(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走式建設機械であって、
前記自走式建設機械の作業方向（Ａ）の前後輪又は走行装置（４Ａ、４Ｂ）を有する車台（３）と、
前記車台（３）によって支持された機械フレーム（２）と、
特定の作業領域（２２）内の地面上に構造物を構築するため又は地面を修正するための作業手段（２１）と、
前記自走式建設機械を制御するための制御ユニット（１２）とを備え、
前記作業方向（Ａ）での前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）の前方に位置する地面の一部分に位置する物体（Ｏ）の位置の特徴である予測物体信号を発生する手段（１３）と、
前記予測物体信号を処理し、前記自走式建設機械が前進している間に、前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する地面の一部分内の物体（Ｏ）の位置の特徴である前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する物体信号を、前記予測物体信号から取得する信号処理手段（１４）と、
を更に備えることを特徴とする自走式建設機械。
【請求項２】
請求項１記載の自走式建設機械であって、
前記信号処理手段（１４）は、前記作業方向（Ａ）において前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）の前方に位置する一部分と前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する地面の一部分との間に広がる長さを前記自走式建設機械が踏破する期間を考慮して、前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する前記物体信号を前記予測物体信号から取得する、
ことを特徴とする自走式建設機械。
【請求項３】
請求項１又は２記載の自走式建設機械であって、
前記信号処理手段（１４）は、前記自走式建設機械が前進している間に、前記予測物体信号をメモリユニット（２４）へ読み込む、
ことを特徴とする自走式建設機械。
【請求項４】
請求項３記載の自走式建設機械であって、
前記信号処理手段（１４）は、
前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する前記物体信号を取得するために、前記予測物体信号が確定した時間をその都度検出し、前記予測物体信号が確定した各時間の後に時間間隔が経過した時点で前記予測物体信号が前記メモリユニット（２４）から読み出される、又は
前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する前記物体信号を取得するために、前記予測物体信号が確定した位置をその都度検出し、前記予測物体信号が確定した各位置の後に特定の長さが踏破された時点で前記予測物体信号が前記メモリユニット（２４）から読み出される、
ことを特徴とする自走式建設機械。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の自走式建設機械であって、
前記予測物体信号及び前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する物体信号は、画像信号であり、
前記予測物体信号を発生する信号処理手段（１３）は、前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）の前方に位置する前記地面の一部分を記録する画像記録ユニット（１６）を有し、
前記自走式建設機械は、ディスプレイユニット（１８）を有し、前記信号処理手段（１３）は、前記画像記録ユニット（１６）によって記録された前記地面の前記一部分を前記自走式建設機械の前進速度に依存する時間遅延をもって前記ディスプレイユニット（１８）上に表示する、
ことを特徴とする自走式建設機械。
【請求項６】
請求項５記載の自走式建設機械であって、
前記ディスプレイユニット（１８）及び／又は前記信号処理手段（１４）は、前記作業方向（Ａ）での前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）の前及び／又は後及び／又は左及び／又は右区切り線（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ）が前記画像記録ユニット（１６）によって記録された前記地面の前記一部分の表示に重ね合わされる、
ことを特徴とする自走式建設機械。
【請求項７】
請求項１〜４の何れか一項に記載の自走式建設機械であって、
前記信号処理手段（１３）は、操作部（２７）を有する作動手段（２５）を有し、前記作動手段（２５）は、前記操作部（２７）を作動させることによって前記予測物体信号を発生する、
ことを特徴とする自走式建設機械。
【請求項８】
請求項７記載の自走式建設機械であって、
前記自走式建設機械の制御ユニット（１２）は、前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する物体信号を受信した後に機械制御に介入するため又はアラームを発生するための制御信号を与える、
ことを特徴とする自走式建設機械。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の自走式建設機械であって、
