(57)【要約】  作業機が取り付けられて旋回する旋回体を有する作業機械の姿勢を出力する姿勢検出装置の前記作業機械に対するずれに起因する誤差を補正するにあたり、前記作業機械が第１の姿勢であるときにおける前記作業機械の一部分の位置である第１位置と、前記作業機械が第２の姿勢であるときにおける前記一部分の位置である第２位置とを用いて前記誤差を補正する。
2017072877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機が取り付けられて旋回する旋回体を有する作業機械の姿勢を出力する姿勢検出装置の前記作業機械に対するずれに起因する誤差を補正するにあたり、
前記作業機械が第１の姿勢であるときにおける前記作業機械の一部分の位置である第１位置と、前記作業機械が第２の姿勢であるときにおける前記一部分の位置である第２位置とを用いて前記誤差を補正する、作業機械の校正装置。
【請求項２】
前記一部分の位置は、前記作業機の一部の位置であり、
前記第１位置は、前記作業機械が傾斜面に設置され、かつ前記旋回体が第１の方向を向いているときの位置であり、
前記第２位置は、前記作業機械が傾斜面に設置され、かつ前記旋回体が第２の方向を向いているときの位置である、
請求項１に記載の作業機械の校正装置。
【請求項３】
前記第１位置及び前記第２位置は、前記姿勢検出装置が出力したピッチ角が０度のときの位置である、請求項２に記載の作業機械の校正装置。
【請求項４】
前記一部分の位置は、前記作業機械が有する前記作業機の一部分の位置である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械の校正装置。
【請求項５】
前記第１位置及び前記第２位置は、前記作業機械以外の位置を基準として得られた前記一部分の位置であり、前記姿勢検出装置から出力された、前記作業機械の姿勢に関する情報を用いて求められる、請求項１に記載の作業機械の校正装置。
【請求項６】
前記作業機械の姿勢に関する情報を補正するためのパラメータを補正しながら、前記第１位置及び前記第２位置の再計算を繰り返し、前記第１位置と前記第２位置との差が閾値以下になったときの前記パラメータを用いて前記誤差を補正する、請求項５に記載の作業機械の校正装置。
【請求項７】
前記作業機械の姿勢に関する情報は、前記姿勢検出装置が出力したピッチ角及びロール角である、請求項６に記載の作業機械の校正装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の作業機械の校正装置を有する、作業機械。
【請求項９】
作業機が取り付けられて旋回する旋回体を有する作業機械の姿勢を出力する姿勢検出装置の前記作業機械に対するずれに起因する誤差を補正するにあたり、
前記作業機械が第１の姿勢であるときにおける前記作業機械の一部分の位置である第１位置を取得し、
前記作業機械が第２の姿勢であるときにおける前記一部分の位置である第２位置を取得し、
前記第１位置及び前記第２位置を用いて前記誤差を補正する、作業機械の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械の校正装置、作業機械及び作業機械の校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋回体を備えた作業機械において、作業姿勢を検出し、特定するための装置としてジャイロセンサを備えたものが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−００１３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
作業機械の姿勢を検出する装置（以下適宜、姿勢検出装置と称する）は、作業機械に取り付けられて、加速度を検出したり、角速度を検出したりする。姿勢検出装置は、作業機械に取り付けられるべき基準の位置に対してずれて取り付けられると、検出値に誤差を含む。誤差を含んだ検出値を用いて求められた作業機械の姿勢も誤差を含むので、姿勢検出装置の検出値に含まれる誤差を補正する必要がある。姿勢検出装置の基準となる軸が作業機械の前後方向における軸に対してヨー方向のずれが発生している場合、姿勢検出装置が検出する作業機の姿勢角が傾くことがある。【０００５】
本発明は、姿勢検出装置が作業機械の前後方向に対してヨー角がずれて設置されることで、傾きが発生することに起因する、姿勢検出装置の検出値に含まれる誤差を補正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、作業機が取り付けられて旋回する旋回体を有する作業機械の姿勢を出力する姿勢検出装置の前記作業機械に対するずれに起因する誤差を補正するにあたり、前記作業機械が第１の姿勢であるときにおける前記作業機械の一部分の位置である第１位置と、前記作業機械が第２の姿勢であるときにおける前記一部分の位置である第２位置とを用いて前記誤差を補正する、作業機械の校正装置である。【０００７】
前記一部分の位置は、前記作業機の一部の位置であり、前記第１位置は、前記作業機械が傾斜面に設置され、かつ前記旋回体が第１の方向を向いているときの位置であり、前記第２位置は、前記作業機械が傾斜面に設置され、かつ前記旋回体が第２の方向を向いているときの位置であることが好ましい。【０００８】
前記第１位置及び前記第２位置は、前記姿勢検出装置が出力したピッチ角が０度のときの位置であることが好ましい。【０００９】
前記一部分の位置は、前記作業機械が有する前記作業機の一部分の位置であることが好ましい。【００１０】
前記第１位置及び前記第２位置は、前記作業機械以外の位置を基準として得られた前記一部分の位置であり、前記姿勢検出装置から出力された、前記作業機械の姿勢に関する情報を用いて求められることが好ましい。【００１１】
前記作業機械の姿勢に関する情報を補正するためのパラメータを補正しながら、前記第１位置及び前記第２位置の再計算を繰り返し、前記第１位置と前記第２位置との差が閾値以下になったときの前記パラメータを用いて前記誤差を補正することが好ましい。【００１２】
前記作業機械の姿勢に関する情報は、前記姿勢検出装置が出力したピッチ角及びロール角であることが好ましい。【００１３】
本発明は、前述した作業機械の校正装置を有する、作業機械である。【００１４】
本発明は、作業機が取り付けられて旋回する旋回体を有する作業機械の姿勢を出力する姿勢検出装置の前記作業機械に対するずれに起因する誤差を補正するにあたり、前記作業機械が第１の姿勢であるときにおける前記作業機械の一部分の位置である第１位置を取得し、前記作業機械が第２の姿勢であるときにおける前記一部分の位置である第２位置を取得し、前記第１位置及び前記第２位置を用いて前記誤差を補正する、作業機械の校正方法である。【００１５】
本発明は、姿勢検出装置が作業機械の前後方向に対してヨー角がずれて設置されることで、傾きが発生することに起因する、姿勢検出装置の検出値に含まれる誤差を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態１に係る作業機械の斜視図である。
