KR20170073545A - 시공 정보 표시 장치 및 시공 정보의 표시 방법 - Google Patents

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료헤이 하세가와
겐지 오이와
사토루 신타니
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가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은, 시공 대상의 영역인 목표면과, 이 목표면에 대한 시공 전의 현황 지형의 상황 또는 시공 후의 현황 지형의 상황(시공 결과)이라는 현황 지형을 육안으로 관찰할 수 있는 시공 정보 표시 장치 및 시공 정보의 표시 방법을 제공하기 위해, 적어도 현황 지형을 나타내는 부분 분포도 D1′와 프레임 라인(51)에 의해 표시된 설계 지형을 표시하는 표시부와, 상기 설계 지형으로부터 목표면 SA를 선택하는 입력부와, 상기 입력부에 의해 목표면 SA가 선택된 경우, 선택된 목표면 SA의 범위를 표시하는 동시에, 선택된 목표면 SA 내의 부분 분포도 D1′를 육안 관찰 가능하게 표시하게 하는 표시 처리부를 구비하고, 예를 들면, 표시 처리부는, 목표면 SA를 반투명화 표시한다.

Description

시공 정보 표시 장치 및 시공 정보의 표시 방법{CONSTRUCTION INFORMATION DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DISPLAYING CONSTRUCTION INFORMATION}
본 발명은, 시공 대상의 영역인 목표면과, 이 목표면에 대한 시공 전의 현황 지형의 상황 또는 시공 후의 현황 지형의 상황(시공 결과)이라는 현황 지형을 육안으로 관찰할 수 있는 시공 정보 표시 장치 및 시공 정보의 표시 방법에 관한 것이다.
최근, 유압 셔블(hydraulic shovel) 또는 불도저(bulldozer) 등의 작업 기계에 있어서, GPS(Global Positioning System) 등을 탑재하여 자체의 위치를 검출하고, 그 위치 정보와 시공 현장의 지형을 나타내는 시공 정보를 비교하고, 작업기(work machine)의 자세를 연산 처리하여 구하고, 작업기의 움직임을 제어하거나, 작업기의 자세 또는 위치와 시공 정보를 대비하여 시공 상황을 모니터 장치에 가이던스(guidance) 표시하거나 하는 것이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조). 그와 같은 작업 기계를 사용한 시공을, 정보화 시공이라고 한다. 정보화 시공에 의하면, 작업 기계의 조작에 미숙(未熟)한 오퍼레이터라도 고정밀도의 시공을 행할 수 있다. 숙련된 오퍼레이터이면, 정보화 시공에 의해 고효율의 시공을 행할 수 있다. 정보화 시공에 의하면, 종래 필요했던 측량 작업 및 규준틀(finishing stake) 작업을 대폭 삭감할 수 있다.
일본 공개특허 제2014―205955호 공보
전술한 모니터 장치에, 시공 대상에 대하여, 예를 들면, 지형의 고저차(高低差)를 나타낸 분포도를 표시함으로써, 현황 지형의 상황을 육안으로 관찰할 수 있다.
그런데, 시공 완성 후의 지형(설계 지형; design landform)은, 복수의 설계면을 사용하여 다각형 표시되고, 오퍼레이터가 시공을 개시하는 경우, 1 이상의 설계면으로부터 시공 대상의 목표면을 선택하고, 표시 장치에 그 목표면의 범위를 나타내는 화상을 표시하게 하는 경우가 있다. 목표면은, 이번 시공 영역에서의 시공 완성 후의 지형을 나타내는 면이다. 그러나, 선택된 목표면의 범위를 나타내는 화상이, 선택된 목표면에 대응하는, 시공 전의 현황 지형의 상황이나 시공 후의 현황 지형의 상황(시공 결과)을 나타내는 분포도를 덮어버리면, 작업 기계의 오퍼레이터는, 분포도를 육안으로 볼 수 없다. 이 경우, 작업 기계의 오퍼레이터는, 현황 지형의 상황과 목표면과의 차분의 파악이나, 목표면과 지금까지의 시공 결과와의 차분의 파악, 목표면의 영역에 대한 시공 수순의 검토 등이 곤란해진다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 시공 대상의 영역인 목표면과, 이 목표면에 대한 시공 전의 현황 지형의 상황 또는 시공 후의 현황 지형의 상황(시공 결과)이라는 현황 지형을 육안으로 관찰할 수 있는 시공 정보 표시 장치 및 시공 정보의 표시 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기에 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 시공 대상의 영역인 목표면과, 이 목표면에 대한 시공 전의 현황 지형의 상황 또는 시공 후의 현황 지형의 상황(시공 결과)이라는 현황 지형을 육안으로 관찰할 수 있는 시공 정보 표시 장치 및 시공 정보의 표시 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 시공 정보 표시 장치는, 시공 정보를 표시하는 시공 정보 표시 장치로서, 적어도 현황 지형을 나타내는 부분 분포도와 설계 지형을 표시하는 표시부와, 상기 설계 지형으로부터 목표면을 선택하는 입력부와, 상기 입력부에 의해 상기 목표면이 선택된 경우, 선택된 상기 목표면의 범위를 표시하는 동시에, 선택된 상기 목표면 내의 상기 부분 분포도를 육안 관찰 가능하게 표시하게 하는 표시 처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 시공 정보 표시 장치는, 상기한 발명에 있어서, 상기 표시 처리부는, 선택된 상기 목표면을 반투명화 표시시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 시공 정보 표시 장치는, 상기한 발명에 있어서, 상기 표시 처리부는, 선택된 상기 목표면 내를 소정의 패턴에 따라 상기 목표면의 범위를 표시하고, 상기 부분 분포도를 육안 관찰 가능하게 표시시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 시공 정보 표시 장치는, 상기한 발명에 있어서, 상기 표시 제어부는, 선택된 상기 목표면의 프레임 라인에 의해 상기 목표면의 범위를 표시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 시공 정보 표시 장치는, 상기한 발명에 있어서, 선택된 목표면에 대한 시공을 지원하는 지원 영역을 상기 목표면의 주위에 표시시키는 것을 설정하는 설정부를 구비하고, 상기 표시 처리부는, 상기 설정부에 의해 상기 지원 영역을 상기 목표면과 함께 상기 표시부에 표시하는 설정이 되어 있는 경우, 선택된 목표면의 범위와 함께 상기 지원 영역의 범위를 표시하고, 상기 지원 영역 내의 부분 분포도를 육안 관찰 가능하게 표시시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 시공 정보 표시 장치는, 상기한 발명에 있어서, 상기 표시 처리부는, 선택된 상기 목표면과 상기 지원 영역을 반투명화 표시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 시공 정보 표시 장치는, 상기한 발명에 있어서, 상기 목표면의 범위와 지원 영역의 범위와의 표시는 상이한 표시 형태인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 시공 정보의 표시 방법은, 시공 정보를 표시하는 시공 정보의 표시 방법으로서, 적어도 현황 지형을 나타내는 부분 분포도와 설계 지형을 표시하고, 상기 설계 지형으로부터 목표면이 선택된 경우, 선택된 상기 목표면의 범위를 표시하는 동시에, 선택된 상기 목표면 내의 상기 부분 분포도를 육안 관찰 가능하게 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 시공 대상의 영역인 목표면과, 이 목표면에 대한 시공 전의 현황 지형의 상황 또는 시공 후의 현황 지형의 상황(시공 결과)이라는 현황 지형을 육안 관찰할 수 있어, 작업성 및 시공 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 도 1은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블의 사시도이다.
도 2는, 유압 셔블의 측면도이다.
도 3은, 유압 셔블의 배면도이다.
도 4는, 유압 셔블이 구비하는 제어계를 나타낸 블록도이다.
도 5는, 다각형 표시된 설계 지형의 일례를 나타낸 도면이다.
도 6은, 분포도와 설계 지형이 동일 표시 화면에 표시된 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은, 분포도의 표시를 설명하는 설명도이다.
도 8은, 도 6에 나타낸 표시 상태에서, 목표면이 선택된 경우에 목표면의 영역을 반투명화 표시하고, 목표면에 대응하는 부분 분포도를 표시한 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는, 목표면을 패턴으로 강조 표시하고, 목표면의 패턴의 간극으로부터 시공 결과를 표시한 일례를 나타낸 도면이다.