前記自走式建設機械は、路面切削機であり、前記作業手段は、前記地面に対する高さを調整可能な切削ドラム（２１）である、
ことを特徴とする自走式建設機械。  
【請求項１０】
特定の作業領域（２２）内の地面上に構造物を構築し又は前記地面を修正するための作業手段（２１）を有する自走式建設機械の制御方法であって、
前記自走式建設機械の作業方向（Ａ）での前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）の前方に位置する地面の一部分に位置する物体（Ｏ）の位置の特徴である予測物体信号を発生させ、
前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する地面の一部分内の物体（Ｏ）の位置の特徴である前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する物体信号を、前記予測物体信号から取得する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の制御方法であって、
前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する前記物体信号は、前記作業方向（Ａ）において前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）の前方に位置する前記一部分と前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する地面の一部分との間に広がる長さを前記自走式建設機械が踏破する期間を考慮して、前記予測物体信号から取得される、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の制御方法であって、
前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する前記物体信号を取得するために、前記予測物体信号が確定した時間をその都度検出し、前記予測物体信号が確定した各時間の後に時間間隔が経過した時点で前記予測物体信号が読み出される、又は
前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する前記物体信号を取得するために、前記予測物体信号が確定した位置をその都度検出し、前記予測物体信号が確定した各位置の後に特定の長さが踏破された時点で前記予測物体信号が読み出される、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２の何れか一項に記載の制御方法であって、
前記予測物体信号及び前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する物体信号は、画像信号であり、
前記作業方向（Ａ）での前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）の前方に位置する前記地面の前記一部分を記録し、
前記記録された前記地面の前記一部分を前記自走式建設機械の前進速度に依存する時間遅延をもって表示する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の制御方法であって、
前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）の前記作業方向（Ａ）での前及び／又は後及び／又は左及び／又は右区切り線（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ）は、前記記録された前記地面の前記一部分の表示に重ね合わされる、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１２の何れか一項に記載の制御方法であって、
前記予測物体信号は、操作部（２７）を作動させることによって発生する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の制御方法であって、
前記作業手段（２１）の前記作業領域（２２）に関する物体信号を受信した後に、機械制御への介入が実行され、又はアラームが発せられる、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の制御方法であって、
前記自走式建設機械は、路面切削機であり、前記作業手段は、前記地面に対する高さを調整可能な切削ドラム（２１）である、
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業方向の前後輪又は走行装置を有する車台、車台によって支えられた機械フレーム、及び作業手段を備えた自走式建設機械、特に路面切削機（road milling machine）に関する。さらに、本発明は、自走式建設機械、特に路面切削機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なタイプの自走式建設機械が知られている。これらの機械は、例えば既知の路面切削機やスリップフォームペーバ（slipform paver）を含む。これらの建設機械は、地面を修正するため又は地面上に構造物を建設するための作業手段を有することで区別される。既知の路面切削機においては、作業手段は、特定の作業領域内の路面から材料を削り出すことが可能な切削具を備えた切削ドラムを有する。
【０００３】
