CN103906879B - 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 - Google Patents

Abstract

挖掘机械的显示系统包括：车辆状态检测部，其检测与作为挖掘机械的液压挖掘机的当前位置及姿态相关的信息；存储部，其至少存储表示作业对象的目标形状的目标面的位置信息；铲斗倾斜检测部，其检测铲斗的倾斜角度；处理部，其根据基于铲斗的倾斜角度以及与液压挖掘机的当前位置及姿态相关的信息而求出的铲斗的刀尖的位置，求出刀尖与目标面所成的角度作为刀尖倾斜角度，并基于得到的刀尖倾斜角度而将表示与铲斗的姿态相关的信息的姿态信息显示在显示部的画面上。

Description

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

技术领域

本发明涉及挖掘机械的显示系统及具备该显示系统的挖掘机械以及在挖掘机械的显示系统中使用的挖掘机械的显示用计算机程序。

背景技术

通常，液压挖掘机通过操作员对操作杆进行操作，来驱动包含铲斗的作业机。此时，在挖掘规定斜度的倾斜面或规定深度的槽等时，操作员仅通过目视观察作业机的动作，难以判断是否按照目标的形状那样准确地进行挖掘。而且，操作员为了能够按照目标形状那样高效率地准确挖掘上述规定斜度的倾斜面需要熟练。因此，例如，存在一种将位于作业机的前端的铲斗的位置信息显示于显示装置，而对操作员进行辅助的技术(例如，专利文献1)。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】国际公开第2002/040783号说明书

发明内容

【发明要解决的课题】

然而，作为向液压挖掘机的作业机安装的铲斗，已知有向液压挖掘机的前后方向或上下方向(参照图1所示的箭头SW)能够摆动的铲斗。这种铲斗被称为所谓倾转铲斗，以处于与作业机的动臂及斗杆转动的轴平行的位置关系的铲斗轴(处于动臂与铲斗连结的部位的轴)为中心而转动，而且，以与铲斗转动的所述铲斗轴正交的轴为中心而转动。即，倾转铲斗使铲斗向液压挖掘机的左右的方向(参照图1所示的箭头TIL)摆动，在铲斗向左右的任一方倾斜的状态下能够进行挖掘作业等。专利文献1的技术显示的是根据由控制单元计算的、铲斗背面相对于水平面的角度而旋转 的铲斗的记号。然而，专利文献1的技术是以仅能够以下述铲斗轴为中心进行转动的铲斗为对象，对于倾转铲斗没有任何公开或暗示，所述铲斗轴处于与上述那样的作业机的动臂及斗杆转动的轴平行的位置关系。

本发明的目的是对于具备倾转铲斗的挖掘机械的操作者提供用于辅助操作的信息。

【解决方案】

本发明的挖掘机械的显示系统使用于挖掘机械，该挖掘机械包括具有铲斗的作业机和安装所述作业机的主体部，该铲斗通过以第一轴为中心转动，且以与所述第一轴正交的第二轴为中心转动，从而使刀尖相对于与所述第一轴及所述第二轴正交的第三轴发生倾斜，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及姿态相关的信息；铲斗倾斜检测部，其检测所述铲斗的倾斜角度；存储部，其至少存储表示作业对象的目标形状的目标面的位置信息；处理部，其根据基于所述铲斗的倾斜角度以及与所述挖掘机械的当前位置及姿态相关的信息而求出的所述铲斗的刀尖的位置，求出所述刀尖与所述目标面所成的角度作为刀尖倾斜角度，并基于得到的所述刀尖倾斜角度而将表示与所述铲斗的姿态相关的信息的姿态信息显示在显示装置的画面上。

在本发明中，优选的是，所述处理部求出与所述第二轴正交且通过所述铲斗的刀尖这样的平面与所述目标面交叉的交线和所述刀尖所成的角度来作为所述刀尖倾斜角度。

在本发明中，优选的是，所述处理部在所述铲斗的所述刀尖与所述目标面正对之前和正对之后，使显示在所述显示装置的画面上的所述姿态信息的形态不同。

在本发明中，优选的是，所述处理部将所述姿态信息显示在所述显示装置的画面的端部。

在本发明中，优选的是，所述处理部在所述挖掘机械对倾斜面进行施工时，将所述姿态信息显示在所述显示装置的画面上。

本发明的挖掘机械包括：作业机，其具有铲斗，该铲斗通过以第一轴为中心转动，且以与所述第一轴正交的第二轴为中心转动，从而使刀尖相对于与所述第一轴及所述第二轴正交的第三轴发生倾斜；主体部，其安装 所述作业机；行驶装置，其设于所述主体部；上述的挖掘机械的显示系统。

本发明的挖掘机械的显示用计算机程序使用于挖掘机械，该挖掘机械包括具有铲斗的作业机和安装所述作业机的主体部，该铲斗通过以第一轴为中心转动，且以与所述第一轴正交的第二轴为中心转动，从而使刀尖相对于与所述第一轴及所述第二轴正交的第三轴发生倾斜，所述挖掘机械的显示用计算机程序包括：基于所述铲斗的倾斜角度以及与所述挖掘机械的当前位置及姿态相关的信息，求出所述铲斗的刀尖位置的步骤；根据所述刀尖位置，求出与所述第二轴正交且通过所述铲斗的刀尖这样的平面与所述目标面交叉的交线和所述刀尖所成的角度来作为刀尖倾斜角度的步骤；基于得到的所述刀尖倾斜角度而将表示与所述铲斗的姿态相关的信息的姿态信息显示在显示装置的画面上的步骤。

本发明能够对具备倾转铲斗的挖掘机械的操作者提供对操作进行辅助用的信息。

附图说明

图1是本实施方式的液压挖掘机100的立体图。

图2是本实施方式的液压挖掘机100具备的铲斗9的主视图。

图3是本实施方式的液压挖掘机100具备的另一例的铲斗9a的立体图。

图4是液压挖掘机100的侧视图。

图5是液压挖掘机100的后视图。

图6是表示液压挖掘机100具备的控制系统的框图。

图7是表示通过设计地形数据所示的设计地形的图。

图8是表示引导画面的一例的图。

图9是表示引导画面的一例的图。

图10是表示姿态信息显示控制的一例的流程图。

图11是用于说明求解当前刀尖位置的方法的一例的图。

图12是用于说明求解当前刀尖位置的方法的一例的图。

图13是用于说明求解当前刀尖位置的方法的一例的图。

图14是用于说明求解当前刀尖位置的方法的一例的图。

图15是求解刀尖倾斜角度的技术的说明图。

图16是求解刀尖倾斜角度的技术的说明图。

具体实施方式

参照附图，详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。并没有通过以下的实施方式记载的内容来限定本发明。而且，以下的实施方式作为挖掘机械的一例而说明液压挖掘机，但挖掘机械只要具有挖掘对象或回填对象的功能即可，没有限定为液压挖掘机。

