CN104246085B - 挖掘机械的施工管理装置、液压挖掘机的施工管理装置、挖掘机械以及施工管理系统 - Google Patents

挖掘机械的施工管理装置、液压挖掘机的施工管理装置、挖掘机械以及施工管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及挖掘机械的施工管理装置、液压挖掘机的施工管理装置、挖掘机械以及施工管理系统。挖掘机械的施工管理装置生成挖掘机械的施工信息，挖掘机械具有工作装置、安装所述工作装置的回转体、和搭载所述回转体进行行驶的行驶体，施工管理装置包括：工作装置位置信息生成部，其求取与工作装置的位置相关的信息即工作装置位置信息；行驶体位置信息生成部，其求取与行驶体的位置相关的信息即行驶体位置信息；和施工位置信息生成部，其使用工作装置位置信息或行驶体位置信息中的任意一方来生成作为挖掘机械进行了施工的位置的信息的施工位置信息，并且在挖掘机械行驶时，不使用工作装置位置信息而使用行驶体位置信息来生成施工位置信息。

Description

挖掘机械的施工管理装置、液压挖掘机的施工管理装置、挖掘 机械以及施工管理系统
技术领域
本发明涉及挖掘机械的施工管理装置、挖掘机械以及施工管理系统。
背景技术
近年来，提出了在液压挖掘机或推土机等的作业机械上，搭载GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)等来检测自身的位置，对其位置信息与表示施工现场的地形的施工信息进行比较，并通过运算处理来求取工作装置的姿态，从而控制工作装置的动作，或将工作装置的姿态或位置与施工信息进行对比从而将施工状况指导显示到监视器装置上(例如，专利文献1、2)。将使用了这样的作业机械的施工称为信息化施工。根据信息化施工，即使对作业机械的操作不熟练的操作者也能够进行高精度的施工。若是熟练的操作者，则能够通过信息化施工进行高效率的施工。根据信息化施工，能够大量削减以往所需要的测量作业以及修整标桩(丁張り)作业。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2007-147588号公报
专利文献2：JP特开2012-172428号公报
发明内容
发明要解决的课题
由于施工，现场的地形即施工对象的形状发生变化。为了把握该变化，测量施工后的施工对象的形状即可，但测量工作需要花费劳力和时间。此外，优选与施工结果即施工后的施工对象的形状相关的信息正确。专利文献1记载了，检测控制杆的先导压力来判断行驶/非行驶，并切换低通滤波器处理来求取铲斗前端位置从而进行位置调整。专利文献2记载有现状线检测部，其基于车辆主体的底部的移动与铲斗前端的移动的轨迹来检测现状面线。
液压挖掘机那样的具有工作装置的挖掘机械一般在停止的状态下进行挖掘操作，行驶中使工作装置停止。专利文献1所记载的技术并未提及在挖掘机械的行驶时求取施工对象的当前的形状。因此，专利文献1所记载的技术有可能在使用挖掘机械对施工对象进行了施工的情况下，不能够高精度地求取施工结果。专利文献2所记载的技术并未明确如何使用车辆主体的底部的移动与铲斗的前端的移动的轨迹来检测现状面线。因此，专利文献2所记载的技术有可能在挖掘机械的行驶时使用铲斗的前端的轨迹来检测现状面线，或在挖掘时根据车辆主体的底部的移动来检测现状面线，所以有可能并不能够高精度地求取施工结果。
本发明的目的在于在使用了具有工作装置的挖掘机械的信息化施工中，高精度地求取施工结果。
用于解决课题的手段
本发明提供一种挖掘机械的施工管理装置，生成与所述挖掘机械施工的结果相关的信息，所述挖掘机械具有工作装置、安装所述工作装置的回转体、和搭载所述回转体进行行驶的行驶体，所述施工管理装置包括：车辆状态检测部，其检测与所述挖掘机械的当前位置以及姿态相关的信息；工作装置位置信息生成部，其基于所述车辆状态检测部的检测结果，求取与所述工作装置的位置相关的信息即工作装置位置信息；行驶体位置信息生成部，其基于所述车辆状态检测部的检测结果，求取与所述行驶体的位置相关的信息即行驶体位置信息；施工位置信息生成部，其使用所述工作装置位置信息或所述行驶体位置信息中的任意一方来生成作为所述挖掘机械进行了施工的位置的信息的施工位置信息，并在所述挖掘机械行驶时，不使用所述工作装置位置信息而使用所述行驶体位置信息来生成所述施工位置信息。
优选所述施工位置信息生成部在所述行驶体处于停止状态时，使用所述工作装置位置信息来生成所述施工位置信息。
优选具有控制所述行驶体的动作的操作部以及检测所述操作部的操作的操作检测部，所述施工位置信息生成部在所述操作检测部检测出用于使所述行驶体行驶的操作时，使用所述行驶体位置信息来生成所述施工位置信息，在所述操作检测部检测出用于使所述行驶体停止的操作时，使用所述工作装置位置信息来生成所述施工位置信息。
优选所述操作部是先导压力方式的控制杆或踏板。
优选所述施工位置信息生成部在使用所述工作装置位置信息的情况下，在所述工作装置位置信息生成部所生成的当前时间点的工作装置位置信息与已经存在的所述施工位置信息的高度方向上的位置相比变小时，将所述施工位置信息更新为所述当前时间点的工作装置位置信息。
优选所述施工位置信息生成部在使用所述行驶体位置信息的情况下，将所述施工位置信息更新为所述行驶体位置信息生成部所生成的当前时间点的行驶体位置信息。
优选所述工作装置位置信息是与安装于所述工作装置的铲斗的铲尖的位置相关的信息。
优选所述行驶体位置信息生成部基于所述挖掘机械行驶的移动方向来生成所述行驶体位置信息。
优选所述施工位置信息生成部将所述施工位置信息显示于所述挖掘机械所具备的显示装置。
本发明提供一种液压挖掘机的施工管理装置，生成与所述液压挖掘机施工的结果相关的信息，所述液压挖掘机具有工作装置、安装所述工作装置的回转体、和搭载所述回转体进行行驶的行驶体，所述施工管理装置包括：车辆状态检测部，其检测与所述液压挖掘机的当前位置以及姿态相关的信息；工作装置位置信息生成部，其基于所述车辆状态检测部的检测结果，求取与所述工作装置的位置相关的信息即工作装置位置信息；行驶体位置信息生成部，其基于所述车辆状态检测部的检测结果，求取与所述行驶体的位置相关的信息即行驶体位置信息；先导压力方式的行驶杆，其控制所述行驶体的动作；和操作检测部，其检测对所述行驶杆的输入，所述施工位置信息生成部在所述操作检测部检测出旨在使所述行驶体行驶的输入时，使用所述行驶体位置信息来生成所述施工位置信息，在所述操作检测部检测出旨在使所述行驶体停止的输入时，使用所述工作装置位置信息来生成所述施工位置信息。
本发明提供一种挖掘机械，具备工作装置、安装所述工作装置的回转体、搭载所述回转体进行行驶的行驶体、和前述的挖掘机械的施工管理装置。
本发明提供一种施工管理系统，包含：施工计划生成部，其生成前述的挖掘机械的施工计划；施工计划发送部，其将所述施工计划发送到所述挖掘机械的施工管理装置；和施工位置信息取得部，其取得所述挖掘机械的施工管理装置所生成的所述施工位置信息。
本发明能够在使用了具有工作装置的挖掘机械的信息化施工中，高精度地求取施工结果。
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是表示挖掘机械的施工管理装置90所具备的处理部91的框图。
图6是表示设计地形数据所示的设计地形的图。
图7是用于对求取铲斗8的铲尖位置P3的方法的一例进行说明的图。
图8是用于对求取铲斗8的铲尖位置P3的方法的一例进行说明的图。
图9是表示在显示部42的画面42P上对铲斗8的铲尖8T的轨迹TLi进行了显示的示例的图。
图10是用于对施工位置信息进行说明的图。
图11是用于对行驶体位置信息进行说明的图。
图12是用于对行驶体位置信息进行说明的图。
图13是用于对行驶体位置信息进行说明的图。
图14是用于对行驶体位置信息进行说明的图。
图15是用于对工作装置位置信息进行说明的图。
图16是用于对施工位置信息的更新进行说明的图。
图17是用于对施工位置信息的更新进行说明的图。
图18是表示本实施方式所涉及的施工管理装置的动作的一例的流程图。
图19是表示在显示部42的画面42P上显示了施工位置信息的一例的图。
图20是表示本实施方式所涉及的施工管理系统200的图。
具体实施方式
参照附图对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细说明。并非通过以下的实施方式所记载的内容对本发明进行限定。此外，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，但在以下的实施方式中作为对象的挖掘机械并不限定于液压挖掘机，只要具有挖掘或回填功能即可。
<挖掘机械的整体构成>
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是挖掘机械的施工管理装置90所具备的处理部91的框图。图6是表示设计地形数据所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和工作装置2。车辆主体1具有作为回转体的上部回转体3和作为行驶体的行驶装置5。上部回转体3在机械室3EG的内部，收纳有未图示的动力产生装置以及液压泵等的装置。机械室3EG配置于上部回转体3的一端侧。
在本实施方式中，液压挖掘机100例如将柴油发动机等的内燃机作为动力产生装置，但液压挖掘机100并不限定于这样的配置。液压挖掘机100，例如也可以具备将内燃机、发电电动机和蓄电装置组合在一起的、所谓混合动力方式的动力产生装置等。
上部回转体3具有驾驶室4。驾驶室4被载置于上部回转体3的另一端侧。即，驾驶室4配置于配置有机械室3EG的一侧的相反侧。在驾驶室4内，如图4所示，配置显示输入装置38以及操作装置25。对这些在后面叙述。行驶装置5搭载上部回转体3。行驶装置5具有履带5a、5b。行驶装置5通过设置于左右的液压电动机5c的一方或双方进行驱动从而履带5a、5b进行旋转，而使液压挖掘机100行驶。工作装置2安装于上部回转体3的驾驶室4的侧方侧。
液压挖掘机100也可以具备轮胎来代替履带5a、5b，并具备将未图示的柴油发动机的驱动力经由变速器向轮胎进行传递从而能进行行驶的行驶装置。例如，作为这种形态的液压挖掘机100也可以是轮式液压挖掘机。此外，液压挖掘机100也可以是具有如下构造的例如挖掘装载机：具备这种具有轮胎的行驶装置，并且工作装置安装于车辆主体(主体部)，且不具备图1那样的上部回转体3及其回转机构。即，挖掘装载机具备构成车辆主体的一部分的行驶装置，并且工作装置安装于车辆主体。