既知の路面切削機によって実行されるべき建設プロジェクトを計画し実行するとき、地面に既存の物体、例えばマンホールカバー、雨水管、或は消火栓を考慮しなければならない問題が生じる。例えばマンホールカバーのある地面の領域は、マンホールカバー及び道路切削機が損傷するおそれがあるので、路面切削機を用いて修正すべきではない。
【０００４】
地面に存在する物体を考慮するために、機械制御に介入する必要がある。路面切削機の切削ドラムは、例えばマンホールカバー上を移動するとき、マンホールカバーの寸法に依存する特定の長さの範囲内で安全距離を考慮して修正されるべき地面に関する特定の位置から外れて上昇させなければならない。しかし、機械の運転者は、切削ドラムが運転位置の真下に設置されているので、実際に切削ドラムと同じ高さのマンホールカバーの正確な位置を認識することができない。従って、実際上、地面でのマンホールカバーの位置は、機械の運転者又は他の人によって認識可能な横線でマークされる。しかし、実際上、地面に存在する物体をマークすることの不都合が判明している。まず第一に、物体をマークすることは、追加の作業工程を要する。さらに、移動方向と直角に正確に線を引くことが困難である。また、線は、暗いときに、認識することができないか、辛うじて認識できるだけである。さらに、雨天時には、容易に物体をマークすることができない。従って、不正確性のために、続くより大きな作業量を必要とする相対的に大きい安全距離を選択する必要がある。
【０００５】
建設機械の取り扱いを単純にするためのディスプレイユニットの使用は、ＤＥ１０ ２０１０ ０４８ １８５ Ａ１から知られている。しかし、ＤＥ１０ ２０１０ ０４８ １８５ Ａ１は、地面上の建設機械の操縦を容易にするための手段を記述し、その手段は、機械の運転者によって設定されている走行装置のステアリング角を検出するセンサーを用いている。建設機械の移動の経路を描く軌道は、ディスプレイユニット上で機械の運転者のために表示される。
【０００６】
ＵＳ ２００９／００１６８１８ Ａ１及びＵＳ ２０１２／０００１６３８ Ａ１は、地面より下に位置する可能性がある金属物体を認識するための手段を備えた建設機械を記述する。金属物体が認識された場合、路面切削機を止めることができ、又は切削ドラムを上昇させることができる。地面に隠れた物体を金属探知機を用いて認識することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０ ２０１０ ０４８ １８５号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／００１６８１８号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０００１６３８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、地面に存在する物体を考慮して、実際に建設機械の制御が簡素化される自走式建設機械、特に路面切削機を提供することである。本発明の更なる目的は、地面に存在する物体を考慮して、建設機械の制御の簡素化が可能な方法を立案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの目的は、本発明に係る独立請求項の特徴によって達成される。従属請求項の主題は、本発明の好適な実施形態に関する。
【００１０】
本発明に係る建設機械及び建設機械の制御方法は、機械の一部によって物体が覆われていないことで物体を容易に検出可能なときの地面に位置する物体の検出に基づいている。予め物体を検出するが、機械の運転者は、物体により機器制御に介入する必要があるときに建設機械の制御に必要な情報を受け取る。
【００１１】
本発明に係る建設機械は、作業手段の作業領域の作業方向での前方に広がる地面の一部分に位置する物体の位置の特徴である予測物体信号を発生する手段を備える。この作業手段の作業領域の外に位置する地面部分において、物体は、予測物体信号を発生する手段によって容易に検出することができる。
【００１２】
この文脈においては、「物体信号」は、物体の位置の情報を含む全ての信号を意味するものとして理解される。これらの信号は、物体の１つの基準点のみ又は複数の基準点の位置を表現してもよい。例えば、前記信号は、物体の輪郭を表現してもよい。本発明の好適な実施形態では、物体信号は、個々の画像又は画像の一連（ビデオ）として物体を表すことが可能な画像信号である。重要なのは、物体信号で機械の運転者が機械制御への介入を可能にする物体の位置に関する十分な情報（データ）を得ることである。ただし、この機械制御への介入は、自動的に行うことも可能である。
【００１３】
また、建設機械は、予測物体信号を受信する信号処理手段を有し、その手段は、建設機械が前進する間に作業手段に関する物体信号を予測物体信号から取得可能に構成され、物体信号は、建設機械の作業領域に関する地面の一部分での物体の位置の特徴を示す。この部分は、好ましくは作業手段の作業領域が位置する前記地面の一部分に加えて、建設機械の作業領域の作業方向での前又は後及び任意で横方向に位置する部分、つまり建設機械の作業領域に直接隣接する地面部分も備える。これらの部分の一部のみが検出される必要がある。結果として、建設機械の作業手段が物体に向けて又は物体から離れるように移動している領域を検出できる。物体が作業領域に近づいている又は作業領域から離れている場合、物体と作業手段の作業領域との間の特定の安全距離を考慮して、機器制御に介入することが可能であり、例えば、切削ドラムを上昇又は下降させ或は建設機械を停止させることができる。この介入は、手動で或は自動で行うことが可能である。従って、機械の運転者に必要な情報を与える現物体信号は、予測物体信号から取得される。信号処理手段は、独立の処理ユニット又は建設機械の中央処理制御ユニットの一部とすることが可能である。
