CN103857854B - 挖掘机械的显示系统及挖掘机械 - Google Patents

挖掘机械的显示系统及挖掘机械 Download PDF

Info

Publication number
CN103857854B
CN103857854B CN201380002200.4A CN201380002200A CN103857854B CN 103857854 B CN103857854 B CN 103857854B CN 201380002200 A CN201380002200 A CN 201380002200A CN 103857854 B CN103857854 B CN 103857854B
Authority
CN
China
Prior art keywords
scraper bowl
excavation
picture
excavation machinery
edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380002200.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103857854A (zh
Inventor
野村安昙
桥本隆宽
栗原隆
尼尔·乔纳森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Publication of CN103857854A publication Critical patent/CN103857854A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103857854B publication Critical patent/CN103857854B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26Indicating devices
    • E02F9/264Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26Indicating devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/3604Devices to connect tools to arms, booms or the like
    • E02F3/3677Devices to connect tools to arms, booms or the like allowing movement, e.g. rotation or translation, of the tool around or along another axis as the movement implied by the boom or arms, e.g. for tilting buckets
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26Indicating devices
    • E02F9/261Surveying the work-site to be treated
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • G01S19/43Determining position using carrier phase measurements, e.g. kinematic positioning; using long or short baseline interferometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • G01S19/48Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

挖掘机械的显示系统包括检测与挖掘机械的当前位置有关的信息及与主体部的姿势有关的信息的车辆状态检测部和处理部。该处理部基于与挖掘机械的当前位置有关的信息、与主体部的姿势有关的信息及铲斗的外形信息,求出与主体部的姿势相应的、表示与动臂进行移动的平面平行的平面中的、通过挖掘缘部两端的面的位置的假想图像,将假想图像与从挖掘机械的上方观察时的铲斗一起显示在显示装置的画面上。

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
一般来说,液压挖掘机等挖掘机械通过作为操作者的驾驶员对操作杆进行操作而驱动包括铲斗的作业机,从而对作业对象的地面等进行挖掘。例如,在专利文献1中记载有如下的技术:检测铲斗的刃尖位置,确定埋设管的绝对位置和铲斗刃尖的绝对位置的关系,并基于该关系,利用挖掘位置·深度决定机构来决定由铲斗进行挖掘的挖掘位置及挖掘深度。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-056010号公报
发明内容
发明要解决的课题
在使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、按照该目标面对作业对象的地面进行挖掘的情况下,挖掘机械的驾驶员特别需要目标面与铲斗刃尖(挖掘缘部)的相对的位置信息。专利文献1的技术能通过侧视位置来把握铲斗刃尖(挖掘缘部)的位置。但是,在使用专利文献1的技术时,在使用液压挖掘机等挖掘机械进行的槽挖掘的作业中,驾驶员需要仅凭借能把握的侧视下铲斗刃尖(挖掘缘部)的位置来推测槽的壁面与铲斗刃尖(挖掘缘部)的相对的位置信息。因此,专利文献1的技术可能无法容易理解地提供铲斗的宽度方向的左右的状况。
本发明的目的在于当挖掘机械的驾驶员按照设计面进行槽挖掘的施工时,能够对驾驶员而言容易理解地提供铲斗的宽度方向的左右的状况。
用于解决课题的技术方案
根据本发明,提供一种挖掘机械的显示系统,该挖掘机械具有作业机和供所述作业机安装的主体部,所述作业机包括在挖掘缘部产生挖掘力的铲斗和安装所述铲斗以使其能够摆动的动臂,所述挖掘机械的显示系统包括:车辆状态检测部,其检测与所述挖掘机械的当前位置有关的信息及与所述主体部的姿势有关的信息;存储部,其存储表示作业对象的目标形状的目标面的位置信息及所述铲斗的外形信息;处理部,其基于与所述挖掘机械的当前位置有关的信息、与所述主体部的姿势有关的信息及所述铲斗的外形信息,求出表示与所述动臂进行移动的平面平行的平面中的、通过所述挖掘缘部两端的平面的位置的假想图像,并将该假想图像与从所述挖掘机械的上方观察时的所述铲斗一起显示在显示装置的画面上。
在本发明中,优选为,所述处理部将从所述挖掘机械的侧面观察时的所述目标面显示在所述显示装置的画面上。
在本发明中,优选为,所述处理部基于与所述挖掘机械的当前位置有关的信息、与所述主体部的姿势有关的信息及所述铲斗的外形信息,求出表示与所述动臂进行移动的平面平行的平面中的、通过所述挖掘缘部两端的平面的位置的假想图像,并将该假想图像与从所述主体部侧观察时的所述铲斗一起显示在显示装置的画面上。
在本发明中,优选为,所述铲斗是倾倒铲斗,还具备检测所述挖掘缘部的位置的作业机状态检测部,所述处理部基于与所述挖掘机械的当前位置有关的信息、与所述主体部的姿势有关的信息、所述挖掘缘部的位置信息及所述铲斗的外形信息,求出表示与所述动臂进行移动的平面平行的平面中的、通过所述挖掘缘部两端的平面的位置的假想图像,并将该假想图像与从所述主体部侧观察时的所述铲斗一起显示在显示装置的画面上。
在本发明中,优选为,当所述作业对象的目标形状为槽时,所述处理部显示所述假想图像和表示与所述槽的延伸方向正交的截面中的所述槽的壁面的线。
在本发明,优选为,表示所述槽的壁面的线与所述目标面正交。
根据本发明,提供一种挖掘机械,其特征在于,该挖掘机械具备上述的挖掘机械的显示系统。
本发明在挖掘机械的驾驶员按照设计面进行槽挖掘的施工时,能够对驾驶员而言容易理解地提供铲斗的宽度方向的左右的状况。
附图说明
图1是本实施方式涉及的液压挖掘机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是用于说明求出挖掘缘部P3的当前位置的方法的一例的图。
图9是用于说明求出挖掘缘部P3的当前位置的方法的一例的图。
图10是表示俯视下显示挖掘缘部P3的步骤的流程图。
图11是表示存储铲斗8的外形信息的步骤的流程图。
