JP4694032B2

JP4694032B2 - 作業機械の表示装置

Info

Publication number: JP4694032B2
Application number: JP2001135401A
Authority: JP
Inventors: 一明伊達
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2021-05-02
Also published as: JP2002327470A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機械の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械を操作するオペレータは、建設機械の作業エリア内に障害物や人が存在しないことを確認し、安全性を確保してから操作する必要がある。また建設機械には運転状態を表示するモニタパネルが設けられている。
【０００３】
そこで建設機械では、作業エリア内の画像を撮像するカメラを設け、カメラによって撮像された画像をモニタパネルに表示するようにしている。すなわちオペレータ自身の判断で、モニタパネルの表示画面が、運転状態を表示する通常の表示画面からカメラの撮像画像に切り換えられる。
【０００４】
そこでカメラの撮像画像に障害物や人が映っていた場合には、オペレータによって直ちに作業が中断される。一方オペレータによってカメラ撮像画像に障害物や人が映っていないことが確認されると再び作業が再開される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来技術によればモニタパネルの表示画面はオペレータ自身の判断で通常の運転状態表示画面からカメラ撮像画像に切り換えられる。このため、従来の建設機械ではオペレータ自身の判断で切換操作をしなければならず負担が掛かるという問題が生じていた。しかも危険な状況であるか否かはオペレータ自身の判断に依るため、危険な状況でないにもかかわらず表示画面が通常の運転状態表示画面からカメラ撮像画像に切り換えられたり危険な状況であるにもかかわらず表示画面が通常の運転状態表示画面のままでカメラ撮像画像に切り換えられなかったりすることがある。このためモニタパネルの表示画面を有効かつ適切に使用できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、作業機械の作業中に作業エリア内の画像を撮像して表示する際に、オペレータの負担を軽減することを解決課題とする。また本発明はモニタパネルの表示画面を有効かつ適切に使用することを解決課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用、効果】
第１発明では、
作業機械の所定箇所に、当該作業機械に対して一定エリア内に存在する物体を検出する少なくとも一つの近接センサを、設けるとともに、
前記近接センサに対応して、当該近接センサの検出エリア内の画像を撮像する撮像手段を設け、
前記近接センサによって作業機械に対して一定エリア内に存在する物体が検出された場合に、当該近接センサに対応する撮像手段で撮像される画像を、表示器に表示すること
を特徴としている。
【０００８】
第１発明を図１を参照して説明する。
【０００９】
第１発明によれば、近接センサ１ｄ（１ａ、１ｂ、１ｃ）によって作業機械３に対して一定エリアＥ4（Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3、）内に存在する物体が検出された場合に、近接センサ１ｄ（１ａ、１ｂ、１ｃ）に対応する撮像手段４ｄ（４ａ、４ｂ、４ｃ）で撮像される画像が、自動的に表示器２０に表示される。
【００１０】
したがって第１発明によれば、作業機械の作業中に作業エリア内の画像を撮像して表示させる際に、オペレータが切換操作しなくても済むので、オペレータの負担を軽減することができる。
【００１１】
第２発明では、
作業機械の状態を表示するモニタパネルを、当該作業機械に搭載した作業機械の表示装置において、
前記作業機械の所定箇所に、当該作業機械に対して一定エリア内に存在する物体を検出する少なくとも一つの近接センサを設けるとともに、
前記近接センサに対応して、当該近接センサの検出エリア内の画像を撮像する撮像手段を設け、
前記近接センサによって作業機械に対して一定エリア内に存在する物体が検出された場合に、当該近接センサに対応する撮像手段で撮像される画像を、モニタパネルの表示画面に表示すること
を特徴としている。
【００１２】
第２発明を図１を参照して説明する。
【００１３】
第２発明によれば、近接センサ１ｄ（１ａ、１ｂ、１ｃ）によって作業機械３に対して一定エリアＥ4（Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3、）内に存在する物体が検出された場合に、近接センサ１ｄ（１ａ、１ｂ、１ｃ）に対応する撮像手段４ｄ（４ａ、４ｂ、４ｃ）で撮像される画像が、自動的にモニタパネル２０の表示画面２１に表示される。
【００１４】
したがって第２発明によれば、第１発明と同様の効果が得られる。
【００１５】
