(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022165576
(43)【公開日】2022-11-01
(54)【発明の名称】作業車両
(51)【国際特許分類】
E02F 3/43 20060101AFI20221025BHJP
E02F 9/26 20060101ALI20221025BHJP
【ＦＩ】
E02F3/43 F
E02F9/26 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021070973
(22)【出願日】2021-04-20
(71)【出願人】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000442
【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】日高 伸幸
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 駿
(72)【発明者】
【氏名】大野 貴寛
【テーマコード（参考）】
2D003
2D015
【Ｆターム（参考）】
2D003AA01
2D003AB03
2D003AB04
2D003BA02
2D003BB04
2D003CA02
2D003DA02
2D003DB04
2D003DB05
2D003EA01
2D003FA02
2D015HA03
2D015HB04
2D015HB05
(57)【要約】
【課題】作業装置に装備される部品点数の増加を抑制しながらも、作業装置の姿勢を精度よく演算することが可能な作業車両を提供する。
【解決手段】油圧駆動式の作業装置２を有するホイールローダ１において、車体に取り付けられ、バケットシリンダ２４を撮像するカメラ３と、カメラ３で撮像されたバケットシリンダ２４の画像であるシリンダ画像を解析するコントローラ５，５Ａと、を有し、カメラ３は、作業装置２の可動範囲においてバケットシリンダ２４を撮像可能とする位置に配置されており、コントローラ５，５Ａは、作業装置２に係る寸法データを含む複数のパラメータＬ１～Ｌ１４を記憶しており、カメラ３により撮像されたシリンダ画像を取得し、取得されたシリンダ画像からバケットシリンダ２４に係る複数の投影寸法を演算し、演算された複数の投影寸法および記憶されている複数のパラメータＬ１～Ｌ１４に基づいて、作業装置２の姿勢を演算する。
【選択図】図１０
【解決手段】油圧駆動式の作業装置２を有するホイールローダ１において、車体に取り付けられ、バケットシリンダ２４を撮像するカメラ３と、カメラ３で撮像されたバケットシリンダ２４の画像であるシリンダ画像を解析するコントローラ５，５Ａと、を有し、カメラ３は、作業装置２の可動範囲においてバケットシリンダ２４を撮像可能とする位置に配置されており、コントローラ５，５Ａは、作業装置２に係る寸法データを含む複数のパラメータＬ１～Ｌ１４を記憶しており、カメラ３により撮像されたシリンダ画像を取得し、取得されたシリンダ画像からバケットシリンダ２４に係る複数の投影寸法を演算し、演算された複数の投影寸法および記憶されている複数のパラメータＬ１～Ｌ１４に基づいて、作業装置２の姿勢を演算する。
【選択図】図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体に取り付けられた作業装置と、
前記作業装置を駆動する油圧シリンダと、を備えた作業車両において、
前記油圧シリンダに係る寸法を示す標識と、
前記車体に取り付けられ、前記標識を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像された前記標識の画像である標識画像を解析するコントローラと、を有し、
前記撮像装置は、
前記作業装置の可動範囲において前記標識を撮像可能とする位置に配置され、
前記コントローラは、
前記作業装置に係る寸法データを含む複数のパラメータを記憶し、
前記撮像装置により撮像された前記標識画像を取得し、
取得された前記標識画像から前記標識に係る複数の投影寸法を演算し、
演算された前記複数の投影寸法および記憶されている前記複数のパラメータに基づいて、前記作業装置の姿勢を演算する
ことを特徴とする作業車両。
前記作業装置を駆動する油圧シリンダと、を備えた作業車両において、
前記油圧シリンダに係る寸法を示す標識と、
前記車体に取り付けられ、前記標識を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像された前記標識の画像である標識画像を解析するコントローラと、を有し、
前記撮像装置は、
前記作業装置の可動範囲において前記標識を撮像可能とする位置に配置され、
前記コントローラは、
前記作業装置に係る寸法データを含む複数のパラメータを記憶し、
前記撮像装置により撮像された前記標識画像を取得し、
取得された前記標識画像から前記標識に係る複数の投影寸法を演算し、
演算された前記複数の投影寸法および記憶されている前記複数のパラメータに基づいて、前記作業装置の姿勢を演算する
ことを特徴とする作業車両。
【請求項2】
請求項１に記載の作業車両において、
前記作業装置を操作するための操作装置と、
前記操作装置を操作端位置で保持するデテント機能を有するデテント機構と、を有し、
前記コントローラは、
演算された前記作業装置の姿勢に基づいて、前記デテント機能を設定する設定信号または前記デテント機能を解除する解除信号を前記デテント機構に対して出力する
ことを特徴とする作業車両。
前記作業装置を操作するための操作装置と、
前記操作装置を操作端位置で保持するデテント機能を有するデテント機構と、を有し、
前記コントローラは、
演算された前記作業装置の姿勢に基づいて、前記デテント機能を設定する設定信号または前記デテント機能を解除する解除信号を前記デテント機構に対して出力する
ことを特徴とする作業車両。
【請求項3】
請求項１に記載の作業車両において、
前記車体に設けられた運転室を備え、
前記作業装置は、前記運転室の一側に配置されており、
前記撮像装置は、前記運転室に取り付けられている
ことを特徴とする作業車両。
前記車体に設けられた運転室を備え、
前記作業装置は、前記運転室の一側に配置されており、
前記撮像装置は、前記運転室に取り付けられている
ことを特徴とする作業車両。
【請求項4】
請求項１に記載の作業車両において、
前記作業装置は、
前記車体の前部に上下方向に回動可能に取り付けられたリフトアームと、
前記リフトアームの先端部に上下方向に回動可能に取り付けられたバケットと、
前記バケットを駆動する前記油圧シリンダであるバケットシリンダと、を有し、
前記バケットシリンダは、
筒状のシリンダチューブと、
前記シリンダチューブに対して軸方向に伸縮可能に嵌入されたロッドと、を有し、
前記コントローラは、
前記複数の投影寸法をそれぞれ実寸法に変換するための基準となる複数の基準値を記憶し、
前記撮像装置により撮像された前記バケットシリンダの前記標識画像を取得し、
前記複数の投影寸法のうち、第１投影寸法として前記ロッドを含む前記バケットシリンダのストロークの投影長さを、第２投影寸法として前記撮像装置の撮像面に平行な一方向に沿った投影長さを、第３投影寸法として前記撮像面に平行な他方向に沿った投影長さを、取得された前記標識画像からそれぞれ演算し、
演算された前記第１投影寸法と、記憶されている前記複数の基準値のうちの前記バケットシリンダのストロークに関する第１基準値と、に基づいて、前記バケットシリンダのストロークを演算し、
演算された前記第２投影寸法と演算された前記第３投影寸法との比と、記憶されている前記複数の基準値のうちの前記バケットシリンダの角度に関する第２基準値と、に基づいて、前記バケットシリンダの角度を演算し、