【００１４】
作業手段の作業領域に関する現物体信号は、好ましくは作業方向での作業手段の作業領域の前方に位置する部分と建設機械の作業領域に関する地面の部分との間に存在する長さを建設機械が踏破する期間を考慮して、予測物体信号から取得される。従って、建設機械によって踏破される前記長さは、監視される地面部分と作業手段の現作業領域との間の特定距離に依存する。この場合、地面に位置する物体が作業手段の作業領域の前方において特定の安全距離で位置するときに機械制御への介入が既に行われなければならないことを考慮すべきである。作業手段の作業領域の前方に位置する部分の内又は外の、及び／又は建設機械の作業領域が位置する地面の部分の内又は外の特徴的な基準ポイント又は基準線、例えばそれぞれの部分の作業方向での前又は後の輪郭又は対称軸は、ここで関係のある時間／経路オフセットを算出するために規定できる。建設機械が前記長さを踏破する期間は、建設機械の前進速度に依存する。現物体信号を取得するために、建設機械の作業手段が物体の作業方向での前方に特定の安全距離で位置するときは、例えば経路長さ測定によって判断することも可能である。
【００１５】
本発明の好適な一実施形態は、画像信号である現物体信号及び予測物体信号を提供する。本好適な実施形態において物体信号を発生する手段は、作業方向での作業手段の作業領域の前方に位置する地面の一部分を記録するように構成された画像記録ユニットを有する。画像記録ユニットは、一以上のカメラシステムを備えてもよい。画像記録ユニットが複数のカメラシステムを有する場合、それぞれ一つのカメラシステムで記録される複数の画像を基に画像セグメントを作成してもよい。ただし、各カメラシステムは、独自の画像セグメントに割り当てられてもよい。画像セグメントは、建設機械の制御に関係する物体を囲むエリア内の全ての領域を検出するように選択されるべきであり、画像セグメントは、運転位置から機械の運転者によって見ることができない領域を有することも可能である。
【００１６】
カメラシステムは、一つのカメラ又は二つのカメラ（ステレオカメラシステム）を備えることが可能である。一つのカメラで記録する際に三次元シーンがカメラの二次元画像面上に表される場合、物体の座標とカメラの画像面及び焦点距離上の物体の表示の座標との間に明らかな関連が与えられる。しかし、二次元表示手段では、深さ情報が失われる。
【００１７】
実際、地面の湾曲はカメラによって記録された画像セグメントにおいて無視することができるので、カメラシステムは、一つのカメラのみを有すれば本発明にとって十分である。また、二次元シーン、つまり一つの平面（地面）内での物体の輪郭のみは、本発明にとって適切である。しかし、本発明は、これに限られない。
【００１８】
三次元シーンを検出する及び／又は地面の湾曲を考慮するために、画像記録ユニットの少なくとも一つのカメラシステムは、既知の方法に従って不均衡から深さ情報を取得可能とするために、特定の水平距離で近軸に配置された二つのカメラを備えるステレオカメラシステムとすることも可能である。
【００１９】
信号処理手段は、画像記録ユニットによって記録された地面の部分が時間遅延を伴ってディスプレイユニット上に表示されるように構成される。結果として、作業手段、特に切削ドラムの作業領域が物体の直前、物体上、又は物体の直後に位置するときに、物体を機械の運転者によってディスプレイユニット上で認識することができ、運転者及びカメラが関係画像セグメントを検出することができないときであるが、運転者が適切なときに機械制御に介入することができる。
【００２０】
更に好適な一実施形態は、ディスプレイユニット上で視覚化される作業手段の作業領域の少なくとも一部を備え、機械の運転者が作業手段の作業領域、特に切削ドラムの作業領域に関する物体の位置を認識できる。作業領域は、区切り線によってだけでなく、着色によるハイライト又はハッチングによっても視覚化できる。ここで関連する作業領域の一部は、その前及び後領域であり、特に実際にとりわけ不十分に推測される前領域である。ディスプレイユニットは、好ましくは作業手段の作業領域の作業方向での前及び／又は後区切り線及び任意に左右横区切り線が表示されるように設計される。
【００２１】
非常に広い範囲で種々の方法が、予測物体信号から現物体信号を取得するために用いることが可能である。好適な実施形態において、信号処理手段は、建設機械が前進している間、物体信号がメモリユニットへ読み込まれ、特定時間毎にメモリユニットへ読み込まれた予測物体信号がメモリユニットから読み出されて現物体信号として建設機械の前進速度に依存する時間遅延を伴って表示されるように構成される。時間遅延を伴って読み出された物体信号は、時間暗号化物体信号（time-coded object signals）、つまり建設機械の前進速度を用いて復号されるタイムスタンプを有する信号とすることができ、遅延を伴って表示される。しかし、物体信号を経路暗号化信号（path-coded object signals）、つまり建設機械によって踏破される長さを用いて復号される経路長さマーク（path-stretch mark）を有する信号とすることも可能である。予測画像データは、例えば、踏破される長さ上の建設機械の位置の関数として特定間隔毎に保存されることが可能であり、現画像データとして読み出されて作業手段を含む建設機械の幾何学寸法に依存する特定の長さが踏破された時点で表示されることが可能である。
