CN109496245A - 液压挖掘机以及液压挖掘机的校正方法 - Google Patents

Abstract

动臂(6)安装于车身(1)。动臂销(13)将动臂(6)以能够摆动的方式支承于车身(1)。在车身(1)设置有贯通孔(3ba)。贯通孔(3ba)设置为，能够从液压挖掘机(100)的侧方通过贯通孔(3ba)观测能知晓动臂销(13)的位置的构件(例如动臂销(13)或动臂角度检测部(16))。

Description

液压挖掘机以及液压挖掘机的校正方法

技术领域

本发明涉及液压挖掘机以及液压挖掘机的校正方法。

背景技术

以往，已知有具备对工作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，在日本特开2002-181538号公报(专利文献1)中公开的液压挖掘机中，基于来自GPS(Global Positioning System)天线的位置信息，对铲斗的齿尖的位置坐标进行运算。具体而言，基于GPS天线与动臂销的位置关系、动臂、斗杆以及铲斗各自的长度、动臂、斗杆以及铲斗各自的方向角等参数，对铲斗的齿尖的位置坐标进行运算。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-181538号公报

发明内容

发明要解决的课题

运算出的铲斗的齿尖的位置坐标的精度受到上述参数的精度的影响。通常，这些参数相对于设计值存在误差。因此，在液压挖掘机的位置检测装置的初始设定时，需要利用外部计测装置对参数进行计测，基于该计测出的参数，对运算出的铲斗齿尖的位置坐标进行校正。

在进行上述校正时，需要利用外部计测装置知晓动臂销与天线的位置关系。为了知晓动臂销的位置，需要利用外部计测装置对动臂销进行观测。但是，为了观测动臂销而需要打开车辆主体的罩，校正作业变得繁琐。另外，由于为了能看见动臂销而需要打开罩，因此，液压挖掘机的车身强度降低。

本发明的目的在于，提供一种在利用外部计测装置对动臂销进行观测时，无需打开车辆主体的罩的液压挖掘机以及液压挖掘机的校正方法。

用于解决课题的方案

本发明的液压挖掘机具备车辆主体、动臂以及动臂销。动臂安装于车辆主体。动臂销将动臂以能够摆动的方式支承于车辆主体。在车辆主体设置有贯通孔。贯通孔设置为，能够从液压挖掘机的侧方通过贯通孔观测用于获取动臂销的位置的动臂位置获取部位。

本发明的液压挖掘机的校正方法是在液压挖掘机中对参数进行校正的方法，该液压挖掘机具备：车辆主体；工作装置，其具有安装于车辆主体的动臂、安装于动臂的前端的斗杆及安装于斗杆的前端的作业用具；动臂销，其将动臂以能够摆动的方式支承于车辆主体；以及控制器，其基于至少包含动臂销的位置的多个所述参数，对作业用具所包含的作业点的当前位置进行运算。在上述液压挖掘机的校正方法中，基于从液压挖掘机的侧方通过设置于车辆主体的侧面的贯通孔观测用于获取动臂销的位置的动臂位置获取部位而获取的动臂销的位置，来校正上述参数。

发明效果

根据本发明，能够通过贯通孔观测动臂销的位置，因此，无需在校正作业时为了观测动臂销而打开车辆主体的罩等。因此，校正作业变得简易，并且能够将车辆主体的强度保持得较高。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的液压挖掘机的结构的立体图。

图2是将图1所示的液压挖掘机的一部分放大示出的立体图。

图3是示出从图2的箭头方向观察到的液压挖掘机的结构的侧视图。

图4是将图1所示的液压挖掘机的一部分剖切而示出的主视图。

图5的(A)是示意性地示出液压挖掘机的结构的侧视图，(B)是后视图，(C)是俯视图。

图6是示出液压挖掘机具备的控制系统的结构的框图。

图7是示出设计地形的结构的一例的图。

图8是示出本发明的一实施方式的液压挖掘机的引导画面的一例的图。

图9是示出参数的一览表的图。

图10是动臂的侧视图。

图11是斗杆的侧视图。

图12是铲斗以及斗杆的侧视图。

图13是铲斗的侧视图。

图14是示出表示缸的长度的参数的运算方法的图。

图15是示出操作员在校正时进行的作业步骤的流程图。

图16是示出外部计测装置的设置位置的图。

图17是示出工作装置在五个姿势下的齿尖的位置的侧视图。

图18是示出第一位置～第五位置的各位置处的缸的行程长度的表。

图19是示出回转角不同的三个齿尖的位置的俯视图。

图20是示出校正装置的校正所涉及的处理功能的功能框图。

图21是示出坐标转换信息的运算方法的图。

图22是示出坐标转换信息的运算方法的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式的液压挖掘机的结构以及校正方法进行说明。

(液压挖掘机的结构)

首先，使用图1～图5对本实施方式的液压挖掘机的结构进行说明。

图1是被实施基于校正装置的校正的液压挖掘机100的立体图。液压挖掘机100具有车身(车辆主体)1和工作装置2。车身1具有回转体3、驾驶室4以及行驶体5。回转体3以能够回转的方式安装于行驶体5。回转体3收容有液压泵37(参照图6)、未图示的发动机等装置。驾驶室4载置于回转体3的前部。在驾驶室4内配置有后述的显示输入装置38以及操作装置25(参照图6)。行驶体5具有履带5a、5b，通过履带5a、5b旋转而使液压挖掘机100行驶。

工作装置2安装于车身1的前部。工作装置2具有动臂6、斗杆7、铲斗8、动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12。

动臂6的基端部经由动臂销13以能够摆动的方式安装于车身1的前部。动臂销13相当于动臂6的相对于回转体3摆动的摆动中心。斗杆7的基端部经由斗杆销14以能够摆动的方式安装于动臂6的前端部。斗杆销14相当于斗杆7的相对于动臂6摆动的摆动中心。在斗杆7的前端部，经由铲斗销15安装有能够摆动的铲斗8。铲斗销15相当于铲斗8的相对于斗杆7摆动的摆动中心。