【図２】図２は、車体座標系を説明するための図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る作業機械の校正装置を含む作業機械の校正システムの一例を示す図である。
【図４】図４は、油圧ショベルが傾斜面に置かれた場合において、ＩＭＵが取付誤差を有する場合と有さない場合とを示す図である。
【図５】図５は、ＩＭＵが取付誤差を有さない場合における刃先の位置を説明するための図である。
【図６】図６は、ＩＭＵが取付誤差を有する場合における刃先の位置を説明するための図である。
【図７】図７は、実施形態１に係る作業機械の校正方法の処理例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、ＩＭＵの計測誤差を補正するために油圧ショベルを傾斜面に設置した状態を示す側面図である。
【図９】図９は、傾斜面に設置された油圧ショベルの第１の姿勢を示す図である。
【図１０】図１０は、傾斜面に設置された油圧ショベルの第２の姿勢を示す図である。
【図１１】図１１は、第１の姿勢における作業機の位置と第２の姿勢における作業機の位置との差を示す側面図である。
【図１２】図１２は、第１の姿勢における作業機の位置と第２の姿勢における作業機の位置との差を示す正面図である。
【図１３】図１３は、第１の姿勢及び第の姿勢を得るための変形例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態２において、第１の姿勢で第１位置を計測する例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態２において、第２の姿勢で第２位置を計測する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
実施形態１．
＜作業機械の全体構成＞
図１は、実施形態１に係る作業機械の斜視図である。図２は、車体座標系を説明するための図である。本実施形態において、作業機械は油圧ショベル１００である。油圧ショベル１００は、車体１及び作業機２を有する。車体１は、旋回体３、運転室４及び走行体５を有する。旋回体３は、走行体５に、旋回中心軸Ｚｒを中心として旋回可能に取り付けられている。旋回体３は、油圧ポンプ及びエンジン等の装置を収容している。
【００１９】
旋回体３は、作業機２が取り付けられて旋回する。旋回体３の上部には手すり９が取り付けられている。手すり９には、アンテナ２１，２２が取り付けられる。アンテナ２１，２２は、ＲＴＫ−ＧＮＳＳ（Real  Time  Kinematic  -  Global  Navigation  Satellite  Systems、ＧＮＳＳは全地球航法衛星システムをいう）用のアンテナである。アンテナ２１，２２は、車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）のＹｍ軸に沿って、一定距離だけ離れて配置されている。アンテナ２１，２２は、ＧＮＳＳ電波を受信し、受信したＧＮＳＳ電波に応じた信号を出力する。アンテナ２１，２２は、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）用のアンテナであってもよい。
【００２０】
運転室４は旋回体３の前部に載置されている。走行体５は、履帯５ａ，５ｂを有している。履帯５ａ，５ｂが回転することにより油圧ショベル１００が走行する。
【００２１】
作業機２は、車体１の前部に取り付けられており、ブーム６、アーム７、バケット８、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２を有する。ブーム６の基端部は、ブームピン１３を介して車体１の前部に回動可能に取り付けられている。すなわち、ブームピン１３は、ブーム６の旋回体３に対する回動中心に相当する。アーム７の基端部は、アームピン１４を介してブーム６の先端部に回動可能に取り付けられている。すなわち、アームピン１４は、アーム７のブーム６に対する回動中心に相当する。アーム７の先端部には、バケットピン１５を介してバケット８が回動可能に取り付けられている。すなわち、バケットピン１５は、バケット８のアーム７に対する回動中心に相当する。
【００２２】
図１に示されるブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２は、それぞれ油圧によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ１０の基端部は、ブームシリンダフートピン１０ａを介して旋回体３に回動可能に取り付けられている。ブームシリンダ１０の先端部は、ブームシリンダトップピン１０ｂを介してブーム６に回動可能に取り付けられている。ブームシリンダ１０は、油圧によって伸縮することによって、ブーム６を駆動する。
【００２３】
アームシリンダ１１の基端部は、アームシリンダフートピン１１ａを介してブーム６に回動可能に取り付けられている。アームシリンダ１１の先端部は、アームシリンダトップピン１１ｂを介してアーム７に回動可能に取り付けられている。アームシリンダ１１は、油圧によって伸縮することによって、アーム７を駆動する。
【００２４】
バケットシリンダ１２の基端部は、バケットシリンダフートピン１２ａを介してアーム７に回動可能に取り付けられている。バケットシリンダ１２の先端部は、バケットシリンダトップピン１２ｂを介して第１リンク部材４７の一端及び第２リンク部材４８の一端に回動可能に取り付けられている。第１リンク部材４７の他端は、第１リンクピン４７ａを介してアーム７の先端部に回動可能に取り付けられている。第２リンク部材４８の他端は、第２リンクピン４８ａを介してバケット８に回動可能に取り付けられている。バケットシリンダ１２は、油圧によって伸縮することによって、バケット８を駆動する。
【００２５】
バケット８は、複数の刃８Ｂを有する。複数の刃８Ｂは、バケット８の幅方向に沿って一列に並んでいる。刃８Ｂの先端は、刃先８ＢＴである。バケット８は、作業具の一例である。作業具は、バケット８に限定されない。作業具は、例えば、単数の刃を有するチルトバケットであってもよいし、法面バケット又は削岩用のチップを備えた削岩用のアタッチメントであってもよいし、これら以外であってもよい。
【００２６】
旋回体３には、位置検出装置２３と、姿勢検出装置の一例であるＩＭＵ（Inertial  Measurement  Unit：慣性計測装置）２４と、作業機械の校正装置３０と、油圧ショベル１００を制御する制御装置２５とが取り付けられている。位置検出装置２３は、アンテナ２１，２２からの信号が入力される。位置検出装置２３は、アンテナ２１，２２から取得した信号を用いて、グローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるアンテナ２１，２２の現在位置及び旋回体３の方位を検出して、出力する。旋回体３の方位は、グローバル座標系における旋回体３の向きを表す。旋回体３の向きは、例えば、グローバル座標系のＺｇ軸周りにおける旋回体３の前後方向の向きで表すことができる。本実施形態では、方位角θｄによって旋回体３の方位が表される。方位角θｄは、旋回体３の前後方向における基準軸の、グローバル座標系のＺｇ軸周りにおける回転角である。本実施形態において、位置検出装置２３は、２個のアンテナ２１，２２の相対位置から方位角θｄを算出する。
