CN102947515A - 作业机械的周围监视装置 - Google Patents

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Abstract

一种作业机械的周围监视装置，作业机械的周围监视装置选择性地显示：附近显示用图像，其作为对设定于作业机械周围的附近区域从作业机械的上方俯瞰而得到的俯瞰图而显示；广域显示用图像，其显示包含设定于作业机械周围的附近区域的更外侧的规定范围的广域区域。作业员的位置未存在于预先设定的监视区域内的情况下显示广域显示用图像。作业员的位置存在于预先设定的监视区域内的情况下显示附近显示用图像。附近显示用图像，是在作业机械的插图的周围显示所述俯瞰图像的图像。广域显示用图像由附近显示用图像的缩小图和示意性地表示附近区域的外侧的状况的图像构成。

Description

作业机械的周围监视装置
技术领域
本发明涉及作业机械的周围监视装置。
背景技术
液压挖掘机等的作业机械，由于在操作室的左右侧方以及后方存在对操作员而言不易视觉辨认的区域，因此为了防止事故，希望设置针对障碍物、侵入者的监视装置。
作为其一例，已知以下那样的作业机械的监视装置(例如，专利文献1)。该作业机械中设有：对存在于作业机械周围的监视区域内的物体进行检测的接近传感器；对该接近传感器的检测区域内的图像进行拍摄的拍摄装置。监视装置根据从接近传感器发射的超声波被物体反射为止的时间求出该物体的位置，当检测到物体存在于监视区域内，则与通过上述的拍摄装置拍摄的图像一同显示在显示装置中。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2002-327470号公报
发明内容
上述现有文献中，在通过接近传感器检测到物体的位置在监视区域内之前，不在显示装置进行显示。因此，若将监视区域较广地设定则监视的效果变大，但进行监视的次数以及时间增加，作业效率降低。相反地，若将监视区域设定为作业机械附近的狭窄范围则存在监视的效果降低的课题。
基于本发明的第一方式的周围监视装置，具备：显示装置；作业员位置检测部，其检测在作业机械的周围进行作业的作业员的位置；拍摄部，其安装于作业机械，拍摄作业机械的周围，并获得周围图像；图像转换部，其将从拍摄部得到的作业机械的周围图像转换为从作业机械的上方俯瞰而得到的俯瞰图像；图像生成部，其根据通过图像转换部转换的俯瞰图像、以及从作业员位置检测部得到的作业员的位置生成监视用图像；显示控制部，其将监视用图像显示于显示装置；判断部，其判断作业员的位置是否存在于预先设定的监视区域内；多个作业机械状态检测部，其检测包含作业机械的行驶速度在内的作业机械的姿势或者驱动状态，图像生成部根据基于判断部的判断结果，或者来自至少一个作业机械状态检测部的信息，生成多个监视用图像，该监视用图像显示设定于作业机械的周围的范围不同的监视范围内的状况。
本发明的第二方式的周围监视装置，在第一方式的作业机械的周围监视装置中，优选地，多个监视用图像包括：附近显示用图像，其表示设定于作业机械的周围的附近区域的状况；广域显示用图像，其表示在作业机械的周围包含附近区域而设定的广域区域的状况。
本发明的第三方式的周围监视装置，在第二方式的作业机械的周围监视装置中，优选地，判断部判断将监视区域作为广域区域而设定且作业员的位置是否存在于监视区域内。
本发明的第四方式的周围监视装置，在第二方式的作业机械的周围监视装置中，优选地，判断部判断将监视区域作为附近区域而设定且作业员的位置是否存在于监视区域内。
本发明的第五方式的周围监视装置，在第二方式～第四方式的任一项的作业机械的周围监视装置中，优选地，还具备第一输入部，当在显示装置中显示广域显示用图像时，该第一输入部接受用于使广域显示用图像放大、缩小的操作，在通过第一输入部接受操作期间，图像生成部使广域显示用图像的大小变化。
本发明的第六方式的周围监视装置，在第二方式～第五方式的任一项的作业机械的周围监视装置中，优选地，还具备第二输入部，其用于供用户通过手动选择附近显示用图像和广域显示用图像的某一方。
本发明的第七方式的周围监视装置，在第二方式～第六方式的任一项的作业机械的周围监视装置中，优选地，若通过判断部判断为作业员的位置不在监视区域内，则图像生成部生成广域显示用图像，显示控制部将广域显示用图像显示于显示装置。
本发明的第八方式的周围监视装置，在第二方式～第六方式的任一项的作业机械的周围监视装置中，优选地，作业机械具备以能够伸缩的方式构成的前作业机，即使通过判断部判断为作业员的位置存在于监视区域内，在通过作业机械状态检测部检测到前作业机为正在伸长的情况下，图像生成部生成广域显示用图像，显示控制部将广域显示用图像显示于显示装置。
本发明的第九方式的周围监视装置，在第二方式～第六方式的任一项的作业机械的周围监视装置中，优选地，作业机械具备以能够伸缩的方式构成的前作业机，即使通过判断部判断为作业员的位置存在于监视区域内，并且，通过作业机械状态检测部检测到前作业机为正在缩短，若通过作业机械状态检测部检测到作业机械的行驶速度与规定的速度相比为高速，则图像生成部生成广域显示用图像，显示控制部将广域显示用图像显示于显示装置。
本发明的第十方式的周围监视装置，在第一方式～第九方式的任一项的作业机械的周围监视装置中，优选地，通过图像生成部生成的附近显示用图像是俯瞰图像，广域显示用图像是包含将俯瞰图像缩小的图像以及对附近区域外周部的规定范围的状况示意性地进行表示的图像的显示图像。
发明的效果
根据本发明，根据在作业机械周围进行作业的作业员是否存在于监视区域内，或者，根据作业机械的行驶速度或作业机械的作业姿势，生成设定于作业机械的周围的范围不同的多个监视用图像并进行显示。其结果是，能够得到能够将作业机械的周围的状况可靠地提供给操作人员的效果。
附图说明
图1是本发明的作业机械的周围监视装置的实施方式1的立体图。