图12是表示铲斗8的外形信息的例子的图。
图13是表示铲斗8的外形显示例的图。
图14是表示铲斗8的外形显示例的图。
图15是表示铲斗8的外形显示例的图。
图16是表示铲斗8的外形显示例的图。
图17是说明挖掘缘部P3的显示例的说明图。
图18是用于说明挖掘缘部P3的旋转的立体图。
图19是用于说明目标面距离DAi的侧视图。
图20是在显示部的画面上示出俯视下显示铲斗8的例子的图。
图21是在显示部的画面上示出俯视及主视下显示铲斗8的例子的图。
图22是变形例涉及的液压挖掘机的倾倒铲斗8T的侧视图。
图23是变形例涉及的液压挖掘机的倾倒铲斗8T的主视图。
图24是在显示部的画面上示出变形例涉及的液压挖掘机的倾倒铲斗8T的图。
具体实施方式
参照附图详细地说明用于实施本发明的方式(实施方式)。本发明并不被以下的实施方式所记载的内容限定。另外,在以下的实施方式中,作为挖掘机械的一例,对液压挖掘机进行说明,但挖掘机械只要具有挖掘或回填对象的功能即可,不限定于液压挖掘机。
<挖掘机械的整体结构>
图1是本实施方式涉及的液压挖掘机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和作业机2。车辆主体1具有上部回旋体3和行走装置5。上部回旋体3在机舱3EG的内部收容未图示的动力产生装置及液压泵等装置。机舱3EG配置于上部回旋体3的一端侧。
在本实施方式中,液压挖掘机100将例如柴油机等内燃机作为动力产生装置,但液压挖掘机100不限定于这样的动力产生装置。液压挖掘机100也可以为具备例如组合内燃机、发电电动机和蓄电装置而成的、所谓的混合动力方式的动力产生装置的机械等。
上部回旋体3具有驾驶室4。驾驶室4载置于上部回旋体3的另一端侧。即,驾驶室4配置于与配置有机舱3EG的一侧相反的一侧。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。关于显示输入装置38及操作装置25,详见后述。行走装置5具有履带5a、5b。行走装置5通过履带5a、5b旋转而行走,从而使液压挖掘机100行走。作业机2安装于上部回旋体3的驾驶室4侧。
就上部回旋体3而言,配置有作业机2及驾驶室4的一侧为前,配置有机舱3EG的一侧为后。面向前,左侧为上部回旋体3的左,面向前,右侧为上部回旋体3的右。另外,就液压挖掘机100或车辆主体1而言,以上部回旋体3为基准,行走装置5侧为下,以行走装置5为基准,上部回旋体3侧为上。在液压挖掘机100沿水平面设置的情况下,下为铅垂方向、即重力的作用方向侧,上为与铅垂方向相反的一侧。
作业机2具有斗杆6、动臂7、铲斗8、斗杆工作缸10、动臂工作缸11和铲斗工作缸12。斗杆6的基端部借助斗杆销13以能摆动的方式安装于车辆主体1的前部。动臂7的基端部借助动臂销14以能摆动的方式安装于斗杆6的前端部。在动臂7的前端部借助铲斗销15以能摆动的方式安装有铲斗8。在铲斗8的凹部的缘部8A安装有刃(齿构件)8B。刃8B的前端是作业机2产生挖掘力的挖掘缘部P3。根据铲斗8的种类不同,有在铲斗8的凹部的缘部8A没有刃8B的情况,在该情况下,铲斗8的凹部的缘部8A是产生挖掘力的挖掘缘部P3。另外,铲斗8的凹部的底部被称作尾部8C,作业机2通过将尾部8C向地表按压而能进行整地。
如图2所示,斗杆6的长度、即从斗杆销13到动臂销14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的挖掘缘部P3的长度为L3。
图1所示的斗杆工作缸10、动臂工作缸11和铲斗工作缸12分别是被工作油的压力(以下适当称作油压)驱动的液压缸。斗杆工作缸10驱动斗杆6而使该斗杆6升降。动臂工作缸11驱动动臂7而使该动臂7绕动臂销14摆动。铲斗二作缸12驱动铲斗8而使该铲斗8绕铲斗销15摆动。在斗杆工作缸10、动臂工作缸11及铲斗工作缸12等液压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。通过后述的作业机用电子控制装置26对比例控制阀37进行控制,从而来控制向斗杆工作缸10、动臂工作缸11及铲斗工作缸12供给的工作油的流量。其结果是,能控制斗杆工作缸10、动臂工作缸11及铲斗工作缸12的动作。
如图2所示,在斗杆6、动臂7和铲斗8分别设有第一行程传感器16、第二行程传感器17和第三行程传感器18。第一行程传感器16检测斗杆工作缸10的行程长度。后述的显示控制装置39(参照图4)根据第一行程传感器16检测到的斗杆工作缸10的行程长度来算出斗杆6相对于后述的车辆主体坐标系的Za轴的倾斜角θ1。第二行程传感器17检测动臂工作缸11的行程长度。显示控制装置39根据第二行程传感器17检测到的动臂工作缸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检测铲斗工作缸12的行程长度。显示控制装置39根据第三行程传感器18检测到的铲斗工作缸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具备作业机状态检测部19。作业机状态检测部19检测液压挖掘机100的当前位置、车辆主体1的姿势、挖掘缘部P3的当前位置。作业机状态检测部19具有RTK—GNSS(RealTimeKinematic-GlobalNavigationSatelliteSystems、GNSS称作全球导航卫星系统)用的两个天线21、22(以下适当称作GNSS天线21、22)、三维位置传感器23和倾斜角传感器24。GNSS天线21、22设置于车辆主体1,更具体而言设置于上部回旋体3。在本实施方式中,GNSS天线21、22设置为沿后述的车辆主体坐标系的Ya轴分开一定距离。GNSS天线21、22也可以沿车辆主体坐标系的Xa轴分开一定距离,也可以在车辆主体坐标系的Xa轴-Ya轴的面内分开一定距离。在本实施方式中,车辆状态检测部19A包括三维位置传感器23及倾斜角传感器24,能检测例如后述的车辆主体坐标系等与车辆主体1的姿势有关的信息。
与GNSS天线21、22接收的GNSS电波相应的信号被输入三维位置传感器23。三维位置传感器23检测GNSS天线21、22的设置位置P1、P2的位置。如图3所示,倾斜角传感器24检测车辆主体1的宽度方向相对于重力作用的方向、即铅垂方向Ng的倾斜角θ4(以下适当称作倾转角θ4)。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,与上部回旋体3的宽度方向、即左右方向一致。但是,在作业机2具备后述的倾倒铲斗的情况下,铲斗8的宽度方向与上部回旋体3的宽度方向也可能不一致。
液压挖掘机100具备操作装置25、作业机用电子控制装置26、作业机控制装置27和挖掘机械的显示系统(以下适当称作显示系统)28。操作装置25具有作业机操作构件31、作业机操作检测部32、行走操作构件33和行走操作检测部34。作业机操作构件31是用于供驾驶员操作作业机2的构件,例如是操纵手柄或操作杆。作业机操作检测部32检测作业机操作构件31的操作内容,并将该操作内容作为检测信号向作业机用电子控制装置26输送。行走操作构件33是用于供驾驶员操作液压挖掘机100的行走的构件,例如是操纵手柄或操作杆。行走操作检测部34检测行走操作构件33的操作内容,并将该操作内容作为检测信号向作业机用电子控制装置26输送。
作业机用电子控制装置26具有包括RAM(RandomAccessMemory)及ROM(ReadOnlyMemory)的至少一方的作业机侧存储部35及CPU(CentralProcessingUnit)等运算部36。作业机用电子控制装置26主要控制作业机2。作业机用电子控制装置26与作业机操作构件31的操作相应地生成用于使作业机2动作的控制信号,并将该控制信号输出到作业机控制装置27。作业机控制装置27具有比例控制阀37,基于来自作业机用电子控制装置26的控制信号来控制比例控制阀37。从比例控制阀37流出与来自作业机用电子控制装置26的控制信号相应的流量的工作油,向斗杆工作缸10、动臂工作缸11及铲斗工作缸12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供给来的工作油相应地被驱动。其结果是,作业机2进行动作。
<显示系统28>