【００２７】
次に、座標系について説明する。前述した車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）は、車体１、本実施形態では旋回体３に固定された原点を基準とする座標系である。実施形態において、車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）の原点は、例えば、旋回体３のスイングサークルの中心である。スイングサークルの中心は、旋回体３の旋回中心軸Ｚｒ上に存在する。車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）のＺｍ軸は旋回体３の旋回中心軸Ｚｒとなる軸であり、Ｘｍ軸は旋回体３の前後方向に延び、かつＺｍ軸と直交する軸であり、Ｙｍ軸はＺｍ軸及びＸｍ軸と直交する、旋回体３の幅方向に延びる軸である。Ｘｍ軸は、旋回体３の前後方向における基準軸である。前述したグローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）は、ＧＮＳＳによって計測される座標系であり、地球に固定された原点を基準とした座標系である。ＩＭＵ２４は、図１に示されるように、自身の座標系（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を有している。
【００２８】
本実施形態において、ＩＭＵ２４は、運転室４の下方に設置される。ＩＭＵ２４は、油圧ショベル１００に作用する加速度を検出する。ＩＭＵ２４は、車体１、本実施形態では旋回体３の幅方向の傾斜角を検出することができる。本実施形態において、車体１の幅方向は、ブームピン１３の軸方向と平行な方向である。車体１の幅方向の傾斜角は、図２に示される車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）のＸｍ軸周りにおける角度θｒである。以下において、角度θｒを適宜、ロール角θｒと称する。
【００２９】
ＩＭＵ２４は、検出した角速度から、重力が作用する方向に対する車体１、本実施形態では旋回体３の前後方向の傾斜角を検出することができる。車体１の前後方向は、図２に示される車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）のＸｍ軸が延びる方向である。車体１の前後方向の傾斜角は、図２に示される車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）のＹｍ軸周りにおける角度θｐである。以下において、角度θｐを適宜、ピッチ角θｐと称する。
【００３０】
ＩＭＵ２４は、油圧ショベル１００の加速度、角速度、ロール角θｒ、ピッチ角θｐ及びヨー角θｙといった油圧ショベル１００の制御に必要な情報を１つの装置で求めることができる。制御装置２５は、作業機２の位置、例えばバケット８の刃先８ＢＴの、グローバル座標系における位置を用いて、作業機２を制御する。グローバル座標系における作業機２の位置を求めるにあたり、ロール角θｒ、ピッチ角θｐ及び方位角θｄが用いられる。本実施形態では、作業機械の校正装置３０が作業機２の位置を求めるが、作業機２の位置は、制御装置２５によって求められてもよいし、制御装置２５以外の機器によって求められてもよい。
【００３１】
＜作業機械の校正装置３０及び作業機械の校正システム４０＞
図３は、実施形態１に係る作業機械の校正装置３０を含む作業機械の校正システム４０の一例を示す図である。作業機械の校正システム４０は、作業機械の校正装置３０と、位置検出装置２３と、ＩＭＵ２４と、入出力装置２６とを含む。本実施形態において位置検出装置２３は必ずしも必要ではない。以下において、作業機械の校正装置３０を適宜、校正装置３０と称し、作業機械の校正システム４０を適宜、校正システム４０と称する。
【００３２】
校正装置３０は、処理部３１、記憶部３２及び入出力部３３を有する。処理部３１は、補正部３１Ａ及び位置算出部３１Ｂを有する。処理部３１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等のプロセッサ及びメモリである。処理部３１は、実施形態に係る作業機械の校正方法を実行する。補正部３１Ａは、主に、本実施形態に係る作業機械の校正方法を実行することにより、ＩＭＵ２４が油圧ショベル１の前後方向に対してヨー角がずれて設置されることで、傾きが発生することに起因する、ＩＭＵ２４の検出値に含まれる誤差を補正する。位置算出部３１Ｂは、主に、補正されたＩＭＵ２４の検出値を用いて作業機２の位置を求める。
【００３３】
記憶部３２は、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Random  Access  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Random  Access  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Random  Access  Memory）等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク及び光磁気ディスクのうち少なくとも１つが用いられる。
【００３４】
記憶部３２は、実施形態に係る作業機械の校正方法を処理部３１に実行させるためのコンピュータプログラム、及び処理部３１が実施形態に係る作業機械の校正方法を実行する際に使用される情報を記憶する。処理部３１は、記憶部３２から前述したコンピュータプログラムを読み込んで実行することにより、実施形態に係る作業機械の校正方法を実現する。入出力部は、校正装置３０と、機器類とを接続するためのインターフェース回路である。入出力部３３には、ＩＭＵ２４、位置検出装置２３及び入出力装置２６が接続される。
【００３５】
入出力装置２６は、表示部２６Ｄと入力部２６Ｉとを有する。入出力装置２６の表示部２６Ｄは、例えば、校正装置３０の計算結果及び校正装置３０へ入力する情報を表示する。表示部２６Ｄは、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（Electro  Luminescence）ディスプレイ等であるが、これらに限定されない。入力部２６Ｉは、校正装置３０に情報を入力するボタン式の入力キーであるが、このようなものに限定されない。
【００３６】
