特開 2024-70512 作業機械の校正システム及び作業機械の校正方法

(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】P2024070512

(43)【公開日】2024-05-23

(54)【発明の名称】作業機械の校正システム及び作業機械の校正方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240516BHJP

   G06Q 10/20 20230101ALI20240516BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 C

G06Q10/00 300

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022181052

(22)【出願日】2022-11-11

(71)【出願人】

【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】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 将崇

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 匠真

(72)【発明者】

【氏名】峯後 俊秀

(72)【発明者】

【氏名】松田 豊久

【テーマコード（参考）】

2D003

5L049

【Ｆターム（参考）】

2D003AA02

2D003AB07

2D003AC01

2D003BA01

2D003BA02

2D003FA02

5L049CC15

(57)【要約】

【課題】作業現場において３次元センサを校正すること。
【解決手段】作業現場の校正システムは、作業機械に配置され、地面を走行する作業機械の位置を検出する位置センサと、位置センサの検出データに基づいて、地面の３次元形状を算出する第１算出部と、作業機械に配置され、作業機械が走行後の地面を検出する３次元センサと、３次元センサの検出データに基づいて、地面の３次元形状を算出する第２算出部と、第１算出部により算出された３次元形状を示す第１形状データと第２算出部により算出された３次元形状を示す第２形状データとに基づいて、３次元センサを校正する校正部と、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業機械に配置され、地面を走行する前記作業機械の位置を検出する位置センサと、
前記位置センサの検出データに基づいて、前記地面の３次元形状を算出する第１算出部と、
前記作業機械に配置され、前記作業機械が走行後の地面を検出する３次元センサと、
前記３次元センサの検出データに基づいて、前記地面の３次元形状を算出する第２算出部と、
前記第１算出部により算出された前記３次元形状を示す第１形状データと前記第２算出部により算出された前記３次元形状を示す第２形状データとに基づいて、前記３次元センサを校正する校正部と、を備える、
作業機械の校正システム。

【請求項2】

前記第１算出部は、第１期間において検出された前記位置センサの検出データに基づいて前記第１形状データを算出し、
前記第２算出部は、前記第１期間から所定期間内において検出された前記３次元センサの検出データに基づいて前記第２形状データを算出する、
請求項１に記載の作業機械の校正システム。

【請求項3】

前記作業機械が走行している状態で、前記位置センサによる前記位置の検出の少なくとも一部に並行して前記３次元センサによる前記地面の検出が実施される、
請求項２に記載の作業機械の校正システム。

【請求項4】

前記位置センサは、地面を後進する前記作業機械の位置を検出し、
前記３次元センサは、前記作業機械が後進後の地面を検出する、
請求項１に記載の作業機械の校正システム。

【請求項5】

前記３次元センサは、前記作業機械の前方の地面を検出し、
前記作業機械が後進している状態で、前記位置センサによる前記位置の検出の少なくとも一部に並行して前記３次元センサによる前記地面の検出が実施される、
請求項４に記載の作業機械の校正システム。

【請求項6】

前記校正部は、前記作業機械のロール方向及びピッチ方向のそれぞれの前記３次元センサの検出データを校正する、
請求項１に記載の作業機械の校正システム。

【請求項7】

前記校正部は、前記第１形状データと前記第２形状データとの照合結果に基づいて、前記３次元センサを校正する、
請求項１に記載の作業機械の校正システム。

【請求項8】

前記第１形状データと前記第２形状データとのずれ量が所定値以上の場合に、前記ずれ量が所定値以上であることを示す報知データを出力する報知出力部を備える、
請求項７に記載の作業機械の校正システム。

【請求項9】

前記第１形状データ及び前記第２形状データのそれぞれは、複数の検出点のそれぞれの高さデータを含む、
請求項１に記載の作業機械の校正システム。

【請求項10】

前記第１形状データの検出点の高さデータは、前記第２形状データの検出点の高さデータよりも高精度である、
請求項９に記載の作業機械の校正システム。

【請求項11】

作業機械に配置され、地面を走行する前記作業機械の傾斜角度を検出する傾斜センサを備え、
前記第１算出部は、前記位置センサの検出データ及び前記傾斜センサの検出データに基づいて、前記地面の３次元形状を算出する、
請求項１に記載の作業機械の校正システム。

