DE112012000111B4

DE112012000111B4 - Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs in einem Hydraulikbagger und Verfahren zur Steuerung derselben

Info

Publication number: DE112012000111B4
Application number: DE201211000111
Authority: DE
Inventors: Takashi Kurihara; Ryo Fukano; Hisashi Asada
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: CN103080436A; JP5059953B2; US20130158784A1; CN103080436B; KR20130044337A; KR101413054B1; DE112012000111T5; JP2012172427A; WO2012114870A1; US8886416B2

Abstract

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs eines Hydraulikbaggers anzugeben, die einen geeigneten möglichen Arbeitsbereich auch bei einer geneigten Orientierung des Fahrzeugkörpers anzeigen kann. Bei der Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs des Hydraulikbaggers legt eine Recheneinheit eine Grenze (84) zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich auf die vertikale Richtung in einem globalen Koordinatensystem fest, wenn der Fahrzeugkörper horizontal orientiert ist. Bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach vorne legt die Recheneinheit die Grenze (84) derart fest, dass diese die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem beibehält. Bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach hinten korrigiert die Recheneinheit die Grenze (84) zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich, so dass der durch die Grenze (84) und die Geländeoberfläche (GL), auf der der Fahrzeugkörper positioniert ist, gebildete Winkel mindestens 90° beträgt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs in einem Hydraulikbagger und Verfahren zur Steuerung derselben
TECHNISCHER HINTERGRUND
Eine übliche Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs, den eine Arbeitsmaschine erreichen kann, ist bekannt. Zum Beispiel beschreibt Patentliteratur 1 eine Leitvorrichtung für Baggerarbeiten. Die Leitvorrichtung zeigt eine Seitenansicht eines Hydraulikbaggers und einen Querschnitt eines Geländemodells, das ein Arbeitsobjekt auf einem Bildschirm bildet. Ein möglicher Arbeitsbereich, der die Reichweite der Bewegung eines Baggerlöffels angibt, ist auf dem Bildschirm ebenfalls dargestellt.
Patentliteratur 2 hingegen beschreibt eine Sicherheitsvorrichtung für eine Baumaschine für Aushubarbeiten. Diese Sicherheitsvorrichtung berechnet ähnlich wie die in Patentdokument 1 beschriebene Leitvorrichtung den möglichen Arbeitsbereich eines Baggerlöffels. Der Bereich unterhalb einer Raupe wird als ein Warnbereich berechnet, in den das vordere Ende des Baggerlöffels nicht eindringen darf. Wenn der Baggerlöffel in den Warnbereich eindringt, ertönt eine Warnung, und ein Hydraulikzylinder wird derart gesteuert, dass die Arbeitsmaschine anhält.
Literatur des Standes der Technik
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldungspublikation JP 2001-098 585 A
Patentliteratur 2: Offengelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldungs-Publikation JP H02-30 521 Y2

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Bei einer Sicherheitsvorrichtung, die in Patentliteratur 2 beschrieben ist, wird die Grenze zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Warnbereich als eine gerade Linie angezeigt, die sich in der senkrechten Richtung des Fahrzeugs erstreckt. Bei der Sicherheitsvorrichtung wird der mögliche Arbeitsbereich unter Verwendung des Hydraulikbaggers als Referenz eindeutig bestimmt. Insbesondere wird der mögliche Arbeitsbereich in einem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem auf der Basis des Hydraulikbaggers berechnet. Dadurch wird auch der Warnbereich in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem berechnet. Aus diesem Grund wird bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach vorne, wie in 15 gezeigt, eine Grenze berechnet, die unter einem ähnlichen Winkel geneigt ist wie der Fahrzeugkörper. In solchen Fällen wird ein Teil 300 eines Unterbodenbereichs in den möglichen Arbeitsbereich 200 einbezogen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs in einem Hydraulikbagger anzugeben, die auch bei einer geneigten Orientierung des Fahrzeugkörpers einen geeigneten möglichen Arbeitsbereich anzeigen kann.
Mittel zur Lösung des Problems
Eine Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs in einem Hydraulikbagger gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs eines Hydraulikbaggers, der eine Arbeitsmaschine und einen Fahrzeugkörper aufweist und mit einer Recheneinheit und einer Displayeinheit ausgestattet ist. Die Recheneinheit berechnet einen möglichen Arbeitsbereich, in welchem ein Unterbodenbereich von einer Reichweite ausgenommen wird. Die Reichweite gibt den Bereich an, den die Arbeitsmaschine erreichen kann. Der Unterbodenbereich ist der Bereich unterhalb des Fahrzeugkörpers. Die Displayeinheit zeigt den möglichen Arbeitsbereich an. Wenn der Fahrzeugkörper horizontal orientiert ist, legt die Recheneinheit die Grenze zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich auf die vertikale Richtung in einem globalen Koordinatensystem fest. Bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach vorne legt die Recheneinheit die Grenze zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich derart fest, dass diese die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem beibehält. Bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach hinten korrigiert die Recheneinheit die Grenze zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich, so dass der durch die Grenze und die Geländeoberfläche, auf der der Fahrzeugkörper positioniert ist, gebildete Winkel mindestens 90° beträgt.
