(57)【要約】作業現場上の土工機械の位置を示す三次元位置データを受信し、複数のパラメータの値を含むパラメータ情報を受信するように構成された制御装置を含むパラメータ可視化システムが開示される。複数のパラメータは土工機械と作業現場のうちの少なくとも１つのパラメータを含む。制御装置はさらに、複数のパラメータ内の第１のパラメータの値を提供するように構成された第１の表示信号を生成し、第１のパラメータの値の変更を受信し、第１のパラメータの値の変更に基づき第２のパラメータの値を計算し、作業現場の三次元視覚的描写に沿って第１のパラメータまたは第２のパラメータの少なくとも１つの値の視覚的描写を提供するように構成された第２の表示信号を生成するように、構成される。
2013514475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の命令により構成される制御装置（２０、９０）を含むパラメータ可視化システム（１０、３３）であって、複数の命令は、
作業現場上の土工機械（１１）の位置を示す三次元位置データを受信する命令と、
土工機械（１１）と作業現場のうちの少なくとも１つのパラメータを含む複数のパラメータの値を含むパラメータ情報（２７）を受信する命令と、
複数のパラメータ内の第１のパラメータの値を提供するように構成された第１の表示信号（２６）を生成する命令と、
第１のパラメータの値の変更を受信する命令と、
第１のパラメータの値の変更に基づき第２のパラメータの値を計算する命令と、
作業現場の三次元視覚的描写に沿って第１のパラメータまたは第２のパラメータの少なくとも１つの値の視覚的描写を提供するように構成された第２の表示信号（２６）を生成する命令と、を含む、システム。
【請求項２】
第１の表示信号（２６）は第１のパラメータの値の二次元プロットである、請求項１に記載のパラメータ可視化システム（１０、３３）。
【請求項３】
第１のパラメータの値の変更はディスプレイ（２５）上の二次元プロットの変更を含む、請求項２に記載のパラメータ可視化システム（１０、３３）。
【請求項４】
第１のパラメータまたは第２のパラメータの少なくとも１つの値の視覚的描写は値の大きさの視覚表示（６５）を含む、請求項１に記載のパラメータ可視化システム（１０、３３）。
【請求項５】
視覚表示（６５）は複数の色を含む、請求項４に記載のパラメータ可視化システム（１０、３３）。
【請求項６】
第２の表示信号（２６）はさらに、複数の色を第１のパラメータまたは第２のパラメータの少なくとも１つの値に関連付けるキー（７１）を提供するように構成される、請求項５に記載のパラメータ可視化システム（１０、３３）。
【請求項７】
作業現場の三次元視覚的描写は、土工機械（１１）により行き来される作業現場の表面を表すように構成された上面（６０）と作業現場の高さを表すように構成された側面（７０）とを含む三次元形式（６１）を含む、請求項１に記載のパラメータ可視化システム（１０、３３）。
【請求項８】
三次元形式（６１）の上面と側面（６０、７０）は第１のパラメータまたは第２のパラメータの少なくとも１つの値の視覚的描写を含み、第１のパラメータまたは第２のパラメータの少なくとも１つの値の視覚的描写は値の大きさの視覚表示（６５）を含む、請求項７に記載のパラメータ可視化システム（１０、３３）。
【請求項９】
第２のパラメータはパラメータ情報（２７）に含まれる複数のパラメータの中には存在しない、請求項１に記載のパラメータ可視化システム（１０、３３）。
【請求項１０】
複数の命令により構成される制御装置（２０、９０）を含むパラメータ可視化システム（１０、３３）であって、複数の命令は、
作業現場上の土工機械（１１）の位置を示す三次元位置データを受信する命令と、
土工機械（１１）から複数のパラメータの値を含むパラメータ情報（２７）を無線で受信する命令であって、複数のパラメータは土工機械（１１）と作業現場のうちの少なくとも１つのパラメータを含む、命令と、
複数のパラメータ内の第１のパラメータの値を提供するように構成された第１の表示信号（２６）を生成する命令と、
ディスプレイ（２５）へ第１の表示信号（２６）を送信する命令と、
第１のパラメータの値の変更を受信する命令と、
第１のパラメータの値の変更に基づき第２のパラメータの値を計算する命令と、
作業現場の三次元視覚的描写に沿って第１のパラメータまたは第２のパラメータの少なくとも１つの値の視覚的描写を提供するように構成された第２の表示信号（２６）を生成する命令であって、作業現場の三次元視覚的描写は、土工機械（１１）により行き来される作業現場の表面を表すように構成された上面（６０）を含む三次元形式（６１）を含む、命令と、
ディスプレイ（２５）へ第２の表示信号（２６）を送信する命令と、を含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
パラメータ可視化システムが開示される。本システムは、土工機械のパラメータおよび土工機械が行き来する作業現場のパラメータの可視化を可能にする。
