JP7063036B2 - 建設機械 - Google Patents

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Description

本発明は、下部走行体の上部に上部旋回体が旋回可能に設けられた建設機械に関する。
下部走行体の上部に上部旋回体が旋回可能に設けられた建設機械においては、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度によって、キャブ内のオペレータから見た下部走行体の走行方向が変化する。そのため、走行操作を行った際に下部走行体がどの方向に走行するのか、オペレータでもわからなくなることがある。
そこで、特許文献1には、建設機械に設けられ、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を、モニター画面に表示された画像の時間変化により推定し、推定された角度情報をモニター画面に表示させるモニター装置が開示されている。上部旋回体が旋回していても、モニター画面には上部旋回体の正確な角度情報(矢印の方向)が表示されているので、オペレータは、この角度情報に基づいて下部走行体を走行させることができる。
特許第5473870号明細書
しかしながら、特許文献1では、上部旋回体の角度情報を常にモニター画面に表示させている。そのため、走行以外の作業中においてはモニター画面に表示された角度情報がかえって邪魔になり、作業効率が低下することが懸念される。
本発明の目的は、作業効率の低下を抑制することが可能な建設機械を提供することである。
本発明は、下部走行体の上部に上部旋回体が旋回可能に設けられた機械本体を有する建設機械であって、前記機械本体に設けられ、前記下部走行体と前記上部旋回体との相対角度を検出する角度検出装置と、前記下部走行体を走行させる際に操作される走行レバーと、表示装置と、前記角度検出装置の検出結果に基づいて、前記下部走行体の進行方向を算出する算出手段と、前記走行レバーが操作された場合に、前記算出手段が算出した前記下部走行体の進行方向を示す画像を前記表示装置に表示させる一方、前記走行レバーが操作されない場合に、前記画像を前記表示装置に表示させない表示制御手段と、を有し、前記表示制御手段は、前記角度検出装置の検出結果に基づいて、前記画像が示す方向を変化させることを特徴とする。
本発明によると、走行レバーが操作された場合に、下部走行体の進行方向を示す画像が表示装置に表示される一方、走行レバーが操作されない場合に、下部走行体の進行方向を示す画像が表示装置に表示されない。よって、下部走行体の走行時に、下部走行体の進行方向を示す画像が表示装置に表示されるので、走行以外の作業中に、画像が邪魔になりにくい。これにより、作業効率の低下を抑制することができる。
建設機械の側面図である。 キャブ内から上部旋回体の前方を見た図である。 走行レバーの傾動角度(操作量)とパイロット圧の出力値との関係を示す図である。 第1実施形態における建設機械の回路図である。 表示制御のフローチャートである。 第2実施形態における建設機械を上方から見た図である。 第2実施形態における表示装置の画面を示す図である。 第2実施形態における建設機械の回路図である。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
[第1実施形態]
(建設機械の構成)
本発明の第1実施形態による建設機械1は、建設機械1の側面図である図1に示すように、アタッチメント30で作業を行う機械であり、例えば油圧ショベルである。建設機械1は、下部走行体21と、上部旋回体22と、アタッチメント30と、シリンダ40と、を備えた機械本体20を有している。
下部走行体21は、建設機械1を走行させる部分であり、例えばクローラを備える。上部旋回体22は、下部走行体21の上部に旋回装置を介して旋回可能に取り付けられる。上部旋回体22の前部には、窓を有するキャブ(運転室)23が設けられている。
アタッチメント30は、上部旋回体22に取り付けられる。アタッチメント30は、ブーム31と、アーム32と、バケット33と、を備える。ブーム31は、上部旋回体22に回転自在(起伏自在)に取り付けられる。アーム32は、ブーム31に回転自在に取り付けられる。バケット33は、アーム32に回転自在に取り付けられる。バケット33は、作業対象(土砂など)の、掘削、ならし、すくい、などの作業を行う部分である。
シリンダ40は、アタッチメント30を作動させる。シリンダ40は、油圧式の伸縮シリンダである。シリンダ40は、ブームシリンダ41と、アームシリンダ42と、バケットシリンダ43と、を備える。
