KR101745859B1

KR101745859B1 - 굴삭 기계의 표시 시스템 및 굴삭 기계

Info

Publication number: KR101745859B1
Application number: KR1020157012666A
Authority: KR
Inventors: 다카시 구리하라; 다이시 이와나가
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2017-06-12
Also published as: CN104781478B; US20160010312A1; KR20150067369A; WO2014077221A1; JP2014101664A; CN104781478A; US9493929B2; JP5476450B1; DE112013005509T5

Abstract

굴삭 기계의 표시 시스템은, 버킷을 포함한 작업기를 구비하는 굴삭 기계의 현재 위치에 관한 정보를 검출하는 작업기 상태 검출부와, 작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계면의 위치 정보를 기억하는 기억부와, 굴삭 기계의 현재 위치에 관한 정보에 기초하여 버킷 선단의 위치를 구하고, 설계면의 법선 방향에 있어서의 설계면 주위의 소정 범위에 버킷의 적어도 일부가 진입했을 때에, 선단의 위치에 기초하여 구한, 소정 범위 내에 존재하는 선단의 궤적을 표시부의 화면에 표시하는 처리부를 포함한다.

Description

굴삭 기계의 표시 시스템 및 굴삭 기계{EXCAVATOR DISPLAY SYSTEM AND EXCAVATOR}

본 발명은 굴삭 기계의 표시 시스템 및 이것을 구비한 굴삭 기계에 관한 것이다.

일반적으로, 유압 셔블 등의 굴삭 기계는, 조작자인 오퍼레이터가 조작 레버를 조작함으로써, 버킷을 포함한 작업기가 구동되어, 작업 대상인 지면 등을 굴삭한다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 법면 마무리 등의 정밀을 필요로 하는 백호우의 작업에 있어서, 얻어지는 화면 상에 설계 차이와 버킷 형상을 나타내는 기술이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 현재 실제로 기계에 장착되어 있는 버킷의 종류에 따른 버킷 심볼을 표시함으로써 굴삭 동작을 정확하게 실시할 수 있도록 한 건설 기계의 표시 시스템의 기술이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2006-214246호 일본 공개특허공보 2001-132021호

유압 셔블 등의 굴삭 기계를 사용하여, 시공 대상의 설계면의 일부를 목표면으로 하고, 이것에 따라 작업 대상인 지면을 굴삭하는 경우, 굴삭 기계의 오퍼레이터는, 설계면의 근방에 있어서의 거리 정보를 특히 필요로 한다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2 의 기술은 버킷 형상이 표시되므로, 표시 장치의 화면을 보면서 육안 또는 감시에 의해 확인하면서 시공을 진행시킬 필요가 있다. 이 때문에, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 의 기술은, 시공 대상의 설계면의 일부를 목표면으로 한 경우, 목표면과 버킷의 최단 거리의 정보를 인식할 수 없고, 특히 버킷의 고부 (尻部) 에서 설계면을 넘은 지면을 굴삭할 가능성이 있다.

본 발명은, 굴삭 기계의 오퍼레이터가 설계면에 따라 시공을 진행시키는 데에 있어서, 오퍼레이터에 대해 시공 결과에 관한 설계면과 버킷의 최단 거리의 정보를 이해하기 쉽게 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의하면, 버킷을 포함한 작업기와, 상기 작업기가 장착되는 본체부를 갖는 굴삭 기계의 표시 시스템으로서, 상기 굴삭 기계의 현재 위치에 관한 정보, 상기 본체부의 자세에 관한 정보 및 상기 버킷 선단의 위치 정보를 검출하는 작업기 상태 검출부와, 설계 지형을 나타내는 설계면의 위치 정보 및 상기 버킷의 외형 정보를 기억하는 기억부와, 상기 굴삭 기계의 현재 위치에 관한 정보, 상기 본체부의 자세에 관한 정보, 상기 버킷 선단의 위치 정보 및 상기 버킷의 외형 정보에 기초하여, 상기 버킷의 선단을 적어도 포함하여 상기 버킷 고부의 외형을 따라 미리 정해진, 위치를 계측하기 위한 복수의 계측 기준점 중, 상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점을 구하는 처리부를 포함하는 굴삭 기계의 표시 시스템이 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 처리부는, 상기 설계면의 법선 방향에 있어서의 상기 계측 기준점으로부터 상기 설계면까지의 거리를 설계면 거리로서 구하고, 상기 설계면 거리의 최소값에 대응한 정보를 최단 거리로서 표시 장치의 화면에 표시하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 복수의 상기 계측 기준점은 각각, 상기 버킷의 이동 방향과 평행한 면에서 상기 버킷의 상기 외형을 자른 단면 및 상기 버킷의 폭 방향을 따라 미리 정해지고, 상기 처리부는, 상기 설계면의 법선 방향에 있어서의 상기 계측 기준점으로부터 상기 설계면까지의 거리를 설계면 거리로서 구하고, 상기 설계면 거리의 최소값에 대응한 정보를 최단 거리로서 표시 장치의 화면에 표시하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 처리부는, 복수의 상기 설계면의 법선 방향에 동일한 상기 계측 기준점이 있는 경우, 당해 계측 기준점에 대해 복수의 설계면 거리를 구하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 처리부는, 상기 최단 거리에 기초하여, 경보를 발 (發) 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 처리부는, 상기 최단 거리에 따라, 상기 경보로서 소리를 발하는 양태를 변경하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 처리부는, 상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점을 특정하는 화상을 표시 장치의 화면에 표시하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점을 특정하는 화상이, 상기 설계면의 법선을 나타내는 화상인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 버킷을 포함한 작업기와, 상기 작업기가 장착되는 본체부를 갖는 굴삭 기계의 표시 시스템으로서, 상기 굴삭 기계의 현재 위치에 관한 정보, 상기 본체부의 자세에 관한 정보 및 상기 버킷 선단의 위치 정보를 검출하는 작업기 상태 검출부와, 설계 지형을 나타내는 설계면의 위치 정보 및 상기 버킷의 외형 정보를 기억하는 기억부와, 상기 굴삭 기계의 현재 위치에 관한 정보, 상기 본체부의 자세에 관한 정보, 상기 버킷 선단의 위치 정보 및 상기 버킷의 외형 정보에 기초하여, 상기 버킷의 선단을 적어도 포함하여 상기 버킷 고부의 외형을 따라 미리 정해진, 위치를 계측하기 위한 복수의 계측 기준점 중, 상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점을 구하고, 상기 설계면의 법선 방향에 있어서의 상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점으로부터 상기 설계면까지의 거리를 설계면 거리로서 구하는 처리부와, 상기 설계면 거리의 표시 및 상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점을 지나는 상기 설계면의 법선을 나타내는 화상 표시의 적어도 하나를 표시하는 표시 장치를 포함하는 굴삭 기계의 표시 시스템이 제공된다.

본 발명에 의하면, 상기 서술한 굴삭 기계의 표시 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 굴삭 기계가 제공된다.

본 발명은, 굴삭 기계의 오퍼레이터가 설계면에 따라 시공을 진행시키는 데에 있어서, 오퍼레이터에 대해 시공 결과에 관한 설계면과 버킷의 최단 거리의 정보를 이해하기 쉽게 제공할 수 있다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 유압 셔블 (100) 의 사시도이다.
도 2 는, 유압 셔블 (100) 의 측면도이다.
도 3 은, 유압 셔블 (100) 의 배면도이다.
도 4 는, 유압 셔블 (100) 이 구비하는 제어계를 나타내는 블록도이다.
도 5 는, 설계 지형 데이터에 의해 나타나는 설계 지형을 나타내는 도면이다.
도 6 은, 안내 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 안내 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치를 구하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 는, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치를 구하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 은, 설계면에 대한 버킷 (8) 의 최단 거리를 구하는 예를 나타내는 플로 차트이다.
도 11 은, 버킷 (8) 의 외형 정보를 기억하는 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 12 는, 버킷 (8) 의 외형 정보의 예를 나타내는 도면이다.
도 13 은, 버킷 (8) 의 외형 정보의 그래픽 예를 나타내는 도면이다.
도 14 는, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 을 상면에서 본 설계면 (45) 과 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 최단 거리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 15 는, 버킷 (8) 의 외형을 상면에서 본 설계면 (45) 과 버킷 (8) 의 고부 (8C) 의 최단 거리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 16 은, 버킷 (8) 을 측면에서 본 설계면 (45) 과 버킷 (8) 의 최단 거리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 17 은, 버킷 (8) 에 의한 설계면 (70) 의 충돌을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 은, 버킷 (8) 과 설계면의 최단 거리를 표시하는 예를 나타내는 도면이다.
도 19 는, 버킷 (8) 과 설계면의 최단 거리를 표시하는 다른 예를 나타내는 도면이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태 (실시형태) 에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 이하의 실시형태는, 굴삭 기계의 일례로서 유압 셔블을 설명하지만, 대상으로 하는 굴삭 기계는, 버킷 등의 어태치먼트를 장착하여 작업을 실시하는 건설 기계이면, 유압 셔블에 한정되는 것은 아니다. 실시형태는, 건설 기계로서, 예를 들어 백호우 로더에 적용해도 된다.

＜굴삭 기계의 전체 구성＞

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 유압 셔블 (100) 의 사시도이다. 도 2 는, 유압 셔블 (100) 의 측면도이다. 도 3 은, 유압 셔블 (100) 의 배면도이다. 도 4 는, 유압 셔블 (100) 이 구비하는 제어계를 나타내는 블록도이다. 도 5 는, 설계 지형 데이터에 의해 나타나는 설계 지형을 나타내는 도면이다. 본 실시형태에 있어서, 굴삭 기계로서의 유압 셔블 (100) 은, 본체부로서의 차량 본체 (1) 와 작업기 (2) 를 갖는다. 차량 본체 (1) 는, 상부 선회체 (3) 와 주행 장치 (5) 를 갖는다. 상부 선회체 (3) 는, 기관실 (3EG) 의 내부에, 도시되지 않은 동력 발생 장치 및 유압 펌프 등의 장치를 수용하고 있다. 기관실 (3EG) 은, 상부 선회체 (3) 의 일단측에 배치되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 유압 셔블 (100) 은, 예를 들어 디젤 엔진 등의 내연 기관을 동력 발생 장치로 하고 있지만, 유압 셔블 (100) 은 이와 같은 것에 한정되지 않는다. 유압 셔블 (100) 은, 예를 들어, 내연 기관과 발전 전동기와 축전 장치를 조합한, 이른바 하이브리드 방식의 동력 발생 장치를 구비하는 것 등이어도 된다.

