CN103857852B - 挖掘机械的显示系统及挖掘机械 - Google Patents

Abstract

挖掘机械的显示系统包括：对与具备包括铲斗在内的工作机的挖掘机械的当前位置及姿态相关的信息进行检测的车辆状态检测部；对工作对象的表示目标形状的目标面的位置信息进行储存的储存部；将铲斗、设计面及所述目标面的位置信息显示于画面的显示部；根据与挖掘机械的当前位置及姿态相关的信息来求出铲斗的齿尖的位置，并在铲斗的至少一部分进入了与目标面正交的方向上的目标面的周围的规定范围时，使根据齿尖的位置求出的、存在于规定范围内的齿尖的轨迹显示在显示部的画面中的处理部。

Description

挖掘机械的显示系统及挖掘机械

技术领域

本发明涉及挖掘机械的显示系统及具备其的挖掘机械。

背景技术

通常而言，液压挖掘机等挖掘机械通过操作人员对操作杆进行操作，由此对包括铲斗在内的工作机进行驱动，从而对工作对象的地面等进行挖掘。例如，在专利文献1中记载有在由挖掘疏浚船进行的疏浚时，能够将铲斗的爪尖的深度的轨迹以短时间的方式保持在监视画面中的技术。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】：日本特开2009-150218号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

采用液压挖掘机等挖掘机械，将施工对象的设计面的一部分作为目标面，在按照上述的方式来对工作对象的地面进行挖掘时，挖掘机械的操作者尤其需要目标面的附近处的信息。专利文献1的技术从较浅的位置到目标疏浚深度为止来显示爪尖的轨迹，故在显示装置的画面中还显示有目标面的附近以外的信息。由此，在专利文献1的技术中，存在对于以施工对象的设计面的一部分作为目标面，并按照该内容对工作对象的地面进行挖掘的挖掘机械的操作者而言，无法易于理解地提供与施工结果相关的信息的可能性。

本发明的目的在于，在挖掘机械的操作者按照设计面来推进施工时，易于理解地对操作者提供与施工结果相关的信息。

【用于解决课题的手段】

根据本发明，提供一种挖掘机械的显示系统，该挖掘机械具有：包括铲斗在内的工作机；安装所述工作机的主体部，所述挖掘机械的显示系统包括：车辆状态检测部，其对与所述挖掘机械的当前位置及姿态相关的信息进行检测；储存部，其对工作对象的设计面的位置信息和表示目标形状的目标面的位置信息进行储存；显示部，其在画面中显示所述铲斗、所述设计面及所述目标面的位置信息；处理部，其根据与所述挖掘机械的当前位置及姿态相关的信息来求出所述铲斗的齿尖的位置，并在所述铲斗的至少一部分进入了与所述目标面正交的方向上的所述目标面的周围的规定范围时，使根据所述齿尖的位置求出的、存在于所述规定范围内的所述齿尖的轨迹显示在所述显示部的画面中。

在本发明中，优选的是，在所述铲斗从所述规定范围离开之后，所述铲斗再次进入了所述规定范围时，所述处理部将已经处于表示中的所述齿尖的轨迹消除，并使再次进入了所述规定范围的所述铲斗的所述齿尖的轨迹显示在所述画面中。

在本发明中，优选的是，所述处理部根据作为沿相对于所述目标面垂直的方向扩展的空间且包括基于所述铲斗的挖掘范围在内的规定的范围和所述铲斗的位置关系，对所述轨迹的至少一部分进行消除。

在本发明中，优选的是，包括所述挖掘范围在内的规定的范围比所述铲斗的宽度大。

在本发明中，优选的是，所述处理部根据搭载所述工作机的上部回旋体回旋的情况，对所述轨迹的至少一部分进行消除。

在本发明中，优选的是，所述处理部根据所述主体部移动的情况，对所述轨迹的至少一部分进行消除。

在本发明中，优选的是，在所述目标面变得不为工作对象时或者在所述目标面发生了变更时，所述处理部将显示在所述显示装置的所述画面中的所述轨迹消除。

在本发明中，优选的是，所述规定范围的大小能够变更。

在本发明中，优选的是，所述规定范围的大小为与对所述设计面进行施工时的公差相当的大小。

在本发明中，优选的是，所述处理部根据所述铲斗的所述齿尖与所述目标面或者所述设计面的距离，报知作为警报的声音。

在本发明中，优选的是，所述处理部根据所述铲斗的所述齿尖与所述目标面或者所述设计面的距离，对报知所述声音的形态进行变更。

在本发明中，优选的是，所述处理部在所述显示部的所述画面中显示用于表示所述铲斗的齿尖的位置的引导用的指标。

根据本发明，提供一种具备上述的挖掘机械的显示系统的挖掘机械。

本发明在挖掘机械的操作者按照设计面来推进施工时，能够易于理解地对操作者提供与施工结果相关的信息。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的液压挖掘机100的立体图。

图2是液压挖掘机100的侧视图。

图3是液压挖掘机100的后视图。

图4是表示液压挖掘机100所具备的控制系统的框图。

图5是表示由设计地形数据示出的设计地形的图。

图6是表示引导画面的一例的图。

图7是表示引导画面的一例的图。

图8是用于对求出铲斗8的齿尖P3的当前位置的方法的一例进行说明的图。

图9是用于对求出铲斗8的齿尖P3的当前位置的方法的一例进行说明的图。

图10是表示在显示部42的画面42P中显示铲斗8的齿尖P3的轨迹TLi的例子的图。

图11是表示使齿尖轨迹TLi显示于显示部42的画面42P中的显示顺序的一例的流程图。

图12是表示显示有齿尖轨迹TLi的显示部42的画面42P的状态的图。

图13是表示显示有齿尖轨迹TLi的显示部42的画面42P的状态的图。

图14是表示显示有齿尖轨迹TLi的显示部42的画面42P的状态的图。

图15是表示显示有齿尖轨迹TLi的显示部42的画面42P的状态的图。

图16是表示齿尖轨迹TLi的显示形态的图。

图17是用于对作为沿相对于目标面70垂直的方向扩展的空间，且包括基于铲斗8的目标面70的挖掘范围在内的规定的范围进行说明的图。

图18是表示铲斗8移动时的齿尖轨迹TLi的显示形态的图。

图19是表示铲斗8移动时的齿尖轨迹TLi的显示控制的处理顺序的一例的流程图。

图20是表示铲斗8与水平方向规定范围AS的关系的图。

图21是表示铲斗8与水平方向规定范围AS的关系的图。

图22是表示铲斗8与水平方向规定范围AS的关系的图。

图23-1是用于对作为沿相对于目标面70垂直的方向扩展的空间，且包括基于铲斗8的目标面70的挖掘范围在内的规定的范围进行说明的图。

图23-2是用于对作为沿相对于目标面70垂直的方向扩展的空间，且包括基于铲斗8的目标面70的挖掘范围在内的规定的范围进行说明的图。

图24-1是表示铲斗8与水平方向规定范围AS的关系的图。

图24-2是表示铲斗8与水平方向规定范围AS的关系的图。

具体实施方式

关于用于实施本发明的方式(实施方式)，边参考附图边进行详细的说明。并不是通过以下的实施方式所记载的内容来限定本发明。另外，以下的实施方式对作为挖掘机械的一例的液压挖掘机进行说明，但在以下的实施方式中作为对象的挖掘机械只要具有挖掘或者回填的功能，并不是局限于液压挖掘机。

<挖掘机械的整体结构>

图1是本实施方式所涉及的液压挖掘机100的立体图。图2是液压挖掘机100的侧视图。图3是液压挖掘机100的后视图。图4是表示液压挖掘机100所具备的控制系统的框图。图5是表示由设计地形数据示出的设计地形的图。在本实施方式中，作为挖掘机械的液压挖掘机100具有作为主体部的车辆主体1和工作机2。车辆主体1具有上部回旋体3和行驶装置5。上部回旋体3在发动机室3EG的内部收容有未图示的动力产生装置及液压泵等装置。发动机室3EG配置在上部回旋体3的一端侧。

在本实施方式中，液压挖掘机100将例如柴油发动机等内燃机作为动力产生装置，但液压挖掘机100不局限于这样的结构。液压挖掘机100也可以为例如具备由内燃机、发电电动机及蓄电装置组合而成的、所谓的混合动力方式的动力产生装置的结构等。

上部回旋体3具有驾驶室4。驾驶室4载置在上部回旋体3的另一端侧。即，驾驶室4配置在与配置有发动机室3EG的一侧的相反的一侧。在驾驶室4内配置有图4所示的显示输入装置38及操作装置25。关于这些装载在后叙述。行驶装置5具有履带5a、5b。行驶装置5通过未图示的液压马达驱动而使履带5a、5b旋转来行驶，从而使液压挖掘机100行驶。工作机2安装在上部回旋体3的驾驶室4的侧方侧。

