CN106170596A - 作业机械的校正装置及作业机械的作业装置参数的校正方法 - Google Patents

Abstract

作业机械的校正装置具备：作业装置参数取得部(86)，其取得构成第一驱动部的部件及铲斗的作业装置参数；计测值取得部(83A)，其取得由外部计测装置计测到的第一驱动部及铲斗的计测值；作业装置参数取得部(86)，其取得构成第一驱动部的部件及铲斗的作业装置参数；校正部(88、89)，其基于由计测值取得部(83A)取得的铲斗的基准点的计测值，对构成第一驱动部的部件及铲斗的作业装置参数进行校正；校正区域选择部(90)，其在铲斗的转动角的变化相对于铲斗的转动角信息的变化成规定关系的第一区域和变化相对于第一区域增大的第二区域中，选择第一区域作为校正区域。

Description

作业机械的校正装置及作业机械的作业装置参数的校正方法

技术领域

本发明涉及一种作业机械的校正装置及作业机械的作业装置参数的校正方法。

背景技术

以往，已知一种具备对作业装置的作业点的当前位置进行检测的位置检测装置的液压挖掘机。例如，在专利文献1所公开的液压挖掘机中，基于来自GPS天线的位置信息，运算铲斗的刃尖的位置坐标。具体而言，基于GPS天线和大臂销的位置关系、大臂、小臂和铲斗各自的长度、大臂、小臂及大臂和铲斗各自的方向角等参数，运算铲斗的刃尖的位置坐标。在此，在使小臂和铲斗转动的液压缸上设置行程传感器等，利用传感器取得液压缸的伸长状态，基于传感器输出值运算小臂和铲斗的位置坐标。

这种技术能够通过利用液压挖掘机的控制器推定铲斗的刃尖位置，使铲斗的刃尖仿照设计上的挖掘面进行动作，来防止铲斗对挖掘面的侵蚀，实现高效的挖掘作业。

因此，利用液压挖掘机的控制器正确把握铲斗的刃尖位置是重要的，在专利文献1所记载的技术中，例如，利用全站仪等外部计测装置计测作业装置的铲斗的刃尖的五个姿势，基于计测到的铲斗的刃尖的计测值，校正液压挖掘机的控制器计算刃尖位置的所需的作业装置参数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2012-202061号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在所述专利文献1所记载的技术中，根据铲斗的刃尖位置校正大臂、小臂、铲斗的全部作业装置参数，因此，经过校正的作业装置参数会分别与真实值产生误差，故而存在如下问题：校正时的姿势以外的姿势下的铲斗的刃尖位置的推定精度与实际计测到的铲斗的刃尖位置的计测值相比较差，难以落入到规定的误差范围内。

本发明的目的在于提供一种能够高精度地对铲斗的刃尖的推定位置进行校正的作业机械的校正装置及作业机械的作业装置参数的校正方法。

用于解决技术问题的手段

本发明第一方式的作业机械的校正装置装备于作业机械，该作业机械具备：第一驱动部；铲斗，其转动自如地连接于所述第一驱动部；液压缸，其转动自如地连接于所述第一驱动部，驱动所述铲斗；第一连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述小臂；第二连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述铲斗；转动角检测部，其检测所述铲斗相对于所述第一驱动部的转动角信息；姿势运算部，其基于检测出的所述铲斗的转动角信息，运算所述第一驱动部及所述铲斗的姿势；推定位置运算部，其基于对构成所述第一驱动部及所述铲斗的部件设定的作业装置参数和由所述姿势运算部运算出的所述第一驱动部及所述铲斗的姿势，运算所述铲斗的基准点的推定位置；所述作业机械的校正装置校正所述作业装置参数，其特征在于，具备：计测值取得部，其取得由外部计测装置计测到的所述第一驱动部及所述铲斗的基准点的计测值；作业装置参数取得部，其取得在所述推定位置运算部中使用的构成所述第一驱动部及所述铲斗的部件的作业装置参数；校正部，其基于由所述计测值取得部取得的所述第一驱动部及所述铲斗的基准点的计测值，对构成所述第一驱动部及所述铲斗的部件的作业装置参数进行校正；校正区域选择部，其在所述铲斗的转动角的变化相对于所述转动角检测部的转动角信息的变化成规定关系的第一区域、和变化相对于所述第一区域增大的第二区域中，选择所述第一区域作为校正区域。

根据第一方式，通过设置校正区域选择部，能够使用所述铲斗的转动角的变化相对于液压缸的行程量的变化成规定关系的第一区域，对构成第一驱动部及铲斗的部件的工作装置参数进行校正，因此，能够高精度地对构成铲斗的部件的作业装置参数进行校正。

本发明第二方式的作业机械的校正装置的特征在于，在第一方式中，所述转动角检测部是检测所述液压缸的行程量的行程量检测部。

本发明第三方式的作业机械的校正装置的特征在于，在第一方式或第二方式中，所述第一区域是相对于由所述液压缸与所述第一驱动部的连接点和所述铲斗与所述第一驱动部的连接点规定的轴，所述铲斗的连接点与所述第二连杆部件所成的角的角度不足180度的区域。

本发明第四方式的作业机械的校正装置的特征在于，在第一方式至第三方式的任一方式中，所述第一驱动部、所述铲斗、所述液压缸、所述第一连杆部件及所述第二连杆部件形成将三连杆机构及四连杆机构组合而成的拖拉机构。

本发明第五方式的作业装置的特征在于，在第一方式至第四方式的任一方式中，所述校正部使设为所述作业机械的目标的目标作业位置显示在所述作业机械的显示画面上。

本发明第六方式的作业装置的校正装置装备于作业机械，该作业机械具备：小臂；铲斗，其转动自如地连接于所述小臂；液压缸，其转动自如地连接于所述小臂，驱动所述铲斗；第一连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述小臂；第二连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述铲斗；转动角检测部，其检测所述铲斗相对于所述小臂的转动角信息；姿势运算部，其基于检测出的所述铲斗的转动角信息，运算所述小臂及所述铲斗的姿势；推定位置运算部，其基于对所述小臂及所述铲斗设定的作业装置参数和由所述姿势运算部运算出的所述小臂及所述铲斗的姿势，运算所述铲斗的基准点的推定位置；所述作业机械的校正装置校正所述作业装置参数，其特征在于，具备：计测值取得部，其取得由外部计测装置计测到的所述小臂及所述铲斗的基准点的计测值；作业装置参数取得部，其取得在所述推定位置运算部中使用的所述小臂及所述铲斗的作业装置参数；校正部，其基于由所述计测值取得部取得的所述小臂及所述铲斗的基准点的计测值，校正所述小臂及所述铲斗的作业装置参数；校正区域选择部，其在所述铲斗的转动角的变化相对于所述转动角检测部的转动角信息的变化成规定关系的第一区域、和变化相对于所述第二区域增大的第二区域中，选择所述第一区域作为校正区域。

本发明第七方式的作业机械的推定位置校正方法是一种作业机械的作业装置参数的校正方法，其在作业机械中实施，该作业机械具备：第一驱动部；铲斗，其转动自如地连接于所述第一驱动部；液压缸，其转动自如地连接于所述第一驱动部，驱动所述铲斗；第一连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述第一驱动部；第二连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述铲斗；转动角检测部，其检测所述铲斗相对于所述第一驱动部的转动角信息；姿势运算部，其基于检测出的所述铲斗的转动角信息，运算所述第一驱动部及所述铲斗的姿势；推定位置运算部，其基于对构成所述第一驱动部的部件及所述铲斗设定的作业装置参数和由所述姿势运算部运算出的所述第一驱动部及所述铲斗的姿势，运算所述铲斗的基准点的推定位置；所述作业机械的作业装置参数的校正方法的特征在于，实施：使用外部计测装置取得所述第一驱动部及所述铲斗的基准点的计测位置的步骤；在所述铲斗的转动角的变化相对于所述转动角检测部的转动角信息的变化成规定关系的第一区域、和变化相对于所述第一区域增大的第二区域中，选择所述第一区域作为校正区域的步骤；在被选择的第一区域内，基于由所述外部计测装置计测到的计测值，对所述铲斗的作业装置参数进行校正的步骤。

