled crushed stone such as crushed concrete and cement, gravel, etc., may be handled, and in this case, the amount (volume) thereof is also referred to as "soil amount".

図5(a)のように油圧ショベル100が土砂360を施工対象の地形350に敷き慣らす場合、特許文献1に記載の技術を用いるには、地形350および土砂360の形状を、事前に測量などを行い特定し、土量(m)を算出して目標地形を設計する必要がある。 When the hydraulic excavator 100 spreads earth and sand 360 on the terrain 350 to be constructed as shown in FIG. It is necessary to carry out and specify, calculate the soil volume (m 3 ), and design the target landform.

これに対し、本実施形態の目標地形出力装置200は、油圧ショベル100に取り付けられた地形計測装置170を用いて計測される、土砂360も含めた施工対象の地形350のデータを用いる。また目標地形出力装置200は、この測位データと、オペレータが選択したテンプレート地形(この場合は平面を選択する)とに基づき、目標地形を自動生成する。図5(a)の例において、目標地形出力装置200は、図5(b)に示すように、土砂360を施工対象の地形350に敷き慣らすのに好適な高さが設定された目標地形600を生成する。このように本実施形態では、目標地形をオペレータなどが設計、作成すること無しに、施工作業を支援する技術を提供することができる。 On the other hand, the target landform output device 200 of the present embodiment uses data of the landform 350 to be constructed, including earth and sand 360, measured using the landform measurement device 170 attached to the hydraulic excavator 100. FIG. The target landform output device 200 automatically generates a target landform based on this positioning data and the template landform selected by the operator (a plane is selected in this case). In the example of FIG. 5(a), the target topography output device 200 outputs a target topography 600 having a suitable height for leveling earth and sand 360 onto the construction target terrain 350, as shown in FIG. 5(b). to generate As described above, in this embodiment, it is possible to provide a technique for supporting construction work without the need for an operator or the like to design and create a target terrain.

[目標地形出力装置200]
以下、上記の様な目標地形作成を実現する目標地形出力装置200について説明する。図6は、本実施形態の目標地形出力装置200の機能ブロック図である。
[Target terrain output device 200]
The target landform output device 200 that realizes the above-described target landform creation will be described below. FIG. 6 is a functional block diagram of the target terrain output device 200 of this embodiment.

目標地形出力装置200は、機械状態取得部510、テンプレート地形作成部520、現況地形出力部530、目標地形作成部540、地形情報出力部550を有する。これらの各部は、情報コントローラ161のCPU1611が、予め定めたプログラムをRAM1612にロードして実行することにより行われる。また当該プログラムは、例えば記憶装置155などに事前に記憶されている。尚、情報コントローラ161が、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(field-programmable gate array)などの集積回路を有している場合、図6に示す一部または全部の機能は、これら集積回路によって実現されてもよい。また、各部の処理に用いる各種のデータ、および処理中に生成される各種のデータは、RAM1612または記憶装置155に格納される。 The target terrain output device 200 has a machine state acquisition unit 510 , a template terrain generation unit 520 , a current terrain output unit 530 , a target terrain generation unit 540 and a terrain information output unit 550 . These units are performed by the CPU 1611 of the information controller 161 loading a predetermined program into the RAM 1612 and executing it. Also, the program is stored in advance in the storage device 155 or the like, for example. If the information controller 161 has an integrated circuit such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (field-programmable gate array), some or all of the functions shown in FIG. may be implemented. Various data used for processing of each unit and various data generated during processing are stored in the RAM 1612 or the storage device 155 .

[地形のデータ形式]
次に、図7~10を用いて、目標地形出力装置200で扱われる地形に関するデータの形式について説明する。本実施形態では、施工対象の地形350の形状として、地形点群データ700、および現況地形データ800を用いる。また一方で、施工の目標となる地形形状の情報として、テンプレート形状300を元に導出されるテンプレート地形400、および目標地形600を用いる。
[Terrain data format]
Next, using FIGS. 7 to 10, the format of the terrain-related data handled by the target terrain output device 200 will be described. In this embodiment, as the shape of the terrain 350 to be constructed, the terrain point cloud data 700 and the current terrain data 800 are used. On the other hand, a template terrain 400 derived from the template shape 300 and a target terrain 600 are used as information on the terrain shape that is the target of construction.

図7は地形点群データ700のデータ形式の一例を示す図である。このような地形点群データ700は、地形計測装置170によって出力される。地形点群データ700は、例えば図7に示すように、点データPt(n)のインデックス712と、{Xpt(n),Ypt(n),Zpt(n)}の座標値714で表されるリストとして構成されており、これが記憶装置155やRAM1612内に記憶される。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the data format of the terrain point cloud data 700. As shown in FIG. Such terrain point cloud data 700 is output by the terrain measurement device 170 . The terrain point cloud data 700 is represented by, for example, an index 712 of point data Pt(n) and coordinate values 714 of {Xpt(n), Ypt(n), Zpt(n)}, as shown in FIG. It is configured as a list, which is stored in the storage device 155 or RAM 1612 .

図8は現況地形データ800の例を示す図である。現況地形データ800は、地形計測装置170によって出力された地形点群データ700と、機械状態取得部510が出力したサイト座標系930における油圧ショベル100の車体位置および姿勢情報から、現況地形出力部530の処理によって出力される。現況地形データ800は、油圧ショベル100の周囲の現況地形を、サイト座標系930における座標値や寸法などの数値情報で定義付けるデータである。現況地形データ800のデータ形式は特に限定しないが、本実施形態では、図8に示すグリッドG(n)のような形式とする。すなわち本実施形態では、施工対象領域である地形350をグリッドに分割しておき、これをG(n)とする。そして現況地形出力部530は、グリッドG(n)毎に、サイト座標系930における各グリッドの中心座標{Xgrid(n),Ygrid(n)}、当該グリッドの位置における現況地形の高さHgrid(n)含めたリストを作成する。また現況地形出力部530は、高さ情報が格納されているかを示すフラグ情報であるF(n)を対応付けてリストに含める(F(n)の用途については後述)。ここでnは任意のグリッドG(n)の要素番号を示す。このように現況地形出力部530は、地形点群データ700を入力し、これを上記の式1、式2を用いてサイト座標系に座標変換するとともに、各グリッドに対応付けるように表記変換して、現況地形データ800を作成する。尚、図8に示す規定値Dgridは、各グリッドの一辺の長さを示している。また一辺の長さを規定値Lgridとした太枠線内の領域は、後述する油圧ショベル100を中心とした切り出し対象の領域を例示したものである。 FIG. 8 is a diagram showing an example of current terrain data 800. As shown in FIG. The current terrain data 800 is obtained by the current terrain output unit 530 from the terrain point cloud data 700 output by the terrain measurement device 170 and the vehicle body position and orientation information of the hydraulic excavator 100 in the site coordinate system 930 output by the machine state acquisition unit 510. output by the processing of The current terrain data 800 is data that defines the current terrain around the hydraulic excavator 100 with numerical information such as coordinate values and dimensions in the site coordinate system 930 . The data format of the current terrain data 800 is not particularly limited, but in this embodiment, it is in a format like the grid G(n) shown in FIG. That is, in the present embodiment, the landform 350, which is the construction target area, is divided into grids, which are assumed to be G(n). Then, for each grid G(n), the current terrain output unit 530 calculates the center coordinates {Xgrid(n), Ygrid(n)} of each grid in the site coordinate system 930, the current terrain height Hgrid ( n) Make a list of inclusions. The current terrain output unit 530 also includes F(n), which is flag information indicating whether height information is stored, in the list in association with it (the use of F(n) will be described later). Here, n indicates the element number of an arbitrary grid G(n). In this way, the current terrain output unit 530 receives the terrain point cloud data 700, converts the coordinates into the site coordinate system using the above equations 1 and 2, and converts the notation so as to correspond to each grid. , to create the current terrain data 800 . Note that the specified value Dgrid shown in FIG. 8 indicates the length of one side of each grid. The region within the thick frame line with the length of one side as the specified value Lgrid is an example of the region to be extracted centering on the hydraulic excavator 100, which will be described later.

現況地形出力部530により作成された現況地形データ800は、例えば、記憶装置155に記憶される。グリッドの大きさ、および現況地形データ800が保持する領域の大きさは、予め定められたものを用いる。ただし、現況地形データ800が保持する領域の大きさは、テンプレート地形400(後述)の大きさと同じであることが好ましい。 The current terrain data 800 created by the current terrain output unit 530 is stored in the storage device 155, for example. The size of the grid and the size of the area held by the current terrain data 800 are determined in advance. However, the size of the area held by the current terrain data 800 is preferably the same as the size of the template terrain 400 (described later).