需要说明的是，液压挖掘机100也可以为具备如下所述的行驶装置的挖掘机，即，该行驶装置具备代替履带5a、5b的轮胎，将未图示的柴油发动机的驱动力经由变速器向轮胎传递而能够行驶。例如，作为这样的方式的液压挖掘机100可以为轮式液压挖掘机。另外，液压挖掘机100也可以例如为挖掘装载机，该挖掘装载机具有如下的结构，即，具备具有上述那样的轮胎的行驶装置，进而在车辆主体(主体部)安装有工作机，且不具备图1那样的上部回旋体及其回旋机构。即，挖掘装载机为具备在车辆主体安装有工作机而构成车辆主体的一部分的行驶装置的装置。

上部回旋体3的、配置有工作机2及驾驶室4的一侧为前方，配置有发动机室3EG的一侧为后方。面向前方的左侧为上部回旋体3的左方，面向前方的右侧为上部回旋体3的右方。另外，液压挖掘机100或者车辆主体1以上部回旋体3为基准而行驶装置5侧为下方，以行驶装置5为基准而上部回旋体3侧为上方。在液压挖掘机100设置在水平面上的情况下，下方为铅垂方向、即重力的作用方向侧，上方为铅垂方向的相反侧。

工作机2具有：斗杆6；动臂7；铲斗8；斗杆工作缸10；动臂工作缸11；铲斗工作缸12。斗杆6的基端部经由斗杆销13而能够摆动地安装在车辆主体1的前部。动臂7的基端部经由动臂销14而能够摆动地安装在斗杆6的前端部。在动臂7的前端部经由铲斗销15而能够摆动地安装有铲斗8。

如图2所示，斗杆6的长度、即从斗杆销13到动臂销14为止的长度为L1。动臂7的长度、即从动臂销14的中心到铲斗销15的中心为止的长度为L2。铲斗8的长度、即从铲斗销15的中心到铲斗8的齿尖P3为止的长度为L3。齿尖P3为安装在铲斗8的与铲斗销15相反的一侧上的齿8B的前端。

图1所示的斗杆工作缸10、动臂工作缸11及铲斗工作缸12分别为通过工作油的压力(以下，适当称为“液压”)来驱动的液压工作缸。斗杆工作缸10驱动斗杆6，使该斗杆6升降。动臂工作缸11驱动动臂7，使该动臂7围绕动臂销14转动。铲斗工作缸12驱动铲斗8，使该铲斗8围绕铲斗销15转动。在斗杆工作缸10、动臂工作缸11及铲斗工作缸12等液压工作缸与未图示的液压泵之间配置有图4所示的比例控制阀37。后述的工作机用电子控制装置26通过对比例控制阀37进行控制，由此对向斗杆工作缸10、动臂工作缸11及铲斗工作缸12供给的工作油的流量进行控制。其结果是，对斗杆工作缸10、动臂工作缸11及铲斗工作缸12的动作进行控制。

如图2所示，在斗杆6、动臂7及铲斗8上分别设有第一行程传感器16、第二行程传感器17及第三行程传感器18。第一行程传感器16、第二行程传感器17及第三行程传感器18为对工作机2的姿态进行检测的姿态检测部。第一行程传感器16对斗杆工作缸10的行程长度进行检测。后述的显示控制装置39(参考图4)根据第一行程传感器16检测出的斗杆工作缸10的行程长度，来算出后述的斗杆6相对于车辆主体坐标系的Za轴的倾斜角θ1。第二行程传感器17对动臂工作缸11的行程长度进行检测。显示控制装置39根据第二行程传感器17检测出的动臂工作缸11的行程长度，来算出动臂7相对于斗杆6的倾斜角θ2。第三行程传感器18对铲斗工作缸12的行程长度进行检测。显示控制装置39根据第三行程传感器18检测出的铲斗工作缸12的行程长度，来算出铲斗8相对于动臂7的倾斜角θ3。

车辆主体1具备位置检测部19。位置检测部19对液压挖掘机100的当前位置进行检测。位置检测部19具有：RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems，GNSS称为“全球导航卫星系统”)用的两个天线21、22(以下，适当称为“GNSS天线21、22”)；三维位置传感器23；倾斜角传感器24。GNSS天线21、22设置在车辆主体1、更具体而言上部回旋体3上。在本实施方式中，GNSS天线21、22沿着后述的车辆主体坐标系的Ya轴而分离恒定距离地设置。需要说明的是，能够通过对位置检测部19和上述的姿态检测部(这些车辆状态检测部)来对挖掘机械的位置及姿态这样的车辆状态进行检测。

需要说明的是，优选的是，GNSS天线21、22设置在作为上部回旋体3之上的、沿着液压挖掘机100的左右方向分离的两端位置处。另外，也可以设置在作为上部回旋体3之上的、未图示的平衡重(上部回旋体3的后端)或者驾驶室4的后方。无论是哪种设置方式，GNSS天线21、22设置在尽可能分离的位置时可提高液压挖掘机100的当前位置的检测精度。另外，优选GNSS天线21、22设置在尽量不妨碍操作人员的视野的位置。另外，能够通过位置检测部19和姿态检测部(这些车辆状态检测部)来对挖掘机械(本实施方式中为液压挖掘机100)的当前位置及姿态这样的车辆状态进行检测。

GNSS天线21、22接收到的与GNSS电波相应的信号向三维位置传感器23输入。三维位置传感器23对GNSS天线21、22的设置位置P1、P2的位置进行检测。如图3所示，倾斜角传感器24对重力所作用的方向、即车辆主体1的宽度方向相对于铅垂方向Ng的倾斜角θ4(以下，适当称为“倾滚角θ4”)进行检测。需要说明的是，在本实施方式中，宽度方向是指铲斗8的宽度方向，且与上部回旋体3的宽度方向、即左右方向一致。不过，在工作机2具备后述的倾斜式铲斗的情况下，也有可能铲斗的宽度方向与上部回旋体3的宽度方向不一致。

液压挖掘机100具备：操作装置25；工作机用电子控制装置26；工作机控制装置27；挖掘机械的显示系统(以下，适当称为“显示系统”)101。操作装置25具有：工作机操作构件31；工作机操作检测部32；行驶操作构件33；行驶操作检测部34。工作机操作构件31为操作人员用于操作工作机2的构件，例如为控制手柄或者操作杆。另外，工作机操作构件31及工作机操作检测部32为两组(图4中仅仅图示出一组)。在驾驶室4内的未图示的操作人员座席的左右各自设有工作机操作构件31。例如通过对设置在右方的工作机操作构件31进行操作，由此能够使铲斗8及斗杆6动作，通过对设置在左方的工作机操作构件31进行操作，由此能够使动臂7及上部回旋体3动作。工作机操作检测部32对工作机操作构件31的操作内容进行检测，并将其作为检测信号向工作机用电子控制装置26输送。

行驶操作构件33为操作人员用于对液压挖掘机100的行驶进行操作的构件，例如为控制手柄或者操作杆。另外，行驶操作构件33及行驶操作检测部34为两组(图4中仅仅图示出一组)。在驾驶室4内的未图示的操作人员座席的前方沿着左右排列地设置有行驶操作构件33。通过对设置在右侧的行驶操作构件33进行操作，由此能够使右侧的履带5a动作，通过对设置在左侧的行驶操作构件33进行操作，由此能够使左侧的履带5b动作。行驶操作检测部34对行驶操作构件33的操作内容进行检测，并将其作为检测信号向工作机用电子控制装置26输送。

工作机用电子控制装置26具有包括RAM(Random Access Memory)及ROM(Read Only Memory)中的至少一方的工作机侧储存部35及CPU(Central Processing Unit)等运算部36。工作机用电子控制装置26主要对工作机2进行控制。工作机用电子控制装置26生成用于与工作机操作构件31的操作对应而使工作机2动作的控制信号，并将该控制信号向工作机控制装置27输出。工作机控制装置27具有比例控制阀37，根据来自工作机用电子控制装置26的控制信号对比例控制阀37进行控制。与来自工作机用电子控制装置26的控制信号对应的流量的工作油从比例控制阀37流出，向斗杆工作缸10、动臂工作缸11及铲斗工作缸12中的至少一个供给。于是，图1所示的斗杆工作缸10、动臂工作缸11及铲斗工作缸12与从比例控制阀37供给来的工作油对应地被驱动。其结果是，工作机2动作。

<显示系统28>

显示系统28为用于向操作人员提供用于对工作区域内的地面进行挖掘而形成为后述的设计面那样的形状的信息的系统。显示系统28除了具有上述的斗杆工作缸10、动臂工作缸11及铲斗工作缸12、三维位置传感器23及倾斜角传感器24、第一行程传感器16、第二行程传感器17及第三行程传感器18以外，还具有作为显示装置的显示输入装置38、显示控制装置39、包括用于报知警报音的扬声器等的声音产生装置46。

