DE112012000119B4

DE112012000119B4 - Displaysystem in einem Bagger und Verfahren zum Steuern desselben

Info

Publication number: DE112012000119B4
Application number: DE112012000119.2T
Authority: DE
Inventors: Ryo Fukano; Azumi Nomura; Takashi Kurihara; Etsuo Fujita; Masao Ando; Toshihiro Koide
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: US10267020B2; KR20130044335A; US9435106B2; CN103080433A; KR101654113B1; KR20150036733A; US20130158786A1; US20160356022A1; DE112012000119T5; JP5059954B2; CN103080433B; JP2012172429A; WO2012114873A1

Abstract

Bei einem Displaysystem in einem Bagger werden eine Position einer oberen Begrenzungslinie (La) und eine Position einer unteren Begrenzungslinie (Lb) berechnet. Die obere Begrenzungslinie (La) gibt eine Höhenlage eines oberen Endes eines Querschnitts einer Anzeigeobjekt-Fläche (78) an. Die untere Begrenzungslinie (Lb) gibt eine Höhenlage eines unteren Endes des Querschnitts der Anzeigeobjekt-Fläche (78) an. Wenn die aktuelle Position (Po) des Baggers zwischen der oberen Begrenzungslinie (La) und der unteren Begrenzungslinie (Lb) liegt, wird ein vorgegebener Referenzpunkt (Pb) eines Anzeigebereichs auf eine vorgegebene Position zwischen der oberen Begrenzungslinie (La) und der unteren Begrenzungslinie (Lb) eingestellt. Wenn die aktuelle Position (Po) des Baggers über der oberen Begrenzungslinie (La) liegt, wird der Referenzpunkt (Pb) oberhalb der vorgegebenen Position eingestellt. Wenn die aktuelle Position (Po) des Baggers unter der unteren Begrenzungslinie (Lb) liegt, wird der Referenzpunkt (Pb) unterhalb der vorgegebenen Position eingestellt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Displaysystem in einem Bagger und ein Verfahren zum Steuern desselben.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein Displaysystem zum Anzeigen eines Leitbildes, das das Positionsverhältnis einer Zielfläche und einer Aushubmaschine, zum Beispiel eines Hydraulikbaggers, angibt, ist bekannt. Die Zielfläche ist eine Ebene, die als Arbeitsobjekt aus einer Mehrzahl von Modellflächen eines Geländemodells ausgewählt wird. Bei dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Displaysystem zum Beispiel wird das relative Positionsverhältnis eines Baggerlöffels und einer Zielfläche auf der Basis von Detektionsdaten wie beispielsweise der Position und Orientierung des Löffels eines Hydraulikbaggers und der Position, der Hangneigung und dergleichen der Zielfläche berechnet. Das Displaysystem zeigt dann auf einem Monitor eine schematische Darstellung des Baggerlöffels und der Zielfläche von der Seite betrachtet. Dabei ändert das Displaysystem den Anzeigemaßstab der Abbildung entsprechend der Entfernung zwischen der Zielfläche und dem vorderen Ende des Baggerlöffels. Patentliteratur 1 beschreibt auch, dass eine Festlegung des Abbildungsmaßstabs dahingehend möglich ist, dass sowohl der Körper als auch die Arbeitsmaschine des Hydraulikbaggers und die Zielfläche in derselben Abbildung enthalten sind und diese Abbildung auf dem Monitor angezeigt wird.
Literatur des Standes der Technik
Patentliteratur

Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldungspublikation JP 2001-123476 A

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Wenn der Anzeigemaßstab der Abbildung auf dem Display entsprechend der Entfernung zwischen der Zielfläche und der Arbeitsmaschine geändert wird, wie bei dem Displaysystem gemäß Patentliteratur 1 beschrieben, kann es sein, dass die Zielfläche und die Arbeitsmaschine extrem klein angezeigt werden, so dass es schwierig ist, das Positionsverhältnis der Zielfläche und der Arbeitsmaschine zu erkennen. Wenn die Zielfläche und die Arbeitsmaschine weit auseinanderliegen, werden die Zielfläche und der Bagger extrem klein dargestellt, sofern sowohl der Bagger als auch die Zielfläche in ihrer Gesamtheit in derselben Abbildung enthalten ist und diese Abbildung auf dem Monitor angezeigt wird. Aus diesem Grund ist es schwierig, das Positionsverhältnis zwischen der Zielfläche und dem Bagger zu erkennen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Displaysystem in einem Bagger und ein Verfahren für dessen Steuerung anzugeben, wodurch es möglich ist, das Positionsverhältnis zwischen einem Bagger und einer Anzeigeobjekt-Fläche, die in einem Leitbild angezeigt werden, ohne weiteres zu erkennen.
Mittel zur Lösung des Problems
Ein Displaysystem in einem Bagger (oder für einen Bagger) gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Anzeigen eines Leitbildes. Das Leitbild zeigt eine aktuelle Position des Baggers und eine Anzeigeobjekt-Fläche, die einen Teil einer Ziel-Geländeform, die in ein Aushubobjekt enthalten ist, von der Seite betrachtet angibt. Das Bagger-Displaysystem umfasst eine Speichereinheit, eine Positionsdetektoreinheit, eine Recheneinheit und eine Displayeinheit. Die Speichereinheit speichert Geländedaten, die die Position der Anzeigeobjekt-Fläche angeben. Die Positionsdetektoreinheit detektiert die aktuelle Position des Baggers. Die Recheneinheit bestimmt einen vorgegebenen Anzeigebereich, der als Leitbild für die Geländedaten angezeigt wird. Die Recheneinheit berechnet die Position einer oberen Begrenzungslinie und die Position einer unteren Begrenzungslinie auf der Basis der Geländedaten und der aktuellen Position des Baggers. Die obere Begrenzungslinie gibt die Höhenlage des oberen Endes des Querschnitts der Anzeigeobjekt-Fläche an. Die untere Begrenzungslinie gibt die Höhenlage des unteren Endes des Querschnitts der Anzeigeobjekt-Fläche an. Wenn die aktuelle Position des Baggers zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie liegt, legt die Recheneinheit einen vorgegebenen Referenzpunkt des Anzeigebereichs an einer vorgegebenen Position zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie fest. Liegt die aktuelle Position des Baggers über der oberen Begrenzungslinie, legt die Recheneinheit den Referenzpunkt oberhalb der vorgegebenen Position fest. Liegt die aktuelle Position des Baggers unter der unteren Begrenzungslinie, legt die Recheneinheit den Referenzpunkt unterhalb der vorgegebenen Position fest. Die Displayeinheit zeigt ein Leitbild an, das einen Querschnitt der in dem Anzeigebereich enthaltenen Anzeigeobjekt-Fläche von der Seite betrachtet und die aktuelle Position des Baggers zeigt.
Ein Displaysystem in einem Bagger (oder für einen Bagger) gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Displaysystem in dem Bagger nach dem ersten Aspekt, wobei die Recheneinheit, wenn die aktuelle Position des Baggers über der oberen Begrenzungslinie liegt, den Referenzpunkt des Anzeigebereichs auf eine Position festlegt, die um den Abstand zwischen der aktuellen Position des Baggers und der oberen Begrenzungslinie höher liegt als die vorgegebene Position. Wenn die aktuelle Position des Baggers unter der unter unteren Begrenzungslinie liegt, legt die Recheneinheit den Referenzpunkt des Anzeigebereichs auf eine Position fest, die um den Abstand zwischen der aktuellen Position des Baggers und der unteren Begrenzungslinie tiefer liegt als die vorgegebene Position.
Ein Bagger gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Displaysystem in dem Bagger nach dem ersten oder zweiten Aspekt.
