(57)【要約】  本発明の実施例に係るショベルの計測装置は、下部走行体（１）と、下部走行体（１）に旋回可能に搭載される上部旋回体（３）と、上部旋回体（３）に取り付けられるステレオ撮影可能なカメラ（Ｓ６）と、を備えるショベルの計測装置であって、ショベルの旋回中又は走行中にカメラ（Ｓ６）が撮像したステレオペア画像に基づいてショベル周辺の地形を計測する。
2017033991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるステレオ撮影可能なカメラとを備えるショベルの計測装置であって、
ショベルの旋回中又は走行中に前記カメラが撮像したステレオペア画像に基づいてショベル周辺の地形を計測する、ショベルの計測装置。
【請求項２】
前記カメラは複数のカメラで構成され、
前記複数のカメラを用いて撮像されたステレオペア画像からショベル周辺の地形を計測する、
請求項１に記載のショベルの計測装置。
【請求項３】
前記カメラは単眼カメラであり、
前記カメラが異なるタイミングで撮像した２つの画像をステレオペア画像として取得し、取得したステレオペア画像からショベル周辺の地形を計測する、
請求項１に記載のショベルの計測装置。
【請求項４】
カメラ座標系における地形データをショベル座標系における地形データに変換する、
請求項１に記載のショベルの計測装置。
【請求項５】
カメラ座標系における地形データを基準座標系における地形データに変換し、
前記基準座標系は世界測地系を含む、
請求項１に記載のショベルの計測装置。
【請求項６】
所定距離だけ走行する毎に、且つ／或いは、所定角度だけ旋回する毎に、且つ／或いは、所定の時間間隔毎に地形を計測する、
請求項１に記載のショベルの計測装置。
【請求項７】
前記ショベルの操作者による操作入力に応じて地形を計測する、
請求項１に記載のショベルの計測装置。
【請求項８】
地形データと設計データを同時に表示する、
請求項１に記載のショベルの計測装置。
【請求項９】
地形を計測すると同時にカメラ画像を取得し、地形データの上にカメラ画像を合成して表示する、
請求項１に記載のショベルの計測装置。
【請求項１０】
所定時間毎に地形を計測し、その計測結果で地形データを更新することで最新の地形データを取得し、新旧の地形データを比較することで作業対象となった土砂の量を算出する、
請求項１に記載のショベルの計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショベル周辺の地形を計測する計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ショベル本体の三次元位置と、ブーム、アーム、及びバケットのそれぞれの傾斜角と、ショベル本体の幅方向の傾斜角とに基づいてバケットの刃先の軌跡を導き出す表示システムを備えたショベルが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
この表示システムは、設計データに基づく設計地形の断面図と刃先の軌跡によって表される現在の地形の断面図とをモニタ上に表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４８８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の表示システムは、バケットからこぼれ落ちた土砂、くぼみに崩れ落ちた土砂、埋め戻された土砂等を考慮していない。そのため、現在の地形の断面図を正確に表示できないおそれがある。【０００６】
上述に鑑み、ショベル周辺の地形をより正確に計測できる計測装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例に係るショベルの計測装置は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるステレオ撮影可能なカメラとを備えるショベルの計測装置であって、ショベルの旋回中又は走行中に前記カメラが撮像したステレオペア画像に基づいてショベル周辺の地形を計測する。
【発明の効果】
【０００８】
上述の手段により、ショベル周辺の地形をより正確に計測できる計測装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係るショベルの側面図である。
【図２】図１のショベルの駆動系の構成を示す図である。
【図３】マシンガイダンス装置の構成例を示すブロック図である。
【図４Ａ】ステレオペア画像とカメラとの関係を示す図である。
【図４Ｂ】ステレオペア画像とカメラとの関係を示す図である。
【図４Ｃ】ステレオペア画像とカメラとの関係を示す図である。
【図５】カメラの取り付け位置を示すショベルの左側面図である。
【図６Ａ】カメラの撮像範囲を表すショベルの上面図である。
【図６Ｂ】カメラの撮像範囲を表すショベルの上面図である。
【図７】上部旋回体が右方向に旋回する際のカメラに関する測定対象範囲を示すショベルの上面図である。
【図８】上部旋回体が右方向に旋回する際の３台のカメラに関する測定対象範囲を示すショベルの上面図である。
【図９Ａ】生成される地形データの範囲を表す円環状領域を示すショベルの上面図である。
【図９Ｂ】生成される地形データの範囲を表す円環状領域を示すショベルの上面図である。
【図１０】ショベルの移動経路と円環状領域の位置関係を示す図である。
【図１１】ショベル周辺の地形を計測する計測システムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明の実施例に係るショベル（掘削機）の側面図である。ショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられる。エンドアタッチメントとして、法面用バケット、浚渫用バケット等が用いられてもよい。
【００１１】
ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例としての掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられる。掘削アタッチメントには、バケットチルト機構が設けられてもよい。
【００１２】
ブーム角度センサＳ１はブーム４の回動角度を検出する。本実施例では、ブーム角度センサＳ１は水平面に対する傾斜を検出して上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する加速度センサである。
【００１３】
アーム角度センサＳ２はアーム５の回動角度を検出する。本実施例では、アーム角度センサＳ２は水平面に対する傾斜を検出してブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する加速度センサである。
【００１４】
バケット角度センサＳ３はバケット６の回動角度を検出する。本実施例では、バケット角度センサＳ３は水平面に対する傾斜を検出してアーム５に対するバケット６の回動角度を検出する加速度センサである。掘削アタッチメントがバケットチルト機構を備える場合、バケット角度センサＳ３はチルト軸回りのバケット６の回動角度を追加的に検出する。