상부 선회체 (3) 는 운전실 (4) 을 갖는다. 운전실 (4) 은 상부 선회체 (3) 의 타단측에 재치 (載置) 되어 있다. 즉, 운전실 (4) 은, 기관실 (3EG) 이 배치되어 있는 측과는 반대측에 배치되어 있다. 운전실 (4) 내에는, 도 4 에 나타내는 표시 입력 장치 (38) 및 조작 장치 (25) 가 배치된다. 이들에 대해서는 후술한다. 주행 장치 (5) 는, 크롤러 (5a, 5b) 를 갖고 있다. 주행 장치 (5) 는 도시되지 않은 유압 모터가 구동하고, 크롤러 (5a, 5b) 가 회전함으로써 주행하여 유압 셔블 (100) 을 주행시킨다. 작업기 (2) 는, 상부 선회체 (3) 의 운전실 (4) 의 측방측에 장착되어 있다. 또한, 유압 셔블 (100) 은, 크롤러 (5a, 5b) 대신에 타이어를 구비하고, 도시되지 않은 디젤 엔진의 구동력을 트랜스 미션을 통하여 타이어로 전달하여 주행 가능한 주행 장치를 구비한 것이어도 된다. 예를 들어 이와 같은 형태의 유압 셔블 (100) 로서 휠식 유압 셔블이어도 된다. 또, 유압 셔블 (100) 은, 이와 같은 타이어를 가진 주행 장치를 구비하고, 추가로 차량 본체 (본체부) 에 작업기가 장착되며, 도 1 과 같은 상부 선회체 및 그 선회 기구를 구비하고 있지 않은 구조를 갖는, 예를 들어 백호우 로더여도 된다. 즉, 백호우 로더는, 차량 본체에 작업기가 장착되고, 차량 본체의 일부를 구성하는 주행 장치를 구비한 것이다.

상부 선회체 (3) 는, 작업기 (2) 및 운전실 (4) 이 배치되어 있는 측이 앞이고, 기관실 (3EG) 이 배치되어 있는 측이 뒤이다. 앞을 향해 좌측이 상부 선회체 (3) 의 왼쪽이고, 앞을 향해 우측이 상부 선회체 (3) 의 오른쪽이다. 또, 유압 셔블 (100) 또는 차량 본체 (1) 는, 상부 선회체 (3) 를 기준으로 하여 주행 장치 (5) 측이 아래이고, 주행 장치 (5) 를 기준으로 하여 상부 선회체 (3) 측이 위이다. 유압 셔블 (100) 이 수평면에 설치되어 있는 경우, 아래는 연직 방향, 즉 중력의 작용 방향측이고, 위는 연직 방향과는 반대측이다.

작업기 (2) 는, 붐 (6) 과 아암 (7) 과 버킷 (8) 과 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 를 갖는다. 붐 (6) 의 기단부는, 붐 핀 (13) 을 개재하여 차량 본체 (1) 의 전방부에 요동 가능하게 장착되어 있다. 아암 (7) 의 기단부는, 아암 핀 (14) 을 개재하여 붐 (6) 의 선단부에 요동 가능하게 장착되어 있다. 아암 (7) 의 선단부에는, 버킷 핀 (15) 을 개재하여 버킷 (8) 이 요동 가능하게 장착되어 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 붐 (6) 의 길이, 즉, 붐 핀 (13) 의 중심으로부터 아암 핀 (14) 까지의 길이는 L1 이다. 아암 (7) 의 길이, 즉, 아암 핀 (14) 의 중심으로부터 버킷 핀 (15) 의 중심까지의 길이는 L2 이다. 버킷 (8) 의 길이, 즉, 버킷 핀 (15) 의 중심으로부터 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 까지의 길이는 L3 이다. 날끝 (P3) 은, 버킷 (8) 의 버킷 핀 (15) 과는 반대측에 장착된 날 (8B) 의 선단이다. 날 (8B) 의 선단은, 작업기 (2) 가 굴삭력을 발생시키는 버킷 (8) 의 선단이다. 버킷 (8) 의 버킷 핀 (15) 으로부터 날끝 (P3) 까지의 외측 형상은 통상 돌출되어 있고, 고부 (8C) 라고 불린다.

도 1 에 나타내는 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 는, 각각 작동유의 압력 (이하, 적절히 유압이라고 한다) 에 의해 구동되는 유압 실린더이다. 붐 실린더 (10) 는 붐 (6) 을 구동시켜, 이것을 승강시킨다. 아암 실린더 (11) 는 아암 (7) 을 구동시켜, 아암 핀 (14) 의 둘레를 회동 (回動) 시킨다. 버킷 실린더 (12) 는 버킷 (8) 을 구동시켜, 버킷 핀 (15) 의 둘레를 회동시킨다. 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 등의 유압 실린더와 도시되지 않은 유압 펌프 사이에는, 도 4 에 나타내는 비례 제어 밸브 (37) 가 배치되어 있다. 후술하는 작업기용 전자 제어 장치 (26) 가 비례 제어 밸브 (37) 를 제어함으로써, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 에 공급되는 작동유의 유량이 제어된다. 그 결과, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 의 동작이 제어된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 붐 (6) 과 아암 (7) 과 버킷 (8) 에는, 각각 제 1 스트로크 센서 (16) 와 제 2 스트로크 센서 (17) 와 제 3 스트로크 센서 (18) 가 설치되어 있다. 제 1 스트로크 센서 (16) 는, 붐 실린더 (10) 의 스트로크 길이를 검출한다. 후술하는 표시 제어 장치 (39) (도 4 참조) 는, 제 1 스트로크 센서 (16) 가 검출한 붐 실린더 (10) 의 스트로크 길이로부터 후술하는 차량 본체 좌표계의 Za 축에 대한 붐 (6) 의 경사각 θ1 을 산출한다. 제 2 스트로크 센서 (17) 는, 아암 실린더 (11) 의 스트로크 길이를 검출한다. 표시 제어 장치 (39) 는, 제 2 스트로크 센서 (17) 가 검출한 아암 실린더 (11) 의 스트로크 길이로부터 붐 (6) 에 대한 아암 (7) 의 경사각 θ2 를 산출한다. 제 3 스트로크 센서 (18) 는, 버킷 실린더 (12) 의 스트로크 길이를 검출한다. 표시 제어 장치 (39) 는, 제 3 스트로크 센서 (18) 가 검출한 버킷 실린더 (12) 의 스트로크 길이로부터 아암 (7) 에 대한 버킷 (8) 의 경사각 θ3 을 산출한다.

차량 본체 (1) 는, 작업기 상태 검출부 (19) 를 구비한다. 작업기 상태 검출부 (19) 는, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치, 차량 본체 (1) 의 자세, 날끝 (P3) 의 현재 위치를 검출한다. 작업기 상태 검출부 (19) 는, RTK-GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems, GNSS 는 전지구 항법 위성 시스템을 말한다) 용의 2 개의 안테나 (21, 22) (이하, 적절히 GNSS 안테나 (21, 22) 라고 한다) 와, 3 차원 위치 센서 (23) 와, 경사각 센서 (24) 와, 제 1 스트로크 센서 (16), 제 2 스트로크 센서 (17) 및 제 3 스트로크 센서 (18) 를 갖는다. GNSS 안테나 (21, 22) 는, 차량 본체 (1), 보다 구체적으로는 상부 선회체 (3) 에 설치된다. 본 실시형태에 있어서, GNSS 안테나 (21, 22) 는, 후술하는 차량 본체 좌표계의 Ya 축을 따라 일정 거리만큼 떨어뜨려 설치되어 있다. GNSS 안테나 (21, 22) 는, 차량 본체 좌표계의 Xa 축을 따라 일정 거리만큼 떨어뜨려도 되고, 차량 본체 좌표계의 Xa 축-Ya 축의 면내에서 일정 거리만큼 떨어뜨려도 된다. 또한, GNSS 안테나 (21, 22) 는 상부 선회체 (3) 의 위로서, 유압 셔블 (100) 의 좌우 방향으로 떨어진 양단 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 또, 상부 선회체 (3) 의 위로서, 도시되지 않은 카운터 웨이트 (상부 선회체 (3) 의 후단) 혹은 운전실 (4) 의 후방에 설치되어도 된다. 어느 쪽으로 해도 GNSS 안테나 (21, 22) 는 가능한 한 떨어진 위치에 설치되는 쪽이 유압 셔블 (100) 의 현재 위치의 검출 정밀도는 향상된다. 또, GNSS 안테나 (21, 22) 는, 오퍼레이터의 시야를 최대한 방해하지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 또, 작업기 상태 검출부 (19) 는, 굴삭 기계 (본 실시형태에서는 유압 셔블 (100)) 의 현재 위치나 자세와 같은 차량 상태를 검출할 수 있다.

