挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)、挖掘機(jī)械及挖掘機(jī)械的顯示用計(jì)算機(jī)程序的制作方法
【專利摘要】挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)(101)包括：車輛狀態(tài)檢測(cè)部，其檢測(cè)與作為挖掘機(jī)械的液壓挖掘機(jī)(100)的當(dāng)前位置及姿態(tài)相關(guān)的信息；存儲(chǔ)部(43)，其至少存儲(chǔ)表示作業(yè)對(duì)象的目標(biāo)形狀的目標(biāo)面的位置信息；鏟斗傾斜檢測(cè)部，其檢測(cè)鏟斗的傾斜角度；處理部(44)，其根據(jù)基于鏟斗的傾斜角度以及與液壓挖掘機(jī)(100)的當(dāng)前位置及姿態(tài)相關(guān)的信息而求出的鏟斗的刀尖的位置，求出刀尖與目標(biāo)面所成的角度作為刀尖傾斜角度，并基于得到的刀尖傾斜角度而將表示與鏟斗的姿態(tài)相關(guān)的信息的姿態(tài)信息顯示在顯示部(42)的畫面上。
【專利說(shuō)明】挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)、挖掘機(jī)械及挖掘機(jī)械的顯示用計(jì)算機(jī)程序
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)及具備該顯示系統(tǒng)的挖掘機(jī)械以及在挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)中使用的挖掘機(jī)械的顯示用計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，液壓挖掘機(jī)通過(guò)操作員對(duì)操作桿進(jìn)行操作，來(lái)驅(qū)動(dòng)包含鏟斗的作業(yè)機(jī)。此時(shí)，在挖掘規(guī)定斜度的傾斜面或規(guī) 定深度的槽等時(shí)，操作員僅通過(guò)目視觀察作業(yè)機(jī)的動(dòng)作，難以判斷是否按照目標(biāo)的形狀那樣準(zhǔn)確地進(jìn)行挖掘。而且，操作員為了能夠按照目標(biāo)形狀那樣高效率地準(zhǔn)確挖掘上述規(guī)定斜度的傾斜面需要熟練。因此，例如，存在一種將位于作業(yè)機(jī)的前端的鏟斗的位置信息顯示于顯示裝置，而對(duì)操作員進(jìn)行輔助的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)I)。
[0003]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0004]【專利文獻(xiàn)】
[0005]【專利文獻(xiàn)1】國(guó)際公開第2002/040783號(hào)說(shuō)明書
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]【發(fā)明要解決的課題】
[0007]然而，作為向液壓挖掘機(jī)的作業(yè)機(jī)安裝的鏟斗，已知有向液壓挖掘機(jī)的前后方向或上下方向(參照?qǐng)D1所示的箭頭SW)能夠擺動(dòng)的鏟斗。這種鏟斗被稱為所謂傾轉(zhuǎn)鏟斗，以處于與作業(yè)機(jī)的動(dòng)臂及斗桿轉(zhuǎn)動(dòng)的軸平行的位置關(guān)系的鏟斗軸(處于動(dòng)臂與鏟斗連結(jié)的部位的軸)為中心而轉(zhuǎn)動(dòng)，而且，以與鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)的所述鏟斗軸正交的軸為中心而轉(zhuǎn)動(dòng)。即，傾轉(zhuǎn)鏟斗使鏟斗向液壓挖掘機(jī)的左右的方向(參照?qǐng)D1所示的箭頭TIL)擺動(dòng)，在鏟斗向左右的任一方傾斜的狀態(tài)下能夠進(jìn)行挖掘作業(yè)等。專利文獻(xiàn)I的技術(shù)顯示的是根據(jù)由控制單元計(jì)算的、鏟斗背面相對(duì)于水平面的角度而旋轉(zhuǎn)的鏟斗的記號(hào)。然而，專利文獻(xiàn)I的技術(shù)是以僅能夠以下述鏟斗軸為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的鏟斗為對(duì)象，對(duì)于傾轉(zhuǎn)鏟斗沒有任何公開或暗示，所述鏟斗軸處于與上述那樣的作業(yè)機(jī)的動(dòng)臂及斗桿轉(zhuǎn)動(dòng)的軸平行的位置關(guān)系。
[0008]本發(fā)明的目的是對(duì)于具備傾轉(zhuǎn)鏟斗的挖掘機(jī)械的操作者提供用于輔助操作的信息。[0009]【解決方案】
[0010]本發(fā)明的挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)使用于挖掘機(jī)械，該挖掘機(jī)械包括具有鏟斗的作業(yè)機(jī)和安裝所述作業(yè)機(jī)的主體部，該鏟斗通過(guò)以第一軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，且以與所述第一軸正交的第二軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使刀尖相對(duì)于與所述第一軸及所述第二軸正交的第三軸發(fā)生傾斜，所述挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)包括:車輛狀態(tài)檢測(cè)部，其檢測(cè)與所述挖掘機(jī)械的當(dāng)前位置及姿態(tài)相關(guān)的信息；鏟斗傾斜檢測(cè)部，其檢測(cè)所述鏟斗的傾斜角度；存儲(chǔ)部，其至少存儲(chǔ)表示作業(yè)對(duì)象的目標(biāo)形狀的目標(biāo)面的位置信息；處理部，其根據(jù)基于所述鏟斗的傾斜角度以及與所述挖掘機(jī)械的當(dāng)前位置及姿態(tài)相關(guān)的信息而求出的所述鏟斗的刀尖的位置，求出所述刀尖與所述目標(biāo)面所成的角度作為刀尖傾斜角度，并基于得到的所述刀尖傾斜角度而將表示與所述鏟斗的姿態(tài)相關(guān)的信息的姿態(tài)信息顯示在顯示裝置的畫面上。
[0011]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述處理部求出與所述第二軸正交且通過(guò)所述鏟斗的刀尖這樣的平面與所述目標(biāo)面交叉的交線和所述刀尖所成的角度來(lái)作為所述刀尖傾斜角度。
[0012]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述處理部在所述鏟斗的所述刀尖與所述目標(biāo)面正對(duì)之前和正對(duì)之后，使顯示在所述顯示裝置的畫面上的所述姿態(tài)信息的形態(tài)不同。
[0013]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述處理部將所述姿態(tài)信息顯示在所述顯示裝置的畫面的端部。
[0014]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述處理部在所述挖掘機(jī)械對(duì)傾斜面進(jìn)行施工時(shí)，將所述姿態(tài)信息顯示在所述顯示裝置的畫面上。
