阅读说明：本技术 装载机械的控制装置及装载机械的控制方法 (Control device for loading machine and control method for loading machine ) 是由 关洋平 尾崎将崇 于 2019-03-11 设计创作，主要内容包括：装载机械的控制装置包括：测量数据获取部,其获取搭载于具有作业机的装载机械的测量装置的测量数据；对象计算部,其从测量数据中提取装载对象数据,并基于装载对象数据,计算装载对象的上端部的高度数据、以及从装载机械到装载对象的距离数据,该装载对象数据为与用于装载由作业机挖掘出的挖掘物的装载对象相关的测量数据；以及作业机控制部,其基于高度数据及距离数据,控制作业机。(The control device for a loading machine includes: a measurement data acquisition unit that acquires measurement data of a measurement device mounted on a loading machine having a work machine; an object calculation unit that extracts loading object data from the measurement data, and calculates height data of an upper end of the loading object and distance data from the loading machine to the loading object based on the loading object data, the loading object data being measurement data relating to the loading object on which an excavation object excavated by the working machine is loaded; and a work machine control unit that controls the work machine based on the height data and the distance data.)

装载机械的控制装置及装载机械的控制方法

技术领域

本发明涉及装载机械的控制装置及装载机械的控制方法。

背景技术

在作业现场会使用装载机械。专利文献1公开了具有用于求取距挖掘对象物及装载对象的距离的测量器的自动挖掘机的一例。

专利文献1：日本特开平10-088625号公报

发明内容

实现基于装载机械的装载作业自动化时，要求能够较佳地测量装载机械与装载对象之间的距离的技术。

本发明的实施方式的目的在于，可较佳地测量装载机械与装载对象之间的距离。

依据本发明的实施方式，提供一种装载机械的控制装置，其包括：测量数据获取部，其获取搭载于具有作业机的装载机械的测量装置的测量数据；对象计算部，其从上述测量数据中提取装载对象数据，并基于上述装载对象数据，计算上述装载对象的上端部的高度数据、以及从上述装载机械到装载对象的距离数据，上述装载对象数据为与用于装载由上述作业机挖掘出的挖掘物的装载对象相关的测量数据；以及作业机控制部，其基于上述高度数据及上述距离数据，控制上述作业机。

基于本发明的实施方式，能够较佳地测量装载机械与装载对象的相对位置。

附图说明

图1为表示本实施方式涉及的装载机械的一例的侧视图。

图2为表示本实施方式涉及的装载机械的动作的示意图。

图3为表示本实施方式涉及的装载机械的装载作业模式的示意图。

图4为表示本实施方式涉及的装载机械的控制装置的功能框图。

图5为表示本实施方式涉及的装载机械的控制方法的流程图，示出基于立体拍摄装置的测量数据的装载作业。

图6为表示本实施方式涉及的基于由立体拍摄装置获取到的图像数据而计算出的图像数据的一例的图。

图7为表示本实施方式涉及的从图像数据中提取出的一个分割数据的一例的图。

图8为表示本实施方式涉及的分割数据中的距装载机械的距离与表示相同距离的像素的数据数量之间的关系的柱状图。

图9为表示本实施方式涉及的一个分割数据中被提取出的箱斗的一例的图。

图10为表示本实施方式涉及的分割数据中的j坐标与表示位于该j坐标的运载车辆的像素的数据数量之间的关系的图。

图11为表示本实施方式涉及的激光雷达的动作的图。

图12为用于说明本实施方式涉及的组的分割的示意图。

图13为表示本实施方式涉及的装载机械的控制方法的流程图，示出对基于激光雷达的运载车辆的测量数据进行处理的方法。

图14为示意性地表示本实施方式涉及的基于激光雷达的测量方法的图。

图15为表示计算机系统的一例的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明涉及的实施方式进行说明，但本发明并不限于此。以下说明的实施方式的组成要素能够适当地进行组合。此外，有时也可以省略部分组成要素。

第一实施方式

轮式装载机

图1为表示本实施方式涉及的装载机械1的一例的侧视图。装载机械1在作业现场对作业对象实施规定的作业。在本实施方式中，装载机械1为作为铰接式装载机械的一种的轮式装载机1。规定的作业包括挖掘作业及装载作业。作业对象包括挖掘对象及装载对象。轮式装载机1实施对挖掘对象进行挖掘的挖掘作业、以及将通过挖掘作业挖掘出的挖掘物装载于装载对象的装载作业。装载作业的概念包括将挖掘物排出至排出对象的排出作业。作为挖掘对象，例示土山、岩山、煤、以及壁面中的至少一个。土山是由泥土构成的山，岩山是由岩或石构成的山。作为装载对象，例示运载车辆、作业现场的规定区域、料斗、带式输送机、以及粉碎机中的至少一个。

如图1所示，轮式装载机1具有：车身2、设置有驾驶席的驾驶台3、支承车身2的行驶装置4、由车身2支承的作业机10、用于检测作业机10的角度的角度传感器50、变速装置30、对位于车身2前方的测量对象进行测量的三维测量装置20、以及控制装置80。

车身2包括车身前部2F及车身后部2R。车身前部2F与车身后部2R通过关节机构9连接成可弯折。

驾驶台3由车身2支承。轮式装载机1的至少一部分由搭乘于驾驶台3的驾驶员操作。

行驶装置4支承车身2。行驶装置4具有车轮5。车轮5通过搭载于车身2的发动机所产生的驱动力而旋转。轮胎6安装于车轮5。车轮5包括安装于车身前部2F的两个前轮5F、以及安装于车身后部2R的两个后轮5R。轮胎6包括安装于前轮5F的前轮胎6F、以及安装于后轮5R的后轮胎6R。行驶装置4能够在地面RS行驶。