【請求項12】

作業機械に配置された、地面を走行する前記作業機械の位置を検出する位置センサの検出データに基づいて、前記地面の３次元形状を算出することと、
前記作業機械に配置された、前記作業機械が走行後の地面を検出する３次元センサの検出データに基づいて、前記地面の３次元形状を算出することと、
前記位置センサの検出データに基づいて算出された前記３次元形状を示す第１形状データと前記３次元センサの検出データに基づいて算出された前記３次元形状を示す第２形状データとに基づいて、前記３次元センサを校正することと、を含む、
作業機械の校正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械の校正システム及び作業機械の校正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

作業機械に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような作業機械が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１７／１１５８７９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

作業機械にレーザセンサ（ＬＩＤＡＲ：Light Detection and Ranging）のような３次元センサが搭載される場合がある。３次元センサを校正（キャリブレーション）する場合、標準器等の治具が使用される。鉱山のような作業現場においては、治具を設置するスペースを確保することが困難であったり治具を適正に設置することが困難であったりする可能性がある。すなわち、作業現場においては、治具を用いて３次元センサを校正することが困難な可能性がある。

【0005】

本開示は、作業現場において３次元センサを校正することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に従えば、作業機械に配置され、地面を走行する作業機械の位置を検出する位置センサと、位置センサの検出データに基づいて、地面の３次元形状を算出する第１算出部と、作業機械に配置され、作業機械が走行後の地面を検出する３次元センサと、３次元センサの検出データに基づいて、地面の３次元形状を算出する第２算出部と、第１算出部により算出された３次元形状を示す第１形状データと第２算出部により算出された３次元形状を示す第２形状データとに基づいて、３次元センサを校正する校正部と、を備える、作業機械の校正システムが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、作業現場において３次元センサを校正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る作業現場の管理システムを模式的に示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る作業機械を模式的に示す側面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る３次元センサ及び障害物センサを模式的に示す平面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る作業機械の校正システムを示すブロック図である。

【図5】図５は、実施形態に係る３次元センサを校正するときの作業機械の動作の一例を模式的に示す図である。

【図6】図６は、実施形態に係る校正部による処理を説明するための図である。

【図7】図７は、実施形態に係る校正部による処理を説明するためのイメージ図である。

【図8】図８は、実施形態に係る作業機械の校正方法を示すフローチャートである。

【図9】図９は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。

【図10】図１０は、他の実施形態に係る作業機械の校正方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0010】

［管理システム］
図１は、実施形態に係る作業現場の管理システム１を模式的に示す図である。実施形態において、作業現場は、鉱山である。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。鉱山として、金属を採掘する金属鉱山、石灰石を採掘する非金属鉱山、又は石炭を採掘する石炭鉱山が例示される。作業現場において、複数の作業機械２が稼働する。実施形態において、作業機械２は、ブルドーザである。作業機械２は、作業現場において所定の作業を実施する。作業機械２が実施する作業として、掘削作業、押土作業、及び整地作業が例示される。

【0011】

管理システム１は、管理装置３と、通信システム４とを備える。管理装置３は、コンピュータシステムを含む。管理装置３は、作業機械２の外部に配置される。管理装置３は、作業現場の管制施設５に設置される。管理装置３は、作業現場及び作業機械２を管理する。管制施設５に管理者が存在する。通信システム４として、インターネット（internet）、携帯電話通信網、衛星通信網、又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network）が例示される。ローカルエリアネットワークとして、無線ＬＡＮの１つの規格であるＷｉ－Ｆｉ（登録商標）が例示される。

【0012】

作業機械２は、制御装置６と、無線通信機４Ａとを有する。制御装置６は、コンピュータシステムを含む。無線通信機４Ａは、制御装置６に接続される。通信システム４は、制御装置６に接続される無線通信機４Ａと、管理装置３に接続される無線通信機４Ｂとを含む。管理装置３と作業機械２の制御装置６とは、通信システム４を介して無線通信する。

【0013】

［作業機械］
図２は、実施形態に係る作業機械２を模式的に示す側面図である。図２に示すように、作業機械２は、車体７と、走行装置８と、掘削作業機９と、リッパ作業機１０と、位置センサ１１と、傾斜センサ１２と、３次元センサ１３と、障害物センサ１４とを備える。車体７は、エンジン室１５を有する。エンジン室１５にエンジン１６が収容される。エンジン１６は、作業機械２の駆動源である。走行装置８は、車体７を支持して走行する。走行装置８は、一対の履帯１７を有する。履帯１７が回転することにより、作業機械２が走行する。