도 10은, 목표면에 대응하는 프레임 라인만을 강조 표시한 일례를 나타낸 도면이다.
도 11은, 목표면에 대한 지원 영역을 설명하는 설명도이다.
도 12는, 도 8에 나타낸 표시 상태로, 또한 지원 영역을 반투명화하여 강조 표시하는 동시에, 지원 영역에 대응하는 시공 결과를 포함하여 목표면에 대응하는 분포도를 표시한 일례를 나타낸 도면이다.
도 13은, 작업 기계를 원격 조작하는 경우의 시공 정보 표시 장치를 설명하는 도면이다.
도 14는, 작업 기계를 원격 조작하는 경우의 시공 정보 표시 장치의 예를 설명하는 도면이다.
본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시형태는, 작업 기계의 일례로서 유압 셔블을 설명하지만, 이하의 실시형태에서 대상으로 되는 작업 기계는, 지형의 형상을 변화시키는 것이 가능한 작업기 등을 가지고 있으면 유압 셔블에 한정되는 것은 아니다.
(작업 기계의 전체 구성)
도 1은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 사시도이다. 도 2는, 유압 셔블(100)의 측면도이다. 도 3은, 유압 셔블(100)의 배면도이다. 도 4는, 유압 셔블(100)이 구비하는 제어계를 나타낸 블록도이다. 본 실시형태에 있어서, 작업 기계로서의 유압 셔블(100)은, 본체부로서의 차량 본체(1)와 작업기(2)를 가진다. 차량 본체(1)는, 선회체(旋回體)로서의 상부 선회체(3)와 주행체로서의 주행 장치(5)를 가진다. 상부 선회체(3)는, 기계실(3EG)의 내부에, 도시하지 않은 동력 발생 장치 및 유압(油壓) 펌프 등의 장치를 수용하고 있다. 기계실(3EG)는, 상부 선회체(3)의 일단측에 배치되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 유압 셔블(100)은, 예를 들면, 디젤 엔진 등의 내연 기관을 동력 발생 장치로 하고 있지만, 유압 셔블(100)은 이와 같은 것에 한정되지 않는다. 유압 셔블(100)은, 예를 들면, 내연 기관과 발전 전동기와 축전 장치를 조합한, 이른바 하이브리드 방식의 동력 발생 장치를 구비한 것 등이라도 된다.
상부 선회체(3)는, 운전실(4)을 가진다. 운전실(4)은, 상부 선회체(3)의 타단측에 탑재되어 있다. 즉, 운전실(4)은, 기계실(3EG)가 배치되어 있는 측과는 반대측에 배치되어 있다. 운전실(4) 내에는, 도 4에 나타낸, 표시 입력 장치(38) 및 조작 장치(25)가 배치된다. 이들에 대해서는 후술한다. 주행 장치(5)는, 크롤러 벨트(crawler belts)(5a, 5b)을 가지고 있다. 주행 장치(5)는, 좌우에 설치된 유압 모터(5c)의 한쪽 또는 양쪽이 구동하고, 크롤러 벨트(5a, 5b)이 회전함으로써, 유압 셔블(100)을 주행시킨다. 작업기(2)는, 상부 선회체(3)의 운전실(4)의 측방 측에 장착되어 있다.
유압 셔블(100)은, 크롤러 벨트(5a, 5b) 대신에 타이어를 구비하고, 도시하지 않은 디젤 엔진의 구동력을, 트랜스미션을 통하여 타이어에 전달하여 주행이 가능한 주행 장치를 구비한 것이라도 된다. 예를 들면, 이와 같은 형태의 유압 셔블(100)로서 휠식 유압 셔블이라도 된다. 또한, 유압 셔블(100)은, 이와 같은 타이어를 가진 주행 장치를 구비하고, 또한 차량 본체(본체부)에 작업기가 장착되고, 도 1과 같은 상부 선회체(3) 및 그 선회 기구를 구비하고 있지 않은 구조를 가지는, 예를 들면, 백호 로더라도 된다. 즉, 백호 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 전(前)이며, 기계실(3EG)가 배치되어 있는 측이 후(後)이다. 전을 향해 좌측이 상부 선회체(3)의 좌측이며, 전을 향해 우측이 상부 선회체(3)의 우측이다. 또한, 유압 셔블(100) 또는 차량 본체(1)는, 상부 선회체(3)를 기준으로 하여 주행 장치(5) 측이 아래이며, 주행 장치(5)를 기준으로 하여 상부 선회체(3) 측이 상이다. 유압 셔블(100)이 수평면에 설치되어 있는 경우, 아래는 연직(沿直) 방향, 즉 중력의 작용 방향 측이며, 위는 연직 방향과는 반대측이다.
작업기(2)는, 붐(boom)(6)과 암(arm)(7)과 버킷(bucket)(8)과 붐 실린더(10)와 암 실린더(11)와 버킷 실린더(12)를 가진다. 붐(6)의 기단부(基端部)는, 붐 핀(boom pin)(13)을 통하여 차량 본체(1)의 앞부분에 장착되어 있다. 암(7)의 기단부는, 암 핀(arm pin)(14)을 통하여 붐(6)의 선단부에 장착되어 있다. 암(7)의 선단부에는, 버킷 핀(bucket pin)(15)을 통하여 버킷(8)이 장착되어 있다. 버킷(8)은, 버킷 핀(15)을 지점(支点)으로 하여 동작한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 붐(6)의 길이, 즉 붐 핀(13)으로부터 암 핀(14)까지의 길이는, L1이다. 암(7)의 길이, 즉 암 핀(14)의 중심으로부터 버킷 핀(15)의 중심까지의 길이는 L2이다. 버킷(8)의 길이, 즉 버킷 핀(15)의 중심으로부터 버킷(8)의 커팅 에지(cutting edge)(8T)까지의 길이는 L3이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 커팅 에지(8T)는, 버킷(8)의 버킷 핀(15)과는 반대측에 장착된 날(8B)의 선단이다. 버킷(8)은, 복수의 날(8B)을 가지고 있다. 복수의 날(8B)은 일렬로 배열되어 있다. 복수의 커팅 에지(8T)의 열을, 적절히 커팅 에지 열이라고 한다.
버킷(8)은, 복수의 날(8B)을 가지고 있지 않아도 된다. 즉, 도 1에 나타낸 바와 같은 날(8B)을 가지고 있지 않고, 커팅 에지가 강판(鋼板)에 의해 스트레이트 형상으로 형성된 같은 버킷이라도 된다. 작업기(2)는, 예를 들면, 틸트 버킷(tilt bucket)을 구비하고 있어도 된다. 틸트 버킷이란, 버킷 틸트 실린더를 구비하고, 버킷이 좌우로 틸트 경사지는 것이 가능한 버킷이며, 틸트 버킷에 의하면, 유압 셔블(100)이 경사지라도, 경사면, 평지를 자유로운 형태로 성형, 정지(整地)를 행할 수 있다. 이외에도, 작업기(2)는, 도 1에 나타낸 바와 같은 버킷(8) 대신에, 법면(法面) 시공에 적절한 법면 버킷 또는 삭암용(削岩用)의 칩을 구비한 삭암용의 부속품(attachment) 등을 구비하고 있어도 된다.