また第２発明によれば、モニタパネル２０に、作業機械の運転状態が表示されている場合において、近接センサ１ｄで一定エリアＥ4内に物体が存在していることが検出されると、運転状態表示画面の全部または一部が、撮像手段４ｄによる撮像画像に切り換えられる。このためモニタパネルの表示画面を有効かつ適切に使用することができる。また既存のモニタパネル２０に、撮像手段４ｄで撮像される画像を表示させることができるので、撮像手段４ｄで撮像される画像を表示するための新たなモニタパネル２０を用意する必要がない。このため第２発明によればスペースをとらずに済む。
【００１６】
また第３発明では、第１発明または第２発明において、
前記作業機械には、
旋回体が設けられているものとしている。
【００１７】
第３発明によれば、作業機械に旋回体が設けられている。したがって旋回体上に運転室があればオペレータの視界に作業エリア内の障害物や人が入らない場合がある。また、旋回動作前の時点で旋回体の例えば後方側に障害物や人が存在しなくても、旋回中に障害物や人が入り込み旋回体とこれら障害物や人とが衝突するおそれがある。しかし、これらのような場合でも、第３発明では撮像手段で撮像される画像を介して作業エリア内の障害物や人を事前に、確実に監視することができるので、衝突事故を未然に防止し、より安全性を向上させることができる。
【００１８】
また第３発明では、第１発明または第２発明と同様の効果が得られる。
【００１９】
また第４発明では、第１発明または第２発明において、
前記表示器または前記モニタパネルの表示画面に、前記撮像手段の撮像画像とともに、前記作業機械に対する前記近接センサの検出エリアの相対位置を、表示するものとしている。
【００２０】
第４発明では、オペレータが、表示器またはモニタパネルの表示画面によって、撮像手段で撮像される画像の監視だけでなく、作業機械に対する近接センサの検出エリアの相対位置の確認も同時に行うことができる。
【００２１】
また第４発明では、第１発明または第２発明と同様の効果が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る作業機械の表示装置について説明する。
【００２３】
なお、本実施形態では作業機械として建設機械の油圧ショベルを想定している。
【００２４】
図１は本発明の実施形態に係る油圧ショベル３を上面からみた図である。図１は近接センサ１ａ〜１ｄ、ＣＣＤカメラ４ａ〜４ｄ、モニタパネル２０の配設位置を示すとともに、油圧ショベル３に対する近接センサ１ａ〜１ｄの検出エリアＥ1〜Ｅ4の相対位置を示している。なお図１中で上側を油圧ショベル３の旋回体３ａの前方側とし、図１中で下側を油圧ショベル３の旋回体３ａの後方側とする。
【００２５】
近接センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、オペレータの視界に入らない障害物や人を検出できるように油圧ショベル３の旋回体３ａの後方側にフラッシャーランプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに対応して複数設けられている。
【００２６】
近接センサ１ａ〜１ｄは、例えば超音波が物体に向けて発射されてから、物体によって反射されて戻るまでの時間に基づいて、近接センサ１ａ〜１ｄから物体までの距離を求め、この距離が所定の距離以下である場合に検出エリアＥ1〜Ｅ4内に物体が存在していることを検出する。
【００２７】
近接センサ１ａは、油圧ショベル３に対して一定エリアＥ1内に存在する物体を検出する。近接センサ１ｂは、油圧ショベル３に対して一定エリアＥ2内に存在する物体を検出する。近接センサ１ｃは、油圧ショベル３に対して一定エリアＥ3内に存在する物体を検出する。近接センサ１ｄは、油圧ショベル３に対して一定エリアＥ4内に存在する物体を検出する。
【００２８】
ＣＣＤカメラ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、近接センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、およびフラッシャーランプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに対応して、油圧ショベル３の旋回体３ａの後方側に複数設けられている。
【００２９】
ＣＣＤカメラ４ａは、近接センサ１ａの検出エリアＥ1内の画像を撮像する。ＣＣＤカメラ４ｂは、近接センサ１ｂの検出エリアＥ2内の画像を撮像する。ＣＣＤカメラ４ｃは、近接センサ１ｃの検出エリアＥ3内の画像を撮像する。ＣＣＤカメラ４ｄは、近接センサ１ｄの検出エリアＥ4内の画像を撮像する。
【００３０】
なお、ＣＣＤカメラ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、検出エリアＥ1、Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4内の画像を検出エリアＥ1とＥ2、Ｅ2とＥ3、Ｅ3とＥ4が各々重なるようにして撮像する。
【００３１】
モニタパネル２０は、油圧ショベル３の運転室８内に搭載されている。
【００３２】
図２は本発明の実施形態に係る油圧ショベルの表示装置を示すブロック図である。なお図２において、前述の図１と同一の構成要素には同一の符号を付しており、これらの構成要素の説明については適宜省略する。
【００３３】
