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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigesystem für eine Baumaschine und ein Verfahren zum Steuern des Anzeigesystems.
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Technischer Hintergrund
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Auf dem Gebiet von Baumaschinen, wie beispielsweise einem Hydraulikbagger, ist eine Technik bekannt, bei der verschiedene Informationen, wie beispielsweise die Temperatur eines Motor-Kühlwassers, auf einem Monitor angezeigt werden (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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Des Weiteren ist auch eine Technik bekannt, bei der ein Bild, das eine geplante Form eines Arbeitsgeländes (work ground) und die Position einer Schneidkante eines Löffels zeigt, auf einem Monitor in einer Kabine angezeigt werden (siehe beispielsweise Patentdokument 2).
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Liste der Anführungen
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: JP-A-2012-136985
- Patentdokument 2: JP-A-2012-172431
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Zusammenfassung der Erfindung
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Mit der Erfindung zu lösendes Problem/zu lösende Probleme
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Der Monitor befindet sich in einem unteren Teil eines vertikalen Rahmens, der ein vorderes Fenster und ein seitliches Fenster der Kabine trennt, um ein Blickfeld der Bedienungsperson nach vorn nicht einzuschränken (siehe 2 von Patentdokument 1). Da die Bedienungsperson beim Betätigen der Arbeitsausrüstung auf die Arbeitsausrüstung blickt, muss die Bedienungsperson den Blick weit von ihrem Standpunkt abwenden, um Informationen auf dem Monitor zu sehen.
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Daher bewegt die Bedienungsperson zwangsläufig ihre Augen beim Betätigen der Arbeitsausrüstung, so dass eine Effizienz beim Betätigen nicht verbessert werden kann.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Anzeigesystem für eine Baumaschine sowie ein Verfahren zum Steuern des Anzeigesystems zu schaffen, mit denen die Bewegung der Augen einer Bedienungsperson bei Betätigung verringert werden kann, um so Effizienz beim Betätigen zu verbessern.
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Mittel zum Lösen des Problems/der Probleme
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Anzeigesystem für eine Baumaschine geschaffen, wobei die Baumaschine eine Arbeitsausrüstung sowie einen Körper enthält, an dem die Arbeitsausrüstung angebracht ist und der eine Kabine enthält, und das Anzeigesystem einen Arbeitsausrüstungs-Positionsdetektor, der so eingerichtet ist, dass er Informationen über die Position der Arbeitsausrüstung relativ zu dem Körper erfasst, eine Realbild-Anzeigeeinheit, die so eingerichtet ist, dass sie Arbeitsunterstützungs-Informationen als ein Realbild anzeigt; einen Combiner, der so eingerichtet ist, dass er das auf der Realbild-Anzeigeeinheit angezeigte Realbild so in die Kabine hinein reflektiert, dass die Arbeitsunterstützungs-Informationen als ein virtuelles Bild über einem Blickfeld vor der Kabine angezeigt werden, sowie eine Anzeige-Steuereinrichtung enthält, die so eingerichtet ist, dass sie die Realbild-Anzeigeeinheit steuert, wobei die Anzeige-Steuereinrichtung eine Anzeigeposition der Arbeitsunterstützungs-Informationen an einer Oberfläche des Combiners und eine Anzeigeposition der Arbeitsunterstützungs-Informationen in der Tiefe, die in einer Vorwärtsrichtung relativ zu der Kabine definiert ist, auf Basis der Informationen über die Position der Arbeitsausrüstung so steuert, dass um die Arbeitsausrüstung herum ein Projektionsbild der Arbeitsunterstützungs-Informationen angezeigt wird, das für eine Bedienungsperson in der Kabine sichtbar ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung enthält das Anzeigesystem für die Baumaschine gemäß dem ersten Aspekt des Weiteren einen Positionsdetektor, der so eingerichtet ist, dass er 3D-Positions-Informationen des Körpers erfasst, die eine aktuelle Position, eine Ausrichtung und einen Neigungswinkel des Körpers einschließen, sowie eine Speichervorrichtung enthält, die so eingerichtet ist, dass sie Informationen über ein Soll-Relief eines Arbeitsgeländes speichert, wobei die Arbeitsunterstützungs-Informationen Informationen über Betätigung der Arbeitsausrüstung einschließen, die basierend auf den Informationen über die Position der Arbeitsausrüstung, den 3D-Informationen über die Position des Körpers sowie den Informationen über ein Soll-Relief erzeugt werden.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung enthält das Anzeigesystem für die Baumaschine gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt des Weiteren einen Positionsdetektor, der so eingerichtet ist, dass er 3D-Positions-Informationen des Körpers erfasst, die eine aktuelle Position, eine Ausrichtung und einen Neigungswinkel des Körpers einschließen, sowie eine Speichervorrichtung, die so eingerichtet ist, dass sie Informationen über ein Soll-Relief eines Arbeitsgeländes speichert, wobei die Anzeige-Steuereinrichtung die Realbild-Anzeigeeinheit so steuert, dass sie Baugelände-Informationen, die ein entstehendes Relief zeigen, entsprechend Geometrie und Position des Arbeitsgeländes anzeigt, und die Baugelände-Informationen auf Basis der 3D-Positions-Informationen des Körpers und der Informationen über ein Soll-Relief erzeugt werden.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung enthält das Anzeigesystem für die Baumaschine gemäß einem von dem ersten bis dritten Aspekt des Weiteren einen Positionsdetektor, der so eingerichtet ist, dass er 3D-Positions-Informationen des Körpers erfasst, die eine aktuelle Position, eine Ausrichtung und einen Neigungswinkel des Körpers einschließen, sowie eine Speichervorrichtung, die so eingerichtet ist, dass sie Informationen über ein Soll-Relief eines Arbeitsgeländes und Orts-Informationen der Arbeitsausrüstung speichert, wobei die Anzeige-Steuereinrichtung die Realbild-Anzeigeeinheit so steuert, dass sie Baugelände-Informationen, die ein entstehendes Relief anzeigen, entsprechend Geometrie und Position des Arbeitsgeländes anzeigt, und die Baugelände-Informationen auf Basis der 3D-Positions-Informationen des Körpers, der Informationen über ein Soll-Relief und Informationen über den Arbeitsfortschritt erzeugt werden, die auf den Orts-Informationen der Arbeitsausrüstung basieren.
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Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung enthält das Anzeigesystem für die Baumaschine gemäß einem von dem ersten bis vierten Aspekt einem von dem ersten bis vierten Aspekt zufolge des Weiteren eine Linsen-Optik, die zwischen der Realbild-Anzeigeeinheit und dem Combiner angeordnet ist, wobei die Linsen-Optik eine Vielzahl von Linsen enthält, von denen wenigstens ein Teil in einer Richtung der optischen Achse bewegt werden kann, und die Anzeige-Steuereinrichtung wenigstens den Teil der Linsen der Linsen-Optik in der Richtung der optischen Achse bewegt, um die Anzeigeposition der Arbeitsunterstützungs-Informationen in der Tiefe zu steuern.
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Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung kann einem von dem ersten bis vierten Aspekt zufolge ein Abstand zwischen der Realbild-Anzeigeeinheit und dem Combiner geändert werden, und ändert die Anzeige-Steuereinrichtung den Abstand zwischen der Realbild-Anzeigeeinheit und dem Combiner, um die Anzeigeposition der Arbeitsunterstützungs-Informationen in der Tiefe zu regulieren.
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Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Anzeigesystems in einer Baumaschine geschaffen, wobei die Baumaschine eine Arbeitsausrüstung sowie einen Körper enthält, an dem die Arbeitsausrüstung angebracht ist und der eine Kabine enthält, und das Anzeigesystem eine Realbild-Anzeigeeinheit, die so eingerichtet ist, dass sie Arbeitsunterstützungs-Informationen als ein Realbild anzeigt; und einen Combiner enthält, der so eingerichtet ist, dass er das auf der Realbild-Anzeigeeinheit angezeigte Realbild so in die Kabine hinein reflektiert, dass die Arbeitsunterstützungs-Informationen als ein virtuelles Bild über einem Blickfeld vor der Kabine angezeigt werden, wobei das Steuerverfahren einschließt, dass Informationen über die Position der Arbeitsausrüstung relativ zu dem Körper erfasst werden und eine Anzeigeposition der Arbeitsunterstützungs-Informationen an einer Oberfläche des Combiners, sowie eine Anzeigeposition der Arbeitsunterstützungs-Informationen in der Tiefe, die in einer Vorwärtsrichtung relativ zu der Kabine definiert ist, auf Basis der Informationen über die Position der Arbeitsausrüstung gesteuert werden, um um die Arbeitsausrüstung herum ein Projektionsbild der Arbeitsunterstützungs-Informationen anzuzeigen, das für eine Bedienungsperson in der Kabine sichtbar ist.
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Dem ersten Aspekt zufolge kann das Anzeigesystem, das die Realbild-Anzeigeeinheit und den Combiner enthält, die Arbeitsunterstützungs-Informationen über dem Blickfeld vor der Kabine anzeigen. Die Bedienungsperson kann so die Arbeitsausrüstung und die Arbeitsunterstützungs-Informationen mit geringerer Bewegung ihrer Augen sehen. Eine Verringerung der Bewegung der Augen der Bedienungsperson trägt zu einer besseren Effizienz der Betätigung bei.