【００２２】
機械の運転者は、物体、例えばマンホールカバーが作業手段、特に切削ドラムの作業領域に近づいていることを視認した場合、機械制御へ介入し、例えば地面に関して切削ドラムを上昇させる。マンホールカバーが作業領域を越えて作業領域の背後に位置するとき、運転者は、再度、切削ドラムを下降させる。これは、マンホールカバー又は建設機械の損傷を確実に防止する。建設機械は、好ましくは、操作部を有する作動手段を有し、その手段は、操作部が作動した時点で機械制御への介入に対する制御信号を発生させるように構成され、建設機械の制御ユニットは、制御信号を受信した後に機械制御に介入し、例えば切削ドラムを上昇又は下降させ、或は建設機械を停止させる。何れの従来の路面切削機も、そのような操作ユニットを備える。
【００２３】
原理的には、本発明が地面に置かれている物体をカメラで記録してディスプレイユニット上に表示する必要はない。本発明の他の実施形態は、作業手段の位置との正確な関係での物体の表示をなしで済ませることを実現するとりわけ単純なものである。この実施形態において、物体信号を発生する手段は、操作部を有する作動手段であり、その手段は、操作部が動作した時点で予測物体信号を発生するように設計され、制御ユニットは、現物体信号を受信した後に機械制御へ介入し又はアラームを動作させる。
【００２４】
物体信号を発生する手段は、作業手段の作業領域の作業方向での前方に位置する地面の一部分を記録するように構成され、この地面部分を表示するためのディスプレイユニットを備える画像記録ユニットを有してもよい。従って、機械の運転者は、物体を運転位置から視認できない場合でも、ディスプレイ上で物体を認識することができる。しかし、記録及びディスプレイユニットは、必要というわけではない。最も単純なケースでは、基準点又は基準線に物体の輪郭が接近する場合に、単一の予測物体信号が作動手段の操作部、例えば運転者パネル上のボタンを作動させることによって発生される。そのようなケースでは、基準点又は基準線が建設機械上に設けられた点又は機械の運転者に視認可能な線とすることも可能である。そして、時間遅延をもって、機械制御への介入が実行されなければならない情報を含む現物体信号が予測物体信号から取得される。本発明は、機械制御において、自動的に実行してもよく、つまり一旦操作部が作動されると、任意に安全距離を考慮してマンホールカバーが切削ドラムと同じ高さの場合の適切な時期に、路面切削機の切削ドラムを自動的に上昇させる。結果として、現物体信号は、切削ドラムを上昇又は下降させるための建設機械の制御ユニットに対する制御信号である。ただし、現物体信号は、機械の運転者に切削ドラムを上昇又は下降させることを要求するアラーム信号であってもよい。
【００２５】
以下、本発明の実施例について、図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１Ａは、路面切削機の実施例を側面図において示す。図１Ｂは、図１Ａの路面切削機を平面図において示す。
【図２】図２は、路面切削機で加工される路面を示す。
【図３】図３Ａ〜３Ｃは、カメラの視野内にマンホールカバーが位置するときの、路面切削機の予測物体信号を発生させる手段の画像記録ユニットのカメラシステムの視野、切削ドラム、及びディスプレイユニットを簡略化した概略図において示す。
【図４】図４Ａ〜４Ｃは、画像記録ユニットの視野からマンホールカバーが離れているときのカメラシステムの視野、切削ドラム、及びディスプレイユニットを示す。
【図５】図５Ａ〜５Ｃは、画像記録ユニットの視野に雨水管が位置するときのカメラシステムの視野、切削ドラム、及びディスプレイユニットを示す。
【図６】図６Ａ〜６Ｃは、画像記録ユニットの視野に他のマンホールカバーが入るときのカメラシステムの視野、切削ドラム、及びディスプレイユニットを示す。
【図７】図７Ａ〜７Ｃは、画像記録ユニットの視野から他のマンホールカバーが離れたときのカメラシステムの視野、切削ドラム、及びディスプレイユニットを示す。
【図８】図８は、本発明に不可欠な建設機械の構成を有するブロック図である。
【図９】図９Ａ及び９Ｂは、カメラによって記録された画像がディスプレイユニット上で表示される他の実施例の二つの連続時間でのカメラシステムの視野を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１Ａ及び１Ｂは、自走式建設機械の一例としての路面切削機の側面図及び平面図を示す。路面切削機自体は、従来技術のようなものであるため、本発明に不可欠な構成のみについてここでは説明する。
【００２８】
路面切削機１は、車台３によって支持された機械フレーム２を有する。車台３は、前後昇降支柱５Ａ、５Ｂに付けられた前二つ、後ろ二つの無限軌道４Ａ、４Ｂを有する。ただし、一つの前又は後走行装置のみを備えていてもよい。路面切削機の作業方向（走行方向）には、矢印Ａを付す。
【００２９】
無限軌道４Ａ、４Ｂ及び昇降支柱５Ａ、５Ｂは、地面上で直進及び／又は回転移動を行うための路面切削機の駆動手段を構成する。機械フレーム２は、昇降支柱５Ａ、５Ｂを上昇又は下降させることによって、地面に対する高さ及び傾斜に関して可動である。路面切削機は、無限軌道４Ａ、４Ｂを用いて前後に移動することができる。
【００３０】