【００１５】
ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよい。
【００１６】
上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ且つエンジン１１等の動力源が搭載される。上部旋回体３には機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、及びカメラＳ６が取り付けられる。通信装置Ｓ７及び測位装置Ｓ８が取り付けられてもよい。
【００１７】
機体傾斜センサＳ４は水平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出する。本実施例では、機体傾斜センサＳ４は上部旋回体３の前後軸及び左右軸回りの傾斜角を検出する２軸加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベルの旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。
【００１８】
旋回角速度センサＳ５は、例えばジャイロセンサであり、上部旋回体３の旋回角速度を検出する。旋回角速度センサＳ５は、レゾルバ、ロータリエンコーダ等であってもよい。
【００１９】
カメラＳ６はショベルの周辺の画像を取得するステレオ撮影可能な撮像装置である。本実施例では、カメラＳ６は上部旋回体３に取り付けられる１又は複数台のステレオカメラである。但し、カメラＳ６は単眼カメラであってもよい。この場合、カメラＳ６は、撮像位置を僅かに異ならせて撮像した２つのカメラ画像をステレオペア画像とする。撮像位置の移動は、例えば、上部旋回体３の旋回によって実現され、且つ、ジャイロセンサ、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）等を用いて測定される。
【００２０】
通信装置Ｓ７は、ショベルと外部との間の通信を制御する装置である。通信装置Ｓ７は、例えば、ＧＮＳＳ等の測量システムとショベルとの間の無線通信を制御する。ショベルは、通信装置Ｓ７を用いることで無線通信を介して目標施工面に関する情報等を含む設計データを取得できる。但し、ショベルは、半導体メモリ等を用いて設計データを取得してもよい。
【００２１】
測位装置Ｓ８は、ショベルの位置及び向きを測定する装置である。本実施例では、測位装置Ｓ８は、電子コンパスを組み込んだＧＮＳＳ受信機であり、ショベルの存在位置の緯度、経度、高度を測定し、且つ、ショベルの向きを測定する。
【００２２】
キャビン１０内には、入力装置Ｄ１、音声出力装置Ｄ２、表示装置（表示部）Ｄ３、記憶装置Ｄ４、ゲートロックレバーＤ５、コントローラ３０、及びマシンガイダンス装置５０が設置される。
【００２３】
コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部として機能する。本実施例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。
【００２４】
マシンガイダンス装置５０は、ショベルの操作をガイドする。本実施例では、マシンガイダンス装置５０は、例えば、操作者が設定した目標施工面とバケット６の先端（爪先）位置との鉛直方向における距離を視覚的に且つ聴覚的に操作者に報知する。これにより、マシンガイダンス装置５０は操作者によるショベルの操作をガイドする。マシンガイダンス装置５０は、その距離を視覚的に操作者に知らせるのみであってもよく、聴覚的に操作者に知らせるのみであってもよい。具体的には、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。マシンガイダンス装置５０の各種機能はＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０とは別個に設けられてもよく、或いは、コントローラ３０に組み込まれていてもよい。
【００２５】
入力装置Ｄ１は、ショベルの操作者がマシンガイダンス装置５０に各種情報を入力するための装置である。本実施例では、入力装置Ｄ１は、表示装置Ｄ３の周囲に取り付けられるメンブレンスイッチである。入力装置Ｄ１としてタッチパネル等が用いられてもよい。
【００２６】
音声出力装置Ｄ２は、マシンガイダンス装置５０からの音声出力指令に応じて各種音声情報を出力する。本実施例では、音声出力装置Ｄ２として、マシンガイダンス装置５０に直接接続される車載スピーカが利用される。音声出力装置Ｄ２として、ブザー等の警報器が利用されてもよい。
【００２７】
表示装置Ｄ３は、マシンガイダンス装置５０からの指令に応じて各種画像情報を出力する。本実施例では、表示装置Ｄ３として、マシンガイダンス装置５０に直接接続される車載液晶ディスプレイが利用される。
【００２８】
記憶装置Ｄ４は、各種情報を記憶するための装置である。本実施例では、記憶装置Ｄ４として、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体が用いられる。記憶装置Ｄ４は、マシンガイダンス装置５０等が出力する各種情報を記憶する。
【００２９】
ゲートロックレバーＤ５は、ショベルが誤って操作されるのを防止する機構である。本実施例では、ゲートロックレバーＤ５は、キャビン１０のドアと運転席との間に配置される。キャビン１０から操作者が退出できないようにゲートロックレバーＤ５が引き上げられた場合に、各種操作装置は操作可能となる。一方、キャビン１０から操作者が退出できるようにゲートロックレバーＤ５が押し下げられた場合には、各種操作装置は操作不能となる。
【００３０】
図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示す図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。
【００３１】
エンジン１１はショベルの動力源である。本実施例では、エンジン１１は、エンジン負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定に維持するアイソクロナス制御を採用したディーゼルエンジンである。エンジン１１における燃料噴射量、燃料噴射タイミング、ブースト圧等は、エンジンコントローラユニット（ＥＣＵ）Ｄ７により制御される。
【００３２】
エンジン１１には油圧ポンプとしてのメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続される。メインポンプ１４には高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７が接続される。
【００３３】