动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12分别为由液压驱动的液压缸。动臂缸10的基端部经由动臂缸座架销10a以能够摆动的方式安装于回转体3。动臂缸10的前端部经由动臂缸顶销10b以能够摆动的方式安装于动臂6。动臂缸10通过液压而伸缩，由此对动臂6进行驱动。

斗杆缸11的基端部经由斗杆缸座架销11a以能够摆动的方式安装于动臂6。斗杆缸11的前端部经由斗杆缸顶销11b以能够摆动的方式安装于斗杆7。斗杆缸11通过液压而伸缩，由此对斗杆7进行驱动。

铲斗缸12的基端部经由铲斗缸座架销12a以能够摆动的方式安装于斗杆7。铲斗缸12的前端部经由铲斗缸顶销12b以能够摆动的方式安装于第一连杆构件47的一端以及第二连杆构件48的一端。

第一连杆构件47的另一端经由第一连杆销47a以能够摆动的方式安装于斗杆7的前端部。第二连杆构件48的另一端经由第二连杆销48a以能够摆动的方式安装于铲斗8。铲斗缸12通过液压而伸缩，由此对铲斗8进行驱动。

在车身1安装有RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation SatelliteSystems)用的两个天线21、22。也可以是，天线21例如安装于驾驶室4，天线22例如安装于回转体3。

天线21、22沿着车宽方向相互隔开一定距离而配置。天线21(以下称作“基准天线21”)是用于检测车身1的当前位置的天线。天线22(以下称作“方向天线22”)是用于检测车身1(具体而言为回转体3)的朝向的天线。需要说明的是，天线21、22也可以是GPS用的天线。

回转体3作为外装板而具有砂土罩3a(罩)、钣金面板3b以及发动机罩3c。砂土罩3a以及发动机罩3c分别由例如树脂构成，设置为能够开闭。钣金面板3b由例如金属构成，以相对于回转体3不能移动的方式被固定。

在该回转体3设置有贯通孔3ba。贯通孔3ba例如设置于钣金面板3b。贯通孔3ba被盖91(图4)堵塞。盖91安装于回转体3的钣金面板3b，且能够从回转体3的钣金面板3b卸下。在将盖91从回转体3的钣金面板3b卸下的情况下，贯通孔3ba相对于液压挖掘机100的外部开口。

该贯通孔3ba构成为，能够从液压挖掘机100的侧方通过贯通孔3ba观测能知晓动臂销13的位置的构件。在图1所示的结构中，能知晓动臂销13的位置的构件例如是动臂销13自身。具体而言，贯通孔3ba构成为，能够从液压挖掘机100的侧方通过贯通孔3ba观测在动臂销13的端面示出的、表示动臂销13的轴中心的标记。

另外，如图2所示，能知晓动臂销13的位置的构件也可以是动臂角度检测部16。动臂角度检测部16配置在动臂销13的端面13aa的侧方。该动臂角度检测部16例如是用于检测动臂6的摆动角度的编码器。

动臂角度检测部16具有主体部16a和连结部16b。主体部16a固定于车身1。主体部16a例如具有对连结部16b的旋转角度进行检测的电位计。连结部16b能够以动臂销13的轴为中心而旋转，且与动臂6连结。

连结部16b与动臂6的摆动连动地以动臂销13的轴为中心进行转动。根据连结部16b转动的角度，主体部16a中的电位计的电阻值变动。基于该电阻值，对动臂6的摆动角度进行检测。

在如上述那样配置动臂角度检测部16的情况下，如图3所示，贯通孔3ba构成为，能够从液压挖掘机100的侧方通过贯通孔3ba观测动臂角度检测部16的表面。具体而言，贯通孔3ba构成为，能够从液压挖掘机100的侧方通过贯通孔3ba观测在动臂角度检测部16的表面示出的、表示动臂销13的轴中心的标记。

贯通孔3ba也可以配置在动臂销13的轴中心的延长线上。但是，只要能够从液压挖掘机100的侧方通过贯通孔3ba观测动臂销13的端面或动臂角度检测部16的表面，则贯通孔3ba也可以不配置在动臂销13的轴中心的延长线上。

如图4所示，动臂销13也可以具有轴部13a和凸缘部13b。轴部13a与凸缘部13b一体地构成。在该情况下，贯通孔3ba也可以构成为，能够从液压挖掘机100的侧方通过贯通孔3ba观测凸缘部13b的例如圆形的端面。

凸缘部13b位于轴部13a的端部。凸缘部13b的外径DC大于轴部13a的外径DB。贯通孔3ba的开口直径DA大于轴部13a的外径DB、且小于凸缘部13b的外径DC。贯通孔3ba的开口直径DA小于动臂销13的最大直径DC。

砂土罩3a例如通过前端以后端为旋转中心上下转动而能够开闭。在图4中以实线示出的砂土罩3a处于关闭的状态。另外，以虚线示出的砂土罩3a处于打开的状态，砂土罩3a的前端处于向上方立起的状态。

这样，贯通孔3ba构成为，无论砂土罩3a处于关闭的状态或者打开的状态中的哪个状态，都能够通过贯通孔3ba观测动臂销13的端面或动臂角度检测部16的表面。

砂土罩3a配置在动臂6的侧方，且配置在以动臂6为基准而与贯通孔3ba相同的一侧的侧方。具体而言，砂土罩3a以及贯通孔3ba的双方配置在动臂6的例如右侧。

另外，砂土罩3a以及贯通孔3ba的双方配置在以动臂6为基准而与驾驶室4相反的一侧的侧方。具体而言，砂土罩3a以及贯通孔3ba的双方配置在动臂6的例如右侧，驾驶室4配置在动臂6的例如左侧。

需要说明的是，动臂6经由动臂销13以能够摆动的方式安装于从回转平台立设的一对托架(动臂安装部)3d。

图5的(A)、(B)、(C)分别是示意性地示出液压挖掘机100的结构的侧视图、后视图、俯视图。如图5的(A)所示，动臂6的长度(动臂销13与斗杆销14之间的长度)为L1。斗杆7的长度(斗杆销14与铲斗销15之间的长度)为L2。铲斗8的长度(铲斗销15与铲斗8的齿尖P之间的长度)为L3。铲斗8的齿尖P是指铲斗8的齿尖的宽度方向上的中点P。

