JP5364742B2 - Hydraulic excavator position guidance system and method for controlling position guidance system - Google Patents

Hydraulic excavator position guidance system and method for controlling position guidance system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position guidance system of a hydraulic shovel and a control method for the position guidance system capable of reducing a workload of an operator. <P>SOLUTION: In a position guidance system of a hydraulic shovel, a calculation section calculates an approaching/leaving determination distance (D1) which shows a distance between a target work object (70) and a reachable range of a work machine (2). The calculation section allows a guidance screen in a detail mode to be displayed on a display section when the approaching/leaving determination distance (D1) is equal to or less than a prescribed threshold. The calculation section also allows the guidance screen in a wide area mode showing a wider range than the detail mode to be displayed on the display section when the approaching/leaving determination distance (D1) is larger than the prescribed threshold. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、油圧ショベルの位置誘導システム及び位置誘導システムの制御方法に関する。   The present invention relates to a position guidance system for a hydraulic excavator and a control method for the position guidance system.

油圧ショベルなどの作業車両を、目標作業対象まで誘導する位置誘導システムが知られている。例えば、特許文献1に開示されている位置誘導システムは、3次元の設計地形を示す設計データを有している。また、GPSなどの位置計測手段によって、油圧ショベルの現在位置が検出される。位置誘導システムは、油圧ショベルの現在位置を示す案内画面を表示部に表示することによって、油圧ショベルを目標作業対象まで誘導する。   There is known a position guidance system that guides a work vehicle such as a hydraulic excavator to a target work target. For example, the position guidance system disclosed in Patent Document 1 has design data indicating a three-dimensional design landform. Further, the current position of the hydraulic excavator is detected by position measuring means such as GPS. The position guidance system guides the hydraulic excavator to the target work object by displaying a guidance screen indicating the current position of the hydraulic excavator on the display unit.

特開2002−195829号公報JP 2002-195829 A

油圧ショベルのオペレータにとって必要な案内画面は、油圧ショベルの状況によって異なる。例えば、油圧ショベルが目標作業対象から遠く離れた位置にいる場合には、広域モードの案内画面が好ましい。これにより、オペレータは、現在位置から目標作業対象までの移動経路を容易に確認することができる。また、油圧ショベルが目標作業対象に近接した位置にいる場合には、詳細モードの案内画面が好ましい。詳細モードの案内画面では、例えば、広域モードよりも縮尺の大きい設計地形など、より詳細な情報が表示される。これにより、オペレータは、作業を行うために最適な作業位置に油圧ショベルを精度よく移動させることができる。   The guidance screen required for the operator of the hydraulic excavator varies depending on the situation of the hydraulic excavator. For example, when the excavator is at a position far away from the target work target, a wide area mode guidance screen is preferable. Thereby, the operator can easily confirm the movement route from the current position to the target work target. Further, when the excavator is in a position close to the target work object, a guidance screen in the detailed mode is preferable. On the guidance screen in the detailed mode, for example, more detailed information such as a design terrain having a larger scale than that in the wide area mode is displayed. Thereby, the operator can move the hydraulic excavator with high accuracy to an optimum work position for performing work.

しかし、上述したような従来の位置誘導システムでは、案内画面の切換は、オペレータによって手動で行われている。すなわち、油圧ショベルを目標作業対象へ移動させるために、オペレータ自身が、必要な案内画面を選択する必要がある。このため、オペレータへの作業負担が大きい。   However, in the conventional position guidance system as described above, switching of the guidance screen is manually performed by an operator. That is, in order to move the excavator to the target work target, the operator himself / herself needs to select a necessary guidance screen. For this reason, the work burden on the operator is large.

本発明の課題は、オペレータへの作業負担を軽減することができる油圧ショベルの位置誘導システム及び位置誘導システムの制御方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a position guiding system for a hydraulic excavator and a method for controlling the position guiding system that can reduce the work burden on an operator.

本発明の第1の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムは、車両本体と、車両本体に取り付けられる作業機とを有する油圧ショベルを、作業エリア内の目標作業対象まで誘導する位置誘導システムである。位置誘導システムは、記憶部と、位置検出部と、表示部と、演算部とを備える。記憶部は、目標作業対象の位置を示す地形データと作業機のリーチ範囲を示す作業機データとを記憶する。位置検出部は、車両本体の現在位置を検出する。表示部は、油圧ショベルを目標作業対象まで案内するための案内画面を表示する。演算部は、地形データと車両本体の現在位置と作業機データとに基づいて、接近離れ判定距離を算出する。接近離れ判定距離は、目標作業対象と作業機のリーチ範囲との間の距離を示す。演算部は、接近離れ判定距離が所定の閾値以下であるときには詳細モードの案内画面を表示部に表示させる。また、演算部は、接近離れ判定距離が所定の閾値より大きいときには詳細モードよりも広範囲を示す広域モードの案内画面を表示部に表示させる。   A hydraulic excavator position guidance system according to a first aspect of the present invention is a position guidance system that guides a hydraulic excavator having a vehicle main body and a work implement attached to the vehicle main body to a target work target in a work area. . The position guidance system includes a storage unit, a position detection unit, a display unit, and a calculation unit. The storage unit stores terrain data indicating the position of the target work target and work machine data indicating the reach range of the work machine. The position detection unit detects the current position of the vehicle body. The display unit displays a guidance screen for guiding the excavator to the target work target. The calculation unit calculates the approach / separation determination distance based on the terrain data, the current position of the vehicle body, and the work machine data. The approach / separation determination distance indicates a distance between the target work target and the reach range of the work implement. The computing unit displays a guidance screen in the detailed mode on the display unit when the approach / separation determination distance is equal to or less than a predetermined threshold. In addition, when the approach / separation determination distance is greater than a predetermined threshold, the calculation unit causes the display unit to display a wide area mode guidance screen indicating a wider range than the detailed mode.

本発明の第2の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムは、第1の態様の油圧ショベルの位置誘導システムであって、作業機データは、作業機の最大リーチ長さを示すデータである。演算部は、地形データと車両本体の現在位置とから目標作業対象と車両本体との間の距離を算出する。そして、演算部は、目標作業対象と車両本体との間の距離から作業機の最大リーチ長さを引いた値を、接近離れ判定距離として算出する。   A hydraulic excavator position guidance system according to a second aspect of the present invention is the hydraulic excavator position guidance system according to the first aspect, and the work implement data is data indicating a maximum reach length of the work implement. The calculation unit calculates the distance between the target work target and the vehicle body from the topographic data and the current position of the vehicle body. Then, the calculation unit calculates a value obtained by subtracting the maximum reach length of the work implement from the distance between the target work target and the vehicle main body as the approach / separation determination distance.

本発明の第3の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムは、第1の態様の油圧ショベルの位置誘導システムであって、作業機データは、作業機が実際に届くことができる車両本体の周囲の作業可能範囲を示すデータである。演算部は、地形データと車両本体の現在位置とから目標作業対象と車両本体との間の距離を算出する。そして、演算部は、目標作業対象と車両本体との間の距離から、目標作業対象と車両本体とを結ぶ経路上における作業可能範囲の長さを引いた値を、接近離れ判定距離として算出する。   A hydraulic excavator position guidance system according to a third aspect of the present invention is the hydraulic excavator position guidance system according to the first aspect, and the work machine data is the circumference of the vehicle body that the work machine can actually reach. It is the data which shows the work possible range. The calculation unit calculates the distance between the target work target and the vehicle body from the topographic data and the current position of the vehicle body. Then, the calculation unit calculates a value obtained by subtracting the length of the workable range on the route connecting the target work target and the vehicle main body from the distance between the target work target and the vehicle main body as the approach / separation determination distance. .

本発明の第4の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムは、第1の態様の油圧ショベルの位置誘導システムであって、作業機データは、作業機の最大リーチ長さを示すデータである。演算部は、車両本体における作業機の取付位置を中心に最大リーチ長さを半径とする仮想円と目標作業対象との間の最短距離を、接近離れ判定距離として算出する。   A hydraulic excavator position guidance system according to a fourth aspect of the present invention is the hydraulic excavator position guidance system according to the first aspect, and the work implement data is data indicating a maximum reach length of the work implement. The calculation unit calculates the shortest distance between the virtual circle having the maximum reach length as a radius around the attachment position of the work implement in the vehicle body and the target work target as an approaching / separating determination distance.

本発明の第5の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムは、第1の態様の油圧ショベルの位置誘導システムであって、作業機データは、作業機が実際に届くことができる車両本体の周囲の作業可能範囲を示すデータである。演算部は、作業可能範囲と目標作業対象との間の最短距離を、接近離れ判定距離として算出する。   A hydraulic excavator position guidance system according to a fifth aspect of the present invention is the hydraulic excavator position guidance system according to the first aspect, in which the work implement data is around the vehicle body that the work implement can actually reach. It is the data which shows the work possible range. The calculation unit calculates the shortest distance between the workable range and the target work target as the approach / separation determination distance.

本発明の第6の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムは、第1から第5の態様のいずれかの位置誘導システムであって、目標作業対象は、三次元の設計地形を構成する複数の設計面から選択された目標面である。接近離れ判定距離の算出には、目標作業対象の位置として目標面上の最近接点が選択される。   The position guidance system for a hydraulic excavator according to a sixth aspect of the present invention is the position guidance system according to any one of the first to fifth aspects, wherein the target work object includes a plurality of pieces constituting a three-dimensional design landform. This is the target surface selected from the design surface. For calculating the approach / separation determination distance, the closest point on the target surface is selected as the position of the target work target.

本発明の第7の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムは、第1から第5の態様のいずれかの位置誘導システムであって、目標作業対象は、三次元の設計地形を構成する複数の設計面から選択された目標面である。接近離れ判定距離の算出には、目標作業対象の位置として目標面の外周辺上の最近接点が選択される。   A hydraulic excavator position guidance system according to a seventh aspect of the present invention is the position guidance system according to any one of the first to fifth aspects, wherein the target work object includes a plurality of pieces constituting a three-dimensional design landform. This is the target surface selected from the design surface. For the calculation of the approach / separation determination distance, the closest point on the outer periphery of the target surface is selected as the target work target position.

本発明の第8の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムは、第1から第7の態様のいずれかの位置誘導システムであって、広域モードの案内画面は、作業エリアと油圧ショベルの現在位置とを示す上面図を表示する。詳細モードの案内画面は、目標作業対象と油圧ショベルと作業機の作業可能範囲とを示す側面図と、作業エリアと油圧ショベルの現在位置とを示す上面図とを表示する。   The position guidance system for a hydraulic excavator according to an eighth aspect of the present invention is the position guidance system according to any one of the first to seventh aspects, wherein the guidance screen in the wide area mode includes the work area and the current position of the hydraulic excavator. The top view which shows is displayed. The detailed mode guide screen displays a side view showing the target work target, the excavator and the workable range of the work implement, and a top view showing the work area and the current position of the excavator.

本発明の第9の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムは、第1から第8の態様のいずれかの位置誘導システムであって、演算部は、接近離れ判定距離が所定の閾値より大きいと判定すると、接近判定閾値を所定の閾値として設定する。また、演算部は、接近離れ判定距離が所定の閾値以下であると判定すると、接近判定閾値よりも大きい離れ判定閾値を所定の閾値として設定する。   A hydraulic excavator position guidance system according to a ninth aspect of the present invention is the position guidance system according to any one of the first to eighth aspects, wherein the calculation unit has an approach / separation determination distance greater than a predetermined threshold value. If determined, the approach determination threshold is set as a predetermined threshold. Further, when the calculation unit determines that the approach / separation determination distance is equal to or smaller than the predetermined threshold, the calculation unit sets a separation determination threshold larger than the approach determination threshold as the predetermined threshold.

本発明の第10の態様に係る油圧ショベルは、請求項1から9のいずれかに記載の油圧ショベルの位置誘導システムを備える。   A hydraulic excavator according to a tenth aspect of the present invention includes the hydraulic excavator position guiding system according to any one of claims 1 to 9.

本発明の第11の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムの制御方法は、車両本体と車両本体に取り付けられる作業機とを有する油圧ショベルを、作業エリア内の目標作業対象まで誘導する位置誘導システムの制御方法である。位置誘導システムは、記憶部と、位置検出部と、表示部とを備える。記憶部は、目標作業対象の位置を示す地形データと作業機のリーチ範囲を示す作業機データとを記憶する。位置検出部は、車両本体の現在位置を検出する。表示部は、油圧ショベルを目標作業対象まで案内するための案内画面を表示する。位置誘導システムの制御方法は、次のステップを備える。ステップ1は、車両本体の現在位置を検出する。ステップ2は、地形データと車両本体の現在位置と作業機データとに基づいて、接近離れ判定距離を算出する。接近離れ判定距離は、目標作業対象と作業機のリーチ範囲との間の距離を示す。ステップ3は、接近離れ判定距離が所定の閾値以下であるときには詳細モードの案内画面を表示部に表示させる。ステップ4は、接近離れ判定距離が所定の閾値より大きいときには詳細モードよりも広範囲を示す広域モードの案内画面を表示部に表示させる。   A position control system for a hydraulic excavator position guidance system according to an eleventh aspect of the present invention guides a hydraulic excavator having a vehicle main body and a work implement attached to the vehicle main body to a target work target in a work area. This is a control method. The position guidance system includes a storage unit, a position detection unit, and a display unit. The storage unit stores terrain data indicating the position of the target work target and work machine data indicating the reach range of the work machine. The position detection unit detects the current position of the vehicle body. The display unit displays a guidance screen for guiding the excavator to the target work target. The method for controlling the position guidance system includes the following steps. Step 1 detects the current position of the vehicle body. Step 2 calculates the approach / separation determination distance based on the terrain data, the current position of the vehicle body, and the work equipment data. The approach / separation determination distance indicates a distance between the target work target and the reach range of the work implement. In step 3, when the approach / separation determination distance is equal to or smaller than a predetermined threshold, a guidance screen in the detailed mode is displayed on the display unit. In step 4, when the approaching / separating distance is larger than a predetermined threshold, a wide area mode guidance screen showing a wider area than the detailed mode is displayed on the display unit.

