WO2021124671A1

WO2021124671A1 - 作業機械の作業補助装置および作業現場における施工面認識方法

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Publication number: WO2021124671A1
Application number: PCT/JP2020/039417
Authority: WO
Inventors: 小川　徹也; 宏明河合; 俊宏野木; 佑介上村; 大輔野田
Original assignee: 株式会社神戸製鋼所; コベルコ建機株式会社
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2021-06-24
Also published as: CN114787456A; JP2021095775A; US20230019245A1; EP4060127A1

Abstract

作業現場に応じた３Ｄデータの外部からの受け取りや前もっての記憶を要することなく、作業者が施工面を容易に認識することを可能とする。作業補助装置（１）は、本体座標情報取得部（５３）と、本体姿勢情報取得部（５４）と、作業部材位置情報取得部（５５）と、特定部位座標演算部（５０２）と、配置情報受付部および距離情報入力部（５２）と、施工面演算部（５０３）と、記憶部（５０５）と、施工情報出力部（５０６）と、を有する。特定部位座標演算部（５０２）は、各取得部の取得情報から作業部材（４１）の特定部位の絶対座標を演算することができる。施工面演算部（５０３）は、前記特定部位が順に配置される３つの地上基準点の絶対座標と、地上基準点と施工面（ＴＳ）との距離を示す３つの距離情報とから、作業現場の絶対座標系における施工面（ＴＳ）の方程式を演算し、決定する。

Description

作業機械の作業補助装置および作業現場における施工面認識方法

　本発明は、作業機械を用いた作業を補助することが可能な作業機械の作業補助装置および作業現場における施工面認識方法に関する。

　従来から、機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持された作業部材とを有する作業機械が知られている。前記作業部材は、たとえば掘削作業や均し作業を行うことが可能な排土板やバケットを含むアタッチメントなどである。

　特許文献１には、作業機械の作業者が、地中に仮想的に設定された目標作業面（施工面）の位置を容易に把握することを可能とする目標作業面設定装置（作業補助装置）が開示されている。当該目標作業面設定装置は、作業機械に備えられた作業機械側コンピュータと、作業現場から離れた事務所に配置される事務所側コンピュータとを備える。作業機械側コンピュータの設定スイッチがオンされると、平面図および断面図などを含む作業現場固有の３Ｄデータが事務所側コンピュータから送受信機を介して作業機械側コンピュータに送信される。作業機械側コンピュータは、受信した３Ｄデータをもとに目標作業面の位置情報を演算する。

　更に、作業機械側コンピュータは、作業機械に設けられたＧＰＳアンテナ装置から受信する位置情報と、作業現場に設けられたＧＰＳ基準局から受信する補正情報とに基づいて、作業現場における作業機械の３次元位置情報を算出する。更に、作業機械側コンピュータは、演算された目標作業面の位置情報と作業機械の３次元位置情報とを比較することで、作業部材が目標作業面に到達できる範囲に作業機械が位置しているか否かを判定し、その判定結果を作業者に報知する。作業者は当該報知情報によって作業部材と目標作業面との相対的な位置関係を把握することができるため、作業現場での掘削作業や整地作業を効率的に行うことが可能となる。

特開２００６－２６５９５４号公報

　特許文献１に記載された技術では、施工面（目標作業面）の設定のために、作業機械側コンピュータと事務所側コンピュータとの間での通信を可能とする通信機構が必要となるとともに、作業機械側コンピュータが、作業現場に応じた３Ｄデータを記憶するための大容量記憶部を有する必要がある。このため、作業機械の作業を補助するための作業補助装置の構成が複雑化するとともに、そのコストが増加するため、施工者によってはこのような作業補助装置の導入が難しいという問題があった。

　本発明の目的は、作業現場に応じた３Ｄデータの外部からの受け取りや前もっての記憶を要することなく、作業者が施工面を容易に認識することを可能とする作業機械の作業補助装置および作業現場における施工面認識方法を提供することである。

　上記の点を踏まえて導き出された、本発明の一の局面に係る作業機械の作業補助装置は、地上を走行可能な走行部を含む機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持され地面を掘削することが可能な作業部材とを有する作業機械を用いて作業現場において所定の施工面を形成する作業を補助することが可能な作業機械の作業補助装置である。当該作業補助装置は、予め前記機械本体に設けられた本体基準点の前記作業現場における絶対座標に関する情報である本体座標情報を取得することが可能な本体座標情報取得部と、前記本体基準点を基準とする前記機械本体の姿勢に関する情報である本体姿勢情報を取得することが可能な本体姿勢情報取得部と、前記作業部材の前記機械本体に対する相対位置に関する情報である作業部材位置情報を取得することが可能な作業部材位置情報取得部と、前記本体座標情報取得部によって取得された前記本体座標情報と、前記本体姿勢情報取得部によって取得された前記本体姿勢情報と、前記作業部材位置情報取得部によって取得された前記作業部材位置情報とに基づいて、前記作業現場における前記作業部材の特定部位の絶対座標を演算および出力することが可能な特定部位座標演算部と、前記施工面に関連付けられた少なくとも３つの地上基準点に少なくとも前記走行部の走行に応じて前記作業部材の前記特定部位が配置されたことを示す情報である配置情報をそれぞれ受け付けることが可能な配置情報受付部と、前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれにおいて前記配置情報受付部が前記配置情報を受け付けることに対応して前記特定部位座標演算部が演算する前記特定部位の絶対座標を、前記少なくとも３つの地上基準点の前記作業現場における絶対座標としてそれぞれ記憶する、記憶部と、前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報の入力を受け付けることが可能な距離情報入力部と、前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、前記距離情報入力部に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、前記作業現場の絶対座標系における前記施工面の方程式を演算する施工面演算部と、前記施工面演算部によって演算された前記施工面の方程式に関する情報を出力する施工面情報出力部と、を備える。

　本発明の他の局面に係る作業現場における施工面認識方法は、地上を走行可能な走行部を含む機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持され地面を掘削することが可能な作業部材とを有する作業機械と、上記の作業機械の作業補助装置とをそれぞれ準備することと、少なくとも前記走行部の走行に応じて、前記施工面に関連付けられた前記少なくとも３つの地上基準点に前記作業部材の前記特定部位を順に配置し、各地上基準点に対応して前記特定部位座標演算部が演算する前記特定部位の絶対座標を、各地上基準点の絶対座標として前記記憶部にそれぞれ記憶することと、前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報を前記距離情報入力部にそれぞれ入力することと、前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、前記距離情報入力部に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、前記作業現場の絶対座標系における前記施工面の方程式を演算することと、前記演算した前記施工面の方程式に関する情報を出力し、当該出力された情報に基づいて、前記作業現場における前記施工面の位置を作業者に認識させることと、を備える。

　また、本発明の他の局面に係る作業現場における施工面認識方法は、地上を走行可能な走行部を含む機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持され地面を掘削することが可能な作業部材とを有する作業機械と、上記の作業機械の作業補助装置とをそれぞれ準備することと、少なくとも前記走行部の走行に応じて、前記施工面に関連付けられた前記少なくとも３つの地上基準点に前記作業部材の前記特定部位を順に配置し、各地上基準点に対応して前記特定部位座標演算部が演算する前記特定部位の絶対座標を、各地上基準点の絶対座標として前記記憶部にそれぞれ記憶することと、前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報を前記距離情報入力部にそれぞれ入力することと、前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、前記距離情報入力部に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、前記作業現場の絶対座標系における前記施工面の方程式を演算することと、前記演算した前記施工面の方程式に関する情報を出力し、当該出力された情報に基づいて、作業者に前記作業現場における前記施工面の位置を認識させることと、前記施工面と平行かつ平面視で前記作業機械の前記走行部の走行方向と直交する直線部分を含む確認用基準部材を前記作業現場に配設することと、前記作業機械を操作し、前記排土板のうち左右方向に延びる下端部を前記確認用基準部材の前記直線部分に揃えることと、前記排土板の前記下端部の左右両端部と前記施工面との距離を互いに比較することで、前記演算された施工面の方程式が所定の許容範囲に含まれているか否かを確認することと、を備える。

本発明の一実施形態に係る作業補助装置を含む作業機械の構造を説明するための模式的な側断面図である。本発明の一実施形態に係る作業補助装置を含む作業機械のブロック図である。本発明の一実施形態に係る作業補助装置および作業機械の座標情報を説明するための側面図である。本発明の一実施形態に係る作業補助装置および作業機械の座標情報を説明するための平面図である。本発明の一実施形態に係る作業補助装置における施工面設定処理のフローチャートである。本発明の一実施形態に係る作業補助装置における施工面設定処理の一部を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る作業補助装置における施工面設定処理の一部を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る作業補助装置を含む作業機械の作業現場の斜視図である。本発明の一実施形態に係る作業補助装置によって施工面が演算される様子を説明するための模式図である。本発明の一実施形態に係る作業補助装置を含む作業機械の作業現場の側断面図である。本発明の一実施形態に係る作業補助装置を含む作業機械の作業現場の斜視図である。

　以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳述する。図１は、本実施形態に係る施工面設定装置１（作業補助装置）（図２）を含むショベル１００（作業機械）の構造を説明するための模式的な側断面図である。図２は、本実施形態に係る施工面設定装置１を含むショベル１００のブロック図である。図３は、本実施形態に係る施工面設定装置１およびショベル１００の座標情報を説明するための側面図であり、図４は、同平面図である。

