CN104969544B - 回转式作业机械的周围监视装置 - Google Patents

Abstract

本发明的回转式作业机械的周围监视装置的目的在于，当由俯瞰图像显示回转式作业机械的周围的状况时，能够正确地描绘干涉范围。本发明具备：设于液压挖掘机(1)并拍摄各不相同方向的斜下方的多个照相机(13)；对各照相机(13)所拍摄到的图像数据进行坐标变换以便分别成为从上方俯视的俯瞰图像的视点变换部(21)；在液压挖掘机(1)的影像图像的周围配置俯瞰图像而生成合成俯瞰图像(P)的合成俯瞰图像生成部(22)；对合成俯瞰图像(P)按照离地高度描绘在使液压挖掘机(1)旋转时与周围的障碍物干涉的干涉范围的干涉范围描绘部(25)；生成描绘有干涉范围的合成俯瞰图像(P)来作为显示图像的显示图像生成部(26)；以及显示显示图像的监视器(15)。

Description

回转式作业机械的周围监视装置

技术领域

本发明涉及用于实现液压挖掘机等回转式作业机械的周围的安全确保的回转式作业机械。

背景技术

作为回转式作业机械存在液压挖掘机。一般地，液压挖掘机的下部行驶体与上部旋转体之间由旋转装置连结，上部旋转体通过旋转装置相对于下部行驶体旋转。在上部旋转体设有前置作业机构，作为前置作业机构存在起重臂、悬臂以及前置配件。由于液压挖掘机的主要用途是挖掘作业，所以作为前置配件大多连结铲斗。

液压挖掘机所挖掘出的砂土移载至自卸车的货箱(vessel)。因此，自卸车在从液压挖掘机离开规定的距离的位置待机，将液压挖掘机所挖掘出的砂土投入自卸车的货箱。液压挖掘机反复进行砂土的挖掘和向自卸车的货箱的投入。为了反复进行该动作，液压挖掘机由旋转装置而旋转。

由于液压挖掘机进行旋转，所以需要确保周围的安全性。也就是说，在液压挖掘机的旋转时，需要注意不使液压挖掘机与某些障碍物干涉。例如，若在自卸车停止于过度接近液压挖掘机的位置的状态下，液压挖掘机进行旋转，则液压挖掘机的配重与自卸车干涉。但是，由于配重处于驾驶室的后方，所以操作液压挖掘机的操作人员无法通过目视观察来判断配重是否干涉。

对于搭乘于液压挖掘机的驾驶室的操作人员，尤其后方成为死角，但在左方、右方也会产生死角，并且在前方也会产生死角。因此，专利文献1中公开了如下技术：在液压挖掘机设置多个照相机，并对照相机所拍摄到的图像进行图像处理而显示俯瞰图像。在该技术中，通过对照相机所拍摄到的图像进行坐标变换，能够显示从上方俯瞰的假想的图像，从而能够使操作人员以良好的可视性识别液压挖掘机的周围的状况。尤其，在某个障碍物存在于液压挖掘机的附近的情况下，在使操作人员直观地识别液压挖掘机与障碍物之间的距离的方面成为极其有效的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-174929号公报

发明内容

发明所要解决的课题

通过显示专利文献1的技术的俯瞰图像，操作人员能够直观地识别液压挖掘机的周围的状况。在该俯瞰图像中明示出使液压挖掘机旋转时的与障碍物干涉的界限的范围(干涉范围)是有用的。由于液压挖掘机的前方能够由操作人员良好地观察，所以能够通过操作人员的目视观察来判断障碍物与前置作业机构是否干涉。因此，在旋转时明示干涉范围的必要性高是液压挖掘机的后方部分，大多情况下成为配重的部分。

然而，俯瞰图像是将以斜下方为光轴的照相机的影像坐标变换为从上方俯视的视点。因此，即使实际上是距液压挖掘机的中心为等距离的位置，若离地高度(离地的高度)不同，则俯瞰图像中的坐标位置不同。也就是说，在液压挖掘机与障碍物之间的高度的位置关系不同的情况下，俯瞰图像上的相对位置关系变得不同。这是因为，进行俯瞰图像的坐标变换，而将照相机所拍摄的三维图像变换为二维的俯视图像。因此，如果例如不以离地高度的方式将相同高度的位置作为基准，则显示的干涉范围不正确。因此，显示这样的不正确的干涉范围成为使操作人员识别错误信息的结果。

因此，本发明的目的在于，当由俯瞰图像显示回转式作业机械的周围的状况时，正确地描绘干涉范围。

用于解决课题的方案

为了解决以上的课题，本发明具备：多个拍摄部，它们设于回转式作业机械并拍摄各不相同方向的斜下方；视点变换部，其对各拍摄部所拍摄到的图像数据进行坐标变换以便分别成为从上方俯视的俯瞰图像；合成俯瞰图像生成部，其在上述回转式作业机械的影像图像的周围配置上述俯瞰图像而生成合成俯瞰图像；干涉范围描绘部，其对上述合成俯瞰图像按照离地高度来描绘在使上述回转式作业机械旋转时与周围的障碍物干涉的干涉范围；显示图像生成部，其生成描绘有上述干涉范围的上述合成俯瞰图像来作为显示图像；以及显示装置，其显示上述显示图像。

此处，干涉范围是基于回转式作业机械的旋转范围与障碍物的位置关系而设定的。更具体而言，回转式作业机械的后方旋转半径在液压挖掘机的情况下，以配重的最后端为基准。在液压挖掘机的情况下，在前方侧具备前置作业机构，但由于操作人员能够目视观察该前置作业机构，所以即使以距旋转中心且比配重的最后端的较大的半径旋转，也不会以此为基准进行设定。