前轮5F及前轮胎6F能够以旋转轴FX为中心旋转。后轮5R及后轮胎6R能够以旋转轴RX为中心旋转。

在以下的说明中，将与前轮5F的旋转轴FX平行的方向适当地称作车宽方向，将与和地面RS接触的前轮胎6F的触地面正交的方向适当地称作上下方向，将与车宽方向及上下方向双方正交的方向适当地称作前后方向。轮式装载机1的车身2在以直行状态行驶时，旋转轴FX与旋转轴RX平行。

行驶装置4具有驱动装置4A、制动装置4B、以及转向装置4C。驱动装置4A产生用于使轮式装载机1加速的驱动力。驱动装置4A包括如柴油发动机这样的内燃机。由驱动装置4A产生的驱动力通过变速装置30被传递至车轮5，由此车轮5旋转。制动装置4B产生用于使轮式装载机1减速或停止的制动力。转向装置4C能够调整轮式装载机1的行驶方向。轮式装载机1的行驶方向包括车身前部2F的朝向。转向装置4C通过液压缸使车身前部2F弯转，由此来调整轮式装载机1的行驶方向。

在本实施方式中，行驶装置4由搭乘于驾驶台3的驾驶员操作。作业机10受控制装置80控制。用于操作行驶装置4的行驶操作装置40配置于驾驶台3。驾驶员操作行驶操作装置40来使行驶装置4动作。行驶操作装置40包括油门踏板、制动踏板、转向杆、以及用于切换前进后退的换档杆41。通过操作油门踏板，轮式装载机1的行驶速度增大。通过操作制动踏板，轮式装载机1的行驶速度减小或行驶停止。通过操作转向杆，轮式装载机1转弯。通过操作换档杆41，切换轮式装载机1的前进或后退。

变速装置30将由驱动装置4A产生的驱动力传递至车轮5。

作业机10具有：可转动地与车身前部2F连接的动臂11、可转动地与动臂11连接的铲斗12、曲柄15、以及连杆16。

动臂11通过动臂缸13所产生的动力而动作。通过动臂缸13的伸缩，动臂11进行举升动作或下降动作。

铲斗12为具有包括齿尖的前端部12B的作业部件。铲斗12配置于前轮5F前方。铲斗12与动臂11的前端部连接。铲斗12通过铲斗缸14所产生的动力而动作。通过铲斗缸14的伸缩，铲斗12进行倾卸动作或收斗动作。

通过铲斗12实施的倾卸动作，由铲斗12铲起的挖掘物被从铲斗12中排出。通过铲斗12实施的收斗动作，铲斗12铲取挖掘物。

角度传感器50检测作业机10的角度。角度传感器50包括：用于检测动臂11的角度的动臂角度传感器51、以及用于检测铲斗12的角度的铲斗角度传感器52。动臂角度传感器51检测动臂11相对于例如规定于车身前部2F的车身坐标系的基准轴的角度。铲斗角度传感器52检测铲斗12相对于动臂11的角度。角度传感器50可以是电位计，也可以是检测液压缸的行程的行程传感器。

三维测量装置

三维测量装置20搭载于轮式装载机1。三维测量装置20用于测量位于车身前部2F前方的作业对象。作业对象包括用于装载由作业机10挖掘出的挖掘物的装载对象。三维测量装置20测量从三维测量装置20到作业对象的表面的多个各测量点的相对位置，来测量作业对象的三维形状。控制装置80基于测量出的装载对象的三维形状，计算与装载对象相关的参数。如后文所述，与装载对象相关的参数包括距装载对象的距离、装载对象的上端部的位置、以及装载对象的高度中的至少一个。

三维测量装置20包括作为激光测量装置的一种的激光雷达21、以及作为摄像测量装置的一种的立体拍摄装置22。

动作

图2为表示本实施方式涉及的轮式装载机1的动作的示意图。轮式装载机1以多个作业模式作业。作业模式包括：以作业机10的铲斗12对挖掘对象进行挖掘的挖掘作业模式、以及将通过挖掘作业模式以铲斗12铲取的挖掘物装载于装载对象的装载作业模式。作为挖掘对象，可例示位于地面RS上的土山DS。作为装载对象，可例示可于地面行驶的运载车辆LS的箱斗BE。作为运载车辆LS，可例示自卸车。

在挖掘作业模式下，轮式装载机1以在作业机10的铲斗12中未保持挖掘物的状态，向土山DS前进，以用作业机10的铲斗12对土山DS进行挖掘。轮式装载机1的驾驶员操作行驶操作装置40，使轮式装载机1如图2的箭头M1所示地前进而接近土山DS。控制装置80控制作业机10以用铲斗12对土山DS进行挖掘。

由铲斗12对土山DS进行挖掘，且挖掘物被铲斗12铲取后，轮式装载机1以在作业机10的铲斗12中保持有挖掘物的状态，后退而离开土山DS。轮式装载机1的驾驶员操作行驶操作装置40，使轮式装载机1如图2的箭头M2所示地后退而离开土山DS。

接着，实施装载作业模式。在装载作业模式下，轮式装载机1以在作业机10的铲斗12中保持有挖掘物的状态，向运载车辆LS前进，以将由作业机10的铲斗12挖掘出的挖掘物装载。轮式装载机1的驾驶员操作行驶操作装置40，使轮式装载机1如图2的箭头M3所示地边转弯边前进而接近运载车辆LS。搭载于轮式装载机1的三维测量装置20对运载车辆LS进行测量。控制装置80基于三维测量装置20的测量数据，控制作业机10以使保持于铲斗12的挖掘物被装载于运载车辆LS的箱斗BE中。即，控制装置80在轮式装载机1以接近运载车辆LS的方式前进的状态下，控制作业机10以使动臂11进行举升动作。动臂11进行举升动作而将铲斗12配置于箱斗BE上方后，控制装置80控制作业机10，以使铲斗12进行倾倒动作。由此，挖掘物从铲斗12中排出，被装载于箱斗BE。

