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JP2010121270A - 作業機械の監視装置 - Google Patents

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Hidefumi Ishimoto
英史 石本
Yasuhiko Kanari
靖彦 金成
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

【課題】運転室内のカメラ画像の表示状態を機体の周囲の作業員に報知できる作業機械の監視装置を提供する。
【解決手段】作業機械の運転室外に搭載され、機体の周囲を撮像する撮像手段13a〜13cと、撮像手段13a〜13cにより撮像された画像の表示指令を出力する指令手段52と、表示指令が出力された画像を運転室内の表示部51に表示する表示手段20,50と、表示指令が出力された画像が表示部51に表示されていることを、機体の周囲の作業員に報知する報知手段15a〜15c,20とを備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、作業機械の周囲の画像を運転室内で表示する作業機械の監視装置に関する。
油圧ショベル等の作業機械においては、旋回体に複数のカメラを搭載し、これらカメラによって撮像された画像を運転室内のモニタに表示するようにした装置が知られている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1記載の装置では、旋回体に後方監視用のカメラと側方監視用のカメラを搭載し、旋回用操作レバーの非操作時に後方監視用のカメラの画像をモニタに表示し、旋回用操作レバーの操作時に後方監視用のカメラの画像から側方監視用のカメラの画像に画像表示を切り換える。
特許第3966657号公報
しかしながら、上記特許文献1記載の装置では、作業機械の周囲の作業員は、カメラ画像が運転室内で表示されているかがわからず、作業を行う上で不安である。
本発明による作業機械の監視装置は、機体の周囲を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された画像の表示指令を出力する指令手段と、表示指令が出力された画像を運転室内の表示部に表示する表示手段と、表示指令が出力された画像が表示部に表示されていることを、機体の周囲の作業員に報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、表示指令が出力された画像が表示部に表示されていることを、機体の周囲の作業員に報知するようにしたので、カメラ画像が運転室内で表示されていることを作業員が認識することができ、安心して作業を行うことができる。
以下、図1〜図20を参照して本発明による作業機械の監視装置の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態に係る監視装置が適用される作業機械の一例としての油圧ショベルの外観を示す斜視図である。なお、以下では図示のように機体の前後左右方向を定義する。油圧ショベルは、フロント作業機1Aと車体1Bとを有する。車体1Bは、左右一対の下部走行体1eと、下部走行体1eの上方に旋回可能に搭載された上部旋回体1dとを備え、上部旋回体1dには運転室1fが設けられている。
フロント作業機1Aは、上部旋回体1dの前部に回動可能に軸支されたブーム1aと、ブーム先端部に回動可能に軸支されたアーム1bと、アーム先端部に回動可能に軸支されたバケット1cとを有する。ブーム1a、アーム1b、バケット1c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により支持され、各シリンダ3a〜3cの伸縮によってそれぞれ車幅方向に対し垂直面内で回動する。左右の下部走行体1eは、それぞれ走行用油圧モータ3d,3e(図5)の駆動により走行し、上部旋回体1dは、旋回用油圧モータ3f(図5)の駆動により旋回する。
図2は、図1の油圧ショベルを上方から見た外観図である。図1,2に示すように上部旋回体1dの右側方、左側方および後方には、機体の周囲を監視するための監視用カメラ13a〜13cがそれぞれ取り付けられている。これらカメラ13a〜13gは、例えばCCDなどの撮像素子を有するビデオカメラであり、図1に示すように旋回体1dの上部に斜め下方に向けて取り付けられ、電源オン時に常時油圧ショベルの周囲の動画を撮影する。カメラ13a〜13cの電源は、例えばエンジンキースイッチのオンによりオンする。
