CN105307739A - 挖掘机械的显示系统、挖掘机械以及挖掘机械的显示方法 - Google Patents

Abstract

挖掘机械的显示系统基于包含所述铲斗的铲尖的方向的信息、包含与所述目标面正交的方向的信息、包含回转中心轴的方向的信息，求出使所述铲斗的铲尖与所述目标面正对所必需的、表示所述工作装置的转动量的第一目标回转信息以及第二目标回转信息，所述铲斗的铲尖的方向根据与所述挖掘机械的当前位置以及姿态相关的信息而求出，挖掘机械的显示系统根据所获得的所述第一目标回转信息和所述第二目标回转信息、以及第一角度和第二角度，选择所述第一目标回转信息或者所述第二目标回转信息，并将与所选择的一方对应的图像显示于显示装置的画面，所述第一角度与所述第二角度分别是与所述回转中心轴正交并且与所述工作装置的动作平面平行的轴和穿过所述回转中心轴以及所述目标面的各个端部的各条假想线所成的角度中的最小值和最大值。

Description

挖掘机械的显示系统、挖掘机械以及挖掘机械的显示方法

技术领域

本发明涉及挖掘机械的显示系统、挖掘机械以及挖掘机械的显示方法。

背景技术

一般，液压挖掘机通过由操作人员对操作杆进行操作来驱动包括铲斗在内的工作装置。此时，在对规定斜度的坡地或者规定深度的槽等进行挖掘的情况下，操作人员仅靠目视观察工作装置的动作，难以判断是否在按照作为目标的形状准确地挖掘。另外，若要操作人员能够高效地将这样的规定斜度的坡地按照作为目标的形状准确地挖掘，需要熟练作业。因此，例如，有将位于工作装置的前端的铲斗的位置信息显示于显示装置，从而辅助操作人员的技术。例如，在专利文献1中记载有使正对罗盘仪显示图标的技术，所述图标表示相对于目标面的正对方向与用于使液压挖掘机回转的方向。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-172431号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中，没有明确记载如何使正对罗盘仪移动，因此希望向操作人员提示用于使铲斗与目标面正对的更确切的信息。

本发明的目的在于，向操作人员提示用于使铲斗与目标面正对的确切信息。

用于解决课题的手段

本发明是一种挖掘机械的显示系统，其使用于挖掘机械，该挖掘机械能够使包含工作装置的上部回转体以规定的回转中心轴作为中心而回转，所述工作装置具有铲斗，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以及姿态相关的信息；存储部，其至少存储表示工作对象的目标形状的目标面的位置信息；以及处理部，其基于包含所述铲斗的铲尖的方向的信息、包含与所述目标面正交的方向的信息、包含回转中心轴的方向的信息，求出使所述铲斗的铲尖与所述目标面正对所必需的第一目标回转信息以及第二目标回转信息，所述铲斗的铲尖的方向根据与所述挖掘机械的当前位置以及姿态相关的信息而求出，所述第一目标回转信息以及第二目标回转信息表示包含所述工作装置在内的所述上部回转体的回转量，所述处理部根据所获得的所述第一目标回转信息和所述第二目标回转信息、以及第一角度和第二角度，选择所述第一目标回转信息或者所述第二目标回转信息，并将与所选择的一方对应的图像显示于显示装置的画面，所述第一角度与所述第二角度分别是与所述回转中心轴正交并且与所述工作装置的动作平面平行的轴和穿过所述回转中心轴以及所述目标面的各个端部的各条假想线所成的角度中的最小值和最大值。

优选构成为，在所述挖掘机械存在于所述目标面的上方的情况下或者所述挖掘机械的周围被所述目标面包围的情况下，所述处理部选择所述第一目标回转信息或者所述第二目标回转信息中的、绝对值较大的一方。

优选构成为，在无法确定所述目标回转信息的情况或者无法求出所述目标回转信息的情况下，所述处理部使显示于所述显示装置的与所述目标回转信息对应的图像的显示形态与所述目标回转信息确定或者能够求出所述目标回转信息时的图像的显示形态不同。

优选构成为，所述处理部使显示于所述显示装置的画面的所述姿态信息的形态在所述铲斗的所述铲尖与所述目标面正对之前和正对之后不同。

优选构成为，所述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，从而使铲尖相对于与所述第一轴以及所述第二轴正交的第三轴倾斜，所述挖掘机械的显示系统还具有检测所述铲斗的倾斜角度的铲斗倾斜检测部，所述处理部根据所述铲斗的倾斜角检测部检测到的所述铲斗的倾斜角度以及与所述挖掘机械的当前位置以及姿态相关的信息而求出所述铲斗的铲尖的方向。

本发明是一种挖掘机械的显示系统，其使用于挖掘机械，该挖掘机械能够使包含工作装置的上部回转体以规定的回转中心轴作为中心而回转，所述工作装置具有铲斗，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以及姿态相关的信息；存储部，其至少存储表示工作对象的目标形状的目标面的位置信息；以及处理部，其基于包含所述铲斗的铲尖的方向的信息、包含与所述目标面正交的方向的信息、包含回转中心轴的方向的信息，求出使所述铲斗的铲尖与所述目标面正对所必需的第一目标回转信息以及第二目标回转信息，所述铲斗的铲尖的方向根据与所述挖掘机械的当前位置以及姿态相关的信息而求出，所述第一目标回转信息以及第二目标回转信息表示包含所述工作装置在内的所述上部回转体的回转量，所述处理部根据所获得的所述第一目标回转信息和所述第二目标回转信息、以及第一角度和第二角度，选择所述第一目标回转信息或者所述第二目标回转信息，将与所选择的一方对应的图像和与所述挖掘机械对应的图像以及与所述目标面对应的图像一并显示于显示装置的画面，所述第一角度与所述第二角度分别是与所述回转中心轴正交并且与所述工作装置的动作平面平行的轴和穿过所述回转中心轴以及所述目标面的各个端部的各条假想线所成的角度中的最小值和最大值，所述处理部使显示于所述显示装置的画面的所述图像的形态在所述铲斗的所述铲尖与所述目标面正对之前和正对之后不同。

本发明是一种挖掘机械，其包括：上部回转体，其安装有具有铲斗的工作装置，以规定的回转中心轴为中心而回转；行驶装置，其配备在所述上部回转体的下方；以及前述的挖掘机械的显示系统。

本发明是一种挖掘机械的显示方法，其使用于挖掘机械，该挖掘机械能够使包含工作装置的上部回转体以规定的回转中心轴作为中心而回转，所述工作装置具有铲斗，在所述挖掘机械的显示方法中，基于包含所述铲斗的铲尖的方向的信息、包含与所述目标面正交的方向的信息、包含回转中心轴的方向的信息，求出使所述铲斗的铲尖与所述目标面正对所必需的第一目标回转信息以及第二目标回转信息，所述铲斗的铲尖的方向根据与所述挖掘机械的当前位置以及姿态相关的信息而求出，所述第一目标回转信息以及第二目标回转信息表示包含所述工作装置在内的所述上部回转体的回转量，根据所获得的所述第一目标回转信息和所述第二目标回转信息、以及第一角度和第二角度，选择所述第一目标回转信息或者所述第二目标回转信息，并将与所选择的一方对应的图像显示于显示装置的画面，所述第一角度与所述第二角度分别是与所述回转中心轴正交并且与所述工作装置的动作平面平行的轴和穿过所述回转中心轴以及所述目标面的各个端部的各条假想线所成的角度中的最小值和最大值。

优选构成为，在所述挖掘机械存在于所述目标面的上方的情况下或者所述挖掘机械的周围被所述目标面包围的情况下，选择所述第一目标回转信息或者所述第二目标回转信息中的、绝对值较大的一方。

本发明能够向操作人员提示用于使铲斗与目标面正对的确切的信息。

附图说明

图1是本实施方式的液压挖掘机的立体图。

图2是本实施方式的液压挖掘机所具备的铲斗的主视图。

图3是本实施方式的液压挖掘机所具备的其他例的铲斗的立体图。

图4是液压挖掘机的侧视图。

图5是液压挖掘机的后视图。

图6是示出液压挖掘机所具备的控制系统的框图。

图7是示出利用设计地形数据表示的设计地形的图。

图8是示出引导画面的一例的图。

图9是示出引导画面的一例的图。

图10是用于对铲斗与目标面正对的情况进行说明的图。

图11是用于对铲斗与目标面正对的情况进行说明的图。

图12是用于对铲尖矢量进行说明的图。

图13是示出目标面的法线矢量的图。

图14是示出正对罗盘仪与目标转动角之间的关系的图。

图15是示出姿态信息显示控制的一例的流程图。

图16是用于对求出铲尖矢量的方法的一例进行说明的图。

图17是用于对求出铲尖矢量的方法的一例进行说明的图。

图18是用于对求出铲尖矢量的方法的一例进行说明的图。

图19是用于对求出铲尖矢量的方法的一例进行说明的图。

图20是用于对求出铲尖矢量的方法的一例进行说明的图。

图21是用于对求出目标转动角度的方法进行说明的俯视图。

图22是用于对车辆主体坐标的单位矢量进行说明的图。

图23是用于对铲尖矢量以及目标铲尖矢量进行说明的图。

图24是用于对铲尖矢量以及目标铲尖矢量进行说明的图。

图25是用于对目标转动角度进行说明的图。

图26是用于对选择在正对罗盘仪的显示中使用的第一目标转动角度或者第二目标转动角度的方法进行说明的俯视图。

图27是示出液压挖掘机与目标面之间的关系的图。

图28是示出液压挖掘机与目标面之间的关系的图。

图29是示出液压挖掘机与目标面之间的关系的图。

图30是示出正对罗盘仪的图。

图31是示出目标面、单位矢量及法线矢量之间的关系的图。

图32是示出无法求出目标转动角度的情况(无解状态)的一例的概念图。

图33是示出无法求出目标回转信息的情况下的正对罗盘仪的显示例的图。

图34a是示出无法求出目标转动角度的情况或者无法确定目标转动角度的情况(不定解状态)的一例的概念图。

图34b是示出无法求出目标转动角度的情况或者无法确定目标转动角度的情况(不定解状态)的一例的概念图。

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。

<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所具备的铲斗9的主视图。图3是本实施方式的液压挖掘机100所具备的其他例的铲斗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是示出液压挖掘机100所具备的控制系统的框图。图7是示出利用设计地形数据表示的设计地形的图。

在本实施方式中，作为挖掘机械的液压挖掘机100具有作为主体部的车辆主体1与工作装置2。车辆主体1具有作为回转体的上部回转体3与行驶装置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装置。机械室3EG配置在上部回转体3的一端侧。

在本实施方式中，液压挖掘机100例如以柴油发动机等内燃机作为动力产生装置，但液压挖掘机100不限定于此。液压挖掘机100例如也可以具备组合内燃机、发电电动机与蓄电装置而得到的、所谓混合动力式的动力产生装置。

上部回转体3具有驾驶室4。驾驶室4载置在上部回转体3的另一端侧。即，驾驶室4配置在与配置有机械室3EG的一侧相反的一侧。在驾驶室4内配置图6所示的显示输入装置38以及操作装置25。这些装置之后叙述。在上部回转体3的下方配备有行驶装置5。行驶装置5具有履带5a、5b。行驶装置5通过未图示的液压马达进行驱动来使履带5a、5b旋转而行驶，并使液压挖掘机100行驶。工作装置2安装在上部回转体3的驾驶室4的侧方。

需要说明的是，液压挖掘机100也可以具备代替履带5a、5b而具有轮胎的行驶装置，该行驶装置通过将未图示的柴油发动机的驱动力经由变速器向轮胎传递而能够行驶。例如，作为这样的方式的液压挖掘机100，可以是轮式液压挖掘机。