Ein Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs in einem Hydraulikbagger gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs eines Hydraulikbaggers, der eine Arbeitsmaschine und einen Fahrzeugkörper aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: In Schritt S1 wird ein möglicher Arbeitsbereich berechnet, in welchem der unter dem Fahrzeugkörper gelegene Unterbodenbereich von einem erreichbaren Bereich, der die Reichweite der Arbeitsmaschine angibt, ausgenommen wird. In Schritt S2 wird der mögliche Arbeitsbereich angezeigt. Wenn der Fahrzeugkörper horizontal orientiert ist, wird die Grenze zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich in dem Schritt zur Berechnung des möglichen Arbeitsbereichs auf die vertikale Richtung in einem globalen Koordinatensystem festgelegt. Bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach vorne wird die Grenze zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich in dem Schritt zur Berechnung des möglichen Arbeitsbereichs derart festgelegt, dass diese die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem beibehält. Bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach hinten wird die Grenze zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich in dem Schritt zur Berechnung des möglichen Arbeitsbereichs korrigiert, so dass der durch die Grenze und die Geländeoberfläche, auf der der Fahrzeugkörper positioniert ist, gebildete Winkel mindestens 90° beträgt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Bei der Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs eines Hydraulikbaggers gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Grenze zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich bei horizontal orientiertem Fahrzeugkörper auf die senkrechte Richtung in dem globalen Koordinatensystem festgelegt. Auch wird die Grenze derart festgelegt, dass sie bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach vorne die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem beibehält. Dadurch lässt sich selbst bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach vorne vermeiden, dass der Unterbodenbereich in den möglichen Arbeitsbereich einbezogen wird. Wird hingegen angenommen, dass in Fällen einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach hinten die Grenze derart festgelegt wird, dass sie die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem beibehält, wäre der durch die Grenze und die Geländeoberfläche, auf der der Fahrzeugkörper positioniert ist, gebildete Winkel ein spitzer Winkel. Wenn bei einem derartigen möglichen Arbeitsbereich Baggerarbeiten durchgeführt werden, neigt das vordere Ende der durch den Bagger bearbeiteten Geländefläche zum Abbröckeln. Aus diesem Grund wird bei vorliegender Erfindung die Grenze zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich korrigiert, so dass der durch die Grenze und die Geländeoberfläche, auf der der Fahrzeugkörper positioniert ist, gebildete Winkel bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach hinten mindestens 90° beträgt. Dadurch wird verhindert, dass das vordere Ende der durch den Bagger bearbeiteten Geländefläche einen spitzen Winkel bildet. Wie vorstehend beschrieben wurde, ermöglicht vorliegende Erfindung die Anzeige eines angemessenen möglichen Arbeitsbereichs auch bei geneigter Orientierung des Fahrzeugkörpers.
Bei dem Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs eines Hydraulikbaggers gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Grenze zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich bei einer horizontalen Orientierung des Fahrzeugkörpers auf die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem festgelegt. Auch wird die Grenze derart festlegt, dass sie bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach vorne die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem beibehält. Auf diese Weise kann selbst bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach vorne verhindert werden, dass der Unterbodenbereich in den möglichen Arbeitsbereich einbezogen wird. Wenn man hingegen annimmt, dass die Grenze derart festgelegt wird, dass sie bei einer Neigung des Fahrzeugs nach hinten die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem beibehält, wäre der zwischen der Grenze und der Geländeoberfläche, auf der der Fahrzeugkörper positioniert ist, gebildete Winkel ein spitzer Winkel. Werden die Baggerarbeiten bei einem derartigen möglichen Arbeitsbereich durchgeführt, neigt das vordere Ende der durch den Bagger bearbeiteten Geländefläche zum Abbröckeln. Aus diesem Grund wird bei vorliegender Erfindung die Grenze zwischen dem möglichen Arbeitsbereich und dem Unterbodenbereich korrigiert, so dass der durch die Grenze und die Geländeoberfläche, auf der der Fahrzeugkörper positioniert ist, gebildete Winkel bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach hinten mindestens 90° beträgt. Dies verhindert, dass das vordere Ende der gebaggerten Geländefläche einen spitzen Winkel bildet. Wie vorstehend beschrieben wurde, ermöglicht vorliegende Erfindung die Anzeige eines geeigneten möglichen Arbeitsbereichs auch bei einer geneigten Orientierung des Fahrzeugkörpers.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hydraulikbaggers;
2 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration des Hydraulikbaggers;
3 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der Konfiguration eines Steuersystems, das der Hydraulikbagger umfasst;
4 ist die Darstellung eines Geländemodells, das durch Geländemodelldaten angezeigt wird;
5 ist eine Darstellung eines Leitbilds;
6 zeigt ein Verfahren zum Berechnen der aktuellen Position des vorderen Endes eines Baggerlöffels;
7 ist eine schematische Darstellung der Arbeitsmaschine in der Stellung mit maximaler Reichweite;
8 ist eine schematische Darstellung der Arbeitsmaschine in der Stellung mit minimaler Reichweite;
9 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Prozesses zur Berechnung eines möglichen Arbeitsbereichs;
10 ist eine Darstellung eines Beispiels einer Reichweite;
11 ist eine Darstellung eines Beispiels eines möglichen Arbeitsbereichs bei horizontal orientiertem Fahrzeugkörper;
12 ist eine Darstellung eines Beispiels eines möglichen Arbeitsbereichs bei nach vorne geneigtem Fahrzeugkörper;
13 ist eine Darstellung eines Beispiels eines möglichen Arbeitsbereichs bei nach hinten geneigtem Fahrzeugkörper;
14 ist eine Darstellung eines Beispiels eines möglichen Arbeitsbereichs in einer weiteren Ausführungsform; und
15 ist eine Darstellung eines Beispiels eines möglichen Arbeitsbereichs bei einem nach vorne geneigten Fahrzeugkörper gemäß dem Stand der Technik.
BESTE ART UND WEISE FÜR DIE DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1. Konfiguration
1-1. Gesamtkonfiguration des Hydraulikbaggers
Es folgt eine Beschreibung einer Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs eines Hydraulikbaggers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hydraulikbaggers 100, in dem eine Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs installiert ist. Der Hydraulikbagger 100 hat einen Fahrzeughauptkörper 1 und eine Arbeitsmaschine 2. Der Fahrzeughauptkörper 1 hat einen oberen Drehkörper 3, eine Kabine 4 und eine Fahreinheit 5. Der obere Drehkörper 3 enthält Vorrichtungen wie eine Antriebsmaschine, eine Hydraulikpumpe und dergleichen, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind. Die Kabine 4 ist an der Vorderseite des oberen Drehkörpers 3 angeordnet. Eine Display-Eingabeeinheit 38 und eine Bedienvorrichtung 25, die nachstehend beschrieben werden, sind in der Kabine 4 angeordnet (siehe 3). Die Fahreinheit 5 hat Raupen 5a, 5b, und die Drehung der Raupen 5a, 5b bewirkt die Fahrbewegung des Hydraulikbaggers 100.