干涉范围描绘部以回转式作业机械和障碍物处于相同的离地高度为基准进行设定，即使在这些回转式作业机械的高度位置与障碍物的高度位置不同的情况下，除去回转式作业机械极端地倾斜的状态的情况之外，旋转时干涉的范围不会变化。然而，因高度差而在显示装置中村子如下情况，即显示障碍物进入干涉范围的内部的状态或者在从干涉范围离开的位置显示障碍物。考虑这一方面，能够在显示装置显示多个干涉范围。

另一方面，在障碍物是自卸车并向该自卸车载入砂土的情况下，基于与液压挖掘机的相对位置关系，作为旋转时不干涉的范围，能够采用自卸车的货箱的最后端或者框架的最后端。

并且，也可以构成为，具备无线通信部，其通过无线通信接收从不同种类的上述自卸车识别该自卸车的种类的信息，上述干涉范围描绘部描绘与上述自卸车的种类对应的上述货箱的最后端或者上述框架的最后端的离地高度的上述干涉范围。而且，上述显示图像生成部也可以在该干涉范围中描绘上述干涉范围的离地高度的数值。

当在显示装置描绘多个干涉范围的情况下，将使回转式作业机械的设置高度位置与干涉物的设置高度位置为相同的高度位置时的干涉范围作为基准干涉范围，在高度位置存在差的情况下，能够按照该高度差使干涉范围变动，在该情况下，干涉范围的变动也可以通过手动操作，或者也可以基于高度差的测量值来自动地调整。并且，在障碍物是上述的自卸车那样的情况下，货箱的高度位置按照向该货箱装载砂土的装载量变化。在考虑这一方面的情况下，也能够使干涉范围具有宽度来对应。

发明的效果如下。

本发明对能够详细地识别回转式作业机械的周围的状况的合成俯瞰图像按照离地高度描绘干涉范围，从而能够正确且容易地识别与障碍物干涉的范围。

附图说明

图1是表示液压挖掘机的一个例子的左侧视图。

图2是显示控制器以及监视器的框图。

图3是表示在合成俯瞰图像描绘有多个干涉范围的一个例子的图。

图4是表示液压挖掘机与合成俯瞰图像的关系性的图。

图5是表示大型自卸车和描绘有与该大型自卸车对应的干涉范围的合成俯瞰图像的图。

图6是表示小型自卸车和描绘有与该小型自卸车对应的干涉范围的合成俯瞰图像的图。

图7是表示液压挖掘机、大型自卸车以及小型自卸车的组的图。

图8是表示实际的大型自卸车和描绘有与该大型自卸车以及小型自卸车对应的两个干涉范围的合成俯瞰图像的图。

图9是表示实际的小型自卸车和描绘有与该小型自卸车以及大型自卸车对应的两个干涉范围的合成俯瞰图像的图。

图10是变形例2的显示控制器以及监视器的框图。

图11是表示在图5中附加有离地高度的信息的一个例子的图。

图12是表示超大型自卸车和描绘有与该超大型自卸车对应的干涉范围的合成俯瞰图像的图。

图13是表示在图12中附加有离地高度的信息的一个例子的图。

图14是变形例5的显示控制器以及监视器的框图。

图15是表示液压挖掘机与自卸车的位置存在高度差的情况和描绘有在该情况下的干涉范围的合成俯瞰图像的图。

图16是表示自卸车在空载状态和满载状态下发生变化的干涉范围的描绘显示的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。以下，作为回转式作业机械以液压挖掘机为例进行说明，但回转式作业机械不限定于液压挖掘机。例如，起重机等作业机械也是回转式作业机械。主要若是进行旋转来进行规定的作业的机械，则作为回转式作业机械能够应用任意的机械。

图1中表示了作为回转式作业机械的液压挖掘机1。液压挖掘机1具备下部行驶体2、上部旋转体3以及旋转装置4。下部行驶体2是液压挖掘机1的行驶机构，此处举例表示了履带式下部行驶体2。下部行驶体2和上部旋转体3由旋转装置4连结，通过旋转装置4旋转，从而上部旋转体3相对于下部行驶体2进行旋转。由此，液压挖掘机1成为回转式作业机械。

上部旋转体3具备驾驶室5、前置作业机构6、舱室7以及配重8。在驾驶室5设有操作液压挖掘机1的各种操作机构，操作人员搭乘于驾驶室5而进行液压挖掘机1的操作。操作旋转装置4的操作机构也设于驾驶室5。并且，在驾驶室5以及前置作业机构6的后方位置设有舱室7，在舱室7的进一步后方设有配重8。此外，图中，在配重8的最后端，将距离地面G最高的离地高度(高度)设为最上部8H，将距离地面G最低的离地高度设为最下部8L。

前置作业机构6以与驾驶室5大致并列的方式设于上部旋转体3的前部，具备起重臂10、悬臂11以及铲斗12。起重臂10的基端部由连结销轴支承于上部旋转体3的框架3a，从而能够进行俯仰动作。在起重臂10的前端以能够沿上下方向转动的方式连结有悬臂11，在悬臂11的前端以能够转动的方式连结有铲斗12。起重臂10的俯仰动作通过驱动起重臂缸10a来进行。悬臂11由悬臂缸11a驱动，铲斗12由铲斗缸12a驱动。铲斗12是能够更换的前置配件，基本上安装为用于挖掘砂土。

在液压挖掘机1设有作为拍摄各不相同方向的拍摄部的照相机13。此处，设有拍摄液压挖掘机1的后方的后方照相机13B、拍摄左方的左方照相机13L、拍摄右方的右方照相机13R、以及拍摄前方的前方照相机13F。各照相机13将光轴设为斜下方。也就是说，各照相机13的透镜的光轴相对于地面G具有角度θ(0度＜θ＜90度)。图1中仅表示后方照相机13B，其它的照相机13L、13R、13F也相同。

