特許 6616149 施工方法、作業機械の制御システム及び作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6616149

(24)【登録日】2019年11月15日

(45)【発行日】2019年12月4日

(54)【発明の名称】施工方法、作業機械の制御システム及び作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20191125BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20191125BHJP

   G01C 11/06 20060101ALI20191125BHJP

   G01C 15/00 20060101ALI20191125BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/20 N

   E02F9/26 A

   G01C11/06

   G01C15/00 104D

【請求項の数】9

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2015-198079(P2015-198079)

(22)【出願日】2015年10月5日

(65)【公開番号】特開2017-71914(P2017-71914A)

(43)【公開日】2017年4月13日

【審査請求日】2018年9月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平 知弘

(72)【発明者】

【氏名】浅田 直

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼山 健太郎

【審査官】 神尾 寧

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２４９８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５２２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２８０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３１７０９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｅ０２Ｆ ９／２６

Ｇ０１Ｃ １１／０６

Ｇ０１Ｃ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業機械が有する対象検出部によって検出された対象の情報を取得し、
取得した前記対象の情報から前記対象の三次元形状を示す形状情報を求め、
作業機械が前記対象を施工するときに目標とする形状の情報である目標施工情報を、前記形状情報に含まれる前記対象の表面の位置を変更することによって求め、
前記目標施工情報に基づく施工を、前記対象の情報を検出した作業機械とは異なる他の作業機械によって行う、
施工方法。

【請求項2】

前記他の作業機械は作業機を有し、前記作業機が、前記目標施工情報に基づいて制御される、請求項１に記載の施工方法。

【請求項3】

前記対象の表面の位置を変更することは、前記対象の表面を一定の深さ又は一定の高さだけオフセットすることを含む、請求項１又は請求項２に記載の施工方法。

【請求項4】

前記対象の表面の位置を変更することは、前記対象の表面に所定の傾斜を有する勾配を設けることを含む、請求項１又は請求項２に記載の施工方法。

【請求項5】

対象を検出して前記対象の情報を出力する対象検出部と、
前記対象検出部によって検出された前記対象の情報を用いて、前記対象の三次元形状を表す形状情報を出力する形状検出部と、
前記形状検出部から前記形状情報を取得し、前記対象を施工するときに目標とする形状の情報である目標施工情報を、前記形状情報に含まれる前記対象の表面の位置を変更することによって求める施工情報生成部と、
前記施工情報生成部が生成した前記目標施工情報を外部に送信する通信装置と、
を含む、作業機械の制御システム。

【請求項6】

前記目標施工情報で表される前記目標とする形状を表示する表示装置を有する、請求項５に記載の作業機械の制御システム。

【請求項7】

前記形状検出部は、少なくとも２個の撮像装置を含む、請求項５又は請求項６に記載の作業機械の制御システム。

【請求項8】

請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の作業機械の制御システムを有する、作業機械。

【請求項9】

請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の作業機械の制御システムを有し、遠隔操作装置により遠隔操作される、作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、施工方法、作業機械の制御システム及び作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

撮像装置を有する作業機械がある。特許文献１には、記憶部に記憶された施工計画データと、ステレオカメラの位置情報に基づき施工計画画像データを作成し、施工計画画像データとステレオカメラで撮像された現況画像データとを重合わせ、重合わせた合成画像を三次元表示装置に三次元表示させる技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−３６２４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

対象を施工する場合、作業者が施工対象を測量することにより、現在の施工対象の形状を求め、得られた施工対象の形状に基づいて施工対象の設計情報を生成する。このような方法により、施工対象を施工するときに目標とする形状を求めることができるが、この方法は、測量機器を設置したり、測量後に測量機器を片付けたり、測量のために時間を要したりするので、手間を要する。

【0005】

本発明は、施工対象の施工時に目標とする形状を求める際の手間を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、作業機械が有する対象検出部によって検出された対象の情報を取得し、取得した前記対象の情報から前記施工対象の三次元形状を示す形状情報を求め、作業機械が前記対象を施工するときに目標とする形状の情報である目標施工情報を、求めた前記形状情報を用いて求める、施工方法である。

【0007】

前記作業機械は作業機を有し、前記作業機が、前記目標施工情報に基づいて制御されることが好ましい。

【0008】

前記目標施工情報は、前記形状情報に含まれる前記施工対象の表面の位置を変更することによって得られることが好ましい。

【0009】

本発明は、対象を検出して前記対象の情報を出力する対象検出部と、前記対象検出部によって検出された前記対象の情報を用いて、前記対象の三次元形状を表す形状情報を出力する形状検出部と、前記形状検出部から前記形状情報を取得し、前記対象を施工するときに目標とする形状の情報である目標施工情報を、取得した前記形状情報を用いて求める施工情報生成部と、を含む、作業機械の制御システムである。

【0010】

前記目標施工情報に基づいて前記作業機を制御する作業機制御部を有することが好ましい。

【0011】

前記目標施工情報で表される前記目標とする形状を表示する表示装置を有することが好ましい。

【0012】

前記施工情報生成部は、前記形状情報に含まれる前記対象の表面を変更して前記目標施工情報を求めることが好ましい。

【0013】

前記検出部は、少なくとも２個の撮像装置を含むことが好ましい。

【0014】

本発明は、前述した作業機械の制御システムを有する、作業機械である。

【0015】

本発明は、施工対象の施工時に目標とする形状を求める際の手間を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、実施形態１に係る撮像装置の制御システムを備えた油圧ショベルの斜視図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る油圧ショベルの運転席付近を示す斜視図である。

【図3】図３は、実施形態に係る作業機械の制御システム及び作業機械の管理システムを示す図である。

【図4】図４は、油圧ショベル及び管理装置のハードウェア構成例を示す図である。

【図5】図５は、実施形態１に係る油圧ショベルが施工する施工現場の一例を示す図である。

【図6】図６は、実施形態１に係る作業機械の制御システムが求める形状情報について説明するための図である。

【図7】図７は、油圧ショベルが重力の作用方向に対して傾斜している状態を示す図である。

【図8】図８は、油圧ショベルが重力の作用方向に対して傾斜している状態で、少なくとも一対の撮像装置で対象が撮像された画像の例を示す図である。

【図9】図９は、実施形態１に係る制御システムが形状情報を求めるための処理例を説明するための図である。

【図10】図１０は、実施形態１に係る制御システムが求めた形状情報のデータファイルの一例を示す図である。

【図11】図１１は、実施形態１に係る作業機械の制御システムが生成する目標施工情報を説明するための図である。

【図12】図１２は、実施形態１に係る作業機械の制御システムが生成する目標施工情報を説明するための図である。

【図13】図１３は、実施形態１に係る作業機械の制御システムが生成する目標施工情報を説明するための図である。

【図14】図１４は、実施形態１に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。

【図15】図１５は、実施形態２に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。

【図16】図１６は、実施形態３に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。

【図17】図１７は、実施形態３の第１変形例に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。

【図18】図１８は、実施形態３の第２変形例に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。

【図19】図１９は、実施形態３の第２変形例に係る施工方法を説明するための図である。

【図20】図２０は、実施形態３の第２変形例に係る施工方法を説明するための図である。

【図21】図２１は、実施形態４に係る管理システムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0018】

実施形態１．
＜油圧ショベルの全体構成＞
図１は、実施形態１に係る撮像装置の制御システムを備えた油圧ショベル１の斜視図である。図２は、実施形態１に係る油圧ショベル１の運転席付近を示す斜視図である。作業機械である油圧ショベル１は、車体１Ｂ及び作業機２を有する。車体１Ｂは、旋回体３、運転室４及び走行体５を有する。旋回体３は、旋回中心軸Ｚｒを中心として走行体５に旋回可能に取り付けられている。旋回体３は、油圧ポンプ及びエンジン等の装置を収容している。

【0019】

旋回体３は、作業機２が取り付けられて旋回する。旋回体３の上部には手すり９が取り付けられている。手すり９には、アンテナ２１，２２が取り付けられる。アンテナ２１，２２は、ＲＴＫ−ＧＮＳＳ（Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite Systems、ＧＮＳＳは全地球航法衛星システムをいう）用のアンテナである。アンテナ２１，２２は、車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）のＹｍ軸の方向に沿って、一定距離だけ離れて配置されている。アンテナ２１，２２は、ＧＮＳＳ電波を受信し、受信したＧＮＳＳ電波に応じた信号を出力する。アンテナ２１，２２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）用のアンテナであってもよい。

【0020】

運転室４は旋回体３の前部に載置されている。運転室４の屋根には、通信用のアンテナ２５Ａが取り付けられている。走行体５は、履帯５ａ，５ｂを有している。履帯５ａ，５ｂが回転することにより油圧ショベル１が走行する。

【0021】

作業機２は、車体１Ｂの前部に取り付けられており、ブーム６、アーム７、作業具としてのバケット８、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２を有する。実施形態において、車体１Ｂの前方は、図２に示される運転席４Ｓの背もたれ４ＳＳから操作装置３５に向かう方向側である。車体１Ｂの後方は、操作装置３５から運転席４Ｓの背もたれ４ＳＳに向かう方向側である。車体１Ｂの前部は、車体１Ｂの前方側の部分であり、車体１ＢのカウンタウエイトＷＴとは反対側の部分である。操作装置３５は、作業機２及び旋回体３を操作するための装置であり、右側レバー３５Ｒ及び左側レバー３５Ｌを有する。

【0022】

ブーム６の基端部は、ブームピン１３を介して車体１Ｂの前部に回動可能に取り付けられている。すなわち、ブームピン１３は、ブーム６の旋回体３に対する回動中心に相当する。アーム７の基端部は、アームピン１４を介してブーム６の先端部に回動可能に取り付けられている。すなわち、アームピン１４は、アーム７のブーム６に対する回動中心に相当する。アーム７の先端部には、バケットピン１５を介してバケット８が回動可能に取り付けられている。すなわち、バケットピン１５は、バケット８のアーム７に対する回動中心に相当する。