显示系统28是用于向驾驶员提供下述信息的系统,该信息是用于对作业区域内的地面进行挖掘而使其形成为后述的设计面那样的形状的信息。显示系统28除了上述的第一行程传感器16、第二行程传感器17及第三行程传感器18、三维位置传感器23及倾斜角传感器24之外,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(LiquidCrystalDisplay)等显示部42。显示输入装置38显示用于提供进行挖掘所用的信息的引导画面。另外,引导画面显示有各种键。作为操作者的驾驶员(对液压挖掘机100进行检查或修理时为维修人员)通过触摸引导画面上的各种键能够执行显示系统28的各种功能。关于引导画面,后面进行详细说明。
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是具有包括RAM及ROM的至少一方的存储部43、CPU等处理部44的电子控制装置。存储部43存储作业机数据。作业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,作业机数据包括斗杆6的倾斜角θ1、动臂7的倾斜角θ2和铲斗8的倾斜角θ3的各自的最小值及最大值。
显示控制装置39和作业机用电子控制装置26通过无线或有线的通信机构能彼此通信。显示控制装置39的存储部43存储预先作成的设计地形数据。设计地形数据是与三维设计地形的形状及位置有关的信息。设计地形表示成为作业对象的地面的目标形状。显示控制装置39基于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而使显示输入装置38显示引导画面。具体而言,如图5所示,设计地形由分别通过三角多边形(三角形ポリゴン)表现的多个设计面45构成。需要说明的是,在图5中,仅对多个设计面中的一个标注符号45,其他设计面的符号省略。目标作业对象是这些设计面45中的一个或多个设计面。驾驶员选择这些设计面45中的一个或多个设计面作为目标面70。目标面70是多个设计面45中的要被开始挖掘的面。显示控制装置39使显示输入装置38显示用于告知驾驶员目标面70的位置的引导画面。
<引导画面>
图6、图7是表示引导画面的一例的图。引导画面表示目标面70与铲斗8的挖掘缘部P3的位置关系,是用于以使作为作业对象的地面成为与目标面70相同形状的方式引导液压挖掘机100的作业机2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(以下适当称作粗挖掘画面53)和精细挖掘模式的引导画面(以下适当称作精细挖掘画面54)。
(粗挖掘画面53)
图6所示的粗挖掘画面53显示于显示部42的画面42P。粗挖掘画面53包括俯视图53a和侧视图53b,俯视图53a表示作业区域的设计地形和液压挖掘机100的当前位置,侧视图53b表示目标面70和液压挖掘机100的位置关系。粗挖掘画面53的俯视图53a通过多个三角多边形来表现俯视下的设计地形。更具体而言,俯视图53a以液压挖掘机100进行回旋的平面即回旋平面为投影面来表现设计地形。因此,俯视图53a是从液压挖掘机100的正上方看到的俯瞰图,在液压挖掘机100倾斜时,设计面也倾斜。
另外,从多个设计面45中选择作为目标作业对象的目标面70用与其他设计面45不同的颜色显示。需要说明的是,在图6中,液压挖掘机100的当前位置用俯视下的液压挖掘机的图标61表示,但也可以用其他的记号表示。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正对的信息显示为目标面正对罗盘73。目标面正对罗盘73例如是通过箭头形状的指针73I沿箭头R方向旋转来表示相对于目标面70的正对方向和应使液压挖掘机100回旋的方向的图标。液压挖掘机100的驾驶员通过目标面正对罗盘73能够确认向目标面70的正对度。
粗挖掘画面53的侧视图53b包括表示目标面70与铲斗8的挖掘缘部P3的位置关系的图像和表示目标面70与铲斗8的挖掘缘部P3之间的距离的距离信息。具体而言,侧视图53b包括表示设计面的截面的线74、表示目标面的截面的线79和侧视下的液压挖掘机100的图标75。表示设计面的截面的线74表示目标面70以外的设计面45的截面。表示目标面的截面的线79表示目标面70的截面。如图5所示,表示设计面的截面的线74和表示目标面的截面的线79通过算出通过铲斗8的挖掘缘部P3的当前位置的平面77与设计面45的交线80而求出。显示控制装置39的处理部44求出交线80。关于求出铲斗8的挖掘缘部P3的当前位置的方法,之后进行说明。
在侧视图53b中,表示目标面的截面的线79用与表示设计面的截面的线74不同的颜色显示。需要说明的是,在图6中,通过改变线的种类来表现表示目标面的截面的线79和表示设计面的截面的线74。另外,在侧视图53b中,比表示目标面的截面的线79及表示设计面的截面的线74靠地下侧的区域和比这些线靠空中侧的区域用不同的颜色表示。在图6中,通过对比表示目标面的截面的线79及表示设计面的截面的线74靠地下侧的区域标注阴影来表现颜色的不同。
表示目标面70与铲斗8的挖掘缘部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是表示铲斗8的挖掘缘部P3与目标面70之间的最短距离的数值。图形信息84是用图形表示铲斗8的挖掘缘部P3与目标面70的距离的信息。图形信息84是用于表示铲斗8的挖掘缘部P3的位置的引导用的指标。具体而言,图形信息84包括指示条84a和指示标记84b,该指示标记84b表示指示条84a中的、铲斗8的挖掘缘部P3与目标面70之间的距离相当于零的位置。各指示条84a与铲斗8的前端与目标面70的最短距离相应地点亮。需要说明的是,图形信息84的显示的开/关可以通过液压挖掘机100的驾驶员的操作改变。
如上所述,在粗挖掘画面53中,显示表示目标面的截面的线79与液压挖掘机100的相对位置关系及铲斗8的挖掘缘部P3与表示目标面的截面的线79的最短距离的数值。液压挖掘机100的驾驶员通过使铲斗8的挖掘缘部P3沿着表示目标面的截面的线79移动,能够以使当前的地形变成设计地形的方式容易地进行挖掘。需要说明的是,在粗挖掘画面53显示用于切换引导画面的画面切换键65。驾驶员通过对画面切换键65进行操作,能从粗挖掘画面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显示于显示部42的画面42P。精细挖掘画面54与粗挖掘画面53相比更详细地表示目标面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相比更详细地表示目标面70与铲斗8的挖掘缘部P3的位置关系。精细挖掘画面54包括示出目标而70与铲斗8的主视图54a和示出目标面70与铲斗8的侧视图54b。精细挖掘画面54的主视图54a包括表示主视下的铲斗8的图标89和表示主视下的目标面的截面的线78。主视(主面观察)是指从车辆主体1侧观察图1、图2所示的铲斗8,是与后述的车辆主体坐标系的Ya轴平行地观察。
精细挖掘画面54的侧视图54b包括侧视下的铲斗8的图标90、表示设计面的截面的线74和表示目标面的截面的线79。另外,精细挖掘画面54的主视图54a和侧视图54b分别显示表示目标面70与铲斗8的位置关系的信息。侧视(侧面观察)是指从图1、图2所示的铲斗销15的延伸方向(铲斗8的摆动中心轴方向)观察,是与后述的车辆主体坐标系的Xa轴平行地观察。
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是表示铲斗8的挖掘缘部P3与目标面70之间的Za方向上的距离的信息。该距离是铲斗8的挖掘缘部P3的宽度方向上的位置中的最接近目标面70的位置与目标面70之间的距离。主视图54a中显示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。角度信息86b是表示目标面70与铲斗8之间的角度的信息。具体而言,角度信息86b是通过铲斗8的挖掘缘部P3的假想线段与表示目标面的截面的线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是表示铲斗8的挖掘缘部P3与目标面70之间的最短距离、即目标面70的垂线方向上的铲斗8的前端与目标面70之间的距离的信息。另外,角度信息87b是表示目标面70与铲斗8之间的角度的信息。具体而言,在侧视图54b中显示的角度信息87b是铲斗8的底面与表示目标面的截面的线79之间的角度。