【背景技術】
【０００２】
物理的な作業現場設計は作業現場効率に重要な役割を果たす。作業現場での機械操作および性能もまた同様に重要な役割を果たす。次善最適の作業現場設計と作業現場での次善最適の機械操作および性能は、作業サイクルタイムの増加、機械燃料の浪費、作業現場状態の劣化の加速、その他の問題を引き起こす可能性がある。作業現場と作業現場での機械操作および性能を視覚化し解析するためのシステムはこのような問題発生の頻度と重大性の低減に役立つ有用なツールである。
【０００３】
Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎの（特許文献１）には作業現場に関連して圧縮機械を操作するための方法と装置が開示されている。Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎにおけるシステムは、圧縮中の場所の二次元または三次元地図を生成するために圧縮機上の全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器を利用する。このとき地図は、所望の回数または所望の現場高さに達するまで圧縮機が現場全体にわたって複数の圧縮回数を行うと変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，４９３，４９４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２５５４７１  Ａ１号明細書、表題「ＴＯＲＱＵＥ  ＥＳＴＩＭＡＴＯＲ  ＦＯＲ  Ａ  ＭＡＣＨＩＮＥ」２００７年１１月１日発行
【特許文献３】米国特許第７，４１５，３９５  Ｂ２号明細書、表題「ＳＹＭＢＯＬＩＣ  ＥＶＡＬＵＡＴＩＯＮ  ＥＮＧＩＮＥ  ＦＯＲ  ＨＩＧＨ−ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ  ＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＳ」２００８年８月１９日発行
【発明の概要】
【０００５】
作業現場上の土工機械の位置を示す三次元位置データを受信し、複数のパラメータの値を含むパラメータ情報を受信するように構成された制御装置を含むパラメータ可視化システムが開示される。複数のパラメータは土工機械と作業現場のうちの少なくとも１つのパラメータを含む。制御装置はさらに、複数のパラメータ内の第１のパラメータの値を提供するように構成された第１の表示信号を生成し、第１のパラメータの値の変更を受信し、第１のパラメータの値の変更に基づき第２のパラメータの値を計算し、作業現場の三次元視覚的描写に沿って第１のパラメータまたは第２のパラメータの少なくとも１つの値の視覚的描写を提供するように構成された第２の表示信号を生成するように、構成される。
【０００６】
作業現場上の土工機械の位置を示す三次元位置データを受信し、土工機械からパラメータ情報を無線で受信するように構成された制御装置を含むパラメータ可視化システムが開示される。パラメータ情報は複数のパラメータの値を含み、複数のパラメータは土工機械と作業現場のうちの少なくとも１つのパラメータを含む。制御装置はさらに、複数のパラメータ内の第１のパラメータの値を提供するように構成された第１の表示信号を生成し、ディスプレイへ第１の表示信号を送信し、第１のパラメータの値の変更を受信し、第１のパラメータの値の変更に基づき第２のパラメータの値を計算し、作業現場の三次元視覚的描写に沿って第１のパラメータまたは第２のパラメータの少なくとも１つの値の視覚的描写を提供するように構成された第２の表示信号を生成し、ディスプレイへ第２の表示信号を送信するように、構成される。
【０００７】
作業現場上の土工機械の位置を示す三次元位置データを受信し、土工機械からパラメータ情報を無線で受信するように構成された制御装置を含むパラメータ可視化システム。パラメータ情報は複数のパラメータの値を含み、複数のパラメータは土工機械と作業現場のうちの少なくとも１つのパラメータを含む。制御装置はさら、複数のパラメータ内の第１のパラメータの値を提供するように構成された第１の表示信号を生成し、ディスプレイへ第１の表示信号を送信し、第１のパラメータの値の変更を受信し、第１のパラメータの値の変更に基づき第２のパラメータの値を計算し、作業現場の三次元視覚的描写に沿って第１のパラメータまたは第２のパラメータの少なくとも１つの値の視覚的描写を提供するように構成された第２の表示信号を生成するように、構成される。作業現場の三次元視覚的描写は、土工機械により行き来される作業現場の表面を表すように構成された上面を含む三次元形式を含む。制御装置はさらにディスプレイへ第２の表示信号を送信するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態によるパラメータ可視化システム、関連する表面地図作製システム、関連するシステムおよび部品の概略図である。