【0023】

図１に示されるブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２は、それぞれ油圧によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ１０の基端部は、ブームシリンダフートピン１０ａを介して旋回体３に回動可能に取り付けられている。ブームシリンダ１０の先端部は、ブームシリンダトップピン１０ｂを介してブーム６に回動可能に取り付けられている。ブームシリンダ１０は、油圧によって伸縮することによって、ブーム６を駆動する。

【0024】

アームシリンダ１１の基端部は、アームシリンダフートピン１１ａを介してブーム６に回動可能に取り付けられている。アームシリンダ１１の先端部は、アームシリンダトップピン１１ｂを介してアーム７に回動可能に取り付けられている。アームシリンダ１１は、油圧によって伸縮することによって、アーム７を駆動する。

【0025】

バケットシリンダ１２の基端部は、バケットシリンダフートピン１２ａを介してアーム７に回動可能に取り付けられている。バケットシリンダ１２の先端部は、バケットシリンダトップピン１２ｂを介して第１リンク部材４７の一端及び第２リンク部材４８の一端に回動可能に取り付けられている。第１リンク部材４７の他端は、第１リンクピン４７ａを介してアーム７の先端部に回動可能に取り付けられている。第２リンク部材４８の他端は、第２リンクピン４８ａを介してバケット８に回動可能に取り付けられている。バケットシリンダ１２は、油圧によって伸縮することによって、バケット８を駆動する。

【0026】

バケット８は、複数の刃８Ｂを有する。複数の刃８Ｂは、バケット８の幅方向に沿って一列に並んでいる。刃８Ｂの先端は、刃先８ＢＴである。バケット８は、作業具の一例である。作業具は、バケット８に限定されない。作業具は、例えばチルトバケットであってもよいし、法面バケット又は削岩用のチップを備えた削岩用のアタッチメントであってもよいし、これら以外であってもよい。

【0027】

旋回体３は、位置検出装置２３と、姿勢検出装置の一例であるＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）２４とを有する。位置検出装置２３は、アンテナ２１，２２からの信号が入力される。位置検出装置２３は、アンテナ２１，２２から取得した信号を用いて、グローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）におけるアンテナ２１，２２の現在位置及び旋回体３の方位を検出して、出力する。旋回体３の方位は、グローバル座標系における旋回体３の向きを表す。旋回体３の向きは、例えば、グローバル座標系のＺｇ軸周りにおける旋回体３の前後方向の向きで表すことができる。方位角は、旋回体３の前後方向における基準軸の、グローバル座標系のＺｇ軸周りにおける回転角である。方位角によって旋回体３の方位が表される。本実施形態において、位置検出装置２３は、２個のアンテナ２１，２２の相対位置から方位角を算出する。

【0028】

＜撮像装置＞
図２に示されるように、油圧ショベル１は、例えば運転室４内に複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを有する。複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、対象の形状を検出する検出装置の一例である。以下において、複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを区別しない場合は適宜、撮像装置３０と称する。複数の撮像装置３０のうち撮像装置３０ａ，３０ｃは、作業機２側に配置される。撮像装置３０の種類は限定されないが、実施形態では、例えば、ＣＣＤ（Couple Charged Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを備えた撮像装置が用いられる。

【0029】

図２に示されるように、撮像装置３０ａと撮像装置３０ｂとは所定の間隔をおいて同じ方向又は異なる方向を向いて運転室４内に配置される。撮像装置３０ｃと撮像装置３０ｄとは所定の間隔をおいて同じ方向又は異なる方向を向いて運転室４内に配置される。複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、２個が組み合わされてステレオカメラを構成する。実施形態では、撮像装置３０ａ，３０ｂの組合せと、撮像装置３０ｃ，３０ｄの組合せとでステレオカメラが構成される。実施形態において、撮像装置３０ａ及び撮像装置３０ｂは上方を向いており、撮像装置３０ｃ及び撮像装置３０ｄは下方を向いている。少なくとも撮像装置３０ａ及び撮像装置３０ｃは、油圧ショベル１、実施形態では旋回体３の正面を向いている。撮像装置３０ｂ及び撮像装置３０ｄは、作業機２の方に若干向けられて、すなわち、撮像装置３０ａ及び撮像装置３０ｃ側の方に若干向けられて配置されることもある。

【0030】

実施形態において、油圧ショベル１は、４個の撮像装置３０を有するが、油圧ショベル１が有する撮像装置３０の数は少なくとも２個であればよく、４個に限定されない。油圧ショベル１は、少なくとも一対の撮像装置３０でステレオカメラを構成して、対象をステレオ撮影するからである。

【0031】

複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、運転室４内の前方かつ上方に配置される。上方とは、油圧ショベル１が有する履帯５ａ，５ｂの接地面と直交し、かつ接地面から離れる方向側である。履帯５ａ，５ｂの接地面は、履帯５ａ，５ｂのうち少なくとも一方が接地する部分の、同一直線上には存在しない少なくとも３点で規定される平面である。下方は、上方とは反対方向側、すなわち履帯５ａ，５ｂの接地面と直交し、かつ接地面に向かう方向側である。

【0032】

複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、油圧ショベル１の車体１Ｂの前方に存在する対象をステレオ撮影する。対象は、例えば、作業機２が掘削する対象である。本実施形態においては、少なくとも一対の撮像装置３０によるステレオ撮影の結果を用いて、対象が三次元計測される。複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが配置される場所は、運転室４内の前方かつ上方に限定されるものではない。

【0033】

複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのうち、例えば、撮像装置３０ｃをこれらの基準とする。４個の複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、それぞれ座標系を有する。これらの座標系を適宜、撮像装置座標系と称する。図２では、基準となる撮像装置３０ｃの座標系（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）のみを示している。撮像装置座標系の原点は、各撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの中心である。

【0034】

前述した車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）は、車体１Ｂ、本実施形態では旋回体３に固定された原点を基準とする座標系である。実施形態において、車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）の原点は、例えば、旋回体３のスイングサークルの中心である。スイングサークルの中心は、旋回体３の旋回中心軸Ｚｒ上に存在する。車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）のＺｍ軸は旋回体３の旋回中心軸Ｚｒとなる軸であり、Ｘｍ軸は旋回体３の前後方向に延び、かつＺｍ軸と直交する軸である。Ｘｍ軸は、旋回体３の前後方向における基準軸である。Ｙｍ軸は、Ｚｍ軸及びＸｍ軸と直交する、旋回体３の幅方向に延びる軸である。前述したグローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）は、ＧＮＳＳによって計測される座標系であり、地球に固定された原点を基準とした座標系である。車体座標系は、本実施形態の例には限定されない。車体座標系は、例えば、ブームピン１３の中心を車体座標系の原点としてもよい。ブームピン１３の中心とは、ブームピン１３が延びる方向と直交する平面でブームピン１３を切った時の断面の中心、かつブームピン１３が延びる方向における中心である。

【0035】

＜制御システム及び管理システム＞
図３は、実施形態に係る作業機械の制御システム５０及び作業機械の管理システム１００を示す図である。図３に示される制御システム５０及び管理システム１００の装置構成は一例であり、本実施形態の装置構成例に限定されない。例えば、制御システム５０に含まれる各種の装置はそれぞれ独立していなくてもよい。すなわち、複数の装置の機能が１つの装置によって実現されてもよい。

【0036】

作業機械の制御システム５０（以下、適宜、制御システム５０と称する）は、複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと、油圧ショベル１を制御するための各種の制御装置とを含む。これらは、図１に示される油圧ショベル１の車体１Ｂ、本実施形態では旋回体３に備えられている。

【0037】

制御システム５０が有する各種の制御装置は、図３に示される検出処理装置５１、施工情報生成装置５２、センサ制御装置５３、機関制御装置５４、ポンプ制御装置５５及び作業機制御装置５６を含む。この他に、制御システム５０は、油圧ショベル１の状態及び油圧ショベル１による施工の状況を管理する施工管理装置５７を有する。また、制御システム５０は、油圧ショベル１の情報を表示したり施工のガイダンス画像を画面５８Ｄに表示したりする表示装置５８と、油圧ショベル１の外部に存在する管理施設６０の管理装置６１、他の油圧ショベル１ｏｔ、携帯端末装置６４及び管理施設６０の少なくとも１つと通信する通信装置２５を有する。さらに、制御システム５０は、油圧ショベル１の制御に必要な情報を取得するための位置検出装置２３及びＩＭＵ２４を有する。本実施形態において、制御システム５０は、少なくとも検出処理装置５１及び施工情報生成装置５２を有していればよい。

【0038】

実施形態において、検出処理装置５１、施工情報生成装置５２、センサ制御装置５３、機関制御装置５４、ポンプ制御装置５５、作業機制御装置５６、施工管理装置５７、表示装置５８、位置検出装置２３及び通信装置２５は、信号線５９に接続されて、相互に通信する。実施形態１において、信号線５９を用いた通信の規格はＣＡＮ（Controller Area Network）であるが、これに限定されない。以下において、油圧ショベル１というときには、油圧ショベル１が有する検出処理装置５１及び施工情報生成装置５２等の各種の電子装置を指すこともある。

【0039】

図４は、油圧ショベル１及び管理装置６１のハードウェア構成例を示す図である。実施形態において、油圧ショベル１が有する検出処理装置５１、施工情報生成装置５２、センサ制御装置５３、機関制御装置５４、ポンプ制御装置５５、作業機制御装置５６、施工管理装置５７、表示装置５８、位置検出装置２３及び通信装置２５、並びに管理装置６１は、図４に示されるように、処理部ＰＲ、記憶部ＭＲ及び入出力部ＩＯを有する。処理部ＰＲは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ及びメモリによって実現される。

