JP2016211149A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 オペレータの操作または作業状況に応じてモニタ装置に表示する画像を変更する。
【解決手段】 キャブ９の右側面部１３には、モニタ装置３１を取り付ける。上部旋回体４には、車体の前方、後方、右側を撮影するカメラ２５〜２７を設ける。モニタ装置３１およびカメラ２５〜２７は、モニタ画像処理装置２８に接続される。モニタ画像処理装置２８は、３台のカメラ２５〜２７で撮影した画像を合成して合成画像ＣＩを生成する。モニタ画像処理装置２８は、画像切換え処理を実行する。これにより、モニタ画像処理装置２８は、操作量センサ２２Ａ〜２４Ａによって走行動作、作業動作、旋回動作を判別し、これらに応じた走行用画面３５、作業用画面３６、旋回用画面３７をモニタ装置３１に表示させる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に関する。

油圧ショベル等の建設機械は、オペレータが搭乗するキャブを備えている。キャブ内から外部を見たときには、車体本体やブーム等の作業装置によって死角が発生する。そこで、車外風景を撮影するカメラと、キャブ内に設けられたモニタ装置とを備え、死角部分を含む外部風景をモニタ装置に表示する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２９９０３２号公報

ところで、特許文献１に記載された建設機械では、モニタ装置が２本のピラーの間に配置されていると共に、モニタ装置には、キャブ内に搭乗したオペレータの視界と同一サイズの外部風景を表示する。このため、ピラー部分の死角をなくすことができないという問題がある。

また、特許文献１に記載された建設機械では、モニタ装置に死角風景を表示するだけであるため、作業状況やオペレータの操作等に応じて映像を切り換える手段を備えていない。このため、オペレータが希望する映像と、実際に表示される映像とが一致しないという問題もある。

本発明の目的は、モニタ装置にオペレータの操作または作業状況に応じた画像を表示することができる建設機械を提供することにある。

本発明は、キャブと、前記キャブ内に設けられオペレータが着座する運転席と、前記運転席に着座した前記オペレータから死角になる車外風景を撮影するカメラと、前記カメラに接続されたモニタ制御装置と、前記モニタ制御装置に接続され前記カメラが撮影した死角風景を表示するモニタ装置とを備えた建設機械において、前記モニタ制御装置は、前記オペレータの操作または作業状態に応じて、前記モニタ装置に表示する画像が変更可能な画像切換え装置を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、オペレータの操作または作業状況に応じてモニタ装置に表示する画像を変更することができる。

本発明の実施の形態に係る油圧ショベルを示す正面図である。 作業装置の一部を省略した状態で油圧ショベルの上部旋回体を示す拡大平面図である。 キャブの横断面図である。 キャブの縦断面図である。 モニタ画像処理装置の構成を示すブロック図である。 ３台のカメラの撮影画像を合成した合成画像の一例を示す説明図である。 モニタ画像処理装置の画像切換え処理を示す流れ図である。 図７中の標準画面設定処理を示す流れ図である。 スタート画面の一例を示す説明図である。 標準画面の一例を示す説明図である。 走行用画面に表示される画像の視野を示す説明図である。 走行用画面の一例を示す説明図である。 作業用画面に表示される画像の視野を示す説明図である。 作業用画面の一例を示す説明図である。 旋回用画面に表示される画像の視野を示す説明図である。 旋回用画面の一例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態に係る建設機械の代表例として、クローラ式の油圧ショベルを例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

図１および図２は、本発明の実施の形態による油圧ショベル１を示している。油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回装置３を介して旋回可能に搭載された上部旋回体４と、上部旋回体４の前側に設けられ掘削作業等を行う作業装置７とを備えている。このとき、下部走行体２と上部旋回体４とは、油圧ショベル１の車体を構成している。

上部旋回体４は、支持構造体を形成する旋回フレーム５と、旋回フレーム５の左前側に搭載された後述のキャブ９と、キャブ９の後側に位置して旋回フレーム５に搭載されエンジン、油圧ポンプ、コントロールバルブ等（いずれも図示せず）を覆う建屋カバー６と、建屋カバー６の後側に位置して旋回フレーム５の後部に取付けられ、作業装置７との重量バランスをとるカウンタウエイト８とを備えている。

作業装置７は、上部旋回体４に俯仰動可能に設けられている。具体的には、作業装置７は、上部旋回体４の前側で左右方向の中央付近に配置され、旋回フレーム５に取り付けられている。図１に示すように、作業装置７は、例えばブーム７Ａ、アーム７Ｂ、バケット７Ｃと、これらを駆動するブームシリンダ７Ｄ、アームシリンダ７Ｅ、バケットシリンダ７Ｆとによって構成されている。作業装置７は多関節構造となり、ブーム７Ａ、アーム７Ｂ、バケット７Ｃが、互いにピン結合されている。作業装置７は、シリンダ７Ｄ〜７Ｆを伸長または縮小することによって俯仰動し、例えば土砂、岩石等の掘削作業や積込み作業を行う。

また、ブーム７Ａの基端部は、旋回フレーム５にピン結合されている。旋回フレーム５には、作業装置７の傾斜角度として、ブーム７Ａの傾斜角度（ブーム角）を検出するブーム角センサ７Ｇが設けられている。ブーム角センサ７Ｇは、後述のモニタ画像処理装置２８に接続され、ブーム角の検出結果を、モニタ画像処理装置２８に向けて出力する。

キャブ９は、オペレータＯＰが搭乗する運転室を画成する。キャブ９は、上部旋回体４の前側で左右方向の左側に配置されている。このため、キャブ９の右側には、作業装置７が隣合った状態で配置されている。

図３および図４に示すように、キャブ９は、前面部１０、後面部１１、左側面部１２、右側面部１３、天面部１４を備え、これらによって囲まれたボックス状に形成されている。また、キャブ９の下側には、床面と形成するフロア部材１５が設けられている。

前面部１０は、キャブ９の前後方向の前側に配置されている。前面部１０は、前面パネル１０Ａと、前面パネル１０Ａに取り付けられた前窓１０Ｂとを備えている。前窓１０Ｂは、例えば透明なガラス板を用いて上，下方向に延びる長方形の板状に形成されている。このため、キャブ９内に搭乗したオペレータＯＰは、前窓１０Ｂを通じて、前方を目視することができる。