GNSS 안테나 (21, 22) 가 수신한 GNSS 전파에 따른 신호는, 3 차원 위치 센서 (23) 에 입력된다. 3 차원 위치 센서 (23) 는, GNSS 안테나 (21, 22) 의 설치 위치 (P1, P2) 의 위치를 검출한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 경사각 센서 (24) 는, 중력이 작용하는 방향, 즉 연직 방향 (Ng) 에 대한 차량 본체 (1) 의 폭 방향의 경사각 θ4 (이하, 적절히 롤각 θ4 라고 한다) 를 검출한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 폭 방향이란, 버킷 (8) 의 폭 방향을 의미하고 있고, 상부 선회체 (3) 의 폭 방향, 즉 좌우 방향과 일치하고 있다. 단, 작업기 (2) 가 후술하는 틸트 버킷을 구비하는 경우에는, 버킷의 폭 방향과 상부 선회체 (3) 의 폭 방향이 일치하지 않는 경우도 있을 수 있다.

유압 셔블 (100) 은, 조작 장치 (25) 와, 작업기용 전자 제어 장치 (26) 와, 작업기 제어 장치 (27) 와, 굴삭 기계의 표시 시스템 (이하, 적절히 표시 시스템이라고 한다) (28) 을 구비한다. 조작 장치 (25) 는, 작업기 조작 부재 (31) 와, 작업기 조작 검출부 (32) 와, 주행 조작 부재 (33) 와, 주행 조작 검출부 (34) 를 갖는다. 작업기 조작 부재 (31) 는, 오퍼레이터가 작업기 (2) 를 조작하기 위한 부재로, 예를 들어, 조이스틱 또는 조작 레버이다. 작업기 조작 검출부 (32) 는, 작업기 조작 부재 (31) 의 조작 내용을 검출하여, 검출 신호로서 작업기용 전자 제어 장치 (26) 에 보낸다. 주행 조작 부재 (33) 는, 오퍼레이터가 유압 셔블 (100) 의 주행을 조작하기 위한 부재로, 예를 들어, 조이스틱 또는 조작 레버이다. 주행 조작 검출부 (34) 는, 주행 조작 부재 (33) 의 조작 내용을 검출하여, 검출 신호로서 작업기용 전자 제어 장치 (26) 에 보낸다.

작업기용 전자 제어 장치 (26) 는, RAM (Random Access Memory) 및 ROM (Read Only Memory) 의 적어도 일방을 포함한 작업기측 기억부 (35) 및 CPU (Central Processing Unit) 등의 연산부 (36) 를 갖고 있다. 작업기용 전자 제어 장치 (26) 는 주로 작업기 (2) 를 제어한다. 작업기용 전자 제어 장치 (26) 는, 작업기 조작 부재 (31) 의 조작에 따라 작업기 (2) 를 동작시키기 위한 제어 신호를 생성하여 작업기 제어 장치 (27) 에 출력한다. 작업기 제어 장치 (27) 는 비례 제어 밸브 (37) 를 갖고 있고, 작업기용 전자 제어 장치 (26) 로부터의 제어 신호에 기초하여 비례 제어 밸브 (37) 가 제어된다. 작업기용 전자 제어 장치 (26) 로부터의 제어 신호에 따른 유량의 작동유가 비례 제어 밸브 (37) 로부터 유출되어, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 의 적어도 하나에 공급된다. 그러면, 도 1 에 나타내는 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 는, 비례 제어 밸브 (37) 로부터 공급된 작동유에 따라 구동된다. 그 결과, 작업기 (2) 가 동작한다.

＜표시 시스템 (28)＞

표시 시스템 (28) 은, 작업 에어리어 내의 지면을 굴삭하여 후술하는 설계면과 같은 형상으로 형성하기 위한 정보를 오퍼레이터에 제공하기 위한 시스템이다. 표시 시스템 (28) 은, 상기 서술한 제 1 스트로크 센서 (16), 제 2 스트로크 센서 (17) 및 제 3 스트로크 센서 (18), 3 차원 위치 센서 (23) 및 경사각 센서 (24) 외에, 표시 장치로서의 표시 입력 장치 (38) 와, 표시 제어 장치 (39) 와, 경보음을 발보시키기 위한 스피커 등을 포함하는 소리 발생 장치 (46) 를 갖고 있다.

표시 입력 장치 (38) 는, 터치 패널식의 입력부 (41) 와, LCD (Liquid Crystal Display) 등의 표시부 (42) 를 갖는다. 표시 입력 장치 (38) 는, 굴삭을 실시하기 위한 정보를 제공하기 위한 안내 화면을 표시한다. 또, 안내 화면에는 각종 키가 표시된다. 조작자인 오퍼레이터 (유압 셔블 (100) 을 점검 또는 수리할 때에는 서비스맨) 는, 안내 화면 상의 각종 키에 접촉함으로써, 표시 시스템 (28) 의 각종 기능을 실행시킬 수 있다. 안내 화면에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다.

표시 제어 장치 (39) 는, 표시 시스템 (28) 의 각종 기능을 실행한다. 표시 제어 장치 (39) 는, RAM 및 ROM 의 적어도 일방을 포함하는 기억부 (43), CPU 등의 처리부 (44) 를 갖는 전자 제어 장치이다. 기억부 (43) 는, 작업기 데이터를 기억하고 있다. 작업기 데이터는, 상기 서술한 붐 (6) 의 길이 L1, 아암 (7) 의 길이 L2, 버킷 (8) 의 길이 L3 을 포함한다. 또, 작업기 데이터는, 붐 (6) 의 경사각 θ1 과 아암 (7) 의 경사각 θ2 와 버킷 (8) 의 경사각 θ3 의 각각의 최소값 및 최대값을 포함한다.

표시 제어 장치 (39) 와 작업기용 전자 제어 장치 (26) 는, 무선 또는 유선의 통신 수단을 통하여 서로 통신 가능하게 되어 있다. 표시 제어 장치 (39) 의 기억부 (43) 는, 미리 작성된 설계 지형 데이터를 기억하고 있다. 설계 지형 데이터는, 3 차원의 설계 지형의 형상 및 위치에 관한 정보이다. 설계 지형은, 작업 대상이 되는 지면의 목표 형상을 나타낸다. 표시 제어 장치 (39) 는, 설계 지형 데이터 및 상기 서술한 각종 센서로부터의 검출 결과 등의 정보에 기초하여, 안내 화면을 표시 입력 장치 (38) 에 표시시킨다. 구체적으로는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 설계 지형은, 삼각형 폴리곤에 의해 각각 표현되는 복수의 설계면 (45) 에 의해 구성되어 있다. 또한, 도 5 에서는, 복수의 설계면 중 1 개에만 부호 45 가 부여되어 있고, 다른 설계면의 부호는 생략되어 있다. 목표 작업 대상은, 이것들 설계면 (45) 중 하나 또는 복수의 설계면이다. 오퍼레이터는, 이것들의 설계면 (45) 중 하나 또는 복수의 설계면을 목표면으로서 선택한다. 설계면 (70) 은, 복수의 설계면 (45) 중, 목표면으로서 앞으로 굴삭할 면이다. 표시 제어 장치 (39) 는, 설계면 (70) 의 위치를 오퍼레이터에 알리기 위한 안내 화면을 표시 입력 장치 (38) 에 표시시킨다.

＜안내 화면＞

도 6, 도 7 은, 안내 화면의 일례를 나타내는 도면이다. 안내 화면은, 설계면 (70) 과 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 위치 관계를 나타내고, 작업 대상인 지면이 설계면 (70) 과 동일한 형상이 되도록 유압 셔블 (100) 의 작업기 (2) 를 유도하기 위한 화면이다. 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 안내 화면은, 조 (粗) 굴삭 모드의 안내 화면 (이하, 적절히 조굴삭 화면 (53) 이라고 한다) 과, 섬세 굴삭 모드의 안내 화면 (이하, 적절히 섬세 굴삭 화면 (54) 이라고 한다) 을 포함한다.

(조굴삭 화면 (53))

도 6 에 나타내는 조굴삭 화면 (53) 은, 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 표시된다. 조굴삭 화면 (53) 은, 작업 에어리어의 설계 지형과 유압 셔블 (100) 의 현재 위치를 나타내는 상면도 (53a) 와, 설계면 (70) 과 유압 셔블 (100) 의 위치 관계를 나타내는 측면도 (53b) 를 포함한다. 조굴삭 화면 (53) 의 상면도 (53a) 는, 복수의 삼각형 폴리곤에 의해 상면에서 보는 것에 의한 설계 지형을 표현하고 있다. 보다 구체적으로는, 상면도 (53a) 는, 유압 셔블 (100) 이 선회하는 평면인 선회 평면을 투영면으로 하여 설계 지형을 표현하고 있다. 따라서, 상면도 (53a) 는, 유압 셔블 (100) 의 바로 위에서 본 부감도이고, 유압 셔블 (100) 이 경사졌을 때에는 설계면도 경사지게 된다.

또, 복수의 설계면 (45) 으로부터 목표 작업 대상으로서 선택된 설계면 (70) 은, 다른 설계면 (45) 과 상이한 색으로 표시된다. 또한, 도 6 에서는, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치가 상면에서 보는 것에 의한 유압 셔블 (100) 의 아이콘 (61) 으로 나타나 있지만, 다른 심볼에 의해 나타내어질 수도 있다. 또, 상면도 (53a) 는, 유압 셔블 (100) 을 설계면 (70) 에 대해 정대 (正對) 시키기 위한 정보를 포함하고 있다. 유압 셔블 (100) 을 설계면 (70) 에 대해 정대시키기 위한 정보는, 목표면 정대 컴퍼스 (73) 로서 표시된다. 목표면 정대 컴퍼스 (73) 는, 예를 들어, 화살표 형상의 지침 (73I) 이 화살표 (R) 방향으로 회전하여, 설계면 (70) 에 대한 정대 방향과 유압 셔블 (100) 을 선회시켜야 하는 방향을 나타내는 아이콘이다. 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터는, 목표면 정대 컴퍼스 (73) 에 의해, 설계면 (70) 에 대한 정대도를 확인할 수 있다.