【0040】

記憶部ＭＲは、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Random Access Memory）等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク及び光磁気ディスクのうち少なくとも１つが用いられる。

【0041】

入出力部ＩＯは、油圧ショベル１又は管理装置６１が、他の機器及び内部の装置とデータ及び信号等を送受信するためのインターフェース回路である。内部の装置には、油圧ショベル１内の信号線５９も含まれる。

【0042】

油圧ショベル１と管理装置６１とは、それぞれの機能を処理部ＰＲに実現させるためのコンピュータプログラムを記憶部ＭＲに記憶している。油圧ショベル１の処理部ＰＲと管理装置６１の処理部ＰＲとは、記憶部ＭＲから前述したコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、それぞれの装置の機能を実現する。油圧ショベル１が有する各種の電子装置、機器及び管理装置６１は、専用のハードウェアで実現されてもよいし、複数の処理回路が連携してそれぞれの機能を実現するものであってもよい。次に、油圧ショベル１が有する各種の電子装置及び機器について説明する。

【0043】

検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像された対象の一対の画像に、ステレオ方式における画像処理を施すことにより、対象の位置、具体的には三次元座標系における対象の座標を求める。このように、検出処理装置５１は、同一の対象を少なくとも一対の撮像装置３０で撮像することによって得られた一対の画像を用いて、対象を三次元計測することができる。すなわち、少なくとも一対の撮像装置３０及び検出処理装置５１は、ステレオ方式により対象を三次元計測するものである。ステレオ方式における画像処理とは、同一の対象を２つの異なる撮像装置３０から観測して得られる２つの画像から、その対象までの距離を得る手法である。対象までの距離は、例えば、対象までの距離情報を濃淡により可視化した距離画像として表現される。

【0044】

検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０によって検出された対象の情報を取得し、取得した対象の情報から対象の三次元形状を示す形状情報を求める。本実施形態では、少なくとも一対の撮像装置３０が対象を撮像することにより対象の情報を生成して出力する。対象の情報は、少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像された施工対象の画像である。検出処理装置５１は、対象の画像にステレオ方式による画像処理を施すことにより、形状情報を求め、出力する。

【0045】

本実施形態において、撮像装置３０が検出する対象は、施工の対象（以下、適宜、施工対象と称する）及び施工後の対象である。本実施形態において、施工対象及び施工後の対象は、撮像装置３０を有する油圧ショベル１、他の油圧ショベル１ｏｔ、油圧ショベル以外の作業機械及び作業者のうち少なくとも１つの施工対象及び施工後の対象であればよい。

【0046】

本実施形態において、少なくとも一対の撮像装置３０は、対象を検出して対象の情報を出力する対象検出部に相当する。検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０によって検出された対象の情報を用いて、対象の三次元形状を表す形状情報を出力する形状検出部に相当する。少なくとも一対の撮像装置３０の代わりにレーザスキャナのような３Ｄスキャナが用いられてもよい。３Ｄスキャナは、対象を検出して対象の三次元形状を示す形状情報を出力するので、前述した対象検出部及び形状検出部の機能を有している。

【0047】

検出処理装置５１には、ハブ３１及び撮像スイッチ３２が接続される。ハブ３１は、複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが接続されている。ハブ３１を用いずに、撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと検出処理装置５１とが接続されてもよい。撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの撮像した結果は、ハブ３１を介して検出処理装置５１に入力される。検出処理装置５１は、ハブ３１を介して、撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが撮像した結果、本実施形態では対象の画像を取得する。本実施形態において、撮像スイッチ３２が操作されると、少なくとも一対の撮像装置３０は対象を撮像する。撮像スイッチ３２は、図２に示される運転室４内に設置される。例えば、撮像スイッチ３２は、操作装置３５の近傍に設置されるが、撮像スイッチ３２の設置場所はこれに限定されない。

【0048】

施工情報生成装置５２は、油圧ショベル１が施工対象を施工するときに目標とする形状の情報である目標施工情報を求めて、出力する。本実施形態において、施工情報生成装置５２は、検出処理装置５１が求めた施工対象の形状情報を用いて目標施工情報を求める。本実施形態において、目標施工情報は、施工対象が施工されるときに目標とされる形状を、グローバル座標系における三次元座標で表した位置情報である。目標施工情報は、グローバル座標系以外の座標系における三次元座標の情報であってもよい。本実施形態において、施工情報生成装置５２は、施工情報生成部に相当する。

【0049】

少なくとも一対の撮像装置３０が取得した施工対象の情報が通信装置２５を介して油圧ショベル１の外部に送信され、例えば、管理装置６１が三次元座標系における対象の座標を求めてもよい。この場合、管理装置６１は、検出処理装置５１の機能を実現する。また、管理装置６１は、施工情報生成装置５２の機能を実現してもよい。通信装置２５を介して、油圧ショベル１に搭載された検出処理装置５１が求めた施工対象の形状情報が油圧ショベル１の外部に送信され、例えば管理装置６１が目標施工情報を求めてもよい。この場合、管理装置６１は、施工情報生成装置５２の機能を実現する。

【0050】

センサ制御装置５３は、油圧ショベル１の状態の情報及び油圧ショベル１の周囲の状態の情報を検出するためのセンサ類が接続される。センサ制御装置５３は、センサ類から取得した情報を、他の電子装置及び機器が取り扱うことのできるフォーマットに変換して出力する。油圧ショベル１の状態の情報は、例えば、油圧ショベル１の姿勢の情報及び作業機２の姿勢の情報等である。図３に示される例では、油圧ショベル１の状態の情報を検出するセンサとして、ＩＭＵ２４、第１角度検出部１８Ａ、第２角度検出部１８Ｂ及び第３角度検出部１８Ｃがセンサ制御装置５３に接続されているが、センサ類はこれらに限定されない。

【0051】

ＩＭＵ２４は、自身に作用する加速度及び角速度、すなわち油圧ショベル１に作用する加速度及び角速度を検出して出力する。油圧ショベル１に作用する加速度及び角速度から、油圧ショベル１の姿勢が分かる。本実施形態において、第１角度検出部１８Ａ、第２角度検出部１８Ｂ及び第３角度検出部１８Ｃは、例えばストロークセンサである。これらは、それぞれが、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２のストローク長さを検出することにより、車体１Ｂに対するブーム６の回動角と、ブーム６に対するアーム７の回動角と、アーム７に対するバケット８の回動角とを間接的に検出する。第１角度検出部１８Ａ、第２角度検出部１８Ｂ及び第３角度検出部１８Ｃによって検出された車体１Ｂに対するブーム６の回動角、ブーム６に対するアーム７の回動角及びアーム７に対するバケット８の回動角と、作業機２の寸法とから、車体座標系における作業機２の部分の位置が分かる。例えば、作業機２の部分の位置としては、例えば、バケット８の刃先８ＢＴの位置である。第１角度検出部１８Ａ、第２角度検出部１８Ｂ及び第３角度検出部１８Ｃは、ストロークセンサに代えてポテンショメータ又は傾斜計であってもよい。

【0052】

機関制御装置５４は、油圧ショベル１の動力発生装置である内燃機関２７を制御する。内燃機関２７は、例えばディーゼルエンジンであるが、これに限定されない。また、油圧ショベル１の動力発生装置は、内燃機関２７と発電電動機とを組み合わせたハイブリッド方式の装置であってもよい。内燃機関２７は、油圧ポンプ２８を駆動する。

【0053】

ポンプ制御装置５５は、油圧ポンプ２８から吐出される作動油の流量を制御する。本実施形態において、ポンプ制御装置５５は、油圧ポンプ２８から吐出される作動油の流量を調整するための制御指令の信号を生成する。ポンプ制御装置５５は、生成した制御信号を用いて油圧ポンプ２８の斜板角を変更することにより、油圧ポンプ２８から吐出される作動油の流量を変更する。油圧ポンプ２８から吐出された作動油は、コントロールバルブ２９に供給される。コントロールバルブ２９は、油圧ポンプ２８から供給された作動油を、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２及び油圧モータ５Ｍ等の油圧機器に供給して、これらを駆動する。

【0054】

作業機制御装置５６は、作業機２を目標施行情報に基づいて制御する。この制御を、以下においては適宜、作業機制御と称する。本実施形態において、作業機制御は、例えば、バケット８の刃先８ＢＴを、目標とする施工面に沿って移動させる制御である。目標とする施工面は、油圧ショベル１の施工時に目標とする形状を表す面であり、目標施工情報で表される。作業機制御装置５６は、作業機制御部に相当する。作業機制御装置５６は、作業機制御を実行するにあたって、例えば、施工情報生成装置５２が生成した目標施工情報を取得し、目標施工情報に含まれる目標施工面にバケット８の刃先８ＢＴが沿うようにコントロールバルブ２９を制御して作業機２を制御する。作業機制御は、目標施行情報を用いて作業機２の動作を制御するものであれば、バケット８の刃先８ＢＴを目標とする施工面に沿って移動させる制御に限定されるものではない。例えば、刃先８ＢＴが目標とする施工面を侵食しないようにする制御、及び目標とする施工面に対して予め定められた範囲内を刃先８ＢＴが移動するようにする制御等も、本実施形態の作業機制御に含まれる。油圧ショベル１は、作業機制御装置５６を備えずに、後述する方法で得られた目標施工情報と自身の作業機２との位置関係を、表示装置５８の画面５８Ｄに施工のガイダンス画像として表示可能であってもよい。