コントロールバルブ１７は、ショベルの油圧系の制御を行う油圧制御装置である。右側走行用油圧モータ、左側走行用油圧モータ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、旋回用油圧モータ等の油圧アクチュエータは、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。旋回用油圧モータは旋回用電動発電機であってもよい。
【００３４】
パイロットポンプ１５にはパイロットラインを介して操作装置２６が接続される。操作装置２６はレバー及びペダルを含む。操作装置２６は、油圧ライン及びゲートロック弁Ｄ６を介してコントロールバルブ１７に接続される。
【００３５】
ゲートロック弁Ｄ６は、コントロールバルブ１７と操作装置２６とを接続する油圧ラインの連通・遮断を切り換える。本実施例では、ゲートロック弁Ｄ６は、コントローラ３０からの指令に応じて油圧ラインの連通・遮断を切り換える電磁弁である。コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が出力する状態信号に基づいてゲートロックレバーＤ５の状態を判定する。そして、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が引き上げられた状態にあると判定した場合に、ゲートロック弁Ｄ６に対して連通指令を出力する。連通指令を受けると、ゲートロック弁Ｄ６は開いて油圧ラインを連通させる。その結果、操作装置２６に対する操作者の操作が有効となる。一方、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が引き下げられた状態にあると判定した場合に、ゲートロック弁Ｄ６に対して遮断指令を出力する。遮断指令を受けると、ゲートロック弁Ｄ６は閉じて油圧ラインを遮断する。その結果、操作装置２６に対する操作者の操作が無効となる。
【００３６】
圧力センサ２９は、操作装置２６の操作内容を圧力の形で検出する。圧力センサ２９は、検出値をコントローラ３０に対して出力する。
【００３７】
図２はコントローラ３０と表示装置Ｄ３との接続関係を示す。本実施例では、表示装置Ｄ３はマシンガイダンス装置５０を介してコントローラ３０に接続される。表示装置Ｄ３、マシンガイダンス装置５０、及びコントローラ３０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークを介して接続されてもよく、専用線を介して接続されてもよい。
【００３８】
表示装置Ｄ３は画像を生成する変換処理部Ｄ３ａを含む。本実施例では、変換処理部Ｄ３ａは、カメラＳ６の出力に基づいて表示用のカメラ画像を生成する。そのため、表示装置Ｄ３は、マシンガイダンス装置５０に接続されたカメラＳ６の出力をマシンガイダンス装置５０を介して取得する。但し、カメラＳ６は、表示装置Ｄ３に接続されてもよく、コントローラ３０に接続されてもよい。
【００３９】
変換処理部Ｄ３ａは、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０の出力に基づいて表示用の画像を生成する。本実施例では、変換処理部Ｄ３ａは、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０が出力する各種情報を画像信号に変換する。コントローラ３０が出力する情報は、例えば、エンジン冷却水の温度を示すデータ、作動油の温度を示すデータ、燃料の残量を示すデータ等を含む。マシンガイダンス装置５０が出力する情報は、バケット６の先端（爪先）位置を示すデータ、作業対象の法面の向きを示すデータ、ショベルの向きを示すデータ、ショベルを法面に正対させるための操作方向を示すデータ等を含む。
【００４０】
変換処理部Ｄ３ａは、表示装置Ｄ３が有する機能としてではなく、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０が有する機能として実現されてもよい。
【００４１】
表示装置Ｄ３は、蓄電池７０から電力の供給を受けて動作する。蓄電池７０はエンジン１１のオルタネータ１１ａ（発電機）で発電した電力で充電される。蓄電池７０の電力は、コントローラ３０及び表示装置Ｄ３以外のショベルの電装品７２等にも供給される。エンジン１１のスタータ１１ｂは、蓄電池７０からの電力で駆動され、エンジン１１を始動する。
【００４２】
エンジン１１は、エンジンコントローラユニットＤ７により制御される。エンジンコントローラユニットＤ７は、エンジン１１の状態を示す各種データをコントローラ３０に常時送信する。エンジン１１の状態を示す各種データは、例えば、水温センサ１１ｃで検出される冷却水温（物理量）を示すデータである。したがって、コントローラ３０は一時記憶部（メモリ）３０ａにこのデータを蓄積しておき、必要なときに表示装置Ｄ３に送信することができる。
【００４３】
コントローラ３０には以下のように各種のデータが供給される。各種のデータは、コントローラ３０の一時記憶部３０ａに格納される。
【００４４】
まず、可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ１４のレギュレータ１４ａから斜板傾転角を示すデータがコントローラ３０に供給される。また、メインポンプ１４の吐出圧力を示すデータが、吐出圧力センサ１４ｂからコントローラ３０に送られる。これらのデータ（物理量を表すデータ）は一時記憶部３０ａに格納される。メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ１４との間の管路には油温センサ１４ｃが設けられている。その管路を流れる作動油の温度を表すデータが油温センサ１４ｃからコントローラ３０に供給される。
【００４５】
燃料収容部５５における燃料収容量検出部５５ａから燃料収容量を示すデータがコントローラ３０に供給される。本実施例では、燃料収容部５５としての燃料タンクにおける燃料収容量検出部５５ａとしての燃料残量センサから燃料の残量状態を示すデータがコントローラ３０に供給される。
【００４６】
具体的には、燃料残量センサは、液面に追従するフロートと、フロートの上下変動量を抵抗値に変換する可変抵抗器（ポテンショメータ）とで構成される。この構成により、燃料残量センサは、表示装置Ｄ３で燃料の残量状態を無段階表示させることができる。燃料収容量検出部５５ａの検出方式は、使用環境等に応じて適宜選択され得るものであり、燃料の残量状態を段階表示させることができる検出方式が採用されてもよい。
【００４７】
操作装置２６を操作した際にコントロールバルブ１７に送られるパイロット圧は、圧力センサ２９で検出される。圧力センサ２９は、検出したパイロット圧を示すデータをコントローラ３０に供給する。
【００４８】
本実施例では、図２に示すように、ショベルは、キャビン１０内にエンジン回転数調整ダイヤル７５を備える。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン１１の回転数を調整するためのダイヤルであり、本実施例ではエンジン回転数を４段階で切り換えできる。エンジン回転数調整ダイヤル７５からは、エンジン回転数の設定状態を示すデータがコントローラ３０に常時送信される。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリングモードの４段階でエンジン回転数を切り換えできる。図２は、エンジン回転数調整ダイヤル７５でＨモードが選択された状態を示す。