Die Arbeitsmaschine 2 ist an der Vorderseite des Fahrzeughauptkörpers 1 befestigt und hat einen Ausleger 6, einen Arm 7, einen Baggerlöffel 8, einen Auslegerzylinder 10, einen Armzylinder 11 und einen Baggerlöffelzylinder 12. Das Basisende des Auslegers 6 ist schwenkbar an der Vorderseite des Hauptfahrzeugkörpers 1 befestigt, wobei ein Auslegerbolzen 13 zwischengeschaltet ist. Das Basisende des Arms 7 ist schwenkbar an dem vorderen Ende des Auslegers 6 befestigt, wobei ein Arm 14 zwischengeschaltet ist. Das vordere Ende des Arms 7 ist schwenkbar an dem Baggerlöffel 8 befestigt, wobei ein Löffelbolzen 15 zwischengeschaltet ist.
2 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration des Hydraulikbaggers 100. 2(a) ist eine Seitenansicht des Hydraulikbaggers 100, und 2(b) ist eine Rückansicht des Hydraulikbaggers 100. Wie in 2(a) gezeigt ist, ist L1 die Länge des Auslegers 6, d. h. die Länge von dem Auslegerbolzen 13 zu dem Armbolzen 14. L2 ist die Länge des Arms 7, d. h. die Länge von dem Armbolzen 14 zu dem Baggerlöffelbolzen 15. L3 ist die Länge des Baggerlöffels 8, d. h. die Länge von dem Baggerlöffelbolzen 15 zu dem vorderen Ende eines Zahns des Baggerlöffels 8.
Der Auslegerzylinder 10, der Armzylinder 11 und der Baggerlöffelzylinder 12, die in 1 gezeigt sind, sind Hydraulikzylinder, die jeweils durch Hydraulikdruck angetrieben werden. Der Auslegerzylinder 10 treibt den Ausleger 6 an. Der Armzylinder 11 treibt den Arm 7 an. Der Baggerlöffelzylinder 12 treibt den Baggerlöffel 8 an. Ein Proportionalsteuerventil 37 (siehe 3) ist zwischen einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Hydraulikpumpe und den Hydraulikzylindern wie beispielsweise dem Auslegerzylinder 10, dem Armzylinder 11, dem Baggerlöffelzylinder 12 und dergleichen angeordnet. Das Proportionalsteuerventil 37 wird durch einen Arbeitsmaschinen-Controller 26 gesteuert, der nachstehend beschrieben wird. Dadurch wird die Durchflussrate des Hydrauliköls gesteuert, das zu den Hydraulikzylindern 10 bis 12 geleitet wird. Auf diese Weise werden die Bewegungen der Hydraulikzylinder 10 bis 12 gesteuert.
Wie in 2(a) gezeigt ist, sind der Ausleger 6, der Arm 7 und der Baggerlöffel 8 jeweils mit einem ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18 versehen. Der erste Hubsensor 16 detektiert die Hublänge des Auslegerzylinders 10. Ein Display-Controller 39 (siehe 3) berechnet einen Neigungswinkel (im Folgenden ”Auslegerwinkel” genannt) θ1 des Auslegers 6 relativ zu einer Achse Za (siehe 6) eines nachstehend beschriebenen Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystems unter Verwendung der Hublänge des Auslegerzylinders 10, die durch den ersten Hubsensor 16 detektiert wurde. Der zweite Hubsensor 17 detektiert die Hublänge des Armzylinders 11. Der Display-Controller 39 berechnet einen Neigungswinkel (im Folgenden ”Armwinkel” genannt) θ2 des Arms 7 relativ zu dem Ausleger 6 unter Verwendung der Hublänge des Armzylinders 11, die durch den zweiten Hubsensor 17 detektiert wurde. Der dritte Hubsensor 18 detektiert die Hublänge des Baggerlöffelzylinders 12. Der Display-Controller 39 berechnet einen Neigungswinkel (im Folgenden ”Löffelwinkel” genannt) θ3 des Baggerlöffels 8 relativ zu dem Arm 7 unter Verwendung der Hublänge des Baggerlöffelzylinders 12, die durch den dritten Hubsensor 18 detektiert wurde.
Der Fahrzeughauptkörper 1 ist mit einer Positionsdetektoreinheit 19 ausgestattet. Die Positionsdetektoreinheit 19 detektiert die aktuelle Position des Hydraulikbaggers 100. Die Positionsdetektoreinheit 19 hat zwei globale Echtzeitkinematik-Navigationssatellitensystem-(RTK-GNSS)-Antennen 21, 22 (im Folgenden als ”GNSS-Antennen 21, 22” bezeichnet), einen dreidimensionalen Positionssensor 23 und einen Neigungswinkelsensor 24. Die GNSS-Antennen 21, 22 sind in einem festen Abstand entlang einer Ya-Achse (siehe 6) eines nachstehend beschriebenen Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystems Xa-Ya-Za angeordnet. Signale, die GNSS-Funkwellen entsprechen, die durch die GNSS-Antennen 21, 22 empfangen werden, werden in den dreidimensionalen Positionssensor 23 eingegeben. Der dreidimensionale Positionssensor 23 detektiert Montagepositionen P1, P2 der GNSS-Antennen 21, 22. Wie in 2(b) dargestellt ist, detektiert der Neigungswinkelsensor 24 einen Neigungswinkel θ4 (im Folgenden als ”Rollwinkel θ4” bezeichnet) der Breitenrichtung des Fahrzeughauptkörpers 1 hinsichtlich der Schwerkraftrichtung, d. h. der vertikalen Richtung in dem globalen Koordinatensystem (siehe 6(b)). Der Neigungswinkelsensor 24 detektiert auch einen Neigungswinkel θ5 (im Folgenden ”Längsneigungswinkel θ5” genannt) der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeughauptkörpers 1 hinsichtlich der vertikalen Richtung in dem globalen Koordinatensystem (siehe 12).