附图说明

图1是本发明的实施方式的作业机械的立体图。

图2A是所述实施方式的作业机械的侧视示意图。

图2B是所述实施方式的作业机械的后视示意图。

图2C是所述实施方式的作业机械的俯视示意图。

图3是所述实施方式的作业机械的控制框图。

图4是表示所述实施方式的第一编码器的安装位置的侧视图。

图5是表示所述实施方式的第一编码器的结构的立体图。

图6是表示所述实施方式的磁力传感器的结构的示意图。

图7是所述实施方式的作业机械的大臂的侧视图。

图8是所述实施方式的作业机械的小臂的侧视图。

图9是所述实施方式的作业机械的小臂及铲斗的侧视图。

图10是所述实施方式的作业机械的铲斗的侧视图。

图11是所述实施方式的作业机械的液压缸的侧视图。

图12是所述实施方式的作业机械的校正装置的功能框图。

图13是表示所述实施方式的外部计测装置对作业机械的计测步骤的流程图。

图14是用于说明所述实施方式的作业机械的大臂销位置的计测方法的示意图。

图15是用于说明所述实施方式的作业机械的铲斗销位置的计测方法的示意图。

图16是用于说明所述实施方式的作业机械的铲斗的刃尖位置的计测方法的示意图。

图17是用于说明所述实施方式的作业机械的校正方法的流程图。

图18是表示所述实施方式的小臂和铲斗的连结状态的侧视图。

图19是表示所述实施方式的铲斗的转动状态的侧视图。

图20是表示所述实施方式的铲斗的转动状态的侧视图。

图21是表示所述实施方式的铲斗的转动状态的侧视图。

图22表示所述实施方式的液压缸的行程量的变化和铲斗的转动角的变化的曲线图。

图23是表示所述实施方式的用于输入外部计测装置的计测结果的图像的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明一实施方式的液压挖掘机的校正装置及校正方法进行说明。

[1]液压挖掘机1的整体结构

图1是利用本实施方式的校正装置实施校正的液压挖掘机1的立体图。液压挖掘机1具备作业机械主体2和作业装置3。

作业机械主体2具备下部行驶体4和上部回转体5，上部回转体5转动自如地设于下部行驶体4。

上部回转体5收纳后述的液压泵54和发动机54A等装置。

在上部回转体5上，在前部设有驾驶室6，在驾驶室6内，设有用于供操作人员落座的座椅、后述的显示输入装置71及操作装置51。

在下部行驶体4设有一对行驶装置4A，行驶装置4A具有履带4B，通过履带4B旋转，液压挖掘机1行驶。注意，在本实施方式中，以落座于座椅时操作人员的视线为基准规定前后左右。

作业装置3设于作业机械主体2的前部，具备大臂31、小臂32、铲斗33、大臂缸34、小臂缸35及铲斗缸36。注意，本发明的第一驱动部是由大臂31及小臂32构成的部分，第二驱动部是包括铲斗33、第一连杆部件40(后述)、第二连杆部件41(后述)的部分。

大臂31的基端部经由大臂销37转动自如地安装于作业机械主体2的前部。大臂销37相当于大臂31相对于上部回转体5的转动中心。

小臂32的基端部经由小臂销38能够转动地安装于大臂31的前端部。小臂销38相当于小臂32相对于大臂31的转动中心。

在小臂32的前端部，经由铲斗销39能够转动地安装有铲斗33。铲斗销39设于小臂32的前端，是本发明的第一驱动部的基准点，相当于铲斗33相对于小臂32的转动中心。第一驱动部的基准点可以设于大臂31或小臂32的任意位置。

大臂缸34、小臂缸35及铲斗缸36是分别由液压驱动而伸长缩短的液压缸。注意，本发明的液压缸是指铲斗缸36。

大臂缸34的基端部经由大臂缸底销34A能够转动地安装于上部回转体5。

另外，大臂缸34的前端部经由大臂缸顶销34B能够转动地安装于大臂31。大臂缸34通过利用液压进行伸缩来驱动大臂31。

小臂缸35的基端部经由小臂缸底销35A能够转动地安装于大臂31。

另外，小臂缸35的前端部经由小臂缸顶销35B能够转动地安装于小臂32。小臂缸35通过利用液压进行伸缩来驱动小臂32。

铲斗缸36的基端部经由铲斗缸底销36A能够转动地安装于大臂32。

另外，铲斗缸36的前端部经由铲斗缸顶销36B能够转动地安装于第一连杆部件40的一端及第二连杆部件41的一端。

第一连杆部件40的另一端经由第一连杆销40A转动自如地安装于小臂32的前端部。

第二连杆部件41的另一端经由第二连杆销41A转动自如地安装于铲斗33。铲斗缸36通过利用液压进行伸缩来驱动铲斗33。

图2A、图2B、图2C是示意性表示液压挖掘机1的结构的图。图2A是液压挖掘机1的侧视图。图2B是液压挖掘机1的后视图。图2C是液压挖掘机1的俯视图。如图2A所示，大臂31的长度即大臂销37与小臂销38之间的长度是L1。小臂32的长度即小臂销38与铲斗销39之间的长度是L2。铲斗33的长度即铲斗销39与铲斗33的刃尖P之间的长度是L3。注意，铲斗33的刃尖P是本发明的第二驱动部的基准点。第二驱动部的基准点也可以设于铲斗33上的任意位置。

在大臂缸34、小臂缸35和铲斗缸36上，分别设有作为转动角检测部的大臂缸行程传感器42、小臂缸行程传感器43及铲斗缸行程传感器44。

各缸行程传感器42～44是设置于液压缸34～36的侧方的、检测液压缸的行程的行程传感器，通过检测作为转动角信息的各液压缸34～36的行程长度，能够利用后述的显示控制器72的姿势运算部72C，运算大臂31相对于作业机械主体2的转动角、小臂32相对于大臂31的转动角和铲斗33相对于小臂32的转动角。注意，转动角检测部也可以代用于由在各作业装置的转动部安装的角度传感器进行的转动角信息的检测。

具体而言，后述的显示控制器72内的姿势运算部72C根据大臂缸行程传感器42所检测到的大臂缸34的行程长度，如图2A所示，运算大臂31相对于后述车体坐标系的z轴的转动角α。

显示控制器72内的姿势运算部72C根据小臂缸行程传感器43所检测到的小臂缸35的行程长度，运算小臂32相对于大臂31的转动角β。

显示控制器72内的姿势运算部72C根据铲斗缸行程传感器44所检测到的铲斗缸36的行程长度，运算铲斗33相对于小臂32的转动角γ。对于转动角α、β、γ的运算方法，将在后面详细说明。

另外，在大臂销37的位置设有第一编码器42A，在小臂销38的位置设有第二编码器43A。

第一编码器42A将大臂31的转动区域内的规定的角度位置作为基准位置，向显示控制器72的姿势运算部72C输出脉冲信号。

第二编码器43A将小臂32的转动区域内的规定的角度位置作为基准位置，向显示控制器72的姿势运算部72C输出脉冲信号。

在姿势运算部72C中，基于从第一编码器42A输出的脉冲信号，进行大臂缸行程传感器42的基准位置的校正，基于从第二编码器43A输出的脉冲信号，进行小臂缸行程传感器43的校正。