＜挖掘机械的整体结构＞

图1是本实施方式的液压挖掘机100的立体图。图2是本实施方式的液压挖掘机100具备的铲斗9的主视图。图3是本实施方式的液压挖掘机100具备的另一例的铲斗9a的立体图。图4是液压挖掘机100的侧视图。图5是液压挖掘机100的后视图。图6是表示液压挖掘机100具备的控制系统的框图。图7是表示通过设计地形数据所示的设计地形的图。

在本实施方式中，作为挖掘机械的液压挖掘机100具有作业机2及作为主体部的车辆主体1。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将未图示的动力产生装置及液压泵等装置收容在发动机室3EG的内部。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例如以柴油发动机等内燃机为动力产生装置，但液压挖掘机100没有限定为这种结构。液压挖掘机100可以是例如具备将内燃机、发电电动机、蓄电装置组合的所谓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配置在与配置发动机室3EG的一侧相反的一侧。在驾驶室4内，配置有图6所示的显示输入装置38及操作装置25。关于它们在后面叙述。行驶装置5搭载上部回旋体3。行驶装置5具有履带5a、5b。通过未图示的液压马达进行驱动，使履带5a、5b旋转，由此行驶装置5行驶，从而使液压挖掘机100行驶。作业机2安装在上部回旋体3的驾驶室4的侧方侧。

此外，液压挖掘机100也可以是具备如下的行驶装置的结构，该行驶 装置取代履带5a、5b而具备轮胎，将未图示的柴油发动机的驱动力经由传动装置向轮胎传递而能够行驶。例如作为这种方式的液压挖掘机100，可以是轮式液压挖掘机。而且，液压挖掘机100可以是例如具有如下结构的反铲装载机，该反铲装载机具备这种具有轮胎的行驶装置，在车辆主体(主体部)安装作业机，且不具备图1那样的上部回旋体及其回旋机构。即，反铲装载机是在车辆主体安装作业机且具备构成车辆主体的一部分的行驶装置的结构。通过向这种反铲装载机的作业机的铲斗安装倾转铲斗，能够进行挖掘倾斜面这样的作业。

上部回旋体3中，配置作业机2及驾驶室4的一侧为前，配置发动机室3EG的一侧为后。面向前方而左侧为上部回旋体3的左，面向前方而右侧为上部回旋体3的右。而且，液压挖掘机100或车辆主体1中，以上部回旋体3为基准而行驶装置5侧为下，以行驶装置5为基准而上部回旋体3侧为上。在将液压挖掘机100设置于水平面时，下为铅垂方向即重力的作用方向侧，上为铅垂方向的相反侧。

作业机2具有斗杆6、动臂7、铲斗9、斗杆工作缸10、动臂工作缸11、铲斗工作缸12、倾转工作缸13。需要说明的是，图1或图2所示的箭头SW和箭头TIL表示铲斗9能够转动的方向。斗杆6的基端部经由斗杆销14以能够摆动的方式安装在车辆主体1的前部。动臂7的基端部经由动臂销15以能够摆动的方式安装在斗杆6的前端部。在动臂7的前端部经由铲斗销16而安装连结构件8。连结构件8经由倾转销17而安装于铲斗9。连结构件8经由未图示的销而与铲斗工作缸12连结，通过铲斗工作缸12的伸缩，铲斗9进行摆动(参照图1所示的SW)。即，铲斗9被安装成以与动臂7的延伸方向正交的轴为中心能够转动。斗杆销14、动臂销15、铲斗销16均配置成平行的位置关系。即，各个销的中心轴成为相互平行的位置关系。

需要说明的是，以下所示的“正交”是指在空间上，2条线(或轴)彼此、线(轴)与面、或面与面这样的2个对象正交的位置关系。例如，包含一条线(或轴)的平面与包含另一条线(或轴)的平面平行，将对于这两个面中的任一个面从垂直方向观察时一条线与另一条线正交的状态表现为一条线与另一条线正交。在线(轴)与面、面与面的情况下也同样。

(铲斗9)

在本实施方式中，铲斗9被称为倾转铲斗。铲斗9经由连结构件8，进而经由铲斗销16而与动臂7连结。而且，在连结构件8中，在连结构件8的与安装铲斗销16的一侧相反的铲斗9侧经由倾转销17而安装铲斗9。倾转销17与铲斗销16正交。即，包含倾转销17的中心轴的平面与铲斗销16的中心轴正交。这样，铲斗9经由倾转销17，以倾转销17的中心轴为中心能够转动(参照图1、图2所示的箭头TIL)地安装于连结构件8。通过这样的结构，铲斗9以铲斗销16的中心轴(第一轴)为中心能够转动，且以倾转销17的中心轴(第二轴)为中心能够转动。铲斗销16的沿着轴向延伸的中心轴是第一轴AX1，与铲斗销16正交的倾转销17的延伸方向上的中心轴是与第一轴AX1正交的第二轴AX2。因此，铲斗9以第一轴AX1为中心能够转动，且以第二轴AX2为中心能够转动。即，当以处于与第一轴AX1及第二轴AX2这两者正交的位置关系的第三轴AX3为基准时，铲斗9能够相对于此基准向左右(图2所示的箭头TIL)转动。并且，通过使铲斗9向左右的任一方转动，能够使刀尖9T(更具体而言是刀尖列9TG)相对于地面倾斜。

铲斗9具备多个刀9B。在铲斗9中，多个刀9B安装在铲斗9的与安装倾转销17的一侧相反的一侧的端部。多个刀9B以与倾转销17正交的方向，即，以与第一轴AX1平行的位置关系排列成1列。刀尖9T是刀9B的前端部。在本实施方式中，刀尖列9TG是指排列成1列而并列的多个刀尖9T。刀尖列9TG是刀尖9T的集合体。在表现刀尖列9TG时，在本实施方式中，使用将多个刀尖9T连结的直线(以下，适当称为刀尖列线)LBT。

倾转工作缸13将铲斗9与连结构件8连结。即，倾转工作缸13的工作缸杆的前端与铲斗9的主体侧连结，倾转工作缸13的工作缸筒侧与连结构件8连结。在本实施方式中，2个倾转工作缸13、13在铲斗9及连结构件8的左右两侧将两者连结，但只要至少1个倾转工作缸13将两者连结即可。当一方的倾转工作缸13延伸时，另一方的倾转工作缸13收缩，由此铲斗9绕着倾转销17转动。其结果是，倾转工作缸13、13能够使刀尖9T，更具体而言，能够使由刀尖列线LBT表示的刀尖9T的集合体即 刀尖列9TG相对于第三轴AX3倾斜。

倾转工作缸13、13的伸缩能够通过驾驶室4内的未图示的滑动式开关或脚踏式踏板这样的操作装置进行。在该操作装置为滑动式开关时，液压挖掘机100的操作员通过对滑动式开关进行操作，将工作油向倾转工作缸13、13供给或从倾转工作缸13、13排出，从而使倾转工作缸13、13伸缩。其结果是，倾转铲斗(铲斗9)以第三轴AX3为基准，向左右(图2所示的箭头TIL)转动(刀尖9T倾斜)与该操作量对应的量。