图1的例子中，后方照相机13B设于配重8的上部，左方照相机13L设于驾驶室5的上部，右方照相机13R设于配重8的上部，前方照相机13F设于驾驶室5的上部。当然，各照相机13也可以设于任意的位置。并且，以各照相机13的视场范围的两端与其它的照相机13的视场范围重叠的方式调整视场角、配设位置等。例如，后方照相机13B的视场范围与左方照相机13L的视场范围重叠，后方照相机13B的视场范围与右方照相机13R的视场范围重叠。由此，不会在各照相机13的视场范围之间产生死角。

图2中表示设于驾驶室5的监视器15以及控制监视器15的显示内容的显示控制器16。监视器15是具有显示部17和操作部18的显示装置。显示部17是画面，显示从显示控制器16输出的图像。操作部18为了操作显示部17的显示内容而设置，例如作为操作部18设置按钮等。在显示部17是触摸面板式的情况下，不需要另外设置操作部18。

显示控制器16具备图像修正部20、视点变换部21、合成俯瞰图像生成部22、离地高度存储部23、旋转半径运算部24、干涉范围描绘部25以及显示图像生成部26。图像修正部20与后方照相机13B、左方照相机13L、右方照相机13R以及前方照相机13F连接，取得各照相机13所拍摄到的影像。而且，对取得的影像(图像数据)，基于照相机光学系统参数等，来进行像差修正、对比度修正、色调修正等各种图像修正。由于在每个照相机13中生成图像数据，所以图像修正部20对四张图像数据进行图像处理。

视点变换部21对图像修正部20修正后的图像数据进行视点变换处理。如图1所示，各照相机13以斜下方为光轴进行拍摄。视点变换部21将各照相机13的视点假想地设定为上方进行坐标变换，从而成为从上方俯视的俯视图像。各照相机13拍摄三维空间，但如图1所示，进行坐标变换而成为从视点置于上方的假想视点13V向下看那样的俯视图像(以光轴假想地成为垂直方向的方式)。将这作为视点变换处理。对各照相机13的图像数据进行视点变换处理。也就是说，对四张图像数据进行视点变换处理。

将对后方照相机13B的图像数据进行了视点变换处理后的图像作为后方俯瞰图像，将对左方照相机13L的图像数据进行了视点变换处理后的图像作为左方俯瞰图像，将对右方照相机13R的图像数据进行了视点变换处理后的图像作为右方俯瞰图像，并将对前方照相机13F的图像数据进行了视点变换处理后的图像作为前方俯瞰图像。向合成俯瞰图像生成部22输出这四张俯瞰图像。

合成俯瞰图像生成部22合成四张俯瞰图像而生成合成俯瞰图像。合成俯瞰图像通过在将液压挖掘机1影像图像化后的俯视图的周围配置四张俯瞰图像，来进行俯瞰图像的合成。具体而言，在影像图像的后方配置后方俯瞰图像，在左方配置左方俯瞰图像，在右方配置右方俯瞰图像，并在前方配置前方俯瞰图像。由此，在液压挖掘机1的影像图像的周围合成四张俯瞰图像而生成合成俯瞰图像。该合成俯瞰图像成为视点置于液压挖掘机1的上方的假想的俯视图像。向显示图像生成部26输出合成俯瞰图像生成部22生成后的合成俯瞰图像。

离地高度存储部23存储有预先规定的离地高度(距离地面G的高度)的信息。该离地高度的信息是决定在合成俯瞰图像中描绘哪个离地高度的干涉范围的信息。离地高度存储部23不仅仅是一个离地高度，能够设定多个不同的离地高度。而且，能够设定任意的位置的离地高度。

旋转半径运算部24将在合成俯瞰图像中所描绘的干涉范围作为旋转半径而运算。向旋转半径运算部24输入由视点变换部21进行视点变换时的信息、即进行坐标变换时的信息。在将上部旋转体3的实际上的旋转半径设为R的情况下，当三维的离地高度的信息成为二维的俯视图像(俯瞰图像)时，能够按照离地高度运算液压挖掘机1的规定位置上的外观上的旋转半径。如上所述，由于在离地高度存储部23存储有配重8的任意的离地高度的信息，所以基于该离地高度的信息运算外观上的旋转半径。

就干涉范围描绘部25而言，输入由旋转半径运算部24运算出的旋转半径R。如上所述，向显示图像生成部26输入合成俯瞰图像，以合成俯瞰图像中的液压挖掘机1的影像图像为中心，描绘基于运算出的旋转半径R的圆。该圆成为配重8的任意的离地高度的干涉范围。

显示图像生成部26将在合成俯瞰图像中描绘有干涉范围的图像作为显示图像向显示部17输出。显示部17显示显示图像。由此，若操作人员观察监视器15的显示部17，则能够由合成俯瞰图像详细地识别液压挖掘机1的周边的状况，并且能够识别液压挖掘机1的配重8的干涉范围。

接下来，对动作进行说明。图3中，作为显示图像的一个例子表示显示图像。对用于显示该显示图像的处理进行说明。设于液压挖掘机1的各照相机13以规定的拍摄周期拍摄各个视场范围。此处，将四个照相机13设于液压挖掘机1进行拍摄，但由于驾驶室5的前方的视野良好，所以也可以省略前方照相机13F。

如图2所示，四个照相机13(13B、13R、13L、13F)所拍摄到的影像作为图像数据向图像修正部20输入。图像修正部20对四张图像数据，基于照相机光学系统参数等，进行像差修正、对比度修正、色调修正等各种图像修正。向视点变换部21输出修正后的四张图像数据。

视点变换部21对修正后的四张图像数据分别进行视点变换处理。如上所述，各照相机13拍摄三维的空间，但对四张图像数据进行坐标变换以使之成为从来自视点置于上方的假想视点13V(光轴垂直)的视点俯视的图像。这成为视点变换处理。