对于上部回转体3，配置有工作装置2以及驾驶室4的一侧为前，配置有机械室3EG的一侧为后。面向前方左侧为上部回转体3的左，面向前方右侧为上部回转体3的右。此外，对于液压挖掘机100或车辆主体1，以上部回转体3为基准行驶装置5侧为下，以行驶装置5为基准上部回转体3侧为上。在液压挖掘机100设置于水平面的情况下，下为垂直方向即重力的作用方向侧，上为垂直方向的相反侧。
工作装置2具有大臂6、小臂7、铲斗8、大臂工作缸10、小臂工作缸11和铲斗工作缸12。大臂6的基端部经由大臂销13能摇摆地安装于车辆主体1的前部。小臂7的基端部经由小臂销14能摇摆地安装于大臂6的前端部。在小臂7的前端部，经由铲斗销15安装有铲斗8。铲斗8以铲斗销15为中心进行摇摆。
如图2所示，大臂6的长度，即从大臂销13到小臂销14的长度是L1。小臂7的长度，即从小臂销14的中心到铲斗销15的中心的长度是L2。铲斗8的长度，即从铲斗销15的中心到铲斗8的铲尖8T的长度是L3。如图1所示，铲尖8T是安装于铲斗8的铲斗销15的相反侧的铲8B的前端。铲斗8具有多个铲8B。多个铲8B排列成一列。将多个铲尖8T的列适当地称为铲尖列。
铲斗8也可以不具有多个铲8B。即，也可以是这样的铲斗，其没有图1所示那样的铲8B并且铲尖通过钢板被形成直线形状。工作装置2例如也可以具备有一个铲的倾斜铲斗。所谓倾斜铲斗，是指具备铲斗倾斜工作缸，并通过铲斗向左右倾斜，即使液压挖掘机位于坡地也能够将斜面、平地成形、平整为任意的形状，还能够进行底板刮板的夯实作业的铲斗。除此以外，工作装置2，还可以代替铲斗8而具备坡地铲斗或具有凿岩用的芯片的凿岩用的附件等。
图1所示的大臂工作缸10、小臂工作缸11和铲斗工作缸12都是通过液压油的压力(以下，适当地称为液压)进行驱动的液压工作缸。大臂工作缸10驱动大臂6，从而使其进行升降。小臂工作缸11驱动小臂7，从而使其围绕小臂销14进行旋转。铲斗工作缸12驱动铲斗8，从而使其围绕铲斗销15进行旋转。在大臂工作缸10、小臂工作缸11以及铲斗工作缸12等的液压工作缸与未图示的液压泵之间，配置有图4所示的行驶用控制阀37D以及作业用控制阀37W。通过后述的车辆用电子控制装置26对行驶用控制阀37D以及作业用控制阀37W进行控制，来控制提供给大臂工作缸10、小臂工作缸11、铲斗工作缸12或液压电动机5c的液压油的流量。其结果，控制大臂工作缸10、小臂工作缸11以及铲斗工作缸12的动作。
如图2所示，在大臂6、小臂7和铲斗8，分别设置有第1行程传感器16、第2行程传感器17与第3行程传感器18。第1行程传感器16、第2行程传感器17以及第3行程传感器18是检测工作装置2的姿态的姿态检测部9。第1行程传感器16检测大臂工作缸10的行程长度。后述的显示控制装置39(参照图4)根据第1行程传感器16所检测出的大臂工作缸10的行程长度，算出大臂6相对于后述的车辆主体坐标系的Za轴的倾斜角θ1。第2行程传感器17检测小臂工作缸11的行程长度。显示控制装置39根据第2行程传感器17所检测出的小臂工作缸11的行程长度，算出小臂7相对于大臂6的倾斜角θ2。第3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3行程传感器18所检测出的铲斗工作缸12的行程长度，算出铲斗8相对于小臂7的倾斜角θ3。
车辆主体1如图2所示具备位置检测部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具有实时动态-全球导航卫星系统RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems，GNSS叫做全球导航卫星系统)用的2个天线21、22(以下，适当地称为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，更具体来说设置于上部回转体3。在本实施方式中，沿着作为三维坐标系的车辆主体坐标系{Xa，Ya，Za}的Ya轴隔开一定距离地设置GNSS天线21、22。根据车辆主体1的设计尺寸将车辆主体坐标系{Xa，Ya，Za}的原点指定为任意的点。车辆主体坐标系{Xa，Ya，Za}的原点的坐标信息预先存储到工作装置侧存储部35中。
优选GNSS天线21、22设置于上部回转体3的上面、在液压挖掘机100的左右方向上隔开的两端位置。此外，也可以设置于上部回转体3的上面、未图示的配重(上部回转体3的后端)或驾驶室4的后方。总之，尽可能将GNSS天线21、22设置于隔开的位置，能提高液压挖掘机100的当前位置的检测精度。此外，优选GNSS天线21、22设置于尽量不妨碍操作人员的视野的位置。作为车辆状态检测部的姿态检测部9和位置检测部19能够检测作为与作为挖掘机械的液压挖掘机100的位置(当前位置)以及工作装置2的姿态相关的信息的车辆状态。
将与GNSS天线21、22所接收到的GNSS电波相应的信号输入到三维位置传感器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的作用方向即铅直方向Ng的倾斜角θ4(以下，适当地称为侧倾角θ4)。另外，在本实施方式中，所谓宽度方向意味着铲斗8的宽度方向，与上部回转体3的宽度方向即左右方向一致。但是，在工作装置具备倾斜铲斗的情况下，有可能铲斗的宽度方向与上部回转体3的宽度方向不一致。
上部回转体3以规定轴Zr为中心进行回转。将规定轴Zr适当地称为回转中心轴Zr。回转中心轴Zr是与车辆主体坐标系的Za轴平行的轴。上部回转体3除了GNSS天线21、22以外，还具备天线40A。天线40A用于与液压挖掘机100的外部之间对信息进行无线通信。
使用图4对液压挖掘机100的控制系统进行说明。液压挖掘机100具备操作装置25、车辆用电子控制装置26、车辆控制装置27、挖掘机械的显示系统(以下，适当地称为显示系统)28、通信部40和挖掘机械的施工管理装置(以下，适当地称为施工管理装置)90。操作装置25具有作为操作部的工作装置操作构件31L、31R以及行驶操作构件33L、33R、和工作装置操作检测部32L、32R以及行驶操作检测部34L、34R。在本实施方式中，工作装置操作构件31L、31R以及行驶操作构件33L、33R是先导压力方式的控制杆，但并不限定于此。工作装置操作构件31L、31R以及行驶操作构件33L、33R例如也可以是电气方式的控制杆。在该情况下，工作装置操作检测部32L、32R以及行驶操作检测部34L、34R作为检测对作为操作部的工作装置操作构件31L、31R以及行驶操作构件33L、33R的输入的操作检测部而发挥作用。
工作装置操作构件31L、31R是用于操作人员操作工作装置2的构件，例如是具备控制杆那样的把手部分和棒材的控制杆。这种构造的工作装置操作构件31L、31R能够握住把手部向前后左右倾倒。如图4所示，工作装置操作构件31L、31R以及工作装置操作检测部32L、32R各存在2组。在驾驶室4内的未图示的操作人员座椅的左右分别设置有工作装置操作构件31L、31R。例如通过操作设置于左边的工作装置操作构件31L，能够使小臂7以及上部回转体3进行动作，通过操作设置于右边的工作装置操作构件31R，能够使铲斗8以及大臂6进行动作。
工作装置操作检测部32L、32R根据对工作装置操作构件31L、31R的输入即操作内容而产生先导压力，并将所产生的液压油的先导压力提供给车辆控制装置27所具备的作业用控制阀37W。根据该先导压力的大小，作业用控制阀37W执行动作，从而对图1所示的大臂工作缸10、小臂工作缸11以及铲斗工作缸12等，从未图示的液压泵供给液压油。在工作装置操作构件31L、31R是电气方式的控制杆的情况下，工作装置操作检测部32L、32R例如使用电位计等来检测对工作装置操作构件31L、31R的输入即操作内容，并将输入变换为电信号(检测信号)向车辆用电子控制装置26发送。车辆用电子控制装置26基于该检测信号对作业用控制阀37W进行控制。
行驶操作构件33L、33R是用于操作人员操作液压挖掘机100的行驶的构件。行驶操作构件33L、33R例如是具备把手部和棒材的控制杆(以下，适当地称为行驶杆)。对于这种行驶操作构件33L、33R，操作人员能够握住把手部使其向前后倾倒。对于行驶操作构件33L、33R，若将2个控制杆同时向前倾倒则液压挖掘机100前进，若向后倾倒则液压挖掘机100后退。此外，行驶操作构件33L、33R是能够通过操作人员用脚进行踩踏来操作的未图示的踏板、是跷跷板式的踏板。能够通过踩踏踏板的前侧或后侧的任意一者而与前述的控制杆同样地产生先导压力并控制行驶用控制阀37D，从而液压电动机5c进行驱动并使液压挖掘机100前进或后退。若对2个踏板同时踩踏前侧则液压挖掘机100前进，若同时踩踏后侧则液压挖掘机100后退。或者，若踩踏一方踏板的前侧或后侧，则能够仅履带5a、5b的一方旋转，从而使液压挖掘机100回转。这样，在操作人员想要使液压挖掘机100行驶的情况下，只要执行用手使控制杆向前后倾倒或用脚对踏板的前侧或后侧进行踩踏中的任意一者，就能够使行驶装置5的行驶电动机5c进行驱动。如图4所示，行驶操作构件33L、33R以及行驶操作检测部34L、34R存在2组。行驶操作构件33L、33R左右排列地设置于驾驶室4内的未图示的操作人员座椅的前方。通过操作设置于左侧的行驶操作构件33L，能够使左侧的液压电动机5c进行驱动从而使左侧的履带5b执行动作。通过操作设置于右侧的行驶操作构件33R，能够使右侧的液压电动机5c进行驱动从而使右侧的履带5a执行动作。
行驶操作检测部34L、34R根据对行驶操作构件33L、33R的输入即操作内容而产生先导压力，并将所产生的先导压力提供给车辆控制装置27所具备的行驶用控制阀37D。根据该先导压力的大小，行驶用控制阀37D执行动作，从而对行驶用的液压电动机5c供给液压油。在行驶操作构件33L、33R为电气方式的控制杆的情况下，行驶操作检测部34L、34R例如使用电位计等检测对行驶操作构件33L、33R的输入即操作内容，并将输入变换为电信号(检测信号)向车辆用电子控制装置26发送。车辆用电子控制装置26基于该检测信号对行驶用控制阀37D进行控制。