Ein Verfahren zum Steuern eines Displaysystems in einem Bagger (oder für einen Bagger) gemäß einem vierten Aspekte der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Displaysystems zum Anzeigen eines Leitbilds. Das Leitbild zeigt eine aktuelle Position des Baggers und einen Querschnitt einer Anzeigeobjekt-Fläche, die einen Teil eines in einem Aushubobjekt enthaltenen Zielgeländes angibt, von der Seite betrachtet. Das Steuerverfahren umfasst die folgenden Schritte. In dem ersten Schritt wird die aktuelle Position des Baggers detektiert. In dem zweiten Schritt wird der das Leitbild anzeigende vorgegebene Anzeigebereich für die Geländedaten, die die Position der Anzeigeobjekt-Fläche angeben, festgelegt. In dem dritten Schritt werden die Position einer oberen Begrenzungslinie und die Position einer unteren Begrenzungslinie auf der Basis der Geländedaten und der aktuellen Position des Baggers berechnet. Die obere Begrenzungslinie gibt die Höhenlage eines oberen Endes des Querschnitts der Anzeigeobjekt-Fläche von der Seite betrachtet an. Die untere Begrenzungslinie gibt die Höhenlage eines unteren Endes des Querschnitts der Anzeigeobjekt-Fläche von der Seite betrachtet an. Wenn die aktuelle Position des Baggers zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie liegt, wird in dem vierten Schritt ein vorgegebener Referenzpunkt des Anzeigebereichs auf eine vorgegebene Position zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie festgelegt. Wenn die aktuelle Position des Baggers über der oberen Begrenzungslinie liegt, wird in dem fünften Schritt der Referenzpunkt oberhalb der vorgegebenen Position festgelegt. Wenn die aktuelle Position des Baggers unter der unteren Begrenzungslinie liegt, wird in dem sechsten Schritt der Referenzpunkt unterhalb der vorgegebenen Position festgelegt. In dem siebten Schritt wird das Leitbild angezeigt, das einen Querschnitt der in dem Anzeigebereich enthaltenen Anzeigeobjekt-Fläche von der Seite betrachtet und die aktuelle Position des Baggers zeigt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Bei dem Displaysystem in dem Bagger gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Referenzpunkt des Anzeigebereichs des Leitbildes auf die vorgegebene Position zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie festgelegt, wenn die aktuelle Position des Baggers zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie liegt. Dadurch wird der Bagger sich nach oben oder nach unten bewegend angezeigt, ohne dass sich der Querschnitt der Anzeigeobjekt-Fläche in dem Leitbild bewegt, wenn der Bagger zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie nach oben oder nach unten wandert. Wenn sich der Bagger über die obere Begrenzungslinie bewegt, wird der Referenzpunkts des Anzeigebereichs in eine Position oberhalb der vorgegebenen Position verlagert. Der Querschnitt der Anzeigeobjekt-Fläche wandert dadurch in dem Leitbild nach unten, und der Anzeigebereich wird sich nach dem Bagger nach oben bewegend angezeigt. Wenn sich der Bagger unter die untere Begrenzungslinie bewegt, wird der Referenzpunkt des Anzeigebereichs in eine Position unterhalb der vorgegebenen Position verlagert. Der Querschnitt der Anzeigeobjekt-Fläche wandert dadurch in dem Leitbild nach oben, und der Anzeigebereich wird sich nach dem Bagger nach unten bewegend angezeigt. Dies verhindert, dass die Zielfläche und der Bagger zu klein angezeigt werden. Dadurch kann ein Maschinenführer das Positionsverhältnis der Zielfläche und des Baggers ohne weiteres erkennen.
Bei dem Displaysystem in dem Bagger gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Referenzpunkt des Anzeigebereichs entsprechend der Distanz, um welche die aktuelle Position des Baggers höher liegt als die obere Begrenzungslinie, in eine Position oberhalb der vorgegebenen Position verlagert. Der Referenzpunkt des Anzeigebereichs wird entsprechend der Distanz, um welche die aktuelle Position des Baggers tiefer liegt als die untere Begrenzungslinie, in eine Position unterhalb der vorgegebenen Position verlagert. Dies ermöglicht ein sanftes Scrollen des Leitbildes.
Bei dem Bagger gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Referenzpunkt des Anzeigebereichs des Leitbildes in einer vorgegebenen Position zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie festgelegt, wenn die aktuelle Position des Baggers zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie liegt. Dadurch wird der Bagger sich nach oben oder nach unten bewegend angezeigt, ohne dass sich der Querschnitt der Anzeigeobjekt-Fläche in dem Leitbild bewegt, wenn der Bagger zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie nach oben oder nach unten wandert. Wenn sich der Bagger über die obere Begrenzungslinie bewegt, wird der Referenzpunkt des Anzeigebereichs in eine Position oberhalb der vorgegebenen Position verlagert. Dabei bewegt sich der Querschnitt der Anzeigeobjekt-Fläche in dem Leitbild nach unten, und der Anzeigebereich wird sich nach dem Bagger nach oben bewegend angezeigt. Wenn sich der Bagger unter die untere Begrenzungslinie bewegt, wird der Referenzpunkt des Anzeigebereichs in eine Position unterhalb der vorgegebenen Position verlagert. Dadurch bewegt sich der Querschnitt der Anzeigeobjekt-Fläche in dem Leitbild nach oben, und der Anzeigebereich wird sich nach dem Bagger nach unten bewegend angezeigt. Dies verhindert eine zu kleine Darstellung der Zielfläche und des Baggers. Dadurch kann ein Maschinenführer das Positionsverhältnis der Zielfläche und des Baggers ohne weiteres erkennen.
Bei dem Verfahren zum Steuern eines Displaysystems in einem Bagger gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Referenzpunkt des Anzeigebereichs des Leitbildes auf eine vorgegebene Position zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie festgelegt, wenn die aktuelle Position des Baggers zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie liegt. Dadurch wird der Bagger sich nach oben und nach unten bewegend angezeigt, ohne dass sich der Querschnitt der Anzeigeobjekt-Fläche in dem Leitbild bewegt, wenn sich der Bagger zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie nach oben oder nach unten bewegt. Bewegt sich der Bagger über die obere Begrenzungslinie, wird der Referenzpunkt des Anzeigebereichs in einer Position oberhalb der vorgegebenen Position verlagert. Dadurch bewegt sich der Querschnitt der Anzeigeobjekt-Fläche in dem Leitbild nach unten, und der Anzeigebereich wird sich nach dem Bagger nach oben bewegend angezeigt. Bewegt sich der Bagger unter die untere Begrenzungslinie, wird der Referenzpunkt des Anzeigebereichs in eine Position unterhalb der vorgegebenen Position verlagert. Dadurch bewegt sich der Querschnitt der Anzeigeobjekt-Fläche in dem Leitbild nach oben, und der Anzeigebereich wird sich nach dem Bagger nach unten bewegend angezeigt. Dadurch wird verhindert, dass die Zielfläche und der Bagger zu klein angezeigt werden. Auf diese Weise kann ein Maschinenführer das Positionsverhältnis der Zielfläche und des Baggers ohne weiteres erkennen.
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 ein Hydraulikbagger umfasst;
4 ist die Darstellung eines Geländemodells, das durch Geländemodelldaten angezeigt wird;
5 ist eine Darstellung eines Leitbildes im Fahrmodus;
6 zeigt ein Verfahren zum Berechnen der aktuellen Position des vorderen Endes eines Baggerlöffels;
7 ist eine Darstellung eines Grobbaggermodus eines Leitbildes;
8 ist eine Darstellung eines Feinbaggermodus eines Leitbildes;
9 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung von Steuerprozessen für die Optimierung des Anzeigebereichs;
10 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung von Steuerprozessen für die Optimierung des Anzeigebereichs
11 ist eine Darstellung eines Beispiels eines Anzeigebereichs auf einer Displayeinheit;
12 ist eine Tabelle, die die Länge der kurzen Seite des Anzeigebereichs angibt;
13 ist eine Darstellung der Stellung einer Arbeitsmaschine bei maximaler Reichweite;
14 ist eine Darstellung eines Beispiels eines Anzeigebereichs;
15 ist eine Darstellung eines Beispiels der Positionen eines Anfangspunkts und eines Endpunkts;
16 zeigt ein Beispiel einer Anzeigeobjekt-Flächenlinie und ein Verfahren zum Einstellen eines Referenzpunkts für einen Anzeigebereich;
17 ist eine Darstellung eines Beispiels der Positionen eines Anfangspunkts und eines Endpunkts;
18 ist eine Darstellung eines Beispiels der Positionen eines Anfangspunkts und eines Endpunkts;
19 zeigt eine Anzeigeobjekt-Flächenlinie und ein Verfahren zum Einstellen eines Referenzpunkts für einen Anzeigebereich;
20 zeigt ein Verfahren zum Einstellen eines Referenzpunkts für einen Anzeigebereich in einem Leitbild für den Feinbaggermodus;
21 ist eine Darstellung von Bildwechseln in einem Leitbild für den Feinbaggermodus;
22 ist eine Darstellung von Bildwechseln in einem Leitbild für den Fahrmodus und in einem Leitbild für den Grobbaggermodus;
23 zeigt ein Verfahren zum Einstellen eines Referenzpunkts für einen Anzeigebereich in einem Leitbild für den Fahrmodus und den Grobbaggermodus;
24 ist eine Darstellung von Bildwechseln in einem Leitbild für den Fahrmodus und für einen Grobbaggermodus;
25 zeigt ein Verfahren zum Einstellen eines Referenzpunkts für einen Anzeigebereich in einem Leitbild für den Fahrmodus und für einen Grobbaggermodus;
26 ist eine Darstellung von Bildwechseln in einem Leitbild für den Fahrmodus und für einen Grobbaggermodus; und
27 ist eine Darstellung von Bildwechseln in einem Leitbild für den Fahrmodus und für einen Grobbaggermodus.