【図２】パラメータ可視化および表面地図作製システムの実施形態によって生成されたグラフであり、グラフは共通水平軸に沿った複数のパラメータの二次元プロットを含む。
【図３】パラメータ可視化および表面地図作製システムの実施形態によって生成された位置データの三次元プロットである。
【図４】パラメータ可視化および表面地図作製システムの実施形態によって生成された位置データとパラメータ情報の四次元プロットである。
【図５】図４に示したプロットの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態によるパラメータ可視化システムおよび表面地図作製システムは、図１では参照符号１０で概略図形式で広範に示される。パラメータ可視化および表面地図作製システム１０は機械１１とコンピュータシステム１２を含む。図１に示すようにパラメータ可視化および表面地図作製システム１０は複数の機械１１を包含してもよいが、明暸化と単純化のために、明示的に示されない限りパラメータ可視化および表面地図作製システム１０は以下では単一の機械に関連して説明される。開示実施形態は機械１１に搭載されていないコンピュータシステム１２を検討するが、コンピュータシステム１２は代替案として、本発明の範囲から逸脱することなく部分的または完全に機械１１に搭載されることもできるであろう。機械１１は、採石場、工事現場または鉱区における未舗装運搬道路を含むがこれらに限定されない、作業現場を行き来するように構成された任意の土工機械であってよい。本出願では、用語「土工機械」は、掘る、掘削する、平坦化する、穴を開ける、押す、引く、裂く、掻く、引きずる、運ぶ、荷積みする、輸送するように構成された、および／または限定するものではないが地面、植物、岩、鉱石、石炭および／または埋蔵物などの地質学的、生態学的および／または考古学的材料を移動するように構成された任意の機械を含むが、圧縮ローラーまたはこのような材料を主として圧縮するように構成された同様の工具を備えるいかなる機械も除く。機械１１はオフハイウェイトラックとして示されるが、機械１１の他の例は、坑内掘トラック、連接トラック、掘削機、モータグレーダ、ホイールトラクタスクレーパ、トラック型牽引車、ホイールローダ、トラックローダ、バックホウローダ、スキッドステアローダ、マルチテラインローダ、伸縮式材料ハンドラ、ドリルと引き綱であるが、これらに限定するものではない。
【００１０】
機械１１は複数のセンサ１３と全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器１４と統合モジュール１５を含む。複数のセンサ１３は、一例としてそして限定目的ではなく、内燃エンジンまたは電動機などの動力エンジンの様々なシステム内のセンサ、ブレーキセンサ、車輪センサ、ピッチ／ロール／ヨーセンサ、流体レベルセンサ（燃料、油、油圧液等）、油圧シリンダ位置センサ、トラック荷台位置センサ、バケット／ブレード／実装位置センサ、健康状態センサ（圧力、温度、歩き（ｔｒｅａｄ）等）、排気センサ（温度、ＮＯｘ等）、エンジンセンサ（エンジン速度、エンジン負荷、燃料圧、ブースト圧力等）、トランスミッションセンサ（ギア、入力／出力速度、滑り時間等）、トルクコンバータセンサ（入力速度、出力速度、温度等）、様々な他の機械パラメータセンサ（ペイロード、支柱圧力、機械速度等）と様々なオペレータ室センサ（振動、点火キー有無／位置、座席位置、シートベルト位置、ドア位置、オペレータ制御の設定／位置等）を含んでもよい。ＧＰＳ受信機１４はＧＰＳ衛星１６から信号を受信するように構成される。ＧＰＳ受信機１４は低精度（例えば、１Ｈｚ以下の更新率）または高精度（例えば、１Ｈｚを超える更新率）であってよい。
【００１１】
統合モジュール１５は制御装置２０と搭載型パラメータ送受信器２１を含む。搭載型パラメータ送受信器２１は統合モジュール１５の制御装置２０から受信された出力信号２２をコンピュータシステム１２へ無線で伝達するように構成される。当業者であれば理解できるように、統合モジュール１５に関連しておよびコンピュータシステム１２に関連して本明細書で使用される用語「制御装置」は、１つまたは複数のマイクロプロセッサと通信するおよび／またはそうでなければそれらと連動して機能するように構成された１つまたは複数のマイクロプロセッサおよび任意選択的に追加電子ハードウェアを意味する。制御装置２０は、搭載型パラメータ送受信器２１により伝達される出力信号２２を生成するために複数のセンサ１３からのステータス信号２３とＧＰＳ受信機１４からの位置信号２４とを組み合わせるソフトウェアにより構成される。具体的には統合モジュール１５は、複数のセンサ１３からの１つまたは複数のステータス信号２３とＧＰＳ受信機１４からの位置信号２４を要求するために同時信号２８を送信する。次に、統合モジュール１５は要求されたステータス信号２３と位置信号２４を受信する。