车辆用电子控制装置26具有包含RAM(Random Access Memory，随即存取存储器)以及ROM(Read Only Memory，只读存储器)中的至少一方的工作装置侧存储部35以及CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等的运算部36。车辆用电子控制装置26对液压挖掘机100所具备的引擎以及液压泵进行控制。在工作装置侧存储部35中，存储有用于控制引擎以及液压泵的计算机程序等。此外，在工作装置侧存储部35中，如前所述，存储有车辆主体坐标系COM的原点的坐标信息。而且，在工作装置侧存储部35中，还存储有车辆主体坐标系COM的回转中心位置P4(参照图7、图8)的坐标信息。关于回转中心位置P4的详细内容在后面叙述。在工作装置操作构件31L、31R以及行驶操作构件33L、33R是电气方式的控制杆的情况下，车辆用电子控制装置26也控制工作装置2、上部回转体3以及行驶装置5的动作。在该情况下，车辆用电子控制装置26根据工作装置操作构件31L、31R或行驶操作构件33L、33R的操作而生成用于使工作装置2或行驶装置5执行动作的控制信号，并输出到车辆控制装置27。
车辆控制装置27是具备液压控制阀等的液压设备，具有行驶用控制阀37D以及作业用控制阀37W。这些通过来自工作装置操作检测部32L、32R以及行驶操作检测部34L、34R的先导压力来控制。在工作装置操作构件31L、31R以及行驶操作构件33L、33R是电气方式的控制杆的情况下，基于来自车辆用电子控制装置26的控制信号对行驶用控制阀37D以及作业用控制阀37W进行控制。
在行驶操作构件33L、33R是先导压力方式的行驶杆的情况下，若液压挖掘机100的操作人员对这些给予输入以便进行操作，则与来自行驶操作检测部34L、34R的先导压力相应的流量的液压油从行驶用控制阀37D流出，并提供给行驶用的液压电动机5c。若操作行驶操作构件33L、33R的一方或双方，则图1所示的左右的液压电动机5c的一方或双方进行驱动。其结果，履带5a、5b的至少一方进行旋转，从而液压挖掘机100进行行驶。
车辆控制装置27具备检测提供给行驶用控制阀37D的先导压力的大小并生成相对应的电信号的液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb。液压传感器37Slf检测左前进的先导压力，液压传感器37Slb检测左后退的先导压力，液压传感器37Srf检测右前进的先导压力，液压传感器37Srb检测右后退的先导压力。车辆用电子控制装置26取得液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb检测并生成的表示液压油的先导压力的大小的电信号。该电信号用于引擎或液压泵的控制或后述的施工管理装置的动作等。如前所述，在本实施方式中，工作装置操作构件31L、31R以及行驶操作构件33L、33R是先导压力方式的控制杆。在该情况下，液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb以及后述的液压传感器37SBM、37SBK、37SAM、37SRM作为检测对作为操作部的工作装置操作构件31L、31R以及行驶操作构件33L、33R的输入的操作检测部而发挥作用。
在工作装置操作构件31L、31R是先导压力方式的控制杆的情况下，若液压挖掘机100的操作人员操作这些控制杆，则与根据工作装置操作构件31L、31R的操作而产生的先导压力相对应的流量的液压油从作业用控制阀37W流出。从作业用控制阀37W流出的液压油提供给大臂工作缸10、小臂工作缸11、铲斗工作缸12以及回转电动机中的至少1个。然后，图1所示的大臂工作缸10、小臂工作缸11、铲斗工作缸12以及回转电动机中的至少1个根据从作业用控制阀37W供给的液压油，各工作缸执行伸缩动作，回转电动机被回转驱动。其结果，工作装置2以及上部回转体3的至少一方进行动作。
车辆控制装置27具备检测提供给作业用控制阀37W的先导压力的大小并生成电气信号的液压传感器37SBM、37SBK、37SAM、37SRM。液压传感器37SBM检测与大臂工作缸10相对应的先导压力，液压传感器37SBK检测与小臂工作缸11相对应的先导压力，液压传感器37SAM检测与铲斗工作缸12相对应的先导压力，液压传感器37SRM检测与回转电动机相对应的先导压力。车辆用电子控制装置26取得液压传感器37SBM、37SBK、37SAM、37SRM检测并生成的表示先导压力的大小的电信号。该电气信号用于引擎或液压泵的控制或后述的施工管理装置的动作等。
<施工管理装置90>
施工管理装置90具有CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等的处理部91、和包含RAM(Random Access Memory，随即存取存储器)以及ROM(Read Only Memory，只读存储器)中的至少一方的存储部92。施工管理装置90更具体来说处理部91生成液压挖掘机100的施工位置信息。施工位置信息是包含液压挖掘机100对施工对象进行了施工的结果的信息。所谓施工对象是液压挖掘机100进行施工的现场，是挖掘砂土的场所、在地面挖沟而形成的场所或施行坡地整形等的场所等。施工位置信息例如是与施工后的施工对象的表面位置相关的信息。与该位置相关的信息例如通过全局坐标系中的位置(坐标)来表示。施工位置信息也是表示变化后的施工对象例如地形的形状的信息。
如图5所示，处理部91具有工作装置位置信息生成部91A、行驶体位置信息生成部91B和施工位置信息生成部91C。这些如后所述，都具有单独的功能。这些功能例如能够通过处理部91从存储部92读入实现各个功能的计算机程序，并处理在所读入的计算机程序中记述的指令序列来实现。存储部92存储有前述的计算机程序、处理部91所生成的施工位置信息以及预先作成的设计地形数据等。设计地形数据是与三维的设计地形的形状以及位置相关的信息。设计地形是示出了作为施工对象的地面的地形的目标形状。换言之，设计地形示出目标面(以下，适当地称为设计面)即目标形状。
在施工管理装置90，连接有三维位置传感器23、作为姿态检测部9的第1行程传感器16、第2行程传感器17以及第3行程传感器18、和倾斜角传感器24。而且，施工管理装置90能够接收液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb以及液压传感器37SBM、37SBK、37SAM、37SRM等各液压传感器所生成的电气信号。施工管理装置90取得来自这些各传感器的检测值。在施工管理装置90，连接有具备前述的天线40A的通信部40。施工管理装置90经由通信部40与液压挖掘机100的外部，例如与管理液压挖掘机100的施工的施工管理系统之间通过无线通信来交换信息。无线通信能够利用地面通信或卫星通信。无线通信能够在液压挖掘机100与施工管理系统之间，对设计地形数据以及施工位置信息等的信息进行相互通信。
工作装置位置信息生成部91A基于前述的车辆状态检测部的检测结果，来求取与工作装置2的位置相关的信息即工作装置位置信息。行驶体位置信息生成部91B基于前述的车辆状态检测部的检测结果，来求取与行驶装置5的位置相关的信息即行驶体位置信息。施工位置信息生成部91C使用工作装置位置信息或行驶体位置信息中的任意一方，来生成作为液压挖掘机100所施工的施工对象的位置信息的施工位置信息。施工位置信息示出液压挖掘机100的施工结果。
施工位置信息生成部91C在液压挖掘机100行驶时，不使用工作装置位置信息而使用行驶体位置信息来生成施工位置信息。所谓液压挖掘机100行驶时，例如是作为操作检测部的液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb中的至少一个检测出为了使行驶装置5行驶操作人员操作了控制杆(行驶操作构件33L、33R)的时候。在这样的情况下，施工位置信息生成部91C使用行驶体位置信息来生成施工位置信息。施工位置信息生成部91C在作为操作检测部的液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb检测出行驶装置5已经停止时，使用工作装置位置信息来生成施工位置信息。
<显示系统28>
显示系统28用于向操作人员示出包含成为施工对象的设计面的信息在内的表示作业区域内的地形形状的信息、与工作装置2的姿态或位置相关的信息。在操作人员操作工作装置2或行驶装置5对施工对象的地面进行挖掘，从而施工成为后述的设计面时，操作人员能够利用显示系统28所示出的信息来进行高效的施工。即，显示系统28是能够对操作人员所进行的工作装置2的操作进行支援的系统。显示系统28除了上述的大臂工作缸10、小臂工作缸11以及铲斗工作缸12、三维位置传感器23以及倾斜角传感器24、第1行程传感器16、第2行程传感器17以及第3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、和包含用于通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 Crystal Display，液晶显示屏)等的显示部42。显示输入装置38显示用于提供为了进行挖掘等的施工的信息的引导画面。此外，在引导画面中，显示各种按键。作为操作者的操作人员(在对液压挖掘机100进行检查或修理时为维护员)能够通过触摸引导画面上的各种按键，来执行显示系统28的各种功能。
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是具有包含RAM以及ROM中的至少一方的显示侧存储部43、CPU等的显示处理部44的电子控制装置。显示侧存储部43存储有工作装置数据。工作装置数据包含上述的大臂6的长度L1、小臂7的长度L2、铲斗8的长度L3。此外，工作装置数据包含大臂6的倾斜角θ1、小臂7的倾斜角θ2和铲斗8的倾斜角θ3的各自的最小值以及最大值。
显示控制装置39与车辆用电子控制装置26能够经由无线或有线的通信手段相互通信。作为有线的通信手段，例如是车内LAN(Local Area Network，局域网)。显示控制装置39基于前述的设计地形数据以及来自前述的各种传感器的检测值等的信息，使引导画面显示于显示输入装置38的显示部42。在该情况下，显示控制装置39例如从施工管理装置90的存储部92读出设计地形数据来用于引导画面的显示。设计地形例如如图6所示，具有通过三角形多边形而分别表现的多个设计面45。另外，在图6中，仅对多个设计面中的1个附上符号45，省略了其他设计面的符号。施工对象是这些设计面45中的1个或多个设计面。操作人员选择这些设计面45中的1个或多个设计面来作为目标面70。目标面70是多个设计面45中，接下来将要进行挖掘的面。显示控制装置39使用于将目标面70的位置通知给操作人员的引导画面显示于显示输入装置38。除此以外，显示控制装置39还能够使施工管理装置90的施工位置信息生成部91C所生成的施工位置信息显示于显示输入装置38的显示部42。关于施工位置信息在显示部42的显示在后面详细叙述。
