JP2012172431A - 油圧ショベルの表示システム及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】油圧ショベルの表示システムにおいて、演算部は、油圧ショベルの現在位置に関する情報に基づいてバケットの刃先の位置を算出する。演算部は、設計面の位置情報に基づいて、目標面線82と設計面線81と目標面線82の延長線83との位置を算出する。目標面線82は、設計面から選択された目標面の断面を示す線である。設計面線81は、目標面以外の設計面の断面を示す線である。表示部は、案内画面を表示する。案内画面は、設計面線81と目標面線82と目標面線82の延長線83とバケットの刃先の位置とを示す画像を含む。
【選択図】図6
Description
1−1.油圧ショベルの全体構成
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る油圧ショベルの表示システムについて説明する。図1は、表示システムが搭載される油圧ショベル100の斜視図である。油圧ショベル100は、車両本体1と作業機2とを有する。車両本体1は、本発明の本体部に相当する。車両本体1は、上部旋回体3と運転室4と走行装置5とを有する。上部旋回体3は、図示しないエンジンや油圧ポンプなどの装置を収容している。運転室4は上部旋回体3の前部に載置されている。運転室4内には、後述する表示入力装置38及び操作装置25が配置される(図3参照)。走行装置5は履帯5a,5bを有しており、履帯5a,5bが回転することにより油圧ショベル100が走行する。
表示システム28は、作業エリア内の地面を掘削して後述する設計面のような形状に形成するための情報をオペレータに提供するためのシステムである。表示システム28は、上述した第1〜第3ストロークセンサ16−18、3次元位置センサ23、傾斜角センサ24のほかに、表示入力装置38と、表示コントローラ39とを有している。
以下、案内画面について詳細に説明する。案内画面は、目標面70とバケット8の刃先との位置関係を示し、作業対象である地面が目標面70と同じ形状になるように油圧ショベル100の作業機2を誘導するための画面である。図5及び図6に示すように、案内画面は、粗掘削モードの案内画面(以下、「粗掘削画面53」と呼ぶ)と、繊細掘削モードの案内画面(以下、「繊細掘削画面54」と呼ぶ)とを有する。
図5に粗掘削画面53を示す。粗掘削画面53は、作業エリアの設計地形と油圧ショベル100の現在位置とを示す上面図53aと、目標面70と油圧ショベル100との位置関係を示す側面図53bとを含む。
図6に、繊細掘削画面54を示す。繊細掘削画面54は、粗掘削画面53よりも目標面70と油圧ショベル100との位置関係を詳細に示す。すなわち、繊細掘削画面54は、粗掘削画面53よりも目標面70とバケット8の刃先との位置関係を詳細に示す。繊細掘削画面54は、目標面70とバケット8との位置関係を示す正面図54aと、目標面70とバケット8との位置関係を示す側面図54bとを含む。繊細掘削画面54の正面図54aは、正面視によるバケット8のアイコン89と、目標面70の断面を示す線84とを含む。繊細掘削画面54の側面図54bは、側面視によるバケット8のアイコン90と、設計面線81と、目標面線82と、目標面線82の延長線83とを含む。
次に、上述した案内画面に表示される情報の算出方法について図7に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。
Ya=(P1−P2)/|P1−P2|・・・(1)
図8(a)に示すように、YaとZの2つのベクトルで表される平面を通り、Yaと垂直なベクトルZ’を導入すると、以下の関係が成り立つ。
(Z’,Ya)=0・・・(2)
Z’=(1−c)Z+cYa・・・(3)
cは定数である。
(2)式および(3)式より、Z’は以下の(4)式のように表される。
Z’=Z+{(Z,Ya)/((Z,Ya)−1)}(Ya−Z)・・・(4)
さらに、YaおよびZ’と垂直なベクトルをX’とすると、X’は以下の(5)式のようのように表される。
X’=Ya⊥Z’・・・(5)
図8(b)に示すように、車両本体座標系は、これをYa軸周りに上述したロール角θ4だけ回転させたものであるから、以下の(6)式のように示される。
・・・(6)
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)
なお、バケット8の刃先P3は、車両本体座標系のYa−Za平面で移動するものとする。
そして、グローバル座標系でのバケット8の刃先P3の座標が以下の(10)式から求められる。
P3=xat・Xa+yat・Ya+zat・Za+P1・・・(10)
図7に戻り、次にステップS3において、設計面線81と、目標面線82と、目標面線82の延長線83と、の位置が算出される。ここでは、図4に示すように、表示コントローラ39は、上記のように算出したバケット8の刃先の現在位置と、記憶部43に記憶された設計地形データとに基づいて、3次元設計地形とバケット8の刃先P3を通るYa−Za平面77との交線80を算出する。そして、表示コントローラ39は、この交線80のうち目標面70を通る部分を上述した目標面線82として算出する。この交線80のうち目標面線82以外の部分を設計面線81として算出する。また、算出された目標面線82の位置に基づいて、目標面線82の延長線83の位置が算出される。
本実施形態に係る油圧ショベル100の表示システム28は、以下のような特徴を有する。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
2 作業機
8 バケット
19 位置検出部
28 表示システム
42 表示部
43 記憶部
44 演算部
45 設計面
53 粗掘削画面(案内画面)
54 繊細掘削画面(案内画面)
70 目標面
82 目標面線
81 設計面線
83 延長線
100 油圧ショベル
Claims (6)
- バケットを含む作業機と、前記作業機が取り付けられる本体部とを有する油圧ショベルの表示システムであって、
前記油圧ショベルの現在位置に関する情報を検出する位置検出部と、
作業対象の目標形状を示す設計面の位置情報を記憶する記憶部と、
前記油圧ショベルの現在位置に関する情報に基づいて前記バケットの刃先の位置を算出し、前記設計面の位置情報に基づいて、前記設計面から選択された目標面の断面を示す目標面線と、前記目標面以外の設計面の断面を示す設計面線と、前記目標面線の延長線との位置を算出する演算部と、
前記設計面線と前記目標面線と前記目標面線の延長線と前記バケットの刃先の位置とを示す画像を含む案内画面を表示する表示部と、
を備える油圧ショベルの表示システム。 - 前記目標面線の延長線は、前記目標面線の上方への延長線を含む、
請求項1に記載の油圧ショベルの表示システム。 - 前記目標面線の延長線は、前記目標面線の下方への延長線を含む、
請求項1又は2に記載の油圧ショベルの表示システム。 - 前記バケットの刃先が前記目標面線の延長線に対して垂直に対向する領域に位置するときには、前記バケットの刃先と前記目標面線の延長線との間の距離を示す情報が前記案内画面に表示される、
請求項1から3のいずれかに記載の油圧ショベルの表示システム。 - 前記案内画面において、前記目標面線と前記延長線と前記設計面線とは、互いに異なる表示態様で表示される、
請求項1から4のいずれかに記載の油圧ショベルの表示システム。 - バケットを含む作業機と、前記作業機が取り付けられる本体部とを有する油圧ショベルの表示システムの制御方法であって、
前記油圧ショベルの現在位置に関する情報を検出するステップと、
前記油圧ショベルの現在位置に関する情報に基づいて前記バケットの刃先の位置を算出するステップ、
作業対象の目標形状を示す設計面の位置情報に基づいて、前記設計面から選択された目標面の断面を示す目標面線と、前記目標面以外の設計面の断面を示す設計面線と、前記目標面線の延長線との位置を算出するステップと、
前記設計面線と前記目標面線と前記目標面線の延長線と前記バケットの刃先の位置とを示す画像を含む案内画面を表示するステップと、
を備える油圧ショベルの表示システムの制御方法。
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