本発明の第1の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムでは、接近離れ判定距離に応じて、案内画面が広域モードと詳細モードとの間で自動的に切り換えられる。従って、油圧ショベルを目標作業対象へ移動させるときに、オペレータは自ら案内画面の切換を操作する必要が無い。これにより、オペレータへの作業負担が軽減される。また、接近離れ判定距離は、作業機のリーチ範囲が考慮された距離である。このため、目標作業対象に対して近づきすぎる前に、案内画面が詳細モードに切り換えられる。これにより、オペレータは、油圧ショベルの位置の微調整を容易に行うことができる。   In the position guide system for a hydraulic excavator according to the first aspect of the present invention, the guide screen is automatically switched between the wide area mode and the detailed mode in accordance with the approach / separation determination distance. Therefore, when moving the excavator to the target work target, the operator does not need to operate the switching of the guide screen by himself. This reduces the work burden on the operator. The approach / separation determination distance is a distance in which the reach range of the work implement is considered. For this reason, the guide screen is switched to the detailed mode before being too close to the target work target. As a result, the operator can easily finely adjust the position of the hydraulic excavator.

本発明の第2の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムでは、作業機のリーチ範囲を示す作業機データとして、最大リーチ長さが用いられる。これにより、接近離れ判定距離を簡易に算出することができる。   In the hydraulic excavator position guidance system according to the second aspect of the present invention, the maximum reach length is used as the work implement data indicating the reach range of the work implement. Thereby, the approach / separation determination distance can be easily calculated.

本発明の第3の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムでは、作業機のリーチ範囲を示す作業機データとして、作業機が実際に届くことができる車両本体の周囲の作業可能範囲を示すデータが用いられる。このため、作業に適した位置に油圧ショベルを容易に移動させることができる。   In the excavator position guidance system according to the third aspect of the present invention, as work implement data indicating the reach range of the work implement, data indicating a work possible range around the vehicle body that can be actually reached by the work implement is included. Used. For this reason, the excavator can be easily moved to a position suitable for work.

本発明の第4の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムでは、作業機の最大リーチ長さを半径とした仮想円と目標作業対象との間の最短距離が、接近離れ判定距離として算出される。これにより、接近離れ判定距離を簡易に算出することができる。   In the hydraulic excavator position guidance system according to the fourth aspect of the present invention, the shortest distance between the virtual circle having the radius of the maximum reach length of the work implement and the target work target is calculated as the approach / separation determination distance. . Thereby, the approach / separation determination distance can be easily calculated.

本発明の第5の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムでは、作業可能範囲と目標作業対象との間の最短距離が接近離れ判定距離として算出される。このため、作業に適した位置に油圧ショベルを容易に移動させることができる。   In the hydraulic excavator position guidance system according to the fifth aspect of the present invention, the shortest distance between the workable range and the target work target is calculated as the approach / separation determination distance. For this reason, the excavator can be easily moved to a position suitable for work.

本発明の第6の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムでは、目標面上の最近接点と作業機のリーチ範囲との間の距離が接近離れ判定距離として算出される。このため、目標面上の任意の位置から掘削等の作業を行う場合に、作業に適した位置に油圧ショベルを容易に移動させることができる。   In the excavator position guidance system according to the sixth aspect of the present invention, the distance between the closest point on the target surface and the reach range of the work implement is calculated as the approaching / separating determination distance. For this reason, when work such as excavation is performed from an arbitrary position on the target surface, the excavator can be easily moved to a position suitable for the work.

本発明の第7の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムでは、目標面の外周辺上の最近接点と作業機のリーチ範囲との間の距離が接近離れ判定距離として算出される。このため、目標面の外周辺上の位置から掘削等の作業を行う場合に、作業に適した位置に油圧ショベルを容易に移動させることができる。   In the excavator position guidance system according to the seventh aspect of the present invention, the distance between the closest point on the outer periphery of the target surface and the reach range of the work implement is calculated as the approaching / separating determination distance. For this reason, when work such as excavation is performed from a position on the outer periphery of the target surface, the excavator can be easily moved to a position suitable for the work.

本発明の第8の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムでは、広域モードの案内画面は、作業エリアと油圧ショベルの現在位置とを示す上面図を表示する。このため、オペレータは、広域走行モードの案内画面によって、油圧ショベルを目標作業対象の近くまで容易に移動させることができる。また、詳細モードの案内画面は、目標作業対象と油圧ショベルと作業機の作業可能範囲とを示す側面図と、作業エリアと油圧ショベルの現在位置とを示す上面図とを表示する。このため、オペレータは、詳細走行モードの案内画面により、油圧ショベルの位置の微調整を容易に行うことができる。   In the excavator position guidance system according to the eighth aspect of the present invention, the wide area mode guide screen displays a top view showing the work area and the current position of the excavator. For this reason, the operator can easily move the excavator to the vicinity of the target work object by the guidance screen in the wide-area traveling mode. The guidance screen in the detailed mode displays a side view showing the target work object, the excavator and the workable range of the work implement, and a top view showing the work area and the current position of the excavator. For this reason, the operator can easily finely adjust the position of the hydraulic excavator using the guidance screen in the detailed travel mode.

本発明の第9の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムでは、油圧ショベルの位置が目標作業対象から離れているときには、接近判定閾値が所定の閾値として用いられる。また、油圧ショベルの位置が目標作業対象に近接しているときには、接近判定閾値よりも大きい離れ判定閾値が所定の閾値として用いられる。このため、油圧ショベルの僅かな距離の移動によって、案内画面の切換が頻繁に繰り返されることが抑えられる。   In the excavator position guidance system according to the ninth aspect of the present invention, when the position of the excavator is away from the target work target, the approach determination threshold is used as the predetermined threshold. Further, when the position of the excavator is close to the target work target, a separation determination threshold value that is larger than the approach determination threshold value is used as the predetermined threshold value. For this reason, frequent switching of the guide screen due to the movement of the excavator by a small distance can be suppressed.

本発明の第10の態様に係る油圧ショベルでは、接近離れ判定距離に応じて、案内画面が広域モードと詳細モードとの間で自動的に切り換えられる。従って、油圧ショベルを目標作業対象へ移動させるときに、オペレータは自ら案内画面の切換を操作する必要が無い。これにより、オペレータへの作業負担が軽減される。また、接近離れ判定距離は、作業機のリーチ範囲が考慮された距離である。このため、目標作業対象に対して近づきすぎる前に、案内画面が詳細モードに切り換えられる。これにより、オペレータは、適切な作業位置への油圧ショベルの位置の微調整を容易に行うことができる。   In the hydraulic excavator according to the tenth aspect of the present invention, the guidance screen is automatically switched between the wide area mode and the detailed mode in accordance with the approach / separation determination distance. Therefore, when moving the excavator to the target work target, the operator does not need to operate the switching of the guide screen by himself. This reduces the work burden on the operator. The approach / separation determination distance is a distance in which the reach range of the work implement is considered. For this reason, the guide screen is switched to the detailed mode before being too close to the target work target. As a result, the operator can easily finely adjust the position of the hydraulic excavator to an appropriate work position.

本発明の第11の態様に係る油圧ショベルの位置誘導システムの制御方法では、接近離れ判定距離に応じて、案内画面が広域モードと詳細モードとの間で自動的に切り換えられる。従って、油圧ショベルを目標作業対象へ移動させるときに、オペレータは自ら案内画面の切換を操作する必要が無い。これにより、オペレータへの作業負担が軽減される。また、接近離れ判定距離は、作業機のリーチ範囲が考慮された距離である。このため、目標作業対象に対して近づきすぎる前に、案内画面が詳細モードに切り換えられる。これにより、オペレータは、油圧ショベルの位置の微調整を容易に行うことができる。   In the control method of the position guide system for a hydraulic excavator according to the eleventh aspect of the present invention, the guidance screen is automatically switched between the wide area mode and the detailed mode according to the approach / separation determination distance. Therefore, when moving the excavator to the target work target, the operator does not need to operate the switching of the guide screen by himself. This reduces the work burden on the operator. The approach / separation determination distance is a distance in which the reach range of the work implement is considered. For this reason, the guide screen is switched to the detailed mode before being too close to the target work target. As a result, the operator can easily finely adjust the position of the hydraulic excavator.

油圧ショベルの斜視図。The perspective view of a hydraulic excavator. 油圧ショベルの構成を模式的に示す図。The figure which shows the structure of a hydraulic excavator typically. 油圧ショベルが備える制御系の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control system with which a hydraulic excavator is provided. 設計地形データによって示される設計地形を示す図。The figure which shows the design topography shown by design topography data. 複数の案内画面の切換方法を示す図。The figure which shows the switching method of a some guidance screen. 広域走行モードの案内画面を示す図。The figure which shows the guidance screen of wide area driving mode. 第1画面切換キーによるポップアップ表示を示す図。The figure which shows the pop-up display by a 1st screen switching key. 詳細走行モードの案内画面を示す図。The figure which shows the guidance screen of detailed driving | running | working mode. バケットの先端の現在位置を求める方法を示す図。The figure which shows the method of calculating | requiring the present position of the front-end | tip of a bucket. 粗掘削モードの案内画面を示す図。The figure which shows the guidance screen of rough excavation mode. 繊細掘削モードの案内画面を示す図。The figure which shows the guidance screen of delicate excavation mode. 広域走行モードと詳細走行モードとの間での案内画面の切換制御のフロー。Flow of switching control of the guide screen between the wide area travel mode and the detailed travel mode. 接近離れ判定距離の算出方法を示す図。The figure which shows the calculation method of approach / separation determination distance. 掘削モードから走行モードへの案内画面の切換制御のフロー。Flow of guide screen switching control from excavation mode to travel mode. 他の実施形態において車両本体と目標面との最短距離を算出する方法を示す図。The figure which shows the method of calculating the shortest distance of a vehicle main body and a target surface in other embodiment. 接近離れ判定距離の算出方法の変形例1を示す図。The figure which shows the modification 1 of the calculation method of approach / separation determination distance. 接近離れ判定距離の算出方法の変形例2を示す図。The figure which shows the modification 2 of the calculation method of approach / separation determination distance. 接近離れ判定距離の算出方法の変形例3を示す図。The figure which shows the modification 3 of the calculation method of the approach / separation determination distance.

1.構成
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位置誘導システムについて説明する。図1は、位置誘導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、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。
1. Configuration 1-1. Hereinafter, an excavator position guiding system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a hydraulic excavator 100 on which a position guidance system is mounted. The excavator 100 includes a vehicle main body 1 and a work implement 2. The vehicle main body 1 includes an upper swing body 3, a cab 4, and a traveling device 5. The upper swing body 3 accommodates devices such as an engine and a hydraulic pump (not shown). The cab 4 is placed at the front of the upper swing body 3. A display input device 38 and an operation device 25 described later are arranged in the cab 4 (see FIG. 3). The traveling device 5 has crawler belts 5a and 5b, and the excavator 100 travels as the crawler belts 5a and 5b rotate.

作業機2は、車両本体1の前部に取り付けられており、ブーム6とアーム7とバケット8とブームシリンダ10とアームシリンダ11とバケットシリンダ12とを有する。ブーム6の基端部は、ブームピン13を介して車両本体1の前部に揺動可能に取り付けられている。アーム7の基端部は、アームピン14を介してブーム6の先端部に揺動可能に取り付けられている。アーム7の先端部には、バケットピン15を介してバケット8が揺動可能に取り付けられている。   The work machine 2 is attached to the front portion of the vehicle body 1 and includes a boom 6, an arm 7, a bucket 8, a boom cylinder 10, an arm cylinder 11, and a bucket cylinder 12. A base end portion of the boom 6 is swingably attached to a front portion of the vehicle main body 1 via a boom pin 13. A base end portion of the arm 7 is swingably attached to a tip end portion of the boom 6 via an arm pin 14. A bucket 8 is swingably attached to the tip of the arm 7 via a bucket pin 15.

図2は、油圧ショベル100の構成を模式的に示す図である。図2(a)は油圧ショベル100の側面図であり、図2(b)は油圧ショベル100の背面図である。図2(a)に示すように、ブーム6の長さ、すなわち、ブームピン13からアームピン14までの長さは、L1である。アーム7の長さ、すなわち、アームピン14からバケットピン15までの長さは、L2である。バケット8の長さ、すなわち、バケットピン15からバケット8のツースの先端までの長さは、L3である。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the configuration of the excavator 100. FIG. 2A is a side view of the excavator 100, and FIG. 2B is a rear view of the excavator 100. As shown in FIG. 2A, the length of the boom 6, that is, the length from the boom pin 13 to the arm pin 14 is L1. The length of the arm 7, that is, the length from the arm pin 14 to the bucket pin 15 is L2. The length of the bucket 8, that is, the length from the bucket pin 15 to the tip of the tooth of the bucket 8 is L3.