演算された前記バケットシリンダのストロークおよび前記バケットシリンダの角度と、記憶されている前記複数のパラメータと、に基づいて、前記作業装置の姿勢を演算する
ことを特徴とする作業車両。
前記作業装置は、
前記車体の前部に上下方向に回動可能に取り付けられたリフトアームと、
前記リフトアームの先端部に上下方向に回動可能に取り付けられたバケットと、
前記バケットを駆動する前記油圧シリンダであるバケットシリンダと、を有し、
前記バケットシリンダは、
筒状のシリンダチューブと、
前記シリンダチューブに対して軸方向に伸縮可能に嵌入されたロッドと、を有し、
前記コントローラは、
前記複数の投影寸法をそれぞれ実寸法に変換するための基準となる複数の基準値を記憶し、
前記撮像装置により撮像された前記バケットシリンダの前記標識画像を取得し、
前記複数の投影寸法のうち、第１投影寸法として前記ロッドを含む前記バケットシリンダのストロークの投影長さを、第２投影寸法として前記撮像装置の撮像面に平行な一方向に沿った投影長さを、第３投影寸法として前記撮像面に平行な他方向に沿った投影長さを、取得された前記標識画像からそれぞれ演算し、
演算された前記第１投影寸法と、記憶されている前記複数の基準値のうちの前記バケットシリンダのストロークに関する第１基準値と、に基づいて、前記バケットシリンダのストロークを演算し、
演算された前記第２投影寸法と演算された前記第３投影寸法との比と、記憶されている前記複数の基準値のうちの前記バケットシリンダの角度に関する第２基準値と、に基づいて、前記バケットシリンダの角度を演算し、
演算された前記バケットシリンダのストロークおよび前記バケットシリンダの角度と、記憶されている前記複数のパラメータと、に基づいて、前記作業装置の姿勢を演算する
ことを特徴とする作業車両。
【請求項5】
請求項４に記載の作業車両において、
前記標識には、前記バケットシリンダに設けられ、前記第１基準値に相当する前記バケットシリンダの軸方向に所定の長さを有した第１標識が含まれ、
前記コントローラは、
前記第１標識の前記所定の長さを前記第１基準値として記憶し、
前記第１投影寸法としての前記バケットシリンダのストロークと、前記第１標識の投影長さとを、取得された前記標識画像からそれぞれ演算し、
演算された前記バケットシリンダのストロークおよび前記第１標識の投影長さと、記憶されている前記所定の長さと、に基づいて、前記バケットシリンダのストロークを演算する
ことを特徴とする作業車両。
前記標識には、前記バケットシリンダに設けられ、前記第１基準値に相当する前記バケットシリンダの軸方向に所定の長さを有した第１標識が含まれ、
前記コントローラは、
前記第１標識の前記所定の長さを前記第１基準値として記憶し、
前記第１投影寸法としての前記バケットシリンダのストロークと、前記第１標識の投影長さとを、取得された前記標識画像からそれぞれ演算し、
演算された前記バケットシリンダのストロークおよび前記第１標識の投影長さと、記憶されている前記所定の長さと、に基づいて、前記バケットシリンダのストロークを演算する
ことを特徴とする作業車両。
【請求項6】
請求項４に記載の作業車両において、
前記標識には、前記バケットシリンダに設けられ、前記バケットシリンダの角度を示す第２標識が含まれ、
前記コントローラは、
前記バケットシリンダが基準姿勢となっている場合の前記標識画像から、前記第２標識における前記撮像面に平行な一方向に沿った所定の基準投影長さと前記第２標識における前記撮像面に平行な他方向に沿った所定の基準投影長さとの比を、前記第２標識の基準比として演算し、
演算された前記第２標識の前記基準比を前記第２基準値として記憶し、
前記第２標識における前記撮像面に平行な一方向に沿った所定の投影長さを前記第２投影寸法として、前記第２標識における前記撮像面に平行な他方向に沿った所定の投影長さを前記第３投影寸法として、取得された前記標識画像からそれぞれ演算し、
演算された前記第２標識における前記第２投影寸法と前記第３投影寸法との比と、記憶されている前記基準比と、に基づいて、前記バケットシリンダの角度を演算する
ことを特徴とする作業車両。
前記標識には、前記バケットシリンダに設けられ、前記バケットシリンダの角度を示す第２標識が含まれ、
前記コントローラは、
前記バケットシリンダが基準姿勢となっている場合の前記標識画像から、前記第２標識における前記撮像面に平行な一方向に沿った所定の基準投影長さと前記第２標識における前記撮像面に平行な他方向に沿った所定の基準投影長さとの比を、前記第２標識の基準比として演算し、
演算された前記第２標識の前記基準比を前記第２基準値として記憶し、
前記第２標識における前記撮像面に平行な一方向に沿った所定の投影長さを前記第２投影寸法として、前記第２標識における前記撮像面に平行な他方向に沿った所定の投影長さを前記第３投影寸法として、取得された前記標識画像からそれぞれ演算し、
演算された前記第２標識における前記第２投影寸法と前記第３投影寸法との比と、記憶されている前記基準比と、に基づいて、前記バケットシリンダの角度を演算する
ことを特徴とする作業車両。
【請求項7】
請求項１に記載の作業車両において、
前記車体は、ステアリング操作によって前部が後部に対して左右方向に屈曲可能に設けられ、
前記車体の前記前部には前記作業装置が、前記車体の前記後部には前記撮像装置が、それぞれ取り付けられ、
前記コントローラは、
取得された前記標識画像に基づいて、前記車体が直進姿勢であるか否かを判定し、
前記車体が前記直進姿勢であると判定された場合に、前記作業装置の姿勢を演算する
ことを特徴とする作業車両。
前記車体は、ステアリング操作によって前部が後部に対して左右方向に屈曲可能に設けられ、
前記車体の前記前部には前記作業装置が、前記車体の前記後部には前記撮像装置が、それぞれ取り付けられ、
前記コントローラは、
取得された前記標識画像に基づいて、前記車体が直進姿勢であるか否かを判定し、
前記車体が前記直進姿勢であると判定された場合に、前記作業装置の姿勢を演算する
ことを特徴とする作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業対象物を掘削する掘削作業や積込み先へ荷を積み込む積込作業などを行う作業装置を備えた作業車両に関する。
【背景技術】
【0002】
ホイールローダなどの作業車両においても、車体に取り付けられたカメラで撮像された画像を解析し、解析されたデータを運転支援に利用する技術が知られている。例えば、特許文献１には、運転室のルーフ側に設けられたカメラで掘削対象物を撮像し、撮像された掘削対象物の画像データから土質を判定し、判定された土質の情報に基づいて掘削対象物に適した掘削姿勢による掘削動作を実行するホイールローダが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－２０３３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載のホイールローダでは、作業装置の掘削姿勢を検出する場合、角度センサや近接センサなどを用いる必要があり、これらのセンサは作業装置を構成する構成部品であるリフトアームおよびバケットのそれぞれに取り付ける必要があるため、作業装置に装備されるセンサ数が増えてしまう。また、センサの個数が多いと、車体の振動によるセンサの故障や破損が多く発生することになる。さらに、作業装置に各種センサを取り付ける際には、取付用の部品や電気配線も必要となるため、作業装置に装備される部品点数がさらに増えて作業装置における構成が複雑になってしまう。
【0005】