ブームシリンダ41は、上部旋回体22に対してブーム31を回転駆動させる。ブームシリンダ41の基端部は、上部旋回体22に回転自在に取り付けられる。ブームシリンダ41の先端部は、ブーム31に回転自在に取り付けられる。
アームシリンダ42は、ブーム31に対してアーム32を回転駆動させる。アームシリンダ42の基端部は、ブーム31に回転自在に取り付けられる。アームシリンダ42の先端部は、アーム32に回転自在に取り付けられる。
バケットシリンダ43は、アーム32に対してバケット33を回転駆動させる。バケットシリンダ43の基端部は、アーム32に回転自在に取り付けられる。バケットシリンダ43の先端部は、バケット33に回転自在に取り付けられたリンク部材に、回転自在に取り付けられる。
また、キャブ23内から上部旋回体22の前方を見た図である図2に示すように、建設機械1は、走行レバー2を有している。走行レバー2は、前後方向に傾動可能であり、下部走行体21を走行させる際に、オペレータにより操作される。そして、走行レバー2の操作方向に応じて、下部走行体21の前進と後進とが切り替わる。具体的には、走行レバー2を前方に傾動させると、下部走行体21が前進し、走行レバー2を後方に傾動させると、下部走行体21が後進する。走行レバー2の操作量は、後述する操作量検出装置により検出される。
ここで、走行レバー2の傾動角度(操作量)とパイロット圧の出力値との関係を示す図である図3に示すように、走行レバー2の操作量が「0」以上であって第1閾値以下のときに、パイロット圧の出力値は所定値で一定であり、走行レバー2の操作量が第1閾値を超えると、パイロット圧の出力値は所定値を超えて増加していく。そして、パイロット圧の出力値が所定値を超えると、下部走行体21が走行(前進または後進)を開始する。すなわち、走行レバー2の操作量が「0」以上であって第1閾値未満であれば、下部走行体21は停止したままである。このように、走行レバー2の操作量には、いわゆる「あそび」が設けられている。
また、図2に示すように、建設機械1は、表示装置3を有している。表示装置3は、透過型であって、フロントガラス(窓)24に配置されている。表示装置3は、例えば、有機ELディスプレイである。オペレータは、表示装置3を介して、外部の風景を視認可能である。
また、建設機械1の回路図である図4に示すように、建設機械1は、角度検出装置4と、操作量検出装置5と、コントローラ6と、を有している。
角度検出装置4は、機械本体20に設けられ、下部走行体21と上部旋回体22との相対角度を検出する。本実施形態では、角度検出装置4は、上部旋回体22に対する下部走行体21の旋回角度を検出するが、下部走行体21に対する上部旋回体22の旋回角度を検出してもよい。
操作量検出装置5は、走行レバー2の操作量(傾動角度)および走行レバー2の操作方向を検出する。具体的には、操作量検出装置5は、走行レバー2が前方に傾動されたときの傾動角度、および、走行レバー2が後方に傾動されたときの傾動角度をそれぞれ検出する。
コントローラ(算出手段)6は、角度検出装置4の検出結果と、走行レバー2の操作方向とに基づいて、下部走行体21の進行方向を算出する。角度検出装置4の検出結果から、下部走行体21の前後方向が算出される。さらに、走行レバー2の操作方向から、下部走行体21が前進する方向または後進する方向が進行方向として算出される。すなわち、走行レバー2の操作方向が前方であれば、下部走行体21が前進する方向が進行方向として算出され、走行レバー2の操作方向が後方であれば、下部走行体21が後進する方向が進行方向として算出される。
また、コントローラ(表示制御手段)6は、走行レバー2が操作された場合に、算出した下部走行体21の進行方向を示す画像を表示装置3に表示させる。本実施形態では、図2に示すように、矢印形状の矢印画像50が表示装置3に表示される。これにより、フロントガラス24から見える風景に、矢印画像50が重畳して表示される。この矢印画像50が示す方向は、角度検出装置4の検出結果と走行レバー2の操作方向とに基づいて変化する。例えば、上部旋回体22に対して下部走行体21が図2の右側に傾き、下部走行体21が後進する場合には、図2に示すように、矢印画像50が示す方向は左下となる。なお、下部走行体21の進行方向を示す画像は、矢印画像50に限定されず、下部走行体21のアイコン画像など、下部走行体21の進行方向がわかるものであればよい。