図1に示すブームシリンダ10とアームシリンダ11とバケットシリンダ12とは、それぞれ油圧によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ10はブーム6を駆動する。アームシリンダ11は、アーム7を駆動する。バケットシリンダ12は、バケット8を駆動する。ブームシリンダ10、アームシリンダ11、バケットシリンダ12などの油圧シリンダと図示しない油圧ポンプとの間には、比例制御弁37が配置されている(図3参照)。比例制御弁37が後述する作業機コントローラ26によって制御されることにより、油圧シリンダ10−12に供給される作動油の流量が制御される。これにより、油圧シリンダ10−12の動作が制御される。   The boom cylinder 10, the arm cylinder 11, and the bucket cylinder 12 shown in FIG. 1 are hydraulic cylinders that are driven by hydraulic pressure. The boom cylinder 10 drives the boom 6. The arm cylinder 11 drives the arm 7. The bucket cylinder 12 drives the bucket 8. A proportional control valve 37 is disposed between a hydraulic cylinder such as the boom cylinder 10, the arm cylinder 11, and the bucket cylinder 12 and a hydraulic pump (not shown) (see FIG. 3). The proportional control valve 37 is controlled by the work machine controller 26 described later, whereby the flow rate of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 10-12 is controlled. Thereby, the operation of the hydraulic cylinder 10-12 is controlled.

図2(a)に示すように、ブーム6とアーム7とバケット8には、それぞれ第1〜第3ストロークセンサ16−18が設けられている。第1ストロークセンサ16は、ブームシリンダ10のストローク長さを検出する。後述する位置誘導コントローラ39(図3参照)は、第1ストロークセンサ16が検出したブームシリンダ10のストローク長さから、後述する車両本体座標系のZa軸(図9参照)に対するブーム6の傾斜角θ1を算出する。第2ストロークセンサ17は、アームシリンダ11のストローク長さを検出する。位置誘導コントローラ39は、第2ストロークセンサ17が検出したアームシリンダ11のストローク長さから、ブーム6に対するアーム7の傾斜角θ2を算出する。第3ストロークセンサ18は、バケットシリンダ12のストローク長さを検出する。位置誘導コントローラ39は、第3ストロークセンサ18が検出したバケットシリンダ12のストローク長さから、アーム7に対するバケット8の傾斜角θ3を算出する。   As shown to Fig.2 (a), the boom 6, the arm 7, and the bucket 8 are provided with the 1st-3rd stroke sensors 16-18, respectively. The first stroke sensor 16 detects the stroke length of the boom cylinder 10. A position guidance controller 39 (see FIG. 3), which will be described later, determines the inclination angle of the boom 6 with respect to a Za axis (see FIG. 9) of the vehicle body coordinate system, which will be described later, from the stroke length of the boom cylinder 10 detected by the first stroke sensor 16. θ1 is calculated. The second stroke sensor 17 detects the stroke length of the arm cylinder 11. The position induction controller 39 calculates the inclination angle θ2 of the arm 7 with respect to the boom 6 from the stroke length of the arm cylinder 11 detected by the second stroke sensor 17. The third stroke sensor 18 detects the stroke length of the bucket cylinder 12. The position induction controller 39 calculates the inclination angle θ3 of the bucket 8 with respect to the arm 7 from the stroke length of the bucket cylinder 12 detected by the third stroke sensor 18.

車両本体1には、位置検出部19が備えられている。位置検出部19は、油圧ショベル100の現在位置を検出する。位置検出部19は、RTK−GNSS(Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite Systems、GNSSは全地球航法衛星システムをいう。)用の2つのアンテナ21,22(以下、「GNSSアンテナ21,22」と呼ぶ)と、3次元位置センサ23と、傾斜角センサ24とを有する。GNSSアンテナ21,22は、後述する車両本体座標系Xa−Ya−ZaのYa軸(図9参照)に沿って一定距離だけ離間して配置されている。GNSSアンテナ21,22で受信されたGNSS電波に応じた信号は3次元位置センサ23に入力される。3次元位置センサ23は、GNSSアンテナ21,22の設置位置P1,P2の位置を検出する。図2(b)に示すように、傾斜角センサ24は、重力方向(鉛直線)に対する車両本体1の車幅方向の傾斜角θ4(以下、「ロール角θ4」と呼ぶ)を検出する。   The vehicle main body 1 is provided with a position detection unit 19. The position detector 19 detects the current position of the excavator 100. The position detection unit 19 is called two antennas 21 and 22 (hereinafter referred to as “GNSS antennas 21 and 22”) for RTK-GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems, GNSS means a global navigation satellite system). ), A three-dimensional position sensor 23, and an inclination angle sensor 24. The GNSS antennas 21 and 22 are spaced apart from each other along a Ya axis (see FIG. 9) of a vehicle body coordinate system Xa-Ya-Za described later. A signal corresponding to the GNSS radio wave received by the GNSS antennas 21 and 22 is input to the three-dimensional position sensor 23. The three-dimensional position sensor 23 detects the positions of the installation positions P1, P2 of the GNSS antennas 21, 22. As shown in FIG. 2B, the inclination angle sensor 24 detects an inclination angle θ4 (hereinafter referred to as “roll angle θ4”) in the vehicle width direction of the vehicle body 1 with respect to the gravity direction (vertical line).

図3は、油圧ショベル100が備える制御系の構成を示すブロック図である。油圧ショベル100は、操作装置25と、作業機コントローラ26と、作業機制御装置27と、位置誘導システム28を備える。操作装置25は、作業機操作部材31と、作業機操作検出部32と、走行操作部材33と、走行操作検出部34とを有する。作業機操作部材31は、オペレータが作業機2を操作するための部材であり、例えば操作レバーである。作業機操作検出部32は、作業機操作部材31の操作内容を検出して、検出信号として作業機コントローラ26へ送る。走行操作部材33は、オペレータが油圧ショベル100の走行を操作するための部材であり、例えば操作レバーである。走行操作検出部34は、走行操作部材33の操作内容を検出して、検出信号として作業機コントローラ26へ送る。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a control system provided in the excavator 100. The excavator 100 includes an operation device 25, a work machine controller 26, a work machine control device 27, and a position guidance system 28. The operating device 25 includes a work implement operation member 31, a work implement operation detection unit 32, a travel operation member 33, and a travel operation detection unit 34. The work machine operation member 31 is a member for the operator to operate the work machine 2 and is, for example, an operation lever. The work machine operation detection unit 32 detects the operation content of the work machine operation member 31 and sends it to the work machine controller 26 as a detection signal. The traveling operation member 33 is a member for the operator to operate traveling of the excavator 100, and is, for example, an operation lever. The traveling operation detection unit 34 detects the operation content of the traveling operation member 33 and sends it to the work machine controller 26 as a detection signal.

作業機コントローラ26は、RAMやROMなどの記憶部35や、CPUなどの演算部36を有している。作業機コントローラ26は、主として作業機2の制御を行う。作業機コントローラ26は、作業機操作部材31の操作に応じて作業機2を動作させるための制御信号を生成して、作業機制御装置27に出力する。作業機制御装置27は比例制御弁37を有しており、作業機コントローラ26からの制御信号に基づいて比例制御弁37が制御される。作業機コントローラ26からの制御信号に応じた流量の作動油が比例制御弁37から流出され、油圧シリンダ10−12に供給される。油圧シリンダ10−12は、比例制御弁37から供給された作動油に応じて駆動される。これにより、作業機2が動作する。   The work machine controller 26 includes a storage unit 35 such as a RAM and a ROM, and a calculation unit 36 such as a CPU. The work machine controller 26 mainly controls the work machine 2. The work machine controller 26 generates a control signal for operating the work machine 2 in accordance with the operation of the work machine operation member 31, and outputs the control signal to the work machine control device 27. The work machine control device 27 has a proportional control valve 37, and the proportional control valve 37 is controlled based on a control signal from the work machine controller 26. The hydraulic oil having a flow rate corresponding to the control signal from the work machine controller 26 flows out of the proportional control valve 37 and is supplied to the hydraulic cylinder 10-12. The hydraulic cylinder 10-12 is driven according to the hydraulic oil supplied from the proportional control valve 37. Thereby, the work machine 2 operates.

1−2.位置誘導システム28の構成
位置誘導システム28は、作業エリア内の目標作業対象まで油圧ショベル100を誘導するためのシステムである。位置誘導システム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、位置誘導コントローラ39とを有している。
1-2. Configuration of Position Guidance System 28 The position guidance system 28 is a system for guiding the excavator 100 to a target work target in a work area. The position guidance system 28 includes a display input device 38 and a position guidance controller 39 in addition to the first to third stroke sensors 16-18, the three-dimensional position sensor 23, and the tilt angle sensor 24 described above.

表示入力装置38は、タッチパネル式の入力部41と、LCDなどの表示部42とを有する。表示入力装置38は、作業エリア内の目標作業対象まで油圧ショベル100を誘導するための案内画面を表示する。また、案内画面には、各種のキーが表示される。オペレータは、案内画面上の各種のキーに触れることにより、位置誘導システム28の各種の機能を実行させることができる。案内画面については後に詳細に説明する。   The display input device 38 includes a touch panel type input unit 41 and a display unit 42 such as an LCD. The display input device 38 displays a guidance screen for guiding the excavator 100 to the target work target in the work area. Various keys are displayed on the guidance screen. The operator can execute various functions of the position guidance system 28 by touching various keys on the guidance screen. The guidance screen will be described in detail later.

位置誘導コントローラ39は、位置誘導システム28の各種の機能を実行する。位置誘導コントローラ39は、RAMやROMなどの記憶部43や、CPUなどの演算部44を有している。記憶部43は、作業機データを記憶している。作業機データは、上述したブーム6の長さL1、アーム7の長さL2、バケット8の長さL3を含む。また、作業機データは、ブーム6の傾斜角θ1、アーム7の傾斜角θ2、バケット8の傾斜角θ3のそれぞれの最小値及び最大値を含む。位置誘導コントローラ39と作業機コントローラ26とは、無線あるいは有線の通信手段により互いに通信可能となっている。位置誘導コントローラ39の記憶部43には、作業エリア内の3次元の設計地形の形状及び位置を示す設計地形データが予め作成されて記憶されている。位置誘導コントローラ39は、設計地形データや上述した各種のセンサからの検出結果などのデータに基づいて、案内画面を表示入力装置38に表示させる。具体的には、図4に示すように、設計地形は、三角形ポリゴンによってそれぞれ表現される複数の設計面45によって構成されている。なお、図4では複数の設計面のうちの1つのみに符号45が付されており、他の設計面の符号は省略されている。目標作業対象は、これらの設計面45のうちの1つ、或いは、複数の設計面である。オペレータは、これらの設計面45のうちの1つ、或いは、複数の設計面を目標面70として選択する。位置誘導コントローラ39は、油圧ショベル100を目標面70まで誘導するための案内画面を表示入力装置38に表示させる。   The position guidance controller 39 performs various functions of the position guidance system 28. The position induction controller 39 includes a storage unit 43 such as a RAM and a ROM, and a calculation unit 44 such as a CPU. The storage unit 43 stores work implement data. The work machine data includes the above-described length L1 of the boom 6, the length L2 of the arm 7, and the length L3 of the bucket 8. The work implement data includes the minimum value and the maximum value of the inclination angle θ1 of the boom 6, the inclination angle θ2 of the arm 7, and the inclination angle θ3 of the bucket 8. The position induction controller 39 and the work machine controller 26 can communicate with each other by wireless or wired communication means. The storage unit 43 of the position guidance controller 39 stores design terrain data indicating the shape and position of the three-dimensional design terrain in the work area in advance. The position guidance controller 39 displays a guidance screen on the display input device 38 based on data such as the design terrain data and detection results from the various sensors described above. Specifically, as shown in FIG. 4, the design landform is composed of a plurality of design surfaces 45 each represented by a triangular polygon. In FIG. 4, reference numeral 45 is given to only one of the plurality of design surfaces, and reference numerals of the other design surfaces are omitted. The target work object is one of these design surfaces 45 or a plurality of design surfaces. The operator selects one or more of these design surfaces 45 as the target surface 70. The position guidance controller 39 causes the display input device 38 to display a guidance screen for guiding the excavator 100 to the target surface 70.

2.案内画面
以下、案内画面について詳細に説明する。図5は、複数の案内画面の切換方法を示す図である。案内画面には、走行モードの案内画面51,52と、掘削モードの案内画面53,54とがある。走行モードの案内画面51,52は、油圧ショベル100を走行させて目標面70の近くまで誘導するための画面であり、作業エリアでの油圧ショベル100の現在位置を示す。掘削モードの案内画面53,54は、掘削作業の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。掘削モードの案内画面53,54は、目標面70と作業機2との位置関係を、走行モードの案内画面51,52よりも詳細に示す。走行モードの案内画面51,52は、広域走行モードの案内画面51(以下、「広域走行画面51」と呼ぶ)と詳細走行モードの案内画面52(以下、「詳細走行画面52」と呼ぶ)とを有する。また、掘削モードの案内画面53,54は、粗掘削モードの案内画面53(以下、「粗掘削画面53」と呼ぶ)と、繊細掘削モードの案内画面54(以下、「繊細掘削画面54」と呼ぶ)とを有する。
2. Guide screen Hereinafter, the guide screen will be described in detail. FIG. 5 is a diagram illustrating a method for switching between a plurality of guidance screens. The guide screens include travel mode guide screens 51 and 52 and excavation mode guide screens 53 and 54. The traveling mode guide screens 51 and 52 are screens for guiding the hydraulic excavator 100 to the vicinity of the target surface 70 and indicate the current position of the hydraulic excavator 100 in the work area. The excavation mode guide screens 53 and 54 are screens for guiding the work machine 2 of the excavator 100 so that the ground to be excavated has the same shape as the target surface 70. The excavation mode guide screens 53 and 54 show the positional relationship between the target surface 70 and the work implement 2 in more detail than the travel mode guide screens 51 and 52. The travel mode guide screens 51 and 52 are a wide travel mode guide screen 51 (hereinafter referred to as “wide travel screen 51”) and a detailed travel mode guide screen 52 (hereinafter referred to as “detailed travel screen 52”). Have The excavation mode guide screens 53 and 54 include a rough excavation mode guide screen 53 (hereinafter referred to as “rough excavation screen 53”) and a fine excavation mode guide screen 54 (hereinafter referred to as “fine excavation screen 54”). Call).

