CN115087781A - 显示系统、程序以及显示控制方法 - Google Patents

Abstract

显示系统具备显示部以及控制器。控制器使表示第一图形(51)与第二图形(52)的相对关系的第三图形(53)显示于显示部，该第一图形(51)表示作业机械的工作装置的方向，该第二图形(52)表示从作业机械向目标地形的方向。

Description

显示系统、程序以及显示控制方法

技术领域

本公开涉及显示系统、程序以及显示控制方法。

背景技术

在通过液压挖掘机等作业机械进行作业的情况下，操作员需要使作业机械(详细而言，作业机械的工作装置)与目标地形(目标施工面)正对。为了支援这样的操作员的操作，如例如日本特开2019-105160号公报(专利文献1)所示出的那样，已知有显示正对罗盘的作业机械。

作为正对罗盘，专利文献1的作业机械将用于引导相对于目标地形的正对方向和应使液压挖掘机回转的方向的图案或者图标这样的姿态信息显示于显示部。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-105160号公报

发明内容

发明要解决的课题

为了支援作业机械的操作员，期望以在视觉上更容易理解的方式提供作业机械的工作装置的方向与从作业机械向目标地形的方向的关系。

本公开的目的在于，提供一种能够以在视觉上更容易理解的方式提供作业机械的工作装置的方向与从作业机械向目标地形的方向的关系的显示系统、程序以及显示系统的控制方法。

用于解决课题的手段

本公开的一显示系统具备显示部以及控制器。控制器使表示第一图形与第二图形的相对关系的第三图形显示于显示部，该第一图形表示作业机械的工作装置的方向，该第二图形表示从作业机械向目标地形的方向。

本公开的另一显示系统具备显示部以及控制器。控制器在作业机械的俯视下，使表示作业机械的图像、从作业机械的工作装置延长而得的直线、以及将表示作业机械的图像与目标地形相连的直线显示于显示部。

本公开的程序使控制器的处理器执行如下步骤：生成表示作业机械的工作装置的方向的第一图形；生成表示从所述作业机械向目标地形的方向的第二图形；生成表示所述第一图形与所述第二图形的相对关系的第三图形；以及使所述第三图形显示于显示部。

本公开的显示控制方法包括以下的步骤。

生成表示作业机械的工作装置的方向的第一图形。生成表示从作业机械向目标地形的方向的第二图形。生成表示第一图形与第二图形的相对关系的第三图形。使第三图形显示于显示部。

发明效果

根据本公开，能够实现一种可以以在视觉上更容易理解的方式提供作业机械的工作装置的方向与从作业机械向目标地形的方向的关系的显示系统、程序以及显示系统的控制方法。

附图说明

图1是示出作为一实施方式中的作业机械的例子的液压挖掘机的结构的立体图。

图2是液压挖掘机的侧视图。

图3是液压挖掘机的后视图。

图4是示出一实施方式中的显示系统所具有的控制系统的框图。

图5是用于说明施工地形和目标地形的图。

图6是示出作为显示于显示部的支援画面的第一例、在液压挖掘机100的俯视下以液压挖掘机为中心显示了支援图像的图像的图。

图7是示出作为显示于显示部的支援画面的第二例、在液压挖掘机100的鸟瞰下以液压挖掘机为中心显示了支援图像的图像的图。

图8是按照步骤顺序示出生成支援图像的方法的图(A)～(E)。

图9是接着图8的步骤按照步骤顺序示出生成液压挖掘机的侧视下的支援图像的方法的图(A)～(F)。

图10是示出一实施方式中的显示系统的控制方法的流程图。

图11是示出作为显示于显示部的显示图像的变形例、在液压挖掘机的俯视下以液压挖掘机为中心显示了其他支援图像的图像的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。需要说明的是，在说明书以及附图中，对相同的构成要素或者对应的构成要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。另外，在附图中，为了便于说明，也有时省略或简化结构。另外，各实施方式和各变形例中的至少一部分也可以相互任意地组合。

<作业机械的整体结构>

作为能够应用本公开的思想的作业机械的一例，使用图1对液压挖掘机的结构进行说明。需要说明的是，本公开也可以应用于以下的液压挖掘机以外的具有挖掘工具的作业机械。

在以下的说明中，前后方向是指就坐于图1中的驾驶室4内的驾驶席4S的操作员的前后方向。与就座于驾驶席4S的操作员正对的方向是前方向，就座于驾驶席4S的操作员的背后方向是后方向。左右方向是指就座于驾驶席4S的操作员的左右方向。就座于驾驶席4S的操作员正对正面时的右侧、左侧分别是右方向、左方向。上下方向是指与由前后方向以及左右方向确定的平面正交的方向。在上下方向上，地面所在的一侧是下侧，天空所在的一侧是上侧。

图1是示出作为一实施方式中的作业机械的例子的液压挖掘机的结构的立体图。图2以及图3分别是液压挖掘机的侧视图以及后视图。

如图1所示，作为本实施方式中的作业机械的液压挖掘机100具有作为主体部的机械主体1、以及工作装置2。机械主体1具有回转体3、以及行驶装置5。回转体3在机械室3EG的内部收容有未图示的动力产生装置以及液压泵等装置。机械室3EG配置于回转体3的后端侧。

液压挖掘机100具有例如柴油发动机等内燃机作为动力产生装置，但液压挖掘机100并不限定于这样的结构。液压挖掘机100也可以具有例如将内燃机、发电电动机以及蓄电装置组合而成的、所谓的混合动力方式的动力产生装置。