BESTE ART UND WEISE FÜR DIE DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1. Konfiguration
1-1. Gesamtkonfiguration des Hydraulikbaggers
Es folgt eine Beschreibung eines Displaysystems in einem Bagger gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hydraulikbaggers 100 als Beispiel eines Baggers, in dem ein Displaysystem 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/oder 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 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 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 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 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 (eine vertikale Linie).
3 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration eines Steuersystems, das der Hydraulikbagger 100 umfasst. Der Hydraulikbagger 100 umfasst die Betätigungsvorrichtung 25, den Arbeitsmaschinen-Controller 26, eine Arbeitsmaschinensteuervorrichtung 27 und ein Displaysystem 28. Die Betätigungsvorrichtung 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 34 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 ein 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 10–12 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 des Displaysystems 28
Das Displaysystem 28 ist ein System zum Anzeigen eines Leitbildes, das das Positionsverhältnis zwischen der Zielfläche des Arbeitsbereichs und der aktuellen Position des Baggers 100 zeigt. Das Displaysystem 28 umfasst eine Display-Eingabevorrichtung 38 und den 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 das Leitbild an. In dem sind verschiedene Tasten gezeigt. Ein Maschinenführer kann verschiedene Funktionen des Displaysystems 28 abrufen, indem er die Tasten in dem Leitbild berührt. Das Instruktionsbild wird an späterer Stelle im Detail beschrieben.
Der Display-Controller 39 führt die verschiedenen Funktionen des Displaysystems 28 aus. Der Display-Controller 39 und der Arbeitsmaschinen-Controller 26 können über ein verdrahtetes oder ein drahtloses Kommunikationsmittel miteinander in Verbindung stehen. 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 hat eine Einheit 47 zum Speichern von Arbeitsmaschinendaten und eine Speichereinheit 46 zum Speichern von Geländedaten, in der Geländemodelldaten gespeichert sind. 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. Geländemodelldaten, die die Form und Position einer dreidimensionalen Modelltopographie in einem Arbeitsbereich angeben, werden vorab erstellt und in der Speichereinheit 46 für die Speicherung der Geländemodelldaten 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 insbesondere 4 zeigt, enthält das Geländemodell eine Mehrzahl von Modellflächen 74, deren jede mit Hilfe eines Dreieck-Polygons dargestellt wird. In 4 ist nur eine der Mehrzahl von Modellflächen mit dem Bezugszeichen 74 gekennzeichnet, wohingegen die Kennzeichnung der anderen Modellflächen entfällt. Der Maschinenführer wählt von den Modellflächen 74 eine oder mehrere als eine Zielfläche 70 aus. Der Display-Controller 39 veranlasst die Anzeige-Eingabevorrichtung 30 zur Anzeige eines Leitbildes, das das Positionsverhältnis der aktuellen Position des Hydraulikbaggers 100 und der Zielfläche 70 darstellt.
2. Leitbild
Es folgt eine Detailbeschreibung des Leitbildes. Das Leitbild hat das in 5 dargestellte Leitbild für den Fahrmodus (im Folgenden ”Fahrmodusbild 52” genannt) und die in 7 und 8 dargestellten Leitbilder 53, 54 für den Baggermodus. Das Fahrmodusbild 52 ist ein Bild, das das Positionsverhältnis zwischen der aktuellen Position des Hydraulikbaggers 100 und der Zielfläche 70 darstellt, um den Hydraulikbagger 100 in die Nähe der Zielfläche 70 zu lenken. Die Baggermodus-Leitbilder 53, 54 sind Bilder, die das Positionsverhältnis zwischen der aktuellen Position des Hydraulikbaggers 100 und der Zielfläche 70 darstellen, um die Arbeitsmaschine 2 des Hydraulikbaggers 100 derart zu steuern, dass das zu bearbeitende Gelände die gleiche Gestalt annimmt wie die Zielfläche 70. Die Baggermodus-Leitbilder 53, 54 zeigen das Positionsverhältnis der Zielfläche 70 und der Arbeitsmaschine 2 in größerem Detail als das Fahrmodusbild 52. Die Baggermodus-Leitbilder 53, 54 umfassen das in 7 dargestellte Leitbild für den Grobbaggermodus (im Folgenden ”Grobbaggerbild 53” genannt) und das in 8 dargestellte Leitbild 54 für den Feinbaggermodus (im Folgenden ”Feinbaggerbild 54” genannt).
2-1. Fahrmodusbild 52
5 zeigt das Fahrmodusbild 52. Das Fahrmodusbild 52 enthält eine Aufsicht 52a, die das Geländemodell des Arbeitsbereichs und die aktuelle Position des Hydraulikbaggers 100 zeigt, und eine Seitenansicht 52b, die die Zielfläche 70, den Hydraulikbagger 100 und einen möglichen Arbeitsbereich 76 der Arbeitsmaschine 2 zeigt.
In dem Fahrmodusbild 52 ist eine Mehrzahl von Bedientasten dargestellt. Die Bedientasten sind u. a. eine Bildumschalttaste 65. Die Bildumschalttaste 65 ist eine Taste zum Umschalten zwischen dem Fahrmodusbild 52 und den Baggermodus-Leitbildern 53, 54. Wenn beispielsweise die Bildumschalttaste 65 einmal gedrückt wird, wird ein Pop-up-Bild für die Wahl zwischen dem Fahrmodusbild 52, dem Grobbaggerbild 53 und dem Feinbaggerbild 52 angezeigt. In einem Normalzustand, in dem das Pop-up-Bild nicht erscheint, wird als Bildumschalttaste 65 in dem Leitbild ein Piktogramm angezeigt, das demjenigen Leitbild entspricht, das aktuell den Fahrmodusbild 52, das Grobbaggerbild 53 oder das Feinbaggerbild 54 anzeigt. Da zum Beispiel in 5 das Fahrmodusbild 52 aktuell angezeigt wird, erscheint als Bildumschalttaste 65 ein Piktogramm, das das Fahrmodusbild 52 darstellt. Wenn das Grobbaggerbild 53 angezeigt wird, wie in 7 gezeigt, erscheint als Bildumschalttaste 65 ein Piktogramm, das das Grobbaggerbild 53 darstellt.
Die Aufsicht 52a des Fahrmodusbildes 52 zeigt das Geländemodell des Arbeitsbereichs und die aktuelle Position des Hydraulikbaggers 100. Die Aufsicht 52a zeigt das Geländemodell von oben, wobei zur Darstellung eine Mehrzahl von Dreieckpolygonen verwendet wird. Insbesondere stellt die Aufsicht 52a das Geländemodell unter Verwendung der horizontalen Ebene in einem globalen Koordinatensystem als Projektionsebene dar. Die Zielfläche 70 ist in einer anderen Farbe dargestellt als der Rest der Modellfläche. In 5 wird die aktuelle Position des Hydraulikbaggers 100 als Piktogramm 61 eines von oben betrachteten Hydraulikbaggers dargestellt, wobei jedoch für die Anzeige der aktuellen Position auch ein anderes Symbol verwendet werden kann. Die Aufsicht 52a enthält Informationen zum Lenken des Hydraulikbaggers 100 zur Zielfläche 70. Insbesondere wird ein Richtungsanzeiger 71 angezeigt. Der Richtungsanzeiger 71 ist ein Piktogramm zur Darstellung der Richtung der Zielfläche 70 hinsichtlich des Hydraulikbaggers 100. Dadurch kann ein Maschinenführer mit Hilfe des Fahrmodusbildes 52 den Hydraulikbagger 100 ohne weiteres in die Nähe der Zielfläche 70 navigieren.