そこで、本発明の目的は、作業装置に装備される部品点数の増加を抑制しながらも、作業装置の姿勢を精度よく演算することが可能な作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の目的を達成するために、本発明は、車体に取り付けられた作業装置と、前記作業装置を駆動する油圧シリンダと、を備えた作業車両において、前記油圧シリンダに係る寸法を示す標識と、前記車体に取り付けられ、前記標識を撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮像された前記標識の画像である標識画像を解析するコントローラと、を有し、前記撮像装置は、前記作業装置の可動範囲において前記標識を撮像可能とする位置に配置され、前記コントローラは、前記作業装置に係る寸法データを含む複数のパラメータを記憶し、前記撮像装置により撮像された前記標識画像を取得し、取得された前記標識画像から前記標識に係る複数の投影寸法を演算し、演算された前記複数の投影寸法および記憶されている前記複数のパラメータに基づいて、前記作業装置の姿勢を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、作業装置に装備される部品点数の増加を抑制しながらも、作業装置の姿勢を精度よく演算することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の各実施形態に係るホイールローダの一構成例を示す外観側面図である。
【図3】カメラの取り付け位置について示し、カメラが運転室内のフロントコンソール上に取り付けられた場合の図である。
【図4】カメラの取り付け位置の変形例１について示し、カメラが運転室の前側上方に取り付けられた場合の図である。
【図5】カメラの取り付け位置の変形例２について示し、カメラが運転室内の中央上方に取り付けられた場合の図である。
【図9】第１実施形態に係る作業装置の駆動制御システムの一構成例を示すシステム構成図である。
【図10】第１実施形態に係るコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。
【図11】作業装置に関する各種のパラメータを示す図である。
【図12A】バケットがフルチルト動作を行っている状態でリフトアームが所定の高さまで上昇している場合におけるバケットシリンダを示す左側面図である。
【図14】第１実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図15】左方向にステアリングが切られた場合におけるホイールローダを示す上面図である。
【図17】第２実施形態に係るコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。
【図19】第２実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の各実施形態に係る作業車両の一態様として、例えば、土砂や鉱物などの作業対象物を掘削してダンプトラックやホッパーといった積込み先へ作業対象物を積み込む荷役作業を行うホイールローダについて説明する。
【0010】
＜ホイールローダ１の構成＞
まず、ホイールローダ１の構成について、図１～５を参照して説明する。
まず、ホイールローダ１の構成について、図１～５を参照して説明する。
【0011】
【0012】
ホイールローダ１は、車体が中心付近で中折れすることにより操舵するアーティキュレート式の作業車両である。具体的には、車体の前部となる前フレーム１Ａと車体の後部となる後フレーム１Ｂとが、センタジョイント１０によって左右方向に回動自在に連結されており、ステアリング操作によって前フレーム１Ａが後フレーム１Ｂに対して左右方向に屈曲する。
【0013】
車体には４つの車輪１１が設けられており、２つの車輪１１が前輪１１Ａとして前フレーム１Ａの左右両側に、残り２つの車輪１１が後輪１１Ｂとして後フレーム１Ｂの左右両側に、それぞれ設けられている。なお、図１では、４つの車輪１１のうち、左側の前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂのみを示している。前フレーム１Ａの前部には、油圧により駆動され前フレーム１Ａに対して上下方向に動作する作業装置２が取り付けられている。
【0014】
作業装置２は、前フレーム１Ａに上下方向に回動可能に取り付けられたリフトアーム２１と、リフトアーム２１を駆動する油圧シリンダとしての２つのリフトアームシリンダ２２（図１では不図示、図２～５参照）と、リフトアーム２１の先端部に上下方向に回動可能に取り付けられたバケット２３と、バケット２３を駆動する油圧シリンダとしてのバケットシリンダ２４と、リフトアーム２１に回動可能に連結されてバケット２３とバケットシリンダ２４とのリンク機構を構成するベルクランク２５と、を有している。なお、２つのリフトアームシリンダ２２は車体の左右方向に並んで配置されているが、図２～５では、左側に配置されたリフトアームシリンダ２２のみが示されている。
【0015】
２つのリフトアームシリンダ２２はそれぞれ、図３～５に示すように、作動油が流出入する筒状のシリンダチューブ２２１と、シリンダチューブ２２１に対して軸方向に伸縮するロッド２２２と、を有する。ロッド２２２は、一端側がシリンダチューブ２２１内に嵌入され、他端側がシリンダチューブ２２１から突出してリフトアーム２１に取り付けられている。シリンダチューブ２２１は、底側となる基端部が前フレーム１Ａに取り付けられている。
【0016】
そして、２つのリフトアームシリンダ２２はそれぞれ、シリンダチューブ２２１に作動油が供給されてロッド２２２が伸縮することにより、リフトアーム２１を駆動する。図２に示すように、リフトアーム２１は、２つのリフトアームシリンダ２２の各ロッド２２２が伸びることにより前フレーム１Ａに対して上方向に回動し、各ロッド２２２が縮むことにより前フレーム１Ａに対して下方向に回動する。
【0017】
バケットシリンダ２４は、図１～図５に示すように、作動油が流出入する筒状のシリンダチューブ２４１と、シリンダチューブ２４１に対して軸方向に伸縮するロッド２４２と、を有する。ロッド２４２は、一端側がシリンダチューブ２４１内に嵌入され、他端側がシリンダチューブ２４１から突出してベルクランク２５に取り付けられている。シリンダチューブ２４１は、底側となる基端部が前フレーム１Ａに取り付けられている。
【0018】
そして、バケットシリンダ２４は、シリンダチューブ２４１に作動油が供給されてロッド２４２が伸縮することにより、ベルクランク２５を介してバケット２３を駆動する。図２に示すように、バケット２３は、バケットシリンダ２４のロッド２４２が伸びることによりチルト（リフトアーム２１に対して上方向に回動）し、ロッド２４２が縮むことによりダンプ（リフトアーム２１に対して下方向に回動）する。これにより、バケット２３は、土砂や鉱物などの作業対象物を掬って排出（放土）することができる。
【0019】
図１に示すように、バケットシリンダ２４のシリンダチューブ２４１には、角度の標識となる標識円板６０と、寸法の標識となる標識バー６３と、がそれぞれ設けられている。これら標識円板６０および標識バー６３については後述する。なお、図２～５では、標識円板６０および標識バー６３の図示を省略している。
【0020】
後フレーム１Ｂには、オペレータが搭乗する運転室１２と、ホイールローダ１の駆動に必要な各種の機器類を内部に収容する機械室１３と、車体が傾倒しないように作業装置２とのバランスを保つためのカウンタウェイト１４と、が設けられている。後フレーム１Ｂにおいて、運転室１２は前部に、カウンタウェイト１４は後部に、機械室１３は運転室１２とカウンタウェイト１４との間に、それぞれ配置されている。