挖掘物从铲斗12中排出而被装载于箱斗BE后，轮式装载机1以在作业机10的铲斗12中未保持挖掘物的状态，后退而离开运载车辆LS。驾驶员操作行驶操作装置40，使轮式装载机1如图2的箭头M4所示地后退而离开运载车辆LS。

驾驶员及控制装置80重复上述动作，直至箱斗BE中满载挖掘物。

图3为表示本实施方式涉及的轮式装载机1的装载作业模式的示意图。轮式装载机1的驾驶员操作行驶操作装置40，使轮式装载机1前进而接近运载车辆LS。如图3(A)所示，搭载于轮式装载机1的三维测量装置20对运载车辆LS的三维形状、以及与运载车辆LS的相对位置进行测量。控制装置80基于三维测量装置20的测量数据，检测轮式装载机1与运载车辆LS之间的距离Db、以及箱斗BE的上端部BEt的高度Hb。从轮式装载机1到运载车辆LS的距离Db包括：从铲斗12的前端部12B到运载车辆LS的距离、从铲斗12的任意的点到运载车辆LS的距离、从轮式装载机1本体的任意的点到运载车辆LS的距离、以及从三维测量装置20到运载车辆LS的距离。从铲斗12的前端部12B起算的距离包括从前端部12B的中央部起算的距离、以及从前端部12B的两端部中的任一个端部起算的距离。从轮式装载机1到运载车辆LS的距离Db包括：从铲斗12的前端部12B到沿车身前部2F的行进方向延伸而与运载车辆LS相交的点的距离、以及从铲斗12的前端部12B到运载车辆LS的最短距离。从轮式装载机1到运载车辆LS的距离Db包括水平距离、以及与地面RS平行的方向上的距离。此外，距运载车辆LS的距离Db包括：距运载车辆LS的最近点、即运载车辆LS的轮式装载机1侧的最接近的点的距离。

如图3(B)所示，控制装置80在轮式装载机1以接近运载车辆LS的方式前进的状态下，基于三维测量装置20的测量数据，以将铲斗12配置于箱斗BE的上端部上方、并且使保持于铲斗12的挖掘物不会从铲斗12中洒出的方式，边控制着铲斗12的角度边使动臂11进行举升动作。

如图3(C)所示，动臂11进行举升动作而将铲斗12配置于箱斗BE的上方后，控制装置80控制作业机10，以使铲斗12进行倾倒动作。由此，挖掘物从铲斗12中排出，被装载于箱斗BE。

控制装置

图4为表示本实施方式涉及的轮式装载机1的控制装置80的功能框图。控制装置80包括计算机系统。

控制装置80与作业机10、变速装置30、行驶装置4、三维测量装置20、角度传感器50、以及行驶操作装置40连接。

控制装置80具有测量数据获取部81、存储部82、位置数据计算部83、对象计算部86、以及作业机控制部87。

测量数据获取部81获取三维测量装置20的测量数据。

存储部82存储作业机数据。作业机数据包括作业机10的设计数据或规格数据。作业机10的设计数据例如包括作业机10的CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)数据。作业机数据包括作业机10的外形数据。作业机10的外形数据包括作业机10的尺寸数据。在本实施方式中，作业机数据包括动臂长度、铲斗长度、以及铲斗外形。动臂长度是指动臂旋转轴与铲斗旋转轴之间的距离。铲斗长度是指铲斗旋转轴与铲斗12的前端部12B之间的距离。动臂旋转轴是指动臂11相对于车身前部2F的旋转轴，包含将车身前部2F与动臂11连接的连接销。铲斗旋转轴是指铲斗12相对于动臂11的旋转轴，包含将动臂11与铲斗12连接的连接销。铲斗外形包括铲斗12的形状及尺寸。铲斗12的尺寸包括：表示铲斗12的左端与右端之间的距离的铲斗宽度、铲斗12的开口部的高度、以及铲斗底面长度等。

位置数据计算部83基于由角度传感器50检测出的作业机10的角度数据、以及存储于存储部82的作业机10的作业机数据，计算作业机10的位置数据。位置数据计算部83计算例如车身坐标系中的铲斗12的位置数据。

对象计算部86基于由测量数据获取部81获取到的测量数据，计算由三维测量装置20测量出的包括箱斗BE的运载车辆LS的三维数据。运载车辆LS的三维数据表示运载车辆LS的三维形状。

对象计算部86基于运载车辆LS的三维数据，计算与运载车辆LS相关的参数。与运载车辆LS相关的参数包括：以地面RS为基准的运载车辆LS(箱斗BE)的上端部BEt的位置(高度)、以及从轮式装载机1到运载车辆LS的距离Db。从轮式装载机1到运载车辆LS的距离Db例如为铲斗12的前端部12B与最近点之间的距离，该最近点表示在水平方向上距铲斗12的前端部12B最近的运载车辆LS的部位。

作业机控制部87基于由对象计算部86计算出的运载车辆LS的三维数据，来控制将挖掘物装载于箱斗BE中的作业机10的动作。作业机控制部87基于箱斗BE的上端部BEt的高度数据、以及从轮式装载机1到运载车辆LS的距离数据，来控制将挖掘物装载于箱斗BE中的作业机10的动作。