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Des Weiteren steuert die Anzeige-Steuereinrichtung auf Basis der Informationen über die Position der Arbeitsausrüstung die Anzeigeposition der Arbeitsunterstützungs-Informationen an der Oberfläche des Combiners und die Anzeigeposition der Arbeitsunterstützungs-Informationen in der Tiefe, die in der Vorwärtsrichtung relativ zu der Kabine definiert ist. Das Projektionsbild der Arbeitsunterstützungs-Informationen, das für die Bedienungsperson in der Kabine sichtbar ist, kann so um die Arbeitsausrüstung herum angezeigt werden, so dass die Bewegung der Augen der Bedienungsperson sowie die Anpassung des Brennpunktes der Augen der Bedienungsperson auf ein Minimum verringert werden. Dies führt dazu, dass die Bedienungsperson beim Sehen der Arbeitsausrüstung und der Arbeitsunterstützungs-Informationen weniger belastet wird.
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Dem zweiten Aspekt zufolge werden die Betätigungs-Informationen der Arbeitsausrüstung auf Basis der Informationen über die Position der Arbeitsausrüstung, der 3D-Positions-Informationen des Körpers und der Informationen über ein Soll-Relief erzeugt und als die Arbeitsunterstützungs-Informationen angezeigt. Richtung der Bewegung und Maß der Bewegung der Arbeitsausrüstung können so als die Betätigungs-Informationen angezeigt werden, so dass die Bedienungsperson die Arbeitsausrüstung leicht betätigen kann.
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Dem dritten Aspekt zufolge werden die auf Basis der 3D-Positions-Informationen des Körpers und der Informationen über ein Soll-Relief erzeugten Baugelände-Informationen entsprechend der Geometrie und der Position des Arbeitsgeländes angezeigt. Die Bedienungsperson kann so die Arbeitsausrüstung entsprechend den angezeigten Baugelände-Informationen leicht betätigen.
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Dem vierten Aspekt zufolge werden die Baugelände-Informationen auf Basis der 3D-Positions-Informationen des Körpers, der Informationen über ein Soll-Relief und der Informationen über den Arbeitsfortschritt erzeugt, die auf den Orts-Informationen der Arbeitsausrüstung basieren, und entsprechend der Geometrie und Position des Arbeitsgeländes angezeigt. Die Bedienungsperson kann so die Arbeitsausrüstung entsprechend den angezeigten Baugelände-Informationen leicht betätigen. Des Weiteren kann die Bedienungsperson das entstehende Relief sehen, so dass einfach geprüft werden kann, ob die Arbeit ordnungsgemäß wie durch Informationen über ein Soll-Relief angegeben abläuft oder nicht.
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Dem fünften Aspekt zufolge ist die Linsen-Optik zwischen der Realbild-Anzeigeeinheit und dem Combiner angeordnet. Die Linsen-Optik enthält die Vielzahl von Linsen, wobei wenigstens ein Teil derselben in der Richtung der optischen Achse bewegt werden kann. Die Anzeige-Steuereinrichtung bewegt wenigstens den Teil der Linsen der Linsen-Optik in der Richtung der optischen Achse. Die Anzeigeposition der Arbeitsunterstützungs-Informationen in der Tiefe kann so einfach und umgehend gesteuert werden.
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Dem sechsten Aspekt zufolge ändert die Anzeige-Steuereinrichtung den Abstand zwischen der Realbild-Anzeigeeinheit und dem Combiner, um die Anzeigeposition der Arbeitsunterstützungs-Informationen in der Tiefe zu steuern. Bei diesem Aufbau kann die Linsen-Optik mit Linsen, die eine/mehrere bewegliche Linse/n einschließen, weggelassen werden.
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Dem siebten Aspekt zufolge ergeben sich ähnliche Effekte wie diejenigen des ersten Aspektes.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Perspektivansicht einer Baumaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
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2A ist eine Seitenansicht, die schematisch einen Aufbau der Baumaschine zeigt.
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2B ist eine Hinteransicht, die schematisch den Aufbau der Baumaschine zeigt.
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2C ist eine Draufsicht, die schematisch den Aufbau der Baumaschine zeigt.
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3 ist ein Blockschaltbild, das einen Aufbau eines Steuerungssystems in der Baumaschine zeigt.
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4 ist eine Perspektivansicht, die eine Kabine der Baumaschine zeigt.
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5 ist eine Seitenansicht, die die Kabine der Baumaschine zeigt.
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6 zeigt ein Beispiel eines Führungs-Bildes, das auf einer Anzeige in der Baumaschine angezeigt wird.
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7 zeigt ein weiteres Beispiel des Führungs-Bildes, das auf der Anzeige der Baumaschine angezeigt wird.
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8 zeigt schematisch eine Position eines Löffels der Baumaschine.
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9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern von Anzeige des Führungs-Bildes zeigt.
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10 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Anzeigen von Warn-Informationen.
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11 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Anzeigen von Baugelände-Informationen zeigt.
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12 ist eine Ansicht, die der Erläuterung eines Verfahrens zum Berechnen von Orts-Informationen des Löffels dient.
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13 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Anzeigen von Betätigungsunterstützungs-Informationen zeigt.
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Beschreibung einer/mehrerer Ausführungsform/en
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Eine/mehrere beispielhafte Ausführungsform/en der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1. Gesamtaufbau von Hydraulikbagger
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Beschrieben wird ein Anzeigesystem für einen Hydraulikbagger gemäß einer beispielhaften Ausführungsform (d. h. ein Beispiel eines Anzeigesystems für eine Baumaschine gemäß der Erfindung) unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
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1 ist eine Perspektivansicht, die einen Hydraulikbagger 100 zeigt, der mit einem Anzeigesystem versehen ist. Der Hydraulikbagger 100 enthält einen Fahrzeugkörper 1 und eine Arbeitsausrüstung 2. Der Fahrzeugkörper 1 dient als ein Körper gemäß der Erfindung. Der Fahrzeugkörper 1 enthält einen Dreh-Oberwagen 3, eine Kabine 4 und einen Unterwagen 5. Der Dreh-Oberwagen 3 ist drehbar an dem Unterwagen 5 installiert. In dem Oberwagen 3 sind Vorrichtungen, wie beispielsweise ein Motor und eine Hydraulikpumpe (nicht dargestellt), aufgenommen. Die Kabine 4 befindet sich an einem vorderen Abschnitt des Oberwagens 3. Eine Anzeigeeinrichtung bzw. Anzeige 38 und eine Betätigungsvorrichtung 25 (weiter unten beschrieben) befinden sich in der Kabine 4 (siehe 3). Der Unterwagen 5 enthält eine rechte und eine linke Raupenkette 5a, 5b, und bei Drehung der Raupenketten 5a, 5b fährt der Hydraulikbagger 100.
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Die Arbeitsausrüstung 2, die an dem vorderen Abschnitt des Fahrzeugkörpers 1 angebracht ist, enthält einen Ausleger 6, einen Stiel 7, einen Löffel 8, einen Auslegerzylinder 10, einen Stielzylinder 11 sowie einen Löffelzylinder 12.
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Ein unteres Ende des Auslegers 6 ist mit einem Auslegerbolzen 13 schwenkbar an dem vorderen Abschnitt des Fahrzeugkörpers 1 angebracht. Der Auslegerbolzen 13 dient so als ein Schwenkmittelpunkt des Auslegers 6 relativ zu dem Oberwagen 3.
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Ein unteres Ende des Stiels 7 ist mit einem Stielbolzen 14 schwenkbar an einem vorderen Ende des Auslegers 6 angebracht. Der Stielbolzen 14 dient so als Schwenkmittelpunkt des Stiels 7 relativ zu dem Ausleger 6.
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Der Löffel 8 ist mit einem Löffelbolzen 15 schwenkbar an einem vorderen Ende des Stiels 7 angebracht. Der Löffelbolzen 15 dient so als ein Schwenkmittelpunkt des Löffels 8 relativ zu dem Stiel 7.
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2A bis 2C zeigen schematisch einen Aufbau des Hydraulikbaggers 100. 2A ist eine Seitenansicht des Hydraulikbaggers 100. 2B ist eine Hinteransicht des Hydraulikbaggers 100. 2C ist eine Draufsicht auf den Hydraulikbagger 100. L1 kennzeichnet, wie in 2A gezeigt, eine Länge des Auslegers 6, die von dem Auslegerbolzen 8 bis zum Stielbolzen 14 definiert ist. L2 kennzeichnet eine Länge des Stiels 7, die von dem Stielbolzen 14 bis zu dem Löffelbolzen definiert ist. L3 kennzeichnet eine Länge des Löffels 8, die von dem Löffelbolzen 15 bis zu einer Schneidkante P des Löffels 8 definiert ist.
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Der Auslegerzylinder 10, der Stielzylinder 11 und der Löffelzylinder 12, die in 1 dargestellt sind, sind Hydraulikzylinder, die hydraulisch angetrieben werden. Ein unteres Ende des Auslegerzylinders 10 ist mit einem Auslegerzylinder-Fußpunktbolzen 10b schwenkbar an dem Oberwagen 3 angebracht. Ein vorderes Ende des Auslegerzylinders 10 ist mit einem Auslegerzylinder-Kopfpunktbolzen 10b schwenkbar an dem Ausleger 6 angebracht. Der Auslegerzylinder 10 wird hydraulisch ausgefahren/eingefahren, um den Ausleger 6 anzutreiben.
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Ein unteres Ende des Stielzylinders 11 ist mit einem Stielzylinder-Fußpunktbolzen 11a schwenkbar an dem Ausleger 6 angebracht. Ein vorderes Ende des Stielzylinders 11 ist mit einem Stielzylinder-Kopfpunktbolzen 11b schwenkbar an dem Stiel 7 angebracht. Der Stielzylinder 11 wird hydraulisch ausgefahren/eingefahren, um den Stiel 7 anzutreiben.