【0021】
運転室１２には、バケットシリンダ２４を撮像する撮像装置としてのカメラ３が取り付けられている。このカメラ３は、バケットシリンダ２４の静止画ないし動画を撮影することが可能な撮像装置であればよく、例えば、バケットシリンダ２４を複数の異なる方向から同時に撮影することにより、バケットシリンダ２４の奥行き方向のデータも記録できるようにしたステレオカメラを用いてもよい。
【0022】
カメラ３は、作業装置２の可動範囲においてバケットシリンダ２４の全体を撮像可能とする位置に配置されている。なお、「作業装置２の可動範囲」とは、リフトアーム２１の最下降位置から最上昇位置までの可動範囲およびバケット２３のフルダンプ位置からフルチルト位置までの可動範囲を含めた、作業装置２全体としての可動範囲をいう。また、「バケットシリンダ２４の全体」とは、シリンダチューブ２４１の基端部からロッド２４２の他端部（シリンダチューブ２４１から突出した先端部）までの範囲全てをいう。
【0023】
なお、カメラ３は、必ずしも作業装置２の可動範囲においてバケットシリンダ２４の全体を撮像可能とする位置に配置されている必要はなく、少なくとも、作業装置２の可動範囲において、作業装置２を駆動する油圧シリンダ（リフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４）に係る寸法を示す「標識」を撮像可能とする位置に配置されていればよい。したがって、例えば、カメラ３は、作業装置２の可動範囲においてバケットシリンダ２４のロッド２４２を含む一部分を撮像可能とする位置に配置されていてもよい。
【0024】
なお、この油圧シリンダに係る寸法を示す「標識」には、油圧シリンダの寸法や角度を演算するために油圧シリンダに取り付けられた各種の標識部材（例えば、後述する標識円板６０や標識バー６３）、ならびに、油圧シリンダを構成する各部品（ロッドやシリンダチューブ）および各部品の構成要素の一部が含まれる。
【0025】
【0026】
図３は、カメラ３の取り付け位置について示し、カメラ３が運転室１２内のフロントコンソール１２０上に取り付けられた場合の図である。図４は、カメラ３の取り付け位置の変形例１について示し、カメラ３が運転室１２の前側上方に取り付けられた場合の図である。図５は、カメラ３の取り付け位置の変形例２について示し、カメラ３が運転室１２内の中央上方に取り付けられた場合の図である。
【0027】
運転室１２内には、オペレータが着座する運転席（不図示）が中央部に設けられている。そして、図３～５に示すように、運転席の前側には、モニタや各種の操作スイッチなどが取り付けられたフロントコンソール１２０が設けられている。図３では、このフロントコンソール１２０上にカメラ３が取り付けられている。図３において一点鎖線で示すように、カメラ３の取り付け位置がフロントコンソール１２０上である場合には、カメラ３が撮像する範囲である画角の内側（以下、単に「カメラ３の画角内」とする）に作業装置２の可動範囲においてバケットシリンダ２４が含まれる。
【0028】
また、変形例１としての図４では、運転室１２の外部における前側上方にカメラ３が取り付けられている。図４において一点鎖線で示すように、カメラ３の取り付け位置が運転室１２の前側上方である場合においても、カメラ３が撮像する範囲である画角内に作業装置２の可動範囲においてバケットシリンダ２４が含まれる。
【0029】
そして、変形例２としての図５では、運転室１２内の中央上方（例えば、運転席の上方部）にカメラ３が取り付けられている。図５において一点鎖線で示すように、カメラ３の取り付け位置が運転室１２の中央上方である場合においても、カメラ３が撮像する範囲である画角内に作業装置２の可動範囲においてバケットシリンダ２４が含まれる。
【0030】
なお、カメラ３は、前述したように、作業装置２の可動範囲において作業装置２を駆動する油圧シリンダに係る寸法を示す「標識」を撮像可能とする位置であれば、車体におけるいずれの位置に取り付けられていてもよい。ただし、図３～５に示すように、カメラ３は、車体の後部に設けられた運転室１２に取り付けられることにより、作業装置２の動作によって生じる振動の影響を受けにくく、破損や故障を防ぐことができる。また、図４に示すように、カメラ３が運転室１２の外部に取り付けられている場合には、外方からの飛来物などがカメラ３に衝突する可能性がある。そのため、カメラ３の破損や故障を防ぐ観点では、図３および図５に示すように、カメラ３は、運転室１２の内部に取り付けられていることが好ましい。
【0031】
また、カメラ３は、車体に複数個設置されていてもよい。この場合において、複数のカメラ３のうち、作業装置２の姿勢に応じてバケットシリンダ２４の撮像に適した位置のカメラ３を選択する構成としてもよい。
【0032】
次に、作業装置２の駆動制御システムについて、図６～１９を参照して実施形態ごとに説明する。
【0033】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る作業装置２の駆動制御システムについて、図６～１４を参照して説明する。
本発明の第１実施形態に係る作業装置２の駆動制御システムについて、図６～１４を参照して説明する。
【0034】
（作業装置２の駆動制御システムの概要）
まず、作業装置２の駆動制御システムの概要について、図６～９を参照して説明する。
まず、作業装置２の駆動制御システムの概要について、図６～９を参照して説明する。
【0035】
図６は、図３におけるカメラ３の取り付け位置側から見た作業装置２を示し、バケット２３が地面に接触している位置にいる場合の図である。図７は、図３におけるカメラ３の取り付け位置側から見た作業装置２を示し、バケット２３がフルチルト位置にあって、リフトアーム２１が上昇途中である場合の図である。図８は、図３におけるカメラ３の取り付け位置側から見た作業装置２を示し、バケット２３がフルチルト位置のままリフトアーム２１が最も上昇している位置にいる場合の図である。図９は、第１実施形態に係る作業装置２の駆動制御システムの一構成例を示すシステム構成図である。なお、図６～８では、バケットシリンダ２４のシリンダチューブ２４１に設けられた標識円板６０および標識バー６３の図示を省略している。
【0036】
ホイールローダ１に搭載された作業装置２の駆動制御システムでは、カメラ３で撮像された撮像画像を用いて作業装置２の駆動を制御する。なお、以下の説明では、図３に示す取り付け位置、すなわち運転室１２内のフロントコンソール１２０上に配置されたカメラ３で撮像された撮像画像を用いた場合を例に挙げる。
【0037】
カメラ３は作業装置２の後方に配置されているため、カメラ３で撮像される撮像画像は、図６～８に示すように、実際の作業装置２に対し後方からの投影画像となる。なお、本実施形態では、カメラ３の撮像対象である「標識」をバケットシリンダ２４とし、カメラ３で撮像された標識画像をバケットシリンダ２４の撮像画像（以下、単に「シリンダ画像」とする）とする。したがって、このシリンダ画像についても後方からの投影画像となっており、シリンダ画像上のバケットシリンダ２４の寸法は全て、実際の寸法ではなく「投影寸法」となる。
【0038】
まず、バケット２３が地面に接触している位置にいる場合には、バケットシリンダ２４は、ロッド２４２の他端部がシリンダチューブ２４１の基端部よりも僅かに下側に位置し、水平姿勢から前側が斜め下に僅かに傾いた状態となる（図１および図２参照）。したがって、シリンダ画像では、図６に示すように、ロッド２４２はシリンダチューブ２４１に隠れるような写り方となる。
【0039】
