JP5952244B2 - 掘削領域制限制御の基礎情報の演算装置及び建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、掘削領域制限制御の基礎情報の演算装置及び建設機械に関する。

建設機械の中には、作業機による掘削領域を制限する掘削領域制限機能を備えたものがある（特許文献１等参照）。

特開２００１−９８５８５号公報

特許文献１の装置においては、操作装置からの操作信号を基に作業機制御コントローラから動作指令信号が出力され、これによって操作装置の操作に応じて作業機が動作する。作業機制御コントローラには外部コントローラを接続することができ、作業機制御コントローラは、外部コントローラからの入力情報を基にして掘削領域制限制御を実行し得るようになる。外部コントローラは、後述する三次元目標地形情報等の多くの情報を扱い、三次元目標地形の作成等の機能を備える比較的汎用性の高いコントローラである。それに対し、作業機制御コントローラは、作業機の制御に重点を置いたコントローラであり、作業機の仕様に合わせる必要がある。よって入手性を考慮したコントローラの効率的な開発やコントローラ故障時の交換などメンテナンス性を考慮すると、外部コントローラと作業機制御コントローラとを各々別に備えることが望ましい。

しかしながら、外部コントローラから作業機制御コントローラへの入力情報には、予め設定された三次元目標地形情報の他、建設機械上の特定の２点の検出位置、作業機の設定動作（法面掘削か水平掘削か）、作業機の設定速度、自動掘削の指令信号、及び作業機の各構成要素の検出角度が含まれる。この場合、外部コントローラから作業機制御コントローラに送信する情報量が多いため情報の伝達に時間を要し、例えば三次元目標地形が曲率の大きな曲面を含むとき等、作業機の軌跡を細かく制御する必要があるときには、作業機の現実の動作に掘削領域制限制御が追従できなくなる可能性がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、掘削領域制限制御を高効率化することができる掘削領域制限制御の基礎情報の演算装置及び建設機械を提供することを目標とする。

上記目的を達成するために、第１の発明は、掘削目標面を越えて掘削しないように建設機械の作業機を制御する領域制限掘削制御の基礎情報を演算する基礎情報演算装置であって、前記掘削目標面の三次元位置情報を記憶した記憶装置と、前記掘削目標面の三次元位置情報、及び前記建設機械の現在位置情報を基に前記掘削目標面又は前記掘削目標面に基づく面である基準面と前記作業機の動作平面との交線を求め、前記交線又は前記交線に基づく線である基準線を前記動作平面上における前記基準面の二次元情報として抽出する二次元情報抽出装置と、前記基準線上の複数の特徴点の情報を前記基礎情報として領域制限掘削制御装置に送信する特徴点情報送信装置とを備えたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記建設機械に対して設定した任意の点又はこの任意の点に基づく点である基準点から前記動作平面に沿って前方に延ばした軸をＸ座標軸、前記基準点から前記動作平面に沿って上方に延ばした軸をＺ座標軸として、前記特徴点情報送信装置は、Ｘ座標が一定間隔の前記基準線上の複数の点を前記特徴点として抽出し、これら複数の特徴点のＺ座標のみを前記領域制限掘削制御装置に送信することを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、前記特徴点情報送信装置により抽出される前記複数の特徴点のＸ座標は、掘削動作範囲をＸ座標軸方向に設定数に区分する座標であること、前記特徴点情報送信装置に対して前記掘削動作範囲を設定する設定装置をさらに備えていることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明において、前記建設機械に対して設定した任意の点又はこの任意の点に基づく点である基準点から前記動作平面に沿って前方に延ばした軸をＸ座標軸、前記基準点から前記動作平面に沿って上方に延ばした軸をＺ座標軸として、前記特徴点情報送信装置は、前記作業機の位置情報を基に、前記基準線上における前記作業機とＸ座標の近い複数の屈曲点又はこれら屈曲点に基づく複数の点を前記特徴点として抽出し、これら複数の特徴点のＸＺ座標を前記領域制限掘削制御装置に送信することを特徴とする。

第５の発明は、車体と、前記車体に設けた前記作業機と、前記車体の位置情報を取得する測位装置と、前記作業機の姿勢情報を検出する姿勢検出器と、第１の発明に係る基礎情報演算装置と、前記基礎情報演算装置から受信した基礎情報を基に前記領域制限掘削制御を実行する領域制限掘削制御装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、掘削領域制限制御を高効率化することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る基礎情報演算装置を適用する建設機械の一例である油圧ショベルの外観構成を表す斜視図である。 図１に示した油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置を基礎情報演算装置及び領域制限掘削制御装置とともに示す図である。 図１に示した油圧ショベルに備えられた領域制限掘削制御装置及び基礎情報演算装置のブロック図である。 本発明の第１の実施の形態において特徴点情報送信装置で抽出される特徴点を例示した図である。 本発明の第１の実施の形態において基礎情報演算装置から領域制限掘削制御装置に送信される特徴点情報の一態様を表した模式図である。 本発明の第１の実施の形態における基礎情報演算装置による基礎情報の演算及び送信の手順を表すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態の説明図である。 掘削動作範囲の設定画面のメニュー画面の一態様を例示した図である。 マニュアル設定で掘削動作範囲の一端を指定する画面の一態様を例示した図である。 マニュアル設定で掘削動作範囲の他端を指定する画面の一態様を例示した図である。 セレクト設定で掘削動作範囲を指定する画面の一態様を例示した図である。 本発明の第３の実施の形態の説明図である。 本発明の第３の実施の形態における特徴点の模式図である。 本発明の第３の実施の形態における特徴点の模式図である。 本発明の第３の実施の形態において基礎情報演算装置から領域制限掘削制御装置に送信される特徴点情報の一態様を表した模式図である。 本発明の第４及び第５の実施の形態に係る補正態様の説明図である。 本発明の第４及び第５の実施の形態における修正画面の一態様を例示した図である。 本発明の第６の実施の形態に係る補正態様の説明図である。 本発明の第６の実施の形態における修正画面の一態様を例示した図である 本発明の第７の実施の形態に係る補正態様の説明図である。 本発明の第７の実施の形態における修正画面の一態様を例示した図である。 本発明の第８の実施の形態に係る補正態様の説明図である。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
１．建設機械
図１は本発明の第１の実施の形態に係る基礎情報演算装置を適用する建設機械の一例である油圧ショベルの外観構成を表す斜視図である。以下の説明において断り書きのない場合は運転席の前方（同図中では左上方向）を機体の前方とする。

図１では本発明に係る基礎情報演算装置を適用する建設機械として油圧ショベルを例示しているが、本発明はブルドーザ等の他の種類の建設機械にも適用され得る。本実施の形態においては、油圧ショベルを適用対象とした例を説明する。概略すると、同図に示した油圧ショベルは、車体１０及び作業機２０を備えている。車体１０は、走行体１１及び車体本体１２を備えている。

走行体１１は、本実施の形態では無限軌道履帯を有する左右のクローラ（走行駆動体）１３ａ，１３ｂを備えており、左右の走行モータ３ｅ，３ｆ（図２も参照）により左右のクローラ１３ａ，１３ｂをそれぞれ駆動することで走行する。走行モータ３ｅ，３ｆには例えば油圧モータが用いられる。