3 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration eines Steuersystems, das der Hydraulikbagger 100 umfasst. Der Hydraulikbagger 100 umfasst die Bedienvorrichtung 25, den Arbeitsmaschinen-Controller 26, eine Arbeitsmaschinensteuervorrichtung 27 und eine Anzeigevorrichtung 28 zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs. Die Bedienvorrichtung 25 hat ein Arbeitsmaschinen-Betätigungselement 31, eine Arbeitsmaschinenbetätigungs-Detektoreinheit 32, ein Fahrbetätigungselement 33 und eine Fahrbetätigungs-Detektoreinheit 34. Das Arbeitsmaschinen-Betätigungselement 31 ist ein Element, das dem Maschinenführer die Betätigung der Arbeitsmaschine 2 ermöglicht, und ist beispielsweise ein Bedienhebel. Die Arbeitsmaschinenbetätigungs-Detektoreinheit 32 detektiert die Details der Betätigung, die über das Arbeitsmaschinen-Betätigungselement 31 eingegeben werden, und sendet die Details als Detektionssignal an den Arbeitsmaschinen-Controller 26. Das Fahrbetätigungselement 33 ist ein Element, das dem Maschinenführer den Fahrbetrieb des Hydraulikbaggers 100 erlaubt, und ist zum Beispiel ein Bedienhebel. Die Fahrbetätigungs-Detektoreinheit 34 detektiert die Details der Betätigung, die über das Fahrbetätigungselement 33 eingegeben werden, und sendet die Details als Detektionssignal an den Arbeitsmaschinen-Controller 26.
Der Arbeitsmaschinen-Controller 26 hat eine Speichereinheit 35 wie beispielsweise ein RAM oder ROM und eine Recheneinheit 36 wie beispielsweise eine CPU. Der Arbeitsmaschinen-Controller 26 steuert in erster Linie die Arbeitsmaschine 2. Der Arbeitsmaschinen-Controller 26 erzeugt ein Steuersignal, das die Arbeitsmaschine 2 veranlasst, entsprechend der Betätigung des Arbeitsmaschinen-Betätigungselements 31 zu arbeiten, und gibt das Signal an die Arbeitsmaschinensteuervorrichtung 27 aus. Die Arbeitsmaschinensteuervorrichtung 27 hat das Proportionalsteuerventil 37, und das Proportionalsteuerventil 37 wird auf der Basis des Steuersignals von dem Arbeitsmaschinen-Controller 26 gesteuert. Hydrauliköl wird mit einer Flussrate, die dem Steuersignal von dem Arbeitsmaschinen-Controller 26 entspricht, aus dem Proportionalsteuerventil abgelassen und den Hydraulikzylindern 10 bis 12 zugeführt. Die Hydraulikzylinder 10 bis 12 werden entsprechend dem Hydrauliköl angetrieben, das von dem Proportionalsteuerventil 37 zugeführt wird. Dies bewirkt, dass die Maschine 2 arbeitet.
1-2. Konfiguration der Vorrichtung 28 zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs
Die Anzeigevorrichtung 28 ist eine Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs 76 des Hydraulikbaggers 2, der in dem Leitbild gezeigt ist. Das Leitbild ist ein Bild zum Lenken des Hydraulikbaggers 100 zu einem Ziel-Arbeitsobjekt innerhalb eines Arbeitsbereichs. Die Anzeigevorrichtung 28 zum Anzeigen eines möglichen Arbeitsbereichs umfasst eine Display-Eingabevorrichtung 38 und einen Display-Controller 39 zusammen mit dem ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18, dem dreidimensionalen Positionssensor 23 und dem Neigungswinkelsensor 24, wie oben beschrieben.
Die Display-Eingabevorrichtung 38 hat eine Eingabeeinheit 41 wie beispielsweise ein Tastfeld und eine Displayeinheit 42 wie beispielsweise ein LCD. Die Display-Eingabevorrichtung 38 zeigt ein Leitbild zum Lenken des Hydraulikbaggers 100 zu einem Ziel-Arbeitsobjekt innerhalb eines Arbeitsbereichs an. Das Leitbild zeigt eine Vielfalt von Tasten. Ein Maschinenführer kann die verschiedenen Funktionen der Anzeigevorrichtung 28 zum Anzeigen eines möglichen Arbeitsbereichs abrufen, indem er die Tasten in dem Leitbild berührt. Das Leitbild wird an späterer Stelle im Detail beschrieben.
Der Display-Controller 39 führt die verschiedenen Funktionen der Anzeigevorrichtung 28 zum Anzeigen eines möglichen Arbeitsbereichs aus. Der Display-Controller 39 hat eine Speichereinheit 43 wie beispielsweise ein RAM oder ROM und eine Recheneinheit 44 wie beispielsweise eine CPU. Die Speichereinheit 43 speichert Daten der Arbeitsmaschine. Die Daten der Arbeitsmaschine umfassen die Länge L1 des Auslegers 6, die Länge L2 des Arms 7 und die Länge L3 des Baggerlöffels 8, wie vorstehend beschrieben. Die Daten der Arbeitsmaschine umfassen auch die jeweiligen Minimal- und Maximalwerte für den Neigungswinkel θ1 des Auslegers, den Neigungswinkel θ2 des Arms 7 und den Neigungswinkel θ3 des Baggerlöffels 8. Der Display-Controller 39 und der Arbeitsmaschinen-Controller 26 können über eine verdrahtete oder drahtlose Kommunikationseinrichtung miteinander in Verbindung stehen. Die Daten des Geländemodells, die Form und Position einer dreidimensionalen Modelltopographie in einem Arbeitsbereich angeben, werden vorab erstellt und in der Speichereinheit 43 des Display-Controllers 39 gespeichert. Der Display-Controller 39 zeigt auf der Basis von Daten wie jenen des Geländemodells und der Detektionsergebnisse der vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren auf der Display-Eingabevorrichtung 38 ein Leitbild an. Wie 4 zeigt, enthält das Geländemodell insbesondere eine Mehrzahl von Modellflächen 45, deren jede mit Hilfe eines Dreieck-Polygons dargestellt wird. In 4 ist nur eine der Mehrzahl von Modellflächen mit dem Bezugszeichen 45 gekennzeichnet, wohingegen die Kennzeichnung der anderen Modellflächen entfällt. Das Ziel-Arbeitsobjekt ist eine Modellfläche oder eine Mehrzahl von Modellflächen der Modellflächen 45. Der Maschinenführer wählt von den Modellflächen 45 eine oder mehrere als eine Zielfläche 70 aus. Der Display-Controller 39 veranlasst die Anzeige eines Leitbilds durch die Anzeige-Eingabevorrichtung 38, um ein Leitbild für die Lenkung des Hydraulikbaggers 100 zur Zielfläche 70 anzuzeigen.