後面部１１は、前面部１０と前後方向で対面している。後面部１１は、後面パネル１１Ａと、後面パネル１１Ａに取り付けられた後窓１１Ｂとを備えている。後窓１１Ｂは、例えば透明なガラス板を用いて長方形の板状に形成され、建屋カバー６よりも上側に配置されている。

左側面部１２は、キャブ９の左右方向の左側に配置されている。このとき、左側面部１２は、右側面部１３に比べて左右方向で作業装置７から離れた位置に配置されている。左側面部１２は、左側面パネル１２Ａと、左側面パネル１２Ａの前側に設けられた乗降口１２Ｂと、乗降口１２Ｂを開，閉するためのドア１２Ｃとを備えている。オペレータＯＰは、ドア１２Ｃを開くことにより、乗降口１２Ｂを通じてキャブ９内に乗り降りする。

右側面部１３は、キャブ９の左右方向の右側に配置されている。このとき、右側面部１３は、左側面部１２に比べて左右方向で作業装置７に近い位置に配置されている。左側面部１２と右側面部１３とは、前面部１０および後面部１１を挟んで左右方向で対面している。右側面部１３は、右側面パネル１３Ａと、右側面パネル１３Ａの上下方向の中間部から上側に亘る範囲に設けられた右窓１３Ｂとを備えている。右窓１３Ｂは、例えば透明なガラス板を用いて板状に形成されている。

前面部１０と左側面部１２とが交わる角隅部には左前ピラー１６が形成され、前面部１０と右側面部１３とが交わる角隅部には右前ピラー１７が形成されている。また、後面部１１と左側面部１２とが交わる角隅部には左後ピラー１８が形成され、後面部１１と右側面部１３とが交わる角隅部には右後ピラー１９が形成されている。左側面部１２の前後方向の中間位置にはセンタピラー２０が形成されている。センタピラー２０には、ヒンジ２０Ａを介してドア１２Ｃが開，閉可能に取り付けられている。

キャブ９内には、オペレータＯＰが着座する運転席２１が設けられる。これに加えて、キャブ９には、油圧ショベル１の走行動作、作業動作および旋回動作をオペレータＯＰが操作するための操作装置２２〜２４が設けられている。具体的には、キャブ９内には、運転席２１の周囲に位置して、操作レバー、操作ペダル等からなる走行操作装置２２と、操作レバー等からなる旋回操作装置２３と、操作レバー等からなる作業操作装置２４とが設けられている。

走行操作装置２２は、例えば運転席２１の前側に配置されている。また、旋回操作装置２３は、例えば運転席２１の左側に配置された操作レバーのうち前後方向の操作部分が該当する。さらに、作業操作装置２４は、運転席２１の左側に配置された操作レバーのうち左右方向の操作部分（アーム操作）と、運転席２１の右側に配置された操作レバーのうち前後方向の操作部分（ブーム操作）と左右方向の操作部分（バケット操作）とが該当する。なお、操作レバーの操作方向と旋回動作や作業動作との関係は、前述したものに限らず、油圧ショベル１の仕様等に応じて適宜設定される。

ここで、操作装置２２〜２４には、これらの操作量（レバー操作量ＯＡ）を検出する操作量センサ２２Ａ〜２４Ａがそれぞれ設けられている。これらの操作量センサ２２Ａ〜２４Ａは、例えば下部走行体２の走行操作、上部旋回体４の旋回操作、作業装置７の俯仰動操作（掘削操作）等のような車体の操作状態を検出する車体操作状態検出装置を構成している。

具体的には、操作量センサ２２Ａ〜２４Ａは、コントロールバルブ（図示せず）のパイロット圧を検出するパイロット圧センサによって構成されている。この場合、コントロールバルブは、走行操作装置２２によるパイロット圧に応じて、走行用の油圧モータに対する圧油の供給と排出を切り換える。コントロールバルブは、旋回操作装置２３によるパイロット圧に応じて、旋回装置３の油圧モータに対する圧油の供給と排出を切り換える。コントロールバルブは、作業操作装置２４によるパイロット圧に応じて、シリンダ７Ｄ〜７Ｆに対する圧油の供給と排出を切り換える。このため、操作量センサ２２Ａ〜２４Ａは、操作装置２２〜２４によるパイロット圧を検出することによって、走行動作、旋回動作、作業動作を検出する。なお、操作量センサ２２Ａ〜２４Ａは、パイロット圧センサに限らず、例えば操作装置２２〜２４の操作位置を検出する位置センサ等でもよい。

図２および図５に示すように、カメラ２５〜２７は、上部旋回体４に設けられ、前側風景、後側風景および左右方向で作業装置７を挟んでキャブ９とは反対側の風景を撮影する。即ち、カメラ２５〜２７は、上部旋回体４の前方から後方に亘る範囲で右側の車外風景を撮影する。

具体的には、前側カメラ２５は、上部旋回体４の前部右側に設けられ、キャブ９内に着座したオペレータＯＰから見て、主として右前方の風景を撮影する。これにより、前側カメラ２５は、前側視界Ｖ1に応じた前側カメラ画像を出力する。

右側カメラ２６は、上部旋回体４の右側に設けられ、キャブ９内に着座したオペレータＯＰから見て、主として右側の風景を撮影する。即ち、右側カメラ２６は、上部旋回体４のうち左右方向でキャブ９が設けられた左側とは反対側（右側）の風景を撮影する。これにより、右側カメラ２６は、右側視界Ｖ2に応じた右側カメラ画像を出力する。

後側カメラ２７は、上部旋回体４の後方に設けられ、キャブ９内に着座したオペレータＯＰから見て、主として後方の風景を撮影する。これにより、後側カメラ２７は、後側視界Ｖ3に応じた後側カメラ画像を出力する。

カメラ２５〜２７は、運転席２１に着座したオペレータＯＰから死角になる車外風景を撮影する。カメラ２５〜２７は、例えばビデオカメラ等によって構成され、動画または連続的な静止画が撮影可能である。カメラ２５〜２７は、モニタ画像処理装置２８に接続され、それぞれが撮影した風景の画像信号を、モニタ画像処理装置２８に向けて出力する。