車体本体１２は、走行体１１上に旋回可能に設けた旋回体である。車体本体１２の前部（本実施の形態では前部左側）には、操作者が搭乗する運転室１４が設けられている。車体本体１２における運転室１４の後側には、エンジンや油圧駆動装置等を収容した動力室１５が、最後部には機体の前後方向のバランスを調整するカウンタウェイト１６が搭載されている。車体本体１２を走行体１１に対して連結する旋回フレーム（不図示）には旋回モータ３ｄ（図２参照）が設けられており、この旋回モータ３ｄによって走行体１１に対して車体本体１２が旋回駆動される。旋回モータ３ｄには例えば油圧モータが用いられる。

作業機２０は、車体本体１２の前部（本実施の形態では運転室１４の右側）に設けられている。作業機２０は、ブーム２１ａ、アーム２１ｂ、及びバケット２１ｃを備えた多関節型の作業装置である。ブーム２１ａは、水平左右に延びるピン（不図示）によって車体本体１２のフレームに連結され、ブームシリンダ３ａによって車体本体１２に対して上下に回動する。アーム２１ｂは、水平左右に延びるピン（不図示）によってブーム２１ａの先端に連結され、アームシリンダ３ｂによってブーム２１ａに対して回動する。バケット２１ｃは、水平左右に延びるピン（不図示）によってアーム２１ｂの先端に連結され、バケットシリンダ３ｃによってアーム２１ｂに対して回動する。ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ及びバケットシリンダ３ｃには、例えば油圧シリンダが用いられる。このような構成によって前後方向に延びる鉛直面内で作業機２０は俯仰動作する。俯仰動作する作業機２０の軌跡を含む平面（本実施の形態では前後方向に延びる鉛直面）を「動作平面」と記載する。

また、油圧ショベルには、位置や姿勢に関する情報を検出する検出器が適所に設けられている。例えば、ブーム２１ａ、アーム２１ｂ及びバケット２１ｃの各回動支点には、それぞれ角度検出器８ａ−８ｃが設けられている。角度検出器８ａ−８ｃは、作業機２０の位置と姿勢に関する情報を検出する姿勢検出器として用いられ、それぞれブーム２１ａ、アーム２１ｂ及びバケット２１ｃの回動角を検出する。また、車体本体１２には傾斜検出器８ｄ、測位装置９ａ，９ｂ、無線機９ｃ（図２等参照）、基礎情報演算装置３０（図２等参照）、領域制限掘削制御装置４０（図２等参照）が備えられている。傾斜検出器８ｄは、車体本体１２の前後方向の傾斜を検出する傾斜検出手段として用いられる。測位装置９ａ，９ｂには例えばＲＴＫ−ＧＮＳＳ（Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite System）が用いられ、測位装置９ａ，９ｂによって車体本体１２の位置情報が取得される。無線機９ｃは、基準局ＧＮＳＳ（不図示）からの補正情報を受信するものである。基礎情報演算装置３０及び領域制限掘削制御装置４０については後述する。

２．油圧駆動装置
図２は図１に示した油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置を基礎情報演算装置３０及び領域制限掘削制御装置４０とともに示す図である。説明済みのものについては、同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図２に示した油圧駆動装置は、油圧ショベルの被駆動部材を駆動する装置であって動力室１５に収容されている。被駆動部材には、作業機２０（ブーム２１ａ、アーム２１ｂ及びバケット２１ｃ）、及び車体１０（クローラ１３ａ，１３ｂ及び車体本体１２）が含まれる。この油圧駆動装置は、油圧アクチュエータ３ａ−３ｆ、油圧ポンプ１、操作装置４ａ−４ｆ、コントロールバルブ５ａ−５ｆ、リリーフ弁６等を含む。

油圧アクチュエータ３ａ−３ｆは、それぞれブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｄ、走行モータ３ｅ，３ｆである。これら油圧アクチュエータ３ａ−３ｆは、油圧ポンプ１から吐出される圧油により駆動される。

油圧ポンプ１はエンジン（図示せず）により駆動される。油圧ポンプ１から吐出された圧油は吐出配管２ａを流れ、コントロールバルブ５ａ−５ｆを介してそれぞれ油圧アクチュエータ３ａ−３ｆに供給される。油圧アクチュエータ３ａ−３ｆからの各戻り油は、それぞれコントロールバルブ５ａ−５ｆを介して戻り油配管２ｂに流れ込んでタンク７に戻される。吐出配管２ａの最高圧力を規制するのがリリーフ弁６である。

操作装置４ａ−４ｆは、それぞれ油圧アクチュエータ３ａ−３ｆに対応する電気レバー装置であり、運転室１４（図１参照）に備えられている。操作レバー４ａ−４ｆからの操作信号（電気信号）は領域制限掘削制御装置４０に入力され、コントロールバルブ５ａ−５ｆを駆動する指令信号（電気信号）に変換される。コントロールバルブ５ａ−５ｆは、領域制限掘削制御装置４０からの指令信号をパイロット圧に変換する電気油圧変換手段（例えば比例電磁弁）を両端に備えた電気・油圧操作方式の弁である。これらコントロールバルブ５ａ−５ｆは、それぞれ操作装置４ａ−４ｆの操作を基に領域制限掘削制御装置４０から入力される指令信号によって切換制御され、油圧アクチュエータ３ａ−３ｆに供給される圧油の流量及び方向を制御する。

領域制限掘削制御装置４０は、基本的な機体制御機能の他、領域制限掘削制御機能を備えたコントローラである。基本的な機体制御機能とは、操作装置４ａ−４ｆの操作に応じてコントロールバルブ５ａ−５ｆに指令信号を出力する機能である。領域制限掘削制御機能とは、操作装置４ａ−４ｆからの操作信号に加え、前述した角度検出器８ａ−８ｃ及び傾斜検出器８ｄの信号を基に、掘削目標面を越えて掘削しないように作業機２０の油圧アクチュエータ３ａ−３ｃを制御し、作業機２０の動作領域を制限する機能である。領域制限掘削制御装置４０には、基礎情報演算装置３０が接続されていて、領域制限掘削制御の基礎情報が基礎情報演算装置３０から入力される。

３．基礎情報演算装置
図３は領域制限掘削制御装置４０、表示装置３８及び基礎情報演算装置３０のブロック図である。説明済みのものについては、同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

基礎情報演算装置３０は、測位装置９ａ，９ｂ及び無線機９ｃから入力される信号を基に、領域制限掘削制御の基礎情報を演算し領域制限掘削制御装置４０に出力するコントローラである。この基礎情報演算装置３０は、入力ポート３１、位置姿勢演算装置３２、目標面記憶装置３３、二次元情報抽出装置３４、特徴点情報送信装置３５、記憶装置３６及び通信ポート３７を備えている。

入力ポート３１は、測位装置９ａ，９ｂで受信した現在位置情報、及び無線機９ｃで受信した補正情報（位置情報の補正値）を入力する。通信ポート３７は、領域制限掘削制御装置４０及び表示装置３８との間で情報を授受する。

位置姿勢演算装置３２は、車体本体１２上の二点（例えば測位装置９ａ，９ｂの位置）の位置情報を基に車体本体１２の現在の位置や向き等を演算する。

目標面記憶装置３３は、掘削目標面の三次元位置情報を格納している。掘削目標面とは、油圧ショベルで掘削形成する（造形する）目標地形のことをいう。掘削目標面の三次元位置情報とは、掘削目標面をポリゴンで表した地形データに位置データを付した情報をいう。この三次元位置情報は予め作成されて目標面記憶装置３３に記憶される。