图2是用于对获得图1中图示的作业机械周围的图像以及作业员的位置信息的方法进行说明的图。
图3是表示包含图1中图示的作业机械的周围监视装置的整体系统的框图。
图4是表示图3的信息保持部中保持的数据库的内容的图。
图5是用于对作业机械周围的监视区域的设定方法进行说明的俯视图。
图6是用于对图5中的作业机械的旋转范围进行说明的作业机械的侧视图。
图7表示显示装置中显示的广域显示的情况的显示图像。
图8表示显示装置中显示的附近显示的情况的显示图像。
图9是显示图像的自动选择模式中，判定规则的设定时显示装置中显示的显示图像。
图10是选择图9的显示图像中显示的作业员侵入，为设定作业员侵入的判定规则而在显示装置中显示的显示图像。
图11是选择图9的显示图像中显示的前部前端位置，为设定前部前端位置的判定规则而在显示装置中显示的显示图像。
图12是选择图9的显示图像中显示的行驶速度，为设定行驶速度的判定规则而在显示装置中显示的显示图像。
图13关于图4中图示的侵入详细的项目栏中记录的记录内容，是用于对从现在的情形到下一情形状况发生变化的情况的记录内容的变更进行说明的图。
图14关于图4中图示的前部前端位置的项目栏中记录的记录内容，是用于对从现在的情形到下一情形状况发生变化的情况的记录内容的变更进行说明的图。
图15关于图4中图示的行驶速度的项目栏中记录的记录内容，是用于对从现在的情形到下一情形状况发生变化的情况的记录内容的更新进行说明的图。
图16是用于对侵入判定部中的针对作业员的侵入的判定处理进行说明的流程图。
图17是用于对显示控制部中的显示范围的选择处理进行说明的流程图。
图18是用于对显示控制部中的广域的监视图像的生成处理进行说明的流程图。
图19是用于对显示控制部中的附近的监视图像的生成处理进行说明的流程图。
图20是为了对显示装置中显示的监视图像进行放大或者缩小而选择手动模式时显示的显示图像。
图21是为了对显示装置中显示的监视图像进行放大或者缩小而选择手动模式时显示的显示图像。是关于监视图像作业监视区域的设定方法的俯视图。
图22是图21中通过手动对监视图像进行了放大的状态的显示图像。
图23是表示作业机械周围的作业员位于广域监视区域的情况的作业员标识的不同例的监视图像。
图24是图23中作业员向附近监视区域进行了移动的情况的监视图像。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的作业机械的周围监视装置的实施方式的一个例子进行说明。
图1是表示作业机械1的外观的立体图。本实施方式中，作业机械1以液压挖掘机为例。1A是前作业机，1B是车身，1a是动臂，1b是斗杆，1c是铲斗，1d是旋转体(主体框架)，1e是行驶体，1f是操作室。作业机械1构成为包括：多关节型的前作业机1A，其由在垂直方向上分别转动的动臂1a、斗杆1b以及铲斗1c构成；车身1B，其由旋转体1d以及行驶体1e构成。
前作业机1A中，动臂1a的基端以能够转动的方式支承于旋转体1d的前部，斗杆1b的一端以能够转动的方式支承在该动臂1a的前端，铲斗1c以能够转动的方式支承在该斗杆1b的另一端。动臂1a通过动臂液压缸3a以在垂直方向上转动的方式被驱动，斗杆1b通过斗杆液压缸3b以在垂直方向上转动的方式被驱动，铲斗1c通过铲斗液压缸3c以在垂直方向上转动的方式被驱动。车身1B中，具有操作室1f的旋转体1d经由旋转马达3d(图1中未图示，参照图3)安装于行驶体1e上，旋转马达3d被驱动，由此旋转体1d相对于行驶体1e旋转。行驶体1e通过行驶马达3e被驱动。行驶体1e以及行驶马达3e，还设置在车身1B的相反侧，该一对行驶马达3e分别被独立驱动。一对行驶马达3e被同时或独立地驱动，从而分别驱动各行驶体1e，由此作业机械1前进或后退行驶，另外，能够变更行驶方向。
操作室1f内设有：驱动动臂液压缸3a的动臂操作杆4a；驱动斗杆液压缸3b的斗杆操作杆4b；驱动铲斗液压缸3c的铲斗操作杆4c；驱动旋转体1d的旋转马达驱动用的旋转操作杆4d；以及驱动行驶马达3e的行驶马达操作杆4e(参照图3)。另外，在操作室1f内，安装有后述的显示装置以及警报器。
8a、8b、8c分别是设置于动臂1a、斗杆1b以及铲斗1c的转动支点的检测转动角的角度检测器，8d是检测旋转体1d的倾斜角度的倾斜角度检测器。各角度检测器8a～8d通过未图示的驱动器驱动。与检测到的角度相关的信息显示在搭载于操作室1f内的监视器上。
在旋转体1d的上部侧，分别安装有含有天线的无线接收机10a、10b、10c。无线接收机10a、10b、10c作为作业员位置检测器发挥功能。无线接收机10a在旋转体1d上部的左侧面侧，将天线安装在朝向能够良好地接收来自作业机械1的左侧的电波的方向上。无线接收机10c在旋转体1d上部的右侧面侧，将天线安装在朝向能够良好地接收来自作业机械1的右侧的电波的方向上。无线接收机10b在旋转体1d上部的后侧，将天线安装在朝向能够良好地接收来自作业机械1的后方的电波的方向上。
另外，在旋转体1d的上部侧的各无线接收机10a、10b、10c的附近，分别安装有警报器19a、19b、19c。警报器19a配置在无线接收机10a的附近，以声音能够向作业机械1的左侧方向大声鸣响的方式安装。警报器19c配置在无线接收机10c的附近，以声音能够向作业机械1的右侧方向大声鸣响的方式安装。警报器19b配置在无线接收机10b的附近，以声音能够向作业机械1的后侧方向大声鸣响的方式安装。
13a、13b、13c是照相机即拍摄单元。照相机13a在无线接收机10a的附近，朝向能够对无线接收机10a能够接收的范围进行拍摄的方向配置。照相机13b在无线接收机10b的附近，朝向能够对无线接收机10b能够接收的范围进行拍摄的方向配置。照相机13c在无线接收机10c的附近，朝向能够对无线接收机10c能够接收的范围进行拍摄的方向配置。