(液压挖掘机的控制系统)

接着，使用图5～图7对本实施方式的液压挖掘机的控制系统进行说明。

图6是示出液压挖掘机100所具备的控制系统的结构的框图。液压挖掘机100具有动臂角度检测部16、斗杆角度检测部17以及铲斗角度检测部18。动臂角度检测部16、斗杆角度检测部17以及铲斗角度检测部18分别设置于动臂6、斗杆7、铲斗8。角度检测部16～18分别可以为例如电位计，另外也可以为行程传感器。

如图5的(A)所示，动臂角度检测部16对动臂6相对于车身1的摆动角α间接地进行检测。斗杆角度检测部17对斗杆7相对于动臂6的摆动角β间接地进行检测。铲斗角度检测部18对铲斗8相对于斗杆7的摆动角γ间接地进行检测。关于摆动角α、β、γ的运算方法，之后详细说明。

如图5的(A)所示，车身1具有位置检测部19。位置检测部19对液压挖掘机100的车身1的当前位置进行检测。位置检测部19具有两个天线21、22和三维位置传感器23。

与由天线21、22分别接收到的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对天线21、22在全局坐标系中的当前位置进行检测。

需要说明的是，全局坐标系是利用GNSS计测的坐标系，是以固定于地球的原点为基准的坐标系。与此相对，后述的车身坐标系是以固定于车身1(具体而言为回转体3)的原点为基准的坐标系。

位置检测部19根据基准天线21与方向天线22的位置，对后述的车身坐标系的x轴在全局坐标系中的方向角进行检测。

如图6所示，车身1具有横摆角传感器24和俯仰角传感器29。如图5的(B)所示，横摆角传感器24对车身1的宽度方向相对于重力方向(铅垂线)的倾斜角θ1(以下称作“横摆角θ1”)进行检测。如图5的(A)所示，俯仰角传感器29对车身1的前后方向相对于重力方向的倾斜角θ2(以下称作“俯仰角θ2”)进行检测。

需要说明的是，在本实施方式中，宽度方向是指铲斗8的宽度方向，与车宽方向一致。但是，在工作装置2具有后述的倾转铲斗的情况下，铲斗8的宽度方向与车宽方向可能不一致。

如图6所示，液压挖掘机100具有操作装置25、工作装置控制器26、工作装置控制装置27以及液压泵37。操作装置25具有工作装置操作构件31、工作装置操作检测部32、行驶操作构件33、行驶操作检测部34、回转操作构件51以及回转操作检测部52。

工作装置操作构件31是用于供操作员对工作装置2进行操作的构件，例如为操作杆。工作装置操作检测部32对工作装置操作构件31的操作内容进行检测，并作为检测信号向工作装置控制器26发送。

行驶操作构件33是用于供操作员对液压挖掘机100的行驶进行操作的构件，例如为操作杆。行驶操作检测部34对行驶操作构件33的操作内容进行检测，并作为检测信号向工作装置控制器26发送。

回转操作构件51是用于供操作员对回转体3的回转进行操作的构件，例如为操作杆。回转操作检测部52对回转操作构件51的操作内容进行检测，并作为检测信号向工作装置控制器26发送。

工作装置控制器26具有存储部35和运算部36。存储部35具有RAM(Random AccessMemory)、ROM(Read Only Memory)等。运算部36具有CPU(Central Processing Unit)等。工作装置控制器26主要进行工作装置2的动作以及回转体3的回转的控制。工作装置控制器26与工作装置操作构件31的操作相应地生成用于使工作装置2动作的控制信号，并向工作装置控制装置27输出。

工作装置控制装置27具有比例控制阀等液压控制设备。工作装置控制装置27基于来自工作装置控制器26的控制信号，对从液压泵37向液压缸10～12供给的工作油的流量进行控制。液压缸10～12与从工作装置控制装置27供给来的工作油相应地被驱动。由此，工作装置2动作。

工作装置控制器26与回转操作构件51的操作相应地生成用于使回转体3回转的控制信号，并向回转马达49输出。由此，回转马达49被驱动，回转体3回转。

液压挖掘机100具有显示系统28。显示系统28是用于向操作员提供如下信息的系统，该信息用于对作业区域内的地面进行挖掘而形成为后述的设计面那样的形状。显示系统28具有显示输入装置38和显示控制器39。

显示输入装置38具有触摸面板式的输入部41和LCD(Liquid Crystal Display)等显示部42。显示输入装置38显示用于提供进行挖掘所用的信息的引导画面。另外，在引导画面中显示各种按键。操作员通过触碰引导画面上的各种按键，能够使显示系统28的各种功能执行。关于引导画面，之后详细说明。

显示控制器39执行显示系统28的各种功能。显示控制器39与工作装置控制器26能够通过无线或有线的通信方式相互通信。显示控制器39具有RAM、ROM等存储部43和CPU等运算部44。运算部44基于存储于存储部43的各种数据和位置检测部19的检测结果，执行用于显示引导画面的各种运算。

设计地形数据被预先作成并存储在显示控制器39的存储部43中。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。设计地形表示成为作业对象的地面的目标形状。显示控制器39基于设计地形数据、来自上述的各种传感器的检测结果等的数据，使引导画面显示于显示输入装置38。具体而言，如图7所示，设计地形由以三角形多边形分别表现的多个设计面45构成。需要说明的是，在图7中，仅对多个设计面中的一部分标注附图标记45，省略了其他设计面的附图标记。操作员将这些设计面45中的一个或多个设计面45选择为目标面70。显示控制器39使用于向操作员通知目标面70的位置的引导画面显示于显示输入装置38。

显示控制器39的运算部44基于位置检测部19的检测结果和存储于存储部43的多个参数来运算铲斗8的齿尖P的当前位置。该运算部44具有第一当前位置运算部44a和第二当前位置运算部44b。第一当前位置运算部44a基于后述的工作装置参数，对铲斗8的齿尖P在车身坐标系中的当前位置进行运算。第二当前位置运算部44b根据后述的天线参数、位置检测部19检测到的天线21、22在全局坐标系中的当前位置、以及第一当前位置运算部44a运算出的铲斗8的齿尖P在车身坐标系中的当前位置，对铲斗8的齿尖P在全局坐标系中的当前位置进行运算。