図２に示すように実施形態の表示装置９は、大きくは近接センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、ＣＣＤカメラ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、スイッチャ５と、モニタコントローラ６と、通信用コントローラ７と、モニタパネル２０と、指紋照合ユニット１０と、車体コントローラ１６とから構成されている。
【００３４】
指紋照合ユニット１０は、コネクタ１４とコネクタ１５とが接続されることにより、モニタコントローラ６との間で各種データ及び各種信号の送受信が可能となる。
【００３５】
指紋照合ユニット１０には、センサ部１１と、データ記憶部１２と、指紋照合部１３とが設けられている。
【００３６】
センサ部１１ではオペレータの指の指紋のデータが検出される。
【００３７】
データ記憶部１２には、オペレータの指紋のデータが予め記憶されている。
【００３８】
指紋照合部１０では、センサ部１１で検出された指紋データと、データ記憶部１２で記憶されている指紋データとを照合する処理が行われる。
【００３９】
指紋の照合処理は、モニタパネル２０の表示画面２１の表示にしたがい進められる。
【００４０】
照合の結果、両指紋データが一致していると判断されると、指紋照合ユニット１０からモニタコントローラ６へ「照合ＯＫ信号」が送信される。
【００４１】
近接センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、油圧ショベル３に対して一定エリアＥ1、Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4内に物体が存在していることが検出されると、検出信号Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4をスイッチャ５にそれぞれ送信する。
【００４２】
ＣＣＤカメラ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、近接センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの検出エリアＥ1、Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4内で撮像した画像Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4をスイッチャ５にそれぞれ送信する。撮像画像Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4は動画像であっても静止画像であってもよい。
【００４３】
検出信号Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4は撮像信号Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4にそれぞれ対応している。
【００４４】
スイッチャ５は、検出信号Ｓ1が受信されると撮像信号Ｖ1を選択してモニタコントローラ６に送信し、同様に検出信号Ｓ2が受信されると撮像信号Ｖ2を選択してモニタコントローラ６に送信し、同様に検出信号Ｓ3が受信されると撮像信号Ｖ3を選択してモニタコントローラ６に送信し、同様に検出信号Ｓ4が受信されると撮像信号Ｖ4を選択してモニタコントローラ６に送信する。
【００４５】
モニタパネル２３の表示画面２１上にはタッチスイッチ２３が配置されている。
【００４６】
モニタコントローラ６は、モニタパネル２０の表示画面２１の遷移を制御する。
【００４７】
モニタコントローラ６は、指紋照合ユニット１０から照合ＯＫ信号が入力されることを条件として、モニタパネル２０の表示画面２１を、図３に示す「通常画面」に遷移させる。
【００４８】
車体コントローラ１６にはセンサ群１７とアクチュエータ群１１７が接続されている。車体コントローラ１６はセンサ群１７で検出された信号を取り込むとともにアクチュエータ群１１７に駆動指令信号を出力する。
【００４９】
センサ群１７の検出信号は、油圧ショベル３の状態を示す車体状態信号として車体コントローラ１６からモニタコントローラ６に送信される。モニタコントローラ１６は車体状態信号を、モニタパネル２０に送信する。
【００５０】
このため図３に示すように表示画面２１の「通常画面」の状態表示エリア１８には、油圧ショベル３の状態が表示される。
【００５１】
また図３に示す表示画面２１の「通常画面」のタッチスイッチ２３が操作されると、対応する制御信号Ｋがモニタパネル２０からモニタコントローラ６に送信される。さらにモニタコントローラ６から車体コントローラ１６に制御信号Ｋが送信され、車体コントローラ１６は制御信号Ｋに応じてアクチュエータ群１１７を駆動制御する。
スイッチャ５を介して撮像信号Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4のうちの何れかがモニタコントローラ６で受信されると、この撮像信号はモニタコントローラ６からモニタパネル２０に送信されるとともに通信用コントローラ７に送信される。
【００５２】