<求取铲斗8的铲尖8T的位置的方法>
在本实施方式中，施工管理装置90的施工位置信息生成部91C所生成的施工位置信息包含铲斗8挖掘过的施工对象的地面等的位置信息。该位置信息是工作装置位置信息。通过铲斗8的铲尖8T对施工对象进行挖掘。因此，当施工位置信息生成部91C生成工作装置位置信息时，至少需要求取挖掘时的铲尖8T的位置(以下，适当地称为铲尖位置P3)。铲尖位置P3例如通过全局坐标系{X，Y，Z}中的坐标来表示。在施工管理装置90中，图5所示的工作装置位置信息生成部91A对铲尖位置P3进行求取。工作装置位置信息生成部91A基于三维位置传感器23、第1行程传感器16、第2行程传感器17、第3行程传感器18以及倾斜角传感器24等的检测值，来求取全局坐标系{X，Y，Z}中的铲斗8的铲尖位置P3。在本实施方式中，按照如下的方式来求取铲斗8的铲尖位置P3。
图7、图8是用于对求取铲斗8的铲尖位置P3的方法的一例进行说明的图。图7是液压挖掘机100的侧视图，图8是液压挖掘机100的后视图。当求取铲斗8的铲尖位置P3时，施工管理装置90的工作装置位置信息生成部91A如图7、图8所示，对以前述的GNSS天线21的设置位置P1为原点的车辆主体坐标系{Xa，Ya，Za}进行求取。在本例中，将液压挖掘机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，设为相对于全局坐标系COG的Y轴方向产生倾斜。此外，大臂销13在车辆主体坐标系COM中的坐标是(0，Lb1，-Lb2)，并预先存储到施工管理装置90的存储部92中。
图2以及图4所示的三维位置传感器23检测GNSS天线21、22的设置位置P1、P2。根据检测出的设置位置P1、P2的坐标位置，通过式(1)来算出Ya轴方向的单位向量。
[数1]
Ya＝(P1-P2)/|P1-P2| …(1)
如图7所示，若导入穿过Ya与Z这2个向量所表示的平面且与Ya垂直的向量Z’，则式(2)以及式(3)的关系成立。式(3)的c为常数。根据式(2)以及式(3)，能够将Z’表示为式(4)。进而，若将与Ya以及Z’垂直的向量设为X’，则X’如式(5)所示。
[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8所示，车辆主体坐标系COM是使其围绕Ya轴旋转了侧倾角θ4，所以表示为式(6)。
[数6]
此外，根据第1行程传感器16、第2行程传感器17以及第3行程传感器18的检测值，来算出前述的大臂6、小臂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的铲尖8T的坐标(xat，yat，zat)，能够使用倾斜角θ1、θ2、θ3以及大臂6、小臂7、铲斗8的长度L1、L2、L3，通过式(7)、式(8)以及式(9)来求取。铲斗8的铲尖8T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的铲尖8T的坐标能够通过式(10)来求取。全局坐标系COG中的铲尖8T的坐标为铲尖位置P3。铲尖位置P3通过全局坐标系COG中的坐标{X，Y，Z}来表示。工作装置位置信息生成部91A使这样算出的铲尖位置P3存储到施工管理装置90的存储部92中。
[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)
<液压挖掘机100的接地面上的上部回转体3的回转中心的求法>
在本实施方式中，施工管理装置90的施工位置信息生成部91C所生成的施工位置信息有时包含在液压挖掘机100的接地面、即在行驶装置5所具备的履带5a、5b与地面R等的接地对象相接的面上的位置信息。该位置信息是行驶体位置信息。行驶体位置信息，例如包含与在行驶装置5的接地面CC的位置上的上部回转体3的回转中心的位置(以下，适当地称为回转中心位置)P4相关的信息，通过全局坐标系COG中的坐标{X，Y，Z}来表示。接地面CC是通过行驶装置5所具备的履带5a、5b而规定的平面。接地面CC上的回转中心位置P4是接地面CC与回转中心轴Zr的交点。
当施工位置信息生成部91C生成施工位置信息时，图5所示的行驶体位置信息生成部91B求取回转中心位置P4。即，行驶体位置信息生成部91B基于车辆主体坐标系COM中的回转中心位置P4的坐标，通过运算来求取全局坐标系COG的坐标。这样，行驶体位置信息生成部91B得到全局坐标系COG中的回转中心位置P4的坐标。全局坐标系COG中的回转中心位置P4的坐标根据行驶装置5的行驶而变化。因此，行驶体位置信息生成部91B在行驶装置5的行驶中，以规定的周期求取回转中心位置P4的坐标，并生成行驶体位置信息。例如，能够利用与GNSS天线21的设置位置P1的几何位置关系来求取回转中心位置P4。
将围绕全局坐标系COG的X轴的行驶装置5的倾斜角设为θ5、将围绕Y轴的行驶装置5的侧倾角设为θ4。将在与接地面CC正交的方向上的设置位置P1和回转中心位置P4的距离设为Za4、将在车辆主体坐标系COM的Ya轴方向上的设置位置P1与回转中心位置P4的距离设为Ya4。将表示Za4以及Ya4的距离的信息预先存储到工作装置侧存储部35中。若将全局坐标系COG中的设置位置P1的坐标设为{Xp1，Yp1，Zp1}，则全局坐标系COG中的回转中心位置P4例如能够作为{Xp1-Za4×sinθ4，Yp1+Ya4×cosθ5，Zp1}来求取。如前所述，也可以使用车辆主体坐标系COM中的回转中心位置P4的坐标来求取全局坐标系COG中的回转中心位置P4。
行驶体位置信息生成部91B根据图2以及图4所示的三维位置传感器23来检测GNSS天线21的设置位置P1。行驶体位置信息生成部91B根据检测出的设置位置P1的坐标{Xp1，Yp1，Zp1}，使用前述的关系来求取全局坐标系COG中的回转中心位置P4，例如存储到存储部92中。图4所示的施工管理装置90的处理部91使用基于工作装置位置信息生成部91A所求取到的铲尖位置P3的工作装置位置信息或基于行驶体位置信息生成部91B所求取到的回转中心位置P4的行驶体位置信息中的任意一方，来生成液压挖掘机100的施工位置信息。
<铲斗8的铲尖8T的轨迹显示>
显示控制装置39有时使挖掘中的铲尖8T的轨迹显示于显示输入装置38的显示部42。显示控制装置39即可以对铲尖位置P3进行求取，也可以使用工作装置位置信息生成部91A所求取到的铲尖位置P3来使挖掘中的铲尖8T的轨迹显示于显示部42。此外，工作装置位置信息生成部91A也可以使用显示控制装置39所求取到的铲尖位置P3来生成工作装置位置信息。
显示控制装置39基于通过前述的方法而求取到的铲斗8的铲尖位置P3与在本实施方式中图4所示的施工管理装置90的存储部92所存储的设计地形数据，如图6所示，来算出三维设计地形与通过铲斗8的铲尖8T的平面(以下，适当地称为Ya-Za平面77)的交线80。然后，显示控制装置39将该交线80中通过目标面70的部分作为目标画线显示在引导画面中。接着，对图4所示的显示控制装置39使铲斗8挖掘作为作业对象的地面时的铲尖8T的轨迹显示在显示输入装置38的显示部42的画面42P上的示例进行说明。
图9是表示在显示部42的画面42P显示了铲斗8的铲尖8T的轨迹TLi的示例的图。在本实施方式中，显示控制装置39，更具体来说显示处理部44基于与液压挖掘机100的当前位置相关的信息来求取铲斗8的铲尖8T的位置。显示处理部44将在铲斗8的至少一部分进入到了与目标面70正交的方向上的目标面70的周围的规定范围AI时，基于铲尖8T的位置而求取到的、在规定范围AI内存在的铲尖8T的轨迹(以下，适当地称为铲尖轨迹)TLi，作为与施工结果相关的信息显示在显示部42的画面42P上。
通过这样，液压挖掘机100的操作人员能够通过铲尖轨迹TLi在显示部42的画面42P上确认铲斗8实际上挖掘的状态。其结果，操作人员能够通过目识别铲尖轨迹TLi一边确认当前的施工状况一边进行施工，所以能够提高作业效率。此外，在铲尖8T存在于规定范围AI之外的情况下，并不显示其轨迹。即，设计面45(或目标面70)附近以外的没用的信息不会显示在画面42P上，所以当液压挖掘机100的操作人员按照设计面推进施工时，显示系统28能够将与施工结果相关的信息容易理解地提供给操作人员。
如图9所示，铲尖轨迹TLi显示在挖掘画面54的侧视图54b中。即，铲尖轨迹TLi是侧视的铲斗8的铲尖8T的轨迹。在侧视图54b中，显示有侧视的铲斗8的图标90。此外，在侧视图54b中，显示有示出侧视的目标面70的剖面的目标画线79和用于规定在与目标面70正交的方向上的规定范围AI的地表侧画线Lu以及地中侧画线Ld(图9的双点划线)。地表侧画线Lu以及地中侧画线Ld与目标画线79平行。在主视图54a中，显示有正视的铲斗8的图标89以及示出正视的目标面70的剖面的目标画线78、和后述的第1平面Pu以及第2平面Pd。
规定范围AI是在与目标面70正交的方向(图9的点划线n延伸的方向)上，由第1平面Pu与第2平面Pd包围起来的范围，其中，该第1平面Pu存在于朝向地表面距目标面70规定距离tu的位置且与目标面70平行，该第2平面Pd存在于朝向地面内距目标面70规定距离td的位置且与目标面70平行。第1平面Pu与通过铲斗8的铲尖8T的Ya-Za平面77(参照图6)的交线是地表侧画线Lu，第2平面Pd与Ya-Za平面77的交线80是地中侧画线Ld。
在图9中，铲尖轨迹TLi是在规定范围AI内所描绘的实线。在图9中，在规定范围AI的外侧(在该例中比地表侧画线Lu更外侧)所描绘的虚线也是铲斗8的铲尖8T的轨迹(以下，适当地称为范围外轨迹)TLe。在该例中，范围外轨迹TLe为了方便起见进行了记载，但在显示部42的实际的画面42P上并不显示。
对规定范围AI进行规定的规定距离tu、td可以是相同大小，也可以不同。在规定距离tu、td的大小不同的情况下，为了获得施工的精度，优选规定距离td小于规定距离tu。在本实施方式中，规定距离tu、td为相同大小，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进行施工时的公差相当的大小。通过这样，能够降低过度地挖掘设计面45(目标面70)的可能性，并抑制施工的精度下降。此外，也可以将规定距离tu、td的大小设为可变更。例如显示控制装置39的显示处理部44也可以使变更规定距离tu、td的菜单显示于图4所示的显示输入装置38的显示部42，以便液压挖掘机100的操作人员从输入部41输入变更值。通过这样，即使在根据设计变更或实际的施工场所的状况等而产生了变更规定范围AI的需要的情况下，也能够灵活对应，所以作业效率得到提高。