各カメラ13a〜13cの水平方向の視野範囲は、図2の14c〜14cに示す通りであり、カメラ13a〜13cにより、前方を除く旋回体1dの周囲全体を撮影できる。すなわちカメラ13aにより旋回体1dの右後側方を、カメラ13cにより左後側方を、カメラ13bにより後方を撮影できる。なお、前方は運転者が直接目視可能であるので、前方にカメラは設けられていない。カメラ13bの鉛直方向の視野範囲は、図3の14bに示す通りであり、カメラ14bにより作業員90の全身を撮影できる。なお、図示は省略するが、カメラ13a,13cもカメラ13bと同様の鉛直方向の視野範囲を有する。
図4は、カメラ13a〜13cの外観を示す図である。図4に示すようにカメラ13a〜13cにはその撮影方向に向けて発光部15a〜15cがそれぞれ設けられている。発光部15a〜15cはインジケータランプにより構成され、例えば水平方向に湾曲したカバー内に単一の光源を収めて拡散させることにより、あるいは少しずつ方向を変えた複数の光源をカバー内に内蔵することにより、カメラ13a〜13cの視野範囲内から発光が視認できるように構成されている。すなわちカメラ13a〜13cの撮影範囲と発光部15a〜15cを視認できる範囲とはほぼ等しい。
図5は、本実施の形態に係る監視装置の制御システム構成を示すブロック図である。監視装置は表示コントローラ20と、車体コントローラ30と、表示装置50とを備える。表示コントローラ20は、カメラ制御部21と画像制御部22とを有し、車体コントローラ30は、車体制御部31を有し、表示装置50は、表示部51と入力部52とを有する。なお、各コントローラ20,30は、CPU,ROM,RAM,その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。
車体制御部31には、ブーム1aの回動角を検出する角度検出器8aと、アーム1bの回動角を検出する角度検出器8bと、バケット1cの回動角を検出する角度検出器8cと、上部旋回体1dの走行体1eに対する旋回角を検出する旋回角検出器8dと、油圧アクチュエータ3a〜3fに駆動指令を入力する操作レバー4a〜4d(例えば電気レバー)からの信号がそれぞれ入力される。車体制御部31は、これら入力信号に基づきシリンダおよびモータ等のアクチュエータ3a〜3fに制御信号を出力し、アクチュエータ3a〜3fの駆動を制御する。操作レバー4a〜4dからの信号と角度検出器8a〜8dからの信号を含む車体情報39は、表示コントローラ20に送信される。
カメラ制御部21には、カメラ13a〜13cからの画像信号が入力され、この画像信号は画像制御部22に出力される。カメラ制御部21では、画像制御部22を介して入力された入力部52からの信号に基づき発光部15a〜15cにオン信号またはオフ信号を出力し、発光部15a〜15cを点灯(オン)または消灯(オフ)する。
画像制御部22では、カメラ制御部21から入力された画像と車体コントローラ30から送信された車体情報39とから表示画像(カメラ画像、車体情報画像)を生成する。入力部52では後述するように表示画像を選択する。この入力部52からの信号に基づき、画像制御部22は表示装置50に制御信号を出力し、選択された表示画像を表示部51に表示する。
図6は、表示装置50を正面から見た図であり、表示部51の下方に入力部52が設けられている。入力部52は、例えばタッチパネルにより構成され、左右のカメラ13a,13cの画像表示を選択する操作部52aと、後方のカメラ13bの画像表示を選択する操作部52bと、全てのカメラ13a〜13cの画像表示を選択する操作部52cと、車体情報の画像表示を選択する操作部52dとを有する。なお、52e,52fは予備の操作部である。表示装置50は、運転者が表示部51を視認でき、かつ、入力部52を操作できる場所に設けられる。
図7は、操作部52dが操作されたときの表示画面の一例、すなわち車体情報画面を示す図であり、表示部51にエンジン回転数や燃料残量などの車体情報画像130が表示される。図8は、操作部52aが操作されたときの表示画面の一例、すなわち左右側方カメラ画面を示す図であり、表示部51にカメラ13cで撮影した左側方カメラ画像140cとカメラ13aで撮影した右側方カメラ画像140aが左右に並んで表示される。図9は、操作部52bが操作されたときの表示画面の一例、すなわち後方カメラ画面を示す図であり、表示部51にカメラ13bで撮影した後方カメラ画像140bが表示される。図10は、操作部52cが操作されたときの表示画面の一例、すなわち全カメラ画面を示す図であり、表示部51の上段にカメラ13cで撮影した左側方カメラ画像140cとカメラ13aで撮影した右側方カメラ画像140aが左右に並んで表示され、下段中央にカメラ13bで撮影した後方カメラ画像140bが表示される。