도 1에 나타낸 붐 실린더(10)와 암 실린더(11)와 버킷 실린더(12)는, 각각 작동유의 압력(이하, 적절히 유압이라고 함)에 의해 구동되는 유압 실린더이다. 붐 실린더(10)는 붐(6)을 구동하여, 이것을 승강시킨다. 암 실린더(11)는, 암(7)에 연결되고, 암 핀(14)을 지점으로 하여 암(7)을 동작시킨다. 버킷 실린더(12)는, 버킷(8)에 연결되고, 버킷 핀(15)을 지점으로 하여 버킷(8)을 동작시킨다. 붐 실린더(10), 암 실린더(11) 및 버킷 실린더(12) 등의 유압 실린더와 도시하지 않은 유압 펌프와의 사이에는, 도 4에 나타낸 주행용 제어 밸브(37D) 및 작업용 제어 밸브(37W)가 배치되어 있다. 후술하는 차량용 전자 제어 장치(26)가 주행용 제어 밸브(37D) 및 작업용 제어 밸브(37W)를 제어함으로써, 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 버킷 실린더(12) 또는 유압 모터(5c)나 도시하지 않은 선회 모터에 공급되는 작동유의 유량(流量)이 제어된다. 그 결과, 붐 실린더(10), 암 실린더(11) 및 버킷 실린더(12), 또는 상부 선회체(3)나 주행 장치(5)의 동작이 제어된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 붐(6)과 암(7)과 버킷(8)에는, 각각 제1 스트로크 센서(16)와 제2 스트로크 센서(17)와 제3 스트로크 센서(18)가 설치되어 있다. 제1 스트로크 센서(16), 제2 스트로크 센서(17) 및 제3 스트로크 센서(18)는, 작업기(2)의 자세를 검출하는 자세 검출부(9)이다. 제1 스트로크 센서(16)는, 붐 실린더(10)의 스트로크 길이를 검출한다. 후술하는 표시 제어 장치(39)(도 4 참조)는, 제1 스트로크 센서(16)가 검출한 붐 실린더(10)의 스트로크 길이로부터, 후술하는 차량 본체 좌표계의 Za 축에 대하는 붐(6)의 경사각 θ1을 산출한다. 제2 스트로크 센서(17)는, 암 실린더(11)의 스트로크 길이를 검출한다. 표시 제어 장치(39)는, 제2 스트로크 센서(17)가 검출한 암 실린더(11)의 스트로크 길이로부터, 붐(6)에 대한 암(7)의 경사각 θ2을 산출한다. 제3 스트로크 센서(18)는, 버킷 실린더(12)의 스트로크 길이를 검출한다. 표시 제어 장치(39)는, 제3 스트로크 센서(18)가 검출한 버킷 실린더(12)의 스트로크 길이로부터, 암(7)에 대한 버킷(8)의 경사각 θ3을 산출한다.
차량 본체(1)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 위치 검출부(19)를 구비한다. 위치 검출부(19)는, 유압 셔블(100)의 현재 위치를 검출한다. 위치 검출부(19)는, RTK―GNSS(Real Time Kinematic―Global Navigation Satellite Systems, GNSS는 전지구 항법 위성 시스템을 말함)용의 2개의 안테나(21, 22)[이하, 적절히 GNSS 안테나(21, 22)라고 함]와, 3차원 위치 센서(23)와, 경사각 센서(24)을 가진다. GNSS 안테나(21, 22)는, 차량 본체(1), 보다 구체적으로는 상부 선회체(3)에 설치된다. 차량 본체 좌표계{Xa, Ya, Za}의 원점은, 차량 본체(1)의 설계 치수에 따라서 임의의 점으로 정해져 있다. 차량 본체 좌표계{Xa, Ya, Za}의 원점의 좌표 정보는, 작업기 측 기억부(35)에 미리 기억되어 있다.
GNSS 안테나(21, 22)는 상부 선회체(3) 상에 있어서, 유압 셔블(100)의 좌우 방향으로 이격된 양단 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상부 선회체(3) 상에 있어서, 도시하지 않은 카운터 웨이트(counter weight)[상부 선회체(3)의 후단(後端)] 또는 운전실(4)의 후방에 설치되어도 된다. 어느 것으로 해도, GNSS 안테나(21, 22)는, 가능한 한 이격된 위치에 설치되는 쪽이, 유압 셔블(100)의 현재 위치의 검출 정밀도는 향상된다. 또한, GNSS 안테나(21, 22)는, 오퍼레이터의 시야를 최대한 방해하지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 차량 상태 검출부로서의 자세 검출부(9)와 위치 검출부(19)는, 작업 기계로서의 유압 셔블(100)의 위치(현재 위치) 및 작업기(2)의 자세에 관한 정보로서의 차량 상태를 검출할 수 있다.
GNSS 안테나(21, 22)가 수신한 GNSS 전파에 따른 신호는, 3차원 위치 센서(23)에 입력된다. 3차원 위치 센서(23)는, GNSS 안테나(21, 22)의 설치 위치 P1, P2의 위치를 검출한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 경사각 센서(24)는, 중력이 작용하는 방향, 즉 연직 방향 Ng에 대한 차량 본체(1)의 폭 방향의 경사각 θ4(이하, 적절히 롤 각 θ4라고 함)를 검출한다. 그리고, 본 실시형태에 있어서, 폭 방향이란, 버킷(8)의 폭 방향을 의미하고 있고, 상부 선회체(3)의 폭 방향, 즉 좌우 방향과 일치하고 있다.
상부 선회체(3)는, 소정의 축 Zr을 중심으로 하여 선회한다. 소정의 축 Zr을, 적절히 선회 중심축 Zr이라고 한다. 선회 중심축 Zr은, 차량 본체 좌표계의 Za축과 평행한 축이다. 상부 선회체(3)는, GNSS 안테나(21, 22) 외에, 안테나(40A)를 구비하고 있다. 안테나(40A)는, 유압 셔블(100)의 외부와의 사이에서 정보를 무선 통신하기 위해 사용된다.
도 4를 사용하여, 유압 셔블(100)의 제어계에 대하여 설명한다. 유압 셔블(100)은, 조작 장치(25)와, 차량용 전자 제어 장치(26)와, 차량 제어 장치(27)와, 시공 정보 표시 장치(28)와, 통신부(40)와 작업 기계의 시공 관리 장치(90)를 구비한다. 조작 장치(25)는, 조작부로서의 작업기 조작 부재(31L, 31R) 및 주행 조작 부재(33L, 33R)와, 작업기 조작 검출부(32L, 32R) 및 주행 조작 검출부(34L, 34R)를 가진다. 본 실시형태에 있어서, 작업기 조작 부재(31L, 31R) 및 주행 조작 부재(33L, 33R)는, 파일럿압 방식의 레버이지만, 이에 한정되지 않는다. 작업기 조작 부재(31L, 31R) 및 주행 조작 부재(33L, 33R)는, 예를 들면, 전기 방식의 레버라도 된다. 이 경우, 작업기 조작 검출부(32L, 32R) 및 주행 조작 검출부(34L, 34R)는, 조작부로서의 작업기 조작 부재(31L, 31R) 및 주행 조작 부재(33L, 33R)에 대한 입력을 검출하는 조작 검출부로서 기능한다.
작업기 조작 부재(31L, 31R)는, 오퍼레이터가 작업기(2) 또는 상부 선회체(3)를 동작시키기 위한 부재이며, 예를 들면, 죠이스틱과 같은 손잡이 부분과 봉재(棒材)를 구비한 조작 레버이다. 이와 같은 구조의 작업기 조작 부재(31L, 31R)는, 손잡이부를 잡고 전후 좌우로 기울어 넘어지도록 하는 것이 가능하다. 운전실(4) 내의 도시하지 않은 운전석의 좌우 각각에 작업기 조작 부재(31L, 31R)가 설치되어 있다. 예를 들면, 좌측에 설치된 작업기 조작 부재(31L)를 조작함으로써, 암(7) 및 상부 선회체(3)를 동작시킬 수 있어, 우측에 설치된 작업기 조작 부재(31R)를 조작함으로써, 버킷(8) 및 붐(6)을 동작시키는 것이 가능하다.
작업기 조작 검출부(32L, 32R)는, 작업기 조작 부재(31L, 31R)에 대한 입력, 즉 조작 내용에 따라, 파일럿압을 발생시켜, 차량 제어 장치(27)가 구비하는 작업용 제어 밸브(37W)에 발생한 작동유의 파일럿압을 공급한다. 이 파일럿압의 크기에 따라, 작업용 제어 밸브(37W)가 동작하여, 도 1에 나타낸 붐 실린더(10), 암 실린더(11) 및 버킷 실린더(12) 등에, 도시하지 않은 유압 펌프로부터 작동유가 공급된다. 작업기 조작 부재(31L, 31R)가 전기 방식의 레버인 경우, 작업기 조작 검출부(32L, 32R)는, 작업기 조작 부재(31L, 31R)에 대한 입력, 즉 조작 내용을, 예를 들면, 포텐셔미터(potentiometer) 등을 사용하여 검출하고, 입력을 전기 신호(검출 신호)로 변환하여 차량용 전자 제어 장치(26)에 보낸다. 차량용 전자 제어 장치(26)는, 이 검출 신호에 기초하여, 작업용 제어 밸브(37W)를 제어한다.