精细挖掘画面54包括用图形表示上述的铲斗8的挖掘缘部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同样地具有指示条84a和指示标记84b。如上所述,在精细挖掘画面54中,详细地显示表示目标面的截面的线78、79与铲斗8的挖掘缘部P3的相对位置关系。液压挖掘机100的驾驶员通过使铲斗8的挖掘缘部P3沿着表示目标面的截面的线78、79移动,能够以使当前的地形成为与三维设计地形相同形状的方式更容易地进行挖掘。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同样地显示画面切换键65。驾驶员通过对画面切换键65进行操作,能从精细挖掘画面54向粗挖掘画面53切换。
<求出铲斗8的挖掘缘部P3的当前位置的方法>
表示目标面的截面的线79根据铲斗8的挖掘缘部P3的当前位置算出。显示控制装置39基于三维位置传感器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,求出整体坐标系{X、Y、Z}中的铲斗8的挖掘缘部P3的当前位置。在本实施方式中,铲斗8的挖掘缘部P3的当前位置如下地求出。
图8、图9是用于说明求出挖掘缘部P3的当前位置的方法的一例的图。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的挖掘缘部P3的当前位置时,显示控制装置39求出图8所示那样以上述的GNSS天线21的设置位置P1为原点的车辆主体坐标系{Xa、Ya、Za}。在本实施方式中,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轴方向相对于整体坐标系COG的Y轴方向倾斜。另外,车辆主体坐标系COM中的斗杆销13的坐标是(0、Lb1、-Lb2),预先存储于显示控制装置39的存储部43。在车辆主体坐标系COM中,液压挖掘机100的上部回旋体3在与Xa-Ya平面平行的平面上回旋。在车辆主体坐标系COM中,液压挖掘机100的作业机2被斗杆工作缸10、动臂工作缸11和铲斗工作缸12驱动,斗杆6、动臂7和铲斗8沿Ya-Za平面移动。当斗杆工作缸10、动臂工作缸11和铲斗工作缸12进行驱动时,动臂7沿着与车辆主体1的姿势(倾斜)相应地确定的车辆主体坐标系COM中的Ya-Za平面移动,铲斗8进行动作。
图4所示的三维位置传感器23检测图2所示的GNSS天线21、22的设置位置P1、P2。根据被检测到的设置位置P1、P2的坐标位置,通过式(1)算出Ya轴方向的单位矢量。
【数1】
Ya=(P1-P2)/|P1-P2|…(1)
导入如图8所示那样通过由Ya和Z这两个矢量表示的平面、且与Ya垂直的矢量Z’时,式(2)及式(3)的关系成立。式(3)的c是常数。根据式(2)及式(3),Z’表示为式(4)那样。另外,与Ya及Z’垂直的矢量为X’时,X’用式(5)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由于是使其绕Ya轴旋转上述的倾转角θ4而得到的坐标系,因此表示为式(6)所示那样。
【数6】
Xa Ya Za = X &prime; Ya Z &prime; cos &theta; 4 0 sin &theta; 4 0 1 0 - sin &theta; 4 0 cos &theta; 4 . . . ( 6 )
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的挖掘缘部P3的坐标(xat、yat、zat)能使用倾斜角θ1、θ2、θ3及斗杆6、动臂7、铲斗8的长度L1、L2、L3,通过式(7)、式(8)及式(9)求出。铲斗8的挖掘缘部P3在车辆主体坐标系COM的Ya-Za平面内移动。整体坐标系COG中的铲斗8的挖掘缘部P3的坐标能通过式(10)求出。整体坐标系COG中的挖掘缘部P3的坐标为挖掘缘部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基于上述那样算出的铲斗8的挖掘缘部P3的当前位置和存储于存储部43的设计地形数据,图5所示那样算出三维设计地形和通过铲斗8的挖掘缘部P3的Ya-Za平面77的交线80。而且,显示控制装置39将该交线80中的通过目标面70的部分作为上述的表示目标面的截面的线79而显示于引导画面。下面,说明图4所示的显示控制装置39使俯视下铲斗8对成为作业对象的地面进行挖掘时的挖掘缘部P3的当前位置显示于显示输入装置38的显示部42的画面42P的例子。
<铲斗的挖掘缘部的俯视显示>
图10是表示俯视下显示挖掘缘部P3的步骤的流程图。在使挖掘缘部P3显示于图4所示的显示部42的画面42P中时,在步骤S1中,显示控制装置39、更具体而言是处理部44进行铲斗尺寸的确定。在作业机2中,铲斗8相对于动臂7装卸自如,能以可更换的方式在动臂7上安装铲斗8。在图4所示的显示控制装置39的存储部43存储有从输入部41输入的、确定铲斗8的尺寸的铲斗外形信息。
在此,使用图11~图16说明存储部43存储铲斗外形信息的步骤。图11是表示存储铲斗8的外形信息的步骤的流程图。图12是表示铲斗8的外形信息的例子的图。图13~图16是表示铲斗8的外形显示例的图。如图11所示,显示输入装置38的输入部41处于输入等待状态。如步骤S11所示,显示输入装置38接受铲斗种类的选择,处理部44将显示输入装置38接收的铲斗种类的选择的信息存储于存储部43。
例如,处理部44与图12所示的登录标识码关联,将种类标识码1存储为上述的铲斗8那样的标准铲斗。处理部44与登录标识码关联,将种类标识码2存储为后述的倾倒铲斗。接着,在图11所示的步骤S12中,显示输入装置38接受铲斗信息,处理部44将显示输入装置38接收输入的铲斗信息存储于存储部43。该铲斗信息例如是图12所示的、尺寸A、尺寸B、尺寸C、尺寸D及尺寸E。尺寸A、尺寸B、尺寸C、尺寸D及尺寸E例如是铲斗8的铲斗宽度、铲斗长度、铲斗的凹部深度、铲斗高度等。
接着,在步骤S13中,处理部44基于例如图12所示的铲斗的外形信息算出并生成图13~图16所示的、铲斗8的图标的图形数据8GA、8GB、8GC、8GD的形状。图标的图形数据8GA、8GB、8GC、8GD是用图形表示满足图12所示的铲斗的外形信息所表示的尺寸A、尺寸B、尺寸C、尺寸D及尺寸E等信息的形状的信息。接着,在步骤S14中,处理部44将在步骤S13生成的铲斗8的图标的图形数据8GA、8GB、8GC、8GD存储于存储部43。然后,如上所述,在步骤S1中,处理部44基于输入部41的输入读取存储于存储部43的图标的图形数据8GA、8GB、8GC、8GD,进行铲斗尺寸的确定。
接着,在图10所示的步骤S2中,处理部44检测液压挖掘机100的当前位置。显示控制装置39基于来自三维位置传感器23的检测信号检测车辆主体1的当前位置。
接着,在步骤S3中,处理部44设定铲斗8的挖掘缘部P3上的多个计算点。图17是说明挖掘缘部P3的显示例的说明图。如图17所示,运算通过铲斗8的多个刃8B的前端且与铲斗8的宽度方向尺寸一致的假想线段LS1。需要说明的是,处理部44从在步骤S1中确定的铲斗外形信息中读取铲斗8的宽度方向尺寸,运算出假想线段LS1。该假想线段LS1成为表示挖掘缘部P3的位置的线段8AL。
接着,处理部44将假想线段LS1均等地分为多个(例如四个)范围,将表示各范围的边界及两端的五个点分别设定为第一计算点C1、第二计算点C2、第三计算点C3、第四计算点C4、第五计算点C5。分割数i是自然数,在本实施例中,i是1、2、3、4、5。即,第一计算点C1、第二计算点C2、第三计算点C3、第四计算点C4、第五计算点C5表示铲斗8的挖掘缘部P3的宽度方向上的特定的多个位置。然后,基于在步骤S2中检测出的液压挖掘机100的当前位置,处理部44算出第一计算点C1、第二计算点C2、第三计算点C3、第四计算点C4、第五计算点C5的当前位置。具体而言,处理部44利用上述的铲斗8的挖掘缘部P3的当前位置的算出方法算出中央的第三计算点C3的当前位置。然后,处理部44根据中央的第三计算点C3的当前位置、铲斗8的宽度方向尺寸及假想线段LS1的延伸方向算出其他的第一计算点C1、第二计算点C2、第四计算点C4、第五计算点C5的当前位置。
图18是用于说明挖掘缘部P3的旋转的立体图。图19是用于说明目标面距离DAi的侧视图。如上所述,在动臂7的前端部借助铲斗销15以能摆动的方式安装有铲斗8。铲斗8例如以下述方式旋转,即,随着从目标面70的斜面的最上端(坡顶)71朝向目标面的最下端(坡脚)72,刃8B的前端以铲斗8的铲斗销15为中心描画圆弧。由此,表示挖掘缘部P3的位置的线段8AL也以描画圆弧的方式旋转。而且,上述的铲斗8的长度L3成为该旋转的圆弧的半径。