また近接センサ１ａ〜１ｄで検出信号Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4が出力されると、この検出信号はスイッチャ５、モニタコントローラ６を介してモニタパネル２０に送信される。
【００５３】
通信用コントローラ７は、受信された撮像信号Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4を油圧ショベル３外に設置されたサーバ装置に送信する。
【００５４】
つぎに上述した表示装置９の動作について説明する。
【００５５】
近接センサ１ａ〜１ｄから検出信号Ｓ1〜Ｓ4のいずれもが出力されていない状態では、図３に示すように、モニタパネル２０の表示画面２１は「通常画面」に維持されている。この「通常画面」上の状態表示エリア１８を視認することでオペレータは油圧ショベル３の車体内の状態を監視できるとともに、タッチスイッチ２３を操作することで油圧ショベル３の走行体や旋回体３ａ等を作動させることができる。
【００５６】
そこでたとえば近接センサ４ｄから検出信号Ｓ4が出力されると、この検出信号Ｓ4がモニタパネル２０に入力される。以下の処理は他の検出信号Ｓ1〜Ｓ3が出力されている場合も同様であるので検出信号Ｓ4を代表させて説明する。モニタパネル２０に検出信号Ｓ4が入力されるに応じて、モニタパネル２０の表示画面２１上には、図４に示すようにサブウインドウ２２が表示される。つまり表示画面２１は図３に示す「通常画面」から図４に示す「異常画面」に切り換えられる。
【００５７】
図４に示すようにサブウインドウ２２は、図３に示す状態表示エリア１８を覆うとともに、タッチスイッチ２３から外れた位置に配置される。
【００５８】
サブウィンドウ２２は、検出表示部２４と、撮像画像表示部２５とから成っている。
【００５９】
検出表示部２４には、油圧ショベル３の概略上面を表示する表示部２４ａと、検出エリアＥ1〜Ｅ4を表示する表示部２４ｂと、確認スイッチ２４ｃとから成っている。また撮像画像表示部２５は撮像画像Ｖ1〜Ｖ4を表示する表示部である。
【００６０】
近接センサ１ｄから検出信号Ｓ4が出力されている場合には、撮像信号Ｖ4がモニタパネル２０に入力されている。このため、この撮像信号Ｖ4に基づいて、サブウィンドウ２２の撮像画像表示部２５には、検出エリアＥ4内の撮像画像が表示される。
【００６１】
一方、サブウィンドウ２２の検出表示部２４の検出エリア表示部２４ｂには、検出信号Ｓ4に基づいて、近接センサ１ｄの検出エリアＥ4が表示される。検出エリアＥ4は背景色と識別できる色相、色彩、明度によって表示される。
【００６２】
したがってオペレータは、この「異常画面」上で、異常が発生した検出エリアＥ4内を監視できるとともに、異常が発生した方向、位置つまり油圧ショベル３に対する検出エリアＥ4の相対位置を確認することができる。
【００６３】
またこの実施形態によればサブウインドウ２２はタッチスイッチ２３から外れているため、この「異常画面」上においても図３に示す「通常画面」と同様に油圧ショベル３を制御することが可能となる。
【００６４】
安全が確認されると、検出表示部２４上の確認スイッチ２４ｃが押される。確認スイッチ２４ｃが押されることに応じて、サブウィンドウ２２が表示画面２１上から消去されて、図３に示す「通常画面」に戻される。
【００６５】
また撮像信号Ｖ4は、前述したように通信用コントローラ７を介して油圧ショベル３外のサーバ装置に送信されている。サーバ装置の表示装置の表示画面には、撮像信号Ｖ4に対応する撮像画像が表示される。
【００６６】
ここで、油圧ショベル３は、人目の届かない場所や時間帯に放置されて監視することができない場合、盗難のおそれがある。そこでサーバ装置を、例えば警備会社や警察署に設置すれば、油圧ショベル３が人目の届かない場所や時間帯に放置されたとしても常に油圧ショベル３を監視することができる。
【００６７】
したがって本実施形態では、近接センサ１ｄの検出エリアＥ4内で撮像した画像のデータを油圧ショベル３外に設置されたサーバ装置に送信することにより表示装置９を盗難防止装置としても使用することができる。
【００６８】
以上のように、本実施形態によれば、近接センサ１ｄによって油圧ショベル３に対して一定エリアＥ4内に存在する人が検出された場合に、近接センサ１ｄに対応するＣＣＤカメラ４ｄで撮像される画像が、自動的にモニタパネル２０に表示される。
【００６９】
したがって本実施形態では、油圧ショベル３の作業中に作業エリア内の画像を撮像して表示させる際に、オペレータが切換操作しなくても済むので、オペレータの負担を軽減することができる。
【００７０】
また本実施形態では、「通常画面」を表示するモニタパネル２０を、「異常画面」を表示する表示器と兼用しているので、別途に新たな表示器を用意する必要がない。このため油圧ショベル３の小さなスペースに機器を配置することができる。また近接センサ１ｄで一定エリアＥ4内に物体が存在していることが検出された場合のみに、モニタパネル２０の「通常画面」を「異常画面」に切り換えるようにしているので、モニタパネル２０の表示画面２１を有効かつ適切に使用することができる。なお図４では表示画面２１上でタッチスイッチ２３を外してサブウインドウ２２を配置しているが、表示画面２１の全体をサブウインドウ２２に相当する画面にしてもよい。
【００７１】