对于上部回转体3，配置有工作装置2以及驾驶室4的一侧是前，配置有机械室3EG的一侧是后。朝向前方时的左侧是上部回转体3的左侧，朝向前方时的右侧是上部回转体3的右侧。另外，对于液压挖掘机100或者车辆主体1，以上部回转体3作为基准，行驶装置5一侧是下方，以行驶装置5作为基准，上部回转体3一侧是上方。在液压挖掘机100设置于水平面的情况下，下方是铅垂方向，即重力的作用方向侧，上方是与铅垂方向相反的一侧。在上部回转体3的上方设置有扶手3G。如图1所示，在扶手3G上，以可装卸的方式安装有两个RTK-GNSS(RealTimeKinematic-GlobalNavigationSatelliteSystems、GNSS称作全球导航卫星系统)用的天线21、22(以下，酌情称作GNSS天线21、22)。

工作装置2具有斗杆6、动臂7、铲斗9、斗杆油缸10、动臂油缸11、铲斗油缸12以及倾转油缸13。需要说明的是，图1或者图2所示的箭头SW与箭头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以能够转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以能够转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而安装有连结部件8。连结部件8经由倾转销17而安装于铲斗9。连结部件8经由未图示的销与铲斗油缸12连结，通过铲斗油缸12进行伸缩，从而铲斗9转动(参照图1所示的SW)。换句话说，铲斗9安装为能够以与动臂7的延伸方向正交的轴作为中心而转动。斗杆销14、动臂销15与铲斗销16均配置为平行的位置关系。即，各个销的中心轴形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，两条线(或者轴)彼此、线(或者轴)与面或者面与面这样的、两个对象正交的位置关系。例如，包含一条线(或者轴)的平面与包含另一条线(或者轴)的平面平行，在从相对于这些面中的任一面垂直的方向观察的情况下一条线与另一条线正交的状态也表示一条线与另一条线正交。对于线(轴)与面、面与面的情况也相同。

(铲斗9)

在本实施方式中，铲斗9被称作倾转铲斗。铲斗9经由连结部件8且进一步经由铲斗销16而与动臂7连结。并且，在连结部件8中，在连结部件8的与用于安装铲斗销16的一侧相反的铲斗9侧，经由倾转销17而安装有铲斗9。倾转销17与铲斗销16正交。即，倾转销17的包含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而以能够将倾转销17的中心轴作为中心进行转动(参照图1以及图2所示的箭头TIL)的方式安装于连结部件8。基于这样的构造，铲斗9能够以铲斗销16的中心轴(第一轴)作为中心而转动，并且能够以倾转销17的中心轴(第二轴)作为中心而转动。

沿铲斗销16的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正交的倾转中心轴(以下酌情称作第二轴AX2)。因此，铲斗9能够以第一轴AX1作为中心而转动，并且能够以第二轴AX2作为中心而转动。换句话说，在以与第一轴AX1以及第二轴AX2两者为正交的位置关系的第三轴AX3作为基准的情况下，铲斗9能够相对于该基准向左右(图2所示的箭头TIL)转动。并且，通过使铲斗9向左右任一方转动，能够使铲尖9T(更具体而言是铲尖列9TG)相对于地面倾斜。

铲斗9具备多个铲9B。在铲斗9中，多个铲9B安装在铲斗9的与用于安装倾转销17的一侧相反的一侧的端部。多个铲9B沿与倾转销17正交的方向、即以与第一轴AX1平行的位置关系排成一列。铲尖9T是铲9B的前端部。在本实施方式中，铲尖列9TG指的是排列排成一列的多个铲尖9T。铲尖列9TG是铲尖9T的集合体。在表述铲尖列9TG时，在本实施方式中，使用连结多个铲尖9T的直线(以下酌情称作铲尖列线)LBT。

倾转油缸13将铲斗9与连结部件8连结起来。即，倾转油缸13的活塞杆的前端与铲斗9的主体侧连结，倾转油缸13的缸筒侧与连结部件8连结。在本实施方式中，两个倾转油缸13、13在铲斗9以及连结部件8的左右两侧将两者连结起来，但只要至少一个倾转油缸13将两者连结起来即可。通过一个倾转油缸13伸长且另一个倾转油缸13缩短而使铲斗9绕倾转销17转动。其结果，倾转油缸13、13能够使铲尖9T、更具体而言是由铲尖列线LBT表示的铲尖9T的集合体即铲尖列9TG相对于第三轴AX3倾斜。

倾转油缸13、13的伸缩能够利用驾驶室4内的未图示的滑动式开关或者脚踏式踏板之类的操作装置来进行。在该操作装置是滑动式开关的情况下，通过液压挖掘机100的操作人员操作滑动式开关，由此液压油向倾转油缸13、13供给或者从倾转油缸13、13排出，倾转油缸13、13进行伸缩。其结果，倾转铲斗(铲斗9)以第三轴AX3作为基准，以与该操作的量相应的量向左右(图2所示的箭头TIL)转动(铲尖9T倾斜)。

图3所示的铲斗9a是倾转铲斗的一种，主要是用于对坡地进行施工。铲斗9a以倾转销17的中心轴作为中心而转动。铲斗9a在与用于安装倾转销17的一侧相反的一侧的端部具备一个板状的铲9Ba。铲9Ba的前端部即铲尖9Ta是与正交于倾转销17的中心轴的方向、即图2所示的第一轴AX1平行的位置关系，是朝向铲斗9a的宽度方向延伸的直线状的部分。在铲斗9a具备一个铲9Ba的情况下，铲尖9Ta与铲尖列9TGa表示相同的部位。在表述铲尖9Ta或者铲尖列9TGa时，在本实施方式中，使用铲尖列线LBT。铲尖列线LBT是铲尖9Ta所延伸的方向上的直线。

如图4所示，斗杆6的长度、即从斗杆销14到动臂销15的长度是L1。动臂7的长度、即从动臂销15的中心到铲斗销16的中心的长度是L2。连结部件8的长度、即从铲斗销16的中心到倾转销17的中心的长度是L3。连结部件8的长度L3是铲斗9以铲斗销16的中心轴作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的铲尖9T的长度是L4。

图1所示的斗杆油缸10、动臂油缸11、铲斗油缸12与倾转油缸13是分别与液压油的压力(以下酌情称作液压)或者流量相应地调整伸缩与速度并进行驱动的液压缸。斗杆油缸10驱动斗杆6，使该斗杆6上下转动。动臂油缸11驱动动臂7，使动臂7以动臂销15的中心轴作为中心而转动。铲斗油缸12驱动铲斗9，使铲斗9以铲斗销16的中心轴作为中心而转动。在斗杆油缸10、动臂油缸11、铲斗油缸12以及倾转油缸13等液压缸与未图示的液压泵之间，设置有图6所示的比例控制阀37。通过后述的工作装置用电子控制装置26控制比例控制阀37，由此控制向斗杆油缸10、动臂油缸11、铲斗油缸12以及倾转油缸13供给的液压油的流量。其结果，控制斗杆油缸10、动臂油缸11、铲斗油缸12以及倾转油缸13的动作。

如图4所示，在斗杆6、动臂7以及铲斗9分别设置有第一行程传感器18A、第二行程传感器18B、第三行程传感器18C以及作为铲斗倾斜检测部的铲斗倾斜传感器18D。所述第一行程传感器18A、第二行程传感器18B以及第三行程传感器18C是检测工作装置2的姿态的姿态检测部。第一行程传感器18A检测斗杆油缸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所检测到的斗杆油缸10的行程长度来运算斗杆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检测动臂油缸11的行程长度。显示控制装置39根据第二行程传感器18B所检测到的动臂油缸11的行程长度来运算动臂7相对于斗杆6的倾斜角度θ2。第三行程传感器18C检测铲斗油缸12的行程长度。显示控制装置39根据第三行程传感器18C所检测到的铲斗油缸12的行程长度来运算铲斗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的铲尖9T或者铲尖列9TG相对于第三轴AX3的倾斜角度θ4。在本实施方式中，如上所述，由于铲尖列9TG由铲尖列线LBT表示，因此铲斗9的倾斜角度θ4是以第三轴AX3作为基准时铲尖列线LBT相对于该基准的倾斜角度。

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GNSS天线21、22、三维位置传感器23以及倾斜角度传感器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转体3的上方。在本实施方式中，GNSS天线21、22设置为沿着与图4以及图5所示的车辆主体坐标系Xa-Ya-Za的Ya轴平行的轴线分离恒定距离。

上部回转体3、安装于该上部回转体3的工作装置2以及铲斗9以规定的回转中心轴作为中心而转动。车辆主体坐标系Xa-Ya-Za是车辆主体1的坐标系。车辆主体坐标系Xa-Ya-Za以工作装置2等的回转中心轴作为Za轴，以与Za轴正交并且与工作装置2的动作平面平行的轴作为Xa轴，以与Za轴和Xa轴正交的轴作为Ya轴。工作装置2的动作平面指的是例如与斗杆销14正交的平面。Xa轴与上部回转体3的前后方向对应，Ya轴与上部回转体3的宽度方向对应。

优选GNSS天线21、22设置在上部回转体3的上方、且设置在液压挖掘机100的沿前后方向(图4以及图5所示的车辆主体坐标系Xa-Ya-Za的Xa轴的方向)或者左右方向(图4以及图5所示的车辆主体坐标系Xa-Ya-Za的Ya轴的方向)分离的两端位置。如上所述，在本实施方式中，如图1所示，GNS天线21、22安装在分别设置于上部回转体3的宽度方向两侧的扶手3G上。GNSS天线21、22安装于上部回转体3的位置不限定于扶手3G，但由于GNSS天线21、22设置在尽可能分离的位置的情况提高了液压挖掘机100的当前位置的检测精度，故而优选。另外，优选GNSS天线21、22设置在尽量不阻碍操作人员的视野的位置。GNSS天线21、22也可以设置在上部回转体3的上方、且设置在未图示的配重(上部回转体3的后端)或者驾驶室4的后方。

与GNSS天线21、22接收到的GNSS电波相应的信号向三维位置传感器23输入。三维位置传感器23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，酌情称作横摇角θ5)。倾斜角度传感器24例如也可以是IMU(InertialMeasurementUnit：惯性计量装置)。在本实施方式中，铲斗9的宽度方向指的是与铲尖列线LBT平行的方向。在铲斗9不倾斜时以及铲斗9不具有倾转功能时，铲斗9的宽度方向与上部回转体3的宽度方向、即左右方向一致。在铲斗9以第三轴AX3作为基准而转动的情况下，铲斗9的宽度方向与上部回转体3的宽度方向不一致。如上，作为车辆状态检测部的位置检测部19以及姿态检测部能够检测挖掘机械(在本实施方式中是液压挖掘机100)的当前位置以及姿态之类的车辆状态。

如图6所示，液压挖掘机100具备操作装置25、工作装置用电子控制装置26、车辆控制装置27以及挖掘机械的显示系统(以下酌情称作显示系统)101。操作装置25具有作为操作部的工作装置操作部件31L、31R以及行驶操作部件33L、33R、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，工作装置操作部件31L、31R以及行驶操作部件33L、33R是先导压力式的杆，但不限定于此。工作装置操作部件31L、31R以及行驶操作部件33L、33R例如也可以是电控制杆。工作装置操作检测部32L、32R以及行驶操作检测部34L、34R作为检测针对作为操作部的工作装置操作部件31L、31R以及行驶操作部件33L、33R的输入的操作检测部而发挥功能。

工作装置操作部件31L、31R是供操作人员操作工作装置2的部件，例如是控制杆这样的具备握持部分与棒材的操作杆。此类构造的工作装置操作部件31L、31R能够通过握住握持部而向前后左右倾倒。如图4所示，工作装置操作部件31L、31R以及工作装置操作检测部32L、32R分别存在两组。在驾驶室4内的未图示的驾驶席的左右分别设置有工作装置操作部件31L、31R。例如，通过操作设置在左侧的工作装置操作部件31L，能够使动臂7以及上部回转体3动作，通过操作设置在右侧的工作装置操作部件31R，能够使铲斗8以及斗杆6动作。