　本実施形態では、作業機械の一例として、油圧式のショベル１００に施工面設定装置１が設けられている。ショベル１００は、機械本体１０と、アタッチメント３０と、ドーザ部４０と、を備える。機械本体１０は、下部本体１１と、上部旋回体２０と、を有する。下部本体１１の左右両側には、地上を走行可能なクローラユニット１２（走行部）が配設されている。上部旋回体２０は、下部本体１１に上下方向に延びる旋回中心軸周りに旋回可能に支持された旋回フレーム２１と、作業者が搭乗することを許容するキャブ２２と、キャブ２２の後方に配置されたエンジンルーム２３と、エンジン２４と、第１油圧ポンプ２５と、第２油圧ポンプ２６と、支持部２７と、を有する。

　エンジン２４はエンジンルーム２３に配置される。第１油圧ポンプ２５および第２油圧ポンプ２６は、エンジン２４によって駆動され、アタッチメント３０およびドーザ部４０を駆動するための不図示の油圧回路に作動油をそれぞれ吐出する。支持部２７は、旋回フレーム２１上であってキャブ２２の右方（図１の紙面奥側）に配置され、アタッチメント３０を起伏可能に支持する。アタッチメント３０は、それぞれ揺動可能な不図示のブーム、アームおよびバケットを含み、所定の掘削作業などを行う。

　ドーザ部４０（作業部材）は、下部本体１１の前側部分に配置される。ドーザ部４０は、機械本体１０に対して相対移動可能なように機械本体１０に支持され地面を掘削することが可能とされている。ドーザ部４０は、排土板４１と当該排土板を４１支持する支持フレーム４２（排土板支持部）と、を有する。更に、ショベル１００は、リフトシリンダ４３と、左右一対のアングルシリンダ４４と、チルトシリンダ４５と、を有する。支持フレーム４２は、左右方向に延びるリフト回転中心軸Ｆ１回りに揺動可能なように機械本体１０の下部本体１１に支持されており、リフトシリンダ４３が第２油圧ポンプ２６から受ける作動油の給排に応じて伸縮することで、支持フレーム４２がリフト回転軸Ｆ１周りに揺動する。この結果、排土板４１が、図１のリフト方向Ｄ１に揺動し、排土板４１（ドーザ部４０）のリフト角が変化する。また、左右一対のアングルシリンダ４４が、第２油圧ポンプ２６から受ける作動油の給排に応じてそれぞれ伸長および収縮することで、排土板４１がアングル回転軸Ｆ２周りに揺動する。この結果、排土板４１が、図１のアングル方向Ｄ２に揺動し、排土板４１（ドーザ部４０）のアングル角が変化する。また、排土板４１は、左右方向に延びるチルト回転軸Ｆ３回りに揺動可能なように支持フレーム４２の先端部に支持されている。そして、チルトシリンダ４５が第２油圧ポンプ２６から受ける作動油の給排に応じて伸縮することで、排土板４１がチルト回転軸Ｆ３周りに図１のチルト方向Ｄ３に揺動し、排土板４１（ドーザ部４０）のチルト角が変化する。

　図２に示すように、ショベル１００に設けられた施工面設定装置１（作業機械の作業補助装置）は、制御部５０と、操作部５１と、入力部５２と、本体座標検出部５３と、本体角度検出部５４と、排土板角度検出部５５と、駆動部５６と、表示部５７と、報知部５８と、を有する。施工面設定装置１は、作業現場において所定の施工面ＴＳ（図８、図１０参照）を形成する作業を補助することが可能とされている。

　操作部５１は、キャブ２２内に配置され、作業者によってクローラユニット１２の走行動作、上部旋回体２０の旋回動作、アタッチメント３０およびドーザ部４０の駆動に関する操作指令を受け付ける。

　入力部５２（配置情報受付部、距離情報入力部）は、キャブ２２内に配置され、作業者によって各種の情報の入力を受け付ける。特に、本実施形態では、作業現場の施工面ＴＳに関連付けられた少なくとも３つの地上基準点であって地上において排土板４１の特定部位が順に配置されることが可能なように施工面ＴＳの上方に配置された少なくとも３つの地上基準点に、少なくともクローラユニット１２の走行に応じて排土板４１の前記特定部位が配置されたことを示す情報である配置情報を入力部５２が順に受け付けることが可能とされている。更に、入力部５２は、前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面ＴＳまでの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報の入力をそれぞれ受け付けることが可能とされている。

　本体座標検出部５３（本体座標情報取得部）は、予め機械本体１０に設けられた本体基準点の作業現場における絶対座標に関する情報である本体座標情報を取得することが可能である。本体座標検出部５３は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ／全球測位衛星システム）基準局６１と、ＧＮＳＳ移動局６２と、を有する。また、上記の本体基準点は、キャブ２２の上面部に配置されている。ＧＮＳＳ基準局６１は、作業現場に配置された、または、作業現場に最も近い位置に配置された基準局であり、図３のように原点Ｇ０を基準としてｘ０軸、ｙ０軸、ｚ０軸の３軸で前記絶対座標を決定する。ＧＮＳＳ移動局６２は、上記の本体基準点に対応してキャブ２２の上面部に配置されている。なお、ＧＮＳＳとして、公知のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）に加え、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）、Ｇａｌｉｌｅｏ、準天頂衛星（ＱＺＳＳ：Ｑｕａｓｉ－Ｚｅｎｉｔｈ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）等の衛星測位システムが採用されてもよい。

　本体角度検出部５４（本体姿勢情報取得部）は、前記本体基準点を基準とする機械本体１０の姿勢に関する情報である本体姿勢情報を取得することが可能である。本実施形態では、本体角度検出部５４は、前記本体基準点に対応してキャブ２２の上面部に配置された角度センサ（本体角度センサ）である。本体角度検出部５４は、図３、図４において移動局原点Ｇ１を基準としてｘ１軸、ｙ１軸、ｚ１軸回りの回転をそれぞれ検知するものであり、公知のＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ：慣性計測装置）が用いられている。すなわち、本体角度検出部５４は、前記本体基準点を基準とする機械本体１０のリフト角、ピッチ角およびヨー角を前記本体姿勢情報としてそれぞれ検出および出力する。

　排土板角度検出部５５（作業部材位置情報取得部）は、ドーザ部４０（排土板４１）の機械本体１０に対する相対位置に関する情報である作業部材位置情報を取得することが可能である。本実施形態では、排土板角度検出部５５は、排土板４１に配置された角度センサ（排土板角度センサ）である。排土板角度検出部５５は、図３、図４において排土板原点Ｇ３を基準としてｘ３軸、ｙ３軸、ｚ３軸回りの回転をそれぞれ検知するものであり、本実施形態では本体角度検出部５４と同様にＩＭＵが用いられている。すなわち、排土板角度検出部５５は、前記作業部材位置情報として、排土板４１の前記リフト角、アングル角およびチルト角をそれぞれ検出および出力する。

　駆動部５６は、前述のエンジン２４、第１油圧ポンプ２５および第２油圧ポンプ２６を含み、その他の油圧回路、ギヤなどの駆動伝達機構を更に有している。駆動部５６は、制御部５０の駆動制御部５０１からの制御信号を受けて、クローラユニット１２、旋回フレーム２１、アタッチメント３０およびドーザ部４０を駆動する。

　表示部５７は、キャブ２２内に配置され、ショベル１００の動作に関する各種の情報を表示する。特に、表示部５７は、後記の出力部５０６から出力された施工面ＴＳの方程式に基づく施工面ＴＳの位置情報（施工面ＴＳに関する情報）を表示することが可能とされている。また、表示部５７は、排土板座標演算部５０２から出力された前記特定部位の絶対座標に基づいて、前記施工面ＴＳと前記特定部位との相対位置に関する情報を更に表示することが可能である。

　報知部５８は、キャブ２２内またはショベル１００の外部に配置され、作業者に対して各種の情報を報知する。一例として、報知部５８は、スピーカ、ブザー、ライトなどからなる。

　制御部５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されている。また、制御部５０には、操作部５１、入力部５２、本体座標検出部５３、本体角度検出部５４、排土板角度検出部５５、駆動部５６、表示部５７および報知部５８などが接続されている。制御部５０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動制御部５０１、排土板座標演算部５０２、施工面演算部５０３、判定部５０４、記憶部５０５、出力部５０６を備えるように機能する。

　駆動制御部５０１は、操作部５１に入力される指令信号に応じてクローラユニット１２、旋回フレーム２１、アタッチメント３０およびドーザ部４０を駆動するように駆動部５６を制御する。

　排土板座標演算部５０２（特定部位座標演算部）は、作業現場における排土板４１の特定部位の絶対座標を演算する。詳しくは、排土板座標演算部５０２は、本体座標検出部５３によって取得された前記本体座標情報と、本体角度検出部５４によって取得された前記本体姿勢情報と、排土板角度検出部５５によって取得された前記作業部材位置情報とに基づいて、作業現場における排土板４１の特定部位の絶対座標を演算および出力することが可能とされている。

　施工面演算部５０３は、記憶部５０５に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、入力部５２に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、作業現場の絶対座標系における施工面ＴＳの方程式を演算する。より詳しくは、施工面演算部５０３は、前記少なくとも３つの地上基準点の絶対座標と前記少なくとも３つの距離情報とから、前記少なくとも３つの地上基準点の下方にそれぞれ配置される少なくとも３つの仮想基準点の絶対座標を演算し、当該演算された少なくとも３つの仮想基準点に基づいて前記施工面ＴＳの方程式を演算する。当該施工面ＴＳの演算方法については後記で詳述する。

　判定部５０４は、施工面ＴＳの設定処理のフローにおいて、各種の判定動作を実行する。また、判定部５０４は、施工面演算部５０３によって演算、決定された施工面ＴＳの方程式の確認作業時に、所定の判定処理を実施する。