ステータス信号２３はパラメータの値を含むパラメータ情報を含む。パラメータは機械パラメータおよび／または作業現場パラメータを含んでもよい。可能な機械パラメータは限定するものではないが、機械速度、燃料燃焼、スロットル、エンジン速度、エンジン負荷、駆動ライントルク、機械ギア、ペイロード、支柱圧力、ブレーキ温度と駆動ライン温度を含む。可能な作業現場パラメータは限定するものではないが、物理的勾配、転がり抵抗、有効積算勾配とプロフィール（すなわち高さ）を含む。位置信号２４は、三次元位置データが導出され得る位置情報を含む。特に、統合モジュール１５は、統合モジュール１５内に格納された地理座標変換ファイルを位置情報に適用する。地理座標変換ファイルは、位置信号２４内の未加工ＧＰＳデータに適用されると局所投影情報に基づき三次元座標系内に未加工ＧＰＳデータを配置する局所投影情報を含む。座標系の三次元は東進、北進および高さである（図３と以下の関連検討を参照）。
【００１２】
コンピュータシステム１２は、ディスプレイ２５と、機械１１上の搭載型パラメータ送受信器２１から無線で伝達される信号２９を受信するように構成された非搭載型パラメータ送受信器３０とを含む。コンピュータシステム１２はまた、複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成された制御装置９０を含む。当業者であれば理解できるように、開示実施形態のコンピュータシステム１２は１つまたは複数のパーソナルコンピュータ（携帯型、ラップトップ、および／またはデスクトップ）および／または１つまたは複数のサーバーを含んでもよく、ネットワーク（すなわちＬＡＮ、ＷＬＡＮ、ＷＡＮ、ＷＷＡＮ、インターネット等）上でアクセスされるリモートコンピュータを含んでもよい。
【００１３】
パラメータ可視化および表面地図作製システム１０はさらに、機械１１によって生成されたトルクを測定または推定するためのトルクセンサを含む。トルクセンサは、機械１１に搭載された物理的トルクセンサ（図示せず）または機械１１に搭載されたまたは搭載されない仮想トルクセンサのいずれかであってよい。物理的トルクセンサは、機械１１の部品（図示せず）上の物理的トルクを測定することができる当業者にとって既知の任意のメカニズム、例えば機械１１の駆動軸（図示せず）上の歪みゲージ（図示せず）であってよい。歪みゲージまたは他の物理的トルクセンサは機械１１上の複数のセンサ１３の１つであってよいであろう。仮想トルクセンサは、コンピュータシステム１２の制御装置９０上で実行するように構成された複数のソフトウェアアプリケーションの１つ、すなわちトルク推定アプリケーション３１であってよい。トルク推定アプリケーション３１は非搭載型パラメータ送受信器３０からパラメータ情報２７を受信し、機械１１によって生成されたトルクの推定値を提供するためにパラメータ情報２７を処理する。トルク推定アプリケーション３１は、所有者が共通の（特許文献２）（「‘４７１公開」）に開示された方法、あるいは当業者周知の任意の他のトルク推定方法を含んでもよい。一例としてかつ限定目的ではなく、（特許文献２）で開示されるように、トルク推定アプリケーション３１は、ピニオントルクとトルクコンバータ出力トルクなどのパラメータのパラメータ値のヒストグラムと推定値を生成するためにパラメータ情報２７を利用してもよいし、過剰トルクにより引き起こされる部品故障または損傷を検出および／または予測するためにこのようなパラメータ値を利用してもよい。
【００１４】
コンピュータシステム１２の制御装置９０上で実行するように構成された複数のソフトウェアアプリケーションはさらに、検証シミュレーションアプリケーション３２とパラメータ可視化アプリケーション３３を含んでもよい。検証シミュレーションアプリケーション３２は、（特許文献３）（「‘３９５特許」）と同じ出願人により開示された方法または当業者周知の任意の他の検証シミュレーション方法を含んでもよい。一例としてそして限定目的ではなく、（特許文献３）に開示されるように、検証シミュレーションアプリケーション３２は、（１）数式項を構築する工程と、（２）ユーザ定義の境界条件と併せて成分方程式（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｅｑｕａｔｉｏｎｓ）と接続性方程式（ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ  ｅｑｕａｔｉｏｎｓ）を定義し記号的に解く工程と、（３）シミュレーションを行うために初期条件と過渡状態を処理する系として上記解を使用する工程と、を含む方法を実施してもよい。
【００１５】