如图3的例子那样，合成俯瞰图像P成为在将液压挖掘机1符号化后的影像图像31的周围配置有后方俯瞰图像32B、左方俯瞰图像31L、右方俯瞰图像31R以及前方俯瞰图像31F的图像。由此，合成各俯瞰图像，生成合成俯瞰图像P。搭乘于驾驶室5的操作人员通过观察合成俯瞰图像P，能够直观且正确地识别液压挖掘机1的周围的状况，尤其是当某些障碍物存在于周围时液压挖掘机1与障碍物的距离感。并且，该图中，在接近液压挖掘机1的位置立起设置有杆33。

如该图所示，在影像图像31的周围描绘有干涉范围40至44。实线所示的干涉范围40是离地高度0(H0)时的配重8的旋转半径R的圆。另一方面，点划线所示的是外观上的干涉范围41至44。照相机13的视场方向是斜下方向，由于以使之成为光轴成为垂直方向的假想视点13V的方式变换了视点坐标，所以将投影于假想平面的障碍物亦即杆33的离地高度H1至H4(H1＜H2＜H3＜H4)的位置离旋转中心的距离作为半径的圆成为外观上的干涉范围41至44。简而言之，在液压挖掘机1的旋转时，当将地面G上、即离地高度H0时的旋转半径设为R时，按照照相机13的视线方向的角度而显示于俯瞰图像的旋转半径发生变化。离地高度H1至H4作为假想平面，各个离地高度H1至H4和干涉范围41至44的数据预先存储于离地高度存储部23。此处，离地高度H4成为配重8的最后端的最上部8H的高度。而且，离地高度H2、H3是在离地高度H1与离地高度H4之间等间隔地设定的离地高度。这些离地高度也可以预先通过手操作来设定，也可以自动地设定。

若除去前置作业机构6，则当液压挖掘机1旋转时，在最外侧旋转的是配重8的最后端。前置作业机构6处于驾驶室5的前方，通过操作人员的目视观察能够某种程度地判断前置作业机构6与某些障碍物是否干涉。但是，当液压挖掘机1的后部的配重8旋转时，难以通过目视观察来判断配重8与某些障碍物是否干涉。

因此，通过在显示部17显示合成俯瞰图像P，并由操作人员观察，能够某种程度地判断配重8与某些障碍物是否干涉。但是，如上所述，合成俯瞰图像P是将三维的影像坐标变换为二维的俯视图像后的图像，即使是处于离液压挖掘机1的中心为等距离的配重8的最后端，在合成俯瞰图像P中的干涉范围因离地高度不同。因此，仅显示合成俯瞰图像P，难以判断配重8与某些障碍物是否干涉。

这样，就旋转半径运算部24而言，从离地高度存储部23输入四个离地高度H1至H4的信息，对实际的旋转半径R，运算在视点变换后的合成俯瞰图像P上的离地高度H1至H4时的外观上的旋转半径R1至R4。此时，就旋转半径运算部24而言，输入用于从视点变换部21进行坐标变换的运算方法，并基于输入的运算方法，运算四个离地高度H1至H4情况下的外观上的旋转半径R1至R4。当将离地高度H1的外观上的旋转半径设为R1、将离地高度H2的外观上的旋转半径设为R2、将离地高度H3的外观上的旋转半径设为R3、并将离地高度H4的外观上的旋转半径设为R4时，成为“H1＜H2＜H3＜H4”的关系，从而成为“R1＜R2＜R3＜R4”。简而言之，这是因为，对于视点变换部21将三维的空间进行坐标变换而得到的二维的俯瞰图像而言，离地高度越低则外观上的旋转半径越小，离地高度越高则外观上的旋转半径越大。也就是说，指的是，若基于在使照相机的光轴角度倾斜了某个角度的状态下取得的图像形成俯瞰图像，则被拍摄体的高度变换为离旋转中心的距离而显示，该被拍摄体的高度作为以旋转中心为中心的半径来表示。

因此，通过旋转半径运算部24，能够得到与液压挖掘机1的配重8的最后端的离地高度H1至H4对应的外观上的旋转半径R1至R4。而且，向干涉范围描绘部25输出旋转半径运算部24所运算出的四个外观上的旋转半径R1至R4的信息。

从合成俯瞰图像生成部22向显示图像生成部26输入合成俯瞰图像，干涉范围描绘部25基于四个外观上的旋转半径R1至R4，来描绘四个干涉范围41至44(图中的点划线的圆)。也就是说，如图1所示，将外观上的旋转半径R1的旋转轨迹的圆作为干涉范围41而描绘，将旋转半径R2的旋转轨迹的圆作为干涉范围42而描绘，将外观上的旋转半径R3的旋转轨迹的圆作为干涉范围43而描绘，并将外观上的旋转半径R4的圆作为干涉范围44而描绘。

接下来，对干涉范围41～44与液压挖掘机1的实际的离地高度的关系进行说明。图4(a)是表示合成俯瞰图像P的一部分的图，图4(b)是从后方观察实际的液压挖掘机1的图。而且，表示了该图4(a)的干涉范围41至44与该图4(b)的实际的液压挖掘机1的关系。

如图4(b)所示，圆柱状的杆33垂直地立起设置，但在该图4(a)中，杆33歪斜地显示。这起因于在视点变换部21从三维的视点变换为二维的俯瞰图像。如该图4(b)所示，由于实际上杆33垂直地立起设置，所以离地高度H1～H4全部离液压挖掘机1的中心等距离地存在。然而，在该图4(a)的合成俯瞰图像P中，由于进行了坐标变换，所以在离地高度H1至H4，分别成为外观上的旋转半径(R1至R4)的大小不同的圆。

该图4(a)所示，干涉范围41～44表示合成俯瞰图像P中的离地高度H1至H4的各自的干涉范围，也就是说表示配重8的最后端的旋转轨迹。因此，在干涉范围41至44与障碍物接触的情况下，或者障碍物相比干涉范围41～44存在于内侧的情况下，配重8与障碍物干涉。在该图4(a)的情况下，当液压挖掘机1旋转时，配重8与杆33在全部的高度H1至H4干涉。另一方面，若障碍物相比干涉范围41至44处于外侧，则配重8与障碍物不会干涉。