次に、バケット２３が地面に接触している位置からチルトしてフルチルト位置となると共に、リフトアーム２１が上昇して水平姿勢となったような場合には、バケットシリンダ２４は、ベルクランク２５に取り付けられたロッド２４２の他端部がリフトアーム２１の上昇に伴って上方に移動すると共にロッド２４２自体も伸びるため、ロッド２４２の他端部がシリンダチューブ２４１の基端部よりも僅かに上側に位置し、水平姿勢から前側が斜め上に僅かに傾いた状態となる（図２参照）。したがって、シリンダ画像では、図７に示すように、ロッド２４２はシリンダチューブ２４１に隠れる部分が減る。
【0040】
そして、バケット２３がフルチルト位置のままリフトアーム２１が上昇していき最も上昇している位置となった場合には、バケットシリンダ２４は、ロッド２４２の他端部がリフトアーム２１の上昇に伴ってさらに上方に移動するため、ロッド２４２の他端部がシリンダチューブ２４１の基端部よりもはるか上方に位置し、水平姿勢から前側が斜め上に大きく傾いた状態となる（図２参照）。したがって、シリンダ画像では、図８に示すように、ロッド２４２はシリンダチューブ２４１に隠れることなく露出する。
【0041】
このように、リフトアーム２１の位置およびバケット２３の位置によってシリンダ画像上のシリンダチューブ２４１およびロッド２４２の写り方が異なってくる。そこで、作業装置２の駆動制御システムでは、図９に示すように、カメラ３がコントローラ５に接続されており、コントローラ５は、カメラ３から出力されたシリンダ画像を解析することによって作業装置２の姿勢を演算している。また、コントローラ５は、演算された作業装置２の姿勢に基づいて作業装置２の駆動を制御する。
【0042】
作業装置２は、運転室１２（図１～５参照）内に設けられた操作装置としての操作レバー４によって操作される。操作レバー４は、図９に模式的に示すように、前後方向および左右方向に操作可能なレバーである。例えば、オペレータが、操作レバー４を前方向に倒すとリフトアーム２１が下降し、操作レバー４を後方向に倒すとリフトアーム２１が上昇する。また、例えば、オペレータが、操作レバー４を左方向に倒すとバケット２３がチルト動作し、操作レバー４を右方向に倒すとバケット２３がダンプ動作する。
【0043】
なお、本実施形態では、オペレータは、１本の操作レバー４によってリフトアーム２１およびバケット２３の両方を操作しているが、これに限らず、リフトアーム２１を操作する操作レバーとバケット２３を操作する操作レバーとがそれぞれ分かれていてもよく、すなわち、２本の操作レバーで作業装置２を操作してもよい。
【0044】
操作レバー４には、２つのリフトアームシリンダ２２を操作する方向の操作端位置で操作レバー４を保持するデテント機能を有するリフトアーム側デテント機構４１と、バケットシリンダ２４を操作する方向の操作端位置で操作レバー４を保持するデテント機能を有するバケット側デテント機構４２と、がそれぞれ設けられている。
【0045】
「２つのリフトアームシリンダ２２を操作する方向の操作端位置」とは、操作レバー４が前方向に最も倒れた位置である前側最傾倒位置Ｆおよび操作レバー４が後方向に最も倒れた位置である後側最傾倒位置Ｂである（図９において二点鎖線で示す）。リフトアーム側デテント機構４１によって操作レバー４が前側最傾倒位置Ｆで保持されると、リフトアーム２１は最も速い速度で下降していく。また、リフトアーム側デテント機構４１によって操作レバー４が後側最傾倒位置Ｂで保持されると、リフトアーム２１は最も速い速度で上昇していく。
【0046】
「バケットシリンダ２４を操作する方向の操作端位置」とは、操作レバー４が右方向に最も倒れた位置である右側最傾倒位置Ｒおよび操作レバー４が左方向に最も倒れた位置である左側最傾倒位置Ｌである（図９において二点鎖線で示す）。バケット側デテント機構４２によって操作レバー４が右側最傾倒位置Ｒで保持されると、バケット２３は最も速い速度でダンプしていく。また、バケット側デテント機構４２によって操作レバー４が左側最傾倒位置Ｌで保持されると、バケット２３は最も速い速度でチルトしていく。なお、実際には、バケット側デテント機構４２は、操作レバー４を左側最傾倒位置Ｌで保持するデテント機能のみを有する場合がほとんどである。
【0047】
図９に示すように、リフトアーム側デテント機構４１およびバケット側デテント機構４２はそれぞれ、コントローラ５に接続されており、コントローラ５から出力される設定信号に基づいてデテント機能が設定され（デテントＯＮ）、コントローラ５から出力される解除信号に基づいてデテント機能が解除される（デテントＯＦＦ）。
【0048】
したがって、コントローラ５は、カメラ３で撮像されたシリンダ画像を用いて演算された作業装置２の姿勢に基づいて、リフトアーム側デテント機構４１およびバケット側デテント機構４２を制御することにより、作業装置２の駆動を制御する。
【0049】
（コントローラ５の構成）
次に、コントローラ５の構成について、図１０～１３を参照して説明する。
次に、コントローラ５の構成について、図１０～１３を参照して説明する。
【0050】
【0051】
コントローラ５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、入力Ｉ／Ｆ、および出力Ｉ／Ｆがバスを介して互いに接続されて構成される。そして、カメラ３や各種の操作装置およびセンサなどが入力Ｉ／Ｆにそれぞれ接続され、リフトアーム側デテント機構４１およびバケット側デテント機構４２が出力Ｉ／Ｆにそれぞれ接続されている。
【0052】
このようなハードウェア構成において、ＲＯＭやＨＤＤ若しくは光学ディスク等の記録媒体に格納された制御プログラム（ソフトウェア）をＣＰＵが読み出してＲＡＭ上に展開し、展開された制御プログラムを実行することにより、制御プログラムとハードウェアとが協働して、コントローラ５の機能を実現する。
【0053】
なお、本実施形態では、コントローラ５をソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成されるコンピュータとして説明しているが、これに限らず、例えば他のコンピュータの構成の一例として、ホイールローダ１の側で実行される制御プログラムの機能を実現する集積回路を用いてもよい。
【0054】
コントローラ５は、図１０に示すように、画像取得部５１と、投影寸法演算部５２と、実寸法演算部５３と、姿勢判定部５４と、信号出力部５５と、記憶部５６と、を含む。
【0055】
画像取得部５１は、カメラ３から出力されたシリンダ画像を取得する。
【0056】
投影寸法演算部５２は、画像取得部５１において取得されたシリンダ画像からバケットシリンダ２４に係る複数の投影寸法を演算する。複数の投影寸法は、具体的には、バケット２３の位置（リフトアーム２１の高さ）およびバケット２３の傾きを特定して作業装置２の姿勢を演算するために必要となる値である。例えば、投影寸法演算部５２は、複数の投影寸法のうち、第１投影寸法としてバケットシリンダ２４におけるロッド２４２を含むストロークの投影長さを、第２投影寸法としてカメラ３の撮像面に平行な一方向に沿った投影長さを、第３投影寸法としてカメラ３の撮像面に平行な他方向に沿った投影長さを、シリンダ画像からそれぞれ演算する。
【0057】
実寸法演算部５３は、投影寸法演算部５２において演算されたバケットシリンダ２４におけるロッド２４２を含むストロークの投影長さと、バケットシリンダ２４のストロークに関する第１基準値と、に基づいて、バケットシリンダ２４のストロークＷ１を演算する。
【0058】