校正装置60是用于校正为了进行上述的摆动角α、β、γ的运算和铲斗8的齿尖P的位置的运算而需要的参数的装置。校正装置60与液压挖掘机100以及外部计测装置62一起构成用于校正上述参数的校正系统。

外部计测装置62是对铲斗8的齿尖P的位置进行计测的装置，例如为全站仪。校正装置60能够通过有线或无线而与外部计测装置62进行数据通信。另外，校正装置60能够通过有线或无线而与显示控制器39进行数据通信。校正装置60基于由外部计测装置62计测到的信息，进行图9所示的参数的校正。参数的校正例如在液压挖掘机100的出厂时或维护后的初始设定中执行。

校正装置60具有输入部63、显示部64以及运算部65(控制器)。输入部63是被输入后述的第一作业点位置信息、第二作业点位置信息、天线位置信息、铲斗信息的部分。输入部63具备用于供操作员手动输入这些信息的结构，例如具有多个按键。输入部63只要能够进行数值的输入即可，也可以为触摸面板式的结构。显示部64例如为LCD，是显示用于进行校正的操作画面的部分。运算部65基于经由输入部63输入的信息，执行校正参数的处理。

(液压挖掘机中的引导画面)

接着，使用图8对本实施方式的液压挖掘机的引导画面进行说明。

图8是示出本发明的一实施方式的液压挖掘机的引导画面的图。如图8所示，引导画面53示出目标面70与铲斗8的齿尖P的位置关系。引导画面53是用于对液压挖掘机100的工作装置2进行引导以使作为作业对象的地面成为与目标面70相同的形状的画面。

引导画面53包括俯视图73a和侧视图73b。俯视图73a示出作业区域的设计地形和液压挖掘机100的当前位置。侧视图73b示出目标面70与液压挖掘机100的位置关系。

引导画面53的俯视图73a通过多个三角形多边形来表现俯视下的设计地形。更具体而言，俯视图73a将液压挖掘机100的回转平面作为投影面来表现设计地形。因此，俯视图73a是从液压挖掘机100的正上方观察到的图，当液压挖掘机100倾斜时，设计面45倾斜。另外，从多个设计面45选择出的目标面70以与其他的设计面45不同的颜色显示。需要说明的是，在图8中，液压挖掘机100的当前位置由俯视下的液压挖掘机的图标61示出，但也可以由他的符号示出。

另外，俯视图73a包括用于使液压挖掘机100正对于目标面70的信息。用于使液压挖掘机100正对于目标面70的信息被显示为正对罗盘73。正对罗盘73是表示相对于目标面70的正对方向与应使液压挖掘机100回转的方向的图标。操作员能够通过正对罗盘73来确认向目标面70的正对度。

引导画面53的侧视图73b包括示出目标面70与铲斗8的齿尖P的位置关系的图像、以及示出目标面70与铲斗8的齿尖P之间的距离的距离信息88。具体而言，侧视图73b包括设计面线81、目标面线82、以及侧视下的液压挖掘机100的图标75。设计面线81示出目标面70以外的设计面45的剖面。目标面线82示出目标面70的剖面。如图7所示，设计面线81和目标面线82是通过对穿过铲斗8的齿尖P的宽度方向上的中点P(以下仅称作“铲斗8的齿尖P”)的当前位置的平面77与设计面45的交线80进行运算而求出的。关于对铲斗8的齿尖P的当前位置进行运算的方法，之后详细说明。

如以上那样，在引导画面53中，设计面线81、目标面线82、以及包含铲斗8的液压挖掘机100的相对位置关系由图像显示。操作员通过使铲斗8的齿尖P沿着目标面线82移动，从而能够以使当前的地形成为设计地形的方式容易地进行挖掘。

(齿尖P的当前位置的运算方法)

接着，使用图5、图6以及图9对上述的铲斗8的齿尖P的当前位置的运算方法进行说明。

图9示出存储于存储部43的参数的一览表。如图9所示，参数包括工作装置参数和天线参数。工作装置参数包括表示动臂6、斗杆7以及铲斗8各自的尺寸和摆动角的多个参数。天线参数包括表示天线21、22分别与动臂6的位置关系的多个参数。

在铲斗8的齿尖P的当前位置的运算中，首先，如图5所示，设定将动臂销13的轴与后述的工作装置2的动作平面的交点作为原点的车身坐标系x-y-z。需要说明的是，在以下的说明中，动臂销13的位置是指动臂销13的车宽方向上的中点的位置。另外，根据角度检测部16～18(图6)的检测结果，来运算上述的动臂6、斗杆7、铲斗8的当前的摆动角α、β、γ(图5的(A))。关于摆动角α、β、γ的运算方法见后述。车身坐标系中的铲斗8的齿尖P的坐标(x，y，z)使用动臂6、斗杆7、铲斗8的摆动角α、β、γ和动臂6、斗杆7、铲斗8的长度L1、L2、L3并通过以下的数式1来运算。

[数式1]

x＝L1 sin α+L2 sin(α+β)+L3 sin(α+β+γ)

y＝0

z＝L1 cosα+L2 cos(α+β)+L3 cos(α+β+γ)

另外，根据数式1求出的车身坐标系中的铲斗8的齿尖P的坐标(x，y，z)通过以下的数式2而转换成全局坐标系中的坐标(X，Y，Z)。

[数式2]

其中，ω、κ如以下的数式3那样表示。

[数式3]

κ＝-θ3

这里，如上所述，θ1为横摆角。θ2为俯仰角。另外，θ3为Yaw角，是上述的车身坐标系的x轴在全局坐标系中的方向角。因此，Yaw角θ3基于由位置检测部19检测到的基准天线21与方向天线22的位置而运算。(A，B，C)是车身坐标系中的原点在全局坐标系中的坐标。