【0014】

掘削作業機９は、作業対象の掘削作業、押土作業、又は整地作業を実施する。掘削作業機９は、車体７に取り付けられる。掘削作業機９の少なくとも一部は、車体７の前方に配置される。掘削作業機９は、掘削ブレード１８と、リフトフレーム１９と、チルトシリンダ２０と、リフトシリンダ２１とを有する。

【0015】

掘削ブレード１８は、車体７の前方に配置される。掘削ブレード１８は、切刃１８Ａを有する。リフトフレーム１９は、掘削ブレード１８を支持する。リフトフレーム１９の一端部は、回動機構を介して掘削ブレード１８の背面に連結される。リフトフレーム１９の他端部は、回動機構を介して車体７に連結される。なお、リフトフレーム１９の他端部は、回動機構を介して走行装置８に連結されてもよい。

【0016】

チルトシリンダ２０及びリフトシリンダ２１のそれぞれは、掘削ブレード１８を動作させる。チルトシリンダ２０は、掘削ブレード１８をチルト動作させるために駆動する。リフトシリンダ２１は、掘削ブレード１８を上下動作させるために駆動する。チルトシリンダ２０の一端部は、回動機構を介して掘削ブレード１８の背面に連結される。チルトシリンダ２０の他端部は、リフトフレーム１９の上面に接続される。チルトシリンダ２０が伸縮することにより、掘削ブレード１８のチルト角が変化する。リフトシリンダ２１の一端部は、回動機構を介してリフトフレーム１９に連結される。リフトシリンダ２１の他端部は、回動機構を介して車体７に接続される。リフトシリンダ２１が伸縮することにより、掘削ブレード１８が上下方向に移動する。

【0017】

リッパ作業機１０は、作業対象の切削又は破砕を含むリッピング作業を実施する。リッパ作業機１０は、車体７に取り付けられる。リッパ作業機１０の少なくとも一部は、車体７の後方に配置される。リッパ作業機１０は、シャンク２２と、リッパアーム２３と、チルトシリンダ２４と、リフトシリンダ２５と、ビーム２６とを有する。シャンク２２は、車体７の後方に配置される。シャンク２２は、リッパポイント２２Ａを有する。リッパポイント２２Ａは、シャンク２２の先端部に設けられる。リッパアーム２３は、シャンク２２を支持する。リッパアーム２３は、車体７とシャンク２２とを連結する。リッパアーム２３の一端部は、回動機構を介して車体７の後部に連結される。リッパアーム２３の他端部は、ビーム２６に連結される。ビーム２６は、リッパアーム２３に回動可能に連結される。シャンク２２は、ビーム２６を介してリッパアーム２３に連結される。

【0018】

チルトシリンダ２４及びリフトシリンダ２５のそれぞれは、シャンク２２を動作させる。チルトシリンダ２４及びリフトシリンダ２５のそれぞれは、車体７に連結される。チルトシリンダ２４は、シャンク２２をチルト動作させるために駆動する。リフトシリンダ２５は、シャンク２２を上下動作させるために駆動する。チルトシリンダ２４の一端部は、回動機構を介してビーム２６に連結される。チルトシリンダ２４の他端部は、車体７の後部に連結される。チルトシリンダ２４が伸縮することにより、シャンク２２のチルト角が変化する。チルトシリンダ２４は、シャンク２２を前後方向に移動させる。リフトシリンダ２５の一端部は、回動機構を介してビーム２６に連結される。リフトシリンダ２５の他端部は、車体７の後部に連結される。リフトシリンダ２５が伸縮することにより、シャンク２２が上下方向に移動する。リフトシリンダ２５は、シャンク２２を上下方向に移動させる。

【0019】

リッパ作業機１０は、リッパポイント２２Ａを作業対象に突き刺す。リッパポイント２２Ａが作業対象に突き刺された状態で走行装置８が走行することにより、作業対象が切削又は破砕される。走行装置８が走行中に、シャンク２２が上下方向及び前後方向に移動されてもよい。

【0020】

位置センサ１１は、作業機械２の位置を検出する。作業機械２の位置は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用して検出される。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）を含む。全地球航法衛星システムは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定されるグローバル座標系の位置を検出する。グローバル座標系とは、地球に固定された座標系をいう。位置センサ１１は、ＧＮＳＳ受信機を含む。位置センサ１１は、グローバル座標系における作業機械２の位置を検出する。位置センサ１１は、車体７に配置される。