也就是说，第一编码器42A及第二编码器43A作为大臂缸行程传感器42及小臂缸行程传感器43的复位传感器发挥功能。

由此，将根据缸行程传感器42、43的检测结果得到的行程位置复位到基准位置来降低误差，能够高精度地推定小臂32的前端的铲斗销39的位置。

具体而言，如图4所示，大臂缸行程传感器42设于大臂缸34的缸筒341的前端，检测活塞342的行程量。第一编码器42A设于大臂31的转动位置，进行大臂缸行程传感器42的校正。如图5所示，该第一编码器42A具备发光部42A1、圆盘部42A2和感光部42A3。

发光部42A1具备对感光部42A3照射光线的发光元件。

圆盘部42A2被能够旋转地保持，在该圆盘部42A2上，沿圆周方向以规定间隔形成多个通孔42A4，在其内侧形成有一处通孔42A5。通孔42A5形成在与大臂31的转动区域内的基准位置对应的位置，例如大臂31的转动区域的大致中央。

感光部42A3在与发光部42A1对应的位置具备多个感光元件42A6，在感光元件42A6感受到光时输出脉冲信号。

在这样的第一编码器42A中，圆盘部42A2根据大臂31的转动而相应地转动。若通过圆盘部42A2的转动使得通孔42A5在发光部42A1的下部通过，则从发光部42A1照射出的光经由通孔42A5，被感光部42A3的感光元件42A6感受到。感受到光的感光元件42A6向姿势运算部72C输出脉冲信号。注意，设于小臂销38的第二编码器43A也是与上述相同的构造及作用。

姿势运算部72C在输入了脉冲信号时，读取大臂缸行程传感器42的信号值，进行基准位置的校正。

另一方面，铲斗33由于在耐水环境方面存在使用上的问题，因此无法使用编码器。因此，在铲斗缸36上设有磁力传感器44A，通过检测设置于铲斗缸36的磁铁的通过，来检测基准位置的通过。

如图6所示，磁力传感器44A安装于铲斗缸36的缸筒361的外部。磁力传感器44A沿活塞362的直动方向具有隔开规定距离地配置的两个传感器44B、44C。

传感器44B、44C设于已知的基准位置，在活塞362上，设有生成磁力线的磁铁44D。传感器44B、44C使由磁铁44D生成的磁力线透过来检测磁力(磁通密度)，输出与磁力(磁通密度)对应的电信号(电压)。

由传感器44B、44C检测到的信号被输出到显示控制器72，在该显示控制器72中，基于传感器44B、44C的检测结果，进行将根据铲斗缸行程传感器44的检测结果得到的行程位置复位到基准位置的处理。

磁力传感器44A由于利用磁力检测基准位置，因此在铲斗33的行程精度上容易产生波动，与将编码器42A、43A作为复位传感器的大臂31和小臂32的情况相比，检测行程值的误差较大。

如图2A所示，作业机械主体2具备位置检测部45，该位置检测部45检测液压挖掘机1的作业机械主体2的当前位置。位置检测部45具有图1所示的RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems：GNSS称作“全球导航卫星系统”)用的两根天线46、47和图2A所示的位置运算器48。注意，也可以在上部回转体5的上部设置扶手，天线46、47设置于扶手。

天线46、47以后述车体坐标系x-y-z的原点O为基准，沿x轴、y轴及z轴(参照图2A～图2C)隔开一定距离(分别为Lbdx、Lbdy、Lbdz)配置。

与由天线46、47接收到的GNSS电波对应的信号被输入到位置运算器48。位置运算器48检测天线46、47在全局坐标系中的当前位置。注意，全局坐标系用X-Y-Z表示，将水平面设为XY，将竖直方向设为Z。另外，全局坐标系是由GNSS计测到的坐标系，是以固定于地球的原点为基准的坐标系。

与此相对，后述车体坐标系是以固定于作业机械主体2(具体是上部回转体5)的原点O为基准的坐标系。

天线46(以下，也可以称作“基准天线46”)是用于检测作业机械主体2的当前位置的天线。天线47(以下，也可以称作“方向天线47”)是用于检测作业机械主体2(具体是上部回转体5)的方向的天线。位置检测部45利用基准天线46和方向天线47的位置，检测后述车体坐标系的x轴在全局坐标系中的方向角。注意，天线46、47也可以是GPS用的天线。

如图2所示，作业机械主体2具备计测车体的倾斜角的IMU49(InertialMeasurement Unit：惯性测量单元)，利用该IMU49输出Y方向的侧倾角(θ1：参照图2B)及X方向的俯仰角(θ2：参照图2C)的角速度和加速度。

图3是表示液压挖掘机1的控制系统的结构的框图。

液压挖掘机1具备操作装置51、作业装置控制器52、液压控制回路53、液压泵54、液压马达61、发动机54A和显示系统70。

操作装置51具备作业装置操作杆55和作业装置操作检测部56。

作业装置操作杆55具备左右的操作杆55L、55R。通过左操作杆55L的左右操作进行上部回转体5的左右回转指令，通过左操作杆55L的前后操作指令小臂32的倾卸/挖掘。通过右操作杆55R的左右操作指令铲斗33的挖掘/倾卸，通过右操作杆55R的前后操作指令大臂31的下降/上升。

作业装置操作检测部56L、56R检测作业装置操作杆55的操作内容，将其作为检测信号向作业装置控制器52输出。来自作业装置操作杆55的对液压控制回路53的操作指令既可以是先导液压方式，也可以是电力杆方式，任一种都可以。在电力杆方式的情况下，利用电位计等将操作指令转换成电信号，输入到作业装置控制器52。在先导液压方式的情况下，利用通过杆操作而生成的先导液压驱动比例阀，调整工作油的流量。另外，利用压力传感器检测先导压力，将其转换成电信号并输入到作业装置控制器52。

行驶操作杆59是用于供操作人员操作液压挖掘机1的行驶的部件。基于行驶操作检测部60、行驶操作杆59的操作内容，进行液压向下部行驶体4的液压马达61的供给。

作业装置控制器52具备RAM和ROM等存储部52A及CPU等运算部52B。作业装置控制器52主要进行作业装置3的动作控制。作业装置控制器52根据作业装置操作杆55的操作生成用于使作业装置3动作的控制信号，并将其输出到液压控制回路53。

液压控制回路53具备比例控制阀、EPC阀等液压控制设备，基于来自作业装置控制器52的控制信号，控制从液压泵54向液压缸34～36供给的工作油的流量。

根据从液压控制回路53供给来的工作油驱动液压缸34～36，由此，作业装置3进行动作。

另外，基于回转操作杆的操作驱动比例控制阀，由此，驱动液压马达61，上部回转体5进行回转。注意，驱动上部回转体5的回转马达也可以不是液压驱动，而使用电动式。

在液压挖掘机1上搭载有显示系统70。显示系统70是用于向操作人员提供用于挖掘作业区域内的地面而形成为后述设计面那样的形状的信息的系统。显示系统70具备显示输入装置71、显示控制器72和校正部80。注意，显示系统70的各功能也可以设为单独的控制器。

显示输入装置71具备触摸板式的输入部71A和LCD(Liquid CrystalDisplay：液晶显示器)等显示部71B。显示输入装置71显示用于提供用来进行挖掘的信息的引导画面。另外，在引导画面中显示有各种键，操作人员通过触摸引导画面上的各种键，能够执行显示系统70的各种功能。