図9はテンプレート地形400のデータ形式の例を表す説明図である。テンプレート地形400は、オペレータによって選択されたテンプレート形状300(図12参照)と、オペレータによってモニター153を介して入力された地形350の広さなどの情報を用いて、テンプレート地形作成部520の処理によって出力される。テンプレート地形400は、広さなど、当該施工対象領域に適合した施工後の地形形状を示したデータである。テンプレート地形作成部520は、テンプレート形状300を回転させたり、縦横の長さの比を変更したり、テンプレート形状300を拡大もしくは縮小したりすることで、当該施工対象領域に適合したテンプレート地形を作成する。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the data format of the template terrain 400. As shown in FIG. The template terrain 400 is generated by the processing of the template terrain creation unit 520 using the template shape 300 (see FIG. 12) selected by the operator and information such as the area of the terrain 350 input by the operator via the monitor 153. output. The template landform 400 is data indicating a post-construction landform shape suitable for the construction target area, such as an area. The template terrain creation unit 520 rotates the template shape 300, changes the length-to-width ratio, and enlarges or shrinks the template shape 300 to create a template terrain suitable for the construction target area. do.

テンプレート地形400のデータ形式は特に限定されないが、例えば、図9に示すように、点データ440と要素データ450から構成されるものとする。点データ440は、各点Nt(n)を識別する番号441、および{Xt(n),Yt(n),Zt(n)}の座標値442を含む。また、要素データ450は、各要素Et(n)を識別する番号451、および要素をなす点データNt(n)の番号452を含む。 Although the data format of the template terrain 400 is not particularly limited, for example, it is composed of point data 440 and element data 450 as shown in FIG. Point data 440 includes a number 441 identifying each point Nt(n) and coordinate values 442 of {Xt(n), Yt(n), Zt(n)}. The element data 450 also includes a number 451 identifying each element Et(n) and a number 452 of point data Nt(n) forming the element.

尚、本実施形態のテンプレート地形400は、多角形ポリゴンを複数連ねることで構成されたデータとなっており、本実施形態では、多角形ポリゴンとして三角形ポリゴンを採用している。すなわち要素データ450の各要素Et(n)は、テンプレート地形400を構成する局所の三角形ポリゴンのそれぞれを一意に識別するものであり、一つの三角形ポリゴンは、図9に示すデータの紐づけ関係で示されるとおり、3点のNt(n)の各座標値により定義付けられる。 Note that the template landform 400 of this embodiment is data composed of a series of polygons, and in this embodiment, triangular polygons are used as the polygons. That is, each element Et(n) of the element data 450 uniquely identifies each of the local triangular polygons forming the template landform 400, and one triangular polygon is associated with the data shown in FIG. As shown, it is defined by each coordinate value of three points Nt(n).

図10は、目標地形600のデータ形式の例を表す説明図である。目標地形600は、テンプレート地形作成部520が出力したテンプレート地形400と、現況地形出力部530が出力した現況地形データ800を用いて、目標地形作成部540の処理によって出力される。目標地形600のデータ形式は特に限定しないが、例えば、図10に示すように、点データ640と要素データ650から構成される。点データ640は、各点Nd(n)を識別する番号641、および{Xd(n),Yd(n),Zd(n)}の座標値642を含む。また、要素データ650は、各要素Ed(n)を識別する番号651、および要素をなす点データNd(n)の番号652を含む。 FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the data format of the target landform 600. As shown in FIG. The target landform 600 is output by the process of the target landform creation section 540 using the template landform 400 output by the template landform creation section 520 and the current landform data 800 output by the current landform output section 530 . Although the data format of the target landform 600 is not particularly limited, for example, it is composed of point data 640 and element data 650 as shown in FIG. Point data 640 includes a number 641 identifying each point Nd(n) and coordinate values 642 of {Xd(n), Yd(n), Zd(n)}. The element data 650 also includes a number 651 identifying each element Ed(n) and a number 652 of point data Nd(n) forming the element.

図10に示す要素データ650と点データ640との関係も、上記テンプレート地形400の要素データ450と点データ440との関係と同様である。すなわち、要素データ650の各要素Ed(n)は、目標地形600を構成する局所の三角形ポリゴンを意味し、これら各三角形ポリゴンは、点データ640の各点Nd(n)の3点の座標値により定義付けられる。 The relationship between element data 650 and point data 640 shown in FIG. That is, each element Ed(n) of the element data 650 means a local triangular polygon forming the target landform 600, and each of these triangular polygons is the coordinate value of each point Nd(n) of the point data 640. defined by

[地形計測装置170]
次に、地形計測装置170の動作について、ここで説明する。地形計測装置170の搭載位置、姿勢は限定しないが、本実施形態における地形計測装置170は、図1に示すように油圧ショベル100のキャブ上に設置されているものとする。また、計測タイミング等について特に限定しないが、本実施形態においては、周期的に油圧ショベル100の周囲の地形を自動で計測するものとする。尚、周期的に行う必要はなく、例えば、油圧ショベル100が決められた姿勢をとったタイミングや、オペレータが指示したタイミングで地形計測を行ってもよい。また、地形データの出力形式は、例えば、図7に示す地形点群データ700の形式とする。
[Terrain measuring device 170]
Next, the operation of the terrain measuring device 170 will now be described. Although the mounting position and posture of the landform measuring device 170 are not limited, the landform measuring device 170 in this embodiment is assumed to be installed on the cab of the hydraulic excavator 100 as shown in FIG. Also, although there is no particular limitation on measurement timing and the like, in the present embodiment, the topography around the hydraulic excavator 100 is automatically and periodically measured. It should be noted that it is not necessary to perform the measurement periodically. For example, the terrain measurement may be performed at the timing when the hydraulic excavator 100 assumes a predetermined posture or at the timing instructed by the operator. The output format of the terrain data is, for example, the format of the terrain point cloud data 700 shown in FIG.

以下、目標地形出力装置200の各処理について図を用いて説明する。
[機械状態取得部510]
機械状態取得部510は、姿勢検出装置173と、ブーム角度検出器181、アーム角度検出器182、バケット角度検出器183、および旋回体角度検出器184と、右GNSS受信機171および左GNSS受信機172からそれぞれ検出値を入力する。機械状態取得部510は、上部旋回体131の測位位置、方位、およびバケット113の先端位置を算出する。尚、本実施形態では、バケット113の先端位置および油圧ショベル100の位置、姿勢のことを、機械状態と呼ぶ。バケット113の先端位置は、車体座標系900の座標値で表される。また、算出された機械状態は、記憶装置155に保持されるとともに、現況地形出力部530に出力される。尚、本実施形態では、機械状態取得部510が上記の(式1)、(式2)を用いて、得られた機械状態をサイト座標系に変換するものとするが、この座標変換処理を現況地形出力部530が行ってもよい。
Each process of the target landform output device 200 will be described below with reference to the drawings.
[Machine state acquisition unit 510]
Machine state acquisition unit 510 includes attitude detection device 173, boom angle detector 181, arm angle detector 182, bucket angle detector 183, rotating body angle detector 184, right GNSS receiver 171, and left GNSS receiver. 172 to input the detected value. The machine state acquisition unit 510 calculates the measured position and orientation of the upper swing body 131 and the tip position of the bucket 113 . In this embodiment, the tip position of the bucket 113 and the position and orientation of the hydraulic excavator 100 are referred to as the machine state. The tip position of bucket 113 is represented by coordinate values of vehicle body coordinate system 900 . Further, the calculated machine state is stored in the storage device 155 and output to the current terrain output section 530 . In this embodiment, the machine state acquisition unit 510 uses the above (formula 1) and (formula 2) to transform the obtained machine state into the site coordinate system. The current terrain output unit 530 may perform this.

[テンプレート地形作成部520]
図11~図13を参照してテンプレート地形作成処理について説明する。図11はテンプレート地形作成処理の流れを示すフローチャートである。図12(a)~(c)はテンプレート形状300の例を示す説明図である。また図13(a)~(c)は、モニター153に表示される、テンプレートの選択画面やパラメータ入力画面である。
[Template terrain creation unit 520]
The template landform creation process will be described with reference to FIGS. 11 to 13. FIG. FIG. 11 is a flowchart showing the flow of template landform creation processing. 12A to 12C are explanatory diagrams showing examples of the template shape 300. FIG. 13A to 13C are template selection screens and parameter input screens displayed on the monitor 153. FIG.

テンプレート地形作成部520は、記憶装置155に事前に記憶されているテンプレート形状300と、モニター153を介してオペレータが入力した、施工対象領域の広さなどの施工条件とに基づき、目標地形600の元となるテンプレート地形400を出力する。このときのテンプレート形状300は図12(a)~(c)に表されるような、平面、斜面、溝の様な形状である。本実施形態では、図12(a)に示される平面形状が選択された場合を例にとって説明する。尚、テンプレート形状300はこれら3つに限るものではなく、図12(a)~(c)に示されるものより複雑な形状であってもよい。尚、テンプレート形状300のデータ形式についても、特に限定はされないが、ここでは、上記の図9の形式、すなわち三角形ポリゴンを要素とした構成となっている。 The template terrain creation unit 520 creates a target terrain 600 based on the template shape 300 stored in advance in the storage device 155 and construction conditions such as the size of the construction target area input by the operator via the monitor 153. The original template terrain 400 is output. The template shape 300 at this time is a shape such as a flat surface, a slope, or a groove, as shown in FIGS. 12(a) to 12(c). In this embodiment, a case where the planar shape shown in FIG. 12A is selected will be described as an example. Note that the template shape 300 is not limited to these three shapes, and may be a more complicated shape than those shown in FIGS. 12(a) to 12(c). The data format of the template shape 300 is also not particularly limited, but here, it has the format shown in FIG.

