專利名稱：挖掘機械的顯示系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及挖掘機械的顯示系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
已知有顯示表示液壓挖掘機等挖掘機械和目標(biāo)面的位置關(guān)系的導(dǎo)向畫面的顯示系統(tǒng)。目標(biāo)面是作為作業(yè)對象從構(gòu)成設(shè)計地形的多個設(shè)計面選擇的平面。例如，專利文獻I中所公開的顯示系統(tǒng)根據(jù)液壓挖掘機的鏟斗的位置及姿勢、目標(biāo)面的位置及梯度等檢測數(shù)據(jù)，運算鏟斗和目標(biāo)面的相對位置關(guān)系。顯示系統(tǒng)在監(jiān)視器上顯示從側(cè)面看的鏟斗和目標(biāo)面的示意圖。此時，顯示系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)面和鏟斗前端之間的距離變更圖像的顯示大小。另夕卜，還公開有也可以以縮小為包含于同一畫面的程度的比例固定液壓挖掘機的車體、工作裝置和目標(biāo)面的整體并在監(jiān)視器上顯示上述圖像的技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:(日本)特開2001 - 123476號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題如專利文獻I的顯示系統(tǒng)，根據(jù)目標(biāo)面和工作裝置之間的距離變更圖像的顯示大小時，目標(biāo)面和工作裝置有可能被過度地縮小而顯示，難以掌握目標(biāo)面和工作裝置的位置關(guān)系。另外，即使在以縮小包含于同一畫面的程度的比例固定挖掘機械和目標(biāo)面的整體并在監(jiān)視器上顯示圖像的情況下，當(dāng)目標(biāo)面和工作裝置之間的距離較大時，目標(biāo)面和挖掘機械也會被過度縮小而顯示。因此，難以掌握目標(biāo)面和挖掘機械的位置關(guān)系。本發(fā)明的課題在于，提供一種能夠容易地掌握導(dǎo)向畫面上所顯示的顯示對象面和挖掘機械的位置關(guān)系的挖掘機械的顯示系統(tǒng)及其控制方法。用于解決課題的技術(shù)方案本發(fā)明第一方面提供一種挖掘機械的顯示系統(tǒng)，其顯示導(dǎo)向畫面。導(dǎo)向畫面表示挖掘機械的當(dāng)前位置和表示挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)地形的一部分的顯示對象面的側(cè)視時的截面。挖掘機械的顯示系統(tǒng)具備存儲部、位置檢測部、運算部和顯示部。存儲部存儲表示顯示對象面的位置的地形數(shù)據(jù)。位置檢測部檢測挖掘機械的當(dāng)前位置。運算部對地形數(shù)據(jù)設(shè)定作為導(dǎo)向畫面顯示的規(guī)定的顯示范圍。運算部基于地形數(shù)據(jù)和挖掘機械的當(dāng)前位置，計算上部邊界線的位置和下部邊界線的位置。上部邊界線表示顯示對象面的截面上端的高度位置。下部邊界線表示顯示對象面的截面下端的高度位置。運算部在挖掘機械的當(dāng)前位置位于上部邊界線和下部邊界線之間時，將顯示范圍的規(guī)定的基準(zhǔn)點設(shè)定在上部邊界線和下部邊界線之間的規(guī)定位置。運算部在挖掘機械的當(dāng)前位置位于比上部邊界線靠近上方的位置時，將基準(zhǔn)點設(shè)定在比規(guī)定位置靠近上方的位置。運算部在挖掘機械的當(dāng)前位置位于比下部邊界線靠近下方的位置時，將基準(zhǔn)點設(shè)定在比規(guī)定位置靠近下方的位置。顯示部顯示表示顯示范圍所包含的顯示對象面的側(cè)視時的截面和挖掘機械的當(dāng)前位置的導(dǎo)向畫面。本發(fā)明第二方面的挖掘機械的顯示系統(tǒng)在第一方面的挖掘機械的顯示系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，運算部在挖掘機械的當(dāng)前位置位于比上部邊界線靠近上方的位置時，將顯示范圍的基準(zhǔn)點設(shè)定在從規(guī)定位置向上方追加了挖掘機械的當(dāng)前位置和上部邊界線之間的距離的位置。