2. Leitbild
2-1. Konfiguration des Leitbilds
Ein Leitbild 52 ist in 5 dargestellt. Das Leitbild 52 enthält eine Aufsicht 52a und eine Seitenansicht 52b.
Die Aufsicht 52a zeigt die Geländemodellform des Arbeitsbereichs und die aktuelle Position des Hydraulikbaggers 100. Die Aufsicht 52a zeigt die Geländemodellform bei Betrachtung von oben unter Verwendung einer Mehrzahl von Dreieck-Polygonen. Die Zielfläche 70 ist in einer anderen Farbe dargestellt als der Rest der Modellfläche. In 5 ist die aktuelle Position des Hydraulikbaggers 100 als Piktogramm 61 des von oben betrachteten Hydraulikbaggers 100 dargestellt, wobei jedoch auch ein anderes Symbol verwendet werden kann, um die aktuelle Position anzuzeigen.
In der Aufsicht 52a wird die Information zum Lenken des Hydraulikbaggers 100 zur Zielfläche 70 dargestellt. Insbesondere ist ein Richtungsanzeiger 71 angezeigt. Der Richtungsanzeiger 71 ist ein Piktogramm für die Darstellung der Richtung der Zielfläche 70 relativ zu dem Hydraulikbagger 100. Die Aufsicht 52a enthält ferner Informationen, die die Zielposition angeben, und Informationen, die dazu dienen, den Hydraulikbagger direkt in Gegenüberstellung zur Zielfläche 70 zu bringen. Die Ziel-Arbeitsposition ist die für den Hydraulikbagger 100 optimale Position zum Bearbeiten der Zielfläche 70 und wird auf der Basis der Position der Zielfläche 70 und eines noch zu beschreibenden möglichen Arbeitsbereichs 76 berechnet. Die Ziel-Arbeitsposition ist als eine gerade Linie 72 in der Aufsicht 52a angegeben. Die Information, die dazu dient, den Hydraulikbagger 100 direkt in Gegenüberstellung zur Zielfläche 70 zu bringen, ist als Kompass 73 für die Gegenüberstellung angezeigt. Der Kompass 73 für die Gegenüberstellung ist ein Piktogramm, das die direkt zur Zielfläche 70 weisende Richtung und die Richtung darstellt, in die der Hydraulikbagger 100 schwenken muss. Der Maschinenführer kann den Grad, unter welchem der Bagger der Zielfläche gegenübersteht, mit Hilfe des Kompasses 73 für die Gegenüberstellung finden.
Die Seitenansicht 52b enthält eine Modellflächenlinie 74, eine Zielflächenlinie 79, ein Piktogramm 75 des von der Seite betrachteten Hydraulikbaggers 100, den möglichen Arbeitsbereich 76 der Arbeitsmaschine und eine Information, die die Ziel-Arbeitsposition angibt. Die Modellflächenlinie 74 gibt außer der Zielfläche 70 einen Querschnitt der Modellfläche 45 an. Die Zielflächenlinie 79 gibt einen Querschnitt der Zielfläche 70 an. Wie in 4 gezeigt ist, werden die Modellflächenlinie 74 und die Zielflächenlinie 79 durch eine Berechnung einer Schnittlinie 80 der Geländemodellform und einer Ebene 77, die durch eine aktuelle Position des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 verläuft, ermittelt. Die Zielflächenlinie 79 wird in einer anderen Farbe als die Modellflächenlinie 74 angezeigt. In 5 werden verschiedene Linienarten für die Darstellung der Modellflächenlinie 74 und der Zielflächenlinie 79 verwendet. Der mögliche Arbeitsbereich 76 gibt das Umfeld des Fahrzeughauptkörpers 1 an, in dem die Arbeitsmaschine 2 arbeiten kann. Der mögliche Arbeitsbereich 76 wird anhand der vorstehend beschriebenen Arbeitsmaschinendaten berechnet. Das Verfahren zum Berechnen des möglichen Arbeitsbereichs 76 wird im Folgenden im Detail beschrieben. Die Ziel-Arbeitsposition, die in der Seitenansicht 52b angegeben ist, ist äquivalent zur Ziel-Arbeitsposition, die in der vorstehend beschriebenen Aufsicht 52a gezeigt und durch ein Dreieck-Piktogramm 81 dargestellt ist. Die Referenzposition des Hydraulikbaggers 100 wird durch ein Dreieck-Piktogramm 82 dargestellt. Der Maschinenführer bewegt den Hydraulikbagger 100 derart, dass das Piktogramm 82 für die Referenzposition mit dem Piktogramm 81 für die Ziel-Arbeitsposition konvergiert.
Wie vorstehend beschrieben, enthält das Leitbild 52 eine Information, die die Ziel-Arbeitsposition angibt, und eine Information, die dazu dient, den Hydraulikbagger 100 direkt gegenüber der Zielfläche 70 in Anordnung zu bringen. Ein Maschinenführer ist dadurch in der Lage, unter Verwendung des Leitbilds 52 den Hydraulikbagger 100 in der für die Durchführung der Arbeit an der Zielfläche 70 optimalen Position und Richtung zu platzieren. Auf das Leitbild 52 wird hauptsächlich Bezug genommen, um den Hydraulikbagger 100 zu positionieren.
2-2 Verfahren zum Berechnen der aktuellen Position des vorderen Endes des Baggerlöffels 8
Wie vorstehend beschrieben, wird die Zielflächenlinie 79 auf der Basis der aktuellen Position des vorderen Endes des Baggerlöffels 8 berechnet. Der Display-Controller 39 berechnet die aktuelle Position des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 in einem globalen Koordinatensystem {X, Y, Z} auf der Basis der Ergebnisse, die durch den dreidimensionalen Positionssensor 23, den ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18, den Neigungswinkelsensor 24 und dergleichen ermittelt wurden. Insbesondere wird die aktuelle Position des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 wie folgt ermittelt.
Wie in 6 gezeigt ist, wird zunächst ein Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem {Xa, Ya, Za} erstellt, dessen Ursprung die Montageposition P1 der vorstehend beschriebenen GNSS-Antenne 21 ist. 6(a) ist eine Seitenansicht des Hydraulikbaggers 100. 6(b) ist eine Rückansicht des Hydraulikbaggers 100. Hier ist die Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Hydraulikbaggers 100, d. h. die Ya-Achsenrichtung des Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystems, hinsichtlich der Y-Achsenrichtung des globalen Koordinatensystems geneigt. Die Koordinaten des Auslegerbolzens 13 in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem sind (0, Lb1, –Lb2) und werden vorab in der Speichereinheit 43 des Display-Controllers 39 gespeichert.