주행 조작 부재(33L, 33R)는, 오퍼레이터가 유압 셔블(100)의 주행을 조작하기 위한 부재이다. 주행 조작 부재(33L, 33R)는, 예를 들면, 손잡이부와 봉재를 구비한 조작 레버(이하, 적절히 주행 레버라고 함)이다. 이와 같은 주행 조작 부재(33L, 33R)는, 오퍼레이터가 손잡이부를 잡아 전후로 기울어 넘어지게 하는 것이 가능하다. 주행 조작 부재(33L, 33R)는, 2개의 조작 레버를 동시에 앞으로 기울어 넘어지게 하면 유압 셔블(100)이 전진하고, 뒤로 기울어 넘어지게 하면 유압 셔블(100)은 후진한다. 또한, 주행 조작 부재(33L, 33R)는, 오퍼레이터가 다리로 밟는 것으로 조작이 가능한 도시하지 않은 페달로서, 시소식(sewsaw type)의 페달이다. 페달의 전방 또는 후방 중 어느 하나를 밟는 것으로 전술한 조작 레버와 마찬가지로 파일럿압이 발생하고, 주행용 제어 밸브(37D)가 제어되고, 유압 모터(5c)가 구동하여 유압 셔블(100)을 전진 또는 후진시킬 수 있다. 2개의 페달을 동시에, 또한 전방을 밟으면 유압 셔블(100)은 전진하고, 후방을 밟으면 유압 셔블(100)은 후진한다. 또는, 한쪽의 페달의 전방 또는 후방을 밟으면, 크롤러 벨트(5a, 5b)의 한쪽만이 회전하여, 유압 셔블(100)을 선회시킬 수 있다.
주행 조작 검출부(34L, 34R)는, 주행 조작 부재(33L, 33R)에 대한 입력, 즉 조작 내용에 따라 파일럿압을 발생시켜, 차량 제어 장치(27)가 구비하는 주행용 제어 밸브(37D)에 발생한 파일럿압을 공급한다. 이 파일럿압의 크기에 따라, 주행용 제어 밸브(37D)가 동작하여, 주행용의 유압 모터(5c)에 작동유가 공급된다. 주행 조작 부재(33L, 33R)가 전기 방식의 레버인 경우, 주행 조작 검출부(34L, 34R)는, 주행 조작 부재(33L, 33R)에 대한 입력, 즉 조작 내용을, 예를 들면, 포텐셔미터 등을 사용하여 검출하고, 입력을 전기 신호(검출 신호)로 변환하여 차량용 전자 제어 장치(26)에 보낸다. 차량용 전자 제어 장치(26)는, 이 검출 신호에 기초하여, 주행용 제어 밸브(37D)를 제어한다.
차량용 전자 제어 장치(26)는, RAM(Random Access Memory) 및 ROM(Read Only Memory) 중 적어도 한쪽을 포함하는 작업기 측 기억부(35) 및 CPU(Central Processing Unit) 등의 연산부(36)를 가지고 있다. 차량용 전자 제어 장치(26)는, 유압 셔블(100)이 구비하는 엔진 및 유압 펌프를 제어한다. 연산부(36)는, 엔진 및 유압 펌프를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램을 실행한다. 작업기 측 기억부(35)에는, 엔진 및 유압 펌프를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 등이 기억되어 있다. 또한, 작업기 측 기억부(35)에는, 전술한 바와 같이, 차량 본체 좌표계 COM의 원점의 좌표 정보가 기억되어 있다. 또한, 작업기 측 기억부(35)에는, 차량 본체 좌표계 COM에서의 선회 중심 위치의 좌표의 정보도 기억되어 있다. 작업기 조작 부재(31L, 31R) 및 주행 조작 부재(33L, 33R)가 전기 방식의 레버인 경우, 차량용 전자 제어 장치(26)는, 작업기(2), 상부 선회체(3) 및 주행 장치(5)의 동작도 제어한다. 이 경우, 차량용 전자 제어 장치(26)는, 작업기 조작 부재(31L, 31R) 또는 주행 조작 부재(33L, 33R)의 조작에 따라 작업기(2) 또는 주행 장치(5)를 동작시키기 위한 제어 신호를 생성하여, 차량 제어 장치(27)에 출력한다.
차량 제어 장치(27)는, 유압 제어 밸브 등을 구비한 유압 기기로서, 주행용 제어 밸브(37D) 및 작업용 제어 밸브(37W)를 가지고 있다. 이들은, 작업기 조작 검출부(32L, 32R) 및 주행 조작 검출부(34L, 34R)로부터의 파일럿압에 의해 제어된다. 작업기 조작 부재(31L, 31R) 및 주행 조작 부재(33L, 33R)가 전기 방식의 레버인 경우, 주행용 제어 밸브(37D) 및 작업용 제어 밸브(37W)는, 차량용 전자 제어 장치(26)로부터의 제어 신호에 기초하여 제어된다.
차량 제어 장치(27)는, 주행용 제어 밸브(37D)에 공급되는 파일럿압의 크기를 검출하여 대응하는 전기 신호를 생성하는 유압 센서(37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb)를 구비하고 있다. 유압 센서(37Slf)는 좌측 전진의 파일럿압을 검출하고, 유압 센서(37Slb)는 좌측 후진의 파일럿압을 검출하고, 유압 센서(37Srf)는 우측 전진의 파일럿압을 검출하고, 유압 센서(37Srb)는 우측 후진의 파일럿압을 검출한다. 차량용 전자 제어 장치(26)는, 유압 센서(37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb)가 검출하고, 생성한 작동유의 파일럿압의 크기를 나타내는 전기 신호를 취득한다. 이 전기 신호는, 엔진 또는 유압 펌프의 제어 또는 후술하는 시공 관리 장치의 동작 등에 사용된다. 전술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 작업기 조작 부재(31L, 31R) 및 주행 조작 부재(33L, 33R)는, 파일럿압 방식의 레버이다. 이 경우, 유압 센서(37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 및 후술하는 유압 센서(37SBM, 37SBK, 37SAM, 37SRM)이, 조작부로서의 작업기 조작 부재(31L, 31R) 및 주행 조작 부재(33L, 33R)에 대한 입력을 검출하는 조작 검출부로서 기능한다.
작업기 조작 부재(31L, 31R)가 파일럿압 방식의 조작 레버인 경우, 유압 셔블(100)의 오퍼레이터가 이들 조작 레버를 조작하면, 작업기 조작 부재(31L, 31R)의 조작에 따라 발생한 파일럿압에 대응한 유량의 작동유가 작업용 제어 밸브(37W)로부터 유출된다. 작업용 제어 밸브(37W)로부터 유출된 작동유는, 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 버킷 실린더(12) 및 선회 모터 중 하나 이상에 공급된다. 그리고, 도 1에 나타낸 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 버킷 실린더(12) 및 선회 모터 중 적어도 하나는, 작업용 제어 밸브(37W)로부터 공급된 작동유에 따라, 각 실린더는 신축(伸縮) 동작하고, 선회 모터는 선회 구동된다. 그 결과, 작업기(2) 및 상부 선회체(3) 중 적어도 한쪽이 동작한다.
차량 제어 장치(27)는, 작업용 제어 밸브(37W)에 공급되는 파일럿압의 크기를 검출하여 전기 신호를 생성하는 유압 센서(37SBM, 37SBK, 37SAM, 37SRM)를 구비하고 있다. 유압 센서(37SBM)는 붐 실린더(10)에 대응하는 파일럿압을 검출하고, 유압 센서(37SBK)는 암 실린더(11)에 대응하는 파일럿압을 검출하고, 유압 센서(37SAM)는 버킷 실린더(12)에 대응하는 파일럿압을 검출하고, 유압 센서(37SRM)는 선회 모터에 대응하는 파일럿압을 검출한다. 차량용 전자 제어 장치(26)는, 유압 센서(37SBM, 37SBK, 37SAM, 37SRM)가 검출하고, 생성한 파일럿압의 크기를 나타내는 전기 신호를 취득한다. 이 전기 신호는, 엔진 또는 유압 펌프의 제어 또는 후술하는 시공 관리 장치(90)의 동작 등에 사용된다.