Die Aufsicht 52a des Fahrmodusbildes 52 enthält ferner Informationen, die eine Ziel-Arbeitsposition angeben, und Informationen, die dazu dienen, den Hydraulikbagger 100 direkt gegenüber der Zielfläche 70 in Anordnung zu bringen. Die Ziel-Arbeitsposition ist die optimale Position für den Hydraulikbagger 100, um Baggerarbeiten an der Zielfläche 70 durchzuführen, und sie wird auf der Basis der Position der Zielfläche 70 und eines möglichen Arbeitsbereichs 76, der noch zu beschreiben ist, berechnet. Die Ziel-Arbeitsposition ist in der Aufsicht 52a als eine gerade Linie 72 dargestellt. Die Information, die dazu dient, den Hydraulikbagger 100 direkt gegenüber der Zielfläche 70 in Anordnung zu bringen, ist als Kompass 73 für die Gegenüberstellung dargestellt. Der Kompass 73 für die Gegenüberstellung ist ein Piktogramm, das die der Zielfläche 70 direkt zugewandte Richtung und die Richtung angibt, in die der Hydraulikbagger 100 schwenken muss. Den Grad, unter welchem der Bagger der Zielfläche gegenüberliegt, kann der Maschinenführer mit Hilfe des Kompasses 73 für die Gegenüberstellung erkennen.
Die Seitenansicht 52b des Fahrmodusbildes 52 enthält eine Modellflächenlinie 91, eine Zielflächenlinie 92, ein Piktogramm des Hydraulikbaggers 100 von der Seite betrachtet, den möglichen Arbeitsbereich 76 der Arbeitsmaschine 2 und eine Information, die die Ziel-Arbeitsposition angibt. Die Modellflächenlinie 91 gibt abgesehen von der Zielfläche 70 einen Querschnitt der Modellfläche 74 an. Die Zielflächenlinie 92 gibt einen Querschnitt der Zielfläche 70 an. Wie in 4 gezeigt ist, werden die Modellflächenlinie 91 und die Zielflächenlinie 92 durch eine Berechnung der Schnittlinie 80 des Modellgeländes und einer Ebene 77, die durch eine aktuelle Position des vorderen Endes P3 des Baggerlöffels 8 verläuft, ermittelt. Die Zielflächenlinie 92 wird in einer anderen Farbe angezeigt als die Modellflächenlinie 91. In 5 werden verschiedene Linienarten verwendet, um die Zielflächenlinie 92 und die Modellflächenlinie 91 darzustellen.
Der mögliche Arbeitsbereich 76 gibt den Bereich rund um den Fahrzeughauptkörper 1 an, den die Arbeitsmaschine 2 tatsächlich erreichen kann. Der mögliche Arbeitsbereich 76 wird aus den Arbeitsmaschinendaten berechnet, die in der Speichereinheit 43 gespeichert sind. Die in der Seitenansicht 52b gezeigte Ziel-Arbeitsposition ist äquivalent zu der Ziel-Arbeitsposition, die in der vorstehend beschriebenen Aufsicht 52a gezeigt ist, und wird durch ein Dreieckpiktogramm 81 angegeben. Ein Dreieckpiktogramm 82 gibt einen Zielpunkt an dem Hydraulikbagger 100 an. Der Maschinenführer bewegt den Hydraulikbagger 100 derart, dass das Piktogramm 82 für den Zielpunkt mit dem Piktogramm 81 für die Ziel-Arbeitsposition konvergiert.
Wie vorstehend beschrieben, enthält das Fahrmodusbild 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. Dadurch ist ein Maschinenführer in der Lage, den Hydraulikbagger 100 in der optimalen Position und Richtung für die Durchführung von Baggerarbeiten an der Zielfläche 70 anzuordnen, indem er das Fahrmodusbild 52 zur Hilfe nimmt. Das Fahrmodusbild 70 wird also verwendet, um den Hydraulikbagger 100 zu positionieren.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Zielflächenlinie 92 auf der Basis der aktuellen Position des vorderen Endes des Baggerlöffels 8 berechnet. Der Display-Controller 39 berechnet die aktuelle Position des vorderen Endes des Baggerlöffels 8 in einem globalen Koordinatensystem {X, Y, Z} auf der Basis der Detektionsergebnisse des dreidimensionalen Positionssensors 23, des ersten bis dritten Hubsensors 16 bis 18, des Neigungswinkelsensors 24 und dergleichen. Insbesondere wird die aktuelle Position des vorderen Endes des Baggerlöffels 8 wie folgt berechnet.
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 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 Ya-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 an, der in dem Leitbild als die vorstehend beschriebene Zielflächenlinie 92 durch die Zielfläche 70 verläuft.
2-2. Grobbaggerbild 53
In 7 ist das Grobbaggerbild 53 dargestellt. Das Grobbaggerbild 53 zeigt eine Bildumschalttaste 65 wie jene des vorstehend beschriebenen Fahrmodusbildes 52. Das Grobbaggerbild 53 enthält auch eine Aufsicht 53a zur Darstellung des Geländemodells des Arbeitsbereichs und der aktuellen Position des Hydraulikbaggers 100, und eine Seitenansicht 53b, die die Zielfläche 70 und den Hydraulikbagger 100 darstellt.
Der Aufsichtsbildschirm 53a des Grobbaggerbildes 53 stellt anders als die Aufsicht 52a des vorstehend beschriebenen Fahrmodusbildes 52 das Modellgelände unter Verwendung einer Schwenkebene des Hydraulikbaggers 100 als Projektionsebene dar. Deshalb ist die Aufsicht 53a eine Ansicht direkt von oberhalb des Hydraulikbaggers 100, und die Modellfläche kippt, wenn der Hydraulikbagger 100 kippt. Die Seitenansicht 53b des Grobbaggerbildes 53 enthält Informationen, die die Modellflächenlinie 91, die Zielflächenlinie 92 und das Piktogramm 75 des Hydraulikbaggers 100 von der Seite betrachtet und das Positionsverhältnis des Baggerlöffels 8 und der Zielfläche 70 angeben. Die Information, die das Positionsverhältnis des Baggerlöffels 8 und der Zielfläche 70 angibt, enthält die Zahlenwertinformation 83 und die graphische Information 84. Die Zahlenwertinformation 83 ist ein Zahlenwert, der den kürzesten Abstand zwischen dem vorderen Ende der Baggerschaufel 8 und der Zielflächenlinie 92 angibt. Die graphische Information 84 ist eine Information, die graphisch den kürzesten Abstand zwischen dem vorderen Ende des Baggerlöffels 8 und der Zielflächenlinie 92 angibt. Insbesondere enthält die graphische Information 84 Anzeigebalken 84a und eine Anzeigemarke 84b, die von den Positionen der Anzeigebalken 84a diejenige angibt, an der der Abstand zwischen dem vorderen Ende des Baggerlöffels 8 und der Zielflächenlinie 92 gleich Null ist. Die Anzeigebalken 84a sind derart konfiguriert, dass sie entsprechend dem kürzesten Abstand zwischen dem vorderen Ende des Baggerlöffels 8 und der Zielflächenlinie 92 aufleuchten. Die Anzeige der graphischen Information 84 kann durch den Maschinenführer aktiviert/deaktiviert werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, werden Zahlenwerte, die das relative Positionsverhältnis zwischen der Zielflächenlinie 92 und dem Hydraulikbagger 100 und den kürzesten Abstand zwischen dem vorderen Ende des Baggerlöffels 8 und der Zielflächenlinie 92 angeben, in dem Grobbaggerbild 53 im Detail angezeigt. Der Maschinenführer kann das vordere Ende des Baggerlöffels 8 derart einstellen, dass dieses sich entlang der Zielflächenlinie 92 bewegt, so dass die aktuelle Geländeform die Gestalt des Geländemodells annimmt, was zu einem einfach durchführbaren Baggervorgang führt.