パラメータ可視化アプリケーション３３は、時間の１つまたは複数の予め選択された点または期間でおよび／または１つまたは複数の予め選択された場所で測定されるような１つまたは複数の予め選択された機械パラメータの値を含む検証シミュレーションアプリケーション３２から入力信号３４を受信する。さらに以下に検討されるように、ユーザからの要求次第、パラメータ可視化アプリケーション３３は、要望どおりに二次元、三次元および／または四次元（２Ｄ、３Ｄ、および／または４Ｄ）グラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ）３５上に入力信号３４の視覚的表現を描画するために、１つまたは複数の表示信号２６を生成しディスプレイ２５へ送信する。ここで図２を参照すると、ＧＵＩ３５は複数の線４１を含む２Ｄ表現４０をデカルト座標系グラフ上に表示する、各線４１は、「ｘ」すなわち水平軸４３に沿った時間または距離の単一尺度の関数として「ｙ」すなわち垂直軸４２に沿った予め選択された機械または作業現場パラメータの変化値を表す。したがって２Ｄ表現４０では、線４１は「ｘ」軸４３に沿った共通パラメータと共通尺度を共有し、各線は「ｙ」軸４２に沿った異なる予め選択されたパラメータと尺度を有する。
【００１６】
図３では、ＧＵＩ３５は作業現場の視覚的描写を定義するために配向された３つの軸４５、５０、５１を含む未加工３Ｄ表現４４を表示する。３つの軸４５、５０、５１は、互いに垂直かつ同一平面の関係の第１と第２の軸４５、５０と、第１の軸４５と垂直かつ同一平面の関係の第３の軸５１とを含む。当業者周知のように、第１と第２の軸４５、５０は「ｘ」および「ｙ」軸であり、第３の軸５１はほぼ垂直な「ｚ」軸である。視覚的描写では、第１と第２の軸４５、５０はそれらが定義する面「Ｐ」内の異なるコンパス方位を表す。例えば、第１すなわち「ｘ」軸４５は真北または真南を表すことができるであろうし、一方、第２のすなわち「ｙ」軸５０は真東または真西を表す。これらをもとに、第１と第２の軸４５、５０は、面「Ｐ」を、地平線（図示せず）に対する地面（図示せず）の最も突起したレベルにより作業現場上に定義される面（図示せず）とほぼ一致するあるいはほぼ平行になるように定義することができるであろう。但し第１と第２の軸４５、５０はあるいは、その方向が真北、真南、真東または真西と一致するかどうかにかかわらずユーザにより選択される任意の垂直かつ同一平面の方向を表すことができるであろう。いずれにしても、第３の軸５１は第１と第２の軸４５、５０により定義される面「Ｐ」の上の高さの程度を表す。図３に示す特定の実施形態では、第１と第２の軸４５、５０はそれぞれ東と北（「東進」と「北進」）を表し、一方第３の軸５１は高さである。図３は高さ（メートル）の単位だけを示すが、東進と北進の単位もまたメートルである。東進と北進の特定単位測定結果は図面全体の読みやすさを高めるために除かれた。
【００１７】
未加工３Ｄ表現４４により表される作業現場の緯度および経度座標は、例えば要望どおりに原点（すなわち軸４５、５０の尺度が始まる座標（０、０））を有する点）あるいは３つの軸４５、５０、５１の１つに沿った別の所定の点であってよい第１と第２の軸４５、５０が交差する点の座標をユーザが選択できるようにすることによりユーザにより選択されてもよい。さらに３つの軸４５、５０、５１の尺度はユーザにより選択されてもよく、これにより、大きく変化するサイズの作業現場の視覚的描写が可能となる。
【００１８】
未加工３Ｄ表現４４では、作業現場の視覚的描写は３つの軸４５、５０、５１に対してプロットされた複数の離散点５３で構成される。離散点５３のそれぞれは、上に検討したように、機械１１の統合モジュール１５によって生成された三次元位置データにより示される三次元位置を表す。より多くの三次元位置データが、選択された地理的領域の視覚的描写内の３つの軸４５、５０、５１に対し離散点５３としてプロットされるので、選択された地理的領域の視覚的描写はますますよく定義されかつ正確となる。
【００１９】
作業現場の視覚的描写上に複数の離散点５３により表される三次元位置データを集めて処理するために複数の方法の１つまたは複数が利用されてもよい。例えば複数の機械１１は作業現場上に設けられる携帯式機械であってもよい。図１に示すように、複数の携帯式機械１１内の各機械は上に説明したように構成される。携帯式機械１１上のＧＰＳ受信機１４は低精度ＧＰＳ受信機であってよい。一例としてそして限定目的ではなく、低精度ＧＰＳ受信機のそれぞれは約１Ｈｚの更新率に設定されてもよい。このとき携帯式機械１１はＧＰＳ受信機１４が位置信号２４を生成する間に作業現場を行き来する。位置信号２４は作業現場の視覚的描写に用いる三次元位置データを生成するために上に説明したように処理される。コンピュータシステム１２の制御装置９０は任意選択的に、例えばＧＰＳ受信機１４と携帯式機械１１により行き来される道路面との距離を減じるかそうでなければ考慮するために三次元位置データをさらに処理してもよい。しかしいずれにしても三次元位置データ内に示された位置毎に、複数の離散点５３の１つが作業現場の視覚的描写上に生成されプロットされる。
【００２０】