以下、図11の各ステップに沿ってテンプレート地形作成部520の処理について説明する。
<ステップS101>
テンプレート地形作成部520は、オペレータによって選択された、記憶装置155に記憶されているテンプレート形状300を一つ取得する。テンプレート形状300の選択方法は、例えば、油圧ショベル100に乗ったオペレータが、図13(a)に示すテンプレート選択画面を表示したモニター153を介して選択する方法が想定される。
The processing of the template landform creation unit 520 will be described below along each step in FIG.
<Step S101>
The template terrain creation unit 520 acquires one template shape 300 selected by the operator and stored in the storage device 155 . As a method for selecting the template shape 300, for example, an operator on the hydraulic excavator 100 selects the template shape 300 via the monitor 153 displaying the template selection screen shown in FIG. 13(a).

<ステップS102>
テンプレート地形作成部520は、ステップS101で選択されたテンプレート形状300について、施工寸法を設定し、テンプレート地形400として出力し、処理を終了する。ここで施工寸法とは、図12(a)~(c)に示されるL、D、H、A、B、Cを含むテンプレート形状300の各辺の寸法と、Ptmなどのサイト座標系930におけるテンプレート形状の位置、およびθtmに代表される方向である。これらの寸法の数は選択されたテンプレート形状300の形によって異なる。また、寸法の設定方法は図12(a)~(c)に限られず、例えば、テンプレート形状300の各頂点の座標を設定してもよい。施工寸法の設定方法として、例えば、オペレータがモニター153を介して、図13(b)に例示する設定画面上でタッチパネル機能等を用いて選択する。このようにオペレータが直接代入した寸法を得る実装でもよいし、機械状態取得部510が算出した油圧ショベル100の姿勢や方位の情報を参照し、油圧ショベル100の車体座標系900の原点をPtm、油圧ショベル100の方位角をθtmとしてもよい。
<Step S102>
The template landform creating unit 520 sets construction dimensions for the template shape 300 selected in step S101, outputs it as a template landform 400, and ends the process. Here, the construction dimensions are the dimensions of each side of the template shape 300 including L, D, H, A, B, and C shown in FIGS. The position of the template shape and the direction represented by θtm. The number of these dimensions depends on the shape of template shape 300 selected. 12A to 12C. For example, the coordinates of each vertex of the template shape 300 may be set. As a method for setting construction dimensions, for example, an operator selects the construction dimensions using a touch panel function or the like on a setting screen exemplified in FIG. In this way, the operator may obtain the dimensions directly assigned, or the posture and orientation information of the hydraulic excavator 100 calculated by the machine state acquisition unit 510 may be referred to, and the origin of the vehicle body coordinate system 900 of the hydraulic excavator 100 may be set to Ptm, The azimuth angle of the excavator 100 may be θtm.

またオペレータは、当該現場内に搬入される土量を事前に把握している場合、図13(c)に示す搬入土量入力画面を用いて、搬入予定の土量(m)を入力する。ここで入力される搬入土量情報は、後述処理のパラメータの一つとして用いられる。 If the operator knows in advance the amount of soil to be carried into the site , the operator uses the screen for inputting the amount of soil to be carried in shown in FIG. . The amount of soil information input here is used as one of the parameters for later processing.

[現況地形出力部530]
図14~図16を参照して、現況地形出力処理について説明する。図14は、現況地形出力部530の動作例を説明するための図である。図15は現況地形出力処理の流れを示すフローチャートである。また図16は、本実施形態のグリッドマップ変換処理の流れを示すフローチャートである。
[Current terrain output unit 530]
The current terrain output process will be described with reference to FIGS. 14 to 16. FIG. FIG. 14 is a diagram for explaining an operation example of the current terrain output unit 530. As shown in FIG. FIG. 15 is a flowchart showing the flow of current terrain output processing. FIG. 16 is a flow chart showing the flow of grid map conversion processing according to this embodiment.

現況地形出力部530は、機械状態取得部510が算出した油圧ショベル100のサイト座標系930での位置および姿勢を用いて、地形計測装置170から得られる施工対象の地形350の地形点群データ700を、現況地形データ800に変換して出力する。現況地形出力処理によって、例えば、図14(a)に示す施工対象の地形350に対して、図14(b)に示す現況地形データ800を得ることができる。尚、図14(b)は、図8に示した現況地形データ800をもとにグラフィカルに描いた図である。 The current terrain output unit 530 uses the position and orientation of the hydraulic excavator 100 in the site coordinate system 930 calculated by the machine state acquisition unit 510 to obtain the terrain point cloud data 700 of the construction target terrain 350 obtained from the terrain measurement device 170. is converted into the current terrain data 800 and output. For example, the current terrain data 800 shown in FIG. 14(b) can be obtained for the construction target terrain 350 shown in FIG. 14(a) by the current terrain output process. FIG. 14(b) is a diagram graphically drawn based on the current terrain data 800 shown in FIG.

以下、図15の各ステップに従って現況地形出力部530の処理について説明する。
<ステップS201>
現況地形出力部530は、機械状態取得部510が算出した油圧ショベル100のサイト座標系930での位置および姿勢情報を用いて、地形計測装置170が出力した地形点群データ700を、センサ座標系910からサイト座標系930へ変換する。この際、現況地形出力部530は、上記の(式1)、(式2)を用いて、座標変換を行う。
The processing of the current terrain output unit 530 will be described below according to each step in FIG.
<Step S201>
The current terrain output unit 530 uses the position and orientation information of the hydraulic excavator 100 in the site coordinate system 930 calculated by the machine state acquisition unit 510 to convert the terrain point cloud data 700 output by the terrain measuring device 170 into the sensor coordinate system. Transform from 910 to site coordinate system 930 . At this time, the current terrain output unit 530 performs coordinate conversion using the above (formula 1) and (formula 2).

<ステップS202>
現況地形出力部530は、サイト座標系930に変換された地形点群データ700を、グリッド単位の現況地形データ800に変換する。図16は現況地形データ変換処理内容を表すフローチャートである。以下、図16の各ステップに従って現況地形データ変換処理(ステップS202)の処理について説明する。尚、図16に示すフローチャートは、既に作成した現況地形データ800を、最新のデータに更新する動作を含んでいる。すなわち、本実施形態では、地形計測装置170から現況の地形点群データ700が得られるごとに、その都度現況地形出力部530が動作し、リアルタイムに現況地形データ800を更新する。よって地形計測装置170が周期的に動作して現況の地形点群データ700を繰り返し計測し続ける場合、現況地形出力部530もまた、この動作に連動して、1サイクル前に作成した現況地形データ800を最新のものに更新することで、現況地形データ800を常時最新のものに維持し続ける。
<Step S202>
The current terrain output unit 530 converts the terrain point cloud data 700 converted into the site coordinate system 930 into the current terrain data 800 in units of grids. FIG. 16 is a flow chart showing the contents of the current terrain data conversion process. The current terrain data conversion process (step S202) will be described below according to each step in FIG. The flowchart shown in FIG. 16 includes the operation of updating the existing terrain data 800 that has already been created to the latest data. That is, in this embodiment, every time the current terrain point cloud data 700 is obtained from the terrain measuring device 170, the current terrain output unit 530 operates to update the current terrain data 800 in real time. Therefore, when the terrain measurement device 170 operates periodically to repeatedly measure the current terrain point cloud data 700, the current terrain output unit 530 also interlocks with this operation to generate the current terrain data created one cycle before. By updating the 800 to the latest one, the current terrain data 800 is always kept up to date.

[現況地形データ変換処理(ステップS202)]
<ステップS301>
現況地形出力部530は、記憶装置155に既に記憶されている現況地形データ800を読込み、情報コントローラ161内のRAM1612に現況地形データ800を一時的に書き出す。上記のとおり、この現況地形データ800は前回本フローを実施した際に得られたデータである。現況地形データ800は、施工対象の地形350全体地形の情報を全て含むため、演算処理に時間を要してしまう。このことから、機械状態取得部510の出力した油圧ショベル100のサイト座標系930での位置情報を用いて、図8の太枠線で示す車体座標系900の原点を中心とした地形情報のみを切り出して、読み込んでもよい。尚、現況地形データ800を新規に作成する場合は、このステップS301はスキップされる。
[Conversion processing of current terrain data (step S202)]
<Step S301>
The current terrain output unit 530 reads the current terrain data 800 already stored in the storage device 155 and temporarily writes the current terrain data 800 to the RAM 1612 in the information controller 161 . As described above, the current terrain data 800 is data obtained when this flow was performed last time. Since the current terrain data 800 includes all the information of the entire terrain 350 to be constructed, it takes time for arithmetic processing. Therefore, using the position information of the hydraulic excavator 100 in the site coordinate system 930 output by the machine state acquisition unit 510, only the terrain information centered on the origin of the vehicle body coordinate system 900 indicated by the thick frame line in FIG. You can cut it out and read it. It should be noted that this step S301 is skipped when the current terrain data 800 is newly created.