2-3. Feinbaggerbild 54
8 zeigt das Feinbaggerbild 54. Das Feinbaggerbild 54 zeigt das Positionsverhältnis zwischen der Zielfläche 70 und dem Hydraulikbagger 100 in größerem Detail als das Grobbaggerbild 53. Das Feinbaggerbild 54 zeigt eine Bildumschalttaste 65 wie jene des vorstehend beschriebenen Fahrmodusbildes 52. Da, wie in 8 gezeigt, das Feinbaggerbild 54 angezeigt wird, erscheint das das Feinbaggerbild 54 darstellende Piktogramm als Bildumschalttaste 65. Das Feinbaggerbild 54 zeigt eine Frontalansicht 54a, die die Zielfläche 70 und den Baggerlöffel 8 darstellt, und eine Seitenansicht 54b, die die Zielfläche 70 und den Baggerlöffel 8 darstellt. Die Frontalansicht 54a des Feinbaggerbildes 54 enthält ein Piktogramm 89 des Baggerlöffels 8 bei Betrachtung von vorne und eine Linie, die einen Querschnitt der Zielfläche 70 bei Betrachtung von vorne zeigt (im Folgenden ”Zielflächenlinie 93” genannt). Die Seitenansicht 54b des Feinbaggerbildes 54 enthält das Piktogramm 90 des Baggerlöffels 8 bei Betrachtung von der Seite, die Modellflächenlinie 91 und die Zielflächenlinie 92. Sowohl die Frontalansicht 54a als auch die Seitenansicht 54b des Feinbaggerbilds 54 zeigen eine Information, die das Positionsverhältnis zwischen der Zielfläche 70 und dem Baggerlöffel 8 angibt.
Die Information, die das Positionsverhältnis zwischen der Zielfläche 70 und dem Baggerlöffel 8 in der Frontalansicht 54a angibt, enthält eine Abstandsinformation 86a und eine Winkelinformation 86b. Die Abstandsinformation 86a gibt den Abstand zwischen dem vorderen Ende des Baggerlöffels 8 und der Zielflächenlinie 93 in der Richtung Za an. Die Winkelinformation 86b ist eine Information, die den Winkel zwischen der Zielflächenlinie 93 und dem Baggerlöffel 8 angibt. Insbesondere ist die Winkelinformation 86b der Winkel zwischen einer imaginären Linie, die durch die vorderen Enden der Mehrzahl von Zähnen des Baggerlöffels 8 verläuft, und der Zielflächenlinie 93.
Die Information, die das Positionsverhältnis zwischen der Zielfläche 70 und dem Baggerlöffel 8 in der Seitenansicht 54b angibt, enthält eine Abstandsinformation 87a und eine Winkelinformation 87b. Die Abstandsinformation 87a gibt den kürzesten Abstand zwischen der Zielflächenlinie 92 dem vorderen Ende des Baggerlöffels 8 an, d. h. den Abstand zwischen der Zielflächenlinie 92 und dem vorderen Ende des Baggerlöffels 8 in Richtung einer zur Zielflächenlinie 92 senkrechten Linie. Die Winkelinformation 87b ist die Information, die den Winkel zwischen der Zielflächenlinie 92 und dem Baggerlöffel 8 angibt. Insbesondere ist die in der Seitenansicht 54b angezeigte Winkelinformation 87b der Winkel zwischen der Bodenfläche des Baggerlöffels 8 und der Zielflächenlinie 92.
Das Feinbaggerbild 54 enthält eine graphische Information 88, die den kürzesten Abstand zwischen dem vorderen Ende des Baggerlöffels 8 und der Zielflächenlinie 92 graphisch darstellt. Die graphische Information 88 enthält ähnlich wie die graphische Information 84 des Grobbaggerbilds 53 einen Anzeigebalken 88a und eine Anzeigemarke 88b.
Wie vorstehend beschrieben, sind die relativen Positionsverhältnisse zwischen den Zielflächenlinien 92, 93 und dem Baggerlöffel 8 in dem Feinbaggerbild 54 dargestellt. Der Maschinenführer kann das vordere Ende des Baggerlöffels 8 einstellen, so dass dieses sich entlang der Zielflächenlinien 92, 93 bewegt, derart, dass die aktuelle Geländeform die gleiche Gestalt wie das dreidimensionale Geländemodell annimmt, was dazu führt, dass die Baggerarbeit viel einfacher durchgeführt werden kann.
3. Steuerung zum Optimieren des Leitbild-Anzeigebereichs
Nachstehend wird eine Steuerung zum Optimieren des Leitbild-Anzeigebereichs beschrieben, die durch die Prozessoreinheit 44 des Display-Controllers 39 durchgeführt wird. Die Steuerung zum Optimieren des Leitbild-Anzeigebereichs ist eine Steuerung, die es dem Maschinenführer ermöglicht, das Positionsverhältnis der Zielfläche 70 und der Arbeitsmaschine 2 ohne weiteres zu erkennen. Der Anzeigebereich gibt den Bereich an, der als Leitbild für die vorstehend beschriebenen Geländemodelldaten angezeigt wird. Mit anderen Worten: Der Teil, der in dem Anzeigebereich des durch die Geländemodelldaten angegebenen Geländemodells enthalten ist, wird als Leitbild angezeigt. Wie vorstehend beschrieben, enthalten das Fahrmodusbild 52 und das Grobbaggerbild 53 jeweils Aufsichten 52a, 53a und Seitenansichten 52b, 53b. Das Feinbaggerbild 54 enthält eine Frontalansicht 54a und die Seitenansicht 54b. Die Steuerung zum Optimieren des Anzeigebereichs in vorliegender Ausführungsform dient zum Optimieren des Anzeigebereichs für die Seitenansichten in den verschiedenen Leitbildern. Die 9 und 10 zeigen Flussdiagramme zur Darstellung der Steuerprozesse für die Optimierung des Anzeigebereichs.
In Schritt S1 wird die aktuelle Position des Fahrzeughauptkörpers 1 detektiert. Hier berechnet die Recheneinheit 44 wie vorstehend beschrieben die aktuelle Position des Fahrzeughauptkörpers 1 in dem globalen Koordinatensystem auf der Basis der Detektionssignale von der Positionsdetektoreinheit 19.
In Schritt S2 wird der Anzeigebereich eingestellt. Hier stellt die Recheneinheit 44 einen rechteckförmigen Anzeigebereich ein. Die Recheneinheit 44 bestimmt auf der Basis des Bildschirm-Bildformats des Teils der Anzeigeeinheit 42, der das Leitbild zeigt (im Folgenden ”Anzeigebereich” genannt), ob eine kurze Seite des Anzeigebereichs eine vertikale Seite oder eine horizontale Seite ist. Wenn der Anzeigebereich beispielsweise vertikal eine längliche Form hat, wie in 11(a) gezeigt, ergibt sich die horizontale Seite als die kurze Seite. Wenn der Anzeigebereich horizontal eine längliche Form hat, wie in 11(b) gezeigt, ergibt sich die vertikale Seite als die kurze Seite. Das Bildschirm-Bildformat wird in einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Speichereinheit in der Display-Eingabevorrichtung 38 gespeichert und durch den Display-Controller 39 ausgelesen. Die Recheneinheit 44 berechnet den verkleinerten Maßstab für die Anzeige des Leitbildes innerhalb des Anzeigebereichs, so dass ein vorgegebener Bereich des Leitbildes in den Bereich der kurzen Seite des Anzeigebereichs fällt. Wie insbesondere in 12 gezeigt ist, wird die Länge der kurzen Seite des Anzeigebereichs mit Bezug auf die maximale Reichweite der Arbeitsmaschine 2 festgelegt. In dem Fahrmodusbild zum Beispiel wird der verkleinerte Maßstab des Anzeigebereichs derart festgelegt, dass die Länge der kurzen Seite des Anzeigebereichs dem Zweifachen der maximalen Reichweite entspricht. In dem Grobbaggerbild wird der verkleinerte Maßstab des Anzeigebereichs derart festgelegt, dass die Länge der kurzen Seite des Anzeigebereichs dem 1,5-fachen der maximalen Reichweite entspricht. In dem Feinbaggerbild wird der verkleinerte Maßstab des Anzeigebereichs derart festgelegt, dass die Länge der kurzen Seite des Anzeigebereichs dem 1,2-fachen der maximalen Reichweite entspricht.