显示输入装置38具有触摸面板式的输入部41和LCD(Liquid CrystalDisplay)等显示部42。显示输入装置38对用于提供进行挖掘用的信息的引导画面进行显示。另外，在引导画面中显示有各种键。作为操作者的操作人员(在对液压挖掘机100进行检查或者修理时修护人员)通过接触引导画面上的各种键，从而能够执行显示系统28的各种功能。关于引导画面在后进行详细的说明。

显示控制装置39执行显示系统28的各种功能。显示控制装置39为具有包括RAM及ROM中的至少一方的储存部43、CPU等处理部44的电子控制装置。储存部43储存有工作机数据。工作机数据包括上述的斗杆6的长度L1、动臂7的长度L2、铲斗8的长度L3。另外，工作机数据还包括斗杆6的倾斜角θ1、动臂7的倾斜角θ2及铲斗8的倾斜角θ3各自的最小值及最大值。

显示控制装置39和工作机用电子控制装置26能够经由无线或者有线的通信机构而彼此通信。显示控制装置39的储存部43储存有预先制成的设计地形数据。设计地形数据为与三维的设计地形的形状及位置相关的信息。设计地形表示作为工作对象的地面的目标形状。显示控制装置39根据设计地形数据及来自上述的各种传感器的检测结果等信息，使引导画面显示于显示输入装置38中。具体而言，如图5所示，设计地形通过由三角形多面体分别表现出的多个设计面45来构成。需要说明的是，在图5中，仅仅对于多个设计面中的一个标以符号45，其他的设计面的符号省略。目标工作对象为这些设计面45中的一个或者多个设计面。操作人员选择这些设计面45中的一个或者多个设计面作为目标面70。目标面70为多个设计面45中的自此被挖掘的面。显示控制装置39在显示输入装置38中显示用于将目标面70的位置向操作人员通报的引导画面。

<引导画面>

图6、图7是表示引导画面的一例的图。引导画面为表示目标面70与铲斗8的齿尖P3的位置关系，以使作为工作对象的地面形成为与目标面70相同的形状的方式对液压挖掘机100的工作机2进行引导的画面。如图6及图7所示，引导画面包括粗挖掘模式的引导画面(以下，适当称为“粗挖掘画面53”)和精细挖掘模式的引导画面(以下，适当称为“精细挖掘画面54”)。

(粗挖掘画面53)

图6所示的粗挖掘画面53显示在显示部42的画面42P中。粗挖掘画面53包括：表示工作区域的设计地形(包括目标面70在内的设计面45)和液压挖掘机100的当前位置的俯视图53a；表示目标面70和液压挖掘机100的位置关系的侧视图53b。粗挖掘画面53的俯视图53a通过多个三角形多面体而表现出在俯视观察下的设计地形。更具体而言，俯视图53a将作为液压挖掘机100回旋的平面的回旋平面作为投影面而表现出设计地形。因而，俯视图53a为从液压挖掘机100的正上方观察时的俯瞰图，且在液压挖掘机100倾斜时设计面45也倾斜。

另外，从多个设计面45作为目标工作对象所选择出的目标面70通过与其他的设计面45不同的颜色来表示。需要说明的是，在图6中，液压挖掘机100的当前位置由在俯视观察下的液压挖掘机100的图标61来表示，但也可以由其他的符号来表示。另外，俯视图53a包括用于使液压挖掘机100与目标面70正对的信息。用于使液压挖掘机100与目标面70正对的信息作为目标面正对罗盘73来表示。目标面正对罗盘73为例如箭头形状的指针73I沿着箭头R方向旋转来表示相对于目标面70的正对方向和需要使液压挖掘机100回旋的方向的图标。液压挖掘机100的操作人员能够利用目标面正对罗盘73而对向目标面70的正对度进行确认。

粗挖掘画面53的侧视图53b包括：表示目标面70和铲斗8的齿尖P3的位置关系的图像；表示目标面70和铲斗8的齿尖P3之间的距离的距离信息。具体而言，侧视图53b包括：设计面线74；目标面线79；在侧视观察下的液压挖掘机100的图标75。设计面线74表示目标面70以外的设计面45的剖面。目标面线79表示目标面70的剖面。如图5所示，设计面线74和目标面线79通过算出通过铲斗8的齿尖P3的当前位置的平面77与设计面45的交线80而求出。交线80由显示控制装置39的处理部44求出。关于求出铲斗8的齿尖P3的当前位置的方法在后进行说明。

在侧视图53b中，目标面线79通过与设计面线74不同的颜色来表示。需要说明的是，在图6中改变线种类来表现出目标面线79和设计面线74。另外，在侧视图53b中，比目标面线79及设计面线74更靠地下侧的区域和比这些线段更靠空中侧的区域由不同的颜色来表示。在图6中，通过对于比目标面线79及设计面线74更靠地下侧的区域标以阴影，由此来表现出颜色的差异。

表示目标面70和铲斗8的齿尖P3之间的距离的距离信息包括数值信息83和图形信息84。数值信息83为表示铲斗8的齿尖P3与目标面70之间的最短距离的数值。图形信息84为以图形表示铲斗8的齿尖P3与目标面70的距离的信息。图形信息84为用于表示铲斗8的齿尖P3的位置的引导用的指标。具体而言，图形信息84包括：索引条84a；表示索引条84a中的铲斗8的齿尖P3与目标面70之间的距离相当于零的位置的索引标记84b。索引条84a对应于铲斗8的前端与目标面70的最短距离而使各索引条84a亮灯。需要说明的是，图形信息84的显示的接通/断开设为能够通过液压挖掘机100的操作人员对于输入部41进行的操作来变更即可。

如上所述，在粗挖掘画面53中，显示出表示目标面线79与液压挖掘机100的相对位置关系及铲斗8的齿尖P3与目标面线79的最短距离的数值。液压挖掘机100的操作人员通过使铲斗8的齿尖P3沿着目标面线79移动，由此能够容易地将当前的地形挖掘为成为设计地形。需要说明的是，在粗挖掘画面53中显示有用于对引导画面进行切换的画面切换键65。操作人员通过对画面切换键65进行操作，由此能够从粗挖掘画面53向精细挖掘画面54切换。

(精细挖掘画面54)

图7所示的精细挖掘画面54显示在显示部42的画面42P中。精细挖掘画面54与粗挖掘画面53相比，更为详细地示出了目标面70与液压挖掘机100的位置关系。即，精细挖掘画面54与粗挖掘画面53相比，更为详细地示出了目标面70与铲斗8的齿尖P3的位置关系。精细挖掘画面54包括：表示目标面70与铲斗8的主视图54a；表示目标面70与铲斗8的侧视图54b。在精细挖掘画面54的主视图54a中包含有表示在主视观察下的铲斗8的图标89和表示在主视观察下的目标面70的剖面的线78(以下，适当称为“目标面线78”)。所谓“主视观察”，是指从与图1、图2所示的铲斗销15的延伸方向正交的方向观察的情况。

目标面线78如以下所述来求出。从铲斗8的齿尖P3向铅垂方向(重力方向)垂下垂线时，包含该垂线在内的平面与目标面70相交时所形成的交线为目标面线78。即，成为全局坐标系中的目标面线78。另一方面，在以作为与车辆主体1的上下方向的线平行的位置关系为条件，进而从铲斗8的齿尖P3朝向目标面70垂下线时，包含该线在内的平面与目标面70相交时所形成的交线也可以为目标面线78。即，成为车辆主体坐标系中的目标面线78。在哪一种坐标系中是否显示目标面线78均能够通过操作人员操作输入部41的未图示的切换键来进行选择。

精细挖掘画面54的侧视图54b中包括：在侧视观察下的铲斗8的图标90；设计面线74；目标面线79。另外，在精细挖掘画面54的主视图54a和侧视图54b中分别显示有表示目标面70与铲斗8的位置关系的信息。所谓“侧视观察”，是指从图1、图2所示的铲斗销15的延伸方向(铲斗8的转动中心轴向)观察的情况。

在主视图54a中表示目标面70与铲斗8的位置关系的信息包括距离信息86a和角度信息86b。距离信息86a表示铲斗8的齿尖P3与目标面70之间的车辆主体坐标系中的Za方向上的距离。在此，主视图54a所示的距离信息86a也可以为全局坐标系Z中的距离。该距离为铲斗8的齿尖P3的宽度方向上的位置中的相对于目标面70的最接近位置与目标面线78之间的距离。需要说明的是，距离信息86a也可以设定为非显示。在主视图54a中，表示最接近位置的标记86c与铲斗8的主视图的图标89重叠显示出。角度信息86b为表示目标面70与铲斗8之间的角度的信息。具体而言，角度信息86b为通过铲斗8的齿尖P3的虚拟线段与目标面线78之间的角度。