在基于本发明的周围监视装置中，对用户提示从作业机械的上方对作业机械周围的状况进行俯瞰而得到的俯瞰图像。因此，以能够显示从作业机械的上方对实际空间上的应监视区域的状况进行俯视而得到的俯瞰图像的方式，确定照相机的个数和照相机的拍摄方向。
图2是用于对取得图1中图示的作业机械周围的图像以及作业员的位置信息的方法进行说明的概要图。
作业员80例如具有安装于安全帽等上的无线发信机81。从无线发信机81发送后述的ID(作业员识别信息)等。该信号由安装于旋转体1d上的各无线接收机10a、10b、10c接收。各无线接收机10a、10b、10c，以从无线发信机81发送的信号与监视区域对应的方式调整其灵敏度。照相机13a、13b、13c，如图2中图示的那样，以能够对从作业机械1的正下方至远方进行拍摄的方式设置。
图5是用于对作业机械周围的监视区域的设定方法进行说明的俯视图，图6是用于对图5中的作业机械的旋转范围进行说明的作业机械的侧视图。第一区域101是操作室1f内的操作员因作业机械1的构造因素而难以通过目视而视觉辨认的范围。第二区域102是在使作业机械1以挖掘后的姿势进行旋转的情况下，前作业机1A所通过的区域。所谓挖掘后的姿势，如图6所示，是如下状态：使动臂1a立起，使斗杆1b以位于动臂1a下的方式折叠，使铲斗1c以位于斗杆1b与动臂1a之间的方式弯曲。该状态下，若以旋转中心为轴使旋转体1d旋转，则进行以从动臂1a的斗杆1b安装侧前端部到旋转中心的距离为旋转半径的旋转。以下将该前作业机1A的斗杆1b安装于动臂1a的那一侧的前端位置称为前部前端位置。
第三区域103是将第一区域101和第二区域102结合后所确定的区域。第三区域103以在操作室1f内的操作者能够视觉辨认的范围内，除了通过作业机械1进行作业的区域，比第二区域102广的方式设定。另外，在操作室1f内的操作者难以视觉辨认的范围内，第三区域103几乎与第一区域101一致。
第一～第三区域101～103是设定于作业机械周围的实际空间的区域，第二区域102是与作业机械周围所设定的附近区域相对应的区域，该区域的状况作为俯瞰图像显示于显示装置中。第三区域103与作业机械周围所设定的注意范围对应，当作业员越过边界103a而侵入第三区域103时，识别为作业员正在接近或正在侵入作业机械。该情况下，还可以以第三区域103的外侧的边界103a成为各无线接收机10a、10b、10c能够接收从无线发信机81发送的信号的界限的方式调整并设定各无线接收机10a、10b、10c的灵敏度。
图3是表示含有图1中图示的监视装置的整体系统的框图。
监视装置具备车身控制器30、显示装置50、监视控制器60以及无线接收机10a、10b、10c、照相机13a、13b、13c。另外，作为监视装置的周边装置具备管理事务所计算机70、信息终端71、警报控制部66、警报器19a～19c、以及图2中图示的无线发信机81。
信息终端71例如是笔记本型的PC(Personal Computer)、PDA(Personal Digital Assistant)或是专用的便携通信终端，从管理事务所计算机70将与作业员的作业相关的最新的数据定期地，例如在一天的作业开始前从作业员数据库读出。另外，从作业员数据库读出的最新的数据，通过无线或者有线的通信而保持于监视控制器60的信息保持部65。
车身控制器30具有车身控制部31。车身控制部31上连接有：液压缸3a、3b、3c；旋转马达3d；一对行驶马达3e、3f；操作室1f内配备的操作杆4a、4b、4c、4d、4e；角度检测器8a、8b、8c、8d；速度检测器8e、8f。速度检测器8e、8f虽在图1中未图示，但在行驶体1e上，以分别能计测左右的马达3e、3f的转速的方式安装。通过来自速度检测器8e、8f的信号对作业机械的行驶速度和行进方向进行检测。
通过车身控制部31，根据操作室1f内的操作者进行操作的操作杆4a～4e的操作而驱动液压缸3a～3c，使动臂1a、斗杆1b、铲斗1c动作，另外，驱动马达3d、3e、3f，使旋转体1d旋转，或者使车身行驶。从角度检测器8a～8d对监视控制器60发送与作业机械1的动臂1a、斗杆1b、铲斗1c的姿势(角度)、旋转体1d的驱动状态(倾斜角度)相关的检测信息。从速度检测器8e、8f对监视控制器60发送车身的行驶速度等的车身状态的检测信息。
监视控制器60由侵入判定部61、显示控制部62、照相机图像处理部63以及信息保持部65构成。
信息保持部65预先保持有作业监视区域图以及作业员数据库。作业监视区域图是作为作业机械周围中需要监视的区域而设定的图，是与图5中图示的、设定于作业机械1的周围的第一～第三区域101～103相对应的图。另外，作业监视区域图中还包含后述的俯瞰作业机械1的外观插图。
将作业员数据库的一个例子在图4中示出。
作业员数据库包括：表示与各作业员相关的固定信息的固定项目；表示伴随时间推移的各作业员的状况的变动以及车身的姿势以及驱动状态等的作业机械状态信息的变动项目。固定项目具备“ID”(作业员识别信息)、“名字”(作业员特定信息)、“作业内容”、“作业区域”以及“更新日期时间”的各项目。“ID”是给予各个作业员的用于进行与其他的作业员的识别的信息，从各作业员所具有的无线发信机81输出“ID”。外来者也拥有登录有表示是外来者的情况的“ID”的无线发信机。
“名字”是用于特定作业员的名称，例如是姓名。“作业内容”表示作业者所进行的作业的种类，是对各作业员需要以何种程度的紧密接触对作业机械或作业区域进行作业进行判断的信息。“作业区域”表示对作业员进行作业的作业区域进行区分的信息。根据作业员的不同，还需要踏入多个作业区域进行作业，写入有每个作业员所踏入的全部的作业区域的信息。“更新日期时间”表示各作业员的信息进行更新的时间。