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Ein unteres Ende des Löffelzylinders 12 ist mit einem Löffelzylinder-Fußpunktbolzen 12a schwenkbar an dem Stiel 7 angebracht. Ein vorderes Ende des Löffelzylinders 12 ist mit einem Löffelzylinder-Kopfpunktbolzen 12b schwenkbar an einem ersten Ende eines ersten Verbindungselementes 47 und einem ersten Ende eines zweiten Verbindungselementes 48 angebracht. Ein zweites Ende des ersten Verbindungselementes 47 ist mit einem ersten Verbindungsbolzen 47a schwenkbar an dem vorderen Ende des Stiels 7 angebracht. Ein zweites Ende des zweiten Verbindungselementes 48 ist mit einem zweiten Verbindungsbolzen 48a schwenkbar an dem Löffel 8 angebracht. Der Löffelzylinder 12 wird hydraulisch ausgefahren/eingefahren, um den Löffel 8 anzutreiben.
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Ein Proportional-Steuerventil 37 ist zwischen den Hydraulikzylindern, die den Auslegerzylinder 10, den Stielzylinder 11 sowie den Löffelzylinder 12 einschließen, und einer Hydraulikpumpe (nicht dargestellt) (siehe 3) angeordnet. Das Proportional-Steuerventil 37 wird von einer Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 (weiter unten beschrieben) gesteuert, um die Strömungsmenge eines jedem der Hydraulikzylinder 10 bis 12 zugeführten Hydrauliköls zu regulieren. So wird die Betätigung jedes der Hydraulikzylinder 10 bis 12 gesteuert.
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Der Ausleger 6, der Stiel 7 und der Löffel 8 sind, wie in 2A gezeigt, mit einem ersten bis dritten Hub-Sensor 16 bis 18 versehen.
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Der erste Hub-Sensor 16 erfasst eine Hublänge des Auslegerzylinders 10. Eine Anzeige-Steuereinrichtung 39 (weiter unten beschrieben) (siehe 3) berechnet einen Schwenkwinkel α des Auslegers 6 relativ zu einer zm-Achse des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems (weiter unten beschrieben) anhand der durch den ersten Hub-Sensor 16 erfassten Hublänge des Auslegerzylinders 10.
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Der zweite Hub-Sensor 17 erfasst eine Hublänge des Stielzylinders 11. Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 berechnet einen Schwenkwinkel β des Stiels 7 relativ zu dem Ausleger 6 anhand der durch den zweiten Hub-Sensor 17 erfassten Hublänge des Stielzylinders 11.
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Der dritte Hub-Sensor 18 erfasst eine Hublänge des Löffelzylinders 12. Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 berechnet einen Schwenkwinkel γ des Löffels 8 relativ zu dem Stiel 7 anhand der durch den dritten Hub-Sensor 18 erfassten Hublänge des Löffelzylinders 12.
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Der erste bis dritte Hub-Sensor 16 bis 18 dienen, wie weiter unten beschrieben, dazu, Informationen über die Position der Schneidkante P des Löffels 8 der Arbeitsausrüstung 2 relativ zu dem Fahrzeugkörper 1 zu erfassen. Der erste bis dritte Hub-Sensor 16 bis 18 dienen so als Arbeitsausrüstungs-Positionsdetektor gemäß der Erfindung.
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Der Fahrzeugkörper 1, ist wie in 2A gezeigt, mit einem Positionsdetektor 19 versehen. Der Positionsdetektor 19 erfasst die aktuelle Position des Hydraulikbaggers 100. Der Positionsdetektor 19 enthält zwei Antennen 21, 22 für RTK-GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems), einen 3D-Positions-Sensor 23 und einen Neigungswinkel-Sensor 24.
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Die Antennen 21, 22 sind voneinander um einen vorgegebenen Abstand entlang einer ym-Achse des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems xm-ym-zm (weiter unten beschrieben) beabstandet. Ein Signal, das einer GNSS-Funkwelle entspricht, die über die Antennen 21, 22 empfangen wird, wird in den 3D-Positions-Sensor 23 eingegeben. Der 3D-Positions-Sensor 23 erfasst die Installationsposition jeder der Antennen 21, 22 entsprechend einem Weltkoordinatensystem.
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Es ist anzumerken, dass das Weltkoordinatensystem, bei dem es sich um ein Koordinatensystem auf Basis von GNSS-Messung handelt, so definiert ist, dass sein Ursprung auf der Erde fixiert ist. Im Unterschied dazu ist das Fahrzeugkörper-Koordinatensystem (weiter unten beschrieben) ein Koordinatensystem, das so definiert ist, dass sein Ursprung in dem Fahrzeugkörper 1 (d. h. dem Oberwagen 3) fixiert ist. Die zwei Antennen 21, 22 sollen die aktuelle Position und Ausrichtung des Fahrzeugkörpers 1 (d. h., des Oberwagens 3) erfassen. Auf Basis der Position jeder der zwei Antennen 21, 22 erfasst der Positionsdetektor 19 einen Azimut (Richtungswinkel) einer xm-Achse des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems (weiter unten beschrieben) in dem Weltkoordinatensystem.
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Der Fahrzeugkörper 1 enthält, wie in 3 gezeigt, den Neigungswinkel-Sensor 24. Der Neigungswinkel-Sensor 24 erfasst, wie in 2B gezeigt, einen Neigungswinkel θ1 (im Folgenden als ”Wankwinkel θ1” einer Breitenrichtung (d. h. Rechts-Links-Richtung) des Fahrzeugkörpers 1 relativ zu einer Schwerkraftrichtung (vertikale Linie). Der Neigungswinkel-Sensor 24 erfasst, wie in 2A gezeigt, auch einen Neigungswinkel θ2 (im Folgenden als ”Nickwinkel θ2” einer Vorn-Hinten-Richtung des Fahrzeugkörpers 1 relativ zu der Schwerkraftrichtung. Der Neigungswinkel-Sensor erfasst auch einen Drehwinkel des Oberwagens 3, d. h. einen Neigungswinkel (im Folgenden als ”Gierwinkel θ3” um die vertikale Achse (die zm-Achse) des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems herum.
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Es ist anzumerken, dass die Breitenrichtung des Fahrzeugkörpers 1, die für eine Breitenrichtung des Löffels 8 steht, identisch mit einer Fahrzeug-Breitenrichtung ist. Wenn jedoch die Arbeitsausrüstung 2 einen Schwenklöffel enthält, kann sich die Breitenrichtung des Löffels 8 von der Fahrzeug-Breitenrichtung unterscheiden.
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Der Positionsdetektor 19, der die Antennen 21, 22, den 3D-Positions-Sensor 23 und den Neigungswinkel-Sensor 24 enthält, erfasst 3D-Positions-Informationen des Fahrzeugkörpers einschließlich der aktuellen Position, der Ausrichtung und dem Neigungswinkel des Fahrzeugkörpers 1 entsprechend dem Weltkoordinatensystem. Die aktuelle Position des Fahrzeugkörpers 1 entsprechend dem Weltkoordinatensystem wird als Daten in Form von Breitengrad, Längengrad und Höhe dargestellt. Die Ausrichtung des Fahrzeugkörpers 1 entsprechend dem Weltkoordinatensystem wird als ein Azimut dargestellt. Die Neigungswinkel werden als der Wankwinkel θ1, der Nickwinkel θ2 und der Gierwinkel θ3 dargestellt.
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3 ist ein Blockschaltbild, das einen Aufbau eines Steuerungssystems in dem Hydraulikbagger 100 zeigt. Der Hydraulikbagger 100 enthält die Betätigungsvorrichtung 25, die Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26, eine Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 27 und ein Anzeigesystem 28.
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Die Betätigungsvorrichtung 25 enthält Betätigungselemente 31L, 31R zum Betätigen der Arbeitsausrüstung 2 und des Oberwagens 3; einen Betätigungs-Detektor 32, der die Bewegung der Betätigungselemente 31L, 31R erfasst, ein Fahr-Steuerungselement 33 sowie einen Fahr-Steuerungs-Detektor 34. Die Betätigungselemente 31L, 31R, die Bedienhebel sein können, werden von einer Bedienungsperson bewegt, um die Arbeitsausrüstung 2 und den Oberwagen 3 zu betätigen.
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Das Betätigungselement 31R wird bewegt, um den Ausleger 6 und den Löffel 8 der Arbeitsausrüstung 2 zu betätigen. Das heißt, eine Bewegung des Betätigungselementes 31R in der Längsrichtung entspricht einer vertikalen Bewegung des Auslegers, während eine Bewegung des Betätigungselementes 31R in der Querrichtung einer Grabe-Betätigung sowie einer Entleerungs-Betätigung des Löffels entspricht.
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Das Betätigungselement 31L wird bewegt, um den Oberwagen und den Stiel 7 zu betätigen. Das heißt, eine Bewegung des Betätigungselementes 31L in der Längsrichtung entspricht einer Grabe-Betätigung und einer Entleerungs-Betätigung des Stiels, während eine Bewegung des Betätigungselementes 31L in der Querrichtung dem Drehen des Oberwagens 3 in der Querrichtung entspricht.
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Der Betätigungs-Detektor 32 enthält Betätigungs-Detektor 32L, der die Bewegung des Betätigungselementes 31L erfasst; und einen Betätigungs-Detektor 32R, der die Bewegung des Betätigungselementes 31R erfasst. Die Betätigungs-Detektoren 32L, 32R können ein Potentiometer (nicht dargestellt) sein, das für jedes der Betätigungselemente 31L, 31R vorhanden ist, um einen Erfassungswinkel zu erfassen. Die Betätigungs-Detektoren 32L, 32R erfassen die Neigungswinkel in Form elektrischer Signale entsprechend den Bewegungen der Betätigungselemente 31L, 31R und senden die elektrischen Signale als Erfassungssignale zu der Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26. Die Betätigungselemente 31L, 31R können jeweils eine Vorsteuer-Strömungsmenge entsprechend einem Betätigungssignal erzeugen, so dass die Betätigungs-Detektoren 32L, 32R jeweils einen Vorsteuerdruck erfassen und den Vorsteuerdruck als ein Erfassungssignal senden.