図11は、表示コントローラ20で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばエンジンキースイッチのオンにより開始される。ステップS1では、車体コントローラ30,カメラ13a〜13c、表示装置50から各種信号を読み込む。ステップS2では、エンジン始動直後か否かを判定する。ステップS2が肯定されると後述のステップS13に進み、否定されるとステップS3に進む。
ステップS3では、操作部52aが操作(オン)されたか否かを判定する。ステップS3が肯定されるとステップS4に進み、否定されるとステップS6に進む。ステップS4では、カメラ画像140a,140cを生成し、表示部51に出力する。これにより図8に示すように表示部51にカメラ画像140a,140cが表示される。ステップS5では、発光部15a,15cにオン信号を、発光部15bにオフ信号を出力する。これによりカメラ13a,13cの発光部15a,15cが点灯し、カメラ13bの発光部15bが消灯する。
ステップS6では、操作部52bが操作(オン)されたか否かを判定する。ステップS6が肯定されるとステップS7に進み、否定されるとステップS9に進む。ステップS7では、カメラ画像140bを生成し、表示部51に出力する。これにより図9に示すように表示部51にカメラ画像140bが表示される。ステップS8では、発光部15bにオン信号を、発光部15a,15cにオフ信号を出力する。これによりカメラ13bの発光部15bが点灯し、カメラ13a,13cの発光部15a,15cが消灯する。
ステップS9では、操作部52cが操作(オン)されたか否かを判定する。ステップS9が肯定されるとステップS10に進み、否定されるとステップS11に進む。ステップS10では、カメラ画像140a〜140cを生成し、表示部51に出力する。これにより図10に示すように表示部51にカメラ画像140a〜140cが表示される。ステップS11では、発光部15a〜15cにオン信号を出力する。これによりカメラ13a〜13cの発光部15a〜15cが点灯する。
ステップS12では、操作部52dが操作(オン)されたか否かを判定する。ステップS12が肯定されるとステップS13に進み、否定されるとリターンする。ステップS13では、車体情報画像130を生成し、表示部51に出力する。これにより図7に示すように表示部51に車体情報画像130が表示される。ステップS14では、発光部15a〜15cにオフ信号を出力する。
本実施の形態に係る監視装置の動作をより具体的に説明する。
(1)車体情報画面の表示
エンジン始動時、表示部51には図7に示す車体情報画像130が表示される(ステップS2→ステップS13)。この車体情報画像130を見て、運転者は燃料残量や冷却水温、作動油温などの車体情報を確認し、作業を開始する。このとき、カメラ13a〜13cの発光部15a〜15cはいずれもオフし、消灯する(ステップS14)。エンジン始動後、操作部52dが操作されたときも同様に、表示部51に車体情報画面130が表示され(ステップS12→ステップS13)、発光部15a〜15cが消灯する(ステップS14)。これによりカメラ13a〜13cの視野範囲にいる機体の周囲の作業員に対し、運転者がカメラ13a〜13cの画像を見ていないことを報知できる。
(2)左右側方カメラ画面の表示
運転者が操作部52aを操作すると、表示部51には図8に示す左右側方カメラ画像140a,140cが表示される(ステップS3→ステップS4)。このとき、画像表示中のカメラ13a,13cの発光部15a,15cがオンし、点灯する(ステップS5)。これにより機体の左右側方の作業員に対し、運転者が左右側方カメラ13a,13cの画像を見ていることを報知でき、機体後方の作業員に対しては運転者が後方カメラ13bの画像を見ていないことを報知できる。
(3)後方カメラ画面
運転者が操作部52bを操作すると、表示部51には図9に示す後方カメラ画像140cが表示される(ステップS6→ステップS7)。このとき、画像表示中のカメラ13bの発光部15bがオンし、点灯する(ステップS8)。これにより機体後方の作業員に対し、運転者が後方カメラ13bの画像を見ていることを報知でき、機体の左右側方の作業員に対しては運転者が左右側方カメラ13a,13cの画像を見ていないことを報知できる。
(4)全カメラ画面
運転者が操作部52cを操作すると、表示部51には図10に示す左右側方カメラ画像140a,140cと後方方カメラ画像140cが表示される(ステップS9→ステップS10)。このとき、画像表示中の全てのカメラ13a〜13cの発光部15a〜15cがオンし、点灯する(ステップS11)。これにより機体の周囲の作業員に対し、運転者がカメラ13a〜13cの画像を見ていることを報知できる。
