(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業現場座標系を有する作業現場で作動するモービル機械に取付けられており、該モービル機械に対して可動な作業具上の点の位置を求めるための装置において、
前記作業現場座標系における前記作業具の位置を、前記モビル機械のピッチ及び平行移動動作を補償した状態で求めるように作動するコントローラと、
モービル機械上に取付けられ、作業現場座標系における前記モービル機械上の基準点の位置を示す基準点位置信号を前記コントローラに送信するように作動する作業現場座標系位置センサーと、
前記モービル機械上に取付けられ、対地速度信号を前記コントローラに送信するように作動する対地速度センサーと、
前記モービル機械に取付けられ、かつ、前記作業具に接続され、作業具位置信号を前記コントローラに送信するように作動する作業具位置センサーと、
前記モービル機械に取付けられ、前記モービル機械のピッチ角信号を前記コントローラに送信するように作動するピッチセンサーと、
を備え、
前記コントローラは、受信した前記基準位置信号、前記対地速度信号、前記作業具信号及び前記ピッチ角信号を処理して、前記機械のピッチと平行移動動作とを補償した状態で、前記作業現場座標系における前記作業具上の点の位置を求める
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
作業現場座標系を有する作業現場で作動するモービル機械に取付けられており、該モービル機械に対して可動な作業具上の点の位置を求めるための装置において、
前記作業現場座標系における前記作業具の位置を、前記モビル機械のピッチ及び平行移動動作を補償した状態で求めるように作動する制御手段と、
作業現場座標系において、モービル機械上における所定の基準点の位置を検出し、これに応じて基準点位置信号を生成し、前記制御手段に向けて送信するようになっている作業現場座標系位置検出手段と、
前記モービル機械の対地速度を検出し、これに応答して対地速度信号を生成し、前記制御手段に向けて送信するようになっている対地速度検出手段と、
前記モービル機械に対する前記作業具の点の位置を検出し、これに応じて作業具位置信号を生成し、前記制御手段に向けて送信するようになっている作業具位置検出手段と、
前記モービル機械のピッチ角を検出し、これに応じてピッチ角信号を生成し、前記制御手段に向けて送信するためのピッチ検出手段と、
を備え、前記制御手段は、受信した前記信号を処理し、これに応じて、前記機械のピッチと平行移動動作とを補償した状態で、前記作業現場座標系における前記作業具上における前記点の位置を求めるようになっている、
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
作業現場座標系を有する作業現場で作動するモービル機械に取付けられており、該モービル機械に対して可動な作業具上の点の位置を求めるための方法において、
前記作業現場座標系における前記作業具の位置を求めるための制御手段を準備し、
作業現場座標系においてモービル機械上における所定の基準点の位置を検出し、これに応じて基準点位置信号を生成し、前記制御手段に向けて送信し、
前記モービル機械の対地速度を検出し、これに応じて対地速度信号を生成し、前記制御手段に向けて送信し、
前記モービル機械に対する前記作業具上の点の位置を検出し、これに応じて作業具位置信号を生成し、前記制御手段に向けて送信し、
前記モービル機械のピッチ角を検出し、これに応じてピッチ角信号を生成し、前記制御手段に向けて送信し、
前記制御手段において該制御手段が受信した信号を処理し、これに応じて、前記機械のピッチと平行移動動作とを補償した状態で、前記作業現場座標系における前記作業具上の前記点の位置を求める、
段階からなることを特徴とする方法。
【請求項４】