另外，運算部在挖掘機械的當(dāng)前位置位于比下部邊界線靠近下方的位置時，將顯示范圍的基準(zhǔn)點設(shè)定在從規(guī)定位置向下方追加了挖掘機械的當(dāng)前位置和下部邊界線之間的距離的位置。本發(fā)明第三方面的挖掘機械具備第一或第二方面的挖掘機械的顯示系統(tǒng)。本發(fā)明第四方面提供一種挖掘機械的顯示系統(tǒng)的控制方法，所述顯示系統(tǒng)顯示導(dǎo)向畫面。導(dǎo)向畫面表示挖掘機械的當(dāng)前位置和表示挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)地形的一部分的顯示對象面的側(cè)視時的截面。該控制方法具備下面的步驟。在第一步驟中，檢測挖掘機械的當(dāng)前位置。在第二步驟中，對表示顯示對象面的位置的地形數(shù)據(jù)設(shè)定作為導(dǎo)向畫面顯示的規(guī)定的顯示范圍。在第三步驟中，基于地形數(shù)據(jù)和挖掘機械的當(dāng)前位置，計算上部邊界線的位置和下部邊界線的位置。上部邊界線表示顯示對象面的側(cè)視時的截面上端的高度位置。下部邊界線表示顯示對象面的側(cè)視時的截面下端的高度位置。在第四步驟中，在挖掘機械的當(dāng)前位置位于上部邊界線和下部邊界線之間時，將顯示范圍的規(guī)定的基準(zhǔn)點設(shè)定在上部邊界線和下部邊界線之間的規(guī)定位置。在第五步驟中，在挖掘機械的當(dāng)前位置位于比上部邊界線靠近上方的位置時，將基準(zhǔn)點設(shè)定在比規(guī)定位置靠近上方的位置。在第六步驟中，在挖掘機械的當(dāng)前位置位于比下部邊界線靠近下方的位置時，將基準(zhǔn)點設(shè)定在比規(guī)定位置靠近下方的位置。在第七步驟中，顯示表示顯示范圍所包含的顯示對象面的側(cè)視時的截面和挖掘機械的當(dāng)前位置的導(dǎo)向畫面。發(fā)明效果在本發(fā)明第一方式的挖掘機械的顯示系統(tǒng)中，在挖掘機械的當(dāng)前位置位于上部邊界線和下部邊界線之間時，導(dǎo)向畫面的顯示范圍的基準(zhǔn)點固定于上部邊界線和下部邊界線之間的規(guī)定位置。因此，即使挖掘機械在上部邊界線和下部邊界線之間向上方或下方移動，在導(dǎo)向畫面中，也會以顯示對象面的截面不移動而挖掘機械向上方或下方移動的方式來顯示。而且，當(dāng)挖掘機械移動到比上部邊界線靠近上方時，顯示范圍的基準(zhǔn)點變更成比規(guī)定位置靠近上方的位置。由此，在導(dǎo)向畫面中，以顯示對象面的截面向下方移動而顯示范圍追逐挖掘機械向上方移動的方式來顯示。另外，當(dāng)挖掘機械移動到比下部邊界線靠近下方時，顯示范圍的基準(zhǔn)點變更成比規(guī)定位置靠近下方的位置。由此，在導(dǎo)向畫面中，以顯示對象面的截面向上方移動而顯示范圍追逐挖掘機械向下方移動的方式來顯示。由此，可抑制目標(biāo)面和挖掘機械被過度縮小而顯示。因此，操作人員能夠容易掌握目標(biāo)面和挖掘機械的位置關(guān)系O在本發(fā)明第二方面的挖掘機械的顯示系統(tǒng)中，根據(jù)挖掘機械的當(dāng)前位置從上部邊界線向上方離開的距離，顯示范圍的基準(zhǔn)點變更至比規(guī)定位置靠近上方的位置。另外，根據(jù)挖掘機械的當(dāng)前位置從下部邊界線向下方離開的距離，顯示范圍的基準(zhǔn)點變更至比規(guī)定位置靠近下方的位置。由此，能夠使導(dǎo)向畫面順暢地滾動。在本發(fā)明第三方面的挖掘機械中，在挖掘機械的當(dāng)前位置位于上部邊界線和下部邊界線之間時，導(dǎo)向畫面的顯示范圍的基準(zhǔn)點固定于上部邊界線和下部邊界線之間的規(guī)定位置。因此，即使挖掘機械在上部邊界線和下部邊界線之間向上方或下方移動，在導(dǎo)向畫面中，也會以顯示對象面的截面不移動而挖掘機械向上方或下方移動的方式來顯示。