回转体3具有驾驶室4。驾驶室4载置于回转体3的前端侧。驾驶室4配置于与配置有机械室3EG的一侧相反的一侧。在驾驶室4内配置有显示输入装置38以及操作装置25(图4)。关于它们在后文叙述。

在回转体3的下方配置有行驶装置5。行驶装置5具有履带5a、5b。行驶装置5通过由液压马达5c驱动履带5a、5b旋转而使液压挖掘机100行驶。液压挖掘机100也可以取代履带5a、5b而具有轮胎，也可以是车轮式液压挖掘机。

在回转体3的上方设置有扶手9。在扶手9上可装卸地安装有RTK-GNSS(Real TimeKinematic-Global Navigation Satellite Systems)用的两个GNSS天线21、22。

GNSS天线21、22沿着例如与机械主体坐标系[Xa，Ya，Za]的Ya轴平行的轴线相互分离一定距离地设置。GNSS天线21、22也可以沿着与机械主体坐标系[Xa，Ya，Za]的Xa轴平行的轴线相互分离一定距离地设置。

从提高液压挖掘机100的当前位置的检测精度的观点出发，GNSS天线21、22优选设置于尽可能相互分离的位置。另外，GNSS天线21、22优选设置于尽量不妨碍操作员的视野的位置。GNSS天线21、22也可以设置于回转体3的上方且配重3CW或者驾驶室4的后方。

工作装置2安装于回转体3的驾驶室4的侧方侧。工作装置2具有动臂6、斗杆7、铲斗8(挖掘工具)、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以能够转动的方式安装于机械主体1的前部。斗杆7的基端部经由斗杆销14以能够转动的方式安装于动臂6的前端部。在斗杆7的前端部经由铲斗销15安装有铲斗8。

铲斗8具有多个斗齿8B。多个斗齿8B安装于铲斗8的与安装铲斗销15的一侧相反的一侧的端部。多个斗齿8B安装于铲斗8的最远离安装铲斗销15的一侧的端部。多个斗齿8B在与铲斗销15平行的方向上排列成一列。铲尖8T是斗齿8B的前端部。铲尖8T是工作装置2产生挖掘力的铲斗8的前端。与连结多个铲尖8T的直线平行的方向是铲斗8的宽度方向。铲斗8的宽度方向与回转体3的宽度方向、即回转体3的左右方向一致。

铲斗8经由销16与铲斗缸12连结。铲斗8通过铲斗缸12伸缩而转动。铲斗8以与斗杆7的延伸方向正交的轴为中心转动。动臂销13、斗杆销14以及铲斗销15配置成相互平行的位置关系。即，各个销的中心轴线成为相互平行的位置关系。

动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12分别是液压缸。动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12分别根据工作油的压力或者流量调整伸缩和速度而动作。

动臂缸10使动臂6动作，使动臂6以动臂销13的中心轴为中心上下转动。斗杆缸11使斗杆7动作，使斗杆7以斗杆销14的中心轴为中心转动。铲斗缸12使铲斗8动作，使铲斗8以铲斗销15的中心轴为中心转动。

液压挖掘机100的挖掘工具不限定于铲斗8，也可以是破碎器等其他挖掘工具。

如图2所示，动臂6的长度(从动臂销13的中心轴线至斗杆销14的中心轴线为止的长度)是L1。斗杆7的长度(从斗杆销14的中心轴线至铲斗销15的中心轴线AX1为止的长度)是L2。铲斗8的长度(从铲斗销15的中心轴线AX1至铲尖8T为止的长度)是L3。铲斗8的长度是沿着与铲斗销15的中心轴线AX1正交、且通过铲斗8的铲尖8T的轴线AX3的长度。

在动臂6配置有IMU(Inertial Measurement Unit)18A。在斗杆7配置有IMU18B。在铲斗8配置有IMU18C。IMU18A、18B、18C分别是检测工作装置2的姿态的工作装置姿态传感器。IMU18A、18B、18C分别检测3轴的角度(或者角速度)和加速度。

通过由IMU18A、18B、18C检测出的3轴的角度(或者角速度)和加速度，能够检测动臂6、斗杆7、铲斗8各自的姿态。具体而言，通过由IMU18A检测出的3轴的角度(或者角速度)和加速度，能够计算后述的动臂6相对于机械主体坐标系的Za轴的倾斜角度θ1。通过由IMU18B检测出的3轴的角度(或者角速度)和加速度，能够计算斗杆7相对于动臂6的倾斜角度θ2。通过由IMU18C检测出的3轴的角度(或者角速度)和加速度，能够计算铲斗8相对于斗杆7的倾斜角度θ3。

工作装置姿态传感器不限定于IMU，也可以是行程传感器、电位计、拍摄装置等。另外，工作装置姿态传感器也可以是图4所示的液压传感器37SBM、37SBK、37SAM。

机械主体1具有位置检测部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包括GNSS天线21、22、倾斜角度传感器24、以及控制器39。位置检测部19也可以包括三维位置传感器。

回转体3以及工作装置2以规定的回转中心轴为中心相对于行驶装置5转动。机械主体坐标系[Xa，Ya，Za]是机械主体1的坐标系。在本实施方式中，机械主体坐标系[Xa，Ya，Za]将工作装置2等的回转中心轴作为Za轴，将与Za轴正交且与工作装置2的动作平面平行的轴作为Xa轴，将与Za轴和Xa轴正交的轴作为Ya轴。工作装置2的动作平面例如是与动臂销13正交的平面。Xa轴对应于回转体3的前后方向，Ya轴对应于回转体3的宽度方向。