对作业机10的动作的控制包括对动臂缸13及铲斗缸14中的至少一方的动作的控制。轮式装载机1具有液压泵、用于控制从液压泵供给至动臂缸13的液压油的流量及方向的动臂控制阀、以及用于控制从液压泵供给至铲斗缸14的液压油的流量及方向的铲斗控制阀。作业机控制部87对动臂控制阀及铲斗控制阀输出控制信号，控制被供给至动臂缸13及铲斗缸14的液压油的流量及方向，能够控制动臂11的升降动作及铲斗12的升降动作。

在本实施方式中，对象计算部86基于由位置数据计算部83计算出的作业机10的位置数据，从测量数据中去除表示作业机10的至少一部分的部分数据，并基于去除了部分数据的测量数据，计算箱斗BE的高度数据、以及从轮式装载机1到运载车辆LS的距离数据。

在本实施方式中，轮式装载机1具有变速控制部88、以及行驶控制部89。

行驶控制部89基于轮式装载机1的驾驶员进行的行驶操作装置40的操作，控制行驶装置4的动作。行驶控制部89输出包括用于使驱动装置4A动作的加速指令、用于使制动装置4B动作的制动指令、以及用于使转向装置4C动作的转向指令的驾驶指令。

基于立体拍摄装置的测量数据的装载作业

图5为表示本实施方式涉及的轮式装载机1的控制方法的流程图，示出基于立体拍摄装置22的测量数据的装载作业。

在轮式装载机1为了将由作业机10挖掘出的挖掘物装载而向运载车辆LS前进的装载作业模式下，立体拍摄装置22对至少包括运载车辆LS的测量对象进行测量。在立体拍摄装置22的拍摄范围(立体拍摄装置22的光学系统的视野区域)内，作为测量对象，不仅是运载车辆LS，还配置有例如地面RS或运载车辆LS周围的物体。立体拍摄装置22的测量数据被输出至控制装置80。测量数据获取部81从立体拍摄装置22获取测量数据(步骤S10)。

立体拍摄装置22的测量数据包括测量对象的图像数据。图像数据由多个像素构成。由测量数据获取部81获取到的测量对象的图像数据被输出至对象计算部86。

在本实施方式中，测量数据获取部81从立体拍摄装置22的第一拍摄装置22A获取第一图像数据，从第二拍摄装置22B获取第二图像数据。第一图像数据及第二图像数据为二维的图像数据。

此外，在装载作业模式下，角度传感器50检测作业机10的角度。作业机10的角度包括由动臂角度传感器51检测出的动臂11的角度、以及由铲斗角度传感器52检测出的铲斗12的角度。表示作业机10的角度的角度数据被输出至位置数据计算部83。

位置数据计算部83基于作业机10的角度数据、以及存储于存储部82的作业机10的作业机数据，计算作业机10的位置数据(步骤S20)。

由位置数据计算部83计算出的作业机10的位置数据被输出至对象计算部86。作业机10的位置数据包括例如车身坐标系中的铲斗12的各部位的位置数据。

对象计算部86对图像数据(第一图像数据及第二图像数据)进行立体处理，计算从立体拍摄装置22到各像素显示的运载车辆LS表面的多个测量点PI的距离。对象计算部86基于距各测量点PI的距离，计算例如车身坐标系中的三维数据(步骤S30)。

对象计算部86从三维数据中，去除表示作业机10的至少一部分的部分数据的区域内的三维数据(步骤S40)。由于知晓车身坐标系中的铲斗12的位置(部分数据的位置)，因此仅需从经过立体处理得到的三维数据中单纯地去除部分数据，即可得到去除后的三维数据。在从三维数据中去除部分数据时，对象计算部86获取作业机10的位置数据，在确定了车身坐标系中的作业机10的位置的基础上，将该位置处的部分数据去除。

对象计算部86将由立体拍摄装置22获取到的三维数据分割为多个区域DA(步骤S50)。

图6为表示由立体拍摄装置22获取到的图像数据的一例的图。以下对三维数据的处理进行说明，而为了便于说明，使用由立体拍摄装置22获取到的图像数据进行说明。如图6所示，图像数据不仅包括运载车辆LS的图像，还包括例如地面RS及运载车辆LS周围的物体的图像。在经过立体处理而成为三维数据后，从图像数据中去除表示铲斗12的部分数据。对象计算部86将去除了表示铲斗12的部分数据的三维数据分割为多个区域DA。在本实施方式中，对象计算部86将三维数据在左右方向上分割而生成多个区域DA。在以下的说明中，将通过分割三维数据而生成的区域DA分别适当地称为分割数据DA。

分割数据DA在上下方向上较长。多个分割数据DA分别包括表示从立体拍摄装置22到测量对象的距离的多个点云数据。

接着，对象计算部86分别对多个分割数据DA，制作表示距轮式装载机1的距离与位于各距离的点云数据的数据数量之间的关系的柱状图。对象计算部86基于柱状图，从图像数据中显示的多个测量对象中，确定测量运载车辆LS得到的三维数据。

对计数n设置初始值1(步骤S60)。对象计算部86对从第一分割数据DA1到第N分割数据DAN分别制作柱状图(步骤S70)。

图7为表示从三维数据中提取出的一个分割数据DA的一例的图。在图7所示的示例中，分割数据DA包括表示箱斗BE的像素的三维数据、表示后轮胎6R的像素的三维数据、表示地面RS的像素的三维数据、以及表示倾卸构造物的像素的三维数据。作为其他的组成成分，有地平线HL、以及天空SK。天空SK的区域位于无穷远，因此不计入数据。