在侧视图54b中，表示目标面70与铲斗8的位置关系的信息包括距离信息87a和角度信息87b。距离信息87a表示铲斗8的齿尖P3与目标面70之间的最短距离、即与目标面70的面垂直的方向上的铲斗8的前端与目标面70之间的距离。或者是，在侧视图54b中，也可以将铲斗8的齿尖和从该齿尖沿着铅垂方向垂下的线与目标面70相交的点的距离作为距离信息87a而示出。另外，角度信息87b为表示目标面70与铲斗8之间的角度的信息。具体而言，显示于侧视图54b中的角度信息87b为铲斗8的底面与目标面线79之间的角度。

精细挖掘画面54包括以图形表示上述的铲斗8的齿尖P3与目标面70的距离的图形信息84。图形信息84与粗挖掘画面53的图形信息84同样地，具有索引条84a和索引标记84b。如上所述，在精细挖掘画面54中，详细地示出了目标面线78、79与铲斗8的齿尖P3的相对位置关系。液压挖掘机100的操作人员通过使铲斗8的齿尖P3沿着目标面线78、79移动，由此能够进一步容易地将当前的地形挖掘为成为与三维的设计地形相同的形状。需要说明的是，在精细挖掘画面54中与上述的粗挖掘画面53同样地显示有画面切换键65。操作人员通过对画面切换键65进行操作，由此能够从精细挖掘画面54向粗挖掘画面53切换。

<求出铲斗8的齿尖P3的当前位置的方法>

目标面线79根据铲斗8的齿尖P3的当前位置来算出。显示控制装置39根据三维位置传感器23、第一行程传感器16、第二行程传感器17、第三行程传感器18及倾斜角传感器24等的检测结果，来求出全局坐标系{X，Y，Z}下的铲斗8的齿尖P3的当前位置。在本实施方式中，铲斗8的齿尖P3的当前位置如以下所述来求出。

图8、图9是用于对求出铲斗8的齿尖P3的当前位置的方法的一例进行说明的图。图8是液压挖掘机100的侧视图，图9是液压挖掘机100的后视图。在求出铲斗8的齿尖P3的当前位置时，显示控制装置39如图8、图9所示，求出以上述的GNSS天线21的设置位置P1作为原点的车辆主体坐标系{Xa，Ya，Za}。在本例中，液压挖掘机100的前后方向、即车辆主体1的坐标系(车辆主体坐标系)COM的Ya轴方向相对于全局坐标系COG的Y轴方向倾斜。另外，车辆主体坐标系COM下的斗杆销13的坐标为(0，Lb1，-Lb2)，且储存在预先显示控制装置39的储存部43中。

图2及图4所示的三维位置传感器23对GNSS天线21、22的设置位置P1、P2进行检测。根据检测出的设置位置P1、P2的坐标位置，利用式(1)而算出Ya轴方向的单位矢量。

【数1】

Ya＝(P1-P2)/|P1-P2|     …(1)

如图8所示，当将通过由Ya与Z这两个矢量表示的平面且与Ya垂直的矢量Z’导入时，式(2)及式(3)的关系成立。式(3)的c为常数。根据式(2)及式(3)，Z’如式(4)那样来表示。当将与Ya及Z’垂直的矢量设为X’时，X’由式(5)来表示。

【数2】

(Z′，Ya)＝0    …(2)

【数3】

Z′＝(1-c)×Z+c×Ya      …(3)

【数4】

Z′＝Z+{(Z，Ya)/((Z，Ya)-1)}×(Ya-Z)    …(4)

【数5】

X′＝Ya⊥Z′    …(5)

如图9所示，车辆主体坐标系COM为使其围绕Ya轴旋转了上述的倾滚角θ4的坐标系，故如式(6)那样来表示。

【数6】

$\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{Xa}& \mathrm{Ya}& \mathrm{Za}\end{array}\right]=\begin{array}{c}\left[\begin{array}{ccc}{X}^{\&prime;}& \mathrm{Ya}& Z^{\&prime;}\end{array}\right]\end{array}\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\&theta;}4& 0& \sin \mathrm{\&theta;}4\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\&theta;}4& 0& \cos \mathrm{\&theta;}4\end{array}\right]\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(6\right)$

另外，根据第一行程传感器16、第二行程传感器17及第三行程传感器18的检测结果，算出上述的斗杆6、动臂7、铲斗8的当前的倾斜角θ1、θ2、θ3。车辆主体坐标系COM内的铲斗8的齿尖P3的坐标(xat，yat，zat)可以利用倾斜角θ1、θ2、θ3及斗杆6、动臂7、铲斗8的长度L1、L2、L3而通过式(7)、式(8)及式(9)来求出。铲斗8的齿尖P3设为在车辆主体坐标系COM的Ya-Za平面内移动。全局坐标系COG中的铲斗8的齿尖P3的坐标可以通过式(10)来求出。全局坐标系COG中的齿尖P3的坐标为齿尖P3的位置。

【数7】

xat＝0       …(7)

【数8】

yat＝Lb1+L1×sinθ1+L2×sin(θ1+θ2)+L3×sin(θ1+θ2+θ3)    …(8)

【数9】

zat＝-Lb2+L1×cosθ1+L2×cos(θ1+θ2)+L3×cos(θ1+θ2+θ3)      …(9)

【数10】

P3＝xat·Xa+yat·Ya+zat·Za+P1     …(10)

显示控制装置39根据如上述那样算出的铲斗8的齿尖P3的当前位置和储存于储存部43中的设计地形数据，如图5所示那样，来算出三维设计地形与通过铲斗8的齿尖P3的平面(以下，适当称为“Ya-Za平面77”)相交的交线80。然后，显示控制装置39将该交线80中的通过目标面70的部分作为上述的目标面线79而显示在引导画面中。接着，关于图4所示的显示控制装置39使铲斗8对作为工作对象的地面进行挖掘时的齿尖P3的轨迹显示在显示输入装置38的显示部42的画面42P中的例子进行说明。

<铲斗8的齿尖P3的轨迹显示>

图10是表示在显示部42的画面42P中显示铲斗8的齿尖P3的轨迹TLi的例子的图。在本实施方式中，显示控制装置39、更具体而言处理部44根据与液压挖掘机100的当前位置相关的信息来求出铲斗8的齿尖P3的位置。然后，在铲斗8的至少一部分进入与目标面70正交的方向上的目标面70的周围的规定范围AI时，处理部44将根据齿尖P3的位置求出的、存在于规定范围AI内的齿尖P3的轨迹(以下，适当称为“齿尖轨迹”)TLi作为与施工结果相关的信息而显示在显示部42的画面42P中。通过如此处理，液压挖掘机100的操作人员能够通过齿尖轨迹TLi而利用显示部42的画面42P来确认铲斗8实际挖掘的状态。其结果是，操作人员通过对齿尖轨迹TLi进行视觉辨识，由此能够一边确认当前的施工状况一边进行施工，故工作效率得以提高。另外，在规定范围AI之外存在有齿尖P3时，不显示其轨迹。即，设计面(或者目标面)附近以外的多余的信息未显示在画面42P中，因此，在液压挖掘机100的操作人员按照设计面推进施工时，显示系统28能够易于理解地对操作人员提供与施工结果相关的信息。

在本实施方式中，对于在上述的精细挖掘画面54中显示齿尖轨迹TLi的例子进行了说明，但也可以在粗挖掘画面53中显示该齿尖轨迹TLi。如图10所示，齿尖轨迹TLi显示在精细挖掘画面54的侧视图54b中。即，齿尖轨迹TLi为侧视观察下的铲斗8的齿尖P3的轨迹。

在侧视图54b中显示有在侧视观察下的铲斗8的图标90。另外，在侧视图54b中显示有表示在侧视观察下的目标面70的剖面的目标画线79和用于对与目标面70正交的方向上的规定范围AI进行限定的地表侧画线Lu及地下侧画线Ld(图10的双点划线)。地表侧画线Lu及地下侧画线Ld与目标画线79平行。在主视图54a中显示有表示在主视观察下的铲斗8的图标89及在主视观察下的目标面70的剖面的目标画线78和后述的第一平面Pu及第二平面Pd。

规定范围AI为，在与目标面70正交的方向(图10的单点划线n延伸的方向)上由第一平面Pu和第二平面Pd所围成的范围，该第一平面Pu存在于从目标面70朝向地表面的规定距离tu的位置处且与目标面70平行，该第二平面Pd存在于朝向地面内的规定距离td的距离且与目标面70平行。第一平面Pu与通过铲斗8的齿尖P3的Ya-Za平面77(参考图5)的交线为地表侧画线Lu，第二平面Pd与Ya-Za平面77的交线80为地下侧画线Ld。

在图10中，齿尖轨迹TLi为在规定范围AI内描绘出的实线。在图10中，在规定范围AI的外侧(在本例中为比地表侧画线Lu靠外侧)描绘出的虚线也为铲斗8的齿尖P3的轨迹(以下，适当称为“范围外轨迹”)TLe。在本例中，出于方便而记载有范围外轨迹TLe，但未显示在显示部42的实际的画面42P当中。