[0015]本發(fā)明的挖掘機(jī)械包括:作業(yè)機(jī)，其具有鏟斗，該鏟斗通過(guò)以第一軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，且以與所述第一軸正交的第二軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使刀尖相對(duì)于與所述第一軸及所述第二軸正交的第三軸發(fā)生傾斜；主體部，其安裝所述作業(yè)機(jī)；行駛裝置，其設(shè)于所述主體部；上述的挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)。
[0016]本發(fā)明的挖掘機(jī)械的顯示用計(jì)算機(jī)程序使用于挖掘機(jī)械，該挖掘機(jī)械包括具有鏟斗的作業(yè)機(jī)和安裝所述作業(yè)機(jī)的主體部，該鏟斗通過(guò)以第一軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，且以與所述第一軸正交的第二軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使刀尖相對(duì)于與所述第一軸及所述第二軸正交的第三軸發(fā)生傾斜，所述挖掘機(jī)械的顯示用計(jì)算機(jī)程序包括:基于所述鏟斗的傾斜角度以及與所述挖掘機(jī)械的當(dāng)前位置及姿態(tài)相關(guān)的信息，求出所述鏟斗的刀尖位置的步驟；根據(jù)所述刀尖位置，求出與所述第二軸正交且通過(guò)所述鏟斗的刀尖這樣的平面與所述目標(biāo)面交叉的交線和所述刀尖所成的角度來(lái)作為刀尖傾斜角度的步驟；基于得到的所述刀尖傾斜角度而將表示與所述鏟斗的姿態(tài)相關(guān)的信息的姿態(tài)信息顯示在顯示裝置的畫面上的步驟。
[0017]本發(fā)明能夠?qū)邆鋬A轉(zhuǎn)鏟斗的挖掘機(jī)械的操作者提供對(duì)操作進(jìn)行輔助用的信息。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)100的立體圖。
[0019]圖2是本實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)100具備的鏟斗9的主視圖。
[0020]圖3是本實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)100具備的另一例的鏟斗9a的立體圖。
[0021 ]圖4是液壓挖掘機(jī)100的側(cè)視圖。
[0022]圖5是液壓挖掘機(jī)100的后視圖。
[0023]圖6是表示液壓挖掘機(jī)100具備的控制系統(tǒng)的框圖。
[0024]圖7是表示通過(guò)設(shè)計(jì)地形數(shù)據(jù)所示的設(shè)計(jì)地形的圖。
[0025]圖8是表示引導(dǎo)畫面的一例的圖。
[0026]圖9是表示引導(dǎo)畫面的一例的圖。
[0027]圖10是表示姿態(tài)信息顯示控制的一例的流程圖。
[0028]圖11是用于說(shuō)明求解當(dāng)前刀尖位置的方法的一例的圖。
[0029]圖12是用于說(shuō)明求解當(dāng)前刀尖位置的方法的一例的圖。
[0030]圖13是用于說(shuō)明求解當(dāng)前刀尖位置的方法的一例的圖。[0031]圖14是用于說(shuō)明求解當(dāng)前刀尖位置的方法的一例的圖。
[0032]圖15是求解刀尖傾斜角度的技術(shù)的說(shuō)明圖。
[0033]圖16是求解刀尖傾斜角度的技術(shù)的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的方式(實(shí)施方式)。并沒有通過(guò)以下的實(shí)施方式記載的內(nèi)容來(lái)限定本發(fā)明。而且，以下的實(shí)施方式作為挖掘機(jī)械的一例而說(shuō)明液壓挖掘機(jī)，但挖掘機(jī)械只要具有挖掘?qū)ο蠡蚧靥顚?duì)象的功能即可，沒有限定為液壓挖掘機(jī)。
[0035]<挖掘機(jī)械的整體結(jié)構(gòu)>
[0036]圖1是本實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)100的立體圖。圖2是本實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)100具備的鏟斗9的主視圖。圖3是本實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)100具備的另一例的鏟斗9a的立體圖。圖4是液壓挖掘機(jī)100的側(cè)視圖。圖5是液壓挖掘機(jī)100的后視圖。圖6是表示液壓挖掘機(jī)100具備的控制系統(tǒng)的框圖。圖7是表示通過(guò)設(shè)計(jì)地形數(shù)據(jù)所示的設(shè)計(jì)地形的圖。
[0037]在本實(shí)施方式中，作為挖掘機(jī)械的液壓挖掘機(jī)100具有作業(yè)機(jī)2及作為主體部的車輛主體I。車輛主體I具有上部回旋體3和行駛裝置5。上部回旋體3將未圖示的動(dòng)力產(chǎn)生裝置及液壓泵等裝置收容在發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG的內(nèi)部。發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG配置在上部回旋體3的一端側(cè)。
[0038]在本實(shí)施方式中，液壓挖掘機(jī)100例如以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力產(chǎn)生裝置，但液壓挖掘機(jī)100沒有限定為這種結(jié)構(gòu)。液壓挖掘機(jī)100可以是例如具備將內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)、蓄電裝置組合的所謂混合動(dòng)力方式的動(dòng)力產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)等。
[0039]上部回旋體3具有駕駛室4。駕駛室4載置在上部回旋體3的另一端側(cè)。S卩，駕駛室4配置在與配置發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG的一側(cè)相反的一側(cè)。在駕駛室4內(nèi)，配置有圖6所示的顯示輸入裝置38及操作裝置25。關(guān)于它們?cè)诤竺鏀⑹?。行駛裝置5搭載上部回旋體3。行駛裝置5具有履帶5a、5b。通過(guò)未圖示的液壓馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使履帶5a、5b旋轉(zhuǎn)，由此行駛裝置5行駛，從而使液壓挖掘機(jī)100行駛。作業(yè)機(jī)2安裝在上部回旋體3的駕駛室4的側(cè)方側(cè)。
[0040]此外，液壓挖掘機(jī)100也可以是具備如下的行駛裝置的結(jié)構(gòu)，該行駛裝置取代履帶5a、5b而具備輪胎，將未圖示的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由傳動(dòng)裝置向輪胎傳遞而能夠行駛。例如作為這種方式的液壓挖掘機(jī)100，可以是輪式液壓挖掘機(jī)。而且，液壓挖掘機(jī)100可以是例如具有如下結(jié)構(gòu)的反鏟裝載機(jī)，該反鏟裝載機(jī)具備這種具有輪胎的行駛裝置，在車輛主體(主體部)安裝作業(yè)機(jī)，且不具備圖1那樣的上部回旋體及其回旋機(jī)構(gòu)。即，反鏟裝載機(jī)是在車輛主體安裝作業(yè)機(jī)且具備構(gòu)成車輛主體的一部分的行駛裝置的結(jié)構(gòu)。通過(guò)向這種反鏟裝載機(jī)的作業(yè)機(jī)的鏟斗安裝傾轉(zhuǎn)鏟斗，能夠進(jìn)行挖掘傾斜面這樣的作業(yè)。