2−1.広域走行画面51
図6に広域走行画面51を示す。広域走行画面51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51aを含む。上面図51aは、複数の三角形ポリゴンによって上面視による設計地形を表現している。上面図51aは、グローバル座標系の水平面を投影面として設計地形を表現している。また、目標作業対象として選択された目標面70は、他の設計面と異なる色で表示される。なお、図6では、油圧ショベル100の現在位置が上面視による油圧ショベルのアイコン61で示されているが、他のシンボルによって示されてもよい。
2-1. Wide area travel screen 51
FIG. 6 shows a wide area travel screen 51. The wide area travel screen 51 includes a top view 51 a showing the design landform of the work area and the current position of the excavator 100. The top view 51a represents the design terrain as viewed from above with a plurality of triangular polygons. The top view 51a represents the design terrain using the horizontal plane of the global coordinate system as a projection plane. Further, the target surface 70 selected as the target work target is displayed in a color different from other design surfaces. In FIG. 6, the current position of the excavator 100 is indicated by the excavator icon 61 in a top view, but may be indicated by other symbols.

広域走行画面51には、複数の操作キーが表示される。操作キーは、例えば、スクロールキー62、拡大キー63、縮小キー64、第1画面切換キー65、第2画面切換キー66などを有する。スクロールキー62は、設計地形を示す上面図51aをスクロールさせるための操作キーである。拡大キー63は、設計地形を示す上面図51aの縮尺を大きくするためのキーである。縮小キー64は、設計地形を示す上面図51aの縮尺を小さくするためのキーである。   A plurality of operation keys are displayed on the wide area travel screen 51. The operation keys include, for example, a scroll key 62, an enlargement key 63, a reduction key 64, a first screen switching key 65, a second screen switching key 66, and the like. The scroll key 62 is an operation key for scrolling the top view 51a showing the designed landform. The enlargement key 63 is a key for increasing the scale of the top view 51a showing the design landform. The reduction key 64 is a key for reducing the scale of the top view 51a showing the design landform.

第1画面切換キー65は、走行モードの案内画面51,52と掘削モードの案内画面53,54との間の切換を手動で実行させるためのキーである。第1画面切換キー65が一度押されると、図7に示すように、走行モード選択キー67と、粗掘削モード選択キー68と、繊細掘削モード選択キー69とがポップアップ表示される。ここで、走行モード選択キー67が押されると、図5に示すように走行モードの案内画面51,52が選択される。粗掘削モード選択キー68が押されると、粗掘削画面53が選択される。繊細掘削モード選択キー69が押されると、繊細掘削画面54が選択される。なお、ポップアップ表示状態ではない通常の表示状態では、走行モード選択キー67と、粗掘削モード選択キー68と、繊細掘削モード選択キー69とのうち、現在表示されている案内画面に対応する選択キーのアイコンが第1画面切換キー65として案内画面上に表示される。例えば、図6では、広域走行画面51が表示されているため、走行モード選択キー67のアイコンが第1画面切換キー65として表示されている。また、図5に示すように、第2画面切換キー66は、広域走行画面51と詳細走行画面52との間の切換を手動で実行させるためのキーである。   The first screen switching key 65 is a key for manually executing switching between the traveling mode guidance screens 51 and 52 and the excavation mode guidance screens 53 and 54. When the first screen switching key 65 is pressed once, a travel mode selection key 67, a rough excavation mode selection key 68, and a fine excavation mode selection key 69 are popped up as shown in FIG. Here, when the travel mode selection key 67 is pressed, the travel mode guide screens 51 and 52 are selected as shown in FIG. When the rough excavation mode selection key 68 is pressed, the rough excavation screen 53 is selected. When the delicate excavation mode selection key 69 is pressed, the delicate excavation screen 54 is selected. In a normal display state that is not a pop-up display state, a selection key corresponding to the currently displayed guidance screen among the travel mode selection key 67, the rough excavation mode selection key 68, and the delicate excavation mode selection key 69. Is displayed as a first screen switching key 65 on the guidance screen. For example, in FIG. 6, since the wide area traveling screen 51 is displayed, the icon of the traveling mode selection key 67 is displayed as the first screen switching key 65. As shown in FIG. 5, the second screen switching key 66 is a key for manually switching between the wide traveling screen 51 and the detailed traveling screen 52.

また、図6に示すように、広域走行画面51には、油圧ショベル100を目標面70まで誘導するための情報が表示される。具体的には、方位インジケータ71が表示される。方位インジケータ71は、油圧ショベル100に対する目標面70の方向を示すアイコンである。従って、オペレータは、広域走行画面51によって、油圧ショベル100を目標面70の近くまで容易に移動させることができる。また、広域走行画面51は後述する詳細走行画面52よりも広範囲の設計地形を示す。このため、広域走行画面51は、作業地までの移動、或いは、作業の見通しのために使用される。   Further, as shown in FIG. 6, information for guiding the excavator 100 to the target surface 70 is displayed on the wide area travel screen 51. Specifically, the direction indicator 71 is displayed. The direction indicator 71 is an icon indicating the direction of the target surface 70 relative to the excavator 100. Therefore, the operator can easily move the excavator 100 to the vicinity of the target surface 70 by using the wide traveling screen 51. Further, the wide area travel screen 51 shows a wider range of designed terrain than the detailed travel screen 52 described later. For this reason, the wide area travel screen 51 is used for movement to the work place or for the prospect of the work.

2−2.詳細走行画面52
図8に詳細走行画面52を示す。詳細走行画面52には、広域走行画面51と同様の複数の操作キーが表示される。また、詳細走行画面52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52aと、目標面70と油圧ショベル100と作業機2の作業可能範囲76とを示す側面図52bとを含む。
2-2. Detailed travel screen 52
FIG. 8 shows the detailed travel screen 52. On the detailed travel screen 52, a plurality of operation keys similar to those on the wide travel screen 51 are displayed. The detailed travel screen 52 is a top view 52a showing the design landform of the work area and the current position of the excavator 100, and a side view 52b showing the target surface 70, the excavator 100, and the workable range 76 of the work implement 2. Including.

詳細走行モードの上面図52aは、上述した広域走行モードの上面図51aと概ね同様である。ただし、詳細走行モードの上面図52aは、目標作業位置を示す情報と、油圧ショベル100を目標面70に対して正対させるための情報をさらに含んでいる。目標作業位置は、油圧ショベル100が目標面70に対して掘削を行うために最適な位置であり、目標面70の位置と後述する作業可能範囲76とから算出される。目標作業位置は、上面図52aにおいて直線72で示されている。油圧ショベル100を目標面70に対して正対させるための情報は、正対コンパス73として表示される。正対コンパス73は、目標面70に対する正対方向と油圧ショベル100を旋回させるべき方向とを示すアイコンである。オペレータは、正対コンパス73により、目標面70への正対度を確認することができる。   The top view 52a in the detailed travel mode is substantially the same as the top view 51a in the wide travel mode described above. However, the top view 52a in the detailed travel mode further includes information indicating the target work position and information for causing the excavator 100 to face the target surface 70. The target work position is an optimal position for the excavator 100 to excavate the target surface 70, and is calculated from the position of the target surface 70 and a workable range 76 described later. The target work position is indicated by a straight line 72 in the top view 52a. Information for causing the excavator 100 to face the target surface 70 is displayed as a facing compass 73. The facing compass 73 is an icon indicating a facing direction with respect to the target surface 70 and a direction in which the excavator 100 should be turned. The operator can confirm the degree of confrontation with respect to the target surface 70 with the confrontation compass 73.

詳細走行モードの側面図52bは、設計面線74と、目標面線79と、側面視による油圧ショベル100のアイコン75と、作業機2の作業可能範囲76と、目標作業位置を示す情報を含む。設計面線74は、目標面70以外の設計面45の断面を示す。目標面線79は目標面70の断面を示す。設計面線74と目標面線79とは、図4に示すように、バケット8の先端P3の現在位置を通る平面77と設計地形との交線80を算出することにより求められる。目標面線79は、設計面線74と異なる色で表示される。なお、図8では線種を変えて、目標面線79と設計面線74とを表現している。作業可能範囲76は、作業機2が実際に届くことができる車両本体1の周囲の範囲を示す。作業可能範囲76は、記憶部43に記憶されている作業機データから算出される。また、後述する作業機2の最大リーチ長さを示すデータも作業機データから算出される。最大リーチ長さは、作業機2を最大限まで延ばしたときの作業機2の長さ、すなわち、作業機2を最大限まで延ばしたときのブームピン13とバケット8の先端との間の長さである。側面図52bに示される目標作業位置は、上述した上面図52aに示される目標作業位置に相当し、三角形のアイコン81で示される。また、油圧ショベル100の基準位置も三角形のアイコン82によって示される。オペレータは、基準位置のアイコン82が目標作業位置のアイコン81と合致するように油圧ショベル100を移動させる。   The side view 52b in the detailed travel mode includes the design plane line 74, the target plane line 79, the icon 75 of the excavator 100 in a side view, the workable range 76 of the work implement 2, and information indicating the target work position. . The design surface line 74 indicates a cross section of the design surface 45 other than the target surface 70. A target plane line 79 indicates a cross section of the target plane 70. As shown in FIG. 4, the design surface line 74 and the target surface line 79 are obtained by calculating an intersection line 80 between the plane 77 passing through the current position of the tip P3 of the bucket 8 and the design landform. The target plane line 79 is displayed in a color different from the design plane line 74. In FIG. 8, the target surface line 79 and the design surface line 74 are expressed by changing the line type. The workable range 76 indicates a range around the vehicle body 1 that the work implement 2 can actually reach. The workable range 76 is calculated from work implement data stored in the storage unit 43. Further, data indicating the maximum reach length of the work implement 2 described later is also calculated from the work implement data. The maximum reach length is the length of the work machine 2 when the work machine 2 is extended to the maximum, that is, the length between the boom pin 13 and the tip of the bucket 8 when the work machine 2 is extended to the maximum. It is. The target work position shown in the side view 52b corresponds to the target work position shown in the top view 52a described above, and is indicated by a triangular icon 81. The reference position of the excavator 100 is also indicated by a triangular icon 82. The operator moves the excavator 100 so that the icon 82 of the reference position matches the icon 81 of the target work position.

以上のように、詳細走行画面52は、目標作業位置を示す情報と油圧ショベル100を目標面70に対して正対させるための情報とを含む。このため、オペレータは、詳細走行画面52により、目標面70に対して、作業を行うために最適な位置及び方向に油圧ショベル100を配置することができる。従って、詳細走行画面52は、油圧ショベル100の位置決めをするために使用される。   As described above, the detailed travel screen 52 includes information indicating the target work position and information for causing the excavator 100 to face the target surface 70. For this reason, the operator can place the excavator 100 in the optimal position and direction for performing the work with respect to the target surface 70 by using the detailed traveling screen 52. Therefore, the detailed travel screen 52 is used for positioning the excavator 100.

なお、上述したように、目標面線79はバケット8の先端の現在位置から算出される。表示コントローラ39は、3次元位置センサ23、第1〜第3ストロークセンサ16−18、傾斜角センサ24などからの検出結果に基づき、グローバル座標系{X,Y,Z}でのバケット8の先端の現在位置を算出する。具体的には、バケット8の先端の現在位置は、次のようにして求められる。   As described above, the target plane line 79 is calculated from the current position of the tip of the bucket 8. The display controller 39 is based on the detection results from the three-dimensional position sensor 23, the first to third stroke sensors 16-18, the inclination angle sensor 24, etc., and the tip of the bucket 8 in the global coordinate system {X, Y, Z}. The current position of is calculated. Specifically, the current position of the tip of the bucket 8 is obtained as follows.

まず、図9に示すように、上述したGNSSアンテナ21の設置位置P1を原点とする車両本体座標系{Xa,Ya,Za}を求める。図9(a)は油圧ショベル100の側面図である。図9(b)は油圧ショベル100の背面図である。ここでは、油圧ショベル100の前後方向すなわち車両本体座標系のYa軸方向がグローバル座標系のY軸方向に対して傾斜しているものとする。また、車両本体座標系でのブームピン13の座標は(0,Lb1,−Lb2)であり、予め表示コントローラ39の記憶部43に記憶されている。   First, as shown in FIG. 9, a vehicle body coordinate system {Xa, Ya, Za} having the origin at the installation position P1 of the GNSS antenna 21 described above is obtained. FIG. 9A is a side view of the excavator 100. FIG. 9B is a rear view of the excavator 100. Here, it is assumed that the front-rear direction of the excavator 100, that is, the Ya-axis direction of the vehicle body coordinate system is inclined with respect to the Y-axis direction of the global coordinate system. The coordinates of the boom pin 13 in the vehicle main body coordinate system are (0, Lb1, -Lb2), and are stored in advance in the storage unit 43 of the display controller 39.