<ステップS302>
現況地形出力部530は、地形計測装置170が出力した地形点群データ700を取得し、このデータの大きさから、ステップS303以降のループ処理に用いる閾値Npの大きさを算出する。
<ステップS303>
現況地形出力部530は、変数nに初期値1を設定し(n=1)、ステップS304からステップS306までのループ処理を開始する。
<Step S302>
The current terrain output unit 530 acquires the terrain point cloud data 700 output by the terrain measurement device 170, and from the size of this data, calculates the magnitude of the threshold Np used in the loop processing from step S303 onwards.
<Step S303>
The current terrain output unit 530 sets the variable n to an initial value of 1 (n=1), and starts loop processing from step S304 to step S306.

<ステップS304>
現況地形出力部530は、地形点群データ700のn番目の点データPt(n)が、現況地形データ800のグリッドG(n)のいずれに対応しているかを算出する。算出方法は特に限定しないが、現況地形出力部530は、例えば地形点群データ700のn番目の点データPt(n)の座標値{Xpt(n),Ypt(n)}と、G(n)の中心の座標値である{Xgrid(n),Ygrid(n)}とを比較し、Pt(n)とG(n)の中心との距離が、グリッド幅±Dgrid/2以内であるか判定する。地形点群データ700の全てのPt(n)について、それぞれグリッドG(n)と比較し、地形点群データ700のn番目の点データPt(n)に対応するグリッドG(n)を算出する。
<Step S304>
The current terrain output unit 530 calculates to which grid G(n) of the current terrain data 800 the n-th point data Pt(n) of the terrain point cloud data 700 corresponds. The calculation method is not particularly limited. ) are compared with {Xgrid(n), Ygrid(n)} which are the center coordinate values of G(n), and whether the distance between Pt(n) and the center of G(n) is within the grid width ±Dgrid/2 judge. All Pt(n) of the terrain point cloud data 700 are compared with the grid G(n), and the grid G(n) corresponding to the n-th point data Pt(n) of the terrain point cloud data 700 is calculated. .

<ステップS305>
現況地形出力部530は、ステップS304が算出した地形点群データ700のn番目の点データPt(n)に対して、現況地形データ800内に対応するグリッドG(n)が存在するか判定する。Pt(n)に対応するG(n)が存在する場合、現況地形出力部530はステップS306に進む。Pt(n)に対応するG(n)が存在しない場合、現況地形出力部530は、当該点データPt(n)を現況地形データ800の範囲外のデータとして扱い、これを破棄してステップS307に進む。
<Step S305>
The current terrain output unit 530 determines whether there is a corresponding grid G(n) in the current terrain data 800 for the n-th point data Pt(n) of the terrain point cloud data 700 calculated in step S304. . If G(n) corresponding to Pt(n) exists, the current terrain output unit 530 proceeds to step S306. If G(n) corresponding to Pt(n) does not exist, the current terrain output unit 530 treats the point data Pt(n) as data outside the range of the current terrain data 800 and discards it. proceed to

<ステップS306>
現況地形出力部530は、現況地形データ800のグリッドG(n)における高さHgrid(n)をZpt(n)の値に更新する。また現況地形出力部530は、グリッドG(n)の高さ情報の有無を示すフラグ情報F(n)に対し、値が設定されたことを示す1を設定する。
<Step S306>
The current terrain output unit 530 updates the height Hgrid(n) in the grid G(n) of the current terrain data 800 to the value of Zpt(n). The current terrain output unit 530 also sets 1 to indicate that a value has been set for the flag information F(n) indicating the presence or absence of height information of the grid G(n).

<ステップS307>
現況地形出力部530は、nがNpに達したか判定をする。nがNpと等しいとき、処理はステップS309に進む。nがNp未満であるとき、処理はステップS308に進む。
<Step S307>
The current terrain output unit 530 determines whether n has reached Np. When n is equal to Np, the process proceeds to step S309. When n is less than Np, the process proceeds to step S308.

<ステップS308>
現況地形出力部530は、nに1を加えてn+1として、ステップS304に進む。
<ステップS309>
現況地形出力部530は、更新された現況地形データ800を記憶装置155に保存し、処理を終了する。
<Step S308>
The current terrain output unit 530 adds 1 to n to obtain n+1, and proceeds to step S304.
<Step S309>
The current terrain output unit 530 saves the updated current terrain data 800 in the storage device 155, and terminates the process.

[目標地形作成部540]
図17~図20を参照して、目標地形作成処理について説明する。図17は、目標地形作成部540の動作例を示す図である。図18は、目標地形作成処理の流れを示すフローチャートである。図19は目標地形作成部540の処理である目標地形最適化処理の流れを示すフローチャートである。図20は現況地形データ800のグリッドG(n)に対応したテンプレート地形400の高さHd(n)を算出する方法を説明するための図である。
[Target terrain creation unit 540]
The target landform creation process will be described with reference to FIGS. 17 to 20. FIG. FIG. 17 is a diagram showing an operation example of the target landform creation unit 540. As shown in FIG. FIG. 18 is a flow chart showing the flow of target landform creation processing. FIG. 19 is a flow chart showing the flow of the target landform optimization process, which is the process of the target landform creating unit 540. In FIG. FIG. 20 is a diagram for explaining a method of calculating the height Hd(n) of the template terrain 400 corresponding to the grid G(n) of the current terrain data 800. FIG.

目標地形作成部540は、現況地形出力部530が出力した現況地形データ800と、テンプレート地形作成部520が作成したテンプレート地形とを比較して、土量の差分が規定値の範囲内に収束するように、テンプレート地形400の高さ寸法を調整する。そして目標地形作成部540は、調整後のテンプレート地形400を目標地形600として出力する。 The target landform creation unit 540 compares the current landform data 800 output by the current landform output unit 530 with the template landform created by the template landform creation unit 520, and the difference in soil volume converges within the range of the specified value. Adjust the height dimension of the template terrain 400 as follows. Then, the target landform creating unit 540 outputs the adjusted template landform 400 as the target landform 600 .

目標地形作成部540は、図17(a)に示すように、まず、テンプレート地形作成部520が出力したテンプレート地形400と、現況地形出力部530が出力した現況地形データ800との間のオフセットH0を設定する。そして目標地形作成部540は、テンプレート地形400と現況地形データ800とを比較し、また図13(c)の画面を介してオペレータから搬入土量が入力された場合は、これを加味して、H0を最適なオフセットHoptに更新する。テンプレート地形400の初期状態でのオフセットH0の算出方法は特に指定しないが、例えば、現況地形データ800の地形の高さHgrid(n)の最大値と等しい値とする。また、テンプレート地形400と現況地形データ800とを、グリッド毎に比較し、施工を行う土量の増減値を、グリッド毎に算出する。そして、すべてのグリッドにおける施工を行う土量の算出結果から、土量の過不足が最小となるような高さを求めることで、図17(b)に示すような好適なオフセットHoptを算出し、目標地形600を出力する。 As shown in FIG. 17(a), the target landform creation unit 540 first calculates the offset H0 between the template landform 400 output by the template landform creation unit 520 and the current landform data 800 output by the current landform output unit 530. set. Then, the target landform creation unit 540 compares the template landform 400 and the current landform data 800, and if the operator inputs the amount of soil to be carried in via the screen of FIG. Update H0 to the optimal offset Hopt. Although the method of calculating the offset H0 in the initial state of the template terrain 400 is not particularly specified, for example, it is set to a value equal to the maximum value of the terrain height Hgrid(n) of the current terrain data 800 . Also, the template landform 400 and the current landform data 800 are compared for each grid, and the increase/decrease value of the soil volume to be constructed is calculated for each grid. Then, from the results of calculating the amount of soil to be constructed in all the grids, by obtaining the height that minimizes the excess or deficiency of the amount of soil, a suitable offset Hopt as shown in FIG. 17(b) is calculated. , outputs the target terrain 600 .

以下、図18のフローチャートに従って目標地形作成部540の処理内容について説明する。尚、図18に示すフローチャートも、現況地形出力部530のリアルタイム動作と連動して行われてもよい。この場合、目標地形作成部540もリアルタイムに目標地形600を更新し、オペレータなどに最新の目標地形600を提示することができる。
<ステップS401>
目標地形作成部540は、テンプレート地形作成部520が出力したテンプレート地形400を取得する。
<ステップS402>
目標地形作成部540は、現況地形出力部530が出力した現況地形データ800を取得する。
The processing contents of the target landform creation unit 540 will be described below according to the flowchart of FIG. Note that the flowchart shown in FIG. 18 may also be performed in conjunction with the real-time operation of the current terrain output unit 530 . In this case, the target topography creating section 540 can also update the target topography 600 in real time and present the latest target topography 600 to the operator or the like.
<Step S401>
The target terrain creating section 540 acquires the template terrain 400 output by the template terrain creating section 520 .
<Step S402>
The target terrain creating unit 540 acquires the current terrain data 800 output by the current terrain output unit 530 .