限定规定范围AI的规定距离tu、td既可以为相同的大小，也可以为不同。在规定距离tu、td的大小不同时，为了获得施工的精度，优选规定距离td比规定距离tu小。在本实施方式中，规定距离tu、td为相同的大小、即tu＝td。在本实施方式中，规定范围AI的大小、即规定距离tu、td的大小设为与液压挖掘机100对目标面70施工时的公差相当的大小。通过如此设置，能够降低过度挖掘设计面45(目标面70)的可能性，从而抑制施工的精度降低。另外，规定距离tu、td的大小也可以变更。例如，显示控制装置39的处理部44也可以在图4所示的显示输入装置38的显示部42中显示对规定距离tu、td进行变更的菜单，而使液压挖掘机100的操作人员由输入部41来输入变更值。如此，即便在由于设计变更或者实际的施工部位的状况等的不同而需要变更规定范围AI的情况下，也能够灵活地对应，故工作效率得以提高。

在本实施方式中，规定范围AI与图形信息84所具有的多个索引条84a中的、由符号84G表示的范围对应。即，与作为与目标面70正交的方向上的规定范围AI的大小的tu+td相当的大小与由符号84G表示的多个索引条84a的范围对应。在本实施方式中，只要铲斗8的齿尖P3在该范围内移动，则目标面70在设计时的公差的范围内施工。

图形信息84所具有的多个索引条84a中的、由符号84B表示的范围表示规定范围AI的地表侧的外侧。图形信息84所具有的多个索引条84a中的、由符号84Y表示的范围表示规定范围AI的地下侧的外侧。该范围表示超过目标面70的设计时的公差的范围而挖掘目标面70的情况。图形信息84所具有的多个索引条84a中的、由符号84R表示的范围表示规定范围AI的最地下侧的外侧。该范围表示大幅超过目标面70的设计时的公差的范围而挖掘目标面70的情况。

图形信息84所具有的多个索引条84a表示在液压挖掘机100的挖掘时铲斗8的齿尖P3与目标面70的位置关系。即，索引条84a的显示的形态对应于齿尖P3与目标面70的距离而变化。例如，符号84B的范围的索引条84a显示为蓝色，符号84G的范围的索引条84a显示为绿色，符号84Y的范围的索引条84a显示为黄色，符号84R的范围的索引条84a显示为红色。

因而，在铲斗8的齿尖P3位于规定范围AI的地表侧的外侧时，由符号84B表示的范围的索引条84a显示为蓝色。另外，在铲斗8的齿尖P3位于规定范围AI内时，由符号84B表示的范围的索引条84a显示为蓝色，且由符号84G表示的范围的索引条84a显示为绿色。在铲斗8的齿尖P3位于规定范围AI的地下侧的外侧时，由符号84B表示的范围的索引条84a显示为蓝色，由符号84G表示的范围的索引条84a显示为绿色，进而，由符号84Y表示的范围的索引条84a显示为黄色。如此，除了齿尖轨迹TLi的显示以外，通过对应于铲斗8的齿尖P3与目标面70的距离而变更索引条84a的显示的形态，从而液压挖掘机100的操作人员能够进一步容易地掌握铲斗8的齿尖P3是否超过以目标面70为中心的规定范围AI而进行挖掘的情况。其结果是，操作人员在挖掘中容易在规定范围AI内保持铲斗8的齿尖P3，故施工的精度得以提高。

齿尖轨迹TLi在铲斗8的齿尖P3进入规定范围AI内时，显示在规定范围AI内。如此，显示控制装置39能够在显示部42的画面42P中显示被认为是铲斗8的齿尖P3实际挖掘规定范围AI时的齿尖轨迹TLi，因此，液压挖掘机100的操作人员能够在充分必要的范围内确认施工状况。需要说明的是，不局限于此，齿尖轨迹TLi也可以在铲斗8的一部分例如背面进入规定范围AI内时显示在规定范围AI内。如此，在本实施方式中，只要齿尖轨迹TLi在至少铲斗8的一部分进入规定范围AI内时显示即可。

齿尖轨迹TLi在规定范围AI之外不显示，因此，在对于目标面70的一次的挖掘、例如法面为作为工作对象的地面(目标面70)时，通过铲斗8而从法面之上朝向下掘凿规定的深度那样的挖掘结束，在铲斗8的齿尖P3向规定范围AI之外离开之后，规定范围AI的外侧的范围外轨迹TLe不显示。在铲斗8的齿尖P3向规定范围AI之外离开之后，显示在规定范围AI内的齿尖轨迹TLi在到齿尖P3接着进入规定范围AI内为止，一直维持显示。如此，液压挖掘机100的操作人员能够利用显示部42的画面42P来确认铲斗8的齿尖P3挖掘工作对象的地面的履历。另外，显示控制装置39不显示规定范围AI的外侧的范围外轨迹TLe，因此，能够使操作人员可靠地识别工作所需要的目标面70附近的信息。另外，显示控制装置39由于不显示规定范围AI的外侧的范围外轨迹TLe，从而无需将范围外轨迹TLe的数据保存在储存部43中。由此，能够高效且有效地利用储存部43的储存容量。

在上述的例子中，范围外轨迹TLe设为不显示，但本实施方式不局限于此。例如，显示控制装置39也可以使齿尖轨迹TLi和范围外轨迹TLe以各自不同的显示形态而显示在显示部42的画面42P中。作为一例，显示控制装置39也可以使齿尖轨迹TLi由红色的实线表示，使范围外轨迹TLe由比齿尖轨迹TLi不显眼的颜色(本例中例如为淡蓝色)且比表示齿尖轨迹TLi的实线细的虚线来表示。如此，显示控制装置39能够使液压挖掘机100的操作人员识别存在于规定范围AI内的齿尖轨迹TLi。另外，操作人员能够视觉辨识范围外轨迹TLe，因此，在例如使铲斗8沿着工作对象的地面移动的情况下，在改善工作机操作构件31的操作方法来实现工作效率的提高等方面，还能够使范围外轨迹TLe发挥作用。

如此，即便使齿尖轨迹TLi和范围外轨迹TLe以各自不同的显示形态来显示在显示部42的画面42P中，存在于规定范围AI之外的范围外轨迹TLe也难以比存在于规定范围AI内的齿尖轨迹TLi更为显眼。由此，即便范围外轨迹TLe显示在画面42P中，对于液压挖掘机100的操作人员而言，也几乎不妨碍齿尖轨迹TLi的识别。其结果是，在液压挖掘机100的操作人员按照设计面推进施工时，显示系统28能够易于理解地对操作人员提供与施工结果相关的信息。

如上所述，在本实施方式中，使规定范围AI内的齿尖轨迹TLi和规定范围AI之外的范围外轨迹TLe的显示形态不同即可。使两者的显示形态不同的情况除了在显示两者的基础上使各自的显示形态不同以外，也包括不显示范围外轨迹TLe而仅仅显示齿尖轨迹TLi。

在本实施方式中，显示控制装置39也可以根据铲斗8的齿尖P3与目标面70或者未设定于目标面70的设计面45的距离，来报知作为警报的声音。例如，在齿尖P3处于工作对象的地下侧而向规定范围AI之外离开时、即在齿尖P3向比地下侧画线Ld更靠地下侧移动时，显示控制装置39从图4所示的声音产生装置46报知警报音。另外，当铲斗8的齿尖P3超过目标面70或者设计面45而对地面进行挖掘时，由于产生回填等的工时，故无法有效地对设计面45(目标面70)进行施工。由此，显示控制装置39还报知作为基于齿尖P3与设计面45的距离的警报的声音。如此，通过根据齿尖P3与目标面70或者设计面45的距离，来变更报知作为警报的声音的形态，由此能够使液压挖掘机100的操作人员识别对于目标面70或者设计面45过于挖掘的情况。因而，操作人员能够对挖掘量进行调整而将过度的挖掘抑制在最小限度。

另外，在齿尖P3进一步地向地下侧移动时、即在铲斗8的齿尖P3从目标面70向地下侧进一步地远离时，显示控制装置39也可以使警报音变得更大等来使警报音的等级变得更高。即，显示控制装置39在目标面70与铲斗8的齿尖P3的距离越大时，越使警报音的等级变高。如此，能够使操作人员识别过于挖掘目标面70的程度。接着，关于齿尖轨迹TLi的显示顺序的一例进行说明。

<齿尖轨迹TLi的显示顺序>

图11是表示使齿尖轨迹TLi显示在显示部42的画面42P中的显示顺序的一例的流程图。图12至图15是表示显示有齿尖轨迹TLi的显示部42的画面42P的状态的图。在使齿尖轨迹TLi显示在图4所示的显示部42的画面42P中时，在步骤S101中，显示控制装置39、更具体而言处理部44求出铲斗8的齿尖P3的位置(以下，适当称为“齿尖位置”)。齿尖位置的求出方法如上所述。