Der dreidimensionale Positionssensor 23 detektiert die Montagepositionen P1, P2 der GNSS-Antennen 21, 22. Ein Einheitsvektor für die Ya-Achsenrichtung wird gemäß Formel (1) anhand der detektierten Koordinatenpositionen P1, P2 berechnet. Ya = (P1 – P2)/|P1 – P2| (1)
Wie in 6(a) gezeigt ist, ergibt sich durch die Einführung des Vektors Z', der senkrecht auf Ya steht und durch die Ebene verläuft, die durch die beiden Vektoren Ya und Z beschrieben wird, folgende Beziehung. (Z', Ya) = 0 (2) Z' = (1 – c)Z + cYa (3), wobei c eine Konstante ist.
Auf der Basis der Formeln (2) und (3) wird Z' durch die folgende Formel (4) ermittelt. Z' = Z + {(Z, Ya)/((Z, Ya) – 1)}(Ya-Z) (4)
Wenn ferner X' als ein Vektor senkrecht zu Ya und Z' definiert wird, wird X' anhand der folgenden Formel (5) ermittelt. X' = Ya ⊥ Z' (5)
Wie in 6(b) dargestellt ist, wird das Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem um den Rollwinkel θ4 um die Υa-Achse gedreht und erscheint wie in der folgenden Formel (6) dargestellt.
Die jeweiligen aktuellen Neigungswinkel θ1, θ2, θ3 des Auslegers 6, des Arms 7 und des Baggerlöffels 8 werden wie vorstehend beschrieben anhand der Detektionsergebnisse des ersten bis dritten Hubsensors 16 bis 18 ermittelt. Die Koordinaten (xat, yat, zat) des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem werden gemäß den folgenden Formeln (7) bis (9) unter Verwendung der Neigungswinkel θ1, θ2, θ3 und der Längen L1, L2, L3 des Auslegers 6, des Arms 7 und des Baggerlöffels 8 berechnet. xat = 0 (7) yat = Lb1 + L1sinθ1 + L2sin(θ1 + θ2) + L3sin(θ1 + θ2 + θ3) (8) zat = –Lb2 + L1cosθ1 + L2cos(θ1 + θ2) + L3cos(θ1 + θ2 + θ3) (9)
Das vordere Ende P3 des Baggerlöffels 8 bewegt sich über die Ebene Ya-Za in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem.
Die Koordinaten des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 in dem globalen Koordinatensystem werden gemäß der folgenden Formel (10) ermittelt. P3 = xat·Xa + yat·Ya + zat·Za + P1 (10)
Wie 4 zeigt, berechnet der Display-Controller 39 auf der Basis der aktuellen Position des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8, die wie vorstehend beschrieben berechnet wurde, und der in der Speichereinheit 43 gespeicherten Geländemodelldaten die Schnittlinie 80 des dreidimensionalen Geländemodells und der Ya-Za-Ebene 77, durch welche das vordere Ende P3 des Baggerlöffels 8 verläuft. Der Display-Controller 39 zeigt den Teil der Schnittlinie, der durch die Zielfläche 70 verläuft, in dem Leitbild 52 als die vorstehend beschriebene Zielflächenlinie 79 an.
2-3. Verfahren zum Berechnen des möglichen Arbeitsbereichs 76
Bevor das Verfahren zum Berechnen des möglichen Arbeitsbereichs 76 beschrieben wird, werden zunächst die maximale Reichweite Lmax und die minimale Reichweite Lmin der Arbeitsmaschine 2 beschrieben. Die maximale Reichweite Lmax ist die Reichweite der Arbeitsmaschine 2, wenn diese maximal ausgestreckt ist. Die Reichweite der Arbeitsmaschine 2 ist der Abstand zwischen dem Auslegerbolzen 13 und dem vorderen Ende des Baggerlöffels 8. 7 zeigt schematisch die Stellung der Arbeitsmaschine 2, wenn die Länge der Arbeitsmaschine 2 äquivalent zur maximalen Reichweite Lmax (im Folgenden ”Stellung mit maximaler Reichweite” genannt) ist. Der Ursprung der Koordinatenebene Yb-Zb, die in 7 dargestellt ist, ist die Position des Auslegers 13 in dem vorstehend beschriebenen Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem {Xa, Ya, Za}. In der Stellung mit maximaler Reichweite weist der Armwinkel θ2 den Minimalwert auf. Der Löffelwinkel θ3 wird unter Anwendung einer numerischen Analyse für Parameteroptimierung berechnet, so dass die Reichweite der Arbeitsmaschine 2 maximal ist. Der Wert des Löffelwinkels θ3 zu diesem Zeitpunkt wird im Folgenden als ”Winkel bei maximaler Reichweite” bezeichnet.
Die minimale Reichweite Lmin ist die Reichweite der Arbeitsmaschine 2, wenn die Arbeitsmaschine 2 auf die kleinste mögliche Länge eingeklappt ist. 8 zeigt schematisch die Stellung der Maschine 2, wenn die Länge der Arbeitsmaschine äquivalent zur minimalen Reichweite Lmin (im Folgenden ”Stellung mit minimaler Reichweite” genannt) ist. In der Stellung mit minimaler Reichweite weist der Armwinkel θ2 den maximalen Wert auf. Der Löffelwinkel θ3 wird unter Anwendung einer numerischen Analyse für Parameteroptimierung berechnet, so dass die Reichweite der Arbeitsmaschine minimal ist. Der Wert des Löffelwinkels θ3 zu diesem Zeitpunkt wird im Folgenden als ”Winkel bei minimaler Reichweite” bezeichnet.