【0021】

傾斜センサ１２は、車体７の傾きを検出する。傾斜センサ１２は、水平面に対する車体７の傾斜角度を検出する。傾斜センサ１２は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を含む。傾斜センサ１２は、車体７に配置される。

【0022】

３次元センサ１３は、検出対象の３次元形状を検出する。３次元センサ１３は、検出対象に非接触で検出対象の３次元形状を検出する。３次元センサ１３の検出対象は、作業現場を含む。３次元センサ１３は、作業現場の３次元形状を検出する。作業現場の３次元形状は、作業現場の地形を含む。３次元センサ１３は、検出対象の表面までの距離を検出する。３次元センサ１３は、検出対象の表面の複数の検出点のそれぞれとの相対距離を検出することにより、検出対象の表面の３次元形状を検出する。検出対象の３次元形状を示す３次元データは、複数の検出点からなる点群データを含む。３次元データは、３次元センサ１３と検出対象に規定される複数の検出点のそれぞれとの相対距離及び相対位置を含む。３次元データは、複数の検出点のそれぞれの高さデータを含む。３次元センサ１３として、レーザ光を射出することにより検出対象を検出するレーザセンサ（ＬＩＤＡＲ：Light Detection and Ranging）が例示される。なお、３次元センサ１３は、ステレオカメラのような３次元カメラでもよい。３次元センサ１３は、車体７に配置される。

【0023】

障害物センサ１４は、作業現場に存在する作業機械２の障害物を検出する。障害物センサ１４は、障害物に非接触で障害物を検出する。障害物センサ１４として、電波を射出することにより障害物を検出するレーダセンサ（ＲＡＤＡＲ：Radio Detection and Ranging）が例示される。なお、障害物センサ１４は、赤外光を射出することにより障害物を検出する赤外線センサでもよい。障害物センサ１４は、車体７に配置される。

【0024】

図３は、実施形態に係る３次元センサ１３及び障害物センサ１４を模式的に示す平面図である。図３に示すように、３次元センサ１３は、検出範囲１３０を有する。３次元センサ１３は、検出範囲１３０に配置された検出対象の３次元データを検出する。実施形態において、３次元センサ１３は、車体７の前方の３次元データを検出する３次元センサ１３Ｆと、車体７の後方の３次元データを検出する３次元センサ１３Ｂとを含む。３次元センサ１３の検出範囲１３０は、３次元センサ１３Ｆの検出範囲１３０Ｆと、３次元センサ１３Ｂの検出範囲１３０Ｂとを含む。検出範囲１３０Ｆの少なくとも一部は、掘削作業機９よりも前方に規定される。検出範囲１３０Ｂの少なくとも一部は、リッパ作業機１０よりも後方に規定される。

【0025】

図３に示すように、障害物センサ１４は、検出範囲１４０を有する。障害物センサ１４は、検出範囲１４０に配置された障害物を検出する。実施形態において、障害物センサ１４は、車体７の後方の障害物を検出する。障害物センサ１４は、左右方向において車体７の中心よりも左側に配置される障害物センサ１４Ｌと、右側に配置される障害物センサ１４Ｒとを含む。障害物センサ１４の検出範囲１４０は、障害物センサ１４Ｌの検出範囲１４０Ｌと、障害物センサ１４Ｒの検出範囲１４０Ｒとを含む。検出範囲１４０Ｌの少なくとも一部及び検出範囲１４０Ｒの少なくとも一部は、車体７の後方に規定される。検出範囲１４０Ｌの少なくとも一部は、車体７よりも左方に規定される。検出範囲１４０Ｒの少なくとも一部は、車体７よりも右方に規定される。

【0026】

［校正システム］
図４は、実施形態に係る作業機械２の校正システム１００を示すブロック図である。管理システム１は、校正システム１００を含む。校正システム１００は、作業現場において３次元センサ１３を校正（キャリブレーション）する。校正システム１００は、制御装置６と、位置センサ１１と、傾斜センサ１２と、３次元センサ１３と、管理装置３と、出力装置４１とを有する。制御装置６は、第１算出部６１と、第２算出部６２と、校正部６３と、報知出力部６４と、現況地形データ記憶部６５とを有する。