モニタ画像処理装置２８は、カメラ２５〜２７と後述のモニタ装置３１とに接続されている。モニタ画像処理装置２８は、例えばマイクロコンピュータによって構成され、カメラ２５〜２７によって撮影した車外風景に基づいて、オペレータＯＰの死角部分を含む風景画像を生成し、モニタ装置３１に出力する。具体的には、モニタ画像処理装置２８は、３台のカメラ２５〜２７によって撮影された３方向の画像を合成して、例えばオペレータＯＰから見て上部旋回体４の右側で視野角が１８０°近くまで広がった合成画像ＣＩを生成する（図６参照）。図６は、上部旋回体４の右側に土砂ＥＳを運搬するダンプトラックＤＴが配置されたときの合成画像ＣＩの一例を示している。このとき、合成画像ＣＩの視界Ｖ0は、前側視界Ｖ1、右側視界Ｖ2および後側視界Ｖ3を合わせたものになっている。なお、複数の画像の合成には、例えば特開２０１５−１５５２７号公報等に開示された各種のビデオモザイキング技術を用いることができる。

また、モニタ画像処理装置２８は、操作量センサ２２Ａ〜２４Ａ、ブーム角センサ７Ｇ、手元側画像操作装置２９、情報処理装置３０にも接続されている。モニタ画像処理装置２８は、画像切換え装置を備え、後述の画像切換え処理のプログラムを実行する。具体的には、モニタ画像処理装置２８は、操作量センサ２２Ａ〜２４Ａからの信号に基づいて、油圧ショベル１の作業状態を判別し、作業状態に応じて合成画像ＣＩの一部を抽出する。これにより、モニタ画像処理装置２８は、走行動作を行うときに表示する走行用画面３５と、作業動作を行うときに表示する作業用画面３６と、旋回動作を行うときに表示する旋回用画面３７とを生成する。

これに加えて、モニタ画像処理装置２８は、例えば油圧ショベル１の停止状態等のように、作業動作、旋回動作、走行動作のいずれにも該当しないときに表示する標準画面３４を生成する。この標準画面３４は、合成画像ＣＩ全部でもよく、合成画像ＣＩの一部を抽出したものでもよく、合成画像ＣＩの範囲内でオペレータＯＰによって任意に設定可能である。そして、モニタ画像処理装置２８は、油圧ショベル１の作業状態に応じて、これらの画面３４〜３７のうちいずれか１つを選択的にモニタ装置３１に表示し、モニタ装置３１に表示する画面を切り換える。

モニタ画像処理装置２８は、車外風景に対して死角を作り出す部材を、オペレータＯＰの操作または作業状態に基づいて、モニタ装置３１の画面に表示させることができる。具体的には、モニタ画像処理装置２８は、右前ピラー１７、右後ピラー１９、ブーム７Ａの位置と大きさを把握し、これらの像を表示画面中に合成する。このとき、右前ピラー１７の像ＩＭfと右後ピラー１９の像ＩＭrは、例えばその外形に沿った破線を用いて表示される。また、ブーム７Ａの像ＩＭbは、例えばその外形に沿った破線を用いて表示され、または、半透明な影を用いて表示される。これらの像ＩＭf，ＩＭr，ＩＭbを表示するか否かは、オペレータＯＰが手元側画像操作装置２９やモニタ装置３１表面のタッチパネル３２を操作することによって、設定することができる。ブーム７Ａの像ＩＭbは、ブーム角センサ７Ｇによるブーム角の検出結果に基づいて、実際のブーム７Ａの俯仰動に応じて回動変位する。

また、モニタ画像処理装置２８には、油圧ショベル１を駆動するに際して補助的な各種の情報が情報処理装置３０から入力される。情報処理装置３０からの入力には、例えば操作装置２３，２４のガイダンス情報と、作業現場の地図情報と、作業当日を含めた作業全般の日程を示す作業工程表と、監督者からの作業指示内容とが含まれる。このため、モニタ画像処理装置２８は、情報処理装置３０からの各種の情報に基づいて、補助画面３４Ａ〜３７Ａを生成し、これらの補助画面３４Ａ〜３７Ａをモニタ装置３１の画面上に表示させることができる。

手元側画像操作装置２９は、モニタ装置３１に表示される標準画面３４の画像を操作する。図３に示すように、手元側画像操作装置２９は、運転席２１よりもモニタ装置３１に近い位置に配置されている。具体的には、手元側画像操作装置２９は、例えば運転席２１の右側に位置するコンソールボックス等に取り付けられている。手元側画像操作装置２９は、表示領域選択ボタン２９Ａ、死角対象物表示選択ボタン２９Ｂ、補助情報表示選択ボタン２９Ｃおよび固定ＯＮ／ＯＦＦボタン２９Ｄを備える。

表示領域選択ボタン２９Ａは、合成画像ＣＩの範囲で、モニタ装置３１の標準画面３４に表示する画像の大きさや領域を選択する。オペレータＯＰは、表示領域選択ボタン２９Ａを操作することによって、例えば肉眼視同等の範囲、肉眼視同等の範囲に右前ピラー１７による死角を含む前方部分を追加した範囲、肉眼視同等の範囲に右後ピラー１９による死角を含む後方部分を追加した範囲、肉眼視同等の範囲に２本のピラー１７，１９による死角を含む範囲、合成画像ＣＩの範囲内で任意に設定した範囲等を選択することができる。これにより、表示領域選択ボタン２９Ａは、オペレータＯＰの意思に応じた視野範囲の画像をモニタ装置３１に表示させることができる。

死角対象物表示選択ボタン２９Ｂは、モニタ装置３１の標準画面３４に死角対象物を表示するか否かを選択する。具体的には、死角対象物表示選択ボタン２９Ｂは、オペレータＯＰの操作によって、右前ピラー１７、右後ピラー１９、ブーム７Ａのうち表示するものを選択する。これにより、死角対象物表示選択ボタン２９Ｂによって選択されなかったものは、標準画面３４から消去される。このため、死角を作り出す右前ピラー１７、右後ピラー１９、ブーム７Ａのうち全てを表示することもでき、全てを消去することもできる。これらの表示と非表示は、オペレータＯＰが意思に応じて、任意に選択することができる。なお、死角対象物には、右前ピラー１７、右後ピラー１９、ブーム７Ａに加えて、上部旋回体４の右側車体部分を加えてもよい。