Nachstehend wird das Verfahren zum Berechnen des möglichen Arbeitsbereichs 76, das durch den Display-Controller 39 durchgeführt wird, mit Bezug auf 9 erläutert. Zunächst wird in Schritt S1 die aktuelle Position detektiert. Dabei wird die aktuelle Position des Fahrzeughauptkörpers 1 durch das Detektionssignal von der Positionsdetektoreinheit 19 detektiert. Die aktuelle Position des Löffelbolzens 13 und die aktuelle Position des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels werden anhand der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers 1 ebenfalls berechnet. In Schritt S2 wird der Neigungswinkel detektiert. Dabei wird der Längsneigungswinkel θ5 unter Verwendung des Detektionssignals von dem vorstehend beschriebenen Neigungswinkelsensor 24 detektiert.
In Schritt S3 wird eine Reichweite 83 berechnet. Wie in 10 dargestellt ist, gibt die Reichweite 83 den Bereich an, der durch die Arbeitsmaschine erreichbar ist. Die Reichweite 83 wird anhand der vorstehend beschriebenen Arbeitsmaschinendaten und der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers 1 berechnet. Die Grenze der Reichweite 83 umfasst eine Mehrzahl von Bögen A1 bis A4. Zum Beispiel umfasst die Grenze der Reichweite 83 einen ersten bis einschließlich vierten Bogen A1 bis einschließlich A4. Der erste Bogen A1 ist eine Bahn, die das vordere Ende des Baggerlöffels 8 beschreibt, wenn der Armwinkel θ2 den minimalen Wert, der Löffelwinkel θ3 den Winkel bei maximaler Reichweite aufweist und der Auslegerwinkel θ1 zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert variiert. Der zweite Bogen A2 ist eine Bahn, die das vordere Ende des Baggerlöffels 8 beschreibt, wenn der Auslegerwinkel θ1 den maximalen Wert aufweist, der Löffelwinkel θ3 0° beträgt und der Armwinkel θ2 zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert variiert. Der dritte Bogen A3 ist eine Bahn, die das vordere Ende des Baggerlöffels 8 beschreibt, wenn der Armwinkel θ2 den maximalen Wert aufweist, der Löffelwinkel θ3 dem Wert bei minimaler Reichweite entspricht und der Auslegerwinkel θ1 zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert variiert. Der vierte Bogen A4 ist eine Bahn, die das vordere Ende des Baggerlöffels 8 beschreibt, wenn der Auslegerwinkel θ1 den minimalen Wert aufweist, der Löffelwinkel θ3 0° beträgt und der Armwinkel θ2 zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert variiert.
In Schritt S4 wird eine Grenze 84 berechnet. Wie in 11 gezeigt ist, wird insbesondere eine zur vertikalen Richtung des globalen Koordinatensystems, d. h. zur Z-Achse parallele Grenze 84 berechnet. Dadurch verläuft die Grenze 84 bei einer horizontalen Orientierung des Fahrzeughauptkörpers 1 parallel zu der Zb-Achse des Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystems und ist derart festgelegt, dass sie durch die vorderen Enden der Raupen 5a, 5b verläuft. Bei einer Neigung des Fahrzeughauptkörpers 1 nach vorne, wie in 12 gezeigt, wird die Grenze 84 derart festgelegt, dass sie sich um einen Längsneigungswinkel θ5 relativ zur Zb-Achse des Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystems neigt.
In Schritt S5 wird bestimmt, ob der Fahrzeughauptkörper 1 horizontal orientiert oder nach vorne geneigt ist. Dabei wird unter Verwendung des Detektionssignals von dem vorstehend beschriebenen Neigungssensor 24 bestimmt, ob der Fahrzeughauptkörper 1 horizontal orientiert oder nach vorne geneigt ist. Wenn der Fahrzeughauptkörper 1 horizontal orientiert oder nach vorne geneigt ist, folgt Schritt S7 in dem Ablauf. Ist der Fahrzeughauptkörper 1 nicht horizontal orientiert oder nach vorne geneigt, folgt Schritt S6 in dem Ablauf. Mit anderen Worten: Wenn der Fahrzeughauptkörper 1 nach hinten geneigt ist, folgt Schritt S6 in dem Ablauf.
In Schritt S6 wird die Grenze 84 korrigiert. Dabei wird die Grenze 84 in einer Weise korrigiert, dass der durch die Grenze 84 und die Geländeoberfläche GL, auf der der Fahrzeughauptkörper 1 platziert ist, gebildete Winkel mindestens 90° beträgt, wie in 13 gezeigt. Auf diese Weise wird die Grenze 84 derart festgelegt, dass sie hinsichtlich der Z-Achse des globalen Koordinatensystems um einen Längsneigungswinkel θ5 geneigt ist.
In Schritt S7 wird der mögliche Arbeitsbereich 76 berechnet. Der mögliche Arbeitsbereich 76 ist ein Bereich, in dem ein unter dem Fahrzeughauptkörper 1 gelegener Unterbodenbereich 86 von der Reichweite 83 ausgenommen ist. Insbesondere ist als der Unterbodenbereich 86 der Teil der Reichweite 83 von der Reichweite 83 ausgenommen, der von der Grenze 84, die in den Schritten S4 bis S6 berechnet wurde, nach hinten liegt.
3. Merkmale
Bei dem Hydraulikbagger 100 gemäß vorliegender Erfindung wird bei einem horizontal orientierten Fahrzeughauptkörper 1, wie in 11 dargestellt, die Grenze 84 des möglichen Arbeitsbereichs 76 und des Unterbodenbereichs 86 auf eine zur vertikalen Richtung in dem globalen Koordinatensystem, d. h. zu Z-Achse parallele Richtung festgelegt. Die Grenze 84 wird auch derart festgelegt, dass sie bei einer Neigung des Fahrzeughauptkörpers 1 nach vorne die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem beibehält, wie in 12 gezeigt. Dadurch kann selbst bei einer Neigung des Fahrzeughauptkörpers 1 nach vorne verhindert werden, dass der unterhalb des Fahrzeughauptkörpers 1 gelegene Bereich in der mögliche Arbeitsbereich 76 einbezogen wird.