上述的天线参数示出天线21、22与车身坐标系中的原点的位置关系(天线21、22与动臂销13的车宽方向上的中点的位置关系)。具体而言，如图5的(B)以及图5的(C)所示，天线参数包括：动臂销13与基准天线21之间的在车身坐标系的x轴方向上的距离Lbbx；动臂销13与基准天线21之间的在车身坐标系的y轴方向上的距离Lbby；以及动臂销13与基准天线21之间的在车身坐标系的z轴方向上的距离Lbbz。

另外，天线参数包括：动臂销13与方向天线22之间的在车身坐标系的x轴方向上的距离Lbdx；动臂销13与方向天线22之间的在车身坐标系的y轴方向上的距离Lbdy；以及动臂销13与方向天线22之间的在车身坐标系的z轴方向上的距离Lbdz。

(A，B，C)是基于天线21、22检测到的全局坐标系中的天线21、22的坐标和天线参数而运算的。

如以上那样，通过运算而求出铲斗8的齿尖P在全局坐标系中的当前位置(坐标(X，Y，Z))。

如图7所示，显示控制器39基于如上述那样运算出的铲斗8的齿尖P的当前位置与存储于存储部43的设计地形数据，对三维设计地形与穿过铲斗8的齿尖P的平面77的交线80进行运算。然后，显示控制器39将该交线80中的穿过目标面70的部分作为上述的目标面线82(图8)来运算。另外，显示控制器39将该交线80中的目标面线82以外的部分作为设计面线81(图8)来运算。

(摆动角α、β、γ的运算方法)

接着，使用图10～图14，对根据角度检测部16～18各自的检测结果来运算动臂6、斗杆7、铲斗8的当前的摆动角α、β、γ的方法进行说明。

图10是动臂6的侧视图。动臂6的摆动角α使用图10所示的工作装置参数并通过以下的数式4来表示。

[数式4]

如图10所示，Lboom2_x是动臂缸座架销10a与动臂销13之间的在车身1的水平方向(相当于车身坐标系的x轴方向)上的距离。Lboom2_z是动臂缸座架销10a与动臂销13之间的在车身1的铅垂方向(相当于车身坐标系的z轴方向)上的距离。Lboom1是动臂缸顶销10b与动臂销13之间的距离。Lboom2是动臂缸座架销10a与动臂销13之间的距离。boom_cyl是动臂缸座架销10a与动臂缸顶销10b之间的距离。

将在侧视下连结动臂销13与斗杆销14的方向设为xboom轴，将与xboom轴垂直的方向设为zboom轴。Lboom1_x是动臂缸顶销10b与动臂销13之间的xboom轴方向上的距离。Lboom1_z是动臂缸顶销10b与动臂销13之间的zboom轴方向上的距离。

图11是斗杆7的侧视图。斗杆7的摆动角β使用图10以及图11所示的工作装置参数并通过以下的数式5来表示。

[数式5]

如图10所示，Lboom3_x是斗杆缸座架销11a与斗杆销14之间的xboom轴方向上的距离。Lboom3_z是斗杆缸座架销11a与斗杆销14之间的zboom轴方向上的距离。Lboom3是斗杆缸座架销11a与斗杆销14之间的距离。arm_cyl是斗杆缸座架销11a与斗杆缸顶销11b之间的距离。

如图11所示，将在侧视下连结斗杆缸顶销11b与铲斗销15的方向设为xarm2轴，将与xarm2轴垂直的方向设为zarm2轴。另外，将在侧视下连结斗杆销14与铲斗销15的方向设为xarm1轴。

Larm2是斗杆缸顶销11b与斗杆销14之间的距离。Larm2_x是斗杆缸顶销11b与斗杆销14之间的xarm2轴方向上的距离。Larm2_z是斗杆缸顶销11b与斗杆销14之间的zarm2轴方向上的距离。

Larm1_x是斗杆销14与铲斗销15之间的xarm2轴方向上的距离。Larm1_z是斗杆销14与铲斗销15之间的zarm2轴方向上的距离。斗杆7的摆动角β是xboom轴与xarm1轴之间所成的角。

图12是铲斗8以及斗杆7的侧视图。图13是铲斗8的侧视图。铲斗8的摆动角γ使用图11～图13所示的工作装置参数并通过以下的数式6来表示。

[数式6]

如图11所示，Larm3_z2是第一连杆销47a与铲斗销15之间的zarm2轴方向上的距离。Larm3_x2是第一连杆销47a与铲斗销15之间的xarm2轴方向上的距离。

如图12所示，Ltmp是铲斗缸顶销12b与铲斗销15之间的距离。Larm4是第一连杆销47a与铲斗销15之间的距离。Lbucket1是铲斗缸顶销12b与第一连杆销47a之间的距离。Lbucket2是铲斗缸顶销12b与第二连杆销48a之间的距离。Lbucket3是铲斗销15与第二连杆销48a之间的距离。铲斗8的摆动角γ是xbucket轴与xarm1轴之间所成的角。

如图13所示，将在侧视下连结铲斗销15与铲斗8的齿尖P的方向设为xbucket轴，将与xbucket轴垂直的方向设为zbucket轴。Lbucket4_x是铲斗销15与第二连杆销48a之间的xbucket轴方向上的距离。Lbucket4_z是铲斗销15与第二连杆销48a之间的zbucket轴方向上的距离。

需要说明的是，上述的Ltmp通过以下的数式7来表示。

[数式7]

如图11所示，Larm3是铲斗缸座架销12a与第一连杆销47a之间的距离。Larm3_x1是铲斗缸座架销12a与铲斗销15之间的xarm2轴方向上的距离。Larm3_z1是铲斗缸座架销12a与铲斗销15之间的zarm2轴方向上的距离。

另外，如图14所示，上述的boom_cyl是动臂角度检测部16检测到的动臂缸10的行程长bss加上动臂缸偏移boft而得到的值。同样地，arm_cyl是斗杆角度检测部17检测到的斗杆缸11的行程长ass加上斗杆缸偏移aoft而得到的值。同样地，bucket_cyl是铲斗角度检测部18检测到的铲斗缸12的行程长bkss加上包含铲斗缸12的最小距离在内的铲斗缸偏移bkoft而得到的值。