3次元位置センサ23はGNSSアンテナ21,22の設置位置P1,P2を検出する。検出された座標位置P1、P2から以下の(1)式よってYa軸方向の単位ベクトルが算出される。
Ya=(P1−P2)/|P1−P2|・・・(1)
図9(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9(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)
The three-dimensional position sensor 23 detects the installation positions P1 and P2 of the GNSS antennas 21 and 22. A unit vector in the Ya-axis direction is calculated from the detected coordinate positions P1 and P2 by the following equation (1).
Ya = (P1-P2) / | P1-P2 | (1)
As shown in FIG. 9A, when a vector Z ′ that passes through a plane represented by two vectors Ya and Z and is perpendicular to Ya is introduced, the following relationship is established.
(Z ′, Ya) = 0 (2)
Z ′ = (1−c) Z + cYa (3)
c is a constant.
From the expressions (2) and (3), Z ′ is expressed as the following expression (4).
Z ′ = Z + {(Z, Ya) / ((Z, Ya) −1)} (Ya−Z) (4)
Further, if a vector perpendicular to Ya and Z ′ is X ′, X ′ is expressed as in the following equation (5).
X ′ = Ya⊥Z ′ (5)
As shown in FIG. 9B, the vehicle main body coordinate system is obtained by rotating the vehicle body coordinate system around the Ya axis by the roll angle θ4 described above, and is expressed by the following equation (6).
... (6)

また、第1〜第3ストロークセンサ16−18の検出結果から、上述したブーム6、アーム7、バケット8の現在の傾斜角θ1、θ2、θ3が算出される。車両本体座標系内でのバケット8の先端P3の座標(xat、yat、zat)は、傾斜角θ1、θ2、θ3およびブーム6、アーム7、バケット8の長さL1、L2、L3を用いて、以下の(7)〜(9)式により算出される。
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の先端P3は、車両本体座標系のYa−Za平面上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の先端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4に示すように、位置誘導コントローラ39は、上記のように算出したバケット8の先端の現在位置と、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の先端P3を通るYa−Za平面77との交線80を算出する。そして、位置誘導コントローラ39は、この交線のうち目標面70を通る部分を上述した目標面線79として案内画面に表示する。
Further, the current inclination angles θ1, θ2, and θ3 of the boom 6, the arm 7, and the bucket 8 are calculated from the detection results of the first to third stroke sensors 16-18. The coordinates (xat, yat, zat) of the tip P3 of the bucket 8 in the vehicle main body coordinate system are based on the inclination angles θ1, θ2, θ3 and the lengths L1, L2, L3 of the boom 6, arm 7, and bucket 8. These are calculated by the following equations (7) to (9).
xat = 0 (7)
yat = Lb1 + L1sin θ1 + L2sin (θ1 + θ2) + L3sin (θ1 + θ2 + θ3) (8)
zat = −Lb2 + L1 cos θ1 + L2 cos (θ1 + θ2) + L3 cos (θ1 + θ2 + θ3) (9)
It is assumed that the tip P3 of the bucket 8 moves on the Ya-Za plane of the vehicle body coordinate system.
And the coordinate of the front-end | tip P3 of the bucket 8 in a global coordinate system is calculated | required from the following (10) Formula.
P3 = xat · Xa + yat · Ya + zat · Za + P1 (10)
As shown in FIG. 4, the position guidance controller 39 calculates the three-dimensional design landform and the bucket 8 based on the current position of the tip of the bucket 8 calculated as described above and the design landform data stored in the storage unit 43. An intersection line 80 with the Ya-Za plane 77 passing through the tip P3 is calculated. And the position guidance controller 39 displays the part which passes along the target surface 70 among this intersection line on the guidance screen as the target surface line 79 mentioned above.

2−3.粗掘削画面53
図10に粗掘削画面53を示す。粗掘削画面53には、上述した走行モードの案内画面51,52と同様の第1画面切換キー65が表示される。なお、図10では、粗掘削画面53が表示されているため、粗掘削モード選択キー68のアイコンが第1画面切換キー65として表示されている。また、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とを示す側面図53bとを含む。
2-3. Rough excavation screen 53
FIG. 10 shows a rough excavation screen 53. On the rough excavation screen 53, the same first screen switching key 65 as the above-described traveling mode guide screens 51 and 52 is displayed. In FIG. 10, since the rough excavation screen 53 is displayed, the icon of the rough excavation mode selection key 68 is displayed as the first screen switching key 65. The rough excavation screen 53 includes a top view 53 a showing the design landform of the work area and the current position of the excavator 100, and a side view 53 b showing the target surface 70 and the excavator 100.

粗掘削画面53の上面図53aは、上述した詳細走行画面52の上面図52aと異なり、油圧ショベル100の旋回平面を投影面として設計地形を表現している。従って、上面図53aは、油圧ショベル100の真上から見た図であり、油圧ショベル100が傾いたときには設計面が傾くことになる。粗掘削画面53の側面図53bは、設計面線74と、目標面線79と、側面視による油圧ショベル100のアイコン75と、バケット8と目標面70との位置関係を示す情報を含む。バケット8と目標面70との位置関係を示す情報は、数値情報83とグラフィック情報84とを含む。数値情報83は、バケット8の先端と目標面線79との最短距離を示す数値である。グラフィック情報84は、バケット8の先端と目標面線79との最短距離をグラフィックで示した情報である。具体的には、グラフィック情報84は、インデックスバー84aと、インデックスバー84aのうちバケット8の先端と目標面線79との距離がゼロに相当する位置を示すインデックスマーク84bとを含む。インデックスバー84aは、バケット8の先端と目標面線79との最短距離に応じて、各インデックスバー84aが点灯するようになっている。なお、グラフィック情報84の表示のオン/オフがオペレータの操作により変更可能とされてもよい。   Unlike the top view 52a of the detailed traveling screen 52 described above, the top view 53a of the rough excavation screen 53 represents the design landform using the turning plane of the excavator 100 as a projection plane. Therefore, the top view 53a is a view as seen from directly above the excavator 100, and the design surface is inclined when the excavator 100 is inclined. The side view 53 b of the rough excavation screen 53 includes information indicating the design plane line 74, the target plane line 79, the icon 75 of the excavator 100 in a side view, and the positional relationship between the bucket 8 and the target plane 70. Information indicating the positional relationship between the bucket 8 and the target surface 70 includes numerical information 83 and graphic information 84. The numerical information 83 is a numerical value indicating the shortest distance between the tip of the bucket 8 and the target surface line 79. The graphic information 84 is information that graphically shows the shortest distance between the tip of the bucket 8 and the target surface line 79. Specifically, the graphic information 84 includes an index bar 84a and an index mark 84b indicating a position in the index bar 84a where the distance between the tip of the bucket 8 and the target surface line 79 corresponds to zero. Each index bar 84a is lit according to the shortest distance between the tip of the bucket 8 and the target surface line 79. Note that the display on / off of the graphic information 84 may be changed by an operator's operation.

以上のように、粗掘削画面53では、目標面線79と油圧ショベル100との相対位置関係と、バケット8の先端と目標面線79との最短距離を示す数値が表示される。オペレータは、目標面線79を示すラインに沿ってバケット8の先端を移動させることによって、現在の地形が3次元設計地形になるように、容易に掘削することができる。   As described above, the rough excavation screen 53 displays the relative positional relationship between the target surface line 79 and the excavator 100 and the numerical value indicating the shortest distance between the tip of the bucket 8 and the target surface line 79. The operator can easily excavate the current terrain into the three-dimensional design terrain by moving the tip of the bucket 8 along the line indicating the target plane line 79.

2−4.繊細掘削画面54
図11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。繊細掘削画面54には、上述した走行モードの案内画面51,52と同様の第1画面切換キー65が表示される。なお、図11では、繊細掘削画面54が表示されているため、繊細掘削モード選択キー69のアイコンが第1画面切換キー65として表示されている。また、繊細掘削画面54は、目標面70とバケット8とを示す正面図54aと、目標面70とバケット8とを示す側面図54bとを含む。繊細掘削画面54の正面図54aには、正面視によるバケット8のアイコン89と、正面視による目標面70の断面を示す線78(以下、「目標面線78」と呼ぶ)とを含む。繊細掘削画面54の側面図54bには、側面視によるバケット8のアイコン90と、設計面線74と目標面線79とを含む。また、繊細掘削画面54の正面図54aと側面図54bとには、それぞれ、目標面70とバケット8との位置関係を示す情報が表示される。
2-4. Delicate drilling screen 54
FIG. 11 shows a delicate excavation screen 54. The fine excavation screen 54 shows the positional relationship between the target surface 70 and the excavator 100 in more detail than the rough excavation screen 53. On the delicate excavation screen 54, a first screen switching key 65 similar to the above-described traveling mode guide screens 51 and 52 is displayed. In FIG. 11, since the delicate excavation screen 54 is displayed, the icon of the delicate excavation mode selection key 69 is displayed as the first screen switching key 65. The delicate excavation screen 54 includes a front view 54 a showing the target surface 70 and the bucket 8 and a side view 54 b showing the target surface 70 and the bucket 8. The front view 54a of the delicate excavation screen 54 includes an icon 89 of the bucket 8 when viewed from the front and a line 78 (hereinafter referred to as “target surface line 78”) indicating a cross section of the target surface 70 when viewed from the front. The side view 54b of the delicate excavation screen 54 includes an icon 90 of the bucket 8 in a side view, a design surface line 74, and a target surface line 79. Moreover, the front view 54a and the side view 54b of the delicate excavation screen 54 display information indicating the positional relationship between the target surface 70 and the bucket 8, respectively.

正面図54aにおいて目標面70とバケット8との位置関係を示す情報は、距離情報86aと角度情報86bとを含む。距離情報86aは、バケット8の先端と、目標面線78との間のZa方向の距離を示したものである。また、角度情報86bは、目標面線78とバケット8との間の角度を示す情報である。具体的には、角度情報86bは、バケット8の複数のツースの先端を通る仮想線と目標面線78との間の角度である。   Information indicating the positional relationship between the target surface 70 and the bucket 8 in the front view 54a includes distance information 86a and angle information 86b. The distance information 86a indicates the distance in the Za direction between the tip of the bucket 8 and the target surface line 78. The angle information 86b is information indicating an angle between the target plane line 78 and the bucket 8. Specifically, the angle information 86 b is an angle between an imaginary line passing through the tips of the plurality of teeth of the bucket 8 and the target plane line 78.

側面図54bにおいて目標面70とバケット8との位置関係を示す情報は、距離情報87aと角度情報87bとを含む。距離情報87aは、バケット8の先端と、目標面線79との間の最短距離、すなわち目標面線79の垂線方向におけるバケット8の先端と目標面線79との間の距離を示したものである。また、角度情報87bは、目標面線79とバケット8との間の角度を示す情報である。具体的には、側面図54bに表示される角度情報87bは、バケット8の底面と目標面線79との間の角度である。   In the side view 54b, the information indicating the positional relationship between the target surface 70 and the bucket 8 includes distance information 87a and angle information 87b. The distance information 87a indicates the shortest distance between the tip of the bucket 8 and the target surface line 79, that is, the distance between the tip of the bucket 8 and the target surface line 79 in the direction perpendicular to the target surface line 79. is there. The angle information 87b is information indicating the angle between the target plane line 79 and the bucket 8. Specifically, the angle information 87 b displayed in the side view 54 b is an angle between the bottom surface of the bucket 8 and the target surface line 79.

なお、繊細掘削画面54は、バケット8の先端と目標面線79との最短距離をグラフィックで示すグラフィック情報88を含む。グラフィック情報88は、粗掘削画面53のグラフィック情報84と同様に、インデックスバー88aとインデックスマーク88bとを有する。   The fine excavation screen 54 includes graphic information 88 that graphically indicates the shortest distance between the tip of the bucket 8 and the target surface line 79. Similar to the graphic information 84 on the rough excavation screen 53, the graphic information 88 includes an index bar 88a and an index mark 88b.

以上のように、繊細掘削画面54では、目標面70の断面を示す目標面線78,79とバケット8との相対位置関係が表示される。オペレータは、目標面線78,79に沿ってバケット8の先端を移動させることによって、現在の地形が3次元設計地形と同じ形状になるように、さらに容易に掘削することができる。   As described above, the delicate excavation screen 54 displays the relative positional relationship between the target plane lines 78 and 79 indicating the cross section of the target plane 70 and the bucket 8. By moving the tip of the bucket 8 along the target plane lines 78 and 79, the operator can more easily excavate so that the current terrain has the same shape as the three-dimensional design terrain.

3.案内画面の切換制御
図5に示すように、広域走行モード、詳細走行モード、粗掘削モード、繊細掘削モードの各案内画面は、自動的に或いは手動により互いに切り換えることができる。図5において実線矢印は、案内画面の切換が自動で行われることを示している。また、破線矢印は、案内画面の切換が手動で行われることを示している。以下、位置誘導システム28によって実行される案内画面の切換制御について説明する。
3. Guide Screen Switching Control As shown in FIG. 5, the guide screens in the wide area travel mode, detailed travel mode, rough excavation mode, and fine excavation mode can be switched to each other automatically or manually. In FIG. 5, a solid arrow indicates that the guide screen is automatically switched. A broken line arrow indicates that the guide screen is manually switched. Hereinafter, the guidance screen switching control executed by the position guidance system 28 will be described.