【0027】

位置センサ１１は、作業機械２の車体７に配置される。位置センサ１１は、地面を走行する作業機械２の位置を検出する。傾斜センサ１２は、作業機械２の車体７に配置される。傾斜センサ１２は、地面を走行する作業機械２の姿勢を検出する。傾斜センサ１２は、作業機械２の姿勢として、地面を走行する作業機械２の傾斜角度を検出する。傾斜センサ１２は、水平面に対する作業機械２の傾斜角度を検出する。位置センサ１１は、作業機械２が地面を走行している状態で、作業機械２の位置を検出する。位置センサ１１は、走行装置８の履帯１７が地面に接触している状態で、作業機械２の位置を検出する。傾斜センサ１２は、作業機械２が地面を走行している状態で、作業機械２の傾斜角度を検出する。傾斜センサ１２は、走行装置８の履帯１７が地面に接触している状態で、作業機械２の傾斜角度を検出する。傾斜センサ１２は、位置センサ１１による位置の検出と並行して、車体７の傾斜角度を検出する。

【0028】

３次元センサ１３は、作業機械２に配置される。３次元センサ１３は、校正対象である。３次元センサ１３の校正において、３次元センサ１３は、作業機械２が走行後の地面を検出する。すなわち、３次元センサ１３は、履帯１７で踏まれた後の地面を検出する。

【0029】

図５は、実施形態に係る３次元センサ１３を校正するときの作業機械２の動作の一例を模式的に示す図である。３次元センサ１３Ｆを校正する場合、図５に示すように、位置センサ１１は、地面を後進する作業機械２の位置を検出する。３次元センサ１３Ｆは、作業機械２の前方の地面を検出する。３次元センサ１３Ｆは、作業機械２が後進後の地面を検出する。すなわち、３次元センサ１３Ｆは、履帯１７に踏まれた後の地面を検出する。実施形態においては、作業機械２が後進している状態で、位置センサ１１による作業機械２の位置の検出の少なくとも一部に並行して、３次元センサ１３Ｆによる地面の検出が実施される。

【0030】

第１算出部６１は、位置センサ１１の検出データ及び傾斜センサ１２の検出データに基づいて、作業機械２が走行する地面の３次元形状を算出する。位置センサ１１は、車体７の所定部位の位置を検出する。傾斜センサ１２は、作業機械２の車体７の姿勢を検出する。車体７の所定部位として、位置センサ１１の設置部位又はＧＮＳＳアンテナの設置部位が例示される。車体７の所定部位と履帯１７の接地面との相対位置は、例えば作業機械２の諸元から導出可能な既知データである。第１算出部６１は、位置センサ１１により検出される車体７の所定部位の位置と、傾斜センサ１２により検出される車体７の姿勢と、車体７の所定部位と履帯１７の接地面との相対位置とに基づいて、グローバル座標系における履帯１７の接地面の位置を算出することができる。作業機械２は、履帯１７の接地面と地面とを接触させながら地面を走行する。そのため、第１算出部６１は、履帯１７の接地面の位置を算出することにより、グローバル座標系における地面の位置を算出することができる。地面の位置は、地面に規定された検出点の高さデータを含む。地面に規定された複数の検出点のそれぞれの高さデータが算出されることにより、地面の３次元形状が算出される。すなわち、地面の３次元形状は、複数の検出点のそれぞれの高さデータを含む。

【0031】

なお、第１算出部６１は、位置センサ１１の検出データ及び傾斜センサ１２の検出データに基づいて、地面の３次元形状を算出してもよい。傾斜センサ１２は、水平面に対する履帯１７の接地面の傾斜角度を検出することができる。第１算出部６１は、傾斜センサ１２の検出データに基づいて、地面の傾斜角度を算出することができる。第１算出部６１は、地面の複数の検出点のそれぞれの高さデータ及び地面の傾斜角度に基づいて、地面の３次元形状をより高精度に算出することができる。

【0032】

校正部６３は、第１算出部６１により算出された地面の３次元形状を示す第１形状データと、第２算出部６２により算出された地面の３次元形状を示す第２形状データとに基づいて、３次元センサ１３を校正する。

【0033】

図６は、実施形態に係る校正部６３による処理を説明するための図である。図６に示すように、第１算出部６１により地面の３次元形状を示す第１形状データが算出される。第２算出部６２により地面の３次元形状を示す第２形状データが算出される。第１形状データは、複数の検出点２８Ａのそれぞれの高さデータを含む。第２形状データは、複数の検出点２８Ｂのそれぞれの高さデータを含む。校正部６３は、第１形状データと第２形状データとを照合する。校正部６３は、第１形状データと第２形状データとの照合結果に基づいて、３次元センサ１３を校正する。