路面切削機１は、地面を修正するための作業手段を備える。本ケースにおいて、作業手段は、切削具（図３〜７）を備えた切削ドラム２１を有する切削手段６であるが、そのドラムは、図１Ａ及び１Ｂにおいて認識できない。切削された材料は、搬送手段Ｆを用いて運び出される。
【００３１】
路面切削機により修正されるべき路面は、図２に示される。地面上に、縁石７によって横方向で区切られた道路８が伸びている。この実施例のプロジェクトは路面を削り出すことである。その際に、所定の物体Ｏ、例えば、路面中央のマンホールカバーや路面わきの雨水管が道路中に位置することが考慮されるべきである。図２は、路面切削機が越えているが、切削ドラムによって検出されていない二つのマンホールカバー９、１０及び雨水管１１を示す。図２の視点は、機械の運転者の視野に対応していない。建設機械の運転位置の機械の運転者は、道路の物体Ｏを視認できない。それらは、建設機械の直前又は真下に位置するためである。機械の運転者は、特に切削ドラムがマンホールカバーの直前のとき、つまり機械の運転者が切削ドラムを上昇させなければならないそのときに、マンホールカバーを認識できない。しかし、この領域は、切削ドラムハウジング内で飛散する切削材料のために、カメラを用いて監視できないものでもある。
【００３２】
機械の運転者がマンホールカバー９、１０を認識できないので、実際、横方向のマークは、マンホールカバーと同じ高さで付され、これらは、図２においてＭ１及びＭ２が割り当てられている。これらのマークは、機械の運転者又は他の人にマンホールカバーの位置を認識可能にすることが意図され、切削ドラムを適切なときに上昇させることができる。しかし、そのようなマークは、本発明に係る建設機械では必要ない。
【００３３】
建設機械は、走行装置４Ａ、４Ｂ及び昇降支柱５Ａ、５Ｂ（図８）のための駆動手段を制御するための中央制御ユニット１２を有する。さらに、路面切削機は、データライン１５を介して相互に接続された予測物体信号を発生する手段１３及び信号処理手段１４を備える。信号処理手段１４は、データライン２８を介して制御ユニット１２に接続されている。予測物体信号を発生する手段１３は、画像記録ユニット１６を備え、画像記録ユニットは、機械フレーム２上に配置され、加工される地面の一部分、つまりマンホールカバー９、１０及び雨水管１１を有する路面８を記録するカメラシステム１７を有する。さらに、路面切削機は、データライン１９を介して信号処理手段１４に接続されたディスプレイユニット１８、例えばＬＣディスプレイを備える。
【００３４】
図３Ａ〜３Ｃは、路面切削機１の、予測物体信号を発生する手段１３の画像記録ユニット１６のカメラシステム１７の視野２０（図３Ａ）、切削ドラム２１（図３Ｂ）、及びディスプレイユニット１８（図３Ｃ）の簡略化した概略図を示す。カメラシステムの視野は、機械の運転者によって視認できない領域内に存在する。カメラシステムによって記録される画像は、機械の運転者に対してディスプレイユニット上で表示されない。
【００３５】
カメラシステムは、ステレオカメラシステム、又は一つのカメラのみを有するカメラシステムとすることが可能である。ただし、地面の湾曲は無視されるべきものである場合及び／又は二次元物体のみを考慮する場合、一つのカメラのみを有するカメラシステムで十分である。従って、以下、カメラシステムを「カメラ」としてのみ参照する。
【００３６】
切削ドラム２１は、筒状ドラム本体の幾何学的寸法によって決まる矩形の作業領域２２を有する。作業領域２２は、作業方向の前区切り線２２Ａ、後区切り線２２Ｂ、及び横区切り線２２Ｃ、２２Ｄによって区切られている。これらの線は、切削ドラム２１の切削ピックが地面へと入り込む領域を示す。従って、切削ドラム２１の作業領域２２は、地面部分として解される。
【００３７】
切削ドラム２１は、切削深さを設定可能とするために、昇降支柱５Ａ、５Ｂを伸縮させることによって地面に関して上昇又は下降させることができる。切削深さが変更される場合、切削ドラム２１の矩形の作業領域２２も変更される。切削深さの減少は、前後区切り線２２Ａ、２２Ｂ間の距離の減少をもたらし、切削深さの増加は、前後区切り線２２Ａ、２２Ｂ間の距離の増加をもたらす。地面に関する切削深さ及び切削ドラムの幾何学的寸法は既知であるので、切削ドラム２１の作業領域２２は算出可能である。
【００３８】
カメラ１７は、運転位置において機械の運転者によって視認できない地面の一部分を検出する。カメラ１７の視野２０において、作業方向Ａに特定の前進速度ｖで移動する切削機が通過する修正されるべき地面の一部分が位置する。カメラ１７の矩形の視野２０は、前後区切り線２０Ａ、２０Ｂ、横区切り線２０Ｃ、２０Ｄによって区切られている。視野２０の長手方向軸２０Ｅは、作業方向Ａにおいて切削ドラム２１の回転軸２１Ｅ又は矩形の作業領域２２の長手方向軸の前方に特定距離ｘで位置する。この距離ｘは、機械フレーム２上でのカメラ１７の配置及び画角（向き）並びに機械フレーム２上での切削ドラム２１の配置に依存する。カメラ１７の視野２０の長手方向軸２０Ｅと切削ドラム２１の前後区切り線２２Ａ、２２Ｂとの距離ｘ１及びｘ２は、カメラ１７の配置及び画角と切削ドラム２１の配置だけでなく、切削ドラム２１の幾何学的寸法（径）及び切削深さにも依存する。
【００３９】
視野２０の長手方向軸２０Ｅは、建設機械が前進している間に物体Ｏが横切る基準線を表わす。物体Ｏの輪郭、例えば、基準線２０Ｅに向かって移動しているマンホールカバー９の円形輪郭９’は、線２０Ｅに接触し、その後すぐに線に二つの交差点で交差し、その後、再度一点で線に接触し、最終的にカメラ１７の視野２０から離れる。図３Ａ〜３Ｃは、マンホールカバー９がカメラ１７の視野２０内に位置するときのマンホールカバー９を示す。