输入部71A是供操作人员输入计测值等各种信息的部分，由键盘、触摸板等构成。

显示控制器72执行显示系统70的各种功能。显示控制器72与作业装置控制器52能够通过无线或有线的通信手段相互进行通信。显示控制器72具备RAM、ROM等已知形式的存储部72A、CPU等位置运算部72B和姿势运算部72C。

位置运算部72B基于存储于存储部72A的各种数据和位置检测部45的检测结果，执行用于显示引导画面的各种运算。

姿势运算部72C基于缸行程传感器42～44的检测值，利用由设于大臂31、小臂32、铲斗33的各个行程传感器42～44检测的液压缸行程，运算姿势角即大臂31的转动角α、小臂32的转动角β、铲斗33的转动角γ。另外，姿势运算部72C在编码器42A、43A、磁力传感器44A中，对由各液压缸34～36的缸行程传感器42～44取得的行程值进行复位。并且，姿势运算部72C由IMU49的角速度、加速度，运算液压挖掘机1的侧倾角θ1、俯仰角θ2。

在显示控制器72的存储部72A中，预先作出并存储有设计地形数据。设计地形数据是关于三维的设计地形的形状及位置的信息。设计地形表示作业对象即地面的目标形状。显示控制器72基于设计地形数据和来自上述各种传感器的检测结果等数据，使引导画面显示于显示输入装置71。

另外，存储部72A存储作业装置参数。

[3]铲斗33的刃尖P的位置的运算方法

接下来，对上述铲斗33的刃尖P的位置的运算方法详细进行说明。显示控制器72的姿势运算部72C基于位置检测部45的检测结果及存储于存储部72A的多个参数，运算铲斗33的刃尖P的推定位置。

参数包括作业装置参数和天线参数。作业装置参数包括表示大臂31、小臂32和铲斗33的尺寸和转动角的多个参数。天线参数包括表示天线46、47与大臂31的位置关系的多个参数。

如图3所示，显示控制器72的位置运算部72B具备第一推定位置运算部72D和第二推定位置运算部72E。第一推定位置运算部72D基于作业装置参数，运算铲斗33的刃尖P在车体坐标系中的推定位置。

第二推定位置运算部72E根据天线参数、位置检测部45检测到的天线46、47在全局坐标系中的推定位置和第一推定位置运算部72D运算出的铲斗33的刃尖P在车体坐标系中的推定位置，运算铲斗33的刃尖P在全局坐标系中的推定位置。具体而言，铲斗33的刃尖P的推定位置以如下方式求出。

首先，如图2A、图2B、图2C所示，设定以上部回转体5的回转中心为原点O的车体坐标系x-y-z。注意，车体坐标系将车体前后方向设为x轴，将车体左右方向设为y轴，将车体竖直方向设为z轴。

另外，在以下的说明中，将大臂销37设为液压挖掘机1的基准位置。大臂销37的位置是指大臂销37在车宽方向上的中点的位置，但实际上是给出了大臂销37相对于车体坐标系的位置坐标。液压挖掘机1的基准位置可以在上部回转体5上任意地设定。

根据各缸行程传感器42、43、44的检测结果，运算上述大臂31、小臂32、铲斗33的当前的转动角α、β、γ。

铲斗33的刃尖P在车体坐标系中的坐标(x，y，z)是使用大臂31、小臂32、铲斗33的转动角α、β、γ和作为作业参数的大臂31、小臂32、铲斗33的长度L1、L2、L3，通过以下的数学式(1)运算得出的。

[数学式1]

x＝L1sinα+L2sin(α+β)+L3sin(α+β+γ)

y＝0

z＝L1cosα+L2cos(α+β)+L3cos(α+β+γ)

···(1)A

另外，由数学式(1)求出的铲斗33的刃尖P在车体坐标系中的坐标(x，y，z)通过以下的数学式(2)转换成全局坐标系中的坐标(X，Y，Z)。

[数学式2]

但是，ω、κ如以下的数学式(3)那样表示。

[数学式3]

κ＝-θ3

···(3)

在此，如上所述，θ1是侧倾角，θ2是俯仰角。另外，如图2(C)所示，θ3是偏航角，是上述车体坐标系的x轴在全局坐标系中的方向角。因此，偏航角θ3是基于由位置检测部45检测到的基准天线46和方向天线47的位置运算得出的。(A，B，C)是车体坐标系的原点在全局坐标系中的坐标。

前述天线参数表示天线46、47与车体坐标系的原点的位置关系、即天线46、47与大臂销37在车宽方向上的中点的位置关系。

具体而言，如图2B及图2C所示，天线参数包括大臂销37与基准天线46之间在车体坐标系的x轴方向上的距离Lbbx、大臂销37与基准天线46之间在车体坐标系的y轴方向上的距离Lbby和大臂销37与基准天线46之间在车体坐标系的z轴方向上的距离Lbbz。另外，天线参数包括大臂销37与方向天线47之间在车体坐标系的x轴方向上的距离Lbdx、大臂销37与方向天线47之间在车体坐标系的y轴方向上的距离Lbdy和大臂销37与方向天线47之间在车体坐标系的z轴方向上的距离Lbdz。

(A，B，C)是基于天线46、47检测到的天线46、47在全局坐标系中的坐标和天线参数运算得出的。

显示控制器72基于以前述方式运算出的铲斗33的刃尖P的当前位置和存储于存储部72A的设计地形数据，运算三维设计地形和铲斗33的刃尖P的距离。该距离能够显示于显示部71B，或者用作进行挖掘控制时的参数。

接下来，对根据缸行程传感器42、43、44的检测结果运算大臂31、小臂32、铲斗33的当前的转动角α、β、γ的方法进行说明。

图7是大臂31的侧视图。大臂31的转动角α由以下的数学式(4)使用图7所示的作业装置参数表示。

[数学式4]

$\mathrm{\α}=\mathrm{\π}-arctan\left(\frac{Lboom2\_x}{Lboom2\_z}\right)-arccos\left(\frac{Lboom{1}^2+Lboom{2}^2-boom\_cy{1}^2}{2*Lboom1*Lboom2}\right)+arctan\left(\frac{Lboom1\_z}{Lboom1\_x}\right)\mathrm{...}\left(4\right)$

如图7所示，作为大臂31的作业装置参数的Lboom2_x是大臂缸底销34A与大臂销37之间在安装有大臂31的作业机械主体2的水平方向(即，相当于车体坐标系的x轴方向)上的距离。作为大臂31的作业装置参数的Lboom2_z是大臂缸底销34A与大臂销37之间在安装有大臂31的作业机械主体2的竖直方向(即，相当于车体坐标系的z轴方向)上的距离。作为大臂31的作业装置参数的Lboom1是大臂缸顶销34B与大臂销37之间的距离。作为大臂31的作业装置参数的Lboom2是大臂缸底销34A与大臂销37之间的距离。作为大臂31的作业装置参数的Lboom_cyl是大臂缸底销34A与大臂缸顶销34B之间的距离。作为大臂31的作业装置参数的Lboom1_z是大臂缸顶销34B与大臂销37之间在zboom轴方向上的距离。注意，在侧视下，将连结大臂销37与小臂销38的方向设为xboom轴，将与xboom轴垂直的方向设为zboom轴。作为大臂31的作业装置参数的Lboom1_x是大臂缸顶销34B与大臂销37之间在xboom轴方向上的距离。

图8是小臂32的侧视图。小臂32的转动角β由以下的数学式(5)使用图7及图8所示的作业装置参数表示。

[数学式5]