工作装置操作检测部32L、32R与针对工作装置操作部件31L、31R的输入、即操作内容相应地产生先导压力，向车辆控制装置27所具备的工作用控制阀37W供给所产生的液压油的先导压力。工作用控制阀37W与该先导压力的大小相应地动作，从未图示的液压泵向图1所示的斗杆油缸10、动臂油缸11以及铲斗油缸12等供给液压油。在工作装置操作部件31L、31R是电控制杆的情况下，工作装置操作检测部32L、32R例如使用电位计等检测针对工作装置操作部件31L、31R的输入、即操作内容，将输入转换为电信号(检测信号)，向工作装置用电子控制装置26输送。工作装置用电子控制装置26根据该检测信号来控制工作用控制阀37W。

行驶操作部件33L、33R是供操作人员操作液压挖掘机100的行驶的部件。行驶操作部件33L、33R例如是具备握持部与棒材的操作杆(以下，酌情称作行驶控制杆)。这样的行驶操作部件33L、33R能够通过操作人员握住握持部而向前后倾倒。对于行驶操作部件33L、33R，若使两个操作杆同时向前倾倒，则液压挖掘机100前进，若向后倾倒，则液压挖掘机100后退。另外，行驶操作部件33L、33R是操作人员能够通过利用脚进行踩踏来操作的未图示的踏板，即跷跷板式的踏板。通过踩下踏板的前侧或者后侧中的任一方，与前述的操作杆相同地产生先导压力，控制行驶用控制阀37D，液压马达5c进行驱动，能够使液压挖掘机100前进或者后退。若同时踩下两个踏板的前侧，则液压挖掘机100前进，若踩下后侧，则液压挖掘机100后退。或者，若踩下其中一个踏板的前侧或者后侧，则仅履带5a、5b中的单侧旋转，能够使液压挖掘机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，只要执行利用手使操作杆向前后倾倒或者利用脚踩下踏板的前侧或者后侧中的任一方，就能够使行驶装置5的液压马达5c进行驱动。如图4所示，行驶操作部件33L、33R以及行驶操作检测部34L、34R存在两组。在驾驶室4内的未图示的操作人员座椅的前方，左右并列地设置有行驶操作部件33L、33R。通过操作设置在左侧的行驶操作部件33L，能够使左侧的液压马达5c进行驱动，使左侧的履带5b动作。通过操作设置在右侧的行驶操作部件33R，能够使右侧的液压马达5c进行驱动，使右侧的履带5a动作。

行驶操作检测部34L、34R与针对行驶操作部件33L、33R的输入、即操作内容相应地产生先导压力，向车辆控制装置27所具备的行驶用控制阀37D供给所产生的先导压力。行驶用控制阀37D与该先导压力的大小相应地动作，向行驶用的液压马达5c供给液压油。在行驶操作部件33L、33R是电控制杆的情况下，行驶操作检测部34L、34R例如使用电位计等来检测针对行驶操作部件33L、33R的输入、即操作内容，将输入转换为电信号(检测信号)，向工作装置用电子控制装置26输送。工作装置用电子控制装置26根据该检测信号来控制行驶用控制阀37D。

如图6所示，工作装置用电子控制装置26具有包含RAM(RandomAccessMemory)以及ROM(ReadOnlyMemory)的至少一方的工作装置侧存储部35、以及CPU(CentralProcessingUnit)等运算部36。工作装置用电子控制装置26主要控制工作装置2以及上部回转体3的动作。在工作装置侧存储部35中存储有用于控制工作装置2的计算机程序、本实施方式的挖掘机械的显示用计算机程序以及车辆主体坐标系的坐标信息等。在图6所示的显示系统101中，工作装置用电子控制装置26与显示控制装置39分离，但不限定于这样的方式。例如，显示系统101也可以是工作装置用电子控制装置26与显示控制装置39形成为一体而不分离的控制装置。

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以及工作用控制阀37W。它们是比例控制阀，利用来自工作装置操作检测部32L、32R以及行驶操作检测部34L、34R的先导压力而被控制。在工作装置操作部件31L、31R以及行驶操作部件33L、33R是电控制杆的情况下，行驶用控制阀37D以及工作用控制阀37W根据来自工作装置用电子控制装置26的控制信号而被控制。

在行驶操作部件33L、33R是先导压力式的行驶控制杆的情况下，若液压挖掘机100的操作人员向它们输入来进行操作，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，向行驶用的液压马达5c供给。若对行驶操作部件33L、33R中的一方或者两方进行操作，则图1所示的左右的液压马达5c中的一方或者两方进行驱动。其结果，履带5a、5b的至少一方旋转，液压挖掘机100行驶。

车辆控制装置27具备液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb，它们检测向行驶用控制阀37D供给的先导压力的大小并生成对应的电信号。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。工作装置用电子控制装置26获得表示液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb检测并生成的液压油的先导压力的大小的电信号。该电信号在发动机或者液压泵的控制或者后述的施工管理装置的动作等中使用。如上所述，在本实施方式中，工作装置操作部件31L、31R以及行驶操作部件33L、33R是先导压力式的杆。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作为检测针对作为操作部的工作装置操作部件31L、31R以及行驶操作部件33L、33R的输入的操作检测部而发挥功能。

在工作装置操作部件31L、31R是先导压力式的操作杆的情况下，当液压挖掘机100的操作人员操作这些操作杆时，与根据工作装置操作部件31L、31R的操作而相应产生的先导压力对应的流量的液压油从工作用控制阀37W流出。从工作用控制阀37W流出的液压油向斗杆油缸10、动臂油缸11、铲斗油缸12以及回转电动机中的至少一者供给。并且，对于图1所示的斗杆油缸10、动臂油缸11、铲斗油缸12以及回转电动机中的至少一者，各油缸与从工作用控制阀37W供给的液压油相应地进行伸缩动作，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的至少一方动作。

车辆控制装置27具备液压传感器37SBM、37SBK、37SAM、37SRM，它们检测向工作用控制阀37W供给的先导压力的大小并生成电信号。液压传感器37SBM检测与斗杆油缸10对应的先导压力，液压传感器37SBK检测与动臂油缸11对应的先导压力，液压传感器37SAM检测与铲斗油缸12对应的先导压力，液压传感器37SRM检测与回转电动机对应的先导压力。工作装置用电子控制装置26获得表示液压传感器37SBM、37SBK、37SAM、37SRM检测并生成的先导压力的大小的电信号。该电信号在发动机或者液压泵的控制等中使用。

在本实施方式中，工作装置操作部件31L、31R以及行驶操作部件33L、33R是先导压力式的操作杆，但它们也可以是电气方式的杆。在该情况下，工作装置用电子控制装置26与工作装置操作部件31L、31R或者行驶操作部件33L、33R的操作相应地生成用于使工作装置2、上部回转体3或者行驶装置5动作的控制信号，并向车辆控制装置27输出。

车辆控制装置27根据来自工作装置用电子控制装置26的控制信号来控制工作用控制阀37W以及行驶用控制阀37D。与来自工作装置用电子控制装置26的控制信号相应的流量的液压油从工作用控制阀37W流出，向斗杆油缸10、动臂油缸11以及铲斗油缸12的至少一者供给。图1所示的斗杆油缸10、动臂油缸11、铲斗油缸12以及倾转油缸13与从工作用控制阀37W供给的液压油相应地被驱动。其结果，工作装置2动作。

<显示系统101>

显示系统101是用于将利用液压挖掘机100对工作区域内的地面进行挖掘并施工成后述的设计面那样的形状的信息提供给操作人员的系统。显示系统101除了前述的三维位置传感器23以及倾斜角度传感器24、铲斗倾斜传感器18D之外，还包括第一行程传感器18A、第二行程传感器18B、第三行程传感器18C之类的各行程传感器、作为显示装置的显示输入装置38、显示控制装置39、工作装置用电子控制装置26、以及包含用于提示警报音的扬声器等的发声装置46。另外，显示系统101具备图4所示的位置检测部19。为了方便，在图6中示出位置检测部19中的三维位置传感器23以及倾斜角度传感器24，省略了两个天线21、22。

显示输入装置38是具有触摸面板式的输入部41、LCD(LiquidCrystalDisplay)等的显示部42的显示装置。显示输入装置38显示将用于进行挖掘的信息提供给操作人员的引导画面。另外，在引导画面中显示各种键。作为操作者的操作人员(对液压挖掘机100进行检查或者修理时是修理工)与引导画面上的各种键接触，由此能够执行显示系统101的各种功能。引导画面之后叙述。

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以及ROM的至少一方的存储部43、以及CPU等处理部44的电子控制装置。存储部43存储工作装置数据。工作装置数据包含前述的斗杆6的长度L1、动臂7的长度L2、连结部件8的长度L3以及铲斗9的长度L4。在更换铲斗9的情况下，对于作为工作装置数据的连结部件8的长度L3、铲斗9的长度L4，从输入部41输入与所更换的铲斗9的尺寸相应的值，并存储于存储部43。另外，工作装置数据包含斗杆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各自的最小值以及最大值。在存储部43中存储有液压挖掘机100、换句话说挖掘机械的显示用计算机程序。处理部44读取并执行存储于存储部4的本实施方式的挖掘机械的显示用计算机程序，由此显示引导画面，或使用于引导液压挖掘机100的操作人员进行铲斗9的操作的姿态信息显示于作为显示装置的显示部42。

显示控制装置39与工作装置用电子控制装置26能够通过无线或者有线的通信手段而相互通信。显示控制装置39的存储部43存储有预先制成的设计地形数据。设计地形数据是与三维的设计地形的形状以及位置相关的信息，成为设计面45的信息。设计地形表示作为工作对象的地面的目标形状。显示控制装置39根据设计地形数据以及来自前述的各种传感器的检测结果等信息使引导画面显示于显示输入装置38。具体而言，如图7所示，设计地形由利用多面三角形分别表示的多个设计面45构成。需要说明的是，在图7中，仅在多个设计面中的一个标注有附图标记45，省略其他设计面的附图标记。目标工作对象是这些设计面45中的一个或者多个设计面。操作人员选择这些设计面45中的一个或者多个设计面45作为目标面70。目标面70是多个设计面45中的将要挖掘的面。显示控制装置39使用于向操作人员告知目标面70的位置的引导画面显示于显示输入装置38。

<引导画面>

图8以及图9是示出引导画面的一例的图。引导画面显示目标面70与铲斗9的铲尖9T之间的位置关系，用于对液压挖掘机100的操作人员引导工作装置2的操作，以使得作为工作对象的地面形成为与目标面70相同的形状。如图8以及如图9所示，引导画面包括粗挖掘模式的引导画面(以下酌情称作粗挖掘画面53)以及精细挖掘模式的引导画面(以下酌情称作精细挖掘画面54)。

(粗挖掘画面53的一例)

图8所示的粗挖掘画面53显示于显示部42的画面42P。粗挖掘画面53包括：主视图53a，其示出工作区域的设计地形(包含目标面70的设计面45)与液压挖掘机100的当前位置；以及侧视图53b，其示出目标面70与液压挖掘机100之间的位置关系。粗挖掘画面53的主视图53a利用多个多面三角形展现主视时的设计地形。如图8的主视图53a所示，显示控制装置39集中多个多面三角形作为设计面45或者目标面70而显示于显示部42。图8示出在设计地形是坡地的情况下，液压挖掘机100面向坡地的状态。因此，在主视图53a中，在液压挖掘机100倾斜时，表示设计地形的设计面45也倾斜。

另外，从多个设计面45(在图8中仅对一个设计面标注有附图标记)选择为目标工作对象的目标面70以与其他设计面45不同的颜色显示。需要说明的是，在图8的主视图53a中，液压挖掘机100的当前位置以从背面观察液压挖掘机100时的图标61表示，但也可以利用其他符号表示。另外，主视图53a包含用于使液压挖掘机100相对于目标面70正对的信息。用于使液压挖掘机100相对于目标面70正对的信息作为正对罗盘仪73而显示。正对罗盘仪73例如是箭头形状的指针73I如箭头R所示那样旋转、且用于引导相对于目标面70的正对方向与应当使液压挖掘机100回转的方向、或者使铲斗9相对于第三轴AX3倾斜的方向的图案或者图标之类的姿态信息。姿态信息指的是与铲斗9的姿态相关的信息，包括图案、数值或者数字等。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移动并与目标面70正对。液压挖掘机100的操作人员能够利用正对罗盘仪73来确认朝向目标面70的正对程度。正对罗盘仪73与针对目标面70的正对程度相应地旋转，当液压挖掘机100或者铲斗9与目标面70正对时，例如，从操作人员的视角观察时，指针73I的指示方向朝向画面42P的上方。例如，如图8所示，在指针73I是三角形状的情况下，三角形的顶点所指的方向越是朝上显示，越是表示液压挖掘机100或者铲斗9与目标面70进一步正对。因此，操作人员通过根据指针73I的旋转角度来操作液压挖掘机100，能够容易地使液压挖掘机100或者铲斗9相对于目标面70正对。