图3所示的铲斗9a是倾转铲斗的一种，主要为了对倾斜面进行施工而使用。铲斗9a以倾转销17的中心轴为中心而转动。铲斗9a在与安装倾转销17的一侧相反的一侧的端部具备一片板状的刀9Ba。刀9Ba的前端部即刀尖9Ta处于与倾转销17的中心轴正交的方向，即，处于与图2所示的第一轴AX1平行的位置关系，是铲斗9a的朝向宽度方向延伸的直线状的部分。在铲斗9a具备一片刀9Ba时，刀尖9Ta与刀尖列9TGa表示相同的部位。在表现刀尖9Ta或刀尖列9TGa时，在本实施方式中，使用刀尖列线LBT。刀尖列线LBT是刀尖9Ta延伸的方向的直线。

如图4所示，斗杆6的长度，即，从斗杆销14到动臂销15为止的长度为L1。动臂7的长度，即，从动臂销15的中心到铲斗销16的中心为止的长度为L2。连结构件8的长度，即，从铲斗销16的中心到倾转销17的中心为止的长度为L3。连结构件8的长度L3是铲斗9以铲斗销16的中心轴为中心而转动的半径。铲斗9的长度，即，从倾转销17的中心到铲斗9的刀尖9T为止的长度为L4。

图1所示的斗杆工作缸10、动臂工作缸11、铲斗工作缸12、倾转工作缸13分别是根据工作油的压力(以下，适当称为液压)或流量而调整伸缩和速度来进行驱动的液压缸。斗杆工作缸10对斗杆6进行驱动，而使斗杆6向上下摆动。动臂工作缸11对动臂7进行驱动，而使动臂7以动臂销15的中心轴为中心转动。铲斗工作缸12对铲斗9进行驱动，而使铲斗9以铲斗销16的中心轴为中心转动。在斗杆工作缸10、动臂工作缸11、铲斗工作缸12及倾转工作缸13等液压缸与未图示的液压泵之间，配置图6所示的比例控制阀37。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，由此来控制向斗杆工作缸10、动臂工作缸11、铲斗工 作缸12及倾转工作缸13供给的工作油的流量。其结果是，控制斗杆工作缸10、动臂工作缸11、铲斗工作缸12及倾转工作缸13的动作。

如图4所示，在斗杆6、动臂7、铲斗9分别设有第一行程传感器18A、第二行程传感器18B、第三行程传感器18C、及作为铲斗倾斜检测部的铲斗倾斜传感器18D。上述的第一行程传感器18A、第二行程传感器18B及第三行程传感器18C是检测作业机2的姿态的姿态检测部。第一行程传感器18A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6)根据第一行程传感器18A检测到的斗杆工作缸10的行程长度，算出斗杆6相对于后述的车辆主体坐标系的Za轴的倾斜角度θ1。第二行程传感器18B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18B检测到的动臂工作缸11的行程长度，算出动臂7相对于斗杆6的倾斜角度θ2。第三行程传感器18C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18C检测到的铲斗工作缸12的行程长度，算出铲斗9相对于动臂7的倾斜角度θ3。铲斗倾斜传感器18D检测铲斗9的倾斜角度θ4，即，铲斗9的刀尖9T或刀尖列9TG相对于第三轴AX3的倾斜角度θ4。在本实施方式中，如上述那样，刀尖列9TG由刀尖列线LBT表示，因此铲斗9的倾斜角度θ4是以第三轴AX3为基准而刀尖列线LBT相对于此基准的倾斜角度。

如图4所示，车辆主体1具备位置检测部19。位置检测部19检测液压挖掘机100的当前位置。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2根天线21、22(以下，适当称为GNSS天线21、22)、三维位置传感器23、倾斜角度传感器24。GNSS天线21、22设置在车辆主体1，更具体而言设置在上部回旋体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Xa-Ya-Za的Ya轴分离一定距离而设置。

需要说明的是，GNSS天线21、22在上部回旋体3上，只要设置在液压挖掘机100的沿着前后方向(车辆主体坐标系Xa-Ya-Za的Ya轴的方向)或左右方向(车辆主体坐标系Xa-Ya-Za的Xa轴的方向)分离的两端位置即可。而且，在上部回旋体3上，也可以设置在未图示的平衡重(上部回旋体3的后端)或驾驶室4的后方。总而言之，GNSS天线21、 22设置于尽可能分离的位置可提高液压挖掘机100的当前位置的检测精度。而且，GNSS天线21、22优选设置在尽量不妨碍操作员的视野的位置。而且，它们通过作为车辆状态检测部的位置检测部19及姿态检测部，能够检测挖掘机械(在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。

与GNSS天线21、22接收到的GNSS电波对应的信号向三维位置传感器23输入。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5所示，倾斜角度传感器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的倾斜角度θ5(以下，适当称为左右摇晃角度θ5)。需要说明的是，在本实施方式中，宽度方向是指铲斗9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具备后述的倾转铲斗时，铲斗9的宽度方向也可以与上部回旋体3的宽度方向不一致。

如图6所示，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、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具有作业机操作装置31、作业机操作检测部32、行驶操作装置33、行驶操作检测部34。作业机操作装置31是操作员用于操作作业机2的装置，例如是控制杆或操作杆。而且，作业机操作装置31及作业机操作检测部32为2组(在图6中仅图示1组)。在驾驶室4内的未图示的操作者座位的左右分别设置作业机操作装置31。例如通过对设置在右侧的作业机操作装置31进行操作，能够使铲斗9及斗杆6动作，通过对设置在左侧的作业机操作装置31进行操作，能够使动臂7及上部回旋体3动作。作业机操作检测部32检测作业机操作装置31的操作内容，作为检测信号而向作业机用电子控制装置26发送。

行驶操作装置33是操作员对液压挖掘机100的行驶进行操作用的装置，例如是控制杆或操作杆。而且，行驶操作装置33及行驶操作检测部34为2组(在图6中仅图示1组)。在驾驶室4内的未图示的操作者座位的前方设有左右排列的行驶操作装置33。通过对设置在右侧的行驶操作装置33进行操作，能够使右侧的履带5a动作，通过对设置在左侧的行驶操作装置33进行操作，能够使左侧的履带5b动作。行驶操作检测部34检测行驶操作装置33的操作内容，作为检测信号而向作业机用电子控制装置26发送。

如图6所示，作业机用电子控制装置26具有包含RAM(Random Access Memory)及ROM(Read Only Memory)的至少一方的作业机侧存储部35、及CPU(Central Processing Unit)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根据作业机操作装置31的操作而生成用于使作业机2动作的控制信号，向作业机控制装置27输出。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的控制信号而控制比例控制阀37。与来自作业机用电子控制装置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的至少1个供给。图1所示的斗杆工作缸10、动臂工作缸11、铲斗工作缸12及倾转工作缸13对应于从比例控制阀37供给的工作油而被驱动。其结果是，作业机2进行动作。