[시공 관리 장치(90)]
시공 관리 장치(90)는, 처리부(91)와 기억부(92)를 가진다. 시공 관리 장치(90), 보다 구체적으로는 처리부(91)는, 유압 셔블(100)의 시공 관리 정보를 생성한다. 시공 관리 정보는, 유압 셔블(100)이 시공 대상을 시공한 결과를 나타낸 현황 지형을 포함하는 정보이다. 시공 대상이란, 유압 셔블(100)에 의해 시행되는 작업 현장으로서, 토사가 굴삭되는 장소, 지면에 홈을 굴삭하여 형성하는 장소 또는 법면 정형(整形) 등이 행해지는 장소 등이다. 시공 관리 정보는, 예를 들면, 글로벌 좌표계로 표현된다. 그리고, 현황 지형의 정보는, 유압 셔블(100)에 의해 시공된 결과가 대략 실시간으로 반영되어 갱신된다. 즉, 유압 셔블(100)은, 후술하는 바와 같이 버킷(8)의 커팅 에지 위치 P를 구할 수 있으므로, 시공 대상을 굴삭하기 위해 작업기(2)를 조작한 경우, 그 커팅 에지 위치 P의 궤적을 축적함으로써 시공된 결과, 즉 시공 후의 지형을 나타내는 정보(현황 지형의 정보)를 순차 갱신하면서 취득할 수 있다. 그리고, 커팅 에지 위치(8)는, 유압 셔블(100)의 소정 위치를 원점으로 한 차체 좌표계로 나타낸 것이며, 처리부(91)에 의해, 글로벌 좌표계로 변환되고, 현황 지형의 정보로서 구해진다. 취득한 현황 지형의 정보는, 기억부(92)에 기억할 수 있다. 그리고, 현황 지형의 정보는, 후술하는 분포도 D1을 포함한다. 후술하는 바와 같이, 글로벌 좌표계로 나타낸 현황 지형의 정보, 즉 현황면 SB에 기초하여, 글로벌 좌표계에 의한 설계면 S0로부터의 높이 h에 따라, 분포도를 작성할 수 있다.
그리고, 버킷(8)의 커팅 에지 위치 P라는 현황 지형의 정보를, 통신부(40)를 통하여 외부의 서버에 무선 통신함으로써, 서버 측에서 현황 지형의 정보를 축적하거나, 후술하는 분포도 D1을 작성시켜도 된다. 이 경우, 시공 관리 장치(90)의 기능이 서버 측에 구비되게 된다.
기억부(92)는, 처리부(91)가 생성한 시공 관리 정보 및 미리 작성된 설계 지형 정보 등을 기억하고 있다. 설계 지형 정보란, 시공 목표로 되는 3차원의 설계 지형의 형상 및 위치에 관한 정보를 포함하는 것이다. 시공 관리 정보에는 초기 현황 지형이 포함된다. 초기 현황 지형이란, 측량 등에 의해 미리 구해진 시공 전의 지형을 나타내는 정보이다. 이 초기 현황 지형은, 예를 들면, 도시하지 않은 시공 관리 시스템의 관리 서버로부터 통신 수단을 통하여 취득된다. 그 후, 초기 현황 지형를 기초로 시공이 개시되고, 그 후의 시공 관리 정보의 현황 지형은, 시공 결과를 대략 실시간으로 반영한 지형을 나타낸 것으로서 순차 갱신된다. 그리고, 초기 현황 지형의 정보는, 후술하는 분포도 D1을 포함한다. 이 경우, 측량에 의해 얻어진 시공 전의 지형을 나타내는 초기 현황 지형의 정보에 대하여, 후술하는 방법에 의해 설계면 S0로부터 연직 위쪽을 향한 높이에 대하여 분포도 D1을 생성할 수 있다.
시공 관리 장치(90)에는, 3차원 위치 센서(23)와, 자세 검출부(9)로서의 제1 스트로크 센서(16), 제2 스트로크 센서(17) 및 제3 스트로크 센서(18)와, 경사각 센서(24)가 접속되어 있다. 또한, 시공 관리 장치(90)는, 유압 센서(37Slf, 37Slb, 37Srf, 37Srb) 및 유압 센서(37SBM, 37SBK, 37SAM, 37SR)라는 각각의 유압 센서가 생성하는 전기 신호를 수신할 수 있다. 시공 관리 장치(90)는, 이들 각 센서로부터의 검출값을 취득한다. 시공 관리 장치(90)에는, 전술한 안테나(40A)를 구비한 통신부(40)가 접속되어 있다. 시공 관리 장치(90)는, 통신부(40)를 통하여 유압 셔블(100)의 외부, 예를 들면, 유압 셔블(100)의 시공을 관리하는 시공 관리 시스템과의 사이에서 무선 통신에 의해 정보를 교환한다. 무선 통신은, 지상파 통신 또는 위성 통신을 이용할 수 있다. 무선 통신은, 유압 셔블(100)과 시공 관리 시스템과의 사이에서, 전술한 시공 관리 정보 등을 상호 통신할 수 있다. 시공 관리 시스템의 관리 서버는, 복수의 유압 셔블(100) 등의 작업 기계에 의해 갱신된 현황 지형을 포함하는 시공 관리 정보를 취득하고, 1개의 시공 관리 정보로 갱신한다. 이 1개의 시공 관리 정보는, 각각의 작업 기계에 송신된다. 즉, 각각의 작업 기계에 의한 시공 결과를 기초로 1개의 시공 결과가 갱신되고, 각각의 작업 기계는, 갱신된 시공 결과, 즉 현황 지형의 정보를 대략 실시간으로 입수하여 표시할 수 있다. 그 결과, 시공 정보 표시 장치(28)는, 입수한 현황 지형의 정보에 기초하여, 시공 정보인, 후술하는 분포도 D1을 표시부(42)에 표시하게 할 수 있다.
처리부(91)는, 전술한 차량 상태 검출부의 검출 결과에 따라, 작업기(2)의 위치에 관한 정보인 작업기 위치 정보, 특히 커팅 에지 위치 P3(도 2 참조)를 구하고, 이 작업기 위치 정보를 사용하여, 유압 셔블(100)의 시공 결과인 시공 관리 정보를 생성한다.
[시공 정보 표시 장치(28)]
시공 정보 표시 장치(28)는, 설계 지형, 또는 시공 대상이 되는 목표면의 지형 형상을 나타내는 정보나 작업기(2)의 자세 또는 위치에 관한 정보를 오퍼레이터에게 나타낸 것이다. 오퍼레이터가, 작업기(2)를 조작하여, 시공 대상의 지면을 굴삭 등하여, 설계 지형으로 되도록 시공할 때, 오퍼레이터는, 시공 정보 표시 장치(28)에 나타내는 정보를 이용하여, 효율적인 시공을 행할 수 있다. 즉, 시공 정보 표시 장치(28)는, 오퍼레이터에 의한 작업기(2)의 조작을 지원할 수 있는 장치이며, 후술하는 목표면이나 부분 분포도라는 시공 정보를 표시하는 것이다. 시공 정보 표시 장치(28)는, 표시 입력 장치(38)와, 표시 제어 장치(39)와, 경보음을 통지시키기 위한 스피커 등을 포함하는 음 발생 장치(46)를 가지고 있다.
표시 입력 장치(38)는, 터치 패널식의 입력부(41)와 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 표시부(42)를 가진다. 표시 입력 장치(38)는, 굴삭 등의 시공을 행하기 위한 정보를 제공하기 위한 안내 화면을 표시한다. 또한, 안내 화면에는, 각종 키가 표시된다. 유압 셔블(100)의 오퍼레이터는, 안내 화면 상의 각종 키에 접촉함으로써, 시공 정보 표시 장치(28)의 각종 기능을 실행시킬 수 있다. 그리고, 표시 입력 장치(38)는, 표시부(42)로서 액정화면으로 구성된 표시 장치와 입력부(41)로서 키스위치로 구성된 입력 장치에 의해 구성된 것이라도 된다.