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Das Fahr-Steuerungselement 33, das ein Bedienhebel sein kann, wird von der Bedienungsperson bewegt, um die Fahrt des Hydraulikbaggers 100 zu steuern. Der Fahrsteuerungs-Detektor 34 erzeugt eine Vorsteuer-Strömungsmenge entsprechend der Bewegung des Fahrsteuerungs-Elementes 33. Eine einem laufenden Motor zuzuführende Strömungsmenge wird auf Basis des Vorsteuerdrucks zum Antreiben des Unterwagens 5 bestimmt.
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Die Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 enthält eine Speichervorrichtung 35 (z. B. RAM oder ROM) sowie eine Verarbeitungseinheit (z. B. CPU). Die Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 steuert vorwiegend die Betätigung der Arbeitsausrüstung 2 und das Drehen des Oberwagens 3. Die Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 erzeugt ein Steuersignal zum Betätigen der Arbeitsausrüstung 2 und zum Drehen des Oberwagens 3 entsprechend der Bewegung der Betätigungselemente 31L, 31R und gibt das Steuersignal an die Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 27 aus.
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Die Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 27 enthält das Proportional-Steuerventil 37, das auf Basis des Steuersignals von der Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 gesteuert wird. Ein Hydrauliköl mit einer Strömungsmenge, die dem Steuersignal von der Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 entspricht, wird über das Proportional-Steuerventil 37 ausgestoßen und den Hydraulikzylindern 10 bis 12 sowie einem Schwenkmotor (nicht dargestellt) zugeführt. Die Hydraulikzylinder 10 bis 12 und der Schwenkmotor werden mit dem von dem Proportional-Steuerventil 37 zugeführten Hydrauliköl angetrieben. So wird die Arbeitsausrüstung 2 betätigt, und wird der Oberwagen 3 gedreht.
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2. Aufbau des Anzeigesystems
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Das Anzeigesystem 28 dient dazu, der Bedienungsperson verschiedene Informationen, einschließlich Warn-Informationen, Betätigungs-Führung, Baugelände-Informationen, Fahrzeugkörper-Informationen und dergleichen, bereitzustellen. Das Anzeigesystem 28 schließt die Anzeige 38, die Anzeige-Steuereinrichtung 39, die verschiedenen Sensoren 16, 17, 18, 23, 24 sowie eine Überwachungsvorrichtung 60 (weiter unten beschrieben) ein.
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Die Anzeige 38 enthält, wie in 4 und 5 gezeigt, eine Realbild-Anzeigeeinheit 40, eine Linsen-Optik 41 sowie einen Combiner 42. Die Realbild-Anzeigeeinheit 40 ist eine Anzeige, die in der Lage ist, ein reales Bild anzuzeigen, so beispielsweise eine Flüssigkristall-Anzeige, eine organische Elektrolumineszenz-Anzeige, ein Projektor und ein Bildschirm. Es ist anzumerken, dass ein Bild auf einen lichtdurchlässigen Bildschirm von einem Projektor hinter dem Bildschirm projiziert werden kann.
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Die Linsen-Optik 41, die zwischen der Realbild-Anzeigeeinheit 40 und dem Combiner 42 angeordnet ist, enthält eine Vielzahl von Linsen. Die Linsen der Linsen-Optik 41 können teilweise in einer Richtung der optischen Achse bewegt werden. Die Linsen können von einem Antriebsmechanismus angetrieben werden, wie er beispielsweise für ein Zoom-Objektiv für eine Kamera eingesetzt werden kann.
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Ein vorderes Fenster 4A, das zwei vertikale Teile enthält, ist in einem Rahmen 4AF angeordnet, der sich an einer vorderen Fläche der Kabine 4 befindet. Der Combiner 42 ist ein halb durchlässiger Spiegel, der sich an dem vorderen Fenster 4A befindet, wobei der halb durchlässige Spiegel einen Teil des Lichtes reflektiert und das restliche Licht durchlässt. Der Combiner 42 reflektiert ein auf der Realbild-Anzeigeeinheit 40 angezeigtes Bild in Richtung der Bedienungsperson in der Kabine 4 und lässt Licht von außen in die Kabine 4 ein.
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Dadurch kann die Bedienungsperson ein virtuelles Bild 70 sehen, das erzeugt wird, indem ein Realbild, das an der Realbild-Anzeigeeinheit 40 angezeigt wird, über den Combiner 42 über einem Blickfeld vor der Kabine 4 angezeigt wird. Das Display 38 dient damit als ein sogenanntes Headup-Display, das zulässt, dass ein Bild direkt in ein Blickfeld der Bedienungsperson gebracht wird.
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Es ist anzumerken, dass der Combiner 42 einen Linseneffekt dahingehend haben kann, dass er das für die Bedienungsperson sichtbare virtuelle Bild vergrößert und/oder eine Anzeigeposition des virtuellen Bildes 70 ändert. In der beispielhaften Ausführungsform wird ein konkaver halb durchlässiger Spiegel als der Combiner 42 eingesetzt, so dass der Combiner 42 den Linseneffekt aufweist.
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Des Weiteren können in der beispielhaften Ausführungsform die Linsen der Linsen-Optik 41 von der Anzeige-Steuereinrichtung 39 gesteuert teilweise in der Richtung der optischen Achse bewegt werden, um so eine Anzeigeposition des für die Bedienungsperson sichtbaren virtuellen Bildes 70 in der Tiefe (d. h. einen Abstand von dem Standpunkt der Bedienungsperson bis zu dem vor der Kabine angezeigten virtuellen Bild 70) zu ändern. Das heißt, wenn die Linsen-Optik 41 installiert ist, sollte die hinter der Linsen-Optik 41 angeordnete Realbild-Anzeigeeinheit 40 über die Linsen-Optik 41 vergrößert gesehen werden. Wenn die Linsen in der Linsen-Optik 41 teilweise in der Richtung der optischen Achse bewegt werden, ergibt sich ein Effekt, der dem gleicht, der aus dem Ändern einer Position der Realbild-Anzeigeeinheit 40 in der Tiefe (d. h. eines Abstandes von dem Combiner 42 zu der Realbild-Anzeigeeinheit 40) resultiert. Daher wird die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 70 in der Tiefe geändert. In 5 unterscheidet sich die mit der unterbrochenen Linie dargestellte Anzeigeposition des virtuellen Bildes in der Tiefe von der mit der durchgehenden Linie dargestellten Anzeigeposition eines weiteren virtuellen Bildes 70 in der Tiefe.
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Des Weiteren kann, da die Größe des virtuellen Bildes 70 von der Größe eines Austrittsfensters der Linsen-Optik 41 abhängt, die Größe des virtuellen Bildes 70 in dem Sichtwinkel der Bedienungsperson unabhängig davon aufrechterhalten werden, ob die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 70 in der Tiefe geändert wird oder nicht.
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Es ist anzumerken, dass, um die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 70 in der Tiefe zu ändern, ein Linear-Stellglied oder dergleichen anstelle der Linsen-Optik 41 eingesetzt werden kann, so dass die Realbild-Anzeigeeinheit 40 auf den Combiner 42 zu oder von ihm weg bewegt werden kann, um den Abstand zwischen der Realbild-Anzeigeeinheit 40 und dem Combiner 42 zu ändern.
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Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 erfüllt verschiedene Funktionen des Anzeigesystems 28. Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 und die Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung 26 können miteinander über verdrahtete oder drahtlose Verbindung kommunizieren.
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Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 enthält eine Speichervorrichtung 43 (z. B. RAM oder ROM) und eine Verarbeitungseinheit 44 (z. B. CPU).
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Die Speichervorrichtung 43 speichert 3D-Informationen über ein Soll-Relief. Die Informationen über ein Soll-Relief, die Form und Position eines Arbeitsgeländes zeigen, die erreicht werden sollen (d. h. ein Relief, wie es geplant ist) wird mit Polygonen, wie beispielsweise Dreieck und Rechteck, dargestellt.
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Die Verarbeitungseinheit 44 führt verschiedene Berechnungen durch, um Arbeitsunterstützungs-Informationen anhand der in der Speichervorrichtung 43 gespeicherten Informationen über ein Soll-Relief, der durch den Positions-Detektor 19 erfassten 3D-Positions-Informationen des Fahrzeugkörpers 1 und der durch den ersten bis dritten Hub-Sensor 16 bis 18 (den Arbeitsausrüstungs-Positionsdetektor) erfassen Positions-Informationen der Schneidkante des Löffels 8 zu erzeugen. Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 zeigt die Arbeitsunterstützungs-Informationen für die Bedienungsperson auf der Realbild-Anzeigeeinheit 40 an. Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 dient so als eine Anzeige-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung.
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3. Führungs-Bild
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Im Folgenden wird ein auf dem Display 38 angezeigtes Führungs-Bild ausführlich erläutert. Das Führungs-Bild zeigt, wie in 6 gezeigt, Fahrzeugkörper-Informationen 83 und Baugelände-Informationen 84 sowie die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 als die Arbeitsunterstützungs-Informationen. Des Weiteren zeigt das Führungs-Bild, wie in 7 gezeigt, wenn erforderlich, auch Warn-Informationen 81 als die Arbeitsunterstützungs-Informationen.