【0034】

第１形状データの検出点２８Ａの高さデータは、ＧＮＳＳを利用して高精度に算出される。第２形状データの検出点２８Ｂの高さデータは、３次元センサ１３の検出データに基づいて算出される。３次元センサ１３の検出データは、例えば車体７に対する３次元センサ１３の取り付け誤差等に起因して、誤差を含む可能性がある。すなわち、第１形状データの検出点２８Ａの高さデータは、第２形状データの検出点２８Ｂの高さデータよりも高精度である。第１形状データは、第２形状データよりも、地面の真の３次元形状に近い。

【0035】

校正部６３は、第１形状データと第２形状データとを照合して、第１形状データと第２形状データとのずれ量を算出する。校正部６３は、第１形状データを真の３次元形状として、第１形状データに対する第２形状データのずれ量を算出する。

【0036】

図７は、実施形態に係る校正部６３による処理を説明するためのイメージ図である。校正部６３は、ずれ量を補正値（校正値）として、３次元センサ１３を校正する。実施形態において、校正部６３は、作業機械２のロール方向及びピッチ方向のそれぞれの３次元センサ１３の検出データを校正する。すなわち、校正部６３は、ロール方向及びピッチ方向のそれぞれの第１形状データと第２形状データとのずれ量を算出する。校正部６３は、３次元センサ１３のロール方向の検出データをロール方向のずれ量で補正する。校正部６３は、３次元センサ１３のピッチ方向の検出データをピッチ方向のずれ量で補正する。なお、作業機械２のロール方向とは、作業機械２の前後方向に延びるロール軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をいう。作業機械２のピッチ方向とは、作業機械２の左右方向に延びるピッチ軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をいう。

【0037】

報知出力部６４は、第１形状データと第２形状データとのずれ量が予め定められた所定値以上の場合に、ずれ量が所定値以上であることを示す報知データを出力する。例えば車体７に対する３次元センサ１３の取り付け誤差が過度に大きい場合、３次元センサ１３の検出データをずれ量で補正しても、３次元センサ１３を校正し切れない可能性がある。報知出力部６４は、第１形状データと第２形状データとのずれ量が所定値以上の場合に、３次元センサ１３を校正し切れないと判定し、ずれ量が所定値以上であることを示す報知データを出力する。報知出力部６４から出力されたデータは、通信システム４を介して管理装置３に送信される。

【0038】

現況地形データ記憶部６５は、校正後の３次元センサ１３の検出データに基づいて算出された作業現場の３次元形状を示す現況地形データを記憶する。現況地形データ記憶部６５は、校正後の３次元センサ１３の検出データ、作業機械２の現況位置を示す位置データ、及び作業機械２の姿勢を示す姿勢データに基づいて、作成された作業現場の現況地形データを記憶してもよい。作業機械２の現況位置は、位置センサ１１の検出データを含む。作業機械２の姿勢は、傾斜センサ１２の検出データを含む。

【0039】

管理装置３は、現況地形データ作成部３１と、現況地形データ記憶部３２と、報知制御部３３とを有する。上述のように、作業現場に複数の作業機械２が存在する。複数の作業機械２のそれぞれは、現況地形データ記憶部６５に記憶されている現況地形データを、通信システム４を介して管理装置３に送信する。現況地形データ作成部３１は、複数の作業機械２のそれぞれから送信された現況地形データを統合して、作業現場の現況地形データを作成する。現況地形データ記憶部３２は、現況地形データ作成部３１により作成された現況地形データを記憶する。複数の作業機械２のそれぞれは、現況地形データを所定の時間間隔で管理装置３に送信する。複数の作業機械２のそれぞれは、例えば１秒ごとに現況地形データを管理装置３に送信する。現況地形データ作成部３１は、現況地形データを受信する度に現況地形データを作成する。現況地形データ作成部３１が現況地形データを作成するために現況地形データ記憶部３２に記憶される現況地形データが更新される。

【0040】

報知制御部３３は、報知出力部６４から報知データを受信した場合、第１形状データと第２形状データとのずれ量が所定値以上であることを示す報知データを出力装置４１に出力させる。出力装置４１は、表示装置でもよいし音声出力装置でもよい。出力装置４１が表示装置である場合、報知制御部３３は、報知データとして表示データを表示させる。出力装置４１が音声出力装置である場合、報知制御部３３は、報知データとして音声データを表示させる。管制施設５の管理者は、出力装置４１から出力される報知データに基づいて、第１形状データと第２形状データとのずれ量が所定値以上であることを認識することができる。