Die maximale Reichweite der Arbeitsmaschine 2 wird anhand der Arbeitsmaschinendaten berechnet. Wie 13 zeigt, ist die maximale Reichweite der Arbeitsmaschine 2 die Länge der Arbeitsmaschine 2, wenn diese maximal ausgestreckt ist, d. h. die Länge zwischen dem Auslegerbolzen 13 und dem vorderen Ende P3 des Baggerlöffels 8 bei maximal ausgestreckter Arbeitsmaschine 2. 13 zeigt schematisch die Stellung der Arbeitsmaschine 2, wenn die Länge der Arbeitsmaschine 2 äquivalent zur maximalen Reichweite Lmax (im Folgenden ”Stellung bei maximaler Reichweite” genannt) ist. Der Ursprung der in 13 gezeigten Koordinatenebene Yb-Zb ist die Position des Auslegerbolzens 13 in dem vorstehend beschriebenen Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem {Xa, Ya, Za}. In der Stellung bei maximaler Reichweite weist der Armwinkel θ2 den minimalen Wert auf. Der Löffelwinkel θ3 wird berechnet unter Anwendung der numerischen Analyse für Parameteroptimierung, so dass die Reichweite der Arbeitsmaschine das Maximum beträgt. Die maximale Reichweite Lmax wird auf der Basis dieser Ergebnisse berechnet.
Durch den vorstehend beschriebenen Prozess wird ein Anzeigebereich 55 festgelegt, wie in 14 dargestellt. Die Länge der langen Seite des Anzeigebereichs 55 wird aus der vorstehend beschriebenen Länge der kurzen Seite und dem Bildschirm-Bildformat berechnet. Die vorgegebene Position in dem Anzeigebereich 55 wird als Referenzpunkt Pb festgelegt. Der Referenzpunkt Pb wird für jeden Leitbildtyp fest eingestellt. Insbesondere wird der Referenzpunkt Pb durch einen Abstand a1 in der Y-Achsenrichtung und einen Abstand b1 in der Z-Achsenrichtung (im Folgenden die ”Versatzwerte” genannt) von einem Scheitelpunkt des Anzeigebereichs 55 dargestellt. Für das Fahrmodusbild 52, das Grobbaggerbild 53 und das Feinbaggerbild 54 werden jeweils einmalige Versatzwerte a1, b1 für den Referenzpunkt Pb festgelegt.
Es wird erneut auf 9 Bezug genommen. In Schritt S3 wird die Anzeigeobjekt-Flächenlinie bestimmt. Wie in 15 dargestellt ist, berechnet die Recheneinheit 44 an dieser Stelle einen Anfangspunkt Ps und einen Endpunkt Pe an der Zielflächenlinie 92 bei seitlicher Betrachtung, auf der Basis der Geländedaten, der Arbeitsmaschinendaten und der aktuellen Position des Fahrzeughauptkörpers. Der Anfangspunkt Ps ist die Position an der Zielflächenlinie 92, die am nächsten zu dem Fahrzeughauptkörper 1 liegt. Der Endpunkt Pe ist eine Position, die um die maximale Reichweite Lmax der Arbeitsmaschine 2 von dem Anfangspunkt Ps entfernt ist. Insbesondere werden die Koordinaten des Anfangspunkts Ps und des Endpunkts Pe an der Schnittlinie der Yb-Zb-Ebene und der Zielfläche 70 berechnet. Dabei werden die Koordinaten des Anfangspunkts Ps und des Endpunkts Pe an der Zielflächenlinie 92 berechnet, wie zum Beispiel in 16 gezeigt, und der Teil der Zielflächenlinie 92 zwischen dem Anfangspunkt Ps und dem Endpunkt Pe wird als eine Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 festgelegt. Wenn der Fahrzeughauptkörper 1 jedoch auf der Zielfläche 70 positioniert ist, wie in 17 dargestellt, wird die Ausgangsposition Po des Fahrzeugs (hier die aktuelle Position des Löffelbolzens 13) als Position des Anfangspunkts Ps bestimmt. Ist die Zielflächenlinie 92 kürzer als die maximale Reichweite Lmax, wie in 18 dargestellt, liegt der Endpunkt Pe außerhalb der Zielfläche 70. In Fällen, in denen eine um die maximale Reichweite von dem Anfangspunkt Ps entfernte Position ebenfalls außerhalb der Zielfläche 70 liegt, wie in 17 dargestellt, liegt der Endpunkt Pe außerhalb der Zielfläche 70. Hier werden, wie in 19 dargestellt, die Koordinaten des Anfangspunkts Ps an der Zielflächenlinie 92 und der Endpunkt Pe an der Modellflächenlinie 91, die an die Zielflächenlinie 92 angrenzt, berechnet, und der Teil der Zielflächenlinie 92 und der Modellflächenlinie 91, der zwischen dem Anfangspunkt Ps und dem Endpunkt Pe liegt, wird als Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 bestimmt.
Es wird erneut auf 9 Bezug genommen. In Schritt S4 wird bestimmt, ob auf der Displayeinheit 42 das Fahrmodusbild 52 oder das Grobbaggerbild 53 angezeigt wird oder nicht. Wird weder das Fahrmodusbild 52 noch das Grobbaggerbild 53 auf der Displayeinheit 42 angezeigt, folgt Schritt S5 in dem Ablauf. Mit anderen Worten: Wenn das Feinbaggerbild 54 auf der Displayeinheit 42 angezeigt wird, folgt Schritt S5 in dem Ablauf.
In Schritt S5 wird der Referenzpunkt Pb als Mittelposition des Anfangspunkt Ps und des Endpunkts Pe an der Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 festgelegt. Wie insbesondere in 20 dargestellt ist, wird der Referenzpunkt Pb an einem Mittelpunkt Pm zwischen dem Anfangspunkt Ps und dem Endpunkt Pe festgelegt. In Schritt S9, der in 10 dargestellt ist, wird ein Leitbild angezeigt, und zwar das Feinbaggerbild 54. Da der Mittelpunkt Pm zwischen dem Anfangspunkt Ps und dem Endpunkt Pe als Referenzpunkt Pb festgelegt wird, wie vorstehend beschrieben, wird die Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 in der Seitenansicht 54b des Feinbaggerbildes 54 als feststehende Linie angezeigt, während das Piktogramm 89 für den Baggerlöffel 8 sich über die Seitenansicht 54b des Feinbaggerbildes 54 bewegend angezeigt wird, wie in den 21(a) bis 21(c) dargestellt.
Es wird erneut auf 9 Bezug genommen. Wenn in Schritt S4 bestimmt wird, dass das Fahrmodusbild 52 oder das Grobbaggerbild 53 auf der Displayeinheit 42 angezeigt wird, folgt Schritt S6, der in 10 dargestellt ist. In Schritt S6 wird die Y-Koordinate des Referenzpunkts Pb auf die Y-Koordinate des Ausgangspunkts Po des Fahrzeugs eingestellt, wie in 16 gezeigt.
Dann wird in Schritt S7 bestimmt, ob die Z-Koordinate des Ausgangspunkts Po des Fahrzeugs zwischen einer oberen Begrenzungslinie und einer unteren Begrenzungslinie liegt. Die obere Begrenzungslinie gibt die Höhenlage des oberen Endes der Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 an. Die untere Begrenzungslinie gibt die Höhenlage des unteren Endes der Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 an. Wie 16 zeigt, ist eine obere Begrenzungslinie La zum Beispiel eine zur Y-Achse parallele Linie, die durch den Endpunkt Pe der Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 verläuft. Eine untere Begrenzungslinie Lb ist eine zur Y-Achse parallele Linie, die durch den Anfangspunkt ps der Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 verläuft. Wenn bestimmt wird, dass die Z-Koordinate des Ausgangspunkts Po des Fahrzeugs zwischen der oberen Begrenzungslinie La und der unteren Begrenzungslinie Lb liegt, folgt Schritt S8 in dem Ablauf.
In Schritt S8 wird die Z-Koordinate des Referenzpunkts Pb auf die Mittelposition der oberen Begrenzungslinie La und der unteren Begrenzungslinie Lb festgelegt. Wie 16 zeigt, wird die Z-Koordinate des Referenzpunkts Pb an diesem Punkt auf die Z-Koordinate des Mittelpunkts Pm zwischen der oberen Begrenzungslinie La und der unteren Begrenzungslinie Lb festgelegt. In Schritt S9 wird dann das Leitbild angezeigt. Insbesondere wird das Fahrmodusbild 52 oder das Grobbaggerbild 53 angezeigt. In einem Fall zum Beispiel, in dem das Grobbaggerbild 53 angezeigt wird, wie in den 22(a) bis 22(c) dargestellt, wird die Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 in der Seitenansicht 53b des Grobbaggerbilds 53 als feststehende Linie angezeigt, wenn sich der Fahrzeughauptkörper 1 zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie nach oben oder nach unten bewegt, und das Piktogramm 75 für den Hydraulikbagger wird in der Seitenansicht 53b des Grobbaggerbildes 53 sich nach oben oder nach unten bewegend angezeigt. Die Seitenansicht 53b des Grobbaggerbildes 53 wird ähnlich angezeigt wie die Seitenansicht 52b des Fahrmodusbildes 52.