複数の離散点５３は、複数の携帯式機械１１が作業現場を行き来するにつれて視覚的描写へリアルタイムに自動的に加えられてもよい。あるいはまたはそれに加えて、複数の離散点５３は、待ち時間の処理により生じる時間遅延の後および／または予めプログラムされた時間遅延の後に視覚的描写に自動的に加えられてもよい。このような予めプログラムされた時間遅延は、例えば処理中の位置情報と、追加のＧＰＳ受信機（図示せず）などの他のソースから得られ予めプログラムされたアルゴリズムにより必要に応じ訂正された位置情報と、を比較するための時間を提供してもよい。さらに、複数の離散点５３の一部またはすべては、自動的なやり方よりむしろユーザ要求だけに応じて視覚的描写に加えられてもよい。
【００２１】
ここで図４を参照すると、ＧＵＩ３５は処理済み３Ｄ表現５４を４Ｄ表現５５と併せて表示する。処理済み３Ｄ表現５４は、未加工３Ｄ表現４４（図３）に示す複数の離散点５３（図３）から生成された上面６０を含む。上面６０は、複数の離散点５３内の異常点を特定して除くために１つまたは複数の「外れ値除去法（ｏｕｔｌｉｅｒ  ｒｅｍｏｖａｌ  ｍｅｔｈｏｄ）」を適用し、次に、非異常点、すなわち異常点が除かれた後の残りの点からグリッドを生成するために１つまたは複数のグリッド法を適用することにより生成される。
【００２２】
使用されてよい外れ値除去法の中には、セル計数法（ｃｅｌｌ  ｃｏｕｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）、最近隣選択法（ｎｅａｒｅｓｔ  ｎｅｉｇｈｂｏｒ  ｍｅｔｈｏｄ）、近傍計数法（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｃｏｕｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）とＫ−ｄツリー法がある。当業者周知の追加または別の外れ値除去法が使用されてもよい。セル計数法では、複数の離散点５３により定義された三次元空間は同じ大きさの立方体などの複数の容積ユニットに分割され、所与の容積ユニットが予め選択された最小数の離散点を包含しなければこのユニットは解析から除かれる。最近隣選択法では、任意の他の離散点から予め選択された距離を越えた複数の離散点５３内の個々の点は解析から除かれる。
【００２３】
近傍計数方法では、ユーザは「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」軸の最小および最大範囲境界を選択するためにＧＰＳユニットを採用し、これにより複数の離散点５３にわたって走査する三次元形式（立方体または直方体）の大きさを規定する。ユーザはまた、計数閾値（すなわち走査中の点が外れ値であるという判断を回避するために三次元形式で出現しなければならない最小数の点）を選択する。次にユーザは、制御装置９０に、予め選択されたｘ−ｙ−ｚ境界と予め選択された計数閾値に従って走査を開始するように指示する。走査が進むにつれて、制御装置９０は走査中の点に指標を付ける。制御装置９０は、計数閾値以上の複数の点を有する三次元形式で現れない点を拒絶する。さらに制御装置９０は、計数閾値以上の複数の点を有する三次元形式で現れる点にフラグを立てる。三次元形式が複数の離散点５３全体を走査すると、以前に拒絶された点またはフラグが立てられた点は再解析されず、これにより処理を促進する。走査は、時間的かつ空間的に進めることにより処理をさらに早める。具体的には、複数の離散点５３間の三次元形式の配置は点が生成された時間の順序に従って決定される。但し、三次元形式が配置された後は、三次元形式の予め選択されたｘ−ｙ−ｚ境界内に入るすべての点はいつ生成されたかにかかわらず解析される。
【００２４】
当業者であれば理解できるように、Ｋ−ｄツリー法では、複数の離散点５３により定義される三次元空間全体は、空間全体を２つの部分空間に分割する分割面を生成する。次に２つの部分空間のそれぞれは、２つの部分空間のそれぞれをさらに２つの部分空間に分割する分割面を生成する。この処理は、各部分空間が葉ノード（ｌｅａｆ  ｎｏｄｅ）すなわち予めプログラムされた命令に従って２つの部分空間に分割する必要がない部分空間になるまで続く。すべての部分空間が葉ノードとなった後、複数の解析法の任意の１つが各葉ノード内の点に適用されてもよい。例えば、上記セル計数法および／または最近隣選択法が外れ値を除くために各葉ノードに適用されてもよい。
【００２５】
上記外れ値除去法の１つまたは複数が利用された後、１つまたは複数のグリッド法が、上面６０を形成するために必要に応じて点を滑らかにするために非異常点に適用される。例えば、非異常点により定義された空間上に多角形メッシュが被せられてもよく、それぞれの多角形内の点は上面６０のｘ−ｙ−ｚ座標に達するように平均化されてもよい。加えて、非異常点を収容する多角形は手動および／または自動的に重み付けされてもよく、平均化は繰り返されてもよい。重み付けと平均化処理は上面６０が当業者の期待値となるまで複数回繰り返されてもよい。当業者周知の他のグリッド法が追加的にまたは代わりに採用されてもよい。