[0041]上部回旋體3中，配置作業(yè)機(jī)2及駕駛室4的一側(cè)為前，配置發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG的一側(cè)為后。面向前方而左側(cè)為上部回旋體3的左，面向前方而右側(cè)為上部回旋體3的右。而且，液壓挖掘機(jī)100或車輛主體I中，以上部回旋體3為基準(zhǔn)而行駛裝置5側(cè)為下，以行駛裝置5為基準(zhǔn)而上部回旋體3側(cè)為上。在將液壓挖掘機(jī)100設(shè)置于水平面時(shí)，下為鉛垂方向即重力的作用方向側(cè)，上為鉛垂方向的相反側(cè)。[0042]作業(yè)機(jī)2具有斗桿6、動(dòng)臂7、鏟斗9、斗桿工作缸10、動(dòng)臂工作缸11、鏟斗工作缸
12、傾轉(zhuǎn)工作缸13。需要說(shuō)明的是，圖1或圖2所示的箭頭SW和箭頭TIL表示鏟斗9能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。斗桿6的基端部經(jīng)由斗桿銷14以能夠擺動(dòng)的方式安裝在車輛主體I的前部。動(dòng)臂7的基端部經(jīng)由動(dòng)臂銷15以能夠擺動(dòng)的方式安裝在斗桿6的前端部。在動(dòng)臂7的前端部經(jīng)由鏟斗銷16而安裝連結(jié)構(gòu)件8。連結(jié)構(gòu)件8經(jīng)由傾轉(zhuǎn)銷17而安裝于鏟斗9。連結(jié)構(gòu)件8經(jīng)由未圖示的銷而與鏟斗工作缸12連結(jié)，通過(guò)鏟斗工作缸12的伸縮，鏟斗9進(jìn)行擺動(dòng)(參照?qǐng)D1所示的SW)。S卩，鏟斗9被安裝成以與動(dòng)臂7的延伸方向正交的軸為中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。斗桿銷14、動(dòng)臂銷15、鏟斗銷16均配置成平行的位置關(guān)系。即，各個(gè)銷的中心軸成為相互平行的位置關(guān)系。
[0043]需要說(shuō)明的是，以下所示的“正交”是指在空間上，2條線(或軸)彼此、線(軸)與面、或面與面這樣的2個(gè)對(duì)象正交的位置關(guān)系。例如，包含一條線(或軸)的平面與包含另一條線(或軸)的平面平行，將對(duì)于這兩個(gè)面中的任一個(gè)面從垂直方向觀察時(shí)一條線與另一條線正交的狀態(tài)表現(xiàn)為一條線與另一條線正交。在線(軸)與面、面與面的情況下也同樣。
[0044](鏟斗9)
[0045]在本實(shí)施方式中，鏟斗9被稱為傾轉(zhuǎn)鏟斗。鏟斗9經(jīng)由連結(jié)構(gòu)件8，進(jìn)而經(jīng)由鏟斗銷16而與動(dòng)臂7連結(jié)。而且，在連結(jié)構(gòu)件8中，在連結(jié)構(gòu)件8的與安裝鏟斗銷16的一側(cè)相反的鏟斗9側(cè)經(jīng)由傾轉(zhuǎn)銷17而安裝鏟斗9。傾轉(zhuǎn)銷17與鏟斗銷16正交。即，包含傾轉(zhuǎn)銷17的中心軸的平面與鏟斗銷16的中心軸正交。這樣，鏟斗9經(jīng)由傾轉(zhuǎn)銷17，以傾轉(zhuǎn)銷17的中心軸為中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)(參照?qǐng)D1、圖2所示的箭頭TIL)地安裝于連結(jié)構(gòu)件8。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，鏟斗9以鏟斗銷16的中心軸(第一軸)為中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，且以傾轉(zhuǎn)銷17的中心軸(第二軸)為中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗銷16的沿著軸向延伸的中心軸是第一軸AX1，與鏟斗銷16正交的傾轉(zhuǎn)銷17的延伸方向上的中心軸是與第一軸AXl正交的第二軸AX2。因此，鏟斗9以第一軸AXl為中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，且以第二軸AX2為中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。S卩，當(dāng)以處于與第一軸AXl及第二軸AX2這兩者正交的位置關(guān)系的第三軸AX3為基準(zhǔn)時(shí)，鏟斗9能夠相對(duì)于此基準(zhǔn)向左右(圖2所示的箭頭TIL)轉(zhuǎn)動(dòng)。并且，通過(guò)使鏟斗9向左右的任一方轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠使刀尖9T(更具體而言是刀尖列9TG)相對(duì)于地面傾斜。
[0046]鏟斗9具備多個(gè)刀9Β。在鏟斗9中，多個(gè)刀9Β安裝在鏟斗9的與安裝傾轉(zhuǎn)銷17的一側(cè)相反的一側(cè)的端部。多個(gè)刀9Β以與傾轉(zhuǎn)銷17正交的方向，即，以與第一軸AXl平行的位置關(guān)系排列成I列。刀尖9Τ是刀9Β的前端部。在本實(shí)施方式中，刀尖列9TG是指排列成I列而并列的多個(gè)刀尖9Τ。刀尖列9TG是刀尖9Τ的集合體。在表現(xiàn)刀尖列9TG時(shí)，在本實(shí)施方式中，使用將多個(gè)刀尖9Τ連結(jié)的直線(以下，適當(dāng)稱為刀尖列線)LBT。
[0047]傾轉(zhuǎn)工作缸13將鏟斗9與連結(jié)構(gòu)件8連結(jié)。即，傾轉(zhuǎn)工作缸13的工作缸桿的前端與鏟斗9的主體側(cè)連結(jié)，傾轉(zhuǎn)工作缸13的工作缸筒側(cè)與連結(jié)構(gòu)件8連結(jié)。在本實(shí)施方式中，2個(gè)傾轉(zhuǎn)工作缸13、13在鏟斗9及連結(jié)構(gòu)件8的左右兩側(cè)將兩者連結(jié)，但只要至少I個(gè)傾轉(zhuǎn)工作缸13將兩者連結(jié)即可。當(dāng)一方的傾轉(zhuǎn)工作缸13延伸時(shí)，另一方的傾轉(zhuǎn)工作缸13收縮，由此鏟斗9繞著傾轉(zhuǎn)銷17轉(zhuǎn)動(dòng)。其結(jié)果是，傾轉(zhuǎn)工作缸13、13能夠使刀尖9T，更具體而言，能夠使由刀尖列線LBT表示的刀尖9T的集合體即刀尖列9TG相對(duì)于第三軸AX3傾斜。[0048]傾轉(zhuǎn)工作缸13、13的伸縮能夠通過(guò)駕駛室4內(nèi)的未圖示的滑動(dòng)式開關(guān)或腳踏式踏板這樣的操作裝置進(jìn)行。在該操作裝置為滑動(dòng)式開關(guān)時(shí)，液壓挖掘機(jī)100的操作員通過(guò)對(duì)滑動(dòng)式開關(guān)進(jìn)行操作，將工作油向傾轉(zhuǎn)工作缸13、13供給或從傾轉(zhuǎn)工作缸13、13排出，從而使傾轉(zhuǎn)工作缸13、13伸縮。其結(jié)果是，傾轉(zhuǎn)鏟斗(鏟斗9)以第三軸AX3為基準(zhǔn)，向左右(圖2所示的箭頭TIL)轉(zhuǎn)動(dòng)(刀尖9T傾斜)與該操作量對(duì)應(yīng)的量。