車体座標系の基準位置となる、旋回体３の旋回中心にＩＭＵ２４を配置することはできないので、ＩＭＵ２４の座標系（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）と、車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）とは異なる。ＩＭＵ２４は、ＩＭＵ２４の座標系（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）のＸｉ軸と車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）のＸｍ軸とが平行になっていれば、ＩＭＵ２４が検出した角速度及び加速度から求められるロール角θｒ及びピッチ角θｐの精度が保証される。本実施形態においては、Ｘｉ軸がＩＭＵ２４の基準となる軸である。ＩＭＵ２４のＸｉ軸が車体座標系のＸｍ軸に対してヨー角のずれを有する、すなわち角度ずれを有すると、油圧ショベル１００の一部である旋回体３に取り付けられたＩＭＵ２４は、旋回体３に対して角度ずれを有する。この角度ずれを、以下においては適宜、取付誤差と称する。ＩＭＵ２４の油圧ショベル１００に対するずれを表す。ＩＭＵ２４が取付誤差を有する場合、ＩＭＵ２４が検出し、校正装置３０が認識する油圧ショベル１００のピッチ角θｐ及びロール角θｒは誤差を含む。すなわち、ＩＭＵ２４の検出値は、ＩＭＵ２４の取付誤差に起因する誤差を含む。この誤差を、以下においては適宜、計測誤差と称する。
【００３７】
図４は、油圧ショベル１００が傾斜面ＰＤに置かれた場合において、ＩＭＵ２４が取付誤差を有する場合と有さない場合とを示す図である。図５は、ＩＭＵ２４が取付誤差を有さない場合における刃先８ＢＴの位置を説明するための図である。図６は、ＩＭＵ２４が取付誤差を有する場合における刃先８ＢＴの位置を説明するための図である。
【００３８】
図４は、水平面からの傾斜角がφである傾斜面ＰＤに、図１に示される油圧ショベル１００が置かれたときのＩＭＵ２４の状態を示している。図４中のＡは、ＩＭＵ２４の座標系のＸｉ軸と車体座標系のＸｍ軸とが平行になっている場合を示す。すなわち、ＩＭＵ２４が取付誤差を有さない場合を示す。図４中のＢは、ＩＭＵ２４の座標系のＸｉ軸と車体座標系のＸｍ軸とが平行になっていない場合を示す。この例は、ＩＭＵ２４が取付誤差を有する場合を示す。具体的には、図１に示されるＩＭＵ２４の座標系のＸｉ軸周りにＩＭＵ２４が回転して車体１、本実施形態では旋回体３に取り付けられた結果、ＩＭＵ２４の座標系のＸｉ軸が車体座標系のＸｍ軸に対して角度Δθｙだけずれている状態である。すなわち、ＩＭＵ２４が油圧ショベル１００の前後方向に対してヨー方向のずれが発生して取り付けられている状態である。
【００３９】
ＩＭＵ２４が取付誤差を有さない場合、ピッチ角θｐは０度であり、ロール角θｒはφになる。ＩＭＵ２４が取付誤差を有する場合、ピッチ角θｐは０度とは異なる値となり、ロール角θｒはφとは異なる値になる。
【００４０】
図５及び図６において、作業機２が有するバケット８の刃先８ＢＴの実際の高さはＨｒ、図３に示される校正装置３０が認識するバケット８の刃先８ＢＴの高さはＨｂであるとする。ＩＭＵ２４の取付誤差を有さない油圧ショベル１００が傾斜面ＰＤに置かれている場合、図１に示される旋回体３が旋回すると、図５に示されるように校正装置３０が認識する刃先８ＢＴの高さＨｂは、実際の高さＨｒと変わらない。実際の高さＨｒは、基準面ＰＨから刃先８ＢＴの位置までの高さである。ＩＭＵ２４の取付誤差を有する油圧ショベル１００が傾斜面ＰＤに置かれている場合、図１に示される旋回体３が旋回すると、図６に示されるように校正装置３０が認識する旋回体３の刃先８ＢＴの高さＨｂは、実際の高さＨｒとは異なる。
【００４１】
一例として、ＩＭＵ２４の座標系のＸｉ軸が車体座標系のＸｍ軸に対してずれている角度、すなわちＩＭＵ２４の取付誤差が±１度程度である油圧ショベル１００を考える。この油圧ショベル１００が傾斜面ＰＤに置かれている場合に旋回体３を回動させると、校正装置３０が認識する刃先８ＢＴの高さＨｂには誤差が含まれる。傾斜面ＰＤの傾きが大きくなると、作業機２が最大リーチの状態になったとき、校正装置３０が認識する刃先８ＢＴの高さＨｂには、作業機２を設計面に沿って動作させる制御を行うための精度を保証できない程度の誤差が含まれることがある。
【００４２】
ピッチ角θｐはバケット８の刃先８ＢＴの位置への影響があること、ロール角θｒはバケット８の刃先の並行度に影響することから、ＩＭＵ２４のピッチ角θｐ及びロール角θｒについては、設置時の傾き補正が行われる。油圧ショベル１が大型になると、ＩＭＵ２４の取付誤差が、傾斜面でピッチ角θｐの誤差に与える影響が大きくなる結果、傾斜面における刃先８ＢＴの位置精度に影響が出てくることが判明した。このため、本実施形態では、ＩＭＵ２４の計測誤差を補正する。
【００４３】
校正装置３０が認識する刃先８ＢＴの高さＨｂに含まれる誤差は、油圧ショベル１００が置かれる斜面の下方から上方に向かう方向と、車体座標系のＸｍ軸とが直交する状態となるときに最大となる。校正装置３０及び本実施形態に係る校正方法は、ＩＭＵ２４が取付誤差を有する場合に、ＩＭＵ２４の検出値を補正することにより計測誤差を補正する。次に、校正装置３０が本実施形態に係る校正方法を実行して、ＩＭＵ２４の計測誤差を補正する処理を説明する。
【００４４】
＜取付誤差の補正＞
図７は、実施形態１に係る作業機械の校正方法の処理例を示すフローチャートである。図８は、ＩＭＵ２４の計測誤差を補正するために油圧ショベル１００を傾斜面ＰＤに設置した状態を示す側面図である。図９は、傾斜面ＰＤに設置された油圧ショベル１００の第１の姿勢ＦＦを示す図である。図１０は、傾斜面ＰＤに設置された油圧ショベル１００の第２の姿勢ＦＳを示す図である。図１１は、第１の姿勢ＦＦにおける作業機２の位置と第２の姿勢ＦＳにおける作業機２の位置との差を示す側面図である。図１２は、第１の姿勢ＦＦにおける作業機２の位置と第２の姿勢ＦＳにおける作業機２の位置との差を示す正面図である。
【００４５】
本実施形態においてＩＭＵ２４の計測誤差が補正される場合、図８に示されるように、補正対象のＩＭＵ２４を有する油圧ショベル１００は、傾斜角φである傾斜面ＰＤに設置される。この状態で、校正装置３０の補正部３１Ａは、油圧ショベル１００が図９及び図１１に示される第１の姿勢ＦＦであるときにおける油圧ショベル１００の一部分Ｐｍの位置である第１位置Ｐｆを取得する（ステップＳ１０１）。次に、校正装置３０の補正部３１Ａは、油圧ショベル１００が図１０及び図１１に示される第２の姿勢ＦＳであるときにおける油圧ショベル１００の一部分Ｐｍの位置である第２位置Ｐｓを取得する（ステップＳ１０２）。
【００４６】
第１位置Ｐｆは、油圧ショベル１００が傾斜面ＰＤに設置され、かつ旋回体３が第１の方向を向いているときの位置であり、第２位置Ｐｓは、油圧ショベル１００が傾斜面ＰＤに設置され、旋回体３が第２の方向を向いているときの位置である。すなわち、第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとは、旋回体３の向きが異なるときにおける異なる２つの位置である。
【００４７】
本実施形態において、油圧ショベル１００の一部分Ｐｍは、旋回体３及びこれに取り付けられた作業機２の一部であって、旋回体３の旋回中心上以外の位置であればよい。この例では、一部分Ｐｍは、作業機２の一部分、より具体的には図１に示されるアームシリンダトップピン１１ｂの部分であるが、この部分に限定されるものではない。
【００４８】