このように、フロントガラス24から見える風景に、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が、重畳して表示されるので、オペレータは、フロントガラス越しに下部走行体21の位置を確認することなく、作業風景を見ながら、下部走行体21の進行方向を確認することができる。よって、表示装置3がフロントガラス24から離れた位置に配置されている場合と比べて、視線を動かす必要性が少ないため、作業効率の低下を抑制することができる。
また、上記したように、角度検出装置4の検出結果と、走行レバー2の操作方向とに基づいて、下部走行体21の進行方向を算出している。よって、下部走行体21が前進する場合と、下部走行体21が後進する場合とで、互いに逆向きの進行方向を示す矢印画像50を、表示装置3にそれぞれ表示させることができる。よって、下部走行体21が前進する場合と、下部走行体21が後進する場合のどちらであっても、下部走行体21の進行方向をオペレータに正しく認識させることができる。
ここで、本実施形態では、コントローラ6は、操作量検出装置5が検出した走行レバー2の操作量が、0より大きくて第1閾値よりも小さい値である第2閾値(図3参照)以上になった場合に、矢印画像50を表示装置3に表示させる。これにより、走行レバー2の操作量が、下部走行体21が走行を開始する操作量である第1閾値未満の操作量である、いわゆる「あそび」の操作量である段階で、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50を表示装置3に表示させることができる。これにより、下部走行体21が走行を開始しない段階で下部走行体21の進行方向をオペレータに認識させることができる。
一方、コントローラ6は、走行レバー2が操作されない場合に、矢印画像50を表示装置3に表示させない。よって、下部走行体21の走行時に(より具体的には、走行レバー2の操作量が「あそび」の操作量である段階で)、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が表示装置3に表示されるので、走行以外の作業中に、矢印画像50が邪魔になりにくい。これにより、作業効率の低下を抑制することができる。
(建設機械の動作)
次に、表示制御のフローチャートである図5を用いて、建設機械1の動作を説明する。
まず、コントローラ6は、角度検出装置4の検出結果から、下部走行体21と上部旋回体22との相対角度を検出する(ステップS1)。次に、コントローラ6は、操作量検出装置5の検出結果から、走行レバー2の操作方向および操作量を検出する(ステップS2)。
次に、コントローラ6は、走行レバー2の操作量が第2閾値以上か否かを判定する(ステップS3)。ステップS3において、走行レバー2の操作量が第2閾値以上であると判定した場合には(S3:YES)、コントローラ6は、角度検出装置4の検出結果と、走行レバー2の操作方向とに基づいて、下部走行体21の進行方向を算出する(ステップS4)。そして、コントローラ6は、矢印画像50を表示装置3に表示させる(ステップS5)。そして、ステップS1に戻る。
一方、ステップS3において、走行レバー2の操作量が第2閾値以上でないと判定した場合には(S3:NO)、コントローラ6は、矢印画像50を表示装置3に表示させない(ステップS6)。そして、ステップS1に戻る。
(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る建設機械1によれば、走行レバー2が操作された場合に、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が表示装置3に表示される一方、走行レバー2が操作されない場合に、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が表示装置3に表示されない。よって、下部走行体21の走行時に、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が表示装置3に表示されるので、走行以外の作業中に、矢印画像50が邪魔になりにくい。これにより、作業効率の低下を抑制することができる。
また、角度検出装置4の検出結果と、走行レバー2の操作方向とに基づいて、下部走行体21の進行方向が算出される。そして、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が表示装置3に表示される。これにより、下部走行体21が前進する場合と、下部走行体21が後進する場合とで、互いに逆向きの進行方向を示す矢印画像50を、表示装置3にそれぞれ表示させることができる。よって、下部走行体21が前進する場合と、下部走行体21が後進する場合のどちらであっても、下部走行体21の進行方向をオペレータに正しく認識させることができる。