变动项目具备：与在作业机械的周围进行作业的作业者信息相关的“侵入状况”、“侵入部位”以及“侵入详细”的各项目；以及与作业机械的姿势、驱动状况等的作业机械状态信息相关的“前部前端位置”以及“行驶速度”的各项目。“侵入状况”中写入有各作业员是否位于作业监视区域、即在本实施方式中利用图5说明的第三区域103的内外的任一方的信息，例如，在作业员的位置在作业监视区域内的情况下写入“有”，在作业监视区域外的情况下写入“无”。“侵入部位”中，在“侵入状况”为“有”的情况下，写入与是作业机械的作业监视区域内的左、右、后的哪个位置相关的信息。即，写入“侵入部位”的左、后、右的信息，分别与无线接收机10a、10b、10c的接收方向对应，另外，与警报器19a、19b、19c以及照相机13a、13b、13c朝向的方向相对应。
“侵入详细”中，在“侵入状况”中了记录了“有”的情况下，与在作业机械周边进行作业的作业员的位置与监视区域的关系相对应地，写入“正在接近”或“正在侵入”的某一个。在“侵入状况”中记录了“无”的情况下，与在作业机械周边进行作业的作业员的位置与监视区域的关系相对应地，写入“正在接近”或“无侵入”。“前部前端位置”中，在“侵入详细”中记录了“正在接近”或“正在侵入”的情况下，与前作业机1A的驱动状况相对应地写入“正在伸长”或“正在缩短”的某一个。“行驶速度”中，在“侵入状况”中记录了“有”的情况下写入”“高速”或“低速”。关于“侵入详细”、“前部前端位置”以及“行驶速度”中记录的信息，其详细情况与处理流程一同在下文中说明。
侵入判定部61包含未图示的侵入判断部，始终监视无线接收机10a～10c的接收状况。当通过无线接收机10a～10c接收了从无线发信机81发送的信号时，或者是判断为无线发信机81位于作业监视区域内时，侵入判定部61，根据从无线发信机81得到的“ID”对保持于信息保持部65的作业员数据库进行比对。而且，侵入判定部61，在该“ID”的“侵入状况”以及“侵入部位”分别写入上述的信息。
照相机图像处理部63具有图像转换部，其获取照相机13a、13b、13c拍摄的图像。图像转换部将获取的图像转换为从上方对作业机械1的周围图像进行俯瞰而得到的图像，并生成将转换后的各照相机13a～13c的图像整合而成的合成图像。该合成图像被发送至显示控制部62。
在基于本发明的周围监视装置中，作业机械周围的状况作为以作业机械为中心的俯瞰图像而显示于显示装置。因此，上述合成图像是对设定于作业机械周围的应监视区域从作业机械的上方俯瞰而表示的俯瞰图像。在基于本发明的周围监视装置中，在显示装置中选择性地显示：附近显示用图像，其表示设定于作业机械周围的附近的实际空间上的附近区域的状况；广域显示用图像，其表示以包含附近区域的方式设定于实际空间上的广域区域的状况。附近显示用图像是包含示意性地表示作业机械的图像和描绘于作业机械模式图像的周围并对作业机械周围的规定范围从作业机械的正上方向下看到的俯瞰图像的图像。俯瞰图像是动画。广域显示用图像是以下图像，包含附近显示用图像即将俯瞰图像缩小后的图像和对在附近区域的周围以规定的宽度设定的广域区域的状况进行示意性地表示的图像。
此外，广域显示用图像是监视图5的第三区域103的状况的图像。
显示控制部62根据从车身控制器30发送的车身信息39、信息保持部65所保持的作业监视区域图以及作业员数据库的各项目中记录的信息、从照相机图像处理部63发送的关于作业机械周围信息的合成俯瞰图像而生成监视图像，输出至显示装置50并使其显示于显示装置50。本实施方式的周围监视装置中的监视用图像，是上述的附近显示用图像和广域显示用图像。
显示装置50具备显示部51、警报部52、输入部53、集音部54。显示部51对显示控制部62所作成的监视图像进行显示。警报部52发生警报音。集音部54具有包含分别对各警报器19a、19b、19c传送声音的传声器以及增幅器的发信机。传声器以与警报器19a、19b、19c相对应的方式具备三个，输入至一个传声器的声音被发送至警报控制部66，并从警报器19a、19b、19c之中所对应的某一个警报器发生。输入部53经由显示控制部62输出切换显示部51的显示图像的信号。输入部53能够作为搭载在显示部51上的触摸面板而构成。详细情况后述，例如，通过触摸图7～图9中图示的显示画面中的按键输入部114～116、118、134～135等，输入信号被供给至显示控制部62，执行规定的控制。
对信息保持部65中保持的作业员数据库的变动项目中的各项目的记录的更新进行说明。显示控制部62中，根据在作业机械1的周围进行作业的作业员的侵入状况而对“侵入详细”进行更新。“侵入详细”中记录的信息，是图13中图示的“无侵入”、“正在接近”以及“正在侵入”的三种情形。此外，关于以下叙述的注意范围113、第一警报范围112a、第二警报范围112b，详细情况后述。在图13的第一行的例子中，表示从“当前情形”的“无侵入”到“触发条件”的“进入注意范围113内”的情况下，更新为“下一情形”中记载的“正在接近”的情况。从“当前情形”的“正在接近”到“触发条件”的“进入第一警报范围112a内”的情况下，更新为“下一情形”中记载的“正在侵入”(第4行)。从“当前情形”的“正在侵入”到“触发条件”的“从第二警报范围112b向注意范围113离开”的情况下，更新为“下一情形”中记载的“正在接近”(第5行)。
关于前部前端位置，进行图14中记载的更新。前部前端从“当前情形”的“正在伸长”到“触发条件”的“进入第一警报范围112a内”的情况下，由于斗杆1b向折叠方向被驱动，因此更新为“下一情形”中记载的“正在缩短”。另外，前部前端从“当前情形”的“正在缩短”到“触发条件”的“从第二警报范围112b向注意范围113离开”的情况下，由于斗杆1b向展开方向被驱动，因此更新为“下一情形”中记载的“正在伸长”。