【００２６】
得られた上面６０は三次元形式６１を生成するために利用される。具体的には、表現５４、５５は、上面６０に含まれる点６３を互いに接続する第１の複数の線分６２、および／または表面点６３の一部またはすべてを第１と第２の軸４５、５０により定義された面「Ｐ」にあるいは図示のように面「Ｐ」に対しほぼ並行関係に生成された基底面「ＢＰ」に接続する第２の複数の線分６４を含んでもよい。表面点６３を互いにおよび／または第１と第２の軸４５、５０により定義された底面「ＢＰ」に接続する複数の線分６２、６４は、作業現場の視覚的描写内の三次元形式６１を定義する。
【００２７】
引き続き図４を参照すると、４Ｄ表現５５において、視覚的描写の第４次元はパラメータの値の大きさの視覚表示６５を与えることにより得られる。上面６０と所定面「Ｐ」または基底面「ＢＰ」間のパラメータ値の範囲は、処理済み３Ｄ表現５４の三次元形式６１の側面７０として外挿されて表される。パラメータの値の大きさの視覚表示６５は、空間的および／または非空間的なパラメータの値を表してもよいし、複数の色、単一色の色合い、クロスハッチ、等高線、および／または内在するパラメータ値が変化するにつれて変化する他の表示などの１つまたは複数の型の視覚表示を含んでもよい。図示された実施形態では、視覚表示６５は可視光の色スペクトル（すなわち、赤からスミレ色まで、あるいはそのサブセット）に沿った複数の色である。視覚表示６５はある範囲のパラメータ値にキー化される。視覚表示６５の色により表されるパラメータ値範囲を示すキー７１が作業現場の視覚的描写を伴ってもよい。本発明の範囲から逸脱することなく、視覚表示６５は連続的（色スペクトルとして）ではなく段階的にされてもよいし、任意の数の離散的パラメータ値を表してもよい。したがってパラメータの値の大きさの視覚表示６５は、単一のパラメータ値、２進パラメータのオン／オフ、および／または段階的（ディジタル）または連続的（アナログ）尺度に沿ったパラメータの多値を表すために採用されてもよい。図示された視覚表示６５は上面６０の高さを示すが、視覚表示６５はその代わりに、ユーザにより選択される任意の機械または作業現場のパラメータの値を示すこともできるであろう。
【００２８】
ここで図５を参照すると、４Ｄ表現５５の二次元平面図が示されている。平面図は、４Ｄ表現５５のキー７１だけでなく未加工３Ｄ表現４４、処理済み３Ｄ表現５４、および４Ｄ表現５５に含まれる第１と第２の軸４５、５０を含む。上面６０は第１と第２の軸４５、５０に関連し描写されている。特に、三次元形式６１の上面６０に関連した視覚表示６５は、視覚表示６５により示されるパラメータの値の大きさが素早く識別されるように描写される。さらに図５では、図２に示す２Ｄ表現４０における「ｘ」軸４３として使用される距離に対応する上面６０の一部を示す指標線７２が示される。但し、図２と図５に提供される特定の例示では方向は逆である。より具体的には、図２の「ｘ」軸４３上の距離は左から右に走り、一方図５の指標線７２により表された対応する距離は右から左へ走る。
【００２９】
コンピュータシステム１２の制御装置９０は任意選択的にさらに、シミュレーション解析ソフトウェアアプリケーション７３（図１）により構成されてもよい。トルク推定アプリケーション３１、検証シミュレーションアプリケーション３２、パラメータ可視化アプリケーション３３およびシミュレーション解析アプリケーション７３は、単一の完全な統合ソフトウェアアプリケーションとして、あるいは本明細書で開示された実施形態に限定されないがそれらを含む本発明の方法の任意の実施形態に従って制御装置９０内で互いに通信するように構成された複数のソフトウェアアプリケーションとして、設けられてもよい。シミュレーション解析アプリケーション７３は、例えばパラメータと検証結果間の原因および相関的関係および／または検証結果の許容性に関する人間の経験とノウハウ由来の解析アルゴリズム（例えば、エキスパートシステム、ニューラルネットワーク、数学モデル、および／またはファジイ論理）により初めにプログラムされた人工知能エンジン（ＡＩＥ（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ  ｅｎｇｉｎｅ）、図示せず）を含んでもよい。次にＡＩＥは検証シミュレーションアプリケーション３２から検証シミュレーション結果７４を受信し、検証シミュレーション結果７４が許容可能かどうかを判断するために解析アルゴリズムを検証シミュレーション結果７４に適用してもよい。検証シミュレーション結果７４がＡＩＥにより許容できないと判断された場合、ＡＩＥは検証中のパラメータを変更するために解析アルゴリズムを適用し、変更されたパラメータ７５を検証シミュレーションアプリケーション３２へ提出し、再び検証シミュレーション結果７４を受信し、変更されたパラメータ７５に基づき検証シミュレーション結果７４が許容可能かどうかを判断するために解析アルゴリズムを検証シミュレーション結果７４に適用してもよい。このサイクルは検証シミュレーション結果７４がＡＩＥにより許容可能と判断されるまで必要に応じ繰り返されてもよい。そのように判断されたとき、ＡＩＥは受理された検証シミュレーション結果８１をパラメータ可視化アプリケーション３３へ送信し表示してもよい。さらにＡＩＥは適応型であってもよい。このためＡＩＥは、検証シミュレーション結果７４の将来の解析中に適用される解析アルゴリズムを変更するかあるいはそれに加えるために検証シミュレーション結果７４を解析してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