图8为表示分割数据DA中的距轮式装载机1的距离与包含于各距离的范围内的三维数据的数据数量之间的关系的柱状图。

在实施装载作业模式时，轮式装载机1以从运载车辆LS的侧向方向接近运载车辆LS的方式行驶。在分割数据DA中运载车辆LS所占比例较大。此外，运载车辆LS的侧面实质上平坦且几乎垂直竖立，从立体拍摄装置22到运载车辆LS的侧面的各测量点PI的距离几乎固定。因此，在柱状图中，从立体拍摄装置22到运载车辆LS的测量点PI的距离中有较多的数据被计入。另一方面，虽然存在在分割数据DA中地面RS所占比例较大的可能性，但从轮式装载机1到地面RS的距离会因地面RS的各部位而有所不同。因此，对分割数据DA制作柱状图，能够推测出包含于数据数量较多的规定距离的范围内的三维数据，是测量运载车辆LS得到的三维数据。

如图8所示，对象计算部86在制作出的柱状图上设定表示阈值SH的线，并提取由阈值SH以上的数据数量的像素所示的距离。对象计算部86将位于由阈值SH以上的数据数量的像素所示的距离的测量对象，判定为是运载车辆LS(步骤S80)。

另外，在柱状图中横轴的各距离具有规定的距离的范围。在图6所示的图像数据中，因为包含例如地面RS这样的运载车辆LS以外的测量对象，如图8所示，柱状图的数据存在于广范围的距离。另一方面，在图6所示的图像数据中，运载车辆LS的侧面区域所占的比例较大。此外，运载车辆LS的侧面几乎垂直地竖立于地面RS，从立体拍摄装置22到运载车辆LS的侧面的各测量点PI的距离几乎固定。因此，在柱状图中，从立体拍摄装置22到运载车辆LS的测量点PI的距离中有较多的数据被计入。对象计算部86将处于有较多的数据被计入的距离范围的三维数据判断为是运载车辆LS的测量数据。从图8的柱状图中，可推测出包含于距离D11的范围内的三维数据是运载车辆LS的测量数据。对象计算部86将包含于距离D11的范围内的三维数据确定为是运载车辆LS的测量数据，并如后文所述，基于包含于距离D11的三维数据及铲斗12的位置数据，计算从轮式装载机1到运载车辆LS的距离Db、以及箱斗BE的上端部BEt的高度。

在图8所示的示例中，从立体拍摄装置22起算的距离为距离D11的像素的数据数量最多，为阈值SH以上。因此，对象计算部86将位于由阈值SH以上的数据数量的像素所示的距离D11的测量对象判定为是运载车辆LS。

另外，如图8所示，距轮式装载机1的距离越长，阈值SH就被设定为越小的值。在图像数据中，位于距轮式装载机1较近位置的测量对象表示的比例较大，位于距轮式装载机1较远位置的测量对象表示的比例较小。由于距轮式装载机1较近位置的地面与较远位置的地面相比，占据图像(测量范围)内较大的区域，因此，通过使阈值也随着远离而降低来适当地去除噪声，能够可靠地选出运载车辆所在的距离的范围。因此，距轮式装载机1的距离越长就将阈值SH设定为越小的值，以使得即使距轮式装载机1的距离发生变化，针对测量对象的阈值SH的功能也能保持恒定。

接着，对象计算部86基于在分割数据DA中确定出的表示箱斗BE的三维数据，计算箱斗BE的高度(步骤S90)。

图9为表示一个分割数据DA中被提取出的箱斗BE的一例的图。如图9所示，对象计算部86在分割数据DA中提取出表示运载车辆LS的三维数据后，基于提取出的三维数据，计算运载车辆LS的高度数据。

如图9所示，在分割数据DA中，在上下方向上规定j坐标。分割数据DA的上下方向为分割数据DA的长度方向。对象计算部86提取分别由在分割数据DA中沿上下方向配置的多个三维数据所示的距离。即，对象计算部86对多个j坐标的每个j坐标，提取由分别位于各j坐标的三维数据所示的距离。

图10为表示分割数据DA中的j坐标与表示位于该j坐标的运载车辆LS的三维数据的数据数量之间的关系的图。

如图9所示，在分割数据DA中，存在表示距运载车辆LS的距离D11的三维数据、以及表示与距离D11不同的距离的三维数据。距离D11具有一定程度的范围。在分割数据DA中，在表示箱斗BE的上端部的像素上方，仅存在显示天空的像素，而不存在位于与运载车辆同等距离(本实施方式中为距离D11)的对象物的像素。即，如图10所示，在箱斗BE的上端部上方的j坐标中，表示箱斗BE的三维数据的数据数量几乎为零。

在与箱斗BE的上端部一致的j坐标Jo中，表示箱斗BE的三维数据的数据数量突然增大。对象计算部86将表示：表示箱斗BE的三维数据的数据数量突然变化的变化点的j坐标，判定为是箱斗BE的上端部的高度。即，对象计算部86将在分割数据DA中由沿上下方向配置的多个像素分别表示的距离突然变化的变化点，判定为是箱斗BE的上端部的高度。

通过上述内容，对于一个分割数据DA计算箱斗BE的上端部的高度。对象计算部86分别对于多个分割数据DA，实施上述的从步骤S70到步骤S90的处理。即，对象计算部86进行对于全部的分割数据DA计算箱斗BE的上端部的高度的处理是否结束了的判定(步骤S100)。当判定为对于全部的分割数据DA计算高度的处理尚未结束的情况下(步骤S100中的“否”)，计数n加1(步骤S110)，返回步骤S70的处理。