本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)入力部52の操作により運転室内のカメラ画像を切換可能とするとともに、機体に搭載した監視用カメラ13a〜13cに発光部15a〜15cを設け、運転室内に表示中のカメラ画像に対応する発光部15a〜15cを点灯するようにしたので、機体の周囲の作業員に対し、運転者がどのカメラ画像を見ているかを報知できる。これにより作業員が、運転者はカメラ画像により自分を認識しているはずであると、誤った判断をすることを防止でき、安心して作業を行うことができる。
(2)各カメラ13a〜13cの撮影範囲と発光部15a〜15cを視認できる範囲とをほぼ一致させ、カメラ13a〜13cの撮影範囲内にいる作業員に対してカメラ画像140a〜140cの表示状態を報知するようにしたので、作業員は自分に向けたカメラ13a〜13cの画像が表示中であるか否かを容易に判断できる。
(3)操作部52dの操作により、カメラ画像140a〜140cに代えて表示部51に車両情報画像130を表示するようにしたので、表示部51を新たに設けることなく車両情報を報知できる。
−変形例−
なお、上記実施の形態では、発光部15a〜15cのオンおよびオフにより発光部15a〜15cを点灯および消灯するようにしたが、報知手段の構成はこれに限らない。例えば発光部15a〜15cのオンにより緑色に点灯、オフにより赤色に点灯等、点灯の色を変化させるようにしてもよい。点灯ではなく、点滅させるものでもよい。カメラ13a〜13cの撮影範囲と発光部15a〜15cを視認できる範囲とをほぼ一致させるようにしたが、一致させなくてもよく、撮影範囲内の作業員だけでなく撮影範囲外の作業員に対しても、同時に表示状態を報知するようにしてもよい。
発光部15a〜15cをインジケータランプにより構成したが、照明灯を用いてもよい。照明灯を用いる場合には、横方向に長く湾曲したカバー内に単一の光源を収めて拡散させる、あるいは少しずつ方向を変えた複数の光源を内蔵し、発光部15a〜15cのオンおよびオフにより照明灯を点灯および消灯させればよい。図12は、発光部15a〜15cに照明灯を用いた場合の発光部15a〜15cの照射範囲を示す図である。照射範囲は16a〜16cに示す通りであり、各カメラ13a〜13cの撮影範囲14a〜14cと一致している。照明灯を点灯/消灯させるだけでなく、発光部15a〜15cがオフ→オンに切り換わる際に、一定時間点滅させてから点灯させ、オン→オフに切り換わる際に、一定時間点滅させてから消灯させるようにしてもよい。これによりカメラ画像の表示が切り換わったことを作業員は容易に認識できる。
上記実施の形態では、カメラ画像140a〜140cと車体情報画像130とを切り換えて運転室内の表示部51に表示するようにしたが、表示形態はこれに限らず、車体情報画像にカメラ画像を重ねて表示してもよい。例えば図13に示すように車体情報画像130に左右側方カメラ画像140a,140cを重ねて表示したり、図14に示すように車体情報画像130に後方カメラ画像140bを重ねて表示してもよい。図15に示すように全てのカメラ13a〜13cの画像を合成してパノラマ画像150を生成し、このパノラマ画像150を車体情報画像130に重畳して表示させてもよい。
上記実施の形態では、機体の周囲3カ所に発光部付きのカメラ13a〜13cを搭載したが、カメラの数および搭載位置はこれに限らない。例えば図16に示すように機体の周囲7カ所にカメラ13a〜13gを搭載するようにしてもよい。カメラを機体に複数搭載するのではなく、1つだけ搭載するようにしてもよい。
回動部材18a〜18cを介して機体にカメラ13a〜13cを回動可能に取り付けるようにしてもよい。図17,18は、それぞれ回動部材18a〜18cの取付位置を示す平面図および側面図である。図19は、機体の左右側方に設けられた回動部材18a,18cの構成を示す図であり、図20は、機体の後方に設けられた回動部材18bの構成を示す図である。
図19(a)は回動部材18a,18を機体の前方または後方から見た図であり、図19(b)、(c)はそれぞれ回動部材18a,18cを水平面で切断した断面図である。回動部材18a,18cは鉛直方向に向かう略円柱形状をなし、上部旋回体1dの左右側端部に、鉛直方向の回動軸18dを支点に回動可能に支持されている。各回動部材18a,18cの一側面にはそれぞれカメラ13a,13cと発光部15a,15cが上下に設けられている。回動部材18a,18cは図示しないアクチュエータの駆動により回動する。すなわち、カメラ13a,13cのオン時に、図19(b)に示す撮影位置に回動し、撮影を開始する。カメラ13a,13cのオフ時には、図19(c)に示す非撮影位置に回動し、カメラ13a,13cと発光部15a,15cが上部旋回体1dの内部に格納される。なお、入力部52でカメラ画像140a,140cの表示が選択されたときに撮影位置に回動し、カメラ画像140a,140cの表示が選択されないときに非撮影位置に回動するようにしてもよい。