また、実寸法演算部５３は、投影寸法演算部５２において演算されたカメラ３の撮像面に平行な一方向に沿った投影長さとカメラ３の撮像面に平行な他方向に沿った投影長さとの比と、バケットシリンダ２４の角度（傾き）に関する第２基準値と、に基づいて、バケットシリンダの角度α（実角度α）を演算する。第１基準値および第２基準値はそれぞれ、投影寸法演算部５２で演算された複数の投影寸法を実寸法に変換するための基準となる値である。
【0059】
姿勢判定部５４は、実寸法演算部５３において演算されたバケットシリンダ２４のストロークＷ１および実角度αと、図１１に示す複数のパラメータＬ１～Ｌ１４と、に基づいて、リフトアーム２１の実角度θ１、バケット２３の実際の高さＨ、およびバケット２３の実角度θ２を特定して作業装置２の姿勢を演算し、演算された作業装置２の姿勢が目標姿勢であるか否かを判定する。複数のパラメータＬ１～Ｌ１４は、作業装置２に係る寸法データ含む値、具体的には、設計寸法および設計座標を示す既知の値であって、予め記憶部５６に記憶されている。
【0060】
信号出力部５５は、姿勢判定部５４において演算および判定された作業装置２の姿勢に基づいて、リフトアーム側デテント機構４１およびバケット側デテント機構４２に対してそれぞれ、設定信号あるいは解除信号を出力する。
【0061】
記憶部５６は、メモリであって、実寸法演算部５３において用いられる第１基準値および第２基準値、ならびに姿勢判定部５４において用いられる複数のパラメータＬ１～Ｌ１４が、それぞれ記憶されている。
【0062】
【0063】
図１２Ａは、バケット２３がフルチルト位置にあってリフトアーム２１が所定の高さまで上昇している場合におけるバケットシリンダ２４を示す左側面図である。図１２Ｂは、図１２Ａにおける標識円板６０の構成を示す正面図である。図１３は、図１２Ａにおけるバケットシリンダ２４のシリンダ画像を示す画像図である。
【0064】
図１２Ａに示すバケットシリンダ２４のストロークＷ１の演算にあたっては、まず、投影寸法演算部５２が、シリンダ画像からバケットシリンダ２４の全体の投影長さＷ１１（図１３に示す）を演算する。なお、この場合において、バケットシリンダ２４のロッド２４２の他端部側およびシリンダチューブ２４１の基端部側に塗装などでマーク６１，６２が付けられていると、投影寸法演算部５２は、シリンダ画像上でバケットシリンダ２４の全体の投影長さＷ１１を認識しやすくなる。
【0065】
本実施形態では、図１２Ａおよび図１３に示すように、シリンダチューブ２４１の上面には、第１基準値に相当する所定の長さＷ２（図１２Ａに示す）を有する第１標識としての標識バー６３が設けられている。この標識バー６３はカメラ３の画角内に含まれており、前述したバケットシリンダ２４に係る寸法を示す「標識」に含まれる。
【0066】
投影寸法演算部５２は、シリンダ画像から標識バー６３の投影長さＷ１２（図１３に示す）についても演算する。標識バー６３の実長Ｗ２は、第１基準値として予め記憶部５６に記憶されている。
【0067】
このように、既知の長さを有する標識バー６３を用いることで、シリンダ画像上における投影寸法と実長との関係が分かるため、コントローラ５は、シリンダ画像上における投影寸法を実長に変換することができる。なお、標識バー６３は、投影寸法演算部５２がシリンダ画像上で認識しやすいように、塗装などにより設けられていることが望ましい。また、標識バー６３は、カメラ３の画角内に含まれる位置であれば、バケットシリンダ２４におけるいずれの位置に設けられていてもよい。
【0068】
そして、実寸法演算部５３は、投影寸法演算部５２で演算されたバケットシリンダ２４の全体の投影長さＷ１１と標識バー６３の投影長さＷ１２とを比較することにより、バケットシリンダ２４のストロークＷ１を演算する。
【0069】
なお、バケットシリンダ２４のストロークＷ１の演算にあたっては、投影寸法演算部５２は、メッキ色のためシリンダ画像上で認識されやすいロッド２４２の投影長さＷ１３を演算してもよい。この場合、図１２Ａに示すシリンダチューブ２４１の実長Ｗ３およびロッド２４２の他端部に設けられたベルクランク２５との取付部２４２Ａの実長Ｗ４をそれぞれ、記憶部５６に予め記憶しておく。そして、実寸法演算部５３は、ロッド２４２の投影長さＷ１３、シリンダチューブ２４１の実長Ｗ３、および取付部２４２Ａの実長Ｗ４に対して三角関数を用いて積和することにより、バケットシリンダ２４のストロークＷ１を演算する。
【0070】
また、本実施形態では、図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１３に示すように、バケットシリンダ２４には、バケットシリンダ２４の角度を示す第２標識としての標識円板６０が設けられている。この標識円板６０は、カメラ３の画角内に含まれており、前述したバケットシリンダ２４に係る寸法を示す「標識」に含まれる。
【0071】
本実施形態では、標識円板６０は、図１２Ａに示すように、バケットシリンダ２４の軸方向に対して直交するようにシリンダチューブ２４１の左側面に取り付けられている。したがって、標識円板６０におけるカメラ３の撮像面に平行な一方向に沿った投影長さおよび標識円板６０におけるカメラ３の撮像面に平行な他方向に沿った投影長さは、標識円板６０におけるバケットシリンダ２４の軸方向に直交する二方向の長さに相当し、図１２Ｂに示す横方向の実長Ｗ５および縦方向の実長Ｗ６をカメラ３の撮像面に投影した長さである。標識円板６０は真円であることから、これら横方向の実長Ｗ５および縦方向の実長Ｗ６はそれぞれ、標識円板６０の直径に相当する（Ｗ５＝Ｗ６）。
【0072】
例えば、バケットシリンダ２４がホイールローダ１の接地面に対して水平となる姿勢をバケットシリンダ２４の基準姿勢とした場合、この基準姿勢に対するシリンダ画像では、標識円板６０の横方向の投影長さＷ１４０よりも縦方向の投影長さＷ１５０が短くなる（Ｗ１４０＞Ｗ１５０）。コントローラ５は、バケットシリンダ２４が基準姿勢となっている場合のシリンダ画像から、標識円板６０の横方向の投影長さＷ１４０と縦方向の投影長さＷ１５０との比Ｗ１４０／Ｗ１５０（Ｗ１４０：Ｗ１５０）を第２標識の基準比として演算する。
【0073】
演算された基準比は、第２基準値として記憶部５６に記憶されている。なお、以下では、バケットシリンダ２４の基準姿勢における標識円板６０の横方向の投影長さＷ１４０を「標識円板６０の横方向の基準投影長さＷ１４０」とし、基準姿勢における標識円板６０の縦方向の投影長さＷ１５０を「標識円板６０の縦方向の基準投影長さＷ１５０」とする。
【0074】
図１２Ａに示すバケットシリンダ２４の実角度αの演算にあたっては、まず、投影寸法演算部５２が、シリンダ画像から、第２投影寸法としての標識円板６０の横方向の投影長さＷ１４と第３投影寸法としての標識円板６０の縦方向の投影長さＷ１５との比Ｗ１４／Ｗ１５（Ｗ１４：Ｗ１５）を演算する。図１２Ｂと図１３とを比較してみると、シリンダ画像上では、標識円板６０が横長の楕円状となっていることが分かる。これは、バケットシリンダ２４が傾いていることによる。
【0075】
そして、実寸法演算部５３は、投影寸法演算部５２において演算された標識円板６０の横方向の投影長さＷ１４と縦方向の投影長さＷ１５との比Ｗ１４／Ｗ１５と、記憶されている標識円板６０の横方向の基準投影長さＷ１４０と縦方向の基準投影長さＷ１５０との比Ｗ１４０／Ｗ１５０（基準比Ｗ１４０：Ｗ１５０）と、を比較することにより、バケットシリンダ２４の実角度αを演算する。
【0076】
なお、コントローラ５は、投影寸法演算部５２において演算された標識円板６０の横方向の投影長さＷ１４と縦方向の投影長さＷ１５との比Ｗ１４／Ｗ１５とバケットシリンダ２４の実角度αとの関係を予め記憶部５６に記憶しておき、実寸法演算部５３は、記憶されている当該関係に基づいて比Ｗ１４／Ｗ１５に対応する実角度αを演算してもよい。