<ステップS403>
目標地形作成部540は、ステップS402で取得した現況地形データ800が目標地形600を作成するのに十分なデータ量であるかを判定する。判定方法は、例えば、現況地形データ800の各グリッドに含まれるフラグ情報F(n)が1である割合が規定の閾値以上であるかで判定する。
<Step S403>
The target terrain creating unit 540 determines whether the current terrain data 800 acquired in step S402 is sufficient for creating the target terrain 600. FIG. As a determination method, for example, determination is made based on whether the ratio of flag information F(n) of 1 included in each grid of the current terrain data 800 is equal to or greater than a specified threshold.

現況地形データ800が十分な情報量を持つと判定した場合(S403:Yes)、目標地形作成部540は、ステップS405に進む。現況地形データ800の情報量が不十分であると判定した場合(S403:No)、目標地形作成部540は、ステップS404に進む。 If it is determined that the current terrain data 800 has a sufficient amount of information (S403: Yes), the target terrain creating unit 540 proceeds to step S405. If it is determined that the amount of information in the current terrain data 800 is insufficient (S403: No), the target terrain creating unit 540 proceeds to step S404.

<ステップS404>
目標地形作成部540は、現況地形データ800の情報量が不足している領域980(後述の図21(b)参照)の地形データを取得するように指令を出力する。例えば目標地形作成部540は、地形情報出力部550へ、F(n)が0である領域の情報を出力し、モニター153が当該領域を表示する(この表示内容については後述の図21を参照)。これにより、目標地形作成部540は、オペレータに地形データが不足している領域へ地形計測装置170の計測範囲を向けるような指示を行うことができる。また、現況地形データ800がステップS405の処理を行うのに十分なデータ量となるまで、現況地形出力部530の処理が繰り返し行われる。
<Step S404>
The target landform creating unit 540 outputs a command to acquire the landform data of the area 980 (see FIG. 21(b) described later) where the amount of information in the current landform data 800 is insufficient. For example, the target landform creation unit 540 outputs information on the region where F(n) is 0 to the landform information output unit 550, and the monitor 153 displays the region (see FIG. ). As a result, the target landform creation unit 540 can instruct the operator to direct the measurement range of the landform measuring device 170 to an area lacking landform data. Further, the processing of the current terrain output unit 530 is repeated until the current terrain data 800 has a sufficient amount of data for performing the processing of step S405.

<ステップS405>
目標地形作成部540は、目標地形最適化処理を行う。目標地形最適化処理では、まず、テンプレート地形400と現況地形データ800のオフセットhをH0であると仮定して、現況地形データ800のグリッドG(n)が保持する高さHgrid(n)と、テンプレート地形400の地形情報を比較する。これをグリッドG(n)毎に行うことで、目標地形作成部540は、テンプレート地形400と現況地形データ800の土量の過不足(グリッドごとの土量の差分)の合計を算出する。この土量の過不足が規定値(後述の閾値Sth)以下になるまで、オフセットhを変化させていくことで、最適なオフセットHoptを求める。図19は目標地形最適化処理の流れを表すフローチャートである。以下、図19の各ステップに従って、目標地形最適化処理の処理内容を説明する。尚、本実施形態では、社団法人日本道路協会が定める施工面の平坦性(高低差)の許容値に基づき、上記規定値を設けるものとする。例えば路床を施工する場合、設計高さに対する許容値は±5cm以内となっていることから、本実施形態においては、高さ方向の高低差が±5cmとなる土量が、規定値として設定される。尚、これ以外にも、オペレータが土量差分の規定値を指定したり、事前に設定された値を土量差分の規定値として用いても構わない。
<Step S405>
The target landform creation unit 540 performs target landform optimization processing. In the target terrain optimization process, first, assuming that the offset h between the template terrain 400 and the current terrain data 800 is H0, the height Hgrid(n) held by the grid G(n) of the current terrain data 800 and The terrain information of the template terrain 400 is compared. By doing this for each grid G(n), the target landform creation unit 540 calculates the sum of excesses and deficiencies in soil volume between the template landform 400 and the current landform data 800 (differences in soil volume for each grid). The optimum offset Hopt is obtained by changing the offset h until the excess or deficiency of the earth volume becomes equal to or less than a specified value (threshold value Sth, which will be described later). FIG. 19 is a flow chart showing the flow of target terrain optimization processing. The processing contents of the target terrain optimization processing will be described below according to each step in FIG. In the present embodiment, the specified value is set based on the allowable value of the flatness (height difference) of the construction surface defined by the Japan Road Association. For example, when constructing a subgrade, the allowable value for the design height is within ±5 cm, so in this embodiment, the amount of soil that makes the height difference in the height direction ±5 cm is set as the specified value. be done. In addition to this, the operator may specify a specified value of the soil amount difference, or a preset value may be used as the specified value of the soil amount difference.

[目標地形最適化処理(ステップS405)]
<ステップS501>
目標地形作成部540は、テンプレート地形400のオフセットH0と、土量の閾値Sthを設定する。また現況地形データ800とテンプレート地形400の土量の過不足を表す積算土量Sを0にリセットする。
[Target Terrain Optimization Processing (Step S405)]
<Step S501>
The target terrain creating unit 540 sets the offset H0 of the template terrain 400 and the earth volume threshold Sth. Also, the integrated earth volume S representing the excess or deficiency of the earth volume between the current landform data 800 and the template landform 400 is reset to zero.

オフセットH0の設定方法は特に限定しないが、ここでは上記のように、現況地形データ800の高さの最大値と同じ高さになるように設定することとする。また、土量の閾値Sthは、積算土量Sがこの範囲内に収まれば過不足は無いものとみなすための値である。閾値Sthは、積算土量Sが負の値(土量がサイト全体で不足している状態)で収束判定されないよう、正の値とするのが望ましい。また、後にダンプなどにより追加で運ばれてくる土砂の量があらかじめ判明している場合など、図13(c)の画面を介して搬入土量があらかじめ入力されている場合は、その土砂量を閾値の基準にし、土量の差分が、搬入土量の値と等しくなるように前記テンプレート形状の高さ寸法を調整して目標地形を算出する実装でもよい。また、現況地形データ800とテンプレート地形400の土量の過不足を表す積算土量Sを0にリセットする。 The method of setting the offset H0 is not particularly limited, but here, it is set to the same height as the maximum height of the current terrain data 800 as described above. Further, the soil amount threshold Sth is a value for determining that there is no excess or deficiency if the accumulated soil amount S falls within this range. It is desirable that the threshold value Sth be a positive value so as not to converge with a negative value of the accumulated soil volume S (a state in which the soil volume is insufficient in the entire site). In addition, if the amount of earth and sand that will be additionally transported later by dumping is known in advance, and the amount of earth and sand to be carried in is entered in advance via the screen of Fig. 13 (c), the amount of earth and sand The target landform may be calculated by adjusting the height dimension of the template shape so that the difference in the amount of soil becomes equal to the value of the amount of soil carried in, using a threshold as a reference. Also, the integrated earth volume S representing the excess or deficiency of the earth volume between the current landform data 800 and the template landform 400 is reset to zero.

<ステップS502>
目標地形作成部540はステップS503からS505までのループ処理のカウンターであるnを1として、ループ処理を開始する。
<ステップS503>
目標地形作成部540は、現況地形データ800のグリッドG(n)の位置におけるテンプレート地形400の高さHd(n)を算出する。
<Step S502>
The target landform creation unit 540 sets n, which is a counter for loop processing from steps S503 to S505, to 1, and starts loop processing.
<Step S503>
The target terrain creating unit 540 calculates the height Hd(n) of the template terrain 400 at the position of the grid G(n) of the current terrain data 800 .

現況地形データ800のグリッドG(n)の位置におけるテンプレート地形400の高さを求めるには、図20で示すように、目標地形作成部540は現況地形データ800のグリッドG(n)のZ軸上方にあるテンプレート地形400の要素Et(n)を探索する。そして目標地形作成部540は、その後テンプレート地形400の要素Et(n)が含む点データ{Nt(n1),Nt(n2),Nt(n3)}がなす平面と、現況地形データ800のグリッドG(n)の中心{Xgrid(n),Ygrid(n)}を通りZ軸に平行な直線との交点Pc(n)の位置を算出する。この交点Pc(n)のZ軸座標値をHd(n)とする。尚、上記例のとおりテンプレート地形400が平面形状である場合、Nt(n1)、Nt(n2)、Nt(n3)のZ軸成分の各値Zt(n1)、Zt(n2)、Zt(n3)は、オフセットhと同値となる。すなわち、オフセットがhから後述のように(h-dh)に変更されると、Zt(n1)、Zt(n2)、Zt(n3)も(h-dh)に変更させる。テンプレート地形400が平面以外の形状である場合においても、Zt(n1)、Zt(n2)、Zt(n3)は、オフセットhを基準とした値であり、オフセットhの増減に伴い同じ値分増減される。 To obtain the height of the template terrain 400 at the position of the grid G(n) of the current terrain data 800, the target terrain generator 540 calculates the Z axis of the grid G(n) of the current terrain data 800, as shown in FIG. Search for element Et(n) of template terrain 400 above. Then, the target landform creating unit 540 calculates the plane formed by the point data {Nt(n1), Nt(n2), Nt(n3)} included in the element Et(n) of the template landform 400 and the grid G of the current landform data 800. Calculate the position of the intersection Pc(n) with a straight line passing through the center {Xgrid(n), Ygrid(n)} of (n) and parallel to the Z-axis. Let Hd(n) be the Z-axis coordinate value of this intersection point Pc(n). When the template landform 400 has a planar shape as in the above example, the Z-axis component values Zt(n1), Zt(n2), and Zt(n3) of Nt(n1), Nt(n2), and Nt(n3) ) has the same value as the offset h. That is, when the offset is changed from h to (h-dh) as described later, Zt(n1), Zt(n2) and Zt(n3) are also changed to (h-dh). Even if the template terrain 400 has a shape other than a plane, Zt(n1), Zt(n2), and Zt(n3) are values based on the offset h, and increase or decrease by the same value as the offset h increases or decreases. be done.