【0041】

［校正方法］
図８は、実施形態に係る作業機械２の校正方法を示すフローチャートである。図５を参照して説明したように、３次元センサ１３の校正において、作業機械２が後進している状態で、位置センサ１１による作業機械２の位置の検出の少なくとも一部に並行して３次元センサ１３による地面の検出が実施される。図８に示す例においては、位置センサ１１による作業機械２の位置の検出及び傾斜センサ１２による作業機械２の傾斜角度の検出に並行して、３次元センサ１３による地面の検出が実施されることとする。第１算出部６１は、位置センサ１１の検出データ及び傾斜センサ１２の検出データを取得し（ステップＳ１）、位置センサ１１の検出データ及び傾斜センサ１２の検出データに基づいて、第１形状データを算出する（ステップＳ２）。第２算出部６２は、３次元センサ１３の検出データを取得し（ステップＳ３）、３次元センサ１３の検出データに基づいて、第２形状データを算出する（ステップＳ４）。

【0042】

校正部６３は、ステップＳ２において算出された第１形状データとステップＳ４において算出された第２形状データとを照合して、第１形状データと第２形状データとのずれ量を算出する（ステップＳ５）。校正部６３は、第１形状データと第２形状データとのずれ量が予め定められている所定値以上か否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、ずれ量が所定値を下回ると判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、校正部６３は、ずれ量を補正値として、３次元センサ１３の検出データを校正する（ステップＳ７）。ステップＳ６において、ずれ量が所定値以上であると判定された場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、報知出力部６４は、ずれ量が所定値以上であることを示す報知データを、通信システム４を介して管理装置３に送信する（ステップＳ８）。報知制御部３３は、報知出力部６４から送信された報知データを出力装置４１に出力させる。

【0043】

［コンピュータシステム］
図９は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の管理装置３及び制御装置６のそれぞれは、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の管理装置３及び制御装置６のそれぞれの機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

【0044】

コンピュータシステム１０００又はコンピュータプログラムは、上述の実施形態に従って、作業機械２に配置された、地面を走行する作業機械２の位置を検出する位置センサ１１の検出データに基づいて、地面の３次元形状を算出することと、作業機械２に配置された、作業機械２が走行後の地面を検出する３次元センサ１３の検出データに基づいて、地面の３次元形状を算出することと、位置センサ１１の検出データに基づいて算出された３次元形状を示す第１形状データと３次元センサ１３の検出データに基づいて算出された３次元形状を示す第２形状データとに基づいて、３次元センサ１３を校正することと、を実行することができる。

【0045】

［効果］
以上説明したように、実施形態に係る作業機械２の校正システム１００は、作業機械２に配置され、地面を走行する作業機械２の位置を検出する位置センサ１１と、位置センサ１１の検出データに基づいて、地面の３次元形状を算出する第１算出部６１と、作業機械２に配置され、作業機械２が走行後の地面を検出する３次元センサ１３と、３次元センサ１３の検出データに基づいて、地面の３次元形状を算出する第２算出部６２と、第１算出部６１により算出された３次元形状を示す第１形状データと第２算出部６２により算出された３次元形状を示す第２形状データとに基づいて、３次元センサ１３を校正する校正部６３と、を備える。校正システム１００は、標準器等の治具を使用することなく、作業現場において３次元センサ１３を校正することができる。

【0046】

［その他の実施形態］
上述の実施形態においては、３次元センサ１３Ｆを校正する場合、作業機械２が後進している状態で、位置センサ１１による位置の検出の少なくとも一部に並行して３次元センサ１３Ｆによる地面の検出が実施されることとした。３次元センサ１３Ｂを校正する場合、作業機械２が前進している状態で、位置センサ１１による位置の検出の少なくとも一部に並行して３次元センサ１３Ｂによる地面の検出が実施されてもよい。すなわち、３次元センサ１３の校正において、作業機械２が走行している状態で、位置センサ１１による作業機械２の位置の検出の少なくとも一部に並行して３次元センサ１３による履帯１７に踏まれた後の地面の検出が実施されてもよい。また、作業機械２が前進と後進とを繰り返してもよい。３次元センサ１３は、履帯１７に踏まれた後の地面を検出すればよい。