また、走行レバー2の操作量が、0より大きくて第1閾値よりも小さい値である第2閾値以上になった場合に、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が表示装置3に表示される。よって、走行レバー2の操作量が、下部走行体21が走行を開始する操作量である第1閾値未満の操作量である、いわゆる「あそび」の操作量である段階で、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50を表示装置3に表示させることができる。これにより、下部走行体21が走行を開始しない段階で下部走行体21の進行方向をオペレータに認識させることができる。
また、キャブ23のフロントガラス24に、透過型の表示装置3が配置されている。これにより、フロントガラス24から見える風景に、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が、重畳して表示されるので、オペレータは、フロントガラス越しに下部走行体21の位置を確認することなく、作業風景を見ながら、下部走行体21の進行方向を確認することができる。よって、表示装置3がフロントガラス24から離れた位置に配置されている場合と比べて、視線を動かす必要性が少ないため、作業効率の低下を抑制することができる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の建設機械について、図面を参照しつつ説明する。なお、第1実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第1実施形態と異なる点について説明する。なお、第1実施形態と同じ部材については、第1実施形態と同じ符号を付している。
(建設機械の構成)
第1実施形態の建設機械1は、キャブ23内にいるオペレータにより機械本体20が操作されることを前提にしていた。これに対して、本実施形態の建設機械は、建設機械の外部にいるオペレータにより機械本体20が遠隔操作されることを前提にしている。
すなわち、本実施形態の建設機械は、機械本体20に設けられたスレーブ側装置と、このスレーブ側装置を遠隔操作するマスタ側装置と、を有している。
建設機械101を上方から見た図である図6に示すように、スレーブ側装置は、撮影装置7を有している。撮影装置7は、上部旋回体22に設けられて、上部旋回体22から見える風景を撮影する。また、撮影装置7は複数設けられて、互いに撮影方向が異なるようにされている。本実施形態では、キャブ23内に設けられて、フロントガラス24越しに上部旋回体22の前方を撮影する撮影装置7と、上部旋回体22の右方を撮影する撮影装置7と、上部旋回体22の左方を撮影する撮影装置7と、上部旋回体22の後方を撮影する撮影装置7と、がそれぞれ設けられている。なお、図中の左下を向いた矢印は、上部旋回体22に対して傾いた下部走行体21が後進する方向である。
マスタ側装置は、走行レバーと、表示装置と、を有している。走行レバーは、キャブ23内に配置された走行レバー2と同様のものである。走行レバーの操作量は、操作量検出装置5により検出される。
表示装置103の画面を示す図である図7に示すように、表示装置103には、撮影装置7が撮影した風景画像が表示される。図7においては、上部旋回体22の前方を撮影する撮影装置7が撮影した風景画像が表示装置103に表示されている。
建設機械101の回路図である図8に示すように、スレーブ側装置111は、送信装置8を有している。送信装置8は、撮影装置7が撮影した風景画像、および、角度検出装置4の検出結果をマスタ側装置112に送信する。
マスタ側装置112は、受信装置9と、操作量検出装置5と、コントローラ106と、を有している。受信装置9は、送信装置8から送信された風景画像および角度検出装置4の検出結果を受信する。コントローラ(表示制御手段)106は、撮影装置7が撮影した風景画像を表示装置103に表示させる。
また、マスタ側装置112は、選択装置10を有している。選択装置10は、オペレータの操作に応じて、複数の撮影装置7のいずれかを選択する。コントローラ106は、選択装置10で選択された撮影装置7が撮影した風景画像を表示装置103に表示させる。例えば、上部旋回体22の後方を撮影する撮影装置7が選択された場合には、この撮影装置7が撮影した上部旋回体22の後方の風景画像が表示装置103に表示されることになる。