現況地形データ800のグリッドG(n)の上方にあるテンプレート地形400の要素Et(n)の探索方法は、特に限定しないが、例えば次の方法が考えられる。目標地形作成部540は、テンプレート地形400の要素データ450から、一つの要素Et(k)を選択する。ここでE(k)はテンプレート地形400の要素データ450内のk番目の要素を表す。次に目標地形作成部540は、要素Et(k)の点データ{Nt(k1),Nt(k2),Nt(k3)}のXY平面における三角形内の領域に、現況地形データ800のグリッドG(n)の中心座標{Xgrid(n),Ygrid(n)}が含まれるか判定をする。要素E(k)の点データがなす三角形にG(n)の中心座標{Xgrid(n),Ygrid(n)}が含まれる場合、当該Et(k)はG(n)に対応するポリゴンであるものとし、目標地形作成部540はEt(k)をEt(n)とする。Et(k)がなす三角形にG(n)の中心座標が含まれない場合、目標地形作成部540は、別の要素Et(k)を選択し、同様にしてG(n)の中心座標{Xgrid(n),Ygrid(n)}が三角形領域内にあるかの存在判定を行う。目標地形作成部540は、この処理をEt(n)として採用される要素Et(k)が見つかるまで繰り返す。 The method of searching for the element Et(n) of the template terrain 400 above the grid G(n) of the current terrain data 800 is not particularly limited, but for example, the following method is conceivable. The target terrain creating unit 540 selects one element Et(k) from the element data 450 of the template terrain 400 . where E(k) represents the kth element in the element data 450 of the template terrain 400; Next, the target terrain creating unit 540 adds the grid G It is determined whether the center coordinates {Xgrid(n), Ygrid(n)} of (n) are included. If the triangle formed by the point data of the element E(k) includes the central coordinates {Xgrid(n), Ygrid(n)} of G(n), then Et(k) is a polygon corresponding to G(n). , and the target terrain creating unit 540 sets Et(k) to Et(n). If the center coordinates of G(n) are not included in the triangle formed by Et(k), the target terrain creation unit 540 selects another element Et(k), and similarly calculates the center coordinates of G(n) { Xgrid(n), Ygrid(n)} exists in the triangular area. The target terrain creating unit 540 repeats this process until an element Et(k) to be adopted as Et(n) is found.

<ステップS504>
目標地形作成部540は、現況地形データ800のグリッドG(n)の位置における高さHgrid(n)とステップS503が算出したG(n)におけるテンプレート地形400の高さHd(n)を比較することで、G(n)における必要な土量を算出する。そして、現況地形データ800とテンプレート地形400の土量の過不足を表す積算土量Sを更新する。積算土量Sの更新は、例えば、以下の数式を用いる。

Figure 0007107792000003
<Step S504>
The target terrain creating unit 540 compares the height Hgrid(n) at the position of the grid G(n) of the current terrain data 800 with the height Hd(n) of the template terrain 400 at G(n) calculated in step S503. Then, the required earth volume in G(n) is calculated. Then, the integrated earth volume S representing the excess or deficiency of the soil volume of the current landform data 800 and the template landform 400 is updated. The cumulative soil volume S is updated using, for example, the following formula.
Figure 0007107792000003

<ステップS505>
目標地形作成部540は、ループ処理のカウンターであるnと、現況地形データ800の要素数(ここでは規定値とする)であるNgridとの大小を比較する。nがNgridと等しい場合、目標地形作成部540は、ステップS507に進む。nがNgrid未満である場合、目標地形作成部540は、ステップS506に進む。
<Step S505>
The target landform creation unit 540 compares n, which is a counter for loop processing, with Ngrid, which is the number of elements in the current state landform data 800 (here, a prescribed value). If n is equal to Ngrid, the target terrain creating unit 540 proceeds to step S507. If n is less than Ngrid, the target terrain creating unit 540 proceeds to step S506.

<ステップS506>
目標地形作成部540は、ループ処理のカウンターであるnをn+1としてステップS503に進む。
<ステップS507>
目標地形作成部540は、積算土量Sと積算土量収束判定を行う閾値Sthを比較することで、テンプレート地形400と現況地形データ800のオフセットhの収束判定を行う。積算土量Sが閾値Sth以下の場合、目標地形作成部540は、テンプレート地形400と現況地形データ800のオフセットhが最適な値に収束したと判定する。そして目標地形作成部540は、オフセットHoptを、最後に処理を行ったhの値に設定し、目標地形600を出力した後に、処理を終了する。一方、積算土量Sが閾値Sthより大きい場合、目標地形作成部540は、テンプレート地形400と現況地形データ800のオフセットhは好適な値に収束していないと判定し、ステップS508に進む。
<Step S506>
The target landform creation unit 540 sets n, which is the counter for loop processing, to n+1, and proceeds to step S503.
<Step S507>
The target landform creation unit 540 compares the accumulated soil volume S with the threshold value Sth for determining the convergence of the accumulated soil volume, thereby determining the convergence of the offset h between the template landform 400 and the current landform data 800 . When the cumulative soil volume S is equal to or less than the threshold value Sth, the target landform creation unit 540 determines that the offset h between the template landform 400 and the current landform data 800 has converged to an optimum value. Then, the target landform generating unit 540 sets the offset Hopt to the value of h that was last processed, outputs the target landform 600, and then terminates the process. On the other hand, if the cumulative soil volume S is greater than the threshold value Sth, the target terrain creating unit 540 determines that the offset h between the template terrain 400 and the current terrain data 800 has not converged to a suitable value, and proceeds to step S508.

<ステップS508>
目標地形作成部540は、hを(h-dh)に再設定し、積算土量Sを0にリセットし後にステップS502の処理に進む。dhは予め設定された値を用いてもよいし、積算土量Sと閾値Sthの差に応じて変化させてもよい。
<Step S508>
The target landform creation unit 540 resets h to (h−dh), resets the integrated earth volume S to 0, and then proceeds to the process of step S502. A preset value may be used for dh, or it may be changed according to the difference between the accumulated soil volume S and the threshold value Sth.

[地形情報出力部550]
地形情報出力部550は、目標地形作成部540が算出した目標地形600と、現況地形出力部530が出力した現況地形データ800を、情報コントローラ161、モニター153、無線通信装置157に出力する。地形情報出力部550による出力は、現況地形出力部530や目標地形作成部540のリアルタイム動作と連動して行われてもよい。現況地形出力部530は、上記のとおり地形計測装置170から現況の地形点群データ700が得られるごとに動作し、リアルタイムに現況地形データ800を更新する。よってこの動作と地形情報出力部550の動作とを連動させることで、出力先である例えばモニター153の表示内容を、現況の地形のものにリアルタイムに更新することができる。また目標地形作成部540が現況地形出力部530の動作と連動している場合において、この現況地形出力部530の動作と地形情報出力部550の動作とを連動させることで、最新の土量の差分を表示し、オペレータに通知することができる。
[Terrain information output unit 550]
The terrain information output unit 550 outputs the target terrain 600 calculated by the target terrain creating unit 540 and the current terrain data 800 output by the current terrain output unit 530 to the information controller 161 , the monitor 153 and the wireless communication device 157 . The output by the terrain information output unit 550 may be performed in conjunction with the real-time operations of the current terrain output unit 530 and the target terrain generation unit 540 . The current terrain output unit 530 operates each time the current terrain point cloud data 700 is obtained from the terrain measuring device 170 as described above, and updates the current terrain data 800 in real time. Therefore, by linking this operation with the operation of the terrain information output unit 550, the display contents of the monitor 153, which is the output destination, can be updated in real time with the current terrain. Further, when the target landform creation unit 540 is interlocked with the operation of the current landform output unit 530, by interlocking the operation of the current landform output unit 530 and the operation of the landform information output unit 550, the latest soil volume can be obtained. Differences can be displayed and notified to the operator.