조굴삭 화면 (53) 의 측면도 (53b) 는, 설계면 (70) 과 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 위치 관계를 나타내는 화상과, 설계면 (70) 과 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 사이의 거리를 나타내는 거리 정보를 포함한다. 구체적으로는, 측면도 (53b) 는, 설계면의 단면을 나타내는 선 (74) 과, 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 과, 측면에서 보는 것에 의한 유압 셔블 (100) 의 아이콘 (75) 을 포함한다. 설계면의 단면을 나타내는 선 (74) 은, 설계면 (70) 이외의 설계면 (45) 의 단면을 나타낸다. 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 은 설계면 (70) 의 단면을 나타낸다. 설계면의 단면을 나타내는 선 (74) 과 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치를 지나는 평면 (77) 과 설계면 (45) 의 교선 (80) 을 산출함으로써 구해진다. 교선 (80) 은, 표시 제어 장치 (39) 의 처리부 (44) 가 구한다. 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치를 구하는 방법에 대해서는 이후에 설명한다.

측면도 (53b) 에 있어서, 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 은, 설계면의 단면을 나타내는 선 (74) 과 상이한 색으로 표시된다. 또한, 도 6 에서는 선 종류를 바꾸어, 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 과 설계면의 단면을 나타내는 선 (74) 을 표현하고 있다. 또, 측면도 (53b) 에서는, 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 및 설계면의 단면을 나타내는 선 (74) 보다 지중 (地中) 측의 영역과 이들의 선분보다 공중측의 영역은 상이한 색으로 나타낸다. 도 6 에서는, 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 및 설계면의 단면을 나타내는 선 (74) 보다 지중측의 영역에 해칭을 부여함으로써, 색의 차이를 표현하고 있다.

설계면 (70) 과 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 사이의 거리를 나타내는 거리 정보는, 수치 정보 (83) 와 그래픽 정보 (84) 를 포함한다. 수치 정보 (83) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 과 설계면 (70) 사이의 최단 거리를 나타내는 수치이다. 그래픽 정보 (84) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 과 설계면 (70) 의 거리를 그래픽으로 나타낸 정보이다. 그래픽 정보 (84) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 위치를 나타내기 위한 안내용의 지표이다. 구체적으로는, 그래픽 정보 (84) 는, 인덱스 바 (84a) 와, 인덱스 바 (84a) 중 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 과 설계면 (70) 사이의 거리가 제로에 상당하는 위치를 나타내는 인덱스 마크 (84b) 를 포함한다. 인덱스 바 (84a) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 과 설계면 (70) 의 최단 거리에 따라, 각 인덱스 바 (84a) 가 점등하도록 되어 있다. 또한, 그래픽 정보 (84) 의 표시의 온/오프가 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터에 의한 입력부 (41) 의 조작에 의해 변경 가능하게 되어도 된다.

상기 서술한 바와 같이, 조굴삭 화면 (53) 에서는, 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 과 유압 셔블 (100) 의 상대 위치 관계 및 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 과 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 의 최단 거리를 나타내는 수치가 표시된다. 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터는, 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 을 따라 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 을 이동시킴으로써, 현재의 지형이 설계 지형이 되도록 용이하게 굴삭할 수 있다. 또한, 조굴삭 화면 (53) 에는 안내 화면을 전환하기 위한 화면 전환 키 (65) 가 표시된다. 오퍼레이터는, 화면 전환 키 (65) 를 조작함으로써, 조굴삭 화면 (53) 으로부터 섬세 굴삭 화면 (54) 으로 전환할 수 있다.

(섬세 굴삭 화면 (54))

도 7 에 나타내는 섬세 굴삭 화면 (54) 은, 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 표시된다. 섬세 굴삭 화면 (54) 은, 조굴삭 화면 (53) 보다 설계면 (70) 과 유압 셔블 (100) 의 위치 관계를 상세하게 나타내고 있다. 즉, 섬세 굴삭 화면 (54) 은, 조굴삭 화면 (53) 보다 설계면 (70) 과 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 위치 관계를 상세하게 나타내고 있다. 섬세 굴삭 화면 (54) 은, 설계면 (70) 과 버킷 (8) 을 나타내는 정면도 (54a) 와, 설계면 (70) 과 버킷 (8) 을 나타내는 측면도 (54b) 를 포함한다. 섬세 굴삭 화면 (54) 의 정면도 (54a) 에는, 정면에서 보는 것에 의한 버킷 (8) 을 나타내는 아이콘 (89) 과, 정면에서 보는 것에 의한 설계면 (70) 의 단면을 나타내는 선 (78) 이 포함된다. 정면 (정면에서 볼 때) 이란, 도 1, 도 2 에 나타내는 버킷 (8) 을 차량 본체 (1) 측에서 보는 것으로, 후술하는 차량 본체 좌표계의 Ya 축과 평행하게 보는 것이다.

섬세 굴삭 화면 (54) 의 측면도 (54b) 에는, 측면에서 보는 것에 의한 버킷 (8) 을 나타내는 아이콘 (90) 과, 설계면의 단면을 나타내는 선 (74) 과, 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 이 포함된다. 또, 섬세 굴삭 화면 (54) 의 정면도 (54a) 와 측면도 (54b) 에는, 각각 설계면 (70) 과 버킷 (8) 의 위치 관계를 나타내는 정보가 표시된다. 측면 (측면에서 볼 때) 이란, 도 1, 도 2 에 나타내는 버킷 핀 (15) 의 연장 방향 (버킷 (8) 의 요동 중심축 방향) 에서 보는 것으로, 후술하는 차량 본체 좌표계의 Xa 축과 평행하게 보는 것이다.

정면도 (54a) 에 있어서 설계면 (70) 과 버킷 (8) 의 위치 관계를 나타내는 정보는, 거리 정보 (86a) 와 각도 정보 (86b) 를 포함한다. 거리 정보 (86a) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 과 설계면 (70) 사이의 Za 방향에 있어서의 거리를 나타낸 것이다. 이 거리는, 버킷 (8) 날끝 (P3) 의 폭 방향에 있어서의 위치 중 설계면 (70) 에 대한 최근접 위치와 설계면 (70) 사이의 거리이다. 정면도 (54a) 에는, 최근접 위치를 나타내는 마크 (86c) 가 버킷 (8) 의 정면도의 아이콘 (89) 에 중첩되어 표시된다. 각도 정보 (86b) 는, 설계면 (70) 과 버킷 (8) 사이의 각도를 나타내는 정보이다. 구체적으로는, 각도 정보 (86b) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 을 통과하는 가상 선분과 설계면의 단면을 나타내는 선 (78) 사이의 각도이다.

측면도 (54b) 에 있어서, 설계면 (70) 과 버킷 (8) 의 위치 관계를 나타내는 정보는, 거리 정보 (87a) 와 각도 정보 (87b) 를 포함한다. 거리 정보 (87a) 는, 버킷 (8) 과 설계면 (70) 사이의 최단 거리, 즉 설계면 (70) 의 법선 방향에 있어서의 버킷 (8) 과 설계면 (70) 사이의 거리 (예를 들어, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 과 설계면 (70) 사이의 거리) 를 나타낸 것이다. 또, 각도 정보 (87b) 는, 설계면 (70) 과 버킷 (8) 사이의 각도를 나타내는 정보이다. 구체적으로는, 측면도 (54b) 에 표시되는 각도 정보 (87b) 는, 버킷 (8) 의 바닥면과 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 사이의 각도이다.

섬세 굴삭 화면 (54) 은, 상기 서술한 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 과 설계면 (70) 의 거리를 그래픽으로 나타내는 그래픽 정보 (84) 를 포함한다. 그래픽 정보 (84) 는, 조굴삭 화면 (53) 의 그래픽 정보 (84) 와 마찬가지로, 인덱스 바 (84a) 와 인덱스 마크 (84b) 를 갖는다. 상기 서술한 바와 같이, 섬세 굴삭 화면 (54) 에서는, 설계면의 단면을 나타내는 선 (78, 79) 과 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 상대 위치 관계가 상세하게 표시된다. 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터는, 설계면의 단면을 나타내는 선 (78, 79) 을 따라 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 을 이동시킴으로써, 현재의 지형이 3 차원의 설계 지형과 동일한 형상이 되도록 더욱 용이하게 굴삭할 수 있다. 또한, 섬세 굴삭 화면 (54) 에는, 상기 서술한 조굴삭 화면 (53) 과 마찬가지로 화면 전환 키 (65) 가 표시된다. 오퍼레이터는, 화면 전환 키 (65) 를 조작함으로써, 섬세 굴삭 화면 (54) 에서 조굴삭 화면 (53) 으로 전환할 수 있다.

＜버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치를 구하는 방법＞

설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 은 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치로부터 산출된다. 표시 제어 장치 (39) 는, 3 차원 위치 센서 (23), 제 1 스트로크 센서 (16), 제 2 스트로크 센서 (17), 제 3 스트로크 센서 (18) 및 경사각 센서 (24) 등의 검출 결과에 기초하여, 글로벌 좌표계｛X, Y, Z｝에서의 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치를 구한다. 본 실시형태에 있어서, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치는 다음과 같이 하여 구해진다.

도 8 및 도 9 는, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치를 구하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 8 은 유압 셔블 (100) 의 측면도이고, 도 9 는 유압 셔블 (100) 의 배면도이다. 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치를 구할 때에, 표시 제어 장치 (39) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 GNSS 안테나 (21) 의 설치 위치 (P1) 를 원점으로 하는 차량 본체 좌표계｛Xa, Ya, Za｝를 구한다. 본 예에서는, 유압 셔블 (100) 의 전후 방향, 즉 차량 본체 (1) 의 좌표계 (차량 본체 좌표계) COM 의 Ya 축 방향이, 글로벌 좌표계 COG 의 Y 축 방향에 대해 경사져 있는 것으로 한다. 또, 차량 본체 좌표계 COM 에서의 붐 핀 (13) 의 좌표는 (0, Lb1, -Lb2) 이고, 미리 표시 제어 장치 (39) 의 기억부 (43) 에 기억되어 있다.