因此，通过将在合成俯瞰图像描绘有任意的离地高度的干涉范围而成的显示图像显示于监视器15的显示部17，搭乘于驾驶室5的操作人员能够详细地识别液压挖掘机1的周围的状况。并且，明示地描绘在进行了坐标变换后的合成俯瞰图像中难以把握的按照离地高度的干涉范围，操作人员能够直观且正确地判断与障碍物是否干涉。

以上，干涉范围41至44表示了圆周的例子，但也可以是圆弧。例如，在配重8未旋转的范围内，也可以是无需显示干涉范围41至44，而作为圆弧来显示。并且，干涉范围41至44实际上是圆周，但在因显示部17的画面尺寸的问题而无法显示全部的干涉范围41至44那样的情况下，局部地不显示干涉范围41至44。此时，在显示部17以圆弧显示干涉范围41至44。

并且，在图3以及图4的例子中，在合成俯瞰图像P描绘有按照离地高度H1至H4的干涉范围41至44，但也可以仅描绘一个干涉范围。例如，也可以仅描绘离地高度H4的干涉范围44。离地高度H4是配重8的最后端的最上部8H的离地高度。而且，由于在比配重8的最后端的最上部8H靠上方的位置不存在特别的部件，所以在比配重8的最后端的最上部8H靠上方的位置不与某些障碍物干涉。

因此，若预先至少描绘配重8的最后端的最上部8H(离地高度H4)的干涉范围44，则操作人员能够识别配重8没有与某些障碍物干涉的可能性。另一方面，由于在比配重8的最后端的最下部8L靠下部的空间内也不存在特别的部件，所以即使在此处存在障碍物，若障碍物的离地高度比H1低，则在配重8的旋转时也不会与障碍物干涉。于是，通过描绘干涉范围41以及44，从而能够识别在干涉范围41和44的范围内存在当配重8的旋转时与障碍物干涉的担忧并在除此以外的范围内没有干涉的担忧。当然，也可以如图3以及图4(a)所示，在干涉范围41与44之间等间隔地描绘干涉范围42以及43。

接下来，使用图5，对变形例1进行说明。在变形例1中，将障碍物作为自卸车50。如上所述，液压挖掘机1是挖掘砂土的作业机械，挖掘到的砂土由自卸车50运搬。因此，相对于液压挖掘机1在规定位置使自卸车50停止。而且，为了将液压挖掘机1所挖掘到的挖掘物移载至自卸车50的货箱51，液压挖掘机1旋转。在将铲斗12的挖掘物投入货箱51后，液压挖掘机1再次旋转，开始挖掘。

当自卸车50的货箱51的装载量成为规定量后，停止挖掘物的载入作业，自卸车50行驶至规定的集聚地。而且，货箱51变空的其它的自卸车50相对于液压挖掘机1在规定位置停止，进行挖掘物的装载。反复进行以上的动作。因此，多台(例如，四台至五台)自卸车50与一台液压挖掘机1成组而使用。通常，相同组的自卸车50全部使用相同种类。也就是说，同种的自卸车50与一台液压挖掘机1构成一个组，进行规定的作业。

以下，将上述的自卸车50作为大型自卸车50(当然，也可以是小型、中型、超大型等)。如该图5(b)所示，大型自卸车50从后方接近液压挖掘机1。这是为了向大型自卸车50的货箱51装载挖掘物。货箱51朝向后方突出，货箱51的最后端(货箱最后端52)成为大型自卸车50的最后端。因此，最初与液压挖掘机1干涉的是货箱最后端52。换言之，货箱最后端52成为障碍物。

大型自卸车50相对于液压挖掘机1向后行驶进行接近。而且，大型自卸车50中向后方最突出的部位成为货箱最后端52。由此，当液压挖掘机1旋转时，与配重8接近的部位成为货箱最后端52。因此，使液压挖掘机1旋转时的干涉范围需要将货箱最后端52作为基准决定。因此，需要在液压挖掘机1侧识别货箱最后端52的离地高度。

然而，如上所述，多个大型自卸车50和液压挖掘机1以套组的方式使用，液压挖掘机1能够预先识别大型自卸车50的种类。因此，货箱最后端52的离地高度也能够作为已知的信息而识别。因此，在图2所示的离地高度存储部23预先存储大型自卸车50的货箱最后端52的离地高度(设为H5)。

旋转半径运算部24基于离地高度H5，运算外观上的旋转半径R5。而且，干涉范围描绘部25在合成俯瞰图像P中描绘该外观上的旋转半径R5得到的圆周的干涉范围45。由此，在监视器15的显示部17显示描绘有干涉范围45的合成俯瞰图像P。干涉范围45是按照大型自卸车50的离地高度H5的范围，在货箱最后端52进入干涉范围45的内侧的情况下、或者货箱最后端52与干涉范围45接触的情况下，当使配重8旋转时，如图5中点划线所示，货箱最后端52会位于配重8的旋转轨迹的范围内，液压挖掘机1的操作人员识别出配重8与货箱最后端52干涉。

在该情况下，液压挖掘机1的操作人员不使配重8旋转，向大型自卸车50的操作人员发出指示以便离开液压挖掘机1。此时，发出指示以使货箱最后端52至少远离直至位于比干涉范围45靠外侧。由此，即使使配重8旋转，配重8与货箱最后端52也不会干涉。在该状态下，液压挖掘机1的操作人员进行使液压挖掘机1旋转的操作，来将挖掘物移载至货箱51。

接下来，使用图6，对使用了小型自卸车60的情况进行说明。图6的小型自卸车60比图5所示的大型自卸车50小。因此，货箱61的最后端(货箱最后端62)的离地高度H6也比大型自卸车50的货箱最后端52的离地高度H5低。因此，小型自卸车60的干涉范围46的半径R6比大型自卸车50的干涉范围45的半径R5小。因此，在该图中，小型自卸车60能够向液压挖掘机1接近直至刚要与干涉范围46接触之前。