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Die Warn-Informationen 81 werden von der mit der Anzeige-Steuereinrichtung 39 verbundenen Überwachungsvorrichtung 60 ausgegeben. Die Überwachungsvorrichtung 60, die einen Sensor oder dergleichen zum Erfassen verschiedener Bedingungen des Hydraulikbaggers 100 enthält, gibt die Warn-Informationen 81 an die Anzeige-Steuereinrichtung 39 aus, wenn Erfassungsdaten Abnormalität aufweisen. Beispielsweise enthält die Überwachungsvorrichtung 60 einen Sensor, der den Förderdruck der Hydraulikpumpe erfasst, einen Sensor, der die Temperatur eines Motor-Kühlwassers erfasst, und einen Verunreinigungssensor. Die Überwachungsvorrichtung 60 enthält des Weiteren einen Näherungssensor, der erfasst, ob ein Hindernis (z. B. eine Person) in die Nähe des Hydraulikbaggers 100 kommt.
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Auf Basis von Daten, die von den oben aufgeführten Sensoren bezogen werden, erzeugt die Überwachungsvorrichtung 60 die Warn-Informationen 81 zum Warnen der Bedienungsperson und gibt die Warn-Informationen 81 an die Anzeige-Steuereinrichtung 39 aus. Beim Empfang der Warn-Informationen 81 von der Überwachungsvorrichtung 60 zeigt die Anzeige-Steuereinrichtung 39 sofort die Warn-Informationen 81 auf der Realbild-Anzeigeeinheit 40 an. Das heißt, die Warn-Informationen 81 sind anzuzeigende Informationen höchster Priorität.
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7 zeigt ein Beispiel der Warn-Informationen 81, die angezeigt werden, wenn ein Hindernis (z. B. eine Person) an der linken Seite des Hydraulikbaggers 100 erfasst wird.
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Die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 sind Führungs-Informationen, die der Unterstützung der Betätigung der Arbeitsausrüstung 2 dienen. Beispielsweise berechnet die Verarbeitungseinheit 44 der Anzeige-Steuereinrichtung 39 Richtung der Bewegung und Maß der Bewegung der Arbeitsausrüstung 2 unter Bezugnahme auf die durch den Positionsdetektor 19 erfassten 3D-Positions-Informationen des Fahrzeugbaus 1, die durch den ersten bis dritten Hub-Sensor 16 bis 18 erfassten Positions-Informationen der Schneidkante des Löffels 8 der Arbeitsausrüstung 2 sowie die, wie weiter unten beschrieben, in der Speichervorrichtung 43 gespeicherten Informationen über ein Soll-Relief. Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 erzeugt dann die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 anhand der Richtung der Bewegung und des Maßes der Bewegung der Arbeitsausrüstung 2 und zeigt die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 auf der Realbild-Anzeigeeinheit 40 an.
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Beispielsweise werden die in 6 gezeigten Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 angezeigt, wenn sich der Löffel 8 des Hydraulikbaggers 100 an einer in 8 gezeigten Position eines Löffels 8A befindet. Die in 6 gezeigten Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 geben an, dass der Löffel 8 um 4 Meter nach unten bewegt werden sollte, da der Löffel 8 um 4 Meter nach oben von einem Soll-Relief entfernt ist. Die in 7 gezeigten Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 werden angezeigt, wenn sich der Löffel 8 an einer Position von Löffel 8B befindet. Die in 7 gezeigten Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 zeigen ein verbleibendes Maß, um das der Löffel 8 bewegt wird.
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Es ist anzumerken, dass die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 durch einen Pfeil, der die Bewegungsrichtung des Löffels 8 angibt, und Zahlen dargestellt werden können, die die Bewegungsstrecke des Löffels 8 angeben, oder als Alternative dazu durch ein dreieckiges Zeichen, das eine Soll-Bewegungsposition (Höhe) angibt, und einen Balken dargestellt werden können, der die aktuelle Position des Löffels 8 angibt. In 6 und 7 werden die zwei oben aufgeführten Anzeigetypen in Kombination eingesetzt, jedoch kann üblicherweise wenigstens einer von ihnen eingesetzt werden.
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Die Fahrzeugkörper-Informationen 83 enthalten beispielsweise Daten einer Kraftstoffanzeige, die aktuelle Zeit und die bei der aktuellen Kraftstoffmenge verbleibende Betriebszeit. Die Bedienungsperson kann beispielsweise einstellen, ob die Fahrzeugkörper-Informationen 83 angezeigt werden, und einen anzuzeigenden Datentyp einstellen, und die Einstell-Informationen werden in der Speichervorrichtung 43 gespeichert. Wenn eingestellt wird, dass die Fahrzeugkörper-Informationen 83 angezeigt werden sollen, zeigt die Anzeige-Steuereinrichtung 39 vorgegebene Informationen an. Es ist anzumerken, dass eine Anzeigeposition der Fahrzeugkörper-Informationen 83 unveränderlich ist und nicht mit der Position der Schneidkante des Löffels 8 geändert wird.
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Die Baugelände-Informationen 84 werden aus den Informationen über ein Soll-Relief und Orts-Informationen der Schneidkante des Löffels 8 erzeugt. Das heißt, vor Bauarbeiten zeigt die Anzeige-Steuereinrichtung 39 auf Basis der Informationen über ein Soll-Relief und der durch den Positionsdetektor 19 erfassten 3D-Positions-Informationen die Informationen über ein Soll-Relief als die Baugelände-Informationen 84 auf der Realbild-Anzeigeeinheit 40 an. Dadurch kann die Bedienungsperson von ihrem Standpunkt aus die Informationen über ein Soll-Relief über dem Arbeitsgelände sehen, das durch den Combiner 42 hindurch sichtbar ist.
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Im Unterschied dazu erzeugt die Anzeige-Steuereinrichtung 39 während oder nach den Bauarbeiten die Baugelände-Informationen 84, indem sie nicht nur die Informationen über ein Soll-Relief, sondern auch die Orts-Informationen der Schneidkante des Löffels 8 überlagernd darstellt, um Informationen über ein entstehendes Relief anzuzeigen.
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Das auf der Realbild-Anzeigeeinheit 40 angezeigte Führungs-Bild wird durch den Combiner 42 über die Linsen-Optik 41 so reflektiert, dass es für die Bedienungsperson sichtbar ist. Die Bedienungsperson kann so das Führungs-Bild über einem Blickfeld vor dem vorderen Fenster 4A (ein Blickfeld auf eine Baustelle) sehen, das durch den Combiner 42 hindurch sichtbar ist.
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Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 zeigt die Warn-Informationen 81 und die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 entsprechend der Position des Löffels 8 der Arbeitsausrüstung 2 an. Anzeigepositionen der Warn-Informationen 81 und der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 an einer Oberfläche des Combiners 42 und Anzeigepositionen der Warn-Informationen 81 sowie der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 in der Tiefe werden so mit der Bewegung des Löffels 8 geändert.
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Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 zeigt die Fahrzeugkörper-Informationen 83 fest an einer vorgegebenen Position auf der Realbild-Anzeigeeinheit 40 an. Es sollte angemerkt werden, dass die Anzeigeposition der Fahrzeugkörper-Informationen 83 entsprechend der Position des Löffels 8 auf die gleiche Weise wie für die Warn-Informationen 81 und die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 geändert werden kann.
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Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 zeigt die Baugelände-Informationen 84 an dem Arbeitsgelände an.
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4. Verfahren zum Steuern der Anzeige des Führungs-Bildes
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Im Folgenden wird ein Verfahren zum Steuern der Anzeige des Führungs-Bildes unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm in 9 beschrieben. Bei mit dem Hydraulikbagger 100 durchgeführten Bauarbeiten wiederholt die Anzeige-Steuereinrichtung 39 eine Steuerung der Anzeige des Führungs-Bildes, wie in 9 gezeigt, in regelmäßigen Abständen (z. B. alle 0,1 Sekunden) und ändert den Inhalt des Führungs-Bildes beispielsweise ungefähr jede Sekunde.
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Anzeige von Warn-Informationen
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Bei Beginn der Steuerung der Anzeige des Führungs-Bildes stellt die Verarbeitungseinheit 44 der Anzeige-Steuereinrichtung 39 fest, ob die Überwachungsvorrichtung 60 die Warn-Informationen 81 ausgibt oder nicht (ob die Warn-Informationen 81 vorhanden sind oder nicht) (Schritt S1). Wenn die Warn-Informationen 81 vorhanden sind, zeigt die Verarbeitungseinheit 44 die Warn-Informationen 81 an (Schritt S2). Da der Prozess zum Anzeigen der Warn-Informationen 81 zum Beginn der Anzeige-Steuerung durchgeführt wird, können die Warn-Informationen 81 vorzugsweise so angezeigt werden, dass die Warn-Informationen der Bedienungsperson unverzüglich angezeigt werden. Der Prozess zum Anzeigen der Warn-Informationen wird weiter unten ausführlich beschrieben. Es ist anzumerken, dass, wenn die Warn-Informationen 81 von der Überwachungsvorrichtung 60 während eines Prozesses zum Anzeigen anderer Informationen ausgegeben werden, der Prozess zum Anzeigen anderer Informationen durch den Prozess zum Anzeigen der Warn-Informationen 81 unterbrochen werden kann (Schritt S2).
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Anzeige von Baugelände-Informationen
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Nach dem Durchführen des Prozesses zum Anzeigen der Warn-Informationen 81 in Schritt S2 oder beim Nichtvorhandensein der Warn-Informationen 81 (”Nein” in Schritt S1), stellt die Verarbeitungseinheit 44 fest, ob die Baugelände-Informationen 84 in der Speichervorrichtung 43 gespeichert sind oder nicht (Schritt S3). Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Baugelände-Informationen 84 wird festgestellt, da möglicherweise die Baugelände-Informationen 84 für einige Baustellen nicht vorhanden sind.