[0049]圖3所示的鏟斗9a是傾轉(zhuǎn)鏟斗的一種，主要為了對(duì)傾斜面進(jìn)行施工而使用。鏟斗9a以傾轉(zhuǎn)銷17的中心軸為中心而轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗9a在與安裝傾轉(zhuǎn)銷17的一側(cè)相反的一側(cè)的端部具備一片板狀的刀9Ba。刀9Ba的前端部即刀尖9Ta處于與傾轉(zhuǎn)銷17的中心軸正交的方向，即，處于與圖2所示的第一軸AXl平行的位置關(guān)系，是鏟斗9a的朝向?qū)挾确较蜓由斓闹本€狀的部分。在鏟斗9a具備一片刀9Ba時(shí)，刀尖9Ta與刀尖列9TGa表示相同的部位。在表現(xiàn)刀尖9Ta或刀尖列9TGa時(shí)，在本實(shí)施方式中，使用刀尖列線LBT。刀尖列線LBT是刀尖9Ta延伸的方向的直線。
[0050]如圖4所示，斗桿6的長(zhǎng)度，即，從斗桿銷14到動(dòng)臂銷15為止的長(zhǎng)度為L(zhǎng)I。動(dòng)臂7的長(zhǎng)度，即，從動(dòng)臂銷15的中心到鏟斗銷16的中心為止的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2。連結(jié)構(gòu)件8的長(zhǎng)度，即，從鏟斗銷16的中心到傾轉(zhuǎn)銷17的中心為止的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3。連結(jié)構(gòu)件8的長(zhǎng)度L3是鏟斗9以鏟斗銷16的中心軸為中心而轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑。鏟斗9的長(zhǎng)度，即，從傾轉(zhuǎn)銷17的中心到鏟斗9的刀尖9T為止的長(zhǎng)度為L(zhǎng)4。
[0051]圖1所示的斗桿工作缸10、動(dòng)臂工作缸11、鏟斗工作缸12、傾轉(zhuǎn)工作缸13分別是根據(jù)工作油的壓力(以下，適當(dāng)稱為液壓)或流量而調(diào)整伸縮和速度來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的液壓缸。斗桿工作缸10對(duì)斗桿6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而使斗桿6向上下擺動(dòng)。動(dòng)臂工作缸11對(duì)動(dòng)臂7進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而使動(dòng)臂7以動(dòng)臂銷15的中心軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗工作缸12對(duì)鏟斗9進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而使鏟斗9以鏟斗銷16的中心軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。在斗桿工作缸10、動(dòng)臂工作缸11、鏟斗工作缸12及傾轉(zhuǎn)工作缸13等液壓缸與未圖示的液壓泵之間，配置圖6所示的比例控制閥37。后述的作業(yè)機(jī)用電子控制裝置26對(duì)比例控制閥37進(jìn)行控制，由此來(lái)控制向斗桿工作缸10、動(dòng)臂工作缸11、鏟斗工作缸12及傾轉(zhuǎn)工作缸13供給的工作油的流量。其結(jié)果是，控制斗桿工作缸10、動(dòng)臂工作缸11、鏟斗工作缸12及傾轉(zhuǎn)工作缸13的動(dòng)作。
[0052]如圖4所示，在斗桿6、動(dòng)臂7、鏟斗9分別設(shè)有第一行程傳感器18A、第二行程傳感器18B、第三行程傳感器18C、及作為鏟斗傾斜檢測(cè)部的鏟斗傾斜傳感器18D。上述的第一行程傳感器18A、第二行程傳感器18B及第三行程傳感器18C是檢測(cè)作業(yè)機(jī)2的姿態(tài)的姿態(tài)檢測(cè)部。第一行程傳感器18A檢測(cè)斗桿工作缸10的行程長(zhǎng)度。后述的顯示控制裝置39 (參照?qǐng)D6)根據(jù)第一行程傳感器18A檢測(cè)到的斗桿工作缸10的行程長(zhǎng)度，算出斗桿6相對(duì)于后述的車輛主體坐標(biāo)系的Za軸的傾斜角度Θ1。第二行程傳感器18B檢測(cè)動(dòng)臂工作缸11的行程長(zhǎng)度。顯示控制裝置39根據(jù)第二行程傳感器18B檢測(cè)到的動(dòng)臂工作缸11的行程長(zhǎng)度，算出動(dòng)臂7相對(duì)于斗桿6的傾斜角度Θ2。第三行程傳感器18C檢測(cè)鏟斗工作缸12的行程長(zhǎng)度。顯示控制裝置39根據(jù)第三行程傳感器18C檢測(cè)到的鏟斗工作缸12的行程長(zhǎng)度，算出鏟斗9相對(duì)于動(dòng)臂7的傾斜角度Θ3。鏟斗傾斜傳感器18D檢測(cè)鏟斗9的傾斜角度Θ 4，即，鏟斗9的刀尖9T或刀尖列9TG相對(duì)于第三軸AX3的傾斜角度Θ 4。在本實(shí)施方式中，如上述那樣，刀尖列9TG由刀尖列線LBT表示，因此鏟斗9的傾斜角度Θ 4是以第三軸AX3為基準(zhǔn)而刀尖列線LBT相對(duì)于此基準(zhǔn)的傾斜角度。[0053]如圖4所示，車輛主體I具備位置檢測(cè)部19。位置檢測(cè)部19檢測(cè)液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置。位置檢測(cè)部 19 具有 RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global NavigationSatellite Systems, GNSS稱為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))用的2根天線21、22(以下，適當(dāng)稱為GNSS天線21、22)、三維位置傳感器23、傾斜角度傳感器24。GNSS天線21、22設(shè)置在車輛主體1，更具體而言設(shè)置在上部回旋體3上。在本實(shí)施方式中，GNSS天線21、22沿著后述的車輛主體坐標(biāo)系Xa-Ya-Za的Ya軸分離一定距離而設(shè)置。
[0054]需要說(shuō)明的是，GNSS天線21、22在上部回旋體3上，只要設(shè)置在液壓挖掘機(jī)100的沿著前后方向(車輛主體坐標(biāo)系Xa-Ya-Za的Ya軸的方向)或左右方向(車輛主體坐標(biāo)系Xa-Ya-Za的Xa軸的方向)分離的兩端位置即可。而且，在上部回旋體3上，也可以設(shè)置在未圖示的平衡重(上部回旋體3的后端)或駕駛室4的后方?？偠灾?，GNSS天線21、22設(shè)置于盡可能分離的位置可提高液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置的檢測(cè)精度。而且，GNSS天線21、22優(yōu)選設(shè)置在盡量不妨礙操作員的視野的位置。而且，它們通過(guò)作為車輛狀態(tài)檢測(cè)部的位置檢測(cè)部19及姿態(tài)檢測(cè)部，能夠檢測(cè)挖掘機(jī)械(在本實(shí)施方式中為液壓挖掘機(jī)100)的當(dāng)前位置及姿態(tài)這樣的車輛狀態(tài)。