在通过第i计算点Ci的Ya-Za平面与设计面45的交线为交线Mi的情况下,在步骤S4中,处理部44算出交线Mi所包含的各直线MAi-MCi与第i计算点Ci之间的距离。在此,关于交线Mi所包含的各直线MAi-MCi,算出通过第i计算点Ci的垂线,从而算出各直线MAi-MCi与第i计算点Ci之间的距离。例如,如图19所示,在第i计算点Ci位于目标区域A1、A2、A3中的目标区域A1内时,算出通过第i计算点Ci的目标线MAi的垂线,从而算出第i计算点Ci与目标线Mai之间的最短距离(以下称作“目标面距离Dai”)。这样,处理部44算出图17所示的距离DA1~DA5,将最短距离作为目标面距离DA1。
图20是表示在显示部的画面上显示俯视下的铲斗的例子的图。在步骤S5中,处理部44进行俯视显示的输入等待。处理部44在有俯视显示的输入的情况下(步骤S5、Yes),进行读取存储于存储部43的铲斗外形信息的处理,进行铲斗宽度的线设定。然后,处理部44进行在显示部42的画面42P显示俯视图55a的俯视显示(步骤S6)。
图20所示的精细挖掘画面55包括表示设计地形(作业对象的目标形状)与铲斗8的俯视图55a和表示目标面79与铲斗8的侧视图55b。在精细挖掘画面55的俯视图55a中,在设计地形为槽的情况下,包括表示俯视下的槽的壁面的线78d。俯视(俯视观察)是指在与上述的车辆主体坐标系的Za轴平行的方向上从上方观察图1、图2所示的铲斗8。由此,驾驶员容易直观地把握图1、图2所示的作业机2的姿势。例如,处理部44从在步骤S1中确定的铲斗外形信息中读取铲斗8的宽度方向尺寸,基于在铅垂方向上投影的铲斗8的外形的信息求出俯视下的轮廓8BL。接着,处理部44求出表示通过俯视下的挖掘缘部P3两端的、与Ya-Za平面平行的面的位置的假想图像Br、Bl。
如上所述,在车辆主体坐标系COM中,液压挖掘机100的作业机2的斗杆6、动臂7和铲斗8被斗杆工作缸10、动臂工作缸11和铲斗工作缸12沿Ya-Za平面驱动。当斗杆工作缸10、动臂工作缸11和铲斗工作缸12进行驱动时,动臂7沿着与车辆主体1的姿势(倾斜)相应地确定的车辆主体坐标系COM中的、Ya-Za平面移动,铲斗8进行动作。处理部44从存储部43获得与车辆主体1的姿势(倾斜)相应地确定的车辆主体坐标系COM及铲斗8的宽度尺寸、即挖掘缘部P3的长度的信息,能算出通过挖掘缘部P3两端的、与Ya-Za平面平行的平面的位置。由此,处理部44基于与液压挖掘机100的当前位置有关的信息、与车辆主体1的姿势有关的信息及铲斗8的外形信息,显示表示通过挖掘缘部P3两端的、与Ya-Za平面平行的面的位置的假想图像Br、Bl。这样,假想图像Br、Bl表示在与Za轴平行的方向上从上方观察液压挖掘机100时,通过挖掘缘部P3两端的、与Ya-Za平面平行的面。而且,处理部44与在与Za轴平行的方向上从上方观察液压挖掘机100时的铲斗8的轮廓8BL一起显示假想图像Br、Bl。假想图像Br、Bl表示铲斗8利用挖掘缘部P3进行挖掘的方向(挖掘方向)。在本实施方式中,假想图像Br、Bl由虚线的假想线表示,但不限于此。例如,假想图像Br、Bl也可以为实线、波浪线、单点划线、双点划线等假想线。另外,假想图像Br、Bl包括连续或分散地存在有点、文字、线条等图案、一看就能判断通过挖掘缘部P3两端的、与Ya-Za平面平行的面的位置的图像。
通过同时显示表示槽的壁面的线78d和假想图像Br、Bl,驾驶员能在液压挖掘机100进行槽挖掘的作业中容易地使槽与挖掘缘部P3的位置对准。也就是说,在利用铲斗8进行槽挖掘的情况下,假想图像Br、Bl示意了将要成为槽的部分,因此,容易使槽与挖掘缘部P3的位置对准。
需要说明的是,在俯视下铲斗8的轮廓8BL的内侧与表示挖掘缘部P3的线段8AL的位置重合的情况下,与所显示的铲斗8的轮廓8BL的一部分相比,处理部44在俯视图55a中优先显示表示挖掘缘部P3的位置的线段8AL。因此,在图20所示的俯视图55a中,表示挖掘缘部P3的位置的线段8LA由于铲斗8的轮廓8BL而位于本来不能看见的位置,但驾驶员能视觉确认表示挖掘缘部P3的位置的线段8LA。其结果是,挖掘机械的显示系统28在驾驶员按照设计面进行施工时,能够对驾驶员而言容易理解地提供伴随铲斗8的摆动的挖掘缘部P3的位置。
另外,处理部44也可以用与显示铲斗8的轮廓8BL的颜色不同的颜色显示线段8AL,对线段8AL进行与周围相比显眼的强调显示。另外,处理部44也可以用与显示铲斗8的轮廓8BL的线宽相比较粗的线宽显示线段8AL,对线段8AL进行与周围相比显眼的强调显示。或者,处理部44也可以用与显示铲斗8的轮廓8BL的亮度相比较亮的亮度显示线段8AL,对线段8AL进行与周围相比显眼的强调显示。
处理部44将线段8AL作为表示挖掘缘部P3的标识使用,但不限于此,例如也可以使用表示上述的第一计算点C1、第二计算点C2、第三计算点C3、第四计算点C4、第五计算点C5的三角符号或箭头等。
处理部44在没有俯视显示的输入的情况下(步骤S5、No),不显示俯视图55a,而处理步骤S7。接着,在步骤S7中,处理部44进行主视显示的输入等待。图21是在显示部的画面上示出俯视及主视下显示铲斗的例子的图。处理部44在有主视显示的输入的情况下(步骤S7、Yes),进行读取存储于存储部43的铲斗外形信息的处理,进行铲斗宽度的线设定。然后,处理部44进行在显示部42的画面42P显示主视图55c的主视显示(步骤S8)。
图21所示的精细挖掘画面55包括俯视图55a、侧视图55b和主视图55c,该俯视图55a示出表示目标面的截面的线78与铲斗8;该侧视图55b示出目标面79与铲斗8;该主视图55c示出表示利用铲斗8挖掘的槽的壁面的线78d和表示主视下的铲斗8的图标89。在同时显示俯视图55a和主视图55c的情况下,能减小俯视图55a的比例尺,增大主视图55c的比例尺。由此,驾驶员能一边在俯视图55a中使槽与挖掘缘部P3的位置对准一边在主视图55c中识别槽的深度的详细情况。另外,处理部44也同时显示图标89以及表示铲斗8的宽度方向的中心的三角记号89M。处理部44在主视图55c中显示表示通过挖掘缘部P3两端的、与Ya-Za平面平行的面的位置的假想图像Br、Bl。处理部44从存储部43获得与车辆主体1的姿势(倾斜)相应地确定的车辆主体坐标系COM及铲斗8的宽度尺寸、即挖掘缘部P3的长度的信息,能算出表示通过挖掘缘部P3两端的、与Ya-Za平面平行的面的位置。由此,能显示表示在从车辆主体1观察铲斗8时通过挖掘缘部P3两端的、与Ya-Za平面平行的面的位置的假想图像Br、Bl。这样,假想图像Br、Bl表示从车辆主体1观察铲斗8时通过挖掘缘部P3两端的、与Ya-Za平面平行的面。而且,处理部44与在与Ya轴平行的方向上从车辆主体1观察铲斗8时的表示铲斗8的图标89一起显示假想图像Br、Bl。
在作业对象的目标形状、即设计面45的目标面为槽的情况下,在从正面观察时,表示槽的壁面的线78d、78d呈现在与槽的延伸方向正交的截面上。而且,由于处理部44与假想图像Br、Bl一起显示表示利用铲斗8挖掘的槽的壁面的线78d、78d,因此,驾驶员容易直观地把握图1、图2所示的作业机2的姿势。需要说明的是,处理部44在没有主视显示的输入的情况下(步骤S7、No),不显示主视图55c,而处理步骤S9。
接着,处理部44显示侧视图55b(步骤S9)。在精细挖掘画面55的侧视图55b中包括侧视下的铲斗8的图标90、表示设计面的截面的线74和表示目标面的截面的线79。另外,在精细挖掘画面55的俯视图55a和侧视图55b中分别显示表示目标面70和铲斗8的位置关系的信息。所谓侧视是指从图1、图2所示的铲斗销15的延伸方向(铲斗8的摆动中心轴方向)观察。本实施方式的显示控制装置39通过同时显示侧视图55b和俯视图55a,在驾驶员按照设计面进行施工时,在利用铲斗8进行槽挖掘的情况下,驾驶员能精确地把握将要成为槽的部分的倾斜。
在侧视图55b中显示表示侧视下的目标面的截面的线79及铲斗8的图标90。由于只要能辨别表示目标面的截面的线79的倾斜即可,因此,在侧视图55b中也可以不显示图标90。显示控制装置39也可以不显示侧视图55b而显示俯视图55a。