对应于由GNSS天线21、22接收的GNSS电波的信号被输入控制器39。GNSS天线21从定位卫星接收表示自身的设置位置的基准位置数据P1。GNSS天线22从定位卫星接收表示自身的设置位置的基准位置数据P2。GNSS天线21、22以例如10Hz周期接收基准位置数据P1、P2。基准位置数据P1、P2是设置有GNSS天线的位置的信息。GNSS天线21、22每当接收基准位置数据P1、P2时，将其输出至控制器39。

如图3所示，倾斜角度传感器24安装于回转体3。倾斜角度传感器24检测重力作用的方向、即机械主体1的宽度方向相对于铅垂方向Ng的倾斜角度θ4。倾斜角度传感器24例如可以是IMU。

IMU18A、18B、18C、GNSS天线21、22、倾斜角度传感器24、显示输入装置38、以及控制器39可以作为后装套件追加至液压挖掘机100。以下，将搭载上述后装套件的液压挖掘机表述为液压挖掘机100，将不搭载上述后装套件的液压挖掘机表述为液压挖掘机100a。

<显示系统>

接下来，使用图4以及图5对本实施方式中的显示系统进行说明。在本实施方式中，作为显示系统的一例，对在液压挖掘机100a后来搭载有后装套件100b的情况的显示系统进行说明。

但是，本公开的显示系统不仅包括在液压挖掘机100a销售后将后装套件100b后装于液压挖掘机100a的情况，还包括从液压挖掘机100销售最初起后装套件100b已搭载于液压挖掘机100a的情况。

图4是示出一实施方式中的显示系统所具有的控制系统的框图。图5是用于说明施工地形和目标地形的图。如图4所示，本实施方式的显示系统101是用于向操作员提供在使用了液压挖掘机100的挖掘时用于施工成图5所示的施工地形的信息，且支援操作员的操作的系统。显示系统101具有液压挖掘机100a、后装套件100b、以及服务器40。

液压挖掘机100a具有操作装置25、工作装置用电子控制装置26、作业机械控制装置27、以及液压泵47。

操作装置25是用于操作工作装置2(图1)的动作和液压挖掘机100的行驶的装置。操作装置25具有工作装置操作构件31L、31R、行驶操作构件33L、33R、工作装置操作检测部32L、32R、以及行驶操作检测部34L、34R。工作装置操作构件31L、31R以及行驶操作构件33L、33R例如是先导压方式的杆，但并不限定于此。工作装置操作构件31L、31R以及行驶操作构件33L、33R例如也可以是电动方式的杆。

工作装置操作检测部32L、32R作为检测对作为操作部的工作装置操作构件31L、31R的输入的操作检测部而发挥功能。行驶操作检测部34L、34R作为检测对作为操作部的行驶操作构件33L、33R的输入的操作检测部而发挥功能。

作业机械控制装置27是具备液压控制阀等的液压设备。作业机械控制装置27基于操作装置25中的操作，对动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12、回转马达以及液压马达5c进行驱动控制。

作业机械控制装置27具有行驶用控制阀37D、以及作业用控制阀37W。行驶用控制阀37D以及作业用控制阀37W分别是例如比例控制阀。行驶用控制阀37D被来自行驶操作检测部34L、34R的先导压控制。作业用控制阀37W被来自工作装置操作检测部32L、32R的先导压控制。

作业机械控制装置27具有液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb。液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb分别检测向行驶用控制阀37D供给的先导压的大小并生成对应的电信号。液压传感器37Slf、37Slb、37Srf、37Srb作为检测对作为操作部的行驶操作构件33L、33R的输入的操作检测部而发挥功能。

液压传感器37Slf检测左前进的先导压。液压传感器37Slb检测左后退的先导压。液压传感器37Srf检测右前进的先导压。液压传感器37Srb检测右后退的先导压。

在操作员操作行驶操作构件33L、33R时，从行驶用控制阀37D流出对应于根据这些操作而产生的先导压的流量的工作油。从行驶用控制阀37D流出的工作油向行驶装置5的液压马达5c供给。由此，驱动履带5a、5b旋转。

作业机械控制装置27具有液压传感器37SBM、37SBK、37SAM、37SRM。液压传感器37SBM、37SBK、37SAM、37SRM分别检测向作业用控制阀37W供给的先导压的大小并生成对应的电信号。液压传感器37SBM、37SBK、37SAM、37SRM作为检测对作为操作部的工作装置操作构件31L、31R的输入的操作检测部而发挥功能。

液压传感器37SBM检测对应于动臂缸10的先导压。液压传感器37SAM检测对应于斗杆缸11的先导压。液压传感器37SBK检测对应于铲斗缸12的先导压。液压传感器37SRM检测对应于回转马达的先导压。

在操作员操作工作装置操作构件31L、31R时，从作业用控制阀37W流出对应于根据这些操作而产生的先导压的流量的工作油。从作业用控制阀37W流出的工作油向动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12以及回转马达中的至少一个供给。由此，各缸10、11、12进行伸缩动作，驱动回转马达回转。

工作装置用电子控制装置26取得由作业机械控制装置27生成的表示先导压的大小的电信号。工作装置用电子控制装置26基于所取得的电信号，对发动机、液压泵进行控制。另外，工作装置用电子控制装置26为了后述的支援图像的生成而将所取得的电信号向控制器39输出。在例如作为工作装置姿态传感器而使用液压传感器37SBM、37SBK、37SAM的情况下，工作装置用电子控制装置26将所取得的液压传感器37SBM、37SBK、37SAM的电信号向控制器39输出。控制器39与工作装置用电子控制装置26能够经由无线或者有线的通信单元而相互通信。