二次元情報抽出装置３４は、目標面記憶装置３３から読み出した掘削目標面の三次元位置情報、並びに測位装置９ａ，９ｂ及び無線機９ｃから入力された油圧ショベルの現在位置情報を基に、作業装置２０の動作平面上における基準面の二次元情報を抽出する。基準面とは、掘削目標面そのものをいう場合の他、掘削目標面を基に演算した面をいう場合もある。掘削目標面を基に演算した面とは、掘削目標面を設定距離だけシフトさせた面や設定角度だけ傾斜させた面等である。掘削目標面をシフト及び傾斜させた面も掘削目標面を基に演算した面に含まれる。基準面の二次元情報とは、油圧ショベルの前方の所定領域における作業機２０の動作平面と基準面との交線又はこの交線を基に演算した線をいう。交線を基に演算した線とは、交線を設定距離だけシフトさせた線や設定角度だけ傾斜させた線等である。交線をシフト及び傾斜させた線も交線を基に演算した線に含まれる。以下、これら交線又は交線に基づく線を基準線と記載する。

特徴点情報送信装置３５は、二次元情報抽出装置３４で抽出した上記基準線上の複数の特徴点の情報（後述）を、領域制限掘削制御の基礎情報として通信ポート３７を介して領域制限掘削制御装置４０に送信する。特徴点情報送信装置３５により抽出される特徴点の詳細については後述する。

記憶装置３６は、油圧ショベルの各種寸法データや各種演算に使用する定数、プログラム等を格納した領域の他、位置姿勢演算装置３２や二次元情報抽出装置３４等の演算値等を記憶する領域を備えている。

４．表示装置
基礎情報演算装置３０及び領域制限掘削制御装置４０には表示装置３８が接続されている。この表示装置３８は、基礎情報演算装置３０や領域制限掘削制御装置４０からの表示信号を基に情報を表示する装置であり、基礎情報演算装置３０や領域制限掘削制御装置４０に対する設定や指示をしたりする操作部を備えている。この表示装置３８はタッチパネルであって表示部が操作部を兼ねているが、機械式のボタンやレバー等によって各種操作をする装置を用いることもできる。

５．領域制限掘削制御装置
領域制限掘削制御装置４０は、入力ポート４１、特徴点情報受信装置４２、記憶装置４３、指令信号演算装置４４、通信ポート４５及び出力ポート４６を備えている。

入力ポート４１は、操作装置４ａ−４ｆからの操作信号、角度検出器８ａ−８ｃ及び傾斜検出器８ｄからの検出信号を入力する。特徴点情報受信装置４２は、通信ポート４５を介して基礎情報演算装置３０から入力される基礎情報を受信する。記憶装置４３は、作業機２０の動作制御に関するプログラムや定数を格納している。指令信号演算装置４４は、記憶装置４３から読み出したプログラムに従って、操作装置４ａ−４ｆからの操作信号、角度検出器８ａ−８ｃ及び傾斜検出器８ｄ、基礎情報演算装置３０から入力された基礎情報を基にコントロールバルブ５ａ−５ｆに対する指令信号を演算し、出力ポート４６を介してコントロールバルブ５ａ−５ｆに指令信号を出力する。その結果、掘削目標面を越えて掘削しない範囲で操作に応じて作業装置２０が動作する。領域制限掘削制御については適宜公知技術が適用できる。

６．特徴点
図４は本実施の形態において特徴点情報送信装置３５で抽出される上記特徴点を例示した図である。説明済みのものについては、同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、まず油圧ショベルに対して予め設定した基準点Ｏから作業機２０の動作平面に沿って前方に延ばした軸をＸ座標軸、基準点から動作平面に沿って上方に延ばした軸をＺ座標軸とする。油圧ショベルの姿勢によらず、Ｘ座標軸は常に基準点Ｏから動作平面に沿って水平前方に延び、Ｚ座標軸は基準点Ｏから動作平面に沿ってＸ座標軸に直交する方向に延びる。基準点ＯはＸＺ座標系の原点である。ここで、基準点Ｏとは、油圧ショベルに対して設定した任意の一点又はこの任意の一点に基づいて演算された点をいう。任意の一点に基づいて演算された点とは、任意の一点に対して予め設定された位置関係にある点等である。本実施の形態では、例えばブーム２１ａの基部の支点を基準点Ｏとするが、ブーム２１ａの基部の支点と一定の位置関係にある点等も基準点Ｏとなり得る。従って、油圧ショベル上の点以外も基準点Ｏとなり得る。

同図に示した線分Ｌは二次元情報抽出装置３４で抽出された上記基準線（二次元情報）である。以下、線分Ｌを基準線Ｌと呼び替える。この基準線Ｌは、作業機２０の動作平面で切った目標地形断面の外形線又はこの外形線と一定の関係にある線に等しい。

特徴点情報送信装置３５が抽出する特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐｎは、Ｘ座標が一定間隔の基準線Ｌ上の複数の点である。特徴点Ｐ１のＸ座標は基準点ＯのＸ座標（つまり０）である。特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・ＰｎのＸ座標の間隔ΔＸは、特に限定されないが例えば２０ｃｍ程度とすることができる。特徴点情報送信装置３５から領域制限掘削制御装置４０に送信される特徴点情報は、これら特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・ＰｎのＺ座標のみである。

図５は本実施の形態において基礎情報演算装置３０から領域制限掘削制御装置４０に送信される特徴点情報の一態様を表した模式図である。

基礎情報演算装置３０から領域制限掘削制御装置４０の通信にＣＡＮ（Controller Area Network）を用いた場合、８バイトの情報が１メッセージとして送信される。１つの位置情報に２バイトを要するため、１メッセージ当たり４つの位置情報が含まれる。具体例を説明すると、図５に示したメッセージＩＤ−１には特徴点Ｐ１−Ｐ４のＺ座標Ｚ１−Ｚ４が、メッセージＩＤ−２には特徴点Ｐ５−Ｐ８のＺ座標Ｚ５−Ｚ８が含まれている。特徴点Ｐ１，Ｐ２・・・ＰｎのＸ座標は予め設定されていて既知であるため、領域制限掘削制御装置４０においては特徴点Ｐ１，Ｐ２・・・ＰｎのＺ座標を受信することで、特徴点Ｐ１，Ｐ２・・・ＰｎのＸＺ座標が特定される。

なお、図４において作業機２０による掘削動作のＸ座標軸方向の範囲をＲとして、掘削動作範囲ＲをＸ座標軸方向に設定数ｎで等分した場合、各区分のＸ座標軸方向の寸法を間隔ΔＸとすると、掘削動作範囲Ｒによって間隔ΔＸは変化するが、特徴点の数はｎに定まり送信データ数は一定になる。

７．基礎情報の演算手順
図６は基礎情報演算装置３０による基礎情報の演算及び送信の手順を表すフローチャートである。

・スタート
運転室１４にオペレータが乗り込んで電源を入れると、基礎情報演算装置３０に電源が投入され、所定の初期処理の後、図６の手順が開始される。基礎情報演算装置３０は、同図の手順（スタートからエンドまで）を一定周期（例えば２００ｍｓ）で繰り返し実行する。

・ステップＳ１００
ステップＳ１００に手順を移すと、基礎情報演算装置３０は、測位装置９ａ，９ｂからの位置情報、及び無線機９ｃからの補正情報を基に、位置姿勢演算装置３２によって車体本体１２上の二点（ここでは測位装置９ａ，９ｂの位置）のそれぞれの正確な三次元現在位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を演算する。Ｙ座標軸は、ＸＺ座標軸に（作業機２０の動作平面に）基準点Ｏで直交する座標軸である。位置姿勢演算装置３２で演算された測位装置９ａ，９ｂの現在位置情報は、記憶装置３６に格納される。