如以上说明那样,挖掘机械的显示系统28是用于使包括利用挖掘缘部P3产生挖掘力的铲斗8的作业机2和安装有该作业机2的车辆主体1动作的系统。挖掘机械的显示系统28包括作业机状态检测部19、存储部43和处理部44。作业机状态检测部19检测与作为挖掘机械的液压挖掘机100的当前位置有关的信息。存储部43存储表示作业对象的目标形状的目标面的位置信息及铲斗8的外形信息。
处理部44基于与液压挖掘机100的当前位置有关的信息及铲斗8的外形信息,求出从液压挖掘机100的上面观察时的挖掘缘部P3的位置,在显示装置的画面42P显示通过挖掘缘部P3两端的、与动臂进行移动的面(Ya-Za平面)平行的假想图像Br、Bl。在此,挖掘缘部P3的位置用线段8AL表示。这样,通过同时显示表示槽的壁面的线78d和假想图像Br、Bl,液压挖掘机100的驾驶员在液压挖掘机100进行槽挖掘的作业中能容易地使槽与挖掘缘部P3的位置对准。其结果是,驾驶员通过视觉确认假想图像Br、Bl,能一边预测挖掘缘部P3的位置一边进行施工,因此作业效率提高。
处理部44如侧视图55b那样显示从液压挖掘机100的侧面观察时的目标面79。由此,在驾驶员按照设计面进行施工时,在利用铲斗8进行槽挖掘的情况下,驾驶员能精确地把握将要成为槽的部分的倾斜。例如,在槽内埋设陶瓦管等的情况下,驾驶员能高精度地调整陶瓦管的倾斜。
另外,处理部44基于与液压挖掘机100的当前位置有关的信息及铲斗8的外形信息,如主视图55c那样在显示装置的画面42P上显示从铲斗8的正面观察时通过挖掘缘部P3两端、与动臂进行移动的面(Ya-Za平面)平行的假想图像Br、Bl。而且,在作业对象的目标形状、即设计面45的目标面为槽的情况下,由于与假想图像Br、Bl一起显示表示利用铲斗8挖掘的槽的壁面的线78d、78d,因此,驾驶员容易直观地把握图1、图2所示的作业机2的姿势。
在本实施方式中,说明了在上述的精细挖掘画面55中显示俯视图55a的例子,但在粗挖掘画面53中也可以显示俯视图55a。需要说明的是,本实施方式的处理部44将上述的俯视图55a、侧视图55b、主视图55c显示为车辆主体坐标系COM中的俯视图(与Za轴平行地观察的图)、侧视图(与Xa轴平行地观察的图)、主视图(与Ya轴平行地观察的图)。处理部44也可以将俯视图55a、侧视图55b、主视图55c的至少一个显示为整体坐标系中的俯视图(与Z轴平行地观察的图)、侧视图(与X轴平行地观察的图)、主视图(与Y轴平行地观察的图)。
(变形例)
在上述的实施方式中,具有铲斗8,但铲斗不限于此,也可以为倾倒铲斗。图22是变形例涉及的液压挖掘机的倾倒铲斗的侧视图。图23是变形例涉及的液压挖掘机的倾倒铲斗的主视图。图23是在与图22所示的倾倒销15T的延伸方向的中心轴即第二轴AX2平行的方向VA上观察倾倒铲斗8T的图。图24是在显示部的画面上表示变形例涉及的液压挖掘机的倾倒铲斗的图。
铲斗8T是被称作倾倒铲斗的铲斗。所谓倾倒铲斗是指这样的铲斗:具备铲斗倾倒缸12T、12T,即使液压挖掘机100位于倾斜地,也能通过铲斗向左右倾倒倾斜而将斜面、平地成形、平整为自由的形状,利用低板(低板プレ一卜)也能进行滚压作业。
如图22及图23所示,铲斗8T经由连结构件9与铲斗销15连结。铲斗8T的铲斗8借助倾倒销15T安装于连结构件9的与铲斗销15相反的一侧。这样,铲斗8T的铲斗8借助倾倒销15T以能绕倾倒销15T摆动的方式安装于连结构件9。利用这样的结构,铲斗8T的铲斗8能绕铲斗销15摆动,且能绕倾倒销15T沿TR方向摆动。
铲斗销15的延伸方向的中心轴为第一轴AX1,倾倒销15T的延伸方向的中心轴为与包含第一轴AX1的面正交的第二轴AX2。因此,铲斗8T通过以第一轴AX1为中心摆动、且以第二轴AX2为中心摆动,使作为刃8B的前端的挖掘缘部P3相对于与第一轴AX1及第二轴AX2正交的第三轴AX3倾斜倾斜角θ5。例如,在连结构件9上安装有与上述的第三行程传感器18同样的第四行程传感器18T。而且,上述的作业机状态检测部19包括与第三行程传感器18同样的第四行程传感器18T,检测铲斗倾倒缸12T、12T的行程长度,向显示控制装置39送出检测值。由此,显示控制装置39根据第四行程传感器18T检测到的铲斗倾倒缸12T的行程长度,算出挖掘缘部P3相对于第三轴AX3的倾斜角θ5。而且,存储部43作为挖掘缘部P3的位置的信息能存储车辆主体坐标系COM内的铲斗8的挖掘缘部P3的坐标(xat、yat、zat)及挖掘缘部P3的倾斜角θ5。
在变形例中,处理部44如图24所示那样显示对表示主视下的铲斗8的图标89进行示出的主视图55c。图标89同时还显示表示铲斗8的宽度方向的中心的三角记号89M。处理部44在主视图55c中显示表示通过挖掘缘部P3两端的、与Ya-Za平面平行的面的位置的假想图像Br、Bl。处理部44如图24所示那样显示为使图标89沿图23所示的铲斗8的成为倾倒倾斜角的θ5倾斜。因此,通过使铲斗8的图标89的三角记号89M和假想图像Br、Bl同时显示,驾驶员能直观地把握图23所示的倾倒的倾斜角θ5。
即使不是如变形例那样液压挖掘机100具备倾倒铲斗8T,也存在显示为图标89倾斜的情况。例如,处理部44如图24所示那样显示为使图标89沿图3所示的车辆主体1的宽度方向的倾斜角θ4倾斜。因此,通过使铲斗8的图标89的三角记号89M和假想图像Br、Bl同时显示,驾驶员能直观地把握图3所示的车辆主体1的宽度方向的倾斜角θ4。
以上,说明了本实施方式,但本实施方式并不被上述的内容限定。另外,上述的结构要素包含本领域技术人员能容易想到的、实质上相同的要素。另外,上述的结构要素可以适当组合。另外,在不脱离本实施方式的要旨的范围内能进行结构要素的各种省略、置换或变更。
例如,各引导画面的内容不限于上述内容,可以适当变更。另外,显示控制装置39的功能的一部分或全部可以通过配置于液压挖掘机100外部的计算机执行。另外,目标作业对象不限于上述那样的平面,也可以是点、线或三维形状。显示输入装置38的输入部41不限于触控面板式,也可以由硬按钮、开关等操作构件构成。
在上述的实施方式中,作业机2具有斗杆6、动臂7、铲斗8,但作业机2不限于此,只要至少具有铲斗8即可。另外,在上述的实施方式中,利用第一行程传感器16、第二行程传感器17及第三行程传感器18检测斗杆6、动臂7、铲斗8的倾斜角,但倾斜角的检测结构不限于这些。例如,也可以具备检测斗杆6、动臂7、铲斗8的倾斜角的角度传感器。另外,在变形例的作业机2中,也可以取代变形例的第四行程传感器18T的倾斜角的检测机构而为角度传感器。
符号说明

Claims (7)

1.一种挖掘机械的显示系统,该挖掘机械具有作业机和供所述作业机安装的主体部,所述作业机包括在挖掘缘部产生挖掘力的铲斗和安装所述铲斗以使其能够摆动的动臂,
所述挖掘机械的显示系统包括:
车辆状态检测部,其检测与所述挖掘机械的当前位置有关的信息及与所述主体部的姿势有关的信息;
存储部,其存储表示作业对象的目标形状的目标面的位置信息及所述铲斗的外形信息,
所述挖掘机械的显示系统的特征在于,
所述挖掘机械的显示系统还具备处理部,该处理部基于与所述挖掘机械的当前位置有关的信息、与所述主体部的姿势有关的信息及所述铲斗的外形信息,求出表示与所述动臂进行移动的平面平行的平面中的、通过所述挖掘缘部两端的平面的位置的假想图像,并将该假想图像与从所述挖掘机械的上方观察时的所述铲斗一起显示在显示装置的画面上。
2.根据权利要求1所述的挖掘机械的显示系统,其中,
所述处理部将从所述挖掘机械的侧面观察时的所述目标面显示在所述显示装置的画面上。
3.根据权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统,其中,
所述处理部基于与所述挖掘机械的当前位置有关的信息、与所述主体部的姿势有关的信息及所述铲斗的外形信息,求出表示与所述动臂进行移动的平面平行的平面中的、通过所述挖掘缘部两端的平面的位置的假想图像,并将该假想图像与从所述主体部侧观察时的所述铲斗一起显示在显示装置的画面上。
4.根据权利要求1所述的挖掘机械的显示系统,其中,
所述铲斗是倾倒铲斗,还具备检测所述挖掘缘部的位置的作业机状态检测部,
所述处理部基于与所述挖掘机械的当前位置有关的信息、与所述主体部的姿势有关的信息、所述挖掘缘部的位置信息及所述铲斗的外形信息,求出表示与所述动臂进行移动的平面平行的平面中的、通过所述挖掘缘部两端的平面的位置的假想图像,并将该假想图像与从所述主体部侧观察时的所述铲斗一起显示在显示装置的画面上。
5.根据权利要求3所述的挖掘机械的显示系统,其中,
当所述作业对象的目标形状为槽时,所述处理部显示所述假想图像和表示与所述槽的延伸方向正交的截面中的所述槽的壁面的线。
6.根据权利要求5所述的挖掘机械的显示系统,其中,