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Wenn die Baugelände-Informationen 84 vorhanden sind, führt die Verarbeitungseinheit 44 einen Prozess zum Anzeigen der Baugelände-Informationen 84 durch (Schritt S4).
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Anzeige von Betätigungsunterstützungs-Informationen
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Nach dem Durchführen des Prozesses zum Anzeigen der Baugelände-Informationen 84 in Schritt S4 oder beim Nichtvorhandensein der Baugelände-Informationen 84 (”Nein” in Schritt S3) stellt die Verarbeitungseinheit 44 fest, ob die Anzeige der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 eingestellt ist oder nicht (Schritt S5).
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Wenn die Anzeige der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 eingestellt ist, führt die Verarbeitungseinheit 44 einen Vorgang zum Anzeigen der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 durch (Schritt S6).
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Die jeweiligen Anzeige-Prozesse der Schritte S2, S4, S6 werden weiter unten ausführlich beschrieben.
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Anzeige von Fahrzeugkörper-Informationen
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Wenn das Ergebnis der Feststellung in Schritt S5 ”Nein” lautet, oder nachdem der Anzeige-Prozess in Schritt S6 durchgeführt ist, stellt die Verarbeitungseinheit 44 fest, ob die Anzeige der Fahrzeugkörper-Informationen 83 eingestellt ist oder nicht (Schritt S7).
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Wenn die Anzeige der Fahrzeugkörper-Informationen 83 eingestellt ist, führt die Verarbeitungseinheit 44 einen Prozess zum Anzeigen der Fahrzeugkörper-Informationen 83 durch (Schritt S8). Das heißt, die Verarbeitungseinheit 44 steuert die Realbild-Anzeigeeinheit 40 so, dass sie die Fahrzeugkörper-Informationen (z. B. Daten der Kraftstoffanzeige und die aktuelle Zeit), wie in 6 und 7 gezeigt, an einer vorgegebenen Anzeigeposition anzeigt.
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Die Verarbeitungseinheit 44 wiederholt die Prozesse der Schritte S1 bis S8, wie oben beschrieben, in vorgegebenen Intervallen, solange die Bauarbeiten fortgesetzt werden. Die Verarbeitungseinheit 44 führt so die Reihe von Anzeige-Prozessen von Schritt S1 an erneut durch.
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4-1. Prozess S2 zum Anzeigen von Warn-Informationen
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Im Folgenden wird der Prozess zum Anzeigen der Warn-Informationen 81 in Schritt S2 unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm in 10 beschrieben. Dabei wird bei dem Prozess S2 zum Anzeigen der Warn-Informationen die Position der Schneidkante entsprechend dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem des Hydraulikbaggers 100 berechnet, das zunächst im Folgenden erläutert wird.
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Erläuterung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems
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Bei dem Hydraulikbagger 100 ist das Fahrzeugkörper-Koordinatensystem (xm-ym-zm) so definiert, dass sich, wie in 2 dargestellt, sein Ursprung an einem Schnittpunkt einer Achse des Auslegerbolzens 13 und einer Ebene der Bewegung der Arbeitsausrüstung 2 in Bezug auf einen Erfassungswert des Neigungswinkel-Sensors 24 befindet. Die Ebene der Bewegung der Arbeitsausrüstung 2 ist als xm-zm definiert. Das Fahrzeugkörper-Koordinatensystem kann auf Basis der Positionsdaten jeder der Antennen 21, 22 definiert werden. Es ist anzumerken, dass eine Position des Auslegerbolzens 13 in der folgenden Erläuterung für eine Position eines Mittelpunktes in der Fahrzeug-Breitenrichtung steht.
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Eine Positionsbeziehung zwischen jeder der Antennen 21, 22 und dem Ursprung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems (d. h. eine Positionsbeziehung zwischen jeder der Antennen 21, 22 und dem Mittelpunkt des Auslegerbolzens 13 in der Fahrzeug-Breitenrichtung) wird im Voraus bestimmt. Das heißt, die Positionsbeziehung zwischen dem Ursprung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems und der Antenne 21 wird, wie in 2B und 2C gezeigt, auf Basis eines Abstandes Lbbx zwischen dem Auslegerbolzen 13 und der Antenne 21 in der Richtung der xm-Achse in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem, eines Abstandes Lbby zwischen dem Auslegerbolzen 13 und der Antenne 21 in der Richtung der ym-Achse in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem sowie eines Abstandes Lbbz zwischen dem Auslegerbolzen 13 und der Antenne 21 in der Richtung der zm-Achse in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem bestimmt.
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Desgleichen wird die Positionsbeziehung zwischen dem Ursprung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems und der Antenne 22 auf Basis eines Abstandes Lbdx zwischen dem Auslegerbolzen 13 und der Antenne 22 in der Richtung der xm-Achse in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem, eines Abstandes Lbdy zwischen dem Auslegerbolzen 13 und der Antenne 22 in der Richtung der ym-Achse in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem sowie eines Abstandes Lbdz zwischen dem Auslegerbolzen 13 und der Antenne 22 in der Richtung der zm-Achse in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem bestimmt.
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S11: Berechnen einer Position der Schneidkante in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem
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Die Verarbeitungseinheit 44 berechnet die Position der Schneidkante des Löffels 8 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem (Schritt S11). Die Verarbeitungseinheit 44 berechnet die entsprechenden aktuellen Werte der Schwenkwinkel α, β, γ des Auslegers 6, des Stiels 7 und des Löffels 8 anhand der Erfassungsergebnisse des ersten bis dritten Hub-Sensors 16 bis 18.
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Das heißt, die Verarbeitungseinheit 44 berechnet unter Verwendung der im Folgenden aufgeführten Gleichungen 1 Koordinaten (x, y, z) der Schneidkante des Löffels 8 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem anhand der Schwenkwinkel α, β, γ des Auslegers 6, des Stiels 7 und des Löffels 8 sowie der Längen L1, L2, L3 des Auslegers 6, des Stiels 7 und des Löffels 8.
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Gleichungen 1
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x = L1sinα + L2sin(α + β) + L3sin(α + β + γ)
y = 0
Z = L1cosα + L2cos(α + β) + L3cos(α + β + γ)
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S12: Erzeugung von Warn-Informationen
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Dann erzeugt die Verarbeitungseinheit 44 einen Anzeige-Inhalt für die Warn-Informationen 81, die von der Überwachungsvorrichtung 60 ausgegeben werden (S12). Beispielsweise erzeugt die Verarbeitungseinheit 44, wenn der Näherungssensor der Überwachungsvorrichtung 60 ein Hindernis an der linken Seite erfasst und Erfassungs-Informationen hinsichtlich des Hindernisses ausgibt, einen Links-Pfeil und ein Ausrufezeichen als den Anzeige-Inhalt (Anzeige-Bild) der Warn-Informationen 81. Es ist anzumerken, dass der Anzeige-Inhalt (Anzeige-Bild) der Warn-Informationen 81 in Abhängigkeit von dem Typ der Warn-Informationen bestimmt wird. Das heißt, wenn die Bedienungsperson gewarnt werden muss, wird ein Ausrufezeichen erzeugt. Wenn die Bedienungsperson über eine zu beachtende Richtung informiert werden muss, wenn beispielsweise das Hindernis, wie oben beschrieben, erfasst wird, wird ein Pfeil erzeugt, der die Richtung anzeigt. Wenn der Förderdruck der Hydraulikpumpe oder die Temperatur des Motor-Kühlwassers einen abnormalen Wert erreicht, wird ein Bild (z. B. ein Symbol und/oder ein Zeichen) erzeugt, das das Objekt angibt, auf das sich die Warnung bezieht.
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S13: Berechnung der Anzeigeposition von Warn-Informationen
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Dann berechnet die Verarbeitungseinheit 44 die Anzeigeposition der Warn-Informationen 81 entsprechend der aktuellen Position der Schneidkante des Löffels 8 (Schritt S13). Die Anzeigeposition der Warn-Information 81, die auf einer Anzeigefläche des Combiners 42 definiert wird, sollte sich nicht mit dem Löffel 8 und den Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 überlappen, sondern sollte sich neben dem Löffel 8 befinden. Des Weiteren sollte die Anzeigeposition entsprechend dem Inhalt der Warn-Informationen 81 angepasst werden. Dementsprechend werden die Warn-Informationen 81 zum Warnen vor einem Hindernis auf der linken Seite an einer diagonal oben links befindlichen Position relativ zu dem Löffel 8 angezeigt, wie dies in 7 dargestellt ist. Die Warn-Informationen zum Warnen vor einem Hindernis auf der rechten Seite werden an einer diagonal oben rechts befindlichen Position relativ zu dem Löffel 8 angezeigt.
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Die Warn-Informationen 81 werden in Form eines virtuellen Bildes gezeigt. Die Anzeigeposition der Warn-Informationen 81 in der Tiefe wird als eine Koordinate (x) dargestellt, die einer Tiefenrichtung relativ zu der Bedienungsperson entspricht, und wird entsprechend einem Abstand von dem Combiner (d. h. dem Standpunkt der Bedienungsperson) zu der Schneidkante des Löffels 8 bestimmt.
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S14: Anzeige von Warn-Informationen
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Dann steuert die Verarbeitungseinheit 44 die Linsen-Optik 41 und die Realbild-Anzeigeeinheit 40 so, dass die Warn-Informationen 81 an der in Schritt S13 berechneten Anzeigeposition angezeigt werden (Schritt S14). Der Prozess S2 zum Anzeigen von Warn-Informationen ist mit dem Durchführen der Prozesse von S11 bis S14 abgeschlossen.