　記憶部５０５は、施工面ＴＳの設定処理のフローにおいて参照される各種の情報を記憶する。また、記憶部５０５は、あらかじめ各種の閾値情報などを記憶している。更に、記憶部５０５は、前記少なくとも３つの地上基準点において入力部５２が前記配置情報を受け付けることにそれぞれ対応して排土板座標演算部５０２が演算する前記特定部位の絶対座標を、前記少なくとも３つの地上基準点の作業現場における絶対座標としてそれぞれ記憶する。

　出力部５０６（施工面情報出力部）は、施工面演算部５０３によって演算、決定された施工面ＴＳの方程式に関する情報を出力する。

　図５は、本実施形態に係る施工面設定装置１における施工面設定処理のフローチャートである。図６および図７は、図５の施工面設定処理の一部を示すフローチャートである。図８は、本実施形態に係る施工面設定装置１を含むショベル１００の作業現場の斜視図である。図９は、本実施形態に係る施工面設定装置１によって施工面ＴＳが演算される様子を説明するための模式図である。

　図４に示すように、ショベル１００の排土板４１は、左右方向に延びる下端部４１Ｓを有する。また、排土板４１の下端部４１Ｓの左右両端部がそれぞれ排土板左端部４１Ｌおよび排土板右端部４１Ｒと定義される。本実施形態では、作業現場の絶対座標系における施工面ＴＳの位置情報（平面の方程式）を取得するために、排土板４１の排土板左端部４１Ｌが特定部位として機能する。

　図８に示すように、作業現場の一例として、地面ＧＬには３つの丁張りが設けられている。すなわち、地面ＧＬに挿入された第１立板Ｊ１に第１横板Ｋ１が固定され、同様に、第２立板Ｊ２に第２横板Ｋ２が固定され、第３立板Ｊ３に第３横板Ｋ３が固定されている。第１立板Ｊ１、第２立板Ｊ２および第３立板Ｊ３は鉛直方向に延びるように配設され、第１横板Ｋ１、第２横板Ｋ２および第３横板Ｋ３は水平に延びるように配設されている。

　各横板の上面部には、掘削、整地作業によって形成される予定の施工面ＴＳに対応した第１基準点Ｐ１、第２基準点Ｐ２および第３基準点Ｐ３（すべて地上基準点）が予め設定されている。また、第１基準点Ｐ１、第２基準点Ｐ２および第３基準点Ｐ３から施工面ＴＳまでの上下方向における距離である、第１深さＬ１、第２深さＬ２および第３深さＬ３（いずれも距離情報）は作業現場においてあらかじめ既知の値とされている。これらの距離は、たとえば第１横板Ｋ１、第２横板Ｋ２および第３横板Ｋ３の側面にそれぞれ表記されている。なお、第１基準点Ｐ１、第２基準点Ｐ２および第３基準点Ｐ３から、それぞれ第１深さＬ１、第２深さＬ２および第３横板Ｋ３だけ下方に位置する点が、それぞれ、第１仮想点Ｑ１、第２仮想点Ｑ２および第３仮想点Ｑ３（いずれも仮想基準点）と定義される。なお、第１基準点Ｐ１、第２基準点Ｐ２および第３基準点Ｐ３は一直線上に配置されないことが前提とされる。

　図５に示すように、作業現場において作業者が施工面ＴＳの設定処理フローを開始すると、まず、施工面演算ステップが行われる（図５のステップＳ１）。なお、当該ステップＳ１については、後記で詳述する。施工面の演算ステップが終了すると、制御部５０の判定部５０４が施工面演算完了フラグを確認する（ステップＳ０２）。当該施工面演算完了フラグは、ステップＳ０１の施工面演算ステップが完了したか否かを判定するためのフラグであり、ＯＮおよびＯＦＦの間で切り換え可能とされ、記憶部５０５に記憶、更新される。判定部５０４は、ステップＳ０２において施工面演算完了フラグがＯＮの場合（ステップＳ０２でＹＥＳ）、ステップＳ０３に進む。一方、ステップＳ０２において施工面演算完了フラグがＯＦＦの場合（ステップＳ０２でＮＯ）、ステップＳ０１に戻る。ステップＳ０３では、判定部５０４が補正モードスイッチを確認する。当該スイッチは、キャブ２２内に設けられており、ステップＳ０１において演算された施工面ＴＳの方程式を所定の補正フローによって補正するか否かを決定するために設けられており、作業者が必要に応じてＯＮ／ＯＦＦを切換える。ステップＳ０３において補正モードスイッチがＯＮである場合、施工面演算部５０３によって施工面ＴＳの補正演算が実行される。なお、当該補正演算についても後記で詳述する。ステップＳ０３において補正モードスイッチがＯＦＦの場合、または、ステップＳ０４において補正演算が完了した場合、判定部５０４はＭＣ開始スイッチがＯＮか否かを確認する（ステップＳ０５）。当該スイッチは、自動ＭＣ（マシンコントロール）、すなわち施工面ＴＳの施工をショベル１００が自動で行うか否かを決定するためのスイッチでありキャブ２２内に設けられている。ＭＣ開始スイッチがＯＮの場合（ステップＳ０５でＹＥＳ）、演算された施工面ＴＳに基づいて自動ＭＣが実行される（ステップＳ０６）。一方、ＭＣ開始スイッチがＯＦＦの場合（ステップＳ０５でＮＯ）、作業者は自ら施工面ＴＳの施工を実施する意思を持っていると判断され、ステップＳ０１に処理フローは戻るとともに、先のステップＳ０１において演算、決定された施工面ＴＳの方程式、位置情報などが表示部５７に表示される。作業者は当該表示情報を確認することで、施工面ＴＳの位置を認識しながら自ら作業を行うことができる。

　図６を参照して、図５のステップＳ０１の施工面演算ステップについて更に詳述する。施工面演算ステップＳ０１が開始されると、排土板座標演算部５０２が刃先座標演算（ステップＳ１１）を実行する。ここでは、排土板座標演算部５０２が、本体座標検出部５３（ＧＮＳＳ基準局６１、ＧＮＳＳ移動局６２）、本体角度検出部５４および排土板角度検出部５５の検出結果から、刃先すなわち排土板４１の排土板左端部４１Ｌの作業現場における絶対座標（グローバル座標）を演算する。なお、当該演算は、施工面演算ステップＳ０１が実行されている間、所定の時間刻み（たとえば１秒）間隔で、ほぼリアルタイムで実行される。この際、排土板座標演算部５０２は、既知となっているＧＮＳＳ基準局６１の座標とＧＮＳＳからＧＮＳＳ移動局６２の座標ベクトルを取得する。更に、ＧＮＳＳ移動局６２（移動局原点Ｇ１）からドーザ部４０の支持フレーム４２の基端部に位置するフレーム原点Ｇ２および排土板４１の排土板原点Ｇ３までのベクトルを、機械本体１０の緒言長さと各角度センサによって検出される回転角とから演算する。この結果、排土板座標演算部５０２は、排土板４１の排土板左端部４１Ｌの絶対座標を演算することができるため、以後の基準点入力時の各基準点の座標を取得することが可能となる。

　排土板座標演算部５０２によって排土板４１の排土板左端部４１Ｌの絶対座標が演算可能になると、基準情報の受付ステップが開始される（図６のステップＳ１２）。図７を参照して、当該ステップが開始されると、表示部５７に基準点数Ｎの入力要求が表示され、作業者が入力部５２を通じて基準点数Ｎの値を入力する（ステップＳ２１）。当該基準点数Ｎとは、地上に設定された基準点（地上基準点）の数に相当する。図８では、第１基準点Ｐ１、第２基準点Ｐ２および第３基準点Ｐ３が準備されているため、Ｎ＝３が入力される。

　次に、表示部５７に第１基準点Ｐ１（ｎ＝１）の設定指示要求が表示される。そこで、作業者は、ショベル１００のクローラユニット１２およびドーザ部４０を操作することによって、排土板４１の排土板左端部４１Ｌを図８の第１基準点Ｐ１に一致するように配置する。すなわち、排土板４１の排土板左端部４１Ｌ（刃先）が第１基準点Ｐ１（ｎ＝１）に移動する。ここで、作業者は、入力部５２に設けられた不図示の設定指示スイッチを押圧する。この結果、第１基準点Ｐ１の絶対座標を記憶するための設定指示が入力部５２によって受け付けられ（ステップＳ２２）、第１基準点Ｐ１の座標が記憶部５０５に記憶される。この際、排土板座標演算部５０２が演算する排土板左端部４１Ｌの絶対座標が、第１基準点Ｐ１の絶対座標として記憶部５０５に記憶される（ステップＳ２３）。次に、表示部５７に第１仮想点Ｑ１（ｎ＝１）の深さ情報（距離情報）の入力要求が表示される。そこで、作業者は、第１基準点Ｐ１近傍のたとえば第１横板Ｋ１に表示される第１深さＬ１を確認し、入力部５２から第１深さＬ１の値を入力する（ステップＳ２４）。この結果、第１仮想点Ｑ１の深さ情報（第１深さＬ１）が記憶部５０５に記憶される（ステップＳ２５）。次に、判定部５０４は、現在のｎ（＝１）とステップＳ２１で受け付けた基準点数Ｎとの一致性を確認する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６において、ｎ＜Ｎ、すなわちｎ≠Ｎの場合（ステップＳ２６でＮＯ）、現在のｎに１が追加され（ステップＳ２７）、ステップＳ２２以降のステップが繰り返される。

　すなわち、表示部５７には第２基準点Ｐ２（ｎ＝２）の設定指示要求が表示される。そこで、作業者は、ショベル１００のクローラユニット１２およびドーザ部４０を操作することによって、排土板４１の排土板左端部４１Ｌを図８の第２基準点Ｐ２に一致するように配置する。すなわち、排土板４１の排土板左端部４１Ｌ（刃先）が第２基準点Ｐ２（ｎ＝２）に移動する。以下の流れは、ｎ＝１の場合と同様である。