・ステップＳ１１０
ステップＳ１１０に手順を移すと、基礎情報演算装置３０は、測位装置９ａ，９ｂの三次元位置情報、及び車体本体１２上における測位装置９ａ，９ｂの取り付け位置の情報（既知）を記憶装置３６から読み出し、位置姿勢演算装置３２によって基準点Ｏ（本実施の形態ではブーム２１ａの基端側の支点位置）の現在位置の三次元情報を演算する。基準点Ｏと測位装置９ａ，９ｂの位置関係は既知である。位置姿勢演算装置３２で演算された基準点Ｏの現在位置情報は、記憶装置３６に格納される。

・ステップＳ１２０
ステップＳ１２０に手順を移すと、基礎情報演算装置３０は、ステップＳ１００で演算した測位装置９ａ，９ｂの三次元位置情報、及び測位装置９ａ，９ｂの取り付け位置情報を記憶装置３６から読み出し、位置姿勢演算装置３２によって車体本体１２の姿勢を演算する。車体本体１２の姿勢情報には、車体の向き及び傾きが含まれる。車体本体１２の向きは、例えば運転席の正面方向である。車体本体１２の傾きには、車体本体１２の前後及び左右の傾きが含まれる。車体本体１２の前後の傾きは、領域制限掘削制御装置４０を介して基礎情報演算装置３０に入力される傾斜検出器８ｄからの検出信号を基に、位置姿勢演算装置３２により演算される。また、左右の傾きは、測位装置９ａ，９ｂの三次元位置情報、及び測位装置９ａ，９ｂの取り付け位置情報を基に、前後の傾きと同様、位置姿勢演算装置３２により演算される。位置姿勢演算装置３２で演算された車体本体１２の姿勢情報は、記憶装置３６に格納される。

・ステップＳ１３０
ステップＳ１３０に手順を移すと、基礎情報演算装置３０は、目標面記憶装置３３から掘削目標面の三次元位置情報を読み込む。

・ステップＳ１４０
ステップＳ１４０に手順を移すと、基礎情報演算装置３０は、ステップＳ１１０，Ｓ１２０の演算結果を記憶装置３６から読み出し、基準点Ｏの位置情報、車体本体１２の姿勢情報、及び掘削目標面の三次元位置情報を基に、二次元情報抽出装置３４によって前述したように基準面の二次元情報として基準線を抽出する。二次元情報抽出装置３４で演算された基準線の情報は、記憶装置３６に格納される。

・ステップＳ１５０
ステップＳ１５０に手順を移すと、基礎情報演算装置３０は、基準線を記憶装置３６から読み出し、特徴点情報送信装置３５によって特徴点を抽出する。特徴点情報送信装置３５は、それら特徴点の情報を領域制限掘削制御装置４０への送信用の情報に加工し、記憶装置３６に格納する。ここで実行する情報の加工は、図４を用いて先に説明した特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・ＰｎのＺ座標（図５参照）を演算することである。

・ステップＳ１６０
ステップＳ１６０に手順を移すと、基礎情報演算装置３０は、特徴点情報送信装置３５によって、通信ポート３７を介して特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐｎの情報（Ｚ座標）を領域制限掘削制御装置４０へ送信する。

・エンド
前述した通り、基礎情報演算装置３０は通電している間は、ステップＳ１６０の手順を終了したら手順をステップＳ１００に戻し、図６の手順を繰り返し実行する。ステップＳ１６０の手順を終了した時点で電源が切られていれば、所定の終了処理を実行して停止する。

８．効果
本実施の形態の場合、領域制限掘削制御のために基礎情報演算装置３０から領域制限掘削制御装置４０に送信される基礎情報は、特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・ＰｎのＺ座標のみである。このように基礎情報が極めて簡単で小容量であるため、基礎情報演算装置３０を領域制限掘削制御装置４０とは別のコントローラに分けても、領域制限掘削制御装置４０に対する通信（基礎情報の受け渡し）に時間を要さず、掘削領域制限制御を高効率化することができる。また、基礎情報の通信時間が著しく短縮できるので、基礎情報の受け渡しを作業機２０の動作に余裕を持って先行させることができ、領域制限掘削制御の精度を向上させることもできる。そして、領域制限掘削制御に関する基本的機能を備えた領域制限掘削制御装置４０と、領域制限掘削制御に必要な基礎情報を演算する基礎情報演算装置３０とを別々のコントローラに分けることができるので、領域制限掘削制御機能を有する建設機械の開発を柔軟化することができ、また開発効率の向上にも寄与する。

（第２の実施の形態）
図７は本発明の第２の実施の形態の説明図である。説明済みのものについては、同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

本実施の形態は、作業機２０の掘削動作範囲Ｒ、すなわち特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐｎを求める範囲を手動設定する例である。第１の実施の形態では、掘削動作範囲Ｒ（図４参照）の設定については特に触れなかった。第１の実施の形態の場合、掘削動作範囲Ｒの始点（特徴点Ｐ１）のＸ座標は０（基準点ＯのＸ座標）、終点ＰｎのＸ座標は（ΔＸ×（ｎ−１））であり、作業機２０を前方に一杯に伸ばした場合のバケット２１ｃの先端位置を終点Ｐｎとした場合、特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐｎの間隔ΔＸは最大となる。その一方で、作業機２０の可動範囲を全て使用して掘削作業をすることは一般的には少なく、現実には作業機２０の可動範囲を部分的に用いて掘削作業をする場合が多い。この場合、掘削作業に使用する可動範囲には特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐｎの一部しか存在せず、掘削作業に用いられる作業機２０の動作範囲における基準面の演算精度が低下する。

そこで、本実施の形態では、特徴点情報送信装置３５に対して掘削動作範囲Ｒを設定する設定装置を設けてある。この設定装置は別途設けても良いが、本実施の形態では表示装置３８で兼ねてある。表示装置３８によって掘削動作範囲Ｒ（掘削動作範囲Ｒの前後両端位置のＸ座標）が設定されると、特徴点情報送信装置３５では、掘削動作範囲ＲをＸ座標軸方向に設定数ｎに区分するＸ座標が求められる。こうして特徴点情報送信装置３５で求められたＸ座標は、特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・ＰｎのＸ座標情報として記憶装置３６に格納されるとともに、領域制限掘削制御装置４０に送信され、領域制限掘削制御装置４０の記憶装置４３に記憶される。本実施の形態では、先に図６で説明した基礎情報演算手順のステップＳ１４０で演算される基準線Ｌは設定した掘削動作範囲Ｒで求められ、ステップＳ１５０では掘削動作範囲Ｒのｎ個の特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐｎが抽出される。その他の構成や制御手順については第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果に加え、掘削目標面に対する造形誤差を抑制し掘削造形精度を向上させることができるという効果が得られる。実作業を考慮して掘削動作範囲Ｒを適当に限定することによって特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐｎの間隔ΔＸが狭まるからである。