도 2 및 도 4 에 나타내는 3 차원 위치 센서 (23) 는, GNSS 안테나 (21, 22) 의 설치 위치 (P1, P2) 를 검출한다. 검출된 설치 위치 (P1, P2) 의 좌표 위치로부터, 식 (1) 에 의해 Ya 축 방향의 단위 벡터가 산출된다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, Ya 와 Z 의 2 개의 벡터로 나타내는 평면을 지나, Ya 와 수직인 벡터 Z' 를 도입하면, 식 (2) 및 식 (3) 의 관계가 성립된다. 식 (3) 의 c 는 정수 (定數) 이다. 식 (2) 및 식 (3) 으로부터, Z' 는 식 (4) 와 같이 나타낸다. 또한 Ya 및 Z' 와 수직인 벡터를 X' 로 하면, X' 는 식 (5) 로 나타내는 바와 같이 된다.

도 9 에 나타내는 바와 같이, 차량 본체 좌표계 COM 는, 이것을 Ya 축 둘레로 상기 서술한 롤각 θ4 만큼 회전시킨 것이기 때문에, 식 (6) 과 같이 나타낸다.

또, 제 1 스트로크 센서 (16), 제 2 스트로크 센서 (17) 및 제 3 스트로크 센서 (18) 의 검출 결과로부터, 상기 서술한 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 의 현재의 경사각 θ1, θ2, θ3 이 산출된다. 차량 본체 좌표계 COM 내에 있어서의 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 좌표 xat, yat, zat 는, 경사각 θ1, θ2, θ3 및 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 의 길이 L1, L2, L3 을 이용하여, 식 (7), 식 (8) 및 식 (9) 에 의해 구할 수 있다. 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 은, 차량 본체 좌표계 COM 의 Ya-Za 평면 내를 이동하는 것으로 한다. 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 좌표는, 식 (10) 에 의해 구할 수 있다. 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 날끝 (P3) 의 좌표가 날끝 (P3) 의 위치이다.

표시 제어 장치 (39) 는, 상기와 같이 산출한 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치와 기억부 (43) 에 기억된 설계 지형 데이터에 기초하여, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 3 차원 설계 지형과 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 을 지나는 Ya-Za 평면 (77) 의 교선 (80) 을 산출한다. 그리고, 표시 제어 장치 (39) 는, 이 교선 (80) 중 설계면 (70) 을 지나는 부분을 상기 서술한 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 으로서 안내 화면에 표시한다. 다음으로, 도 4 에 나타내는 표시 제어 장치 (39) 가, 버킷 (8) 이 작업 대상이 되는 지면을 굴삭할 때의 날끝 (P3) 의 궤적을 표시 입력 장치 (38) 의 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 표시시키는 예에 대해 설명한다.

＜설계면에 대한 최단 거리의 산출＞

도 10 은, 설계면에 대한 버킷 (8) 의 최단 거리를 구하는 예를 나타내는 플로 차트이다. 버킷 (8) 을 도 4 에 나타내는 표시부 (42) 의 화면 (42P) 에 표시시키는 데에 있어서, 단계 S1 에 있어서, 표시 제어 장치 (39), 보다 구체적으로는 처리부 (44) 는 버킷 치수의 특정을 실시한다. 작업기 (2) 는, 아암 (7) 에 버킷 (8) 을 자유롭게 탈착할 수 있고, 아암 (7) 에 바꾸어 장착하여 버킷 (8) 을 장착할 수 있다. 도 4 에 나타내는 표시 제어 장치 (39) 의 기억부 (43) 에는, 입력부 (41) 로부터 입력된 버킷 (8) 의 치수를 특정하는 버킷 외형 정보가 기억되고 있다.

여기서, 기억부 (43) 가 버킷 외형 정보를 기억하는 순서에 대해, 도 11, 도 12 및 도 13 을 이용하여 설명한다. 도 11 은, 버킷 (8) 의 외형 정보를 기억하는 순서를 나타내는 플로 차트이다. 도 12 는, 버킷 (8) 의 외형 정보의 예를 나타내는 도면이다. 도 13 은, 버킷 (8) 의 외형 정보의 그래픽 예를 나타내는 도면이다. 도 11 에 나타내는 바와 같이, 표시 입력 장치 (38) 의 입력부 (41) 는 입력 대기가 된다. 단계 S11 에 나타내는 바와 같이, 표시 입력 장치 (38) 는, 버킷 종류의 선택을 받아들이고, 처리부 (44) 가 기억부 (43) 에, 표시 입력 장치 (38) 가 받아들인 버킷 종류의 선택의 정보를 기억한다.

예를 들어, 처리부 (44) 는, 도 12 에 나타내는 등록 식별 코드에 결합시켜, 종류 식별 코드 1 을 상기 서술한 버킷 (8) 과 같은 표준 버킷으로서 기억한다. 처리부 (44) 는, 등록 식별 코드에 겹합시켜, 종류 식별 코드 2 를 후술하는 틸트 버킷으로서 기억한다. 다음으로 도 11 에 나타내는 단계 S12 에 있어서, 표시 입력 장치 (38) 는, 버킷 정보를 받아들이고, 처리부 (44) 가 기억부 (43) 에, 표시 입력 장치 (38) 가 입력을 받아들인 버킷 정보를 기억한다. 이 버킷 정보는, 예를 들어, 버킷 (8) 의 버킷 폭, 버킷 길이, 버킷의 오목부 깊이, 버킷 높이 등 외에, 버킷 (8) 의 고부 A, 고부 B, 고부 C, 고부 D 및 고부 E 를 계측 기준점으로 한 정보를 포함한다. 복수의 계측 기준점 Pen (n 은, 자연수, 예를 들어 n = 1, 2, 3, 4, 5) 은, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 버킷 (8) 의 고부 (8C) 의 외형을 따라 상이한 장소로서, 또한 미리 정해져 있다. 도 12 에 나타내는 바와 같이, 버킷 정보는, 버킷 (8) 의 고부 A, 고부 B, 고부 C, 고부 D 및 고부 E 의 각 길이로서, 도 1, 도 2 에 나타내는 버킷 핀 (15) 의 연장 방향 (버킷 (8) 의 회동 중심축 (AX1) 방향) 에서 본, 회동 중심축 (AX1) 과 계측 기준점 (Pen) 을 연결한 길이를 포함한다. 또, 버킷 정보는, 버킷 (8) 의 고부 A, 고부 B, 고부 C, 고부 D 및 고부 E 의 각 각도로서, 버킷 핀 (15) 의 연장 방향에서 보았을 때에, 회동 중심축 (AX1) 과 계측 기준점 (Pen) 을 연결한 직선과 회동 중심축 (AX1) 과 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 을 연결한 직선이 이루는 각도를 포함한다.

다음으로, 단계 S13 에 있어서, 처리부 (44) 는, 예를 들어 도 12 에 나타내는 버킷의 외형 정보에 기초하여, 도 13 에 나타내는, 버킷 (8) 의 아이콘의 그래픽 데이터 (8GA) 의 형상을 산출하여 생성한다. 아이콘의 그래픽 데이터 (8GA) 는, 도 12 에 나타내는 버킷의 외형 정보를 만족시키는 형상을 그래픽으로 나타낸 정보이다. 다음으로 단계 S14 에 있어서, 처리부 (44) 는, 단계 S13 에서 생성된 버킷 (8) 의 아이콘의 그래픽 데이터 (8GA) 를 기억부 (43) 에 기억한다. 그리고, 상기 서술한 바와 같이, 단계 S1 에 있어서, 처리부 (44) 는, 입력부 (41) 의 입력에 기초하여 기억부 (43) 에 기억하는 버킷 정보 및 아이콘의 그래픽 데이터 (8GA) 를 판독 출력하고, 버킷 치수의 특정을 실시한다.

다음으로, 도 10 에 나타내는 단계 S2 에 있어서, 처리부 (44) 는, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치 및 차량 본체 (1) 의 자세를 검출한다. 표시 제어 장치 (39) 는, 3 차원 위치 센서 (23) 로부터의 검출 신호에 기초하여, 차량 본체 (1) 의 현재 위치를 검출한다. 상기 서술한 바와 같이, 차량 본체 좌표계 COM 에 있어서, 유압 셔블 (100) 의 작업기 (2) 는, 붐 (6) 과 아암 (7) 과 버킷 (8) 이 Ya-Za 평면을 따라, 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 에 의해 구동된다. 붐 실린더 (10) 와 아암 실린더 (11) 와 버킷 실린더 (12) 가 구동되면, 차량 본체 (1) 의 자세 (경사) 에 따라 정해지는 차량 본체 좌표계 COM 에 있어서의 Ya-Za 평면을 따라 아암 (7) 이 이동하여, 버킷 (8) 이 움직이게 된다. 그래서, 처리부 (44) 는, 3 차원 위치 센서 (23), 제 1 스트로크 센서 (16), 제 2 스트로크 센서 (17), 제 3 스트로크 센서 (18) 및 경사각 센서 (24) 등의 검출 결과에 기초하여, 작업기 (2) 의 자세 상태를 검출한다.

다음으로, 단계 S3 에 있어서, 처리부 (44) 는, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 을 포함하는 버킷 (8) 외주의 계측 기준점 (Pen) 의 현재 위치를 구한다. 표시 제어 장치 (39) 는, 상기 서술한 식 (10) 에 따라 산출한 버킷 (8) 날끝의 현재 위치를 구할 수 있다. 상기 서술한 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 의 현재의 경사각 θ1, θ2, θ3 을 사용하고, 차량 본체 좌표계 COM 내에 있어서의 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) (예를 들어, n = 1, 2, 3, 4, 5) 의 좌표 xaen, yaen, zaen 은, 경사각 θ1, θ2, θ3 및 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 의 길이 L1, L2, L3, 버킷 정보 (길이 En, 각도 φn, 단 n 은 자연수로서, 예를 들어, n = 1, 2, 3, 4, 5) 를 사용하고, 식 (11), 식 (12) 및 식 (13) 에 의해 구할 수 있다. 그리고, 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 은, 차량 본체 좌표계 COM 의 Ya-Za 평면 내를 이동하는 것으로 한다. 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 좌표는 식 (14) 에 의해 구할 수 있다. 글로벌 좌표계 COG 에 있어서의 계측 기준점 (Pen) 의 각 좌표가 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 의 위치이다.