　やがて、ｎ＝３の場合に、ステップＳ２６においてｎ＝Ｎが成立すると（ステップＳ２６でＹＥＳ）、図６のステップＳ１３に進む。上記のような流れによって、第１基準点Ｐ１、第２基準点Ｐ２および第３基準点Ｐ３の作業現場における絶対座標と、第１深さＬ１、第２深さＬ２および第３深さＬ３の値が、それぞれ記憶部５０５に記憶される。

　図６のステップＳ１３では、判定部５０４が、記憶部５０５に上記のような各基準点の絶対座標および深さ情報が格納されているかを判定する。ここで、Ｎ組の基準点の絶対座標および深さ情報がそれぞれ格納されている場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、施工面演算部５０３が目標となる施工面の位置（平面の方程式）を演算する（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１３においてＮ組の基準点の絶対座標および深さ情報が格納されていない場合（ステップＳ１３でＮＯ）、施工面演算部５０３は記憶部５０５に記憶されている施工面演算完了フラグをＯＦＦに更新し、ステップＳ１１以下を繰り返す。

　ステップＳ１４において、施工面演算部５０３は、第１基準点Ｐ１、第２基準点Ｐ２および第３基準点Ｐ３（３つの特定地上基準点）の絶対座標と、第１深さＬ１、第２深さＬ２および第３深さＬ３（３つの特定距離情報）とから、３つの特定地上基準点の下方にそれぞれ配置される第１仮想点Ｑ１、第２仮想点Ｑ２および第３仮想点Ｑ３（３つの特定仮想基準点）の絶対座標を演算する。この際、各基準点の絶対座標のＺ座標から、対応する深さ情報を減算することで、対応する仮想点の絶対座標が演算される。そして、施工面演算部５０３は、当該演算された３つの特定仮想基準点を通る平面の方程式を施工面ＴＳの方程式として演算する。

　図６のステップＳ１４において施工面演算部５０３が、第１仮想点Ｑ１、第２仮想点Ｑ２および第３仮想点Ｑ３に基づいて、施工面ＴＳの方程式を演算する過程を図９を参照して説明する。なお、Ｎ＝３の場合、施工面ＴＳの方程式は、第１仮想点Ｑ１、第２仮想点Ｑ２および第３仮想点Ｑ３のすべてを通る平面の方程式に相当する。

　図９に示すように、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３を通る施工面ＴＳを想定すると、ベクトルＱ１・Ｑ２およびベクトルＱ１・Ｑ３という２つのベクトルの外積をとることで、当該２つのベクトルにそれぞれ直交する法線ベクトル（α、β、γ）が得られる。ここで、施工面ＴＳの方程式をＡＸ＋ＢＹ＋ＣＺ＋Ｄ＝０とすると、上記のα、β、γは、それぞれＡ、Ｂ、Ｃに相当する。したがって、α、β、γを施工面ＴＳの方程式のＡ、Ｂ、Ｃにそれぞれ代入するとともに、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３のうちの一の座標をＸ、Ｙ、Ｚに代入すると、係数Ｄを得ることができる。この結果、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤが既知となり、施工面ＴＳの方程式を得ることができる。なお、施工面ＴＳの方程式の演算は上記に限定されるものではなく、連立方程式による解法などその他の公知の解法を用いることができる。

　図６のステップＳ１４において、施工面演算部５０３が施工面ＴＳの方程式を演算、決定すると、排土板座標演算部５０２は、現在の排土板４１の排土板左端部４１Ｌの絶対座標を演算する（ステップＳ１５）。換言すれば、排土板座標演算部５０２は、施工面ＴＳに対する排土板左端部４１Ｌ（刃先）の相対位置を演算する。そして、施工面演算部５０３は、記憶部５０５の施工面演算完了フラグをＯＮに更新する（ステップＳ１６）。その後、図５のステップＳ０２に進み、前述のようにステップＳ０３～Ｓ０６が実行される。

　次に、図５のステップＳ０４において実行される補正演算処理について説明する。作業者は、ステップＳ０１において演算された施工面ＴＳの位置情報（平面の方程式）が正しいか否かを、換言すれば演算された施工面ＴＳが所定の誤差範囲に含まれているかを確認することができる。一例として、図８に示されるような丁張が、確認用として更にもう１つ作業現場に設定されていると仮定する。この場合、確認用の丁張の横板には、施工面ＴＳに関連付けられた４つ目の基準点（確認用地上基準点）が設けられており、当該４つ目の基準点から施工面ＴＳまでの深さ情報（上下方向における距離）は既知の値として、前記横板に表記されている。

　ここで、図７と同様のフローによって、確認用地上基準点の絶対座標と、深さ情報（距離情報）とが記憶部５０５にそれぞれ記憶される。そして、施工面演算部５０３は、これらの情報から、確認用地上基準点の下方に配置される確認用仮想基準点の絶対座標を演算する。そして、判定部５０４は、前記演算された確認用仮想基準点の絶対座標と、ステップＳ０１において施工面演算部５０３によって演算された前記施工面ＴＳの方程式とに基づいて、施工面ＴＳの方程式が所定の許容範囲内に含まれているか否かを判定する。この際、判定部５０４は、確認用仮想基準点と施工面ＴＳとの距離が予め設定された閾値よりも小さい場合には施工面ＴＳの方程式が所定の許容範囲内に含まれていると判定し、確認用仮想基準点と施工面ＴＳとの距離が予め設定された前記閾値よりも大きい場合には施工面ＴＳの方程式が所定の許容範囲内に含まれていないと判定する。後者の場合、出力部５０６が施工面ＴＳの方程式に異常があることを示す報知情報を表示部５７や報知部５８を用いて作業者に報知してもよい。なお、確認用仮想基準点の座標が（ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ）とすると、施工面ＴＳと確認用仮想基準点との距離ΔＬは、ΔＬ＝（Ａ×ＸＰ＋Ｂ×ＹＰ＋Ｃ×ＺＰ＋Ｄ）／√（Ａ^２＋Ｂ^２＋Ｃ^２）で算出される。

　なお、施工面ＴＳの方程式が所定の許容範囲内に含まれていると判定されると、施工面ＴＳの方程式の補正は不要であるため、図５のステップＳ０４からステップＳ０５に進めばよい。一方、施工面ＴＳの方程式が所定の許容範囲内に含まれていないと判定されると、施工面ＴＳの方程式が所定の演算によって補正される。一例として、ここでは、第１仮想点Ｑ１、第２仮想点Ｑ２、第３仮想点Ｑ３に、上記の確認用仮想基準点を加えた４つの仮想点に基づいて、施工面ＴＳの方程式が再度演算される。ここで、施工面演算部５０３は、４つの仮想点の絶対座標に基づいて公知の平均二乗平面を求め、補正後の施工面ＴＳとする。

　上記の平均二乗平面の算出方法としては、一例として以下のような方法をあげることができる。すなわち、４つの仮想点のそれぞれから施工面ＴＳまでの距離の２乗和が最小になるように施工面ＴＳの方程式を演算する。前述のように施工面ＴＳを示す方程式におけるＸ、Ｙ、Ｚの係数がそれぞれＡ、Ｂ、Ｃと仮定すると、４つの仮想点のそれぞれからの距離の２乗和が最小になるようにこれらＡ、Ｂ、Ｃのパラメータ値を計算する。ここで、４つの仮想点のそれぞれからの距離Ｌｉの２乗和をＦと定義すると、Ｆ＝Σ（Ｌｉ）^２で表される。そして、当該Ｆの両辺を偏微分すると３次元連立方程式が導出され、Ａ、Ｂ、Ｃを求めることができる。なお、Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれを単位ベクトルとするためには、Ａ^２＋Ｂ^２＋Ｃ^２＝１を前提条件とすればよい。上記の方程式の解法には、公知の行列によるＬＵ分解、ラグランジェの未定定数法などを採用することができる。

　なお、上記の４点の仮想点に基づく施工面ＴＳの方程式の決定方法は、補正演算ステップに限定されるものではなく、ステップＳ０１の施工面演算ステップにおいて採用されてもよい。すなわち、ステップＳ０１では、３つの地上基準点および距離情報に基づいて、施工面ＴＳが演算、決定されるものに限定されるものではなく、４つ以上の地上基準点および距離情報に基づいて施工面ＴＳが演算、決定されるものでもよい。この場合、基準点を増加させることで刃先セット時の微妙な設定ミスを打ち消すことが可能となる。

　また、本実施形態では、施工面ＴＳが演算、決定されたのち、作業者がショベル１００の排土板４１によって地面を掘削する前に、施工面ＴＳと排土板４１との位置関係を確認することができる。図１０は、本実施形態に係る施工面設定装置１を含むショベル１００の作業現場の側断面図である。図１１は、本実施形態に係る施工面設定装置１を含むショベル１００の作業現場の斜視図である。

　図１０に示すように、一例として、作業現場においてショベル１００の進行方向後端側（手前側）に、確認用の丁張が配設される。当該丁張は、前後方向に間隔をおいて鉛直方向に配置された第４立板Ｊ４および第５立板Ｊ５と、当該２つの立板に跨るように配設される第４横板Ｋ４および斜板Ｋ５と、を有する。第４横板Ｋ４は水平に配設されており、斜板Ｋ５は施工面ＴＳの後端部に向かって傾斜するように配設されている。なお、第４横板Ｋ４から施工面ＴＳまでの上下方向における距離である第４深さＬ４は既知であり、たとえば第４横板Ｋ４の側面に表記される。このような丁張は従来から作業現場に配設されているものである。作業者や斜板Ｋ５の傾斜を目安として施工面ＴＳへの掘削作業を実施する。なお、前述のように、本発明が適用されていない従来の作業現場では、作業者は施工面ＴＳの位置を認識していない。