＜显示系统101＞

显示系统101是用于将挖掘作业区域内的地面施工成后述的设计面那样的形状用的信息向操作员提供的系统。显示系统101除了具有上述的三维位置传感器23及倾斜角度传感器24、铲斗倾斜传感器18D之外，还具有第一行程传感器18A、第二行程传感器18B、第三行程传感器18C这样的各行程传感器、作为显示装置的显示输入装置38、显示控制装置39、用于报知警报音的包含扬声器等的发声装置46。而且，显示系统101具备图4所示的位置检测部19。为了简便起见，在图6中示出位置检测部19中的三维位置传感器23及倾斜角度传感器24，省略了2根天线21、22。

显示输入装置38是具有触摸面板式的输入部41、LCD(Liquid Crystal Display)等显示部42的显示装置。显示输入装置38显示用于提供进行挖掘用的信息的引导画面。而且，在引导画面上显示各种键。作为操作者的操作员(在对液压挖掘机100进行检查或修理时，为维修人员)通过触碰引导画面上的各种键，而能够执行显示系统101的各种功能。关于引导画面在后面叙述。

显示控制装置39执行显示系统101的各种功能。显示控制装置39是具有包含RAM及ROM的至少一方的存储部43、及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、连结构件8的长度L3及铲斗9的长度L4。在更换铲斗9时，从输入部41输入作为作业机数据的连结构件8的长度L3、铲斗9的长度L4的与更换后的铲斗9的尺寸对应的值并存储在存储部43中。作业机数据包括斗杆6的倾斜角度θ1、动臂7的倾斜角度θ2、铲斗9的倾斜角度θ3的各自的最小值及最大值。处理部44将存储在存储部43中的本实施方式的挖掘机械的显示用计算机程序读出并执行，由此显示引导画面，或者将用于对液压挖掘机100的操作员引导铲斗9的操作的姿态信息显示在显示部42上。

显示控制装置39与作业机用电子控制装置26经由无线或有线的通信机构而相互能够通信。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的设计地形的形状及位置相关的信息，成为设计面45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，将引导画面显示在显示输入装置38上。具体而言，如图7所示，设计地形由通过三角形多边形分别表现的多个设计面45构成。需要说明的是，在图7中，仅对多个设计面中的1个标注记号45，其他的设计面的记号省略。目标作业对象是这些设计面45中的1个或多个设计面。操作员将这些设计面45中的1个或多个设计面45选择作为目标面70。目标面70是多个设计面45中的从现在起开始挖掘的面。显示控制装置39使用于向操作员通知目标面70的位置的引导画面显示在显示输入装置38上。

＜引导画面＞

图8、图9是表示引导画面的一例的图。引导画面示出目标面70与铲斗9的刀尖9T的位置关系，是以使作为作业对象的地面成为与目标面70相同的形状的方式用于对液压挖掘机100的操作员引导作业机2的画面。如图8及图9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的一例)

图8所示的粗挖掘画面53显示在显示部42的画面42P上。粗挖掘画面53包括：表示作业区域的设计地形(包含目标面70的设计面45)和液压挖掘机100的当前位置的主视图53a；表示目标面70与液压挖掘机100的位置关系的侧视图53b。粗挖掘画面53的主视图53a通过多个三角形多边形来表现主视观察下的设计地形。图8在设计地形为倾斜面时，表示液压挖掘机100面对倾斜面的状态。因此，主视图53a在液压挖掘机100倾斜时，表示设计地形的设计面也倾斜。

另外，从多个设计面45(在图8中仅对1个标注记号)作为目标作业对象而选择的目标面70以与其他的设计面45不同的颜色进行显示。需要说明的是，在图8的主视图53a中，液压挖掘机100的当前位置由从背面观察液压挖掘机100的图标61表示，但也可以由其他的记号表示。而且，主视图53a包含用于使液压挖掘机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正对的信息作为正对罗盘73进行显示。正对罗盘73例如是使箭头形状的指针731向箭头R方向旋转，从而用于引导相对于目标面70的正对方向、应使液压挖掘机100回旋的方向或使铲斗9相对于第三轴AX3倾斜的方向的图样或图标这样的姿态信息。姿态信息是与铲斗9的姿态相关的信息，包括图样、数值或数字等。需要说明的是，为了使液压挖掘机100与目标面70正对，也可以使行驶装置5动作，使液压挖掘机100移动而与目标面70正对。液压挖掘机100的操作员通过正对罗盘73，能够确认向目标面70的正对度。正对罗盘73根据向目标面70的正对度而旋转，当液压挖掘机100或铲斗9与目标面70正对时，例如从操作员看来，指针73I的指示方向朝向画面42P的上方。例如，如图8所示，指针73I为三角形形状时，三角形的顶点所指的方向越靠上方，表示液压挖掘机100或铲斗9与目标面70越正对。因此，操作员基于指针73I的旋转角度而对液压挖掘机100进行操作，由此能够容易地使液压挖掘机100或铲斗9与目标面70正对。

粗挖掘画面53的侧视图53b包括表示目标面70与铲斗9的刀尖9T的位置关系的图像、及表示目标面70与铲斗9的刀尖9T之间的距离的 距离信息。具体而言，侧视图53b包括目标面线79和侧视观察下的液压挖掘机100的图标75。目标面线79表示目标面70的剖面。如图7所示，算出通过铲斗9的刀尖9T的当前位置的平面77与设计面45的交线80而求出目标面线79。交线80由显示控制装置39的处理部44求出。关于求出铲斗9的刀尖9T的当前位置的方法在后面说明。

在侧视图53b中，表示目标面70与铲斗9的刀尖9T之间的距离的距离信息包含图形信息84。目标面70与铲斗9的刀尖9T之间的距离是从刀尖9T沿着铅垂方向(重力方向)朝向目标面70垂下的线与目标面70相交的点和刀尖9T之间的距离。目标面70与铲斗9的刀尖9T之间的距离也可以是从刀尖9T向目标面70引垂线(该垂线与目标面70正交)时的交点与刀尖9T之间的距离。图形信息84是以图形表示铲斗9的刀尖9T与目标面70的距离的信息。图形信息84是用于表示铲斗9的刀尖9T的位置的引导用的标识。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9的刀尖与目标面70之间的距离相当于零的位置。指示条84a对应于铲斗9的前端与目标面70的最短距离而使各指示条84a点亮。需要说明的是，图形信息84的显示的开/关通过液压挖掘机100的操作员对输入部41的操作可以变更。

在粗挖掘画面53中，为了表示上述那样的目标面线79与液压挖掘机100的位置关系而可以显示未图示的距离(数值)。液压挖掘机100的操作员通过使铲斗9的刀尖9T沿着目标面线79移动，能够以使当前的地形成为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上显示有用于切换引导画面的画面切换键65。操作员通过对画面切换键65进行操作，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的一例)