水平面における直交した第１および第２の方向と、前記水平面に対し垂直である第３の方向とのベクトルで形成された作業現場座標系を有する作業現場で作動するモービル機械に取付けられており、該モービル機械に対し可動な作業具上の点の位置を求めるための方法において、
モービル機械の対地速度を検出し、これに応じて対地速度信号を発信し、
前記モービル機械上の基準点の作業現場座標における位置を検出し、これに応じて基準点位置信号を発信し、
該基準点位置信号を受信し、これに応じて、前記モービル機械のヘッディングを求め、これに応じヘッディング信号を発信し、
前記基準点に対する前記作業具の位置を検出し、これに応じて機械水平距離と機械垂直距離とを求め、これに応じて機械水平および垂直距離信号をそれぞれ発信し、
前記モービル機械のピッチ角を検出し、これに応じて機械ピッチ角信号を発信し、
前記機械ピッチ角信号と機械水平および垂直距離信号とを受信し、これに応じて、水平面と前記第３の方向における水平方向のオフセット距離と垂直方向のオフセット距離をそれぞれ、前記基準点と前記作業具の上の点との間で求め、これに応じて水平方向および垂直方向のオフセット距離信号を発信し、
前記対地速度信号と、機械ピッチ角信号および前記基準点位置信号と、を受信し、前記基準点位置信号が変化したために動いた水平方向の距離と垂直方向の距離とを求め、これに応じて、垂直方向移動距離信号と水平方向移動距離信号とを発信し、
前記垂直方向移動距離信号および水平方向移動距離信号と、前記ヘッディング信号および修正された基準点信号とを受信し、これに応じて第１の方向に動いた距離と第２の方向に動いた距離とを求め、第１の方向移動距離と第２の方向移動距離信号とを発信し、
前記垂直方向移動距離信号と第１および第２の方向移動距離信号とを受信し、これに応じて、前記作業現場座標における前記基準点の現在位置を求め、電流基準点位置信号を発信し、
前記水平距離信号と、前記垂直方向距離信号およびヘッディング信号とを受信し、これに応じて前記第１の方向における前記基準点と前記作業具上の前記点との間の距離と、前記第２の方向における前記基準点と前記作業具上の前記点との間の距離と、前記第３の方向における前記基準点と前記作業具上の前記点との間の距離とを求め、これに応じ第１、第２および第３の位置差信号をそれぞれ発信し、
前記現在基準点位置信号と前記第１、第２および第３の位置差信号を受信し、これに応じて作業現場座標の前記作業具の上の点の位置を求める、
段階からなる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的にモービル式土壌移動機械に関する。より詳細には、本発明は、モービル式土壌移動機械に取り付けられており、これに対し可動な作業具の上の点の位置を求めるための装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土壌移動機械のためにコンピュータベースの補助が、より一般的になってきている。例えば、機械の位置と土壌移動用具の位置をも求めるのに全地球航法（ＧＰＳ）衛星を用いるシステムが開発されている。
別のシステムでは、この位置情報のデータベースをコンパイルする。土壌移動機械が作業現場を修正する間に、データベースが絶えず更新される。このようなシステムの１つが、米国特許第５、４９３、４９４号に開示される。この特許に開示されたシステムではビデオスクリーン上に車両を表示し、機械の操作を行なう際に、オペレータを助けることになる。データベースは、作業現場座標系における作業現場の点または一区分の位置のような、作業現場に関連する情報を含んでいればよい。
【０００３】