　更に、本実施形態では、図１１に示すように、作業現場において施工面ＴＳを囲むように配設された複数の立板Ｊ間に複数の施工面仮想糸ＦＬ（確認用基準部材）が配設される。当該施工面仮想糸ＦＬは、従来の水平に配設される水糸と異なり、施工面ＴＳと平行に配設されており、施工面ＴＳとの距離は既知の第５深さＬ５に設定されている。また、図１１に示される施工面仮想糸ＦＬのうち後端側に配設された施工面仮想糸ＦＬは、平面視でショベル１００の進行方向ＤＳと直交するように配設されている。なお、図１０に示される丁張は、図１１において作業現場の右側の後端部に位置する丁張に相当する。

　前述のフローに基づいて予め施工面ＴＳが演算、決定された状態で、作業者は、ショベル１００を操作し、図１１に示すように進行方向ＤＳの手前側において施工面仮想糸ＦＬに排土板４１の下端部４１Ｓを一致させる。すなわち、排土板４１の排土板左端部４１Ｌおよび排土板右端部４１Ｒが施工面仮想糸ＦＬ上に配置される。この状態で、作業者がキャブ２２内に配置された不図示の施工面ＴＳ確認用スイッチを押圧すると、判定部５０４は排土板４１の排土板左端部４１Ｌおよび排土板右端部４１Ｒと施工面ＴＳとのそれぞれの距離を演算するとともに、当該演算された距離同士の大小関係を比較する。そして、両者の差が予め設定された閾値以下の場合には、先のフローにおいて演算された施工面ＴＳと排土板４１との位置関係が正しく設定されており、図１１に示される状態から作業者がショベル１００を操作し、排土板４１を地中に進入させることで、施工面ＴＳに向かって掘削作業を正確に行うことができる。一方、上記で比較される距離同士の差が前記閾値よりも大きい場合には、排土板４１の配置または施工面ＴＳの位置（方程式）に問題があるため、出力部５０６が当該情報を出力し表示部５７および報知部５８を通じて作業者に報知する。したがって、機械本体１０の走行方向の確認、水平を検出することによる各角度センサ誤差のオフセット処理が可能となる。

　なお、図１１に示される状態から作業者がショベル１００を操作し、排土板４１による掘削作業を実施する場合、本実施形態では、図１０に示すように、排土板４１の施工面ＴＳに対する掘削角度θが演算され、表示部５７に表示される。ステップＳ０１において施工面ＴＳの絶対座標（平面の方程式）が既知であるとともに、排土板座標演算部５０２が排土板４１の排土板右端部４１Ｒおよび排土板左端部４１Ｌの絶対座標を演算することができるため、両者の位置関係に基づいて、図１０の掘削角度θを演算することができる。なお、上記のような排土板４１の排土板左端部４１Ｌおよび排土板右端部４１Ｒを施工面仮想糸ＦＬに沿って配設することによって、ドリフトが乗りやすいヨー角の補正方法として使用することも可能である。

　以上のように、本実施形態によれば、排土板座標演算部５０２は、本体座標検出部５３によって取得された機械本体１０の座標情報（本体座標情報）と、本体角度検出部５４によって取得された機械本体１０の姿勢情報（本体姿勢情報）と、排土板角度検出部５５によって取得された排土板４１の位置情報（作業部材位置情報）とに基づいて、作業現場における排土板４１の排土板左端部４１Ｌ（特定部位）の絶対座標を演算および出力することができる。そして、排土板左端部４１Ｌが各地上基準点に順に配置され、入力部５２がその配置情報を受け付けると、記憶部５０５は排土板座標演算部５０２によって演算される排土板左端部４１Ｌの絶対座標を各地上基準点の絶対座標として記憶することができる。更に、入力部５２（距離情報入力部）は、各地上基準点の施工面ＴＳに対する深さ情報（距離情報）を受け付ける。この結果、施工面演算部５０３は、各地上基準点の絶対座標とこれに対応する距離情報とから作業現場の絶対座標系における施工面ＴＳの方程式を演算することができる。したがって、作業者は、従来から作業現場に設けられていた丁張や水糸などを利用して各地上基準点を設定し、ショベル１００の排土板左端部４１Ｌを当該地上基準点に順に配置するとともに、当該地上基準点から施工面ＴＳまでの距離情報を入力部５２にそれぞれ入力するだけで、作業現場における施工面ＴＳの方程式を容易に得ることができるとともに、出力部５０６によって出力される情報に基づいて、施工面ＴＳの位置を容易に認識することができる。また、作業現場の３Ｄデータのように膨大なデータ量を含む情報を外部から受け取ることや前記情報をあらかじめ記憶部５０５に記憶する必要がなく、施工面設定装置１の複雑化やコストアップを抑制することができる。

　更に、本実施形態では、施工面演算部５０３は、地上基準点の絶対座標と距離情報とから、地上基準点の下方にそれぞれ配置される仮想基準点の絶対座標を演算し、当該演算された仮想基準点に基づいて施工面ＴＳの方程式を演算する。このような構成によれば、施工面演算部５０３は、地中に仮想的に設定される仮想基準点の絶対座標から平面の方程式の演算手法に基づいて施工面ＴＳの方程式を容易に演算することができる。

　また、本実施形態では、施工面演算部５０３は、３つの地上基準点（特定地上基準点）の下方にそれぞれ配置される３つの仮想基準点（特定仮想基準点）の絶対座標を演算し、当該演算された３つの仮想基準点を通る平面の方程式を施工面ＴＳの方程式として演算する。したがって、３つの仮想基準点に基づいて、施工面ＴＳの方程式を容易かつ短時間で演算することができる。

　一方、前述のように、施工面演算部５０３は、４つの仮想基準点（特定仮想基準点）の絶対座標を演算し、当該演算された４つの仮想基準点に基づく最小二乗平面の方程式を施工面ＴＳの方程式として演算するものでもよい。このような構成によれば、４つの仮想基準点に基づいて、施工面ＴＳの方程式をより高い精度で演算することができる。なお、５つ以上の地上基準点（仮想基準点）に基づいて、施工面ＴＳの位置情報（平面の方程式）が演算、決定されるものでもよい。

　更に、本実施形態では、前記施工面演算部は、少なくとも１つの確認用地上基準点の絶対座標と少なくとも１つの確認用距離情報とから、少なくとも１つの確認用地上基準点の下方に配置される少なくとも１つの確認用仮想基準点の絶対座標を演算することが可能である。また、判定部５０４は、当該演算された確認用仮想基準点の絶対座標と施工面演算部５０３によって演算された施工面ＴＳの方程式とに基づいて、施工面ＴＳの方程式が所定の許容範囲内に含まれているか否かを判定する。このような構成によれば、作業者がショベル１００の排土板左端部４１Ｌを確認用地上基準点に配置するとともに、確認用距離情報を入力部５２に入力するだけで、判定部５０４が、先に演算された施工面ＴＳの方程式と確認用仮想基準点の絶対座標とに基づいて施工面ＴＳの方程式の精度を判定することができる。したがって、誤って演算された施工面ＴＳの方程式に基づいて、作業現場において掘削および整地作業のミスが発生することを防止することができる。また、作業者は、演算された施工面の方程式の精度を充分に確認した上で、現場作業に着手することができる。

　また、本実施形態では、本体角度検出部５４は、キャブ２２上の本体基準点を基準とする機械本体１０のリフト角、ピッチ角およびヨー角を、機械本体１０の姿勢情報としてそれぞれ検出および出力する本体角度センサを含む。また、本体座標検出部５３は、全球測位衛星システムに基づいて機械本体１０の座標情報を取得する。このような構成によれば、ショベル１００の周囲に遮蔽物がある環境においても、機械本体１０の位置情報および姿勢情報を検出することが可能となる。

　また、本実施形態では、表示部５７に表示される情報によって、作業者が施工面ＴＳの位置を容易に認識することができるとともに、表示部に表示される情報によって施工面ＴＳと排土板４１との相対位置関係を認識しながら作業を精度よく行うことができる。

　更に、本実施形態では、各地上基準点の絶対座標を演算するための基準として、ショベル１００のドーザ部４０の排土板４１が用いられている。このような構成によれば、作業者は、ショベル１００を操作して排土板４１を各地上基準点に配置することで、施工面ＴＳの方程式、位置情報を容易に認識することができる。特に、アタッチメント３０と比較して予め低い位置に配置されたドーザ部４０の排土板４１を用いる場合、作業現場に配設する地上基準点（丁張など）も低い位置に配置することが可能であるため、地上基準点を設定するために配設する部材の高さを抑えることができる。

　更に、本実施形態では、排土板角度検出部５５は、排土板４１の位置情報（作業部材位置情報）として、排土板４１のリフト回転軸Ｆ１回りのリフト角を検出および出力することが可能な排土板角度センサを含む。このような構成によれば、作業者はクローラユニット１２の走行に加え、排土板４１のリフト角を調整することで、ショベル１００の排土板４１を各地上基準点に容易に配置することができる。

　また、本実施形態では、上記の排土板角度センサは、排土板４１の位置情報として、排土板４１のチルト回転軸Ｆ３回りのチルト角を更に検出および出力することが可能である。このような構成によれば、排土板角度センサが排土板４１のチルト角を検出することができるため、作業者はクローラユニット１２の走行およびリフト角の調整に加え、排土板４１のチルト角を調整することで、ショベル１００の排土板４１を地上基準点に容易に配置することができる。なお、排土板角度センサは、排土板４１のアングル回転軸Ｆ２回りのアングル角を検出および出力可能であるため、作業者は排土板４１を水平方向に対して傾斜させることができる。したがって、図１１のように、地上において傾斜して配置された施工面仮想糸ＦＬに沿って排土板４１を配置し、施工面ＴＳの確認作業を行うことも可能である。