표시 제어 장치 (39) 는, 상기와 같이 산출한 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 의 현재 위치와, 기억부 (43) 에 기억된 설계 지형 데이터에 기초하여, 도 5에 나타내는 바와 같이, 3 차원 설계 지형과 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 을 지나는 Ya-Za 평면 (77) 의 교선 (80) 을 산출한다. 그리고, 표시 제어 장치 (39) 는, 이 교선 (80) 중 설계면 (70) 을 지나는 부분을 상기 서술한 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 및 설계면의 단면을 나타내는 선 (74) 으로서 안내 화면에 표시한다.

다음으로, 단계 S4 에 있어서, 처리부 (44) 는, 버킷 (8) 과 설계면의 거리 (설계면 거리) 를 구하고, 날끝 (P3) 을 포함한 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 중, 최단 거리가 되는 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 또는 날끝 (P3) 을 구한다.

이 경우, 처리부 (44) 는, 버킷 (8) 의 폭 방향 (Xa 축과 평행한 방향) 의 복수의 계측 기준점을 고려하면, 처리부 (44) 는, 버킷 (8) 과 설계면의 거리의 정밀도를 보다 높일 수 있다. 도 14 는, 버킷 (8) 의 외형을 상면에서 본 설계면 (45) 과 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 최단 거리를 설명하기 위한 설명도이다. 도 14 에 나타내는 바와 같이, 처리부 (44) 는, 버킷 (8) 의 복수의 날 (8B) 의 선단을 지나 버킷 (8) 의 폭 방향 치수에 일치하는 가상 선분 (LS1) 을 연산한다. 또한, 처리부 (44) 는, 버킷 (8) 의 폭 방향 치수를 단계 S1 에 있어서 특정한 버킷 외형 정보로부터 판독 출력하여, 가상 선분 (LS1) 을 연산하고 있다.

예를 들어, 처리부 (44) 는, 가상 선분 (LS1) 을, 복수 (예를 들어, 4 개) 의 범위로 균등하게 나누고, 각 범위의 경계 및 양단을 나타내는 5 개의 점을 Ci 로 하고, 각각 제 1 계측 기준점 (C1), 제 2 계측 기준점 (C2), 제 3 계측 기준점 (C3), 제 4 계측 기준점 (C4), 제 5 계측 기준점 (C5) 으로서 설정한다. 분할수 i 는 자연수이고, 본 실시예에서는 i 는 1, 2, 3, 4, 5 이다. 즉, 제 1 계측 기준점 (C1), 제 2 계측 기준점 (C2), 제 3 계측 기준점 (C3), 제 4 계측 기준점 (C4), 제 5 계측 기준점 (C5) 은, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 폭 방향에 있어서의 특정한 복수의 위치를 나타낸다. 그리고, 단계 S2 에서 검출된 유압 셔블 (100) 의 현재 위치에 기초하여, 처리부 (44) 는, 제 1 계측 기준점 (C1), 제 2 계측 기준점 (C2), 제 3 계측 기준점 (C3), 제 4 계측 기준점 (C4), 제 5 계측 기준점 (C5) 의 현재 위치를 산출한다. 구체적으로는, 처리부 (44) 는, 상기 서술한 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 의 현재 위치의 산출 방법에 의해, 중앙의 제 3 계측 기준점 (C3) 의 현재 위치를 산출한다. 그리고, 처리부 (44) 는, 중앙의 제 3 계측 기준점 (C3) 의 현재 위치, 버킷 (8) 의 폭 방향 치수 및 가상 선분 (LS1) 의 연장 방향으로부터 그 밖의 제 1 계측 기준점 (C1), 제 2 계측 기준점 (C2), 제 4 계측 기준점 (C4), 제 5 계측 기준점 (C5) 의 현재 위치를 산출한다.

도 15 는, 버킷 (8) 의 외형을 상면에서 본 설계면 (45) 과 버킷 (8) 의 고부 (8C) 의 최단 거리를 설명하기 위한 설명도이다. 도 15 에 나타내는 바와 같이, 처리부 (44) 는, 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 을 지나 버킷 (8) 의 폭 방향 치수에 일치하는 가상 선분 (LSen) 을 연산한다. 또한, 처리부 (44) 는, 버킷 (8) 의 폭 방향 치수를 단계 S1 에 있어서 특정한 버킷 외형 정보로부터 판독 출력하여 가상 선분 (LSen) 을 연산하고 있다.

예를 들어, 처리부 (44) 는, 가상 선분 (LSen) 을, 복수 (예를 들어, 4 개) 의 범위로 균등하게 나누고, 각 범위의 경계 및 양단을 나타내는 5 개의 점을 Ceni로 하고, 각각 제 1 계측 기준점 (Cen1), 제 2 계측 기준점 (Cen2), 제 3 계측 기준점 (Cen3), 제 4 계측 기준점 (Cen4), 제 5 계측 기준점 (Cen5) 으로서 설정한다. 분할수 i 는 자연수이고, 상기 서술한 i 의 값과 동일하기 때문에, 날끝 (P3) 과 비교하기 쉽다. 즉, 제 1 계측 기준점 (Cen1), 제 2 계측 기준점 (Cen2), 제 3 계측 기준점 (Cen3), 제 4 계측 기준점 (Cen4), 제 5 계측 기준점 (Cen5) 은, 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 의 폭 방향에 있어서의 특정한 복수의 위치를 나타낸다. 그리고, 단계 S3 에서 검출된 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 의 현재 위치의 정보에 기초하여, 처리부 (44) 는, 제 1 계측 기준점 (Cen1), 제 2 계측 기준점 (Cen2), 제 3 계측 기준점 (Cen3), 제 4 계측 기준점 (Cen4), 제 5 계측 기준점 (Cen5) 의 현재 위치를 산출한다. 구체적으로는, 처리부 (44) 는, 중앙의 제 3 계측 기준점 (Cen3) 의 현재 위치를 산출한다. 그리고, 처리부 (44) 는, 중앙의 제 3 계측 기준점 (Cen3) 의 현재 위치, 버킷 (8) 의 폭 방향 치수 및 가상 선분 (LSen) 의 연장 방향으로부터 그 밖의 제 1 계측 기준점 (Cen1), 제 2 계측 기준점 (Cen2), 제 4 계측 기준점 (Cen4), 제 5 계측 기준점 (Cen5) 의 현재 위치를 산출한다. 이상 설명한 바와 같이, 복수의 계측 기준점은 각각, 버킷 (8) 의 이동 방향과 평행한 면, 요컨대 상기 서술한 Ya-Za 평면과 평행한 평면에서 버킷 (8) 의 외형을 자른 단면 및 버킷 (8) 의 폭 방향을 따라 미리 정해져 있다.

도 16 은, 버킷 (8) 을 측면에서 본 설계면 (45) 과 버킷 (8) 의 최단 거리를 설명하기 위한 설명도이다. 제 i 계측 기준점 (Ci, Ceni) 을 지나는 Ya-Za 평면과, 설계면 (45) 의 교선을 교선 (Mi) 으로 한 경우, 단계 S4 에 있어서, 처리부 (44) 는, 교선 (Mi) 에 포함되는 각 교선 (MAi, MBi, MCi) 과 제 i 계측 기준점 (Ci, Ceni) 사이의 거리를 산출한다. 여기서는, 교선 (Mi) 에 포함되는 각 교선 (MAi, MBi, MCi) 에 대해 제 i 계측 기준점 (Ci, Ceni) 을 지나는 수선을 산출하고, 교선 (MAi, MBi, MCi) 과 제 i 계측 기준점 (Ci, Ceni) 사이의 거리가 산출된다. 예를 들어, 도 14, 도 15 및 도 16 에 나타내는 바와 같이, 제 i 계측 기준점 (Ci) 이 목표 영역 A1, A2, A3 중 목표 영역 A1 내에 위치하고 있는, 제 i 계측 기준점 (Ci) 을 지나는 교선 (MAi) 의 수선이 산출되고, 제 i 계측 기준점 (Ci, Ceni) 과 교선 (MAi) 사이의 설계면 거리 (DAi, Deni) 가 산출된다. 또, 도 14, 도 15 및 도 16 에 나타내는 바와 같이, 제 i 계측 기준점 (Ci, Ceni) 이 목표 영역 A1, A2, A3 중 목표 영역 A3 내에 위치하고 있는, 제 i 계측 기준점 (Ci, Ceni) 을 지나는 교선 (MCi) 의 수선이 산출되고, 제 i 계측 기준점 (Ci, Ceni) 과 교선 (MCi) 사이의 설계면 거리 (DAic, Denic) 가 산출된다. 이와 같이 하여, 처리부 (44) 는, 도 14, 도 15 및 도 16 에 나타내는 산출 가능한 거리로부터, 최소의 거리가 되는 최단 거리를 구한다. 처리부 (44) 는, 복수의 교선 (MAi) 및 교선 (MCi) 의 법선 방향에 동일한 계측 기준점 (Pe1), 날끝 (P3) 의 위치가 있는 경우, 계측 기준점 (Pe1), 날끝 (P3) 에 대해 복수의 설계면 거리 (De1i, DAi) 를 구한다. 이로써, 복수의 설계면을 고려하여 최소의 거리가 되는 최단 거리를 구할 수 있으므로, 일방의 설계면 (교선 (MAi)) 을 기준으로 하여 버킷 (8) 을 이동시켜, 의도하지 않는 타방의 설계면 (교선 (MCi)) 과 버킷 (8) 의 충돌을 피할 수 있다.