粗挖掘画面53的侧视图53b包括示出目标面70与铲斗9的铲尖9T之间的位置关系的图像、以及示出目标面70与铲斗9的铲尖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和侧视时的液压挖掘机100的图标75。目标面线79表示目标面70的剖面。如图7所示，目标面线79通过运算穿过铲斗9的铲尖9T的当前位置的平面77与设计面45的交线80而求出。交线80由显示控制装置39的处理部44求出。求出铲斗9的铲尖9T的当前位置的方法之后说明。

在侧视图53b中，表示目标面70与铲斗9的铲尖9T之间的距离的距离信息包括图形信息84。目标面70与铲斗9的铲尖9T之间的距离是从铲尖9T沿铅垂方向(重力方向)朝向目标面70下降的线与目标面70相交的点与铲尖9T之间的距离。另外，目标面70与铲斗9的铲尖9T之间的距离也可以是铲尖9T与从铲尖9T向目标面70引垂线(该垂线与目标面70正交)时的交点之间的距离。图形信息84是以图形示出铲斗9的铲尖9T与目标面70之间的距离的信息。图形信息84是用于示出铲斗9的铲尖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、相当于铲斗9的铲尖与目标面70之间的距离为零时的位置。对于指示条84a而言，与铲斗9的前端和目标面70之间的最短距离相应地点亮各指示条84a。需要说明的是，图形信息84的显示的开/关也可以通过液压挖掘机100的操作人员操作输入部41来变更。

在粗挖掘画面53中，也可以为了示出前述那样的目标面线79与液压挖掘机100之间的位置关系而显示未图示的距离(数值)。液压挖掘机100的操作人员通过使铲斗9的铲尖9T沿着目标面线79移动，能够以使当前的地形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中显示用于切换引导画面的画面切换键65。操作人员能够通过操作画面切换键65而从粗挖掘画面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显示于显示部42的画面42P。该精细挖掘画面54示出铲斗9的铲尖9T与目标面70正对的状态。精细挖掘画面54与粗挖掘画面53相比更详细地示出了目标面70与液压挖掘机100之间的位置关系。即，精细挖掘画面54与粗挖掘画面53相比更详细地示出了目标面70与铲斗9的铲尖9T之间的位置关系。精细挖掘画面54包括示出目标面70与铲斗9的主视图54a、以及示出目标面70与铲斗9的侧视图54b。在精细挖掘画面54的主视图54a中包括示出主视下的铲斗9的图标89、示出主视下的目标面70的剖面的线78(以下，酌情称作主视时的目标面线78)。主视指的是与图1以及图2所示的铲斗销16的中心轴的延伸方向(铲斗9的转动中心轴向)正交的方向，并且指的是从液压挖掘机100的后方观察铲斗9。

主视时的目标面线78以下述方式求出。在从铲斗9的铲尖9T向铅垂方向(重力方向)引垂线时，包含该垂线的平面与目标面70相交时产生的交线是主视时的目标面线78。即，成为大坐标系中的主视时的目标面线78。另一方面，在以与车辆主体1的上下方向的线平行的位置关系作为条件，进一步从铲斗9的铲尖9T朝向目标面70引线时，也可以将包含该线的平面与目标面70相交时形成的交线作为主视时的目标面线78。即，成为车辆主体坐标系中的、主视时的目标面线78。能够通过操作人员操作输入部41的未图示的切换键来选择以哪个坐标系显示主视时的目标面线78。

在精细挖掘画面54的侧视图54b中，包含侧视时的铲斗9的图标90和目标面线79。另外，在精细挖掘画面54的主视图54a以及侧视图54b中分别显示表示以下说明的目标面70与铲斗9之间的位置关系的信息。侧视指的是从图1以及图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)观察，并且指的是从液压挖掘机100的左右中的任一侧观察。在本实施方式中，侧视是从液压挖掘机100的左侧观察的情况。

在主视图54a中，作为示出目标面70与铲斗9之间的位置关系的信息，也可以包含表示铲尖9T与目标面70之间的车辆主体坐标系的Za(或者大坐标系的Z)方向上的距离的距离信息。该距离是铲斗9的铲尖9T的宽度方向上的位置中的、相对于目标面70最接近的位置与目标面70之间的距离。即，如上所述，目标面70与铲斗9的铲尖9T之间的距离也可以是铲尖9T与从铲尖9T沿铅垂方向朝向目标面70的引线和目标面70相交的点之间的距离。另外，目标面70与铲斗9的铲尖9T之间的距离也可以是铲尖9T与从铲尖9T向目标面70引垂线(该垂线与目标面70正交)时的交点之间的距离。

精细挖掘画面54包含以图形示出前述的铲斗9的铲尖9T与目标面70之间的距离的图形信息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与指示标记84b。如上所述，在精细挖掘画面54中，详细显示主视时的目标面线78以及目标面线79与铲斗9的铲尖9T的相对位置关系。液压挖掘机100的操作人员通过使铲斗9的铲尖9T沿着主视时的目标面线78以及目标面线79移动，由此能够以使当前的地形形成为与三维的设计地形相同的形状的方式容易地进行高精度挖掘。需要说明的是，在精细挖掘画面54中，与前述的粗挖掘画面53同样地显示画面切换键65。操作人员能够通过操作画面切换键65而从精细挖掘画面54向粗挖掘画面53切换。

接下来，对本实施方式的挖掘机械的显示方法进行说明。该显示方法由图6所示的显示系统101所具有的显示控制装置39来实现。作为本实施方式的挖掘机械的显示方法，显示控制装置39执行在显示部42的画面42P中显示用于向液压挖掘机100的操作人员给予操作标识的姿态信息(例如图案、数值或者数字等)的控制(以下，酌情称作姿态信息显示控制)。

<姿态信息显示控制的一例>

图10以及图11是用于对铲斗9与目标面70正对的情况进行说明的图。图10所示的铲斗9具有倾转功能，图11所示的铲斗9a是不具有倾转功能的普通铲斗。

姿态信息显示控制在使铲斗9的铲尖9T相对于目标面70正对时，通过使图8以及图9所示的正对罗盘仪73的标识73I移动来辅助操作人员对液压挖掘机100进行的操作。铲斗9的铲尖9T相对于目标面70正对指的是连结铲斗9的铲尖9T的直线即铲尖列线LBT与目标面70平行的状态。这意味着，能够在目标面70的表面描绘与铲尖列线LBT平行的直线LP。

在图10所示的铲斗9的铲尖9T相对于目标面70正对的情况下，图1所示的液压挖掘机100的驾驶室4不限于位于目标面70的正面。与此相对，在图11所示的、不具有倾转功能的铲斗9b的铲尖9T相对于目标面70正对的情况下，液压挖掘机100的驾驶室4位于目标面70的正面。若在不具有倾转功能的铲斗9b的铲尖9T相对于目标面70正对的状态下使斗杆6、动臂7或者铲斗9b向上下或者前后移动，则能够沿着目标面70对挖掘对象进行挖掘。

图12是用于对铲尖矢量B进行说明的图。图13是示出目标面70的法线矢量N的图。图14是示出正对罗盘仪73与目标转动角度α之间的关系的图。图12所示的铲尖矢量B是与铲斗9的铲尖列线LBT平行的矢量。即，铲尖矢量B是连结铲斗9的铲尖9T的方向并具有规定大小的矢量。铲尖矢量B是包含铲斗9的铲尖9T的方向的信息。铲斗9的铲尖9T的方向能够根据与液压挖掘机100的当前位置以及姿态相关的信息而求出。

图13所示的法线矢量N是在与目标面70正交的方向上具有规定大小的矢量。法线矢量N是包含与目标面70正交的方向的信息。铲斗9的铲尖9T相对于目标面70正对是指铲斗9的铲尖矢量B与目标面70的法线矢量N正交，对于图11所示的不具有倾转功能的铲斗9b也相同。

在姿态信息显示控制中，确定为了使铲斗9的铲尖矢量B与目标面70的法线矢量N正交所需的、包含具备铲斗9的工作装置2的上部回转体3的回转量(以下，酌情称作转动量)。在本实施方式中，将该转动量称作目标转动量，将表示目标转动量的信息称作目标回转信息。目标转动量例如是铲斗9的铲尖9T变为与目标面70平行之前所需的、包含工作装置2的上部回转体3的绕回转中心轴的回转角度(以下，酌情称作转动角度)。将该转动角度酌情称作目标转动角度。

在姿态信息显示控制中，如图14所示，根据所确定的目标转动角度使正对罗盘仪73的指针73I旋转。图14中的角度α是目标转动角度。铲斗9的铲尖矢量B的方向随着包含工作装置2的上部回转体3进行回转而变化，因此，目标转动角度α也与包含工作装置2的上部回转体3的转动角度相应地变化。其结果，包含工作装置2的上部回转体3进行回转，同时正对罗盘仪73的指针73I也进行旋转。

正对罗盘仪73例如在上方设置有正对记号73M。当铲斗9的铲尖9T与目标面70正对时，指针73I旋转，顶部73IT的位置与正对记号73M的位置一致。液压挖掘机的操作人员通过使指针73I的顶部73IT的位置与正对记号73M的位置一致，由此能够掌握铲斗9的铲尖9T已与目标面70正对的情况。

在本实施方式中，对于作为姿态信息的正对罗盘仪73，在铲斗9的铲尖9T与目标面70正对之前和正对之后，显示于图6所示的显示输入装置38的显示部42的正对罗盘仪73的形态不同。例如，图6所示的显示控制装置39的处理部44使正对罗盘仪73的指针73I的颜色在铲斗9与目标面70正对之前和之后不同，或改变正对罗盘仪73的浓淡，或将指针73I的显示形态从闪烁变为点亮或者从点亮变为闪烁。

通过采用这样的正对罗盘仪73的显示形态，液压挖掘机100的操作人员能够可靠且直观地识别铲斗9的铲尖9T已与目标面70正对，由此作业的效率提高。例如，在液压挖掘机100处于倾斜地面等的情况下，操作人员以自身倾斜的状态观察显示部42或者外界的地形，若仅是观察指针73I的顶部73IT所表示的方向，则难以直观地识别铲斗9的铲尖9T已与目标面70正对。另外，在显示部42设置为远离操作人员的驾驶席的情况下，当观察正对罗盘仪73时，存在难以准确地识别指针73I的顶部73IT的位置与正对记号73M的位置一致的情况。因此，在铲斗9的铲尖9T与目标面70正对的前后，使正对罗盘仪73的显示形态不同，由此操作人员能够直观地掌握铲斗9的铲尖9T的正对。

在铲斗9的铲尖9T与目标面70正对的情况下，处理部44也可以与正对之前相比改变正对罗盘仪73的设计样式进行显示。例如，在铲斗9的铲尖9T与目标面70正对的情况下，可以将作为姿态信息的正对罗盘仪73改变为表示“正对结束”的文字而显示，或将能够直接知晓正对结束的规定的记号作为姿态信息而显示。另外，作为姿态信息，也可以代替正对罗盘仪73或者与正对罗盘仪73一并将目标转动角度显示于显示部42。操作人员能够以使所显示的目标转动角度的大小接近零的方式操作液压挖掘机100，使铲斗9相对于目标面70正对。接下来，对本实施方式的姿态信息显示控制进一步进行详细说明。