接着，在步骤S102中，处理部44将在步骤S101中求出的齿尖位置与图12所示的规定范围AI内的位置进行比较，在齿尖位置位于规定范围AI内时(步骤S102，是)，将处理向步骤S103进展。在齿尖位置不位于规定范围AI内时(步骤S102，否)，处理部44重复步骤S101及步骤S102。

在步骤S102中，处理部44将例如齿尖位置(全局坐标系COG中的齿尖P3的坐标)与图12所示的地表侧画线Lu及地下侧画线Ld的位置(全局坐标系COG中的坐标)进行比较，若齿尖位置位于地表侧画线Lu与地下侧画线Ld之间，则齿尖位置设为位于规定范围AI内。另外，若齿尖位置未位于地表侧画线Lu与地下侧画线Ld之间，则处理部44将齿尖位置设为位于规定范围AI外。在本实施方式中，在齿尖位置位于地表侧画线Lu之上或者地下侧画线Ld之上时，也设为位于规定范围AI内。也可以代替地表侧画线Lu及地下侧画线Ld的位置，而采用图10所示的第一平面Pu及第二平面Pd的位置(全局坐标系COG中的坐标)。

在步骤S103中，如果在铲斗8、更具体而言齿尖P3的行进方向侧的规定范围AI内，已经将齿尖轨迹TLi显示在显示部42的画面42P中(步骤S103，是)，则处理部44使处理向步骤S104进展。在步骤S104中，处理部44使齿尖轨迹TLi消除、即使齿尖轨迹TLi的向显示部42的画面42P的显示消除，使处理向步骤S105进展。在步骤S103中，如果在规定范围AI内，齿尖轨迹TLi仍未显示在显示部42的画面42P中(步骤S103，否)，则处理部44使处理向步骤S105进展。

在步骤S105中，如图13所示，处理部44根据当前的齿尖位置而将齿尖轨迹TLi显示在显示部42的画面42P中。此时，齿尖轨迹TLi显示在规定范围AI内、即地表侧画线Lu与地下侧画线Ld之间。图13中，齿尖轨迹TLi与地表侧画线Lu的交点IN表示铲斗8的齿尖P3进入了规定范围AI内的位置。

处理部44通过例如以在与地表侧画线Lu及地下侧画线Ld相同的坐标系来显示齿尖位置且将已经显示在规定范围AI内的齿尖位置与新显示的齿尖位置之间由线来连结的方式进行显示，由此能够显示齿尖轨迹TLi。也就是说，齿尖P3在规定范围AI内移动时，处理部44以规定的周期求出齿尖位置，并将所求出的多个齿尖位置(点)由线(例如直线)来连结，由此来显示齿尖轨迹TLi。需要说明的是，齿尖P3的移动在规定范围AI内停止时(例如，操作人员停止工作机操作构件31的操作时)，优选处理部44中断以规定的周期求出齿尖位置的处理。另外，在如此齿尖P3的移动停止时，也可以不中断求出齿尖位置的处理，而不进行该齿尖位置(点)的显示。即，处理部44在求出齿尖停止的部位处的齿尖位置之后，即便经过规定的周期，只要继续停止，则不求出新的齿尖位置。这是因为，当求出新的齿尖位置而显示点时，多个点重叠显示在大致相同的位置上，故难以对齿尖轨迹TLi进行视觉辨识。也就是说，在规定范围AI内初次显示齿尖位置时，该齿尖位置与齿尖轨迹TLi相当。齿尖轨迹TLi表示作为齿尖位置的集合体(将点由直线连结而成的结构)的、铲斗8的齿尖P3在规定范围AI内移动的路径。需要说明的是，齿尖轨迹TLi由直线将多个点连结而成，但该点的个数预先设有限制，通过与该限制相当的个数的点来求出齿尖轨迹TLi之后，在求出表示新的齿尖位置的点时，处理部44从旧的点起依次删除而对齿尖轨迹TLi进行更新来显示。

接着，在步骤S106中，处理部44求出齿尖位置。接着，进入步骤S107，处理部44将在步骤S106中求出的齿尖位置与图13所示的规定范围AI内的位置进行比较。在齿尖位置位于规定范围AI外时(步骤S107，是)，处理部44使处理向步骤S108进展。在齿尖位置未位于规定范围AI外时(步骤S107，否)、即在齿尖位置位于规定范围AI内时，处理部44重复步骤S105及步骤S106。即，在到齿尖位置变成位于规定范围AI之外为止，处理部44根据所求出的齿尖位置而继续齿尖轨迹TLi的向规定范围AI内的显示。

在齿尖位置位于规定范围AI外时(步骤S107，是)，在步骤S108中，处理部44如图14所示那样，保留规定范围AI内的齿尖轨迹TLi而在规定范围AI之外停止齿尖P3的轨迹的显示。图14中，齿尖轨迹TLi的终端侧的齿尖轨迹TLi与地表侧画线Lu的交点OUT表示铲斗8的齿尖P3从规定范围AI内离开的位置。需要说明的是，如上所述，处理部44也可以在规定范围AI之外，使齿尖P3的轨迹以与规定范围AI内的齿尖轨迹TLi不同的形态来显示。

接着，关于步骤S104中的、已经显示在显示部42的画面42P中的齿尖轨迹TLi的消除进行说明。例如，考虑铲斗8对工作对象的地面进行一次挖掘，向以目标面70为中心的规定范围AI之外离开的情况。在这种情况下，根据上述的步骤S108，如图15所示那样，在画面42P中继续在规定范围AI内显示有齿尖轨迹TLi的状态。在这种状态下，在再次对目标面70的附近进行切削时，如图15所示那样，铲斗8接近目标面70(图15中为目标面线79)的附近的地表侧画线Lu。然后，当铲斗8的至少一部分例如齿尖P3超过地表侧画线Lu而进入规定范围AI内时，处理部44将在规定范围AI内显示的齿尖轨迹TLi消除，从图12所示那样的状态起在规定范围AI内显示新的齿尖轨迹TLi。

如此，在铲斗8(本例中为齿尖P3)从规定范围AI离开之后，铲斗8(本例中为齿尖P3)再次进入规定范围AI时，处理部44将已经处于显示中的齿尖轨迹TLi消除。然后，处理部44在显示部42的画面42P中显示再次进入了规定范围AI的铲斗8的齿尖轨迹TLi。在由铲斗8对工作对象的地面进行多次挖掘时，若不将前一次显示的齿尖轨迹TLi消除则在画面42P中显示有多个齿尖轨迹TLi，因此，液压挖掘机100的工作者难以对与当前的挖掘对应的齿尖轨迹TLi进行视觉辨识。

如上所述，在使与第二次以后的挖掘对应的齿尖轨迹TLi显示在画面42P中时，处理部44消除前一次的齿尖轨迹TLi，由此操作人员能够对与当前的挖掘对应的齿尖轨迹TLi进行可靠的识别。另外，每当铲斗8重新进入了规定范围AI内而重新显示齿尖轨迹TLi时，通过将已经处于显示中的齿尖轨迹TLi消除，从而也可从显示控制装置39所具有的储存部43中将已经处于显示中的齿尖轨迹TLi的数据消除。其结果是，能够避免齿尖轨迹TLi的数据占有储存部43的储存区域的情况，故能够高效且有效地利用储存部43。尤其是，在储存部43的储存容量小时是有效的。

在本实施方式中，处理部44在当前的目标面70变得不为工作对象时或者在当前的目标面70变更为其他时，也可以对在显示部42的画面42P中显示的齿尖轨迹TLi进行消除、即复位。如此，在变更了工作对象的地面的情况等，将以前的齿尖轨迹TLi的显示可靠地消除，从而对新的工作对象的地面进行施工时，能够避免以前的信息与当前的齿尖轨迹TLi混杂的情况。

进而，在本实施方式中，当一次在规定范围AI内显示齿尖轨迹TLi时，直至铲斗8的齿尖P3再次进入规定范围AI之前，只要齿尖轨迹TLi未被复位，则继续齿尖轨迹TLi的显示。由此，液压挖掘机100的操作人员能够对在画面42P中显示的齿尖轨迹TLi进行可靠的确认。其结果是，操作人员能够确保施工状况的确认、挖掘的工作顺序的确认、铲斗8的操作顺序的确认或者铲斗8的操作方法的考虑用的充分的时间。