[0055]與GNSS天線21、22接收到的GNSS電波對(duì)應(yīng)的信號(hào)向三維位置傳感器23輸入。三維位置傳感器23檢測(cè)GNSS天線21、22的設(shè)置位置P1、P2的位置。如圖5所示，傾斜角度傳感器24檢測(cè)車輛主體I的寬度方向相對(duì)于重力作用的方向即鉛垂方向Ng的傾斜角度Θ5(以下，適當(dāng)稱為左右搖晃角度Θ5)。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式中，寬度方向是指鏟斗9的寬度方向，與上部回旋體3的寬度方向即左右方向一致。但是，在作業(yè)機(jī)2具備后述的傾轉(zhuǎn)鏟斗時(shí)，鏟斗9的寬度方向也可以與上部回旋體3的寬度方向不一致。
[0056]如圖6所示，液壓挖掘機(jī)100具備操作裝置25、作業(yè)機(jī)用電子控制裝置26、作業(yè)機(jī)控制裝置27、挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)(以下，適當(dāng)稱為顯示系統(tǒng))101。操作裝置25具有作業(yè)機(jī)操作裝置31、作業(yè)機(jī)操作檢測(cè)部32、行駛操作裝置33、行駛操作檢測(cè)部34。作業(yè)機(jī)操作裝置31是操作員用于操作作業(yè)機(jī)2的裝置，例如是控制桿或操作桿。而且，作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31及作業(yè)機(jī)操作檢測(cè)部32為2組(在圖6中僅圖示I組)。在駕駛室4內(nèi)的未圖示的操作者座位的左右分別設(shè)置作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31。例如通過(guò)對(duì)設(shè)置在右側(cè)的作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31進(jìn)行操作，能夠使鏟斗9及斗桿6動(dòng)作，通過(guò)對(duì)設(shè)置在左側(cè)的作業(yè)機(jī)操作構(gòu)件31進(jìn)行操作，能夠使動(dòng)臂7及上部回旋體3動(dòng)作。作業(yè)機(jī)操作檢測(cè)部32檢測(cè)作業(yè)機(jī)操作裝置31的操作內(nèi)容，作為檢測(cè)信號(hào)而向作業(yè)機(jī)用電子控制裝置26發(fā)送。
[0057]行駛操作裝置33是操作員對(duì)液壓挖掘機(jī)100的行駛進(jìn)行操作用的裝置，例如是控制桿或操作桿。而且，行駛操作構(gòu)件33及行駛操作檢測(cè)部34為2組(在圖6中僅圖示I組)。在駕駛室4內(nèi)的未圖示的操作者座位的前方設(shè)有左右排列的行駛操作構(gòu)件33。通過(guò)對(duì)設(shè)置在右側(cè)的行駛操作構(gòu)件33進(jìn)行操作，能夠使右側(cè)的履帶5a動(dòng)作，通過(guò)對(duì)設(shè)置在左側(cè)的行駛操作構(gòu)件33進(jìn)行操作，能夠使左側(cè)的履帶5b動(dòng)作。行駛操作檢測(cè)部34檢測(cè)行駛操作裝置33的操作內(nèi)容，作為檢測(cè)信號(hào)而向作業(yè)機(jī)用電子控制裝置26發(fā)送。
[0058]如圖6所不,作業(yè)機(jī)用電子控制裝置26具有包含RAM (Random Access Memory)及ROM (Read Only Memory)的至少一方的作業(yè)機(jī)側(cè)存儲(chǔ)部 35、及 CPU(Central ProcessingUnit)等運(yùn)算部36。作業(yè)機(jī)用電子控制裝置26主要控制作業(yè)機(jī)2。作業(yè)機(jī)用電子控制裝置26根據(jù)作業(yè)機(jī)操作裝置31的操作而生成用于使作業(yè)機(jī)2動(dòng)作的控制信號(hào)，向作業(yè)機(jī)控制裝置27輸出。作業(yè)機(jī)控制裝置27具有比例控制閥37，基于來(lái)自作業(yè)機(jī)用電子控制裝置26的控制信號(hào)而控制比例控制閥37。與來(lái)自作業(yè)機(jī)用電子控制裝置26的控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的流量的工作油從比例控制閥37流出，向斗桿工作缸10、動(dòng)臂工作缸11及鏟斗工作缸12的至少I個(gè)供給。圖1所示的斗桿工作缸10、動(dòng)臂工作缸11、鏟斗工作缸12及傾轉(zhuǎn)工作缸13對(duì)應(yīng)于從比例控制閥37供給的工作油而被驅(qū)動(dòng)。其結(jié)果是，作業(yè)機(jī)2進(jìn)行動(dòng)作。
[0059]<顯示系統(tǒng)101 >
[0060]顯示系統(tǒng)101是用于將挖掘作業(yè)區(qū)域內(nèi)的地面施工成后述的設(shè)計(jì)面那樣的形狀用的信息向操作員提供的系統(tǒng)。顯示系統(tǒng)101除了具有上述的三維位置傳感器23及傾斜角度傳感器24、鏟斗傾斜傳感器18D之外，還具有第一行程傳感器18A、第二行程傳感器18B、第三行程傳感器18C這樣的各行程傳感器、作為顯示裝置的顯示輸入裝置38、顯示控制裝置39、用于報(bào)知警報(bào)音的包含揚(yáng)聲器等的發(fā)聲裝置46。而且，顯示系統(tǒng)101具備圖4所示的位置檢測(cè)部19。為了簡(jiǎn)便起見，在圖6中示出位置檢測(cè)部19中的三維位置傳感器23及傾斜角度傳感器24，省略了 2根天線21、22。
[0061]顯示輸入裝置38是具有觸摸面板式的輸入部41、LCD (Liquid Crystal Display)等顯示部42的顯示裝置。顯示輸入裝置38顯示用于提供進(jìn)行挖掘用的信息的引導(dǎo)畫面。而且，在引導(dǎo)畫面上顯示各種鍵。作為操作者的操作員(在對(duì)液壓挖掘機(jī)100進(jìn)行檢查或修理時(shí)，為維修人員)通過(guò)觸碰引導(dǎo)畫面上的各種鍵，而能夠執(zhí)行顯示系統(tǒng)101的各種功能。關(guān)于引導(dǎo)畫面在后面敘述。
[0062]顯示控制裝置39執(zhí)行顯示系統(tǒng)101的各種功能。顯示控制裝置39是具有包含RAM及ROM的至少一方的存儲(chǔ)部43、及CPU等處理部44的電子控制裝置。存儲(chǔ)部43存儲(chǔ)作業(yè)機(jī)數(shù)據(jù)。作業(yè)機(jī)數(shù)據(jù)包括上述的斗桿6的長(zhǎng)度L1、動(dòng)臂7的長(zhǎng)度L2、連結(jié)構(gòu)件8的長(zhǎng)度L3及鏟斗9的長(zhǎng)度L4。在更換鏟斗9時(shí)，從輸入部41輸入作為作業(yè)機(jī)數(shù)據(jù)的連結(jié)構(gòu)件8的長(zhǎng)度L3、鏟斗9的長(zhǎng)度L4的與更換后的鏟斗9的尺寸對(duì)應(yīng)的值并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部43中。作業(yè)機(jī)數(shù)據(jù)包括斗桿6的傾斜角度Θ 1、動(dòng)臂7的傾斜角度Θ2、鏟斗9的傾斜角度Θ3的各自的最小值及最大值。處理部44將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部43中的本實(shí)施方式的挖掘機(jī)械的顯示用計(jì)算機(jī)程序讀出并執(zhí)行，由此顯示引導(dǎo)畫面，或者將用于對(duì)液壓挖掘機(jī)100的操作員引導(dǎo)鏟斗9的操作的姿態(tài)信息顯示在顯示部42上。