在本实施方式中，规定范围AI与图形信息84所具有的多个索引栏84a中，符号84G所示出的范围相对应。水平标记84b表示相当于目标面70的位置。即，在与目标面70正交的方向上的规定范围AI的大小即和tu+td相当的大小与符号84G所示出的多个索引栏84a的范围相对应。在本实施方式中，只要铲斗8的铲尖8T在该范围内移动，就在设计时的公差范围内对目标面70进行施工。
图形信息84所具有的多个索引栏84a中符号84B所示出的范围对规定范围AI的地表侧的外侧进行了表示。图形信息84所具有的多个索引栏84a中符号84Y所示出的范围对规定范围AI的地中侧的外侧进行了表示。该范围表示超出目标面70的设计时的公差的范围对目标面70进行了挖掘。图形信息84所具有的多个索引栏84a中符号84R所示出的范围对规定范围AI的地中侧的最外侧进行了表示。该范围表示较大地超出目标面70的设计时的公差的范围对目标面70进行了挖掘。
图形信息84所具有的多个索引栏84a在液压挖掘机100的挖掘时，显示铲斗8的铲尖8T与目标面70的位置关系。即，根据铲尖8T与目标面70的距离，索引栏84a的显示方式发生变化。例如，符号84B的范围的索引栏84a显示为蓝色，符号84G的范围的索引栏84a显示为绿色，符号84Y的范围的索引栏84a显示为黄色，符号84R的范围的索引栏84a显示为红色。
因此，在铲斗8的铲尖8T位于规定范围AI的地表侧的外侧的情况下，符号84B所示出的范围的索引栏84a显示为蓝色。此外，在铲斗8的铲尖8T位于规定范围AI内的情况下，符号84B所示出的范围的索引栏84a显示为蓝色，并且符号84G所示出的范围的索引栏84a显示为绿色。在铲斗8的铲尖8T位于规定范围AI的地中侧的外侧的情况下，符号84B所示出的范围的索引栏84a显示为蓝色，符号84G所示出的范围的索引栏84a显示为绿色，并且符号84Y所示出的范围的索引栏84a显示为黄色。这样，通过在铲尖轨迹TLi的显示的基础上，根据铲斗8的铲尖8T与目标面70的距离而变更索引栏84a的显示方式，液压挖掘机100的操作人员能够更加容易知道铲斗8的铲尖8T是否正在超出以目标面70为中心的规定范围AI进行挖掘。其结果，操作人员在挖掘中容易将铲斗8的铲尖8T保持在规定范围AI内，所以施工的精度得到提高。
铲尖轨迹TLi在铲斗8的铲尖8T进入到规定范围AI内时，显示在规定范围AI内。通过这样，显示控制装置39能够将可以认为铲斗8的铲尖8T在规定范围AI内实际进行了挖掘的情况下的铲尖轨迹TLi显示到显示部42的画面42P上，所以液压挖掘机100的操作人员能够在必要充分的范围内确认施工状况。另外，不限定于此，也可以在铲斗8的一部分例如背面进入到规定范围AI内时将铲尖轨迹TLi显示在规定范围AI内。这样，在本实施方式中，铲尖轨迹TLi只要在至少铲斗8的一部分进入到规定范围AI内时显示即可。
因为在规定范围AI之外不显示铲尖轨迹TLi，所以对于针对目标面70的一次挖掘，例如在作业对象的地面(目标面70)为坡地的情况下，在通过铲斗8对坡地从上到下挖至规定的深度刨起来那样的挖掘结束、铲斗8的铲尖8T出现在规定范围AI之外后，规定范围AI的外侧的范围外轨迹TLe不被显示。在铲斗8的铲尖8T出现在规定范围AI之外后，在规定范围AI内所显示的铲尖轨迹TLi直到下一次铲尖8T进入到规定范围AI内为止，照旧原样维持显示。通过这样，液压挖掘机100的操作人员能够通过显示部42的画面42P来确认铲斗8的铲尖8T挖掘施工对象的地面的历史记录。此外，显示控制装置39不显示在规定范围AI的外侧的范围外轨迹TLe，所以能够使操作人员可靠地识别作业所需的目标面70附近的信息。此外，由于显示控制装置39不显示在规定范围AI的外侧的范围外轨迹TLe，因而无需将范围外轨迹TLe的数据保存到显示侧存储部43中。因此，能够高效并且有效地利用显示侧存储部43的存储容量。
在上述的示例中，设为不显示范围外轨迹TLe，但本实施方式并不限定于此。例如，显示控制装置39也可以使铲尖轨迹TLi与范围外轨迹TLe各自的显示方式不同地显示在显示部42的画面42P上。作为一例，显示控制装置39也可以用红色的实线显示铲尖轨迹TLi，用与铲尖轨迹TLi相比不显眼的颜色(本例中，例如淡蓝色)并且比表示铲尖轨迹TLi的实线细的虚线来显示范围外轨迹TLe。通过这样，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内的铲尖轨迹TLi。此外，操作人员因为能够目识别范围外轨迹TLe，所以例如在使铲斗8在作业对象的地面上移动的情况下，也能够使范围外轨迹TLe对改善工作装置操作构件31L、31R的操作方法并谋求作业效率的提高起到作用。
这样，即使使铲尖轨迹TLi与范围外轨迹TLe各自的显示方式不同地显示在显示部42的画面42P上，存在于规定范围AI之外的范围外轨迹TLe与存在于规定范围AI内的铲尖轨迹TLi相比也不显眼。因此，即使将范围外轨迹TLe显示到画面42P上，也几乎不会妨碍液压挖掘机100的操作人员对铲尖轨迹TLi的识别。其结果，当液压挖掘机100的操作人员按照设计面推进施工时，显示系统28能够将与施工结果相关的信息容易理解地提供给操作人员。
如上所述，在本实施方式中，在规定范围AI内的铲尖轨迹TLi与在规定范围AI之外的范围外轨迹TLe只要显示方式不同即可。关于使两者的显示方式不同，除了包含对两者进行显示之后使各自的显示方式不同以外，还包含不显示范围外轨迹TLe而仅显示铲尖轨迹TLi这两方面。
在本实施方式中，显示控制装置39也可以基于铲斗8的铲尖8T与目标面70或未被设定为目标面70的设计面45的距离，作为警报而发出声音。例如，在铲尖8T在施工对象的地中侧出到规定范围AI之外时，即，在铲尖8T从地中侧画线Ld移动到了地中侧时，显示控制装置39也可以从图4所示的声音产生装置46发出警报音。此外，由于若铲斗8的铲尖8T超出目标面70或设计面45挖掘到地面，则会产生回填等的麻烦，因而不能对设计面45(目标面70)有效地进行施工。因此，显示控制装置39作为基于铲尖8T与设计面45的距离的警报也发出声音。这样，通过基于铲尖8T与目标面70或设计面45的距离来变更发出作为警报的声音的方式，能够使液压挖掘机100的操作人员认识到对目标面70或设计面45挖掘过度。因此，操作人员能够调整挖掘量从而最小限度地抑制过度挖掘。
<施工位置信息>
因为施工位置信息相当于液压挖掘机100的施工结果，所以若积聚图4所示的施工管理装置90所生成的最新的施工位置信息，则能够把握该时间点的施工状况。管理施工对象的施工计划的管理者能够根据施工状况，得知进度状况以及是否实现了正确的施工。如前所述，施工位置信息是行驶体位置信息或工作装置位置信息中的任意一方。
图10是用于对施工位置信息进行说明的图。图11至图14是用于对行驶体位置信息进行说明的图。图15是用于对工作装置位置信息进行说明的图。在本实施方式中，行驶体位置信息是行驶体侧现状更新线Lc在全局坐标系COG中的坐标。行驶体侧现状更新线Lc是通过前述的回转中心位置P4、并且与车辆主体坐标系COM的Xa-Ya平面平行、且与液压挖掘机100的行进方向正交的直线。行驶体侧现状更新线Lc的长度是一对履带5a、5b的外侧彼此之间的距离(以下，适当地称为履带间距离)Wc。履带间距离Wc预先存储到存储部92中。
工作装置位置信息是工作装置侧现状更新线Lb在全局坐标系COG中的坐标。工作装置侧现状更新线Lb是将铲斗8的各个铲尖8T连结起来的直线。工作装置侧现状更新线Lb的长度是铲斗8的宽度(以下，适当地成为铲斗宽度)Wb。铲斗宽度Wb是在与图1所示的铲斗销15的轴方向平行的方向上的铲斗8的最大尺寸。铲斗宽度Wb预先存储到存储部92中。例如，在铲斗8是倾斜铲斗或坡地铲斗、且铲尖是通过钢板形成的直线形状的情况下，沿着该铲的直线就成为工作装置侧现状更新线Lb。在图1所示的工作装置2中代替铲斗8而安装有凿岩机等的情况下，凿岩用的钻头的前端的位置信息，更具体来说在全局坐标系COG中的坐标成为工作装置位置信息。
图5所示的行驶体位置信息生成部91B所生成的行驶体位置信息根据液压挖掘机100每单位时间的移动量或是否已经生成行驶体侧现状更新线Lc，通过第1方法、第2方法或第3方法来生成。如图11所示，第1方法将行驶体侧现状更新线Lc的方向，即行驶体侧现状更新线Lc延长的方向，设为与基于图2所示的位置检测部19所检测出的液压挖掘机100的位置信息而求取到的液压挖掘机100的移动方向FD正交的方向。第1方法由于若不知道液压挖掘机100的移动方向FD则不能使用，因此应用于液压挖掘机100每单位时间的移动量Mv大于规定阈值Mvc的情形。规定阈值Mvc是根据位置检测部19所使用的RTK-GNSS的精度而决定的值，例如，设定为1m/秒。
在Mv＞Mvc的情况下，行驶体位置信息生成部91B如图11所示，将朝向与移动方向FD正交的方向、通过回转中心位置P4、并且与车辆主体坐标系COM的Xa-Ya平面平行的直线生成为行驶体侧现状更新线Lc。行驶体侧现状更新线Lc在分别距履带5a的左外侧或履带5b的右外侧Wc/2的位置(行驶体侧现状更新线Lc的中点)通过回转中心轴Zr。该行驶体侧现状更新线Lc上的位置信息，即在全局坐标系COG中的坐标成为行驶体位置信息。在求取移动方向FD的情况下，行驶体位置信息生成部91B如图12所示，根据在不同的时刻取得的多个(该例中为2个)回转中心位置P4_m-1与回转中心位置P4_m，来求取从回转中心位置P4_m-1朝向回转中心位置P4_m的向量(m为自然数)。行驶体位置信息生成部91B将该向量的方向设为移动方向FD。
液压挖掘机100由于上部回转体3回转，因而若以工作装置2或铲斗8的位置为基准来求取行驶体位置信息，则存在产生误差的情况。行驶体位置信息生成部91B在能够得到移动方向FD的条件下，基于移动方向FD来求取行驶体位置信息，由此能够高精度地求取行驶体位置信息。接着，对求取行驶体位置信息的第2方法进行说明。