图9所示的精细挖掘画面54显示在显示部42的画面42P上。精细挖掘画面54比粗挖掘画面53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比粗挖掘画面53详细地表示目标面70与铲斗9的刀尖9T的位置关系。精细挖掘画面54包含示出目标面70和铲斗9的主视图54a、及示出目标面70和铲斗9的侧视图54b。在精细挖 掘画面54的主视图54a中，包含表示主视观察下的铲斗9的图标89和表示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)。主视观察是指在与图1、图2所示的铲斗销16的中心轴的延伸方向(铲斗9的转动中心轴方向)正交的方向上，从液压挖掘机100的后方观察铲斗9。

目标面线78如下求出。在从铲斗9的刀尖9T沿铅垂方向(重力方向)引垂线时，包含该垂线的平面与目标面70相交时产生的交线为目标面线78。即，成为全局坐标系中的目标面线78。另一方面，以与车辆主体1的上下方向的线平行的位置关系的情况为条件，进而从铲斗9的刀尖9T朝向目标面70引线时，包含该线的平面与目标面70相交时形成的交线也可以作为目标面线78。即，成为车辆主体坐标系中的目标面线78。在哪个坐标系中显示目标面线78通过操作员操作输入部41的未图示的切换键而能够选择。

在精细挖掘画面54的侧视图54b中，包含侧视观察下的铲斗9的图标90及目标面线79。而且，在精细挖掘画面54的主视图54a及侧视图54b中，分别显示以下说明的表示目标面70与铲斗9的位置关系的信息。侧视观察是指在图1、图2所示的铲斗销16的中心轴的延伸方向(铲斗9的转动中心轴方向)上，从液压挖掘机100的左侧进行观察。

在主视图54a中，表示目标面70与铲斗9的位置关系的信息包含铲斗9的倾斜信息86c。倾斜信息86c表示铲斗9的刀尖9T相对于目标面70的倾斜。具体而言，倾斜信息86c表示通过铲斗9的刀尖9T的刀尖列线LBT与目标面线78之间的角度(图9所示的θe)的大小。主视图54a可以包含表示刀尖9T与目标面70之间的车辆主体坐标系Za(或全局坐标系的Z)方向上的距离的距离信息作为表示目标面70与铲斗9的位置关系的信息。该距离是铲斗9的刀尖9T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70之间的距离。即，如上述那样，目标面70与铲斗9的刀尖9T之间的距离可以是从刀尖9T沿着铅垂方向朝向目标面70垂下的线与目标面70相交的点和刀尖9T之间的距离。而且，也可以将目标面70与铲斗9的刀尖9T之间的距离设为从刀尖9T向目标面70引垂线(该垂线与目标面70正交)时的交点与刀尖9T之间的距离。

精细挖掘画面54包含以图形表示上述的铲斗9的刀尖9T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。如上述那样，在精细挖掘画面54中，详细地显示目标面线78、79与铲斗9的刀尖9T的相对位置关系。液压挖掘机100的操作员通过使铲斗9的刀尖9T沿着目标面线78、79移动，能够以使当前的地形成为与三维的设计地形相同的形状的方式，更容易且高精度地进行挖掘。需要说明的是，在精细挖掘画面54上，与上述的粗挖掘画面53同样地显示有画面切换键65。操作员通过操作画面切换键65，而能够从精细挖掘画面54向粗挖掘画面53切换。接下来，说明在具备倾转铲斗的液压挖掘机100中，在显示部42的画面42P上显示用于对液压挖掘机100的操作员给出操作标识的姿态信息(例如图样、数值或数字等)的控制(以下，适当称为姿态信息显示控制)。

＜姿态信息显示控制的一例＞

图10是表示姿态信息显示控制的一例的流程图。在本实施方式中，姿态信息显示控制由图6所示的显示系统101具有的显示控制装置39实现。每当执行姿态信息显示控制时，在步骤S101中，显示控制装置39、更具体而言是处理部44取得铲斗9的倾斜角度(以下，适当称为铲斗倾斜角度)θ4及液压挖掘机100的当前位置。铲斗倾斜角度θ4由图4、图6所示的铲斗倾斜传感器18D检测。而且，液压挖掘机100的当前位置由图6所示的GNSS天线21、22及三维位置传感器23检测。处理部44从铲斗倾斜传感器18D取得表示铲斗倾斜角度θ4的信息，并从三维位置传感器23取得表示液压挖掘机100的当前位置的信息。

接下来，进入步骤S102，处理部44求出铲斗9的刀尖9T的当前位置(以下，适当称为当前刀尖位置)。当前刀尖位置基于图2或图4表示的铲斗9相对于第三轴AX3的倾斜角度即铲斗倾斜角度θ4、以及与液压挖掘机100的当前位置及姿态相关的信息而求出。接下来，说明求出当前刀尖位置的技术的一例。

(求出当前刀尖位置的技术的一例)

图11至图14是用于说明求出当前刀尖位置的方法的一例的图。图11是液压挖掘机100的侧视图，图12是液压挖掘机100的后视图，图13 是表示倾斜的铲斗9的图，图14是表示车辆主体坐标系的Ya-Za平面内的当前刀尖位置的图。在本技术中，当前刀尖位置是铲斗9的宽度方向中心的刀尖9T的位置。在求出当前刀尖位置时，如图11所示，显示控制装置39求出以上述的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。而且，车辆主体坐标系COM中的斗杆销14的坐标为(0，Lb1，-Lb2)，预先存储在显示控制装置39的存储部43中。

图4、图6所示的三维位置传感器23检测(运算)GNSS天线21、22的设置位置P1、P2。处理部44取得检测到的设置位置P1、P2的坐标，使用式(1)来算出Ya轴方向的单位向量。在式(1)中，P1、P2表示各自的设置位置P1、P2的坐标。

【数学式1】

Ya＝(P1-P2)/|P1-P2| …(1)

如图11所示，当导入通过由Ya和Z这2个向量表示的平面且与Ya垂直的向量Z’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)那样表示。而且，当与Ya及Z’垂直的向量设为X’时，X’由式(5)表示。

【数学式2】

(Z′，Ya)＝0 …(2)

【数学式3】

Z′＝(1-c)×Z+c×Ya …(3)

【数学式4】

Z′＝Z+{(Z，Ya)/((Z，Ya)-1)}×(Ya-Z) …(4)

【数学式5】

X′＝Ya⊥Z′ …(5)

如图12所示，车辆主体坐标系COM是使坐标系[X’，Ya，Z’]绕着Ya轴旋转上述的倾斜角度θ5而得到的坐标系，因此如式(6)那样表示。

【数学式6】

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

另外，处理部44取得第一行程传感器18A、第二行程传感器18B、第三行程传感器18C的检测结果，使用取得的检测结果，求出上述的斗杆6、动臂7、铲斗9的当前的倾斜角度θ1、θ2、θ3。车辆主体坐标系COM内的倾转销17的宽度方向中心上的第二轴AX2的坐标P3(xa3，ya3，za3)可以使用倾斜角度θ1、θ2、θ3及斗杆6、动臂7、连结构件8的各自的长度L1、L2、L3，通过式(7)、式(8)及式(9)求出。

【数学式7】

xa3＝0 …(7)

【数学式8】

ya3＝Lb1+L1×sinθ1+L2×sin(θ1+θ2)+L3×sin(θ1+θ2+θ3) …(8)