$\begin{array}{c}\mathrm{\β}=\arctan \left(\frac{Lboom3\_z}{Lboom3\_x}\right)+\arccos \left(\frac{Lboom{3}^2+Larm{2}^2-arm\_cy{1}^2}{2*Lboom3*Larm2}\right)+\arctan \left(\frac{Larm2\_x}{Larm2\_z}\right)\\ +\arctan \left(\frac{Larm1\_x}{Larm1\_z}\right)-\mathrm{\π}\end{array}\mathrm{...}\left(5\right)$

如图8所示，作为大臂31的作业装置参数的Lboom3_z是大臂缸底销35A与小臂销38之间在zboom轴方向上的距离。作为大臂31的作业装置参数的Lboom3_x是大臂缸底销35A与小臂销38之间在xboom轴方向上的距离。作为大臂31的作业装置参数的Lboom3是小臂缸底销35A与小臂销38之间的距离。如图8所示，作为小臂32的作业装置参数的Larm2是小臂缸顶销35B与小臂销38之间的距离。如图7所示，作为小臂32的作业装置参数的arm_cyl是小臂缸底销35A与小臂缸顶销35B之间的距离。

如图8所示，作为小臂32的作业装置参数的Larm2_x是小臂缸顶销35B与小臂销38之间在xarm2轴方向上的距离。作为小臂32的作业装置参数的Larm2_z是小臂缸顶销35B与小臂销38之间在zarm2轴方向上的距离。

注意，在侧视下，将连结小臂缸顶销35B与铲斗销39的方向设为xarm2轴，将与xarm2轴垂直的方向设为zarm2轴。作为小臂32的作业装置参数的Larm1_x是小臂销38与铲斗销39之间在xarm2轴方向上的距离。作为小臂32的作业装置参数的Larm1_z是小臂销38与铲斗销39之间在zarm2轴方向上的距离。另外，在侧视下，将连结小臂销38与铲斗销39的方向设为xarm1轴。小臂32的转动角β是xboom轴与xarm1轴之间所成的角。

图9是铲斗33及小臂32的侧视图。图10是铲斗33的侧视图。铲斗33的转动角γ由以下的数学式(6)使用图7至图10所示的作业装置参数表示。

[数学式6]

$\begin{array}{c}\mathrm{\γ}=\arctan \left(\frac{Larm1\_z}{Larm1\_x}\right)+\arctan \left(\frac{Larm3\_z2}{Larm3\_x2}\right)+\arccos \left(\frac{{\mathrm{Ltmp}}^2+Larm{4}^2-Lbucket{1}^2}{2*Ltmp*Larm4}\right)\\ +\arccos \left(\frac{{\mathrm{Ltmp}}^2+Lbucket{3}^2-Lbucket{2}^2}{2*Ltmp*Lbucket3}\right)+\arctan \left(\frac{Lbucket4\_x}{Lbucket4\_z}\right)+\frac{\mathrm{\π}}{2}-\mathrm{\π}\end{array}\mathrm{...}\left(6\right)$

如图8所示，作为小臂32的作业装置参数的Larm3_z2是第一连杆销40A与铲斗销39之间在zarm2轴方向上的距离。作为小臂32的作业装置参数的Larm3_x2是第一连杆销40A与铲斗销39之间在xarm2轴方向上的距离。

如图10所示，作为小臂32的作业装置参数的Ltmp是铲斗缸顶销36B与铲斗销39之间的距离。作为小臂32的作业装置参数的Larm4是第一连杆销40A与铲斗销39之间的距离。作为铲斗33的作业装置参数的Lbucket1是铲斗缸顶销36B与第一连杆销40A之间的距离。作为铲斗33的作业装置参数的Lbucket3是铲斗缸顶销39与第二连杆销41A之间的距离。作为铲斗33的作业装置参数的Lbucket2是铲斗缸顶销36B与第二连杆销41A之间的距离。

如图10所示，作为铲斗33的作业装置参数的Lbucket4_x是铲斗销39与第二连杆销41A之间在xbucket轴方向上的距离。作为铲斗33的作业装置参数的Lbucket4_z是铲斗销39与第二连杆销41A之间在zbucket轴方向上的距离。

注意，在侧视下，将连结铲斗销39与铲斗33的刃尖P的方向设为xbucket轴，将与xbucket轴垂直的方向设为zbucket轴。铲斗33的转动角γ是xbucket轴与xarm1轴之间所成的角。上述Ltmp由以下的数学式(7)表示。

[数学式7]

$\begin{array}{c}Ltmp=\sqrt{Larm{4}^2+Lbucket{1}^2-2Larm4*Lbucket1*\cos \mathrm{\φ}}\\ \mathrm{\φ}=\mathrm{\π}+\sqrt{\frac{Larm3\_z2}{Larm3\_x2}}-\sqrt{\frac{Larm3\_z1-Larm3\_z2}{Larm3\_x1-Larm3\_x2}}\\ -\arccos \left\{\frac{Lbucket{1}^2+Larm{3}^2-bucket\_{\mathrm{cyl}}^2}{2*Lbucket1*Larm3}\right\}\end{array}\mathrm{...}\left(7\right)$

注意，如图8所示，作为小臂32的作业装置参数的Larm3是铲斗缸底销36A与第一连杆销40A之间的距离。作为小臂32的作业装置参数的Larm3_x1是铲斗缸底销36A与铲斗销39之间在xarm2轴方向上的距离。作为小臂32的作业装置参数的Larm3_z1是铲斗缸底销36A与铲斗销39之间在zarm2轴方向上的距离。

另外，如图11所示，上述boom_cyl是大臂缸行程传感器42所检测到的大臂缸34的行程长度bss加上作为大臂31的作业装置参数的大臂缸偏置作业参数boft所得的值。同样，arm_cyl是小臂缸行程传感器43所检测到的小臂缸35的行程长度ass加上作为小臂32的作业装置参数的小臂缸偏置作业装置参数aoft所得的值。同样，bucket_cyl是铲斗缸行程传感器44所检测到的铲斗缸36的行程长度bkss加上包括铲斗缸36的最小距离的、作为铲斗33的作业装置参数的铲斗缸偏置作业装置参数bkoft所得的值。

[4]校正部80的结构

图3所示的校正部80在液压挖掘机1中是用于对运算上述转动角α、β、γ及铲斗33的刃尖P的位置所需的作业装置参数进行校正的部分。

校正部80具备校正运算部83，与液压挖掘机1及外部计测装置84一起构成用于校正上述作业装置参数的校正装置。外部计测装置84是计测铲斗33的刃尖P的位置的装置，例如可以使用全站仪。另外，校正部80能够通过车内通信来与显示控制器72进行数据通信。

构成校正部80的后述计测值取得部83A能够通过车内通信来与外部计测装置84进行数据通信。

校正运算部83由CPU等构成，基于由外部计测装置84计测到的计测值进行作业装置参数的校正。作业装置参数的校正例如在液压挖掘机1的出厂时、维护后的初始设定中执行。

作业参数的校正结果显示于显示输入装置71的显示部71B，操作人员通过确认该校正结果，能够确认校正是否良好、是否必须再次进行校正。

具体而言，如图12的功能框图所示，校正运算部83具备计测值取得部83A、坐标系转换部85、作业装置参数取得部86和参数校正部87。

坐标系转换部85是将由外部计测装置84计测到的计测值转换成车体坐标系的部分。转换成车体坐标系的计测值被输出到参数校正部87，向车体坐标系的具体转换详见后述。

作业装置参数取得部86是将存储于显示控制器72的存储部72A中的默认的作业装置参数读取出来的部分，读取出来的作业装置参数被输出到参数校正部87。注意，默认的作业装置参数根据需要使用图面值、通过尺寸测定等方法得到的值、上一次的校正值。