土壌移動機械が作業現場を修正すると、作業現場の地表面が変更され、データベースは更新されなければならない。ＧＰＳのような位置決めシステムが、新規な即ち修正された作業現場の地表面上に位置付けされた点の位置を求めるのに用いられてもよい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシステムでは、作業現場の地表面上の点の作業現場座標における位置を許容可能な正確さで求めようと試みる際に、問題に直面する。例えばＧＰＳレシーバは、作業現場の地表面ではなく、ＧＰＳアンテナの位置を求める。ＧＰＳだけによる作業現場の地表面に関する位置の予想値の正確さは、機械が動いていること、機械が作業現場の地表面に対し傾いたり回転するために、不正確なものとなり、位置予想値が正確であるときと、その予想値が受け取られるときとの間に時間の遅れがある。
本発明は、上述の問題の１つか２つ以上を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の１態様において、モービル機械に取付けられており、これに対し可動な作業具上の一つの点の位置を求めるための装置が設けられている。該装置は、モービル機械上に取付けられた作業現場座標系位置センサーと、モービル機械の上に取付けられた対地速度センサーと、モービル機械に取付けられて作業具に接続された作業具位置センサー、および機械に取付けられたピッチセンサーとを含む。コントローラが、作業現場座標系位置センサーから、作業現場座標系におけるモービル機械の基準点の位置を表す基準点位置信号を受信し、作業具位置センサーから作業具位置信号を、対地速度センサーから対地速度信号を、そしてピッチセンサーからピッチ信号を受信し、作業現場座標において作業具上の点の位置を求めて、基準点位置信号、作業具位置信号、対地速度信号およびピッチ信号の関数として機械のピッチと機械の平行移動動作を補償するようになっている。
【０００６】
本発明の別の態様において、モービル機械に取付けられており、これに対し可動な作業具の上の１つ点の位置を求めるための方法が提供される。この方法は、作業現場座標系においてモービル機械上の所定の基準点の位置を検出し、これに応答して、基準点位置信号を発信し、モービル機械の対地速度を検出し、これに応答して、対地速度信号を発信し、モービル機械に対する作業具上の点の位置を検出し、これに応じて作業具の位置信号を発信し、モービル機械のピッチ角を検出し、これに応答してピッチ角信号を発信する段階を含む。この方法は、作業具の位置、基準点位置信号、対地速度信号およびピッチ角信号の関数として作業座標において作業具上の点の位置を求め、機械のピッチおよび平行移動動作を補償する、段階を含む。
【０００７】
【実施例】
図１を参照すると、本発明は、モービル機械１０２に取付けられており、該モービル機械１０２に対し可動な作業具１０８上の一点の位置を求めるための装置１００と方法を提供する。この点は、中間点または左右の端点のような２つか３つ以上の作業具の１０８上の点であればいかなる点でもよい。
モービル機械１０２は、平面１０４で概略的に図示されているような作業現場で作動する。作業現場１０４内の位置が、北（Ｎ）、東（Ｅ）および上（ＵＰ）方向のベクトルで定義される作業場所の座標系１０６に表される。
図２に関し、作業具１０８がモービル機械１０２に上昇可動可能に接続されている。図示した特定のモービル機械１０２は履帯式トラクターまたはブルドーザである。しかし、例えば地面成形機、モータグレーダ、スクレーパ、道路埋め立て機、ホイールローダ等のような別の作業機械も均等であり、本発明の範囲内にあるということに留意しなければならない。
【０００８】
作業機械１０２は、フレーム２０２と、該フレームの両端部において該フレーム２０２に接続された複数の回転可能な部材２０４とを有する。回転可能な部材２０４は、無限軌道トラックとして図示されているが、車輪および別の適当な回転可能な地面と係合する部材も均等例であり、本発明の精神内にあると考えられる。回転可能な部材は、地表面２０６上でフレームを支持する。内燃機関のような原動機２０８がフレーム２０２上に取り付けられており、機械的、流体または静油圧型トランスミッション（図示せず）のように、適当な従来の手段で複数の回転可能な部材２０４に駆動可能に接続されている。原動機２０８は回転可能部材２０４を回転させ、作業機械を下側の地表２０６の上で進行させる。