【数学式9】

za3＝-Lb2+L1×cosθ1+L2×cos(θ1+θ2)+L3×cos(θ1+θ2+θ3) …(9)

车辆主体坐标系COM内的以坐标P3(xa3，ya3，za3)为基准的当前刀尖位置的坐标P4’(xa4，ya4，za4)可以使用铲斗倾斜传感器18D检测到的铲斗倾斜角度θ4和铲斗9的长度L4，通过式(10)、式(11)及式(12)求出。式(10)是求出图13所示的xa4的距离的式子。式(11)是求出图14所示的坐标ya3与ya4′的距离(ya4)的式子。式(12)是求出图14所示的坐标za3与za4′的距离(za4)的式子。如图13所示，该坐标P4’(xa4，ya4，za4)是铲斗9的宽度方向中心轴CLb、即距铲斗9的两侧为铲斗9的宽度W的一半(W×(1/2)＝W/2)的位置处的刀尖9T的坐标。

【数学式10】

xa4＝L4×cos(π-θ4) …(10)

【数学式11】

ya4＝L4×sin(π-θ4)×sin(θ1+θ2+θ3-π) …(11)

【数学式12】

za4＝L4×sin(π-θ4)×cos(θ1+θ2+θ3-π) …(12)

如图13所示，坐标P4’(xa4，ya4，za4)是铲斗9相对于第三轴AX3倾斜了倾斜角度θ4时的铲斗9的宽度方向中心的刀尖9T的位置。铲斗倾斜角度θ4是以第三轴AX3为基准的、将多个刀9B的刀尖9T连结的直线即刀尖列线LBT的角度。铲斗倾斜角度θ4在从液压挖掘机100的上部回旋体3侧观察时，以顺时针为正。从图13可知，xa4可以使用铲斗倾斜角度θ4及铲斗9的长度L4如式(10)那样求出。而且，从图14可知，ya4、za4可以使用倾斜角度θ1、θ2、θ3、θ4及铲斗9的长度L4如式(11)、式(12)那样求出。如图13所示，通过运算L4×sin(π-θ4)而求出的距离L4a成为图14所示的距离L4a。

如上述那样，坐标P4’(xa4，ya4，za4)是以第二轴AX2的坐标P3(xa3，ya3，za3)为基准的坐标。因此，从图14可知，车辆主体坐标系COM中的铲斗9的刀尖9T的坐标(xat，yat，zat)可以使用坐标P3(xa3，ya3，za3)和坐标P4’(xa4，ya4，za4)，并使用式(13)、式(14)及式(15)来求出。车辆主体坐标系COM中的当前刀尖位置的坐标P4(xat，yat，zat)与坐标P4’(xa4，ya4，za4)同样地，是铲斗9的宽度方向中心的刀尖9T的坐标。铲斗9的刀尖9T在车辆主体坐标系COM的Ya-Za平面内移动。全局坐标系COG中的当前刀尖位置的坐标P4G可以通过式(16)求出。

【数学式13】

xat＝xa3-xa4 …(13)

【数学式14】

yat＝ya3-ya4 …(14)

【数学式15】

zat＝za3-za4 …(15)

【数学式16】

P4G＝xat·Xa+yat·Ya+zat·Za+P1 …(16)

处理部44在步骤S102中，求出了全局坐标系COG中的当前刀尖位 置之后，使处理进入步骤S103。在步骤S103中，处理部44根据由步骤S102求出的当前刀尖位置，求出刀尖9T与目标面70所成的角度作为刀尖倾斜角度。

需要说明的是，例如求出图8、图9所示的目标面线79等时，处理部44基于如上述那样算出的当前刀尖位置和存储在存储部43中的设计地形数据，如图7所示，算出三维设计地形与通过铲斗9的刀尖9T的Ya-Za平面77(车辆主体坐标系的平面77)的交线80。然后，处理部44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而显示在引导画面上。需要说明的是，交线80可以通过全局坐标系内的Y-Z平面77来算出，利用哪个坐标系算出可以通过操作员操作输入部41的未图示的切换键来进行变更。接下来，说明求出刀尖倾斜角度的技术。

(刀尖倾斜角度)

图15、图16是求出刀尖倾斜角度的技术的说明图。图16所示的刀尖倾斜角度θd是图15所示的倾转旋转面PRT与目标面70的交线CPL和刀尖9T、更具体而言和刀尖列线LBT所成的角度θd。交线CPL与刀尖列线LBT所成的角度也有图16所示的角度θd′，但选择角度θd和角度θd′中的较小的角度。倾转旋转面PRT是与倾转销17的中心轴即第二轴AX2正交，且至少通过铲斗9的局部的平面。在本实施方式中，倾转旋转面PRT通过铲斗9具有的刀9B的刀尖9T。更详细而言，倾转旋转面PRT通过多个刀尖9T。因此，将多个刀9B的刀尖9T连结的直线即刀尖列线LBT是与倾转旋转面PRT平行的位置关系，且包含于倾转旋转面PRT。

倾转旋转面PRT与目标面70正交(交叉)。两者的交线CPL与刀尖列线LBT所成的角度表示铲斗9更具体而言刀尖9T相对于目标面70的倾斜的程度。因此，两者的交线CPL与刀尖列线LBT所成的角度为刀尖倾斜角度θd。

在求出倾转旋转面PRT时，例如，处理部44根据铲斗9的位置，求出第二轴AX2，计算与第二轴AX2正交且位于第二轴AX2的轴向而且通过铲斗9的局部的平面，将得到的平面作为倾转旋转面PRT。在本实施方式中，倾转旋转面PRT通过铲斗9的多个刀尖9T，因此处理部44 将与第二轴AX2正交且通过多个刀尖9T更具体而言通过刀尖列线LBT的平面作为倾转旋转面PRT。铲斗9(刀尖9T)的位置可以如上述那样根据三维位置传感器23及倾斜角度传感器24检测到的信息以及第一、第二、第三行程传感器18A、18B、18C检测到的倾斜角度θ1、θ2、θ3及铲斗倾斜传感器18D检测到的倾斜角度θ4等信息来求出。刀尖列线LBT可以使用由步骤S102求出的当前刀尖位置来求出。例如，处理部44可以求出通过当前刀尖位置且与第二轴AX2正交而且相对于第三轴AX3倾斜了倾斜角度θ4的直线(图16中双点划线表示的LBT)作为刀尖列线LBT。刀尖列线LBT在全局坐标系COG中求出。

接下来，处理部44计算倾转旋转面PRT与目标面70的交线CPL。此时，处理部44基于根据图6所示的显示控制装置39的存储部43中保存的预先作成的设计地形数据而取得的目标面70的位置信息、及倾转旋转面PRT的位置信息，来求出交线CPL。交线CPL例如在全局坐标系COG中求出。

接下来，处理部44求出全局坐标系COG中的基准位置(轴或面)HL与刀尖列线LBT所成的角度θtg、及基准位置HL与交线CPL所成的角度θpt。然后，处理部44求出θtg与θpt的差量，并将该差量作为刀尖倾斜角度θd。通过上述那样的技术，处理部44能够求出刀尖倾斜角度θd。