第１の姿勢ＦＦ及び第２の姿勢ＦＳは、ＩＭＵ２４が出力したピッチ角θｐが０度となるときの姿勢である。すなわち、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓは、ＩＭＵ２４が出力したピッチ角θｐが０度となるときの位置である。傾斜面ＰＤの下方から上方に向かう方向を傾斜方向ＤＤとする。傾斜方向ＤＤと水平面とのなす角度は傾斜角φである。傾斜方向ＤＤと直交する方向は水平面と平行である。ＩＭＵ２４が出力したピッチ角θｐが０度となった場合とは、ＩＭＵ２４の座標系におけるＹｉ軸が傾斜方向ＤＤと平行になった場合である。
【００４９】
第２の姿勢ＦＳは、作業機２の姿勢が第１の姿勢ＦＦとは異なる姿勢である。本実施形態において、第２の姿勢ＦＳは、ＩＭＵ２４が出力したピッチ角θｐが０度である第１の姿勢ＦＦの状態から旋回体３が旋回して、ＩＭＵ２４が出力したピッチ角θｐが再び０度となったときの姿勢である。この場合、旋回体３は、１８０度旋回することになる。
【００５０】
本実施形態において、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓは、旋回体３の向きが１８０度異なるときにおける異なる２つの位置であるが、このような位置関係には限定されない。例えば、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓは、旋回体３の向きが１８０度以外の大きさで異なるときにおける異なる２つの位置であってもよい。この場合、異なる２つの向きの間における大きさに応じて、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｆを補正する必要がある。旋回体３の向きが１８０度異なるときにおける異なる２つの位置を、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓとすることにより、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｆの補正が不要になるので、好ましい。
【００５１】
第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓは、図９及び図１０に示される外部計測装置ＴＳによって計測される。本実施形態において、外部計測装置ＴＳは、例えば、トータルステーションと呼ばれる計測装置であるが、これに限定されない。本実施形態において、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓは、グローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における位置であるが、これに限定されない。第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓは、図３に示される入出力装置２６から校正装置３０に入力されてもよい。また、外部計測装置ＴＳが校正装置３０の入出力部３３に接続されることにより、校正装置３０は外部計測装置ＴＳから直接第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓを取得してもよい。
【００５２】
ＩＭＵ２４が取付誤差を有する場合、第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとは異なる。例えば、図１１及び図１２に示されるように、第１位置Ｐｆの基準面ＰＨからの高さＨｆと第２位置Ｐｓの基準面ＰＨからの高さＨｓとが異なる。その結果、高さＨｆと高さＨｓとの差Δｈが生じる。ＩＭＵ２４の取付誤差に起因する一部分Ｐｍの高さの誤差Ｄは、Δｈ／２となる。
【００５３】
本実施形態において、校正装置３０の補正部３１Ａは、第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとを用いて、ＩＭＵ２４の計測誤差を補正する（ステップＳ１０３）。例えば、校正装置３０は、第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとの差Δｈから得られる誤差Ｄを用いてＩＭＵ２４の計測誤差を補正する。第２の姿勢ＦＳのときにおける真のピッチ角θｐｔ２と、誤差Ｄと、車体座標系の原点から作業機２の一部分Ｐｍまでの距離Ｌとの関係は、傾斜角φ及び角度Δθｙを用いて、式（１）で求められる。
ｓｉｎθｐｔ２＝Ｄ／Ｌ＝ｓｉｎφ×ｓｉｎΔθｙ・・・（１）
【００５４】
距離Ｌは、車体座標系の原点から一部分Ｐｍまでの距離であり、車体座標系のＸｍ方向における距離である。距離Ｌは、作業機２の姿勢及び寸法から求められる。傾斜角φは、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓの計測時に、油圧ショベル１００が設置される傾斜面ＰＤの傾斜角である。傾斜角φは、油圧ショベル１００が第１の姿勢ＦＦから第２の姿勢ＦＳに変化する際に旋回体３が旋回したとき、ＩＭＵ２４が検出し、出力したロール角θｒのピーク値である。Δθｙは、ヨー角誤差である。ヨー角誤差Δθｙは、ＩＭＵ２４の座標系のＸｉ軸が車体座標系のＸｍ軸に対してずれていたときのＸｉ軸とＸｍ軸とのなす角度である。ヨー角誤差Δθｙは、ＩＭＵ２４がＺｉ軸の周りに回転して油圧ショベル１００、本実施形態では旋回体３に取り付けられることによって発生する誤差である。
【００５５】
式（１）を変形してヨー角誤差Δθｙについて解くと、式（２）が得られる。
Δθｙ＝ｓｉｎ−１｛（Ｄ／Ｌ）×（１／ｓｉｎφ）｝・・・（２）
【００５６】
校正装置３０の補正部３１Ａは、式（２）に誤差Ｄと、距離Ｌと、ＩＭＵ２４の検出値から得られた傾斜角φとを与えてヨー角誤差Δθｙを求める。校正装置３０の補正部３１Ａは、得られたヨー角誤差Δθｙを、図３に示される記憶部３２に記憶させる。校正装置３０の処理部３１、より具体的には、図３に示される位置算出部３１Ｂは、記憶部３２からヨー角誤差Δθｙを読み出し、これを用いてＩＭＵ２４が検出し、出力した加速度及び角度を補正する。
【００５７】
式（３）は、ＩＭＵ２４が検出し、出力した加速度の補正値Ｇｘｎ，Ｇｙｎ，Ｇｚｎを示す。位置算出部３１Ｂは、ＩＭＵ２４から取得した加速度を補正する場合、式（３）をヨー角誤差Δθｙで補正する。
【００５８】
【数１】
2017072877.tif 000003
【００５９】
位置算出部３１Ｂは、ヨー角誤差Δθｙを用いて、ＩＭＵ２４から取得した角度、本実施形態ではピッチ角θｐ及びロール角θｒを補正する。式（４）は、補正後のロール角θｒｎを示す。式（５）は、補正後のピッチ角θｐｎを示す。位置算出部３１Ｂは、記憶部３２から読み出したヨー角誤差Δθｙ、ＩＭＵ２４から出力されたロール角θｒ及びピッチ角θｐを式（４）及び式（５）に与えることにより、補正後のロール角θｒｎ及び補正後のピッチ角θｐｎを求める。作業機２の位置は、補正後のロール角θｒｎ及び補正後のピッチ角θｐｎ及び方位角θｄを用いて求められる。
【００６０】
【数２】
2017072877.tif 000004
【００６１】
【数３】
2017072877.tif 000005
【００６２】