如上所述，大型自卸车50的货箱最后端52和小型自卸车60的货箱最后端62的高度不同。也就是说，“H5＞H6”。由此，半径R5、R6不同，因而大型自卸车50的干涉范围45比小型自卸车60的干涉范围46大。这样，由于干涉范围45、46的大小因货箱最后端52、62而变化，所以描绘与自卸车的种类相适应的最优的干涉范围。由于自卸车的种类已知，所以若使该已知的信息预先存储于离地高度存储部23，则能够描绘最优的干涉范围。

然而，如上所述，对一般在一台液压挖掘机1组成同种的自卸车而构成一个组的情况进行了叙述。但是，也有在一台液压挖掘机1分配不同种类的自卸车而构成一个组的情况。例如，如图7所示，与有对液压挖掘机1分配大型自卸车50以及小型自卸车60而构成一个组的情况。

在该情况下，混有大型自卸车50和小型自卸车60这两种，大型自卸车50的干涉范围45与小型自卸车60的干涉范围46的大小不同。因此，如图8以及图9所示，在合成俯瞰图像中描绘干涉范围45以及干涉范围46这两个范围。图8中表示液压挖掘机1向大型自卸车50的货箱51移载挖掘物的情况。并且，图9中表示液压挖掘机1向小型自卸车60的货箱61移载挖掘物的情况。

如图8以及图9所示，干涉范围描绘部25在合成俯瞰图像P中描绘两种干涉范围45以及46。搭乘于液压挖掘机1的驾驶室5的操作人员能够通过目视观察来识别向大型自卸车50和小型自卸车60中哪种移载挖掘物。该操作人员在向大型自卸车50移载挖掘物的情况下，参照干涉范围45，而识别在旋转时配重8与货箱最后端52是否干涉。也就是说，如图8所示，若在合成俯瞰图像P中货箱最后端52与干涉范围45接触、或者货箱最后端52相比干涉范围45位于内侧时配重8旋转，则识别出配重8与货箱最后端52干涉。

另一方面，在向小型自卸车60移载挖掘物的情况下，操作人员目视观察来识别该情况，参照干涉范围44，识别在旋转时配重8与货箱最后端62是否干涉。也就是说，如图9所示，若在合成俯瞰图像P中货箱最后端62与干涉范围46接触、或者货箱最后端62相比干涉范围46位于内侧时配重8旋转，则识别出配重8与货箱最后端62干涉。而且，如图9所示，小型自卸车60的货箱最后端62进入干涉范围45，也就是说进入大型自卸车50的货箱最后端52的干涉范围45的内侧。但是，即使小型自卸车60的货箱最后端62进入干涉范围45的内侧，若相比干涉范围46位于外侧，则不会干涉。

接下来，对变形例2进行说明。如上所述，在对于一个液压挖掘机1混有大型自卸车50和小型自卸车60的情况下，干涉范围描绘部25在合成俯瞰图像中描绘了干涉范围45以及46这两种，但在该情况下，液压挖掘机1的操作人员通过目视观察识别出向大型自卸车50和小型自卸车60中哪一个进行挖掘物的移载。

在本变形例2中，不需要进行操作人员的目视观察，自动地仅显示一个不同种类的自卸车的干涉范围。图10中表示变形例2的框图。相对于图2，显示控制器16新具备无线通信部27。并且，自卸车(大型自卸车50以及小型自卸车60)具备无线通信部28。而且，在无线通信部27与28之间进行无线通信。

自卸车的无线通信部28通过无线将自身的自卸车的种类的信息向液压挖掘机1的无线通信部27进行通信。由此，无线通信部27能够识别自卸车的种类。此处，识别是大型自卸车50、或者是小型自卸车60。向干涉范围描绘部25输出自卸车的种类的信息。若输入的自卸车的种类是大型自卸车50，则干涉范围描绘部25在合成俯瞰图像P中描绘干涉范围45，若是小型自卸车60，则干涉范围描绘部25在合成俯瞰图像P中描绘干涉范围46。

这样，通过液压挖掘机1与自卸车进行无线通信，能够在液压挖掘机1的一侧识别自卸车的种类，从而能够在合成俯瞰图像P中描绘与识别出的种类对应的干涉范围45、46。此处，能够通过无线从液压挖掘机1的一侧向自卸车进行规定的信息的通信。因此，也能够将显示图像生成部26所生成的显示图像向自卸车进行无线通信。

在自卸车也具备监视器，在该监视器的显示部显示无线通信而得的显示图像，从而能够识别自身的自卸车的货箱最后端相对于干涉范围处于哪个位置。因此，在货箱最后端与干涉范围接触的情况、进入干涉范围的内侧的情况下，自卸车的操作人员使之移动而离开液压挖掘机1。由此，能够使自卸车的货箱最后端向干涉范围外移动，在液压挖掘机1的配重8的旋转时不会产生干涉。

接下来，对变形例3进行说明。在该变形例3中，显示图像生成部26在合成俯瞰图像P中描绘干涉范围时对干涉范围附加了离地高度的信息。如图11所示，在合成俯瞰图像P中描绘了大型自卸车50的货箱最后端52的干涉范围45和小型自卸车60的货箱最后端62的干涉范围46。干涉范围45基于存储于离地高度存储部23的货箱最后端52的离地高度H5而描绘，干涉范围46基于存储于离地高度存储部23的货箱最后端62的离地高度H6而描绘。

由此，基于存储于离地高度存储部23的离地高度H5以及H6的信息，能够对干涉范围45以及46附加离地高度的信息。图11的情况下，离地高度H5表示为4000cm，离地高度H6表示为3000cm。由此，液压挖掘机1的操作人员能够识别干涉范围45以及46的各自的离地高度。

