(57)【要約】【課題】運動検出装置ＭＤ及びカメラＳ６がより効果的に取り付けられるショベルを提供すること。【解決手段】本発明の実施例に係るショベルは、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に取り付けられるアタッチメントと、上部旋回体３に設けられるキャビン１０と、キャビン１０内に設けられ、上部旋回体３を下部走行体１に対して旋回させる旋回操作レバーと、キャビン１０内で運転席に向かって取り付けられる表示装置Ｄ３と、上部旋回体３に取り付けられるカメラＳ６と、三次元空間におけるカメラＳ６の運動を検出する運動検出装置ＭＤとを備える。そして、運動検出装置ＭＤはカメラＳ６と同じ位置に取り付けられる。【選択図】図１
2017089139.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アタッチメントと、
前記上部旋回体に設けられるキャビンと、
前記キャビン内に設けられ、前記上部旋回体を前記下部走行体に対して旋回させる操作装置と、
前記キャビン内で運転席に向かって取り付けられる表示装置と、
前記上部旋回体に取り付けられるカメラと、
三次元空間における前記カメラの運動を検出する運動検出装置と、を備えるショベルであって、
前記運動検出装置は、前記カメラと同じ位置に取り付けられる、
ショベル。
【請求項２】
前記カメラと前記運動検出装置は共通の電源回路に接続される、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記運動検出装置は、前記カメラのカバー内に取り付けられる、
請求項１又は２に記載のショベル。
【請求項４】
前記カメラと前記運動検出装置は共通の伝送媒体を用いる、
請求項１乃至３の何れか一項に記載のショベル。
【請求項５】
前記カメラと前記運動検出装置との複数の組み合わせを備える、
請求項１乃至４の何れか一項に記載のショベル。
【請求項６】
複数の前記運動検出装置が出力する情報に基づいて当該ショベルの運動を推定する、
請求項５に記載のショベル。
【請求項７】
エンドアタッチメントの先端位置を導き出す演算処理装置を備える、
請求項１乃至６の何れか一項に記載のショベル。
【請求項８】
画像認識処理を用いて前記カメラが撮像した画像内を探索して所定の物体の画像を見つけ出す演算処理装置を備え、
前記演算処理装置は、前記運動検出装置が検出する前記カメラの運動の内容に基づいて前記画像認識処理で採用される画像認識条件を調整する、
請求項１乃至７の何れか一項に記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周辺監視用のカメラと機体の姿勢の変化を検出するセンサとを備えたショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
上部旋回体に取り付けられた周辺監視用のカメラと、ショベルの水平面に対する２軸方向の傾斜角を検出する傾斜センサと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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１３０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、運動検出装置としての傾斜センサはカメラの取り付け位置とは異なる位置に取り付けられている。そのため、傾斜センサ専用の電源ケーブル、信号ケーブル等が必要になる。その結果、傾斜センサ及びカメラを含む複数の装置のそれぞれに関する電源ケーブル、信号ケーブル等の配線が複雑になり、メンテナンスに支障を来すおそれがある。
【０００５】
上述に鑑み、運動検出装置及びカメラがより効果的に取り付けられたショベルを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例に係るショベルは、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アタッチメントと、前記上部旋回体に設けられるキャビンと、前記キャビン内に設けられ、前記上部旋回体を前記下部走行体に対して旋回させる操作装置と、前記キャビン内で運転席に向かって取り付けられる表示装置と、前記上部旋回体に取り付けられるカメラと、三次元空間における前記カメラの運動を検出する運動検出装置と、を備えるショベルであって、前記運動検出装置は、前記カメラと同じ位置に取り付けられる。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段により、運動検出装置及びカメラがより効果的に取り付けられたショベルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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】カメラ、マシンガイダンス装置、及び表示装置の接続関係を示すショベルの上面図である。
【図３】カメラの内部構造を示す概略図である。
【図４】図１のショベルの駆動系の構成例を示す図である。
【図５】マシンガイダンス装置の構成例を示す図である。
【図６】画像認識条件調整処理のフローチャートである。
【図７】本発明の別の実施例に係るショベルの側面図である。