【００４９】
ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジン１１をアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。そして、エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定に回転数制御される。
【００５０】
次に、図３を参照しながら、マシンガイダンス装置５０の各種機能要素について説明する。図３は、マシンガイダンス装置５０の構成例を示す機能ブロック図である。
【００５１】
本実施例では、コントローラ３０は、ショベル全体の動作の制御に加えて、マシンガイダンス装置５０によるガイダンスを行うか否かを制御する。具体的には、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５の状態、圧力センサ２９からの検出信号等に基づいてマシンガイダンス装置５０によるガイダンスを行うか否かを制御する。
【００５２】
次に、マシンガイダンス装置５０について説明する。本実施例では、マシンガイダンス装置５０は、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、入力装置Ｄ１、及びコントローラ３０から出力される各種信号及びデータを受信する。そして、マシンガイダンス装置５０は、受信した信号及びデータに基づいてアタッチメント（例えば、バケット６）の実際の位置を算出する。そして、マシンガイダンス装置５０は、アタッチメントの実際の位置が目標位置と異なる場合に、音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３に警報指令を送信し、警報を発令させる。
【００５３】
マシンガイダンス装置５０は、様々な機能を担う機能部を含む。本実施例では、マシンガイダンス装置５０は、アタッチメントの動作をガイダンスするための機能部として、傾斜角算出部５０１、高さ算出部５０３、比較部５０４、警報制御部５０５、及びガイダンスデータ出力部５０６を含む。また、マシンガイダンス装置５０は、ショベル周辺の地形を計測するための機能部として、ステレオペア画像取得部５０７、地形データ生成部５０８、座標変換部５０９、座標修正部５１０、及び地形データ表示部５１１を含み、ショベルの計測装置として機能する。
【００５４】
傾斜角算出部５０１は、水平面に対する上部旋回体３の傾斜角（ショベルの傾斜角）を算出する。例えば、傾斜角算出部５０１は、機体傾斜センサＳ４からの検出信号を用いてショベルの傾斜角を算出する。
【００５５】
高さ算出部５０３は、エンドアタッチメントの作業部位の高さを算出する。例えば、高さ算出部５０３は、傾斜角算出部５０１が算出した傾斜角と、ブーム４、アーム５、及びバケット６の角度とから、バケット６の先端（爪先）の高さを算出する。ブーム４、アーム５、及びバケット６の角度は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３の検出信号から算出される。本実施例では、バケット６の先端で掘削を行うため、バケット６の先端（爪先）はエンドアタッチメントの作業部位に相当する。一方、バケット６の背面で土砂をならすような作業をするときには、バケット６の背面がエンドアタッチメントの作業部位に相当する。バケット６以外のエンドアタッチメントとしてブレーカを用いた場合には、ブレーカの先端がエンドアタッチメントの作業部位に相当する。
【００５６】
比較部５０４は、高さ算出部５０３が算出したバケット６の先端（爪先）の高さと、バケット６の先端（爪先）の目標高さとを比較する。目標高さは、ガイダンスデータ出力部５０６から出力されるガイダンスデータに含まれている。予め入力された設計図面とショベルの現在位置と作業姿勢とから算出されてもよい。設定された過去のショベルの爪先位置と、入力された目標深さと、ショベルの傾斜角と現在の作業姿勢（現在の爪先位置）から算出されてもよい。
【００５７】
警報制御部５０５は、比較部５０４での比較結果に基づいて、警報が必要と判断した場合には警報指令を音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３の両方又は一方に送信する。音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３は、警報指令を受けると所定の警報を発してショベルの操作者に通報する。
【００５８】
ガイダンスデータ出力部５０６は、マシンガイダンス装置５０の記憶装置に予め格納されていたガイダンスデータからバケット６の目標高さのデータを抽出して比較部５０４に対して出力する。この際、ガイダンスデータ出力部５０６は、ショベルの現在位置、作業姿勢、傾斜角等に対応するバケット６の目標高さのデータを出力してもよい。
【００５９】
ステレオペア画像取得部５０７はステレオペア画像を取得する機能要素である。ステレオペア画像は、三角測量の手法を用いてカメラＳ６と測定対象となる点（以下、「測定点」とする。）との距離を導き出すために用いる１対のカメラ画像である。本実施例では、ステレオペア画像取得部５０７は、ステレオカメラであるカメラＳ６が出力する１対のカメラ画像をステレオペア画像として取得する。ステレオペア画像取得部５０７は、単眼カメラとしてのカメラＳ６が出力する２つのカメラ画像をステレオペア画像として取得してもよい。単眼カメラとしてのカメラＳ６がステレオペア画像としての２つのカメラ画像を取得する場合のカメラＳ６の撮像位置の移動は、例えば、上部旋回体３の旋回によって実現され、且つ、ジャイロセンサ、ＧＮＳＳ等を用いて測定される。そして、カメラＳ６の移動量から三角測量の手法を用い、ステレオカメラとしてのカメラＳ６の場合と同様にカメラＳ６と測定点との間の距離を導き出すことができる。また、カメラＳ６の取り付け位置、取り付け角度、焦点距離等のカメラＳ６に関するパラメータは予め記憶装置Ｄ４等に記憶されている。ステレオペア画像取得部５０７は、それらパラメータを必要に応じて記憶装置Ｄ４等から読み出す。
【００６０】
ここで、図４Ａ〜図４Ｃ及び図５を参照し、カメラＳ６の詳細について説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、ステレオペア画像とカメラＳ６との関係を示す図である。具体的には、図４ＡはステレオカメラとしてのカメラＳ６の上面図であり、図４Ｂは単眼カメラとしてのカメラＳ６ａの上面図である。図４ＣはカメラＳ６又はカメラＳ６ａが撮像したステレオペア画像の概略図である。また、図５は、カメラＳ６（カメラＳ６ａ）の取り付け位置を示すショベルの左側面図である。
【００６１】