然而，如图11所示，在合成俯瞰图像P中显示有大型自卸车50的一部分。在将挖掘物移载至货箱51前，在货箱51未装填挖掘物，货箱51的表面成为露出的状态。因此，预先在货箱51的表面描绘有货箱最后端52的离地高度的信息(图11中4000cm)。由此，当操作人员观察显示于监视器15的显示部17的画面、也就是在合成俯瞰图像P中描绘有干涉范围45、46的显示图像时，能够识别出描绘于货箱51的表面的货箱最后端52的离地高度的信息。而且，由于在合成俯瞰图像P中描绘有干涉范围45，所以基于描绘于货箱51的表面的信息(4000cm)和干涉范围的信息(4000cm)，能够识别出两者是相同的离地高度。因此，即使在合成俯瞰图像中描绘有干涉范围45以及46，也能够识别出与配重8存在干涉的担忧的是干涉范围45。

接下来，对变形例4进行说明。在变形例4中，如图12所示，移载液压挖掘机1所挖掘出的挖掘物的自卸车是超大型自卸车70。超大型自卸车70安装有货箱71，装载液压挖掘机1的挖掘物。其中，超大型自卸车70的货箱最后端72处于比液压挖掘机1的配重8的最上部8H(离地高度H4)高的位置，即使配重8因旋转装置4而旋转，配重8与货箱最后端72也不会干涉。

超大型自卸车70由框架73而构成基本的构架，在框架73的上部安装有货箱71。因此，在超大型自卸车70的情况下，框架73的框架最后端74的离地高度H7有与配重8干涉的可能性。也就是说，框架最后端74的离地高度H7位于配重8的最上部的离地高度H4与最下部的离地高度H1之间。在这样的情况下，不是以货箱最后端72为基准，而以框架最后端74为基准。

因此，在与液压挖掘机1构成组的自卸车是超大型自卸车70的情况下，在离地高度存储部23预先存储有超大型自卸车70的框架最后端74的离地高度H7，旋转半径运算部24运算与离地高度H7对应的旋转半径R7。而且，基于旋转半径R7，干涉范围描绘部25描绘干涉范围47。由此，当配重8旋转时，能够判断配重8与框架最后端74是否干涉。

并且，在图12中，将框架最后端74着色为与其它的框架部分不同的颜色。由此，当观察显示图像时，能够明确地识别框架最后端74与干涉范围47的位置关系。由于能够明确地识别着色后的框架最后端74的部位，所以一瞥就能够明确地把握框架最后端74与干涉范围47是否干涉。

图13中表示在合成俯瞰图像中描绘有多个干涉范围的例子。如图6所示，在小型自卸车60的情况下，在配重8的旋转时货箱最后端62有与配重8干涉的可能性。因此，干涉范围描绘部25描绘了图6所示的干涉范围46。另一方面，在超大型自卸车70的情况下，在配重8的旋转时框架最后端74有与配重8干涉的可能性。因此，干涉范围描绘部25描绘了图11所示的干涉范围47。

因此，如图13所示，通过在小型自卸车60的情况下描绘与货箱最后端62的离地高度H6对应的干涉范围46，并在超大型自卸车70的情况下描绘与框架最后端74的离地高度H7对应的干涉范围47，从而能够自动地描绘自卸车中的在配重8的旋转时存在干涉的担忧的部位的干涉范围。

接下来，对变形例5进行说明。在上述的各变形例子中，将在使配重8旋转时配重8与自卸车的货箱最后端或者框架最后端干涉的范围作为干涉范围描绘。在本变形例5中，描绘了从液压挖掘机1向自卸车(此处，是大型自卸车50)移载挖掘物的理想的范围。

图14中，代替图2的显示控制器16的干涉范围描绘部25而新追加了载入理想范围描绘部81。载入理想范围表示为了向货箱51载入液压挖掘机1的挖掘物而使大型自卸车50停止的理想位置。若大型自卸车50的货箱最后端52相比干涉范围45位于外侧，则货箱最后端52与配重8不会干涉。因此，能够使大型自卸车50接近直至货箱最后端52几乎接触干涉范围45的程度。

其中，即使货箱最后端52位于干涉范围45的外侧，若使大型自卸车50过度接近液压挖掘机1，则也有从液压挖掘机1向大型自卸车50的货箱51载入挖掘物的载入作业变难的情况。对于载入理想范围而言，当从液压挖掘机1向大型自卸车50载入挖掘物时，基于用于进行载入作业的理想的大型自卸车50的位置，而将与此时的货箱最后端52的离地高度对应的范围作为载入理想范围。基于该载入理想范围，载入理想范围描绘部81描绘载入理想范围。载入理想范围也作为圆而被描绘于合成俯瞰图像P，其半径比干涉范围45的半径长。

然而，在上述的实施方式中，回转式作业机械亦即液压挖掘机1与障碍物亦即自卸车50(或者自卸车60、70)位于相同的平面(地面G)，但也会在液压挖掘机1所处的地面与自卸车50所处的地面存在高度差。其中，即使地面的高度存在差，只要液压挖掘机1和自卸车50在平面方向上不变化位置，干涉的范围就相同，但描绘在合成俯瞰图像P上的外观上的旋转半径R5的干涉范围45不是正确的。

即，如图15所示，液压挖掘机1位于地面G1上，自卸车50位于地面G2，即使该地面G1比地面G2高出高度ΔH，或者是低的状态，液压挖掘机1与自卸车50在平面上的位置关系也与图5所示的位于相同地面G上的情况相同。

然而，如图15所示，由左方照相机13L取得的自卸车50的货箱最后端52的图像上的位置显示为从图5所示的位置向液压挖掘机1的一侧偏离ΔL，结果若在合成俯瞰图像P显示干涉范围45，则当液压挖掘机1旋转时，显示为与自卸车50接触。产生这样的情况是基于如下情况：在视点变换处理中，从照相机13L的高度位置至被拍摄体平面的光轴中心线所成的角度与自卸车50高度位置的关系产生了变化。