【図８】図７のショベルの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。また、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。また、通信装置Ｓ７及び測位装置Ｓ８が取り付けられてもよい。
【００１６】
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の傾斜角を検出する３軸加速度センサであり、カメラＳ６の筐体内に内蔵される。
【００１７】
旋回角速度センサＳ５は上部旋回体３の旋回角速度を検出する。本実施例では、旋回角速度センサＳ５はジャイロセンサであり、カメラＳ６の筐体内に内蔵される。
【００１８】
カメラＳ６はショベルの周辺の画像を取得する撮像装置である。本実施例では、カメラＳ６は上部旋回体３の後端に取り付けられる。
【００１９】
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、半導体メモリ等を介して設計データを取得してもよい。
【００２０】
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（地磁気センサ）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。また、測位装置Ｓ８は、２台のＧＮＳＳ受信機で構成されるＧＮＳＳコンパスであってもよい。
【００２１】
キャビン１０内には、入力装置Ｄ１、音声出力装置Ｄ２、表示装置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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。なお、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。
【００２４】
また、マシンガイダンス装置５０は、公知の画像認識処理を用いてカメラＳ６が撮像した画像内を探索して所定の認識対象の物体の画像を見つけ出すことで物体を検出する物体検出機能を有する。カメラＳ６が撮像した画像は、撮像画像そのものと、その撮像画像に基づいて生成される画像（例えば表示画像）とを含む概念であり、以下では「処理対象画像」とも称する。公知の画像認識処理は、例えば、ＳＩＦＴ（Scale-Invariant Feature Transform）アルゴリズム、ＳＵＲＦ(Speeded-Up Robust Features)アルゴリズム、ＯＲＢ(ORiented BRIEF (Binary Robust Independent Elementary Features))アルゴリズム、ＨＯＧ(Histograms of Oriented Gradients)アルゴリズム等を用いた画像認識処理、パターンマッチングを用いた画像認識処理等を含む。また、所定の認識対象の物体は、人（作業者等）及び物（障害物等）を含む。本実施例では、マシンガイダンス装置５０は、例えば、ショベルの後方に存在する物体の画像を見つけ出す処理（以下、「物体検出処理」とする。）を所定周期で繰り返し実行する。なお、物体検出機能はマシンガイダンス装置５０とは別の演算処理装置に実装されてもよく、コントローラ３０に実装されてもよい。
【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。なお、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、キャビン１０内で運転席に向かって取り付けられる表示装置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】
次に、図２及び図３を参照し、カメラＳ６及び運動検出装置ＭＤの詳細について説明する。図２はショベルの上面図であり、カメラＳ６、マシンガイダンス装置５０、及び表示装置Ｄ３の接続関係を示す。また、図３はカメラＳ６の内部構造を示す概略図である。
【００３１】
図２に示すように、上部旋回体３の上面後端に取り付けられたカメラＳ６は、伝送媒体ＣＢ１を介し、キャビン１０内に設置されたマシンガイダンス装置５０に接続される。また、マシンガイダンス装置５０は、伝送媒体ＣＢ２を介し、キャビン１０内の右斜め前のピラーに取り付けられた表示装置Ｄ３に接続される。伝送媒体ＣＢ１は、上部旋回体３のハウジングの内壁に沿って配置される。伝送媒体ＣＢ２は、キャビン１０の内壁に沿って配置される。また、カメラＳ６、マシンガイダンス装置５０、表示装置Ｄ３は、電源ケーブルＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３を介して蓄電池７０に接続される。伝送媒体ＣＢ１、ＣＢ２は、例えば、同軸ケーブル等の任意のケーブルで構成される。
【００３２】
また、図３に示すように、カメラＳ６は、主に、レンズ部Ｓ６ａ、撮像部Ｓ６ｂ、電源回路部Ｓ６ｃ、及び信号処理部Ｓ６ｄで構成される。また、カメラＳ６はカバーＣＶで覆われて防水性を確保する。
【００３３】
レンズ部Ｓ６ａは、光を収束させるための光学素子であり、例えば、単焦点レンズ、ズームレンズ等である。
【００３４】
撮像部Ｓ６ｂは、レンズ部Ｓ６ａが収束した光を電気信号に変換する機能要素であり、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等である。
【００３５】