当判定为对于全部的分割数据DA计算高度的处理已结束的情况下(步骤S100中的“是”)，对象计算部86综合多个分割数据DA的箱斗BE的上端部的高度的计算结果，计算最终的相对于地面RS的箱斗BE的上端部的高度(步骤S120)。在计算最终的相对于地面RS的箱斗BE的上端部的高度时，例如可以将多个分割数据DA中的箱斗BE的上端部的高度中最高的数据作为最终的箱斗BE的上端部的高度，也可以将多个分割数据DA中的箱斗BE的上端部的高度的平均值作为最终的箱斗BE的上端部的高度。

此外，对象计算部86基于作为由柱状图确定出的运载车辆LS的测量数据的三维数据及铲斗12的位置数据，计算从轮式装载机1到运载车辆LS的距离Db(步骤S120)。运载车辆LS的测量数据、与运载车辆LS对应的三维数据、以及与运载车辆LS对应的图像数据为装载对象数据的一例。

作业机控制部87基于由对象计算部86计算出的箱斗BE的高度及距运载车辆LS的距离，来控制作业机10(步骤S130)。

即，如参照图3所说明的，作业机控制部87在轮式装载机1以接近运载车辆LS的方式前进的状态下，基于由对象计算部86计算出的距运载车辆LS的距离、以及箱斗BE的上端部的高度，以将铲斗12配置于箱斗BE的上端部上方、并且使保持于铲斗12的挖掘物不会从铲斗12中洒出的方式，边控制着铲斗12的角度边使动臂11进行举升动作。动臂11进行举升动作而将铲斗12配置于箱斗BE的上方后，作业机控制部87控制作业机10，以使铲斗12进行倾倒动作。由此，挖掘物从铲斗12中排出，被装载于箱斗BE。此外，也可以考虑轮式装载机1的行驶速度及当前时刻铲斗12的高度。由此，能够以最佳的上升速度控制作业机10，以使铲斗12的前端部12B即将到达运载车辆LS的最近点时，前端部12B的位置位于高于箱斗BE的上端部BEt的位置。

效果

如以上所说明的，依据本实施方式，基于箱斗BE的上端部BEt的高度数据来控制作业机10，由此即使例如运载车辆LS的种类改变而箱斗BE的高度产生变化，作业机控制部87也能够控制作业机10，以使其配置于适当的高度。即，例如在箱斗BE的上端部BEt的高度较高的情况下，作业机控制部87例如能够使作业机10上升至作业机10的可动范围内最高的位置，来将铲斗12的挖掘物排出至箱斗BE。此外，在箱斗BE的上端部BEt的高度较低的情况下，作业机控制部87能够在将作业机10配置于略高于箱斗BE的上端部BEt的位置的状态下，将保持于铲斗12的挖掘物排出至箱斗BE。由此，可抑制作业机10举升至不必要高的位置，能够高效地进行装载作业。此外，不会从不必要高的位置排出挖掘物，因此可抑制较大的冲击作用于箱斗BE。

此外，通过不仅基于箱斗BE的高度数据、还基于从轮式装载机1到运载车辆LS的距离数据来控制作业机10，能够在抑制例如作业机10与箱斗BE接触、或是保持于铲斗12的挖掘物从铲斗12中洒出的同时，将保持于铲斗12的挖掘物装载于箱斗BE中。此外，基于当前时刻的铲斗12的高度、距运载车辆LS的距离数据、以及轮式装载机1的行驶速度，能够将铲斗12的上升速度控制在最佳速度，能够减轻额外的负担。

此外，通过从图像数据中去除表示铲斗12的部分数据，在去除了噪声成分的状态下，能够对图像数据进行立体处理。由此，能够较佳地获取运载车辆LS的三维数据。

第二实施方式

对第二实施方式进行说明。在以下的说明中，对与上述实施方式相同或等同的组成要素赋予相同的符号，并简化或省略对其的说明。

基于激光雷达的测量数据的装载作业

在上述实施方式中，对基于立体拍摄装置22的测量数据的装载作业进行了说明。在本实施方式中，对基于激光雷达21的测量数据的装载作业进行说明。

图11为表示激光雷达21的动作的图。如图11所示，激光雷达21对测量对象的表面的多个照射点PJ分别照射激光束，分别测量与多个照射点PJ之间的距离。

在本实施方式中，对象计算部86基于从轮式装载机1(激光雷达21)分别到多个照射点PJ的距离，将照射点PJ分类成多个组，并基于在激光束的照射方向上的组的长度L、组的重心高度、以及组相对于地面RS的倾斜角度K中的至少一个，来确定测量对象。

例如，在装载作业模式下，测量对象包括地面RS、运载车辆LS、以及运载车辆LS周围的物体中的至少一个。对象计算部86基于组的长度L、组的重心高度、以及组的倾斜角度K中的至少一个，来确定测量对象是地面RS、土山DS、以及运载车辆LS中的哪一个。

对象计算部86对多个照射点PJ进行分组。分组是指将例如相邻的照射点PJ的距离之差为预先设定的阈值以下的多个照射点PJ分为一个组。在图11所示的示例中，例如，由对测量对象的表面进行照射而规定的照射点PJa、与由对作业机10的一部分进行照射而规定的照射点PJb的距离的差较大。因此，在测量对象的表面规定的照射点PJa成为一个组，而在作业机10的表面规定的照射点PJb成为另一个组。

对象计算部86将表示作业机10的部分数据的照射点PJb的组去除，对表示测量对象的照射点PJa的组进行组的分割，将多个照射点PJ分类成第一组和第二组。

图12为用于说明组的分割的示意图。如图12(A)所示，组的分割是指、将多个照射点PJ中位于最端部的照射点PJ以虚拟的直线IM连结，将距直线IM的垂直距离最长的照射点PJ规定为分割点PJK，以该分割点PJK为基准分成两个组的处理。组的分割是将图11中的照射点PJa进一步分割成较小的组的方法。