図４Ａに示すように、ステレオカメラとしてのカメラＳ６がショベルに取り付けられている場合、ステレオペア画像取得部５０７は、カメラＳ６における１対の撮像部Ｓ６１、Ｓ６２のそれぞれが同時に撮像した１対のカメラ画像をステレオペア画像として取得する。そして、取得した１対のカメラ画像のそれぞれにおける測定点Ｐに対応する画素の間のズレと、撮像部Ｓ６１と撮像部Ｓ６２との間の距離Ｌとに基づいて三角測量の手法を用いてカメラＳ６と測定点Ｐとの距離を取得する。
【００６２】
また、図４Ｂに示すように、単眼カメラとしてのカメラＳ６ａがショベルに取り付けられている場合、ステレオペア画像取得部５０７は、カメラＳ６ａの撮像部Ｓ６１ａが異なるタイミングで撮像した２つのカメラ画像をステレオペア画像として取得する。例えば、ステレオペア画像取得部５０７は、カメラＳ６ａが実線で示す位置にあるときに撮像した第１のカメラ画像と、その後にカメラＳ６ａが破線で示す位置まで移動したときに撮像した第２のカメラ画像とをステレオペア画像として取得する。この場合、カメラＳ６ａの移動は、例えば、ショベル本体の走行によって実現される。そして、ステレオペア画像取得部５０７は、ＧＮＳＳの位置情報からカメラＳ６ａの移動量Ｌを決定し、図４Ａの場合と同様に三角測量の手法を用いてカメラＳ６ａと測定点Ｐとの距離を取得する。
【００６３】
また、図４Ａ〜図４Ｃでは、撮像部Ｓ６１及び（カメラＳ６ａが実線で示す位置にあるときの）撮像部Ｓ６１ａのそれぞれの撮像範囲は破線で囲まれた撮像範囲Ｒａで表される。また、撮像部Ｓ６２及び（カメラＳ６ａが破線で示す位置にあるときの）撮像部Ｓ６１ａのそれぞれの撮像範囲は破線で囲まれた撮像範囲Ｒｂで表される。また、撮像範囲Ｒａと撮像範囲Ｒｂとの重複撮像範囲Ｒはドットパターンでハッチングされている。一点鎖線で囲まれる測定対象範囲Ｘは測定点の存在範囲を示す。本実施例では、測定対象範囲Ｘは各カメラ画像の中心部分に限定される。各カメラ画像の周縁部は口径食、歪み等の影響により距離を正確に導き出せない場合があるためである。但し、本発明は測定対象範囲Ｘが周縁部を含む構成を除外しない。
【００６４】
また、ステレオペア画像取得部５０７は、所定の取得条件が満たされる度にステレオペア画像を取得する。所定の取得条件は、例えば、上部旋回体３の旋回角度、ショベルの移動距離等に基づいて設定される。本実施例では、ステレオペア画像取得部５０７は、上部旋回体３が所定の旋回角度αだけ旋回する毎にステレオペア画像を取得する。旋回角度は、例えば、旋回角速度センサＳ５の出力から導き出される。また、ステレオペア画像取得部５０７は、ショベルが所定の距離Ｄだけ移動（走行）する毎にステレオペア画像を取得してもよい。移動距離は、例えば、測位装置Ｓ８の出力から導き出される。或いは、ステレオペア画像取得部５０７は、所望の測定点の画像を含むステレオペア画像を効率的に取得できるように、取得条件となる旋回角度、移動距離等に関する閾値を動的に決定してもよい。また、ステレオペア画像取得部５０７は、所定の時間間隔毎にステレオペア画像を取得してもよく、ショベルの操作者による操作入力（例えばスイッチ操作）に応じて任意のタイミングでステレオペア画像を取得してもよい。計測装置としてのマシンガイダンス装置５０は、このように取得したステレオペア画像からショベル周辺の地形を計測する。
【００６５】
ここで図６Ａ及び図６Ｂを参照し、ステレオペア画像の取得条件の例について説明する。図６Ａ及び図６ＢはカメラＳ６の撮像範囲を表すショベルの上面図である。具体的には、図６ＡはカメラＳ６の重複撮像範囲Ｒ１、Ｒ２を示し、図６Ｂはショベルの後方に存在する物体Ｂによって形成される死角領域ＢＡ１、ＢＡ２を示す。また、図６Ａ及び図６Ｂのそれぞれにおける点線で示す部分は、旋回軸ＳＸ回りに上部旋回体３が旋回角度αだけ旋回したときの状態を示す。
【００６６】
例えば、ステレオペア画像取得部５０７は、図６Ａの実線で示すようにショベルが基準方向を向いているときにカメラＳ６が撮像した１対のカメラ画像をステレオペア画像として取得する。重複撮像範囲Ｒ１は、このときのカメラＳ６が撮像した１対のカメラ画像のそれぞれの撮像範囲に関する重複撮像範囲を表す。
【００６７】
その後、ステレオペア画像取得部５０７は、図６Ａの点線で示すように上部旋回体３が右回りに旋回角度αだけ旋回したときにカメラＳ６が撮像した１対のカメラ画像をステレオペア画像として取得する。重複撮像範囲Ｒ２は、このときのカメラＳ６が撮像した１対のカメラ画像のそれぞれの撮像範囲に関する重複撮像範囲を表す。
【００６８】
また、図６Ｂは、上部旋回体３が旋回角度αだけ旋回する毎にステレオペア画像を取得することの効果の１つを示す。具体的には、死角領域ＢＡ１は、図６Ｂの実線で示すようにショベルが基準方向を向いているときに取得されたステレオペア画像においてその距離を計測できない測定点が存在する範囲を示す。また、死角領域ＢＡ２は、図６Ｂの点線で示すように上部旋回体３が右回りに旋回角度αだけ旋回したときに取得されたステレオペア画像においてその距離を計測できない測定点が存在する範囲を示す。そして、死角領域ＢＡ１２は死角領域ＢＡ１と死角領域ＢＡ２とが重複する範囲を示す。このように、旋回角度が異なるときに取得された２対のステレオペア画像を取得することで、ステレオペア画像取得部５０７は、１対のステレオペア画像では撮像されなかった範囲に含まれる測定点までの距離を導き出すことができる。
【００６９】
また、ステレオペア画像取得部５０７は、所望のステレオペア画像が取得できるようにショベルの操作者に対して指示を出してもよい。例えば、ステレオペア画像取得部５０７は、音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３の少なくとも一方に制御指令を出力して所望のステレオペア画像を取得するために必要な操作の内容をショベルの操作者に通知してもよい。具体的には、「右に旋回させて下さい」といった音声メッセージを出力させてもよい。
【００７０】
地形データ生成部５０８は、地形データを生成する機能要素である。地形データは、例えば、ショベル周辺の地面上の各点を表す三次元座標の集合である。三次元座標は、例えば、カメラ座標系における座標である。カメラ座標系は、カメラを基準とする座標系であり、例えば、カメラＳ６の中心点を原点とし、カメラＳ６の２つの光軸の中間にＸ軸をとり、それら２つの光軸を含む平面に垂直にＺ軸をとる三次元直交ＸＹＺ座標系である。
【００７１】
本実施例では、地形データ生成部５０８は、ステレオペア画像取得部５０７が導き出した各測定点までの距離に基づいてカメラ座標系における各測定点の三次元座標を導き出す。
【００７２】