关于行驶速度，进行图15记载的更新。在行驶速度从“当前情形”的“停止”到检测到“触发条件”的“存在行驶杆操作”的情况下，更新为“下一情形”中记载的“低速”。在行驶速度从“当前情形”的“低速”到“触发条件”的“无行驶杆操作”的情况下，更新为“下一情形”中记载的“停止”。在行驶速度从“当前情形”的“低速”到检测到“触发条件”的“时速5km以上”的情况下，更新为“下一情形”中记载的“高速”。在行驶速度从“当前情形”的“高速”到检测到“触发条件”的“时速4km以下”的情况下，更新为“下一情形”中记载的“低速”。
参照图7以及图8对显示控制部62中生成的监视图像的例子进行说明。
在本实施方式中，显示控制部62生成图7中图示的广域区域的监视图像和图8中图示的附近区域的监视图像这两个不同的图像。广域区域的监视图像是上述的广域显示用图像，附近区域的监视图像是上述的附近显示用图像。
图7中图示的广域区域的监视图像(广域显示用图像)由下述构成：描绘有从照相机图像处理部63发送的俯瞰图像的周围图像区域111；表示第一警报范围的分界线112a；表示第二警报范围的分界线112b；表示注意范围的分界线113；从信息保持部65发送的针对正在侵入的作业员而生成的表示作业员的位置的指标即作业员标识121；作业员特定信息以及作业区域等、与正在侵入的作业员相关的作业员信息122以及与作业员的侵入详细相关的侵入详细信息124。
以下，为便于说明，对描绘于周围图像区域111内的俯瞰图像其本身也标注附图标记111。另外，对由分界线112a围成的第一警报范围的图像其本身也标注附图标记112a，对由分界线112b围成的第二警报范围的图像其本身也标注附图标记112b并进行说明。
第一警报范围112a，根据前作业机1A的斗杆1b的前端部的旋转范围而设定，基本上与图5的第二区域102对应。第一警报范围112a是在显示画面内规定的范围，第二区域102是在作业机械周围的应监视的实际空间内规定的区域。在本实施方式中，在实际空间内规定的第二区域102，与在显示画面内规定的周围图像区域111相对应。因此，前作业机1A采取特定的姿势时的前作业机前端的旋转轨迹的内侧的区域的状况作为俯瞰图像显示。
第二警报范围112b具有在第一警报范围112a的外侧基本上加上标准的作业员展开双臂的长度的范围。
注意范围113是能够通过无线接收机10a～10c对作业员是否正在接近作业机械周围进行监视的范围，基本上与图5的第三区域103对应。即，注意范围113是显示画面内规定的范围，第三区域103是在作业机械周围的应监视的实际空间内，对作业员相对于作业机械的接近状况进行监视的区域。
图8中图示的附近区域的监视图像(附近显示用图像)由下述构成：俯瞰作业机械1的外观插图110；描绘有从照相机图像处理部63发送的俯瞰图像的周围图像区域111；从照相机图像处理部63发送的俯瞰图像内的作业员俯瞰图像123；作业员特定信息以及作业区域等、与正在侵入的作业员相关的作业员信息122；与作业员的侵入详细相关的侵入详细信息124以及接近标识130。
在图8中图示的附近区域的监视图像中，相对于图7中图示的广域区域的监视图像，周围图像区域111布满显示画面地放大显示。图8中图示的周围图像区域111中，通过照相机13a、13b、13c拍摄的第二区域102的状况作为由照相机图像处理部63合成的俯瞰图像而显示。该情况下，若在作业机械周围的实际空间即第二区域102内存在作业员或者其他的作业机械或设备，则这些内容也作为俯瞰图像显示。也就是说，侵入的作业员的图像，不作为从信息保持部65发送的作业员标识121，而是作为通过照相机10a～10c拍摄的作业员的俯瞰图像即作业员图像123被显示。并且，虽然作业员不位于作业机械周围的实际空间内的第二区域102内，但对于如图7中图示的“ID＝P3”那样位于警戒区域内的作业者，即，在作业员位于作业机械周围的实际空间内的第三区域103与第二区域102不重叠的区域的情况下，在周围图像区域111内显示接近标识130。
在为图7中图示的广域区域的监视图像的情况下，在画面的左上的标题显示部117中显示“广域显示”。在为图8中图示的附近区域的监视图像的情况下，在画面的左上的标题显示部117中显示“附近显示”。关于广域显示与附近显示的切换，具有自动模式和手动模式这两种模式。自动模式下，通过显示控制部62，并根据作业员的“侵入状况”、“前部前端位置”、“行驶速度”自动地判断。在手动模式下，广域显示与附近显示的切换，通过操作者进行。
在作为监视图像的各画面中，除了上述的标题显示部117以外，显示按键输入部114、115、116、118。按键输入部114、115、116、118与输入部53的触摸键对应地显示，通过触摸该部分而输入键信号。监视图像的下部中央的按键输入部114，在选择自动模式的情况下，如图7以及图8中图示的那样，在黑背景中以白文字显示“自动”。在选择手动模式的情况下，在白背景中以黑文字显示“自动”。监视图像的下部左侧的按键输入部115，在选择手动模式且选择附近显示的情况下，在黑背景中以白文字显示“附近”，在非该情况下，在白背景中以黑文字显示“附近”。监视图像的下部右侧的按键输入部116，在选择手动模式且选择广域显示的情况下，在黑背景中以白文字显示“广域”，在非该情况下，在白背景中以黑文字显示“广域”。
在监视图像的上部右上配置有显示为“设定”的按键输入部118。该按键输入部118，在确定自动模式的判定规则的详细的情况下进行操作。在图7以及图8中图示的监视图像中，若触摸按键输入部118，则切换为图9中图示的画面。在图9的画面中，117是标题显示部，显示为“判定规则设定”。显示部131、132、133分别用于设定“作业员侵入”、“前部前端位置”、“行驶速度”的判定规则。为了设定各判定规则，触摸显示为“有效”的按键输入部134。在不设定判定规则的情况下，触摸显示为“无效”的按键输入部135。被选择的按键输入部134以及135，在黑背景中以白文字显示，未选择的按键输入部134以及135，在白背景中以黑文字显示。