Wird hingegen angenommen, dass die Grenze derart festgelegt wird, dass sie in Fällen einer Neigung des Fahrzeughauptkörpers 1 nach hinten, wie in 13 gezeigt, die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem beibehält (siehe Strichzweipunktlinie 84' in 13), wäre der durch die Grenze 84' und die Geländeoberfläche GL, auf der der Fahrzeugkörper 1 positioniert ist, gebildete Winkel ein spitzer Winkel. Wenn der Baggervorgang einem solchen möglichen Arbeitsbereich entsprechend durchgeführt wird, neigt das vordere Ende der durch den Bagger bearbeiteten Geländeoberfläche GL zum Abbröckeln. Aus diesem Grund wird bei dem erfindungsgemäßen Hydraulikbagger 100 die Grenze 84 korrigiert, so dass der Winkel, der durch die Grenze 84 und die Geländeoberfläche GL, auf der der Fahrzeughauptkörper 1 positioniert ist, gebildete Winkel bei einer Neigung des Fahrzeughauptkörpers 1 nach hinten 90° beträgt. Dadurch wird verhindert, dass das vordere Ende der durch den Bagger bearbeiteten Geländeoberfläche GL einen spitzen Winkel bildet. Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht vorliegende Erfindung auch bei einer geneigten Orientierung des Fahrzeughauptkörpers 1 die Anzeige eines geeigneten möglichen Arbeitsbereichs 76.
5. Weitere Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Modifikationen sind möglich, soweit sie nicht von dem Erfindungsgedanken abweichen. Zum Beispiel können einige oder sämtliche der Funktionen der mögliche Arbeitsbereich-Anzeigevorrichtung 28 durch einen Computer ausgeführt werden, der außerhalb des Hydraulikbaggers 100 angeordnet ist. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat die Arbeitsmaschine 2 einen Ausleger 6, einen Arm 7 und einen Baggerlöffel 8, wobei die Konfiguration der Arbeitsmaschine 2 jedoch nicht darauf beschränkt ist.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Neigungswinkel des Auslegers 6, des Arms 7 und des Baggerlöffels 8 durch den ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18 ermittelt. Jedoch sind die Mittel zum Detektieren der Neigungswinkel nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann zum Detektieren der Neigungswinkel des Auslegers 6, des Arms 7 und des Baggerlöffels 8 ein Winkelsensor vorgesehen sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Grenze 84 korrigiert, so dass der durch die Grenze 84 und die Geländeoberfläche GL, auf der der Fahrzeughauptkörper 1 positioniert ist, gebildete Winkel 90° beträgt, wenn der Fahrzeughauptkörper 1 nach hinten geneigt ist. Jedoch kann die Grenze 84 auch so korrigiert werden, dass der durch die Grenze 84 und die Geländeoberfläche GL gebildete Winkel ein stumpfer Winkel von mehr als 90° ist.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Grenze 84 derart festgelegt, dass sie durch die vorderen Enden der Raupen 5a, 5b verläuft. Jedoch kann die Grenze 84 auch derart festgelegt werden, dass sie, wie in 14 gezeigt ist, durch eine Position verläuft, die um einen Abstand D von den vorderen Enden der Raupen 5a, 5b nach vorne verlegt ist. Mit anderen Worten: Bei vorliegender Erfindung ist der Unterbodenbereich nicht direkt auf den Bereich unterhalb des Fahrzeugkörpers beschränkt. Vielmehr kann ein Bereich mit eingeschlossen sein, der vor dem Fahrzeughauptkörper liegt. Auch kann der Unterbodenbereich anstelle des gesamten auch nur einen Teil des direkt unterhalb des Fahrzeugkörpers liegenden Bereichs umfassen. Mit anderen Worten: Die Grenze kann von den vorderen Enden der Raupen 5a, 5b geringfügig nach hinten positioniert sein.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs eines Hydraulikbaggers angegeben, die einen geeigneten möglichen Arbeitsbereich auch bei einer geneigten Orientierung des Fahrzeugkörpers anzeigen kann.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeughauptkörper
2: Arbeitsmaschine
19: Positionsdetektoreinheit
28: Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs
42: Anzeigeeinheit
44: Recheneinheit
76: möglicher Arbeitsbereich
84: Grenze
86: Unterbodenbereich
100: Hydraulikbagger

Claims

Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs in einem Hydraulikbagger, der eine Arbeitsmaschine und einen Fahrzeugkörper aufweist, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Recheneinheit zum Berechnen eines möglichen Arbeitsbereichs, in welchem ein unterhalb des Fahrzeugkörpers gelegener Unterbodenbereich von einem erreichbaren Bereich, der eine Reichweite der Arbeitsmaschine angibt, ausgenommen wird; und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen des möglichen Arbeitsbereichs; wobei die Recheneinheit die Grenze des möglichen Arbeitsbereichs und des Unterbodenbereichs auf die vertikale Richtung in einem globalen Koordinatensystem festlegt, wenn der Fahrzeugkörper horizontal orientiert ist, die Grenze des möglichen Arbeitsbereichs und des Unterbodenbereichs derart festlegt, dass diese bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach vorne die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem beibehält, und bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach hinten die Grenze des möglichen Arbeitsbereichs und des Unterbodenbereichs korrigiert, so dass der durch die Grenze und eine Geländeoberfläche, auf der der Fahrzeugkörper positioniert ist, gebildete Winkel mindestens 90° beträgt.
Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung zur Anzeige eines möglichen Arbeitsbereichs in einem Hydraulikbagger, der eine Arbeitsmaschine und einen Fahrzeugkörper aufweist; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Berechnen eines möglichen Arbeitsbereichs, in welchem ein unterhalb des Fahrzeugkörpers gelegener Unterbodenbereich von einem erreichbaren Bereich, der die Reichweite der Arbeitsmaschine angibt, ausgenommen wird; und das Anzeigen des möglichen Arbeitsbereichs; wobei in dem Schritt der Berechnung des möglichen Arbeitsbereichs die Grenze des möglichen Arbeitsbereichs und des Unterbodenbereichs auf die vertikale Richtung in einem globalen Koordinatensystem festlegt wird, wenn der Fahrzeugkörper horizontal orientiert ist, die Grenze des möglichen Arbeitsbereichs und des Unterbodenbereichs derart festlegt wird, dass diese bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach vorne die vertikale Richtung in dem globalen Koordinatensystem beibehält, und bei einer Neigung des Fahrzeugkörpers nach hinten die Grenze des möglichen Arbeitsbereichs und des Unterbodenbereichs korrigiert wird, so dass der durch die Grenze und eine Geländeoberfläche, auf der der Fahrzeugkörper positioniert ist, gebildete Winkel mindestens 90° beträgt.