需要说明的是，工作装置操作构件31L、31R以及行驶操作构件33L、33R也可以是电动方式的杆。在该情况下，工作装置用电子控制装置26根据工作装置操作构件31L、31R或者行驶操作构件33L、33R的操作而生成用于使工作装置2、回转体3或者行驶装置5动作的控制信号，并将该控制信号向作业机械控制装置27输出。

基于来自工作装置用电子控制装置26的控制信号，对作业机械控制装置27的作业用控制阀37W以及行驶用控制阀37D进行控制。从作业用控制阀37W流出对应于来自工作装置用电子控制装置26的控制信号的流量的工作油，并向动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12中的至少一个供给。由此，工作装置2动作。另外，从行驶用控制阀37D流出对应于来自工作装置用电子控制装置26的控制信号的流量的工作油，并向液压马达5c供给。由此，行驶装置5动作。

工作装置用电子控制装置26具有包括RAM(Random Access Memory)及ROM(ReadOnly Memory)中的至少一方的工作装置侧存储部35、以及CPU(Central Processing Unit)等运算部36。工作装置用电子控制装置26主要对工作装置2以及回转体3的动作进行控制。在工作装置侧存储部35中存储有用于控制工作装置2的计算机程序等信息。

工作装置用电子控制装置26与控制器39相互分离，但并不限定于这样的方式。也可以是工作装置用电子控制装置26与控制器39不分离而成为一体的控制装置。

后装套件100b为了实现显示系统101而搭载于掘机100。后装套件100b具有IMU18A、18B、18C、GNSS天线21、22、倾斜角度传感器24、显示输入装置38、以及控制器39。

控制器39执行显示系统101的各种功能。控制器39具有存储部43、以及处理部44。存储部43包括RAM以及ROM中的至少一方。处理部44包括CPU等。

存储部43存储有工作装置数据。工作装置数据包含动臂6的长度L1、斗杆7的长度L2、铲斗8的长度L3等。在更换了铲斗8的情况下，对于作为工作装置数据的铲斗8的长度L3，从输入部41输入并在存储部43存储对应于更换后的铲斗8的尺寸的值。

工作装置数据包含动臂6的倾斜角度θ1、斗杆7的倾斜角度θ2、以及铲斗8的倾斜角度θ3各自的最小值以及最大值。在存储部43中存储有图像显示用的计算机程序、机械主体坐标系的坐标的信息等。

图像显示用的计算机程序也可以不存储于存储部43而存储于服务器40。服务器40例如通过因特网线路与控制器39连接。在该情况下，根据操作液压挖掘机100的操作员的要求，控制器39访问服务器40，执行存储于服务器40的图像显示用的计算机程序。并且，作为该执行的结果的图像通过因特网线路显示于显示部42。

也可以从服务器40通过因特网线路向控制器39发送GNSS校正信息。另外，也可以从控制器39通过因特网线路向服务器40发送液压挖掘机100的施工历史记录。

存储部43存储有预先制作的施工地形数据。施工地形数据是与三维的施工地形的形状以及位置有关的信息。

如图5所示，施工地形表示作为作业对象的地面的目标形状。施工地形由通过三角形多面体分别表现的多个设计面71构成。

作业对象是这些设计面71中的一个或多个。操作员将这些设计面71中的一个或多个选择为目标地形70。目标地形70是多个设计面71中的将要挖掘的面。目标地形70表示施工对象的目标形状。

如图4所示，处理部44读取并执行存储于存储部43或者服务器40的图像显示用程序。由此，处理部44使支援画面显示于显示部42。

控制器39从GNSS天线21、22取得由全局坐标系表示的两个基准位置数据P1、P2(多个基准位置数据)。控制器39基于两个基准位置数据P1、P2，生成表示回转体3的配置的回转体配置数据。

回转体配置数据中包含两个基准位置数据P1、P2中的一方的基准位置数据P、以及基于两个基准位置数据P1、P2生成的回转体方位数据Q。回转体方位数据Q基于根据GNSS天线21、22取得的基准位置数据P所决定的方位相对于全局坐标的基准方位(例如北)所成的角而决定。

回转体方位数据Q表示回转体3所朝向的方向(工作装置2所朝向的方位)。控制器39每当以例如10Hz的频率从GNSS天线21、22取得两个基准位置数据P1、P2时，对回转体配置数据、即基准位置数据P和回转体方位数据Q进行更新。

控制器39从IMU18A、18B、18C取得动臂6、斗杆7以及铲斗8的检测信息。控制器39基于IMU18A、18B、18C的检测信息，计算工作装置2的姿态。具体而言，控制器39基于IMU18A的检测信息计算动臂6的倾斜角度θ1，基于IMU18B的检测信息计算斗杆7的倾斜角度θ2，基于IMU18C的检测信息计算铲斗8的倾斜角度θ3。

需要说明的是，在作为工作装置姿态传感器而使用了液压传感器37SBM、37SBK、37SAM的情况下，也可以从后装套件100b省略工作装置姿态传感器18A、18B、18C。在作为工作装置姿态传感器而使用液压传感器37SBM、37SBK、37SAM的情况下，控制器39的处理部44基于表示由液压传感器37SBM、37SBK、37SAM检测出的先导压的大小的电信号来计算各倾斜角度θ1、θ2、θ3。

控制器39从倾斜角度传感器24取得机械主体1的倾斜信息。如图3所示，该倾斜信息是机械主体1的宽度方向相对于铅垂方向Ng的倾斜角度θ4。

如上所述，控制器39的处理部44能够计算液压挖掘机100相对于目标地形的相对位置、以及工作装置2的姿态。由此，处理部44能够将与挖掘中的铲斗8和目标地形的位置关系有关的信息、以及用于向操作员引导铲斗8的操作的姿态信息等显示于显示部42。