표시 제어 장치(39)는, 시공 정보 표시 장치(28)의 각종 기능을 실행한다. 표시 제어 장치(39)는, 표시 측 기억부(43), 표시 처리부(44)를 가진다.
표시 제어 장치(39)와 차량용 전자 제어 장치(26)는, 무선 또는 유선의 통신 수단을 통하여 서로 통신 가능하게 되어 있다. 유선의 통신 수단으로서는, 예를 들면, 차내 LAN(Local Area Network)이 있다. 표시 제어 장치(39)는, 전술한 설계 지형 정보 및 전술한 각종 센서로부터의 검출값 등의 정보에 기초하여, 안내 화면을 표시 입력 장치(38)의 표시부(42)에 표시하게 한다. 이 경우, 표시 제어 장치(39)는, 예를 들면, 시공 관리 장치(90)의 기억부(92)로부터 설계 지형 정보를 판독하여, 안내 화면의 표시에 사용한다. 설계 지형은, 예를 들면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 삼각형 다각형에 의해 각각 표현되는 복수의 설계면 S0를 가지고 있다. 시공 대상(목표면 SA)은, 이들의 설계면 S0 중 1개 또는 복수의 설계면 S0이다. 오퍼레이터는, 이들의 설계면 S0 중 1개 또는 복수의 설계면 S0, 즉 설계 지형이 표시된 표시부(42)에 대하여, 입력부(41)로서 기능하는 화면을, 손가락끝에 닿는 것으로 목표면 SA를 선택한다. 여기서의 목표면 SA는, 복수의 설계면 S0 중, 지금부터 유압 셔블(100)에 의해 시공되는 면이다. 표시 제어 장치(39)는, 목표면 SA의 위치나 범위를 오퍼레이터에게 알리기 위한 안내 화면을 표시 입력 장치(38)에 표시하게 한다. 이외에도, 표시 제어 장치(39)는, 시공 관리 장치(90)의 시공 관리 정보 등을 표시 입력 장치(38)의 표시부(42)에 표시시킬 수도 있다.
[상면도 표시 처리]
표시 입력 장치(38)의 표시부(42)는, 표시 제어 장치(39)의 표시 처리부(44)의 제어 하에, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상면도의 표시 화면(42a)을 표시할 수 있다. 이 상면도는, 연직 위쪽으로부터 본, 유압 셔블(100)이 시공한 현황 지형을 나타내는 분포도 D1과 유압 셔블(100)이 시공하는 설계 지형을 복수의 설계면 S0의 프레임 라인(51)에 의해 다각형 표시한 설계 지형도 D2를 가진다. 또한, 상면도에는, 유압 셔블(100)을 연직 위쪽으로부터 본 화상이 표시되고, 현황 지형에 대한 유압 셔블(100)의 위치를 육안으로 관찰할 수 있다. 여기서, 어떤 시공이 행해지고 있지 않은 장소를 표시하게 하는 경우에는, 측량에 의해 얻어진 시공 전의 지형을 나타내는 초기 현황 지형의 정보에 따른 분포도 D1을 표시 화면(42a)에 표시시켜도 된다.
또한, 표시부(42)의 하부의 표시 화면(42b)에는, 예를 들면, 화면 전환 버튼(B1), 상면도 전환 버튼(B2), 강조 표시 모드 선택 버튼(B3), 절연 모드 선택 버튼(B4), 및 설정 버튼(B5)이 표시된다. 이들은, 표시부(42)의 설정 등을 설정하는 설정부이다.
화면 전환 버튼(B1)은, 상면도, 측면도, 3차원 표시도 등의 각종 화면으로의 전환을 사이클릭(cyclic)으로 선택하는 버튼이다. 상면도 전환 버튼(B2)은, 상면도[표시 화면(42a)]에 분포도 D1만을 표시할 것인지, 설계 지형도 D2만을 표시할 것인지, 분포도 D1 및 설계 지형도 D2의 양쪽을 표시할 것인지를 선택하는 버튼이다.
강조 표시 모드 선택 버튼(B3)은, 강조 표시 모드를 선택하는 버튼이다. 강조 표시 모드란, 후술하는 바와 같이, 표시부(42)에 분포도 D1 및 설계 지형도 D2가 표시된 상태에서, 시공 대상인 목표면 SA(도 5, 도 6 참조)가 선택된 경우, 표시 처리부(44)는, 표시부(42)에, 선택된 목표면 SA를 강조 표시시키고, 선택된 목표면 SA의 범위를 표시시키는 동시에, 선택된 목표면 SA 내의 부분 분포도를 육안 관찰 가능하게 표시하게 한다. 이 경우, 분포도 D1 중, 부분 분포도는 육안 관찰 가능하게 표시시키고, 그 부분 분포도 이외를 표시하게 하지 않도록 해도 된다.
절연 모드 선택 버튼(B4)은, 후술하는 절연 모드를 선택하는 버튼이다. 설정 버튼(B5)은, 서비스 맨 등이, 강조 표시 모드의 상세 내용이나 절연 모드의 상세 내용을 미리 설정할 때, 누르는 버튼이다. 설정 버튼(B5)을 누르면, 각종 설정을 행하기 위한 가이던스 화면이 표시된다.
[분포도의 표시 내용]
분포도 D1은, 설계 지형으로부터 연직 위쪽의 현황면까지의 깊이를 나타낸, 농담(濃淡)을 포함하는 색 표시를 행한 것이다. 분포도 D1은 현황 지형을 나타내는 분포도이다. 표시 처리부(44)는, 이 분포도 D1을 표시부(42)에 표시하게 하기 위한 처리를 실행한다. 이 결과, 분포도 D1은, 적어도 설계 지형에 대한 현황면을 3차원 표시로 나타낼 수 있는 것으로 된다.
도 7은, 분포도 D1의 표시를 설명하는 설명도이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 설계면 S0 상에는, 설계면 S0로부터 연직 위쪽을 향한 높이를 나타내는 가상의 등고선 S1∼S3가 설정된다. 표시 제어 장치(39)는, 설계면 S0로부터 현황면 SB까지의 높이 h가 커짐에 따라 순차적으로, 분포도 D1의 색을 변화시키고 있다. 예를 들면, 높이 h가 커짐에 따라 색을 진하게 하거나, 휘도를 크게 한다. 예를 들면, 높이 h가 커짐에 따라, 청색, 청녹색, 녹색, 황색, 오렌지색, 적색의 순서로 표시한다. 도 7에서는, 높이 h가 설계면 S0 이하의 영역 E0, 높이 h가 설계면 S0를 넘어 등고선 S1까지의 영역 E1, 높이 h가 등고선 S1을 넘어 등고선 S2까지의 영역 E2, 높이 h가 등고선 S2을 넘어 등고선 S3까지의 영역 E3, 높이 h가 등고선 S3을 초과하는 영역 E4의 순서로, 진한 색에 표시하고 있다. 이와 같은 색 표시는, 시공의 완료 정도를 나타낸 것으로 된다.
[반투명화에 의한 목표면 SA의 강조 표시]
여기서, 도 6에 있어서 목표면 SA가 선택되면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 표시 처리부(44)는, 표시부(42)에 목표면 SA를 강조 표시하게 한다. 만일, 목표면 SA가 선택되고, 목표면 SA의 영역이 전부 칠해지면, 목표면 SA에 대응하는 범위의 분포도 D1, 즉 부분 분포도가 목표면 SA에 은폐되어 표시할 수 없다. 그래서, 본 실시형태에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 표시 처리부(44)는, 표시부(42)가 목표면 SA를 반투명화 표시하기 위한 처리를 실행하고, 목표면에 대응하는 부분 분포도 D1′가 육안으로 관찰할 수 있도록 한다. 반투명화는, 예를 들면, 다음과 같은 방법으로 실행할 수 있다. 목표면 SA에 대한 블렌드 팩터(blend factor) a와 부분 분포도 D1′에 대한 블렌드 팩터 b와의 합계가 1로 되도록 분배하고, 블렌드 팩터 a의 목표면 SA인 목표면 SAa와 블렌드 팩터 b의 부분 분포도 D1′인 부분 분포도 D1a를 가산함으로써 실현하고 있다. 블렌드 팩터 a, b는, 색 요소(要素) R, G, B 외에 설정하는 요소이다. 블렌드 팩터 a, b의 값을 변화시킴으로써, 목표면 SAa와 부분 분포도 D1a의 투명도를 변화시킨다. 이와 같은 방법에 의해, 외관 상 목표면 SA를 반투명화 표시한 바와 같이 할 수 있다. 이 투명도(비)는, 전술한 설정 버튼(B5)을 눌러 개방한 설정 화면에서 미리 설정할 수 있다. 그리고, 이 강조 표시를 행할 것인지의 여부는 강조 표시 모드 선택 버튼(B3)에 의해 전환할 수 있다. 또한, 도 8에서는, 목표면 SA를 더 강조 표시하므로, 목표면 SA의 프레임 라인(61)을 표시하고 있다. 여기에 나타낸, 반투명화 표시 방법은 일례이며 다른 방법으로 실행해도 된다.