【0055】

施工管理装置５７は、例えば、検出処理装置５１が求めた形状情報又は油圧ショベル１が施工対象を施工した施工結果（形状情報）又は油圧ショベル１がこれから施工しようとする施工対象の現況地形を示す形状情報を収集し、通信装置２５を介して管理装置６１又は携帯端末装置６４に送信する。施工管理装置５７は、油圧ショベル１の外部に設けられた、例えば管理装置６１に設けられてもよい。この場合、施工管理装置５７は、油圧ショベル１から通信装置２５を介して形状情報又は施工結果を取得する。

【0056】

施工結果は、例えば、少なくとも一対の撮像装置３０が施工後の施工対象を撮像し、検出処理装置５１が撮像結果にステレオ方式による画像処理を施すことによって求められた形状情報である。以下、施工しようとする施工対象の現況地形を示す形状情報を、適宜、現況地形情報と称する。また、形状情報は、施工結果を示す形状情報である場合と、現況地形を示す形状情報である場合とがある。現況地形情報とは、例えば、油圧ショベル１、他の油圧ショベル１ｏｔ、他の作業機械又は作業者等が施工しようとする施工対象が少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像され、検出処理装置５１によって求められた形状情報である。

【0057】

施工管理装置５７は、例えば、一日の作業が終了した後に施工結果を収集して管理装置６１及び携帯端末装置６４の少なくとも一方に送信したり、一日の作業のうち複数回施工結果を収集して管理装置６１及び携帯端末装置６４の少なくとも一方に送信したりする。施工管理装置５７は、例えば朝の作業前に、施工前の形状情報を管理装置６１又は携帯端末装置６４に送信してもよい。本実施形態では、施工管理装置５７は、一日の作業のうち、例えば、正午と作業終了時との２回の施工結果を収集し、管理装置６１又は携帯端末装置６４に送信する。

【0058】

表示装置５８は、液晶表示パネルのようなディスプレイの画面５８Ｄに、油圧ショベル１の情報を表示したり施工のガイダンス画像を画面５８Ｄに表示したりする他、本実施形態においては、前述した作業機制御が実行される場合に作業機２の位置を求める。表示装置５８が求める刃先８ＢＴの位置は、本実施形態はバケット８の刃先８ＢＴの位置である。表示装置５８は、位置検出装置２３が検出したアンテナ２１，２２の現在位置と、第１角度検出部１８Ａ、第２角度検出部１８Ｂ及び第３角度検出部１８Ｃによって検出された回動角と、記憶部ＭＲに記憶された作業機２の寸法と、ＩＭＵ２４の出力データとを取得し、これらを用いてバケット８の刃先８ＢＴの位置を求める。本実施形態では、表示装置５８がバケット８の刃先８ＢＴの位置を求めているが、バケット８の刃先８ＢＴの位置は表示装置５８以外の装置が求めてもよい。

【0059】

通信装置２５は、管理施設６０の管理装置６１、他の油圧ショベル１ｏｔ及び携帯端末装置６４の少なくとも１つと通信回線ＮＴＷを介して通信して、互いに情報をやり取りする。本実施形態において、通信装置２５は無線通信によって通信する。このため、通信装置２５は、無線通信用のアンテナ２５Ａを有する。携帯端末装置６４は、例えば、油圧ショベル１の作業を管理する管理者が所持しているものであるが、これに限定されない。通信装置２５は、管理施設６０の管理装置６１、他の油圧ショベル１ｏｔ及び携帯端末装置６４の少なくとも１つと有線通信を介して通信して、互いに情報をやり取りするようにしてもよい。

【0060】

作業機械の管理システム１００は、管理施設６０の管理装置６１と、制御システム５０を有する油圧ショベル１とを含む。以下において、作業機械の管理システム１００を適宜、管理システム１００と称する。管理システム１００は、さらに携帯端末装置６４を含んでいてもよい。管理システム１００に含まれる、制御システム５０を有する油圧ショベル１は単数でもよいし、複数でもよい。管理施設６０は、管理装置６１と、通信装置６２とを有する。管理装置６１は、通信装置６２及び通信回線ＮＴＷを介して、少なくとも油圧ショベル１と通信する。管理装置６１は、携帯端末装置６４と通信したり、他の油圧ショベル１ｏｔと通信したりしてもよい。油圧ショベル１と、他の油圧ショベル１ｏｔ及び作業機械の少なくとも一方とは、直接、車車間で無線通信できるように無線通信機器を搭載してもよい。そして、油圧ショベル１、他の油圧ショベル１ｏｔ及び作業機械の少なくとも１つは、管理施設６０の管理装置６１等で実行される処理を実行できるような機器又は電子装置を搭載してもよい。

【0061】

管理装置６１は、油圧ショベル１から施工結果又は現況地形情報を受け取り、施工の進捗状況を管理する。管理装置６１は、油圧ショベル１から形状情報を受け取り、これを用いて目標施工情報を生成して油圧ショベル１に送信してもよい。管理装置６１は、施工対象の設計情報から目標施工情報を生成し、油圧ショベル１に送信してもよい。管理装置６１は、油圧ショベル１から受け取った施工結果を加工して、施工の進捗情報を動画にして表示装置に表示したり、動画の情報を油圧ショベル１又は携帯端末装置６４に送信して油圧ショベル１の表示装置５８に表示させたり携帯端末装置６４の画面に表示させたりしてもよい。前述したように、管理装置６１で実行される目標施工情報の生成は、油圧ショベル１、他の油圧ショベル１ｏｔ及び他の作業機械の少なくとも１つで実行されてもよい。

【0062】

＜施工対象の施工＞
実施形態１において、制御システム５０は、図２に示される複数の撮像装置３０のうち少なくとも２つによって施工対象を撮像することによって、施工対象の形状を示す情報である形状情報を得る。そして、制御システム５０は、得られた形状情報を用いて目標施工情報を求める。油圧ショベル１が施工対象を施工する場合、制御システム５０は、求めた目標施工情報に沿うように、作業機２を制御する。

【0063】

図５は、実施形態１に係る油圧ショベル１が施工する施工現場の一例を示す図である。実施形態１において、油圧ショベル１の施工対象ＯＢＰは、地面である。本実施形態において、施工対象ＯＢＰは、施工現場の少なくとも一部の領域である。本実施形態において油圧ショベル１が施工対象ＯＢＰに施す施工は、図５に示されるように、施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳから予め定められた深さΔＤＰだけ、表土を削り取る作業である。施工対象ＯＢＰのうち、施工が実行された部分は、施工実行部分ＯＢＦとなる。施工実行部分ＯＢＦは、施工計画によっては、施工が必要でない部分を示す場合もある。施工実行部分ＯＢＦは、施工対象ＯＢＰの少なくとも一部である。次に、制御システム５０が求める形状情報を説明する。

【0064】

＜対象の撮像及び形状情報の生成＞
図６は、実施形態１に係る作業機械の制御システムが求める形状情報について説明するための図である。この場合、油圧ショベル１がこれから施工しようとする部分である施工対象ＯＢＰは油圧ショベル１の前方にある。形状情報は、施工対象ＯＢＰから求められる。制御システム５０は、施工対象ＯＢＰから形状情報を生成する場合、少なくとも一対の撮像装置３０に施工対象ＯＢＰを撮像させる。本実施形態では、油圧ショベル１のオペレータが、図３に示される撮像スイッチ３２を操作して撮像指令を検出処理装置５１に入力すると、検出処理装置５１は少なくとも一対の撮像装置３０に施工対象ＯＢＰを撮像させる。

【0065】

制御システム５０の検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０が撮像した施工対象ＯＢＰの画像にステレオ方式による画像処理を施して、施工対象ＯＢＰの位置情報、本実施形態では三次元位置情報を求める。検出処理装置５１が求めた施工対象ＯＢＰの位置情報は、撮像装置３０の座標系における情報なので、グローバル座標系における位置情報に変換される。グローバル座標系における施工対象の位置情報が形状情報である。本実施形態において、形状情報は、グローバル座標系における施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳの位置Ｐｒ（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）を少なくとも１つ含む情報である。位置Ｐｒ（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）は、グローバル座標系における座標である。

【0066】

図７は、油圧ショベル１が重力の作用方向Ｇに対して傾斜している状態を示す図である。図８は、油圧ショベル１が重力の作用方向Ｇに対して傾斜している状態で、少なくとも一対の撮像装置３０で対象Ｏｊが撮像された画像の例を示す図である。傾斜面ＧＤに油圧ショベル１が設置された状態で少なくとも一対の撮像装置３０が対象Ｏｊを撮像すると、撮像装置座標系（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）は、重力の作用方向Ｇに対して傾く。この状態で得られた画像は、図８に示されるように対象Ｏｊが傾斜するので、この画像にステレオ方式による画像処理が施されて形状情報が求められると、形状情報は傾きの影響を受ける可能性がある。制御システム５０は、油圧ショベル１の姿勢をＩＭＵ２４によって検出し、検出した油圧ショベル１の姿勢に関する情報を用いて形状情報を求める。

【0067】

図９は、実施形態１に係る制御システム５０が形状情報を求めるための処理例を説明するための図である。図１０は、実施形態１に係る制御システム５０が求めた形状情報のデータファイルの一例を示す図である。少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像された画像から得られた施工対象ＯＢＰの位置Ｐｓ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）は、撮像装置座標系（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）の座標である。形状情報は、グローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）における座標なので、検出処理装置５１は、位置Ｐｓ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）をグローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）の位置Ｐｇ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）に変換する。位置Ｐｇ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）が、施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳの位置Ｐｒ（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）、すなわち形状情報である。