显示输入装置38具有输入部41、显示部42、以及存储部45。输入部41例如是按钮、键盘、触摸面板或者它们的组合。显示部42例如是LCD(Liquid Crystal Display)或者有机EL(Electro Luminescence)显示器。存储部45存储有用于读取并执行例如图像显示用的计算机程序的应用(软件)。

显示输入装置38以无线或者有线的方式与控制器39连接。显示输入装置38与控制器39通过例如Wi-Fi(注册商标)、BLUETOOTH(注册商标)、Wi-SUN(注册商标)等以无线的方式连接。

显示输入装置38也可以不包含于上述的后装套件。在该情况下，用户也可以将自己的信息便携终端(智能手机、平板电脑、个人计算机等)代替为显示输入装置38。另外，也可以将已设置于液压挖掘机100的显示装置代替为显示输入装置38。

显示输入装置38显示用于向操作员提供用于进行使用了工作装置2的挖掘的信息的支援画面。另外，在支援画面上显示各种键。作为操作者的操作员能够通过触摸支援画面上的各种键而执行显示系统101的各种功能。关于支援画面在后文叙述。

<支援画面>

接下来，使用图6、图7对在本实施方式的显示系统中显示于显示部42的支援画面的第一例以及第二例进行说明。

图6是示出作为显示于显示部的支援画面的第一例、在液压挖掘机100的俯视下以液压挖掘机为中心显示了支援图像的图像的图。图7是示出作为显示于显示部的支援画面的第二例、在液压挖掘机100的鸟瞰下以液压挖掘机为中心显示了支援图像的图像的图。

如图6所示，支援画面的第一例包括表示液压挖掘机100的图像100G(以下，表述为液压挖掘机的图像100G)、包含目标地形70的施工地形的图像79、以及支援图像50。液压挖掘机的图像100G是液压挖掘机100的俯视下的图像(从液压挖掘机100的上表面观察时的图像)。

控制器39将液压挖掘机的图像100G与施工地形重叠地显示于显示部42。控制器39基于表示液压挖掘机100的当前位置的位置信息，使液压挖掘机的图像100G显示于施工地形上。液压挖掘机的图像100G包括表示工作装置2的图像2G(以下，表述为工作装置的图像2G)。

控制器39使施工地形中的由操作员选择的目标地形70以与施工地形中的未选择的施工地形不同的方式显示于显示部42。控制器39例如将目标地形的显示颜色从默认的颜色变更。由此，操作员能够容易获知目标地形的位置。

控制器39使支援图像50以与施工地形重叠的状态显示于显示部42。支援图像50包括表示工作装置2(工作装置的图像2G)的方向的第一图形51、表示从液压挖掘机100(液压挖掘机的图像100G)向目标地形70的方向的第二图形52、以及表示第一图形51与第二图形52的相对关系的第三图形53。需要说明的是，在本例中，工作装置2(工作装置的图像2G)的方向是工作装置2的中立轴的方向。工作装置2的方向是指从机械主体1中的工作装置2的安装位置向铲斗8的方向。

这样，至少在显示部42显示第三图形53，因此根据显示系统101，操作员在视觉上容易理解液压挖掘机100的工作装置的方向与从液压挖掘机100向目标地形的方向的关系。根据显示系统101，在操作员使液压挖掘机100向目标地形70的方向移动时，能够以使工作装置2的方向接近目标地形70的方向的方式对操作员进行引导。

第一图形51例如是直线51a以及本垒形状(五边形状)的图形51b中的双方以及一方。直线51a是与沿着工作装置2的中立轴的假想的直线重叠的直线。直线51a是从铲斗8延长而得的直线。本垒形状的图形51b中的角部51bt位于沿着工作装置2的中立轴的假想的直线上。图形51b只要能够确定液压挖掘机100的工作装置2的方向，则可以是三角形等多边形状，也可以是圆、椭圆等圆形状。

第二图形52例如是直线52a以及图形52b中的双方以及一方。直线52a是与连结目标地形70和液压挖掘机的图像100G的直线55重叠的直线。图形52b在本例中呈线对称的两个五边形相对的形状。图形52b只要能够确定从液压挖掘机100向目标地形70的方向，则形状没有特别限定，可以是三角形、本垒状等多边形，或者也可以是圆、椭圆等圆形状。

需要说明的是，控制器也可以将直线51a以及图形51b中的任一方作为表示工作装置2(工作装置的图像2G)的方向的图形显示于显示部42。同样地，控制器也可以将直线52a以及图形52b中的任一方作为表示从液压挖掘机100(液压挖掘机的图像100G)向目标地形70的方向的图形显示于显示部42。

第三图形53是表示第一图形51与第二图形52的相对关系的图形。第三图形53是将第一图形51与第二图形52相连的图形。第三图形53将第一图形51与第二图形52之间不间断地连续相连。第三图形53例如呈带状地延伸并将第一图形51与第二图形52相连。

支援图像50具有例如以支援画面中的规定位置为中心的圆环状图形50C。圆环状图形50C与施工地形的图像79重叠地显示。圆环状图形50C包括内周501、以及外周502。圆环状图形50C是将长的带弯曲而变圆而成的图像。

在圆环状图形50C的带中，示出了第一图形的直线51a、以及第二图形52的直线52a。直线51a和直线52a分别沿支援图像50所包含的圆环的半径方向延伸。在圆环状图形50C的带中存在本垒形状的图形51b中的角部5lbt、以及图形52b的一部分。在圆环状图形50C的带中示出了第三图形53。第三图形53具有将第一图形51与第二图形52相连的圆弧形状。