<铲斗8移动时的齿尖轨迹TLi的显示>

图16是表示齿尖轨迹TLi的显示形态的图。图17、图23-1、图23-2是用于对作为沿相对于目标面70垂直的方向扩展的空间，且包括基于铲斗8的目标面70的挖掘范围在内的规定的范围进行说明的图。图18是表示铲斗8移动时的齿尖轨迹TLi的显示形态的图。在该例子中，齿尖轨迹TLi显示在粗挖掘画面53中，但也可以显示在精细挖掘画面54中。在本实施方式中，图4所示的显示控制装置39的处理部44在铲斗8(图标90)的至少一部分从范围AS离开时，将齿尖轨迹TLi的至少一部分消除，该范围AS定义为作为沿相对于目标面70垂直的方向扩展的空间，且包括基于铲斗8的目标面70的挖掘范围在内的规定的范围(以下，适当称为“水平方向规定范围”)。

如图23-1、图23-2所示，将由通过目标面70的面内的线LBl、LBr及与目标面70平行且与线LBl、LBr平行的边界画线Ll及边界画线Lr围成的区域定义为水平方向规定范围AS。也就是说，所谓“水平方向规定范围AS”为长方体或者立方体的区域，为沿相对于目标面70垂直的方向扩展的空间，为将图23-1所示的A2(由边界画线Ll与边界画线Lr夹持的范围及由线LBl与线LBr夹持的区域)设为长方体或者立方体的上下两个面，且如图23-1、图23-2所示那样将由目标面70与边界画线Ll及边界画线Lr夹持的范围设为长方体或者立方体的对置的两个侧面A1的结构。并且，图16、图18、图20～图22所示的水平方向规定范围AS为以从液压挖掘机100的正上方观察这样的水平方向规定范围AS而成的俯瞰图的方式来表现出的范围。由边界画线Ll与边界画线Lr夹持的范围(A2)为目标面70的挖掘范围。在图23-1中，在水平方向规定范围AS中的与目标面70重叠的范围标以阴影，但在线LBl、LBr及边界画线Ll、Lr延伸的方向上，水平方向规定范围AS的范围未受到限制。

也就是说，图16的俯视图53a所示的水平方向规定范围AS为沿相对于目标面70垂直的方向扩展的空间，且包括挖掘目标面70的铲斗8的宽度方向两侧在内，如图16所示的俯视图53a所示那样，为由设定在铲斗8的宽度方向两侧的边界画线Ll、Lr围成的范围(水平方向规定范围AS)。水平方向规定范围AS包括目标面70中的、被铲斗8挖掘的范围。

进而，关于水平方向规定范围AS进行详细的说明。如图17所示，水平方向规定范围AS为从铲斗8的宽度方向中心轴Cl到向铲斗8的宽度方向左侧和右侧分别离开距离Wl、Wr的位置为止的范围。从铲斗8的宽度方向中心轴Cl向宽度方向左侧离开距离Wl且与宽度方向中心轴Cl平行的直线为边界画线Ll。另外，从铲斗8的宽度方向中心轴Cl向宽度方向右侧离开距离Wr且与宽度方向中心轴Cl平行的直线为边界画线Lr。距离Wr、Wl的大小无特别限定，但距离Wr与Wl的合计(Wr+Wl)比铲斗8的宽度(最大宽度)W大。在本实施方式中，距离Wr与Wl和铲斗8的宽度W设定为相等(Wr＝Wl＝W)。即，距离Wr与Wl的合计为铲斗8的宽度W的2倍(Wl+Wr＝2×W)。另外，距离Wr、Wl的大小也可变。

在图16的侧视图53b中的规定范围AI内示出了齿尖轨迹TLi。俯视图53a的水平方向规定范围AS中由阴影示出的区域AT1为在规定范围AI示出齿尖轨迹TLi的区域(以下同样)。规定范围AI及水平方向规定范围AS在设定有目标面70时，同时地设定，且储存在图4所示的显示控制装置39的储存部43中。水平方向规定范围AS通过将例如边界画线Ll、Lr的位置信息(例如，全局坐标系COG中的坐标)储存在储存部43中来设定。在本实施方式中，一次设定的规定范围AI及水平方向规定范围AS在当前的目标面70变得不为工作对象时或者在目标面70变更为其他的目标面之前被维持。

图18示出了从图16所示的状态开始，液压挖掘机100(图16、图18中为图标61、75)沿着右方向(由箭头R所示的方向)回旋的状态。伴随着该回旋，液压挖掘机100的铲斗8与目标面70的位置关系发生变化，故在俯视图53a中显示的目标面正对罗盘73的指针73I也发生旋转。

如图18的侧视图53b所示，在由于液压挖掘机100的回旋而铲斗8的至少一部分从水平方向规定范围AS离开的情况下，处理部44对应于铲斗8与水平方向规定范围AS的位置关系而将齿尖轨迹TLi的至少一部分消除。在图18中，出于方便考虑，齿尖轨迹TLi的消除部分由带有符号TLi’的虚线来表示。关于将铲斗8与水平方向规定范围AS的位置关系取哪一种而是否对齿尖轨迹TLi的一部分消除的情况在后进行详细叙述。如图18所示，齿尖轨迹TLi中的TLi′被消除，且将齿尖轨迹TLi显示。与此相伴，俯视图53a的水平方向规定范围AS中由阴影表示的区域AT2(参考图18)的大小也比铲斗8的整体存在于水平方向规定范围AS时变小(图18所示的区域AT2)。在液压挖掘机100从该状态起向左方向回旋而使铲斗8的全部进入了水平方向规定范围AS时，处理部44使齿尖轨迹TLi返回原始状态。即，处理部44显示齿尖轨迹TLi的全部。其结果是，图18中所示的齿尖轨迹TLi′和TLi作为齿尖轨迹TLi而全部被显示。需要说明的是，在铲斗8的全部从水平方向规定范围AS离开时，齿尖轨迹TLi的全部的显示被消除。需要说明的是，本例为液压挖掘机100整体回旋的情况，但在行驶装置5不动作而仅仅上部回旋体3回旋时也是同样的情况。

通过如此设置，在液压挖掘机100的操作人员进行挖掘以外的工作的情况下，由于齿尖轨迹TLi的至少一部分被消除，从而与挖掘工作没有关系的显示不会显示在画面42P中。其结果是，能够降低对于确认显示部42的画面42P的操作人员施加繁杂的印象的可能性。进行挖掘以外的工作的情况为，例如为了将铲斗8挖掘出的砂土等向自动倾卸卡车等装载而使液压挖掘机100回旋的情况。接着，关于铲斗8移动时的齿尖轨迹TLi的显示控制的处理顺序进行说明。

关于铲斗8与水平方向规定范围AS的关系，利用图19～图22、图24-1、图24-2进行说明。图19是表示铲斗8移动时的齿尖轨迹TLi的显示控制的处理顺序的一例的流程图。图20至图22、图24-1及图24-2是表示铲斗8与水平方向规定范围AS的关系的图。图20～图22、图24-1及图24-2的符号LC表示液压挖掘机100侧，符号TC表示液压挖掘机100的工作机2的斗杆6所朝向的方向、即从液压挖掘机100离开的一侧。在步骤S201中，图4所示的显示控制装置39的处理部44在齿尖轨迹TLi处于显示部42的画面42P的显示中时(步骤S201，是)，使处理向步骤S202进展。在齿尖轨迹TLi未处于显示部42的画面42P的显示中时(步骤S201，否)，处理部44结束齿尖轨迹TLi的显示控制。

在步骤S202中，处理部44求出铲斗8的当前位置，并判断求出的铲斗8的当前位置是否位于水平方向规定范围AS内。铲斗8的当前位置可以采用上述的求出铲斗8的齿尖P3的位置的方法来求出。即，也可以将齿尖P3的坐标替换为铲斗8的想要求出的位置的坐标。

在铲斗8位于水平方向规定范围AS内时(步骤S202，是)，处理部44使处理向步骤S203进展。铲斗8位于水平方向规定范围AS内的情况为例如图20、图21、图24-1、图24-2所示那样的情况。图21示出了铲斗8的角部8C与存在于铲斗8的右侧的边界画线Lr相接的状态。在这种情况下，只要铲斗8不超出边界画线Lr，则铲斗8位于水平方向规定范围AS内。在这样的情况下，在步骤S203中，处理部44保持现状地维持齿尖轨迹TLi的显示。

在铲斗8的当前位置未位于水平方向规定范围AS内时、即位于水平方向规定范围AS之外时(步骤S202，否)，处理部44使处理向步骤S204进展。铲斗8位于水平方向规定范围AS之外的情况为例如图22所示那样的情况。在这种情况下，铲斗8的端部8T与存在于铲斗8的右侧的边界画线Lr交叉，铲斗8的一部分位于水平方向规定范围AS之外。在这种情况下，在步骤S204中，处理部44对应于与存在于水平方向规定范围AS内的铲斗8的位置关系而将齿尖轨迹TLi消除。