また、コントローラ(算出手段)106は、第1実施形態と同様に、角度検出装置4の検出結果と、走行レバーの操作方向とに基づいて、下部走行体21の進行方向を算出する。ここで、コントローラ106は、選択装置10で選択された撮影装置7の撮影方向と、角度検出装置4の検出結果とに基づいて、下部走行体21の進行方向を算出する。
また、図7に示すように、コントローラ(表示制御手段)106は、走行レバーが操作された場合に、表示装置103に表示させた風景画像上に矢印画像50を重畳表示させる。これにより、オペレータは、風景画像を見ながら、下部走行体21の進行方向を確認することができる。よって、オペレータは視線を動かす必要性が少ないため、作業効率の低下を抑制することができる。なお、図7において、矢印画像50が示す方向は、図6の矢印が示す下部走行体21の後進方向である。
ここで、コントローラ106は、選択装置10で選択された撮影装置7が撮影した風景画像上に矢印画像50を重畳表示させる。選択される撮影装置7が切り替わると、撮影方向が切り替わることになるが、選択された撮影装置7の撮影方向に対応する矢印画像50が風景画像上に重畳表示される。これにより、どの撮影装置7の風景画像を表示装置103に表示させているときでも、下部走行体21の進行方向をオペレータに正しく認識させることができる。
なお、走行レバーの操作量が第2閾値未満では、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が表示装置103に表示されず、走行レバーの操作量が第2閾値以上になると、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が表示装置103に表示されるのは、第1実施形態と同様である。
(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る建設機械101によれば、表示装置103に表示された風景画像上に、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が重畳して表示される。そのため、オペレータは、風景画像を見ながら、下部走行体21の進行方向を確認することができる。よって、オペレータは視線を動かす必要性が少ないため、作業効率の低下を抑制することができる。
また、選択装置10で選択された撮影装置7の撮影方向と、角度検出装置4の検出結果とに基づいて、下部走行体21の進行方向が算出される。そして、選択装置10で選択された撮影装置7が撮影した風景画像上に、下部走行体21の進行方向を示す矢印画像50が重畳表示される。よって、選択される撮影装置7を切り替えたときに、その撮影装置7の撮影方向に対応する矢印画像50が風景画像上に重畳表示される。これにより、どの撮影装置7の風景画像を表示装置103に表示させているときでも、下部走行体21の進行方向をオペレータに正しく認識させることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
例えば、第1実施形態および第2実施形態では、走行レバー2が前方に傾動された場合(下部走行体21が前進する場合)と、走行レバー2が後方に傾動された場合(下部走行体21が後進する場合)とで、互いに逆向きの進行方向を示す矢印画像50を、表示装置3にそれぞれ表示させているが、走行レバー2の操作方向に関わらず、下部走行体21が前進する方向を進行方向として示す矢印画像50を、常に表示装置3に表示させる構成であってもよい。
1,101 建設機械
2 走行レバー
3,103 表示装置
4 角度検出装置
5 操作量検出装置
6,106 コントローラ(算出手段、表示制御手段)
7 撮影装置
8 送信装置
9 受信装置
10 選択装置
20 機械本体
21 下部走行体
22 上部旋回体
23 キャブ
24 フロントガラス
30 アタッチメント
31 ブーム
32 アーム
33 バケット
40 シリンダ
41 ブームシリンダ
42 アームシリンダ
43 バケットシリンダ
50 矢印画像
111 スレーブ側装置
112 マスタ側装置

Claims (6)

  1. 下部走行体の上部に上部旋回体が旋回可能に設けられた機械本体を有する建設機械であって、
    前記機械本体に設けられ、前記下部走行体と前記上部旋回体との相対角度を検出する角度検出装置と、
    前記下部走行体を走行させる際に操作される走行レバーと、
    表示装置と、
    前記角度検出装置の検出結果に基づいて、前記下部走行体の進行方向を算出する算出手段と、
    前記走行レバーが操作された場合に、前記算出手段が算出した前記下部走行体の進行方向を示す画像を前記表示装置に表示させる一方、前記走行レバーが操作されない場合に、前記画像を前記表示装置に表示させない表示制御手段と、