　なお、本実施形態では、前述のようなフローによって、作業現場において作業者は施工面ＴＳの位置を認識することができる。すなわち、本実施形態に係る、作業現場における施工面認識方法は、作業現場における施工面認識方法であって、地上を走行可能な走行部を含む機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持され地面を掘削することが可能な作業部材とを有する作業機械と、上記の何れか１に記載の作業機械の作業補助装置とをそれぞれ準備することと、少なくとも前記走行部の走行に応じて、前記施工面に関連付けられた前記少なくとも３つの地上基準点に前記作業部材の前記特定部位を順に配置し、各地上基準点に対応して前記特定部位座標演算部が演算する前記特定部位の絶対座標を、各地上基準点の絶対座標として前記記憶部にそれぞれ記憶することと、前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報を前記距離情報入力部に入力することと、前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、前記距離情報入力部に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、前記作業現場の絶対座標系における前記施工面の方程式を演算することと、前記施工面演算部によって演算された前記施工面の方程式に関する情報を出力し、当該出力された情報に基づいて、前記作業現場における前記施工面の位置を作業者に認識させることと、を備える。

　このような方法によれば、作業者は、従来から作業現場に設けられていた丁張や水糸などを利用して各地上基準点を設定し、作業機械の特定部位を当該地上基準点に順に配置するとともに、当該地上基準点から施工面までの距離情報を距離情報入力部にそれぞれ入力するだけで、作業現場における施工面の方程式を容易に得ることができるとともに、施工面情報出力部によって出力される情報に基づいて施工面の位置情報を容易に認識することができる。また、作業現場の３Ｄデータのように膨大なデータ量を含む情報を外部から受け取ることや前記情報をあらかじめ記憶部に記憶する必要がなく、作業補助装置の複雑化やコストアップを抑制することができる。

　また、本実施形態に係る、作業現場における施工面認識方法は、作業現場における施工面認識方法であって、地上を走行可能な走行部を含む機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持され地面を掘削することが可能な作業部材とを有する作業機械と、上記の何れか１に記載の作業機械の作業補助装置とをそれぞれ準備することと、少なくとも前記走行部の走行に応じて、前記施工面に関連付けられた前記少なくとも３つの地上基準点に前記作業部材の前記特定部位を順に配置し、各地上基準点に対応して前記特定部位座標演算部が演算する前記特定部位の絶対座標を、各地上基準点の絶対座標として前記記憶部にそれぞれ記憶することと、前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報を前記距離情報入力部に入力することと、前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、前記距離情報入力部に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、前記作業現場の絶対座標系における前記施工面の方程式を演算することと、前記施工面演算部によって演算された前記施工面の方程式に関する情報を出力し、当該出力された情報に基づいて、作業者に前記作業現場における前記施工面の位置を認識させることと、前記施工面と平行かつ平面視で前記作業機械の前記走行部の走行方向と直交する直線部分を含む確認用基準部材を前記作業現場に配設することと、前記作業機械を操作し、前記排土板のうち左右方向に延びる下端部を前記確認用基準部材の前記直線部分に揃えることと、前記排土板の前記下端部の左右両端部と前記施工面との距離を互いに比較することで、前記施工面の方程式が所定の許容範囲に含まれているか否かを確認することと、を備える。

　このような方法によれば、作業者が排土板を確認用基準部材に揃えた上で、排土板の左右両端部と施工面との距離が所定の誤差範囲内で互いに等しい場合には、排土板と施工面とが互いに平行に配置されているため、そのまま排土板を地中に進入させることで、施工面までの掘削を安定して行うことができる。

　以上、本発明に係る施工面設定装置１およびこれを備えたショベル１００、ならびに作業現場における施工面認識方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、下記のような変形例が可能である。

　（１）上記の実施形態では、排土板４１の排土板左端部４１Ｌを特定部位としたが、特定部位は、排土板右端部４１Ｒでもよいし、排土板４１の中央部であってもよい。また、排土板４１の代わりに、アタッチメント３０の特定部位（たとえば先端のバケットの一部）に基づいて、各基準点の絶対座標が演算されてもよい。

　（２）また、機械本体１０の特定部位による地上基準位置の指定に代えて、ＧＮＳＳ移動局６２を記憶したい位置に配置した状態で、作業者が入力部５２から直接座標を入力するものでもよい。この場合、作業者がキャブ２２内に配置された不図示の記憶指示スイッチを押し、その時のＧＮＳＳ移動局６２の座標が制御部５０に送信されればよい。

　（３）また、地上基準点が設定される場所は、丁張りの立板の頂部、横板の上面部、横板の下面部、横板上に描かれた基準線、丁張り間に引かれた水糸など、作業現場において施工面ＴＳ（仮想基準点）からの高さが既知であるものであればよく、作業者が当該地上基準点に排土板４１の特定部位を合わせることにより、より分かりやすい位置指定を行うことが可能となる。特に、地上基準点は、キャブ２２内の作業者から見えやすい位置に配置されることが望ましい。

　（４）また、地上基準点は施工面ＴＳの上方周辺に限られず、施工領域外に配置されてもよい、施工領域外に設置した丁張りを基準点とすることで従来と同様の丁張りのみで施工面ＴＳを演算、決定することが可能となり、作業現場の地形などを示す膨大な３次元形状データが不要となる。

　（５）また、上記の実施形態では、本体座標検出部５３が、ＧＮＳＳ基準局６１と、ＧＮＳＳ移動局６２と、を有する態様にて説明したが、本体座標検出部５３は、トータルステーションを利用して、予め機械本体１０に設けられた本体基準点の作業現場における絶対座標に関する情報である本体座標情報を取得する態様でもよい。一例として、ＧＮＳＳ基準局６１の代わりに、距離および角度を測定可能なカメラを備えた親機が作業現場に設置される一方、ＧＮＳＳ移動局６２の代わりに、前記カメラによって撮影されるプリズムを含む子機がショベル１００に装着される。このような構成によれば、本体座標情報を精度よく検出することができるとともに、トンネル内などのように上空が遮蔽された作業現場においても、本体座標情報を検出することができる。

　（６）更に、上記の実施形態では、図３に示すように、ＧＮＳＳ移動局６２によって設定される原点Ｇ１、ｘ１軸、ｙ１軸、ｚ１軸を基準とした機械本体１０の座標に対して、排土板角度検出部５５によって検出される原点Ｇ３、ｘ３軸、ｙ３軸、ｚ３軸に基づく排土板４１の相対的な位置情報によって、ドーザ部４０（排土板４１）の機械本体１０に対する相対位置に関する情報である作業部材位置情報が取得される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図３に示すように、ドーザ部４０の基端部に原点Ｇ２、ｘ２軸、ｙ２軸、ｚ２軸に基づく中継点が設定され、当該中継点を介して、ドーザ部４０（排土板４１）の機械本体１０に対する相対位置に関する情報である作業部材位置情報が取得される態様でもよい。また、前記ドーザ部４０の基端部にＧＮＳＳ移動局６２が直接配置されてもよい。

　上記の点を踏まえて導き出された、本発明の一の局面に係る作業機械の作業補助装置は、地上を走行可能な走行部を含む機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持され地面を掘削することが可能な作業部材とを有する作業機械を用いて作業現場において所定の施工面を形成する作業を補助することが可能な作業機械の作業補助装置であって、予め前記機械本体に設けられた本体基準点の前記作業現場における絶対座標に関する情報である本体座標情報を取得することが可能な本体座標情報取得部と、前記本体基準点を基準とする前記機械本体の姿勢に関する情報である本体姿勢情報を取得することが可能な本体姿勢情報取得部と、前記作業部材の前記機械本体に対する相対位置に関する情報である作業部材位置情報を取得することが可能な作業部材位置情報取得部と、前記本体座標情報取得部によって取得された前記本体座標情報と、前記本体姿勢情報取得部によって取得された前記本体姿勢情報と、前記作業部材位置情報取得部によって取得された前記作業部材位置情報とに基づいて、前記作業現場における前記作業部材の特定部位の絶対座標を演算および出力することが可能な特定部位座標演算部と、前記施工面に関連付けられた少なくとも３つの地上基準点に少なくとも前記走行部の走行に応じて前記作業部材の前記特定部位が配置されたことを示す情報である配置情報をそれぞれ受け付けることが可能な配置情報受付部と、前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれにおいて前記配置情報受付部が前記配置情報を受け付けることに対応して前記特定部位座標演算部が演算する前記特定部位の絶対座標を、前記少なくとも３つの地上基準点の前記作業現場における絶対座標としてそれぞれ記憶する、記憶部と、前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報の入力を受け付けることが可能な距離情報入力部と、前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、前記距離情報入力部に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、前記作業現場の絶対座標系における前記施工面の方程式を演算する施工面演算部と、前記施工面演算部によって演算された前記施工面の方程式に関する情報を出力する施工面情報出力部と、を備える。

　本構成によれば、施工面演算部が、各地上基準点の絶対座標とこれに対応する距離情報とから作業現場の絶対座標系における施工面の方程式を演算することができる。したがって、作業者は、各地上基準点を設定し作業機械を操作してその特定部位を当該地上基準点に順に配置するとともに、当該地上基準点から施工面までの距離情報を距離情報入力部にそれぞれ入力するだけで、作業現場における施工面の方程式を容易に得ることができるとともに、施工面情報出力部によって出力される情報に基づいて施工面の位置を容易に認識することができる。また、作業現場の３Ｄデータのように膨大なデータ量を含む情報を外部から受け取ることや前記情報をあらかじめ記憶部に記憶する必要がなく、作業補助装置の複雑化やコストアップを抑制することができる。なお、作業者は、従来から作業現場に設けられていた丁張や水糸などを利用して地上基準点を設定してもよい。