作業機２の位置として、バケット８の刃先８ＢＴの位置（以下、刃先位置と称する）を求める例を説明する。刃先位置をＰＢとすると、車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）における刃先位置ＰＢは、作業機２の寸法及び姿勢から求められる。得られた刃先位置ＰＢは、例えば、式（１）によって、車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）からグローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）の値に変換される。
ＰＢｇ＝Ｒ・ＰＢｍ＋Ｔ・・・（６）
【００６３】
式（６）中のＰＢｇはグローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における刃先位置ＰＢ、ＰＢｍは車体座標系における刃先位置ＰＢ、Ｒは式（７）で示される回転行列、Ｔは式（８）で示される並進ベクトルである。
【００６４】
【数４】
2017072877.tif 000006
【００６５】
【数５】
2017072877.tif 000007
【００６６】
式（７）から分かるように、回転行列Ｒには、ロール角θｒ、ピッチ角θｐ及び方位角θｄが含まれる。ロール角θｒ及びピッチ角θｐはＩＭＵ２４が検出し、出力した値である。方位角θｄは、位置検出装置２３がアンテナ２１，２２の相対位置から算出し、出力した値である。並進ベクトルＴは、位置検出装置２３によって検出された、グローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるアンテナ２１，２２の位置と、車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）との位置関係から求められる。
【００６７】
＜変形例１＞
第２の姿勢ＦＳのときにおける真のピッチ角θｐｔ２は、誤差Ｄ及び車体座標系の原点から作業機２の一部分Ｐｍまでの距離Ｌを用いると、式（９）で求められる。
θｐｔ２＝ｓｉｎ−１（Ｄ／Ｌ）・・・（９）
【００６８】
校正装置３０の補正部３１Ａは、式（９）を用いて真のピッチ角θｐｔ２を求める。真のピッチ角θｐｔ２と、ヨー角誤差Δθｙと、ＩＭＵ２４が検出し、出力したロール角θｒ及びピッチ角θｐとの関係は、式（４）及び式（５）から求めることができる。
【００６９】
＜変形例２＞
図１３は、第１の姿勢ＦＦ及び第２の姿勢ＦＳを得るための変形例を示す図である。前述した例では、図８に示されるように、油圧ショベル１００を傾斜面ＰＤに設置した。変形例は、図１３に示されるように、油圧ショベル１００の走行体５の一部を台ＴＢに乗り上げさせることにより、油圧ショベル１００を傾斜面ＰＤに設置した場合と同様の姿勢を作り出すことができる。台ＴＢを用いることにより、傾斜面ＰＤが存在しない場所でも、台ＴＢを用意することにより、校正装置３０は、ＩＭＵ２４の取付誤差に起因する計測誤差を補正することができる。
【００７０】
本実施形態及びその変形例は、ＩＭＵ２４が油圧ショベル１００の前後方向に対してヨー角がずれて設置されることで、傾きが発生することに起因する、ＩＭＵ２４の検出値に含まれる誤差を補正することができる。ＩＭＵ２４のヨー方向の取付誤差は、ＩＭＵ２４が取り付けられる油圧ショベル１００の車体１が水平な状態においては、作業機２の位置が求められる際の精度にはほとんど影響を与えないが、傾斜地に油圧ショベル１００が置かれたときに、作業機２の位置が求められる際の精度は低下する。特に、油圧ショベル１００の車体１がロールした姿勢で、作業機２の位置が求められる際の精度は低下する。
【００７１】
本実施形態及びその変形例は、油圧ショベル１００の車体１を傾斜させた姿勢を少なくとも１つ含む２つの姿勢で計測された、油圧ショベル１００の一部の部分の位置を２つ用いて、ＩＭＵ２４の取付誤差に起因する計測誤差を補正する。このように、ヨー方向におけるＩＭＵ２４の取付誤差の影響が出やすい油圧ショベル１００が傾斜した姿勢が少なくとも１つ、本実施形態では２つ用いられるので、ＩＭＵ２４のヨー方向における取付誤差に起因する計測誤差を補正するための補正量が容易に得られる。
【００７２】
本実施形態及びその変形例は、油圧ショベル１００の車体１がロールした姿勢、すなわちＩＭＵ２４が出力したピッチ角θｐが０度である第１の姿勢ＦＦ及び第２の姿勢ＦＳで、それぞれ第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓを計測する。このようにして計測された第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓから、ＩＭＵ２４のヨー方向における取付誤差を補正するための補正量、すなわちヨー角誤差Δθｙが求められる。このように、第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとは、作業機２の位置の精度が大きく低下する姿勢で得られるので、両者の差分は大きくなる。その結果、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓの計測誤差の影響を低減できるので、前述した補正量の精度低下が抑制される。
【００７３】
本実施形態及びその変形例は、外部計測装置ＴＳを用いて油圧ショベル１００の一部分Ｐｍを計測するので、ＩＭＵ２４が検出し、出力したピッチ角θｐ及びロール角θｒを高い精度で補正することができる。また、本実施形態及びその変形例は、外部計測装置ＴＳにより、ＧＰＳ等の測位衛星を用いた計測が不要になるので、測位衛星を用いた計測における測位誤差の影響を受けない。その結果、本実施形態及びその変形例は、ＩＭＵ２４が検出し、出力したピッチ角θｐ及びロール角θｒを高い精度で補正することができる。
【００７４】
本実施形態及びその変形例の構成は、以下においても適宜適用できる。
【００７５】
実施形態２．
図１４は、実施形態２において、第１の姿勢ＦＦで第１位置Ｐｆを計測する例を示す図である。図１５は、実施形態２において、第２の姿勢ＦＳで第２位置Ｐｓを計測する例を示す図である。本実施形態において、油圧ショベル１００、位置検出装置２３、ＩＭＵ２４、制御装置２５、校正装置３０及び校正システム４０は、実施形態１と同様なので、説明を省略する。次においては、図７に示されるフローチャートを用いて、実施形態２に係る作業機械の校正方法の処理例が説明される。
【００７６】
本実施形態において、図１４に示される第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓは、油圧ショベル１００の一部分、この例では油圧ショベル１００以外の位置（以下、適宜計測位置と称する）を基準として得られた、作業機２の一部分Ｐｍの位置である。本実施形態において、計測位置は、基準面ＰＨの一部ＰＨｂｓである。計測位置は、第１位置Ｐｆが計測されるときと第２位置Ｐｓが計測されるときとで不動又は同一の位置であればよく、基準面ＰＨの一部ＰＨｂｓには限定されない。以下において、基準面ＰＨの一部ＰＨｂｓを適宜、計測位置ＰＨｂｓと称する。
【００７７】
第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓは、ＩＭＵ２４から出力された、油圧ショベル１００の姿勢に関する情報を用いて求められる。油圧ショベル１００の姿勢に関する情報は、ロール角θｒ、ピッチ角θｐ及び方位角θｄが例示される。