座標変換部５０９は、カメラ座標系における座標を他の座標系における座標に変換する機能要素である。例えば、座標変換部５０９は、カメラ座標系における座標をショベル座標系又は基準座標系における座標に変換する。ショベル座標系は、ショベルを基準とする座標系であり、例えば、上部旋回体３の旋回軸と下部走行体１の接地面との交点を原点とし、下部走行体１の前後軸をＸ軸とし、下部走行体１の左右軸をＹ軸とし、旋回軸をＺ軸とする三次元直交ＸＹＺ座標系である。基準座標系は、例えば世界測地系を含む。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、Ｘ軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Ｙ軸を東経９０度の方向に、そしてＺ軸を北極の方向にとる三次元直交ＸＹＺ座標系である。
【００７３】
本実施例では、座標変換部５０９は、地形データ生成部５０８が導き出したカメラ座標系における各測定点の三次元座標を世界測地系における座標に変換する。但し、ショベルを走行させずに地形データを生成する場合、座標変換部５０９は、地形データ生成部５０８が導き出したカメラ座標系における各測定点の三次元座標をショベル座標系における座標に変換してもよい。
【００７４】
座標修正部５１０は、座標変換部５０９が導き出した変換後の座標を修正する機能要素である。本実施例では、座標修正部５１０は、世界測地系におけるＸ軸座標及びＹ軸座標が共通でＺ軸（高さ）座標が異なる２つ以上の座標が１つの測定点に対応している場合に、２つ以上のＺ軸（高さ）座標から１つの代表的なＺ軸（高さ）座標を導き出す。例えば、座標修正部５１０は、２つ以上のＺ軸（高さ）座標の平均値を代表的なＺ軸（高さ）座標として導き出す。座標修正部５１０は、この代表的なＺ軸（高さ）座標を導き出すために用いるＺ軸（高さ）座標の数が多いほどその測定点の高さをより高精度に導き出すことができる。
【００７５】
地形データ表示部５１１は、マシンガイダンス装置５０が生成した地形データを表示する機能要素である。本実施例では、地形データ表示部５１１は、地形データに基づいてショベル周辺の地形の３次元画像（例えばワイヤフレーム、ポリゴンメッシュ等）を生成して表示装置Ｄ３に表示する。地形データは、例えば、座標変換部５０９が導き出した変換後の座標、又は、座標修正部５１０が修正した修正後の座標の集合である。地形データ表示部５１１は、設計データに基づいて設計地形の３次元画像を生成し、ショベル周辺の地形の３次元画像と共にその設計地形の３次元画像を表示装置Ｄ３に表示してもよい。地形データ表示部５１１は、ショベル周辺の地形の３次元画像に、カメラＳ６が現に撮像した画像を合成して表示してもよい。ショベルの操作者は、生成された地形データを視認し、未測定箇所の有無を確認できる。そして、未測定箇所があれば、その未測定箇所の地形を任意に計測できる。
【００７６】
次に、図７を参照し、地形データの生成手順の一例について説明する。図７はショベルの上面図であり、上部旋回体３が右方向に旋回する際のカメラＳ６に関する測定対象範囲Ｘ１〜Ｘ４を示す。具体的には、測定対象範囲Ｘ１は、図７の実線で示すようにショベルが基準方向を向いているときにカメラＳ６が撮像した１対のカメラ画像に含まれる測定対象範囲である。測定対象範囲Ｘ２は、図７の破線で示すように旋回軸ＳＸ回りに上部旋回体３が旋回角度αだけ旋回したときにカメラＳ６が撮像した１対のカメラ画像に含まれる測定対象範囲である。測定対象範囲Ｘ３は、図７の一点鎖線で示すように旋回軸ＳＸ回りに上部旋回体３が更に旋回角度αだけ旋回したときにカメラＳ６が撮像した１対のカメラ画像に含まれる測定対象範囲である。測定対象範囲Ｘ４は、図７の二点鎖線で示すように旋回軸ＳＸ回りに上部旋回体３が更に旋回角度αだけ旋回したときにカメラＳ６が撮像した１対のカメラ画像に含まれる測定対象範囲である。
【００７７】
重複測定対象範囲Ｘ１２は、測定対象範囲Ｘ１と測定対象範囲Ｘ２が重複する範囲を示す。重複測定対象範囲Ｘ２３は、測定対象範囲Ｘ２と測定対象範囲Ｘ３が重複する範囲を示し、重複測定対象範囲Ｘ３４は、測定対象範囲Ｘ３と測定対象範囲Ｘ４が重複する範囲を示す。
【００７８】
ステレオペア画像取得部５０７は、上部旋回体３が旋回角度αだけ旋回する度にステレオペア画像を取得し、各ステレオペア画像に含まれる測定対象範囲における各測定点までの距離を導き出す。そして、地形データ生成部５０８は、ステレオペア画像取得部５０７が導き出した各測定点までの距離に基づいてカメラ座標系における各測定点の三次元座標を導き出す。そして、座標変換部５０９は、地形データ生成部５０８が導き出したカメラ座標系における各測定点の三次元座標を世界測地系における座標に変換する。
【００７９】
そのため、マシンガイダンス装置５０は、操作者が上部旋回体３を３６０度旋回させると、ショベル周辺の円環状領域ＴＲに含まれる各測定点につき２つのＺ軸（高さ）座標を取得できる。
【００８０】
各測定点につき２つのＺ軸（高さ）座標を取得した場合、座標修正部５１０は、それら２つのＺ軸（高さ）座標の平均値を代表的なＺ軸（高さ）座標として導き出す。
【００８１】
ステレオペア画像取得部５０７は、上部旋回体３が旋回角度２α（旋回角度αの２倍）だけ旋回する度にステレオペア画像を取得してもよい。この場合、マシンガイダンス装置５０は、ショベル周辺の円環状領域ＴＲに含まれる各測定点につき１つのＺ軸（高さ）座標を取得し、その１つのＺ軸（高さ）座標をそのまま代表的なＺ軸（高さ）座標とする。このようにして、マシンガイダンス装置５０は円環状領域ＴＲの地形データを生成できる。
【００８２】
次に、図８を参照し、地形データの生成手順の別の一例について説明する。図８はショベルの上面図であり、上部旋回体３が右方向に旋回する際の３台のカメラＳ６（後方カメラＳ６Ｂ、右側方カメラＳ６Ｒ、左側方カメラＳ６Ｌ）に関する測定対象範囲を示す。具体的には、測定対象範囲Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１は、図８の実線で示すようにショベルが基準方向を向いているときに後方カメラＳ６Ｂ、右側方カメラＳ６Ｒ、左側方カメラＳ６Ｌのそれぞれが撮像した１対のカメラ画像に含まれる測定対象範囲である。測定対象範囲Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２、Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３についても同様である。
【００８３】
また、重複測定対象範囲Ｘ１２は、測定対象範囲Ｘ１と測定対象範囲Ｘ２が重複する範囲を示す。重複測定対象範囲Ｙ１２、Ｚ１２、Ｘ２３、Ｙ２３、Ｚ２３についても同様である。
【００８４】
ステレオペア画像取得部５０７は、上部旋回体３が旋回角度αだけ旋回する度に３対のステレオペア画像を取得し、各ステレオペア画像に含まれる測定対象範囲における各測定点までの距離を導き出す。そして、地形データ生成部５０８は、ステレオペア画像取得部５０７が導き出した各測定点までの距離に基づいてカメラ座標系における各測定点の三次元座標を導き出す。そして、座標変換部５０９は、地形データ生成部５０８が導き出したカメラ座標系における各測定点の三次元座標を世界測地系における座標に変換する。
【００８５】