【００４０】
ディスプレイユニット１８は、カメラのライブ画像を示すのではなく、記録画像（ビデオ）、つまりカメラによって記録された画像を時間遅延をもって示す。ディスプレイユニット１８に表示された画像セグメント２３は、再度、前後区切り線２３Ａ、２３Ｂ及び横区切り線２３Ｃ、２３Ｄによって区切られる。本実施例において、ディスプレイユニット１８の矩形画像セグメント２３は、カメラ１７の視野２０とに幾何学的寸法において正確に一致する（図３Ｃ）。ただし、画像セグメント２３は、ズーム機能を有するディスプレイユニット１８の場合に縮小又は拡大してもよい。ディスプレイユニット１８上で、切削ドラム２１の作業領域２２は、前後及び横区切り線２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄによって示される（図３Ｂ）。区切り線２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ間の距離は、切削ドラム２１の寸法及び設定された切削深さに依存する。従って、切削深さの変更は、前後区切り線２２Ａ、２２Ｂの変位を引き起こし、それは画像記録ユニットによって記録された画像上に重ね合わされて時間遅延を伴ってディスプレイユニット１８上に表示される。
【００４１】
ディスプレイユニット１８は、機械の運転者の視野内に位置し、物体Ｏ、例えばマンホールカバー９が切削ドラム２１に向かって動いているときに、機械の運転者がディスプレイユニット上で認識できる。
【００４２】
図４Ａ〜４Ｄは、マンホールカバー９がカメラ１７の視野２０から離れていき、マンホールカバー９が未だディスプレイユニット１８上に表示されていないときの、カメラ１７の視野２０、切削ドラム２１、及びディスプレイユニット１８を示す。図５Ａ〜５Ｃは、雨水管１１がカメラ１７の視野２０に入っているが、マンホールカバー９が未だディスプレイユニット１８上に表示されていないときの、カメラ１７の視野２０及びディスプレイユニット１８を示す。図６Ａ〜６Ｃは、第二のマンホールカバー１０がカメラ１７の視野２０に入ってきて、前もって記録された第一のマンホールカバー９の前縁が作業領域２２の前区切り線２２Ａに到達するときの、カメラ１７の視野２０及びディスプレイユニット１８を示す。図７Ａ〜７Ｃは、第二のマンホールカバー１０がカメラ１７の視野２０から離れ、第一のマンホールカバー９の後縁が後区切り線２２Ｂを越えたときの、カメラ１７の視野２０及びディスプレイユニット１８を示す。
【００４３】
マンホールカバー９、１０の輪郭９’、１０’が切削ドラム２１の作業領域２２の前後区切り線２２Ａ、２２Ｂに接触するとき、つまりマンホールカバー９、１０又は雨水管１１を切削ドラム２１が越えるときが、路面切削機１の制御に重要である。切削ドラム２１は、マンホールカバー９、１０の輪郭９’、１０’が特定の安全距離で前区切り線２２Ａの前方にある場合に、切削ドラム２１が上昇されなければならず（図６Ｃ）、輪郭９’、１０’が特定の安全距離で前区切り線２２Ａの後ろにある場合に、切削ドラムが下降されなければならない（図７Ｃ）。
【００４４】
本実施例において、予測物体信号は、画像記録ユニット１６の画像信号である。その画像信号は、地面の関連部分を記録するデジタルカメラ１７の画像データである。その画像データは、連続時間で個々の画像の一連或は画像の連続した一連（ビデオ）として表示してもよい。本実施例の信号処理手段１４は、予測画像信号が連続して読み込まれると共に時間間隔が経過した時点で、再度、現画像信号として読み出されるメモリユニット２４を有する。従って、物体信号は、時間暗号化信号を表す。これらの画像信号は、ディスプレイユニット１８上に、物体Ｏ、例えばマンホールカバー９、１０の切削ドラム２１に対する現在位置を示す画像として表示される。この時間間隔の長さは、記録及び表示画像セグメントが同一スケールの場合に、視野２０の前又は後区切り線２０Ａ又は２０Ｂと画像セグメント２３の前又は後区切り線２３Ａ又は２３Ｂとの間の特定距離及び建設機械が作業方向Ａにおいて移動する前進速度ｖの比率から算出される。この距離は、視野の長手方向軸２０Ｅと切削ドラムの回転軸２１Ｅとの間の距離ｘに対応する。
【００４５】
他の実施例では、作業方向Ａにおける特定長さを建設機械が踏破したときに、その都度画像を記録する画像記録ユニットを備える。この長さは、踏破されるべき全長さ上で画像の一連が十分な解像度で検出できるように、できるだけ小さく、例えばたった１又は数センチメートル或はミリメートルにすべきである。この長さを検出するために、建設機械は、長さカウンター（「ステップカウンター」）を備える。画像記録ユニット１８は、その結果として、建設機械によって踏破される長さに関連付けられた画像の一連を記録する（「ステップ」の数）。例えば、画像記録ユニット１８は、建設機械が作業方向Ａにおいて１センチメートルだけ前記長さ上で移動したとき、その都度画像を記録する。従って、物体信号は、経路暗号化画像信号を或は経路長さマークを備える画像信号を表す。経路暗号化画像信号は、一旦、画像が記録されると、視野２０の長手方向軸２０Ｅと切削ドラムの回転軸２１Ｅとの間の距離ｘに対応する特定の全長さを建設機械が踏破するたびにディスプレイユニット１８上で表示される。従って、特定時間で、つまり建設機械が位置する前記長さの特定の場所（経路長さマーク）で記録された画像は、「ステップ」の特定数、例えば１ｃｍ毎に１００「ステップ」に対応する所定の全長さを建設機械が踏破するまではディスプレイユニット１８上に表示されない。例えば、走行装置を駆動する駆動手段、例えば車軸又は駆動輪等の回転数は、建設機械によって踏破される全長さを判断するために検出することが可能である。