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4-2. Prozess S4 zum Anzeigen von Baugelände-Informationen
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Im Folgenden wird der Prozess zum Anzeigen der Baugelände-Informationen 84 in Schritt S4 unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm in 11 beschrieben.
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S21: Berechnung von 3D-Positions-Informationen des Fahrzeugkörpers in einem Weltkoordinatensystem
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Beim Anzeigen der Baugelände-Informationen 84 berechnet die Verarbeitungseinheit 44 die 3D-Positions-Informationen des Fahrzeugkörpers 1 in dem Weltkoordinatensystem (Schritt S21).
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Das heißt, die Verarbeitungseinheit 44 berechnet die 3D-Positions-Informationen des Fahrzeugkörpers 1 in dem Weltkoordinatensystem (d. h. Längengrad, Breitengrad, Höhe, Azimut, Wankwinkel, Nickwinkel und Gierwinkel) anhand der Erfassungswerte des 3D-Positions-Sensors 23 und des Neigungswinkel-Sensors 24 (Schritt S21).
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Der 3D-Positions-Sensor 23 erfasst die Position jeder der Antennen 21, 22 in dem Weltkoordinatensystem (d. h., Breitengrad, Längengrad und Höhe). Die Verarbeitungseinheit 44 berechnet dann Weltkoordinaten (A, B, C) der Position des Ursprungs des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems anhand der Positionsbeziehung zwischen dem Ursprung des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems und jeder der Antennen 21, 22 sowie der durch den 3D-Positions-Sensor 23 erfassten Koordinaten jeder der Antennen 21, 22 in dem Weltkoordinatensystem.
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Des Weiteren berechnet die Verarbeitungseinheit 44, da die Antennen 21, 22 entlang der ym-Achse des Fahrzeugkörper-Koordinatensystems angeordnet sind, eine Ausrichtung (Azimut) des Fahrzeugkörpers 1 (des Oberwagens 3) anhand der Koordinaten jeder der Antennen 21, 22 in dem Weltkoordinatensystem.
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S22: Berechnung einer Position der Schneidkante in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem
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Dann berechnet die Verarbeitungseinheit 44 die Position der Schneidkante des Löffels 8 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem (Schritt S22). Ein konkretes Verfahren zum Berechnen der Position der Schneidkante des Löffels 8 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem ist das gleiche wie das Verfahren in Schritt S11 des Prozesses zum Anzeigen der Warn-Informationen 81, und daher wird die Erläuterung desselben weggelassen.
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S23: Berechnung einer Position der Schneidkante in dem Weltkoordinatensystem
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Dann berechnet die Verarbeitungseinheit
44 die Position der Schneidkante des Löffels
8 in dem Weltkoordinatensystem (Schritt S23). Die Verarbeitungseinheit
44 wandelt die mit den Gleichungen 1 berechneten Koordinaten (X, Y, Z) der Schneidkante des Löffels
8 in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem mit der folgenden Gleichung 2 in Koordinaten in dem Weltkoordinatensystem um. Gleichung 2
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ω, φ und κ in der oben stehenden Gleichung werden durch die folgenden Gleichungen 3 repräsentiert. Gleichungen 3
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In den oben stehenden Gleichungen repräsentiert θ1, wie oben beschrieben, den Wankwinkel. θ2 repräsentiert den Nickwinkel. θ3 repräsentiert den Gierwinkel.
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S24: Speichern von Orts-Informationen der Schneidkante
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Dann speichert die Verarbeitungseinheit 44 die Schritt S23 berechnete Position der Schneidkante in der Speichervorrichtung 43, um die Orts-Informationen der Schneidkante zu speichern (Schritt S24).
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Um das entstehende Relief zu berechnen und anzuzeigen, sollte die Schneidkante des Löffels 8 als eine Linie angenommen werden, die zwischen beiden Enden der Schneidkante des Löffels 8 definiert ist, um den Ort der Linie zu berechnen. Das heißt, wenn der Fahrzeugkörper 1, wie in 12 gezeigt, nicht parallel zu einer Baugelände-Fläche 200 ist, werden Orts-Informationen der Bewegung einer Linie 201 (der Schneidkante des Löffels 8) anhand eines Abstandes d1 zwischen dem Boden und dem Punkt an der Schneidkante des Löffels 8, der sich am nächsten an dem Boden befindet, sowie von Informationen über einen Neigungswinkel des Fahrzeugkörpers 1 und einen Neigungswinkel der Baugelände-Fläche 22 in dem Weltkoordinatensystem berechnet.
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S25: Berechnung von Informationen über den Arbeitsfortschritt relativ zu dem Soll-Relief
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Dann berechnet die Verarbeitungseinheit 44 Informationen über den Arbeitsfortschritt relativ zu dem Soll-Relief anhand von in der Speichervorrichtung 43 gespeicherten Orts-Informationen der Schneidkante des Löffels 8 und der in der Speichervorrichtung 43 gespeicherten Informationen über ein Soll-Relief (Schritt S25).
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S26: Erzeugung von Baugelände-Informationen und Berechnung der Anzeigeposition
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Dann erzeugt die Verarbeitungseinheit 44 einen Anzeige-Inhalt der Baugelände-Informationen 84 anhand der Informationen über ein Soll-Relief und der Informationen über den Arbeitsfortschritt (Schritt S26). Die Verarbeitungseinheit 54 berechnet auch eine Anzeigeposition der Baugelände-Informationen 44 anhand der 3D-Positions-Informationen des Fahrzeugkörpers 1 (Schritt S26).
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S27: Anzeige von Baugelände-Informationen
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Die Verarbeitungseinheit 44 steuert dann die Linsen-Optik 41 und die Realbild-Anzeigeeinheit 40 so, dass sie die Baugelände-Informationen 84 an der in Schritt S26 berechneten Anzeigeposition anzeigt (Schritt S27).
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Die Bedienungsperson kann so die Baugelände-Informationen 84 über dem Arbeitsgelände sehen. Beispielsweise zeigen die Baugelände-Informationen 84 vor den Bauarbeiten das Soll-Relief an, so dass die Bedienungsperson das herzustellende Relief erfassen kann.
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Des Weiteren zeigen die Baugelände-Informationen 84 während der Bauarbeiten die Informationen über den Arbeitsfortschritt an, so dass die Bedienungsperson nicht nur auf einfache Weise eine Positionsbeziehung zwischen einer tatsächlich sichtbaren Position der Schneidkante des Löffels 8 und dem mittels Graben und dergleichen herzustellenden Relief erfassen kann, ohne von ihrem Standpunkt weg zu blicken, sondern auch leicht sehen kann, ob die Arbeit wie geplant abläuft.
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Es ist anzumerken, dass, um die Baugelände-Informationen 84 zusammen mit den Warn-Informationen 81 und/oder den Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 anzuzeigen, die Anzeige-Steuereinrichtung 39 die Linsen-Optik 41 so steuert, dass die Position der Warn-Informationen 81 und die der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 in der Tiefe jeweils vorzugsweise an die des Löffels 8 angepasst werden. Das heißt, wenn sich die Anzeigeposition der Warn-Informationen und die der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 in der Tiefe jeweils von der der Baugelände-Informationen 84 unterscheiden, wird die Linsen-Optik 41 so gesteuert, dass die Anzeigeposition der Warn-Informationen 81 und die der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 in der Tiefe angepasst werden.
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Es ist anzumerken, dass die Realbild-Anzeigeeinheit 40 und die Linsen-Optik 41 zum Anzeigen der Warn-Informationen 81 und der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 (d. h. der Arbeitsunterstützungs-Informationen), deren Anzeigepositionen entsprechend der der Schneidkante des Löffels 8 angepasst werden können, unabhängig von einer weiteren Realbild-Anzeigeeinheit 40 und einer weiteren Linsen-Optik 41 zum Anzeigen der Fahrzeugkörper-Informationen 83 und der Baugelände-Informationen 84 vorhanden sein können, deren Anzeigepositionen nicht entsprechend der der Schneidkante des Löffels 8 angepasst werden können.
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4-3. Prozess zum Anzeigen von Betätigungsunterstützungs-Informationen S6
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Im Folgenden wird der Prozess zum Anzeigen der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 auf Basis der Baugelände-Informationen 84 in Zusammenhang mit Schritt S6 unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm in 13 erläutert.
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Beim Anzeigen der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 berechnet die Verarbeitungseinheit die 3D-Positions-Informationen des Fahrzeugkörpers 1 in dem Weltkoordinatensystem auf die gleiche Weise wie sie oben beschrieben ist (Schritt S31). Anschließend berechnet die Verarbeitungseinheit 44 die Position der Schneidkante in dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem (Schritt S32). Dann berechnet die Verarbeitungseinheit 44 die Position der Schneidkante in dem Weltkoordinatensystem (Schritt S33). Konkrete Berechnungsverfahren in den Schritten S31 bis S33 sind die gleichen wie die in den Schritten S21 bis S23 des Prozesses zum Anzeigen der Baugelände-Informationen 84, und daher wird die Erläuterung desselben weggelassen. Es ist anzumerken, dass, wenn der Prozess zum Anzeigen der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 in Schritt S6 auf den Prozess zum Anzeigen der Baugelände-Informationen in Schritt S4 folgt, die in den Schritten S21 bis S23 berechneten Daten verwendet werden können, ohne die Schritte S31 bis S33 durchzuführen.