如以上那样，根据角度检测部16～18各自的检测结果，通过运算来求出动臂6、斗杆7、铲斗8的当前的摆动角α、β、γ。

(由操作员进行的校正作业)

接着，使用图2、图4、图15～图19，来说明本实施方式的液压挖掘机中的由操作员进行的校正作业。

图15是示出操作员在校正时进行的作业步骤的流程图。如图15所示，首先，在步骤S1中，操作员从回转体3的钣金面板3b卸下盖91，使贯通孔3ba朝向液压挖掘机100的外部开口(图4)。然后，操作员设置外部计测装置62。此时，如图16所示，操作员以在动臂销13的正后方隔开规定的距离Dx以及在正横向隔开规定的距离Dy的方式设置外部计测装置62。另外，在步骤S2中，操作员使用外部计测装置62，对动臂销13的端面(侧面)的中心位置进行测定。

此时，如图1～图4所示，操作员使用外部计测装置62，从液压挖掘机100的侧方通过贯通孔3ba观测动臂销13的端面(或动臂角度检测部16的表面)，由此来测定动臂销13的端面的中心位置。具体而言，操作员从液压挖掘机100的侧方通过贯通孔3ba观测在动臂销13的端面(或动臂角度检测部16的表面)示出的、表示动臂销13的轴中心的标记，由此来测定动臂销13的端面的中心位置。

在步骤S3中，操作员使用外部计测装置62，对工作装置2的五个姿势下的齿尖P的位置进行测定。这里，操作员对工作装置操作构件31进行操作，使铲斗8的齿尖P的位置向图17所示的第一位置P1至第五位置P5这五个位置移动。

此时，回转体3不回转而维持相对于行驶体5固定的状态。而且，操作员使用外部计测装置62，对第一位置P1至第五位置P5的各位置处的齿尖P的坐标进行测定。第一位置P1以及第二位置P2是在地面上在车身前后方向上不同的位置。第三位置P3以及第四位置P4是在空中在车身前后方向上不同的位置。第三位置P3以及第四位置P4是相对于第一位置P1以及第二位置P2在上下方向上不同的位置。第五位置P5是第一位置P1、第二位置P2、第三位置P3以及第四位置P4之间的位置。

在图18中，将第一位置P1～第五位置P5的各位置处的各缸10～12的行程长度以最大为100％、最小为0％的方式示出。如图18所示，在第一位置P1，斗杆缸11的行程长度成为最小。即，第一位置P1是工作装置在斗杆7的摆动角成为最小这一姿势下的齿尖P的位置。

在第二位置P2，斗杆缸11的行程长度成为最大。即，第二位置P2是工作装置在斗杆7的摆动角成为最大这一姿势下的齿尖P的位置。

在第三位置P3，斗杆缸11的行程长成为最小，铲斗缸12的行程长成为最大。即，第三位置P3是工作装置2在斗杆7的摆动角成为最小且铲斗8的摆动角成为最大这一姿势下的齿尖P的位置。

在第四位置P4，动臂缸10的行程长成为最大。即，第四位置P4是工作装置2在动臂6的摆动角成为最大这一姿势下的齿尖P的位置。

在第五位置P5，斗杆缸11、动臂缸10、铲斗缸12的缸长均不是最小，并且也不是最大，成为中间的值。即，第五位置P5成为斗杆7的摆动角、动臂6的摆动角、铲斗8的摆动角均不是最大、并且也不是最小的中间的值。

在步骤S4中，操作员向校正装置60的输入部63输入第一作业点位置信息。第一作业点位置信息表示由外部计测装置62计测到的铲斗8的齿尖P在第一位置P1～第五位置P5处的坐标。因此，操作员在步骤S4中，将使用外部计测装置62计测到的铲斗8的齿尖P在第一位置P1～第五位置P5处的坐标向校正装置60的输入部63输入。

在步骤S5中，操作员使用外部计测装置62，对天线21、22的位置进行测定。这里，如图16所示，操作员使用外部计测装置62，对基准天线21上的第一计测点P11与第二计测点P12的位置进行计测。第一计测点P11以及第二计测点P12以基准天线21的上表面的中心为基准而对称配置。在基准天线21的上表面的形状为长方形或正方形的情况下，第一计测点P11以及第二计测点P12为基准天线21的上表面上的对角的两个点。

另外，如图16所示，操作员使用外部计测装置62，对方向天线22上的第三计测点P13与第四计测点P14的位置进行计测。第三计测点P13以及第四计测点P14以方向天线22的上表面的中心为基准而对称配置。与第一计测点P11以及第二计测点P12同样地，第三计测点P13以及第四计测点P14是方向天线22的上表面上的对角的两个点。

需要说明的是，为了容易进行计测，优选对第一计测点P11～第四计测点P14赋予记号。例如，作为天线21、22的部件而含有的螺栓等也可以用作记号。

在步骤S6中，操作员向校正装置60的输入部63输入天线位置信息。天线位置信息包括在步骤S5中操作员使用外部计测装置62计测到的表示第一计测点P11～第四计测点P14的位置的坐标。

在步骤S7中，操作员对回转角不同的三个齿尖P的位置进行测定。这里，如图19所示，操作员对回转操作构件51进行操作而使回转体3回转。此时，工作装置2的姿势维持为被固定的状态。然后，操作员使用外部计测装置62，对回转角不同的三个齿尖P的位置(以下称作“第一回转位置P21”、“第二回转位置P22”、“第三回转位置P23”)进行测定。

在步骤S8中，操作员向校正装置60的输入部63输入第二作业点位置信息。第二作业点位置信息包括在步骤S7中操作员使用外部计测装置62计测到的表示第一回转位置P21、第二回转位置P22以及第三回转位置P23的坐标。

在步骤S9中，操作员向校正装置60的输入部63输入铲斗信息。铲斗信息是与铲斗8的尺寸相关的信息。铲斗信息包括：上述的铲斗销15与第二连杆销48a之间的xbucket轴方向上的距离(Lbucket4_x)；以及铲斗销15与第二连杆销48a之间的zbucket轴方向上的距离(Lbucket4_z)。操作员将设计值或由外部计测装置62等计测单元计测到的值作为铲斗信息而输入。