分割点PJK是在连结构成一个组的多个照射点PJ的虚拟线中成为拐点的照射点PJ。因此，如图12(B)所示，以该分割点PJK为基准，能够分割成分别排列成直线状的两个组。如图12(B)所示，距激光雷达21较近的照射点PJ的组能够看作是表示测量对象的第一面F1的照射点PJ的组，距激光雷达21较远的照射点PJ的组能够看作是表示测量对象的第二面F2的照射点PJ的组。如此，对象计算部86进行组的分割，能够将多个照射点PJ分类成第一组与第二组。

对象计算部86分别对第一组及第二组的多个照射点PJ实施直线拟合处理。对象计算部86在实施拟合处理后，计算在激光束的照射方向上的组的长度L、组相对于地面RS的倾斜角度K、以及组的重心高度H中的至少一个。在图12所示的示例中，对象计算部86计算第一组涉及的倾斜度K1及重心高度H1、第二组涉及的倾斜度K2及重心高度H2、以及组长度L1、L2。

对象计算部86基于组的长度L、组的倾斜角度K、以及组的重心高度H中的至少一个，来确定测量对象是地面RS及运载车辆LS中的哪一个。

对象计算部86在组的倾斜角度K小于角度阈值时，判定为测量对象是地面RS。对象计算部86在组的倾斜角度K为角度阈值以上时，判定为测量对象是运载车辆LS。

一般地，由于地面RS与水平面几乎平行，因此在组的倾斜角度K较小而小于角度阈值的情况下，能够判定为该组是地面RS。由于运载车辆LS(箱斗BE)的侧面相对于地面RS几乎垂直，因此在组的倾斜角度K为角度阈值以上的情况下，能够判定为该组是运载车辆LS。

另外，对象计算部86也可以在组的长度L为尺寸阈值以上时，判定为测量对象是地面RS。另外，对象计算部86也可以在组的长度L小于尺寸阈值时，判定为测量对象是运载车辆LS。

由于土山DS的表面相对于地面RS倾斜，因此在组的长度L为尺寸阈值以上的情况下，能够判定为该组是地面RS。由于运载车辆LS(箱斗BE)的侧面相对于地面RS几乎垂直，因此在组的长度L小于尺寸阈值的情况下，能够判定为该组是运载车辆LS。

另外，对象计算部86也可以在组的重心高度H小于高度阈值的情况下，判定为该组是地面RS。对象计算部86也可以在组的重心高度H为高度阈值以上的情况下，判定为该组是运载车辆LS。

图13为表示本实施方式涉及的轮式装载机1的控制方法的流程图，示出对基于激光雷达21的运载车辆LS的测量数据进行处理的方法。

在轮式装载机1为了将由作业机10挖掘出的挖掘物装载而向运载车辆LS前进的装载作业模式下，激光雷达21对运载车辆LS进行测量。激光雷达21在对运载车辆LS进行测量时，对运载车辆LS照射激光束。

基于激光雷达21的运载车辆LS的测量数据包括从激光雷达21分别到被照射激光束的运载车辆LS表面的多个照射点PJ的距离。基于激光雷达21的运载车辆LS的测量数据被输出至控制装置80。测量数据获取部81从激光雷达21获取运载车辆LS的测量数据(步骤S421)。

图14对基于激光雷达21的测量方法进行示意性地表示。如图14所示，激光雷达21分别测量与运载车辆LS的表面的多个照射点PJ之间的距离。

对象计算部86对多个照射点PJ进行分组(步骤S422)。

如参照图11所说明的，对象计算部86去除表示作业机10的照射点PJ的组。此外，还去除作业机部分的组。此外，如参照图12(A)所说明的，对象计算部86对表示测量对象的照射点PJ的组进行组的分割。将作业机部分的数据定义为部分数据。

此外，如参照图12(B)所说明的，对象计算部86基于在激光束的照射方向上的组的长度L、以及组相对于地面RS的倾斜角度K中的至少一方，来确定运载车辆LS与地面RS。

即，对象计算部86进行组的分割，将多个照射点PJ分类成运载车辆组与地面组(步骤S423)。

对象计算部86从运载车辆组的多个照射点PJ中提取距激光雷达21最近的照射点PJ(步骤S424)。

如图14所示，运载车辆组包括：表示箱斗BE的侧面的箱斗组、以及表示装载于箱斗BE的装载物的装载物组。对象计算部86提取位于距最近的照射点PJ固定距离范围内的多个照射点PJ作为箱斗组(步骤S425)。而将固定距离范围外的照射点PJ作为装载物组。

对象计算部86基于最近的照射点PK(最近点)，计算从轮式装载机1到运载车辆LS的距离(步骤S426)。

对象计算部86提取箱斗组的多个照射点PJ中位于最高位置的照射点PJ(步骤S427)。

对象计算部86基于箱斗组中位于最高位置的照射点PJ，计算箱斗BE的上端部的高度(步骤S428)。

作业机控制部87基于由对象计算部86计算出的距运载车辆LS的距离及箱斗BE的高度，来控制作业机10(步骤S429)。

效果

如以上所说明的，在本实施方式中也基于箱斗BE的上端部的高度来控制作业机10，由此即使例如运载车辆LS的种类改变而箱斗BE的高度产生变化，作业机控制部87也能够控制作业机10，以适当的作业机10的上升速度，来将铲斗12配置于适当的高度。