表示所述槽的壁面的线与所述目标面正交。
7.一种挖掘机械,其特征在于,
该挖掘机械具备权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统。
CN201380002200.4A 2012-10-05 2013-08-26 挖掘机械的显示系统及挖掘机械 Active CN103857854B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261710530P 2012-10-05 2012-10-05
US61/710,530 2012-10-05
US13/845,675 2013-03-18
US13/845,675 US8965642B2 (en) 2012-10-05 2013-03-18 Display system of excavating machine and excavating machine
PCT/JP2013/072747 WO2014054354A1 (ja) 2012-10-05 2013-08-26 掘削機械の表示システム及び掘削機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103857854A CN103857854A (zh) 2014-06-11
CN103857854B true CN103857854B (zh) 2016-01-20

Family

ID=50433335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380002200.4A Active CN103857854B (zh) 2012-10-05 2013-08-26 挖掘机械的显示系统及挖掘机械

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8965642B2 (zh)
JP (1) JP5676778B2 (zh)
KR (1) KR101678759B1 (zh)
CN (1) CN103857854B (zh)
DE (1) DE112013000121B4 (zh)
WO (1) WO2014054354A1 (zh)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5706050B1 (ja) * 2014-04-24 2015-04-22 株式会社小松製作所 作業車両
DE112014000063B4 (de) * 2014-05-15 2020-09-17 Komatsu Ltd. Anzeigesystem für eine Baggermaschine, Baggermaschine und Anzeigeverfahren für eine Baggermaschine
US9677251B2 (en) 2014-06-02 2017-06-13 Komatsu Ltd. Construction machine control system, construction machine, and method of controlling construction machine
DE112014000077B4 (de) * 2014-06-02 2018-04-05 Komatsu Ltd. Steuersystem für eine Baumaschine, Baumaschine und Verfahren zum Steuern einer Baumaschine
JP6883813B2 (ja) * 2014-10-27 2021-06-09 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 トラクタ
USD801994S1 (en) 2015-01-29 2017-11-07 Caterpillar Inc. Display screen or portion thereof with graphical user interface
KR101759409B1 (ko) 2015-02-02 2017-07-18 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 작업차량 및 작업차량의 제어 방법
JP6777375B2 (ja) 2015-03-05 2020-10-28 株式会社小松製作所 作業機械の画像表示システム、作業機械の遠隔操作システム及び作業機械
KR102483962B1 (ko) * 2015-03-19 2022-12-30 스미토모 겐키 가부시키가이샤 쇼벨
EP3276088B1 (en) * 2015-03-27 2022-05-11 Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel
KR102389591B1 (ko) * 2015-04-02 2022-04-22 현대두산인프라코어(주) 건설기계의 버츄얼 시뮬레이터
JP6522441B2 (ja) * 2015-06-29 2019-05-29 日立建機株式会社 作業機械の作業支援システム
US10794047B2 (en) 2015-07-15 2020-10-06 Komatsu Ltd. Display system and construction machine
JP6480830B2 (ja) * 2015-08-24 2019-03-13 株式会社小松製作所 ホイールローダの制御システム、その制御方法およびホイールローダの制御方法
CN106856661A (zh) * 2015-10-16 2017-06-16 株式会社小松制作所 作业车、铲斗装置和倾斜角度的取得方法
JP6058218B2 (ja) 2015-12-09 2017-01-11 株式会社小松製作所 作業車両及びチルト角度の取得方法
WO2017115810A1 (ja) * 2015-12-28 2017-07-06 住友建機株式会社 ショベル
DE112016000038B4 (de) * 2016-03-29 2020-10-01 Komatsu Ltd. Kalibrierungssystem, Arbeitsmaschine und Kalibrierungsverfahren
JP6862421B2 (ja) * 2016-03-30 2021-04-21 住友建機株式会社 ショベル及びショベルの表示装置
EP3438356B1 (en) * 2016-03-31 2022-05-11 Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel
JP6506205B2 (ja) * 2016-03-31 2019-04-24 日立建機株式会社 建設機械
JP7156775B2 (ja) 2016-07-26 2022-10-19 株式会社小松製作所 作業車両の制御システム、制御方法、及び作業車両
JP6794449B2 (ja) 2016-08-05 2020-12-02 株式会社小松製作所 管理システム
JP2018021651A (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 トヨタ自動車株式会社 ガス充填システム
JP6550358B2 (ja) * 2016-09-16 2019-07-24 日立建機株式会社 建設機械の施工時間予測システム
WO2018116577A1 (ja) * 2016-12-19 2018-06-28 富士フイルム株式会社 投写型表示装置、投写型表示装置の制御方法、投写型表示装置の制御プログラム
US10731322B2 (en) * 2017-01-13 2020-08-04 Komatsu Ltd. Work machine control system and work machine control method
JP7133562B2 (ja) * 2017-03-03 2022-09-08 キャタピラー トリンブル コントロール テクノロジーズ、 エルエルシー 材料移動機械のための拡張現実ディスプレイ
CN110352281B (zh) * 2017-03-31 2022-03-11 住友建机株式会社 挖土机、挖土机的显示装置及挖土机的图像显示方法