在步骤S10中，操作员向校正装置60发出执行校正的指示。

(由校正装置60执行的校正方法)

接着，使用图6、图9以及图20～图22来说明由校正装置60执行的处理。

图20是示出运算部65的校正所涉及的处理功能的功能框图。如图20所示，运算部65具有车身坐标系运算部65a、坐标转换部65b、第一校正运算部65c以及第二校正运算部65d。

车身坐标系运算部65a基于由输入部63输入的第一作业点位置信息和第二作业点位置信息，对坐标转换信息进行运算。坐标转换信息是用于将以外部计测装置62为基准的坐标系转换成车身坐标系的信息。上述的第一作业点位置信息和天线位置信息是由外部计测装置62计测到的，因此，通过以外部计测装置62为基准的坐标系(xp，yp，zp)来表示。坐标转换信息是用于将第一作业点位置信息和天线位置信息从以外部计测装置62为基准的坐标系转换成车身坐标系(x，y，z)的信息。以下，对坐标转换信息的运算方法进行说明。

首先，如图20以及图21所示，车身坐标系运算部65a基于第一作业点位置信息来运算与工作装置2的动作平面A垂直的第一单位法线向量AH。车身坐标系运算部65a根据第一作业点位置信息所包含的五个位置，使用最小二乘法来算出工作装置2的动作平面，基于此对第一单位法线向量AH进行运算。需要说明的是，第一单位法线向量AH也可以基于根据第一作业点位置信息所包含的五个位置中的与其他两个位置相比未脱离的三个位置的坐标而求出的两个向量a1、a2来运算。

接着，车身坐标系运算部65a基于第二作业点位置信息来运算与回转体3的回转平面BA垂直的第二单位法线向量BHA。具体而言，车身坐标系运算部65a基于根据第二作业点位置信息所包含的第一回转位置P21、第二回转位置P22、第三回转位置P23(图19)的坐标而求出的两个向量b1、b2，来运算与回转平面BA垂直的第二单位法线向量BHA。

接着，如图22所示，车身坐标系运算部65a对上述的工作装置2的动作平面A与回转平面BA的交线向量DAB进行运算。车身坐标系运算部65a将穿过交线向量DAB且与工作装置2的动作平面A垂直的平面B的单位法线向量作为修正后的第二单位法线向量BH进行运算。然后，车身坐标系运算部65a对与第一单位法线向量AH及修正后的第二单位法线向量BH垂直的第三单位法线向量CH进行运算。第三单位法线向量CH是与动作平面A及平面B的双方垂直的平面C的法线向量。

坐标转换部65b使用坐标转换信息，将由外部计测装置62计测到的第一作业点位置信息和天线位置信息从外部计测装置62中的坐标系(xp，yp，zp)转换成液压挖掘机100中的车身坐标系(x，y，z)。坐标转换信息包括上述的第一单位法线向量AH、修正后的第二单位法线向量BH、以及第三单位法线向量CH。具体而言，如以下的数式8所示，利用由向量p所示的外部计测装置62的坐标系中的坐标与坐标转换信息的各法线向量AH、BH、CH的内积来运算车身坐标系中的坐标。

[数式8]

第一校正运算部65c基于转换成车身坐标系的第一作业点位置信息，通过使用数值解析来运算参数的校正值。具体而言，如以下的数式9所示，通过最小二乘法来运算参数的校正值。

[数式9]

上述的k的值相当于第一作业点位置信息的第一位置P1～第五位置P5。因此，n＝5。(x1，z1)是车身坐标系中的第一位置P1的坐标。(x2，z2)是车身坐标系中的第二位置P2的坐标。(x3，z3)是车身坐标系中的第三位置P3的坐标。(x4，z4)是车身坐标系中的第四位置P4的坐标。(x5，z5)是车身坐标系中的第五位置P5的坐标。

通过搜索该数式9的函数J成为最小的点，来运算工作装置参数的校正值。具体而言，在图9的一览表中运算No.1～29的工作装置参数的校正值。

需要说明的是，图9的一览表所包含的工作装置参数中的、铲斗销15与第二连杆销48a之间的xbucket轴方向上的距离Lbucket4_x、以及铲斗销15与第二连杆销48a之间的zbucket轴方向上的距离Lbucket4_z使用作为铲斗信息而输入的值。

第二校正运算部65d基于输入到输入部63的天线位置信息来校正天线参数。具体而言，第二校正运算部65d将第一计测点P11与第二计测点P12的中点的坐标作为基准天线21的位置的坐标进行运算。具体而言，基准天线21的位置的坐标由上述的动臂销13与基准天线21之间的车身坐标系的x轴方向上的距离Lbbx、动臂销13与基准天线21之间的车身坐标系的y轴方向上的距离Lbby、以及动臂销13与基准天线21之间的车身坐标系的z轴方向上的距离Lbbz来表示。

另外，第二校正运算部65d将第三计测点P13与第四计测点P14的中点的坐标作为方向天线22的位置的坐标进行运算。具体而言，方向天线22的位置的坐标由动臂销13与方向天线22之间的车身坐标系的x轴方向上的距离Lbdx、动臂销13与方向天线22之间的车身坐标系的y轴方向上的距离Lbdy、以及动臂销13与方向天线22之间的车身坐标系的z轴方向上的距离Lbdz来表示。然后，第二校正运算部65d将这些天线21、22的位置的坐标作为天线参数Lbbx、Lbby、Lbbz、Lbdx、Lbdy、Lbdz的校正值来输出。

由第一校正运算部65c运算出的工作装置参数、由第二校正运算部65d运算出的天线参数、以及铲斗信息保存在显示控制器39的存储部43中，用于上述的齿尖P位置的运算。

接着，对本实施方式的作用效果进行说明。

在本实施方式中，如图1～图4所示，贯通孔3ba设置为，能够从液压挖掘机100的侧方通过贯通孔3ba观测能知晓动臂销的位置的构件(动臂销13或动臂角度检测部16)。由此，无需在校正作业时为了观测能知晓动臂销13的位置的构件而打开车身1的砂土罩3a等。因此，校正作业变得简易，并且能够将车身1的强度保持得较高。