図８は表示装置３８における掘削動作範囲Ｒの設定画面のメニュー画面の一態様を例示した図である。

図８に示したメニュー画面５１は、表示装置３８の表示画面上で適宜操作して呼び出すことで表示される画面である。このメニュー画面５１には、設定方法の選択を促すメッセージとともに、ボタン５１ａ−５１ｃが表示されている。ボタン５１ａ，５１ｂは設定方法を選択する選択ボタンである。ボタン５１ａを押すと、掘削動作範囲Ｒの両端を指定するマニュアル設定が選択される。ボタン５１ｂを押すと、予め決められた複数の掘削動作範囲Ｒから適当なものを選択するセレクト設定が選択される。ボタン５１ｃを押すと、前の画面（メニュー画面５１を呼び出した画面）に戻る。

図９はマニュアル設定で掘削動作範囲Ｒの一端を指定する画面の一態様を例示した図である。

図９に示した画面５２は、メニュー画面５１でボタン５１ａを押した場合に表示されるマニュアル設定の最初の画面である。同図に示した画面５２には、掘削動作範囲Ｒの一番奥（運転室１４から一番離れた位置）の指定を促すメッセージとともに、ボタン５２ａ，５２ｂが表示されている。ボタン５２ａは掘削動作範囲Ｒの一番奥（特徴点ＰｎのＸ座標）を指定するボタンであり、メッセージに従ってオペレータが想定する掘削動作範囲Ｒの一番奥まで作業機２０を伸ばして（例えば図７に点線で示した状態として）ボタン５２ａを押すと、特徴点ＰｎのＸ座標が指定される。ボタン５２ｂを押すと、メニュー画面５１に戻る。

図１０はマニュアル設定で掘削動作範囲Ｒの他端を指定する画面の一態様を例示した図である。

図１０に示した画面５３は、画面５２でボタン５２ａを押した場合に表示されるマニュアル設定の第二の画面である。同図に示した画面５３には、掘削動作範囲Ｒの一番手前（運転室１４に一番近い位置）の指定を促すメッセージとともに、ボタン５３ａ，５３ｂが表示されている。ボタン５３ａは掘削動作範囲Ｒの一番手前（特徴点Ｐ１のＸ座標）を指定するボタンであり、メッセージに従ってオペレータが想定する掘削動作範囲Ｒの一番手前まで作業機２０を戻して（例えば図７に実線で示した状態として）ボタン５３ａを押すと、特徴点Ｐ１のＸ座標が指定される。特徴点Ｐ１のＸ座標の指定が完了したら設定が終了し、例えばメニュー画面５１を呼び出した画面に戻る。ボタン５３ｂを押すと、画面５２に戻る。

図１１はセレクト設定で掘削動作範囲Ｒを指定する画面の一態様を例示した図である。

図１１に示した画面５４は、メニュー画面５１でボタン５１ｂを押した場合に表示されるセレクト設定の画面である。同図に示した画面５４には、掘削動作範囲Ｒの指定を促すメッセージとともに、ボタン５４ａ−５４ｅが表示されている。ボタン５４ａ−５４ｃは掘削動作範囲Ｒを指定するボタンであり、すぐ横に示してある参考情報（現在搭乗している機体の機種名や車格（車体サイズ））を基に、ボタン５４ａ−５４ｃのうち該当するものを押す。ボタン５４ａ−５４ｃのうちのいずれかを押すと、掘削動作範囲Ｒの設定が終了し、例えばメニュー画面５１を呼び出した画面に戻る。適当な選択肢がない場合には、ボタン５４ｄを押すと画面がスクロールして別のボタンが表示されるので、その中の適当なボタンを押せば掘削動作範囲Ｒの設定が終了する。また、ボタン５４ｅを押すと、メニュー画面５１に戻る。

（第３の実施の形態）
図１２は本発明の第３の実施の形態の説明図である。説明済みのものについては、同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

本実施の形態は、基礎情報演算装置３０から領域制限掘削制御装置４０に送信される基準線に関する情報の他の態様を例示するものである。第１及び第２の実施の形態においては、特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・ＰｎのＸ座標が予め定まっていて、前述した基準線Ｌ上の特徴点Ｐ１，Ｐ２，・・・ＰｎのＺ座標が基礎情報演算装置３０から送信させる場合を説明した。それに対し、本実施の形態において抽出される特徴点Ｐｂ１−Ｐｂ３及びＰｆ１−Ｐｆ３は、基準線Ｌ上における作業機２０とＸ座標の近い複数の屈曲点又はこれら屈曲点を基に演算された複数の点である。屈曲点を基に演算された複数の点とは、屈曲点と一定の位置関係にある点等であり、領域制限掘削制御に大きな影響を与えない程度に屈曲点からずれた点である。特徴点Ｐｂ１−Ｐｂ３は作業機２０の特定位置（本実施の形態ではバケット２１ｃの先端部の幅方向中央位置とする）から−Ｘ方向に近い順にとった複数の屈曲点又はその近傍の点であり、本実施の形態では３点としているが数に限定はない。同様に、特徴点Ｐｆ１−Ｐｆ３は作業機２０の特定位置から＋Ｘ方向に近い順にとった複数の屈曲点又はその近傍の点であり、本実施の形態では３点としているが数に限定はない。作業機２０の特定位置と屈曲点の遠近は、例えばＸ座標の値で判断する。

なお、特徴点Ｐｂ１−Ｐｂ３及びＰｆ１−Ｐｆ３を求めるに際し、本実施の形態においては領域制限掘削制御装置４０から角度検出器８ａ−８ｃの検出信号を入力し、作業機２０の特定位置の現在位置を演算する手順を追加する必要がある。この手順は、位置姿勢演算装置３２又は特徴点情報送信装置３５により実行されるようにすることができる。角度検出器８ａ−８ｃからの信号が基礎情報演算装置３０にも入力されるようにしても良い。

図１３及び図１４は本実施の形態における特徴点の模式図である。

基準面の三次元情報は多角形（一般に三角形）のポリゴンを組み合わせで表現される。図１３に示したように基準面Ｆが平面Ｆａ１−Ｆａ３からなる単純な形状であって基準線Ｌ上の屈曲点の数が少ない場合、例えば作業機２０のバケット２１ｃが同図に点線で示した位置にあるとすると、図示した範囲においては、バケット２１ｃの特定位置（例えば先端部の幅方向中央位置）から−Ｘ方向（後方側）に特徴点Ｐｂ１、＋Ｘ方向（前方側）に特徴点Ｐｆ１が抽出される。

それに対し、例えば基準面Ｆが図１４に示したように曲面Ｆｂ１−Ｆｂ３からなり基準線Ｌ上の屈曲点が密になると、同程度の範囲でも、バケット２１ｃの特定位置から近い順に−Ｘ方向（後方側）に特徴点Ｐｂ１−ＰＢ３、＋Ｘ方向（前方側）に特徴点Ｐｆ１−Ｐｆ３が抽出される。

このように、抽出される特徴点の間隔は基準面Ｆの形状によって異なり、同程度の範囲でも特徴点の数が異なってくる。本実施の形態の場合、基礎情報演算装置３０は、先に図６で説明した基礎情報演算手順におけるステップＳ１５０において、上記のように作業機２０と所定の位置関係にある特徴点Ｐｂ１−Ｐｂ３及びＰｆ１−Ｐｆ３を抽出する。