補助情報表示選択ボタン２９Ｃは、モニタ装置３１の標準画面３４に補助画面３４Ａを表示するか否かを選択する。具体的には、補助情報表示選択ボタン２９Ｃは、オペレータＯＰの操作によって、補助画面３４Ａの表示が選択されると、モニタ装置３１の標準画面３４には補助画面３４Ａが表示される。一方、補助情報表示選択ボタン２９Ｃは、オペレータＯＰの操作によって、補助画面３４Ａの非表示が選択されると、モニタ装置３１の標準画面３４から補助画面３４Ａは消去されると共に、再表示ボタン３８が表示される。この状態で、オペレータＯＰが再表示ボタン３８を操作すると、補助画面３４Ａは非表示状態から表示状態に切り換わる。

なお、補助画面３４Ａの非表示状態で、補助情報表示選択ボタン２９Ｃによって補助画面３４Ａの表示を選択したときに、補助画面３４Ａを再表示してもよい。また、手元側画像操作装置２９は、補助情報表示選択ボタン２９Ｃとは別個に再表示ボタンを備えてもよい。

固定ＯＮ／ＯＦＦボタン２９Ｄは、モニタ装置３１の標準画面３４を固定するか、作業状態に応じて切り換えるかを選択する。具体的には、固定ＯＮ／ＯＦＦボタン２９Ｄは、オペレータＯＰの操作によって、「固定ＯＮ」に設定されると、モニタ装置３１を標準画面３４に固定する。これにより、油圧ショベル１の作業状態が走行動作、旋回動作、作業動作のいずれかに切り換わっても、モニタ装置３１には標準画面３４が表示された状態になり、走行用画面３５、作業用画面３６、旋回用画面３７に切り換わることはない。

一方、固定ＯＮ／ＯＦＦボタン２９Ｄは、オペレータＯＰの操作によって、「固定ＯＦＦ」に設定されると、作業状態に応じてモニタ装置３１が標準画面３４から切り換わるのを許可する。これにより、油圧ショベル１の作業状態が走行動作、旋回動作、作業動作のいずれかに切り換わると、モニタ装置３１は、作業状態に応じて標準画面３４から走行用画面３５、作業用画面３６、旋回用画面３７のいずれかに切り換わる。

モニタ装置３１は、モニタ画像処理装置２８に接続され、カメラ２５〜２７が撮影した死角風景を表示する。モニタ装置３１は、キャブ９の右窓１３Ｂに重ね合わせた状態で右側面部１３に取り付けられている。モニタ装置３１は、例えば液晶パネルのように薄型の表示装置によって構成されている。図９ないし図１６に示すように、モニタ装置３１は、スタート画面３３、標準画面３４、走行用画面３５、作業用画面３６、旋回用画面３７を有する。モニタ装置３１は、モニタ画像処理装置２８によって表示画面が制御され、スタート画面３３、標準画面３４、走行用画面３５、作業用画面３６、旋回用画面３７のいずれかが表示される。

図９に示すように、スタート画面３３は、各種の初期設定を行うための画面である。このため、スタート画面３３は、例えば車両の起動時にモニタ装置３１に表示される。モニタ装置３１は、タッチパネル３２を備え、表示領域選択ボタン３２Ａ、死角対象物表示選択ボタン３２Ｂ、補助情報表示選択ボタン３２Ｃ、固定ＯＮ／ＯＦＦボタン３２Ｄを有する。表示領域選択ボタン３２Ａ、死角対象物表示選択ボタン３２Ｂ、補助情報表示選択ボタン３２Ｃ、固定ＯＮ／ＯＦＦボタン３２Ｄは、表示領域選択ボタン２９Ａ、死角対象物表示選択ボタン２９Ｂ、補助情報表示選択ボタン２９Ｃ、固定ＯＮ／ＯＦＦボタン２９Ｄと同じ機能をそれぞれ有する。これらのボタン３２Ａ〜３２Ｄは、スタート画面３３に表示される。なお、スタート画面３３は、車両の起動時に常に表示される必要はない。例えばオペレータＯＰが設定開始スイッチ（図示せず）等を操作して、各種の設定を希望するときだけ、スタート画面３３がモニタ装置３１に表示されてもよい。

図１０に示すように、標準画面３４は、例えば車両の停止時のように、走行動作、旋回動作、作業動作のいずれにも該当しないときに、モニタ装置３１に表示される画面である。標準画面３４は、初期状態では肉眼視同等の画像となっている。但し、標準画面３４は、肉眼視同等の画像に限らず、表示領域選択ボタン２９Ａ，３２Ａを操作することによって、合成画像ＣＩ内でオペレータＯＰが希望する任意の範囲の画像とすることができる。また、標準画面３４では、死角対象物表示選択ボタン２９Ｂ，３２Ｂによって、死角対象物である右前ピラー１７、右後ピラー１９、ブーム７Ａの全部または一部を表示することができ、これら全部を非表示にすることもできる。

図１１および図１２に示すように、走行用画面３５は、車両を走行動作させたときに、モニタ装置３１に表示される画面である。走行動作では、車両の進行方向前側の状況を把握する必要がある。このため、走行用画面３５は、右窓１３Ｂを肉眼視したときの視野Ｖsに比べて、視野Ｖtを進行方向前側に拡大させた画像になっている。

図１２は、図６に示す合成画像ＣＩの一例に応じた走行用画面３５を示している。この走行用画面３５には、上部旋回体４の右側でブーム７Ａの死角に位置するダンプトラックＤＴが表示される。これに加えて、走行用画面３５には、右前ピラー１７の死角に位置する土砂ＥＳも含めて、上部旋回体４の右前側の風景も併せて表示される。走行用画面３５には、死角対象物であるブーム７Ａの像ＩＭbおよびピラー１７，１９の像ＩＭf，ＩＭrが、その外形に沿った破線を用いて表示される。

図１３および図１４に示すように、作業用画面３６は、車両を作業動作させたときに、モニタ装置３１に表示される画面である。具体的には、例えば掘削作業、積込み作業等のように、作業装置７を俯仰動させたときに、作業用画面３６は表示される。車両を作業動作させたときには、作業装置７の動作状況を把握する必要がある。このため、作業用画面３６は、車外風景中に作業装置７の位置を明示した画像となっている。作業用画面３６は、例えば右窓１３Ｂを肉眼視したときの視野Ｖsと同等の視野Ｖoに応じた画像になっている。