본 실시형태에서는, 선택된 목표면 SA의 영역의 반투명화에 의한 강조 표시에 의해, 선택된 목표면 SA의 범위를 표시한다. 따라서, 시공 대상인 목표면 SA의 영역과, 목표면 SA의 영역에 대한 부분 분포도 D1′의 현황 지형과의 양쪽을 동시에 관찰할 수 있어, 오퍼레이터의 작업성을 향상시킬 수 있다.
[패턴에 의한 목표면 SA의 강조 표시]
도 9에 나타낸 바와 같이, 전술한 반투명화에 의한 목표면 SA의 강조 표시로 바꾸어 패턴에 의한 목표면 SA의 강조 표시를 행하고, 선택된 목표면 SA의 범위를 표시하도록 해도 된다. 도 9에서는, 목표면 SA 내의 영역을 사선에 의한 해칭의 묘화(描畵) 처리를 하고 있다. 그리고, 목표면 SA의 영역에 대응하는 부분 분포도는, 해칭 패턴이 표시되지 않은 비표시 영역으로 표시된다. 해칭 패턴은, 목표면 SA내에서 분산된 묘화 처리이며, 비표시 영역, 즉 해칭 패턴의 분산된 간극으로부터 분포도 D1 중 부분 분포도를 육안으로 관찰할 수 있다.
목표면 SA의 패턴으로는, 해칭 패턴에 한정되지 않고, 해칭 패턴이나 도트 패턴 등의 소정의 패턴을 사용할 수 있다. 즉, 묘화의 간극이 분산 배치되는 패턴을 사용함으로써 부분 분포도를 육안으로 관찰할 수 있는 것으로 된다.
[프레임 라인에 의한 강조 표시]
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 선택된 목표면 SA의 프레임 라인(61)을 표시하고, 목표면 SA 내의 부분 분포도 상에 중첩되는 목표면 SA를 투과시켜 선택된 목표면 SA의 범위를 표시하도록 해도 된다. 이로써, 목표면 SA의 범위를 육안으로 관찰할 수 있는 동시에, 목표면 SA 내의 부분 분포도도 그대로 동시에 육안으로 관찰할 수 있다.
[지원 영역의 강조 표시]
본 실시형태에 나타낸 바와 같은 유압 셔블(100)은, 커팅 에지 위치 P3와 목표면 SA와의 상대(相對) 위치를 연산할 수 있다. 따라서, 작업기(2)를 조작할 때, 목표면 SA를 제어 대상으로 하여, 작업기(2)가 목표면 SA를 침식(invasion)하여 굴삭하지 않도록 작업기(2)의 동작 제한을 실행하는 제어가 가능하다. 예를 들면, 도 11에 나타낸 바와 같이, 목표면 SA가 경사면이며, 목표면 SA의 주위 에지에 코너부(70)를 가지고, 코너부(70)를 포함하고 평면부 FL과 목표면 SA를 시공 대상으로 하는 경우가 있다. 이 경우, 작업기(2)의 제어 대상은, 코너부(70)를 포함한, 평면부 FL과 목표면 SA이 된다. 작업기(2)가, 이 코너부(70)를 시공할 때, 작업기(2)의 동작 제한의 제어가 복잡하게 된다. 따라서, 이와 같은 시공 대상을 시공하는 경우, 먼저는 목표면 SA의 경사면만을 제어 대상으로 하여 시공한다. 그래서, 목표면 SA를 제어 대상으로 하는 것은 아니고, 동작 제한을 실행하는 제어를 용이하게 하기 위해, 목표면 SA의 범위에 여유도를 갖게 하여 목표면 SA와 여유도를 제어 대상으로 한다. 다음과 같이, 목표면 SA에 대하여 여유도로서의 지원 영역 SS를 형성한다. 그러므로, 목표면 SA의 주위 에지[프레임 라인(61)]으로부터 외측(도 11에 나타낸 화살표 방향)을 향해 목표면 SA를 가상적으로 연장한 지원 영역 SS를 형성하는 것에 의해 목표면 SA의 시공을 용이하게 행할 수 있다. 지원 영역 SS 그 자체는 설계면 S0와는 상이한 것이며, 이 지원 영역을 형성하는 모드는, 작업기(2)의 동작 제한을 실행하는 제어를 위해 설정되는 모드이다. 이하의 설명에서는, 이 모드를 절연 모드라고 한다. 그리고, 절연 모드의 다른 적용예에서는, 예를 들면, 홈을 굴삭할 때, 홈의 바닥부의 주위 에지로부터 외측(홈의 폭 방향)을 향해, 바닥부를 가상적으로 연장한 지원 영역을 형성한다. 이 지원 영역을 형성하는 것에 의해, 홈의 에지가 제어 대상이 되지 않기 때문에, 홈의 에지의 위치와 버킷(8)의 커팅 에지 위치 P3와의 위치 관계에 기초하여, 홈 굴삭 시의 버킷(8)의 동작 제한이 실행되지 않으므로, 과도하게 동작 제한이 실행되지 않아 시공을 용이하게 행할 수 있다.
절연 모드를 적용할 것인지의 여부는, 절연 모드 선택 버튼(B4)에 의해 선택할 수 있다. 또한, 설정 버튼(B5)을 사용하여 절연 모드 설정 화면을 개방하고, 이 절연 모드 설정 화면을 사용하여, 예를 들면, 밴드형의 지원 영역 SS의 폭 등을 미리 설정할 수 있다. 또한, 지원 영역 SS의 강조 표시의 상세 설정은, 절연 모드의 강조 표시 설정 화면을 사용하여 행할 수 있다. 또한, 강조 표시 모드 선택 버튼(B3)을 사용하여 지원 영역 SS의 강조 표시의 전환을 행해도 되고, 새롭게 지원 영역 SS의 강조 표시 모드 선택 버튼을 설치해도 된다.
도 12는, 목표면 SA 및 지원 영역 SS의 영역을 반투명화에 의해 강조 표시한 표시 화면을 나타낸 도면이다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 목표면 SA의 영역은, 도 8과 같은 반투명화에 의한 강조 표시에 의해 나타낸다. 따라서, 목표면 SA의 범위를 인식할 수 있다. 또한, 지원 영역 SS의 영역도, 반투명화하여 지원 영역 SS에 대응하는 부분 분포도도 육안으로 관찰할 수 있도록 하고 있다. 이 경우라도, 목표면 SA의 범위와 지원 영역 SS의 범위를 육안으로 관찰할 수 있는 동시에, 목표면 SA 내의 부분 분포도뿐 아니라, 지원 영역 SS 내의 부분 분포도도 그대로 동시에 육안으로 관찰할 수 있다. 이 경우, 분포도 D1 중, 부분 분포도는 육안 관찰 가능하게 표시시키고, 그 부분 분포도 이외를 표시하게 하지 않도록 해도 된다.