そのため、マシンガイダンス装置５０は、操作者が上部旋回体３を１８０度旋回させると、ショベル周辺の円環状領域ＴＲに含まれる各測定点につき２つ又は４つのＺ軸（高さ）座標を取得できる。具体的には、円環状領域ＴＲに含まれる測定点は、左側方カメラＳ６Ｌが撮像した２対のステレオペア画像から導き出される２つのＺ軸（高さ）座標を有する測定点、右側方カメラＳ６Ｒが撮像した２対のステレオペア画像から導き出される２つのＺ軸（高さ）座標を有する測定点、及び、左側方カメラＳ６Ｌ又は右側方カメラＳ６Ｒが撮像した２対のステレオペア画像と後方カメラＳ６Ｂが撮像した２対のステレオペア画像とから導き出される４つのＺ軸（高さ）座標を有する測定点で構成される。ショベルには前方カメラが追加的に取り付けられていてもよい。この場合、マシンガイダンス装置５０は、操作者が上部旋回体３を９０度旋回させると、ショベル周辺の円環状領域ＴＲに含まれる各測定点につき２つのＺ軸（高さ）座標を取得できる。
【００８６】
各測定点につき少なくとも２つのＺ軸（高さ）座標を取得した場合、座標修正部５１０は、それら少なくとも２つのＺ軸（高さ）座標の平均値を代表的なＺ軸（高さ）座標として導き出す。
【００８７】
ステレオペア画像取得部５０７は、上部旋回体３が旋回角度２α（旋回角度αの２倍）だけ旋回する度にステレオペア画像を取得してもよい。この場合、マシンガイダンス装置５０は、ショベル周辺の円環状領域ＴＲに含まれる各測定点につき１つ又は２つのＺ軸（高さ）座標を取得する。そして、Ｚ軸（高さ）座標の数が１つの場合にはその１つのＺ軸（高さ）座標をそのまま代表的なＺ軸（高さ）座標とし、Ｚ軸（高さ）座標の数が２つの場合にはその平均値を代表的なＺ軸（高さ）座標とする。このようにして、マシンガイダンス装置５０は円環状領域ＴＲの地形データを生成できる。
【００８８】
次に、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０を参照し、旋回と走行を繰り返すショベルに搭載されたマシンガイダンス装置５０が地形データを生成する様子について説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、上部旋回体３の上部後端にカメラＳ６を搭載するショベルの上面図である。具体的には、図９Ａは走行停止中のショベルを３６０度旋回させたときに生成される地形データの範囲を表す円環状領域ＴＲ１（斜線ハッチングで示す領域）を示す。また、図９Ｂは、図９Ａの円環状領域ＴＲ１に加え、ショベルを所定の距離Ｄだけ走行させてから３６０度旋回させたときに生成される地形データの範囲を表す円環状領域ＴＲ２を示す。また、細かいドットハッチングで示す領域ＴＲ１２は、円環状領域ＴＲ１と円環状領域ＴＲ２との重複領域を示す。また、所定の距離Ｄは、円環状領域ＴＲ１、ＴＲ２の外径Ｄａから内径Ｄｂを差し引いた長さである。これは、ショベルが所定の距離Ｄだけ走行すると、円環状領域ＴＲ１の内円と円環状領域ＴＲ２の外円とが接し、且つ、円環状領域ＴＲ２の内円と円環状領域ＴＲ１の外円とが接することを意味する。また、図９Ｂの粗いドットハッチングで示す領域は、ショベルを所定の距離Ｄだけ走行させてから３６０度旋回させたときに初めて生成される地形データの範囲を表す。具体的には、円環状領域ＴＲ１の内円の内側の領域、及び、円環状領域ＴＲ１の外円の外側で且つ円環状領域ＴＲ２の外円の内側の領域である。
【００８９】
次に、図１０を参照し、移動するショベルが地形データの生成のために３６０度旋回を行うタイミングとその３６０度旋回によって生成される地形データの範囲（円環状領域）について説明する。図１０は、ショベルの移動経路ＣＴと円環状領域ＴＲ１〜ＴＲ８の位置関係を示す。また、図１０は、ショベルが移動経路ＣＴに沿って左から右に移動し、円環状領域ＴＲ１、ＴＲ２、・・・の順で地形データが生成されることを示す。
【００９０】
図１０は、円環状領域ＴＲ３までは、ショベルが距離Ｄだけ移動する毎に３６０度旋回した場合に生成される地形データの範囲を示す。円環状領域ＴＲ４から円環状領域ＴＲ６までは、ショベルが距離（Ｄａ＋Ｄｂ）だけ移動する毎に３６０度旋回した場合に生成される地形データの範囲を示す。円環状領域ＴＲ７からは、ショベルが距離２Ｄａ（円環状領域の外径Ｄａの２倍）だけ移動する毎に３６０度旋回した場合に生成される地形データの範囲を示す。
【００９１】
このようにして、マシンガイダンス装置５０は、旋回と移動を繰り返すショベルの上でステレオペア画像を適切なタイミングで自動的に取得しながら地形データを生成できる。
【００９２】
マシンガイダンス装置５０は、所望の範囲の地形データを生成するために必要な操作の内容をショベルの操作者に通知し、できるだけ重複を避けるようにしながら、或いは、できるだけ重複を生じさせるようにしながら、その所望の範囲の地形データを生成してもよい。「重複」は、１つの測定点に関して２つ以上の異なるＺ軸（高さ）座標を取得することを意味する。そして、重複を避けることは地形データを効率的に生成できるという効果をもたらし、一方で、重複を生じさせることは地形データの精度を高めることができるという効果をもたらす。但し、作業現場の地形は、作業の進行に伴って刻々と変化する。そのため、マシンガイダンス装置５０は、所定時間毎にショベル周辺の地形を計測し、その計測結果で地形データを更新することで最新の地形データを取得してもよい。また、新旧の地形データを比較することで作業対象となった土砂の量を算出してもよい。作業対象となった土砂の量は、例えば、掘削作業によって掘削された土砂の量、埋め戻し作業で埋め戻された土砂の量等である。
【００９３】
以上の構成により、ショベルの計測装置として機能するマシンガイダンス装置５０は、ショベルの旋回中にステレオ撮影可能なカメラが撮像したステレオペア画像に基づいてショベル周辺の地形を計測する。そのため、ショベル周辺（例えば周囲３６０度）の地形データを生成できる。その結果、施工の進捗状況の効率的な管理を実現できる。
【００９４】
また、マシンガイダンス装置５０は、様々な旋回角度で撮像した複数対のステレオペア画像に基づいてショベル周辺の地形を計測する。そのため、ショベル周辺に存在する物体によって形成される死角領域（地形データを生成できない領域）を狭めることができる。
【００９５】
また、後方カメラＳ６Ｂ、右側方カメラＳ６Ｒ、及び左側方カメラＳ６Ｌの３台のカメラのそれぞれが撮像したステレオペア画像を利用することで、より効率的に、且つ／或いは、より高精度にショベル周辺の地形データを生成できる。
【００９６】
また、マシンガイダンス装置５０は、このように生成した地形データを用い、ショベルの操作者による操作を支援でき、或いは、ショベルの自動コントロールを実行できる。その結果、スムーズな施工を実現できる。
【００９７】
また、マシンガイダンス装置５０は、ステレオペア画像に基づいてショベル周辺の地形を計測するため、バケットの刃先の軌跡から地形データを導き出す構成よりも正確に地形データを生成できる。例えば、バケット６からこぼれ落ちた土砂、くぼみに崩れ落ちた土砂、埋め戻された土砂等による地表面の変化を把握できるためである。
【００９８】