因此，当在显示于合成俯瞰图像P的液压挖掘机1与自卸车50之间存在高度差的情况下，为了将显示于图像的干涉范围正确地显示，根据液压挖掘机1和自卸车50位于相同的平面的情况下的干涉范围45进行修正变更，如图15所示，基于它们的高度差ΔH修正成为干涉范围145。该修正能够通过实际测量来进行，或者基于计算来进行。

另外，即使液压挖掘机1和自卸车50位于相同的平面，也会存在自卸车50的货箱最后端位置的高度变化的情况。即，在向货箱51投入砂土前的空载状态和满载有砂土的状态下，货箱最后端52的高度位置因轮胎的压缩程度以及悬架的悬架重量而变化。因此，满载状态下的货箱最后端在合成俯瞰图像P上进入在空载状态下设定的干涉范围45(或者145)的内部。

因此，为了防止操作液压挖掘机1的操作人员混乱，如图16所示，使干涉范围245具有宽度，而能够将外周侧端设定为空载状态下的干涉区域，将内周侧设定为满载状态下的干涉区域。

符号的说明

1—液压挖掘机，4—旋转装置，5—驾驶室，8—配重，13—照相机，15—监视器，16—显示控制器，17—显示部，20—图像修正部，21—视点变换部，22—合成俯瞰图像生成部，23—离地高度存储部，24—旋转半径运算部，25—干涉范围描绘部，26—显示图像生成部，27、28—无线通信部，31—影像图像，40～47、145、245—干涉范围，50—大型自卸车，52—货箱最后端，60—小型自卸车，62—货箱最后端，70—超大型自卸车，72—货箱最后端，73—框架，74—框架最后端，H1～H7—离地高度，P—合成俯瞰图像，R1～R7—旋转半径。

Claims (13)

1.一种回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，具备：

多个照相机，它们设于上述回转式作业机械并拍摄各不相同方向的斜下方；

监视器；以及

控制上述监视器的显示图像的显示控制器，

上述显示控制器具备：

视点变换部，其对各照相机所拍摄到的图像数据进行坐标变换以便分别成为从上方俯视的俯瞰图像；

合成俯瞰图像生成部，其在上述回转式作业机械的影像图像的周围配置上述俯瞰图像而生成合成俯瞰图像；

干涉范围描绘部，其对上述合成俯瞰图像按照上述回转式作业机械的离地高度来描绘在使上述回转式作业机械旋转时上述回转式作业机械与周围的障碍物干涉的干涉范围；以及

显示图像生成部，其生成描绘有上述干涉范围的上述合成俯瞰图像来作为显示图像。

2.根据权利要求1所述的回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，

上述干涉范围描绘部描绘作为上述回转式作业机械的液压挖掘机的配重的最后端中的、离地高度最低的最下部的上述干涉范围。

3.根据权利要求2所述的回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，

上述干涉范围描绘部还描绘作为上述回转式作业机械的液压挖掘机的配重的最后端中的、离地高度最高的最上部的上述干涉范围。

4.根据权利要求3所述的回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，

上述干涉范围描绘部在上述最高的离地高度的上述干涉范围与上述最低的离地高度的上述干涉范围之间等间隔地描绘多个上述干涉范围。

5.根据权利要求1所述的回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，

上述显示图像生成部在该干涉范围中描绘上述干涉范围的离地高度的数值。

6.根据权利要求1所述的回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，

当在上述回转式作业机械的位置与上述障碍物的位置之间存在高度差的情况下，在上述干涉范围描绘部中，基于该高度差而对显示于上述监视器的上述合成俯瞰图像的上述干涉范围的显示位置进行调整。

7.一种回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，具备：

多个照相机，它们设于上述回转式作业机械并拍摄各不相同方向的斜下方；

监视器；以及

控制上述监视器的显示图像的显示控制器，

上述显示控制器具备：

视点变换部，其对各照相机所拍摄到的图像数据进行坐标变换以便分别成为从上方俯视的俯瞰图像；

合成俯瞰图像生成部，其在上述回转式作业机械的影像图像的周围配置上述俯瞰图像而生成合成俯瞰图像；

干涉范围描绘部，其对上述合成俯瞰图像按照障碍物的离地高度来描绘在使上述回转式作业机械旋转时上述回转式作业机械与周围的上述障碍物干涉的干涉范围；以及

显示图像生成部，其生成描绘有上述干涉范围的上述合成俯瞰图像来作为显示图像。

8.根据权利要求7所述的回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，

上述障碍物是搬运液压挖掘机的挖掘物的自卸车，

上述干涉范围描绘部描绘上述自卸车中的、最接近上述液压挖掘机的部位的离地高度的上述干涉范围。

9.根据权利要求8所述的回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，

上述自卸车中的最接近上述液压挖掘机的部位是上述自卸车的货箱的最后端或者框架的最后端。

10.根据权利要求9所述的回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，

具备无线通信装置，其通过无线通信接收从不同种类的上述自卸车识别该自卸车的种类的信息，

上述干涉范围描绘部描绘通过上述无线通信装置接收的与上述自卸车的种类对应的上述货箱的最后端或者上述框架的最后端的离地高度的上述干涉范围。

11.根据权利要求7所述的回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，

在上述障碍物的高度位置变化的情况下，在上述显示图像生成部中，使上述干涉范围成为如下的显示，即具有变化的高度的上限值与下限值之间的宽度。

12.根据权利要求7所述的回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，

上述干涉范围描绘部在该干涉范围中描绘上述干涉范围的离地高度的数值。

13.根据权利要求7所述的回转式作业机械的周围监视装置，其特征在于，

当在上述回转式作业机械的位置与上述障碍物的位置之间存在高度差的情况下，在上述干涉范围描绘部中，基于该高度差而对显示于上述监视器的上述合成俯瞰图像的上述干涉范围的显示位置进行调整。