図21(a)および(b)は、モニター153への出力の例を表す説明図である。図21(a)は、油圧ショベル100、目標地形600および現況地形データ800を、サイト座標系930におけるX-Z軸平面で表示させた例である。このときの断面は特に限定しないが、例えば、図3に示すような、車体座標系900におけるY-Z軸平面と、目標地形600および現況地形データ800の交線を表示する。また、油圧ショベル100表示方法は、例えば、油圧ショベルの姿勢に対応した側面の画像複数枚を予め記憶装置155などに保持しておき、機械状態取得部510が出力した、油圧ショベル100の姿勢に応じた画像を出力する方法があげられる。また、目標地形作成部540において、現況地形データ800の情報が不十分であると判定された場合、モニター153には、例えば、図21(a)に示すような警告表示990を表示してもよい。 21A and 21B are explanatory diagrams showing examples of output to the monitor 153. FIG. FIG. 21(a) is an example of displaying the hydraulic excavator 100, the target terrain data 600 and the current terrain data 800 on the XZ axis plane in the site coordinate system 930. FIG. Although the cross section at this time is not particularly limited, for example, the line of intersection between the YZ-axis plane in the vehicle body coordinate system 900, the target terrain 600, and the current terrain data 800 is displayed, as shown in FIG. In addition, the hydraulic excavator 100 display method is such that, for example, a plurality of side images corresponding to the posture of the hydraulic excavator are stored in advance in the storage device 155 or the like, and the posture of the hydraulic excavator 100 output by the machine state acquisition unit 510 is displayed. There is a method of outputting an image corresponding to the image. Further, when the target landform creation unit 540 determines that the information in the current landform data 800 is insufficient, the monitor 153 may display a warning display 990 as shown in FIG. good.

図21(b)は、油圧ショベル100、目標地形600および現況地形データ800を、サイト座標系930におけるX-Y軸平面で表示させた例である。 FIG. 21(b) is an example in which the hydraulic excavator 100, the target terrain data 600 and the current terrain data 800 are displayed on the XY axis plane in the site coordinate system 930. FIG.

図21(b)では、例えば、現況地形データ800のグリッドG(n)の高さHgrid(n)に応じて、数値(ここでは±10の範囲内の整数値)を表示させ、欄970を用いて、当該グリッドがどの程度の高さであるかを表記させてもよい。また高さを示す数値については、例えば図21(b)に示すように、目標地形600の高さを基準値ゼロとし、目標地形600と現況地形データ800の地形情報との高さの差分に応じた値としてもよい。 In FIG. 21B, for example, according to the height Hgrid(n) of the grid G(n) of the current terrain data 800, a numerical value (here, an integer value within the range of ±10) is displayed, and the column 970 is may be used to indicate how high the grid is. As for the numerical value indicating the height, for example, as shown in FIG. It may be a value according to

また、図21(b)では、グリッドG(n)ごとに高さに応じた数値データを示す実装例を示しているが、これに替えて、例えば高くなるほど黒色から白色に変化するグレイスケールのグラデーションを用いるなどして、高さに応じて色を変えて表示する実装でもよい。この場合、欄970は高さの高低を示す凡例として用いられる。この表示色と高さの値の対応は、現況地形データ800のグリッドG(n)の高さ情報に応じた色にする必要はなく、例えば、目標地形600および現況地形データ800の地形情報の高さの差分に応じた色を表示させてもよい。 In addition, FIG. 21(b) shows an implementation example showing numerical data according to the height for each grid G(n), but instead of this, for example, a grayscale that changes from black to white as the height increases An implementation that changes the color according to the height by using a gradation, etc., may also be used. In this case, column 970 is used as a legend indicating the height. The correspondence between the display color and the height value does not need to correspond to the height information of the grid G(n) of the current terrain data 800. For example, the target terrain 600 and the terrain information of the current terrain data 800 A color corresponding to the difference in height may be displayed.

現況地形データ800の情報が不十分であると目標地形作成部540により判定された場合、モニター153は、図21(b)に示すように、警告表示990を表示することに加えて、現況地形データ800の情報量が不足している領域980を、他の領域の表示と異ならせるように網掛け表示する。また、油圧ショベル100の表示方法は、例えば、油圧ショベルの姿勢に対応した側面の画像複数枚を予め記憶装置155などに保持しておき、機械状態取得部510が出力した、油圧ショベル100の姿勢に応じた画像を出力する方法があげられる。 When the target terrain creating unit 540 determines that the information in the current terrain data 800 is insufficient, the monitor 153 displays a warning display 990 as shown in FIG. A region 980 in which the information amount of the data 800 is insufficient is shaded so as to be different from other regions. In addition, the display method of the hydraulic excavator 100 is, for example, that a plurality of side images corresponding to the posture of the hydraulic excavator are stored in advance in the storage device 155 or the like, and the posture of the hydraulic excavator 100 output by the machine state acquisition unit 510 is displayed. There is a method of outputting an image according to.

[効果・補足]
以上に示す手順で、目標地形600を生成することで、施工現場において、手作業で目標地形を作成する必要が少なくなり、施工前に目標地形を作成するのにかかる手間が軽減される。
[Effect/Supplement]
Generating the target landform 600 according to the procedure described above reduces the need to manually create the target landform at the construction site, and reduces the effort required to create the target landform before construction.

本実施形態では、油圧ショベル100に搭載された地形計測装置170の取得結果を用いたが、例えば、ドローンなどの飛行物体に地形計測用のセンサを搭載させ、上空より計測する実装でもよい。この場合、当該飛行物体が地形計測装置として機能する。油圧ショベル100の情報コントローラ161は、飛行物体により計測されたデータを、無線通信を介して受信し、地形点群データ700を得ることができる。情報コントローラ161は、このようにして得られた地形点群データ700を用いて、現況地形データ800を算出する。 In the present embodiment, the acquisition result of the terrain measurement device 170 mounted on the hydraulic excavator 100 is used, but for example, a flying object such as a drone may be mounted with a sensor for terrain measurement to measure from the sky. In this case, the flying object functions as a terrain measuring device. The information controller 161 of the hydraulic excavator 100 can receive the data measured by the flying object via wireless communication and obtain the terrain point cloud data 700 . The information controller 161 calculates current terrain data 800 using the terrain point cloud data 700 thus obtained.

また、本実施形態では、現況地形データ800を図8に表すようなグリッド毎に高さ情報を保持する形式としたが、現況地形データ800を保持する形式はこれに限定しない。例えば、現況地形データ800を、図7に示すような、地形点群データ700と同様な形式で保持し、テンプレート地形400と比較してもよい。この場合、目標地形作成部540の処理では、現況地形データ800の点データを、テンプレート地形400と比較することで、最適なオフセットHoptを算出する。 In addition, in the present embodiment, the current topography data 800 has a format of holding height information for each grid as shown in FIG. 8, but the format of holding the current topography data 800 is not limited to this. For example, current terrain data 800 may be stored in a format similar to terrain point cloud data 700, as shown in FIG. 7, and compared with template terrain 400. FIG. In this case, in the processing of the target terrain creating unit 540, the point data of the current terrain data 800 is compared with the template terrain 400 to calculate the optimum offset Hopt.

本実施形態では、テンプレート地形400を図9に表すような点データ440および要素データ450で保持するデータ形式としたが、テンプレート地形情報の出力形式はこれに限定しない。例えば、単純な形状であれば、サイト座標系930での関数で所持してもよい。あるいは、図8に示すようなグリッド毎に高さ情報を保持する形式としてもよい。この場合、目標地形作成部540の処理では、現況地形データ800とテンプレート地形400をグリッド毎の高さで比較をして、最適なオフセットHoptを算出する。 In this embodiment, the template landform 400 is held in the form of point data 440 and element data 450 as shown in FIG. 9, but the output format of the template landform information is not limited to this. For example, a simple shape may have a function in the site coordinate system 930 . Alternatively, the height information may be held for each grid as shown in FIG. In this case, in the processing of the target landform generating unit 540, the current state landform data 800 and the template landform 400 are compared in terms of height for each grid, and the optimum offset Hopt is calculated.

上記実施形態の機械状態取得部510、テンプレート地形作成部520、機械状態取得部510、現況地形出力部530、目標地形作成部540、地形情報出力部550は、図6に示すように、目標地形出力装置200、すなわち情報コントローラ161に内在している機能部である。よって、これら各機能部により行われる処理は、情報コントローラ161が行っているものと換言することができる。このことから、上記実施形態では、情報コントローラ161が以下の動作を行うことについて説明した。 As shown in FIG. It is a functional part inherent in the output device 200 , that is, the information controller 161 . Therefore, it can be said that the processing performed by each of these functional units is performed by the information controller 161 . Therefore, in the above embodiment, the information controller 161 performs the following operations.

情報コントローラ161は、姿勢検出装置173、右GNSS受信機171、左GNSS受信機172の検出値、および地形計測装置170から出力される検出値に基づき、建設機械の周囲の地形形状を示す現況地形データ800を作成する。これは、機械状態取得部510、現況地形出力部530により行われるものとして説明した。尚、姿勢検出装置173、右GNSS受信機171、左GNSS受信機172の検出値に加えて、ブーム角度検出器181、アーム角度検出器182、バケット角度検出器183、旋回体角度検出器184の検出値も用いられてもよい。 The information controller 161 calculates the current terrain shape indicating the terrain shape around the construction machine based on the detection values of the attitude detection device 173, the right GNSS receiver 171, the left GNSS receiver 172, and the detection values output from the terrain measurement device 170. Create data 800 . It has been explained that this is performed by the machine condition acquisition unit 510 and the current terrain output unit 530 . In addition to the detection values of the attitude detection device 173, the right GNSS receiver 171, and the left GNSS receiver 172, the Detected values may also be used.