【0077】
なお、バケットシリンダ２４の実角度αを演算するにあたって用いられる第２標識は、標識円板６０のように円形である必要はなく、コントローラ５が、バケットシリンダ２４の基準姿勢時のシリンダ画像から、第２標識におけるカメラ３の撮像面に平行な一方向に沿った所定の基準投影長さとカメラ３の撮像面に平行な他方向に沿った所定の基準投影長さとの比（第２標識の基準比）を演算することが可能な形状であれば特に制限はなく、例えば矩形状であってもよい（図１８参照）。また、標識円板６０は、カメラ３の画角内に含まれる位置であれば、バケットシリンダ２４におけるいずれの位置に設けられていてもよい。
【0078】
バケットシリンダ２４の実角度αの演算にあたっては、コントローラ５は、必ずしも標識円板６０を「標識」として用いる必要はなく、例えば、図１３に示すように、シリンダチューブ２４１の端部縁における幅方向の投影長さＷ１６と軸方向の投影長さＷ１７との比Ｗ１６／Ｗ１７を用いて、バケットシリンダ２４の実角度αを演算してもよい。
【0079】
（コントローラ５における処理の流れ）
次に、コントローラ５において実行される処理の流れについて、図１４を参照して説明する。
次に、コントローラ５において実行される処理の流れについて、図１４を参照して説明する。
【0080】
図１４は、第１実施形態に係るコントローラ５で実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【0081】
本実施形態に係るコントローラ５では、操作レバー４が後側最傾倒位置Ｂで保持されてリフトアーム２１が上昇中である場合（図９参照）、すなわち、信号出力部５５がリフトアーム側デテント機構４１に対して設定信号を出力中である場合において（ステップＳ５０１）、まず、画像取得部５１は、カメラ３で撮像されたバケットシリンダ２４のシリンダ画像を取得する（ステップＳ５０２）。
【0082】
続いて、投影寸法演算部５２は、ステップＳ５０２において取得されたシリンダ画像から、バケットシリンダ２４の全体の投影長さＷ１１と、標識バー６３の投影長さＷ１２と、標識円板６０における横方向の投影長さＷ１４と縦方向の投影長さＷ１５との比Ｗ１４／Ｗ１５と、をそれぞれ演算する（ステップＳ５０３）。
【0083】
次に、実寸法演算部５３は、ステップＳ５０３において演算されたバケットシリンダ２４の全体の投影長さＷ１１と、標識バー６３の投影長さＷ１２と、記憶部５６に記憶されている標識バー６３の実長Ｗ２（第１基準値）と、に基づいて、バケットシリンダ２４のストロークＷ１を演算する（ステップＳ５０４）。
【0084】
また、ステップＳ５０４と並行して、実寸法演算部５３は、ステップＳ５０３において演算された標識円板６０における横方向の投影長さＷ１４と縦方向の投影長さＷ１５との比Ｗ１４／Ｗ１５と、記憶部５６に記憶されている標識円板６０の横方向の基準投影長さＷ１４０と縦方向の基準投影長さＷ１５０との比Ｗ１４０／Ｗ１５０と、に基づいて、バケットシリンダ２４の実角度αを演算する（ステップＳ５０５）。
【0085】
そして、姿勢判定部５４は、ステップＳ５０４において演算されたバケットシリンダ２４のストロークＷ１と、ステップＳ５０５において演算されたバケットシリンダ２４の実角度αと、記憶部５６に記憶されている複数のパラメータＬ１～Ｌ１４と、に基づいて、作業装置２の姿勢を演算する（ステップＳ５０６）。
【0086】
続いて、姿勢判定部５４は、ステップＳ５０６において演算された作業装置２の姿勢が目標姿勢であるか否かを判定する（ステップＳ５０７）。
【0087】
ステップＳ５０７において作業装置２の姿勢が目標姿勢であると判定された場合には（ステップＳ５０７／ＹＥＳ）、信号出力部５５は、リフトアーム側デテント機構４１に対して解除信号を出力し（ステップＳ５０８）、コントローラ５における処理が終了する。
【0088】
一方、ステップＳ５０７において作業装置２の姿勢が目標姿勢でないと判定された場合には（ステップＳ５０７／ＮＯ）、信号出力部５５は、リフトアーム側デテント機構４１に対して継続して設定信号を出力し（ステップＳ５０９）、コントローラ５は、ステップＳ５０２に戻って処理を繰り返す。
【0089】
このように、ホイールローダ１では、コントローラ５が、カメラ３で撮像されたシリンダ画像に基づいて作業装置２の姿勢を演算しているため、作業装置２に角度センサや位置センサなどの各種のセンサを装備する必要がない。これにより、作業装置２に装備される部品点数の増加を抑制しながらも、作業装置２の姿勢を精度よく演算することができる。
【0090】
また、他の用途で車体に装備されている撮像装置をカメラ３として流用した場合には、作業装置２の姿勢を演算するためのカメラ３を別途設ける必要がなくなり、ホイールローダ１に装備すべき追加部品の削減を図ることができる。
【0091】
さらに、本実施形態では、コントローラ５における画像解析対象を作業装置２の全体とせずにバケットシリンダ２４のみとしているため、画像解析領域も少なく、実行すべき処理内容がシンプルになることから、誤判定が抑制されて判定精度を向上させることができる。
【0092】
なお、図１４では、操作レバー４が後側最傾倒位置Ｂで保持されてリフトアーム２１が上昇中である場合におけるコントローラ５の処理の流れを示しているが、これに限らず、例えば、コントローラ５は、操作レバー４に対してデテント機能が設定されていない状態で作業装置２の姿勢を演算し、判定された作業装置２の姿勢に応じてリフトアーム側デテント機構４１あるいはバケット側デテント機構４２を制御してもよいし、操作レバー４が右側最傾倒位置Ｒで保持されてバケット２３がチルト動作中である場合に作業装置２の姿勢を演算し、判定された作業装置２の姿勢に応じてリフトアーム側デテント機構４１あるいはバケット側デテント機構４２を制御してもよい。
【0093】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る作業装置２の駆動制御システムについて、図１５～１９を参照して説明する。なお、図１５～１９において、第１実施形態で説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
次に、本発明の第２実施形態に係る作業装置２の駆動制御システムについて、図１５～１９を参照して説明する。なお、図１５～１９において、第１実施形態で説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0094】
図１５は、左方向にステアリングが切られた場合におけるホイールローダ１を示す上面図である。図１６は、図４におけるカメラ３の取り付け位置側から見た作業装置２を示し、バケット２３がフルチルト位置にあって、リフトアーム２１が上昇途中の状態で左方向にステアリングが切られた場合の図である。図１７は、第２実施形態に係るコントローラ５Ａが有する機能を示す機能ブロック図である。図１８は、図１６におけるバケットシリンダ２４のシリンダ画像を示す画像図である。図１９は、第２実施形態に係るコントローラ５Ａで実行される処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１５および図１６では、標識円板６０および標識バー６３の図示を省略している。
【0095】
本実施形態では、ステアリング操作によって車体の前部（前フレーム１Ａ）が後部（後フレーム１Ｂ）に対して左右方向に屈曲した場合において、コントローラ５Ａで実行される処理について説明する。例えば、図１５に示すように、ステアリング操作により左方向にステアリングが切られた場合、カメラ３で撮像されるシリンダ画像は、第１実施形態におけるシリンダ画像と異なってくる。具体的には、カメラ３側から見た前フレーム１Ａおよび作業装置２は、図１６に示すように、カメラ３の設置位置の延長線上から左斜め前方に傾くため、シリンダ画像上のバケットシリンダ２４も左斜め前方に傾いた状態となる。