【0068】

位置Ｐｓ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）は、式（１）によって撮像装置座標系（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）から車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）の位置Ｐｍ（ｘｍ、ｙｍ、ｚｍ）に変換される。車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）の位置Ｐｍ（ｘｍ、ｙｍ、ｚｍ）は、式（２）によってグローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）の位置Ｐｇ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）に変換される。
Ｐｍ＝Ｒ・Ｐｓ＋Ｔ・・・（１）
Ｐｇ＝Ｒｉｍｕ・（Ｐｍ＋Ｔｏｆｆ）＋Ｔｇ・・・（２）

【0069】

【数1】

【0070】

【数2】

【0071】

【数3】

【0072】

【数4】

【0073】

【数5】

【0074】

式（１）中のＲは式（３）で表される回転行列、Ｔは式（４）の行列で表される並進ベクトルである。式（２）のＲｉｍｕは式（５）で表される回転行列である。Ｔｏｆｆは式（６）の行列で表される並進ベクトルである。Ｔｏｆｆは、車体座標系の原点からアンテナ２１，２２のいずれか一方までの距離のオフセット値を表す。Ｔｇは式（７）の行列で表される、アンテナ２１，２２のいずれか一方の並進ベクトルである。回転行列Ｒ中の角度α、角度β及び角度γは、車体座標系に対する撮像装置座標系の傾きを表す。角度α、角度β及び角度γは、例えば、複数の撮像装置３０が油圧ショベル１に取り付けられた後に予め求められて、検出処理装置５１の記憶部に記憶される。行列Ｔのｘ_０，ｙ_０，ｚ_０は撮像装置座標系の原点と車体座標系の原点との距離を表す。ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０は、例えば、複数の撮像装置３０が油圧ショベル１に取り付けられた後に計測されたり、油圧ショベル１の設計情報から予め求められたりして、検出処理装置５１の記憶部に記憶される。

【0075】

回転行列Ｒｉｍｕ中の角度θｒ、角度θｐ及び角度θｙは、油圧ショベル１のロール角、ピッチ角及びヨー角（又は方位角）である。角度θｒ、角度θｐ及び角度θｙは、油圧ショベル１の姿勢を表す。角度θｒ、角度θｐ及び角度θｙは、図３に示されるＩＭＵ２４が求めるか、ＩＭＵ２４の検出値から検出処理装置５１が求めるものである。角度θｒ、角度θｐ及び角度θｙは、油圧ショベル１の姿勢が変化することによって変化する。本実施形態においては、アンテナ２１，２２及び位置検出装置２３によって構成されたＧＰＳコンパスによって得られた方位角（方位データ）が、ヨー角θｙに代えて用いられてもよい。

【0076】

行列Ｔｏｆｆのｘ_１，ｙ_１，ｚ_１は、車体座標系の原点と、図１及び図３に示されるアンテナ２１，２２の設置位置までの距離を表す。ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１は、例えば、アンテナ２１，２２が油圧ショベル１に取り付けられた後に計測されたり、油圧ショベル１の設計情報から予め求められたりして、検出処理装置５１の記憶部に記憶される。

【0077】

行列Ｔｇのｘ_２，ｙ_２，ｚ_２は、図１及び図３に示されるアンテナ２１，２２及び位置検出装置２３が検出したグローバル座標系におけるアンテナ２１，２２の位置を表す。ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１は、油圧ショベル１の位置、より具体的にはアンテナ２１，２２の位置が変化することによって変化する。

【0078】

検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像された画像から得られた施工対象ＯＢＰの位置Ｐｓ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）を、式（１）から式（７）を用いてグローバル座標系における位置Ｐｇ（ｘｇ，ｙｇ，ｚｇ）に変換する。このとき、検出処理装置５１は、ＩＭＵ２４から角度θｒ、角度θｐ及び角度θｙを取得し、位置検出装置２３からアンテナ２１，２２のグローバル座標系における位置を取得して、前述した変換に用いる。前述したように、検出処理装置５１は、角度θｙの代わりに、２個のアンテナ２１，２２の相対位置を用いて位置検出装置２３が算出した方位角θｄを用いてもよい。検出処理装置５１は、変換後の位置Ｐｇ（ｘｇ，ｙｇ，ｚｇ）を、施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳの位置Ｐｒ（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）、すなわち形状情報とする。本実施形態においては、形状情報の一例として施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳの位置Ｐｒを示しているが、形状情報はこれに限定されない。例えば、形状情報は、施工後における施工対象ＯＢＰの表面の位置及び施工途中における施工対象ＯＢＰの表面の位置であってもよい。

【0079】

検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像された施工対象ＯＢＰの領域全体にわたって、施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳの位置Ｐｒ（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）を求める。本実施形態において、検出処理装置５１は、所定の単位毎に、図１０に示されるように、求めた位置Ｐｒ（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）のデータファイルＥＭＤを生成する。図１０に示されるデータファイルＥＭＤは、ｎ個（ｎは１以上の整数）の位置Ｐｒ（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）の集合である。データファイルＥＭＤも、本実施形態における形状情報に該当する。

【0080】

所定の単位は、例えば、一回の撮像によって得られた施工対象ＯＢＰの範囲、及び予め定めた施工対象ＯＢＰの範囲が挙げられる。予め定めた施工対象ＯＢＰの範囲は、一回の撮像によって得られた範囲の一部であってもよいし、一回の撮像によって得られた範囲を超える範囲であってもよい。後者の場合には複数回の撮像によって得られた範囲が対象となる。

【0081】

本実施形態において、検出処理装置５１はデータファイルＥＭＤを生成したら、自身の記憶部に記憶させる。そして、検出処理装置５１は、データファイルＥＭＤの位置Ｐｒを用いて、目標施工情報を生成する。この他にも、施工管理装置５７は、検出処理装置５１が生成したデータファイルＥＭＤを、通信装置２５から図３に示される管理装置６１、携帯端末装置６４及び他の油圧ショベル１ｏｔの少なくとも一つに送信してもよい。次に、目標施工情報について説明する。

【0082】

＜目標施工情報＞
図１１、図１２及び図１３は、実施形態１に係る作業機械の制御システム５０が生成する目標施工情報を説明するための図である。本実施形態において、図３に示される施工情報生成装置５２は、検出処理装置５１によって生成された形状情報を用いて、目標施工情報、すなわち施工対象ＯＢＰが施工される際に目標となる形状の位置情報を求める。本実施形態において、施工情報生成装置５２は、図１１及び図１２に示されるように、施工情報生成装置５２は、形状情報に含まれる施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳの位置を示す情報を加工することによって、表面ＯＢＳの位置を変更して、目標施工情報を得る。

【0083】

図１１に示される例は、施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳから距離ΔＤＰｔの範囲を除去（掘削）する施工例を示している。この場合、施工情報生成装置５２は、施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳの位置Ｐｒａ（Ｘｇａ，Ｙｇａ，Ｚｇａ）を、距離ΔＤＰｔだけ低くした位置Ｐｔａ（Ｘｔａ，Ｙｔａ，Ｚｔａ）を求める。本実施形態において、施工情報生成装置５２は、位置Ｐｒａ（Ｘｇａ，Ｙｇａ，Ｚｇａ）のＺｇａをΔＤＰｔだけ減じることにより、位置Ｐｒａ（Ｘｇａ，Ｙｇａ，Ｚｇａ）を、距離ΔＤＰｔだけ低い位置に移動させる。したがって、位置Ｐｔａ（Ｘｔａ，Ｙｔａ，Ｚｔａ）は、位置Ｐｔａ（Ｘｇａ，Ｙｇａ，Ｚｇａ−ΔＤＰｔ）となる。このようにして得られた位置Ｐｔａ（Ｘｔａ，Ｙｔａ，Ｚｔａ）が、目標施工情報となる。施工情報生成装置５２は、図３に示される検出処理装置５１から形状情報、本実施形態ではデータファイルＥＭＤを取得し、データファイルＥＭＤに含まれるすべての位置Ｐｒ（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）に対してＺｇの値からΔＤＰｔだけ減算することにより、目標施工情報を生成する。

【0084】

図１２に示される例は、施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳから距離ΔＡＤｔの範囲に、例えば土、砂又は岩石のような物体を盛る施工例を示している。この場合、施工情報生成装置５２は、施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳの位置Ｐｒｂ（Ｘｇｂ，Ｙｇｂ，Ｚｇｂ）を、距離ΔＡＤｔだけ高くした位置Ｐｔｂ（Ｘｔｂ，Ｙｔｂ，Ｚｔｂ）を求める。本実施形態において、施工情報生成装置５２は、位置Ｐｒｂ（Ｘｇｂ，Ｙｇｂ，Ｚｇｂ）のＺｇにΔＡＤｔを加算することにより、位置Ｐｒｂ（Ｘｇｂ，Ｙｇｂ，Ｚｇｂ）を、距離ΔＡＤｔだけ高い位置に移動させる。したがって、位置Ｐｔｂ（Ｘｔｂ，Ｙｔｂ，Ｚｔｂ）は、位置Ｐｔｂ（Ｘｇｂ，Ｙｇｂ，Ｚｇｂ＋ΔＡＤｔ）となる。このようにして得られた位置Ｐｔｂ（Ｘｔｂ，Ｙｔｂ，Ｚｔｂ）が、目標施工情報となる。施工情報生成装置５２は、図３に示される検出処理装置５１から形状情報、本実施形態ではデータファイルＥＭＤを取得し、データファイルＥＭＤに含まれるすべての位置Ｐｒ（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）に対してＺｇの値にΔＡＤｔを加算することにより、目標施工情報を生成する。