電源回路部Ｓ６ｃは、電源ケーブルＰＣ１を通じて蓄電池７０から供給される入力電力からカメラＳ６で必要とされる出力電力を生成する電源回路である。本実施例では、電源回路部Ｓ６ｃは、運動検出装置ＭＤ、撮像部Ｓ６ｂ、及び信号処理部Ｓ６ｄのそれぞれに接続され、運動検出装置ＭＤ、撮像部Ｓ６ｂ、及び信号処理部Ｓ６ｄのそれぞれに共通の直流電圧を供給する。
【００３６】
信号処理部Ｓ６ｄは、カメラＳ６及び運動検出装置ＭＤのそれぞれが伝送媒体ＣＢ１を通じて送受信する信号を処理する機能要素である。本実施例では、信号処理部Ｓ６ｄは、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、及び撮像部Ｓ６ｂのそれぞれが出力する信号を受信して多重化するマルチプレクサであり、１本の伝送媒体ＣＢ１を通じて多重化信号をマシンガイダンス装置５０に送信する。例えば、信号処理部Ｓ６ｄは、撮像部Ｓ６ｂが出力する映像信号に機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５のそれぞれの検出値を重畳してマシンガイダンス装置５０に送信する。この構成により、複数の伝送媒体を用いる場合に比べ、伝送媒体の取り回しを簡略化でき、且つ、製造コストを低減できる。但し、信号処理部Ｓ６ｄは、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、及び撮像部Ｓ６ｂのそれぞれが出力する信号をマシンガイダンス装置５０に対して個別に送信する装置であってもよい。この場合、伝送媒体ＣＢ１は３本で構成される。また、信号処理部Ｓ６ｄは、必要に応じてＡＤ−ＤＡ変換機能を有していてもよい。
【００３７】
運動検出装置ＭＤは、三次元空間におけるカメラＳ６の運動を検出する装置であり、例えば、加速度センサ、角速度センサ（ジャイロセンサ）、地磁気センサ、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）コンパス等である。本実施例では、運動検出装置ＭＤは、三次元空間におけるカメラＳ６の移動及び回転を検出する装置であり、機体傾斜センサＳ４としての加速度センサと旋回角速度センサＳ５としてのジャイロセンサとの組み合わせで構成される。また、運動検出装置ＭＤは、機体傾斜センサＳ４と、旋回角速度センサＳ５と、測位装置Ｓ８に含まれる地磁気センサ又は測位装置Ｓ８としてのＧＮＳＳコンパスとの組み合わせで構成されてもよい。
【００３８】
また、運動検出装置ＭＤは、カメラＳ６と同じ位置に取り付けられる。「カメラＳ６と同じ位置」はカメラＳ６の近傍の位置を含む。本実施例では、運動検出装置ＭＤは、カメラＳ６に内蔵され、カメラＳ６と共に移動する。具体的には、運動検出装置ＭＤは、カメラＳ６の筐体内に取り付けられ、カメラＳ６と同じ方向に移動し且つカメラＳ６と同じ方向に回転する。運動検出装置ＭＤ自体の移動に関する情報（運動検出装置ＭＤの検出値）をカメラＳ６の移動に関する情報としてそのまま利用できるようにするためである。但し、運動検出装置ＭＤは、カメラＳ６と同じように移動できるのであれば、カメラＳ６の外部に取り付けられてもよい。例えば、運動検出装置ＭＤは、カメラＳ６の筐体の外面又はカバーＣＶの内面若しくは外面に取り付けられてもよい。また、運動検出装置ＭＤがカメラＳ６と同じ運動をするため、運動検出装置ＭＤの出力に基づいてカメラＳ６の運動内容を導き出す際に座標変換等の複雑な演算を省略でき、センサ精度の向上がもたらされる。また、複雑な演算を省略することで、カメラＳ６の運動に関する情報をより早期に取得できる。また、運動検出装置ＭＤがカメラＳ６に内蔵されるため、組み立て性、メンテナンス性、センサ精度等の向上が実現される。また、防水性が確保され、且つ、製造コストが低減される。
【００３９】
次に、図４を参照し、図１のショベルの駆動系について説明する。図４は、図１のショベルの駆動系の構成例を示す図である。図４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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。なお、旋回用油圧モータは旋回用電動発電機であってもよい。
【００４３】
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。また、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。操作装置２６は、上部旋回体３を下部走行体１に対して旋回させるための旋回操作レバー、下部走行体１を走行させるための走行レバー等を含む。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
また、図４はコントローラ３０と表示装置Ｄ３とマシンガイダンス装置５０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。なお、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。
【００４７】
マシンガイダンス装置５０は、カメラＳ６及び運動検出装置ＭＤのそれぞれが伝送媒体を通じて送受信する信号を処理する信号処理部５０ａを含む。信号処理部５０ａは、カメラＳ６に内蔵される信号処理部Ｓ６ｄに対応する。本実施例では、信号処理部５０ａは、信号処理部Ｓ６ｄが多重化した信号を、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、及び撮像部Ｓ６ｂのそれぞれが出力した信号に分離するデマルチプレクサである。但し、信号処理部５０ａは、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、及び撮像部Ｓ６ｂのそれぞれが出力する信号を信号処理部Ｓ６ｄが多重化しない場合には省略され得る。また、信号処理部５０ａは、必要に応じてＡＤ−ＤＡ変換機能を有していてもよい。