【0047】

上述の実施形態においては、作業機械２が走行している状態で、位置センサ１１による作業機械２の位置の検出の少なくとも一部に並行して３次元センサ１３による地面の検出が実施されることとした。位置センサ１１による作業機械２の位置の検出と、３次元センサ１３による地面の検出とが、異なるタイミングで実施されてもよい。

【0048】

図１０は、他の実施形態に係る作業機械２の校正方法を説明するための図である。図１０に示すように、第１算出部６１は、第１期間Ｔ１において検出された位置センサ１１の検出データに基づいて第１形状データを算出してもよい。第２算出部６２は、第１期間Ｔ１よりも後の第２期間Ｔ２において検出された３次元センサ１３の検出データに基づいて第２形状データを算出してもよい。校正部６３は、第１形状データと第２形状データとを照合して、３次元センサ１３を校正する。第２期間Ｔ２は、第１期間Ｔ１から予め定められた所定期間ＴＧ内でもよい。第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２との間の期間が長いと、例えば天候又は別の作業機械２の走行などに起因して、第１期間Ｔ１における地面の３次元形状と第２期間Ｔ２における地面の３次元形状とが大きく異なってしまう可能性がある。第２算出部６２が第１期間Ｔ１から所定期間ＴＧ内において検出された３次元センサ１３の検出データに基づいて第２形状データを算出することにより、校正部６３は、第１期間Ｔ１において検出された位置センサ１１の検出データに基づいて算出された第１形状データと、第２期間Ｔ２において検出された３次元センサ１３の検出データに基づいて算出された第２形状データとに基づいて、３次元センサ１３を適正に校正することができる。

【0049】

上述の実施形態において、校正対象の３次元センサ１３は、レーザセンサ（ＬＩＤＡＲ：Light Detection and Ranging）でもよいし、ステレオカメラのような３次元カメラでもよい。

【0050】

上述の実施形態において、校正部６３は、作業機械２のヨー方向の３次元センサ１３の検出データを校正してもよい。校正部６３は、ヨー方向の第１形状データと第２形状データとのずれ量を算出する。校正部６３は、３次元センサ１３のヨー方向の検出データをヨー方向のずれ量で補正する。また、校正部６３は、作業機械２のヨー方向及び、作業機械２のロール方向及びピッチ方向の少なくとも一つとの３次元センサ１３の検出データを校正してもよい。

【0051】

上述の実施形態において、制御装置６の機能の少なくとも一部が、管理装置３に設けられてもよい。管理装置３の機能の少なくとも一部が、制御装置６に設けられてもよい。

【0052】

上述の実施形態において、例えば、第１算出部６１、第２算出部６２、校正部６３、報知出力部６４、及び現況地形データ記憶部６５のそれぞれが、別々のハードウエアにより構成されてもよい。

【0053】

上述の実施形態において、作業機械２は、ブルドーザであることとした。作業機械２は油圧ショベル、ホイールローダ、モータグレーダ等の他の作業機械でもよい。

【符号の説明】

【0054】

１…管理システム、２…作業機械、３…管理装置、４…通信システム、４Ａ…無線通信機、４Ｂ…無線通信機、５…管制施設、６…制御装置、７…車体、８…走行装置、９…掘削作業機、１０…リッパ作業機、１１…位置センサ、１２…傾斜センサ、１３…３次元センサ、１３Ｆ…３次元センサ、１３Ｂ…３次元センサ、１４…障害物センサ、１４Ｌ…障害物センサ、１４Ｒ…障害物センサ、１５…エンジン室、１６…エンジン、１７…履帯、１８…掘削ブレード、１８Ａ…切刃、１９…リフトフレーム、２０…チルトシリンダ、２１…リフトシリンダ、２２…シャンク、２２Ａ…リッパポイント、２３…リッパアーム、２４…チルトシリンダ、２５…リフトシリンダ、２６…ビーム、２８Ａ…検出点、２８Ｂ…検出点、３１…現況地形データ作成部、３２…現況地形データ記憶部、３３…報知制御部、４１…出力装置、６１…第１算出部、６２…第２算出部、６３…校正部、６４…報知出力部、６５…現況地形データ記憶部、１００…校正システム、１３０…検出範囲、１３０Ｆ…検出範囲、１３０Ｂ…検出範囲、１４０…検出範囲、１４０Ｌ…検出範囲、１４０Ｒ…検出範囲、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】