图15是示出姿态信息显示控制的一例的流程图。在执行姿态信息显示控制时，在步骤S1中，显示控制装置39、更具体而言是处理部44获得铲斗9的倾斜角度(以下，酌情称作铲斗倾斜角度)θ4以及液压挖掘机100的当前位置。铲斗倾斜角度θ4由图4以及图6所示的铲斗倾斜传感器18D检测。液压挖掘机100的当前位置由图6所示的GNSS天线21、22以及三维位置传感器23检测。处理部44从铲斗倾斜传感器18D获得表示铲斗倾斜角度θ4的信息，从GNSS天线21、22、倾斜角度传感器24以及三维位置传感器23获得表示液压挖掘机100的当前位置的信息。

接下来，进入步骤S2，处理部44求出铲斗9的铲尖矢量B。在铲斗9具有多个铲9的情况下，铲尖矢量B是与连结各个铲尖9T而成的铲尖列线LBT(参照图2)相同方向的矢量。在如图3所示的铲斗9a那样具备一条铲9Ba的情况下，铲尖矢量B是在与铲尖9Ta延伸的方向垂直的方向上延伸的矢量。铲尖矢量B根据图2或者图4所示的铲斗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的当前位置和姿态相关的信息而求出。接下来，对求出铲尖矢量B的方法的一例进行说明。

(求出铲尖矢量B的方法的一例)

图16～图20是用于对求出铲尖矢量B的方法的一例进行说明的图。图16是液压挖掘机100的侧视图，图17是液压挖掘机100的后视图，图18是示出倾斜的铲斗9的图，图19以及图20是示出车辆主体坐标系的Ya-Za平面内的当前的铲尖矢量B的图。在本方法中，当前的铲尖矢量B是铲斗9的宽度方向中心处的铲尖9T的位置。

在求解铲尖矢量B时，如图16所示，显示控制装置39求出前述的以GNSS天线21的设置位置P1作为原点的车辆主体坐标系[Xa，Ya，Za]。在本例中，液压挖掘机100的前后方向、即车辆主体坐标系COM的Xa轴方向相对于大坐标系COG的X轴方向倾斜。另外，车辆主体坐标系COM中的斗杆销14的坐标是(Lb1，0，-Lb2)，预先存储于显示控制装置39的存储部43。斗杆销14的Ya坐标也可以具有规定的值而不是0。

图4以及图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获得检测到的设置位置P1、P2的坐标，使用式(1)来计算Xa轴方向的单位矢量。在式(1)中，P1、P2分别表示设置位置P1、P2的坐标。

[数1]

Xa＝(P1-P2)/|P1-P2|…(1)

如图16所示，若导入穿过由Xa与Za这两个矢量表示的平面、且在空间上相对于矢量Xa垂直的矢量Z′，则式(2)以及式(3)的关系成立。式(3)的c是常数。根据式(2)以及式(3)，Z′表示为式(4)那样。并且，若以图17所示的、与Xa以及Z′垂直的矢量作为Y′，则Y′如式(5)所示。

[数2]

(Z′，Xa)＝0…(2)

[数3]

Z′＝(1-c)×Z+c×Xa…(3)

[数4]

Z′＝Z+{(Z，Xa)/((Z，Xa)-1)}×(Xa-Z)…(4)

[数5]

Y′＝Xa⊥Z′…(5)

如图17所示，车辆主体坐标系COM通过使坐标系[Xa，Y′，Z′]绕Xa轴旋转前述的横摇角θ5而得到，如式(6)所示。

[数6]

$\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{Xa}& \mathrm{Ya}& \mathrm{Za}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{Xa}& Y^{\&prime;}& Z^{\&prime;}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\&theta;}5& \sin \mathrm{\&theta;}5\\ 0& -\sin \mathrm{\&theta;}5& \cos \mathrm{\&theta;}5\end{array}\right]...\left(6\right)$

另外，处理部44获得第一行程传感器18A、第二行程传感器18B、第三行程传感器18C的检测结果，使用所获得的检测结果求出前述的斗杆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内的第二轴AX2上的坐标P3(xa3，ya3，za3)能够使用倾斜角度θ1、θ2、θ3以及斗杆6、动臂7、连结部件8各自的长度L1、L2、L3，根据式(7)、式(8)以及式(9)求出。坐标P3是第二轴AX2上的、倾转销17的轴向中心处的坐标。

[数7]

xa3＝Lb1+L1×sinθ1+L2×sin(θ1+θ2)+L3×sin(θ1+θ2+θ3)…(7)

[数8]

ya3＝0…(8)

[数9]

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

图18所示的铲尖矢量B能够根据铲斗9的宽度方向的一端侧的第一铲尖9T1(第一铲尖9T1)的坐标P4A(第一铲尖坐标P4A)、以及另一端侧的第二铲尖9T(第二铲尖9T2)的坐标P4B(第二铲尖坐标P4B)而求出。第一铲尖坐标P4A与第二铲尖坐标P4B能够根据以车辆主体坐标系COM内的坐标P3(xa3，ya3，za3)作为基准的、第一铲尖坐标P4A′(xa4A，ya4A，za4A)与第二铲尖坐标P4B′(xa4B，ya4B，za4B)而求出。

第一铲尖坐标P4A′(xa4A，ya4A，za4A)能够使用铲斗倾斜传感器18D检测到的铲斗倾斜角度θ4、铲斗9的长度L4、铲斗9的宽度方向上的第一铲尖9T1与第二铲尖9T2之间的距离(以下，酌情称作最大铲尖间距)W，根据式(10)、式(11)以及式(12)而求出。第二铲尖坐标P4B′(xa4B，ya4B，za4B)能够使用铲斗倾斜传感器18D检测到的铲斗倾斜角度θ4、铲斗9的长度L4、铲斗9的宽度方向上的第一铲尖9T1与第二铲尖9T2之间的距离W，根据式(13)、式(14)以及式(15)而求出。

式(10)是求出图19所示的、坐标xa3A与xa4A′之间的距离(xa4A)的式。距离(xa4A)以铲斗9的宽度方向中心轴CLb、即最大铲尖间距的一半(W×(1/2)＝W/2)的位置处的铲尖9TC的坐标P4C′作为基准而求出。式(11)是求出图18所示的距离(ya4A)的式。距离(ya4A)是与第三轴AX3正交的方向上的第三轴AX3与第一铲尖9T1之间的距离。式(12)是求出图19所示的、坐标za3A与za4A′之间的距离(za4A)的式。

[数10]

$\mathrm{xa}4A=\{L4\&times;\sin (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)+\frac{W}{2}\&times;\cos (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)\}\&times;\sin (\mathrm{\&theta;}1+\mathrm{\&theta;}2+\mathrm{\&theta;}3-\mathrm{\&pi;})...\left(10\right)$

[数11]

$\mathrm{ya}4A=L4\&times;\cos (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)-\frac{W}{2}\&times;\sin (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)...\left(11\right)$

[数12]

$\mathrm{za}4A=\{L4\&times;\sin (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)+\frac{W}{2}\&times;\cos (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)\}\&times;\cos (\mathrm{\&theta;}1+\mathrm{\&theta;}2+\mathrm{\&theta;}3-\mathrm{\&pi;})...\left(12\right)$

式(13)是求出图20所示的、坐标xa3B与xa4B′之间的距离(xa4B)的式。距离(xa4B)以前述的铲尖9TC的坐标P4C′作为基准而求出。式(14)是求出图18所示的距离(ya4B)的式。距离(ya4B)是与第三轴AX3正交的方向上的第三轴AX3与第二铲尖9T2之间的距离。式(15)是求出图20所示的、坐标za3B与za4B′之间的距离(za4B)的式。

[数13]

$\mathrm{xa}4B=\{L4/\sin (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)-\frac{W}{2}\&times;\cos (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)\}\&times;\sin (\mathrm{\&theta;}1+\mathrm{\&theta;}2+\mathrm{\&theta;}3-\mathrm{\&pi;})...\left(13\right)$

[数14]

$\mathrm{ya}4B=L4\&times;\cos (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)+\frac{W}{2}\&times;\sin (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)...\left(14\right)$

[数15]

$\mathrm{za}4B=\{L4/\sin (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)-\frac{W}{2}\&times;\cos (\mathrm{\&pi;}-\mathrm{\&theta;}4)\}\&times;\cos (\mathrm{\&theta;}1+\mathrm{\&theta;}2+\mathrm{\&theta;}3-\mathrm{\&pi;})...\left(15\right)$

如图18所示，第一铲尖坐标P4A′(xa4A，ya4A，za4A)以及第二铲尖坐标P4B′(xa4B，ya4B，za4B)是铲斗9相对于第三轴AX3以倾斜角度θ4倾斜时的、铲斗9的宽度方向中心处的第一铲尖9T1以及第二铲尖9T2的位置。铲斗倾斜角度θ4是以第三轴AX3作为基准的、连结多个铲9B的铲尖9T而成的直线即铲尖列线LBT的角度。铲斗倾斜角度θ4在从液压挖掘机100的上部回转体3侧观察的情况下以顺时针为正。

根据图18可知，距离(ya4A)以及距离(ya4B)能够使用铲斗倾斜角度θ4、铲斗9的长度L4以及最大铲尖间距W，如式(11)以及式(14)那样求出。

根据图19可知，距离(xa4A)以及距离(za4A)能够使用倾斜角度θ1、θ2、θ3、θ4以及铲斗9的长度L4，如式(10)以及式(11)那样求出。如图18所示，通过运算L4×sin(π-θ4)+(W/2)×cos(π-θ4)而求出的距离L4aA是图19所示的距离L4aA。

根据图20可知，距离(xa4B)以及距离(za4B)能够使用倾斜角度θ1、θ2、θ3、θ4以及铲斗9的长度L4，如式(13)以及式(15)那样求出。如图18所示，从通过运算L4×sin(π-θ4)+(W/2)×cos(π-θ4)求得的距离L4aA减去W×cos(π-θ4)而求出的值、即L4aA-W×cos(π-θ4)是图20所示的距离L4aB。

如前所述，第一铲尖坐标P4A′(xa4A，ya4A，za4A)以及第二铲尖坐标P4B′(xa4B，ya4B，za4B)以第二轴AX2的坐标P3(xa3，ya3，za3)作为基准。根据图19可知，车辆主体坐标系COM中的第一铲尖9T1的第一铲尖坐标P4A(xatA，yatA，zatA)能够使用坐标P3(xa3，ya3，za3)与第一铲尖坐标P4A′(xa4A，ya4A，za4A)，根据式(16)、式(17)以及式(18)而求出。

[数16]

xatA＝xa3-xa4A…(16)

[数17]

yatA＝ya3-ya4A…(17)

[数18]

zatA＝za3-za4A…(18)

根据图20可知，车辆主体坐标系COM中的第二铲尖9T2的第二铲尖坐标P4B(xatB，yatB，zatB)能够使用坐标P3(xa3，ya3，za3)与第二铲尖坐标P4A′(xa4B，ya4B，za4B)，根据式(19)、式(20)以及式(21)而求出。若获得第一铲尖坐标P4A(xatA，yatA，zatA)以及第二铲尖坐标P4B(xatB，yatB，zatB)，则能够根据这些坐标求出铲尖矢量B。

[数19]

xatB＝xa3-xa4B…(19)

[数20]

yatB＝ya3-ya4B…(20)

[数21]

zatB＝za3-za4B…(21)

处理部44在步骤S2中根据前述的方法求出铲尖矢量B，之后使处理进入步骤S3。在步骤S3中，处理部44使用在步骤S2中求出的铲尖矢量B与目标面70的法线矢量N，求出作为目标回转信息的目标转动角度α。接下来，对求出目标转动角度α的方法进行说明。

图21是用于对求出目标转动角度α的方法进行说明的俯视图。图22是用于对车辆主体坐标系COM中的单位矢量进行说明的图。图23以及图24是用于对铲尖矢量B以及目标铲尖矢量B′进行说明的图。图25是用于对目标转动角度α、β进行说明的图。