第2方法应用于Mv≤Mvc并且已经生成了行驶体侧现状更新线Lc的情形。在该情况下，行驶体位置信息生成部91B如图13所示，生成朝向与的线ND正交的方向、通过回转中心位置P4、并且与车辆主体坐标系COM的Xa-Ya平面平行的直线来作为新的行驶体侧现状更新线Lc_n(n为自然数)，其中，所述线ND与在上次的处理周期中所生成的行驶体侧现状更新线Lc_n-1正交。行驶体侧现状更新线Lc_n在分别距履带5a的左外侧或履带5b的右外侧Wc/2的位置(行驶体侧现状更新线Lc_n的中点)通过回转中心轴Zr。该行驶体侧现状更新线Lc_n上的位置信息，即在全局坐标系COG中的坐标成为行驶体位置信息。第2方法在不能得到移动方向FD的情况下，也能够通过利用上次所得到行驶体侧现状更新线Lc_n，来抑制行驶体位置信息的精度下降。
第3方法应用于Mv≤Mvc并且没有生成行驶体侧现状更新线Lc的情形。在该情况下，行驶体位置信息生成部91B如图14所示，生成朝向相对于在上部回转体3的前后方向上延长的直线(以下，适当地称为前后方向)LTD正交的方向、通过回转中心位置P4并且与车辆主体坐标系COM的Xa-Ya平面平行的直线来作为新的行驶体侧现状更新线Lc。行驶体侧现状更新线Lc在分别距履带5a的左外侧或履带5b的右外侧Wc/2的位置(行驶体侧现状更新线Lc的中点)，通过回转中心轴Zr。前后方向LTD是与车辆主体坐标系COM的Ya轴平行的方向。该行驶体侧现状更新线Lc上的位置信息，即在全局坐标系COG中的坐标成为行驶体位置信息。第3方法即使在未能得到移动方向FD并且不存在原有的行驶体侧现状更新线Lc的情况下，也能够生成行驶体位置信息。这样，行驶体位置信息生成部91B基于液压挖掘机100行驶的移动方向而生成行驶体位置信息。接着，对求取工作装置位置信息的方法进行说明。
图5所示的工作装置位置信息生成部91A生成与铲斗8所具有的多个铲8B的铲尖列平行并且长度与铲斗宽度Wb相当的直线来作为工作装置侧现状更新线Lb。工作装置侧现状更新线Lb的中点，即分别距铲斗8的左右的端部Wb/2的位置与铲尖列的中心一致。在图15所示的示例中，工作装置侧现状更新线Lb的中点与铲8Ba、8Bb、8Bc、8Bd、8Be中存在于中心的铲8Bc的顶部即铲尖8T一致。铲尖列的中心是前述的铲尖位置P3。工作装置位置信息生成部91A只要求取铲尖8Bc的铲尖位置P3，并根据铲尖位置P3生成在铲斗8的左右方向上各延长了Wb/2的长度的线来作为工作装置侧现状更新线Lb即可。这样所求取到的工作装置侧现状更新线Lb上的位置信息，即在全局坐标系COG中的坐标就成为工作装置位置信息。通过将工作装置侧现状更新线Lb设为工作装置位置信息，能够正确地求取工作装置2更具体来说铲斗8所施工的施工对象的位置信息即施工结果。
在本实施方式中，施工位置信息生成部91C在由于铲斗8所进行的挖掘或液压挖掘机100的行驶施工位置信息发生了变化的情况下，将其更新为最新的信息。在液压挖掘机100行驶时，通常工作装置2处于停止状态，但也有可能一边操纵工作装置2液压挖掘机100一边行驶。这是操作人员一边操作行驶操作构件33L、33R一边操作工作装置操作构件31L、31R的情形，是工作装置2仅在空中移动而不对施工对象进行挖掘那样的状况。在该情况下，若将工作装置位置信息设为施工位置信息，则尽管工作装置2没有在挖掘仍然更新施工位置信息的结果有可能会使施工位置信息的精度下降。在本实施方式中，施工位置信息生成部91C在液压挖掘机100处于行驶状态的情况下不使用工作装置位置信息而将行驶体位置信息设为施工位置信息，所以在一边操纵工作装置2液压挖掘机100一边行驶的情况下，能够得到正确的施工位置信息。此外，在液压挖掘机100处于停止状态时，工作装置2进行挖掘等。在该情况下，施工位置信息生成部91C通过将工作装置位置信息设为施工位置信息，能够将工作装置2对施工对象进行了挖掘的结果反映到施工位置信息中。
图16、图17是用于对施工位置信息的更新进行说明的图。图16、图17所示的栅格线是为了表示施工对象的位置信息即施工对象位置而在全局坐标系COG{X，Y，Z}中通过描绘进行了表示的线。在朝向X方向的多个直线与朝向Y方向的多个直线相交叉的部分(以下，适当地称为施工对象位置)，例如存在施工对象的地形数据。例如，假定液压挖掘机100的铲斗8对施工对象位置PGa(X1，Y1，Z1)、施工对象位置PGb(X2，Y2，Z2)进行挖掘，施工位置坐标PGc(X3，Y3，Z3)还未挖掘。通过A示出此时的铲尖8T的轨迹(参照图17)。轨迹A也是前述的工作装置侧现状更新线Lb移动的轨迹。在该情况下，由于高度方向，即在Z方向上的轨迹A的绝对值比施工对象位置PGa、PGb小，因此说明对施工对象进行挖掘而生成了新的面。这意味着Z坐标的值越小地形就越接近于地中侧。因此，轨迹A的Z方向的绝对值小于施工对象位置的Z坐标的值(上述的情况，Z1或Z2)也就意味着通过施工进行了挖掘。图5所示的施工位置信息生成部91C将工作装置位置信息生成部91A所生成的工作装置位置信息作为新的施工位置信息来更新施工对象位置PGa、PGb的值。在该情况下，因为发生了变化的只有Z坐标，所以更新Z坐标的值。
如图17所示，通过B来表示液压挖掘机100的铲斗8在施工对象位置的上方移动、并未对施工对象进行挖掘时的轨迹。轨迹B也是前述的工作装置侧现状更新线Lb移动的轨迹。在该情况下，由于Z方向上的轨迹B的绝对值比施工对象位置PGa、PGb、PGc大，因此并未生成对施工对象进行挖掘而形成的新的面。在该情况下，图5所示的施工位置信息生成部91C不更新施工对象位置PGa、PGb、PGc的值。即，维持作为上次的处理周期中的施工位置信息的施工对象位置PGa、PGb、PGc。这样，施工位置信息生成部91C在使用工作装置位置信息的情况下，在工作装置位置信息生成部91A所生成的当前时间点的工作装置位置信息与已经存在的施工位置信息的高度方向上的位置相比变小时，将施工位置信息更新为当前时间点的工作装置位置信息。
假设，在液压挖掘机100处于停止状态下，操作人员操作工作装置操作构件31L、31R使铲斗8在空中进行动作。在该情况下，由于求取到具有比施工对象位置所示的Z方向的坐标值大的值的工作装置侧现状线Lb，因此不更新施工位置信息。但是，在施工对象位置信息不存在的场所使铲斗8在空中进行动作的情况下，施工位置信息生成部91C也可以根据该动作来生成施工位置信息。另外，在液压挖掘机100处于停止并且工作装置2并未活动、仅引擎驱动的状态下，不更新施工位置信息。
假定液压挖掘机100行驶并经过了施工对象位置PGa、PGb、PGc。在该情况下，前述的行驶体侧现状更新线Lc通过施工对象位置PGa、PGb、PGc。在该情况下，图5所示的施工位置信息生成部91C将在行驶时行驶体位置信息生成部91B所生成的行驶体位置信息作为新的施工位置信息对所有的施工对象位置PGa、PGb、PGc的值进行更新。在液压挖掘机100的行驶中，不管Z坐标的变化都将所有的施工对象位置PGa、PGb、PGc的值更新为最新的施工位置信息。即，在本实施方式中，施工位置信息生成部91C在使用行驶体位置信息的情况下，将施工位置信息更新为行驶体位置信息生成部91B所生成的当前时间点的行驶体位置信息。
前述的示例是施工对象的地形数据即施工对象位置存在的情形，但在施工对象位置的Z坐标的值不存在，或施工对象位置的所有的坐标都不存在的情况下，施工位置信息生成部91C也能够更新施工位置信息。例如，在施工对象位置的Z坐标的值并不存在的情况下，施工位置信息生成部91C只要在铲斗8对施工对象进行挖掘、或液压挖掘机100行驶时，将根据此时的工作装置侧现状更新线Lb或行驶体侧现状更新线Lc的Z坐标而得到的施工位置信息作为新的施工位置信息赋给施工对象位置即可。即使在施工对象位置的X坐标、Y坐标以及Z坐标的值不存在的情况下，施工位置信息生成部91C也只要在铲斗8对施工对象进行挖掘、或液压挖掘机100行驶时，将根据此时的工作装置侧现状更新线Lb或行驶体侧现状更新线Lc的X坐标、Y坐标以及Z坐标而得到的施工位置信息作为新的施工位置信息赋给施工对象位置即可。
<施工管理装置的动作例>
图18是表示本实施方式所涉及的施工管理装置的动作的一例的流程图。在步骤S101中，在液压挖掘机100是行驶中的情况下(步骤S101，“是”)，图5所示的施工管理装置90的处理部91使处理前进到步骤S102。通过液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb中的至少1个是否检测出为了使液压挖掘机100的行驶装置5行驶而对图4所示的行驶操作构件33L、33R进行了操作，来判断液压挖掘机100是否处于行驶中。
即，若液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb中的至少1个检测出发生了用于使液压挖掘机100的行驶装置5行驶的操作，则图4所示的液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb检测先导压力的上升。若这些传感器所检测出的先导压力高于规定阈值，则对行驶用的液压电动机5c供给液压油来驱动履带5a、5b中的任意一方从而液压挖掘机100行驶。在液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb所检测出的先导压力低于规定阈值的情况下，说明液压挖掘机100的行驶装置5已经停止或正在停止。若先导压力低于规定阈值，则停止针对行驶用的液压电动机5c的液压油的供给，液压挖掘机100停止。
即，若液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb所检测出的先导压力高于规定阈值，则能够判断为液压挖掘机100处于行驶状态。若液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb所检测出的先导压力低于规定阈值，则能够判断为液压挖掘机100处于停止状态。处理部91在4个液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb所检测出的先导压力中至少1个超过了规定阈值的情况下，判定为液压挖掘机100处于行驶状态。处理部91在4个液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb所检测出的先导压力全部低于规定阈值的情况下，判定为液压挖掘机100处于停止状态。这样，通过使用先导压力，处理部91能够容易地判定液压挖掘机100是处于行驶状态还是处于停止状态。