在上述例子中，为了便于说明，在全局坐标系COG中求出了刀尖列线LBT和交线CPL，但是在求出刀尖倾斜角度θd时，只要双方的坐标系相同即可。因此，处理部44例如可以在车辆主体坐标系COM中求出刀尖列线LBT及倾转旋转面PRT，通过将目标面70转换成车辆主体坐标系COM，而在车辆主体坐标系COM中求出交线CPL，从而求出刀尖倾斜角度θd。

在步骤S103中求出了刀尖倾斜角度θd之后，在步骤S104中，处理部44基于得到的刀尖倾斜角度θd将表示与铲斗9的姿态相关的信息的姿态信息显示在显示部42的画面42P上。表示与铲斗9的姿态相关的信息的姿态信息例如是由图样表现的正对罗盘73。在图16所示的例子中，为了便于理解也示出正对罗盘73。实际上，正对罗盘73例如在图8所示的显示部42的画面42P上显示的粗挖掘画面53的主视图53a中示出，或者 在图9所示的显示部42的画面42P上显示的精细挖掘画面54的主视图54a中示出。在接下来的说明中，正对罗盘73显示在显示部42的画面42P中。

在本实施方式中，处理部44将正对罗盘73的指针73I的角度以表示与刀尖倾斜角度θd的大小对应的角度的形态进行显示。即，在以显示部42的画面42P的上下方向为基准(角度0度)时，以与刀尖倾斜角度θd对应的角度(图16的左侧所示的正对罗盘73的图内表示的θd)，使指针73I相对于该基准向左右任一方倾斜而显示指针73I。由此，液压挖掘机100的操作员能够直观地把握铲斗9的刀尖9T或刀尖列9TG相对于目标面70倾斜何种程度。其结果是，操作员能够直观地把握只要使铲斗9绕着第二轴AX2转动何种程度就能够使铲斗9与目标面70正对的情况，因此作业效率提高。

如此，处理部44对液压挖掘机100的操作员报知正对罗盘73这样的操作用的标识作为用于对操作员(操作者)进行辅助的信息。在本实施方式中，作为操作标识，利用正对罗盘73来显示铲斗9相对于目标面70的倾斜程度，由此对操作员的操作进行辅助。如此，显示系统对于具备倾转铲斗的挖掘机械的操作者，能够提供对操作进行辅助用的信息。该信息尤其是在使作为倾转铲斗的铲斗9与目标面70正对时，对操作员的操作进行辅助的情况下有效。

例如上述及图16所示，处理部44将正对罗盘73的指针73I的倾斜作为刀尖倾斜角度θd。而且，在从液压挖掘机100的驾驶室4侧观察铲斗9时，处理部44使指针73I的倾斜的方向朝着铲斗9的宽度方向中心轴CLb相对于与交线CPL及目标面70正交的轴AXN(参照图16)所倾斜的方向的相反方向倾斜显示。在图16所示的例子中，宽度方向中心轴CLb相对于轴AXN朝向右侧(图16所示的R方向)倾斜，因此指针73I相对于画面上方(图16中的记号U所示的方向)向左(图16所示的L方向)倾斜显示。

由此，液压挖掘机100的操作员只要一边目视观察指针73I一边以使指针73I朝向画面上方的方式操作铲斗9或上部回旋体3等即可，因此能够容易地使铲斗9与目标面70正对。而且，通过如上述那样显示铲斗9 的倾斜的方向(铲斗9的宽度方向中心轴CLb相对于轴AXN的倾斜)与指针73I倾斜的方向的关系，从而铲斗9为了与目标面70正对而以第二轴AX2的中心轴为中心转动的方向(在图16的情况下，为TILR方向)和指针73I的旋转方向(在图16的情况下，为R方向)一致。需要说明的是，在图16的情况下，当指针73I的旋转方向成为L方向时，铲斗9为了与目标面70正对而以第二轴AX2的中心轴为中心转动的方向成为TILL所示的方向，从而两者一致。因此，操作员若确认了指针73I的动作，则能够直观地把握使铲斗9与目标面70正对时的操作方向，因此作业效率及作业的准确度提高。需要说明的是，铲斗9与目标面70正对是指铲斗9的刀尖列91TG与目标面70平行。更具体而言，是指刀尖列线LBT与上述的交线CPL平行。

处理部44也可以取代使正对罗盘73的指针73I旋转的情况，或者除了使指针73I旋转之外，例如使图9所示的倾斜信息86c和目标面线78中的至少一方根据刀尖倾斜角度θd(图9中为θe)的大小而移动。即，处理部44可以根据刀尖倾斜角度θd的大小，来变更与刀尖列线LBT对应的倾斜信息86c和目标面线78所成的角度的大小。这样，也能够向液压挖掘机100的操作员提供对操作进行辅助用的信息，尤其是对使铲斗9与目标面70正对时的操作进行辅助用的信息。

在本实施方式中，处理部44在铲斗9的刀尖9T与目标面70正对之前和正对之后，使显示在显示部42的画面42P上的正对罗盘73的显示形态不同。处理部44例如在刀尖9T与目标面70正对时，使正对罗盘73的颜色与正对前不同，或者改变正对罗盘73的深浅，或者使正对罗盘73闪烁。由此，液压挖掘机100的操作员能够可靠地识别铲斗9的刀尖9T与目标面70正对的情况，因此作业的效率提高。而且，在铲斗9的刀尖9T与目标面70正对时，与正对前相比，也可以改变正对罗盘73的设计的形态进行显示。例如在铲斗9的刀尖9T与目标面70正对时，可以将作为姿态信息的正对罗盘73改变成表示“正对完成”那样的文字进行显示，或者显示能够直接观察到正对完成的规定的标记作为姿态信息。而且，作为姿态信息，可以取代正对罗盘73，或者将与刀尖倾斜角度θd相当的数字与正对罗盘73一起显示在显示部42的画面42P上。操作员可以以 使显示的刀尖倾斜角度θd的大小接近于零的方式来操作液压挖掘机100而使铲斗9与目标面70正对。

在本实施方式中，处理部44在使显示在显示部42的画面42P上的正对罗盘73的形态变更时，例如，可以并用声音的报知。这种情况下，例如，处理部44在铲斗9的刀尖9T与目标面70正对之前，从图6所示的发声装置46以规定的间隔报知声音，随着刀尖列线LBT与上述的交线CPL接近于平行而缩短声音的间隔。并且，在铲斗9的刀尖9T与目标面70正对后，处理部44在将声音连续地报知规定时间之后，停止声音的报知。这样，液压挖掘机100的操作员通过基于正对罗盘73的视觉和基于声音的听觉这双方，能够识别铲斗9的刀尖9T与目标面70的正对，因此作业的效率进一步提高。