作業具１０４は、切断部分２１０を有しており、上昇動作可能にフレームに接続されている。作業具１０４に接続された一対の間隔のあいたリフトジャッキ２１２（１つのみ図示する）が作業具１０８をフレーム２０２に対し上昇方向に動かす。図示した実施例において、作業具１０８は、フレーム２０２の長手方向の軸線に対しほぼ横方向に向いたブルドーザブレードである。モータブレーダブレード、スクレーバボール等のような同類の地表面変更作業具１０８も適切に均等であり、本発明の範囲内にあることに留意しなければならない。
【０００９】
リフトジャッキ２１２が、フレーム２０２の横方向に離れた場所において該フレーム２０２と作業具１０８との間で該フレーム２０２と作業具１０８とに接続されている。ジャッキ２１２は、フレーム１０６に対し作業具１０８を上昇方向に動かすように流体的に作動し、伸縮自在に作動可能である。リフトジャッキ２１２は、該ジャッキ２１２のロッドが引込まれて作業具１０８がフレーム２０２の方向に高さ的に上昇する第１の位置と、ロッドが延ばされて、作業具１０８がフレーム２０２から離れて高さ的に下降する第２の位置との間を可動である。１実施例において、作業具１０８はフレームに対して傾斜することができない。別の実施例において、リフトジャッキ２１２が作業具１０８をフレームに対し傾斜させるのに用いられてもよい。
【００１０】
切断部分２１０は、可動機械１０２の各側部上の支持バー２１２にピボット運動可能に取付けられている。切断部分２１０は、一対の先端ジャッキ２１４（１つだけ図示する）によって支持バー２１２上の１点のまわりを回転する。
図３を参照すると、装置１００が作業現場座標系位置検出手段３０２、作業具位置検出手段３０６、対地速度検出手段３１０、ピッチ検出手段３１４および回転角検出手段３２４とを含んでいる。
作業現場座標系位置検出手段３０２は、作業現場座標系１０６において、所定の基準点の位置をモービル機械１０２上で検出し、これに応答して基準点位置信号を発信する。作業現場座標系位置検出手段３０２は、作業現場座標系位置センサー３０４を含む。
【００１１】
図４を参照すると、好ましい実施例において、作業現場座標系位置センサー３０４が、モービル機械１０２に取付けられているＧＰＳアンテナ４０２を含む。ＧＰＳアンテナ４０２は複数のＧＰＳ衛星から信号を受信する。ＧＰＳレシーバ４０４は、ＧＰＳアンテナから信号を受信し、これに応答してＧＰＳ基準アンテナの位置を求める。好ましくは、ＧＰＳアンテナ４０２とＧＰＳレシーバ４０４とは、既知の場所で差動ＧＰＳレシーバ（図示せず）を利用する差動ＧＰＳシステムの一部であり、位置予想値の正確さを高めるようになっている。ＧＰＳレシーバによって求められる位置は、作業現場座標系１０６に関し決定される。差動ＧＰＳシステムは、本分野において公知であるので、これ以上詳しくは記載しない。
【００１２】
あるいは、作業現場座標系位置センサーが、作業現場座標において機械上の基準点の位置を求めるための適切なシステムを含んでいればよい。例えば、レーザ平面送信機及び受信機、またはレーザ平面とＧＰＳの組み合わせを、基準点の位置を求めるのに用いてもよい。
対地速度検出手段３１０は、モービル機械１０２の対地速度を検出し、これに応答して対地速度信号を発信する。
作業具位置検出手段３０６は、モービル機械１０２に対する作業具１０８上の点の位置を検出し、これに応答して作業具位置信号を発信する。
回転角検出手段３２４が、回転角αを検出するための回転検出センサー３２６を含む。
【００１３】
図４をもう一度参照すると、好ましい実施例において、作業具位置検出手段３１０は、各シリンダ２１２の延び量を求めるための一対のリフトシリンダ延び量センサー４０６を含む。