在图23、图24以及图25中，圆C表示以回转中心轴作为中心而使上部回转体3回转的情况下的、铲斗9的任意的点的轨迹。圆C上的虚线表示铲斗9进入目标面70的内侧时的轨迹。圆C上的黑点表示轨迹与目标面70相交的点。在图24中，矢量ez的起点虽位于目标面70的线上，但这是用于进行说明的图示，实际上，液压挖掘机100的Za轴、即矢量ez的起点位于离开目标面70的位置。另外，铲尖矢量B的起点以及目标铲尖矢量B′的起点虽也位于目标面70的线上，但这是用于进行说明的图示，两个矢量的起点也可以位于离开目标面70的位置。在图24中，铲尖矢量B不与目标面70正对，但图示了在根据规定的目标转动角度使包含工作装置2的上部回转体3回转时，目标铲尖矢量B′与目标面70正对的情况。

在求出目标转动角度α的情况下，在本实施方式中使用铲尖矢量B和目标铲尖矢量B′。在使上部回转体3回转从而工作装置2以及安装于该工作装置2的铲斗9从当前的位置以角度-α回转时，目标面70的法线矢量N与铲尖矢量B正交。该目标面70作为液压挖掘机100的目标工作对象由操作人员预先选择。

以目标面70的法线矢量N与铲尖矢量B正交时的铲尖矢量B作为目标铲尖矢量B′。图21所示的单位矢量ez是图22所示的车辆主体坐标系COM的Za轴方向上的单位矢量。单位矢量ez与车辆主体坐标系COM的Xa轴方向上的单位矢量ex以及Ya轴方向上的单位矢量ey形成|ex|＝|ey|＝|ez|＝1的关系。车辆主体坐标系COM的Za轴是包含具有铲斗9的工作装置2在内的上部回转体3的回转中心轴。因此，单位矢量ez是包含回转中心轴的方向的信息。图21所示的圆C表示从Za轴方向观察液压挖掘机100以及目标面70、且以回转中心轴作为中心而使上部回转体3回转后的情况下的、铲斗9的任意的点的轨迹。圆C上的虚线表示铲斗9进入目标面70的内侧时的轨迹。圆C上的黑点表示轨迹与目标面70相交的点。

当目标铲尖矢量B′与目标面70的法线矢量N正交时，式(22)成立。即，目标铲尖矢量B′与法线矢量N的内积为0。此时，在目标面70中，铲尖矢量B、目标铲尖矢量B′、法线矢量N、单位矢量ex之间的关系如图23以及图24所示。另外，根据与矢量的旋转相关的罗德里格斯的旋转公式，能够如式(23)那样表示铲尖矢量B、目标铲尖矢量B′与单位矢量ex之间的关系。

[数22]

$\stackrel{\&RightArrow;}{B^{\&prime;}}\&perp;\stackrel{\&RightArrow;}{N}\&DoubleLeftRightArrow;\stackrel{\&RightArrow;}{B^{\&prime;}}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{N}=0...\left(22\right)$

[数23]

$\stackrel{\&RightArrow;}{B^{\&prime;}}=\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{B})+[\stackrel{\&RightArrow;}{B}-\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{B})]\cos (-\mathrm{\&alpha;})-(\stackrel{\&RightArrow;}{B}\&times;\stackrel{\&RightArrow;}{e_z})\sin (-\mathrm{\&alpha;})...\left(23\right)$

根据式(22)以及式(23)获得式(24)。整理式(24)而获得式(25)。式(25)中的P、Q以及R分别如式(26)所示，为了根据式(25)求出目标转动角度α，P、Q、R需要满足式(27)的关系式。式(25)能够根据三角函数的合成公式改写为式(28)所示的形式。在该情况下，式(27)所示的关系成立。换句话说，满足式(27)表示目标转动角度α为实数解。式(28)中的满足以及 根据式(28)，如式(29)所示那样求出目标转动角度α。

[数24]

$\begin{array}{c}0=(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{N})(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{B})+[\stackrel{\&RightArrow;}{B}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{N}-(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{N})(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{B})]\cos \mathrm{\&alpha;}+(\stackrel{\&RightArrow;}{B}\&times;\stackrel{\&RightArrow;}{e_z})\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{N}\sin \mathrm{\&alpha;}\\ \stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;(\stackrel{\&RightArrow;}{N}\&times;\stackrel{\&RightArrow;}{B})\sin \mathrm{\&alpha;}+[\stackrel{\&RightArrow;}{N}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{B}-(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{N})(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{B})]\cos \mathrm{\&alpha;}=-(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{N})(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{B})\end{array}...\left(24\right)$

[数25]

Psinα+(Q+R)cosα＝R…(25)

[数26]

$\left\{\begin{array}{c}P=\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;(\stackrel{\&RightArrow;}{N}\&times;\stackrel{\&RightArrow;}{B})\\ Q=\stackrel{\&RightArrow;}{N}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{B}\\ R=-(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{N})(\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{B})\end{array}\right....\left(26\right)$

[数27]

$\left|\frac{R}{\sqrt{P^2+{(Q+R)}^2}}\right|\&le;1...\left(27\right)$

[数28]

$\sin (\mathrm{\&alpha;}+\mathrm{\&phi;})=\frac{R}{\sqrt{P^2+{(Q+R)}^2}}...\left(28\right)$

[数29]

$\mathrm{\&alpha;}=\arcsin \frac{R}{\sqrt{P^2+{(Q+R)}^2}}-\mathrm{\&phi;}...\left(29\right)$

对于目标转动角度α，在P为0以上的情况下，能够根据式(30)求出，在P小于0的情况下，能够根据式(31)求出。此外，通过以β＝-α的方式替换而获得式(32)以及式(33)。式(32)是P为0以上的情况下的β，式(33)是P小于0的情况下的β。需要说明的是，β也可以是目标转动量的候补，是目标转动角度，且是目标回转信息。在本实施方式中，以下酌情将目标转动角度α称作第一目标转动角度α，将目标转动角度β称作第二目标转动角度β。第一目标转动角度α是第一目标回转信息，第二目标转动角度β是第二目标回转信息。如图25所示，第一目标转动角度α与第二目标转动角度β是以当前的铲尖矢量B的方向作为中心而分成两部分的关系。

[数30]

$\mathrm{\&alpha;}=\arcsin \frac{R}{\sqrt{P^2+{(Q+R)}^2}}-\arcsin \frac{Q+R}{\sqrt{P^2+{(Q+R)}^2}},P\&GreaterEqual;0...\left(30\right)$

[数31]

$\mathrm{\&alpha;}=\arcsin \frac{R}{\sqrt{P^2+{(Q+R)}^2}}+\arcsin \frac{Q+R}{\sqrt{P^2+{(Q+R)}^2}}-\mathrm{\&pi;},P<0...\left(31\right)$

[数32]

$\mathrm{\&beta;}=-\arcsin \frac{R}{\sqrt{P^2+{(Q+R)}^2}}-\arcsin \frac{Q+R}{\sqrt{P^2+{(Q+R)}^2}}-\mathrm{\&pi;},P\&GreaterEqual;0...\left(32\right)$

[数33]

$\mathrm{\&beta;}=-\arcsin \frac{R}{\sqrt{P^2+{(Q+R)}^2}}+\arcsin \frac{Q+R}{\sqrt{P^2+{(Q+R)}^2}},P<0...\left(33\right)$

处理部44使用单位矢量ez、目标面70的法线矢量N以及在步骤S2求出的铲尖矢量B，根据前述的式(26)以及式(30)，使用式(33)求出第一目标转动角度α以及第二目标转动角度β。单位矢量ez、目标面70的法线矢量N存储于图6所示的显示控制装置39的存储部43。求出第一目标转动角度α以及第二目标转动角度β之后，处理部44使用任一方来确定是否对正对罗盘仪73的显示状态进行控制。

图26是用于对选择在正对罗盘仪73的显示中使用的第一目标转动角度α或者第二目标转动角度β的方法进行说明的俯视图。图27～图29是示出液压挖掘机100与目标面70之间的关系的图。图30是示出正对罗盘仪73的图。

图26所示的圆C表示从Za轴方向观察液压挖掘机100与目标面70、且以回转中心轴作为中心而使上部回转体3回转后的情况下的铲斗9的任意的点的轨迹。另外，相对于Xa轴，以箭头表示由第一目标转动角度α形成的方向。同样地，相对于Xa轴，以箭头表示由第二目标转动角度β形成的方向。除此之外，关于图26的详细内容之后叙述。

处理部44在选择使用于正对罗盘仪73的显示的第一目标转动角度α或者第二目标转动角度β时，确定第一角度γ1以及第二角度γ2。首先，使4条假想线LN1、LN2、LN3、LN4从回转中心轴(Za轴)上的任意的点(任意点)向目标面70的多个(在本实施方式中是四个)端部70T1、70T2、70T3、70T4以作为与任意点相同的Za轴方向的坐标为条件而延伸。换句话说，在从Za轴方向将目标面70与液压挖掘机100作为二维平面观察的状态下，使假想线LN1、LN2、LN3、LN4从Za轴向目标面70的多个端部70T1、70T2、70T3、70T4延伸。在图26所示的例子中，目标面70是四边形，该四边形的顶点是端部。目标面70是通过对多个多面三角形以将各个多面三角形面的斜率视为大致相同而集合为一体得到的四边形的目标面70，但目标面70也可以是三角形或者五边形之类的多边形。即便目标面70是三角形或者五边形，如上所述，也能够使假想线LN1、LN2、LN3、LN4向端部延伸。

此外，确定相对于回转中心轴(Za轴)垂直且向液压挖掘机100的前方延伸的前方线。前方线是液压挖掘机100的局部坐标系(Xa-Ya-Za)中的作为前后方向轴的Xa轴的前方、即Xa轴的工作装置2侧的部分。分别求出在从回转中心轴(Za轴)侧观察时，四条假想线LN1、LN2、LN3、LN4中的各假想线与前方线(Xa轴)形成的角度。这里，从上方观察液压挖掘机100并且以Xa轴为基准，以Za轴作为中心将左旋定义为正方向，将右旋定义为负方向。

采用求出的多个(在本实施方式中是四个)角度中的最大值与最小值。最大值是第一角度γ1，最小值是第二角度γ2。在图26所示的情况下，如上所述，以Xa轴为基准，以Za轴作为中心将左旋定义为正方向，将右旋定义为负方向，因此，与第二角度γ2相比，第一角度γ1的角度的绝对值较大，但在大小关系方面，第一角度γ1比第二角度γ2小。换句话说，在图26所示的例子中，在最小值是第一角度γ1且最大值是第二角度γ2的情况下，形成第一角度γ1时的目标面70的端部是端部70T1。另外，在最小值是第一角度γ1且最大值是第二角度γ2的情况下，形成第二角度γ2时的目标面70的端部是端部70T2。图26所示的例子示出选择端部70T1、70T2的情况。连结端部70T1与70T2的边70La是构成目标面70的一条边。

使用图26对第一角度(以下，酌情称作第一方向角)γ1进一步进行说明。第一方向角γ1是Xa轴与假想线(以下，酌情称作第一直线)LN1所成的角度，所述Xa轴与回转中心轴即Za轴正交，并且方向与工作装置2的动作平面平行，所述假想线LN1从自Za轴侧观察目标面70时的一端部70T1连结Za轴。在本实施方式中，工作装置2的动作平面是由液压挖掘机100的车辆主体坐标系的Xa轴与Za轴形成的平面。因此，在本实施方式中，与Za轴正交并且与工作装置2的动作平面平行的方向是液压挖掘机100的车辆主体坐标系的Xa轴方向。第二角度(以下，酌情称作第二方向角)γ2是Xa轴与假想线(以下，酌情称作第二直线)直线LN2所成的角度，该直线LN2从自Za轴侧观察目标面70时的另一端部70T2连结Za轴。