关于处理部44将齿尖轨迹TLi的至少一部分消除时处理部44消除的范围，采用图22进行说明。如上所述，图22所示的例子为铲斗8的一部分位于水平方向规定范围AS之外。在这种情况下，处理部44以位于水平方向规定范围AS内的部分中最从液压挖掘机100离开的位置(在本例中为符号TC侧的铲斗8的角部8C)为基准，将比该位置更从液压挖掘机100离开的齿尖轨迹TLi的部分消除。另外，处理部44也可以以端部8T与存在于铲斗8的右侧的边界画线Lr交叉的位置CP为基准，将比该位置更从液压挖掘机100离开的齿尖轨迹TLi的部分消除。

图22所示的水平方向规定范围AS中由阴影表示的区域AT2为在规定范围AI中示出齿尖轨迹TLi的区域。在该例中，与以铲斗8的角部8C为基准相比，当以位置CP为基准时，由于边界画线Ll、Lr的延伸方向上的区域AT2的长度变小，故显示在显示部42的画面42P中的齿尖轨迹TLi的长度也变短。

另外，示出了处理部44将齿尖轨迹TLi的至少一部分消除的另一例。在此，关于对齿尖轨迹TLi进行消除的范围，采用图24-1、图24-2进行说明。图24-1中示出了铲斗8的一部分位于水平方向规定范围AS之外的状况，但如图24-2所示那样，即便铲斗8未向水平方向规定范围AS之外离开，根据以下说明的处理，也能够将齿尖轨迹TLi的至少一部分消除。

在对齿尖轨迹TLi的至少一部分进行消除时，处理部44进行以下的处理。处理部44首先求出边界画线Lr与铲斗8的宽度方向的中心线CLB的交点PM1。接着，处理部44从该边界画线Lr上的交点PM1引出相对于中心线CLB的垂线VL。进而，处理部44求出铲斗8的宽度方向中心轴Cl与垂线VL的交点PM2。其结果是，处理部44以位于水平方向规定范围AS内的部分中最从液压挖掘机100离开的位置(在本例中为交点PM2)为基准，将比该位置更从液压挖掘机100离开的齿尖轨迹TLi的部分消除。图24-1、图24-2所示的水平方向规定范围AS中由阴影表示的区域AT3为在规定范围AI中示出齿尖轨迹TLi的区域。

在本实施方式中，根据铲斗8的至少一部分是否位于水平方向规定范围AS来对齿尖轨迹TLi的至少一部分进行消除，但对齿尖轨迹TLi的至少一部分进行消除的条件不局限于此。例如，也可以将液压挖掘机100的上部回旋体3回旋或者液压挖掘机的车辆主体1移动(包括相同位置处的回旋或者向不同的位置的移动)等作为对齿尖轨迹TLi的至少一部分进行消除的条件。关于铲斗8的至少一部分是否位于水平方向规定范围AS，需要求出铲斗8的位置，但上部回旋体3的回旋及液压挖掘机100的移动能够根据液压挖掘机100的车辆信息(从未图示的回旋位置检测传感器获得的回旋位置信息等)来取得，故不需要求出铲斗8的位置。因此，通过将上部回旋体3的回旋或者液压挖掘机100的移动作为对齿尖轨迹TLi的至少一部分进行消除的条件，由此该条件的判定变得容易。

图17所示的、水平方向规定范围AS的宽度方向上的尺寸Wr+Wl比铲斗8的宽度W大，在本实施方式中设为2倍，但不限定于此。由于液压挖掘机100的振动或者上部回旋体3稍稍回旋时等的原因，往往铲斗8的至少一部分向水平方向规定范围AS之外离开之后，立即返回水平方向规定范围AS内。在这样的情况下，当将尺寸Wr+Wl设为与铲斗8的宽度W相同时，频繁地切换齿尖轨迹TLi的至少一部分的消除和显示，存在对于液压挖掘机100的操作人员赋予麻烦的可能性。通过使尺寸Wr+Wl比铲斗8的宽度W大，由此能够降低前述的切换的频率。通过将尺寸Wr+Wl设为铲斗8的宽度W的2倍以上，优选设为2倍，由此能够抑制齿尖轨迹TLi的至少一部分的消除和显示的频繁的切换。

以上对于本实施方式进行了说明，但并不是通过上述的内容来对本实施方式加以限定。另外，上述的构成要素中包括本技术领域人员能够容易想到的要素、实质相同的要素等所谓的“均等范围的要素”。进而，上述的构成要素可以进行适当组合。进而，在不超出本实施方式的主旨的范围内，可以进行构成要素的各种各样的省略、置换或者变更。

例如，各引导画面的内容不局限于上述内容，也可以进行适当变更。另外，显示控制装置39的功能的一部分或者全部也可以通过配置在液压挖掘机100的外部的计算机来执行。另外，目标工作对象不局限于上述那样的平面，也可以为点、线或者三维形状。显示输入装置38的输入部41不局限于触摸面板式的结构，也可以由硬键或开关等操作构件构成。

在上述的实施方式中，工作机2具有斗杆6、动臂7及铲斗8，但工作机2不局限于此，为至少具有铲斗8的结构即可。另外，在上述的实施方式中，通过第一行程传感器16、第二行程传感器17及第三行程传感器18对斗杆6、动臂7及铲斗8的倾斜角进行检测，但倾斜角的检测机构不局限于此。例如也可以具备对斗杆6、动臂7、铲斗8的倾斜角进行检测的角度传感器。

在上述的实施方式中，具有铲斗8，但铲斗不局限于此，也可以为倾斜式铲斗。所谓“倾斜式铲斗”，是指具备铲斗倾斜式工作缸，通过铲斗沿着左右倾动倾斜，由此即便液压挖掘机处于倾斜地面时，也能够将斜面、平地成形、平整为自由的形状，还能够实现基于底板的滚压工作的铲斗。

【符号说明】

1  车辆主体

2  工作机

3  上部回旋体

4  驾驶室

5  行驶装置

8  铲斗

8B  齿

19  位置检测部

21、22  天线

23  三维位置传感器

24  倾斜角传感器

28  挖掘机械的显示系统(显示系统)

38  显示输入装置

39  显示控制装置

41  输入部

42  显示部

42P  画面

43  储存部

44  处理部

45  设计面

46  声音产生装置

70  目标面

78  线(目标面线)

79  目标面线

84  图形信息

100  液压挖掘机

AI  规定范围

AS  水平方向规定范围

AT1、AT2  区域

Ld  地下侧画线

Ll、Lr  边界画线

Lu  地表侧画线

P3  齿尖

TLe  范围外轨迹

TLi  齿尖轨迹

Claims (13)

1.一种挖掘机械的显示系统，该挖掘机械具有：包括铲斗在内的工作机；安装所述工作机的主体部，

所述挖掘机械的显示系统包括：

车辆状态检测部，其对与所述挖掘机械的当前位置及姿态相关的信息进行检测；

储存部，其对工作对象的设计面的位置信息和表示目标形状的目标面的位置信息进行储存；

显示部，其在画面中显示所述铲斗、所述设计面及所述目标面的位置信息；

处理部，其根据与所述挖掘机械的当前位置及姿态相关的信息来求出所述铲斗的齿尖的位置，并在所述铲斗的至少一部分进入了与所述目标面正交的方向上的所述目标面的周围的规定范围时，使根据所述齿尖的位置求出的、存在于所述规定范围内的所述齿尖的轨迹显示在所述显示部的画面中。

2.如权利要求1所述的挖掘机械的显示系统，其中，

在所述铲斗从所述规定范围离开之后，所述铲斗再次进入了所述规定范围时，所述处理部将已经处于表示中的所述齿尖的轨迹消除，并使再次进入了所述规定范围的所述铲斗的所述齿尖的轨迹显示在所述画面中。

3.如权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述处理部根据作为沿相对于所述目标面垂直的方向扩展的空间且包括基于所述铲斗的挖掘范围在内的规定的范围和所述铲斗的位置关系，对所述轨迹的至少一部分进行消除。

4.如权利要求3所述的挖掘机械的显示系统，其中，

包括所述挖掘范围在内的规定的范围比所述铲斗的宽度大。

5.如权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述处理部根据搭载所述工作机的上部回旋体回旋的情况，对所述轨迹的至少一部分进行消除。

6.如权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述处理部根据所述主体部移动的情况，对所述轨迹的至少一部分进行消除。

7.如权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统，其中，

在所述目标面变得不为工作对象时或者在所述目标面发生了变更时，所述处理部将显示在所述显示部的所述画面中的所述轨迹消除。

8.如权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述规定范围的大小能够变更。

9.如权利要求8所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述规定范围的大小为与对所述设计面进行施工时的公差相当的大小。

10.如权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述处理部根据所述铲斗的所述齿尖与所述目标面或者所述设计面的距离，报知作为警报的声音。

11.如权利要求10所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述处理部根据所述铲斗的所述齿尖与所述目标面或者所述设计面的距离，对报知所述声音的形态进行变更。

12.如权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述处理部在所述显示部的所述画面中显示用于表示所述铲斗的齿尖的位置的引导用的指标。

13.一种挖掘机械，具备权利要求1～12中任一项所述的挖掘机械的显示系统。