図20(a)は回動部材18bを機体の後方から見た図であり、図20(b)、(c)はそれぞれ回動部材18bを鉛直面で切断した断面図である。回動部材18bは水平方向に向かう略円柱形状をなし、上部旋回体1dの後端部に、水平方向の回動軸18eを支点に回動可能に支持されている。回動部材18bの一側面にはカメラ13bと発光部15bが上下に設けられている。回動部材18bは図示しないアクチュエータの駆動により回動する。すなわち、カメラ13bのオン時に、図20(b)に示す撮影位置に回動し、撮影を開始する。カメラ13bのオフ時には、図20(c)に示す非撮影位置に回動し、カメラ13bと発光部15bが上部旋回体1dの内部に格納される。なお、入力部52でカメラ画像140bの表示が選択されたときに撮影位置に回動し、カメラ画像140bの表示が選択されないときに非撮影位置に回動するようにしてもよい。
上記実施の形態では、旋回体1dにCCDなどの撮像素子を有するカメラ13a〜13cを設けて動画を撮影するようにしたが、作業機械の周囲の動画を撮影するのであれば撮像手段の構成はこれに限らない。表示装置50の入力部52の操作により、カメラ画像140a〜140cまたは車体情報画像130の表示指令を出力するようにしたが、指令手段を表示装置50以外に設けてもよい。表示部51に車両情報画像130を表示可能としたが、カメラ画像140a〜140cのみを表示するものでもよい。
上記実施の形態では、油圧ショベルに本発明を適用した場合について説明したが、他の作業機械にも同様に本発明を適用可能である。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の作業機械の監視装置に限定されない。
本発明の実施の形態に係る監視装置が適用される油圧ショベルの一例を示す斜視図。 図1の油圧ショベルを上方から見た外観図であり、カメラの撮影範囲を示す図。 図1の油圧ショベルを側方から見た外観図であり、カメラの撮影範囲を示す図。 図1の油圧ショベルに搭載されるカメラの斜視図。 本実施の形態に係る監視装置の構成を示すブロック図。 図5の表示装置の構成を示す図。 図6の表示部に表示される車両情報画像の一例を示す図。 図6の表示部に表示される左右側方カメラ画像の一例を示す図。 図6の表示部に表示される後方カメラ画像の一例を示す図。 図6の表示部に表示される全カメラ画像の一例を示す図。 図5の表示コントローラで実行される処理の一例を示す図。 カメラの発光部に照明灯を用いた場合の照射範囲を示す図。 図8の変形例を示す図。 図9の変形例を示す図。 図10の変形例を示す図。 図1の変形例を示す図。 回動可能なカメラの搭載位置を示す平面図。 回動可能なカメラの搭載位置を示す側面図。 図17,18に記載の機体の左右側方に搭載されたカメラの構成を示す図。 図17,18に記載の機体の後方に搭載されたカメラの構成を示す図。
符号の説明
13a〜13c カメラ
15a〜15c 発光部
20 表示コントローラ
50 表示装置
51 表示部
52 入力部

Claims (4)

  1. 機体の周囲を撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段により撮像された画像の表示指令を出力する指令手段と、
    前記表示指令が出力された画像を運転室内の表示部に表示する表示手段と、
    前記表示指令が出力された画像が前記表示部に表示されていることを、機体の周囲の作業員に報知する報知手段とを備えることを特徴とする作業機械の監視装置。
  2. 請求項1に記載の作業機械の監視装置において、
    前記撮像手段は、機体の周囲の互いに異なる方向に向けて複数設けられ、
    前記指令手段は、前記複数の撮像手段により撮像された画像の中から作業員により選択された一または複数の画像の表示指令を出力し、
    前記表示手段は、前記表示指令が出力された一または複数の画像を前記表示部に表示することを特徴とする作業機械の監視装置。
  3. 請求項1または2に記載の作業機械の監視装置において、
    前記報知手段による報知範囲は、前記撮像手段による撮像範囲にほぼ等しいことを特徴とする作業機械の監視装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の作業機械の監視装置において、
    前記表示手段は、前記指令手段からの表示指令に応じて車両情報画像を前記表示部に表示することを特徴とする作業機械の監視装置。
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