作业车辆的周边监视装置 |
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| 申请号 | CN201280002706.0 | 申请日 | 2012-05-24 | 公开(公告)号 | CN103098112B | 公开(公告)日 | 2016-10-12 |
| 申请人 | 株式会社小松制作所; | 发明人 | 光田慎治; 原田茂; 田贯富和; 增谷荣伸; 中西幸宏; 栗原毅; 坪根大; 町田正臣; | ||||
| 摘要 | 周边监视装置（10）包括警告区域设定部（120）和警告部（140）。警告区域设定部（120）根据自卸 卡车 （1）的行驶状态，设定需要向驾驶者警告障碍物的存在的警告区域。警告部（140）向驾驶者警告通过8台雷达装置（21~28）中的至少一个雷达装置检测出的障碍物的相对 位置 位于警告区域内的情况。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种作业车辆的周边监视装置，包括： |
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| 说明书全文 | 作业车辆的周边监视装置技术领域[0001] 本发明涉及用于监视作业车辆的周围的周边监视装置。 背景技术[0002] 以往，作为超大型的作业车辆，广泛使用在矿山等用于搬运碎石的自卸卡车（dump truck）。这样的自卸卡车与一般的车辆相比车辆宽度明显要宽，并且前后长度长，因此驾驶者难以通过侧视镜等掌握作业车辆周边的状况。 [0003] 因此，以使驾驶者简便地掌握作业车辆周边的状况为目的，提出了具备障碍物检测传感器、监视器、与这些连接的控制器的周边监视系统（参照专利文献1）。在该周边监视系统中，在通过障碍物检测传感器检测出了障碍物的情况下，在监视器上显示障碍物的存在，从而向驾驶者警告障碍物的存在。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：US2009/0259400A1 发明内容[0007] （发明要解决的课题） [0008] 但是，在专利文献1的系统中，与作业车辆的行驶状态无关地向驾驶者警告障碍物的存在，因此有时会发出对于驾驶者而言不需要的警告。例如，即使如正在使作业车辆前进的情况那样驾驶者想要关注前方时，也会向驾驶者警告车辆后方的障碍物的存在。 [0009] 本发明鉴于上述状况而完成，其目的在于提供一种能够抑制不需要的警告的周边监视装置。 [0010] （用于解决课题的方案） [0011] 第1方式的作业车辆的周边监视装置包括：多个障碍物检测传感器，被安装在作业车辆上，通过检测作业车辆的周围的障碍物，从而分别取得障碍物相对于作业车辆的相对位置；警告区域设定部，根据作业车辆的行驶状态， 设定需要向驾驶者警告障碍物的存在的警告区域；以及警告部，向驾驶者警告相对位置位于警告区域内的情况。 [0012] 根据第1方式的作业车辆的周边监视装置，根据作业车辆的行驶状态来设定警告区域，因此鉴于行驶状态，能够抑制在向驾驶者警告障碍物的存在的必要性低时发出警告。 [0013] 第2方式的作业车辆的周边监视装置与第1方式相关，行驶状态通过行进方向和车速的组合来规定。 [0014] 根据第2方式的作业车辆的周边监视装置，能够在应对作业车辆的各种行驶状态的同时简便地判断行驶状态。 [0015] 第3方式的作业车辆的周边监视装置，与第1方式或者第2方式相关，包括：多个摄像机，被安装在作业车辆上，分别取得作业车辆的周围的图像；以及俯瞰图像取得部，基于通过多个摄像机取得的多个图像，取得作业车辆的周围的俯瞰图像。警告部具有判定部，该判定部判定在俯瞰图像上相对位置是否位于警告区域内。 [0016] 第4方式的作业车辆的周边监视装置，与第3方式相关，包括：监视器，能够显示图像。警告部具有显示控制部，在判定为在俯瞰图像上相对位置位于所述警告区域内时，该显示控制部将多个摄像机中正在拍摄障碍物的摄像机的摄像机图像显示到监视器。 [0017] 根据第4方式的作业车辆的周边监视装置，能够从视觉上对驾驶者警告障碍物的存在，因此能够使驾驶者容易掌握障碍物的存在。 [0018] 第5方式的作业车辆的周边监视装置，与第4方式相关，显示控制部将俯瞰图像与摄像机图像并排显示到监视器。 [0019] 根据第5方式的作业车辆的周边监视装置，能够使驾驶者从视觉上确认俯瞰图像中障碍物的位置，因此能够使驾驶者容易掌握障碍物的存在。 [0020] 第6方式的作业车辆的周边监视装置，与第5方式相关，显示控制部在监视器所显示的俯瞰图像中，对障碍物叠加显示识别用标记。 [0021] 根据第6方式的作业车辆的周边监视装置，能够使障碍物更加醒目，因此能够使驾驶者更加容易地掌握障碍物的存在。 [0022] 第7方式的作业车辆的周边监视装置，与第5或第6方式相关，显示控制部在监视器所显示的俯瞰图像中，显示环绕障碍物的周围的识别用框。 [0023] 根据第7方式的作业车辆的周边监视装置，能够使障碍物更加醒目，因 此能够使驾驶者更加容易地掌握障碍物的存在。 [0024] （发明效果） [0026] 图1是表示自卸卡车1的整体结构的立体图。 [0027] 图2是表示自卸卡车1具备的周边监视装置10的结构的方框图。 [0028] 图3是表示6台摄像机11~16的安装位置和拍摄范围的俯视图。 [0029] 图4是表示8台雷达装置21~28的安装位置和检测范围的俯视图。 [0030] 图5A是表示警告区域的俯视图。 [0031] 图5B是表示警告区域的俯视图。 [0032] 图5C是表示警告区域的俯视图。 [0033] 图6是用于说明周边监视装置10的动作的流程图。 [0034] 图7A是表示监视器50中的显示例的示意图。 [0035] 图7B是表示监视器50中的显示例的示意图。 [0036] 图7C是表示监视器50中的显示例的示意图。 [0037] 图8是表示警告区域的俯视图。 [0038] 图9是表示警告区域的俯视图。 具体实施方式[0039] 以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，在以下的说明中，“前”、“后”、“左”、“右”是以就坐于驾驶座上的驾驶者为基准的用语，“车宽方向”与“左右方向”为同义。 [0040] [自卸卡车的整体结构] [0041] 图1是表示自卸卡车1的整体结构的立体图。自卸卡车1是用于矿山作业等的自推进的超大型作业车辆。 [0042] 自卸卡车1主要包括车体框架2、驾驶室3、容器（vessel）4、两个前轮5、两个后轮6、基座7。此外，该自卸卡车1包括用于监视车辆的周边从而将其结果显示到监视器的周边监视装置10。关于周边监视装置10的结构以及动作将在后面叙述。 [0043] 车体框架2支承未图示的柴油机和变速杆等动力机构和其他的辅助设备。此外，车体框架2的前部左右被前轮5（在图1中仅图示右前轮）支承，后部左右被后轮6（在图1中仅图示右后轮）支承。车体框架2在靠近地面的一侧具有下甲板（lower deck）2A，在下甲板2A的上方具有上甲板（upperdeck）2B。在下甲板2A和地面之间设置有两个可移动梯子2C，在下甲板2A和上甲板2B之间设置有斜梯2D。在上甲板2B上，在前部的左右、侧部以及后部的一部分中固定了栅状的栏杆。 [0044] 驾驶室在上甲板2B上从车宽方向的中央偏向左侧而配置。在该驾驶室3内，设置有驾驶座、换挡杆、控制器、监视器、方向盘、加速踏板、制动踏板等。如后面叙述那样，控制器、监视器以及换挡杆构成周边监视装置10的一部分。 [0045] 容器4是用于装载碎石等重量物的容器。容器4的后侧的底部经由回转销（未图示）可回转地连接到车体框架2的后端部。由此，容器4通过未图示的液压缸等促动器（actuator），可取前部向上方回转而排出装载物的直立姿势和如图1所示那样前部位于容器的上部的装载姿势。 [0046] 基座7被配置在上甲板2B上。基座7是用于设置从无轨电车（trolley）用的架空线接受电力的导电弓（pantograph）的供电装置。 [0047] [周边监视装置10的结构] [0048] 图2是表示自卸卡车1具备的周边监视装置10的结构的方框图。周边监视装置10具有6台摄像机11~16、8台雷达装置21~28、变速杆30、车速传感器40、监视器50、控制器100。 [0049] （1）6台摄像机11~16 [0050] 6台摄像机11~16取得自卸卡车1的周边的图像。6台摄像机11~16被安装在自卸卡车1的外围。图3是表示6台摄像机11~16的安装位置和摄像范围的自卸卡车1的俯视图。但是，在图3中示出了在后面叙述的俯瞰图像200（参照图7）中使用的范围中的拍摄范围。 [0051] 第1摄像机11被配置在斜梯2D的上端部，其第1拍摄范围11R是车辆前方。第2摄像机12被配置在上甲板2B的前侧面右端部，其第2拍摄范围12R是车辆右斜前方。第3摄像机13被配置在与第2摄像机12左右对称的位置、即上甲板2B的前侧面左端部，其第3拍摄范围13R是左斜前方。第4摄像机14被配置在上甲板2B的右侧面前端部，其第4拍摄范围14R是右斜后方。第5摄像机15被配置在与第4摄像机左右对称位置、即上甲板2B的左侧前端部，其第5拍摄范围15R是左斜后方。第6摄像机16被配置在连接两个后轮6的轮轴上方且容器4的回转轴附近，其第6拍摄范围16R是后方。 [0052] 根据以上的6台摄像机11~16，如图3的中央图所示，能够取得自卸卡车1的大致全周围的图像。6台摄像机11~16分别将表示本装置拍摄的图像的图像数据发送到控制器100。 [0053] （2）8台雷达装置21~28 [0054] 8台雷达装置21~28检测在自卸卡车1的周围存在的障碍物的相对位置。8台雷达装置21~28被安装在自卸卡车1的外周。图4是表示8台雷达装置21~28的安装位置和检测范围的自卸卡车1的俯视图。但是，在图4中示出了在后面叙述的俯瞰图像200（参照图7）中使用的范围中的检测范围。 [0055] 第1雷达装置21被配置在下甲板2A上，其第1检测范围21R是从车辆前方到左斜前方。第2雷达装置22被配置在第1雷达装置21的左侧，其第2检测范围22R是从车辆前方到右斜前方。第3雷达装置23被配置在下甲板2A的右侧前面端部，其第3检测范围23R是从右斜前方到右方。第4雷达装置24被配置在车辆侧方的下甲板2A和上甲板2B的中间，其第4检测范围24R是从右方到后方。第5雷达装置25被配置在连接两个后轮6的轮轴附近，其第5检测范围25R是从右斜后方到后方。第6雷达装置26被配置在第5雷达装置25的右侧，其第6检测范围26R是从后方到左斜后方。第7雷达装置27被配置在与第4雷达装置24左右对称的位置上，其第7检测范围27R是从后方到左方。第8雷达装置28被配置在与第3雷达装置23左右对称的位置上，其第8检测范围28R是从左方到左斜前方。 [0056] 根据以上的8台雷达装置21~28，如图4的中央图所示，能够覆盖自卸卡车1的大致全周围来检测障碍物相对于自卸卡车1的相对位置。8台雷达装置21~28分别将表示本装置检测到的障碍物的相对位置的相对位置数据发送到控制器100。 [0057] （3）变速杆30、车速传感器40以及监视器50 [0058] 变速杆30在驾驶室3内被配置在驾驶座周边。变速杆30是操作者用于切换自卸卡车1的行进方向和速度级的操作工具。在本实施方式中，变速杆30将表示位于前进和后退中的哪一个的变速杆位置数据发送到控制器100。 [0059] 车速传感器40取得自卸卡车1的车速。车速传感器40能够基于引擎的转速等取得自卸卡车1的车速。车速传感器40将表示取得的车速的车速数据发送到控制器100。 [0060] 监视器50在驾驶室3中被配置在驾驶座前方。监视器50能够根据控制器100的控制来显示图像。关于监视器50中的显示例将在后面叙述。 [0061] （4）控制器100 [0062] 控制器100监视自卸卡车1的周围中的障碍物的有无，并根据需要向驾驶者警告障碍物的存在。如图2所示，控制器100包括行驶状态判断部110、警告区域设定部120、俯瞰图像取得部130、警告部140。 [0063] 行驶状态判断部110从变速杆30接收变速杆位置数据，从车速传感器40接收车速数据。行驶状态判断部110基于行进方向和车速的组合，判断自卸卡车1的行驶状态。另外，行驶状态判断部110基于变速杆位置数据，将前进和后退的一方决定为行进方向。 [0064] 这里，自卸卡车1的行驶状态在行进方向为前进且车速大于0时被规定为“前进中”，当行进方向为后退且车速大于0时被规定为“后退中”，当车速为0时无论行进方向如何被规定为“停车中”。行驶状态判断部110将表示行驶状态的行驶状态数据发送到警告区域设定部120。 [0065] 警告区域设定部120从行驶状态判断部110接收行驶状态数据。警告区域设定部120根据自卸卡车1的行驶状态，设定需要向驾驶者警告障碍物的存在的警告区域。图5A~图 5C是表示警告区域的俯视图。 [0066] 警告区域设定部120在自卸卡车1的行驶状态为“前进中”时，如图5A所示那样，将前方区域FR设定为警告区域。在本实施方式中，前方区域FR是合并了第1检测范围21R、第2检测范围22R、第3检测范围23R以及第8检测范围28R的区域。此外，警告区域设定部120在自卸卡车1的行驶状态为“后退中”时，如图5B所示那样，将后方区域RR设定为警告区域。在本实施方式中，后方区域RR是合并了第4检测范围24R、第5检测范围25R、第6检测范围26R以及第7检测范围27R的区域。此外，警告区域设定部120在自卸卡车1的行驶状态为“停车中”时，如图5C所示那样，将所有区域AR设定为警告区域。在本实施方式中，所有区域AR是合并了前方区域FR和后方区域RR的区域。警告区域设定部120将表示已设定的警告区域的警告区域数据发送到警告部140。 [0067] 俯瞰图像取得部130从6台摄像机11~16分别接收多个图像数据。俯瞰 图像取得部130基于由多个图像数据所示的多个图像，取得自卸卡车1的周围的俯瞰图像200（参照图 7）。具体地说，俯瞰图像取得部130分别对多个图像数据进行坐标变换，从而生成表示将多个图像投影到规定的投影面上的俯瞰图像200的俯瞰图像数据。俯瞰图像取得部130将生成的俯瞰图像数据发送到警告部140。 [0068] 警告部140向驾驶者警告通过8台雷达装置21~28的至少一个雷达装置检测出的障碍物的相对位置位于警告区域内的情况。具体地说，如图2所示，警告部140具有判定部141和显示控制部142。 [0069] 判定部141从警告区域设定部120接收警告区域数据，从俯瞰图像取得部130接收俯瞰图像数据，从8台雷达装置21~28接收相对位置数据。判定部141基于来自8台雷达装置21~28的相对位置数据的接收的有无，判定是否有8台雷达装置21~28中的至少一个雷达装置检测出了障碍物。 [0070] 此外，判定部141在判定为通过至少一个雷达装置检测出了障碍物时，判定在俯瞰图像200中障碍物的相对位置是否位于警告区域内。判定部141在判定为障碍物的相对位置位于警告区域内时，将该意旨通知给显示控制部142。 [0071] 显示控制部142从6台摄像机11~16分别接收多个图像数据，从俯瞰图像取得部130接收俯瞰图像数据，从8台雷达装置21~28接收相对位置数据。 [0072] 显示控制部142在没有从判定部141收到通知时（即，通常时），将6台摄像机11~16中规定摄像机的图像（称为“规定摄像机图像210”。参照图7A以及图7C）和俯瞰图像200并排显示在监视器50中。规定摄像机优选根据自卸卡车1的行驶状态来选择。例如，前进中时优选为拍摄第2拍摄范围12R的第2摄像机12，后退中时优选为拍摄第6拍摄范围16R的第6摄像机16。 [0073] 另一方面，显示控制部142在通过判定部141判定为障碍物的相对位置位于警告区域内时，将6台摄像机11~16中正在拍摄检测出的障碍物的摄像机的图像（称为“障碍物拍摄摄像机图像220”。参照图7B）与俯瞰图像200并排显示在监视器50中。 [0074] 此外，显示控制部142在监视器50所显示的俯瞰图像200上，对检测出的障碍物叠加显示识别用标记M（参照图7A~图7C）。识别用标记M是用于在俯瞰图像200中从视觉上使障碍物醒目的印记，可以使用圆形印、正方形印、三角形印等。 [0075] 此外，显示控制部142在监视器50所显示的俯瞰图像200上，显示环绕所检测的障碍物的周围的识别用框N（参照图7B）。识别用框N是用于在俯瞰图像200中容易确定障碍物的位置的框，框的大小和形状等可适当设定。在本实施方式中，如后面叙述那样，障碍物拍摄摄像机的拍摄区域（第1至第6拍摄范围11R～16R的其中一个）的外边缘被设定为识别用框N。 [0076] [周边监视装置10的动作] [0077] 图6是用于说明周边监视装置10的动作的流程图。图7是表示显示例的示意图。在以下的说明中，假设驾驶者正在使自卸卡车1前进。 [0078] 在步骤S10中，行驶状态判断部110基于行进方向和具有车速的情况的组合，判断自卸卡车1的行驶状态。这里，设想自卸卡车1的行驶状态被判断为“前进中”的情况。 [0079] 在步骤S20中，警告区域设定部120根据自卸卡车1的行驶状态，设定需要向驾驶者警告障碍物的存在的警告区域。在步骤S20中，由于设想行驶状态为“前进中”的情况，因此前方区域FR被设定为警告区域。 [0080] 在步骤S30中，俯瞰图像取得部130基于通过6台摄像机11~16取得的多个图像，取得自卸卡车1的周围的俯瞰图像200。 [0081] 在步骤S40中，显示控制部142将俯瞰图像200和规定摄像机图像210并排显示到监视器50。图7A是表示步骤S40中的显示例的示意图。如图7A所示，在监视器50中横向并排显示了俯瞰图像200和规定摄像机图像210。图7A所示的规定摄像机图像210是拍摄第2拍摄范围12R的第2摄像机12的实时图像。 [0082] 在步骤S50中，判定部141判定8台雷达装置21~28中是否有至少一个雷达装置检测出了障碍物。在8台雷达装置21~28的其中一个检测出了障碍物时，处理进至步骤S60。在8台雷达装置21~28的任一个都没有检测出障碍物时，处理暂且结束而转移到新的处理。 [0083] 在步骤S60中，判定部141判定在俯瞰图像200中障碍物的相对位置是否位于警告区域（这里为前方区域FR）内。在俯瞰图像200中障碍物的相对位置位于警告区域内时，处理进至步骤S70。在俯瞰图像200中障碍物的相对位置没有位于警告区域内时，处理结束而转移到下一次处理。 [0084] 在步骤S70中，显示控制部142将障碍物拍摄摄像机图像220与俯瞰图像200并排显示到监视器50。此外，显示控制部142在监视器50所显示的俯瞰图像200中，对障碍物叠加显示识别用标记M，并且显示环绕障碍物的周围的识别用框N。图7B是表示步骤S70中的显示例的示意图。如图7B所示，在监视器50中障碍物拍摄摄像机图像220与俯瞰图像200并排显示。图7B所示的障碍物拍摄摄像机图像220是拍摄第3拍摄范围13R的第3摄像机13的实时图像。 [0085] 然后，重复执行步骤S10~S70，在步骤S50中没有检测出障碍物时，或者在步骤S60中障碍物的相对位置从警告区域内脱离时，处理暂且结束而转移到新的处理。图7C是表示下一次处理的步骤S40中的显示例的示意图。根据障碍物移动到自卸卡车1的后方而从警告区域脱离的情况，在图7C中返回到显示规定摄像机图像210的状态。 [0086] [作用和效果] [0087] （1）周边监视装置10包括警告区域设定部120和警告部140。警告区域设定部120根据自卸卡车1的行驶状态，设定需要向驾驶者警告障碍物的存在的警告区域。警告部140向驾驶者警告通过8台雷达装置21~28中至少一个雷达装置检测出的障碍物的相对位置位于警告区域内的情况。 [0088] 如此，根据自卸卡车1的行驶状态来设定警告区域，因此鉴于行驶状态，能够抑制在向驾驶者警告障碍物的存在的必要性低时发出警告。 [0089] （2）自卸卡车1的行驶状态通过行进方向和具有车速的情况的组合来规定。 [0090] 因此，能够在应对自卸卡车1的各种行驶状态的同时简便地判断行驶状态。 [0091] （3）警告部140具有显示控制部142。显示控制部142在通过判定部141判定为障碍物的相对位置位于警告区域内时，将障碍物拍摄摄像机图像220显示到监视器50。 [0092] 如此，能够从视觉上对驾驶者警告障碍物的存在，因此能够使驾驶者容易掌握障碍物的存在。 [0093] （4）显示控制部142将俯瞰图像200与障碍物拍摄摄像机图像220并排显示到监视器50。 [0094] 因此，能够使驾驶者从视觉上确认俯瞰图像200中障碍物的位置，因此能够使驾驶者容易掌握障碍物的存在。 [0095] （5）显示控制部142在监视器50所显示的俯瞰图像200中，对障碍物 叠加显示识别用标记M。此外，显示控制部142在监视器50所显示的俯瞰图像200中，显示环绕障碍物的周围的识别用框N。 [0096] 因此，能够使障碍物在俯瞰图像200中更加醒目，因此能够使驾驶者更加容易地掌握障碍物的存在。 [0097] （其他实施方式） [0098] 以上，说明了本发明的一实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离发明的宗旨的范围内能够进行各种变更。 [0099] （A）在上述实施方式中，如图5所示，设为警告区域被分为前方区域FR和后方区域RR，但不限于此。警告区域也可以被分为三个以上的区域。此外，如图8所示，前方区域FR和后方区域RR的边界能够设定在任意的位置。进而，如图9所示，前方区域FR和后方区域RR也可以相互重叠一部分。 [0100] （B）在上述实施方式中，设为警告部140通过将障碍物拍摄摄像机图像220显示到监视器50，从而向驾驶者警告障碍物的相对位置位于警告区域内的情况，但不限于此。警告部140也可以取代监视器50中的图像显示而从扬声器发出警告声，从而向驾驶者警告。此外，警告部140也可以取代监视器50中的图像显示而使设置在驾驶座的前方的发光器发光，从而向驾驶者警告。 [0101] （C）在上述实施方式中，设为显示控制部142将俯瞰图像200与障碍物拍摄摄像机图像220并排显示到监视器50，但不限于此。显示控制部142也可以只将障碍物拍摄摄像机图像220显示到监视器50。 [0102] （D）在上述实施方式中，设为显示控制部142将识别用标记M以及识别用框N显示到俯瞰图像200，但不限于此。显示控制部142也可以不将识别用标记M以及识别用框N显示到俯瞰图像200。 [0103] （E）在上述实施方式中，设为显示控制部142将障碍物拍摄摄像机的拍摄范围的外边缘设定为识别用框N，但不限于此。识别用框N只要大于识别用标记M即可，其大小和形状没有限制。 [0104] （F）在上述实施方式中没有特别触及，但可以根据行驶状态而关闭（OFF）8台雷达装置21~28中的几台雷达装置的电源，从而设定警告区域。这时，接通（ON）着电源的雷达装置的检测范围与警告区域一致。另外，从关闭了电源的雷达装置不会输出相对位置数据本身。因此，警告部140取得相对位置即意味着障碍物位于警告区域内，因此警告部140也可以不具有判定部141。 [0105] （G）在上述实施方式中，设为自卸卡车1具备基座7，但不可以不具备。 [0106] 标号说明 [0107] 1…自卸卡车、2…框架、2A…下甲板、2B…上甲板、2C…可移动梯子、2D…斜梯、3…驾驶室、4…容器、5…前轮、6…后轮、10…周边监视装置、11~16…6台摄像机、21~28…8台雷达装置、30…变速杆、40…车速传感器、50…监视器、100…控制器、110…行驶状态判断部、120…警告区域设定部、130…俯瞰图像取得部、140…警告部、141…判定部、142…显示控制部、200…俯瞰图像、210…规定摄像机图像、220…障碍物拍摄摄像机图像、FR…前方区域、RR…后方区域、AR…所有区域、M…识别用标记、N…识别用框。 |
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