　上記の構成において、前記施工面演算部は、前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と前記少なくとも３つの距離情報とから、前記少なくとも３つの地上基準点の下方にそれぞれ配置される少なくとも３つの仮想基準点の絶対座標を演算し、当該演算された少なくとも３つの仮想基準点に基づいて前記施工面の方程式を演算することが望ましい。

　本構成によれば、施工面演算部は、地中に仮想的に設定される３つ以上の仮想基準点の絶対座標から平面の方程式の演算手法に基づいて施工面の方程式を容易に演算することができる。

　上記の構成において、前記少なくとも３つの地上基準点は、３つの特定地上基準点を含み、前記距離情報入力部は、前記３つの特定地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、３つの特定距離情報の入力を受け付け、前記施工面演算部は、前記３つの特定地上基準点の前記絶対座標と前記３つの特定距離情報とから、前記３つの特定地上基準点の下方にそれぞれ配置される３つの特定仮想基準点の絶対座標を演算し、当該演算された３つの特定仮想基準点を通る平面の方程式を前記施工面の方程式として演算することが望ましい。

　本構成によれば、３つの特定仮想基準点に基づいて、施工面の方程式を容易かつ短時間で演算することができる。

　上記の構成において、前記少なくとも３つの地上基準点は、少なくとも４つの特定地上基準点を含み、前記距離情報入力部は、前記少なくとも４つの特定地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも４つの特定距離情報の入力を受け付け、前記施工面演算部は、前記少なくとも４つの特定地上基準点の前記絶対座標と前記少なくとも４つの特定距離情報とから、前記少なくとも４つの特定地上基準点の下方にそれぞれ配置される少なくとも４つの特定仮想基準点の絶対座標を演算し、当該演算された少なくとも４つの特定仮想基準点に基づく最小二乗平面の方程式を前記施工面の方程式として演算するものでもよい。

　本構成によれば、４つ以上の特定仮想基準点に基づいて、施工面の方程式をより高い精度で演算することができる。

　上記の構成において、前記配置情報受付部は、前記施工面に関連付けられた少なくとも１つの確認用地上基準点に少なくとも前記走行部の走行に応じて前記特定部位が配置されたことを示す確認用配置情報を受け付けることが更に可能であり、前記記憶部は、前記確認用配置情報を受け付けることに対応して、前記特定部位座標演算部によって演算される前記特定部位の絶対座標を、前記少なくとも１つの確認用地上基準点の前記作業現場における絶対座標として記憶することが可能であり、距離情報入力部は、前記少なくとも１つの確認用地上基準点から前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも１つの確認用距離情報の入力を受け付けることが可能であり、前記施工面演算部は、前記少なくとも１つの確認用地上基準点の前記絶対座標と前記少なくとも１つの確認用距離情報とから、前記少なくとも１つの確認用地上基準点の下方に配置される少なくとも１つの確認用仮想基準点の絶対座標を演算することが可能であり、当該演算された確認用仮想基準点の絶対座標と予め前記施工面演算部によって演算された前記施工面の方程式とに基づいて、前記施工面の方程式が所定の許容範囲内に含まれているか否かを判定する判定部を更に備えることが望ましい。

　本構成によれば、作業者が作業機械の特定部位を確認用地上基準点に配置するとともに、確認用距離情報を距離情報入力部に入力するだけで、判定部が、先に演算された施工面の方程式と確認用仮想基準点の絶対座標とに基づいて施工面の方程式の精度を判定することができる。このため、作業者は、演算された施工面の方程式の精度を充分に確認した上で、現場作業に着手することができる。

　上記の構成において、前記本体姿勢情報取得部は、前記本体基準点を基準とする前記機械本体のリフト角、ピッチ角およびヨー角を前記本体姿勢情報としてそれぞれ検出および出力する本体角度センサを含むことが望ましい。また、前記本体座標情報取得部は、全球測位衛星システムまたはトータルステーションに基づいて前記本体座標情報を取得することが望ましい。

　また、上記の構成において、前記施工面情報出力部から出力された前記施工面の方程式に関する情報を表示することが可能な表示部を更に備えることが望ましい。

　本構成によれば、表示部に表示される情報によって、作業者が施工面の位置を容易に認識することができる。

　上記の構成において、前記表示部は、前記特定部位座標演算部から出力された前記特定部位の絶対座標に基づいて、前記施工面と前記特定部位との相対位置に関する情報を更に表示することが可能であることが望ましい。

　本構成によれば、作業者は、表示部に表示される情報によって施工面と作業部材との相対位置関係を認識しながら、作業を精度よく行うことができる。

　上記の構成において、前記作業機械の前記作業部材は、排土板と当該排土板を支持するとともに左右方向に延びるリフト回転中心軸回りに揺動可能なように前記機械本体に支持された排土板支持部と、を有し、前記特定部位座標演算部は、前記作業現場における前記作業部材の特定部位として、前記排土板の特定部位の絶対座標を演算および出力することが可能であることが望ましい。

　本構成によれば、作業者は、作業機械を操作して排土板を各地上基準点に配置することで、施工面の位置を容易に認識することができる。

　上記の構成において、前記作業部材位置情報取得部は、前記作業部材位置情報として、前記排土板の前記リフト回転中心軸回りのリフト角を検出および出力することが可能な排土板角度センサを含むことが望ましい。

　本構成によれば、作業部材位置情報取得部が排土板角度センサを有しているため、作業者は走行部の走行に加え、排土板のリフト角を調整することで作業機械の排土板を地上基準点に容易に配置することができる。

　上記の構成において、前記作業部材の前記排土板は、左右方向に延びるチルト回転中心軸周りに揺動可能なように前記排土板支持部に支持されており、前記排土板角度センサは、前記作業部材位置情報として、前記排土板の前記チルト回転中心軸回りのチルト角を更に検出および出力することが可能であることが望ましい。

　本構成によれば、排土板角度センサが排土板のチルト角を検出することができるため、作業者は走行部の走行およびリフト角の調整に加え、排土板のチルト角を調整することで、作業機械の排土板を地上基準点に容易に配置することができる。

　本発明の他の局面に係る作業現場における施工面認識方法は、作業現場における施工面認識方法であって、地上を走行可能な走行部を含む機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持され地面を掘削することが可能な作業部材とを有する作業機械と、上記の何れか１に記載の作業機械の作業補助装置とをそれぞれ準備することと、少なくとも前記走行部の走行に応じて、前記施工面に関連付けられた前記少なくとも３つの地上基準点に前記作業部材の前記特定部位を順に配置し、各地上基準点に対応して前記特定部位座標演算部が演算する前記特定部位の絶対座標を、各地上基準点の絶対座標として前記記憶部にそれぞれ記憶することと、前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報を前記距離情報入力部にそれぞれ入力することと、前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、前記距離情報入力部に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、前記作業現場の絶対座標系における前記施工面の方程式を演算することと、前記演算した前記施工面の方程式に関する情報を出力し、当該出力された情報に基づいて、前記作業現場における前記施工面の位置を作業者に認識させることと、を備える。

　本方法によれば、作業者は、各地上基準点を設定し作業機械の特定部位を当該地上基準点に順に配置するとともに、当該地上基準点から施工面までの距離情報を距離情報入力部にそれぞれ入力するだけで、作業現場における施工面の方程式を容易に得ることができるとともに、施工面情報出力部によって出力される情報に基づいて施工面の位置情報を容易に認識することができる。また、作業現場の３Ｄデータのように膨大なデータ量を含む情報を外部から受け取ることや前記情報をあらかじめ記憶部に記憶する必要がなく、作業補助装置の複雑化やコストアップを抑制することができる。

　また、本発明の他の局面に係る作業現場における施工面認識方法は、作業現場における施工面認識方法であって、地上を走行可能な走行部を含む機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持され地面を掘削することが可能な作業部材とを有する作業機械と、上記の何れか１に記載の作業機械の作業補助装置とをそれぞれ準備することと、少なくとも前記走行部の走行に応じて、前記施工面に関連付けられた前記少なくとも３つの地上基準点に前記作業部材の前記特定部位を順に配置し、各地上基準点に対応して前記特定部位座標演算部が演算する前記特定部位の絶対座標を、各地上基準点の絶対座標として前記記憶部にそれぞれ記憶することと、前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報を前記距離情報入力部にそれぞれ入力することと、前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、前記距離情報入力部に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、前記作業現場の絶対座標系における前記施工面の方程式を演算することと、前記演算した前記施工面の方程式に関する情報を出力し、当該出力された情報に基づいて、作業者に前記作業現場における前記施工面の位置を認識させることと、前記施工面と平行かつ平面視で前記作業機械の前記走行部の走行方向と直交する直線部分を含む確認用基準部材を前記作業現場に配設することと、前記作業機械を操作し、前記排土板のうち左右方向に延びる下端部を前記確認用基準部材の前記直線部分に揃えることと、前記排土板の前記下端部の左右両端部と前記施工面との距離を互いに比較することで、前記演算された施工面の方程式が所定の許容範囲に含まれているか否かを確認することと、を備える。

　本方法によれば、作業者が排土板を確認用基準部材に揃えるだけで、排土板と施工面との相対位置関係から施工面の方程式の精度を確認することができる。そして、排土板の左右両端部と施工面との距離が所定の誤差範囲内で互いに等しい場合には、そのまま排土板を地中に進入させることで、施工面までの掘削を安定して行うことができる。

　本発明によれば、作業現場に応じた３Ｄデータの外部からの受け取りや前もっての記憶を要することなく、作業者が施工面を容易に認識することを可能とする作業機械の作業補助装置および作業現場における施工面認識方法が提供される。