【００４８】
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経由で取得する。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。
【００４９】
また、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。なお、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。また、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。
【００５０】
なお、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。
【００５１】
また、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。なお、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。また、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。
【００５２】
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からは、エンジン１１の状態を示す各種データ（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）がコントローラ３０に常時送信される。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。
【００５３】
また、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、コントローラ３０の一時記憶部３０ａに格納される。
【００５４】
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。また、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が設けられており、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。
【００５５】
また、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。
【００５６】
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。なお、燃料収容量検出部の検出方式は、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。
【００５７】
また、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が、圧力センサ２９で検出され、検出したパイロット圧を示すデータがコントローラ３０に供給される。
【００５８】
また、本実施例では、図４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ようにする。また、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。また、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ようにする。なお、図４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。
【００５９】
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。
【００６０】
次に、図５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５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。
【００６１】
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。
【００６２】
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やデータを受信する。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）の実際の動作位置を算出する。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動作位置が目標動作位置とは異なる場合に、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。
【００６３】
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、カメラＳ６が撮像した画像から所定の物体の画像を見つけ出す機能部として画像認識部５０７を含み、画像認識部５０７が所定の物体の画像を見つけ出す際に採用する画像認識条件を調整する機能部として画像認識条件調整部５０８を含む。
【００６４】
傾斜角算出部５０１は、機体傾斜センサＳ４からの検出信号に基づいて、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。すなわち、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。
【００６５】
高さ算出部５０３は、傾斜角算出部５０１が算出した傾斜角と、センサＳ１〜Ｓ３の検出信号から算出されたブーム４、アーム５、バケット６の角度とから、エンドアタッチメントの作業部位としてのバケット６の先端（爪先）の高さを算出する。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。また、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。
【００６６】
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、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で示されるバケット６の先端（爪先）の目標高さとを比較する。ここで、目標高さは、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るようにしてもよい。また、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、角度と現在の作業姿勢（現在の爪先位置）から算出されるようにしてもよい。
【００６７】
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。
【００６８】
ガイダンスデータ出力部５０６は、上述のように、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、ショベルの傾斜角に対応するバケット６の目標高さのデータを出力する。
【００６９】
画像認識部５０７は、公知の画像認識処理を用いて処理対象画像内を探索して所定の認識対象の物体の画像を見つけ出す機能要素である。本実施例では、画像認識部５０７は、カメラＳ６が撮像した画像から生成される表示画像内の全領域を探索範囲としながら、認識対象の物体としての作業者の画像を見つけ出す。そして、画像認識部５０７は、例えば、作業者の画像を見つけ出した場合に、音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３に制御指令を送信して警告を出力させる。
【００７０】
画像認識条件調整部５０８は、画像認識部５０７が所定の認識対象の物体の画像を見つけ出す際に採用する画像認識条件を調整する機能要素である。本実施例では、画像認識条件調整部５０８は、運動検出装置ＭＤが検出するカメラＳ６の運動の内容に基づいて画像認識条件を調整する。画像認識条件の調整は、例えば、処理対象画像上の部分画像が所定の認識対象の物体の画像であるか否かを判定する際に用いられる閾値（以下、「画像判定閾値」とする。）の調整を含む。また、画像認識条件の調整は探索範囲の調整であってもよい。
【００７１】
ここで、図６を参照し、運動検出装置ＭＤが検出するカメラＳ６の運動の内容に応じて画像認識条件調整部５０８が画像認識条件を調整する処理（以下、「画像認識条件調整処理」とする。）について説明する。図６は、画像認識条件調整処理のフローチャートである。なお、マシンガイダンス装置５０は、所定周期で繰り返しこの画像認識条件調整処理と物体検出処理とを並行して実行する。
【００７２】
最初に、マシンガイダンス装置５０は、前回の物体検出処理において物体の画像を認識したか否かを判定する（ステップＳＴ１）。例えば、マシンガイダンス装置５０は、表示画像で作業者の画像を認識したか否かを判定する。
【００７３】
前回の物体検出処理において物体の画像を認識していないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、マシンガイダンス装置５０は、今回の画像認識条件調整処理を終了させる。既に認識した物体の画像の現在位置（現在の表示画像上の位置）を推定できないためである。
【００７４】
一方、前回の物体検出処理において物体の画像を認識していると判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、マシンガイダンス装置５０は、その物体の画像が位置する表示画像内の領域（以下、「存在領域」とする。）を特定する（ステップＳＴ２）。例えば、マシンガイダンス装置５０は、表示画像で作業者の画像を認識していると判定した場合、その作業者の画像が位置する存在領域を特定する。
【００７５】
その後、マシンガイダンス装置５０は、カメラＳ６の運動内容を取得する（ステップＳＴ３）。具体的には、マシンガイダンス装置５０は、運動検出装置ＭＤの出力に基づいて前回の物体検出処理が実行された後のカメラＳ６の運動の内容を取得する。例えば、旋回操作レバー又は走行レバーの操作に応じてショベルが旋回或いは走行した場合、マシンガイダンス装置５０は、カメラＳ６の運動内容として、ショベルの旋回又は走行によるカメラＳ６の移動方向及び移動距離を取得する。
【００７６】