また、マシンガイダンス装置５０は、上部旋回体３に取り付けられたカメラが撮像したステレオペア画像に基づいてショベル周辺の地形を計測する。そのため、ショベルの外部にカメラを設置する必要が無く、カメラが作業の邪魔になることもない。
【００９９】
また、マシンガイダンス装置５０は、第１のステレオペア画像から導き出される測定点の第１の位置座標と、第１のステレオペア画像とは異なる条件で撮像された第２のステレオペア画像から導き出されるその測定点の第２の位置座標とに基づいてその測定点の位置座標を決定してもよい。また、マシンガイダンス装置５０は、第１カメラが撮像したステレオペア画像から導き出される測定点の第１の位置座標と、第２カメラが撮像したステレオペア画像から導き出されるその測定点の第２の位置座標とに基づいてその測定点の位置座標を決定してもよい。このように、マシンガイダンス装置５０は、１つの測定点に関する複数の位置座標から最終的に使用する位置座標を決定してもよい。例えば、複数の高さ座標の平均値を最終的な高さ座標としてもよい。
【０１００】
以上、本発明の好ましい実施例が詳説された。しかし、本発明は、上述した実施例に制限されることはない。本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１０１】
例えば、上述の実施例では、ショベル周辺の地形を計測するための機能部は、マシンガイダンス装置５０の一部として実装されているが、ショベル本体に取り付けられたコントローラ３０に組み込まれてもよい。また、ショベルの外部に設置された管理装置、又は、スマートフォン等の携帯端末に組み込まれてもよい。
【０１０２】
図１１は、ショベル周辺の地形を計測するための機能部が管理装置及び携帯端末の少なくとも１つに組み込まれた、計測装置としての計測システムの一例を示す図である。図１１で示すように、計測システムは、ショベルＰＳ、管理装置ＦＳ、携帯端末ＭＳ（支援装置）を含む。ショベルＰＳ、管理装置ＦＳ、及び携帯端末ＭＳは、通信ネットワークＣＮを通じて互いに接続される通信端末として機能する。計測システムを構成するショベルＰＳ、管理装置ＦＳ、及び携帯端末ＭＳは、それぞれ１台であってもよく、複数台であってもよい。図１１の例では、計測システムは、１台のショベルＰＳと、１台の管理装置ＦＳと、１台の携帯端末ＭＳとを含む。
【０１０３】
ショベルＰＳは通信装置Ｓ７を有する。通信装置Ｓ７はショベルＰＳの外部に向けて情報を発信する。通信装置Ｓ７は、例えば、管理装置ＦＳ及び携帯端末ＭＳの少なくとも一方が受信可能な情報を発信する。
【０１０４】
管理装置ＦＳは、ショベルＰＳの作業を管理する装置であり、例えば、作業現場外の管理センタ等に設置される、表示装置を備えたコンピュータである。管理装置ＦＳは、使用者が持ち運び可能な可搬性のコンピュータであってもよい。携帯端末ＭＳは、表示装置を備えた通信端末であり、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン等を含む。
【０１０５】
ショベルＰＳにおいてステレオペア画像が取得された場合、ショベルＰＳの通信装置Ｓ７は、通信ネットワークＣＮを介して管理装置ＦＳ及び携帯端末ＭＳに情報を発信する。この情報は、ショベル周辺の地形を計測するために必要な情報を含む。管理装置ＦＳ及び携帯端末ＭＳは、ショベル周辺の地形の３次元画像（例えばワイヤフレーム、ポリゴンメッシュ等）を生成し、その三次元画像を付属の表示装置（表示部）に表示する。これにより、ショベルＰＳの管理者等は、管理装置ＦＳ及び携帯端末ＭＳの少なくとも一方を用いてショベル周辺の地形を確認できる。その結果、バケット６からこぼれ落ちた土砂、くぼみに崩れ落ちた土砂、埋め戻された土砂等による地表面の変化を把握でき、施工の進捗状況の効率的な管理を実現できる。
【０１０６】
或いは、ショベルＰＳ又は管理装置ＦＳは、ショベル周辺の地形の３次元画像を生成し、生成した３次元画像に関するデータを携帯端末ＭＳに送信し、携帯端末ＭＳの表示装置（表示部）でその３次元画像を表示させるようにしてもよい。
【０１０７】
また、上述の実施例では、マシンガイダンス装置５０は、ショベルの旋回中にカメラＳ６が撮像したステレオペア画像に基づいてショベル周辺の地形を計測する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、マシンガイダンス装置５０は、ショベルの走行中にカメラＳ６が撮像したステレオペア画像に基づいてショベル周辺の地形を計測してもよく、ショベルの走行中で且つ旋回中にカメラＳ６が撮像したステレオペア画像に基づいてショベル周辺の地形を計測してもよい。
【０１０８】
本願は、２０１５年８月２６日に出願した日本国特許出願２０１５−１６７１６６号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
【符号の説明】
【０１０９】
１・・・下部走行体  ２・・・旋回機構  ３・・・上部旋回体  ４・・・ブーム  ５・・・アーム  ６・・・バケット  ７・・・ブームシリンダ  ８・・・アームシリンダ  ９・・・バケットシリンダ  １０・・・キャビン  １１・・・エンジン  １１ａ・・・オルタネータ  １１ｂ・・・スタータ  １１ｃ・・・水温センサ  １４・・・メインポンプ  １４ａ・・・レギュレータ  １４ｂ・・・吐出圧力センサ  １４ｃ・・・油温センサ  １５・・・パイロットポンプ  １７・・・コントロールバルブ  ２６・・・操作装置  ２９・・・圧力センサ  ３０・・・コントローラ  ３０ａ・・・一時記憶部  ５０・・・マシンガイダンス装置  ５５・・・燃料収容部  ５５ａ・・・燃料収容量検出部  ７０・・・蓄電池  ７２・・・電装品  ７５・・・エンジン回転数調整ダイヤル  ５０１・・・傾斜角算出部  ５０３・・・高さ算出部  ５０４・・・比較部  ５０５・・・警報制御部  ５０６・・・ガイダンスデータ出力部  ５０７・・・ステレオペア画像取得部  ５０８・・・地形データ生成部  ５０９・・・座標変換部  ５１０・・・座標修正部  ５１１・・・地形データ表示部  Ｂ・・・物体  ＣＮ・・・通信ネットワーク  ＦＳ・・・管理装置  ＭＳ・・・携帯端末  Ｓ１・・・ブーム角度センサ  Ｓ２・・・アーム角度センサ  Ｓ３・・・バケット角度センサ  Ｓ４・・・機体傾斜センサ  Ｓ５・・・旋回角速度センサ  Ｓ６、Ｓ６ａ・・・カメラ  Ｓ６Ｂ・・・後方カメラ  Ｓ６Ｌ・・・左側方カメラ  Ｓ６Ｒ・・・右側方カメラ  Ｓ６１、Ｓ６１ａ、Ｓ６２・・・撮像部  Ｓ７・・・通信装置  Ｓ８・・・測位装置  Ｄ１・・・入力装置  Ｄ２・・・音声出力装置  Ｄ３・・・表示装置  Ｄ３ａ・・・変換処理部  Ｄ４・・・記憶装置  Ｄ５・・・ゲートロックレバー  Ｄ６・・・ゲートロック弁  Ｄ７・・・エンジンコントローラユニット
【図１】
2017033991.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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