这样，第一角度γ1是Xa轴与穿过Za轴以及目标面70的各个端部70T1、70T2、70T3、70T4的各条假想线LN1、LN2、LN3、LN4所成的角度中的、考虑角度正负进行比较时最小的角度。第二角度是Xa轴与各条假想线LN1、LN2、LN3、LN4所成的角度中的、考虑角度正负进行比较时最大的角度。在本实施方式中，第一角度γ1的绝对值比第二角度γ2的绝对值大。在本实施方式中，也可以构成为，Xa轴与穿过Za轴以及目标面70的各个端部70T1、70T2、70T3、70T4的各条假想线LN1、LN2、LN3、LN4所成的角度中的、绝对值最大的角度是第一角度γ1或者第二角度γ2的任一方，绝对值最小的角度是另一方。

图27所示的三个例子中的一例是液压挖掘机100位于a位置的情况。当从Za轴侧观察目标面70时，利用前述的方法选择的端部是端部70T1b以及端部70T2，前者是第一端部，后者是第二端部。与此相对，在液压挖掘机100位于b位置的情况下，当从目Za轴侧观察标面70时，利用前述的方法选择的端部是端部70T1a以及端部70T2，前者是第一端部，后者是第二端部。

图28所示的例子示出设计面70包围液压挖掘机100的三方的情况。在该情况下，液压挖掘机100位于被设计面70包围的d位置，与前述的液压挖掘机100位于a位置的情况相同，在从Za轴侧观察目标面70的情况下，使作为假想线的第一直线LN1以及第二直线LN2从回转中心轴(Za轴)上的任意的点(任意点)向目标面70的端部(图28中所示的黑点)以作为与任意点相同的Za轴方向的坐标为条件而延伸，求出第一角度γ1或者第二角度γ2。其结果，在以Xa轴(矢量ex)为基准使由第一角度γ1或者第二角度γ2形成的第一直线LN1或者第二直线LN2延伸时，存在端部70T1以及端部70T2。端部70T1是第一端部，端部70T2是第二端部。图28所示的例子并非示出第一角度γ1与第二角度γ2相同的情况，仅示出设计面70包围液压挖掘机100的三方的情况。

图27所示的三个例中的一例是液压挖掘机100位于c位置的情况，换句话说，是液压挖掘机100位于目标面70上方的情况。另外，图29所示的例子示出设计面70包围液压挖掘机100的整周的情况。需要说明的是，在液压挖掘机100位于d或者e位置的情况下，处理部44进行判断液压挖掘机100的周围是否被目标面70包围的处理。

处理部44根据液压挖掘机100的Za轴的位置信息和Xa轴的位置信息以及目标面70的位置信息，求出第一方向角γ1以及第二方向角γ2。并且，处理部44根据第一方向角γ1以及第二方向角γ2选择第一目标转动角度α或者第二目标转动角度β的任一方作为用于显示正对罗盘仪73的信息。显示正对罗盘仪73包含改变正对罗盘仪73的显示形态、确定指针73I的斜率以及使指针73I移动等。接下来，对该方法进行说明。

首先，定义由第一方向角γ1以及第二方向角γ2确定的针对目标面70的方向角范围。如图26所示，方向角范围是由第二方向角γ2以及第一方向角γ1形成的角度之中的范围。在第一目标转动角度α以及第二目标转动角度β双方包含于该方向角范围的情况下，处理部44比较第一目标转动角度α以及第二目标转动角度β的绝对值的大小。例如，若第二目标转动角度β的绝对值比第一目标转动角度α的绝对值大，即|α|≤|β|的关系成立，则处理部44选择第一目标转动角度α。若第二目标转动角度β的绝对值比第一目标转动角度α的绝对值小、即|α|＞|β|的关系成立，则处理部44选择第二目标转动角度β。处理部44将所选择的目标转动角度作为目标转动量、即目标回转信息而用于正对罗盘仪73的显示。

在仅第一目标转动角度α包含于前述的方向角范围的情况下，处理部44选择第一目标转动角度α作为目标回转信息而使用于正对罗盘仪73的显示。图26所示的例子与此相当。换句话说，仅第一目标转动角度α包含于由第一方向角γ1以及第二方向角γ2确定的针对目标面70的方向角范围，第二目标转动角度β在方向角范围之外。另一方面，在仅第二目标转动角度β包含于前述的方向角范围的情况下，处理部44选择第二目标转动角度β使用于正对罗盘仪73的显示。

在第一目标转动角度α以及第二目标转动角度β双方均不包含于前述的方向角范围的情况下，处理部44根据式(34)选择第一目标转动角度α或者第二目标转动角度β的任一方。在式(34)中，θ1是第一方向角γ1，θ2是第二方向角γ2。处理部44求出第一方向角γ1与第一目标转动角度α之差，并且还求出第二方向角γ2与第一目标转动角度α之差。进而，处理部44比较求出的两个差的大小，选择较小的一方。这里，将所选择的一方作为第一选择。此外，处理部44求出第一方向角γ1与第二目标转动角度β之差，并且还求出第二方向角γ2与第二目标转动角度β之差。处理部44比较求出的两个差的大小，选择较小的一方。这里，将所选择的一方作为第二选择。进而，处理部44比较第一选择与第二选择的大小。

换句话说，比较(θ1-α)与(θ2-α)中较小的一方和(θ1-β)与(θ2-β)中较小的一方。比较的结果是，若式(34)成立，则处理部44选择第一目标转动角度α作为目标回转信息而使用于正对罗盘仪73的显示，若式(34)不成立，则处理部44选择第二目标转动角度β作为目标回转信息而使用于正对罗盘仪73的显示。

[数34]

$\underset{i=\mathrm{1,2}}{\min }|\mathrm{\&theta;i}-\mathrm{\&alpha;}|\&le;\underset{i=\mathrm{1,2}}{\min }|\mathrm{\&theta;i}-\mathrm{\&beta;}|...\left(34\right)$

图27所示的三个例子中一例是液压挖掘机100位于c所示的位置的情况。即，在液压挖掘机100位于目标面70的上方的情况下，针对目标面70的方向角范围被视作全方向。在该情况下，处理部44执行与第一目标转动角度α以及第二目标转动角度β双方均包含于前述的方向角范围的情况相同的处理，选择第一目标转动角度α或者第二目标转动角度β的任一方作为目标回转信息而使用于正对罗盘仪73的显示。如图29所示，对于目标面70包围液压挖掘机100的周围的情况，与液压挖掘机100位于目标面70的上方的情况同样地进行处理。换句话说，处理部44进行与第一目标转动角度α以及第二目标转动角度β双方均包含于前述的方向角范围的情况相同的处理，选择第一目标转动角度α或者第二目标转动角度β的任一方。其结果，处理部44选择第一目标转动角度α或者第二目标转动角度β的任一方作为目标回转信息而使用于正对罗盘仪73的显示。

在选择第一目标转动角度α或者第二目标转动角度β的任一方作为用于显示正对罗盘仪73的目标回转信息之后，处理部44进入步骤S4，将与所选择的目标回转信息对应的图像、具体而言是正对罗盘仪73显示于图6所示的显示部42。在该情况下，处理部44使目标铲尖矢量B′的方向相当于正对罗盘仪73的正对记号73M的位置，并以显示与当前的铲尖矢量B的方向对应的指针73I的顶部73IT的位置的方式以使指针73I旋转后的状态进行显示。例如，在选择第一目标转动角度α作为目标回转信息的情况下，如图30所示，指针73I相对于正对记号73M倾斜第一目标转动角度α。在选择第二目标转动角度β作为目标回转信息的情况下，如图30所示，指针73I相对于正对记号73M旋转第二目标转动角度β。

图31是示出目标面70、单位矢量ez、法线矢量N之间的关系的图。图32是示出无法求出目标转动角度的情况(无解状态)的一例的概念图。图32示出从侧方观察在使包含工作装置2的上部回转体3回转时铲斗9的任意位置描绘的轨迹时的、回转平面TCV与目标面70之间的关系。如后所述，图33示出无法求出目标回转信息的情况下的正对罗盘仪73的显示例的图。图34b以及图34b是示出无法求出目标转动角度的情况或者无法确定目标转动角度的情况(不定解状态)的一例的概念图。

在本实施方式中，在单位矢量ez与法线矢量N之间的关系不满足前述的式(27)的情况下，在数学方面无法求出目标回转信息(无解状态)。该无解状态是如下状态：铲斗9是倾转铲斗，即使铲斗9绕倾转销17大幅转动，且在该状态下使上部回转体3回转，铲尖9T的铲尖矢量B与目标面70的法线矢量N也不会正交。图32示出这样的状态。图32是示出无法求出第一目标转动角度以及第二目标转动角度的情况(无解状态)的一例的概念图，说明了从侧方观察在使包含工作装置2的上部回转体3回转时铲斗9的任意位置描绘的轨迹时的、回转平面与目标面之间的关系。根据图32可知，在无解状态下，铲尖矢量B不与目标面70平行。换言之，在无解状态下，铲尖矢量B与目标面70的法线矢量不正交，在图32这样的情况下，在数学方面无法求出目标回转信息。

另外，在不满足由式(35)确定的关系的情况下，目标回转信息无法确定为恒定值(不定解状态)。图31示出X、Za轴(矢量ez)、目标面70的法线矢量N之间的关系。式(35)中的X预先确定。X是包含工作装置2的上部回转体3的回转中心轴即Za轴与目标面70的法线矢量N可视为平行的程度的大小。

数35

$\frac{|\stackrel{\&RightArrow;}{e_z}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{N}|}{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{N}\right|}>\cos \left(X\right)...\left(35\right)$

在目标回转信息为不定解状态的情况下，铲斗9的铲尖9T始终与目标面70正对，因此，示出指针73I进行包含工作装置2的上部回转体3等的操作的引导本身失去意义。图34a以及图34b是示出无法求出第一目标转动角度以及第二目标转动角度的情况(不定解状态)的一例的概念图。如图34a所示，液压挖掘机100位于目标面70的上方，铲斗9的铲尖矢量B与目标面70平行。换言之，铲尖矢量B与目标面70的法线矢量N正交。在这样的情况下，目标回转信息因变为不定解状态而无法求出。

在铲斗9是倾转铲斗的情况下，从图34a的状态到图34b所示那样，使铲斗9绕倾转销17转动，使铲尖矢量B不与目标面70平行。在该状态下，即便使上部回转体3回转，铲尖矢量B也不会与目标面70的法线矢量N正交，目标回转信息依然是不定解状态，无法求出。

因此，处理部44使与显示于显示输入装置38的显示部42的目标回转信息对应的图像的显示形态与目标回转信息确定为恒定值时的显示形态不同。在本实施方式中，如图33所示，处理部44使正对罗盘仪73变灰。通过这样做，操作人员能够直观地识别正对罗盘仪73没有显示原本的信息即目标回转信息。即，如图33所示，通过处理部44使正对罗盘仪73变灰，由此操作人员能够掌握正对罗盘仪73没有显示包含工作装置2的上部回转体3应回转的角度。此时，也可以使指针73I的动作停止。若如此，操作人员更容易集中于作业。

接下来，对目标回转信息无法在数学方面求出、换句话说无解状态进行详细说明。在无法求出目标回转信息的情况下，无法利用指针73I的旋转来引导包含工作装置2的上部回转体3等的操作。无法求出目标回转信息的情况例如是，如图32所示，从侧方观察铲尖矢量B的前端描绘的轨迹时的回转平面TCV与目标面70不交叉的情况。例如，当利用铲斗9的倾转功能使铲斗9倾斜导致铲斗倾斜角度θ4过大时，形成图32的状态，无法获得目标回转信息。在这样的情况下，与目标回转信息无法确定为恒定值的不定解状态相同，处理部44使显示于显示部42的正对罗盘仪73的显示形态与求出目标回转信息时的显示形态不同。在本实施方式中，正对罗盘仪73变灰。通过这样做，操作人员能够直观地识别正对罗盘仪73没有显示原本的信息即目标回转信息。即，通过如图33那样使正对罗盘仪73变灰，能够掌握正对罗盘仪73没有显示包含工作装置2的上部回转体3应回转的角度。此时，也可以使指针73I的动作停止。若如此，则操作人员更容易集中于作业。