3−1.広域走行モード−詳細走行モードの切換
図12は、広域走行モードと詳細走行モードとの間での案内画面の切換制御のフローを示している。以下、広域走行モードと詳細走行モードとの間で自動的に案内画面を切り換えるための処理について説明する。
3-1. Switching between Wide Travel Mode and Detailed Travel Mode FIG. 12 shows a flow of guide screen switching control between the wide travel mode and the detailed travel mode. Hereinafter, processing for automatically switching the guidance screen between the wide-area traveling mode and the detailed traveling mode will be described.

まず、走行判定がONであるか否かが判定される。走行判定がONであるとは、油圧ショベル100が走行停止状態から走行状態に変化したことを意味する。ここでは、位置誘導コントローラ39は、走行操作検出部34からの検出信号により、走行操作部材33が操作されたか否かを検出する。位置誘導コントローラ39は、走行操作部材33が中立位置から前進方向或いは後進方向に操作されたことを検出したときに、走行判定がONであると判定する。   First, it is determined whether or not the traveling determination is ON. The travel determination being ON means that the excavator 100 has changed from the travel stop state to the travel state. Here, the position guidance controller 39 detects whether or not the traveling operation member 33 has been operated based on a detection signal from the traveling operation detection unit 34. The position guidance controller 39 determines that the travel determination is ON when it detects that the travel operation member 33 has been operated in the forward direction or the reverse direction from the neutral position.

ステップS1において、走行判定がONではない、すなわち、走行判定がOFFであると判定されたときには、再びステップS1に戻る。ステップS1では、走行中でない場合には、オペレータが手動により切換えた画面が優先されるため、オペレータの意思に反して案内画面が切り換えられることが防止される。   If it is determined in step S1 that the travel determination is not ON, that is, the travel determination is OFF, the process returns to step S1 again. In step S1, since the screen manually switched by the operator is prioritized when the vehicle is not traveling, the guidance screen is prevented from being switched against the operator's intention.

ステップS1において、走行判定がONであると判定されたときには、ステップS2に進む。ステップS2において、油圧ショベル100の現在位置が検出される。ここでは、位置誘導コントローラ39は、上述した位置検出部19によって車両本体1の現在位置を検出する。   If it is determined in step S1 that the traveling determination is ON, the process proceeds to step S2. In step S2, the current position of the excavator 100 is detected. Here, the position induction controller 39 detects the current position of the vehicle main body 1 by the position detector 19 described above.

ステップS3において、接近離れ判定距離が算出される。接近離れ判定距離は、目標面70と作業機2のリーチ範囲との間の距離を示す。位置誘導コントローラ39は、設計地形データと車両本体1の現在位置と作業機データとに基づいて、接近離れ判定距離を算出する。具体的には、図13に示すように、設計地形データと車両本体1の現在位置とから、ブームピン13と目標面70との間の最短距離が、目標面70と車両本体1との間の距離D0として、算出される。このとき、ブームピン13に対する目標面70上の最近接点P4が選択され、この最近接点P4とブームピン13との間の距離が、目標面70と車両本体1との間の距離D0として算出される。そして、目標面70と車両本体1との間の距離D0から、作業機2の最大リーチ長さLmaxを引いた距離D1が、接近離れ判定距離として算出される。   In step S3, the approach / separation determination distance is calculated. The approach / separation determination distance indicates a distance between the target surface 70 and the reach range of the work implement 2. The position guidance controller 39 calculates the approach / separation determination distance based on the design terrain data, the current position of the vehicle body 1 and the work implement data. Specifically, as shown in FIG. 13, the shortest distance between the boom pin 13 and the target surface 70 is the distance between the target surface 70 and the vehicle main body 1 from the designed terrain data and the current position of the vehicle main body 1. Calculated as the distance D0. At this time, the closest point P4 on the target surface 70 with respect to the boom pin 13 is selected, and the distance between the closest point P4 and the boom pin 13 is calculated as the distance D0 between the target surface 70 and the vehicle body 1. Then, a distance D1 obtained by subtracting the maximum reach length Lmax of the work implement 2 from the distance D0 between the target surface 70 and the vehicle main body 1 is calculated as an approaching / separating determination distance.

次に、ステップS4において、接近離れ判定距離が所定の判定閾値以下であるか否かが判定される。このとき、後述する位置ステータスが離れ状態であるときには、接近判定閾値が判定閾値として用いられる。すなわち、接近判定閾値は、油圧ショベル100が目標面70から離れた位置から目標面70に接近しようとしているときに用いられる。位置ステータスが接近状態であるときには、離れ判定閾値が判定閾値として用いられる。すなわち、離れ判定閾値は、油圧ショベル100が目標面70に近接した位置から目標面70から離れようとしているときに用いられる。離れ判定閾値は接近判定閾値よりも大きな値である。   Next, in step S4, it is determined whether the approach / separation determination distance is equal to or less than a predetermined determination threshold. At this time, when a position status described later is in a separated state, the approach determination threshold value is used as the determination threshold value. That is, the approach determination threshold value is used when the excavator 100 is about to approach the target surface 70 from a position away from the target surface 70. When the position status is in the approaching state, the separation determination threshold is used as the determination threshold. That is, the separation determination threshold is used when the excavator 100 is about to leave the target surface 70 from a position close to the target surface 70. The separation determination threshold is larger than the approach determination threshold.

ステップS4において、接近離れ判定距離が判定閾値以下であると判定されたときには、ステップS5に進む。ステップS5では、詳細走行画面52が表示部42に表示される。そして、ステップS6において、位置ステータスが接近状態に設定される。従って、接近離れ判定距離が判定閾値以下であると判定されると、次回の判定では、離れ判定閾値が判定閾値として設定される。   If it is determined in step S4 that the approach / separation determination distance is equal to or less than the determination threshold, the process proceeds to step S5. In step S <b> 5, the detailed travel screen 52 is displayed on the display unit 42. In step S6, the position status is set to the approaching state. Therefore, when it is determined that the approach / separation determination distance is equal to or less than the determination threshold, the separation determination threshold is set as the determination threshold in the next determination.

ステップS4において、接近離れ判定距離が判定閾値より大きいと判定されたときには、ステップS7に進む。ステップS7では、広域走行画面51が表示部42に表示される。そして、ステップS8において、位置ステータスが離れ状態に設定される。従って、接近離れ判定距離が判定閾値より大きいと判定されると、次の判定では、接近判定閾値が判定閾値として設定される。なお、油圧ショベル100がキーONされたときの判定閾値としては、接近判定閾値が初期値として設定される。   If it is determined in step S4 that the approach / separation determination distance is greater than the determination threshold, the process proceeds to step S7. In step S <b> 7, the wide area travel screen 51 is displayed on the display unit 42. In step S8, the position status is set to the separated state. Therefore, when it is determined that the approach / separation determination distance is greater than the determination threshold, in the next determination, the approach determination threshold is set as the determination threshold. Note that the approach determination threshold is set as an initial value as the determination threshold when the excavator 100 is turned on.

走行モードの案内画面51,52が表示されている間は、以上のフローが繰り返し実行される。なお、図5に示すように、広域走行モードと詳細走行モードとの間での案内画面の切換は、オペレータが上述した第2画面切換キー66を操作することによっても実行される。すなわち、オペレータは、広域走行画面51が表示されている状態で第2画面切換キー66を押すことにより、詳細走行画面52に切り換えることができる。また、オペレータは、詳細走行画面52が表示されている状態で第2画面切換キー66を押すことにより、広域走行画面51に切り換えることができる。   While the travel mode guide screens 51 and 52 are displayed, the above flow is repeatedly executed. As shown in FIG. 5, the switching of the guide screen between the wide-area travel mode and the detailed travel mode is also executed by the operator operating the second screen switching key 66 described above. That is, the operator can switch to the detailed travel screen 52 by pressing the second screen switching key 66 while the wide travel screen 51 is displayed. Further, the operator can switch to the wide-area travel screen 51 by pressing the second screen switching key 66 while the detailed travel screen 52 is displayed.

3−2.走行モード−掘削モードの切換
次に、走行モードと掘削モードとの間での案内画面の切換制御について説明する。図14は、掘削モードから走行モードへの案内画面の切換制御のフローを示している。以下、掘削モードから走行モードへ自動的に案内画面を切り換えるための処理について説明する。
3-2. Switching between Travel Mode and Excavation Mode Next, switching control of the guidance screen between the travel mode and the excavation mode will be described. FIG. 14 shows a flow of switching control of the guide screen from the excavation mode to the travel mode. Hereinafter, processing for automatically switching the guide screen from the excavation mode to the traveling mode will be described.

まず、ステップS11において、油圧ショベル100の現在位置が検出される。ここでは、位置誘導コントローラ39は、上述した位置検出部19によって車両本体1の現在位置を検出する。   First, in step S11, the current position of the excavator 100 is detected. Here, the position induction controller 39 detects the current position of the vehicle main body 1 by the position detector 19 described above.

次に、ステップS12において、走行判定がONであるか否かが判定される。走行判定がONであるとは、油圧ショベル100が走行停止状態から走行状態に変化したことを意味する。ここでは、位置誘導コントローラ39は、走行操作検出部34からの検出信号により、走行操作部材33が操作されたか否かを検出する。位置誘導コントローラ39は、走行操作部材33が中立位置から前進方向或いは後進方向に操作されたことを検出したときに、走行判定がONであると判定する。   Next, in step S12, it is determined whether the travel determination is ON. The travel determination being ON means that the excavator 100 has changed from the travel stop state to the travel state. Here, the position guidance controller 39 detects whether or not the traveling operation member 33 has been operated based on a detection signal from the traveling operation detection unit 34. The position guidance controller 39 determines that the travel determination is ON when it detects that the travel operation member 33 has been operated in the forward direction or the reverse direction from the neutral position.

ステップS12において、走行判定がONであると判定されたときには、ステップS13に進む。ステップS13では、走行モードの案内画面51,52が表示される。すなわち、油圧ショベル100が走行停止状態から走行状態に変化したときには、掘削モードの案内画面53,54から走行モードの案内画面51,52に自動的に切り換えられる。このとき、位置誘導コントローラ39は、表示部42に現在、表示されている案内画面が、粗掘削画面53と繊細掘削画面54とのいずれの案内画面であっても、走行モードの案内画面51,52に切り換える。また、このとき、上述したステップS3と同様に、接近離れ判定距離が判定閾値以下であるか否かによって、広域走行画面51と詳細走行画面52とのどちらの案内画面を表示するかが決定される。   If it is determined in step S12 that the travel determination is ON, the process proceeds to step S13. In step S13, travel mode guidance screens 51 and 52 are displayed. That is, when the excavator 100 changes from the travel stop state to the travel state, the excavation mode guide screens 53 and 54 are automatically switched to the travel mode guide screens 51 and 52. At this time, the position guidance controller 39 determines whether the guide screen currently displayed on the display unit 42 is the rough excavation screen 53 or the fine excavation screen 54, the travel mode guide screen 51, Switch to 52. At this time, as in step S3 described above, it is determined whether to display the guidance screen of the wide travel screen 51 or the detailed travel screen 52 depending on whether the approach / separation determination distance is equal to or smaller than the determination threshold. The

ステップS12において、走行判定がONではない、すなわち、走行判定がOFFであると判定されたときには、ステップS14に進む。ステップS14では、掘削モードの案内画面53,54が表示される。すなわち、油圧ショベル100が走行状態でない状態から走行状態に変化していないと判定されたときには、掘削モードの案内画面53,54が維持される。例えば、油圧ショベル100の走行を停止させて掘削を行なっている間には、粗掘削画面53又は繊細掘削画面54が維持される。   If it is determined in step S12 that the travel determination is not ON, that is, the travel determination is OFF, the process proceeds to step S14. In step S14, the excavation mode guidance screens 53 and 54 are displayed. That is, when it is determined that the excavator 100 has not changed from the state where it is not in the traveling state to the traveling state, the guidance screens 53 and 54 in the excavation mode are maintained. For example, the rough excavation screen 53 or the fine excavation screen 54 is maintained while the excavator 100 is stopped and the excavation is performed.

以上のように、走行判定がONであると判定されたときには、案内画面が掘削モードから走行モードに自動的に切り換えられる。しかし、走行判定がOFFであると判定されても、案内画面は走行モードから掘削モードに自動的には切り換えられず、走行モードの案内画面51,52が維持される。   As described above, when it is determined that the travel determination is ON, the guidance screen is automatically switched from the excavation mode to the travel mode. However, even if it is determined that the travel determination is OFF, the guide screen is not automatically switched from the travel mode to the excavation mode, and the travel mode guide screens 51 and 52 are maintained.

なお、上述したように、第1画面切換キー65が操作されたときには、案内画面が走行モードから掘削モードに切り換えられる。具体的には、図5に示すように、オペレータが、走行モードの案内画面51,52の表示中に、粗掘削モード選択キー68を押すと、案内画面が走行モードの案内画面51,52から粗掘削画面53に切り換えられる。また、オペレータが、走行モードの案内画面51,52の表示中に、繊細掘削モード選択キー69を押すと、案内画面が走行モードの案内画面51,52から繊細掘削画面54に切り換えられる。   As described above, when the first screen switching key 65 is operated, the guidance screen is switched from the traveling mode to the excavation mode. Specifically, as shown in FIG. 5, when the operator presses the rough excavation mode selection key 68 while the traveling mode guidance screens 51 and 52 are displayed, the guidance screen is changed from the traveling mode guidance screens 51 and 52. The screen is switched to the rough excavation screen 53. If the operator presses the fine excavation mode selection key 69 while the travel mode guide screens 51 and 52 are displayed, the guide screen is switched from the travel mode guide screens 51 and 52 to the delicate excavation screen 54.