另外，在本实施方式中，如图2以及图3所示，能知晓动臂销13的位置的构件也可以是动臂角度检测部16。动臂角度检测部16的连结部16b与动臂6的摆动连动地以动臂销13的轴为中心而转动。因此，通过贯通孔3ba观测动臂角度检测部16的连结部16b，由此能够知晓动臂销13的轴中心，能够知晓动臂销13的位置。

另外，在本实施方式中，如图1所示，能知晓动臂销13的位置的构件也可以是动臂销13自身。这样，通过贯通孔3ba直接观测动臂销13的端面，由此能够准确地知晓动臂销13的位置。

另外，在本实施方式中，如图4所示，贯通孔3ba的开口直径DA小于动臂销13的最大直径DC。这样，通过将贯通孔3ba的开口直径DA减小至动臂销13无法通过贯通孔3ba的程度，能够进一步提高车身1的强度。

另外，在本实施方式中，如图1所示，贯通孔3ba位于以动臂6为基准而与驾驶室4相反的一侧。由此，在通过贯通孔3ba观测能知晓动臂销13的位置的构件时，驾驶室4不会成为障碍。

另外，在本实施方式中，如图1所示，贯通孔3ba位于动臂销13的轴线的延长线上。由此，能够通过贯通孔3ba可靠地观测能知晓动臂销13的位置的构件。

另外，在本实施方式中，如图1所示，能够相对于车身1开闭的砂土罩3a配置在动臂6的侧方、且配置在以动臂6为基准而与贯通孔3ba相同的一侧。另外，贯通孔3ba构成为，能够在关闭砂土罩3a的状态下观测能知晓动臂销13的位置的构件。由此，无需在校正作业时打开砂土罩3a，校正作业变得更加简易。

此次公开的实施方式的所有方面均为例示，不应认为是限制性的内容。本发明的范围由权利请求保护的范围示出而非上述的说明，包含与权利请求保护的范围同等的含义以及范围内的全部变更。

附图标记说明

1车身，2工作装置，3回转体，3a砂土罩，3b钣金面板，3ba贯通孔，3c发动机罩，4驾驶室，5行驶体，5a、5b履带，6动臂，7斗杆，8铲斗，10动臂缸，10a动臂缸座架销，10b动臂缸顶销，11斗杆缸，11a斗杆缸座架销，11b斗杆缸顶销，12铲斗缸，12a铲斗缸座架销，12b铲斗缸顶销，13动臂销，13a轴部，13aa端面，13b凸缘部，14斗杆销，15铲斗销，16动臂角度检测部，16a主体部，16b连结部，17斗杆角度检测部，18铲斗角度检测部，19位置检测部，21基准天线，22方向天线，23三维位置传感器，24横摆角传感器，25操作装置，26工作装置控制器，27工作装置控制装置，28显示系统，29俯仰角传感器，31工作装置操作构件，32工作装置操作检测部，33行驶操作构件，34行驶操作检测部，35、43存储部，36、44、65运算部，37液压泵，38显示输入装置，39显示控制器，41、63输入部，42、64显示部，44a第一当前位置运算部，44b第二当前位置运算部，45设计面，47第一连杆构件，47a第一连杆销，48第二连杆构件，48a第二连杆销，49回转马达，51回转操作构件，52回转操作检测部，53引导画面，60校正装置，61、75图标，62外部计测装置，65a车身坐标系运算部，65b坐标转换部，65c第一校正运算部，65d第二校正运算部，70目标面，73正对罗盘，73a俯视图，73b侧视图，77平面，80交线，81设计面线，82目标面线，88距离信息，91盖，100液压挖掘机。

Claims (8)

1.一种液压挖掘机，其具备：

车辆主体；

动臂，其安装于所述车辆主体；以及

动臂销，其将所述动臂以能够摆动的方式支承于所述车辆主体，

在所述车辆主体设置有贯通孔，

所述贯通孔设置为，能够从所述液压挖掘机的侧方通过所述贯通孔观测用于获取所述动臂销的位置的动臂位置获取部位。

2.根据权利要求1所述的液压挖掘机，其中，

所述液压挖掘机还具备配置在所述动臂销的端面的侧方的动臂角度检测部，

所述动臂角度检测部具有所述动臂位置获取部位。

3.根据权利要求1所述的液压挖掘机，其中，

所述动臂销具有所述动臂位置获取部位。

4.根据权利要求1所述的液压挖掘机，其中，

所述贯通孔的直径小于所述动臂销的最大直径。

5.根据权利要求1所述的液压挖掘机，其中，

所述液压挖掘机还具备驾驶室，

所述贯通孔位于以所述动臂为基准而与所述驾驶室相反的一侧。

6.根据权利要求1所述的液压挖掘机，其中，

所述贯通孔位于所述动臂销的轴线的延长线上。

7.根据权利要求1所述的液压挖掘机，其中，

所述车辆主体具有能够开闭的罩，该罩配置在所述动臂的侧方，且配置在以所述动臂为基准而与所述贯通孔相同的一侧，

所述贯通孔构成为，能够在关闭了所述罩的状态下观测所述动臂位置获取部位。

8.一种液压挖掘机的校正方法，其是在液压挖掘机中对参数进行校正的方法，所述液压挖掘机具备：车辆主体；工作装置，其具有安装于所述车辆主体的动臂、安装于所述动臂的前端的斗杆及安装于所述斗杆的前端的作业用具；动臂销，其将所述动臂以能够摆动的方式支承于所述车辆主体；以及控制器，其基于至少包含所述动臂销的位置的多个所述参数，对所述作业用具所包含的作业点的当前位置进行运算，

在所述液压挖掘机的校正方法中，基于从所述液压挖掘机的侧方通过设置于所述车辆主体的侧面的贯通孔观测用于获取所述动臂销的位置的动臂位置获取部位而获取的所述动臂销的位置，来校正所述参数。