控制器39使第三图形53沿着以上述的规定位置为中心的圆显示于显示部42。控制器39使第三图形53沿着圆环状图形50C显示于显示部42。控制器39使第三图形53沿着圆环状图形50C的内周501以及外周502显示于显示部42。

控制器39使圆环状图形50C以包围液压挖掘机的图像100G的周围的方式显示于显示部42。控制器39使圆环状图形50C的内周501以包围液压挖掘机的图像100G的周围的方式显示于显示部42。控制器39在圆环状图形50C的中央部显示液压挖掘机的图像100G。控制器39使圆环状图形50C以液压挖掘机的图像100G的显示位置成为圆环状图形50C的中心的方式显示于显示部42。

如上所述，控制器39使第三图形53以沿着以液压挖掘机的图像100G为中心的圆(圆环状图形50C、内周501、外周502)的方式显示于显示部42。由此，操作员能够直观地获知以何种程度变更工作装置2的朝向即可。

如上所述，控制器39将第三图形53显示为圆弧状。由此，操作员根据该圆弧的形状(中心角)，能够容易地获知以何种程度变更工作装置2的朝向即可。

在支援图像50所包含的圆环的带中也可以示出刻度。刻度在圆环的带中沿半径方向延伸。

控制器39通过使圆环状图形50C的一部分的显示方式与其他部分的显示方式不同，使第三图形53显示于显示部42。在本例中，第三图形53中的圆弧形状的部分被标注了与圆环的带内的其他部分不同的色彩。

控制器39将第三图形53的颜色设为与圆环状图形50C的默认颜色不同的颜色。例如第三图形53中的圆弧形状的色彩是红色，圆环的带内的其他部分的色彩是黑色。由此，操作员知道，将工作装置2的朝向变更与在圆环状图形50C的区域内与默认颜色不同的颜色的部分所占的比例相应的角度即可。

在由于工作装置2的移动或者液压挖掘机100的行驶而工作装置2的方向变化时，支援图像50中的第一图形51在圆环的带中沿圆周方向移动。在由于工作装置2的移动或者液压挖掘机100的行驶而从液压挖掘机100向目标地形70的方向变化时，支援图像50中的第二图形52在圆环的带中沿圆周方向移动。

由此，第三图形53的显示也变化。圆环状图形50C中的第三图形53所占的区域实时地变化。操作员通过目视确认支援图像50，能够实时地确认液压挖掘机100的工作装置的方向与从液压挖掘机100向目标地形的方向的关系。

支援图像50包含表示方位的信息。该信息具有表示方位的图像91、92、93、94。控制器39使图像91～94沿着圆环状图形50C显示于显示部42。由此，操作员还能够获知工作装置2的方位角度、从液压挖掘机100向目标地形70的方位角度等。

图像91表示东的方位角度。以下，图像92、93、94分别表示西、南、北。图像93包含表示“S”的文字的图像93a、以及向南方向突出的图形93b。图像94包含表示“N”的文字的图像94a、以及向北方向突出的图形94b。在本例中，控制器39使图像91、92、93a、94a显示于内周501的内侧。

控制器39使将第一图形51与表示液压挖掘机100的图像100G相连的直线54、以及将第二图形52与液压挖掘机的图像100G相连的直线55显示于显示部42。由此，操作员能够更明确地识别工作装置2的方向与从液压挖掘机100向目标地形70的方向的差异。

控制器39将工作装置2(工作装置的图像2G)的方向与从液压挖掘机100(液压挖掘机的图像100G)向目标地形70的方向所成的角度以数值的方式显示。控制器39将直线54与直线55所成的角度以数值的方式显示。控制器39将以液压挖掘机的图像100G为圆弧的中央的、第三图形53的弧的角度以数值的方式显示。在图6的状态的例子下，作为该数值，控制器30在圆环状图形50C的上部显示“71.8°”。上述那样的数值信息也包含于支援图像50。

需要说明的是，在本例中，支援图像50与施工地形的图像79以及液压挖掘机的图像100G同样地在俯视下显示。圆环状图形50C、第一图形51、第二图形52、第三图形53、直线54、55、图像91～94分别在俯视下显示。如图示那样，显示于显示部42的支援画面也可以在不与支援图像50重叠的位置(例如，画面的左上部等画面的角落)包含正对罗盘。

如图7所示，支援画面的第二例与第一例同样地，包括液压挖掘机的图像100G、包含目标地形70的施工地形的图像79、以及支援图像50。液压挖掘机的图像100G是液压挖掘机100的鸟瞰下的图像。

在本例中，控制器39鸟瞰显示施工地形的图像79、以及表示液压挖掘机100的图像100G。控制器39立体地显示支援图像50。控制器39将支援图像50所包含的圆环状图形50C以立体形状显示。控制器39使圆环状图形50C以在铅垂方向上具有宽度的状态显示于显示部42。

操作员通过对显示部42的输入，能够将画面在俯视显示(图6)与鸟瞰显示之间切换。通过显示部42中的画面显示从俯视显示切换为鸟瞰显示，操作员能够三维地掌握施工地形的图像79。根据鸟瞰显示，在操作员使液压挖掘机100向目标地形70的方向移动时，能够对操作员详细地引导工作装置2的方向。