[0063]顯示控制裝置39與作業(yè)機(jī)用電子控制裝置26經(jīng)由無(wú)線或有線的通信機(jī)構(gòu)而相互能夠通信。顯示控制裝置39的存儲(chǔ)部43存儲(chǔ)預(yù)先作成的設(shè)計(jì)地形數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)地形數(shù)據(jù)是與三維的設(shè)計(jì)地形的形狀及位置相關(guān)的信息，成為設(shè)計(jì)面45的信息。設(shè)計(jì)地形表示成為作業(yè)對(duì)象的地面的目標(biāo)形狀。顯示控制裝置39基于設(shè)計(jì)地形數(shù)據(jù)及來(lái)自上述的各種傳感器的檢測(cè)結(jié)果等信息，將引導(dǎo)畫面顯示在顯示輸入裝置38上。具體而言，如圖7所示，設(shè)計(jì)地形由通過(guò)三角形多邊形分別表現(xiàn)的多個(gè)設(shè)計(jì)面45構(gòu)成。需要說(shuō)明的是，在圖7中，僅對(duì)多個(gè)設(shè)計(jì)面中的I個(gè)標(biāo)注記號(hào)45，其他的設(shè)計(jì)面的記號(hào)省略。目標(biāo)作業(yè)對(duì)象是這些設(shè)計(jì)面45中的I個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)面。操作員將這些設(shè)計(jì)面45中的I個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)面45選擇作為目標(biāo)面70。目標(biāo)面70是多個(gè)設(shè)計(jì)面45中的從現(xiàn)在起開始挖掘的面。顯示控制裝置39使用于向操作員通知目標(biāo)面70的位置的引導(dǎo)畫面顯示在顯示輸入裝置38上。
[0064]<引導(dǎo)畫面>
[0065]圖8、圖9是表示引導(dǎo)畫面的一例的圖。引導(dǎo)畫面示出目標(biāo)面70與鏟斗9的刀尖9T的位置關(guān)系，是以使作為作業(yè)對(duì)象的地面成為與目標(biāo)面70相同的形狀的方式用于對(duì)液壓挖掘機(jī)100的操作員引導(dǎo)作業(yè)機(jī)2的畫面。如圖8及圖9所示，引導(dǎo)畫面包括粗挖掘模式的引導(dǎo)畫面(以下，適當(dāng)稱為粗挖掘畫面53)和精細(xì)挖掘模式的引導(dǎo)畫面(以下，適當(dāng)稱為精細(xì)挖掘畫面54)。
[0066](粗挖掘畫面53的一例)
[0067]圖8所示的粗挖掘畫面53顯示在顯示部42的畫面42Ρ上。粗挖掘畫面53包括:表示作業(yè)區(qū)域的設(shè)計(jì)地形(包含目標(biāo)面70的設(shè)計(jì)面45)和液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置的主視圖53a ;表示目標(biāo)面70與液壓挖掘機(jī)100的位置關(guān)系的側(cè)視圖53b。粗挖掘畫面53的主視圖53a通過(guò)多個(gè)三角形多邊形來(lái)表現(xiàn)主視觀察下的設(shè)計(jì)地形。圖8在設(shè)計(jì)地形為傾斜面時(shí)，表示液壓挖掘機(jī)100面對(duì)傾斜面的狀態(tài)。因此，主視圖53a在液壓挖掘機(jī)100傾斜時(shí)，表示設(shè)計(jì)地形的設(shè)計(jì)面也傾斜。
[0068]另外，從多個(gè)設(shè)計(jì)面45 (在圖8中僅對(duì)I個(gè)標(biāo)注記號(hào))作為目標(biāo)作業(yè)對(duì)象而選擇的目標(biāo)面70以與其他的設(shè)計(jì)面45不同的顏色進(jìn)行顯示。需要說(shuō)明的是，在圖8的主視圖53a中，液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置由從背面觀察液壓挖掘機(jī)100的圖標(biāo)61表示，但也可以由其他的記號(hào)表示。而且，主視圖53a包含用于使液壓挖掘機(jī)100與目標(biāo)面70正對(duì)的信息。用于使液壓挖掘機(jī)100與目標(biāo)面70正對(duì)的信息作為正對(duì)羅盤73進(jìn)行顯示。正對(duì)羅盤73例如是使箭頭形狀的指針731向箭頭R方向旋轉(zhuǎn)，從而用于引導(dǎo)相對(duì)于目標(biāo)面70的正對(duì)方向、應(yīng)使液壓挖掘機(jī)100回旋的方向或使鏟斗9相對(duì)于第三軸AX3傾斜的方向的圖樣或圖標(biāo)這樣的姿態(tài)信息。姿態(tài)信息是與鏟斗9的姿態(tài)相關(guān)的信息，包括圖樣、數(shù)值或數(shù)字等。需要說(shuō)明的是，為了使液壓挖掘機(jī)100與目標(biāo)面70正對(duì)，也可以使行駛裝置5動(dòng)作，使液壓挖掘機(jī)100移動(dòng)而與目標(biāo)面70正對(duì)。液壓挖掘機(jī)100的操作員通過(guò)正對(duì)羅盤73，能夠確認(rèn)向目標(biāo)面70的正對(duì)度。正對(duì)羅盤73根據(jù)向目標(biāo)面70的正對(duì)度而旋轉(zhuǎn)，當(dāng)液壓挖掘機(jī)100或韋產(chǎn)斗9與目標(biāo)面70正對(duì)時(shí),例如從操作員看來(lái),指針731的指示方向朝向畫面42P的上方。例如，如圖8所示，指針731為三角形形狀時(shí)，三角形的頂點(diǎn)所指的方向越靠上方，表示液壓挖掘機(jī)100或鏟斗9與目標(biāo)面70越正對(duì)。因此，操作員基于指針731的旋轉(zhuǎn)角度而對(duì)液壓挖掘機(jī)100進(jìn)行操作，由此能夠容易地使液壓挖掘機(jī)100或鏟斗9與目標(biāo)面70正對(duì)。
[0069]粗挖掘畫面53的側(cè)視圖53b包括表示目標(biāo)面70與鏟斗9的刀尖9T的位置關(guān)系的圖像、及表示目標(biāo)面70與鏟斗9的刀尖9T之間的距離的距離信息。具體而言，側(cè)視圖53b包括目標(biāo)面線79和側(cè)視觀察下的液壓挖掘機(jī)100的圖標(biāo)75。目標(biāo)面線79表示目標(biāo)面70的剖面。如圖7所示，算出通過(guò)鏟斗9的刀尖9T的當(dāng)前位置的平面77與設(shè)計(jì)面45的交線80而求出目標(biāo)面線79。交線80由顯示控制裝置39的處理部44求出。關(guān)于求出鏟斗9的刀尖9T的當(dāng)前位置的方法在后面說(shuō)明。
[0070]在側(cè)視圖53b中，表示目標(biāo)面70與鏟斗9的刀尖9T之間的距離的距離信息包含圖形信息84。目標(biāo)面70與鏟斗9的刀尖9T之間的距離是從刀尖9T沿著鉛垂方向(重力方向)朝向目標(biāo)面70垂下的線與目標(biāo)面70相交的點(diǎn)和刀尖9T之間的距離。目標(biāo)面70與鏟斗9的刀尖9T之間的距離也可以是從刀尖9T向目標(biāo)面70引垂線(該垂線與目標(biāo)面70正交)時(shí)的交點(diǎn)與刀尖9T之間的距離。圖形信息84是以圖形表示鏟斗9的刀尖9T與目標(biāo)面70的距離的信息。圖形信息84是用于表示鏟斗9的刀尖9T的位置的引導(dǎo)用的標(biāo)識(shí)。具體而言，圖形信息84包括指示條84a和指示標(biāo)記84b，該指示標(biāo)記84b表示指示條84a中的鏟斗9的刀尖與目標(biāo)面70之間的距離相當(dāng)于零的位置。指示條84a對(duì)應(yīng)于鏟斗9的前端與目標(biāo)面70的最短距離而使各指示條84a點(diǎn)亮。需要說(shuō)明的是，圖形信息84的顯示的開/關(guān)通過(guò)液壓挖掘機(jī)100的操作員對(duì)輸入部41的操作可以變更。