Claims

　地上を走行可能な走行部を含む機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持され地面を掘削することが可能な作業部材とを有する作業機械を用いて作業現場において所定の施工面を形成する作業を補助することが可能な作業機械の作業補助装置であって、
　予め前記機械本体に設けられた本体基準点の前記作業現場における絶対座標に関する情報である本体座標情報を取得することが可能な本体座標情報取得部と、
　前記本体基準点を基準とする前記機械本体の姿勢に関する情報である本体姿勢情報を取得することが可能な本体姿勢情報取得部と、
　前記作業部材の前記機械本体に対する相対位置に関する情報である作業部材位置情報を取得することが可能な作業部材位置情報取得部と、
　前記本体座標情報取得部によって取得された前記本体座標情報と、前記本体姿勢情報取得部によって取得された前記本体姿勢情報と、前記作業部材位置情報取得部によって取得された前記作業部材位置情報とに基づいて、前記作業現場における前記作業部材の特定部位の絶対座標を演算および出力することが可能な特定部位座標演算部と、
　前記施工面に関連付けられた少なくとも３つの地上基準点に少なくとも前記走行部の走行に応じて前記作業部材の前記特定部位が配置されたことを示す情報である配置情報をそれぞれ受け付けることが可能な配置情報受付部と、
　前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれにおいて前記配置情報受付部が前記配置情報を受け付けることに対応して前記特定部位座標演算部が演算する前記特定部位の絶対座標を、前記少なくとも３つの地上基準点の前記作業現場における絶対座標としてそれぞれ記憶する、記憶部と、
　前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報の入力を受け付けることが可能な距離情報入力部と、
　前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、前記距離情報入力部に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、前記作業現場の絶対座標系における前記施工面の方程式を演算する施工面演算部と、
　前記施工面演算部によって演算された前記施工面の方程式に関する情報を出力する施工面情報出力部と、
　を備える、作業機械の作業補助装置。
請求項１に記載の作業機械の作業補助装置であって、
　前記施工面演算部は、前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と前記少なくとも３つの距離情報とから前記少なくとも３つの地上基準点の下方にそれぞれ配置される少なくとも３つの仮想基準点の絶対座標を演算し、当該演算された少なくとも３つの仮想基準点に基づいて前記施工面の方程式を演算する、作業機械の作業補助装置。
請求項２に記載の作業機械の作業補助装置であって、
　前記少なくとも３つの地上基準点は、３つの特定地上基準点を含み、
　前記距離情報入力部は、前記３つの特定地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、３つの特定距離情報の入力を受け付け、
　前記施工面演算部は、前記３つの特定地上基準点の前記絶対座標と前記３つの特定距離情報とから、前記３つの特定地上基準点の下方にそれぞれ配置される３つの特定仮想基準点の絶対座標を演算し、当該演算された３つの特定仮想基準点を通る平面の方程式を前記施工面の方程式として演算する、作業機械の作業補助装置。
請求項２に記載の作業機械の作業補助装置であって、
　前記少なくとも３つの地上基準点は、少なくとも４つの特定地上基準点を含み、
　前記距離情報入力部は、前記少なくとも４つの特定地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも４つの特定距離情報の入力を受け付け、
　前記施工面演算部は、前記少なくとも４つの特定地上基準点の前記絶対座標と前記少なくとも４つの特定距離情報とから、前記少なくとも４つの特定地上基準点の下方にそれぞれ配置される少なくとも４つの特定仮想基準点の絶対座標を演算し、当該演算された少なくとも４つの特定仮想基準点に基づく最小二乗平面の方程式を前記施工面の方程式として演算する、作業機械の作業補助装置。
請求項１乃至４の何れか１項に記載の作業機械の作業補助装置であって、
　前記配置情報受付部は、前記施工面に関連付けられた少なくとも１つの確認用地上基準点に少なくとも前記走行部の走行に応じて前記特定部位が配置されたことを示す確認用配置情報を受け付けることが更に可能であり、
　前記記憶部は、前記配置情報受付部が前記確認用配置情報を受け付けることに対応して、前記特定部位座標演算部によって演算される前記特定部位の絶対座標を前記少なくとも１つの確認用地上基準点の前記作業現場における絶対座標として記憶することが可能であり、
　距離情報入力部は、前記少なくとも１つの確認用地上基準点から前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも１つの確認用距離情報の入力を受け付けることが可能であり、
　前記施工面演算部は、前記少なくとも１つの確認用地上基準点の前記絶対座標と前記少なくとも１つの確認用距離情報とから、前記少なくとも１つの確認用地上基準点の下方に配置される少なくとも１つの確認用仮想基準点の絶対座標を演算することが可能であり、
　前記演算された確認用仮想基準点の絶対座標と予め前記施工面演算部によって演算された前記施工面の方程式とに基づいて、前記施工面の方程式が所定の許容範囲内に含まれているか否かを判定する判定部を更に備える、作業機械の作業補助装置。
請求項１に記載の作業機械の作業補助装置であって、
　前記本体姿勢情報取得部は、前記本体基準点を基準とする前記機械本体のリフト角、ピッチ角およびヨー角を前記本体姿勢情報としてそれぞれ検出および出力する本体角度センサを含む、作業機械の作業補助装置。
請求項１に記載の作業機械の作業補助装置であって、
　前記本体座標情報取得部は、全球測位衛星システムまたはトータルステーションに基づいて前記本体座標情報を取得する、作業機械の作業補助装置。
請求項１に記載の作業機械の作業補助装置であって、
　前記施工面情報出力部から出力された前記施工面の方程式に関する情報を表示することが可能な表示部を更に備える、作業機械の作業補助装置。
請求項８に記載の作業機械の作業補助装置であって、
　前記表示部は、前記特定部位座標演算部から出力された前記特定部位の絶対座標に基づいて前記施工面と前記特定部位との相対位置に関する情報を更に表示することが可能である、作業機械の作業補助装置。
請求項１に記載の作業機械の作業補助装置であって、
　前記作業機械の前記作業部材は、排土板と当該排土板を支持するとともに左右方向に延びるリフト回転中心軸回りに揺動可能なように前記機械本体に支持された排土板支持部と、を有し、
　前記特定部位座標演算部は、前記作業現場における前記作業部材の特定部位として前記排土板の特定部位の絶対座標を演算および出力することが可能である、作業機械の作業補助装置。
請求項１０に記載の作業機械の作業補助装置であって、
　前記作業部材位置情報取得部は、前記作業部材位置情報として前記排土板の前記リフト回転中心軸回りのリフト角を検出および出力することが可能な排土板角度センサを含む、作業機械の作業補助装置。
請求項１１に記載の作業機械の作業補助装置であって、
　前記作業部材の前記排土板は、左右方向に延びるチルト回転中心軸周りに揺動可能なように前記排土板支持部に支持されており、
　前記排土板角度センサは、前記作業部材位置情報として前記排土板の前記チルト回転中心軸回りのチルト角を更に検出および出力することが可能である、作業機械の作業補助装置。
　作業現場における施工面認識方法であって、
　地上を走行可能な走行部を含む機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持され地面を掘削することが可能な作業部材とを有する作業機械と、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の作業機械の作業補助装置とをそれぞれ準備することと、
　少なくとも前記走行部の走行に応じて、前記施工面に関連付けられた前記少なくとも３つの地上基準点に前記作業部材の前記特定部位を順に配置し、各地上基準点に対応して前記特定部位座標演算部が演算する前記特定部位の絶対座標を各地上基準点の絶対座標として前記記憶部にそれぞれ記憶することと、
　前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報を前記距離情報入力部にそれぞれ入力することと、
　前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、前記距離情報入力部に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、前記作業現場の絶対座標系における前記施工面の方程式を演算することと、
　前記演算した前記施工面の方程式に関する情報を出力し、当該出力された情報に基づいて前記作業現場における前記施工面の位置を作業者に認識させることと、
　を備える、作業現場における施工面認識方法。
　作業現場における施工面認識方法であって、
　地上を走行可能な走行部を含む機械本体と前記機械本体に対して相対移動可能なように前記機械本体に支持され地面を掘削することが可能な作業部材とを有する作業機械と、請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の作業機械の作業補助装置とをそれぞれ準備することと、
　少なくとも前記走行部の走行に応じて、前記施工面に関連付けられた前記少なくとも３つの地上基準点に前記作業部材の前記特定部位を順に配置し、各地上基準点に対応して前記特定部位座標演算部が演算する前記特定部位の絶対座標を各地上基準点の絶対座標として前記記憶部にそれぞれ記憶することと、
　前記少なくとも３つの地上基準点のそれぞれから前記施工面までの上下方向における距離に関する情報である、少なくとも３つの距離情報を前記距離情報入力部にそれぞれ入力することと、
　前記記憶部に記憶された前記少なくとも３つの地上基準点の前記絶対座標と、前記距離情報入力部に入力された前記少なくとも３つの距離情報とから、前記作業現場の絶対座標系における前記施工面の方程式を演算することと、
　前記演算した前記施工面の方程式に関する情報を出力し、当該出力された情報に基づいて、作業者に前記作業現場における前記施工面の位置を認識させることと、
　前記施工面と平行かつ平面視で前記作業機械の前記走行部の走行方向と直交する直線部分を含む確認用基準部材を前記作業現場に配設することと、
　前記作業機械を操作し前記排土板のうち左右方向に延びる下端部を前記確認用基準部材の前記直線部分に揃えることと、
　前記排土板の前記下端部の左右両端部と前記施工面との距離を互いに比較することで、前記演算された施工面の方程式が所定の許容範囲に含まれているか否かを確認することと、
　を備える、作業現場における施工面認識方法。