<支援图像的生成方法>

接下来，使用图8、图9对一实施方式中的支援画面的第一例的生成方法进行说明。

图8是按照步骤顺序示出生成显示图像的方法的图(A)～(E)。图9是接着图8的步骤按照步骤顺序示出生成液压挖掘机的俯视下的显示图像的方法的图(A)～(F)。

需要说明的是，图8的(A)～(E)表示从Za轴方向观察Xa-Ya面时的视角，横轴是Xa轴，纵轴是Ya轴。

如图4所示，控制器39的处理部44通过读取并执行存储于存储部43或者服务器40的图像显示用程序来生成支援画面并使其显示于显示部42。具体如下。

如图8的(A)所示，控制器39的处理部44从GNSS天线21、22取得由全局坐标系表示的两个基准位置数据P1、P2(多个基准位置数据)。控制器39的处理部44基于两个基准位置数据P1、P2中的一方的基准位置数据，决定坐标系中的位置。之后，控制器39的处理部44决定连结两个基准位置数据P1、P2的坐标的线相对于全局坐标的基准方位(例如北)朝向哪个方向。

如图8的(B)所示，控制器39的处理部44基于基准位置数据以及所决定的方位，在坐标系中相对于基准位置数据P1、P2定位施工地形。此时，控制器39的处理部44从存储部43或者服务器40取得预先制作的施工地形数据，并对施工地形数据所包含的三维的施工地形的形状及坐标与基准位置数据P1、P2的坐标进行比对。

如图8的(C)所示，控制器39的处理部44基于两个基准位置数据P1、P2来决定工作装置2的动作平面的朝向DW。

如图8的(D)所示，控制器39的处理部44决定工作装置2的姿态。此时，控制器39的处理部44从工作装置姿态传感器18A、18B、18C取得动臂6、斗杆7、铲斗8各自的姿态。控制器39的处理部44基于所取得的工作装置2的姿态，决定动臂6的位置LB1、斗杆7的位置LB2、铲斗8的位置LA。

如图8的(E)所示，控制器39的处理部44基于在上述说明中决定的基准位置数据P1、P2、工作装置2的动作平面的朝向DW、工作装置2的姿态(θ1、θ2、θ3)等，配置液压挖掘机100的3D(Dimension)模型。此时，控制器39的处理部44取得存储于存储部43或者服务器40的液压挖掘机100的3D模型。

如图9的(A)所示，控制器39的处理部44基于通过图8的(E)所得到的3D模型，制作俯视下的液压挖掘机的图像100G。需要说明的是，液压挖掘机的图像100G包括工作装置的图像2G。另外，控制器39的处理部44制作俯视下的施工地形的图像79。

如图9的(B)所示，控制器39的处理部44在俯视下生成以液压挖掘机的图像100G的规定位置(例如，工作装置2相对于机械主体1的安装位置)为中心的圆环状图形50C。圆环状图形50C以包围液压挖掘机的图像100G的周围的方式生成。

如图9的(C)所示，控制器39的处理部44在俯视下生成表示方位的图像91、92、93、94。处理部44在俯视下以沿着圆环状图形50C的方式生成表示方位的图像91、92、93、94。

如图9的(D)所示，控制器39的处理部44在俯视下生成表示工作装置2的方向的第一图形51、以及将工作装置2的铲斗的图像向工作装置的图像2G的方向延长而得的直线54。

如图9的(E)所示，在由操作员从施工地形选择一个地形(目标地形70)时，控制器39的处理部44在俯视下生成表示从液压挖掘机的图像100G向目标地形70的方向的第二图形52。处理部44以能够与周围的地形区分开的方式显示目标地形70的显示状态。例如，处理部44使目标地形的显示颜色从默认颜色变成特定的颜色(例如绿色)。

如图9的(F)所示，控制器39的处理部44在俯视下生成表示第一图形51与第二图形52的相对关系的第三图形53。第三图形53将第一图形51与第二图形52之间无间断地连续相连。第三图形53例如呈带状延伸并将第一图形51与第二图形52相连。

第三图形53例如作为圆环状图形50C中的带内的圆弧部而生成。第三图形53例如以与圆环状图形50C中的带内的其他圆弧部不同的色彩而生成。

在由于工作装置2的移动或者液压挖掘机100的行驶而使工作装置2的方向变化时，支援图像50中的第一图形51在圆环的带中沿圆周方向移动。在由于工作装置2的移动或者液压挖掘机100的行驶而从液压挖掘机100向目标地形70的方向变化时，支援图像50中的第二图形52在圆环的带中沿圆周方向移动。由此，呈圆弧形状的第三图形53的圆周长度变化。

<显示系统的控制方法>

接下来，使用图10对一实施方式中的显示系统的控制方法进行说明。

图10是示出一实施方式中的显示系统的控制方法的流程图。如图10所示，控制器39的处理部44生成表示工作装置2的方向的第一图形51(步骤S1)。控制器39的处理部44如使用图9的(D)所说明的那样生成第一图形51。

控制器39的处理部44生成表示从液压挖掘机100向目标地形70的方向的第二图形52(步骤S2)。控制器39的处理部44如使用图9的(E)所说明的那样生成第二图形52。

控制器39的处理部44生成表示第一图形51与第二图形52的相对关系的第三图形53(步骤S3)。控制器39的处理部44如使用图9的(F)所说明的那样生成第三图形53。

控制器39的处理部44将具有第一图形51、第二图形52以及第三图形53的支援图像50显示于显示部42(步骤S4)。控制器39的处理部44将支援图像50如图6或者图7所示那样与液压挖掘机的图像100G、施工地形的图像79等一起显示于显示部42。控制器39的处理部44基于由操作员进行的显示切换操作，切换图6的显示和图7的显示。