参数校正部87是基于已在坐标系转换部85中转换成车体坐标系的计测值，对从作业装置参数取得部86输出的默认的作业装置参数进行校正的部分，具备第一校正部88、第二校正部89及校正区域选择部90。

第一校正部88是对由作业装置参数取得部86取得的大臂31及小臂32的作业装置参数进行校正的部分。

第二校正部89是使用由第一校正部88校正过的大臂31及小臂32的作业装置参数，基于此对铲斗33的作业装置参数进行校正的部分。

校正区域选择部90是在利用第二校正部89对铲斗33的作业装置参数进行校正时，在铲斗33的转动角γ的变化相对于铲斗缸36的行程量的变化成规定关系的第一区域、和变化相对于第一区域增大的第二区域中，选择第一区域作为校正区域的部分。

参数校正部87的各校正部88、89向显示部71B输出经过校正的大臂31、小臂32及铲斗33的作业装置参数。

[5]校正部80的校正步骤

[5-1]外部计测装置84的计测

图13是表示计测人员在校正时所进行的作业步骤的流程图。

首先，计测人员在大臂销37的正侧面隔开规定距离地设置外部计测装置84(步骤S1)。

接下来，计测人员对表示铲斗33的外形轮廓点与铲斗连接位置(铲斗销39)的位置关系的角度等作业装置参数进行计测(步骤S2)。铲斗33的作业装置尺寸测定也可以使用外部计测装置84来进行计测，但即便不使用外部计测装置84，也可以利用计测用具等直接进行计测，计测人员从显示输入装置71的输入部71A手动地进行输入。

计测人员利用外部计测装置84进行回转面的测定(步骤S3)。在利用全站仪计测的情况下，在回转面的测定中，使回转体变化多个回转角(偏航角θ3)并计测回转体的位置。通过在液压挖掘机1的作业机械主体2后部的配重等上安装棱镜等标记，从全站仪射出光波，并检测棱镜的反射光，能够测定回转体的位置，测定回转轨道的三个部位即可计测回转面。

计测人员利用外部计测装置84计测图14所示的大臂销37的侧面中心位置P1(步骤S4)。

在大臂销37的侧面中心位置P1的计测结束之后，如图15所示，操作人员驱动大臂31和小臂32，变更为多个作业姿势。计测人员对小臂32的前端的铲斗销39的各个位置进行计测(步骤S5)。对铲斗销39位置的计测，是在使大臂31最大限度地上升的位置P2、使大臂31向作业方向伸出且使小臂32向作业方向伸出的位置P3、使大臂31向作业方向伸出且将小臂32拉近的位置P4这三个姿势下进行计测。注意，对铲斗销39位置的计测并不局限于三个姿势，可以任意地决定。

接下来，如图16所示，操作人员驱动铲斗33，变更为多个铲斗姿势。计测人员计测铲斗33的刃尖P的位置(步骤S6)。对铲斗33的刃尖P位置的计测，是在伸出铲斗33的位置P5和拉回铲斗33的位置P6这两个姿势下进行计测。注意，铲斗33的计测姿势并不局限于两个姿势，可以任意地决定。

最后，计测人员进行GPS位置的测定(步骤S7)。

注意，在以上说明的步骤S2～步骤S7中计测到的各计测值每当被计测时便输出到校正部80的计测值取得部83A，从外部计测装置84输入的各计测值依次通过坐标系转换部85进行从全局坐标系向车体坐标系的坐标转换。

[5-2]校正部80中的校正处理

接下来，基于图17所示的流程图对校正部80中的参数的校正处理进行说明。

作业装置参数取得部86从显示控制器72的存储部72A进行作业装置参数的读取，并将其输出到参数校正部87(步骤S8)。

从外部计测装置84输出的计测值被输入到计测值取得部83A(步骤S9)。坐标系转换部85将输入到计测值取得部83A的计测值转换成车体坐标系(步骤S10)。

在此，将计测值转换为车体坐标系的方法，是从图15所示的铲斗销39的计测位置P2～P4求出作业装置3的作业平面，求出作业平面的法线单位向量和重心坐标，将图14所示的大臂销37的计测位置P1投影到作业平面上。

接下来，求出回转面，并求出其法线单位向量。取回转面及作业平面的两个法线向量的外积，求出液压挖掘机1的前后方向的向量。

基于求出的前后方向的向量和求出的作业平面，求出上下方向的向量(与前后方向向量正交且作业平面内的向量)。另外，基于前后方向的向量和求出的回转面，求出左右方向的向量(与前后方向向量正交且回转面内的向量)。

基于这些前后、左右、上下方向，求出从计测值的坐标系转换成车体坐标系的旋转矩阵，并转换成以大臂销37为原点的车体坐标系的位置信息。

接下来，第一校正部88基于计测位置P2～P4的坐标和由姿势运算部72C运算出的此时的姿势，通过收敛运算，求出大臂31及小臂32的作业装置参数(步骤S11)。具体而言，如以下的数学式(8)所示，通过最小二乘法，进行作业装置参数的校正值的收敛运算。

[数学式8]

$J_1=\frac{1}{2}\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}{\{L1sin\left(\mathrm{\α}k\right)+L2sin(\mathrm{\α}k+\mathrm{\β}k)\}}^2+\frac{1}{2}\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}{\{L1cos\left(\mathrm{\α}k\right)+L2cos(\mathrm{\α}k+\mathrm{\β}k)\}}^2\mathrm{...}\left(8\right)$

上述k的值相当于图15中的计测位置P2～P4。因此，n＝3。(x1，z1)是计测位置P2在车体坐标系中的坐标。(x2，z2)是计测位置P3在车体坐标系中的坐标。(x3，z3)是计测位置P4在车体坐标系中的坐标。通过探索该数学式(8)的函数J₁变为最小的点，运算出作业装置参数的校正值。

第一校正部88判定数学式(8)的值是否进入了规定的允许范围(步骤S12)。

在误差尚未进入规定的允许范围内的情况下，第一校正部88判定收敛运算是否在规定次数以内(步骤S13)。在收敛运算不足规定次数(N)的情况下，返回步骤S11。

在收敛运算达到规定次数(N)的情况下，在显示部71B上显示校正作业失败的意思，使计测人员及操作人员识别，不进入下一步骤(步骤S14)。

计测人员及操作人员返回步骤S8，重复步骤S8～步骤S11。

若第一校正部88判定为误差进入了规定的允许范围内，则在显示部71B上显示误差已落入允许范围内这一信息(步骤S14)，使计测人员及操作人员识别，进行作业装置参数的修正(步骤S15)，第一校正部88许可进入下一步骤。

第一校正部88将经过校正的大臂31及小臂32的作业装置参数输出到第二校正部89。

第二校正部89基于由第一校正部88校正过的作业装置参数、取计测位置P5、P6的多个作业装置姿势时的计测位置的计测值、和由姿势运算部72C运算出的此时的姿势，通过收敛运算，求出铲斗33的作业装置参数的校正值(步骤S16)。具体而言，第二校正部89利用取计测位置P5、计测位置P6的多个铲斗姿势时的计测位置的坐标、和此时的液压缸行程长度，通过收敛运算求出作业装置参数。具体而言，基于下述数学式(9)，进行作业装置参数的校正值的收敛运算。

[数学式9]

$\begin{array}{c}{J}_2=\frac{1}{2}\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}{\{L1\sin \left(\mathrm{\α}k\right)+L2\sin (\mathrm{\α}k+\mathrm{\β}k)+L3\sin (\mathrm{\α}k+\mathrm{\β}k+\mathrm{\γ}k)-xk\}}^2\\ +\frac{1}{2}\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}{\{L1\cos \left(\mathrm{\α}k\right)+L2\cos (\mathrm{\α}k+\mathrm{\β}k)+L3\cos (\mathrm{\α}k+\mathrm{\β}k+\mathrm{\γ}k)-zk\}}^2\end{array}$