【0085】

このように、図１１及び図１２に示される施工は、施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳを一定の深さ（ΔＤｐｔ）又は一定の高さ（ΔＡＤｔ）に変更（オフセット）する施工である。この他にも、例えば、施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳに所定の傾斜を有する勾配を設けるような施工に、制御システム５０が適用されてもよい。このような施工は、例えば、施工後の地形が、水はけがよい地形になるように施工する場合に行われる。少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像された画像に基づき検出処理装置５１が形状情報を生成した後、施工情報生成装置５２は、形状情報が示す表面ＯＢＳの位置のＺｇ座標について所定の距離を減算又は加算して、表面ＯＢＳに対し所定の勾配が設けられた目標施工情報を生成する。この場合も、施工情報生成装置５２は、形状情報に含まれる施工対象ＯＢＰの表面ＯＢＳの位置を示す情報を加工することによって、表面ＯＢＳの位置を変更して、目標施工情報を得ることになる。

【0086】

施工現場が広い場合、図１３に示されるように、少なくとも一対の撮像装置３０が撮像する施工対象ＯＢＰａ，ＯＢＰｂは、施工現場全体の施工対象ＯＢＰｔの一部となることがある。施工対象ＯＢＰａ，ＯＢＰｂの表面にある位置Ｐｒａ，Ｐｒｂから得られた位置Ｐｔａ，Ｐｔｂを目標施工情報とする範囲ＯＢＰｔａ，ＯＢＰｔｂも、施工現場全体の一部の情報となる。施工管理装置５７は、形状情報と、この形状情報から得られた目標施工情報との差分を用いて、施工対象ＯＢＰから除去する土の量又は施工対象ＯＢＰに盛る土の量を求めることができる。

【0087】

施工管理装置５７が、油圧ショベル１の外部に設けられた、例えば管理装置６１に設けられている場合、施工管理装置５７は、油圧ショベル１から通信装置２５を介して形状情報を取得する。施工管理装置５７は、取得した形状情報と、この形状情報から得られた目標施工情報との差分を用いて、施工対象ＯＢＰから除去する土の量又は施工対象ＯＢＰに盛る土の量を求める。この場合、施工管理装置５７は、油圧ショベル１から形状情報を取得して目標施工情報を生成する。施工管理装置５７は、形状情報及び目標施工情報を油圧ショベル１から取得して、施工対象ＯＢＰから除去する土の量又は施工対象ＯＢＰに盛る土の量を求めてもよい。

【0088】

施工情報生成装置５２は、目標施工情報を生成したら、自身の記憶部に記憶させる。施工情報生成装置５２の記憶部に記憶された目標施工情報は、作業機制御装置５６が作業機制御を実行する際の目標値として使用される。本実施形態において、作業機制御装置５６は、作業機２、より具体的にはバケット８の刃先８ＢＴが、目標施工情報に沿うように、油圧ショベル１の作業機２を制御する。すなわち、作業機制御装置５６は、バケット８の刃先８ＢＴを、目標施工情報によって表された、施工対象が施工されるときに目標とされる形状に沿って移動させる。施工管理装置５７は、施工情報生成装置５２が生成した目標施工情報を、通信装置２５から図３に示される管理装置６１、携帯端末装置６４及び他の油圧ショベル１ｏｔの少なくとも一つに送信してもよい。次に、本実施形態に係る施工方法の処理例を説明する。

【0089】

＜実施形態１に係る施工方法の処理例＞
図１４は、実施形態１に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。制御システム５０を有する油圧ショベル１は、本実施形態に係る施工方法を実行する。より詳細には、制御システム５０は、施工対象ＯＢＰの形状情報を求め、得られた形状情報から目標施工情報を生成する。そして、制御システム５０は、得られた目標施工情報に沿うように作業機２を制御する。

【0090】

図３に示される撮像スイッチ３２がオペレータによって操作されると、撮像スイッチ３２から制御システム５０に、施工対象ＯＢＰを撮像装置３０に撮像させるための撮像指令が検出処理装置５１に入力される。検出処理装置５１は、撮像指令が入力されると、ステップＳ１０１において、少なくとも一対の撮像装置３０に施工対象ＯＢＰを撮像させる。ステップＳ１０２において、検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０が撮像した画像にステレオ方式による画像処理を施して施工対象ＯＢＰの位置（三次元位置）を求め、得られた施工対象ＯＢＰの位置を用いて施工対象ＯＢＰの形状情報を生成する。形状情報を生成する手法は、前述した通りである。

【0091】

ステップＳ１０３において、施工情報生成装置５２は、検出処理装置５１から形状情報を取得し、目標施工情報を生成する。ステップＳ１０４において、施工情報生成装置５２は、生成した目標施工情報を自身の記憶部に記憶させる。目標施工情報を生成する手法は、前述した通りである。ステップＳ１０５において、油圧ショベル１は、施工対象ＯＢＰを施工する。このとき、作業機制御装置５６は、作業機制御を実行する。すなわち、作業機制御装置５６は、目標施工情報によって表された、施工対象ＯＢＰの施工時において目標とされる形状に沿って、バケット８の刃先８ＢＴを移動させる。

【0092】

本実施形態では、油圧ショベル１が目標施工情報に基づき作業機制御を実行して施工する。施工現場では、作業者がスコップ等の作業具を使って手作業で掘削等をすることもある。このような場合、作業者は、油圧ショベル１から送信され、携帯端末装置６４に取得された目標施工情報を確認して掘削等の施工を行ってもよい。

【0093】

施工が終了したら、ステップＳ１０６において、検出処理装置５１は施工後の施工対象ＯＢＰを少なくとも一対の撮像装置３０に撮像させ、得られた画像を用いて形状情報を生成する。次に、ステップＳ１０７において、施工管理装置５７は、検出処理装置５１が生成した施工後の形状情報を管理装置６１に送信する。施工管理装置５７は、施工後の形状情報を図３に示される携帯端末装置６４に送信してもよい。施工後の形状情報を取得した管理装置６１は、図３に示される携帯端末装置６４に施工後の形状情報を送信してもよい。図１４に示される施工方法の処理例を示すフローチャートにおいて、ステップＳ１０６及びステップＳ１０７は実行されなくてもよい。

【0094】

本実施形態においては、例えば、少なくとも一対の撮像装置３０によって施工前の形状情報又は施工後の形状情報が得られた日時が図示しない計時装置から取得される。取得された日時を示す情報は、施工後の形状情報に付与される。また、少なくとも一対の撮像装置３０によって施工前の形状情報又は施工後の形状情報が得られた場所を示す位置情報が位置検出装置２３から取得され、取得された位置情報が施工後の形状情報に付与される。

【0095】

このようにすることで、管理装置６１及び携帯端末装置６４の少なくとも一方は、制御システム５０から送信された、所定の施工現場について施工前後の形状情報を表示装置の画面に表示させることにより、施工の進捗状況を表示させることができる。また、管理装置６１及び携帯端末装置６４の少なくとも一方は、所定の施工現場の形状情報を時系列に並べて表示装置の画面に表示させたり、コマ送りで表示させたりすることにより、日々の施工の進捗状況が分かりやすく表示される。

【0096】

本実施形態において、施工管理装置５７は、施工後の形状情報に加え、目標施工情報を管理装置６１及び携帯端末装置６４の少なくとも一方に送信してもよい。施工後の形状情報及び目標施工情報が、油圧ショベル１から管理装置６１のみに送信される場合、管理装置６１は、施工後の形状情報及び目標施工情報を携帯端末装置６４に送信してもよい。このようにすることで、管理装置６１及び携帯端末装置６４の少なくとも一方は、施工後の形状情報と目標施工情報とを表示装置の画面に並べて表示したり、重ねて表示したりすることができるので、管理者等は、施工の進捗状況を迅速かつ容易に確認できる。

【0097】

制御システム５０は、油圧ショベル１に設けられた少なくとも一対の撮像装置３０を用いて施工対象を検出し、検出結果である少なくとも一対の画像から施工対象の形状情報を求め、得られた形状情報から対象を施工するときに目標とする形状の情報である形状情報を求める。したがって、制御システム５０は、作業者が施工現場において、測量器等を使用して施工対象を測量して対象の形状を求めていた作業を不要にさせ、また、求められた施工対象に基づく目標とする形状の生成作業、つまり目標とする形状の情報を設計する作業を不要にさせる。その結果、制御システム５０は、施工対象の現況地形を測量する手間及び施工対象の施工時に目標となる形状を求める際の手間を低減することができる。制御システム５０は、作業者による、測量器等を使用した測量が困難である場所も、撮像装置３０が撮像できる場所であれば目標施工情報を生成できるので、より効率的に作業機械による施工及び作業者の手による掘削等の施工が実現できる。また、制御システム５０によって施工対象の測量ができるため、施工現場で測量を行う作業者の負担が軽減される。

【0098】

例えば、ＣＡＤ（Computer Aided Design）等の設計ツールで作成された、施工対象の目標施工情報が存在する場合、作業機械によって施工を行うために、その目標施工情報が示す場所、すなわちこれから施工しようとする場所に作業機械を移動させることが必要になる場合がある。制御システム５０を有する油圧ショベル１は、少なくとも一対の撮像装置３０を有し、これから施工する施工対象を少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像し、撮像結果に基づいて目標施工情報を生成する。このように、油圧ショベル１は、測量器として機能するとともに設計ツールとして機能する。つまり、施工する場所で、施工対象の目標施工情報を生成できるので、これから施工しようとする場所に移動しなくてもよい。その結果、移動時間及び設計期間が短縮できるので、作業効率が向上する。

【0099】

施工時において、これから施工しようとする施工対象の形状は、施工計画を立案し、目標施工情報を生成したときと比較して変化していることがある。例えば、土盛りをする計画の施工対象が土砂で埋まってしまった場合、土盛りではなく土砂の除去が必要になる。また、掘削をする計画の施工対象の土が雨等によって流されてしまった場合、土盛りをする必要がある。この場合、施工計画を立案したときの目標施工情報では不適切となる可能性がある。制御システム５０は、油圧ショベル１が施工対象を施工する前に、少なくとも一対の撮像装置３０によって施工対象を撮像し、撮像結果に基づいて目標施工情報を生成する。すなわち、制御システム５０は、施工直前の施工対象の形状に基づいて、適切な目標施工情報を生成できる。