图10、图11、图12分别表示用于设定“作业员侵入”、“前部前端位置”、“行驶速度”的判定规则的画面。在图10所示的设定作业员侵入的判定规则的详细的画面中，能够调整广域区域的监视范围。调整作为无线接收机10a～10c的接收范围的标准的第三区域103(显示画面内的注意范围113)从而能够将广域区域的监视范围从规定值进行变更。在作业机械1的左侧，关于由第三区域103规定的应监视范围，即画面内的注意范围113，由于面对操作室1f因而容易监视，所以范围显示部136的初始值设定为比较小的数值，例如，“6.5”m。在作业机械1的右侧，关于由第三区域103规定的应监视范围，即画面内的注意范围113，由于是与操作室1f相反的一侧的方向，因而难以监视，所以范围显示部138的初始值设定为比范围显示部136的数值大的数值，例如，“7.5”m。在作业机械1的后侧由第三区域103规定的应监视范围，即画面内的注意范围113，由于是操作室1f的操作者的后侧方向，非常难以监视，所以范围显示部138的初始值设定为最大的数值，例如，“9.0”m。对于这些范围显示部136～138的初始设定值，通过连续按下“↑”键141或者“↓”键142从而使数值逐渐增大或减少，由此调整各监视范围。
在图11所示的前部前端位置的判定规则的设定画面中，对切换为广域显示的前部前端位置从规定值进行变更。前部前端位置，因作业机械1的种类、大小而不同，不过例如作为初始值设定为“4.5”m。连续按下范围显示部145的“←”键146或“→”键147从而使数值逐渐增大或减少，从而调整距旋转体1d的旋转中心的前部前端位置的距离。
在图12所示的行驶速度的判定规则的设定画面中，对切换为广域显示的行驶速度从规定值进行变更。切换为广域显示的行驶速度，通常，以人步行的速度作为基准，作为时速显示部148的初始值设定时速“4”km。通过多次按下时速显示部148的“↑”键149或“↓”键150来使数值逐渐增大或减少，由此调整切换速度。
此外，图9～12的上部右上的显示为“返回”的按键输入部119，是返回前一画面时操作的触摸键。
以下，对与上述实施方式的作业机械的周围监视装置相关的动作进行说明。
将侵入判定部61的作业员的侵入判定的处理表示在图16的流程图中。
该处理分别与无线接收机10a～10c相关，在作业机械1的动作中以规定的周期起动。
若通过监视控制器60起动侵入判定的处理，则在侵入判定部61中，始终检查来自无线接收机10a、10b、10c的输入(步骤S11)，判断是否存在信号的接收(步骤S12)。在存在信号的接收的情况下，进行步骤S13的处理，在不存在接收的情况下，进行步骤S17的处理。在存在信号的接收的情况下，即，在作业员进入在作业机械周围的实际空间内规定的第三区域103内的情况下，在步骤S13中，根据接收的信号进行无线发信机81的“ID”检查，取得“ID”。
接下来，根据取得的“ID”，与保持于信息保持部65的作业员数据库进行比对，将与该“ID”对应的“侵入状况”更新为“有”。而且，将与取得的“ID”以外的“ID”对应的“侵入状况”更新为“无”(步骤S14)。另外，根据无线接收机10a、10b、10c的输入信号的大小，对保持于信息保持部65的作业员数据库进行比对，对与“侵入状况”为“有”相当的“ID”所对应的“侵入部位”记录“左”、“右”、“后”的某一个(步骤S15)。
在步骤S12中，在不存在信号的接收的情况下，在步骤S17中，与保持于信息保持部65的作业员数据库进行比对，将与全部的“ID”相对应的“侵入状况”更新为“无”。接下来，步骤S18中，与保持于信息保持部65的作业员数据库进行比对，将记录于“侵入部位”的信息清空。在周围监视期间中反复进行该处理，若检查到来自监视控制器60的结束信号(步骤S19)，则侵入判定的处理流程结束。
接下来，参照图17所示的流程图对显示控制部62中的显示范围的选择处理进行说明。该处理在作业机械的动作中以规定的周期起动。
步骤S21中，判断显示范围的选择是自动模式还是手动模式。是自动模式还是手动模式，是通过图7以及图8中图示的、基于操作者对按键输入部114的触摸操作而选择的。在选择自动模式的情况下，进行步骤S22的处理，在选择手动模式的情况下，进行步骤S26的处理。
在选择自动模式的情况下，在步骤S22中，判断作业员的侵入的有无。换言之，判断在作业机械周围的实际空间中规定的第三区域103内(在显示画面内为注意范围113内)是否存在作业员。在保持于信息保持部65的作业员数据库(图4)的“侵入详细”为“无侵入”的情况下，即，在显示画面内作业员不存在于注意范围113内的情况下，进行步骤S25的处理。在“正在接近”或“正在侵入”的情况下，即作业员存在于注意范围113内的情况下，进行步骤S23的处理。步骤S23中，进行斗杆前端位置的判断。该判断通过图4中的“前部前端位置”是否为“正在伸长”而决定。若为“正在伸长”，则进行步骤S25的处理，若为“正在缩短”则进行步骤S24的处理。
步骤S23中，在“正在缩短”的情况下，在步骤S24中，判断“行驶速度”。该判断通过图4中的“行驶速度”是否为“高速”而决定。在步骤S24中为“高速”的情况下，进行步骤S25的处理，在“低速”或“停止”的情况下，进行步骤S27的处理。步骤S25中，作为作业机械1的周围的监视图像，作成广域区域的监视图像。
在步骤S21中判断为手动模式的情况下，在步骤S26中，判断是否选择了图7中图示的广域显示和图8中图示的附近显示的某一个。在选择广域显示的情况下，进行步骤S25的处理，在选择附近显示的情况下，进行步骤S27的处理。步骤S27中，作为作业机械1的周围的监视图像，作成附近区域的监视图像。若进行步骤S25或者步骤S27的处理，则该处理流程结束。
接下来，根据图18所示的流程图对显示控制部62中的广域区域的监视图像的生成处理进行说明。该处理接着图17所示的显示控制部62中的显示范围的选择处理起动。