【００７８】
本実施形態において、作業機２の一部分Ｐｍは、バケット８の刃先８ＢＴである。第１位置Ｐｆは、油圧ショベル１００が第１の姿勢ＦＦであるときに、刃先８ＢＴが計測位置ＰＨｂｓに接したときにおける刃先８ＢＴの位置である。第２位置Ｐｓは、油圧ショベル１００が第２の姿勢ＦＳであるときに、刃先８ＢＴが計測位置ＰＨｂｓに接したときにおける刃先８ＢＴの位置である。このように、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓは、バケット８の同じ刃先８ＢＴが、基準とした点の同一部分に接した状態で得られる。刃先８ＢＴの位置は、ＩＭＵ２４から出力された、油圧ショベル１００の姿勢に関する情報であるロール角θｒ及びピッチ角θｐを用いて、図３に示される校正装置３０の位置算出部３１Ｂが求める。本実施形態において、刃先８ＢＴの位置を求めるにあたっては、ＩＭＵ２４から出力されたロール角θｒ及びピッチ角θｐに加えて、作業機２の位置方位角θｄ、作業機２の姿勢及び寸法が用いられる。
【００７９】
第１の姿勢ＦＦは、油圧ショベル１００が基準面ＰＨ上に設置されている状態での油圧ショベル１００の姿勢である。第２の姿勢ＦＳは、油圧ショベル１００が、基準面ＰＨに対して傾斜する傾斜面ＰＤ上に設置されている状態での油圧ショベル１００の姿勢である。校正装置３０の補正部３１Ａは、油圧ショベル１００が第１の姿勢ＦＦであるときにおける第１位置Ｐｆを取得する（図７におけるステップＳ１０１）。次に、校正装置３０の補正部３１Ａは、油圧ショベル１００が第２の姿勢ＦＳであるときにおける第２位置Ｐｓを取得する（図７におけるステップＳ１０２）。
【００８０】
ＩＭＵ２４から出力されたヨー角θｙがヨー角誤差Δθｙを含む場合、第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとは一致しない。ヨー角誤差Δθｙが存在すると、ＩＭＵ２４が出力するピッチ角θｐ及びロール角θｒも誤差を含むからである。ピッチ角θｐ及びロール角θｒを補正するため、図３に示される校正装置３０の補正部３１Ａは、ヨー角誤差Δθｙを補正し、前述した式（４）及び式（５）を用いて補正後のピッチ角θｐｎ及び補正後のロール角θｒｎを求める。位置算出部３１Ｂは、補正後のピッチ角θｐｎ及び補正後のロール角θｒｎを用いて、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓを再計算する。
【００８１】
補正部３１Ａは、位置算出部３１Ｂによって求められた第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとの差（以下、適宜、位置差分と称する）を求めて、閾値と比較する。補正部３１Ａは、位置差分が閾値以下になったか否かを判定する。位置差分が閾値よりも大きい場合、補正部３１Ａ及び位置算出部３１Ｂは、位置差分が閾値以下になるまで、ヨー角誤差Δθｙの補正及び第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓの再計算を繰り返す。補正部３１Ａは、第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとの差が閾値以下になったときのヨー角誤差Δθｙを、ＩＭＵ２４のヨー方向における取付誤差として、図３に示される記憶部３２に記憶させる。位置算出部３１Ｂは、記憶部３２からヨー角誤差Δθｙを読み出し、式（４）及び式（５）を用いてＩＭＵ２４が検出し、出力した加速度及びピッチ角θｐ及びロール角θｒを補正する。このように、校正装置３０は、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓを用いて得られたヨー角誤差θｙを用いて、ＩＭＵ２４の計測誤差を補正する（図７におけるステップＳ１０３）。
【００８２】
補正部３１Ａは、油圧ショベル１００の姿勢に関する情報を補正するためのパラメータ、本実施形態ではヨー角誤差Δθｙを用いて補正しながら、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓの再計算を繰り返す。そして、校正装置３０の補正部３１Ａは、第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとの差（以下、適宜、位置差分と称する）が閾値以下になったときのヨー角誤差Δθｙを用いて、ＩＭＵ２４の取付誤差に起因する計測誤差を補正する。
【００８３】
このようにして、校正装置３０は、ＩＭＵ２４が油圧ショベル１００の前後方向に対して傾いてヨー方向のずれが発生していることに起因する、ＩＭＵ２４の検出値に含まれる誤差を補正することができる。本実施形態において補正部３１Ａがヨー角誤差Δθｙを補正する場合、補正部３１Ａは、例えば、ヨー角誤差Δθｙの初期値を定め、ヨー角誤差Δθｙが初期値から増加する方向と減少する方向との両方に、初期値から所定の大きさでヨー角誤差Δθｙを変化させる。例えば、ヨー角誤差Δθｙの初期値は０度、所定の大きさは０．０１度とすることができるがこれらの値には限定されない。
【００８４】
位置差分と比較される閾値は限定されるものではないが、例えば、距離の絶対値が用いられる。この場合、閾値は、例えばＧＮＳＳの計測誤差程度とすることができる。また、再計算によって得られた第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとの差が、補正前における第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとの差の所定の割合以下になったときのヨー角θｙを用いて、計測誤差を補正してもよい。この場合、閾値は、補正前における第１位置Ｐｆと第２位置Ｐｓとの差の所定の割合となる。所定の割合は、例えば、１％又は５％とすることができるが、これらの値に限定されない。
【００８５】
位置算出部３１Ｂは、ＩＭＵ２４から取得した加速度を補正する場合、ヨー角誤差Δθｙで補正する。位置算出部３１Ｂは、ＩＭＵ２４によって検出され、出力されたロール角θｒ及びピッチ角θｐを、位置差分が閾値以下になったときのヨー角誤差Δθｙを補正値として用いることにより補正する。
【００８６】
本実施形態は、油圧ショベル１００の車体１を傾斜させた姿勢を少なくとも１つ含む２つの姿勢で計測された、油圧ショベル１００の一部の部分の位置を用いて、ＩＭＵ２４の取付誤差に起因する計測誤差を補正する。このとき、油圧ショベル１００の一部の部分の位置は、油圧ショベル１００以外の計測位置ＰＨｂｓを基準として計測される。このように、本実施形態は、ヨー方向におけるＩＭＵ２４の取付誤差の影響が出やすい、油圧ショベル１００が傾斜した姿勢を少なくとも１つ用いるので、ＩＭＵ２４のヨー方向における取付誤差を補正するための補正量が容易に得られる。本実施形態は、外部計測装置ＴＳは不要なので、外部計測装置ＴＳがない場所、例えば油圧ショベル１００の作業現場であっても、ＩＭＵ２４の取付誤差に起因する計測誤差を補正できる。
【００８７】