パラメータ可視化および表面地図作製システム１０は、作業現場（例えば、鉱区における運搬道路）の変更をマッピングし、解析し、設計するために利用されてもよい。上に説明したように、運搬道路は、このような運搬道路を頻繁に行き来するオフハイウェイトラックなどの機械上に生成されるＧＰＳデータを利用することにより鉱区においてマッピングされてもよい。さらに機械パラメータの値は地図上のある位置と関連付けられてもよい。パラメータ可視化アプリケーション３３（図１）により提供される２Ｄ表現４０（図２）を使用して、ユーザは次善最適の機械性能のインスタンスおよび／または次善最適の機械性能を生じる輸送作業現場の一部のインスタンスを特定してもよい。次にユーザは、予め選択された機械パラメータおよび／または作業現場パラメータの所望値を反映するために複数の線４１（図２）の１つまたは複数の輪郭を修正するためにＧＵＩ３５（図２）に関連して入力装置（図示せず）を使用してもよい。
【００３１】
例えば、複数の線４１の中には、第１のパラメータの値を表す第１の線と第２のパラメータの値を表す第２の線があってもよい。第２のパラメータの値は、第１のパラメータの値の変更が第２のパラメータの値の変更を生じるように第１のパラメータの値と因果または相関関係を有してもよい。第１と第２の線は、コンピュータシステム１２の制御装置９０によって生成される第１の表示信号２６から生じ、制御装置９０によりディスプレイ２５へ送信されてもよい。ユーザは、ＧＵＩ３５上の線４１に基づき、第１のパラメータの値が次善最適であり変更する必要があるということを判断してもよい。入力装置を使用して、ユーザは次にＧＵＩ３５上の第１の線の１つまたは複数の部分を選択し、第１の線の選択された部分を１つまたは複数の所望位置または輪郭内に移動し、選択部分を非選択にしてもよく、第１の線の様々な部分により必要に応じこの処理を繰り返してもよい。次に、第１の線に対する変更により表される修正パラメータ情報８０は、第２のパラメータの修正値と修正値を反映する第２の線の修正版とを生成するためにパラメータ可視化アプリケーション３３と検証シミュレーションアプリケーション３２により処理されてもよい。第１および／または第２のパラメータの値が依然として次善最適である場合、２Ｄ表現における第１または第２の線は、所望のパラメータ値を実現するために必要に応じ検証シミュレーションアプリケーション３２により再修正および再処理されてもよい。必要に応じ、複数の相互依存パラメータを表す複数回線４１は、追加のパラメータ上の変更の影響がシミュレートされ視覚化される前に、所望のパラメータ値を反映するために修正されてもよい。上記のように、コンピュータシステム１２はまた、ユーザ要求があり次第、第１および／または第２のパラメータの値の未加工３Ｄ、処理済み３Ｄおよび／または４Ｄ表現を生成し表示するために利用されてもよい。具体的には、未加工３Ｄ、処理済み３Ｄ、および／または４Ｄ表現は、コンピュータシステム１２の制御装置９０によって生成された第２の表示信号２６から生じ、制御装置９０によりディスプレイ２５へ送信されてもよい。
【００３２】
ユーザにより入力されるおよび／またはコンピュータシステム１２の制御装置９０により計算される所望のパラメータ値は、次に、所望の作業現場パラメータに従って作業現場を物理的に変更することにより、および／または所望の機械パラメータに従って機械操作を変更することにより、実装されてもよい。例えば、作業現場上の特定の位置において機械により燃焼される燃料の量を減らすために、作業現場の物理的勾配が変更されてもよい、および／または機械オペレータは、異なった時間にまたは異なった大きさで機械ギアを変更するあるいは機械スロットルを調整するように訓練されてもよい。このようにしてパラメータ可視化および表面地図作製システム１０は作業現場と機械を作業優先度に従って共に最適化できるようにする。
【００３３】
パラメータ可視化および表面地図作製システムが開示された。開示された実施形態の多くの態様は、以下の特許請求の範囲だけにより定義される本発明の範囲から逸脱することなく変更されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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