図１５は本実施の形態において基礎情報演算装置３０から領域制限掘削制御装置４０に送信される特徴点情報の一態様を表した模式図である。

前述した通り、基礎情報演算装置３０から領域制限掘削制御装置４０の通信にＣＡＮを用いた場合、前述したように８バイトの情報（４つの位置情報）が１メッセージとして送信される。図１５に示したメッセージＩＤ−１には特徴点Ｐｆ３，Ｐｆ２のＸＺ座標（Ｘ１，Ｚ１，Ｘ２，Ｚ２）が含まれている。第１の実施の形態と異なり、特徴点Ｐｆ３，Ｐｆ２のＸ座標は既知の値ではないので、本実施の形態では特徴点Ｐｆ３，Ｐｆ２のＸＺ座標を送信する。同様に、メッセージＩＤ−２には特徴点Ｐｆ１，Ｐｂ１のＸＺ座標（Ｘ３，Ｚ３，Ｘ４，Ｚ４）が、メッセージＩＤ−３には特徴点Ｐｂ２，Ｐｂ３のＸＺ座標（Ｘ５，Ｚ５，Ｘ６，Ｚ６）が含まれている。この基礎情報を基にして、領域制限掘削制御装置４０において特徴点Ｐｂ１−Ｐｂ３及びＰｆ１−Ｐｆ３が特定され、領域制限掘削制御が実行される。

その他の構成や制御手順については第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態においては、領域制限掘削制御のために基礎情報演算装置３０から領域制限掘削制御装置４０に送信される基礎情報は、特徴点Ｐｂ１−Ｐｂ３及びＰｆ１−Ｐｆ３のＸＺ座標のみであり、第１の実施の形態と同様に基礎情報は極めて簡単で小容量である。従って、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態においては、掘削目標面が複雑な形状であるほど特徴点Ｐｂ１−Ｐｂ３，Ｐｆ１−Ｐｆ３のＸ座標軸方向の間隔が自然と狭まる。掘削目標面の複雑さに対応して特徴点の間隔が狭まるので、それだけ領域制限掘削制御に供される情報の密度が高まり、地形の掘削造形精度が高まる利点がある。

ここで、測位装置９ａ，９ｂで検出される測位装置９ａ，９ｂの位置には、測位装置９ａ，９ｂの検出値や測位装置９ａ，９ｂの取り付け位置等の誤差が含まれ得る。また、油圧ショベルの構成要素の寸法公差や製作誤差等によって、例えば作業機２０の特定点の演算位置が実際の位置からずれる場合もある。これらの場合、基準点や基準線、基準面の精度が低下し、領域制限掘削制御に影響し得る。そこで、基準点、基準線又は基準面の補正態様について代表的な例を以下に順次説明する。以下の実施の形態では、ブーム２１ａの基端側の支点（ブーム２１ａの左右の幅方向の中央を通る鉛直面と回動中心軸との交点）を本来あるべき基準点とする。また、掘削目標面を基準面とする。

（第４の実施の形態）
図１６は本発明の第４の実施の形態に係る補正態様の説明図である。同図では、ブーム２１ａを上方から（−Ｚ方向に）見ている。本実施の形態は基準線の補正の一例である。

図１６に示した基準点Ｏ’は、補正を実行しない場合に測位装置９ａ，９ｂの位置等から位置姿勢演算装置３２によって演算される基準点である。この例においては、基準点Ｏ’が測位装置９ａ，９ｂの検出値や取り付け位置の誤差、油圧ショベルの構成要素の寸法公差や製作誤差等に起因して、本来あるべき基準点Ｏに対してＹ座標軸方向にΔＹだけずれている。この場合、二次元情報抽出装置３４によって基準線Ｌ’を算出するときに用いられる作業機２０の動作平面が現実の動作平面に対してΔＹだけオフセットするため、抽出される基準線Ｌ’も本来抽出されるべき基準線Ｌに対してΔＹだけずれてしまう。本実施の形態はこのような場面で本来あるべき基準線Ｌを得る例である。

図１７は本実施の形態における修正画面の一態様を例示した図である。

図１７に示した修正画面５５は基準線のＹ座標軸方向の修正量（オフセット量ΔＹを相殺する値）を入力設定する画面であり、表示装置３８（図３参照）の表示画面上で適宜操作して呼び出すことで表示される。この修正画面５５には修正量の入力を促すメッセージとともに、ボタン５５ａ−５５ｃ、及び修正量を表示するインディケータ５５ｄが表示されている。ボタン５５ａ，５５ｂを押すと修正量が増減する。例えば、ボタン５５ａを１回押すと修正量が所定値（例えば１ｍｍ）増大し、繰り返し押すことで所定値ずつ増大していく。また、ボタン５５ｂを１回押すと修正量が所定値（例えば１ｍｍ）減少し、繰り返し押すことで所定値ずつ減少していく。インディケータ５５ｄには、ボタン５５ａ，５５ｂの操作に伴って変化する修正量が表示され、修正量を確認しながら設定することができる。ボタン５５ｃを押すと前画面に戻る。

修正画面５５で設定した修正量は、表示装置３８から通信ポート３７を介して基礎情報演算装置３０に入力され、基礎情報演算装置３０内の記憶装置３６に記憶される。本実施の形態の場合、例えば先に図６で説明したステップＳ１４０において、二次元情報抽出装置３４は、記憶装置３６に記憶された修正量を基に、抽出した基準線Ｌ’をＹ座標軸方向に−ΔＹだけシフトさせて基準線Ｌを求める。これにより、本来あるべき基準線Ｌが得られ、領域制限掘削制御に対する基準点Ｏの誤差の影響を抑えることができる。

また、本実施の形態の補正態様が効果を奏する場面は、基準点Ｏに対して基準点Ｏ’がずれて演算される場合に限定されない。基準点Ｏ’が基準点Ｏに対してずらして設定してある場合、例えば基準点Ｏ’の位置情報を油圧ショベルの車格に関わらず同一の設定とした場合等にも本補正態様は有意義である。この場合、車格の異なる個々の油圧ショベルにおいて基準点Ｏ，Ｏ’を精度良く求めておき、基準点Ｏに対する基準点Ｏ’の修正量を予め記憶装置３６に記憶させておく。これにより、記憶装置３６から読み出した修正量を基に、二次元情報抽出装置３４によって基準線Ｌ’を補正して基準線Ｌを求めることができる。基準点Ｏ，Ｏ’から高精度に求めたオフセット量ΔＹを用いることで高精度な基準線Ｌが得られる。

なお、基準点Ｏ，Ｏ’のＹ座標にずれがない場合（ΔＹ＝０の場合）、本補正の必要はない（言い換えれば設定修正量＝０とすれば良い）。

（第５の実施の形態）
第４の実施の形態では基準点Ｏ’のオフセット量ΔＹを基に基準線Ｌ’を補正して基準線Ｌを求める場合を例示したが、基準点Ｏ’を基準点Ｏに補正して基準線Ｌを求めることも考えられる。修正画面は第４の実施の形態と同様のものを用いることができ、修正画面５５で設定した修正量は記憶装置３６に記憶される。本実施の形態の場合、例えば先に図６で説明したステップＳ１１０において、位置姿勢演算装置３２は、記憶装置３６に記憶された修正量を基に、演算した基準点Ｏ’の位置情報を補正して基準点Ｏの位置情報を求める。その結果、ステップＳ１４０で二次元情報抽出装置３４によって基準点Ｏを通る動作平面と基準面とから基準線Ｌが抽出される。これにより、本来あるべき基準線Ｌが得られ、領域制限掘削制御に対する基準点Ｏの誤差の影響を抑えることができる。本実施の形態の場合、基準線Ｌ’は抽出されない。