首先，步骤S31中，描绘图7中图示的注意范围113。接下来，步骤S32中，描绘图7中图示的第一警报范围112a以及第二警报范围112b。接下来，步骤S33中，描绘周围图像区域111。周围图像区域111，如前述那样，是对作业机械1的周围的状况从作业机械上方俯瞰的俯瞰图像。接下来，步骤S34中，描绘保持于信息保持部65的作业机械1的外观插图。
描绘了外观插图后，在步骤S35中，描绘标题以及输入键。而且，步骤S36中，判断作业员的“侵入详细”是否为“正在接近”或者“正在侵入”，若为“正在接近”或者“正在侵入”则进行步骤S37的处理，若任一作业员均为“未侵入”则结束。步骤S37中，从作业员数据库取得“ID”、“姓名”(作业员特定信息)、“作业区域”、“侵入部位”的各信息。对从作业员数据库得到的“姓名”、“作业区域”附加作业员标识121，以将这些图像显示于与“侵入部位”对应的画面显示位置的方式进行描绘。
步骤S31～步骤S35以及步骤S37中，描绘的图像被合成，得到图7中图示那样的广域区域的监视图像。
此外，步骤S36～步骤S37的处理，针对作业员数据库的“侵入状况”为“有”的作业员全员进行。
接下来，根据图19所示的流程图对显示控制部62中的附近区域的监视图像的生成处理进行说明。该处理接着图17所示的显示控制部62中的显示范围的选择处理起动。
首先，步骤S41中，在照相机图像处理部63，对将作业机械1的周围图像转换为从上方俯瞰的图像的周围图像区域111进行描绘。该情况下，若存在作业员或其他的作业机械或设备，则显示这些物体的俯瞰图像。
接下来，步骤S42中，描绘保持于信息保持部65的作业机械1的外观插图。接下来，步骤S43中，描绘标题以及输入键。步骤S44中，判断作业员的“侵入详细”是否为“正在侵入”，若为“正在侵入”则进行步骤S45的处理，若不是“正在侵入”则省略步骤S45的处理而向步骤S46跳转。步骤S45中，从作业员数据库取得“ID”、“姓名”(作业员特定信息)、“作业区域”、“侵入部位”的各信息。而且，对于从作业员数据库得到的“姓名”、“作业区域”、作业员信息122、侵入详细信息124，以显示于所对应的作业员图像的画面显示位置的附近的方式描绘。
结束步骤S45的处理后，在步骤S46中，判断“侵入详细”是否为“正在接近”，若不是“正在接近”则结束该处理流程。若为“正在接近”则在步骤S47中，描绘接近标识130，然后结束该处理流程。接近标识130以显示于所对应的注意区域的位置的方式被描绘。
步骤S41～步骤S43、步骤S45以及步骤S47中描绘的图像被合成，得到如图8中图示那样的附近区域的监视图像。
此外，步骤S44～步骤S47的处理，针对作业员数据库的“侵入状况”为“有”的作业员全员进行。
图4中图示的“ID＝P4”表示选择广域区域的监视图像的条件的一个例子，“ID＝P5”表示选择附近区域的监视图像的条件的一个例子。
根据上述的实施方式，根据“侵入详细”的状况，选择广域区域的监视图像或者附近区域的监视图像，在广域区域的监视图像中，容易掌握作业机械与在作业机械周边进行作业的作业员的位置关系。该情况下，能够综合地掌握多个作业员、障碍物的位置，特别是，能够连作业员或其他的作业机械的方向、速度等的移动状况也包括在内地进行确认。在侵入者正在接近或正在侵入的情况下，能够切换为放大显示的附近的监视图像，因此比较容易避免监视的失误。另外，在切换为附近区域的监视图像之前，通过广域区域的监视图像，能够预测下一状况，能够不使作业机械的作业效率降低且进行安全性得到充分确保的监视。
另外，根据“前部前端位置”或“行驶速度”，适当地切换为广域区域的监视图像与附近区域的监视图像，因此，操作者的操作负担小，作业效率提高，而且监视的安全性也进一步提高。
(变形例)
上述实施方式中，在对注意范围113进行设定或变更的情况下，在图7或者图8的画面中选择“设定”从而成为图9的判定规则设定画面，将“作业员侵入”选为“有效”，成为广域显示的判定规则设定画面。而且，进行无线接收机10a～10c的灵敏度调整，与之连动地，变更注意范围113。
但是，对于广域显示的情况的显示范围，还可以与注意范围113独立地由操作者任意地进行设定。
图20表示操作按键输入部116而选择了“广域”的状态。该状态下，若持续按下按键输入部116“广域”，则如图21所示，显示“←”键151、“→”键152。若持续按下“←”键151，则如图22所示，监视区域的图像放大。另外，若持续按下“→”键152，则监视区域的图像缩小，返回图21中图示的原本的图像的尺寸。
根据该方法，操作者能够针对无线接收机10a～10c的灵敏度并根据自己的情况变更监视区域，能够与作业机械的移动速度、周围的状况相配合地进行作业效率良好的监视。
另外，作业员还可以改变安装无线接收机的方法，通过接近传感器来检测作业者以及障碍物的位置。
图23表示在通过接近传感器检测的障碍物的位置上显示障碍物标识161、162的监视图像。该情况下，即使障碍物标识161、162是作业员，也不显示作业员信息。图24表示障碍物标识161侵入到周围图像区域111内的状态。障碍物标识161被置换地显示为作业员图像123，该作业员图像123被转换为从上方对通过照相机10a～10c拍摄的作业员的图像进行俯瞰的俯瞰图。另外，图23中图示的障碍物标识162，在位于周围图像区域111的外部的情况下，被置换地显示为表示位于警报范围的外部的情况的接近标识130。
该方法中，虽无法显示与作业员相关的详细的信息，但作业员不必特意携带其它的仪器，能够简便地监视。另外，由于作业员不必特意携带其它的仪器，对于突然侵入的外来者也能够作为监视的对象。即使不能显示与作业员相关的详细的信息，根据附近的监视图像，能够掌握作业机械周边的详细的状况。另外，由于能够进行与广域区域的监视图像的切换，所以能够得到与使用上述的无线接收机10a～10c的情况相同的效果。
此外，上述实施方式中的无线接收机10a～10c、照相机13a～13c的配置位置、个数能够适当地变更。另外，注意区域、第一、第二警戒区域等监视区域的区域数可以更多或更少。