作業具位置検出手段３０６は、フレーム２０２に対する作業具１０８の先端（前後）を求めるための先端位置センサー４０８を含む。好ましくは、作業具１０８の先端が先端シリンダ２１４の延び量に基づいて求められる。好ましい実施例において、先端位置センサー４０８はエンジン速度を検出するためのセンサーを含む。先端位置センサー２１４に対する油圧流体の流量の予想値がエンジン速度の関数として求められる。流量を積分することによって、相対的な位置が求められればよい。あるいは線形の延び量、磁気ひずみ、ラジオ周波数センサー等を用いてもよい。
【００１４】
ピッチ検出手段３１４はモービル機械１０２のピッチ角（Θ）を検出し、これに応答してピッチ角信号を発信する。好ましい実施例において、ピッチ検出手段３１４は、ピッチ角センサー３１６を含む。ピッチ速度センサー（図示せず）を精密さを改善するために用いてもよい。ピッチ速度を積分して、ピッチを求めてもよい。
例えば、回転、ピッチおよびヘッディングは、機械上の異なる場所に配置された２つのＧＰＳアンテナからの位置予想値を用いることによって求められればよい。
制御手段３１８は、作業具位置信号を受信し、これに応答して基準点に対する作業具の位置を求め、基準点位置信号、対地速度信号、およびピッチ信号を受信して、作業現場座標における作業具の点の位置を求めて、機械のピッチと平行移動動作を補償するようになっている。
【００１５】
好ましい実施例において、制御手段３１８は、マイクロプロセッサベースコントローラ３２０を含む。コントローラ３２０は、センサーから信号を受信し、作業具１０８の少なくとも一点の作業現場座標における位置を求めるようにプログラムされている。
コントローラ３２０は、検出手段から信号を受信し、作業現場座標における作業具の少なくとも一点の位置を求めるようにプログラムされているので有効である。図７を参照すると、本発明の１実施例に関するコントローラ３２０の作動がフローチャートで図示されている。
第１制御ブロック７０２において、作業現場座標においてモービル機械上の所定の基準点の位置が検出され、これに応答して、基準点の位置信号が発信される。
【００１６】
第２の制御ブロック７０４において、モービル機械１０２の対地速度が検出され、対地速度信号が発信される。
第３の制御ブロック７０６において、モービル機械に対する作業具の点の位置が検出され、作業具の位置信号が発信される。
第４の制御ブロック７０８において、ピッチ角が検出され、ピッチ角信号が発信される。
第５の制御ブロック７１０において、作業具上の点の位置が、作業具位置信号、基準位置信号、対地速度信号およびピッチ信号の関数として求められる。この段階は機械のピッチと平行移動動作とを補償する。
図８と図９を参照すると、本発明の第２の実施例が記載されている。
【００１７】
第１の制御ブロック８０２において、モービル機械の対地速度が検出され、対地速度信号が発信される。
第２の制御ブロック８０４において、モービル機械上の基準点の作業現場の座標における位置が検出され、基準点の位置信号が発信される。好ましくは、基準点がＧＰＳアンテナ４０２であり、基準点の位置が（Ｎ、Ｅ、ＵＰ）として表される。
第３の制御ブロック８０６において、モービル機械のヘッディングが求められる。好ましい実施例において、機械のヘッディングが、連続した基準点の位置と各点におけるピッチと回転角度を組み合わせることによって求められる。好ましくは、ヘッディングは、時計方向をプラスとして計測されるＮ（北に向いている）からの角度（Φ）として表される。
【００１８】
第４の制御ブロック８０８において、基準点に対する作業具上の点の位置が求められる。好ましくは、作業具２１２上のブレード点の位置が、基準点とブレード点との間の機械垂直方向と、機械水平方向距離として求められる。機械水平距離（ＡＢ＋ΔＡＢ）が、基準点からブレード点までのモデル機械１０２の横方向の軸線に沿った距離である。