Wenn in Schritt S7 bestimmt wird, dass die Z-Koordinate des Ausgangspunkts Po des Fahrzeugs nicht zwischen der oberen Begrenzungslinie La und der unteren Begrenzungslinie Lb liegt, folgt Schritt S10 in dem Ablauf. In Schritt S10 wird bestimmt, ob die Z-Koordinate des Ausgangspunkts Po des Fahrzeugs über der oberen Begrenzungslinie La liegt. Liegt die Z-Koordinate des Ausgangspunkts Po des Fahrzeugs über der oberen Begrenzungslinie La, wie in 23 gezeigt, folgt Schritt S11 in dem Ablauf.
In Schritt S11 wird die Y-Koordinate des Referenzpunkts Pb auf eine Position eingestellt, die äquivalent ist zu der mittleren Position der oberen Begrenzungslinie La und der unteren Begrenzungslinie Lb plus dem Abstand zwischen dem Ausgangspunkt Po des Fahrzeugs und der oberen Begrenzungslinie La. Wie insbesondere in 23 dargestellt ist, wird ein Wert, der äquivalent zur Z-Koordinate des Mittelpunkts Pm zwischen dem Anfangspunkt PS und dem Endpunkt Pe plus dem Abstand Da zwischen dem Ausgangspunkt Po des Fahrzeugs und der oberen Begrenzungslinie La in der Z-Achsenrichtung ist, auf die Z-Koordinate des Referenzpunkts Pb eingestellt. In 23 ist mit ”Pb” die Position des Referenzpunkts gekennzeichnet, wenn die Z-Koordinate des Ausgangspunkts Po des Fahrzeugs zwischen der oberen Begrenzungslinie La und der unteren Begrenzungslinie Lb liegt.
Das Leitbild wird dann in Schritt S9 angezeigt. Insbesondere wird das Fahrmodusbild 52 oder das Grobbaggerbild 53 angezeigt. Wenn beispielsweise das Grobbaggerbild 53 angezeigt wird, wird die Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 in der Seitenansicht 53b des Grobbaggerbildes 53 sich allmählich nach unten bewegend angezeigt, während sich der Fahrzeughauptkörper 1 nach oben von der oberen Begrenzungslinie La weg bewegt, wie in den 24(a) bis 24(c) gezeigt. Das Piktogramm 75 des Hydraulikbaggers wird hinsichtlich der Aufwärts- und Abwärtsrichtung in der Seitenansicht 53b des Grobbaggerbildes 53 ortsfest angezeigt (siehe die 24(b), 24(c)). Die Seitenansicht 52b des Fahrmodusbildes 52 wird ähnlich wie die Seitenansicht 53b des Grobbaggerbildes 53 angezeigt.
Wenn in Schritt S10 bestimmt wird, dass die Z-Koordinate des Ausgangspunkts Po des Fahrzeugs nicht über der oberen Begrenzungslinie La liegt, folgt Schritt S12 in dem Ablauf. Mit anderen Worten: Es Folgt Schritt S12 in dem Ablauf, wenn bestimmt wird, dass die Z-Koordinate des Ausgangspunkts Po des Fahrzeugs unter der unteren Begrenzungslinie Lb liegt, wie in 25 dargestellt.
In Schritt S12 wird die Z-Koordinate des Referenzpunkts Pb auf eine Position eingestellt, die äquivalent ist zu der mittleren Position der oberen Begrenzungslinie La und der unteren Begrenzungslinie Lb minus dem Abstand zwischen dem Ausgangspunkt Po des Fahrzeugs und der unteren Begrenzungslinie Lb. Mit anderen Worten: Ein Wert, der äquivalent ist zu der Z-Koordinate des Mittelpunkts Pm zwischen dem Anfangspunkt PS und dem Endpunkt Pe minus dem Abstand Db zwischen dem Ausgangspunkt Po des Fahrzeugs und der unteren Begrenzungslinie Lb in der Z-Achsenrichtung, wird auf die Z-Koordinate des Referenzpunkts Pb eingestellt, wie in 25 dargestellt.
Das Leitbild wird dann in Schritt S9 angezeigt. Insbesondere wird das Fahrmodusbild 52 oder das Grobbaggerbild 53 angezeigt. Wenn zum Beispiel das Grobbaggerbild 53 angezeigt wird, wie in den 26(a) bis 26(c) dargestellt, wird die Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 sich in der Seitenansicht 53b des Grobbaggerbildes 53 allmählich nach oben bewegend angezeigt, während sich der Fahrzeughauptkörper 1 von der unteren Begrenzungslinie Lb weg nach unten bewegt. Das Piktogramm 75 des Hydraulikbaggers 100 wird hinsichtlich der Aufwärts- und Abwärtsrichtung in der Seitenansicht 53b des Grobbaggerbildes 53 ortsfest angezeigt (siehe die 26(b), 26(c)). Die Seitenansicht 52b des Fahrmodusbildschirms 52 wird in ähnlicher Weise angezeigt wie die Seitenansicht 53b des Grobbaggerbildes 53.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Y-Koordinate des Referenzpunkts Pb auf die Y-Koordinate des Ausgangspunkts Po des Fahrzeugs eingestellt, während das Fahrmodusbild 52 oder das Grobbaggerbild 53 angezeigt wird (siehe 16). Aus diesem Grund ist das Piktogramm 75 für den Hydraulikbagger 100 in dem Leitbild ortsfest, während die Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 sich in Richtung der Y-Achse bewegend angezeigt wird, wenn sich der Fahrzeughauptkörper 1 in Richtung der Y-Achse bewegt.
4. Merkmale
Bei dem Displaysystem 28 gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Z-Koordinate des Referenzpunkts Pb des Anzeigebereichs 55 im Fahrmodusbild 52 und im Grobbaggerbild 53 an der Z-Koordinate des Mittelpunkts Pm zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie festgelegt, wenn der Ausgangspunkt Po des Fahrzeugs zwischen der oberen Begrenzungslinie La und der unteren Begrenzungslinie Lb liegt, wie in 16 gezeigt. Dadurch wird das Piktogramm 75 für den Hydraulikbagger 100, wie in 22 dargestellt, sich nach oben oder nach unten bewegend angezeigt, ohne dass sich die Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 in dem Leitbild bewegt, wenn der Ausgangspunkt Po des Fahrzeugs zwischen der oberen Begrenzungslinie La und der unteren Begrenzungslinie Lb nach oben oder nach unten wandert. Wenn sich der Ausgangspunkt Po des Fahrzeugs über die obere Begrenzungslinie La bewegt, wie in 24 gezeigt, wird die Z-Koordinate des Referenzpunkts Pb des Anzeigebereichs 55 in eine Position oberhalb der Z-Koordinate des Mittelpunkts Pm verlagert. Dadurch bewegt sich die Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 in dem Leitbild nach unten, und der Anzeigebereich 55 wird sich nach dem Fahrzeughauptkörper 1 nach oben bewegend angezeigt. Wenn sich der Ausgangspunkt Po des Fahrzeugs unter die untere Begrenzungslinie Lb bewegt, wie in 26 gezeigt, wird die Z-Koordinate des Referenzpunkts Pb des Anzeigebereichs 55 in eine Position unter der Z-Koordinate des Mittelpunkts Pm verlagert. Die Anzeigeobjekt-Flächenlinie 78 bewegt sich dadurch in dem Leitbild nach oben, und der Anzeigebereich 55 wird sich nach dem Fahrzeughauptkörper 1 nach oben bewegend dargestellt. Dies verhindert, dass die Ziellinienfläche 92 und der Fahrzeughauptkörper 1 zu klein angezeigt werden. Ein Maschinenführer ist somit ohne weiteres in der Lage, das Positionsverhältnis zwischen der Zielfläche 70 und dem Fahrzeughauptkörper 1 zu erkennen.
Darüber hinaus wird die Z-Koordinate des Referenzpunkts Pb des Anzeigebereichs 55 entsprechend der Distanz, um welche die aktuelle Position des Ausgangspunkts Po des Fahrzeugs höher liegt als die obere Begrenzungslinie La, in eine Position oberhalb der Z-Koordinate des Mittelpunkts Pm verlagert. Die Z-Koordinate des Referenzpunkts Pb des Anzeigebereichs 55 wird entsprechend der Distanz, um welche die aktuelle Position des Fahrzeughauptkörpers 1 tiefer liegt als die untere Begrenzungslinie Lb, in eine Position unterhalb der Z-Koordinate des Mittelpunkts Pm verlagert. Dies erlaubt ein sanftes Scrollen des Leitbildes.