その後、マシンガイダンス装置５０は、前回の物体検出処理での表示画像における物体の画像の存在領域とその後のカメラＳ６の運動内容とに基づいて今回の物体検出処理での表示画像におけるその存在領域に対応する対応領域を導き出す（ステップＳＴ４）。また、ショベルが旋回も走行もせずに停止していた場合、マシンガイダンス装置５０は、前回の物体検出処理での表示画像における存在領域の位置及び形状をそのまま今回の物体検出処理での表示画像における対応領域の位置及び形状とする。
【００７７】
その後、マシンガイダンス装置５０は、導き出した対応領域の画像認識条件を調整する（ステップＳＴ５）。例えば、マシンガイダンス装置５０は、今回の物体検出処理での表示画像における対応領域に関する画像判定閾値を、作業者の画像が認識され易くなるように調整する。これにより、マシンガイダンス装置５０は、今回の物体検出処理での表示画像で作業者の画像を見失うことなく認識してその検出精度を向上できる。或いは、マシンガイダンス装置５０は、今回の物体検出処理の際の作業者の画像に関する探索範囲をその対応領域に限定してもよい。この場合、マシンガイダンス装置５０は、表示画像の全領域を探索範囲とする場合に比べ、画像認識処理に関する演算負荷を低減させることができる。そして、画像認識処理に要する時間を短縮し、物体をより早期に検出できる。
【００７８】
上述のように、図１のショベルでは、機体傾斜センサＳ４としても旋回角速度センサＳ５としても機能する運動検出装置ＭＤがカメラＳ６と同じ位置に取り付けられる。そのため、カメラＳ６から離れた位置に運動検出装置ＭＤが取り付けられる場合に比べ、防水性、組み立て性、メンテナンス性、低コスト性等の向上がもたらされる。また、運動検出装置ＭＤがカメラＳ６と同じ運動をするため、運動検出装置ＭＤの出力に基づいてカメラＳ６の運動内容を導き出す際に座標変換等の複雑な演算を省略でき、センサ精度の向上がもたらされる。特に、従来のショベルでは、アタッチメントの動作によって下部走行体１に対して上部旋回体３が上下方向に揺れた場合に認識対象の物体を検出するのが困難であった。しかしながら、本発明の実施例に係るショベルは、上述のように運動検出装置ＭＤがカメラＳ６と同じ位置に取り付けられているため、アタッチメントの動作によって上部旋回体３が上下方向に揺れる場合であっても認識対象の物体をより早期に検出できる。
【００７９】
次に、図７及び図８を参照し、本発明の別の実施例に係るショベルについて説明する。図７はショベルの側面図であり、図８は図７のショベルの上面図である。
【００８０】
図７のショベルは、カメラＳ６と運動検出装置ＭＤとの複数の組み合わせを備える点で図１のショベルと相違するが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
【００８１】
具体的には、図７のショベルは、上部旋回体３の上面後端に取り付けられる後方カメラＳ６Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられる左側方カメラＳ６Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられる右側方カメラＳ６Ｒを備える。
【００８２】
後方カメラＳ６Ｂ、左側方カメラＳ６Ｌ、右側方カメラＳ６Ｒはそれぞれ運動検出装置ＭＤＢ、ＭＤＬ、ＭＤＲを内蔵する。
【００８３】
運動検出装置ＭＤＢ、ＭＤＬ、ＭＤＲは何れも、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成される。また、３台の加速度センサのうちの少なくとも１台は機体傾斜センサＳ４として利用され、且つ、３台のジャイロセンサのうちの少なくとも１台は旋回角速度センサＳ５として利用される。
【００８４】
この構成により、複数のカメラに内蔵された複数の運動検出装置が出力する情報が利用可能となり、ショベルの運動の推定に関する計算の精度、ひいてはガイダンスの精度が更に向上する。ショベルの運動の推定は、例えば、上部旋回体３の傾斜角の推定、上部旋回体３の下部走行体１に対する旋回角度の推定等を含む。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、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。
【符号の説明】
【００８６】
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  ５０ａ・・・信号処理部  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・・・画像認識部  ５０８・・・画像認識条件調整部  ＣＢ１、ＣＢ２・・・伝送媒体  ＣＶ・・・カバー  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・・・カメラ  Ｓ６Ｂ・・・後方カメラ  Ｓ６Ｌ・・・左側方カメラ  Ｓ６Ｒ・・・右側方カメラ  Ｓ６ａ・・・レンズ部  Ｓ６ｂ・・・撮像部  Ｓ６ｃ・・・電源回路部  Ｓ６ｄ・・・信号処理部  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  ＭＤ、ＭＤＢ、ＭＤＬ、ＭＤＲ・・・運動検出装置  ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３・・・電源ケーブル
【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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