そして情報コントローラ161は、テンプレートDB230に記憶されているテンプレート形状300を取得し、当該テンプレート形状300を変形させて、施工対象領域に適合したテンプレート地形400を作成する。これは、テンプレート地形作成部520により行われるものとして説明した。また、オペレータによって入力されるパラメータに基づき、テンプレート形状300に対し、回転、縦横比の変更、拡大、縮小などのいずれかの処理、もしくはこれらを組み合わせて処理することで変形させることについても言及した。 Then, the information controller 161 acquires the template shape 300 stored in the template DB 230, transforms the template shape 300, and creates a template landform 400 suitable for the construction target area. This has been described as being done by the template terrain generator 520 . It also mentions that the template shape 300 is deformed by processing such as rotation, aspect ratio change, enlargement, reduction, etc., or a combination thereof, based on parameters input by the operator. .

情報コントローラ161は、現況地形データ800とテンプレート地形400との土量の差分が規定値の範囲内に収束するように、テンプレート地形400全体の高さを嵩上げもしくは切り下げて目標地形600を算出する。これは、目標地形作成部540により行われるものとして説明した。また本実施形態では、図17などに示すように、好適なオフセットHoptになるまで、テンプレート地形400全体の高さ(オフセット)を切り下げる動作について説明した。これに対し、初期設定(オフセットH0)の値の取り方によっては、テンプレート地形400全体の高さを嵩上げする動作とすることも当然可能である。 The information controller 161 calculates the target landform 600 by raising or lowering the height of the entire template landform 400 so that the difference in soil volume between the current landform data 800 and the template landform 400 converges within a specified value range. This has been described as being performed by the target terrain generator 540 . Also, in this embodiment, as shown in FIG. 17 and the like, the operation of cutting down the height (offset) of the entire template landform 400 until a suitable offset Hopt is achieved has been described. On the other hand, depending on how the value of the initial setting (offset H0) is taken, it is of course possible to raise the height of the entire template landform 400 .

最後に情報コントローラ161は、このようにして得られた現況地形データ800、および目標地形600をモニター153などに出力する。これは、地形情報出力部550により行われるものとして説明し、また各データはマップ状に表示されることについても言及した。 Finally, the information controller 161 outputs the current terrain data 800 and the target terrain data 600 thus obtained to the monitor 153 or the like. This has been explained as being performed by the terrain information output unit 550, and it has also been mentioned that each data is displayed in the form of a map.

尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。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。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with another configuration. Further, each of the above configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware, for example, by designing them in an integrated circuit. Moreover, each of the above configurations, functions, etc. may be realized by software by a processor interpreting and executing a program for realizing each function. Information such as programs, tables, and files that implement each function can be stored in recording devices such as memories, hard disks, SSDs (Solid State Drives), or recording media such as IC cards, SD cards, and DVDs.

100:油圧ショベル
153:モニター
154:ブザー
155:記憶装置
157:無線通信装置
161:情報コントローラ
162:メインコントローラ
170:地形計測装置
171:右GNSS受信機
172:左GNSS受信機
173:姿勢検出装置
181:ブーム角度検出器
182:アーム角度検出器
183:バケット角度検出器
184:旋回体角度検出器
200:目標地形出力装置
230:テンプレートデータベース
300:テンプレート形状
400:テンプレート地形
510:機械状態取得部
520:テンプレート地形作成部
530:現況地形出力部
540:目標地形作成部
550:地形情報出力部
600:目標地形
700:地形点群データ
800:現況地形データ
900:車体座標系
910:センサ座標系
930:サイト座標系
100: Hydraulic excavator 153: Monitor 154: Buzzer 155: Storage device 157: Wireless communication device 161: Information controller 162: Main controller 170: Terrain measurement device 171: Right GNSS receiver 172: Left GNSS receiver 173: Attitude detection device 181 : Boom angle detector 182: Arm angle detector 183: Bucket angle detector 184: Rotating body angle detector 200: Target landform output device 230: Template database 300: Template shape 400: Template landform 510: Machine state acquisition unit 520: Template terrain generation unit 530: Present terrain output unit 540: Target terrain generation unit 550: Terrain information output unit 600: Target terrain 700: Terrain point group data 800: Current terrain data 900: Vehicle body coordinate system 910: Sensor coordinate system 930: Site Coordinate system

Claims (4)

建設機械の姿勢を検出する姿勢検出装置と、
前記建設機械の測位位置を検出する測位装置と、
地形形状のひな型であるテンプレート形状を記憶する記憶装置と、
工後の地形形状である目標地形を作成する情報コントローラと、
前記テンプレート形状に対して施工寸法に関する情報を付加する表示装置と、を有する建設機械において、
前記情報コントローラは、
前記姿勢検出装置の検出値、前記測位装置の検出値、および前記建設機械の周囲の地形を計測する地形計測装置から出力される検出値に基づき、前記建設機械の周囲の地形形状を示す現況地形データを作成し、
前記テンプレート形状に、前記表示装置から入力する前記施工寸法に関する情報が付加されたテンプレート地形を作成し、
前記現況地形データと前記テンプレート地形との土量の差分が規定値の範囲内に収束するように、前記現況地形データに対する当該テンプレート地形全体の高さを調整して前記目標地形を算出し、
前記現況地形データ、および前記目標地形を前記表示装置に出力する、
ことを特徴とする建設機械。
an attitude detection device that detects the attitude of the construction machine;
a positioning device that detects the positioning position of the construction machine;
a storage device for storing a template shape, which is a model of terrain shape;
an information controller that creates a target terrain that is a terrain shape after construction ;
A construction machine having a display device that adds information about construction dimensions to the template shape ,
The information controller
Current terrain indicating the shape of the terrain around the construction machine based on the detection values of the attitude detection device , the detection values of the positioning device, and the detection values output from a terrain measurement device that measures the terrain around the construction machine. create the data,
creating a template terrain in which information about the construction dimensions input from the display device is added to the template shape;
calculating the target landform by adjusting the height of the entire template landform with respect to the current landform data so that the difference in soil volume between the current landform data and the template landform converges within a range of specified values;
outputting the current terrain data and the target terrain data to the display device;
A construction machine characterized by:
建設機械の姿勢を検出する姿勢検出装置と、
前記建設機械の測位位置を検出する測位装置と、
地形形状のひな型であるテンプレート形状を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶されているテンプレート形状に基づき、施工後の地形形状である目標地形を作成する情報コントローラと、
表示装置と、を有する建設機械において、
前記情報コントローラは、
前記姿勢検出装置の検出値、前記測位装置の検出値、および前記建設機械の周囲の地形を計測する地形計測装置から出力される検出値に基づき、前記建設機械の周囲の地形形状を示す現況地形データを作成し、
前記テンプレート形状を取得し、前記テンプレート形状を変形して施工対象領域に適合するテンプレート地形を作成し、
前記現況地形データと前記テンプレート地形との土量の差分が、前記施工対象領域内に搬入される搬入土量と等しくなるように前記テンプレート形状全体の高さを調整して前記目標地形を算出し、
前記現況地形データおよび前記目標地形を前記表示装置に出力する
ことを特徴とする建設機械。
an attitude detection device that detects the attitude of the construction machine;
a positioning device that detects the positioning position of the construction machine;
a storage device for storing a template shape, which is a model of terrain shape;
an information controller that creates a target terrain that is a terrain shape after construction based on the template shape stored in the storage device;
In a construction machine having a display device,
The information controller
Current terrain indicating the shape of the terrain around the construction machine based on the detection values of the attitude detection device, the detection values of the positioning device, and the detection values output from a terrain measurement device that measures the terrain around the construction machine. create the data,
obtaining the template shape, deforming the template shape to create a template landform suitable for a construction target area;
The target landform is calculated by adjusting the height of the entire template shape so that the difference in soil volume between the current landform data and the template landform is equal to the amount of soil carried into the construction target area. ,
outputting the current terrain data and the target terrain data to the display device;
A construction machine characterized by:
請求項1に記載の建設機械において、
前記情報コントローラは、
前記地形計測装置が周囲の地形を計測した地形情報を取得するごとに、前記現況地形データの作成、前記目標地形の算出、前記表示装置への出力を行う、
ことを特徴とする建設機械。
In the construction machine according to claim 1,
The information controller
Each time the terrain measurement device acquires terrain information obtained by measuring the surrounding terrain, the current terrain data is created, the target terrain is calculated, and the data is output to the display device.
A construction machine characterized by:
請求項1に記載の建設機械において、
前記情報コントローラは、
工対象領域がマップ状に表示されるように、前記表示装置の表示を制御し、前記施工対象領域において前記現況地形データを得ることができない領域がある場合、当該領域の表示を他の領域とは異なるものとなるように、前記表示装置の表示を制御する、
ことを特徴とする建設機械。
In the construction machine according to claim 1,
The information controller
The display of the display device is controlled so that the construction target area is displayed in the form of a map, and if there is an area in the construction target area for which the current terrain data cannot be obtained, the display of the area is changed to another area. controlling the display of the display device to be different from
A construction machine characterized by:
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