<变形例>

接下来，使用图11对一实施方式中的显示系统的变形例进行说明。

图11是示出作为显示于显示部的显示图像的变形例、在液压挖掘机100的俯视下以液压挖掘机100为中心显示了其他支援图像的图像的图。

如图11所示，控制器39使施工地形的图像79、以及表示液压挖掘机100的图像100G显示于显示部42。控制器39将液压挖掘机的图像100G与施工地形的图像79重叠地显示于显示部42。控制器39基于表示液压挖掘机100的当前位置的位置信息，使液压挖掘机的图像100G显示于施工地形的图像79上。液压挖掘机的图像100G包含工作装置的图像2G。

控制器39使施工地形中的由操作员选择的目标地形70以与施工地形中的未选择的施工地形不同的方式显示于显示部42。

控制器39使支援图像50A以与施工地形重叠的状态显示于显示部42。支援图像50A包含表示液压挖掘机100的图像100G、从液压挖掘机100的工作装置2延长而得的直线98、以及将表示液压挖掘机100的图像与目标地形70相连的直线99。直线98是与沿着工作装置2的中立轴的假想的直线重叠的直线。直线98是从铲斗8延长而得的直线。

根据上述那样的显示，根据显示系统101，操作员在视觉上容易理解液压挖掘机100的工作装置的方向与从液压挖掘机100向目标地形的方向的关系。根据上述那样的显示，在操作员使液压挖掘机100向目标地形70的方向移动时，能够对操作员引导工作装置2的方向。

本次公开的实施方式是例示性的，并不仅限制于上述内容。本发明的范围由技术方案表示，且旨在包含与技术方案均等的意思以及范围内的所有变更。

附图标记说明：

1...机械主体；2...工作装置；2G、79、91、92、93、93a、94、94a、100G...图像；3...回转体；4...驾驶室；4S...驾驶席；5...行驶装置；6...动臂；7...斗杆；8...铲斗；10...动臂缸；11...斗杆缸；12...铲斗缸；13...动臂销；14...斗杆销；15...铲斗销；18A...工作装置姿态传感器；21、22...天线；24...倾斜角度传感器；25...操作装置；26...工作装置用电子控制装置；27...作业机械控制装置；35...工作装置侧存储部；36...运算部；38...显示输入装置；39...控制器；40...服务器；42...显示部；43、45...存储部；44...处理部；50、50A...支援图像；50C...圆环状图形；51...第一图形；51a、52a、54、55、98、99...直线；51b、52b、93b、94b...图形；51bt...角部；52...第二图形；53...第三图形；70...目标地形；71...设计面；100...液压挖掘机；101...显示系统；501...内周；502...外周。

Claims (16)

1.一种显示系统，其中，

所述显示系统具备：

显示部；以及

控制器，其使表示第一图形与第二图形的相对关系的第三图形显示于所述显示部，所述第一图形表示作业机械的工作装置的方向，所述第二图形表示从所述作业机械向目标地形的方向。

2.根据权利要求1所述的显示系统，其中，

所述控制器使所述第三图形沿着圆环状图形显示于所述显示部。

3.根据权利要求2所述的显示系统，其中，

所述控制器使表示所述作业机械的图像与所述第三图形一起显示于所述显示部。

4.根据权利要求3所述的显示系统，其中，

在所述圆环状图形的中央部显示表示所述作业机械的图像。

5.根据权利要求4所述的显示系统，其中，

所述控制器使所述圆环状图形以包围所述作业机械的图像的周围的方式显示于所述显示部。

6.根据权利要求5所述的显示系统，其中，

所述控制器使表示方位的图像沿着所述圆环状图形显示于所述显示部。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的显示系统，其中，

所述控制器使将所述第一图形与表示所述作业机械的图像相连的第一直线以及将所述第二图形与表示所述作业机械的图像相连的第二直线显示于所述显示部。

8.根据权利要求3至6中任一项所述的显示系统，其中，

所述控制器还将表示包含目标地形的施工地形的图像与所述第三图形以及表示所述作业机械的图像一起显示于所述显示部。

9.根据权利要求8所述的显示系统，其中，

所述控制器将表示所述目标地形的图像、与表示所述施工地形中的未选择的施工地形的图像以不同的方式显示于所述显示部。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的显示系统，其中，

所述控制器将所述第一图形以及所述第二图形中的至少一方与所述第三图形一起显示于所述显示部。

11.根据权利要求4至6中任一项所述的显示系统，其中，

所述控制器在俯视下显示所述第三图形以及表示所述作业机械的图像。

12.根据权利要求4至6中任一项所述的显示系统，其中，

所述控制器鸟瞰显示所述第三图形以及表示所述作业机械的图像。

13.根据权利要求1至6中任一项所述的显示系统，其中，

所述作业机械是挖掘机，

所述工作装置包括铲斗，

所述工作装置的方向是从所述挖掘机的主体向所述铲斗的方向。

14.一种显示系统，其中，

所述显示系统具备：

显示部；以及

控制器，其在作业机械的俯视下，使表示所述作业机械的图像、从所述作业机械的工作装置延长而得的直线、以及将表示所述作业机械的图像与目标地形的图像相连的直线显示于所述显示部。

15.一种程序，其中，

所述程序使控制器的处理器执行如下步骤：

生成表示作业机械的工作装置的方向的第一图形；

生成表示从所述作业机械向目标地形的方向的第二图形；

生成表示所述第一图形与所述第二图形的相对关系的第三图形；以及

使所述第三图形显示于显示部。

16.一种显示控制方法，其中，

所述显示控制方法包括如下步骤：

生成表示作业机械的工作装置的方向的第一图形；

生成表示从所述作业机械向目标地形的方向的第二图形；

生成表示所述第一图形与所述第二图形的相对关系的第三图形；以及

使所述第三图形显示于显示部。

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