【００４６】
図６Ｃは、どのようにマンホールカバー９の輪郭９’が切削ドラム２１の作業領域２２の前区切り線２２Ａに到達するかを示し、機械の運転者は、切削ドラム２１を上昇させなければならない。これに対し、図７Ｃは、どのようにマンホールカバー９の輪郭９’が切削ドラム２１の作業領域２２の後区切り線２２Ｂから離れるかを示し、機械の運転者は、切削ドラム２１を下降させることができる。機械の運転者は、ディスプレイユニット１８上で機械制御に介入すべき時間を、任意に安全距離を考慮し、正確に判断できる。
【００４７】
建設機械は、制御ライン２６を介して建設機械の制御ユニット１２に接続された作動手段２５を備える。作動手段２５は、マンホールカバーの輪郭が切削ドラムの前区切り線に到達する場合又は切削ドラムの後区切り線から離れる場合、安全距離を考慮して、機械の運転者が作動させる操作部２７を有する。そして、作動手段２５は、制御ユニット１２が受信する制御信号を発生させ、制御ユニット１２が例えば昇降支柱５Ａ、５Ｂを制御して切削ドラム２１を上昇又は下降させる。
【００４８】
物体Ｏ及び切削ドラム２１は、ディスプレイ１８上で例えばハッチンク及び／又は着色によるハイライトによっても視覚化してもよい。許容されるべき安全距離は、例えば付加的な線及び／又ハッチンク及び／又は着色によるハイライトによって視覚化してもよい。カメラによって記録された画像を示す付加的なディスプレイユニットを備えてもよい。
【００４９】
図３〜７は、建設機械が直線的な長さを踏破するケースを示す。それは、実際、本ケースを考慮するために十分である。視野２０の長手方向軸２０Ｅと切削ドラム２１の長手方向軸２１Ｅとの間の距離ｘが相対的に小さく、この長さ上でいかなる湾曲も無視できるためである。しかし、いかなる経路湾曲、その他何であれ、その上を建設機械が移動している場合でさえ、作業手段の作業領域に関連する現物体信号は、画像記録ユニットの視野と作業手段の作業領域との間の幾何学的関係が既知のため、既知の算出方法を用いて正確に確定することができる。建設機械によって踏破される経路湾曲のコースは、例えば、建設機械によって踏破される前記長さ及び特定の経路長さマークで設定されたステアリング角から確定することが可能である。経路湾曲のコースは、次々に旋回と記録時間及び画像表示間での物体の横方向への変位とを生じさせ、それは、いかなる湾曲も関連する長さ上で無視できるため、実際、無視可能である。
【００５０】
以下、現状がディスプレイユニット１８で表示されない点において上記実施例と異なる本発明の単純化した実施例について図９Ａ〜９Ｂを参照して説明する。本実施例で、カメラ１７によって記録中のライブ画像をディスプレイユニット１８上で表示する。従って、ディスプレイユニット１８は、カメラ１７の現画像信号ではなく予測画像信号を受信する。ディスプレイユニット１８の表示は、その他の点で上記実施例の表示と相違はない。動作方法も、上記実施例に対応する。
【００５１】
図９Ａ及び９Ｂは、カメラ１７の矩形の視野２０を示し、それは、前後区切り線２０Ａ、２０Ｂ及び横区切り線２０Ｃ、２０Ｄによって区切られている。ディスプレイユニット１８上で、現状に対応しないが、切削ドラム２１の作業領域２２が前後及び横区切り線２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄによって示され、それは、カメラ画像に重ね合わされる。これら区切り線２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄは、再度、何れの場合でも用いられる切削ドラム２１の幾何学的寸法及び切削深さの関数として変位する。図９Ａは、マンホールカバー９の輪郭９’が切削ドラム２１の作業領域２２の前区切り線２２Ａに到達するときを示し、図９Ｂは、マンホールカバー９の輪郭９’が切削ドラム２１の作業領域２２の後区切り線２２Ｂから離れるときを示す。マンホールカバー９が切削ドラム２１の作業領域２２の前区切り線２２Ａに到達するとき、すなわち作業方向Ａにおいて特定の安全距離で前区切り線２２Ａの前方にあるときの操作部２７の作動で、機械の運転者は、第一予測物体信号を発生させる。マンホールカバーが後区切り線２２Ｂから離れるとき、すなわち特定の安全距離で後区切り線２２Ａの後方にあるときの操作部２７の作動で、機械の運転者は、第二予測物体信号を発生させる。そして、これらの物体信号は、特定の時間遅延をもって制御信号として制御ユニット１２に受信され、制御ユニットは、適切なときに切削ドラム２１を上昇又は下降させ、或は単純に機械を停止のみさせる。或は、制御信号は、視覚及び／又は音響及び／又は触覚で感知できるアラームのみを動作させ、それに応じて機械の運転者に反応させてもよい。時間遅延は、視野２０の長手方向軸２０Ｅと切削ドラム２１の長手方向軸２１Ｅとの間の距離ｘ及び建設機械の前進速度ｖの比率である。時間遅延に代えて、制御は、切削ドラム２１の回転軸２１Ｅがカメラによって予め記録された地面部分の長手方向軸２０Ｅに到達するまでの建設機械によって踏破される長さに基づくことも可能である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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