図１４は、図６に示す合成画像ＣＩの一例に応じた作業用画面３６を示している。この作業用画面３６には、上部旋回体４の右側でブーム７Ａの死角に位置するダンプトラックＤＴが表示される。これに加えて、作業用画面３６には、死角対象物である作業装置７のブーム７Ａの像ＩＭbが半透明な状態で表示される。他の死角対象物であるピラー１７，１９の像ＩＭf，ＩＭrは、その外形に沿った破線を用いて、作業用画面３６に表示される。

図１５および図１６に示すように、旋回用画面３７は、車両を旋回動作させたときに、モニタ装置３１に表示される画面である。具体的には、車両を右旋回させたときに、旋回用画面３７は表示される。車両を右旋回させるときには、上部旋回体４の右後方の状況を把握する必要がある。このため、旋回用画面３７は、右窓１３Ｂを肉眼視したときの視野Ｖsに比べて、視野Ｖrを旋回方向の前方となる右後側に拡大させた画像になっている。

図１６は、図６に示す合成画像ＣＩの一例に応じた旋回用画面３７を示している。この旋回用画面３７には、上部旋回体４の右側でブーム７Ａの死角に位置するダンプトラックＤＴが表示される。これに加えて、旋回用画面３７には、右後ピラー１９の死角に位置する土砂ＥＳも含めて、上部旋回体４の右後側の風景も併せて表示される。旋回用画面３７には、死角対象物であるブーム７Ａの像ＩＭbおよびピラー１７，１９の像ＩＭf，ＩＭrが、その外形に沿った破線を用いて表示される。

次に、モニタ画像処理装置２８が実行する画像切換え処理のプログラムについて、図７、図９ないし図１６を用いて説明する。

例えばイグニションキー等によって車両を起動すると、画像処理プログラムが起動する。ステップ１では、モニタ装置３１にスタート画面３３を表示する（図９参照）。ステップ２では、標準画面設定処理を実行し、オペレータＯＰの要望に応じて標準画面３４を設定する。具体的には、標準画面設定処理では、合成画像ＣＩ内で表示する画像の大きさや範囲、死角対象物の表示の有無、標準画面３４を固定するか否かを設定する。

続くステップ３では、標準画面３４が固定されているか否かを判定する。ステップ３で「ＹＥＳ」と判定したときには、標準画面３４が固定された状態となっているので、ステップ４に移行して、固定状態表示部３９を用いて、固定ボタンが「ＯＮ」状態である旨をモニタ装置３１に表示する。続くステップ５では、図１０に示す標準画面３４をモニタ装置３１に表示し、ステップ３以降を繰り返す。

一方、ステップ３で「ＮＯ」と判定したときには、標準画面３４は固定されておらず、標準画面３４からの切り換えが許可された状態になっている。このため、ステップ６に移行して、固定状態表示部３９を用いて、固定ボタンが「ＯＦＦ」状態である旨をモニタ装置３１に表示する（図１０参照）。

続くステップ７では、車両が走行状態か否かを判定する。具体的には、操作量センサ２２Ａの検出信号に基づいて、走行操作装置２２によるパイロット圧が一定時間以上に亘って所定のしきい値を超えたか否かによって、走行動作しているか否かを判定する。なお、走行動作を判定するための一定時間およびパイロット圧のしきい値は、誤検出を抑制できる範囲で適宜設定される。

ステップ７で「ＹＥＳ」と判定したときには、車両は走行状態になっている。このため、ステップ８に移行して、走行用画面３５をモニタ装置３１に表示する（図１１および図１２参照）。これにより、モニタ装置３１には、肉眼視同等となる上部旋回体４の右側の車外風景に、進行方向前方の車外風景を加えた画像が表示される。ステップ８が終了すると、ステップ３以降を繰り返す。

ステップ７で「ＮＯ」と判定したときには、車両は走行しておらず、下部走行体２は停止している。このため、ステップ９に移行して、車両が作業状態か否かを判定する。具体的には、操作量センサ２４Ａの検出信号に基づいて、作業操作装置２４によるパイロット圧が一定時間以上に亘って所定のしきい値を超えたか否かによって、作業動作しているか否か、即ち作業装置７が俯仰動しているか否かを判定する。なお、作業動作を判定するための一定時間およびパイロット圧のしきい値は、誤検出を抑制できる範囲で適宜設定される。

ステップ９で「ＹＥＳ」と判定したときには、車両は作業状態になっており、作業装置７が駆動して、掘削作業等が行われている。このため、ステップ１０に移行して、作業用画面３６をモニタ装置３１に表示する（図１３および図１４参照）。これにより、モニタ装置３１には、肉眼視同等となる上部旋回体４の右側の車外風景に加えて、ブーム７Ａの像ＩＭbによって作業装置７の位置が明示された状態の画像が表示される。ステップ１０が終了すると、ステップ３以降を繰り返す。

ステップ９で「ＮＯ」と判定したときには、作業装置７は停止している。このため、ステップ１１に移行して、車両が旋回状態か否かを判定する。具体的には、操作量センサ２３Ａの検出信号に基づいて、旋回操作装置２３によるパイロット圧が一定時間以上に亘って所定のしきい値を超えたか否かによって、上部旋回体４が旋回動作しているか否かを判定する。ここで、上部旋回体４は右旋回と左旋回が可能であるが、ステップ１１では、キャブ９が作業装置７側に向けて移動するように、上部旋回体４が右旋回しているか否かを判定する。なお、旋回動作を判定するための一定時間およびパイロット圧のしきい値は、誤検出を抑制できる範囲で適宜設定される。

ステップ１１で「ＹＥＳ」と判定したときには、車両は旋回状態になっており、旋回装置３が駆動して、上部旋回体４が右旋回している。このため、ステップ１２に移行して、旋回用画面３７をモニタ装置３１に表示する（図１５および図１６参照）。これにより、モニタ装置３１には、肉眼視同等となる上部旋回体４の右側の車外風景に、旋回方向の前方となる右後側の車外風景を加えた画像が表示される。ステップ１２が終了すると、ステップ３以降を繰り返す。