【0096】
この場合、コントローラ５Ａは、カメラ３から出力されたシリンダ画像に基づいて、作業装置２の姿勢の演算を精度良く行うことが難しく、また、大きくステアリングが切られた場合には、カメラ３の画角内にバケットシリンダ２４が含まれなくなることもある。
【0097】
そこで、コントローラ５Ａは、図１７に示すように、画像取得部５１、投影寸法演算部５２、実寸法演算部５３、姿勢判定部５４、信号出力部５５、および記憶部５６に加え、さらに、ステアリング操作が行われているか否か、すなわち車体が直進姿勢であるか否かを判定するステアリング操作判定部５７を含む。
【0098】
ステアリング操作により左方向にステアリングが切られた場合、シリンダ画像上のバケットシリンダ２４は、図１８に示すように、第１マーク６１の位置Ｐ１が、第２マーク６２の位置Ｐ２に対して距離ＷＰ１２の分だけ左方向にオフセットした状態となる。ステアリング操作判定部５７は、このオフセット状態をシリンダ画像から認識すると、ステアリング操作が行われている（車体が直進姿勢でない）と判定する。
【0099】
他に、例えば、ステアリング操作判定部５７は、シリンダ画像上において標識バー６３が左方向に傾斜していると認識した場合や、シリンダ画像上においてバケットシリンダ２４そのものが左方向に傾斜していると認識した場合、および図１６に示すステアリング操作検出板６４が傾倒していると認識した場合においても、ステアリング操作が行われていると判定することが可能である。
【0100】
また、例えば、センタジョイント１０の付近に前フレーム１Ａと後フレーム１Ｂとの相対角度を検出するセンサを設け、ステアリング操作判定部５７は、当該センサで検出された相対角度に基づいて、ステアリング操作が行われているか否かを判定してもよい。
【0101】
コントローラ５Ａでは、図１９に示すように、投影寸法演算部５２によって行われる処理であるステップＳ５０３の前、実寸法演算部５３によって行われる処理であるステップＳ５０４およびステップＳ５０５の前、および姿勢判定部５４によって行われる処理であるステップＳ５０６の前のそれぞれにおいて、ステアリング操作判定部５７によりステアリング操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ５１１、ステップＳ５１２、およびステップＳ５１３）。
【0102】
ステップＳ５１１、ステップＳ５１２、およびステップＳ５１３のそれぞれにおいて、ステアリング操作が行われていない、すなわち車体が直進姿勢であると判定された場合には（ステップＳ５１１／ＹＥＳ、ステップＳ５１２／ＹＥＳ、ステップＳ５１３／ＹＥＳ）、作業装置２の姿勢を演算するための処理に進む（ステップＳ５０３、ステップＳ５０４、およびステップＳ５０６）。
【0103】
一方、ステップＳ５１１、ステップＳ５１２、およびステップＳ５１３のそれぞれにおいて、ステアリング操作が行われた（車体が直進姿勢でない）と判定された場合（ステップＳ５１１／ＮＯ、ステップＳ５１２／ＮＯ、ステップＳ５１３／ＮＯ）、ステップＳ５０２に戻って処理を繰り返す。すなわち、コントローラ５Ａは、ステアリング操作判定部５７においてステアリング操作が行われていると判定された場合には、作業装置２の姿勢の演算処理を中止する。
【0104】
図１９では、コントローラ５Ａは、作業装置２の姿勢の演算が中止された場合であっても、信号出力部５５が設定信号を出力し続けている状態（ステップＳ５０１）となる。そして、ホイールローダ１がステアリング状態から復帰した後、すなわちステップＳ５１１、ステップＳ５１２、およびステップＳ５１３のそれぞれにおいて、ステアリング操作が行われていない（車体が直進姿勢である）と判定され（ステップＳ５１１／ＹＥＳ、ステップＳ５１２／ＹＥＳ、ステップＳ５１３／ＹＥＳ）、かつ、作業装置２が目標姿勢となった場合（ステップＳ５０７／ＹＥＳ）に、信号出力部５５は、リフトアーム側デテント機構４１に対して解除信号を出力する（ステップＳ５０８）。
【0105】
なお、操作レバー４が油圧パイロット式あるいはケーブル式である場合には、ステアリング操作状態かつリフトアーム側デテント機構４１のデテント機能が設定された状態では、リフトアームシリンダ２２に作動油が継続して供給されることになるが、操作レバー４が電気式である場合には作動油の供給を一旦停止してもよい。
【0106】
また、操作レバー４が油圧パイロット式あるいはケーブル式である場合には、コントローラ５Ａは、作業装置２の姿勢の演算が中止されると、信号出力部５５がリフトアーム側デテント機構４１に対して解除信号を出力してリフトアームシリンダ２２への作動油の供給を一旦停止するように制御してもよい。そして、ホイールローダ１がステアリング状態から復帰した後には、オペレータの操作によって操作レバー４を後側最傾倒位置Ｂでデテント保持させて、作業装置２の姿勢が目標姿勢となるように制御してもよい。
【0107】
また、図１９では、コントローラ５Ａは、ステアリング操作判定部５７においてステアリング操作が行われていると判定された場合には、作業装置２の姿勢の演算を中止したが、これに限らず、シリンダ画像上におけるバケットシリンダ２４の左右方向への投影長さＷＰ１２と、上下方向への投影寸法ＨＰ１２と、図１６に示すステアリング操作検出板６４と、を用いることにより、ステアリング操作状態でのバケットシリンダ２４の姿勢を演算することも可能である。
【0108】
以上、本発明の各実施形態について説明した。なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、所定の実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、所定の実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。またさらに、所定の実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【0109】
例えば、上記の各実施形態では、作業車両の一態様としてホイールローダ１を例に挙げて説明したが、これに限らず、油圧駆動式の作業装置２を備えた作業車両であれば本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【0110】
１：ホイールローダ（作業車両）
２：作業装置
３：カメラ（撮像装置）
４：操作レバー（操作装置）
５，５Ａ：コントローラ
１２：運転室
２１：リフトアーム
２２：リフトアームシリンダ（油圧シリンダ）
２３：バケット
２４：バケットシリンダ（油圧シリンダ）
４１：リフトアーム側デテント機構
４２：バケット側デテント機構
６０：標識円板（第２標識）
６３：標識バー（第１標識）
２２１，２４１：シリンダチューブ
２２２，２４２：ロッド
２：作業装置
３：カメラ（撮像装置）
４：操作レバー（操作装置）
５，５Ａ：コントローラ
１２：運転室
２１：リフトアーム
２２：リフトアームシリンダ（油圧シリンダ）
２３：バケット
２４：バケットシリンダ（油圧シリンダ）
４１：リフトアーム側デテント機構
４２：バケット側デテント機構
６０：標識円板（第２標識）
６３：標識バー（第１標識）
２２１，２４１：シリンダチューブ
２２２，２４２：ロッド
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】