作为作业机械以液压挖掘机为一个例子进行了说明，但本发明也能够用于轮式装载机或起重机等的各种作业机械的周围监视装置。
在以上说明的实施方式中，自动模式选择中，根据作业员向预先设定于作业机械周围的监视区域(第三区域)103的侵入的有无、作业机械的前作业机的驱动状态、作业机械的行驶速度，对图7的广域显示用图像和图8的附近显示用图像进行选择显示。然而，本发明还能够以如下方式实施。
(1)还可以仅根据作业员向监视区域即第三区域103(画面内中为注意范围113)的侵入的有无而对广域显示用图像和附近显示用图像进行选择显示。
(2)还可以根据作业员向监视区域103的侵入的有无和作业机械的前作业机的驱动状态对广域显示用图像和附近显示用图像进行选择显示。
(3)还可以根据作业员向监视区域的侵入的有无和作业机械的行驶速度对广域显示用图像和附近显示用图像进行选择显示。
(4)还可以根据作业员向监视区域的侵入的有无和作业机械的行进方向对广域显示用图像和附近显示用图像进行选择显示。
(5)还可以仅根据作业机械的前作业机的驱动状态对广域显示用图像和附近显示用图像进行选择显示。该情况下，例如，在前作业机为正在伸长的情况下显示广域显示用图像，正在缩短则显示附近显示用图像。
(6)还可以仅根据作业机械的行驶速度对广域显示用图像和附近显示用图像进行选择显示。该情况下，例如，当作业机械的行驶速度为高速时显示广域显示用图像，低速时则显示附近显示用图像。
(7)还可以根据作业机械的前作业机的驱动状态和作业机械的行驶速度对广域显示用图像和附近显示用图像进行选择显示。
以上的实施方式中，自动模式选择中，若判定为作业员越过第三区域103的边界103a而接近作业机械，则将显示从广域显示用图像切换为附近显示用图像。然而，也可以为，若判定为作业员越过第二区域102的边界而接近作业机械，则将显示从广域显示用图像切换为附近显示用图像。
此外，本发明的作业机械的周围监视装置，能够在发明的主旨的范围内以各种方式变形而构成。
以下的优先权基础申请的公开内容作为引用文献包含于本申请中。
日本专利申请2010年第139088号(2010年6月18日提出申请)

Claims (10)

1.一种作业机械的周围监视装置，其特征在于，
具备：
显示装置；
作业员位置检测部，其检测在作业机械的周围进行作业的作业员的位置；
拍摄部，其安装于作业机械，拍摄作业机械的周围，并获得周围图像；
图像转换部，其将从所述拍摄部得到的所述作业机械的周围图像转换为从作业机械的上方俯瞰而得到的俯瞰图像；
图像生成部，其根据通过所述图像转换部转换的所述俯瞰图像、以及从所述作业员位置检测部得到的作业员的位置生成监视用图像；
显示控制部，其将所述监视用图像显示于所述显示装置；
判断部，其判断作业员的位置是否存在于预先设定的监视区域内；
多个作业机械状态检测部，其检测包含作业机械的行驶速度在内的作业机械的姿势或者驱动状态，
所述图像生成部根据基于所述判断部的判断结果，或者来自至少一个所述作业机械状态检测部的信息，生成多个监视用图像，该监视用图像显示设定于所述作业机械的周围的范围不同的监视范围内的状况。
2.如权利要求1所述的作业机械的周围监视装置，其特征在于，
所述多个监视用图像包括：附近显示用图像，其表示设定于所述作业机械的周围的附近区域的状况；广域显示用图像，其表示在所述作业机械的周围包含所述附近区域而设定的广域区域的状况。
3.如权利要求2所述的作业机械的周围监视装置，其特征在于，
所述判断部判断将所述监视区域作为所述广域区域而设定且所述作业员的位置是否存在于所述监视区域内。
4.如权利要求2所述的作业机械的周围监视装置，其特征在于，
所述判断部判断将所述监视区域作为所述附近区域而设定且所述作业员的位置是否存在于所述监视区域内。
5.如权利要求2～4的任一项所述的作业机械的周围监视装置，其特征在于，
还具备第一输入部，当在所述显示装置中显示所述广域显示用图像时，该第一输入部接受用于使所述广域显示用图像放大、缩小的操作，
在通过所述第一输入部接受操作期间，所述图像生成部使所述广域显示用图像的大小变化。
6.如权利要求2～5的任一项所述的作业机械的周围监视装置，其特征在于，
还具备第二输入部，其用于供用户通过手动选择所述附近显示用图像和所述广域显示用图像的某一方。
7.如权利要求2～6的任一项所述的作业机械的周围监视装置，其特征在于，
若通过所述判断部判断为所述作业员的位置不在所述监视区域内，则所述图像生成部生成所述广域显示用图像，所述显示控制部将所述广域显示用图像显示于所述显示装置。
8.如权利要求2～6的任一项所述的作业机械的周围监视装置，其特征在于，
作业机械具备以能够伸缩的方式构成的前作业机，
即使通过所述判断部判断为所述作业员的位置存在于所述监视区域内，在通过所述作业机械状态检测部检测到所述前作业机为正在伸长的情况下，所述图像生成部生成所述广域显示用图像，所述显示控制部将所述广域显示用图像显示于所述显示装置。
9.如权利要求2～6的任一项所述的作业机械的周围监视装置，其特征在于，
作业机械具备以能够伸缩的方式构成的前作业机，
即使通过所述判断部判断为所述作业员的位置存在于所述监视区域内，并且，通过所述作业机械状态检测部检测到所述前作业机为正在缩短，若通过所述作业机械状态检测部检测到作业机械的行驶速度与规定的速度相比为高速，则所述图像生成部生成所述广域显示用图像，所述显示控制部将所述广域显示用图像显示于所述显示装置。
10.如权利要求1～9的任一项所述的作业机械的周围监视装置，其特征在于，
通过所述图像生成部生成的附近显示用图像是俯瞰图像，广域显示用图像是包含将所述俯瞰图像缩小的图像以及对所述附近区域外周部的规定范围的状况示意性地进行表示的图像的显示图像。
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