また、第４の実施の形態と同様、本実施の形態の補正態様が効果を奏する場面は、基準点Ｏに対して基準点Ｏ’がずれて演算される場合に限定されない。基準点Ｏ’が基準点Ｏに対してずらして設定してある場合、例えば基準点Ｏ’の位置情報を油圧ショベルの車格に関わらず同一の設定とした場合等にも本補正態様は有意義である。この場合、車格の異なる個々の油圧ショベルにおいて基準点Ｏ，Ｏ’を精度良く求めておき、基準点Ｏに対する基準点Ｏ’のオフセット量ΔＹを予め記憶装置３６に記憶させておく。これにより、記憶装置３６から読み出したオフセット量ΔＹを基に、位置姿勢演算装置３２によって基準点Ｏ’を補正して基準点Ｏを求めることができる。基準点Ｏ，Ｏ’から高精度に求めたオフセット量ΔＹを用いることで高精度な基準線Ｌが得られる。

なお、基準点Ｏ，Ｏ’のＹ座標にずれがない場合（ΔＹ＝０の場合）、本補正の必要はない（言い換えれば設定修正量＝０とすれば良い）。

（第６の実施の形態）
本実施の形態は、Ｙ座標軸方向のみではなくＸＹＺ方向に三次元的に補正をする例である。即ち、第４及び第５の実施の形態でΔＹを設定したのと同じ要領で基準点Ｏ，Ｏ’のＸＹＺ座標の各オフセット量ΔＸ，ΔＹ，ΔＺを予め設定しておけば、基準点Ｏ’を基準点Ｏに三次元的に補正する、或いは基準線Ｌ’を基準線Ｌに三次元的に補正することができる。本実施の形態では、第３の実施の形態で説明した特定点の補正に本補正態様を適用した例を説明する。

図１８は本発明の第６の実施の形態に係る補正態様の説明図である。同図では、ブーム２１ａを左側から（−Ｙ方向に）見ている。本実施の形態も基準点の補正の一例である。説明済みのものについては、同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図１８に示した特定点Ｐｏ’は、補正を実行しない場合において、第３の実施の形態で説明したように測位装置９ａ，９ｂの位置等から位置姿勢演算装置３２又は二次元情報抽出装置３４によって演算される点である。本実施の形態においては、この特定点Ｐｏ’が測位装置９ａ，９ｂの検出値や取り付け位置の誤差、油圧ショベルの構成要素の寸法公差や製作誤差等に起因して、作業機２０の先端上の本来あるべき特定点Ｐｏに対し、Ｘ座標軸方向にΔＸ、Ｙ座標軸方向にΔＹ、Ｚ座標軸方向にΔＺだけずれている。ΔＸ，ΔＹ，ΔＺをＸＹＺ成分とする三次元的なオフセット量をΔＳとする。特定点Ｐｏ’は、第３の実施の形態において特徴点Ｐｂ１−Ｐｂ３及びＰｆ１−Ｐｆ３の抽出の基礎となるので、特定点Ｐｏ’に誤差があると特徴点Ｐｂ１−Ｐｂ３及びＰｆ１−Ｐｆ３の抽出精度が低下し、領域制限掘削制御に影響し得る。そこで、本実施の形態では特定点Ｐｏ’を特定点Ｐｏに三次元的に補正する。

図１９は本実施の形態における修正画面の一態様を例示した図である。

図１９示した修正画面５６は特定点のオフセット量ΔＳ（各座標軸方向のオフセット量ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を修正量として入力設定する画面であり、表示装置３８（図３参照）の表示画面上で適宜操作して呼び出すことで表示される。この修正画面５６には、修正量の入力を促すメッセージとともに、ボタン５６ａ−５６ｆ，５６ｊ、及び修正量を表示するインディケータ５６ｇ−５６ｉが表示されている。図１７に示した修正画面５５と同様、ボタン５６ａ−５６ｆを押すと修正量が増減する。例えば、ボタン５６ａを１回押すとＸ座標軸方向の修正量が所定値（例えば１ｍｍ）増大し、繰り返し押すことで所定値ずつ増大していく。また、ボタン５６ｂを１回押すとＸ座標軸方向の修正量が所定値（例えば１ｍｍ）減少し、繰り返し押すことで所定値ずつ減少していく。インディケータ５６ｇには、ボタン５６ａ，５６ｂの操作に伴って変化するＸ座標軸方向の修正量が表示され、修正量を確認しながら設定することができる。同様に、インディケータ５６ｈにはボタン５６ｃ，５６ｄの操作に伴って変化するＹ座標軸方向の修正量が、インディケータ５６ｉにはボタン５６ｅ，５６ｆの操作に伴って変化するＺ座標軸方向の修正量がそれぞれ表示される。ボタン５６ｊを押すと前画面に戻る。

修正画面５６で入力された修正量は、基礎情報演算装置３０の記憶装置３６に記憶され、例えば位置姿勢演算装置３２又は二次元情報抽出装置３４は、記憶装置３６から読み出したオフセット量ΔＳ（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を基に、演算した特定点Ｐｏ’を補正して現実の特定点Ｐｏを求める。これにより、特徴点Ｐｂ１−Ｐｂ３及びＰｆ１−Ｐｆ３等の抽出精度が向上し、領域制限掘削制御の精度を向上させることができる。

また、本実施の形態では特定点Ｐｏ’の補正を例示したが、前述した通り基準点Ｏ，Ｏ’間にオフセット量ΔＳ（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）が生じた場合にも適用可能である。基準点Ｏは、前述した通りブーム２１ａの基部の支点等である。本実施の形態を基準点Ｏ’の補正に適用する場合、第４及び第５の実施の形態と同様、本補正態様が効果を奏する場面は、基準点Ｏに対して基準点Ｏ’がずれて演算される場合に限定されない。基準点Ｏ’が基準点Ｏに対してずらして設定してある場合、例えば基準点Ｏ’の位置情報を油圧ショベルの車格に関わらず同一の設定とした場合等にも本補正態様は有意義である。

なお、特定点Ｐｏ’，Ｐｏ（又は基準点Ｏ，Ｏ’）のＸＹＺ各座標にずれがない場合（ΔＸ＝ΔＹ＝ΔＺ＝０の場合）、本補正の必要はない（言い換えれば設定修正量＝０とすれば良い）。

（第７の実施の形態）
図２０は本発明の第７の実施の形態に係る補正態様の説明図である。同図では、ブーム２１ａを上方から（−Ｚ方向に）見ている。本実施の形態も基準線の補正の一例である。説明済みのものについては、同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図２０に示した基準線Ｌ’は、補正を実行しない場合に測位装置９ａ，９ｂの位置等から二次元情報抽出装置３４によって演算される基準線である。この基準線Ｌ’は、測位装置９ａ，９ｂの検出値や取り付け位置の誤差、油圧ショベルの構成要素の寸法公差や製作誤差等に起因して、作業機２０の現実の動作平面に沿った本来あるべき基準線Ｌに対して基準点Ｏを中心にしてΔθだけ傾いている。この場合、作業機２０の現実の動作平面と演算上の動作平面との間にオフセット量Δθが存在することとなり、この誤差が領域制限掘削制御に影響し得る。本実施の形態はこのような場面で基準線Ｌ’の傾きを補正して基準線Ｌを得る例である。