在数学式(9)中，k的值是图16中的计测位置P5、P6。因此，n＝2。(x4，y4)是计测位置P5在车体坐标系中的坐标。(x5，y5)是计测位置P6在车体坐标系中的坐标。通过探索数学式(9)的函数J₂变为最小的点，运算出作业装置参数的校正值。

第二校正部89判定数学式(9)的J₂是否进入了规定的允许范围内(步骤S17)。

在误差尚未进入规定的允许范围内的情况下，第二校正部89判定收敛运算是否在规定次数以内(步骤S18)。在收敛运算不足规定次数(N)的情况下，返回步骤S16。

在收敛运算达到规定次数(N)的情况下，在显示部71B上显示校正作业失败的意思，使计测人员及操作人员识别，不进入下一步骤(步骤S19)。

计测人员及操作人员返回步骤S16，重复步骤S16、步骤S17。

若第二校正部89判定为误差进入了规定的允许范围内，则在显示部71B上显示误差已落入允许范围内这一信息，使计测人员及操作人员识别(步骤S19)。

参数校正部87将经过校正的作业装置参数输出到显示控制器72，将其作为新的作业装置文件的参数写入显示控制器72的存储部72A(步骤S20)。

注意，在本实施方式中，利用第一校正部88设定的允许误差设定为比利用第二校正部89设定的允许误差小的误差。若这样设定允许误差，则作业装置尺寸相对于铲斗33大的第一驱动部(大臂31及小臂32)的误差作为铲斗33的刃尖P的误差的主要原因，贡献比第二驱动部(铲斗33)的误差大。能够通过减小第一驱动部的作业装置参数的误差来减小刃尖P的误差。

在此，在利用第二校正部89对铲斗33的刃尖P的位置进行校正时，校正区域选择部90在铲斗缸36的行程量的变化与铲斗33的转动角的变化的关系中选择特定的区域，将其选择为校正区域。

如图18所示，铲斗33的转动机构被设为将三连杆机构与四连杆机构组合而成的拖拉机构，其中，上述三连杆机构由小臂32、铲斗缸底销36A、铲斗缸36、第一连杆销40A、第一连杆部件40及铲斗缸顶销36B构成，上述四连杆机构由铲斗缸顶销36B、第一连杆部件40、小臂32、铲斗销39、铲斗33、第二连杆销41A及第二连杆部件41构成。

在图18中，设铲斗缸底销36A为点A，设第一连杆销40A为点B，设铲斗缸顶销36B为点C，设铲斗销39为点D，设第二连杆销41A为点E。

如图19～图21所示，在作业装置3的左侧侧面图中，相对于AD轴，绕逆时针方向定义铲斗33的转动角。

将由铲斗缸底销36A即点A、铲斗销39即点D和第二连杆销41A即点E形成的角设为∠ADE。

另外，将由铲斗缸顶销36B即点C、第二连杆销41A即点E和铲斗销39即点D形成的角设为∠CED。

∠CED的相对于铲斗缸36的伸长的变化量根据∠ADE相对于AD轴是处于内角侧(不足180度)还是处于外角侧(180度以上)而有所改变，使得∠ADE的变化量的特性发生变化。

如图19及图20所示，第二连杆销41A(点E)以铲斗销39(点D)为中心进行转动。在∠ADE相比于AD轴存在于内角侧(180度以下)时，第二连杆销41A(点E)处于被向与铲斗缸36伸长时的伸长方向相同的方向一侧推出的关系。因此，∠ADE的增加(增益)相对于铲斗缸36的伸长大致表现为线性关系。

可是，如图21所示，在∠ADE相比于AD轴存在于外角侧(超过180度)时，第二连杆销41A(点E)变为被第二连杆部件41推出的形式，第二连杆销41A(点E)变为被向与铲斗缸36伸长时的伸长方向相反的方向一侧拉回的关系。另外，在∠ADE相比于AD轴存在于外角侧(超过180度)时，产生第二连杆销41A(其为第二连杆部件41的连接点)的移动，因此，相对于铲斗缸36的伸长，∠CED逐渐变为锐角。

在铲斗33的转动角为外角侧的区域中，第二连杆销41A发生与内角侧为相反方向的移动，使得∠CED变为锐角，因此，第二连杆销41A(点E)的移动量增大。由此，在∠ADE相比于AD轴存在于外角侧的区域中，相对于铲斗缸36的伸长，增益变大。

在图22中示出了铲斗33的∠ADE相对于铲斗缸36的伸长的变化的特性(增益)。关于转动角∠ADE的相对于铲斗缸36的伸长的变化，其存在第一区域A1和第二区域A2，其中，在第一区域A1中，相对于铲斗缸36的伸长的变化，∠ADE的变化量一定，即表现为线性关系，在第二区域A2中，相对于铲斗缸36的伸长的变化，∠ADE的变化量增大。

第二区域A2被看成是铲斗缸36的缩短侧及伸长侧行程末端附近，而在伸长侧的行程末端附近的第二区域A2中，增益特别变大。

若在铲斗缸36的整个行程量中进行校正，包括第二区域A2也根据铲斗缸36的伸长和铲斗33的转动角之间的关系进行校正，则在液压缸行程的精度较差时，校正精度将变差。

特别是，如前所述，在铲斗33上，无法利用高精度的编码器作为复位传感器，故而使用精度比它差的磁力传感器44A作为复位传感器，因此作为复位传感器的检测精度也较差，校正精度较差。

在本实施方式中，使用铲斗缸36的行程量的变化和转动角∠ADE呈线性关系的第一区域，进行铲斗33的刃尖P的推定位置的校正。

由此，仅使用呈线性关系的第一区域进行校正，因此能够高精度地进行铲斗33的刃尖P的推定位置。

另外，在本实施方式中，首先利用第一校正部88进行大臂31及小臂32的作业装置参数的校正，使用经过校正的作业装置参数，利用第二校正部89，进行铲斗33的作业装置参数的校正。因此，能够高精度地进行铲斗33的作业装置参数的校正。

在利用第二校正部89进行校正时，在显示系统70的显示输入装置71的显示部71B上，显示例如图22所示的图像G0。显示部71B显示对用于进行各校正的液压挖掘机1的目标作业姿势进行表示的显示画面，在进行各校正时显示大臂31、小臂32、铲斗33各自的目标液压缸长度(行程量)，并显示当前的大臂31、小臂32、铲斗33各自的液压缸长度，显示部71B设有输入由外部计测装置84计测到的刃尖P的位置的输入区域。

操作人员按照表示铲斗33的姿势的图像G1、G2，操作成图16中的进行铲斗校准的P5及P6的姿势。

操作人员对操作杆55进行操作，基于画面所指定的各个目标液压缸长度，将作业装置3操作成指定的姿势。操作人员对显示在画面中的各个液压缸长度和各个目标液压缸长度进行比较，判定作业装置3已经变为第二校正部89所指定的姿势。计测人员利用外部计测装置84计测刃尖P。

在操作人员操作作业装置3并判断已经变为画面所指定的姿势之后，操作人员可以对输入部71A进行操作，在区域G3这一部分手动地输入利用外部计测装置84计测到的计测位置。

在使P5及P6的姿势显示于显示部71B时，第二校正部89将避开∠ADE相比于AD轴存在于内角侧(180度以下)的、增益增大的区域的铲斗33位置作为目标液压缸长度显示为目标。由此，操作人员能够在校正精度较高的区域中进行校正作业。