计算机系统

图15为表示计算机系统1000的一例的框图。上述控制装置80由计算机系统1000构成。计算机系统1000具有：如CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)这样的处理器1001、包括如ROM(Read Only Memory，只读存储器)这样的非易失性存储器及如RAM(RandomAccess Memory，随机存取存储器)这样的易失性存储器的主存储器(Main Memory)1002、存储装置(Storage)1003、以及包含输入输出电路的接口1004。上述控制装置80的功能以程序的形式存储于存储装置1003。处理器1001从存储装置1003读取并在主存储器1002中加载程序，并按照程序实施上述处理。另外，程序也可以通过网络传输到计算机系统1000。

其他的实施方式

另外，在上述实施方式中，作为三维测量装置20，是将激光雷达21及立体拍摄装置22双方设置于轮式装载机1。也可以仅将激光雷达21及立体拍摄装置22中的一方设置于轮式装载机1。此外，三维测量装置20只要能够测量出作业对象的三维形状及与作业对象的相对位置即可，并不限于激光雷达21及立体拍摄装置22。

在上述实施方式中，关于去除作业机10的部分数据这一点，说明的是从立体拍摄装置22或激光雷达21的三维数据去除铲斗12的部分的三维数据，但并不限于此，例如在利用图像数据作为测量数据的情况下，也可以从图像数据上去除相当于作业机10的部分的部分数据。这种情况下，可以使用拍摄装置来取代三维测量装置20，作为测量装置。

在上述实施方式中，可以是获取到图像后，通过使用人工智能(AI：ArtificialIntelligence)等图像识别来确定箱斗BE的上端部BEt的像素部分，对于该像素的位置，通过立体拍摄装置等方式测量箱斗BE的上端部BEt的高度Hb。

此外，可以在通过AI等图像识别确定了运载车辆的图像部分的基础上，再确定箱斗BE的上端部BEt的像素部分，进而从图像信息推定距箱斗BE的上端部BEt或地面RS的距离，来计算到箱斗BE的上端部BEt的高度Hb。

此外，可以使用位置测量装置来代替三维测量装置20。具有两个位置测量装置即可计算出轮式装载机1的位置和方位，因此在运载车辆LS上也设置位置测量装置来接收运载车辆LS的位置及方位数据，即能够计算出从轮式装载机1到运载车辆LS的距离Db。

此外，也可以在轮式装载机1与运载车辆LS之间设置信标或RFID(RadioFrequency Identifier，射频识别)等无线通信装置，并基于其电波强度，来求取轮式装载机1与运载车辆之间的距离。

即，测量装置可以是三维测量装置、拍摄装置、位置测量装置、无线通信装置等。

另外，在上述各实施方式中，轮式装载机1实施作业的作业现场可以是矿山的采掘现场，也可以是施工现场或工程现场。

另外，轮式装载机1可以在除雪作业中使用，可以在农畜牧业的作业中使用，也可以在林业作业中使用。

另外，在上述实施方式中，铲斗12可以具有多个铲齿，也可以具有直线状的齿尖。

在使用激光雷达21的实施方式中，将三维数据分类成组，但并不限于此，在立体拍摄装置22的实施方式中，也可以在计算出三维数据后，以与激光雷达21的实施方式相同的方法进行组的分类，然后再提取测量运载车辆LS得到的三维数据。

此外在基于图像数据进行图像识别的实施方式的情况下，也可以对图像数据中显示的测量对象进行组的分类，并从中提取运载车辆LS的图像数据。

在上述实施方式中，也可以在轮式装载机1安装惯性测量装置(IMU：InertialMeasurement Unit)，并基于惯性测量装置的检测结果来规定地面RS。

在上述实施方式中，是通过立体拍摄装置22或激光雷达21来计算箱斗BE的上端部BEt的高度Hb的，但并不限于此，也可以通过与运载车辆LS之间的车辆间通信来接收箱斗BE的上端部BEt的高度Hb的信息。

也可以是，事先已有使运载车辆LS的识别数据与箱斗BE的上端部BEt的高度Hb对应的表，通过车辆间通信等某种方式确定作为装载对象的运载车辆LS的识别码，来求取箱斗BE的上端部BEt的高度Hb。

另外，在上述实施方式中，对由立体拍摄装置22测量的三维数据进行分割并非必要条件。

另外，与动臂11的前端部连接的作业部件可以不是铲斗12，可以是在除雪作业中使用的雪犁或铲雪斗，可以是在农畜牧业的作业中使用的捆抓斗或货叉，也可以是在林业的作业中使用的货叉或铲斗。

另外，装载机械(作业机械)1并不限定于轮式装载机，在例如液压挖掘机或推土机这样具有作业机的装载机械中也能够应用在上述实施方式中说明的控制装置80及控制方法。

符号说明

1…轮式装载机(装载机械)、2…车身、2F…车身前部、2R…车身后部、3…驾驶台、4…行驶装置、4A…驱动装置、4B…制动装置、4C…转向装置、5…车轮、5F…前轮、5R…后轮、6…轮胎、6F…前轮胎、6R…后轮胎、9…关节机构、10…作业机、11…动臂、12…铲斗、12B…前端部、13…动臂缸、14…铲斗缸、15…曲柄、16…连杆、20…三维测量装置、21…激光雷达、22…立体拍摄装置、22A…第一拍摄装置、22B…第二拍摄装置、30…变速装置、40…行驶操作装置、50…角度传感器、51…动臂角度传感器、52…铲斗角度传感器、80…控制装置、81…测量数据获取部、82…存储部、83…位置数据计算部、86…对象计算部、87…作业机控制部、88…变速控制部、89…行驶控制部、BE…箱斗(装载对象)、DA…分割数据、DS…土山(挖掘对象)、FX…旋转轴、LS…运载车辆、PJ…照射点、RX…旋转轴、RS…地面、SH…阈值。