また、粗掘削画面53の表示中に、走行モード選択キー67が押されたときには、案内画面が粗掘削モードから走行モードに切り換えられる。また、繊細掘削画面54の表示中に、走行モード選択キー67が押されたときには、案内画面が繊細掘削画面54から走行モードの案内画面51,52に切り換えられる。これらの場合、上述した広域走行画面51と詳細走行画面52との間の切換制御と同様に、接近離れ判定距離が判定閾値以下であるか否かによって、広域走行画面51と詳細走行画面52とのどちらの案内画面を表示するかが決定される。   When the travel mode selection key 67 is pressed while the rough excavation screen 53 is displayed, the guide screen is switched from the rough excavation mode to the travel mode. When the travel mode selection key 67 is pressed while the delicate excavation screen 54 is displayed, the guide screen is switched from the delicate excavation screen 54 to the guide screens 51 and 52 for the travel mode. In these cases, similarly to the switching control between the wide travel screen 51 and the detailed travel screen 52 described above, the wide travel screen 51 and the detailed travel screen 52 are determined depending on whether the approach / separation determination distance is equal to or less than the determination threshold. Which guidance screen is to be displayed is determined.

3−3.粗掘削モード−繊細掘削モードの切換
粗掘削画面53と繊細掘削画面54との切換は、上述した第1画面切換キー65により手動で行われる。すなわち、図5に示すように、オペレータが粗掘削モード選択キー68を押すと、粗掘削画面53が表示される。また、オペレータが繊細掘削モード選択キー69を押すと、繊細掘削画面54が表示される。
3-3. Switching between the rough excavation mode and the fine excavation mode The switching between the rough excavation screen 53 and the fine excavation screen 54 is manually performed by the first screen switching key 65 described above. That is, as shown in FIG. 5, when the operator presses the rough excavation mode selection key 68, the rough excavation screen 53 is displayed. When the operator presses the fine excavation mode selection key 69, the fine excavation screen 54 is displayed.

4.特徴
本実施形態に係る油圧ショベル100の位置誘導システム28は、走行停止状態から走行状態に変化したと判定されたときは、掘削モードの案内画面53,54から走行モードの案内画面51,52に自動的に切り換えられる。従って、油圧ショベル100を大きく移動させるときに、オペレータは自ら案内画面の切換を操作する必要が無い。このため、オペレータへの作業負担が軽減される。
4). Features The position guidance system 28 of the excavator 100 according to the present embodiment changes from the excavation mode guide screens 53 and 54 to the travel mode guide screens 51 and 52 when it is determined that the travel stop state has changed to the travel state. It is switched automatically. Accordingly, when the excavator 100 is moved greatly, the operator does not need to operate the switching of the guide screen himself. For this reason, the work burden on the operator is reduced.

また、走行モードの案内画面51,52は、接近離れ判定距離に応じて、広域走行画面51と詳細走行画面52との間で自動的に切り換えられる。従って、油圧ショベル100の位置を微調整するときに、オペレータは自ら案内画面の切換を操作する必要が無い。これにより、オペレータへの作業負担がさらに軽減される。また、詳細走行画面52には、作業可能範囲76が表示されるため、オペレータは、油圧ショベル100の位置の微調整を容易に行うことができる。   The travel mode guide screens 51 and 52 are automatically switched between the wide travel screen 51 and the detailed travel screen 52 in accordance with the approach / separation determination distance. Therefore, when the position of the excavator 100 is finely adjusted, the operator does not need to operate the guide screen switching by himself / herself. This further reduces the work burden on the operator. Further, since the workable range 76 is displayed on the detailed travel screen 52, the operator can easily finely adjust the position of the excavator 100.

掘削モードの案内画面53,54から走行モードの案内画面51,52への切換は自動で行われるが、走行モードの案内画面51,52から掘削モードの案内画面53,54への切換は自動的には行われずに手動でのみ行われる。もし、走行判定のON/OFFによって、案内画面が走行モードと掘削モードとの間で双方向に自動的に切り換えられるようにすると、走行中に一時停止してから再走行するときであっても、一時停止したときに必ず掘削モードに切換わってしまう。しかし、走行中に一時停止してから再走行するような状況の場合は、オペレータは、走行操作部材33を操作する前に走行モードの案内画面51,52でどこに移動すればよいのか(例えば作業エリア内での目標面70の位置)を確認したいことが多い。また、一時停止後に再び走行判定がONとなると、案内画面が掘削モードから走行モードに切り換わるが、これでは遅い。そこで、本実施形態では上記のような切換制御により、走行中に一時停止したときには、走行モードの案内画面51,52が維持される。これにより、オペレータの意思に反して案内画面が切り換えられることが防止される。また、オペレータは、走行モードの案内画面51,52でどこに移動すればよいのかを容易に確認することができる。なお、再走行するのではなく停止した状態で掘削を行いたいときには、オペレータは手動で掘削モードの案内画面53,54に切り換えることができる。   Switching from the excavation mode guide screens 53 and 54 to the travel mode guide screens 51 and 52 is automatically performed, but switching from the travel mode guide screens 51 and 52 to the excavation mode guide screens 53 and 54 is automatically performed. It is done manually and not. If the guide screen is automatically switched in both directions between the driving mode and the excavation mode by turning ON / OFF the driving judgment, even if the vehicle is paused during driving and then restarted When it stops temporarily, it always switches to the excavation mode. However, in a situation where the vehicle is temporarily stopped and then re-traveled, the operator should move to the travel mode guide screens 51 and 52 before operating the travel operation member 33 (for example, work In many cases, it is desired to confirm the position of the target surface 70 in the area. Further, when the travel determination is turned ON again after the temporary stop, the guidance screen is switched from the excavation mode to the travel mode, but this is slow. Therefore, in the present embodiment, the travel mode guidance screens 51 and 52 are maintained when the vehicle is temporarily stopped during traveling by the switching control as described above. This prevents the guide screen from being switched against the operator's intention. Further, the operator can easily confirm where to move on the guidance screens 51 and 52 in the travel mode. In addition, when it is desired to perform excavation in a stopped state instead of re-running, the operator can manually switch to the guide screens 53 and 54 in the excavation mode.

接近離れ判定距離は、目標面70と車両本体1との間の距離から作業機2の最大リーチ長さを引くことにより算出される。油圧ショベル100の作業機2は、ブーム6とアーム7とバケット8との間の角度が変化することにより、リーチ長さが変化する。従って、車両本体1が同じ位置であっても、バケット8の先端の現在位置と目標面70との間の距離は一定ではない。このため、もし、バケット8の先端の現在位置と目標面70との間の距離によって案内画面の切り換えを行った場合には、案内画面が切り換えられるタイミングがバケット8の先端の現在位置に応じて異なることとなる。また、油圧ショベル100が作業を行うのに適した位置は、バケット8の先端の現在位置ではなく、作業機2のリーチ範囲との関係で定まる。作業機2のリーチ範囲は、作業機2が届くことができると想定される範囲であり、例えば図13におけるブームピン13とバケット8の先端P3との間の範囲である。そこで、接近離れ判定距離の算出に作業機2の最大リーチ長さを用いることにより、作業機2のリーチ範囲が目標面70に近づいたときに、案内画面を切り換えることができる。これにより、オペレータは、油圧ショベル100を、作業を行うために最適な作業位置に容易に配置することができる。   The approach / separation determination distance is calculated by subtracting the maximum reach length of the work implement 2 from the distance between the target surface 70 and the vehicle body 1. The work machine 2 of the excavator 100 changes the reach length when the angle between the boom 6, the arm 7, and the bucket 8 changes. Therefore, even if the vehicle body 1 is at the same position, the distance between the current position at the tip of the bucket 8 and the target surface 70 is not constant. For this reason, if the guide screen is switched depending on the distance between the current position of the tip of the bucket 8 and the target surface 70, the timing at which the guide screen is switched depends on the current position of the tip of the bucket 8. It will be different. Further, the position suitable for the excavator 100 to perform work is determined not by the current position of the tip of the bucket 8 but by the relationship with the reach range of the work implement 2. The reach range of the work machine 2 is a range in which the work machine 2 can be reached, and is, for example, a range between the boom pin 13 and the tip P3 of the bucket 8 in FIG. Therefore, by using the maximum reach length of the work machine 2 for calculating the approach / separation determination distance, the guide screen can be switched when the reach range of the work machine 2 approaches the target surface 70. As a result, the operator can easily place the excavator 100 at the optimum work position for performing work.

油圧ショベル100の位置ステータスが離れ状態であるときには、接近判定閾値が判定閾値として用いられる。また、油圧ショベル100の位置ステータスが接近状態であるときには、接近判定閾値よりも大きい離れ判定閾値が判定閾値として用いられる。このため、油圧ショベル100の僅かな距離の移動によって、案内画面の切換が頻繁に繰り返されることが抑えられる。   When the position status of the excavator 100 is in the separated state, the approach determination threshold value is used as the determination threshold value. Further, when the position status of the excavator 100 is in the approaching state, a separation determination threshold value that is larger than the approach determination threshold value is used as the determination threshold value. Therefore, frequent switching of the guide screen due to the movement of the excavator 100 by a small distance can be suppressed.

5.他の実施形態
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、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。例えば、各案内画面の内容は上記のものに限られず、適宜、変更されてもよい。また、位置誘導コントローラ39の機能の一部、或いは、全てが、油圧ショベル100の外部に配置されたコンピュータによって実行されてもよい。また、目標作業対象は、上述したような平面に限らず、点、線、或いは3次元の形状であってもよい。表示入力装置38の入力部41は、タッチパネル式のものに限られず、ハードキーやスイッチなどの操作部材によって構成されてもよい。
5. Other embodiments
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of invention. For example, the contents of each guidance screen are not limited to those described above, and may be changed as appropriate. In addition, part or all of the functions of the position induction controller 39 may be executed by a computer arranged outside the excavator 100. Further, the target work target is not limited to the plane as described above, but may be a point, a line, or a three-dimensional shape. The input unit 41 of the display input device 38 is not limited to a touch panel type, and may be configured by operation members such as hard keys and switches.

上記の実施形態では、オペレータが作業機操作部材31を操作することにより、手動で掘削を行う場合が説明されているが、自動掘削モードがさらに備えられてもよい。自動掘削モードが選択されているときには、上述した目標面線79がバケット8の先端を移動させるべき目標移動経路となる。位置誘導コントローラ39は、目標移動経路に沿ってバケット8の先端を自動的に移動させるための制御信号を作業機制御装置27に出力する。これにより、作業機2による掘削が自動的に実行される。   In the above embodiment, the case where the operator manually digs by operating the work implement operating member 31 has been described, but an automatic digging mode may be further provided. When the automatic excavation mode is selected, the above-described target plane line 79 becomes a target movement path for moving the tip of the bucket 8. The position guidance controller 39 outputs a control signal for automatically moving the tip of the bucket 8 along the target movement path to the work machine control device 27. Thereby, excavation by the work machine 2 is automatically executed.

上記の実施形態では、作業機2は、ブーム6、アーム7、バケット8を有しているが、作業機2の構成はこれに限られない。また、作業機2によって実行される作業は掘削に限らず他の作業が行われてもよい。すなわち、上記の実施形態では、作業モードの案内画面として掘削モードの案内画面が例示されているが、掘削以外の他の作業に適した作業モードの案内画面が用いられてもよい。   In the above embodiment, the work machine 2 includes the boom 6, the arm 7, and the bucket 8, but the configuration of the work machine 2 is not limited to this. Moreover, the work performed by the work machine 2 is not limited to excavation, and other work may be performed. That is, in the above-described embodiment, the excavation mode guide screen is exemplified as the work mode guide screen. However, a work mode guide screen suitable for work other than excavation may be used.

上記の実施形態では、第1〜第3ストロークセンサ16−18によって、ブーム6、アーム7、バケット8の傾斜角を検出しているが、傾斜角の検出手段はこれらに限られない。例えば、ブーム6、アーム7、バケット8の傾斜角を検出する角度センサが備えられてもよい。   In the above embodiment, the tilt angles of the boom 6, the arm 7, and the bucket 8 are detected by the first to third stroke sensors 16-18, but the tilt angle detection means is not limited to these. For example, an angle sensor that detects the inclination angles of the boom 6, the arm 7, and the bucket 8 may be provided.

上記の実施形態では、油圧ショベル100がキーONされたときの判定閾値として、接近判定閾値が初期値として設定されている。しかし、判定閾値の初期値は、これに限らず、他の値に設定されてもよい。   In the above embodiment, the approach determination threshold is set as an initial value as a determination threshold when the excavator 100 is turned on. However, the initial value of the determination threshold is not limited to this, and may be set to another value.

各案内画面に含まれる画面は、上記のものに限られない。例えば、繊細掘削画面54において、上述した正面図54aに代えて油圧ショベル100の上面図が表示されてもよい。また、広域走行画面51において、油圧ショベル100の現在位置を示す上面図ではなく、3D鳥瞰図が表示されてもよい。   The screens included in each guide screen are not limited to the above. For example, on the delicate excavation screen 54, a top view of the excavator 100 may be displayed instead of the front view 54a described above. Moreover, on the wide traveling screen 51, a 3D bird's-eye view may be displayed instead of a top view showing the current position of the excavator 100.