在步骤S102中，在每单位时间的液压挖掘机100的移动量Mv超过规定阈值Mvc的情况下(步骤S102，“是”)，处理部91的行驶体位置信息生成部91B使处理前进到步骤S103。在步骤S103中，行驶体位置信息生成部91B利用前述那样的方法来求取液压挖掘机100的移动方向FD。在步骤S104中，行驶体位置信息生成部91B通过前述的第1方法来生成行驶体侧现状更新线Lc。接着，前进到步骤S105，行驶体位置信息生成部91B在行驶体侧现状更新线Lc通过了在全局坐标系COG中表示施工对象的地形数据的栅格的各施工对象位置(图16的栅格点)情况下(步骤S105，“是”)，使处理前进到步骤S106。在步骤S106中，处理部91的施工位置信息生成部91C在行驶体侧现状更新线Lc通过栅格点的位置，将该栅格点的Z坐标更新为行驶体侧现状更新线Lc的Z坐标。即，施工位置信息生成部91C使用作为行驶体位置信息的行驶体侧现状更新线Lc来生成施工位置信息，并更新栅格点的值。在行驶体侧现状更新线Lc没有通过栅格点的情况下(步骤S105，“否”)，处理部91结束一个处理周期并转移到下一个处理周期。
接着，返回到步骤S102进行说明。在每单位时间的液压挖掘机100的移动量Mv低于规定阈值Mvc的情况下(步骤S102，“否”)，处理部91的行驶体位置信息生成部91B使处理前进到步骤S107。在步骤S107中，在上次的处理周期中生成了行驶体侧现状更新线Lc的情况下(步骤S107，“是”)，行驶体位置信息生成部91B使处理前进到步骤S108。在步骤S108中，行驶体位置信息生成部91B通过前述的第2方法来生成行驶体侧现状更新线Lc。然后，处理部91执行步骤S105以及步骤S106。
在步骤S107中，在上次的处理周期中没有生成行驶体侧现状更新线Lc的情况下(步骤S107，“否”)，行驶体位置信息生成部91B使处理前进到步骤S109。在步骤S109中，行驶体位置信息生成部91B通过前述的第3方法来生成行驶体侧现状更新线Lc。然后，处理部91执行步骤S105以及步骤S106。
接着，返回到步骤S101进行说明。在步骤S101中，在液压挖掘机100不是行驶中的情况下(步骤S101，“否”)，处理部91使处理前进到步骤S110。在步骤S110中，处理部91的工作装置位置信息生成部91A基于铲尖位置P3来生成工作装置侧现状更新线Lb。接着，前进到步骤S111，在工作装置侧现状更新线Lb通过栅格点的情况下(步骤S111，“是”)，工作装置位置信息生成部91A使处理前进到步骤S112。在步骤S112中，在已经存在施工对象位置的数据的情况下(步骤S112，“是”)，工作装置位置信息生成部91A使处理前进到步骤S113。
在步骤S113中，工作装置位置信息生成部91A对在栅格点存在的施工对象位置的数据的Z坐标与在该栅格点的工作装置侧现状更新线Lb的Z坐标进行比较。接着前进到步骤S114，对于前述的比较结果，在工作装置侧现状更新线Lb的Z坐标比在栅格点存在的施工对象位置的数据的Z坐标小的情况下(步骤S114，“是”)，工作装置位置信息生成部91A使处理前进到步骤S115。在步骤S115中，施工位置信息生成部91C在工作装置侧现状更新线Lb通过栅格点的位置，将该栅格点的Z坐标更新为工作装置侧现状更新线Lb的Z坐标。即，施工位置信息生成部91C使用作为工作装置位置信息的工作装置侧现状更新线Lb来生成施工位置信息，并更新栅格点的Z坐标的值。
接着，返回到步骤S111进行说明。在工作装置侧现状更新线Lb没有通过栅格点的情况下(步骤S111，“否”)，处理部91结束一个处理周期并转移到下一个处理周期。接着，返回到步骤S112进行说明。在步骤S112中，在不存在原有的施工对象位置的数据的情况下(步骤S112，“否”)，工作装置位置信息生成部91A使处理前进到步骤S115。在步骤S115中，施工位置信息生成部91C在工作装置侧现状更新线Lb通过栅格点的位置，将该栅格点的Z坐标更新为工作装置侧现状更新线Lb的Z坐标。接着，返回到步骤S114进行说明。在工作装置侧现状更新线Lb的Z坐标不小于在栅格点存在的数据的Z坐标的情况下(步骤S114，“否”)，处理部91结束一个处理周期并转移到下一个处理周期。
根据这样的处理，将液压挖掘机100的施工位置信息更新为最新的信息。被更新的施工位置信息暂时存储到施工管理装置90的存储部92中之后，在一天的作业结束后或作业中的规定时刻，从存储部92读出到外部。被读出的施工位置信息例如从施工管理装置90的存储部92通过有线下载到存储介质中进行保存，或经由通信电路保存到位于液压挖掘机100的外部的管理设施的数据服务器等。
也可以在施工管理装置90中设置未图示的USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)端子，将作为存储介质的USB存储器与USB端子相连接对施工位置信息进行下载。此外，也可以在施工管理装置90中设置SD(Secure Digital，安全数字)存储卡插槽，使用作为存储介质的SD存储卡来下载施工位置信息。
施工管理装置90也能够使所生成的施工位置信息，例如连同施工对象的设计地形数据一起图像显示于显示系统28的显示输入装置38的显示部42。通过这样，液压挖掘机100的操作人员等通过视觉直观地识别施工状况。此外，液压挖掘机100的操作人员等也通过通过视觉直观地识别挖掘不足的部位或需要修正的部位。此外，液压挖掘机100的操作人员等也容易在现场迅速确认施工对象的施工的进度状况。
图19是表示在显示部42的画面42P上显示了施工位置信息的一例的图。该显示是在操作人员正在进行挖掘作业时所显示的画面。该显示是设定为能够在挖掘作业中变为其他的画面，并能够通过操作人员触摸画面42P的规定场所(例如菜单按钮85)，使画面迁移并进行显示的画面。该显示包含使施工结果即施工结果信息显示为分布图的施工位置信息的分布图。在侧视图54b中，连同目标画线79显示符号TLi、TLd所示的粗线。将铲斗8(图标89B)的铲尖8T活动的轨迹TLi显示为施工结果，履带5a、5b行驶的轨迹TLd还是通过粗线来显示。
主视图54a表示施工位置信息的分布图。在作为目标的施工面即目标面上铲斗8(图标89B)进行了移动但并未挖掘的地方为符号NOP所示的区域。此外，对目标面进行挖掘、且具有与目标施工面同等的施工结果的地方为符号DP所示的区域。而且，对目标面挖掘过深的地方是符号DN所示的区域。在此，符号DN所示的区域例如通过使显示的颜色不同来表示挖掘深度的程度。挖掘得比规定阈值深的地方例如通过蓝色表示，挖掘到小于该规定阈值的深度的地方例如通过淡蓝色表示。能够通过触摸规定场所(例如，菜单按钮85)调出设定画面，对与挖掘深度的程度相应的颜色的种类或数量任意地进行设定。通过这样将施工结果以分布图显示到显示部42的画面42P上，操作人员能够直观地目识别施工结果。另外，这样的分布图也能够以同样的方式显示于后述的施工管理系统的显示装置。
另外，也能够代替施工结果显示图的施工位置信息的分布图，而基于在图18所示的步骤S105或步骤S111所进行的处理中推定现状更新线通过了栅格点的次数，将与该次数相应的分布图即施工次数分布图显示到显示部42的画面42P的主视图54a中。例如，次数是规定次数以上的施工场所通过红色来表示，该次数小于该规定次数的情况下通过蓝色来表示。施工次数分布图的颜色分类的数量，即颜色种类不限于2个而能设定多个。另外，将在施工位置信息的分布图与施工次数分布图中示出的颜色的种类表示在画面42P的左端的图形信息84。此外，施工次数分布图中的与施工次数的多少相应的颜色的种类、数量能够通过触摸规定的场所(例如，菜单按钮85)调出设定画面来任意地进行设定。
使用表示前述的施工管理装置的动作的一例的流程图对使施工次数分布图显示在显示部42的画面42P上的处理进行说明。对步骤S105或步骤S111所进行的处理的次数进行计数并存储到存储部92中。显示处理部44也可以代替对图19所示的那样的施工位置信息的分布图进行了显示的图形显示，而使与该处理的次数的多少相应的分布图进行图形显示。即，显示处理部44对行驶体侧现状更新线通过了栅格点的次数(步骤S105判断为“是”的次数)或工作装置侧现状更新线通过了栅格点的次数(在步骤S111中判断为“是”的次数)，例如在一天的作业期间中进行计数。然后，显示处理部44根据计数得到的次数的多少对施工对象的场所进行颜色区分并作为分布图进行图形显示。操作人员等通过目识别这样的图形显示，能够把握施工对象的施工次数。然后，操作人员等能够根据表示该施工次数的图形显示，直观地把握施工状况。通过操作人员触摸输入部41的规定场所(例如菜单按钮85)，显示部42的画面进行迁移。因此，操作人员能够使图19所示的施工位置信息的分布图或前述的施工次数的分布图中的任意一方显示于显示部42。
<施工管理系统200>
图20是表示本实施方式所涉及的施工管理系统200的图。施工管理系统200管理前述的施工管理装置90所具备的液压挖掘机100A、100B的施工状况。被管理的液压挖掘机100可以是一台也可以是多台。在管理多台液压挖掘机100的情况下，这些液压挖掘机100可以在相同的现场进行运转，也可以在不同的现场进行运转。施工管理系统200具有与通信线路201相连接的数据服务器203。
在通信线路201，经由液压挖掘机100A、100B与天线40A、40B连接有通过无线进行通信的基站202。该无线通信能够利用地面通信或卫星通信。在本实施方式中，数据服务器203通过有线与通信线路201相连接，但也可以使得能够通过无线通信与通信线路201进行通信。通信线路201能够使用因特网线路。另外，也可以在现场，通过无线LAN系统来构筑通信线路201以及基站202，并将数据服务器203以及显示装置206设置于现场内的工作室等。
数据服务器203具备处理部204和存储部205。处理部204具有施工计划生成部204A、施工计划发送部204B和施工位置信息取得部204C。在数据服务器203，连接有显示装置206。处理部204是具备CPU等的计算机。存储部205包含RAM以及ROM中的至少一方。施工计划生成部204A生成液压挖掘机100A、100B的施工计划。施工计划生成部204A例如，生成液压挖掘机100A、100B的施工对象的设计面，并存储到存储部205中。施工计划发送部204B将施工计划生成部204A所生成的施工计划即设计地形数据，经由通信线路201发送到液压挖掘机100A、100B的施工管理装置90。施工位置信息取得部204C经由通信线路201取得液压挖掘机100A、100B的施工管理装置90所生成的施工位置信息。