5. Weitere Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend beschriebenen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Innerhalb des Erfindungsgedanken sind vielfältige Modifikationen möglich. Zum Beispiel ist der Inhalt des Leitbildes nicht auf den vorstehend beschriebenen Inhalt beschränkt, sondern kann, soweit erforderlich, abgewandelt werden. Die Funktionen des Display-Controllers 39 können ganz oder teilweise durch einen Computer ausgeführt werden, der außerhalb des Hydraulikbaggers 100 angeordnet ist. Das Ziel-Arbeitsobjekt ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ebene beschränkt. Es kann ebenso ein Punkt, eine Linie oder ein dreidimensionales Gebilde sein. Die Eingabeeinheit 41 der Display-Eingabevorrichtung 38 ist nicht auf eine Einheit in Form eines Tastfeldes beschränkt. Sie kann ebenso ein Bedienelement wie eine Taste oder einen Schalter umfassen. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat die Arbeitsmaschine 2 einen Ausleger 6, einen Arm 7 und einen Baggerlöffel 8. Die Konfiguration der Arbeitsmaschine 2 ist jedoch nicht darauf beschränkt.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Neigungswinkel des Auslegers, des Arms und des Baggerlöffels durch den ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18 detektiert. Die Mittel zum Detektieren der Neigungswinkel sind jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann zum Detektieren der Neigungswinkel des Auslegers 6, des Arms 7 und des Baggerlöffels 8 ein Winkelsensor vorgesehen sein.
Die Koordinaten des Referenzpunkts Pb in dem Feinbaggerbild 54 sind nicht auf den Mittelpunkt Pm zwischen dem Anfangspunkt Ps und dem Endpunkt Pe beschränkt. Sie können auch auf eine andere vorgegebene Position festgelegt werden. Ähnlich ist die Z-Koordinate des Referenzpunkts Pb im Fahrmodusbild 52 und im Grobbaggerbild 53 bei einem zwischen der oberen Begrenzungslinie La und der unteren Begrenzungslinie Lb liegenden Ausgangspunkt Po des Fahrzeugs nicht auf die Z-Koordinate des Mittelpunkts Pm zwischen dem Anfangspunkt Ps und dem Endpunkt Pe beschränkt und kann auf die Z-Koordinate einer anderen Position eingestellt werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Ausgangspunkt Po des Fahrzeugs, der die aktuelle Position des Fahrzeughauptkörpers 1 angibt, auf die Position des Löffelbolzen 15 eingestellt, doch kann der Ausgangspunkt Po des Fahrzeugs auch auf eine andere Position an dem Fahrzeughauptkörper 1 eingestellt sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Teil der Zielfläche 70, der zwischen dem Anfangspunkt Ps und dem Endpunkt Pe liegt, als Anzeigeobjekt-Flächenlinie festgelegt, doch kann auch die gesamte Zielfläche 70 als Anzeigeobjekt-Flächenlinie festgelegt werden.
Die Bilder, die in den verschiedenen Leitbildern enthalten sind, sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Bilder beschränkt. Zum Beispiel kann in dem Feinbaggerbild 54 anstelle der vorstehend beschriebenen Frontalansicht 54a auch eine Aufsicht des Hydraulikbaggers 100 gezeigt sein.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein leichtes Erkennen des Positionsverhältnisses zwischen der Anzeigeobjekt-Fläche und dem in dem Leitbild dargestellten Bagger und sie ist nützlich als Displaysystem in einem Bagger und als Verfahren zum Steuern desselben.
Bezugszeichenliste

19: Positionsdetektoreinheit
28: Displaysystem
42: Displayeinheit
44: Recheneinheit
46: Speichereinheit zum Speichern der Geländedaten
55: Anzeigebereich
78: Anzeigeobjekt-Flächenlinie
La: obere Begrenzungslinie
Lb: untere Begrenzungslinie
Pb: Referenzpunkt
100: Hydraulikbagger

Claims

Displaysystem in einem Bagger zum Anzeigen eines Leitbildes, das eine aktuelle Position des Baggers und eine Anzeigeobjekt-Fläche zeigt, die einen Teil der Ziel-Geländeform angibt, die in einem Aushubobjekt enthalten ist, wobei das System umfasst: eine Speichereinheit zum Speichern von Geländedaten, die die Position der Anzeigeobjekt-Fläche angeben; eine Positionsdetektoreinheit zum Detektieren der aktuellen Position des Baggers; eine Recheneinheit zum: Einstellen eines vorgegebenen Anzeigebereichs, der als Leitbild für die Geländedaten angezeigt wird; Berechnen der Position einer oberen Begrenzungslinie, die die Höhenlage eines oberen Endes eines Querschnitts der Anzeigeobjekt-Fläche angibt, und der Position einer unteren Begrenzungslinie, die die Höhenlage eines unteren Endes eines Querschnitts der Anzeigeobjekt-Fläche angibt, auf der Basis der Geländedaten und der aktuellen Position des Baggers, Einstellen eines vorgegebenen Referenzpunkts des Anzeigebereichs auf eine vorgegebene Position zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie, wenn die aktuelle Position des Baggers zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie liegt, Einstellen des Referenzpunkts oberhalb der vorgegebenen Position, wenn die aktuelle Position des Baggers über der oberen Begrenzungslinie liegt, und Einstellen des Referenzpunkts unterhalb der vorgegebenen Position, wenn die aktuelle Position des Baggers unter der unteren Begrenzungslinie liegt; und eine Displayeinheit zum Anzeigen eines Leitbildes, das einen Querschnitt der in dem Anzeigebereich enthaltenen Anzeigeobjekt-Fläche von der Seite betrachtet und die aktuelle Position des Baggers zeigt.
Displaysystem in einem Bagger gemäß Anspruch 1, wobei: die Recheneinheit den Referenzpunkt auf eine Position einstellt, die um den Abstand zwischen der aktuellen Position des Baggers und der oberen Begrenzungslinie höher liegt als die vorgegebene Position, wenn die aktuelle Position des Baggers über der oberen Begrenzungslinie liegt, und auf eine Position, die um den Abstand zwischen der aktuellen Position des Baggers und der unteren Begrenzungslinie tiefer liegt als die die vorgegebene Position, wenn die aktuelle Position des Baggers unter der unteren Begrenzungslinie liegt.
Bagger, umfassend das Displaysystem in dem Bagger gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2.
Verfahren zum Steuern eines Displaysystems in einem Bagger zum Anzeigen eines Leitbildes, das eine aktuelle Position des Baggers und eine Anzeigeobjekt-Fläche zeigt, die einen Teil der Ziel-Geländeform angibt, die in einem Aushubobjekt enthalten ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Detektieren der aktuellen Position des Baggers; Einstellen eines vorgegebenen Anzeigebereichs, der als Leitbild für Geländedaten angezeigt wird, die die Position der Anzeigeobjekt-Fläche angeben; Berechnen der Position einer oberen Begrenzungslinie, die die Höhenlage eines oberen Endes eines Querschnitts der Anzeigeobjekt-Fläche von der Seite betrachtet und die Position einer unteren Begrenzungslinie, die die Höhenlage eines unteren Endes eines Querschnitts der Anzeigeobjekt-Fläche von der Seite betrachtet angibt, auf der Basis der Geländedaten und der aktuellen Position des Baggers; Einstellen eines vorgegebenen Referenzpunkts des Anzeigebereichs auf eine vorgegebene Position zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie, wenn die aktuelle Position des Baggers zwischen der oberen Begrenzungslinie und der unteren Begrenzungslinie liegt; Einstellen des Referenzpunkts oberhalb der vorgegebenen Position, wenn die aktuelle Position des Baggers über der oberen Begrenzungslinie liegt; und Einstellen des Referenzpunkts unterhalb der vorgegebenen Position, wenn die aktuelle Position des Baggers unter der unteren Begrenzungslinie liegt; und Anzeigen des Leitbildes, das einen Querschnitt der in dem Anzeigebereich enthaltenen Anzeigeobjekt-Fläche von der Seite betrachtet und die aktuelle Position des Baggers zeigt.