在本实施方式中，处理部44在改变显示于显示部42的画面42P的正对罗盘仪73的形态时，例如也可以同时采用基于声音的告知。在该情况下，例如，处理部44在铲斗9的铲尖9T与目标面70正对之前，从图6所示的发声装置46以规定的间隔通过声音进行告知，随着铲尖矢量B与目标面70接近平行而缩短声音的间隔。并且，铲斗9的铲尖9T与目标面70正对后，处理部44连续地以规定时间通过声音进行告知，之后停止声音的告知。若如此，则不仅是基于正对罗盘仪73的视觉，液压挖掘机100的操作人员还能够通过基于声音的听觉、即基于正对罗盘仪73的视觉和基于声音的听觉双方来识别铲斗9的铲尖9T与目标面70的正对，因此作业的效率进一步提高。

在铲斗9是倾转铲斗的情况下，铲斗9的铲尖列线LBT的方向的自由度增加，用于显示正对罗盘仪73的指针73I的运算变繁琐。在本实施方式中，显示系统101根据铲尖矢量B、目标面70的法线矢量N、包含工作装置2的上部回转体3的回转中心轴即Za轴方向的单位矢量ez而求出作为目标回转信息、的第一目标转动角度α以及第二目标转动角度β。这样，通过使用铲斗9的铲尖矢量B，即便铲斗9是倾转铲斗，显示系统101也能够容易地计算为了使铲尖9T相对于目标面70正对所需要的目标转动角度。

另外，通过使用铲斗9的铲尖矢量B，即便铲斗9是具有倾转功能的倾转铲斗且以第二轴AX2作为中心而转动并倾斜，或即便铲斗9不具有倾转功能，显示系统101都能够正确地将使铲尖9T相对于目标面70正对所必需的目标转动角度显示于正对罗盘仪73。其结果，显示系统101能够利用操作人员容易直观地理解的方式提供用于辅助工作装置2的操作的信息。因此，例如，即便是不熟悉倾转铲斗的操纵的操作人员，只要按照正对罗盘仪73的显示对上部回转体3进行回转操作，就能够容易地使铲斗9的铲尖9T与目标面70正对。这样，显示系统101能够向液压挖掘机100的操作人员提示用于使铲斗9的铲尖9T与目标面正对的确切的信息。

在仅考虑目标面70的方向(倾斜)的情况下，若根据铲斗9的铲尖列线LBT的方向、即铲尖矢量B的方向求出铲斗9的铲尖9T变为与目标面70正对的目标转动角度，一般，其实数解包括重解在内求出两个。它们是第一目标转动角度α以及第二目标转动角度β。显示系统101根据由第一方向角γ1以及第二方向角γ2确定的针对目标面70的方向角范围，选择第一目标转动角度α或者第二目标转动角度β的任一方作为目标回转信息。通过这样做，显示系统101能够为具有有限区域的目标面70选出准确且表示更少转动量的目标回转信息，因此，操作人员能够根据正对罗盘仪73所示的指针73I利用不产生浪费的最小回转量使铲斗9的铲尖9T与目标面70正对。这样，显示系统101能够向液压挖掘机100的操作人员提供用于使铲斗9的铲尖9T与目标面正对的确切的信息。

以上，虽说明了本实施方式，但并不利用前述的内容限定本实施方式。另外，前述的结构要素包含本领域技术人员容易想到的结构要素、实质上相同的结构要素、以及所谓的等同范围内的结构要素。并且，前述的结构要素能够适当组合。并且，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、替换或者变更。

例如，各引导画面的内容不限定于前述的内容，也可以适当地变更。另外，显示控制装置39的功能的一部分或者全部也可以由配置在液压挖掘机100的外部的计算机执行。显示输入装置38的输入部41不限于触摸面板式，也可以是硬键(hardkey)或者开关等操作部件。即，显示输入装置38也可以采用显示部42与输入部41分离的构造。

在前述的实施方式中，工作装置2具有斗杆6、动臂7以及铲斗9，但工作装置2不限于此。例如，斗杆6也可以是偏置主臂。另外，铲斗9不限于倾转铲斗，也可以是不具有倾转功能的铲斗。

在前述的实施方式中，利用第一行程传感器18A、第二行程传感器18B以及第三行程传感器18C之类的检测机构来检测斗杆6、动臂7、铲斗9的姿态以及位置，但检测机构不限于这些。例如，作为检测机构，也可以配备检测斗杆6、动臂7、铲斗9的倾斜角度的角度传感器。

在前述的实施方式中，如图16所示，采用第三轴AX3与第二轴AX2正交的构造的工作装置2，但也可以是第三轴AX3与第二轴AX2不正交的构造的工作装置2。在该情况下，只要将所需的工作装置数据存储于存储部43，就能够向液压挖掘机100的操作人员提示用于使铲斗9的铲尖9T与目标面正对的确切的信息。

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来检测铲斗倾斜角度θ4，但不限定于此。例如，也可以使用检测倾转油缸13的行程长度的行程传感器代替铲斗倾斜传感器18D来检测铲斗倾斜角度θ4。在该情况下，显示控制装置39、更具体而言是处理部44根据该行程传感器检测到的倾转油缸13、13的行程长度而求出作为铲斗倾斜角度θ4的、铲斗9的铲尖9T或者铲尖列9TG相对于第三轴AX3的倾斜角度。

附图标记说明

1：车辆主体

2：工作装置

3：上部回转体

4：驾驶室

5：行驶装置

6：斗杆

7：动臂

8：铲斗

8：连结部件

9、9a、9b：铲斗

9B、9Ba：铲

9T、9Ta、9TC：铲尖

9T1：第一铲尖

9T2：第二铲尖

9TG、9TGa：铲尖列

10：斗杆油缸

11：动臂油缸

12：铲斗油缸

13：倾转油缸

14：斗杆销

15：动臂销

16：铲斗销

17：倾转销

19：位置检测部

21、22：天线

25：操作装置

26：工作装置用电子控制装置

27：车辆控制装置

35：工作装置侧存储部

36：运算部

37：比例控制阀

37W：工作用控制阀

37D：行驶用控制阀

38：显示输入装置

39：显示控制装置

41：输入部

42：显示部

43：存储部

44：处理部

70：设计面

70T1：一端部

70T2：另一端部

73：正对罗盘仪

73I：指针

100：液压挖掘机

101：显示系统

B：铲尖矢量

B′：目标铲尖矢量

ez：单位矢量

LBT：铲尖列线

N：法线矢量

α：第一目标转动角度

β：第二目标转动角度

γ1：第一方向角

γ2：第二方向角

Claims (9)

1.一种挖掘机械的显示系统，其使用于挖掘机械，该挖掘机械能够使包含工作装置的上部回转体以规定的回转中心轴作为中心而回转，所述工作装置具有铲斗，

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以及姿态相关的信息；

存储部，其至少存储表示工作对象的目标形状的目标面的位置信息；以及

处理部，其基于包含所述铲斗的铲尖的方向的信息、包含与所述目标面正交的方向的信息、包含回转中心轴的方向的信息，求出使所述铲斗的铲尖与所述目标面正对所必需的第一目标回转信息以及第二目标回转信息，所述铲斗的铲尖的方向根据与所述挖掘机械的当前位置以及姿态相关的信息而求出，所述第一目标回转信息以及第二目标回转信息表示包含所述工作装置在内的所述上部回转体的回转量，

所述处理部根据所获得的所述第一目标回转信息和所述第二目标回转信息、以及第一角度和第二角度，选择所述第一目标回转信息或者所述第二目标回转信息，并将与所选择的一方对应的图像显示于显示装置的画面，

所述第一角度与所述第二角度分别是与所述回转中心轴正交并且与所述工作装置的动作平面平行的轴和穿过所述回转中心轴以及所述目标面的各个端部的各条假想线所成的角度中的最小值和最大值。

2.根据权利要求1所述的挖掘机械的显示系统，其中，

在所述挖掘机械存在于所述目标面的上方的情况下或者所述挖掘机械的周围被所述目标面包围的情况下，所述处理部选择所述第一目标回转信息或者所述第二目标回转信息中的、绝对值较大的一方。

3.根据权利要求1或2所述的挖掘机械的显示系统，其中，

在无法确定所述目标回转信息的情况或者无法求出所述目标回转信息的情况下，所述处理部使显示于所述显示装置的与所述目标回转信息对应的图像的显示形态与所述目标回转信息确定或者能够求出所述目标回转信息时的图像的显示形态不同。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述处理部使显示于所述显示装置的画面的所述图像的形态在所述铲斗的所述铲尖与所述目标面正对之前和正对之后不同。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的挖掘机械的显示系统，其中，

所述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，从而使铲尖相对于与所述第一轴以及所述第二轴正交的第三轴倾斜，

所述挖掘机械的显示系统还具有检测所述铲斗的倾斜角度的铲斗倾斜检测部，

所述处理部根据所述铲斗的倾斜角检测部检测到的所述铲斗的倾斜角度以及与所述挖掘机械的当前位置以及姿态相关的信息而求出所述铲斗的铲尖的方向。

6.一种挖掘机械的显示系统，其使用于挖掘机械，该挖掘机械能够使包含工作装置的上部回转体以规定的回转中心轴作为中心而回转，所述工作装置具有铲斗，

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以及姿态相关的信息；

存储部，其至少存储表示工作对象的目标形状的目标面的位置信息；以及

处理部，其基于包含所述铲斗的铲尖的方向的信息、包含与所述目标面正交的方向的信息、包含回转中心轴的方向的信息，求出使所述铲斗的铲尖与所述目标面正对所必需的第一目标回转信息以及第二目标回转信息，所述铲斗的铲尖的方向根据与所述挖掘机械的当前位置以及姿态相关的信息而求出，所述第一目标回转信息以及第二目标回转信息表示包含所述工作装置在内的所述上部回转体的回转量，

所述处理部根据所获得的所述第一目标回转信息和所述第二目标回转信息、以及第一角度和第二角度，选择所述第一目标回转信息或者所述第二目标回转信息，将与所选择的一方对应的图像和与所述挖掘机械对应的图像以及与所述目标面对应的图像一并显示于显示装置的画面，所述第一角度与所述第二角度分别是与所述回转中心轴正交并且与所述工作装置的动作平面平行的轴和穿过所述回转中心轴以及所述目标面的各个端部的各条假想线所成的角度中的最小值和最大值，所述处理部使显示于所述显示装置的画面的所述图像的形态在所述铲斗的所述铲尖与所述目标面正对之前和正对之后不同。

7.一种挖掘机械，包括：

上部回转体，其安装有具有铲斗的工作装置，以规定的回转中心轴为中心而回转；

行驶装置，其配备在所述上部回转体的下方；以及

权利要求1～6中任一项所述的挖掘机械的显示系统。

8.一种挖掘机械的显示方法，其使用于挖掘机械，该挖掘机械能够使包含工作装置的上部回转体以规定的回转中心轴作为中心而回转，所述工作装置具有铲斗，

在所述挖掘机械的显示方法中，

基于包含所述铲斗的铲尖的方向的信息、包含与所述目标面正交的方向的信息、包含回转中心轴的方向的信息，求出使所述铲斗的铲尖与所述目标面正对所必需的第一目标回转信息以及第二目标回转信息，所述铲斗的铲尖的方向根据与所述挖掘机械的当前位置以及姿态相关的信息而求出，所述第一目标回转信息以及第二目标回转信息表示包含所述工作装置在内的所述上部回转体的回转量，

根据所获得的所述第一目标回转信息和所述第二目标回转信息、以及第一角度和第二角度，选择所述第一目标回转信息或者所述第二目标回转信息，并将与所选择的一方对应的图像显示于显示装置的画面，

所述第一角度与所述第二角度分别是与所述回转中心轴正交并且与所述工作装置的动作平面平行的轴和穿过所述回转中心轴以及所述目标面的各个端部的各条假想线所成的角度中的最小值和最大值。

9.根据权利要求8所述的挖掘作业的显示方法，其中，

在所述挖掘机械存在于所述目标面的上方的情况下或者所述挖掘机械的周围被所述目标面包围的情况下，选择所述第一目标回转信息或者所述第二目标回转信息中的、绝对值较大的一方。