다음으로, 단계 S5 에 있어서, 처리부 (44) 는, 단계 S4 에서 구한 최단 거리에 대응한 정보를, 상기 서술한 도 6 에 나타내는 수치 정보 (83) 또는 도 7 에 나타내는 거리 정보 (87a) 로서 표시한다. 또, 처리부 (44) 는, 그래픽 표시로서 후술하는 화상 (SD1 또는 SD2) 을 표시한다. 또한, 처리부 (44) 는, 단계 S4 에서 구한 최단 거리에 대응한 정보를 인덱스 바 (84a) 의 점등에 의해 표시해도 된다.

도 17 은, 버킷 (8) 에 의한 설계면의 충돌을 설명하기 위한 도면이다. 도 18 은, 버킷 (8) 과 설계면의 최단 거리를 표시하는 예를 나타내는 도면이다. 예를 들어, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 과 설계면의 거리만을 기초로, 오퍼레이터가 작업기 (2) 를 조작했을 경우, 버킷 (8) 의 날 (8B) 의 선단보다 고부 (8C) 쪽이 설계면에 가까운 것을 판별할 수 없다. 도 17 에 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터는, 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 을 넘어 버킷 (8) 의 고부 (8C) 에서 지면을 굴삭할 가능성이 있다. 그래서, 본 실시형태의 처리부 (44) 는, 예를 들어, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 섬세 굴삭 화면 (54) 의 측면도 (54b) 에, 측면에서 보는 것에 의한 버킷 (8) 의 아이콘 (90) 과 함께 화상 (SD1) 을 표시한다. 화상 (SD1) 은, 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 의 법선의 화상이고, 단계 S4 에서 구한 설계면 거리가 최단 거리가 되는, 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 또는 날끝 (P3) (예를 들어, Pe3) 을 통과한다. 이 때문에, 오퍼레이터는, 측면도 (54b) 와 화상 (SD1) 을 시인함으로써, 버킷 (8) 의 고부 (8C) 를 포함하여 버킷 (8) 과 설계면의 최단 거리를 파악할 수 있고, 설계면을 넘어 버킷 (8) 의 고부 (8C) 에서 지면을 굴삭할 가능성을 저감시킬 수 있다.

또한, 화상 (SD1) 은 점선으로 표시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 화상 (SD1) 은, 실선, 파선, 일점 쇄선, 이점 쇄선 등의 가상선이어도 되고, 점, 문자, 선 그림 등의 도안이 연속 또는 점재하여, 언뜻 보아 최단 거리가 되는 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 또는 날끝 (P3) 의 위치를 판별할 수 있는 심볼을 포함한다. 예를 들어, 도 19 는, 버킷 (8) 과 설계면의 최단 거리를 표시하는 다른 예를 나타내는 도면이다. 본 실시형태의 처리부 (44) 는, 예를 들어, 도 19 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 섬세 굴삭 화면 (54) 의 측면도 (54b) 에, 측면에서 보는 것에 의한 버킷 (8) 의 아이콘 (90) 과 함께 화상 (SD2) 을 표시한다. 화상 (SD2) 은, 단계 S4 에서 구한 설계면 거리가 최단 거리가 되는, 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 또는 날끝 (P3) (예를 들어, Pe3) 을 특정하는 삼각 심볼을 포함한다. 화상 (SD2) 은, 이 삼각 심볼과 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 의 법선 방향에 있고, 설계면의 단면을 나타내는 선 (79) 에 접하는 삼각 심볼을 포함하여, 삼각 심볼 사이에서, 버킷 (8) 과 설계면 (70) 의 최단 거리를 나타내어도 된다. 이로써, 오퍼레이터는, 측면도 (54b) 에서 화상 (SD2) 을 시인함으로써, 버킷 (8) 의 고부 (8C) 를 포함하여, 화상 (SD2) 의 삼각 심볼 사이에 둔 버킷 (8) 과 설계면의 최단 거리를 파악할 수 있고, 설계면을 넘어 버킷 (8) 의 고부 (8C) 에서 지면을 굴삭할 가능성을 저감시킬 수 있다.

오퍼레이터는, 화상 (SD1 또는 SD2) 을 시인함으로써, 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 또는 날끝 (P3) 중, 설계면에 가장 가까운 버킷 (8) 의 계측 기준점 (Pen) 또는 날끝 (P3) 을 인식하는 것이 용이해진다. 따라서, 오퍼레이터는, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 를 조정하여 버킷 (8) 의 고부 (8C) 등에서 설계면에 의도하지 않는 굴삭을 할 가능성을 최소한으로 억제할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 표시 제어 장치 (39) 는, 단계 S4 에서 구한 버킷 (8) 과 설계면의 최단 거리에 기초하여, 경보로서 소리를 발보한다. 이로써, 표시 제어 장치 (39) 는, 버킷 (8) 과 설계면의 충돌 가능성을 오퍼레이터에 인식시킬 수 있다. 예를 들어, 단계 S4 에서 구한 버킷 (8) 과 설계면의 최단 거리가 소정의 임계값을 초과한 경우 (단계 S6, Yes), 처리부 (44) 는, 경보의 발보가 필요하다고 판단하여, 표시 제어 장치 (39) 가 도 4 에 나타내는 소리 발생 장치 (46) 로부터 경보음을 발보시킨다 (단계 S7).

이 경우, 버킷 (8) 과 설계면의 거리에 기초하여, 경보로서의 소리를 발보하는 양태를 변경함으로써, 처리부 (44) 는, 유압 셔블 (100) 의 오퍼레이터에게, 설계면에 대해 버킷 (8) 이 지나치게 가까워지고 있는 것을 인식시킬 수 있다. 예를 들어, 경보로서의 소리를 발보하는 양태를 변경하는 예로서, 설계면에 버킷 (8) 이 가까워지는 최단 거리가 짧아짐에 따라, 소리의 주파수를 높게 한다. 또는, 경보로서의 소리를 발보하는 양태를 변경하는 예로서, 설계면에 버킷 (8) 이 가까워지는 최단 거리가 짧아짐에 따라, 음량을 크게 한다. 혹은, 경보로서의 소리를 발보하는 양태를 변경하는 예로서, 설계면에 버킷 (8) 이 가까워지는 최단 거리가 짧아짐에 따라, 단속적으로 명동 (鳴動) 의 주기를 짧게 한다. 그리고, 버킷 (8) 과 설계면의 충돌 가능성을 인식한 오퍼레이터는, 붐 실린더 (10), 아암 실린더 (11) 및 버킷 실린더 (12) 를 조정하여 버킷 (8) 에서 설계면에 의도하지 않는 굴삭을 할 가능성을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 단계 S4 에서 구한 버킷 (8) 과 설계면의 최단 거리가 소정의 임계값을 초과하지 않는 경우 (단계 S6, No), 처리부 (44) 는 처리를 단계 S8 로 진행시킨다.

다음으로, 단계 S8 에 있어서, 처리부 (44) 는, 버킷 (8) 이 동작을 종료하지 않은 경우 (단계 S8, No), 처리를 단계 S2 로 되돌리고, 처리부 (44) 는, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치 및 차량 본체 (1) 의 자세를 검출한다. 처리부 (44) 는, 버킷 (8) 이 동작을 종료하는 경우 (단계 S8, Yes), 처리를 종료한다.

이상 설명한 바와 같이, 굴삭 기계의 표시 시스템 (28) 은, 날끝 (P3) 에서 굴삭력을 발생시키는 버킷 (8) 을 포함한 작업기 (2) 와, 이 작업기 (2) 가 장착되는 차량 본체 (1) 를 동작시키기 위한 시스템이다. 굴삭 기계의 표시 시스템 (28) 은, 작업기 상태 검출부 (19) 와 기억부 (43) 와 처리부 (44) 를 포함한다. 작업기 상태 검출부 (19) 는, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치, 차량 본체 (1) 의 자세, 날끝 (P3) 의 현재 위치를 검출한다. 기억부 (43) 는, 작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계면의 위치 정보 및 버킷 (8) 의 외형 정보를 기억한다.

처리부 (44) 는, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치에 관한 정보, 차량 본체 (1) 의 자세, 날끝 (P3) 의 현재 위치 및 버킷 (8) 의 외형 정보에 기초하여, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 을 적어도 포함하여 버킷 (8) 의 고부 (8C) 의 외형을 따라 미리 정해진, 위치를 계측하기 위한 복수의 계측 기준점 (Pen) 중, 설계면에 가장 가까운 계측 기준점의 위치를 구한다.

버킷 (8) 의 날끝 (P3) 과 설계면의 거리만을 기초로, 오퍼레이터가 작업기 (2) 를 조작한 경우, 버킷 (8) 의 날 (8B) 의 선단보다 고부 (8C) 쪽이 설계면에 가까운 것을 판별할 수 없을 가능성이 있다. 본 실시형태의 굴삭 기계의 표시 시스템 (28) 은, 오퍼레이터에 버킷 (8) 의 고부 (8C) 를 포함한 버킷 (8) 과 설계면의 최단 거리를 인식시킬 수 있어, 설계면을 넘어 버킷 (8) 의 고부 (8C) 에서 지면을 굴삭할 가능성을 저감시킬 수 있다.