また本実施形態では、油圧ショベル３に旋回体３ａが設けられている。したがって図１に示すように運転室８からの視界が旋回体３ａに遮られて作業エリアＥ4内の障害物や人を直接視認することができない場合がある。また、旋回動作前の時点で旋回体３ａの後方側に障害物や人が存在しなくても、旋回中に障害物や人が入り込み旋回体３ａとこれら障害物や人とが衝突するおそれがある。
【００７２】
しかし、これらのような場合でも、ＣＣＤカメラ４ｄで撮像される画像を介して作業エリアＥ4内の障害物や人を事前に、確実に監視することができるので、衝突事故を未然に防止し、より安全性を向上させることができる。
【００７３】
なお本実施形態では、近接センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを、油圧ショベル３の旋回体３ａの後方側に設けているが、オペレータの視界に入らない障害物や人を検出できる位置であれば油圧ショベル３の如何なる箇所に設けてもよい。
【００７４】
また、近接センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、例えばドップラー効果による周波数変化を検出する超音波センサで構成してもよい。
【００７５】
なお、本実施形態では、近接センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを、複数設けているが、一つだけ設けるようにしてもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、ＣＣＤカメラ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを、複数設けているが、一つだけ設けるようにしてもよい。
【００７７】
ＣＣＤカメラを一つだけ設ける場合、近接センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄから送信された検出信号Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4に対応してＣＣＤカメラが検出エリアＥ1、Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4の方に向くようにＣＣＤカメラの撮影角度を変えるようにしてもよい。
【００７８】
なお、本実施形態では、スイッチャ５によって選択された撮像信号Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4のうちの何れかを、モニタコントローラ６で設定時間毎に静止画像データにして通信用コントローラ７に逐次送信するようにしてもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、確認スイッチ２４ｃが押されてから、選択された撮像信号Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4の何れかを通信用コントローラ７に受信して油圧ショベル３外に設置されたサーバ装置に送信するようにしてもよい。
【００８０】
なお、本実施形態では、サブウィンドウ２２の撮像画像表示部２５に、一つの検出エリアＥ4で撮像した画像を表示しているが、撮像画像表示部２５を分割して複数の検出エリアで撮像した画像を表示してもよい。
【００８１】
また、本実施形態では、一つの検出エリア表示部２４ｂを一つの近接センサ１ｄの検出エリアＥ4に対応して表示しているが、複数の検出エリア表示部を複数の近接センサの検出エリアに対応して表示してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る油圧ショベルを上面からみた図である。
【図２】図２は本発明の実施形態に係る油圧ショベルの表示装置を示すブロック図である。
【図３】図３はモニタパネルの表示画面の表示例を示す図である。
【図４】図４はモニタパネルの表示画面の表示例を示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…近接センサ
３…油圧ショベル
３ａ…旋回体
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…ＣＣＤカメラ
２０…モニタパネル

Claims

旋回体が設けられた作業機械の状態が通常画面として表示画面に表示されるモニタパネルを、当該作業機械に搭載した作業機械の表示装置において、
前記作業機械の所定箇所に、当該作業機械に対して一定エリア内に存在する物体を検出する少なくとも一つの近接センサを設けるとともに、
前記近接センサに対応して、当該近接センサの検出エリア内の画像を撮像する撮像手段を設け、
前記通常画面には、操作に応じて作業機械が作動するタッチスイッチが表示されており、
前記近接センサによって作業機械に対して一定エリア内に存在する物体が検出された場合に、前記通常画面の一部が切り換えられることにより、前記モニタパネルの表示画面が、前記通常画面から、当該近接センサに対応する撮像手段で撮像された画像が表示される異常画面に切り換えられ、前記異常画面では、前記タッチスイッチとともに、当該近接センサに対応する撮像手段で撮像された画像と、前記物体が検出された検出エリアの作業機械に対する相対位置が表示されること
を特徴とする作業機械の表示装置。