図５を参照すると、ＧＰＳアンテナ４０２が基準点に配置されているのが好ましい。ブルドーザブレード２１２の底部エッジがモービル機械１０２の底部と同一平面（機械平面）であり、かつ先端シリンダが完全に引き込まれた状態の場合に、機械の水平距離は一定（ＡＢ）である。機械の水平距離における変化がΔＡＢとされる。機械の垂直方向の距離（ＣＥＨ）は、機械平面とブレード点との間の距離である。この位置からの作業具の動きにより機械水平方向と垂直方向の距離を変わる。
【００１９】
好ましい実施例において、基準点に対するブレード点の位置はリフトシリンダ２１２と先端シリンダ２１４の延び量の関数である。リフトおよび先端シリンダの延び量が検出され計測され、機械垂直方向の距離（ＣＥＨ）と機械水平方向の距離（ＡＢ＋ΔＡＢ）とを求められるので有効である。好ましくは、機械の水平方向の距離が水平方向の距離（ΔＡＢ）に関する変化として求められる。従って、水平方向の全距離はＡＢ＋ΔＡＢである。
図８をもう一度参照すると、第５の制御ブロック８１０において、モービル機械１０２のピッチ角（Θ）が検出され、機械のピッチ角信号が発信される。さらに、ピッチ速度も検出されて積分され、機械のピッチの予想値の正確さを高めるようになっている。
【００２０】
第６の制御ブロック８１２において、機械のピッチ角信号と機械の水平距離信号とが受信され、機械の水平距離のオフセット（Ｘ）と垂直方向距離のオフセット（Ｚ）とが求められる。ＸおよびＺが基準点の位置とブレード上の点との間の距離を表す。
図５を参照すると、水平距離のオフセット（Ｘ）がベクトルＮとＥによって形成される水平面にある。
Ｘに関する計算は以下の通りである。
Ｘ＝Ｘ1 ＋Ｘ2 
Ｘ1 ＝Ｙ・ｓｉｎθ
Ｘ2 ＝（ＡＢ＋ΔＡＢ）・ｃｏｓθ
Ｘ＝Ｘ1 ＋Ｘ2 
＝Ｙ・ｓｉｎθ＋（ＡＢ＋ΔＡＢ）・ｃｏｓθ
ここで、Ｙは、基準点と機械の履帯によって形成された平面との間の一定の垂直方向の距離である。
【００２１】
垂直方向の距離オフセットＺは、ＮおよびＥ軸によって形成された水平面に対し垂直である。好ましい実施例において、Ｚは以下の式により求められる。
Ｚ＝（ＡＢ＋ΔＡＢ）・ｓｉｎθ
＋（ＣＨＮ−Ｙ）・ｃｏｓθ
第７の制御ブロック８１４において、対地速度信号と基準点位置信号とが受信され、機械が水平方向に動いた距離（水平−距離−ｔｍ）と機械が垂直方向に動いた距離（垂直−距離−ｔｍ）とが、これらの信号の関数として求められ、機械が水平に動いた距離と垂直方向に動いた距離の信号が発信される。
図６を参照すると、機械が水平に動いた距離および垂直方向の距離とは、基準位置が変更した時間から現在の時間まで動いた距離として定義される。言い換えると、基準点の位置の決定からブレード点の位置の計算までに時間の遅れが発生する。時間遅れの間の動作が平行移動動作となる。
【００２２】
例えば、使用されるＧＰＳレシーバに関し、時間の遅れは一般的に、８０から１５０ミリセカンドである。さらに、５０ミリセカンドのマイクロ−コントローラループ時間が一般的である。しかし、別のシステムは２秒か、３秒以上の時間の遅れを有していてもよい。
機械が水平方向に動いた距離は、ヘッディングによって示された方向に北東平面内で動いた距離である。機械が垂直方向に動いた距離は北東平面に垂直な軸に沿って計測される。
好ましい実施例において、機械が垂直および水平方向に動いた距離が以下のように決定される。
垂直−距離−ｔｍ＝対地−速度・待ち時間・ｓｉｎΘ
水平−距離−ｔｍ＝対地−速度・待ち時間・ｓｉｎΘ
ここで対地−速度が検出され、Θが機械ピッチ角であり、待ち時間は時間の遅れである。好ましくは、時間遅れは一定として概算される。
【００２３】
第８の制御ブロック８１６におて、機械の垂直および水平方向移動距離信号、基準位置信号およびヘッディング信号（Φ）が受信され、第１および第２の方向の平行移動動作のために動かれた距離が求められ、第１の方向移動距離信号と第２の方向移動距離信号とが発せられる。
好ましい実施例において、第１および第２の方向は北と東である。第１および第２の方向に動いた距離（ΔＮ、ΔＥ）とが、