또, 처리부 (44) 는, 설계면과 직교하는 방향에 있어서의 계측 기준점 (Pen) 으로부터 설계면까지의 거리를 설계면 거리로서 구하고, 이 설계면 거리의 최소값에 대응한 정보를 최단 거리로서 화면 (42P) 에 표시한다. 이로써, 처리부 (44) 는, 오퍼레이터가 설계면에 따라 시공을 진행시키는 데에 있어서, 오퍼레이터에 대해 시공 결과에 관한 설계면과 버킷 (8) 의 최단 거리의 정보를 이해하기 쉽게 제공할 수 있다. 또한, 처리부 (44) 는, 설계면과 직교하는 방향에 있어서의 계측 기준점 (Pen) 으로부터 설계면까지의 거리를 설계면 거리로서 구하고, 이 설계면 거리의 최소값에 대응한 정보에 기초하여, 버킷 (8) 과 설계면이 가까워짐에 따라, 버킷 (8) 과 설계면이 가까워지는 근접 속도를 감속시킨다. 처리부 (44) 는, 설계면 거리의 최소값에 대응한 정보에 기초하여, 미리 정해진 버킷 (8) 과 설계면의 거리를 임계값으로 하여, 이 임계값을 초과한 경우에, 작업기 (2) 를 정지시킨다. 이 때문에, 처리부 (44) 는, 설계면을 넘은 지면을 굴삭할 가능성을 억제할 수 있다.

또, 처리부 (44) 는, 유압 셔블 (100) 의 현재 위치에 관한 정보, 차량 본체 (1) 의 자세, 날끝 (P3) 의 현재 위치 및 버킷 (8) 의 외형 정보에 기초하여, 버킷 (8) 의 날끝 (P3) 을 적어도 포함하여 버킷 (8) 의 고부 (8C) 의 외형을 따라 미리 정해진, 위치를 계측하기 위한 복수의 계측 기준점 (Pen) 중, 설계면에 가장 가까운 계측 기준점의 위치를 구한다. 그리고, 처리부 (44) 는, 설계면의 법선 방향에 있어서의 설계면에 가장 가까운 계측 기준점 (Pen) 으로부터 설계면까지의 거리를 최단의 설계면 거리로서 구한다. 표시 입력 장치 (38) 는, 구해진 최단의 설계면 거리의 표시 또는 설계면에 가장 가까운 계측 기준점 (Pen) 을 지나는 설계면의 법선을 나타내는 화상 (SD1) 표시의 적어도 하나를 표시부 (42) 에 표시한다.

본 실시형태의 굴삭 기계의 표시 시스템 (28) 은, 화상 (SD1) 을 시인시킴으로써, 오퍼레이터에 버킷 (8) 의 고부 (8C) 를 포함한 버킷 (8) 과 설계면의 최단 거리를 인식시킬 수 있어, 설계면을 넘어 버킷 (8) 의 고부 (8C) 에서 지면을 굴삭할 가능성을 저감시킬 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 상기 서술한 섬세 굴삭 화면 (54) 에 측면도 (54b) 를 표시하는 예를 설명했지만, 조굴삭 화면 (53) 에 이것을 표시해도 된다. 또한, 본 실시형태의 처리부 (44) 는, 상기 서술한 정면도 (54a), 측면도 (54b) 는, 차량 본체 좌표계 COM 에 있어서의 정면도 (Ya 축과 평행하게 본 도면), 측면도 (Xa 축과 평행하게 본 도면) 로서 표시하였다. 처리부 (44) 는, 정면도 (54a), 측면도 (54b) 중 적어도 하나를 글로벌 좌표계에 있어서의 상면도 (Y 축과 평행하게 본 도면), 측면도 (X 축과 평행하게 본 도면) 로서 표시해도 된다.

이상, 본 실시형태를 설명했지만, 상기 서술한 내용에 의해 본 실시형태가 한정되는 것은 아니다. 또, 상기 서술한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 상기 서술한 구성 요소는 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시형태의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소의 여러 가지 생략, 치환 또는 변경을 실시할 수 있다.

예를 들어, 각 안내 화면의 내용은 상기의 것에 한정되지 않고, 적절히 변경되어도 된다. 또, 표시 제어 장치 (39) 기능의 일부 또는 전부가 유압 셔블 (100) 의 외부에 배치된 컴퓨터에 의해 실행되어도 된다. 또, 목표 작업 대상은, 상기 서술한 바와 같은 평면에 한정하지 않고, 점, 선 또는 3 차원의 형상이어도 된다. 표시 입력 장치 (38) 의 입력부 (41) 는, 터치 패널식인 것에 한정되지 않고, 하드 키나 스위치 등의 조작 부재에 의해 구성되어도 된다.

상기의 실시형태에서는, 작업기 (2) 는, 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 을 갖고 있지만, 작업기 (2) 는 이것에 한정되지 않고, 적어도 버킷 (8) 을 갖는 것이면 된다. 또, 상기의 실시형태에서는, 제 1 스트로크 센서 (16), 제 2 스트로크 센서 (17) 및 제 3 스트로크 센서 (18) 에 의해, 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 의 경사각을 검출하고 있지만, 경사각의 검출 수단은 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 붐 (6), 아암 (7), 버킷 (8) 의 경사각을 검출하는 각도 센서가 구비되어도 된다.

상기의 실시형태에서는 버킷 (8) 을 갖고 있지만, 버킷은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 작업기 (2) 는, 틸트 버킷, 법면 버킷 등의 다른 어태치먼트를 장착해도 된다. 또한, 틸트 버킷이란, 버킷 틸트 실린더를 구비하고, 버킷이 좌우로 틸트 경사짐으로써 유압 셔블이 경사지에 있어도, 경사면, 평지를 자유로운 형태로 성형, 정지 (整地) 를 할 수 있고, 저판 플레이트에 의한 전압 작업도 가능한 버킷이다. 또, 법면 버킷이란, 바닥이 평평하여, 평면 또는 법면의 지면 다지기 작업에 적합한 버킷이다.

1 : 차량 본체
2 : 작업기
3 : 상부 선회체
4 : 운전실
5 : 주행 장치
8 : 버킷
8B : 날
8C : 고부
19 : 작업기 상태 검출부
21, 22 : 안테나
23 : 3 차원 위치 센서
24 : 경사각 센서
28 : 굴삭 기계의 표시 시스템 (표시 시스템)
38 : 표시 입력 장치
39 : 표시 제어 장치
41 : 입력부
42 : 표시부
42P : 화면
43 : 기억부
44 : 처리부
45 : 설계면
46 : 소리 발생 장치
70 : 설계면
78, 79 : 설계면의 단면을 나타내는 선
84 : 그래픽 정보
100 : 유압 셔블

Claims

버킷을 포함한 작업기와, 상기 작업기가 장착되는 본체부를 갖는 굴삭 기계의 표시 시스템으로서,
상기 굴삭 기계의 현재 위치에 관한 정보, 상기 본체부의 자세에 관한 정보 및 상기 버킷 선단의 위치 정보를 검출하는 작업기 상태 검출부와,
설계 지형을 나타내는 설계면의 위치 정보 및 상기 버킷의 외형 정보를 기억하는 기억부와,
상기 굴삭 기계의 현재 위치에 관한 정보, 상기 본체부의 자세에 관한 정보, 상기 버킷 선단의 위치 정보 및 상기 버킷의 외형 정보에 기초하여, 상기 버킷의 선단을 적어도 포함하여 상기 버킷 고부의 외형을 따라 미리 정해진, 위치를 계측하기 위한 복수의 계측 기준점 중, 상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점을 구하는 처리부를 포함하는 굴삭 기계의 표시 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 설계면의 법선 방향에 있어서의 상기 계측 기준점으로부터 상기 설계면까지의 거리를 설계면 거리로서 구하고, 상기 설계면 거리의 최소값에 대응한 정보를 최단 거리로서 표시 장치의 화면에 표시하는 굴삭 기계의 표시 시스템.
제 1 항에 있어서,
복수의 상기 계측 기준점은 각각, 상기 버킷의 이동 방향과 평행한 면에서 상기 버킷의 상기 외형을 자른 단면 및 상기 버킷의 폭 방향을 따라 미리 정해지고,
상기 처리부는,
상기 설계면의 법선 방향에 있어서의 상기 계측 기준점으로부터 상기 설계면까지의 거리를 설계면 거리로서 구하고, 상기 설계면 거리의 최소값에 대응한 정보를 최단 거리로서 표시 장치의 화면에 표시하는 굴삭 기계의 표시 시스템.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 처리부는,
복수의 상기 설계면의 법선 방향에 동일한 상기 계측 기준점이 있는 경우, 당해 계측 기준점에 대해 복수의 설계면 거리를 구하는 굴삭 기계의 표시 시스템.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 최단 거리에 기초하여 경보를 발하는 굴삭 기계의 표시 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 최단 거리에 따라, 상기 경보로서 소리를 발하는 양태를 변경하는 굴삭 기계의 표시 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 처리부는, 상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점을 특정하는 화상을 표시 장치의 화면에 표시하는 굴삭 기계의 표시 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점을 특정하는 화상이, 상기 설계면의 법선을 나타내는 화상인 굴삭 기계의 표시 시스템.
버킷을 포함한 작업기와, 상기 작업기가 장착되는 본체부를 갖는 굴삭 기계의 표시 시스템으로서,
상기 굴삭 기계의 현재 위치에 관한 정보, 상기 본체부의 자세에 관한 정보 및 상기 버킷 선단의 위치 정보를 검출하는 작업기 상태 검출부와,
설계 지형을 나타내는 설계면의 위치 정보 및 상기 버킷의 외형 정보를 기억하는 기억부와,
상기 굴삭 기계의 현재 위치에 관한 정보, 상기 본체부의 자세에 관한 정보, 상기 버킷 선단의 위치 정보 및 상기 버킷의 외형 정보에 기초하여, 상기 버킷의 선단을 적어도 포함하여 상기 버킷 고부의 외형을 따라 미리 정해진, 위치를 계측하기 위한 복수의 계측 기준점 중, 상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점을 구하고, 상기 설계면의 법선 방향에 있어서의 상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점으로부터 상기 설계면까지의 거리를 설계면 거리로서 구하는 처리부와,
상기 설계면 거리의 표시 및 상기 설계면에 가장 가까운 계측 기준점을 지나는 상기 설계면의 법선을 나타내는 화상 표시의 적어도 하나를 표시하는 표시 장치를 포함하는 굴삭 기계의 표시 시스템.
제 1 항에 기재된 굴삭 기계의 표시 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 굴삭 기계.