ステップ１１で「ＮＯ」と判定したときには、油圧ショベル１は走行動作、作業動作、旋回動作のいずれも行っていない。このため、ステップ１３に移行して、標準画面３４をモニタ装置３１に表示し、ステップ３以降を繰り返す。

なお、上述の画像切換え処理では、走行動作、作業動作、旋回動作の順番で判定するものとしたが、これらの判定順序は適宜入れ換えてもよい。従って、例えば旋回ブーム上げ動作のように、作業動作と旋回動作とを同時に行う複合動作では、作業用画面３６と旋回用画面３７とのうちいずれの画面を表示してもよい。この点は、走行動作に作業動作や旋回動作が複合されたときでも同様である。また、例えば旋回ブーム上げ動作では、旋回ブーム上げ動作用の画面として、旋回用画面３７に作業装置７の位置を明示した画像を表示してもよい。即ち、各種の複合動作では、複合動作専用の画面を表示してもよい。

次に、図７中の標準画面設定処理について、図８および図９を用いて説明する。

ステップ２１では、表示領域選択処理を行う。このとき、オペレータＯＰは、表示領域選択ボタン２９Ａ，３２Ａを用いて、合成画像ＣＩの範囲で、モニタ装置３１の標準画面３４に表示する画像の大きさや領域を選択する。これにより、オペレータＯＰは、標準画面３４に表示する画像として、合成画像ＣＩの全部または一部を選択することができる。

続くステップ２２では、死角対象物表示選択処理を行う。このとき、オペレータＯＰは、死角対象物表示選択ボタン２９Ｂ，３２Ｂを用いて、モニタ装置３１の標準画面３４に死角対象物を表示するか否かを選択する。即ち、ステップ２２では、死角対象物となる右前ピラー１７、右後ピラー１９、ブーム７Ａの像ＩＭf，ＩＭr，ＩＭbを表示するか否か選択する。このとき、右前ピラー１７、右後ピラー１９、ブーム７Ａの像ＩＭf，ＩＭr，ＩＭbは、これら全部の表示を選択することもでき、例えばブーム７Ａの像ＩＭbだけのように、一部だけの表示を選択することもできる。また、右前ピラー１７、右後ピラー１９、ブーム７Ａの像ＩＭf，ＩＭr，ＩＭbは、これら全部の非表示を選択することもできる。

続くステップ２３では、補助情報表示選択処理を行う。このとき、オペレータＯＰは、補助情報表示選択ボタン２９Ｃ，３２Ｃを用いて、モニタ装置３１の標準画面３４に補助画面３４Ａを表示するか否かを選択する。これにより、車外風景の全体を確認したときには、補助画面３４Ａを消去して、車外風景の画像をモニタ装置３１全体に表示することができる。一方、各種の情報を閲覧したいときには、補助画面３４Ａを表示させることができる。

続くステップ２４では、画面固定選択処理を行う。このとき、オペレータＯＰは、固定ＯＮ／ＯＦＦボタン２９Ｄ，３２Ｄを用いて、モニタ装置３１の標準画面３４を固定するか否かを選択する。例えば作業状態に応じた視野の変更を希望しないときには、標準画面３４を固定する。これにより、モニタ装置３１には、作業状態が変化したときでも、例えば肉眼視同等となった標準画面３４を継続して表示させることができる。一方、標準画面３４を固定しないときには、作業状態に応じてモニタ装置３１に表示する画面を切り換えることができる。

ステップ２４が終了すると、標準画面３４の設定が終了したので、リターンする。なお、表示領域選択処理、死角対象物表示選択処理、補助情報表示選択処理、画面固定選択処理には、処理順序の優劣はない。このため、これらの処理順序は適宜入れ換えてもよい。

本実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、次に、この油圧ショベル１の動作について、図９ないし図１６を用いて説明する。

まず、オペレータＯＰは、キャブ９に搭乗して運転席２１に着座する。この状態で油圧ショベル１を起動すると、モニタ装置３１には、図９に示すスタート画面３３が表示される。このスタート画面では、オペレータＯＰは、標準画面３４を設定する。具体的には、オペレータＯＰは、合成画像ＣＩ内で表示する画像の大きさや範囲、死角対象物の表示の有無、標準画面３４を固定するか否かを設定する。

標準画面３４の設定が終了すると、モニタ装置３１は、スタート画面３３から標準画面３４に切り換わる（図１０参照）。標準画面３４では、オペレータＯＰの希望に応じた車外風景が表示される。また、標準画面３４を非固定の状態にすると、油圧ショベル１の作業状態に応じて、モニタ装置３１に表示される画面が切り換わる。標準画面３４が非固定の場合では、油圧ショベル１の作業状態に応じて、標準画面３４、走行用画面３５、作業用画面３６、旋回用画面３７のうちいずれか１つの画面がモニタ装置３１に表示される。

例えば、オペレータＯＰが走行操作装置２２を操作すると、油圧ショベル１は走行動作し、例えばキャブ９の前方に向けて前進する。このとき、モニタ装置３１には、図１２に示す走行用画面３５が表示される。図１１および図１２に示すように、走行用画面３５は、肉眼視同等となる上部旋回体４の右側の車外風景に、進行方向前方の車外風景を加えた画像となっている。このため、オペレータＯＰは、モニタ装置３１の走行用画面３５を目視することによって、作業装置７等の死角の範囲内を含めて進行方向前側の障害物を把握することができる。

また、走行用画面３５には、補助画面３５Ａとして、例えば作業現場の地図が表示される。これにより、オペレータＯＰは、例えば地形、障害物の有無等のような作業現場の状況を把握しながら、油圧ショベル１を移動させることができる。なお、走行用画面３５の補助画面３５Ａは、標準画面３４の補助画面３４Ａと同様に、表示の有無、表示位置、表示の大きさ等がスタート画面３３で変更可能としてもよい。

一方、オペレータＯＰが作業操作装置２４を操作すると、油圧ショベル１は作業動作し、作業装置７は俯仰動する。このとき、モニタ装置３１には、図１４に示す作業用画面３６が表示される。図１３および図１４に示すように、作業用画面３６は、肉眼視同等となる上部旋回体４の右側の車外風景に加えて、半透明なブーム７Ａの像ＩＭbによって作業装置７の位置が明示された状態の画像となっている。このため、オペレータＯＰは、モニタ装置３１の作業用画面３６を目視することによって、作業装置７の動作状況を把握することができる。