図２１は本実施の形態における修正画面の一態様を例示した図である。

図２１示した修正画面５７は基準線の回転方向の修正量（オフセット量Δθを相殺する値）を入力設定する画面であり、表示装置３８（図３参照）の表示画面上で適宜操作して呼び出すことで表示される。この修正画面５７には修正量の入力を促すメッセージとともに、ボタン５７ａ−５７ｃ、及び修正量を表示するインディケータ５７ｄが表示されている。ボタン５７ａ，５７ｂを押すと修正量が増減する。例えば、ボタン５７ａを１回押すと修正量が所定値（例えば１度）増大し、繰り返し押すことで所定値ずつ増大していく。また、ボタン５７ｂを１回押すと修正量が所定値（例えば１度）減少し、繰り返し押すことで所定値ずつ減少していく。インディケータ５７ｄには、ボタン５７ａ，５７ｂの操作に伴って変化する修正量が表示され、修正量を確認しながら設定することができる。ボタン５７ｃを押すと前画面に戻る。

修正画面５７で設定した修正量は、表示装置３８から通信ポート３７を介して基礎情報演算装置３０に入力され、基礎情報演算装置３０内の記憶装置３６に記憶される。本実施の形態の場合、例えば先に図６で説明したステップＳ１４０において、二次元情報抽出装置３４は、記憶装置３６に記憶された修正量を基に、抽出した基準線Ｌ’をΔθだけ回転させて基準線Ｌを求める。これにより、現実の作業機２０に対して本来あるべき基準線Ｌが得られ、領域制限掘削制御に対する基準線Ｌ’の誤差の影響を抑えることができる。

なお、基準線Ｌ，Ｌ’の傾きにずれがない場合（Δθ＝０の場合）、本補正の必要はない（言い換えれば設定修正量＝０とすれば良い）。

また、本実施の形態においては、抽出された基準線Ｌ’の傾きを補正する場合を例に挙げて説明したが、動作平面の傾きを補正して基準線Ｌを求めることも考えられる。

（第８の実施の形態）
図２２は本発明の第８の実施の形態に係る補正態様の説明図である。同図では、油圧ショベルを左側から（−Ｙ方向に）見ている。本実施の形態は基準面の補正の一例である。説明済みのものについては、同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。

図２２に示した基準点Ｏ’は、各種誤差等に起因して基準点Ｏに対して三次元的にオフセット量ΔＳだけ斜め上にずれている。この場合、作業機２０の実際の軌跡と演算上の軌跡との間にオフセット量ΔＳに起因する誤差が生じ得る。具体的には、現実の作業機２０の基部支点が基準点Ｏ’よりも低位置にあるので、演算上の掘削位置よりも深く掘削してしまう。そこで、本実施の形態では、基準点Ｏに対する基準点Ｏ’のずれに合わせて、基礎情報演算装置３０の目標面記憶装置３３に記憶された掘削目標面Ｆａをオフセット量ΔＳだけ斜め上に移動させた基準面Ｆｂを演算する。これにより基準面Ｆｂが高位置にシフトするので、結果として作業機２０の掘削地形が元の掘削目標面Ｆａに倣うことになり、基準点Ｏ’のずれに起因する作業機２０の軌跡の誤差が相殺される。

修正画面については図１９に例示した画面を用いることができる。この修正画面で設定した修正量は、基礎情報演算装置３０の記憶装置３６に記憶され、例えば二次元情報抽出装置３４は、記憶装置３６から読み出したオフセット量ΔＳ（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を基に、掘削目標面ＦａをΔＳだけシフトさせて基準面Ｆｂを求める。二次元情報抽出装置３４は、演算した基準面Ｆｂを基に基準線Ｌを抽出する。これにより、領域制限掘削制御の精度低下を抑制することができる。

なお、基準点Ｏ，Ｏ’のＸＹＺ各座標にずれがない場合（ΔＸ＝ΔＹ＝ΔＺ＝０の場合）、本補正の必要はない（言い換えれば設定修正量＝０とすれば良い）。

また、第４及び第５の実施の形態と同様、本実施の形態に係る補正態様が効果を奏する場面は、基準点Ｏに対して基準点Ｏ’がずれて演算される場合に限定されない。基準点Ｏ’が基準点Ｏに対してずらして設定してある場合、例えば基準点Ｏ’の位置情報を油圧ショベルの車格に関わらず同一の設定とした場合等にも本補正態様は有意義である。

最後に、以上説明した各実施の形態は適宜組み合わせて実施できることは言うまでもない。

８ａ−８ｃ 角度検出器（姿勢検出器）
９ａ，９ｂ 測位装置
１０ 車体
２０ 作業機
３０ 基礎情報演算装置
３３ 目標面記憶装置（記憶装置）
３４ 二次元情報抽出装置
３５ 特徴点情報送信装置
４０ 領域制限掘削制御装置
Ｆ 基準面
Ｌ 基準線
Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐｎ，Ｐｂ１−Ｐｂ３，Ｐｆ１−Ｐｆ３ 特徴点

Claims (5)

1. 掘削目標面を越えて掘削しないように建設機械の作業機を制御する領域制限掘削制御の基礎情報を演算する基礎情報演算装置であって、
   前記掘削目標面の三次元位置情報を記憶した記憶装置と、
   前記掘削目標面の三次元位置情報、及び前記建設機械の現在位置情報を基に前記掘削目標面又は前記掘削目標面に基づく面である基準面と前記作業機の動作平面との交線を求め、前記交線又は前記交線に基づく線である基準線を前記動作平面上における前記基準面の二次元情報として抽出する二次元情報抽出装置と、
   前記基準線上の複数の特徴点の情報を前記基礎情報として領域制限掘削制御装置に送信する特徴点情報送信装置と
   を備えたことを特徴とする基礎情報演算装置。
2. 請求項１の基礎情報演算装置において、
   前記建設機械に対して設定した任意の点又はこの任意の点に基づく点である基準点から前記動作平面に沿って前方に延ばした軸をＸ座標軸、前記基準点から前記動作平面に沿って上方に延ばした軸をＺ座標軸として、
   前記特徴点情報送信装置は、Ｘ座標が一定間隔の前記基準線上の複数の点を前記特徴点として抽出し、これら複数の特徴点のＺ座標のみを前記領域制限掘削制御装置に送信することを特徴とする基礎情報演算装置。
3. 請求項２の基礎情報演算装置において、
   前記特徴点情報送信装置により抽出される前記複数の特徴点のＸ座標は、掘削動作範囲をＸ座標軸方向に設定数に区分する座標であること、
   前記特徴点情報送信装置に対して前記掘削動作範囲を設定する設定装置をさらに備えていること
   を特徴とする基礎情報演算装置。
4. 請求項１の基礎情報演算装置において、
   前記建設機械に対して設定した任意の点又はこの任意の点に基づく点である基準点から前記動作平面に沿って前方に延ばした軸をＸ座標軸、前記基準点から前記動作平面に沿って上方に延ばした軸をＺ座標軸として、
   前記特徴点情報送信装置は、前記作業機の位置情報を基に、前記基準線上における前記作業機とＸ座標の近い複数の屈曲点又はこれら屈曲点に基づく複数の点を前記特徴点として抽出し、これら複数の特徴点のＸＺ座標を前記領域制限掘削制御装置に送信することを特徴とする基礎情報演算装置。
5. 車体と、
   前記車体に設けた前記作業機と、
   前記車体の位置情報を取得する測位装置と、
   前記作業機の姿勢情報を検出する姿勢検出器と、
   請求項１の基礎情報演算装置と、
   前記基礎情報演算装置から受信した基礎情報を基に前記領域制限掘削制御を実行する領域制限掘削制御装置と
   を備えたことを特徴とする建設機械。

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