ΔＮ＝水平−距離−ｔｍ・ｃｏｓ（Φ）；
ΔＮ＝水平−距離−ｔｍ・ｓｉｎ（Φ）である。
第９の制御ブロック８１８において、第１および第２の方向に動いた距離信号と垂直方向に動いた距離信号が受信され、作業現場座標における基準点の現在位置が求められ、現在位置信号が発生する。作業現場座標の基準点の現在位置は（Ｎ’、Ｅ’、ＵＰ’）次のように求められる。
Ｎ’  ＝    Ｎ＋ΔＮ；
Ｅ’  ＝    Ｅ＋ΔＥ；
ＵＰ’＝  ＵＰ＋ΔＵＰ  である。
ここでΔＵＰが垂直−距離−ｔｍに等しく、Ｎ、Ｅ、およびＵＰが、作業現場座標における基準点（ＧＰＳレシーバからの）の位置である。
【００２４】
第１０の制御ブロック８２０において、水平距離オフセット信号（Ｘ）、垂直距離オフセット信号（Ｚ）、およびヘッディング信号が受信され、基準点と第１方向の作業具上の点との距離、基準点と第２方向の作業具上の点との間の距離、基準点と第３方向の作業具上の点との距離が求められ、これに応答して第１、第２および第３の位置差信号が発せられる。好ましい実施例において、第１、第２および第３の距離が、ベクトルＮ、Ｅ、ＵＰにそれぞれ対応する。
【００２５】
第１、第２および第３の位置の差がＧＰＳアンテナと作業現場座標系における切断エッジ上のブレード点との間の距離を表す。ピッチとシリンダの延び量のために位置の差が以下のように求められる。
Δ切断−エッジ−Ｎ    ＝  Ｘ・ｓｉｎ（Φ）；
Δ切断−エッジ−Ｅ    ＝  Ｘ・ｃｏｓ（Φ）；
Δ切断−エッジ−ｕｐ  ＝  Ｙ・ｃｏｎ（Θ）＋Ｚ
第１１の制御ブロック８２２において、作業現場座標におけるブレード点の三次元の位置が、電流基準点位置信号と第１、第２および第３の差信号との関数として求められる。作業現場座標におけるブレード点の位置が（切断−エッジ─Ｎ、切断−エッジ−Ｅ、切断−エッジ−ＵＰ）として表され、以下のように求められる。
切断−エッジ−Ｎ    ＝  Ｎ’＋Δ切断−エッジ−Ｎ；
切断−エッジ−Ｅ    ＝  Ｅ’＋Δ切断−エッジ−Ｅ；
切断−エッジ−ＵＰ  ＝  ＵＰ’＋Δ切断−エッジ−ＵＰ
１実施例において、ブレードの点は、作業具１０８の切断エッジの中間点である。本実施例において、作業現場座標における中間点の位置は、切断−エッジ−Ｎ、切断−エッジ−Ｅおよび切断−エッジ−ＵＰにより表される。
別の実施例において、２つのブレード点の位置が求められる。例えば、好ましい実施例において、左右ブレードの端点の位置が作業現場座標内で求められる。各点ごとに、上述のように求められた位置が、機械の回転およびブレードの傾きを補うように調整されなければならない。
【００２６】
図１０を参照すると、ブレードの回転αは、機械の回転とブレードの傾きの関数である。＋の値αが半時計まわり方向のブレード回転を表す。ブレードの幅がＷで示される。
図１１を参照すると、各点ごとに、北、東、および上方（切断−エッジ−Ｎ、切断−エッジ−Ｅ、切断−エッジ−ＵＰ）の座標がブレードロールの回転に対し調整されなければならない。
好ましい実施例において、左右のブレード端点（Ｌ、Ｒ）がブレードの中間点（Ｍ）からのオフセットとして求められる。右側のブレード端点の位置決定について記載する。
ブレード回転（α）による右側ブレード端点（Ｒ）に関するＵＰ座標（ｄＵＰ）における変化が以下のように求められる。
ｄＵＰ＝Ｗ／２ｓｉｎα
右側ブレード端点（Ｒ）に関する北と東座標における変化を求めるために、ヘッディング（φ）に垂直な方向における機械平面の中間点から右側ブレードの端点までの距離（ＲＭ）が以下のように求められる。
ＲＭ＝Ｗ／２ｃｏｓα
北および東座標における変化が以下のように求められる。
ｄＮ  ＝  −ＲＭｓｉｎφ
ｄＥ  ＝  ＲＭｃｏｓφ
作業現場座標における右側ブレード端点の位置が座標における変化（ｄＵＰ、ｄＮおよびｄＥ）を作業現場座標（切断−エッジ−Ｎ、切断−エッジ−Ｅ、切断−エッジ−ＵＰ）におけるブレード中間点の位置に加えることによって求められる。
【００２７】
作業現場座標における左側ブレード端点の位置が、座標における変化（ｄＵＰ、ｄＮおよびｄＥ）を作業現場座標（切断−エッジ−Ｎ、切断−エッジ−Ｅ、切断−エッジ−ＵＰ）におけるブレード中間点の位置から減算することによって求められる。
あるいは、作業現場情報が作業現場データベース内に記憶されてもよい。作業現場が一連の幾何的形状、例えば四辺形により表される。ブレード点の位置が特定の四辺形として求められてもよい。
作業現場座標におけるブレード点の位置が、ディスプレー３２２を介しオペレータに表示されてもよい。あるいは、作業現場データベースが、各四辺形に対応する作業現場の境界線を含んでいてもよい。コントローラ３２０は、この境界線に対して作業具１０８の位置を制限したり、制御するようになっていればよい。
【００２８】
図を参照し、作動において、本発明は、作業現場座標系においてモービル機械の作業具上の点（ブレード点）の位置を求めるための装置と方法を提供する。
上述したように、ＧＰＳレシーバが作業現場座標における機械の基準点の位置を求めるように使用される。センサーが、機械に対するブレードの位置、機械の速度および機械のピッチを求めるのに用いられる。センサーの情報が作業現場座標のブレード点の位置を計算するのに用いられ、機械のピッチと機械の平行移動動作を補償するようになっている。
作業現場座標のブレードの点位置が、ディスプレー３２２を介しオペレータに表示されてもよい。あるいは、作業現場データベースが各四辺形に対応する作業現場境界を含んでいればよい。コントローラ３２０は、境界線に対する作業具１０８の位置を制限したり制御するようになっていればよい。
【００２９】
本発明の別の態様、目的、利点および使用が図面の発明の開示および請求の範囲から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】作業現場座標系を有する作業現場で作動するモービル土壌移動機械の概略図である。
【図２】履帯式トラクタして図示されたモービル土壌移動機械の概略図である。
【図３】本発明の１実施例に関する図１のモービル機械の作業具上の点の作業現場座標における三次元位置を求めるための装置のブロック線図である。
【図４】本発明の別の実施例に関する図１のモービル機械の作業具上の点の作業現場座標における三次元位置を求めるための装置のブロック線図である。
【図５】機械の幾何形状を表す図１のモービル機械の概略図である。
【図６】平行移動動作を表す図１のモービル機械の概略図である。
【図７】第１の実施例に従った本発明の図示した操作のフロー線図である。
【図８】第２の実施例に従って本発明の作動を表すフロー線図の第１の部分である。
【図９】図８のフロー線図の第２の部分である。
【図１０】作業具の概略前面図である。
【図１１】作業現場座標系における作業具を表す作業現場の概略図である。
【符号】
１００  装置
１０２  モービル機械
１０４  作業現場
１０６  座標系
１０８  作業具
２０２  フレーム
２０４  回転可能部材
２０６  地表面
２０８  原動機
２１２  リフトジャッキ
３０２  作業現場座標系位置検出手段
３０６  作業具位置検出手段
３１０  対地速度手段
３１４  ピッチ検出手段
３２４  回転角検出手段
４０２  ＧＰＳアンテナ
４０４  ＧＰＳレシーバ
【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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【図１０】
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【図１１】
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