また、作業用画面３６には、補助画面３６Ａとして、例えば掘削作業を行うときの掘削形状の図面や法面作業を行うときの法面形状の図面等が表示される。これにより、オペレータＯＰは、作業内容を把握しながら、作業装置７を動作させることができる。なお、作業用画面３６の補助画面３６Ａは、標準画面３４の補助画面３４Ａと同様に、表示の有無、表示位置、表示の大きさ等がスタート画面３３で変更可能としてもよい。

さらに、オペレータＯＰが旋回操作装置２３を操作すると、油圧ショベル１は旋回動作し、例えば上部旋回体４は右旋回する。このとき、モニタ装置３１には、図１６に示す旋回用画面３７が表示される。図１５および図１６に示すように、旋回用画面３７は、肉眼視同等となる上部旋回体４の右側の車外風景に、旋回方向の前方となる右後側の車外風景を加えた画像となっている。このため、オペレータＯＰは、モニタ装置３１の旋回用画面３７を目視することによって、旋回方向前側の障害物を把握することができる。

また、旋回用画面３７には、補助画面３７Ａとして、例えば操作レバーの傾転方向と旋回方向の関係とを示す操作装置２３，２４の操作パターンが表示される。これにより、オペレータＯＰは、操作パターンが車両毎に異なるときでも、旋回操作の方法を容易に把握することができる。なお、旋回用画面３７の補助画面３７Ａは、標準画面３４の補助画面３４Ａと同様に、表示の有無、表示位置、表示の大きさ等がスタート画面３３で変更可能としてもよい。

かくして、本実施の形態では、モニタ画像処理装置２８（モニタ制御装置）は、モニタ装置３１に表示する画像が変更可能な画像切換え処理を実行する。これにより、オペレータＯＰの視界と同一サイズの風景に限らず、例えば右前ピラー１７を超えて前方に視界が拡大した画像、または、右後ピラー１９を超えて後方に視界が拡大した画像をモニタ装置３１に表示することができる。これに加えて、ピラー１７，１９部分の死角をなくした画像をモニタ装置３１に表示することができる。このため、オペレータＯＰの操作または作業状況に応じた画像を、モニタ装置３１に表示することができる。

また、画像切換え処理（画像切換え装置）では、操作装置２２〜２４の操作状態に応じて、モニタ装置３１に表示する画像をそれぞれ切り換える。このため、モニタ画像処理装置２８は、操作装置２２〜２４の操作状態に応じて、走行動作と、旋回動作と、作業動作とのうちいずれの作業状態であるかを把握することができる。この結果、画像切換え処理では、操作装置２２〜２４の操作状態に応じて、自動的にモニタ装置３１の画像を切り換えることができ、作業状態に応じた画像をモニタ装置３１に表示することができる。

さらに、画像切換え処理では、走行動作と、旋回動作と、作業動作とに応じて、モニタ装置３１に表示する画像をそれぞれ切り換える。このため、走行動作するときには、モニタ画像処理装置２８は、上部旋回体４の前側風景を含む走行用画面３５をモニタ装置３１に表示する。これにより、進行方向前側に視野Ｖtが拡大した走行用画面３５をモニタ装置３１に表示することができ、オペレータＯＰは、モニタ装置３１を目視することによって、進行方向前側の対象物を視認することができる。

一方、旋回動作（右旋回動作）するときには、モニタ画像処理装置２８は、上部旋回体４の後側風景を含む旋回用画面３７をモニタ装置３１に表示する。このため、旋回方向前側に視野Ｖrが拡大した旋回用画面３７をモニタ装置３１に表示することができ、オペレータＯＰは、モニタ装置３１を目視することによって、旋回方向前側となる右後側の対象物を視認することができる。

さらに、作業動作するときには、モニタ画像処理装置２８は、作業装置７の像ＩＭbを含む作業用画面３６をモニタ装置３１に表示する。このため、車外風景中に作業装置７（ブーム７Ａ）の像ＩＭbを加えた作業用画面３６をモニタ装置３１に表示することができ、オペレータＯＰは、モニタ装置３１を目視することによって、車外の状況に加えて、作業装置７の動作を把握することができる。

モニタ画像処理装置２８は、モニタ装置３１に車外風景とは異なる補助画面３４Ａ〜３７Ａを表示する。このため、補助画面３４Ａ〜３７Ａには、例えば作業現場の地図、法面画像等のように作業を補助する画面を表示することができ、補助画面３４Ａ〜３７Ａを省いた場合に比べて、作業効率を高めることができる。これに加えて、モニタ装置３１には、作業を補助する補助画面３４Ａ〜３７Ａと併せて、監督者からの指示内容が記載された追加の補助画面を表示することもできる。

なお、実施の形態では、モニタ画像処理装置２８は、３台のカメラ２５〜２７の撮影画像を用いて、標準画面３４、走行用画面３５、旋回用画面３７、作業用画面３６を生成するものとした。本発明はこれに限らず、モニタ画像処理装置２８は、例えば１台または２台のカメラの撮影画像を用いて、各種の画面を生成してもよく、４台以上のカメラの撮影画像を用いて、各種の画面を生成してもよい。

実施の形態では、画像切換え処理では、走行動作、作業動作および旋回動作の３つの動作に応じて、モニタ装置３１に表示する画面を切り換えるものとした。本発明はこれに限らず、例えば走行動作、作業動作、旋回動作のうちいずれか１つまたは２つの動作に応じて、モニタ装置３１に表示する画面を切り換える構成としてもよい。

また、走行動作、作業動作および旋回動作の３つの動作に限らず、例えば吊荷動作を追加してもよい。この吊荷動作では、作業装置７の動作を把握するために、モニタ装置３１には、作業用画面３６と同様な吊荷用画面が表示される。これに加えて、吊荷用画面には、補助画面として、例えば操作装置２２〜２４の操作パターンや作業範囲と吊荷荷重の一覧が表示される。

さらに、走行動作は、前進動作と後進動作との２つの動作に分けてもよい。この場合、例えば前進用画面では、視野が前側に拡大した画像を表示し、後進用画面では、視野が後側に拡大した画像を表示してもよい。