[0071]在粗挖掘畫面53中，為了表示上述那樣的目標(biāo)面線79與液壓挖掘機(jī)100的位置關(guān)系而可以顯示未圖示的距離(數(shù)值)。液壓挖掘機(jī)100的操作員通過(guò)使鏟斗9的刀尖9T沿著目標(biāo)面線79移動(dòng)，能夠以使當(dāng)前的地形成為設(shè)計(jì)地形的方式容易地進(jìn)行挖掘。需要說(shuō)明的是，在粗挖掘畫面53上顯示有用于切換引導(dǎo)畫面的畫面切換鍵65。操作員通過(guò)對(duì)畫面切換鍵65進(jìn)行操作，能夠從粗挖掘畫面53向精細(xì)挖掘畫面54切換。
[0072](精細(xì)挖掘畫面54的一例)
[0073]圖9所示的精細(xì)挖掘畫面54顯示在顯示部42的畫面42P上。精細(xì)挖掘畫面54比粗挖掘畫面53詳細(xì)地表示目標(biāo)面70與液壓挖掘機(jī)100的位置關(guān)系。即，精細(xì)挖掘畫面54比粗挖掘畫面53詳細(xì)地表示目標(biāo)面70與鏟斗9的刀尖9T的位置關(guān)系。精細(xì)挖掘畫面54包含示出目標(biāo)面70和鏟斗9的主視圖54a、及示出目標(biāo)面70和鏟斗9的側(cè)視圖54b。在精細(xì)挖掘畫面54的主視圖54a中，包含表示主視觀察下的鏟斗9的圖標(biāo)89和表示主視觀察下的目標(biāo)面70的剖面的線78 (以下，適當(dāng)稱為目標(biāo)面線78)。主視觀察是指在與圖1、圖2所示的鏟斗銷16的中心軸的延伸方向(鏟斗9的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸方向)正交的方向上，從液壓挖掘機(jī)100的后方觀察鏟斗9。
[0074]目標(biāo)面線78如下求出。在從鏟斗9的刀尖9T沿鉛垂方向(重力方向)引垂線時(shí)，包含該垂線的平面與目標(biāo)面70相交時(shí)產(chǎn)生的交線為目標(biāo)面線78。S卩，成為全局坐標(biāo)系中的目標(biāo)面線78。另一方面，以與車輛主體I的上下方向的線平行的位置關(guān)系的情況為條件，進(jìn)而從鏟斗9的刀尖9T朝向目標(biāo)面70引線時(shí)，包含該線的平面與目標(biāo)面70相交時(shí)形成的交線也可以作為目標(biāo)面線78。即，成為車輛主體坐標(biāo)系中的目標(biāo)面線78。在哪個(gè)坐標(biāo)系中顯示目標(biāo)面線78通過(guò)操作員操作輸入部41的未圖示的切換鍵而能夠選擇。
[0075]在精細(xì)挖掘畫面54的側(cè)視圖54b中，包含側(cè)視觀察下的鏟斗9的圖標(biāo)90及目標(biāo)面線79。而且，在精細(xì)挖掘畫面54的主視圖54a及側(cè)視圖54b中，分別顯示以下說(shuō)明的表示目標(biāo)面70與鏟斗9的位置關(guān)系的信息。側(cè)視觀察是指在圖1、圖2所示的鏟斗銷16的中心軸的延伸方向(鏟斗9的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸方向)上，從液壓挖掘機(jī)100的左側(cè)進(jìn)行觀察。
[0076]在主視圖54a中，表示目標(biāo)面70與鏟斗9的位置關(guān)系的信息包含鏟斗9的傾斜信息86c。傾斜信息86c表示鏟斗9的刀尖9T相對(duì)于目標(biāo)面70的傾斜。具體而言，傾斜信息86c表示通過(guò)鏟斗9的刀尖9T的刀尖列線LBT與目標(biāo)面線78之間的角度(圖9所示的Θθ)的大小。主視圖54a可以包含表示刀尖9Τ與目標(biāo)面70之間的車輛主體坐標(biāo)系Za (或全局坐標(biāo)系的Z)方向上的距離的距離信息作為表示目標(biāo)面70與鏟斗9的位置關(guān)系的信息。該距離是鏟斗9的刀尖9T的寬度方向上的位置中的相對(duì)于目標(biāo)面70的最接近位置與目標(biāo)面70之間的距離。S卩，如上述那樣，目標(biāo)面70與鏟斗9的刀尖9T之間的距離可以是從刀尖9T沿著鉛垂方向朝向目標(biāo)面70垂下的線與目標(biāo)面70相交的點(diǎn)和刀尖9T之間的距離。而且，也可以將目標(biāo)面70與鏟斗9的刀尖9T之間的距離設(shè)為從刀尖9T向目標(biāo)面70引垂線(該垂線與目標(biāo)面70正交)時(shí)的交點(diǎn)與刀尖9T之間的距離。
[0077]精細(xì)挖掘畫面54包含以圖形表示上述的鏟斗9的刀尖9T與目標(biāo)面70的距離的圖形信息84。圖形信息84與粗挖掘畫面53的圖形信息84同樣地，具有指示條84a和指示標(biāo)記84b。如上述那樣，在精細(xì)挖掘畫面54中，詳細(xì)地顯示目標(biāo)面線78、79與鏟斗9的刀尖9T的相對(duì)位置關(guān)系。液壓挖掘機(jī)100的操作員通過(guò)使鏟斗9的刀尖9T沿著目標(biāo)面線78,79移動(dòng)，能夠以使當(dāng)前的地形成為與三維的設(shè)計(jì)地形相同的形狀的方式，更容易且高精度地進(jìn)行挖掘。需要說(shuō)明的是，在精細(xì)挖掘畫面54上，與上述的粗挖掘畫面53同樣地顯示有畫面切換鍵65。操作員通過(guò)操作畫面切換鍵65，而能夠從精細(xì)挖掘畫面54向粗挖掘畫面53切換。接下來(lái)，說(shuō)明在具備傾轉(zhuǎn)鏟斗的液壓挖掘機(jī)100中，在顯示部42的畫面42P上顯示用于對(duì)液壓挖掘機(jī)100的操作員給出操作標(biāo)識(shí)的姿態(tài)信息(例如圖樣、數(shù)值或數(shù)字等)的控制(以下，適當(dāng)稱為姿態(tài)信息顯示控制)。
[0078]<姿態(tài)信息顯示控制的一例>
[0079]圖10是表示姿態(tài)信息顯示控制的一例的流程圖。在本實(shí)施方式中，姿態(tài)信息顯示控制由圖6所示的顯示系統(tǒng)101具有的顯示控制裝置39實(shí)現(xiàn)。每當(dāng)執(zhí)行姿態(tài)信息顯示控制時(shí)，在步驟SlOl中，顯示控制裝置39、更具體而言是處理部44取得鏟斗9的傾斜角度(以下，適當(dāng)稱為鏟斗傾斜角度)Θ 4及液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置。鏟斗傾斜角度Θ 4由圖4、圖6所示的鏟斗傾斜傳感器18D檢測(cè)。而且，液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置由圖6所示的GNSS天線21、22及三維位置傳感器23檢測(cè)。處理部44從鏟斗傾斜傳感器18D取得表示鏟斗傾斜角度Θ 4的信息，并從三維位置傳感器23取得表示液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置的信息。
[0080]接下來(lái)，進(jìn)入步驟S102，處理部44求出鏟斗9的刀尖9T的當(dāng)前位置(以下，適當(dāng)稱為當(dāng)前刀尖位置)。當(dāng)前刀尖位置基于圖2或圖4表示的鏟斗9相對(duì)于第三軸AX3的傾斜角度即鏟斗傾斜角度Θ 4、以及與液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置及姿態(tài)相關(guān)的信息而求出。接下來(lái)，說(shuō)明求出當(dāng)前刀尖位置的技術(shù)的一例。
[0081](求出當(dāng)前刀尖位置的技術(shù)的一例)