上記の実施形態では、接近離れ判定距離の算出のために、図15(a)に示すような目標面70上の全ての部分から最近接点P4が目標面の位置として選択されている。しかし、図15(b)に示すように、目標面70の外周辺上から最近接点P4が目標面の位置として選択されてもよい。   In the above embodiment, the closest point P4 is selected as the position of the target plane from all the parts on the target plane 70 as shown in FIG. However, as shown in FIG. 15B, the closest point P4 may be selected as the position of the target surface from the outer periphery of the target surface 70.

上記の実施形態では、接近離れ判定距離は、目標面70と車両本体1との間の距離から作業機2の最大リーチ長さを引くことにより算出されている。しかし、接近離れ判定距離は、これに限られず、他の方法により算出されてもよい。例えば、以下の変形例1−3に示す方法により、接近離れ判定距離が算出されてもよい。   In the above embodiment, the approach / separation determination distance is calculated by subtracting the maximum reach length of the work implement 2 from the distance between the target surface 70 and the vehicle body 1. However, the approach / separation determination distance is not limited to this, and may be calculated by another method. For example, the approach / separation determination distance may be calculated by the method shown in Modification 1-3 below.

(変形例1)
図16に示すように、位置誘導コントローラ39は、設計地形データと車両本体1の現在位置とから目標面70と車両本体1との間の距離D0を算出する。そして、位置誘導コントローラ39は、目標面70と車両本体1との間の距離D0から、目標面70と車両本体1とを結ぶ経路上における作業可能範囲76の長さL1を引いた距離D2を接近離れ判定距離として算出する。
(Modification 1)
As shown in FIG. 16, the position induction controller 39 calculates a distance D0 between the target surface 70 and the vehicle main body 1 from the design terrain data and the current position of the vehicle main body 1. The position induction controller 39 then obtains a distance D2 obtained by subtracting the length L1 of the workable range 76 on the route connecting the target surface 70 and the vehicle body 1 from the distance D0 between the target surface 70 and the vehicle body 1. Calculated as the approach / separation determination distance.

(変形例2)
位置誘導コントローラ39は、検出された車両本体1の現在位置から、図17に示すような仮想円C1の位置を算出する。この仮想円C1は、車両本体1における作業機2の取付位置、すなわちブームピン13を中心に最大リーチ長さLmaxを半径とする円である。そして、位置誘導コントローラ39は、目標面70と仮想円C1との間の最短距離D3を接近離れ判定距離として算出する。
(Modification 2)
The position guidance controller 39 calculates the position of the virtual circle C1 as shown in FIG. 17 from the detected current position of the vehicle main body 1. The virtual circle C1 is a circle having a radius of the maximum reach length Lmax around the mounting position of the work implement 2 in the vehicle body 1, that is, the boom pin 13. Then, the position induction controller 39 calculates the shortest distance D3 between the target surface 70 and the virtual circle C1 as the approach / separation determination distance.

(変形例3)
図18に示すように、位置誘導コントローラ39は、作業可能範囲76と目標面70との間の最短距離D4を接近離れ判定距離として算出する。
(Modification 3)
As shown in FIG. 18, the position guidance controller 39 calculates the shortest distance D4 between the workable range 76 and the target surface 70 as the approaching / separating determination distance.

本発明は、オペレータへの作業負担を軽減することができる効果を有し、油圧ショベルの位置誘導システム及び位置誘導システムの制御方法として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect of reducing the work load on an operator, and is useful as a position guidance system for a hydraulic excavator and a control method for the position guidance system.

1 車両本体
2 作業機
19 位置検出部
28 位置誘導システム
42 表示部
43 記憶部
44 演算部
51 広域モードの走行画面
52 詳細モードの走行画面
70 目標面
100 油圧ショベル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle main body 2 Working machine 19 Position detection part 28 Position guidance system 42 Display part 43 Memory | storage part 44 Calculation part 51 Traveling screen 52 in wide area mode Traveling screen 70 in detailed mode Target surface 100 Hydraulic excavator

Claims (11)

車両本体と前記車両本体に取り付けられる作業機とを有する油圧ショベルを、作業エリア内の目標作業対象まで誘導する位置誘導システムであって、
前記目標作業対象の位置を示す地形データと前記作業機のリーチ範囲を示す作業機データとを記憶する記憶部と、
前記車両本体の現在位置を検出する位置検出部と、
前記油圧ショベルを前記目標作業対象まで案内するための案内画面を表示する表示部と、
前記地形データと前記車両本体の現在位置と前記作業機データとに基づいて前記目標作業対象と前記作業機のリーチ範囲との間の距離を示す接近離れ判定距離を算出し、前記接近離れ判定距離が所定の閾値以下であるときには詳細モードの案内画面を前記表示部に表示させ、前記接近離れ判定距離が所定の閾値より大きいときには前記詳細モードよりも広範囲を示す広域モードの案内画面を前記表示部に表示させる演算部と、
を備える油圧ショベルの位置誘導システム。
A position guidance system for guiding a hydraulic excavator having a vehicle main body and a work implement attached to the vehicle main body to a target work target in a work area,
A storage unit for storing terrain data indicating the position of the target work object and work machine data indicating a reach range of the work machine;
A position detector for detecting a current position of the vehicle body;
A display unit for displaying a guidance screen for guiding the hydraulic excavator to the target work object;
An approach / separation determination distance indicating a distance between the target work target and the reach range of the work machine is calculated based on the terrain data, the current position of the vehicle body, and the work machine data, and the approach / separation determination distance Is displayed on the display unit, and when the approach / separation determination distance is larger than a predetermined threshold, a wide area mode guide screen showing a wider range than the detailed mode is displayed on the display unit. A computation unit to be displayed on
A hydraulic excavator position guidance system.
前記作業機データは、前記作業機の最大リーチ長さを示すデータであり、
前記演算部は、前記地形データと前記車両本体の現在位置とから前記目標作業対象と前記車両本体との間の距離を算出し、前記目標作業対象と前記車両本体との間の距離から前記作業機の最大リーチ長さを引いた値を前記接近離れ判定距離として算出する、
請求項1に記載の油圧ショベルの位置誘導システム。
The work machine data is data indicating a maximum reach length of the work machine,
The calculation unit calculates a distance between the target work target and the vehicle main body from the terrain data and a current position of the vehicle main body, and calculates the work from the distance between the target work target and the vehicle main body. A value obtained by subtracting the maximum reach length of the machine is calculated as the approaching / separating distance.
The position induction system for a hydraulic excavator according to claim 1.
前記作業機データは、前記作業機が実際に届くことができる前記車両本体の周囲の作業可能範囲を示すデータであり、
前記演算部は、前記地形データと前記車両本体の現在位置とから前記目標作業対象と前記車両本体との間の距離を算出し、前記目標作業対象と前記車両本体との間の距離から、前記目標作業対象と前記車両本体とを結ぶ経路上における前記作業可能範囲の長さを引いた値を前記接近離れ判定距離として算出する、
請求項1に記載の油圧ショベルの位置誘導システム。
The work machine data is data indicating a workable range around the vehicle body that the work machine can actually reach,
The calculation unit calculates a distance between the target work target and the vehicle main body from the terrain data and a current position of the vehicle main body, and from the distance between the target work target and the vehicle main body, A value obtained by subtracting the length of the workable range on the route connecting the target work object and the vehicle body is calculated as the approaching / separating distance.
The position induction system for a hydraulic excavator according to claim 1.
前記作業機データは、前記作業機の最大リーチ長さを示すデータであり、
前記演算部は、前記車両本体における前記作業機の取付位置を中心に前記最大リーチ長さを半径とする仮想円と前記目標作業対象との間の最短距離を前記接近離れ判定距離として算出する、
請求項1に記載の油圧ショベルの位置誘導システム。
The work machine data is data indicating a maximum reach length of the work machine,
The calculation unit calculates, as the approaching / separating distance, a shortest distance between a virtual circle whose radius is the maximum reach length around the attachment position of the work implement in the vehicle body and the target work target.
The position induction system for a hydraulic excavator according to claim 1.
前記作業機データは、前記作業機が実際に届くことができる前記車両本体の周囲の作業可能範囲を示すデータであり、
前記演算部は、前記作業可能範囲と前記目標作業対象との間の最短距離を前記接近離れ判定距離として算出する、
請求項1に記載の油圧ショベルの位置誘導システム。
The work machine data is data indicating a workable range around the vehicle body that the work machine can actually reach,
The calculation unit calculates the shortest distance between the workable range and the target work target as the approach / separation determination distance,
The position induction system for a hydraulic excavator according to claim 1.
前記目標作業対象は、三次元の設計地形を構成する複数の設計面から選択された目標面であり、
前記接近離れ判定距離の算出には、前記目標作業対象の位置として前記目標面上の最近接点が選択される、
請求項1から5のいずれかに記載の油圧ショベルの位置誘導システム。
The target work object is a target surface selected from a plurality of design surfaces constituting a three-dimensional design landform,
For the calculation of the approach / separation determination distance, the closest point on the target surface is selected as the position of the target work target.
The position induction system for a hydraulic excavator according to any one of claims 1 to 5.
前記目標作業対象は、三次元の設計地形を構成する複数の設計面から選択された目標面であり、
前記接近離れ判定距離の算出には、前記目標作業対象の位置として前記目標面の外周辺上の最近接点が選択される、
請求項1から5のいずれかに記載の油圧ショベルの位置誘導システム。
The target work object is a target surface selected from a plurality of design surfaces constituting a three-dimensional design landform,
For the calculation of the approach / separation determination distance, the closest point on the outer periphery of the target surface is selected as the position of the target work target.
The position induction system for a hydraulic excavator according to any one of claims 1 to 5.
前記広域モードの案内画面は、前記作業エリアと前記油圧ショベルの現在位置とを示す上面図を表示し、
前記詳細モードの案内画面は、前記目標作業対象と前記油圧ショベルと前記作業機の作業可能範囲とを示す側面図と、前記作業エリアと前記油圧ショベルの現在位置とを示す上面図とを表示する、
請求項1から7のいずれかに記載の油圧ショベルの位置誘導システム。
The wide area mode guide screen displays a top view showing the work area and the current position of the excavator,
The detailed mode guide screen displays a side view showing the target work object, the hydraulic excavator, and a workable range of the work implement, and a top view showing the work area and the current position of the hydraulic excavator. ,
The position induction system of the hydraulic excavator according to any one of claims 1 to 7.
前記演算部は、前記接近離れ判定距離が前記所定の閾値より大きいと判定すると、接近判定閾値を前記所定の閾値として設定し、前記接近離れ判定距離が前記所定の閾値以下であると判定すると、前記接近判定閾値よりも大きい離れ判定閾値を前記所定の閾値として設定する、
請求項1から8のいずれかに記載の油圧ショベルの位置誘導システム。
When the calculation unit determines that the approach / separation determination distance is greater than the predetermined threshold, sets the approach determination threshold as the predetermined threshold, and determines that the approach / separation determination distance is equal to or less than the predetermined threshold; A separation determination threshold larger than the approach determination threshold is set as the predetermined threshold;
The position induction system for a hydraulic excavator according to any one of claims 1 to 8.
請求項1から9のいずれかに記載の油圧ショベルの位置誘導システムを備える油圧ショベル。   A hydraulic excavator comprising the excavator position guiding system according to any one of claims 1 to 9. 車両本体と前記車両本体に取り付けられる作業機とを有する油圧ショベルを、作業エリア内の目標作業対象まで誘導する位置誘導システムであって、前記目標作業対象の位置を示す地形データと前記作業機のリーチ範囲を示す作業機データとを記憶する記憶部と、前記車両本体の現在位置を検出する位置検出部と、前記油圧ショベルを前記目標作業対象まで案内するための案内画面を表示する表示部と、を備える位置誘導システムの制御方法であって、
前記車両本体の現在位置を検出するステップと、
前記地形データと前記車両本体の現在位置と前記作業機データとに基づいて前記目標作業対象と前記作業機のリーチ範囲との間の距離を示す接近離れ判定距離を算出するステップと、
前記接近離れ判定距離が所定の閾値以下であるときには詳細モードの案内画面を前記表示部に表示させるステップと、
前記接近離れ判定距離が所定の閾値より大きいときには前記詳細モードよりも広範囲を示す広域モードの案内画面を前記表示部に表示させるステップと、
を備える油圧ショベルの位置誘導システムの制御方法。
A position guidance system for guiding a hydraulic excavator having a vehicle main body and a work implement attached to the vehicle main body to a target work target in a work area, the terrain data indicating the position of the target work target, and the work implement A storage unit that stores work machine data indicating a reach range, a position detection unit that detects a current position of the vehicle body, and a display unit that displays a guidance screen for guiding the hydraulic excavator to the target work target; A method for controlling a position guidance system comprising:
Detecting a current position of the vehicle body;
Calculating an approach / separation determination distance indicating a distance between the target work target and a reach range of the work implement based on the terrain data, the current position of the vehicle body, and the work implement data;
Displaying a guidance screen in a detailed mode on the display unit when the approach / separation determination distance is equal to or less than a predetermined threshold;
When the approaching / separating distance is greater than a predetermined threshold, displaying a wide area mode guidance screen indicating a wider area than the detailed mode on the display unit;
A method for controlling a position induction system of a hydraulic excavator.
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