    を有し、
    前記表示制御手段は、前記角度検出装置の検出結果に基づいて、前記画像が示す方向を変化させることを特徴とする建設機械。
  2. 前記走行レバーの操作方向に応じて、前記下部走行体の前進と後進とが切り替わり、
    前記算出手段は、前記角度検出装置の検出結果と、前記走行レバーの操作方向とに基づいて、前記下部走行体の進行方向を算出することを特徴とする請求項1に記載の建設機械。
  3. 前記走行レバーの操作量が第1閾値を超えたときに、前記下部走行体が走行を開始するものであり、
    前記走行レバーの操作量を検出する操作量検出装置をさらに有し、
    前記表示制御手段は、前記操作量検出装置が検出した前記走行レバーの操作量が、0より大きくて前記第1閾値よりも小さい値である第2閾値以上になった場合に、前記画像を前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項1又は2に記載の建設機械。
  4. 前記上部旋回体に、窓を有する運転室が設けられており、
    前記表示装置は、透過型であって、前記窓に配置されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の建設機械。
  5. 前記機械本体に設けられたスレーブ側装置と、
    前記スレーブ側装置を遠隔操作するマスタ側装置と、
    を有し、
    前記スレーブ側装置は、
    前記上部旋回体に設けられて、前記上部旋回体から見える風景を撮影する撮影装置と、
    前記撮影装置が撮影した風景画像、および、前記角度検出装置の検出結果を前記マスタ側装置に送信する送信装置と、
    を有し、
    前記マスタ側装置は、
    前記走行レバーと、前記表示装置と、前記算出手段と、前記表示制御手段と、
    前記送信装置から送信された前記風景画像および前記角度検出装置の検出結果を受信する受信装置と、
    を有し、
    前記表示制御手段は、前記風景画像を前記表示装置に表示させるとともに、前記風景画像上に前記画像を重畳表示させることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の建設機械。
  6. 下部走行体の上部に上部旋回体が旋回可能に設けられた機械本体を有する建設機械であって、
    前記機械本体に設けられ、前記下部走行体と前記上部旋回体との相対角度を検出する角度検出装置と、
    前記下部走行体を走行させる際に操作される走行レバーと、
    表示装置と、
    前記角度検出装置の検出結果に基づいて、前記下部走行体の進行方向を算出する算出手段と、
    前記走行レバーが操作された場合に、前記算出手段が算出した前記下部走行体の進行方向を示す画像を前記表示装置に表示させる一方、前記走行レバーが操作されない場合に、前記画像を前記表示装置に表示させない表示制御手段と、
    を有し、
    前記機械本体に設けられたスレーブ側装置と、
    前記スレーブ側装置を遠隔操作するマスタ側装置と、
    を有し、
    前記スレーブ側装置は、
    前記上部旋回体に設けられて、前記上部旋回体から見える風景を撮影する撮影装置と、
    前記撮影装置が撮影した風景画像、および、前記角度検出装置の検出結果を前記マスタ側装置に送信する送信装置と、
    を有し、
    前記マスタ側装置は、
    前記走行レバーと、前記表示装置と、前記算出手段と、前記表示制御手段と、
    前記送信装置から送信された前記風景画像および前記角度検出装置の検出結果を受信する受信装置と、
    を有し、
    前記表示制御手段は、前記風景画像を前記表示装置に表示させるとともに、前記風景画像上に前記画像を重畳表示させ、
    前記撮影装置が複数設けられて、互いに撮影方向が異なるようにされており、
    前記マスタ側装置は、複数の前記撮影装置のいずれかを選択する選択装置をさらに有し、
    前記算出手段は、前記選択装置で選択された前記撮影装置の前記撮影方向と、前記角度検出装置の検出結果とに基づいて、前記下部走行体の進行方向を算出し、
    前記表示制御手段は、前記選択装置で選択された前記撮影装置が撮影した前記風景画像を前記表示装置に表示させるとともに、前記選択装置で選択された前記撮影装置が撮影した前記風景画像上に前記画像を重畳表示させることを特徴とする建設機械。
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