同様に、旋回動作は、右旋回動作と左旋回動作との２つの動作に分けてもよい。この場合、例えば右旋回用画面では、視野が後側に拡大した画像を表示し、左旋回用画面では、視野が前側に拡大した画像や肉眼視同等の画像を表示してもよい。

実施の形態では、作業用画面３６では、肉眼視と同等の画像を表示するものとした。本発明はこれに限らず、作業用画面３６では、例えば右前ピラー１７および右後ピラー１９の死角部分まで視野を拡大した画像を表示してもよく、標準画面３４と同様に合成画像ＣＩから抽出した任意範囲の画像を表示してもよい。同様に、走行用画面３５および旋回用画面３７でも、オペレータＯＰの要求に応じて、合成画像ＣＩから抽出した任意範囲の画像を表示してもよい。

実施の形態では、作業用画面３６には、死角対象物である作業装置７のブーム７Ａの像ＩＭbが表示されるものとした。本発明はこれに限らず、作業用画面３６には、アーム７Ｂ、バケット７Ｃを含めて作業装置７全体の像が表示されてもよい。この場合、モニタ画像処理装置２８には、作業装置７の姿勢検出器として、ブーム角センサ７Ｇに加えて、アーム角センサ、バケット角センサが接続される。モニタ画像処理装置２８は、これらのセンサから出力される傾斜角の検出結果に基づいて、ブーム７Ａ、アーム７Ｂおよびバケット７Ｃの位置を特定し、作業装置７全体の像を作業用画面３６に表示させる。同様に、走行用画面３５、旋回用画面３７にも、作業装置７全体の像が表示されてもよい。

実施の形態では、標準画面３４は、標準画面設定処理でオペレータＯＰが設定した画面とした。本発明はこれに限らず、例えば標準画面３４が表示された状態でモニタ装置３１の画面をタップすることによって、標準画面設定処理が起動してもよい。また、モニタ装置３１の画面（タッチパネル３２）をフリックやスワイプすることによって、モニタ装置３１に表示される車外風景の方向や範囲を、オペレータＯＰの操作に応じて変更してもよい。同様に、モニタ装置３１の画面等を操作することによって、モニタ装置３１に表示される車外風景を拡大または縮小する構成としてもよい。

実施の形態では、作業装置７の左側にキャブ９を設け、キャブ９内の右側面部１３にモニタ装置３１を設けるものとした。本発明はこれに限らず、キャブ９内の前面部１０や後面部１１にモニタ装置３１を設けてもよいし、例えば作業装置の右側にキャブを設け、キャブ内の左側面部にモニタ装置を設けてもよい。また、キャブ９内にモニタ装置３１を複数個設置してもよい。

モニタ装置３１は、キャブ９内の右側面パネル１３Ａに固定的に取り付けられたものに限らず、例えば下側等に移動可能な構成としてもよい。この場合、右窓による肉眼視を希望するときには、モニタ装置３１を右側面パネル１３Ａの下側に移動させることができる。

モニタ装置３１は、液晶パネルに限らず、例えばプロジェクタとスクリーンとによって構成してもよい。この場合、モニタ装置を用いるときには、スクリーンによって右窓を塞ぎ、右窓による肉眼視を希望するときには、スクリーンをキャブの上側や後側に収容してもよい。また、モニタ装置は、電源ＯＦＦで透視可能な状態になってもよい。これにより、モニタ装置に電源が供給されない状態でも、キャブの右窓を通じて車外風景を目視確認することができる。

さらに、実施の形態では、建設機械としてクローラ式の油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばホイール式の下部走行体を備えた油圧ショベルに適用してもよく、台船に旋回体を取付けた浚渫作業用の油圧ショベル、地面に固定されたポストに旋回体が取付けられた定置式の油圧ショベル等に適用してもよい。さらに、例えば油圧クレーン等の他の建設機械にも広く適用できるものである。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体
４ 上部旋回体
７ 作業装置
９ キャブ
２１ 運転席
２２ 走行操作装置
２３ 旋回操作装置
２４ 作業操作装置
２５〜２７ カメラ
２８ モニタ画像処理装置（モニタ制御装置）
３１ モニタ装置
３４ 標準画面
３４Ａ，３５Ａ，３６Ａ，３７Ａ 補助画面
３５ 走行用画面
３６ 作業用画面
３７ 旋回用画面

Claims (6)

1. キャブと、前記キャブ内に設けられオペレータが着座する運転席と、前記運転席に着座した前記オペレータから死角になる車外風景を撮影するカメラと、前記カメラに接続されたモニタ制御装置と、前記モニタ制御装置に接続され前記カメラが撮影した死角風景を表示するモニタ装置とを備えた建設機械において、
   前記モニタ制御装置は、前記オペレータの操作または作業状態に応じて、前記モニタ装置に表示する画像が変更可能な画像切換え装置を備えたことを特徴とする建設機械。
2. 下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられた作業装置とをさらに備え、
   前記画像切換え装置は、前記下部走行体を走行させる走行動作と、前記作業装置を駆動させる作業動作と、前記上部旋回体を旋回させる旋回動作とに応じて、前記モニタ装置に表示する画像をそれぞれ切り換えてなる請求項１に記載の建設機械。
3. 前記キャブには、前記走行動作、前記作業動作および前記旋回動作を前記オペレータが操作するための操作装置を設け、
   前記画像切換え装置は、前記操作装置の操作状態に応じて、前記モニタ装置に表示する画像をそれぞれ切り換えてなる請求項２に記載の建設機械。
4. 前記モニタ制御装置は、前記モニタ装置に前記車外風景以外の補助画面を表示してなる請求項１ないし３のいずれかに記載の建設機械。
5. 前記画像切換え装置は、前記走行動作のときに前記上部旋回体の前側風景を含む走行用画面を前記モニタ装置に表示し、前記旋回動作のときに前記上部旋回体の後側風景を含む旋回用画面を前記モニタ装置に表示してなる請求項２または３に記載の建設機械。
6. 前記画像切換え装置は、前記作業動作のときに前記作業装置の像を含む作業用画面を前記モニタ装置に表示してなる請求項２，３または５に記載の建設機械。

Images