[0082]圖11至圖14是用于說(shuō)明求出當(dāng)前刀尖位置的方法的一例的圖。圖11是液壓挖掘機(jī)100的側(cè)視圖，圖12是液壓挖掘機(jī)100的后視圖，圖13是表示傾斜的鏟斗9的圖，圖14是表示車輛主體坐標(biāo)系的Ya-Za平面內(nèi)的當(dāng)前刀尖位置的圖。在本技術(shù)中，當(dāng)前刀尖位置是鏟斗9的寬度方向中心的刀尖9T的位置。在求出當(dāng)前刀尖位置時(shí)，如圖11所示，顯示控制裝置39求出以上述的GNSS天線21的設(shè)置位置Pl為原點(diǎn)的車輛主體坐標(biāo)系[Xa，Ya，Za]。在本例中，液壓挖掘機(jī)100的前后方向，即車輛主體I的坐標(biāo)系(車輛主體坐標(biāo)系)COM的Ya軸方向相對(duì)于全局坐標(biāo)系COG的Y軸方向傾斜。而且，車輛主體坐標(biāo)系COM中的斗桿銷14的坐標(biāo)為(0，Lbl, _Lb2)，預(yù)先存儲(chǔ)在顯示控制裝置39的存儲(chǔ)部43中。
[0083]圖4、圖6所示的三維位置傳感器23檢測(cè)(運(yùn)算)GNSS天線21、22的設(shè)置位置P1、P2。處理部44取得檢測(cè)到的設(shè)置位置P1、P2的坐標(biāo)，使用式(I)來(lái)算出Ya軸方向的單位向量。在式(I)中，P1、P2表示各自的設(shè)置位置P1、P2的坐標(biāo)。
[0084]【數(shù)學(xué)式I】
[0085]Ya = (P1-P2)/|P1-P2...(I)
[0086]如圖11所示，當(dāng)導(dǎo)入通過(guò)由Ya和Z這2個(gè)向量表示的平面且與Ya垂直的向量Z’時(shí)，式⑵及式⑶的關(guān)系成立。式⑶的c為常數(shù)。根據(jù)式⑵及式(3)，Z’如式(4)那樣表示。而且，當(dāng)與Ya及Z’垂直的向量設(shè)為X’時(shí)，X’由式(5)表示。
[0087]【數(shù)學(xué)式2】[0088](I' ,Ya) = 0...(2)
[0089]【數(shù)學(xué)式3】
[0090]V = (1-c) XZ+cXYa …⑶
[0091]【數(shù)學(xué)式4】
[0092]V = Z+{(Z，Ya)/((Z，Ya)-1)} X (Ya-Z)...(4)
[0093]【數(shù)學(xué)式5】
[0094]V =Ya 丄 Z' …(5)
[0095]如圖12所示，車輛主體坐標(biāo)系COM是使坐標(biāo)系[X’，Ya, V ]繞著Ya軸旋轉(zhuǎn)上述的傾斜角度Θ 5而得到的坐標(biāo)系，因此如式(6)那樣表示。
[0096]【數(shù)學(xué)式6】
[0097]
【權(quán)利要求】
1.一種挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)，使用于挖掘機(jī)械，該挖掘機(jī)械包括具有鏟斗的作業(yè)機(jī)和安裝所述作業(yè)機(jī)的主體部，該鏟斗通過(guò)以第一軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，且以與所述第一軸正交的第二軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使刀尖相對(duì)于與所述第一軸及所述第二軸正交的第三軸發(fā)生傾斜， 所述挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)包括: 車輛狀態(tài)檢測(cè)部，其檢測(cè)與所述挖掘機(jī)械的當(dāng)前位置及姿態(tài)相關(guān)的信息； 鏟斗傾斜檢測(cè)部，其檢測(cè)所述鏟斗的傾斜角度； 存儲(chǔ)部，其至少存儲(chǔ)表示作業(yè)對(duì)象的目標(biāo)形狀的目標(biāo)面的位置信息； 處理部，其根據(jù)基于所述鏟斗的傾斜角度以及與所述挖掘機(jī)械的當(dāng)前位置及姿態(tài)相關(guān)的信息而求出的所述鏟斗的刀尖的位置，求出所述刀尖與所述目標(biāo)面所成的角度作為刀尖傾斜角度，并基于得到的所述刀尖傾斜角度而將表示與所述鏟斗的姿態(tài)相關(guān)的信息的姿態(tài)信息顯示在顯示裝置的畫面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng),其中， 所述處理部求出與所述第二軸正交且通過(guò)所述鏟斗的刀尖這樣的平面與所述目標(biāo)面交叉的交線和所述刀尖所成的角度 來(lái)作為所述刀尖傾斜角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)，其中， 所述處理部在所述鏟斗的所述刀尖與所述目標(biāo)面正對(duì)之前和正對(duì)之后，使顯示在所述顯示裝置的畫面上的所述姿態(tài)信息的形態(tài)不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)，其中， 所述處理部將所述姿態(tài)信息顯示在所述顯示裝置的畫面的端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)，其中， 所述處理部在所述挖掘機(jī)械對(duì)傾斜面進(jìn)行施工時(shí)，將所述姿態(tài)信息顯示在所述顯示裝置的畫面上。
6.一種挖掘機(jī)械，其包括: 作業(yè)機(jī)，其具有鏟斗，該鏟斗通過(guò)以第一軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，且以與所述第一軸正交的第二軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使刀尖相對(duì)于與所述第一軸及所述第二軸正交的第三軸發(fā)生傾斜；主體部，其安裝所述作業(yè)機(jī)； 行駛裝置，其設(shè)于所述主體部； 權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的挖掘機(jī)械的顯示系統(tǒng)。
7.一種挖掘機(jī)械的顯示用計(jì)算機(jī)程序，使用于挖掘機(jī)械，該挖掘機(jī)械包括具有鏟斗的作業(yè)機(jī)和安裝所述作業(yè)機(jī)的主體部，該鏟斗通過(guò)以第一軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，且以與所述第一軸正交的第二軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使刀尖相對(duì)于與所述第一軸及所述第二軸正交的第三軸發(fā)生傾斜， 所述挖掘機(jī)械的顯示用計(jì)算機(jī)程序包括: 基于所述鏟斗的傾斜角度以及與所述挖掘機(jī)械的當(dāng)前位置及姿態(tài)相關(guān)的信息，求出所述鏟斗的刀尖位置的步驟； 根據(jù)所述刀尖位置，求出與所述第二軸正交且通過(guò)所述鏟斗的刀尖這樣的平面與所述目標(biāo)面交叉的交線和所述刀尖所成的角度來(lái)作為刀尖傾斜角度的步驟； 基于得到的所述刀尖傾斜角度而將表示與所述鏟斗的姿態(tài)相關(guān)的信息的姿態(tài)信息顯示在顯示裝置的畫面上的步驟。
【文檔編號(hào)】E02F3/43GK103906879SQ201380002406
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月5日
【發(fā)明者】野村安曇, 栗原隆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社小松制作所