CN110352280B (zh) * 2017-08-31 2021-09-28 株式会社小松制作所 挖掘机械的显示系统、挖掘机械及挖掘机械的显示方法
US11414839B2 (en) * 2017-09-08 2022-08-16 Komatsu Ltd. Display control device and method for generating target line or control line of work machine
JP6898816B2 (ja) 2017-09-15 2021-07-07 株式会社小松製作所 表示システム、表示方法、及び表示装置
CN107905275B (zh) * 2017-11-15 2020-08-25 山东天星北斗信息科技有限公司 一种挖掘机数字化辅助施工系统及其辅助施工方法
JP6849623B2 (ja) * 2018-03-07 2021-03-24 日立建機株式会社 作業機械
JP6860516B2 (ja) * 2018-03-16 2021-04-14 日立建機株式会社 作業機械
JP7275498B2 (ja) * 2018-08-23 2023-05-18 コベルコ建機株式会社 作業機械
JP2020037767A (ja) * 2018-08-31 2020-03-12 株式会社小松製作所 バケット高さ通知装置およびバケット高さ通知方法
US10662590B1 (en) 2019-01-08 2020-05-26 Caterpillar Paving Products Inc. Control system and method for controlling operation of an edge forming tool of a compactor
JP7153594B2 (ja) * 2019-03-26 2022-10-14 日立建機株式会社 較正作業支援システム
EP4006235B1 (en) * 2019-07-31 2023-11-08 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Excavator
CN114144555B (zh) * 2019-09-26 2024-04-16 住友建机株式会社 挖土机及挖土机的显示装置
JP7423391B2 (ja) * 2020-04-03 2024-01-31 株式会社小松製作所 表示システム、プログラムおよび表示システムの制御方法
KR20220010795A (ko) * 2020-07-20 2022-01-27 현대두산인프라코어(주) 굴삭기 및 이의 제어 방법
JP7131779B2 (ja) * 2020-10-08 2022-09-06 株式会社小松製作所 作業機械の画像表示システム、作業機械の遠隔操作システム、作業機械、及び作業機械の画像表示方法
KR20220121612A (ko) * 2021-02-25 2022-09-01 현대두산인프라코어(주) 머신 가이던스 프로그램 및 이를 이용하는 굴삭기

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1705801A (zh) * 2003-06-19 2005-12-07 日立建机株式会社 作业机械的作业支援·管理系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4642288B2 (ja) 2001-08-09 2011-03-02 株式会社小松製作所 地下埋設物掘削システム
US7532967B2 (en) * 2002-09-17 2009-05-12 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Excavation teaching apparatus for construction machine
JP4362452B2 (ja) 2005-02-07 2009-11-11 青木あすなろ建設株式会社 作業機の施工支援システム
JP5054832B2 (ja) * 2011-02-22 2012-10-24 株式会社小松製作所 油圧ショベルの表示システム及びその制御方法
JP5555190B2 (ja) 2011-02-22 2014-07-23 株式会社小松製作所 油圧ショベルの表示システム及びその制御方法
US9194106B2 (en) * 2011-03-24 2015-11-24 Komatsu Ltd. Working unit control system, construction machine and working unit control method
US8914199B2 (en) * 2012-10-05 2014-12-16 Komatsu Ltd. Excavating machine display system and excavating machine
US9043098B2 (en) * 2012-10-05 2015-05-26 Komatsu Ltd. Display system of excavating machine and excavating machine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1705801A (zh) * 2003-06-19 2005-12-07 日立建机株式会社 作业机械的作业支援·管理系统

Also Published As

Publication number Publication date
DE112013000121T5 (de) 2014-10-16
JP5676778B2 (ja) 2015-02-25
CN103857854A (zh) 2014-06-11
KR20150008147A (ko) 2015-01-21
US20140100744A1 (en) 2014-04-10
WO2014054354A1 (ja) 2014-04-10
KR101678759B1 (ko) 2016-11-23
DE112013000121B4 (de) 2020-09-17
US8965642B2 (en) 2015-02-24
JPWO2014054354A1 (ja) 2016-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103857854B (zh) 挖掘机械的显示系统及挖掘机械
CN103857853B (zh) 挖掘机械的显示系统及挖掘机械
CN103906879B (zh) 挖掘机械的显示系统、挖掘机械及挖掘机械的显示用计算机程序
CN104781478B (zh) 挖掘机械的显示系统以及挖掘机械
US8914199B2 (en) Excavating machine display system and excavating machine
CN104619925B (zh) 挖掘机械的显示系统以及挖掘机械
CN103857852B (zh) 挖掘机械的显示系统及挖掘机械
US9043098B2 (en) Display system of excavating machine and excavating machine
US10017919B2 (en) Construction management device for excavation machinery, construction management device for excavator, excavation machinery, and construction management system
CN103080437B (zh) 液压挖掘机的显示系统及其控制方法
CN103080433B (zh) 挖掘机械的显示系统及其控制方法
JP5847340B2 (ja) 掘削機械の表示システム、掘削機械及び画像表示方法
CN105307739B (zh) 挖掘机械的显示系统、挖掘机械以及挖掘机械的显示方法
CN105358771A (zh) 挖掘机械的显示系统、挖掘机械和挖掘机械的显示方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant