WO2017170900A1 - ショベル - Google Patents

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WO2017170900A1
WO2017170900A1 PCT/JP2017/013328 JP2017013328W WO2017170900A1 WO 2017170900 A1 WO2017170900 A1 WO 2017170900A1 JP 2017013328 W JP2017013328 W JP 2017013328W WO 2017170900 A1 WO2017170900 A1 WO 2017170900A1
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WO
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bucket
display
dimensional model
target surface
displayed
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/013328
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴志 西
Original Assignee
住友建機株式会社
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Publication date
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Priority to CN201780022009.4A priority patent/CN108884669A/zh
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Priority to JP2018509451A priority patent/JP6644871B2/ja
Publication of WO2017170900A1 publication Critical patent/WO2017170900A1/ja
Priority to US16/142,221 priority patent/US10934688B2/en

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R1/00—Optical viewing arrangements; Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
    • B60R1/20—Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
    • B60R1/22—Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles for viewing an area outside the vehicle, e.g. the exterior of the vehicle
    • B60R1/23—Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles for viewing an area outside the vehicle, e.g. the exterior of the vehicle with a predetermined field of view
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R2300/00—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle
    • B60R2300/10—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the type of camera system used
    • B60R2300/105—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the type of camera system used using multiple cameras
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R2300/00—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle
    • B60R2300/30—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the type of image processing

Definitions

  • the present invention relates to an excavator.
  • An excavator having a machine guidance function displays, for example, a two-dimensional display of a relative distance from a target surface of a bucket on a screen of a display device installed obliquely in front of a driver's seat (see, for example, Patent Document 1).
  • the relative distance of the bucket relative to the target surface is displayed in a plurality of forms such as when the bucket is viewed from the side and when the bucket is viewed from the front.
  • the operator is displayed in a plurality of forms, it is difficult to intuitively understand the posture of the bucket.
  • the operator of the excavator usually works while looking at the toe of the bucket located in front of the driver's seat and the excavation site, so the display device cannot be seen for a long time during the work. Therefore, the time that the operator of the shovel can see the display device during work is extremely short, and it may be difficult to recognize desired information from the image displayed on the display device within that time.
  • an object of the present invention is to provide an excavator having a display device that can accurately and intuitively grasp the posture of the bucket without the operator concentrating on the display screen.
  • a lower traveling body that performs traveling operation;
  • An upper swing body that is rotatably mounted on the lower traveling body;
  • An attachment including a boom, an arm, and an end attachment attached to the upper swing body;
  • a display device for displaying posture information of the end attachment;
  • An excavator having The display device displays posture information of the end attachment by a three-dimensional model that can be viewed in three dimensions, and the three-dimensional model is displayed corresponding to the posture of the end attachment.
  • the posture of the bucket can be accurately and intuitively grasped without the operator concentrating on the display screen.
  • FIG. 1 is a side view illustrating an excavator in the embodiment.
  • the upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the excavator via the swing mechanism 2.
  • a boom 4 is attached to the upper swing body 3.
  • An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5 as an end attachment (working part).
  • a slope bucket, a bucket, a breaker, or the like may be attached.
  • the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 constitute an excavation attachment as an example of the attachment, and are hydraulically driven by the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9, respectively.
  • a boom angle sensor S1 is attached to the boom 4
  • an arm angle sensor S2 is attached to the arm 5
  • a bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6.
  • the excavation attachment may be provided with a bucket tilt mechanism.
  • the boom angle sensor S1 detects the rotation angle of the boom 4.
  • the boom angle sensor S1 is, for example, an acceleration sensor that detects the rotation angle of the boom 4 with respect to the upper swing body 3 by detecting an inclination with respect to the horizontal surface.
  • the arm angle sensor S2 detects the rotation angle of the arm 5.
  • the arm angle sensor S2 is, for example, an acceleration sensor that detects a rotation angle of the arm 5 with respect to the boom 4 by detecting an inclination with respect to the lateral surface.
  • the bucket angle sensor S3 detects the rotation angle of the bucket 6.
  • the bucket angle sensor S3 is an acceleration sensor that detects a rotation angle of the bucket 6 with respect to the arm 5 by detecting an inclination with respect to the lateral surface, for example.
  • the bucket angle sensor S3 When the excavation attachment includes a bucket tilt mechanism, the bucket angle sensor S3 additionally detects the rotation angle of the bucket 6 around the tilt axis.
  • the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 are a potentiometer using a variable resistor, a stroke sensor that detects a stroke amount of a corresponding hydraulic cylinder, and a rotary encoder that detects a rotation angle around a connecting pin. Or a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor.
  • the upper turning body 3 is mounted with a power source such as the engine 11, a counterweight 32, and a vehicle body tilt sensor S4, and is covered with a cover 3a.
  • the counterweight 32 has a function of balancing the weight with the attachment.
  • the vehicle body tilt sensor S4 detects the tilt angle of the upper swing body 3.
  • the vehicle body tilt sensor S4 is, for example, an acceleration sensor that detects the tilt angle of the upper swing body 3 by detecting the tilt with respect to the lateral surface.
  • An imaging device 80 is provided on the upper part of the cover 3a of the upper swing body 3.
  • the imaging device 80 includes a left camera 80 ⁇ / b> L that images the left side, a right camera 80 ⁇ / b> R that images the right side, and a rear camera 80 ⁇ / b> B that images the rear side from the upper swing body 3 toward the cabin 10.
  • the left camera 80L, the right camera 80R, and the rear camera 80B are digital cameras having an image sensor such as a CCD or a CMOS, for example, and send captured images to the display device 40 provided in the cabin 10.
  • the upper swing body 3 is provided with a cabin 10 as a cab.
  • a GPS device (GNSS receiver) G ⁇ b> 1 is provided at the top of the cabin 10.
  • the GPS device G1 detects the position of the excavator by the GPS function, and supplies the position data to the machine guidance device 50 in the controller 30.
  • a controller 30, a display device 40, an audio output device 43, an input device 45, and a storage device 47 are provided.
  • the controller 30 functions as a main control unit that performs drive control of the excavator.
  • the controller 30 includes an arithmetic processing unit that includes a CPU and an internal memory. Various functions of the controller 30 are realized by the CPU executing programs stored in the internal memory.
  • the controller 30 also functions as a machine guidance device 50 that guides the operation of the excavator.
  • the machine guidance device 50 notifies the operator of work information such as the distance between the target surface that is the surface of the target terrain set by the operator and the end attachment, the relative angle of the end attachment to the target surface, and the like.
  • the distance between the target surface and the end attachment is, for example, the distance between the tip (toe) of the bucket 6 as the end attachment and the back surface of the bucket 6 and the target surface.
  • the machine guidance device 50 notifies the operator of work information via the display device 40, the audio output device 43, etc., and guides the operation of the excavator.
  • the work information includes distance information between the target surface and the end attachment, and posture information indicating a relative angle of the end attachment with respect to the target surface.
  • the machine guidance device 50 is incorporated in the controller 30, but the machine guidance device 50 and the controller 30 may be provided separately.
  • the machine guidance device 50 is configured by an arithmetic processing device including a CPU and an internal memory. Various functions of the machine guidance device 50 are realized by the CPU executing a program stored in the internal memory.
  • the display device 40 displays an image including various pieces of work information in response to a command from the machine guidance device 50 included in the controller 30.
  • the display device 40 is an in-vehicle liquid crystal display connected to the machine guidance device 50, for example.
  • the voice output device 43 outputs various types of voice information in response to a voice output command from the machine guidance device 50 included in the controller 30.
  • the audio output device 43 includes, for example, an in-vehicle speaker connected to the machine guidance device 50.
  • the audio output device 43 may include an alarm device such as a buzzer.
  • the input device 45 is a device for an excavator operator to input various information to the controller 30 including the machine guidance device 50.
  • the input device 45 includes, for example, a membrane switch provided on the surface of the display device 40.
  • the input device 45 may be configured to include a touch panel or the like.
  • the storage device 47 is a device for storing various information.
  • the storage device 47 is a non-volatile storage medium such as a semiconductor memory, for example.
  • the storage device 47 stores various information output by the controller 30 including the machine guidance device 50.
  • the gate lock lever 49 is a mechanism that is provided between the door of the cabin 10 and the driver's seat and prevents the shovel from being operated accidentally. When the operator gets into the driver's seat and pulls up the gate lock lever 49, the operator cannot exit the cabin 10 and can operate various operation devices. When the operator depresses the gate lock lever 49, the operator can leave the cabin 10 and the various operation devices cannot be operated.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a connection configuration including the excavator controller 30 in the embodiment.
  • the display device 40 is provided in the cabin 10 and displays an image including work information and the like supplied from the machine guidance device 50.
  • the display device 40 is connected to the controller 30 including the machine guidance device 50 via a communication network such as Controller Area Network (CAN) and Local Interconnect Network (LIN), a dedicated line, and the like.
  • CAN Controller Area Network
  • LIN Local Interconnect Network
  • the display device 40 includes a conversion processing unit 40 a that generates an image to be displayed on the image display unit 41.
  • the conversion processing unit 40 a generates an image including a captured image to be displayed on the image display unit 41 based on image data obtained from the imaging device 80.
  • Image data is input to the display device 40 from each of the left camera 80L, the right camera 80R, and the rear camera 80B.
  • the conversion processing unit 40a converts data to be displayed on the image display unit 41 among various data input from the controller 30 to the display device 40 into an image signal.
  • Data input from the controller 30 to the display device 40 includes, for example, data indicating the temperature of engine cooling water, data indicating the temperature of hydraulic oil, data indicating the remaining amount of urea water, data indicating the remaining amount of fuel, and the like. Including.
  • the conversion processing unit 40a outputs the converted image signal to the image display unit 41, and causes the image display unit 41 to display an image generated based on the captured image and various data.
  • the conversion processing unit 40a may be provided in the controller 30 instead of the display device 40, for example.
  • the imaging device 80 is connected to the controller 30.
  • the display device 40 has a switch panel 42 as an input unit.
  • the switch panel 42 is a panel including various hardware switches.
  • the switch panel 42 includes a light switch 42a, a wiper switch 42b, and a window washer switch 42c.
  • the light switch 42 a is a switch for switching on / off of a light attached to the outside of the cabin 10.
  • the wiper switch 42b is a switch for switching operation / stop of the wiper.
  • the window washer switch 42c is a switch for injecting window washer fluid.
  • the display device 40 operates by receiving power from the storage battery 70.
  • the storage battery 70 is charged with electric power generated by the alternator 11a (generator) of the engine 11.
  • the electric power of the storage battery 70 is also supplied to the electrical components 72 of the excavator other than the controller 30 and the display device 40.
  • the starter 11 b of the engine 11 is driven by the power from the storage battery 70 to start the engine 11.
  • the engine 11 is connected to the main pump 14 and the pilot pump 15, and is controlled by an engine control unit (ECU) 74.
  • ECU engine control unit
  • Various data indicating the state of the engine 11 (for example, data indicating the cooling water temperature (physical quantity) detected by the water temperature sensor 11c) is constantly transmitted from the ECU 74 to the controller 30.
  • the controller 30 accumulates this data in an internal temporary storage unit (memory) 30a and can transmit it to the display device 40 as appropriate.
  • the main pump 14 is a hydraulic pump for supplying hydraulic oil to the control valve 17 through a high pressure hydraulic line.
  • the main pump 14 is, for example, a swash plate type variable displacement hydraulic pump.
  • the pilot pump 15 is a hydraulic pump for supplying hydraulic oil to various hydraulic control devices via a pilot line.
  • the pilot pump 15 is, for example, a fixed displacement hydraulic pump.
  • the control valve 17 is a hydraulic control device that controls a hydraulic system in the excavator.
  • the control valve 17 selectively supplies hydraulic oil discharged from the main pump 14 to, for example, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, the traveling hydraulic motor, and the turning hydraulic motor.
  • the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, the traveling hydraulic motor, and the turning hydraulic motor may be referred to as “hydraulic actuator”.
  • the operation levers 26A to 26C are provided in the cabin 10 and are used by the operator to operate the hydraulic actuator.
  • the hydraulic oil is supplied from the pilot pump to the pilot ports of the flow control valves corresponding to the hydraulic actuators.
  • Each pilot port is supplied with hydraulic oil having a pressure corresponding to the operation direction and operation amount of the corresponding operation lever 26A to 26C.
  • the operation lever 26A is a boom operation lever.
  • the boom cylinder 7 can be hydraulically driven to operate the boom 4.
  • the operation lever 26B is an arm operation lever.
  • the arm cylinder 8 can be hydraulically driven to operate the arm 5.
  • the operation lever 26C is a bucket operation lever.
  • the bucket cylinder 9 can be hydraulically driven to operate the bucket 6.
  • the excavator may be provided with an operation lever, an operation pedal, and the like for driving a traveling hydraulic motor, a turning hydraulic motor, and the like.
  • the controller 30 acquires various data described below, for example.
  • the data acquired by the controller 30 is stored in the temporary storage unit 30a.
  • the oil temperature sensor 14c provided in the pipe line between the main pump 14 and the tank storing the hydraulic oil sucked by the main pump 14 stores data representing the temperature of the hydraulic oil flowing through the pipe line. Send to.
  • the pressure sensors 15a and 15b detect the pilot pressure sent to the control valve 17 when the operation levers 26A to 26C are operated, and send data indicating the detected pilot pressure to the controller 30.
  • Switch buttons 27 are provided on the operation levers 26A to 26C. The operator can send a command signal to the controller 30 by operating the switch button 27 while operating the operation levers 26A to 26C.
  • an engine speed adjustment dial 75 is provided in the excavator cabin 10.
  • the engine speed adjustment dial 75 is a dial for adjusting the engine speed, and can switch the engine speed in stages, for example.
  • the engine speed adjustment dial 75 is provided so that the engine speed can be switched in four stages: SP mode, H mode, A mode, and idling mode.
  • the engine speed adjustment dial 75 sends data indicating the setting state of the engine speed to the controller 30.
  • FIG. 2 shows a state where the H mode is selected by the engine speed adjustment dial 75.
  • the SP mode is a rotation speed mode that is selected when priority is given to the amount of work, and uses the highest engine speed.
  • the H mode is a rotation speed mode that is selected when both the work amount and the fuel consumption are desired, and uses the second highest engine speed.
  • the A mode is a rotation speed mode that is selected when it is desired to operate the shovel with low noise while giving priority to fuel consumption, and uses the third highest engine speed.
  • the idling mode is a rotation speed mode that is selected when the engine is desired to be in an idling state, and uses the lowest engine speed.
  • the engine 11 is controlled to a constant rotational speed at the engine rotational speed in the rotational speed mode set by the engine rotational speed adjustment dial 75.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the controller 30 and the machine guidance device 50 in the embodiment.
  • the controller 30 controls the operation of the entire excavator including the engine controller 74.
  • the controller 30 controls the gate lock valve 49a to be closed when the gate lock lever 49 is depressed, and to open the gate lock valve 49a when the gate lock lever 49 is pulled up.
  • the gate lock valve 49a is a switching valve provided in an oil passage between the control valve 17 and the operation levers 26A to 26C.
  • the gate lock valve 49a is configured to open and close in response to a command from the controller 30, but is mechanically connected to the gate lock lever 49 and opens and closes according to the operation of the gate lock lever 49. Also good.
  • the gate lock valve 49a blocks the flow of hydraulic oil between the control valve 17 and the operation levers 26A to 26C and invalidates the operation of the operation levers 26A to 26C. Further, in the open state, the gate lock valve 49a allows hydraulic oil to communicate between the control valve 17 and the operation lever to enable the operation of the operation levers 26A to 26C.
  • the controller 30 detects the operation amount of each lever from the pilot pressure detected by the pressure sensors 15a and 15b in a state where the gate lock valve 49a is opened and the operation of the operation levers 26A to 26C is enabled.
  • the controller 30 controls whether or not to perform guidance by the machine guidance device 50 in addition to controlling the operation of the entire shovel. Specifically, when it is determined that the excavator is at rest, the controller 30 sends a guidance stop command to the machine guidance device 50 so as to stop the guidance by the machine guidance device 50.
  • controller 30 may output a guidance stop command to the machine guidance device 50 when outputting an auto idle stop command to the engine controller 74.
  • controller 30 may output a guidance stop command to the machine guidance device 50 when it is determined that the gate lock lever 49 is in a depressed state.
  • the machine guidance device 50 receives various signals and data supplied to the controller 30 from the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the vehicle body tilt sensor S4, the GPS device G1, the input device 45, and the like.
  • the input device 45 receives information on the shape of the bucket 6 and outputs it to the controller 30.
  • the information regarding the shape of the bucket 6 includes information such as the opening height and width of the bucket 6, the distance from the toe to the back, and the length of the nail.
  • the machine guidance device 50 calculates the actual operation position of the attachment such as the bucket 6 based on the received signal and data. Then, the machine guidance device 50 compares the actual operation position of the attachment with the target surface, and calculates, for example, the distance between the bucket 6 and the target surface, the relative angle of the bucket 6 with the target surface, and the like. The machine guidance device 50 also calculates the distance from the pivot center axis of the shovel to the tip of the bucket 6, the inclination angle of the target surface, and the like, and transmits these to the display device 40 as work information.
  • the machine guidance device 50 and the controller 30 are provided separately, the machine guidance device 50 and the controller 30 are connected to each other through a CAN (Controller Area Network).
  • CAN Controller Area Network
  • the machine guidance device 50 includes a height calculation unit 503, a comparison unit 504, a display control unit 505, and a guidance data output unit 506.
  • the height calculation unit 503 calculates the height of the tip (toe) of the bucket 6 from the angles of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 obtained from the detection signals of the boom angle sensor S 1, the arm angle sensor S 2, and the bucket angle sensor S 3. calculate.
  • the comparison unit 504 compares the height of the tip (toe) of the bucket 6 calculated by the height calculation unit 503 with the position of the target surface indicated in the guidance data output from the guidance data output unit 506.
  • the comparison unit 504 of the present embodiment compares the height of the toe center position of the bucket 6 as the “representative position” with the position of the target surface.
  • the comparison unit 504 also determines the heights of the left and right positions of the toe of the bucket 6 as “positions other than the representative position”, the position of the bucket 6 relative to the left and right positions, the height of the back of the bucket 6 and the target plane. Compare the positions.
  • the comparison unit 504 calculates the relative distance between the representative position of the bucket 6 and the target surface at the “position other than the representative position” of the bucket 6.
  • the comparison unit 504 calculates a relative angle between the bucket 6 and the target surface.
  • Various data obtained by the comparison unit 504 is stored in the storage device 47.
  • the display control unit 505 transmits the height of the bucket 6 obtained by the comparison unit 504, the relative distance from the target surface, and the like to the display device 40 as work information.
  • the display device 40 displays the work information sent from the display control unit 505 on the screen.
  • the display device 40 may display the captured image sent from the imaging device 80 as appropriate.
  • the display screen configuration of the display device 40 will be described later.
  • the display control unit 505 displays an alarm on the display screen of the display device 40 or alerts the operator via the audio output device 43 when the bucket 6 is at a position lower than the target surface. Can be issued.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the excavator in the embodiment is performing an operation of excavating a slope (inclined surface) with the bucket 6.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state of looking forward from the driver's seat in the excavator cabin 10 according to the embodiment.
  • the bucket 6 can be seen from the front window of the cabin 10.
  • the cabin 10 is provided with a driver's seat 10a in the center, and operation levers 26A and 26B are arranged on both sides thereof.
  • the operator sits in the driver's seat 10a, operates the operation lever 26A with the left hand, and operates the operation lever 26B with the right hand, thereby moving the bucket 6 to a desired position and performing excavation work.
  • the image display unit 41 and the switch panel 42 of the display device 40 are disposed in the front right of the driver's seat 10a (lower right of the front window).
  • the operator of the shovel operates the operation levers 26A, 26B and the like with both hands while reading the work information from the image display unit 41 entering the field of view and looking at the bucket 6 outside the window.
  • the image display unit 41 of the display device 40 displays the posture information of the bucket 6 by a three-dimensional model in which the width, height, and depth can be perceived. Such display control will be described below.
  • FIG. 6 is a diagram showing a display example of the display screen 600 when the bucket 6 is located away from the target surface in the slope excavation work.
  • 7A and 7B show a list of display examples corresponding to the positions (postures) of the upper swing body 3 and the bucket 6.
  • the display screen 600 includes a distance display area 610, a three-dimensional display area 620, and a camera image display area 630, and displays various work information.
  • the distance display area 610 includes a graph display unit 611 that indicates the distance between the bucket 6 and the target surface.
  • the graph display unit 611 displays the distance from the center position of the toe of the bucket 6 as the representative position to the target surface.
  • the graph display unit 611 of the present embodiment is a bar graph (bar display) in which display segments 611a are arranged in parallel in the vertical direction at regular intervals.
  • one of the 15 display segments 611a is displayed in a color (for example, black) different from that of the other bars according to the distance from the center position of the toe of the bucket 6 to the target surface.
  • the segment 611a displayed in a different color is a bucket position display section (the fourth display section from the top in FIG. 6).
  • the bucket position display unit is displayed so as to move up and down according to the distance from the center position of the toe of the bucket 6 to the target surface.
  • the third display segment 611a from the bottom is the position of the target plane.
  • a target instruction section 611b representing the position of the target plane is arranged on the left and right of the third display segment 611a from the bottom.
  • the three-dimensional display area 620 has a three-dimensional model 621 that allows the posture information of the bucket 6 to be viewed three-dimensionally.
  • the three-dimensional model 621 has a spherical (circular) image with an outer shape 621a, and has a horizontal (horizontal) image 622 passing through the center P and a vertical (vertical) image 623 passing through the center P inside.
  • the lateral image 622 includes a center line YP that passes through the center P.
  • the vertical plane image 623 includes a center line TP passing through the center P.
  • the horizontal plane image 622 and the vertical plane image 623 are displayed in a positional relationship orthogonal to each other.
  • the horizontal image 622 displays the position (posture) of the bucket 6 by rotating around the center line YP.
  • the lateral image 622 of the present embodiment displays the relative angle between the back surface of the bucket 6 as a work site and the target surface. That is, the relative angle between the back surface of the bucket 6 and the target surface when the shovel is viewed from the side is displayed.
  • the vertical plane image 623 displays the attitude of the bucket 6 that has been rotated about the center line TP and swung by the upper swing body 3.
  • the vertical plane image 623 of the present embodiment displays a relative angle with respect to the target plane of the bucket 6 that has been swung by the swivel operation of the upper swing body 3 or the like. That is, the relative angle between the back surface of the bucket 6 and the target surface when the excavator is viewed from above is displayed.
  • the horizontal image 622 and the vertical image 623 are translucently displayed and colored. Therefore, for example, when the horizontal surface image 622 rotates around the center line YP, the operator can visually recognize the colored surface, so that the posture of the bucket 6 can be intuitively recognized. The same applies to the vertical image 623.
  • FIG. 6 shows an example in which the color of the horizontal image 622 and the vertical image 623 are different colors, the same color may be used.
  • center line TP and the center line YP are rotated clockwise or counterclockwise around the intersection (center P) between the center line TP and the center line YP, so that the bucket 6 serving as a work site is rotated.
  • the camera image display area 630 is an area for displaying a camera image.
  • the excavator includes an imaging device 80 (see FIG. 1) for imaging a part other than the driver's field of view.
  • the imaging device 80 sends the captured camera image to the conversion processing unit 40a of the display device 40.
  • the driver can visually recognize the camera image captured by the imaging device 80 on the display screen 600 of the display device 40.
  • a camera image by the rear camera 80B is displayed, and the rear state of the excavator including the counterweight 32 can be visually recognized.
  • FIG. 7A shows a list of display examples of the horizontal image 622 representing the relative angle between the back surface 6a of the bucket 6 and the target surface TL.
  • FIG. 7A schematically shows the relationship between the target surface TL and the bucket 6 when viewed from the side.
  • FIG. 7A (3) shows a reference position (posture) in which the relative angle between the back surface 6a of the bucket 6 and the target surface TL is 0 degree.
  • FIG. 7A (2) shows a display example of the lateral image 622 when the bucket 6 is closed as compared with FIG. 7A (3).
  • FIG. 7A (1) shows a display example of the lateral image 622 when the bucket 6 is further closed than in FIG. 7A (2).
  • FIG. 7A (4) shows a display example of the lateral image 622 when the bucket 6 is opened from FIG. 7A (3).
  • FIG. 7A (5) shows a display example of the lateral image 622 when the bucket 6 is further opened than in FIG. 7A (4).
  • FIG. 7B shows a list of display examples of a vertical plane image 623 representing a relative angle with respect to the target plane TL of the bucket 6 that is swung by the swiveling of the upper swing body 3.
  • the vertical plane image 623 of the present embodiment represents a relative angle between the vertical neutral plane of the bucket 6 swung by the swing of the upper swing body 3 and the vertical plane orthogonal to the target plane TL.
  • the upper swing body 3 shown in FIG. 7B schematically shows the relationship between the target surface TL and the upper swing body 3 when viewed from above.
  • FIG. 7B (3) shows a reference position (posture) in which the relative angle between the upper swing body 3 (bucket 6) and the target surface TL is 0 degree.
  • FIG. 7B (2) shows a display example of the vertical plane image 623 when the upper swing body 3 is turned leftward from FIG. 7B (3).
  • FIG. 7B (1) shows a display example of the vertical plane image 623 when the upper swing body 3 is further rotated leftward than FIG. 7B (2).
  • FIG. 7B (4) shows a display example of the vertical plane image 623 when the upper swing body 3 is turned to the right from FIG. 7B (3).
  • FIG. 7B (5) shows a display example of the vertical plane image 623 when the upper swing body 3 is further turned to the right than FIG. 7B (4).
  • FIG. 6 In the three-dimensional display area 620 shown in FIG. 6, an example in which FIGS. 7A (4) and 7B (4) are combined is shown, but this is not restrictive. In the three-dimensional display area 620, any one of FIGS. 7A and 7B may be displayed alone.
  • the display shown in FIGS. 8A and 8B may be made in the three-dimensional display area 620 of the present embodiment.
  • FIG. 8A shows a list of different display examples corresponding to the relative angle between the tip line 6b of the bucket 6 and the target surface TL.
  • the bucket 6 shown in FIG. 8A schematically shows the relationship with the target surface TL when viewed from the front.
  • the three-dimensional model 621 rotates clockwise or counterclockwise around the center P corresponding to the relative angle between the tip line 6b of the bucket 6 and the target surface TL. That is, the horizontal surface image 622 and the vertical surface image 623 rotate clockwise or counterclockwise around the center P.
  • FIG. 8A (3) shows a reference position (posture) in which the relative angle between the tip line 6b of the bucket 6 and the target surface TL is 0 degree.
  • FIG. 8A (2) shows a display example when the bucket 6 is tilted to the upper right by a bucket tilt mechanism or the like.
  • FIG. 8A (1) has the same display as FIG. 8A (2).
  • FIG. 8A (1) shows a case where the bucket 6 is not inclined, but the relative angle with the target surface TL is the same as FIG. 8A (2).
  • FIG. 8A (4) shows a display example when the bucket 6 is tilted obliquely upward to the left by a bucket tilt mechanism or the like.
  • FIG. 8A (5) is the same display as FIG. 8A (4).
  • FIG. 8A (5) shows a case where the bucket 6 is not inclined but the relative angle with the target surface TL is the same as that in FIG. 8A (4).
  • the three-dimensional display area 620 of the present embodiment not only the display example shown in FIG. 8A but also the display example shown in FIG. 8B is displayed.
  • FIG. 8B shows a list of display examples in which the posture information corresponding to the relative angle between the tip line 6b of the bucket 6 and the target surface TL is displayed in combination with the posture information of the upper swing body 3.
  • the 3D model 621 shown in FIG. 8B displays the posture information of the bucket 6 in combination with the position information of the upper swing body 3.
  • a horizontal surface image 622 of the three-dimensional model 621 shown in FIG. 8B rotates clockwise or counterclockwise about the center P, and displays the relative angle between the tip line 6b of the bucket 6 and the target surface TL.
  • the vertical surface image 623 rotates clockwise or counterclockwise about the center P, and displays the relative angle between the tip line 6b of the bucket 6 and the target surface TL.
  • the vertical plane image 623 displays a relative angle with respect to the target plane TL of the bucket 6 rotated about the center line TP and rotated by the upper swing body 3.
  • the vertical plane image 623 represents the relative angle between the vertical neutral plane of the bucket 6 that has swung by the swing of the upper swing body 3 and the vertical plane orthogonal to the target plane TL.
  • FIG. 8B (1) shows a reference position (posture) in which the relative angle between the bucket 6 and the target surface TL is 0 degree.
  • FIG. 8B (2) shows a display example when the upper swing body 3 is turned to the right.
  • FIG. 8B (3) shows a display example when the upper swing body 3 is further rotated to the right from FIG. 8B (2).
  • FIG. 8B (4) shows a display example when the attitude of the bucket 6 shown in FIG. 8B (3) is tilt-corrected by the bucket tilt mechanism.
  • FIG. 8B (5) shows a display example when the posture of the bucket 6 is further tilt-corrected than in FIG. 8B (4).
  • the operator can accurately and intuitively grasp the distance from the center position of the toe of the bucket 6 to the target surface and the posture of the bucket 6 with respect to the target surface by looking at each display area of the display screen 600.
  • the tilt direction and tilt angle of the three-dimensional model can be set arbitrarily.
  • the end attachment work site (bucket toe or the like) may be inclined with respect to the target surface.
  • the target surface inclination with respect to the end attachment work site (bucket toe or the like) may be shown. .
  • FIG. 9 is a diagram showing a display example of the display screen 800 when the bucket 6 is at a position away from the target surface in the slope excavation work.
  • the display screen 800 includes a distance display area 810, a three-dimensional display area 820, and a camera image display area 830, and displays various work information.
  • the 3D display area 820 and the camera image display area 830 are the same as the 3D display area 620 and the camera image display area 630 shown in FIG.
  • the three-dimensional model 821 displayed in the three-dimensional display area 820 is also the same as the three-dimensional model 621 shown in FIG. 6, and the display form is also the same as in FIGS. 7A, 7B, 8A, and 8B.
  • the distance display area 810 includes display areas arranged on both the left and right sides of the three-dimensional display area 820.
  • 810L is a distance display area arranged on the left side of the three-dimensional model 821.
  • 810R is a distance display area arranged on the right side of the three-dimensional model 821.
  • the distance display area 810L has a graph display portion 811 indicating the distance between the bucket 6 and the target surface.
  • the distance display area 810R includes a graph display unit 812 that indicates the distance between the bucket 6 and the target surface.
  • Graph display units 811 and 812 display the distance from the center position of the toe of the bucket 6 as the representative position to the target surface. Further, the graph display units 811 and 812 may display the distance from the left and right position of the toe of the bucket 6 to the target plane with respect to the left and right position as “a position other than the representative position”. In this case, the graph display unit 811 indicates the left end of the toe of the bucket 6, and the graph display unit 812 indicates the right end of the toe of the bucket 6. The graph display units 811 and 812 may display the distance from the back surface of the bucket 6 to the target surface as “a position other than the representative position”.
  • the graph display units 811 and 812 of the present embodiment are bar graphs in which display segments 811a and 812a are arranged in parallel at regular intervals in the vertical direction.
  • the display segments 811a and 812a have a triangular shape and may be arranged such that the vertices face each other.
  • one of the nine display segments 811a and 812a is displayed in a color (for example, black) different from other bars depending on the distance from the center position of the toe of the bucket 6 to the target surface. Is done.
  • the segments 811a and 812a displayed in different colors become the target plane display part TLP (the second display part from the bottom in FIG. 9).
  • the target surface display portion TLP is displayed so as to move up and down in accordance with the distance from the center position of the toe of the bucket 6 to the target surface.
  • the display segments 811a and 812a located at the left and right ends of the three-dimensional model 821 serve as a bucket position display unit BP (the fifth display unit from the bottom in FIG. 9).
  • the bucket position display unit BP is displayed in a color different from that of the target plane display unit TLP and does not move up and down.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating another example of an image displayed on the image display unit 41.
  • the image display unit 41 shown in FIG. 10 includes a time display unit 411, a rotation speed mode display unit 412, a travel mode display unit 413, an attachment display unit 414, an engine control state display unit 415, a urea water remaining amount display unit 416, A remaining fuel amount display unit 417, a cooling water temperature display unit 418, an engine operating time display unit 419, a captured image display unit 460, a distance display region 810, and a three-dimensional display region 820 are included.
  • the time display unit 411 displays the current time. In the example shown in FIG. 10, the current time (10: 5) is shown.
  • Rotation speed mode display unit 412 displays the rotation speed mode.
  • the symbol “SP” representing the SP mode is displayed.
  • Travel mode display unit 413 displays a travel mode.
  • the traveling mode includes a low speed mode and a high speed mode, and a “turtle” mark is displayed in the low speed mode, and a “ ⁇ ” mark is displayed in the high speed mode.
  • a “turtle” mark is displayed.
  • the attachment display unit 414 displays an image representing the attached attachment, for example.
  • the engine control state display unit 415 displays the control state of the engine 11.
  • “automatic deceleration / automatic stop mode” is selected as the control state of the engine 11.
  • the “automatic deceleration / automatic stop mode” automatically reduces the engine speed according to the duration of the low engine load, and automatically stops the engine 11 when the low engine load continues. This means the control state to be made.
  • the control state of the engine 11 includes “automatic deceleration mode”, “automatic stop mode”, “manual deceleration mode”, and the like.
  • the urea water remaining amount display section 416 displays a bar graph indicating the remaining amount of urea water stored in the urea water tank.
  • the fuel remaining amount display portion 417 displays a bar graph indicating the remaining amount of fuel stored in the fuel tank.
  • the cooling water temperature display unit 418 displays a bar graph indicating the temperature state of the engine cooling water.
  • the engine operating time display unit 419 displays the accumulated operating time of the engine 11.
  • the engine operation time display unit 419 displays the accumulated operation time since the excavator was manufactured or the accumulated operation time after the timer was restarted by the operator.
  • the captured image display unit 460 displays an image captured by the imaging device, and displays an image captured by, for example, a rear monitoring camera, a left side monitoring camera, a right side monitoring camera, or the like.
  • an imaging device icon 461 indicating the orientation of the imaging device that captured the image being displayed is displayed.
  • the imaging device icon 461 includes a shovel icon 461a that represents the shape of the top view of the shovel and a band-shaped direction display icon 461b that represents the orientation of the imaging device that captured the image being displayed.
  • a direction display icon 461b is displayed below the excavator icon 461a (opposite side of the attachment), and the captured image display unit 460 displays an image behind the excavator captured by the rear monitoring camera. Is displayed.
  • the operator can switch the image displayed on the captured image display unit 460 to an image captured by another camera, for example, by pressing an image switching button provided in the cabin 10.
  • the rotation speed mode display unit 412, the traveling mode display unit 413, the attachment display unit 414, the engine control state display unit 415, and the imaging device icon 461 constitute a setting state display unit that indicates the setting state of the excavator.
  • the urea water remaining amount display unit 416, the fuel remaining amount display unit 417, the cooling water temperature display unit 418, and the engine operating time display unit 419 constitute an operation state display unit that indicates the operation state of the excavator.
  • the graph display units 811 and 812 indicating the distance between the bucket 6 and the target plane described above with reference to FIG.
  • An image including the visually recognizable three-dimensional model 621 is displayed.
  • the image shown in FIG. 9 is displayed on the image display unit 41, and when the shovel is not operated, the image shown in FIG. 10 is displayed on the image display unit 41. You may be made to do. Whether or not the excavator is operated can be determined by the controller 30 based on the detection results of the pressure sensors 15a and 15b, for example.

Landscapes

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Abstract

走行動作を行う下部走行体と、下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、上部旋回体に取り付けられたブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含むアタッチメントと、エンドアタッチメントの姿勢情報が表示される表示装置と、を有するショベルであって、表示装置は、エンドアタッチメントの姿勢情報を３次元的に視認可能な３次元モデルにより表示し、３次元モデルはエンドアタッチメントの姿勢に対応して変化する。

Description

ショベル
　本発明は、ショベルに関する。
　マシンガイダンス機能を有するショベルは、運転席の斜め前方に設置された表示装置の画面上に例えばバケットの目標面に対する相対距離を２次元表示している（例えば特許文献１参照）。
特開２０１４－７４３１９号公報
　上述のショベルは、バケットの目標面に対する相対距離の表示が、バケットを側面から見た場合やバケットを正面から見た場合など複数の形態で表示されている。しかし、操作者は複数の形態で表示されていると、バケットの姿勢を直感的に理解することが難しい。
　ショベルの操作者は、通常、運転席の前方に位置するバケットの爪先や掘削場所を見ながら作業を行うため、作業中に表示装置を長時間見ることはできない。したがって、ショベルの操作者が作業中に表示装置を見ることのできる時間は極短時間であり、その時間内に表示装置に表示された画像から所望する情報を認識することは難しい場合がある。
　そこで、操作者が表示画面に意識を集中しなくても、バケットの姿勢を正確に且つ直感的に把握できる表示装置を有するショベルを提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、
　走行動作を行う下部走行体と、
　前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
　前記上部旋回体に取り付けられたブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含むアタッチメントと、
　前記エンドアタッチメントの姿勢情報が表示される表示装置と、
　を有するショベルであって、
　前記表示装置は、前記エンドアタッチメントの姿勢情報を３次元的に視認可能な３次元モデルにより表示し、当該３次元モデルは前記エンドアタッチメントの姿勢に対応して表示されることを特徴とするショベルが提供される。
　開示した実施形態によれば、操作者が表示画面に意識を集中しなくても、バケットの姿勢を正確に且つ直感的に把握できる。
実施形態におけるショベルを例示する側面図である。 ショベルのコントローラを含む接続構成を例示する図である。 コントローラ及びマシンガイダンス装置の構成を例示する図である。 ショベルによる法面掘削作業を例示する図である。 ショベルのキャビン内の運転席から前方を見た様子を例示する図である。 表示画面上に表示される表示の一例を示す図である。 バケット及び上部旋回体の姿勢に対応する表示例の一覧を示す図である。 バケット及び上部旋回体の姿勢に対応する表示例の一覧を示す図である。 表示画面上に表示される表示の異なる例を示す図である。 表示画面上に表示される表示の異なる例を示す図である。 図６の異なる表示例を示す図である。 画像表示部に表示される画像の別の例を示す図である。
　図１は、実施形態におけるショベルを例示する側面図である。
　ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメント（作業部位）としてバケット６が取り付けられている。エンドアタッチメントとしては、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。
　ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例として掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。掘削アタッチメントには、バケットチルト機構が設けられてもよい。
　ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、横面に対する傾斜を検出して、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する加速度センサである。
　アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出する。アーム角度センサＳ２は、例えば、横面に対する傾斜を検出して、ブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する加速度センサである。
　バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度を検出する。バケット角度センサＳ３は、例えば、横面に対する傾斜を検出して、アーム５に対するバケット６の回動角度を検出する加速度センサである。
　掘削アタッチメントがバケットチルト機構を備える場合、バケット角度センサＳ３は、チルト軸回りのバケット６の回動角度を追加的に検出する。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよく、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されていてもよい。
　上部旋回体３は、エンジン１１等の動力源、カウンタウエイト３２、車体傾斜センサＳ４が搭載され、カバー３ａにより覆われている。カウンタウエイト３２は、アタッチメントとの重量バランスをとる機能を奏する。車体傾斜センサＳ４は、上部旋回体３の傾斜角度を検出する。車体傾斜センサＳ４は、例えば、横面に対する傾斜を検出して、上部旋回体３の傾斜角度を検出する加速度センサである。
　上部旋回体３のカバー３ａ上部には、撮像装置８０が設けられている。撮像装置８０は、上部旋回体３からキャビン１０に向かって、左側を撮像する左側カメラ８０Ｌ、右側を撮像する右側カメラ８０Ｒ、後方を撮像する後方カメラ８０Ｂを有する。左側カメラ８０Ｌ、右側カメラ８０Ｒ、及び後方カメラ８０Ｂは、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するデジタルカメラであり、それぞれ撮影した画像をキャビン１０内に設けられている表示装置４０に送る。
　上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０が設けられている。キャビン１０の頂部には、ＧＰＳ装置（ＧＮＳＳ受信機）Ｇ１が設けられている。ＧＰＳ装置Ｇ１は、ショベルの位置をＧＰＳ機能により検出し、位置データをコントローラ３０内のマシンガイダンス装置５０に供給する。また、キャビン１０内には、コントローラ３０、表示装置４０、音声出力装置４３、入力装置４５、及び記憶装置４７が設けられている。
　コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部として機能する。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成されている。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。
　コントローラ３０は、ショベルの操作をガイドするマシンガイダンス装置５０としても機能する。マシンガイダンス装置５０は、例えば、操作者が設定した目標地形の表面である目標面とエンドアタッチメントとの距離や、エンドアタッチメントの目標面に対する相対角等といった作業情報を操作者に報知する。目標面とエンドアタッチメントとの距離は、例えば、エンドアタッチメントとしてのバケット６の先端（爪先）、及びバケット６の背面と目標面との間の距離である。マシンガイダンス装置５０は、表示装置４０や音声出力装置４３等を介して、作業情報を操作者に報知し、ショベルの操作をガイドする。作業情報とは、目標面とエンドアタッチメントとの距離情報、エンドアタッチメントの目標面に対する相対角を示す姿勢情報を含む。本実施形態では、マシンガイダンス装置５０がコントローラ３０に組み込まれているが、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とは別に設けられてもよい。この場合、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。マシンガイダンス装置５０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。
　表示装置４０は、コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０からの指令に応じて各種作業情報を含む画像を表示する。表示装置４０は、例えば、マシンガイダンス装置５０に接続される車載液晶ディスプレイである。
　音声出力装置４３は、コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０からの音声出力指令に応じて各種音声情報を出力する。音声出力装置４３は、例えば、マシンガイダンス装置５０に接続される車載スピーカを含む。また、音声出力装置４３は、ブザー等の警報器を含んでもよい。
　入力装置４５は、ショベルの操作者がマシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０に各種情報を入力するための装置である。入力装置４５は、例えば、表示装置４０の表面に設けられるメンブレンスイッチを含んで構成される。また、入力装置４５は、タッチパネル等を含んで構成されてもよい。
　記憶装置４７は、各種情報を記憶するための装置である。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、マシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０等が出力する各種情報を記憶する。
　ゲートロックレバー４９は、キャビン１０のドアと運転席との間に設けられ、ショベルが誤って操作されるのを防止する機構である。操作者が運転席に乗り込んでゲートロックレバー４９を引き上げると、操作者はキャビン１０から退出できなくなると共に各種操作装置が操作可能になる。操作者がゲートロックレバー４９を押し下げると、操作者はキャビン１０から退出可能になると共に、各種操作装置は操作不能になる。
　図２は、実施形態におけるショベルのコントローラ３０を含む接続構成を例示する図である。
　表示装置４０は、キャビン１０に設けられ、マシンガイダンス装置５０から供給される作業情報等を含む画像を表示する。表示装置４０は、例えば、Controller Area Network (CAN)、Local Interconnect Network(LIN)等の通信ネットワーク、専用線等を介してマシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０に接続されている。
　表示装置４０は、画像表示部４１に表示する画像を生成する変換処理部４０ａを有する。変換処理部４０ａは、撮像装置８０から得られる画像データに基づいて画像表示部４１上に表示する撮影画像を含む画像を生成する。表示装置４０には、左側カメラ８０Ｌ、右側カメラ８０Ｒ、及び後方カメラ８０Ｂのそれぞれから画像データが入力される。
　また、変換処理部４０ａは、コントローラ３０から表示装置４０に入力される各種データのうち画像表示部４１に表示させるデータを画像信号に変換する。コントローラ３０から表示装置４０に入力されるデータは、例えば、エンジン冷却水の温度を示すデータ、作動油の温度を示すデータ、尿素水の残量を示すデータ、燃料の残量を示すデータ等を含む。
　変換処理部４０ａは、変換した画像信号を画像表示部４１に出力し、撮影画像や各種データに基づいて生成した画像を画像表示部４１に表示させる。
　なお、変換処理部４０ａは、表示装置４０ではなく、例えば、コントローラ３０に設けられてもよい。この場合、撮像装置８０は、コントローラ３０に接続される。
　表示装置４０は、入力部としてのスイッチパネル４２を有する。スイッチパネル４２は、各種ハードウェアスイッチを含むパネルである。スイッチパネル４２は、ライトスイッチ４２ａ、ワイパースイッチ４２ｂ、及びウィンドウォッシャスイッチ４２ｃを有する。
　ライトスイッチ４２ａは、キャビン１０の外部に取り付けられるライトの点灯・消灯を切り替えるためのスイッチである。ワイパースイッチ４２ｂは、ワイパーの作動・停止を切り替えるためのスイッチである。また、ウィンドウォッシャスイッチ４２ｃは、ウィンドウォッシャ液を噴射するためのスイッチである。
　表示装置４０は、蓄電池７０から電力の供給を受けて動作する。蓄電池７０は、エンジン１１のオルタネータ１１ａ（発電機）で発電した電力で充電される。蓄電池７０の電力は、コントローラ３０及び表示装置４０以外のショベルの電装品７２等にも供給される。また、エンジン１１のスタータ１１ｂは、蓄電池７０からの電力で駆動されてエンジン１１を始動させる。
　エンジン１１は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５に接続され、エンジン制御装置（ＥＣＵ）７４により制御される。ＥＣＵ７４からは、エンジン１１の状態を示す各種データ（例えば、水温センサ１１ｃで検出される冷却水温（物理量）を示すデータ等）がコントローラ３０に常時送信される。コントローラ３０は内部の一時記憶部（メモリ）３０ａにこのデータを蓄積し、適宜表示装置４０に送信できる。
　メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための油圧ポンプである。メインポンプ１４は、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
　パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための油圧ポンプである。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量型油圧ポンプである。
　コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ、及び旋回用油圧モータ等に、メインポンプ１４が吐出する作動油を選択的に供給する。なお、以下では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ、及び旋回用油圧モータを、「油圧アクチュエータ」という場合がある。
　操作レバー２６Ａ～２６Ｃは、キャビン１０内に設けられ、操作者によって油圧アクチュエータの操作に用いられる。操作レバー２６Ａ～２６Ｃが操作されると、パイロットポンプから油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに作動油が供給される。各パイロットポートには、対応する操作レバー２６Ａ～２６Ｃの操作方向及び操作量に応じた圧力の作動油が供給される。
　本実施形態では、操作レバー２６Ａは、ブーム操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ａを操作すると、ブームシリンダ７を油圧駆動させて、ブーム４を操作できる。操作レバー２６Ｂは、アーム操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ｂを操作すると、アームシリンダ８を油圧駆動させて、アーム５を操作できる。操作レバー２６Ｃは、バケット操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ｃを操作すると、バケットシリンダ９を油圧駆動させて、バケット６を操作できる。なお、ショベルには、操作レバー２６Ａ～２６Ｃの他に、走行用油圧モータや旋回用油圧モータ等を駆動させる操作レバー、操作ペダル等が設けられてもよい。
　コントローラ３０は、例えば以下で説明する各種データを取得する。コントローラ３０が取得したデータは、一時記憶部３０ａに格納される。
　可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ１４のレギュレータ１４ａは、斜板角度を示すデータをコントローラ３０に送る。また、吐出圧力センサ１４ｂは、メインポンプ１４の吐出圧力を示すデータをコントローラ３０に送る。これらのデータ（物理量を表すデータ）は一時記憶部３０ａに格納される。また、メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ１４との間の管路に設けられている油温センサ１４ｃは、管路を流れる作動油の温度を表すデータをコントローラ３０に送る。
　圧力センサ１５ａ，１５ｂは、操作レバー２６Ａ～２６Ｃが操作された際にコントロールバルブ１７に送られるパイロット圧を検出し、検出したパイロット圧を示すデータをコントローラ３０に送る。操作レバー２６Ａ～２６Ｃには、スイッチボタン２７が設けられている。操作者は、操作レバー２６Ａ～２６Ｃを操作しながらスイッチボタン２７を操作することで、コントローラ３０に指令信号を送ることができる。
　ショベルのキャビン１０内には、エンジン回転数調整ダイヤル７５が設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジンの回転数を調整するためのダイヤルであり、例えば、エンジン回転数を段階的に切り替えることができる。本実施形態では、エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリングモードの４段階にエンジン回転数を切り替えることができるように設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数の設定状態を示すデータをコントローラ３０に送る。なお、図２には、エンジン回転数調整ダイヤル７５によりＨモードが選択された状態が示されている。
　ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定回転数に制御される。
　次に、ショベルのコントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０に設けられている各種機能について説明する。図３は、実施形態におけるコントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０の構成を例示する図である。
　コントローラ３０は、エンジンコントローラ７４を含むショベル全体の動作を制御する。コントローラ３０は、ゲートロックレバー４９が押し下げられている状態では、ゲートロック弁４９ａを閉状態とし、ゲートロックレバー４９が引き上げられている状態では、ゲートロック弁４９ａを開状態とするように制御する。ゲートロック弁４９ａは、コントロールバルブ１７と操作レバー２６Ａ～２６Ｃ等との間の油路に設けられている切替弁である。ここでは、ゲートロック弁４９ａは、コントローラ３０からの指令によって開閉する構成になっているが、ゲートロックレバー４９と機械的に接続され、ゲートロックレバー４９の動作に応じて開閉する構成であってもよい。
　ゲートロック弁４９ａは、閉状態において、コントロールバルブ１７と操作レバー２６Ａ～２６Ｃ等との間の作動油の流れを遮断して操作レバー２６Ａ～２６Ｃ等の操作を無効にする。また、ゲートロック弁４９ａは、開状態において、コントロールバルブ１７と操作レバー等との間で作動油を連通させて操作レバー２６Ａ～２６Ｃ等の操作を有効にする。
　コントローラ３０は、ゲートロック弁４９ａが開状態となり、操作レバー２６Ａ～２６Ｃの操作が有効になった状態で、圧力センサ１５ａ、１５ｂによって検出されるパイロット圧から、各レバーの操作量を検出する。
　コントローラ３０は、ショベル全体の動作の制御に加えて、マシンガイダンス装置５０によるガイダンスを行うか否かを制御する。具体的には、コントローラ３０は、ショベルが休止中であると判定したときは、マシンガイダンス装置５０によるガイダンスを中止するように、マシンガイダンス装置５０にガイダンス中止指令を送る。
　また、コントローラ３０は、オートアイドルストップ指令をエンジンコントローラ７４に対して出力する際に、ガイダンス中止指令をマシンガイダンス装置５０に出力してもよい。あるいは、コントローラ３０は、ゲートロックレバー４９が押し下げられた状態にあると判定した場合に、ガイダンス中止指令をマシンガイダンス装置５０に出力してもよい。
　次に、マシンガイダンス装置５０について説明する。マシンガイダンス装置５０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、車体傾斜センサＳ４、ＧＰＳ装置Ｇ１、入力装置４５等から、コントローラ３０に供給される各種信号及びデータを受信する。
　入力装置４５は、バケット６の形状に関する情報が入力され、コントローラ３０に出力される。バケット６の形状に関する情報とは、バケット６の開口高さと開口幅、爪先から背面までの距離、及び爪の長さなどの情報を含む。
　マシンガイダンス装置５０は、受信した信号及びデータに基づいてバケット６等のアタッチメントの実際の動作位置を算出する。そして、マシンガイダンス装置５０は、アタッチメントの実際の動作位置と目標面とを比較し、例えばバケット６と目標面との間の距離や、バケット６の目標面との相対角等を算出する。マシンガイダンス装置５０は、ショベルの旋回中心軸からバケット６の爪先までの距離や、目標面の傾斜角度等も算出し、これらを作業情報として表示装置４０に送信する。
　なお、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とが別に設けられている場合には、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）を通じて互いに通信可能に接続される。
　マシンガイダンス装置５０は、高さ算出部５０３、比較部５０４、表示制御部５０５、及びガイダンスデータ出力部５０６を有する。
　高さ算出部５０３は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３の検出信号から求められるブーム４、アーム５及びバケット６の角度から、バケット６の先端（爪先）の高さを算出する。
　比較部５０４は、高さ算出部５０３が算出したバケット６の先端（爪先）の高さと、ガイダンスデータ出力部５０６から出力されるガイダンスデータにおいて示される目標面の位置とを比較する。本実施形態の比較部５０４は、「代表位置」としてのバケット６の爪先中央位置の高さと目標面との位置を比較する。また、比較部５０４は、「代表位置以外の位置」としてのバケット６の爪先の左右位置のそれぞれの高さと、該左右位置に対する目標面との位置、及びバケット６の背面の高さと目標面との位置を比較する。
　比較部５０４は、バケット６の代表位置における目標面との相対距離と、バケット６の「代表位置以外の位置」における目標面との相対距離を算出する。また比較部５０４は、バケット６の目標面との相対角を算出する。比較部５０４において求められた各種データは、記憶装置４７に記憶される。
　表示制御部５０５は、比較部５０４によって求められたバケット６の高さや、目標面との相対距離などを、作業情報として表示装置４０に送信する。表示装置４０は、表示制御部５０５から送られる作業情報を画面に表示する。表示装置４０は、撮像装置８０から送られる撮影画像を適宜表示してよい。表示装置４０の表示画面構成については後述する。また、表示制御部５０５は、バケット６が目標面よりも低い位置になった場合等には、表示装置４０の表示画面上に警報を表示したり、音声出力装置４３を介して操作者に警報を発したりすることができる。
　図４は、実施形態におけるショベルがバケット６により法面（傾斜面）を掘削する作業を行っている様子を例示する図である。また、図５は、実施形態におけるショベルのキャビン１０内の運転席から前方を見た様子を例示する図である。
　図５に示すように、キャビン１０の前面の窓からは、バケット６を見ることができる。キャビン１０には、中央に運転席１０ａが設けられ、その両脇に操作レバー２６Ａ，２６Ｂが配置されている。操作者は、運転席１０ａに座って、左手で操作レバー２６Ａを操作し、右手で操作レバー２６Ｂを操作することで、バケット６を所望の位置に移動させて掘削作業を行う。
　運転席１０ａの右前方（前面の窓の右下）には、表示装置４０の画像表示部４１及びスイッチパネル４２が配置されている。ショベルの操作者は、視界に入る画像表示部４１から作業情報を読み取りつつ、窓の外のバケット６を見ながら両手で操作レバー２６Ａ、２６Ｂ等を操作することになる。
　ここで、操作者は、操作中は窓の外のバケット６を注視することになるため、視界に入っている画像表示部４１に表示されている情報を読み取るのは困難である。
　そこで、本実施形態では、表示装置４０の画像表示部４１は、バケット６の姿勢情報を幅、高さ、奥行きが知覚可能な３次元モデルにより表示する。以下にそのような表示制御について説明する。
　次に、図６、図７Ａ、図７Ｂを参照しながら、法面掘削作業を行っているときに画像表示部４１の表示画面６００に表示される画面構成について説明する。
　図６は、法面掘削作業においてバケット６が目標面から離れた位置にある場合の表示画面６００の表示例を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂは、上部旋回体３及びバケット６の位置（姿勢）に対応する表示例の一覧を示している。
　表示画面６００は、距離表示領域６１０、３次元表示領域６２０、カメラ画像表示領域６３０を含み、各種作業情報を表示する。
　距離表示領域６１０は、バケット６と目標面との距離を示すグラフ表示部６１１を有している。
　グラフ表示部６１１は、代表位置としてのバケット６の爪先中央位置から目標面までの距離を表示する。本実施形態のグラフ表示部６１１は、表示セグメント６１１ａが上下方向に一定の間隔で並列されたバーグラフ（バー表示）である。グラフ表示部６１１において、１５個の表示セグメント６１１ａのうちの一つが、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて他のバーとは異なる色（例えば黒）で表示される。異なる色に表示されたセグメント６１１ａは、バケット位置表示部（図６では上から４つ目の表示部）となる。バケット位置表示部は、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて上下に動くように表示される。
　本実施形態では下から３つ目の表示セグメント６１１ａは、目標面の位置である。下から３つ目の表示セグメント６１１ａの左右には、目標面の位置を表わす目標指示部６１１ｂが配置されている。
　３次元表示領域６２０は、バケット６の姿勢情報を３次元的に視認可能な３次元モデル６２１を有している。３次元モデル６２１は、外形６２１ａが球体（円形）画像であり、内部に中心Ｐを通る横面（水平面）画像６２２と、中心Ｐを通る縦面（鉛直面）画像６２３を有している。横面画像６２２は、中心Ｐを通る中心線ＹＰを含む。縦面画像６２３は、中心Ｐを通る中心線ＴＰを含む。横面画像６２２と縦面画像６２３は、互いに直交する位置関係で表示される。
　横面画像６２２は、中心線ＹＰを軸に回転してバケット６の位置（姿勢）を表示する。本実施形態の横面画像６２２は、作業部位としてのバケット６の背面と目標面との相対角を表示する。つまり、ショベルを側面視した時のバケット６の背面と目標面との相対角を表示する。
　縦面画像６２３は、中心線ＴＰを軸に回転して上部旋回体３により旋回移動したバケット６の姿勢を表示する。本実施形態の縦面画像６２３は、上部旋回体３の旋回動作等により旋回移動したバケット６の目標面との相対角を表示する。つまり、ショベルを上面視した時のバケット６の背面と目標面との相対角を表示する。横面画像６２２と縦面画像６２３は、半透明表示され、それぞれ着色されている。したがって、例えば横面画像６２２が中心線ＹＰを軸に回転すると、操作者は着色した面を視認できるため、バケット６の姿勢を直感的に認識できる。縦面画像６２３においても同様である。このように、横面画像６２２と縦面画像６２３とを、球体内の他の部分とコントラストを付けることで、操作者の視認性を向上させることができる。図６では横面画像６２２と縦面画像６２３の色彩は異なる色の事例を示したが、同じ色でもよい。
　また、中心線ＴＰと中心線ＹＰは、中心線ＴＰと中心線ＹＰとの交点（中心Ｐ）を中心に時計回り、若しくは、反時計回りに回転されることで、作業部位としてのバケット６の先端線と目標面との相対角を示す。つまり、ショベルの座席に座った操作者の視線と類似の視線であるショベルを正面視した時のバケット６の先端線と目標面との相対角を表示する。
　カメラ画像表示領域６３０は、カメラ画像を画像表示する領域である。本実施形態では、ショベルは、運転者の視界以外の部分を撮像するための撮像装置８０（図１参照。）を備える。撮像装置８０は、撮像したカメラ画像を表示装置４０の変換処理部４０ａに送る。これにより、運転者は撮像装置８０が撮像したカメラ画像を表示装置４０の表示画面６００上で視認できる。図示例のカメラ画像表示領域６３０には、後方カメラ８０Ｂによるカメラ画像が表示されており、カウンタウエイト３２を含むショベルの後方状況を視認できる。
　図７Ａに、バケット６の背面６ａと目標面ＴＬとの相対角を表わす横面画像６２２の表示例の一覧を示す。図７Ａは、側面から見たときの目標面ＴＬとバケット６との関係を模式的に示している。
　図７Ａ（３）は、バケット６の背面６ａと目標面ＴＬの相対角を０度とする基準位置（姿勢）を示している。図７Ａ（２）は、バケット６を図７Ａ（３）より閉じた場合の横面画像６２２の表示例を示している。図７Ａ（１）は、バケット６を図７Ａ（２）より更に閉じた場合の横面画像６２２の表示例を示している。
　図７Ａ（４）は、バケット６を図７Ａ（３）より開いた場合の横面画像６２２の表示例を示している。図７Ａ（５）は、バケット６を図７Ａ（４）より更に開いた場合の横面画像６２２の表示例を示している。
　図７Ｂは、上部旋回体３の旋回により旋回移動したバケット６の目標面ＴＬとの相対角を表わす縦面画像６２３の表示例の一覧を示す。本実施形態の縦面画像６２３は、上部旋回体３の旋回により旋回移動したバケット６の縦中立面と目標面ＴＬに直交する鉛直面との相対角を表わす。図７Ｂに示す上部旋回体３は、上面から見たときの目標面ＴＬと上部旋回体３との関係を模式的に示している。
　図７Ｂ（３）は、上部旋回体３（バケット６）と目標面ＴＬとの相対角を０度とする基準位置（姿勢）を示している。図７Ｂ（２）は、上部旋回体３を図７Ｂ（３）より左に旋回させた場合の縦面画像６２３の表示例を示している。図７Ｂ（１）は、上部旋回体３を図７Ｂ（２）より更に左に旋回させた場合の縦面画像６２３の表示例を示している。
　図７Ｂ（４）は、上部旋回体３を図７Ｂ（３）より右に旋回させた場合の縦面画像６２３の表示例を示している。図７Ｂ（５）は、上部旋回体３を図７Ｂ（４）より更に右に旋回させた場合の縦面画像６２３の表示例を示している。
　図６に示す３次元表示領域６２０には、図７Ａ（４）と図７Ｂ（４）を組み合わせた例を示したがこの限りではない。３次元表示領域６２０には、図７Ａ，図７Ｂのいずれか一が単独表示されてよい。
　本実施形態の３次元表示領域６２０には、図８Ａ、図８Ｂに示す表示がなされてもよい。
　図８Ａに、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角に対応する異なる表示例の一覧を示している。
　図８Ａに示すバケット６は、正面から見たときの目標面ＴＬとの関係を模式的に示している。３次元モデル６２１は、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角に対応して中心Ｐを中心にして右回り又は左回りに回転する。つまり、横面画像６２２と縦面画像６２３は、中心Ｐを中心にして右回り又は左回りに回転する。
　図８Ａ（３）は、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角を０度とする基準位置（姿勢）を示している。図８Ａ（２）は、バケット６がバケットチルト機構などにより右斜め上に傾いた場合の表示例を示している。図８Ａ（１）は、図８Ａ（２）と同じ表示となっている。図８Ａ（１）は、バケット６は傾いていないが、目標面ＴＬとの相対角が図８Ａ（２）と同じ場合を示している。
　図８Ａ（４）は、バケット６がバケットチルト機構などにより左斜め上に傾いた場合の表示例を示している。図８Ａ（５）は、図８Ａ（４）と同じ表示となっている。図８Ａ（５）は、バケット６は傾いていないが、目標面ＴＬとの相対角が図８Ａ（４）と同じ場合を示している。
　本実施形態の３次元表示領域６２０には、図８Ａに示す表示例だけでなく、図８Ｂに示す表示例も表示される。
　図８Ｂは、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角に対応する姿勢情報を、上部旋回体３の姿勢情報と組み合わせて表示する表示例の一覧を示している。
　図８Ｂに示す３次元モデル６２１は、バケット６の姿勢情報を上部旋回体３の位置情報と組み合わせて表示する。図８Ｂに示す３次元モデル６２１の横面画像６２２は、中心Ｐを中心にして右回り又は左回りに回転して、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角を表示する。縦面画像６２３は、中心Ｐを中心にして右回り又は左回りに回転して、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角を表示する。また縦面画像６２３は、中心線ＴＰを軸に回転して上部旋回体３により旋回移動したバケット６の目標面ＴＬとの相対角を表示する。縦面画像６２３は、上部旋回体３の旋回により旋回移動したバケット６の縦中立面と目標面ＴＬに直交する鉛直面との相対角を表わす。
　図８Ｂ（１）は、バケット６と目標面ＴＬの相対角を０度とする基準位置（姿勢）を示している。
　図８Ｂ（２）は、上部旋回体３を右へ旋回させた際の表示例を示している。図８Ｂ（３）は、上部旋回体３を図８Ｂ（２）より更に右へ旋回させた際の表示例を示している。
　図８Ｂ（４）は、図８Ｂ（３）に示すバケット６の姿勢をバケットチルト機構によりチルト補正した際の表示例を示している。図８Ｂ（５）は、バケット６の姿勢を図８Ｂ（４）より更にチルト補正した際の表示例を示している。
　操作者は、表示画面６００の各表示領域を見ることで、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離と、バケット６の目標面に対する姿勢を正確に且つ直感的に把握できる。また、３次元モデルの傾斜方向や傾斜角度は任意に設定できる。例えば、目標面に対するエンドアタッチメントの作業部位（バケット爪先の等）の傾斜を示してもよく、逆に、エンドアタッチメントの作業部位（バケットの爪先等）に対する目標面の傾斜を示すようにしてもよい。
　次に図９を参照しながら、図６に示す表示画面６００の更に別の変形例について説明する。図９は、法面掘削作業においてバケット６が目標面から離れた位置にある場合の表示画面８００の表示例を示す図である。
　以下、図６と共通する表示構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
　表示画面８００は、距離表示領域８１０、３次元表示領域８２０、カメラ画像表示領域８３０を含み、各種作業情報を表示する。３次元表示領域８２０とカメラ画像表示領域８３０は、図６に示す３次元表示領域６２０とカメラ画像表示領域６３０と同じであるため説明は省略する。３次元表示領域８２０に表示される３次元モデル８２１も、図６に示す３次元モデル６２１と同じであり、表示形態も図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂと同じである。
　距離表示領域８１０は、３次元表示領域８２０の左右の両側に配置される表示領域を含む。８１０Ｌは、３次元モデル８２１の左側に配置される距離表示領域である。８１０Ｒは、３次元モデル８２１の右側に配置される距離表示領域である。
　距離表示領域８１０Ｌは、バケット６と目標面との距離を示すグラフ表示部８１１を有している。距離表示領域８１０Ｒは、バケット６と目標面との距離を示すグラフ表示部８１２を有している。
　グラフ表示部８１１、８１２は、代表位置としてのバケット６の爪先中央位置から目標面までの距離を表示する。また、グラフ表示部８１１、８１２は、「代表位置以外の位置」としてのバケット６の爪先の左右位置から該左右位置に対する目標面までの距離を表示してもよい。この場合、グラフ表示部８１１はバケット６の爪先の左端部を、グラフ表示部８１２はバケット６の爪先の右端部を示す。また、グラフ表示部８１１、８１２は、「代表位置以外の位置」としてのバケット６の背面から目標面までの距離を表示してもよい。本実施形態のグラフ表示部８１１、８１２は、表示セグメント８１１ａ、８１２ａが上下方向に一定の間隔で並列されたバーグラフである。表示セグメント８１１ａと８１２ａは、三角形状であり、互いに頂点が向き合うように配置されてよい。
　グラフ表示部８１１、８１２において、９個の表示セグメント８１１ａ、８１２ａのうちの一つが、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて他のバーとは異なる色（例えば黒）で表示される。異なる色に表示されたセグメント８１１ａ、８１２ａは、目標面表示部ＴＬＰ（図９では下から２つ目の表示部）となる。目標面表示部ＴＬＰは、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて上下に動くように表示される。また、３次元モデル８２１の左右端に位置する表示セグメント８１１ａ、８１２ａは、バケット位置表示部ＢＰ（図９では下から５つ目の表示部）となる。バケット位置表示部ＢＰは、目標面表示部ＴＬＰとは異なる色で表示され、上下に移動しない。
　次に、図１０を参照しながら、画像表示部４１に表示される画像の別の例について説明する。図１０は、画像表示部４１に表示される画像の別の例を示す図である。
　図１０に示される画像表示部４１には、時刻表示部４１１、回転数モード表示部４１２、走行モード表示部４１３、アタッチメント表示部４１４、エンジン制御状態表示部４１５、尿素水残量表示部４１６、燃料残量表示部４１７、冷却水温表示部４１８、エンジン稼働時間表示部４１９、撮影画像表示部４６０、距離表示領域８１０、および３次元表示領域８２０が含まれている。
　時刻表示部４１１は、現在の時刻を表示する。図１０に示す例では、現在時刻（１０時５分）が示されている。
　回転数モード表示部４１２は、回転数モードを表示する。図１０に示す例では、ＳＰモードを表す記号「ＳＰ」が表示されている。
　走行モード表示部４１３は、走行モードを表示する。例えば、走行モードは、低速モード及び高速モードを有し、低速モードでは「亀」のマークが表示され、高速モードでは「兎」のマークが表示される。図１０に示す例では、「亀」のマークが表示されている。
　アタッチメント表示部４１４は、例えば、装着されているアタッチメントを表す画像を表示する。
　エンジン制御状態表示部４１５は、エンジン１１の制御状態を表示する。図１０に示す例では、エンジン１１の制御状態として「自動減速・自動停止モード」が選択されている。なお、「自動減速・自動停止モード」は、エンジン負荷が小さい状態の継続時間に応じて、エンジン回転数を自動的に低減し、エンジン負荷が小さい状態がさらに継続するとエンジン１１を自動的に停止させる制御状態を意味する。その他、エンジン１１の制御状態には、「自動減速モード」、「自動停止モード」、「手動減速モード」等がある。
　尿素水残量表示部４１６には、尿素水タンクに貯蔵されている尿素水の残量状態を表すバーグラフが表示されている。
　燃料残量表示部４１７には、燃料タンクに貯蔵されている燃料の残量状態を表すバーグラフが表示されている。
　冷却水温表示部４１８には、エンジン冷却水の温度状態を表すバーグラフが表示されている。
　エンジン稼働時間表示部４１９は、エンジン１１の累積稼働時間を表示する。エンジン稼働時間表示部４１９には、ショベルが製造されてからの累積稼働時間又は操作者によりタイマがリスタートされてからの累積稼働時間が表示される。
　撮影画像表示部４６０は、撮像装置によって撮影された画像が表示され、例えば、後方監視カメラ、左側方監視カメラ、右側方監視カメラなどによって撮像された画像が表示される。
　撮影画像表示部４６０には、表示中の画像を撮影した撮像装置の向きを表す撮像装置アイコン４６１が表示されている。撮像装置アイコン４６１は、ショベルの上面視の形状を表すショベルアイコン４６１ａと、表示中の画像を撮像した撮像装置の向きを表す帯状の方向表示アイコン４６１ｂとで構成されている。
　図１０に示す例では、ショベルアイコン４６１ａの下側（アタッチメントの反対側）に方向表示アイコン４６１ｂが表示されており、撮影画像表示部４６０には、後方監視カメラによって撮影されたショベルの後方の画像が表示されていることが表されている。
　操作者は、例えば、キャビン１０内に設けられている画像切替ボタンを押下することで、撮影画像表示部４６０に表示する画像を他のカメラにより撮影された画像等に切り替えることができる。
　なお、ショベルに撮像装置が設けられていない場合には、撮影画像表示部４６０の代わりに、異なる情報が表示されてもよい。
　上述した回転数モード表示部４１２、走行モード表示部４１３、アタッチメント表示部４１４、エンジン制御状態表示部４１５、および撮像装置アイコン４６１は、ショベルの設定状態を示す設定状態表示部を構成する。また、尿素水残量表示部４１６、燃料残量表示部４１７、冷却水温表示部４１８、およびエンジン稼働時間表示部４１９は、ショベルの運転状態を示す運転状態表示部を構成する。
　距離表示領域８１０及び３次元表示領域８２０には、例えば、図９を参照して上述した、バケット６と目標面との距離を示すグラフ表示部８１１、８１２、およびバケット６の姿勢情報を３次元的に視認可能な３次元モデル６２１を含む画像が表示される。
　また、例えば、ショベルが操作されているときは、図９に示される画像が画像表示部４１に表示され、ショベルが操作されていないときは、図１０に示される画像が画像表示部４１に表示されるようにしてもよい。なお、ショベルが操作されているか否かは、例えば、コントローラ３０が圧力センサ１５ａ，１５ｂの検出結果に基づいて判定することができる。
　以上、実施形態に係るショベル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、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
　本願は、日本特許庁に２０１６年３月３１日に出願された基礎出願２０１６－０７１６０８号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。
１　　　　下部走行体
３　　　　上部旋回体
４　　　　ブーム
５　　　　アーム
６　　　　バケット
１０　　　キャビン（運転室）
４０　　　表示装置
４１　　　画像表示部
８０　　　撮像装置
６００　　表示画面
６１０　　距離表示領域
６２０　　３次元表示領域
６２１　　３次元モデル
６２２　　横面
６２３　　縦面
６３０　　カメラ画像表示領域

Claims (11)

  1. 　走行動作を行う下部走行体と、
    　前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
    　前記上部旋回体に取り付けられたブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含むアタッチメントと、
    　前記エンドアタッチメントの姿勢情報が表示される表示装置と、
    　を有するショベルであって、
    　前記表示装置は、前記エンドアタッチメントの前記姿勢情報を３次元的に視認可能な３次元モデルにより表示し、当該３次元モデルは前記エンドアタッチメントの姿勢に対応して表示されることを特徴とするショベル。
  2. 　前記３次元モデルには、中心線が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のショベル。
  3. 　前記３次元モデルは、
    　内部に中心を通る横面と、前記中心を通る縦面を有しており、
    　前記横面と前記縦面は半透明表示され、それぞれ着色されていることを特徴とする請求項１に記載のショベル。
  4. 　前記３次元モデルは、円形であることを特徴とする請求項１に記載のショベル。
  5. 　前記中心線は横方向の中心線であって、前記３次元モデルは側面から見たときの作業部位と目標面との相対角に対応して前記中心線を中心軸として回転することを特徴とする請求項２に記載のショベル。
  6. 　前記中心線は縦方向の中心線であって、前記３次元モデルは上面から見たときの作業部位と目標面との相対角に対応して前記中心線を中心軸として回転することを特徴とする請求項２に記載のショベル。
  7. 　前記３次元モデルは、正面から見たときの作業部位と目標面との相対角に対応して時計回り、若しくは、反時計回りに回転することを特徴とする請求項２に記載のショベル。
  8. 　作業部位の高さと目標面の高さとの関係を表すバー表示を前記３次元モデルと同時に表示することを特徴とする請求項１に記載のショベル。
  9. 　前記バー表示は、前記作業部位の両端部に対してそれぞれ複数表示されることを特徴とする請求項８に記載のショベル。
  10. 　前記複数のバー表示は、前記３次元モデルの両側に表示されることを特徴とする請求項９に記載のショベル。
  11. 　前記３次元モデルの隣接領域に、側面から見たときの作業部位と目標面との相対角、上面から見たときの作業部位と目標面との相対角、及び正面から見たときの作業部位と目標面との相対角の少なくとも一つが表示されることを特徴とする請求項１に記載のショベル。
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