施工管理系统200所具备的数据服务器203从液压挖掘机100A、100B取得施工位置信息，并存储到存储部205中，因而能够管理每天的施工的进度状况。此外，数据服务器203还能够使从液压挖掘机100A、100B取得的施工位置信息在显示装置206上进行如图19所示的那样的图形显示。通过这样，数据服务器203能够使施工的进度状况易懂地进行显示，管理者能够容易地把握施工的进度状况。此外，管理者也能够使用施工管理系统200并使数据服务器203实时地取得施工管理装置90所生成的施工位置信息。管理者通过利用实时取得的施工位置信息，能够将接下来的作业指示以及施工计划迅速地联络到液压挖掘机100的操作人员。该联络是指，通过施工计划生成部204A生成新的设计地形数据，并从施工计划发送部204B经由通信线路201发送到液压挖掘机100A、100B的施工管理装置90。若这样，则与电话或直接指示这样的联络手段相比较，能够迅速并且正确地将新的施工计划(设计地形数据)出示给操作人员。
以上，施工管理装置90在液压挖掘机100行驶时，不使用与工作装置2的位置相关的工作装置位置信息而使用与行驶装置5的位置相关的行驶体位置信息，来生成与液压挖掘机100的施工结果相当的施工位置信息。这样，施工管理装置90即使在液压挖掘机100行驶中操作了工作装置2的情况下，也仅使用行驶体位置信息来生成液压挖掘机100的施工结果。因此，施工管理装置90能够回避尽管在液压挖掘机100的行驶时工作装置2并未进行挖掘等的作业仍然使用工作装置位置信息。然后，施工管理装置90在液压挖掘机100是行驶中的情况下，仅使用表示液压挖掘机100的正确的施工结果的行驶体位置信息来生成施工结果。如上所述，施工管理装置90在使用了作为具有工作装置2的挖掘机械的液压挖掘机100的信息化施工中，能够可靠并且高精度地迅速地求取施工结果即变化后的施工对象的形状。
通过使用施工管理装置90，也不再需要施工后的测量，所以能够降低测量作业的劳力和时间。施工管理装置90在使用工作装置位置信息的情况下，在高度方向上的位置比现状低的情况下将施工位置信息更新为最新的信息，且每次生成新的行驶体位置信息时都更新施工位置信息。因此，施工管理装置90能够实时地取得施工对象的形状。管理者通过利用施工管理装置90所生成的施工位置信息，能够将接下来的作业指示以及施工计划迅速地出示给液压挖掘机100的操作人员。
液压挖掘机100在使用工作装置2进行挖掘的情况下，大多停留在固定的位置进行挖掘。在这样的施工中，就不能取得基于液压挖掘机100的移动的施工位置信息。施工管理装置90在挖掘时，使用与工作装置2的位置相关的工作装置位置信息来生成液压挖掘机100的施工结果。因此，即使液压挖掘机100停留在固定的位置进行挖掘，也能够高精度地求取施工结果。即，施工管理装置90即使在液压挖掘机100不行驶的场所并且通过工作装置2进行了挖掘等的施工的场所，也能够可靠并且正确地生成施工位置信息。
若完全依赖GNSS或GPS来取得施工结果，则在液压挖掘机100低速行驶的情况下，由于GPS传感器的探测能力的界限，尽管液压挖掘机100处于行驶状态却有可能被判断为处于停车状态，因而在施工位置信息中产生误差。特别液压挖掘机100与载客车或轮式装载机或者自卸卡车等的其他建设机械相比以低速行驶。因此，对于液压挖掘机100，更加有可能在施工位置信息中产生误差。即，根据液压挖掘机100以低速行驶的场所的施工位置信息，有可能得到没有进行施工这样的结果，或旧的施工结果不被更新而保持原样不变。
本实施方式基于是否进行了根据液压挖掘机100的操作人员的想法而操作的作为行驶杆的控制杆(或踏板)的行驶操作构件33L、33R的操作，使用工作装置位置信息与行驶体位置信息中的任意一方来生成施工位置信息。因此，能够可靠地检测液压挖掘机100的行驶与停止。其结果，即使是液压挖掘机100以低速行驶的场所的施工位置信息，也能够可靠地检测进行了施工，并且也能够可靠地更新旧的施工结果。
施工管理装置90通过将液压挖掘机100挖掘过的面与还未挖掘的面作为现场整体，并将施工位置信息更新为最新的信息，能够取得现场的最新的地形。然后，无论液压挖掘机100在现场行驶或是通过工作装置2对现场进行挖掘，施工管理装置90都使用工作装置位置信息或行驶体位置信息中的任意一方来作为施工位置信息并进行更新，由此能够始终将施工现场的地形更新为最新的形状。
以上，对本实施方式进行了说明，但并非通过上述的内容来限定本实施方式。此外，在上述的构成要素中，包含本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素、所谓等同范围内的要素。而且，上述的构成要素能够适当地进行组合。而且，在不脱离本实施方式的主旨的范围内能够进行构成要素的各种省略、置换或变更。例如，工作装置2虽然具有大臂6、小臂7、铲斗8，但安装于工作装置2的附件并不限于此，并不限定于铲斗8。
符号说明
1 车辆主体
2 工作装置
3 上部回转体
5 行驶装置
5a、5b 履带
5c 液压电动机
8 铲斗
8B 铲
8T 铲尖
9 姿态检测部
16 第1行程传感器
17 第2行程传感器
18 第3行程传感器
19 位置检测部
21、22 天线(GNSS天线)
23 三维位置传感器
25 操作装置
27 车辆控制装置
31L、31R 工作装置操作构件
32L、32R 工作装置操作检测部
33L、33R 行驶操作构件
34L、34R 行驶操作检测部
37D 行驶用控制阀
37W 作业用控制阀
37Slf、37Slb、37Srf、37Srb 液压传感器
37SBM、37SBK、37SAM、37SRM 液压传感器
38 显示输入装置
39 显示控制装置
40 通信部
40A 天线
45 设计面
70 目标面
90 挖掘机械的施工管理装置(施工管理装置)
91 处理部
91A 工作装置位置信息生成部
91B 行驶体位置信息生成部
91C 施工位置信息生成部
92 存储部
100、100A、100B 液压挖掘机
200 施工管理系统
203 数据服务器
204 处理部
204A 施工计划生成部
204B 施工计划发送部
204C 施工位置信息取得部
205 存储部
CC 接地面
COG 全局坐标系
COM 车辆主体坐标系
FD 移动方向
Lb 工作装置侧现状更新线
Lc、Lc_n 行驶体侧现状更新线
LTD 前后方向
Mv 移动量
P1、P2 设置位置
P3 铲尖位置
P4、P4_m 回转中心位置
Zr 回转中心轴

Claims (12)

1.一种挖掘机械的施工管理装置，生成与所述挖掘机械施工的结果相关的信息，所述挖掘机械具有工作装置、安装所述工作装置的回转体、和搭载所述回转体进行行驶的行驶体，所述施工管理装置包括：
车辆状态检测部，其检测与所述挖掘机械的当前位置以及姿态相关的信息；
工作装置位置信息生成部，其基于所述车辆状态检测部的检测结果，求取与所述工作装置的位置相关的信息即工作装置位置信息；
行驶体位置信息生成部，其基于所述车辆状态检测部的检测结果，求取与所述行驶体的位置相关的信息即行驶体位置信息；和
施工位置信息生成部，其使用所述工作装置位置信息或所述行驶体位置信息中的任意一方来生成作为表示发生了变化的施工对象的信息的施工位置信息，并且在所述挖掘机械行驶时，不使用所述工作装置位置信息而使用所述行驶体位置信息来生成所述施工位置信息。
2.根据权利要求1所述的挖掘机械的施工管理装置，其中，
所述施工位置信息生成部在所述行驶体处于停止状态时，使用所述工作装置位置信息来生成所述施工位置信息。
3.根据权利要求2所述的挖掘机械的施工管理装置，其中，
具有控制所述行驶体的动作的操作部以及检测所述操作部的操作的操作检测部，
所述施工位置信息生成部在所述操作检测部检测出用于使所述行驶体行驶的操作时，使用所述行驶体位置信息来生成所述施工位置信息，在所述操作检测部检测出用于使所述行驶体停止的操作时，使用所述工作装置位置信息来生成所述施工位置信息。
4.根据权利要求3所述的挖掘机械的施工管理装置，其中，
所述操作部是先导压力方式的控制杆或踏板。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的挖掘机械的施工管理装置，其中，
所述施工位置信息生成部在使用所述工作装置位置信息的情况下，在所述工作装置位置信息生成部所生成的当前时间点的工作装置位置信息与已经存在的所述施工位置信息的高度方向上的位置相比变小时，将所述施工位置信息更新为所述当前时间点的工作装置位置信息。
6.根据权利要求1～4中任意一项所述的挖掘机械的施工管理装置，其中，
所述施工位置信息生成部在使用所述行驶体位置信息的情况下，将所述施工位置信息更新为所述行驶体位置信息生成部所生成的当前时间点的行驶体位置信息。
7.根据权利要求1～4中任意一项所述的挖掘机械的施工管理装置，其中，
所述工作装置位置信息是与安装于所述工作装置的铲斗的铲尖的位置相关的信息。
8.根据权利要求1～4中任意一项所述的挖掘机械的施工管理装置，其中，
所述行驶体位置信息生成部基于所述挖掘机械行驶的移动方向来生成所述行驶体位置信息。
9.根据权利要求1～4中任意一项所述的挖掘机械的施工管理装置，其中，
所述施工位置信息生成部将所述施工位置信息显示于所述挖掘机械所具备的显示装置。
10.一种液压挖掘机的施工管理装置，生成与所述液压挖掘机施工的结果相关的信息，所述液压挖掘机具有工作装置、安装所述工作装置的回转体、和搭载所述回转体进行行驶的行驶体，所述施工管理装置包括：
车辆状态检测部，其检测与所述液压挖掘机的当前位置以及姿态相关的信息；
工作装置位置信息生成部，其基于所述车辆状态检测部的检测结果，求取与所述工作装置的位置相关的信息即工作装置位置信息；
行驶体位置信息生成部，其基于所述车辆状态检测部的检测结果，求取与所述行驶体的位置相关的信息即行驶体位置信息；
先导压力方式的行驶杆，其控制所述行驶体的动作；
操作检测部，其检测对所述行驶杆的输入；和
施工位置信息生成部，其使用所述工作装置位置信息或所述行驶体位置信息中的任意一方来生成作为表示发生了变化的施工对象的信息的施工位置信息，
所述施工位置信息生成部在所述操作检测部检测出旨在使所述行驶体行驶的输入时，使用所述行驶体位置信息来生成所述施工位置信息，在所述操作检测部检测出旨在使所述行驶体停止的输入时，使用所述工作装置位置信息来生成所述施工位置信息。
11.一种挖掘机械，具备：工作装置、安装所述工作装置的回转体、搭载所述回转体进行行驶的行驶体、和权利要求1～4中任意一项所述的挖掘机械的施工管理装置。
12.一种施工管理系统，包括：
施工计划生成部，其生成权利要求11所述的挖掘机械的施工计划；
施工计划发送部，其将所述施工计划发送到所述挖掘机械的施工管理装置；和
施工位置信息取得部，其取得所述挖掘机械的施工管理装置所生成的所述施工位置信息。
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