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Dann berechnet die Verarbeitungseinheit 44 auf Basis der aktuellen Position der Schneidkante des Löffels 8 in dem Weltkoordinatensystem und der in der Speichervorrichtung 43 gespeicherten Informationen über ein Soll-Relief Informationen über ein Maß der Bewegung der Schneidkante, das erforderlich ist, um einen Soll-Punkt zu erreichen (Schritt S34).
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Die Verarbeitungseinheit 44 erzeugt dann einen Anzeige-Inhalt der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 anhand der in Schritt S34 berechneten Informationen des Maßes der Bewegung und berechnet die Anzeigeposition der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 entsprechend der aktuellen Position der Schneidkante des Löffels 8 (Schritt S35). Die Anzeigeposition der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82, die auf der Anzeigefläche des Combiners 42 definiert ist, sollte sich nicht mit dem Löffel 8 und den Warn-Informationen 81 überlappen, sondern neben dem Löffel 8 liegen. Dementsprechend werden in 6 und 7 die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 an einer Seite des Löffels 8 angezeigt. Die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 werden in Form eines virtuellen Bildes gezeigt. Die Anzeigeposition der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 in der Tiefe wird als eine Koordinate (x) dargestellt, die der Tiefenrichtung relativ zu der Bedienungsperson entspricht, und wird entsprechend der Position der Schneidkante des Löffels 8 bestimmt.
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Dann steuert die Verarbeitungseinheit 44 die Linsen-Optik 41 und die Realbild-Anzeigeeinheit 40 so, dass die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 an der in Schritt S35 berechneten Anzeigeposition angezeigt werden (Schritt S36).
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In der beispielhaften Ausführungsform kann die Anzeige 38, die die Realbild-Anzeigeeinheit 40, die Linsen-Optik 41 und den Combiner 42 einschließt, die Arbeitsunterstützungs-Informationen über einem Blickfeld vor der Kabine 4 anzeigen. Die Bedienungsperson kann so die Arbeitsunterstützungs-Informationen einschließlich der Warn-Informationen 81 und der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 sowie den Löffel 8 der Arbeitsausrüstung 2 mit geringerer Bewegung ihres Standpunktes und des Brennpunktes ihrer Augen sehen, wodurch sich die Effizienz bei der Betätigung verbessert.
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Die Anzeige-Steuereinrichtung 39 passt nicht nur die Anzeigepositionen der Warn-Informationen 81 und der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 an der Oberfläche des Combiners 42, sondern auch die Anzeigeposition der Warn-Informationen 81 und die der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 entsprechend den Positions-Informationen des Löffels 8 an. Projektions-Bilder der Warn-Informationen 81 und der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82, die für die Bedienungsperson sichtbar sind, können so um den Löffel 8 herum angezeigt werden, so dass die Bewegung der Augen der Bedienungsperson und die Anpassung des Brennpunktes der Augen der Bedienungsperson auf ein Minimum verringert werden. Dies führt dazu, dass die Bedienungsperson beim Sehen des Löffels 8 und der Arbeitsunterstützungs-Informationen weniger belastet wird.
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Die Größe des Combiners 42 kann entsprechend der Größe des vorderen Fensters 4A so bestimmt werden, dass eine Anzeigefläche für verschiedene Informationen gegenüber der eines herkömmlichen Monitors vergrößert werden kann. Dadurch können mehrere Informationselemente nahtlos innerhalb der Fläche des Combiners 42 angezeigt werden, während bei einem üblichen Monitor Umschalten eines Bildschirms zum Anzeigen mehrere Informationselemente erforderlich ist. Des Weiteren ist es, selbst wenn aufgrund von Computersteuerung verschiedene Arbeitsunterstützungs-Informationen angezeigt werden müssen, nicht notwendig, einen zusätzlichen Monitor in der Kabine 4 zu installieren, so dass Raum in der Kabine 4 gewährleistet werden kann, um die Arbeitsleistung und Sichtbarkeit für die Bedienungsperson aufrechtzuerhalten.
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Abwandlungen beispielhafter Ausführungsformen
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Es sollte klar sein, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht auf die oben beschrieben/n Ausführungsformen beschränkt ist, sondern Abwandlungen und Verbesserungen einschließt, die mit der Erfindung vereinbar sind.
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Bei der beispielhaften Ausführungsform werden die jeweiligen Neigungswinkel des Auslegers 6, des Stiels 7 und des Löffels 8 durch den ersten bis dritten Hub-Sensor 16 bis 18 erfasst, sie können jedoch durch andere Detektoren erfasst werden. Beispielsweise können Winkel-Sensoren vorhanden sein, um die jeweiligen Neigungswinkel des Auslegers 6, des Stiels 7 und des Löffels 8 zu erfassen.
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In der beispielhaften Ausführungsform enthält die Arbeitsausrüstung 2 den Löffel 8, kann jedoch als Alternative dazu einen Schwenklöffel 8 enthalten. Mit dem Schwenklöffel 8, der einen Löffel-Schwenkzylinder enthält und nach rechts und links geschwenkt werden kann, kann je nach Wunsch eine Schräge oder ein ebener Boden ausgebildet oder eingeebnet werden, selbst wenn der Hydraulikbagger in einem hügligen Bereich arbeitet. Des Weiteren kann der Schwenklöffel beim Einsatz einer Grundplatte (bottom plate) Oberflächenverdichtung durchführen.
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Es ist nicht ausschlaggebend, ob die Arbeitsausrüstung 2 den Löffel 8 enthält. Die Arbeitsausrüstung 2 kann beispielsweise ein anderes Zusatzgerät als den Löffel 8, z. B. einen Hydraulikhammer, enthalten.
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Die Baumaschine kann eine beliebige von verschiedenen Baumaschinen mit anderer Arbeitsausrüstung als der Hydraulikbagger 100 sein, so beispielsweise eine Planierraupe, ein Radlader und ein Motorstraßenhobel.
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Der Inhalt des an der Realbild-Anzeigeeinheit 40 angezeigten Führungs-Bildes kann sich von dem oben beschriebenen unterscheiden. Beispielsweise kann der Inhalt in Abhängigkeit von einem Typ des Zusatzgerätes und/oder einem Typ der Baumaschine bestimmt werden. Die Funktionen der Anzeige-Steuereinrichtung 90 können teilweise oder vollständig von einer Verarbeitungseinheit durchgeführt und bereitgestellt werden, die in einer Basisstation außerhalb der Baumaschine installiert ist.
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Es ist nicht ausschlaggebend, ob die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 Informationen über ein Maß der Bewegung der Schneidkante sind, das erforderlich ist, um einen Soll-Punkt zu erreichen. Beispielsweise kann beim Anheben des Löffels 8 nach einer Grabe-Betätigung ein Maß der nach oben gerichteten Bewegung des Löffels 8 als die Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 angezeigt werden. Der Inhalt der Betätigungsunterstützungs-Informationen 82 kann in Abhängigkeit von einem Typ der Arbeitsausrüstung und/oder einer Betätigung durch die Bedienungsperson bestimmt werden..
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Es ist nicht ausschlaggebend, ob die Baumaschine einen Mechanismus zum Erfassen der aktuellen Position in dem Weltkoordinatensystem, so beispielsweise der der Antennen 21, 22, enthält. Bei Nichtvorhandensein der Antennen 21, 22 können die Warn-Informationen 81 oder dergleichen auf Basis von Informationen entsprechend dem Fahrzeugkörper-Koordinatensystem erzeugt und angezeigt werden.
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Es ist nicht ausschlaggebend, ob die Anzeigeposition der Arbeitsunterstützungs-Informationen in der Tiefe entsprechend der Position der Arbeitsausrüstung 2 durch Bewegen der Linsen der Linsen-Optik 41 und/oder der Realbild-Anzeigeeinheit 40 angepasst wird. Beispielsweise kann das Anzeige-Bild der Arbeitsunterstützungs-Informationen so verarbeitet werden, dass die Anzeigeposition des Projektions-Bildes, das für die Bedienungsperson sichtbar ist, in der Tiefe angepasst wird.
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Industrielle Einsatzmöglichkeiten
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Die Erfindung kann nicht nur bei einem Hydraulikbagger, sondern bei verschiedenen Baumaschinen, wie beispielsweise einem Radlader, einer Planierraupe und einem Motorstraßenhobel, eingesetzt werden, bei denen eine Arbeitsausrüstung für eine Bedienungsperson sichtbar ist.
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Erläuterung der Bezugszeichen
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- 1 ... Fahrzeugkörper, 3 ... Oberwagen, 4 ... Kabine, 4A ... vorderes Fenster, 5 ... Unterwagen, 6 ... Ausleger, 7 ... Stiel, 8 ... Löffel, 16 ... erster Hub-Sensor, 17 ... zweiter Hub-Sensor, 18 ... dritter Hub-Sensor, 19 ... Positionsdetektor, 21, 22 ... Antenne, 23 ... 3D-Positions-Sensor, 24 ... Neigungswinkel-Sensor, 25 ... Betätigungsvorrichtung, 26 ... Arbeitsausrüstungs-Steuereinrichtung, 27 ... Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung, 28 ... Anzeigesystem, 38 ... Anzeige, 39 ... Anzeige-Steuereinrichtung, 40 ... Realbild-Anzeigeeinheit, 41 ... Linsen-Optik, 42 ... Combiner, 43 ... Speichervorrichtung, 44 ... Verarbeitungseinheit, 60 ... Überwachungsvorrichtung, 70 ... virtuelles Bild, 81 ... Warn-Informationen, 82 ... Betätigungsunterstützungs-Informationen, 83 ... Fahrzeugkörper-Informationen, 84 ... Baugelände-Informationen, 100 ... Hydraulikbagger