本実施形態において、基準面ＰＨの計測位置ＰＨｂｓにバケット８の刃先８ＢＴを接触させたが、刃先８ＢＴと計測位置ＰＨｂｓとの位置関係が分かれば、計測位置ＰＨｂｓと刃先８ＢＴとを接触させなくてもよい。例えば、校正装置３０は、計測位置ＰＨｂｓの鉛直方向における上方の所定位置に、刃先８ＢＴを静止させたときのＩＭＵ２４の出力を用いて、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓを求めてもよい。このように、第１位置Ｐｆ及び第２位置Ｐｓは、油圧ショベル１００以外の位置を基準として得られた、油圧ショベル１００の一部分の位置であればよい。また、油圧ショベル１００の一部分の位置は、バケット８の刃先８ＢＴに限定されず、例えば、バケット８の尻部又は図１に示される第２リンク部材４８の一部であってもよい。
【００８８】
以上、実施形態１、その変形例及び実施形態２を説明したが、上述した内容によりこれらが限定されるものではない。また、上述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施形態１、その変形例及び実施形態２の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００８９】
１  車体
２  作業機
３  旋回体
４  運転室
５  走行体
６  ブーム
７  アーム
８  バケット
８Ｂ  刃
８ＢＴ  刃先
１０  ブームシリンダ
１１  アームシリンダ
１２  バケットシリンダ
１３  ブームピン
１４  アームピン
１５  バケットピン
２３  位置検出装置
２５  制御装置
２６  入出力装置
３０  校正装置
３１  処理部
３１Ａ  補正部
３１Ｂ  位置算出部
３２  記憶部
３３  入出力部
４０  校正システム
１００  油圧ショベル
Ｄ  誤差
ＦＦ  第１の姿勢
ＦＳ  第２の姿勢
Ｌ  距離
ＰＤ  傾斜面
Ｐｆ  第１位置
ＰＨ  基準面
ＰＨｂｓ  計測位置
Ｐｍ  一部分
Ｐｓ  第２位置
ＴＢ  台
ＴＳ  外部計測装置
θｒ  ロール角
θｐ  ピッチ角
θｙ  ヨー角
φ  傾斜角
Δθｙ  ヨー角誤差
【図１】
2017072877.tif 000008
【図２】
2017072877.tif 000009
【図３】
2017072877.tif 000010
【図４】
2017072877.tif 000011
【図５】
2017072877.tif 000012
【図６】
2017072877.tif 000013
【図７】
2017072877.tif 000014
【図８】
2017072877.tif 000015
【図９】
2017072877.tif 000016
【図１０】
2017072877.tif 000017
【図１１】
2017072877.tif 000018
【図１２】
2017072877.tif 000019
【図１３】
2017072877.tif 000020
【図１４】
2017072877.tif 000021
【図１５】
2017072877.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月19日(2016.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機が取り付けられて旋回する旋回体を有する作業機械の姿勢を出力する姿勢検出装置の前記作業機械に対するずれに起因する誤差を補正するにあたり、
前記作業機械が所定の傾斜状態である場合を第１の姿勢とし、前記第１の姿勢であるときにおける前記作業機械の一部分の位置である第１位置と、前記作業機械が前記第１の姿勢と異なる傾斜状態である場合を第２の姿勢とし、前記第２の姿勢であるときにおける前記一部分の位置である第２位置とを用いて前記誤差を補正する、作業機械の校正装置。
【請求項２】
前記一部分の位置は、前記作業機の一部の位置であり、
前記第１位置は、前記作業機械が傾斜面に設置され、かつ前記旋回体が第１の方向を向いているときの位置であり、
前記第２位置は、前記作業機械が傾斜面に設置され、かつ前記旋回体が第２の方向を向いているときの位置である、
請求項１に記載の作業機械の校正装置。
【請求項３】
前記第１位置及び前記第２位置は、前記姿勢検出装置が出力したピッチ角が０度のときの位置である、請求項２に記載の作業機械の校正装置。
【請求項４】
前記一部分の位置は、前記作業機械が有する前記作業機の一部分の位置である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械の校正装置。
【請求項５】
作業機が取り付けられて旋回する旋回体を有する作業機械の姿勢を出力する姿勢検出装置の前記作業機械に対するずれに起因する誤差を補正するにあたり、
前記作業機械が第１の姿勢であるときにおける前記作業機械の一部分の位置である第１位置と、前記作業機械が第２の姿勢であるときにおける前記一部分の位置である第２位置とを用いて前記誤差を補正し、
前記第１位置及び前記第２位置は、前記作業機械以外の位置を基準として得られた前記一部分の位置であり、前記姿勢検出装置から出力された、前記作業機械の姿勢に関する情報を用いて求められる、作業機械の校正装置。
【請求項６】
前記作業機械の姿勢に関する情報を補正するためのパラメータを補正しながら、前記第１位置及び前記第２位置の再計算を繰り返し、前記第１位置と前記第２位置との差が閾値以下になったときの前記パラメータを用いて前記誤差を補正する、請求項５に記載の作業機械の校正装置。
【請求項７】
前記作業機械の姿勢に関する情報は、前記姿勢検出装置が出力したピッチ角及びロール角である、請求項６に記載の作業機械の校正装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の作業機械の校正装置を有する、作業機械。
【請求項９】
作業機が取り付けられて旋回する旋回体を有する作業機械の姿勢を出力する姿勢検出装置の前記作業機械に対するずれに起因する誤差を補正するにあたり、
前記作業機械が所定の傾斜状態である場合を第１の姿勢とし、前記第１の姿勢であるときにおける前記作業機械の一部分の位置である第１位置を取得し、
前記作業機械が前記第１の姿勢と異なる傾斜状態である場合を第２の姿勢とし、前記第２の姿勢であるときにおける前記一部分の位置である第２位置を取得し、
前記第１位置及び前記第２位置を用いて前記誤差を補正する、作業機械の校正方法。
【請求項１０】
作業機が取り付けられて旋回する旋回体を有する作業機械の姿勢を出力する姿勢検出装置の前記作業機械に対するずれに起因する誤差を補正するにあたり、
前記作業機械が第１の姿勢であるときにおける前記作業機械の一部分の位置である第１位置を取得し、
前記作業機械が第２の姿勢であるときにおける前記一部分の位置である第２位置を取得し、
前記第１位置及び前記第２位置を用いて前記誤差を補正し、
前記第１位置及び前記第２位置は、前記作業機械以外の位置を基準として得られた前記一部分の位置であり、前記姿勢検出装置から出力された、前記作業機械の姿勢に関する情報を用いて求められる、作業機械の校正方法。
【国際調査報告】
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