如图8、图9所示，处理部44优选将正对罗盘73显示在显示部42的画面42P的端部(在图8、图9所示的例子中，在从液压挖掘机100的操作员观察下为右上端部)。这样的话，在不会成为显示在画面42P上的引导画面的干扰的位置上显示正对罗盘73，因此操作员能够可靠地视觉辨认引导画面。而且，本实方式的姿态信息显示控制在具备作为倾转铲斗的铲斗9的液压挖掘机100对倾斜面进行施工时被执行，优选显示正对罗盘73。倾转铲斗多在倾斜面的施工中被使用，在倾斜面的施工时，基于本实方式的姿态信息显示控制来显示正对罗盘73，由此倾斜面施工时的作业效率提高。

在上述说明中，倾转旋转面PRT通过铲斗9具有的多个刀9B的刀尖9T。通过进行这种使用了倾转旋转面PRT的姿态信息显示控制，在刀9B的刀尖9T挖掘目标面70的位置处能够求出刀尖倾斜角度θd。其结果是，对于液压挖掘机100的操作员进行的使用了正对罗盘73的操作的引导的精度提高。需要说明的是，倾转旋转面PRT只要是与倾转销17的中心轴即第二轴AX2正交，且至少通过铲斗9的局部的平面即可。优选在刀9B的刀尖9T接近挖掘目标面70的位置的范围内求出刀尖倾斜角度θd，但是考虑到刀9B的刀尖9T的磨损，倾转旋转面PRT可以通过铲斗9的刀尖9T以外的部分。因此，倾转旋转面PRT只要是上述的平面即可。

以上，对本实施方式进行了说明，但不是通过上述的内容来限定本实 施方式。而且，上述的结构要素中，包括本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素、所谓等同的范围的要素。而且，上述的结构要素可以适当组合。此外，在不脱离本实施方式的宗旨的范围内能够进行结构要素的各种省略、置换或变更。

例如，各引导画面的内容并不局限于上述的情况，可以适当变更。而且，显示控制装置39的功能的一部分或全部可以通过在液压挖掘机100的外部配置的计算机来执行。而且，目标作业对象并不局限于上述的倾斜面那样的平面，也可以是点、线或三维的形状。显示输入装置38的输入部41并不局限于触摸面板式，可以由硬键或开关等操作构件构成。即，显示输入装置38可以是显示部42与输入部41分离的结构。

在上述的实施方式中，作业机2具有斗杆6、动臂7、铲斗9，但作业机2并不局限于此，只要是至少具有作为倾转铲斗的铲斗9的结构即可。而且，在上述的实施方式中，通过第一行程传感器18A、第二行程传感器18B及第三行程传感器18C，检测斗杆6、动臂7、铲斗9的倾斜角度，但倾斜角度的检测机构并不局限于此。可以具备例如检测斗杆6、动臂7、铲斗9的倾斜角度的角度传感器。

另外，在本实施方式中，使用图4、图6所示的铲斗倾斜传感器18D检测了铲斗倾斜角度θ4，但没有限定于此。也可以取代铲斗倾斜传感器18D，例如，使用检测倾转工作缸13的行程长度的行程传感器来检测铲斗倾斜角度θ4。这种情况下，显示控制装置39，更具体而言处理部44根据该行程传感器检测到的倾转工作缸13、13的行程长度，求出铲斗9的刀尖9T或刀尖列9TG相对于第三轴AX3的倾斜角度作为铲斗倾斜角度θ4。

【符号说明】

1车辆主体

2作业机

3上部回旋体

5行驶装置

6斗杆

7动臂

8连结构件

9、9a铲斗

9B、9Ba刀

9T、9Ta刀尖

9TG、9TGa刀尖列

10斗杆工作缸

11动臂工作缸

12铲斗工作缸

13倾转工作缸

15动臂销

16铲斗销

17倾转销

18D铲斗倾斜传感器

19位置检测部

25操作装置

38显示输入装置

39显示控制装置

42显示部

42P画面

43存储部

44处理部

70目标面

73正对罗盘

73I指针

100液压挖掘机

101挖掘机械的显示系统(显示系统)

AX1第一轴

AX2第二轴

AX3第三轴

CPL交线

LBT刀尖列线

PRT倾转旋转面

θ4铲斗倾斜角度(倾斜角度)

θd刀尖倾斜角度

Claims (7)

1.一种挖掘机械的显示系统，使用于挖掘机械，该挖掘机械包括具有铲斗的作业机和安装所述作业机的主体部，该铲斗通过以第一轴为中心转动，且以与所述第一轴正交的第二轴为中心转动，从而使刀尖相对于与所述第一轴及所述第二轴正交的第三轴发生倾斜，

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及姿态相关的信息；

铲斗倾斜检测部，其检测所述铲斗相对于所述第三轴的倾斜角度来作为所述铲斗的倾斜角度；

存储部，其至少存储表示作业对象的目标形状的目标面的位置信息；

处理部，其根据基于所述铲斗的倾斜角度以及与所述挖掘机械的当前位置及姿态相关的信息而求出的所述铲斗的刀尖的位置，求出所述刀尖与所述目标面所成的角度作为刀尖倾斜角度，并基于得到的所述刀尖倾斜角度而将表示与所述铲斗的姿态相关的信息的姿态信息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，

所述处理部求出与所述第二轴正交且通过所述铲斗的刀尖这样的平面与所述目标面交叉的交线和所述刀尖所成的角度来作为所述刀尖倾斜角度。

3.根据权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述处理部在所述铲斗的所述刀尖与所述目标面正对之前和正对之后，使显示在所述显示装置的画面上的所述姿态信息的形态不同。

4.根据权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述处理部将所述姿态信息显示在所述显示装置的画面的端部。

5.根据权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述处理部在所述挖掘机械对倾斜面进行施工时，将所述姿态信息显示在所述显示装置的画面上。

6.一种挖掘机械，其包括：

作业机，其具有铲斗，该铲斗通过以第一轴为中心转动，且以与所述第一轴正交的第二轴为中心转动，从而使刀尖相对于与所述第一轴及所述第二轴正交的第三轴发生倾斜；

主体部，其安装所述作业机；

行驶装置，其设于所述主体部；

权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统。

7.一种挖掘机械的显示方法，使用于挖掘机械，该挖掘机械包括具有铲斗的作业机和安装所述作业机的主体部，该铲斗通过以第一轴为中心转动，且以与所述第一轴正交的第二轴为中心转动，从而使刀尖相对于与所述第一轴及所述第二轴正交的第三轴发生倾斜，

所述挖掘机械的显示方法通过显示用计算机程序执行如下步骤：

基于所述铲斗相对于所述第三轴的倾斜角度以及与所述挖掘机械的当前位置及姿态相关的信息，求出所述铲斗的刀尖位置的步骤；

根据所述刀尖位置，求出与所述第二轴正交且通过所述铲斗的刀尖这样的平面与表示作业对象的目标形状的目标面交叉的交线和所述刀尖所成的角度来作为刀尖倾斜角度的步骤；

基于得到的所述刀尖倾斜角度而将表示与所述铲斗的姿态相关的信息的姿态信息显示在显示装置的画面上的步骤。