【0100】

前述した作業機制御は、油圧ショベル１のオペレータの技量が未熟であっても高度な作業を実現することができるが、制御システム５０が実行する作業機制御は、目標施工情報がないと実現できない。制御システム５０は、目標施工情報が存在しない場合であっても、これから施工する施工対象を撮像し、撮像結果に基づいて目標施工情報を生成するので、予め目標施工情報を準備しなくても作業機制御による施工が実現できる。

【0101】

本実施形態において、制御システム５０は、少なくとも一対の撮像装置３０を用いて施工対象ＯＢＰの形状情報を得ているが、形状情報は他の方法によって得てもよい。例えば、制御システム５０は、油圧ショベル１の作業機２が有するバケット８の一部（刃先８ＢＴ）を施工対象ＯＢＰに接触させ、接触させたバケット８の一部の位置を作業機２の姿勢及び寸法から求めることで、形状情報を得てもよい。

【0102】

本実施形態で開示した構成は、以下の実施形態においても適宜適用することができる。

【0103】

実施形態２．
実施形態２は、複数の作業機械が作業する施工現場において、制御システム５０を有する油圧ショベル１が施工対象ＯＢＰの情報を取得して形状情報及び目標施工情報を生成する。そして、油圧ショベル１は、生成した目標施工情報を他の作業機械に送信する。油圧ショベル１及び他の作業機械は、油圧ショベル１によって生成された目標施工情報を用いて施工対象ＯＢＰを施工する。他の作業機械は、図３に示される他の油圧ショベル１ｏｔの他、例えば、ブルドーザー、ホイールローダー及びグレーダーであってもよい。他の作業機械は、制御システム５０を備えていてもよいし、備えていなくてもよいが、少なくとも通信装置を備えている。

【0104】

図１５は、実施形態２に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。図３に示される撮像スイッチ３２がオペレータによって操作されて撮像指令が検出処理装置５１に入力されると、ステップＳ２０１において、検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０に施工対象ＯＢＰを撮像させる。少なくとも一対の撮像装置３０が撮像する範囲は、油圧ショベル１が施工する範囲だけでなく、施工現場で作業する他の作業機械、例えば図３に示される他の油圧ショベル１ｏｔが施工する範囲も撮像する。油圧ショベル１は、他の作業機械が施工する範囲を撮像するために施工現場を移動してもよい。

【0105】

ステップＳ２０２において、検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０が撮像した画像にステレオ方式による画像処理を施して施工対象ＯＢＰの位置（三次元位置）を求め、得られた施工対象ＯＢＰの位置を用いて施工対象ＯＢＰの形状情報を生成する。形状情報を生成する手法は、実施形態１で説明した通りである。

【0106】

ステップＳ２０３において、施工情報生成装置５２は、検出処理装置５１から形状情報を取得し、目標施工情報を生成する。目標施工情報を生成する手法は、実施形態１で説明した通りである。施工情報生成装置５２は、生成した目標施工情報を自身の記憶部に記憶させる。この場合、生成されたすべての目標施工情報、すなわち油圧ショベル１の施工対象ＯＢＰの目標施工情報及び他の作業機械の施工対象ＯＢＰの目標施工情報が施工情報生成装置５２の記憶部に記憶される。ステップＳ２０３において、制御システム５０は、生成された目標施工情報を記憶部に記憶せず、次のステップＳ２０４を実行するため、目標施工情報が生成されたら直ちに他の作業機械に送信するようにしてもよい。

【0107】

ステップＳ２０４において、施工情報生成装置５２又は施工管理装置５７は、図３に示される通信装置２５を介して他の作業機械に目標施工情報を送信する。ステップＳ２０５Ａにおいて、油圧ショベル１は、生成した目標施工情報を用いて施工対象ＯＢＰを施工する。ステップＳ２０５Ｂにおいて、他の作業機械は、油圧ショベル１から取得した目標施工情報を用いて施工対象ＯＢＰを施工する。油圧ショベル１及び他の作業機械は、作業機制御装置５６を備えており、目標施工情報に沿って作業機制御を実行可能である。油圧ショベル１及び他の作業機械は、ステップＳ２０５Ａ及びステップＳ２０５Ｂにおいて、目標施工情報によって表された、施工対象ＯＢＰの施工時において目標とされる形状に沿って、バケット８の刃先８ＢＴ及び作業機２を移動させる。

【0108】

他の作業機械は、作業機制御装置５６を備えずに、目標施工情報と自身の作業機２との位置関係が表示装置５８の画面５８Ｄに施工のガイダンス画像として表示可能なものであってもよい。この場合、他の作業機械のオペレータは、画面５８Ｄを見ながら目標施工情報が示す形状に沿って作業機２を操作する。

【0109】

施工が終了したら、ステップＳ２０６において、検出処理装置５１は施工後の施工対象ＯＢＰを少なくとも一対の撮像装置３０に撮像させ、得られた画像を用いて形状情報を生成する。このとき、検出処理装置５１は、他の作業機械が施工した施工対象ＯＢＰも撮像して形状情報を生成する。油圧ショベル１は、他の作業機械が施工した範囲を撮像するために施工現場を移動したり、旋回体３を旋回させたりしてもよい。

【0110】

次に、ステップＳ２０７において、施工管理装置５７は、検出処理装置５１が生成した施工後の形状情報を管理装置６１に送信する。施工管理装置５７が施工後の形状情報を図３に示される携帯端末装置６４に送信してもよいこと、施工後の形状情報に加え、目標施工情報を管理装置６１及び携帯端末装置６４の少なくとも一方に送信してもよいこと等は、実施形態１と同様である。本実施形態において、図１５に示された施工方法の処理例を示すフローチャートにおいて、ステップＳ２０６及びステップＳ２０７は実行されなくてもよい。

【0111】

制御システム５０を有している作業機械、本実施形態では油圧ショベル１が、施工現場に存在する他の作業機械の施工対象の目標施工情報を生成する。このため、制御システム５０を有している作業機械が施工現場に少なくとも１台存在すれば、この作業機械が施工現場の目標施工情報を生成し、他の作業機械は作成された目標施工情報を利用して施工することができる。このため、例えば、目標施工情報が存在しない施工現場を複数の作業機械で施工するときの効率が向上する。

【0112】

本実施形態で開示した構成は、以下の実施形態においても適宜適用することができる。

【0113】

実施形態３．
実施形態３は、油圧ショベル１が作業する施工現場において、制御システム５０を有する油圧ショベル１が施工対象ＯＢＰの情報を取得して形状情報を生成し、生成した形状情報を、図３に示される管理施設６０の管理装置６１に送信する。管理装置６１は、油圧ショベル１から取得した形状情報を用いて目標施工情報を生成して、油圧ショベル１に送信する。油圧ショベル１は、管理装置６１が生成した目標施工情報を用いて施工対象ＯＢＰを施工する。本実施形態は、管理装置６１が目標施工情報を生成することにより、油圧ショベル１の制御システム５０、より詳細には施工情報生成装置５２の負荷を低減する。

【0114】

図１６は、実施形態３に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。図３に示される撮像スイッチ３２がオペレータによって操作されて撮像指令が検出処理装置５１に入力されると、ステップＳ３０１において、検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０に施工対象ＯＢＰを撮像させる。少なくとも一対の撮像装置３０が撮像する範囲は、油圧ショベル１が施工する範囲だけでなく、施工現場で作業する他の作業機械、例えば図３に示される他の油圧ショベル１ｏｔが施工する範囲も撮像する。油圧ショベル１は、他の作業機械が施工する範囲を撮像するために施工現場を移動してもよい。

【0115】

ステップＳ３０２において、検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０が撮像した画像にステレオ方式による画像処理を施して施工対象ＯＢＰの位置（三次元位置）を求め、得られた施工対象ＯＢＰの位置を用いて施工対象ＯＢＰの形状情報を生成する。形状情報を生成する手法は、実施形態１で説明した通りである。

【0116】

ステップＳ３０３において、検出処理装置５１は、図３に示される通信装置２５を介して管理施設６０の管理装置６１に形状情報を送信する。ステップＳ３０４において、管理装置６１は、油圧ショベル１から取得した形状情報から目標施工情報を生成する。生成された目標施工情報は、管理装置６１の記憶部に記憶される。目標施工情報を生成する手法は、実施形態１で説明した通りである。

【0117】

ステップＳ３０５において、管理装置６１は、管理施設６０の通信装置６２を介して、生成された目標施工情報を、油圧ショベル１及び他の作業機械に送信する。ステップＳ３０６Ａにおいて、油圧ショベル１は、管理装置６１から取得した目標施工情報を用いて施工対象ＯＢＰを施工する。ステップＳ３０６Ｂにおいて、他の作業機械は管理装置６１から取得した目標施工情報を用いて施工対象ＯＢＰを施工する。ステップＳ３０６Ａ及びステップＳ３０６Ｂにおいて、油圧ショベル１及び他の作業機械は、目標施工情報によって表された、施工対象ＯＢＰの施工時において目標とされる形状に沿って、バケット８の刃先８ＢＴ及び作業機２を移動させる。

【0118】

油圧ショベル１及び他の作業機械の少なくとも一方は、作業機制御装置５６を備えずに、目標施工情報と自身の作業機２との位置関係が表示装置５８の画面５８Ｄに施工のガイダンス画像として表示可能なものであってもよい。実施形態２で説明したように、オペレータは、画面５８Ｄを見ながら目標施工情報が示す形状に沿って作業機２を操作する。

【0119】

施工が終了したら、ステップＳ３０７において、油圧ショベル１の検出処理装置５１は、施工後の施工対象ＯＢＰを少なくとも一対の撮像装置３０に撮像させ、得られた画像を用いて形状情報を生成する。このとき、検出処理装置５１は、他の作業機械が施工した施工対象ＯＢＰも撮像して形状情報を生成する。次に、ステップＳ３０８において、施工管理装置５７は、検出処理装置５１が生成した施工後の形状情報を管理装置６１に送信する。施工後の形状情報を取得した管理装置６１は、ステップＳ３０９において記憶部に施工後の形状情報を記憶させる。管理装置６１は、図３に示される携帯端末装置６４に施工後の形状情報を送信してもよい。

【0120】

第１変形例．
図１７は、実施形態３の第１変形例に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。第１変形例において、管理装置６１が生成した目標施工情報は、制御システム５０を有する油圧ショベル１を介して他の作業機械に送信される点が前述した実施形態３とは異なる。ステップＳ４０１からステップＳ４０５は、実施形態３のステップＳ３０１からステップＳ３０５と同様なので説明を省略する。ステップＳ４０６において、管理装置６１から目標施工情報を取得した油圧ショベル１の制御システム５０の施工管理装置５７は、自身の記憶部に目標施工情報を記憶させるとともに、通信装置２５を介して他の作業機械に目標施工情報を送信する。

【0121】

ステップＳ４０７において、油圧ショベル１は、管理装置６１から取得した目標施工情報を用いて施工対象ＯＢＰを施工する。ステップＳ４０８において、他の作業機械は、油圧ショベル１を経由して、管理装置６１から取得した目標施工情報を用いて施工対象ＯＢＰを施工する。ステップＳ４０７及びステップＳ４０８の施工は、実施形態３のステップＳ３０６Ａ及びステップＳ３０６Ｂの施工と同様である。

【0122】

施工が終了したら、ステップＳ４０９において、油圧ショベル１の検出処理装置５１は、施工後の施工対象ＯＢＰを少なくとも一対の撮像装置３０に撮像させ、得られた画像を用いて形状情報を生成する。このとき、検出処理装置５１は、他の作業機械が施工した施工対象ＯＢＰも撮像して形状情報を生成する。次に、ステップＳ４１０において、施工管理装置５７は、検出処理装置５１が生成した施工後の形状情報を管理装置６１に送信する。施工後の形状情報を取得した管理装置６１は、ステップＳ４１１において記憶部に施工後の形状情報を記憶させる。管理装置６１は、図３に示される携帯端末装置６４に施工後の形状情報を送信してもよい。

【0123】

第２変形例．
第２変形例は、制御システム５０を有する油圧ショベル１が複数台、施工現場で施工する場合の施工方法である。第２変形例において、それぞれの油圧ショベル１が生成した形状情報が管理装置６１に送信され、管理装置６１はそれぞれの油圧ショベル１から取得した目標施工情報を生成し、それぞれの油圧ショベル１に送信する。それぞれの油圧ショベル１は、管理装置６１から取得した目標施工情報を用いて施工する。

【0124】

図１８は、実施形態３の第２変形例に係る施工方法の処理例を示すフローチャートである。図１９及び図２０は、実施形態３の第２変形例に係る施工方法を説明するための図である。次の説明において、２台の油圧ショベル１が施工現場で施工する場合を想定する。便宜上、１台の油圧ショベル１を油圧ショベル１ａと表記し、もう１台の油圧ショベル１を油圧ショベル１ｂと表記する。本変形例において、施工現場で施工する油圧ショベル１の台数は２台に限定されるものではない。

【0125】

ステップＳ５０１ＡからステップＳ５０３Ａ及びステップＳ５０１ＢからステップＳ５０３Ｂは、実施形態３のステップＳ３０１からステップＳ３０３と同様なので説明を省略する。ステップＳ５０４において、管理装置６１は、油圧ショベル１から取得した形状情報から目標施工情報を生成する。生成された目標施工情報は、管理装置６１の記憶部に記憶される。目標施工情報を生成する手法は、実施形態１で説明した通りである。図１９に示されるように、油圧ショベル１ａ，１ｂから取得された形状情報ＳＩａ、ＳＩｂは、施工現場全体の施工対象ＯＢＰｔの一部である。管理装置６１は、形状情報ＳＩａ，ＳＩｂに対応する目標施工情報ＴＩａ，ＴＩｂを生成する。ステップＳ５０５において、管理装置６１は、管理施設６０の通信装置６２を介して、生成された目標施工情報を、油圧ショベル１ａ，１ｂに送信する。

【0126】

管理装置６１から目標施工情報ＴＩａ，ＴＩｂを取得した油圧ショベル１ａ，１ｂの制御システム５０の施工管理装置５７は、自身の記憶部に目標施工情報ＴＩａ，ＴＩｂを記憶させる。ステップＳ５０６Ａ及びステップＳ５０６Ｂにおいて、油圧ショベル１ａ，１ｂは、管理装置６１から取得した目標施工情報ＴＩａ，ＴＩｂを用いて施工対象ＯＢＰを施工する。ステップＳ５０６Ａ及びステップＳ５０６Ｂの施工は、実施形態３のステップＳ３０６Ａ及びステップＳ３０６Ｂの施工と同様である。

【0127】

施工が終了したら、ステップＳ５０７Ａ及びステップＳ５０７Ｂにおいて、油圧ショベル１ａ，１ｂの検出処理装置５１は、施工後の施工対象ＯＢＰを少なくとも一対の撮像装置３０に撮像させ、得られた画像を用いて形状情報を生成する。次に、ステップＳ５０８Ａ及びステップＳ５０８Ｂにおいて、油圧ショベル１ａ，１ｂの施工管理装置５７は、検出処理装置５１が生成した施工後の形状情報を管理装置６１に送信する。施工後の形状情報を取得した管理装置６１は、ステップＳ５０９において記憶部に施工後の形状情報を記憶させる。管理装置６１は、図３に示される携帯端末装置６４に施工後の形状情報を送信してもよい。

【0128】

図２０は、施工後の形状情報ＳＩａｓ，ＳＩｂｓを施工現場全体の施工対象ＯＢＰｔに表示させた状態を示している。このように、施工後の形状情報ＳＩａｓ，ＳＩｂｓと施工現場全体の施工対象ＯＢＰｔとを合わせることにより、管理者は、施工の進捗状況を容易に把握することができる。

【0129】

本実施形態及びその変形例において、管理装置６１は、制御システム５０を有する油圧ショベルから送信された形状情報を用いて目標施工情報を生成するので、制御システム５０の負荷を低減できる。本実施形態で開示した構成は、以下の実施形態においても適宜適用することができる。

【0130】

実施形態４．
図２１は、実施形態４に係る管理システム１００Ａを示す図である。管理システム１００Ａは、管理施設６０Ａの操作装置６６によって油圧ショベル１Ａが遠隔操作されるシステムである。油圧ショベル１Ａは、実施形態１から実施形態３の油圧ショベル１が有する制御システム５０に加え、遠隔操作装置６５を有する作業機械である。管理施設６０Ａの管理装置６１Ａは、操作装置６６からの入力を用いて、油圧ショベル１Ａを操作するための操作指令を生成し、通信装置６２及びアンテナ６３から送信する。油圧ショベル１Ａの遠隔操作装置６５は、通信回線ＮＴＷを介して操作指令を取得し、制御システム５０を介して油圧ショベル１Ａを制御する。

【0131】

油圧ショベル１Ａの制御システム５０が生成した形状情報及び目標施工情報の少なくとも一方は、管理装置６１Ａが取得し、施工状況の管理等に用いられる。管理施設６０Ａにおいて、オペレータは、油圧ショベル１Ａの施工中において、施工対象ＯＢＰの画像を表示装置６７に表示させながら、操作装置６６を操作する。油圧ショベル１Ａの動作中において、油圧ショベル１Ａが有する少なくとも一対の撮像装置３０が施工対象ＯＢＰを撮像してもよいし、撮像装置３０とは異なる撮像装置が施工対象ＯＢＰを撮像してもよい。少なくとも一対の撮像装置３０が、油圧ショベル１Ａの動作中に施工対象ＯＢＰを撮像するようにすれば、新たな撮像装置を油圧ショベル１Ａに設ける必要がなくなるので好ましい。

【0132】

以上、実施形態を説明したが、前述した内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。作業機械は、施工対象を施工、例えば掘削及び運搬等を行うことができれば油圧ショベルに限定されず、例えば、ホイールローダー及びブルドーザーのような作業機械であってもよい。

【符号の説明】

【0133】

１，１Ａ，１ａ，１ｂ 油圧ショベル
２ 作業機
３ 旋回体
４ 運転室
５ 走行体
８ バケット
８ＢＴ 刃先
２１，２２ アンテナ
２３ 位置検出装置
２５ 通信装置
２７ 内燃機関
２８ 油圧ポンプ
２９ コントロールバルブ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 撮像装置
５０ 作業機械の制御システム
５１ 検出処理装置
５２ 施工情報生成装置
５３ センサ制御装置
５４ 機関制御装置
５５ ポンプ制御装置
５６ 作業機制御装置
５７ 施工管理装置
５８ 表示装置
５９ 信号線
６０，６０Ａ 管理施設
６１，６１Ａ 管理装置
６２ 通信装置
６４ 携帯端末装置
６５ 遠隔操作装置
１００，１００Ａ 作業機械の管理システム
ＥＭＤ データファイル
ＩＯ 入出力部
ＭＲ 記憶部
ＮＴＷ 通信回線
ＰＲ 処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】