그리고, 지원 영역 SS는, 목표면 SA와 달리, 가상적인 지원 영역이므로, 예를 들면, 지원 영역 SS의 블렌드 팩터의 값을, 지원 영역 SS에 대응하는 부분 분포도의 블렌드 팩터의 값에 비하여 작게 하여 지원 영역 SS의 투명도를 높게 하는 것이 바람직하다. 또한, 지원 영역 SS의 블렌드 팩터는, 목표면 SA의 블렌드 팩터보다 작게 하는 것이 바람직하다. 이로써, 목표면 SA가 지원 영역 SS에 대하여 상대적으로 강조 표시되게 된다. 그리고, 목표면 SA와 지원 영역 SS의 색채를 상이하게 한 데 더하여, 목표면 SA와 지원 영역 SS를 반투명화 표시시켜도 된다. 이와 같이, 목표면 SA의 범위와 지원 영역 SS의 범위와의 표시는 상이한 표시 형태로 함으로써 양자를 식별할 수 있다.
또한, 지원 영역 SS의 강조 표시는, 목표면 SA의 강조 표시와 마찬가지로, 반투명화에 한정되지 않고, 패턴이나 프레임 라인에만 따라서 강조 표시해도 된다. 패턴이나 프레임 라인에만 따라서 강조 표시하는 경우로서, 목표면 SA가 지원 영역 SS에 대하여 상대적으로 강조 표시하도록 하는 경우, 목표면 SA의 점이나 선의 직경이나 굵기를 지원 영역 SS에 비하여 크게 하면 된다. 또한, 지원 영역 SS와 목표면 SA라는 강조 표시의 묘화 방법을 상이하게 해도 된다.
그리고, 본 실시형태에서는, 시공 정보 표시 장치(28)를 작업 기계인 유압 셔블(100)에 탑재하고 있었지만, 이에 한정되지 않고, 원격 조작실로부터, 유압 셔블(100) 등의 작업 기계를 원격 조작하는 경우, 시공 정보 표시 장치(28)는 원격 조작실에 설치된다. 도 13은, 유압 셔블(100)을 원격 조작하는 경우의 시공 정보 표시 장치(280)를 설명하는 도면이다. 유압 셔블(100)과 원격 조작실(300)은, 도시하지 않은 통신 장치를 통하여 서로 무선 통신 가능하다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 원격 조작실(300)에는, 운전석(140)이 구비되어 있고, 운전석(140)의 근방에 작업기 조작 부재(120L, 120R)가 설치되어 있다. 또한, 운전석(140)의 전방에는 주행 조작 부재(130L, 130R)가 설치되어 있다. 작업기 조작 부재(120L, 120R)를 조작함으로써, 조작량이나 조작 내용을 나타내는 신호가 유압 셔블(100)에 송신되고, 원격으로 작업기(2)나 상부 선회체(3)를 동작시키는 것이 가능하다. 또한, 주행 조작 부재(130L, 130R)를 조작함으로써, 조작량이나 조작 내용을 나타내는 신호가 유압 셔블(100)에 송신되고, 원격으로 주행 장치(5)를 동작시키는 것이 가능하다.
원격 조작실(300)에는, 모니터 장치(110)가 운전석(140)에서 볼 때 경사 전방에 설치되어 있다. 유압 셔블(100)에 설치된 각종 센서에 의해 검출된 데이터가, 통신 장치를 통하여 원격 조작실(300)에 무선 송신되고, 그 데이터에 기초한 각종 정보가 모니터 장치(110)에 표시된다. 또한, 운전석(140)의 전방에는 시공 정보 표시 장치(280)를 포함하는 표시 장치가 설치되어 있다. 원격 조작실(300)의 도시하지 않은 기억 장치에 설계 지형 정보를 기억해 두고, 유압 셔블(100)로부터 통신 장치를 통하여 버킷(8)의 커팅 에지 위치 P3의 정보를 입수함으로써, 원격 조작실(300)의 도시하지 않은 처리 장치로 분포도 D1을 생성할 수 있다. 이 경우, 원격 조작실(300)은, 유압 셔블(100)의 시공 관리 장치(90)에 의해 생성된 분포도 D1을, 통신 장치를 통하여 입수하여 시공 정보 표시 장치(280)에 표시시켜도 된다.
따라서, 전술한 실시형태에 나타낸 시공 정보 표시 장치(28)와 마찬가지로, 시공 정보 표시 장치(280)는, 목표면 SA나 부분 분포도 등을 표시할 수 있다. 그리고, 도 14에 나타낸 바와 같이, 원격 조작실(300)에 설치되는 시공 정보 표시 장치(280) 대신에, 적어도 표시부를 구비한 휴대 단말기 장치(380)를 시공 정보 표시 장치로서 사용해도 된다.
1; 차량 본체, 2; 작업기, 3; 상부 선회체, 4; 운전실, 5c; 주행 모터, 5; 주행 장치, 5c; 유압 모터, 5a, 5b; 크롤러 벨트, 8; 버킷, 8B; 날, 8T; 커팅 에지, 9; 자세 검출부, 16; 제1 스트로크 센서, 17; 제2 스트로크 센서, 18; 제3 스트로크 센서, 19; 위치 검출부, 21, 22; 안테나, 23; 3차원 위치 센서, 24; 경사각 센서, 25; 조작 장치, 26; 차량용 전자 제어 장치, 27; 차량 제어 장치, 28, 280; 시공 정보 표시 장치, 35; 작업기 측 기억부, 36; 연산부, 37W; 작업용 제어 밸브, 37D; 주행용 제어 밸브, 38; 표시 입력 장치, 39; 표시 제어 장치, 40A; 안테나, 40; 통신부, 41; 입력부, 42; 표시부, 42a, 42b; 표시 화면, 43; 표시 측 기억부, 44; 표시 처리부, 51, 61; 프레임 라인, 70; 코너부, 90; 시공 관리 장치, 91; 처리부, 92; 기억부, 100; 유압 셔블, 300; 원격 조작실, B1; 화면 전환 버튼, B2; 상면도 전환 버튼, B3; 강조 표시 모드 선택 버튼, B4; 절연 모드 선택 버튼, B5; 설정 버튼, D1; 분포도, D2; 설계 지형도, P3; 커팅 에지 위치, S0; 설계면, SA; 목표면, SB; 현황면, SS; 지원 영역

Claims (8)

  1. 시공 정보를 표시하는 시공 정보 표시 장치로서,
    적어도 현황 지형을 나타내는 부분 분포도와 설계 지형(design landform)을 표시하는 표시부;
    상기 설계 지형으로부터 목표면을 선택하는 입력부; 및
    상기 입력부에 의해 상기 목표면이 선택된 경우, 선택된 상기 목표면의 범위를 표시하는 동시에, 선택된 상기 목표면 내의 상기 부분 분포도를 육안 관찰 가능하게 표시하게 하는 표시 처리부;
    를 포함하는 시공 정보 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시 처리부는, 선택된 상기 목표면을 반투명화 표시시키는, 시공 정보 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표시 처리부는, 선택된 상기 목표면 내를 소정의 패턴에 따라 상기 목표면의 범위를 표시하고, 상기 부분 분포도를 육안 관찰 가능하게 표시시키는, 시공 정보 표시 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시 제어부는, 선택된 상기 목표면의 프레임 라인에 의해 상기 목표면의 범위를 표시하는, 시공 정보 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    선택된 목표면에 대한 시공을 지원하는 지원 영역을 상기 목표면의 주위에 표시시키는 것을 설정하는 설정부를 더 포함하고,
    상기 표시 처리부는, 상기 설정부에 의해 상기 지원 영역을 상기 목표면과 함께 상기 표시부에 표시하는 설정이 되어 있는 경우, 선택된 목표면의 범위와 함께 상기 지원 영역의 범위를 표시하고, 상기 지원 영역 내의 부분 분포도를 육안 관찰 가능하게 표시시키는, 시공 정보 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 표시 처리부는, 선택된 상기 목표면과 상기 지원 영역을 반투명화 표시하는, 시공 정보 표시 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 목표면의 범위와 지원 영역의 범위와의 표시는 상이한 표시 형태인, 시공 정보 표시 장치.
  8. 시공 정보를 표시하는 시공 정보의 표시 방법으로서,
    적어도 현황 지형을 나타내는 부분 분포도와 설계 지형을 표시하고, 상기 설계 지형으로부터 목표면이 선택된 경우, 선택된 상기 목표면의 범위를 표시하는 동시에, 선택된 상기 목표면 내의 상기 부분 분포도를 육안 관찰 가능하게 표시하는 단계를 포함하는, 시공 정보의 표시 방법.
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