[6]实施方式的变形

注意，本发明并不限定于前述的实施方式，能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良等也都包含在本发明中。

例如，在所述实施方式中，使用了铲斗缸行程传感器44，但本发明并不局限于此，也可以采用直接检测铲斗33相对于小臂32的转动角的编码器等。

另外，在所述实施方式中进行的外部计测装置84的计测步骤并不局限于此，也可以是其他的顺序。

并且，所述实施方式是液压挖掘机1，但并不局限于此，也可以应用于具有拖拉机构的反铲挖掘机。

附图标记说明

1…液压挖掘机；2…作业机械主体；3…作业装置；4…下部行驶体；4A…行驶装置；4B…履带；5…上部回转体；6…驾驶室；31…大臂；32…小臂；33…铲斗；34…大臂缸；34A…大臂缸底销；34B…大臂缸顶销；35…小臂缸；35A…小臂缸底销；35B…小臂缸顶销；36…铲斗缸；36A…铲斗缸底销；36B…铲斗缸顶销；37…大臂销；38…小臂销；39…铲斗销；40…第一连杆部件；40A…第一连杆销；41…第二连杆部件；41A…第二连杆销；42…大臂缸行程传感器；42A…第一编码器；42A1…发光部；42A2…圆盘部；42A3…感光部；42A4…通孔；42A5…通孔；42A6…感光元件；43…小臂缸行程传感器；43A…第二编码器；44…铲斗缸行程传感器；44A…磁力传感器；44B、44C…传感器；44D…磁铁；45…位置检测部；46…基准天线；47…方向天线；48…位置运算器；49…IMU；51…操作装置；52…作业装置控制器；52A…存储部；52B…运算部；53…液压控制回路；54…液压泵；55…作业装置操作杆；55L…左操作杆；55R…右操作杆；56…作业装置操作检测部；59…回转操作杆；60…回转操作检测部；61…液压马达；70…显示系统；71…显示输入装置；71A…输入部；71B…显示部；72…显示控制器；72A…存储部；72C…姿势运算部；72D…第一推定位置运算部；72E…第二推定位置运算部；80…校正装置；81…输入部；82…显示部；83…校正运算部；84…外部计测装置；85…坐标系转换部；86…作业装置文件读取部；87…参数校正部；88…第一校正部；89…第二校正部；90…校正区域选择部；341…缸筒；342…活塞；361…缸筒；362…活塞；P…刃尖；α…转动角；β…转动角；γ…转动角；θ1…侧倾角；θ2…俯仰角；θ3…偏航角。

Claims (7)

1.一种作业机械的校正装置，装备于作业机械，

所述作业机械具备：

第一驱动部；

铲斗，其转动自如地连接于所述第一驱动部；

液压缸，其转动自如地连接于所述第一驱动部，驱动所述铲斗；

第一连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述第一驱动部；

第二连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述铲斗；

转动角检测部，其检测所述铲斗相对于所述第一驱动部的转动角信息；

姿势运算部，其基于检测出的所述铲斗的转动角信息，运算所述第一驱动部及所述铲斗的姿势；

推定位置运算部，其基于对构成所述第一驱动部的部件及所述铲斗设定的作业装置参数和由所述姿势运算部运算出的所述第一驱动部及所述铲斗的姿势，运算所述铲斗的基准点的推定位置；

所述作业机械的校正装置校正所述作业装置参数，其特征在于，具备：

计测值取得部，其取得由外部计测装置计测到的所述第一驱动部及所述铲斗的基准点的计测值；

作业装置参数取得部，其取得在所述推定位置运算部中使用的构成所述第一驱动部的部件及所述铲斗的作业装置参数；

校正部，其基于由所述计测值取得部取得的所述第一驱动部及所述铲斗的基准点的计测值，对构成所述第一驱动部的部件及所述铲斗的作业装置参数进行校正；

校正区域选择部，其在所述铲斗的转动角的变化相对于所述转动角检测部的转动角信息的变化成规定关系的第一区域、和变化相对于所述第一区域增大的第二区域中，选择所述第一区域作为校正区域。

2.根据权利要求1所述的作业机械的校正装置，其特征在于，所述转动角检测部是检测所述液压缸的行程量的行程量检测部。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的作业机械的校正装置，其特征在于，所述第一区域是相对于由所述液压缸与所述第一驱动部的连接点和所述铲斗与所述第一驱动部的连接点规定的轴，所述铲斗的连接点与所述第二连杆部件所成的角的角度不足180度的区域。

4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的作业机械的校正装置，其特征在于，所述第一驱动部、所述铲斗、所述液压缸、所述第一连杆部件及所述第二连杆部件形成将三连杆机构及四连杆机构组合而成的拖拉机构。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的作业机械的校正装置，其特征在于，所述校正部使设为所述作业机械的目标的目标作业位置显示在所述作业机械的显示画面上。

6.一种作业机械的校正装置，装备于作业机械，

所述作业机械具备：

小臂；

铲斗，其转动自如地连接于所述小臂；

液压缸，其转动自如地连接于所述小臂，驱动所述铲斗；

第一连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述小臂；

第二连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述铲斗；

转动角检测部，其检测所述铲斗相对于所述小臂的转动角信息；

姿势运算部，其基于检测出的所述铲斗的转动角信息，运算所述小臂及所述铲斗的姿势；

推定位置运算部，其基于对所述小臂及所述铲斗设定的作业装置参数和由所述姿势运算部运算出的所述小臂及所述铲斗的姿势，运算所述铲斗的基准点的推定位置；

所述作业机械的校正装置校正所述作业装置参数，其特征在于，具备：

计测值取得部，其取得由外部计测装置计测到的所述小臂及所述铲斗的基准点的计测值；

作业装置参数取得部，其取得在所述推定位置运算部中使用的所述小臂及所述铲斗的作业装置参数；

校正部，其基于由所述计测值取得部取得的所述小臂及所述铲斗的基准点的计测值，校正所述小臂及所述铲斗的作业装置参数；

校正区域选择部，其在所述铲斗的转动角的变化相对于所述转动角检测部的转动角信息的变化成规定关系的第一区域、和变化相对于所述第二区域增大的第二区域中，选择所述第一区域作为校正区域。

7.一种作业机械的作业装置参数的校正方法，在作业机械中实施，

所述作业机械具备：

第一驱动部；

铲斗，其转动自如地连接于所述第一驱动部；

液压缸，其转动自如地连接于所述第一驱动部，驱动所述铲斗；

第一连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述第一驱动部；

第二连杆部件，其一端转动自如地连接于所述液压缸的前端，另一端转动自如地连接于所述铲斗；

转动角检测部，其检测所述铲斗相对于所述第一驱动部的转动角信息；

姿势运算部，其基于检测出的所述铲斗的转动角信息，运算所述第一驱动部及所述铲斗的姿势；

推定位置运算部，其基于对构成所述第一驱动部的部件及所述铲斗设定的作业装置参数和由所述姿势运算部运算出的所述第一驱动部及所述铲斗的姿势，运算所述铲斗的基准点的推定位置；

所述作业机械的作业装置参数的校正方法的特征在于，实施：

使用外部计测装置取得所述第一驱动部及所述铲斗的基准点的计测位置的步骤；

在所述铲斗的转动角的变化相对于所述转动角检测部的转动角信息的变化成规定关系的第一区域、和变化相对于所述第一区域增大的第二区域中，选择所述第一区域作为校正区域的步骤；

在被选择的第一区域内，基于由所述外部计测装置计测到的计测值，对所述铲斗的作业装置参数进行校正的步骤。