而且，當(dāng)挖掘機械移動到比上部邊界線靠近上方時，顯示范圍的基準(zhǔn)點變更至比規(guī)定位置靠近上方的位置。由此，在導(dǎo)向畫面中，以顯示對象面的截面向下方移動而顯示范圍追逐挖掘機械向上方移動的方式來顯示。另外，當(dāng)挖掘機械移動到比下部邊界線靠近下方時，顯示范圍的基準(zhǔn)點變更至比規(guī)定位置靠近下方的位置。由此，在導(dǎo)向畫面中，以顯示對象面的截面向上方移動而顯示范圍追逐挖掘機械向下方移動的方式來顯示。由此，可抑制目標(biāo)面和挖掘機械被過度縮小而顯示。因此，操作人員能夠容易掌握目標(biāo)面和挖掘機械的位置關(guān)系。在本發(fā)明第四方面的挖掘機械的顯示系統(tǒng)的控制方法中，在挖掘機械的當(dāng)前位置位于上部邊界線和下部邊界線之間時，導(dǎo)向畫面的顯示范圍的基準(zhǔn)點固定于上部邊界線和下部邊界線之間的規(guī)定位置。因此，即使挖掘機械在上部邊界線和下部邊界線之間向上方或下方移動，在導(dǎo)向畫面中，也以顯示對象面的截面不移動而挖掘機械向上方或下方移動的方式來顯示。而且，當(dāng)挖掘機械移動到比上部邊界線靠近上方時，顯示范圍的基準(zhǔn)點變更至比規(guī)定位置靠近上方的位置。由此，在導(dǎo)向畫面中，以顯示對象面的截面向下方移動而顯示范圍追逐挖掘機械向上方移動的方式來顯示。另外，當(dāng)挖掘機械移動到比下部邊界線靠近下方時，顯示范圍的基準(zhǔn)點變更至比規(guī)定位置靠近下方的位置。由此，在導(dǎo)向畫面中，以顯示對象面的截面向上方移動而顯示范圍追逐挖掘機械向下方移動的方式來顯示。由此，可抑制目標(biāo)面和挖掘機械被過度縮小而顯示。因此，操作人員能夠容易掌握目標(biāo)面和挖掘機械的位置關(guān)系。


圖1是液壓挖掘機的立體圖；圖2是示意性地表示液壓挖掘機結(jié)構(gòu)的圖；圖3是表示液壓挖掘機所具備的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖；圖4是表示基于設(shè)計地形數(shù)據(jù)顯示的設(shè)計地形的圖；圖5是表示行駛模式的導(dǎo)向畫面的圖；圖6是表示求得鏟斗前端的當(dāng)前位置的方法的圖；圖7是表示粗挖掘模式導(dǎo)向畫面的圖；圖8是表示精挖掘模式導(dǎo)向畫面的圖；圖9是表示顯示范圍最優(yōu)化控制的處理的流程圖；圖10是表示顯示范圍最優(yōu)化控制的處理的流程圖；圖11是表示顯示部上的顯示區(qū)域的例子的圖；圖12是表示顯示范圍的短邊大小的表；圖13是表示工作裝置的伸長長度為最大時的工作裝置姿勢的圖；圖14是表示顯示范圍的例子的圖；圖15是表示始點和終點的位置的一個例子的圖；圖16是表示顯示對象面線的一個例子和顯示范圍的基準(zhǔn)點的設(shè)定方法的圖；圖17是表示始點和終點的位置的一個例子的圖；圖18是表示始點和終點的位置的一個例子的圖19是表示顯示對象面線和顯示范圍的基準(zhǔn)點的設(shè)定方法的圖；圖20是表示設(shè)定精挖掘模式導(dǎo)向畫面中顯示范圍的基準(zhǔn)點的方法的圖；圖21是表示圖像在精挖掘模式導(dǎo)向畫面中的變化的圖；圖22是表示圖像在行駛模式及粗挖掘模式導(dǎo)向畫面中的變化的圖；圖23是表示設(shè)定行駛模式及粗挖掘模式導(dǎo)向畫面中顯示范圍的基準(zhǔn)點的方法的圖；圖24是表示圖像在行駛模式及粗挖掘模式導(dǎo)向畫面中的變化的圖；圖25是表示設(shè)定行駛模式及粗挖掘模式導(dǎo)向畫面中顯示范圍的基準(zhǔn)點的方法的圖；圖26是表示圖像在行駛模式及粗挖掘模式導(dǎo)向畫面中的變化的圖；圖27是表示圖像在行駛模式及粗挖掘模式導(dǎo)向畫面中的變化的圖。
具體實施例方式1.構(gòu)成1-1液壓挖掘機的整體構(gòu)成下面，參照附圖對本發(fā)明一實施方式的挖掘機械的顯示系統(tǒng)進行說明。圖1是搭載有顯示系統(tǒng)的挖掘機械的一個例子即液壓挖掘機100的立體圖。液壓挖掘機100具有車輛主體I和工作裝置2。車輛主體I具有上部旋轉(zhuǎn)體3、駕駛室4和行駛裝置5。上部旋轉(zhuǎn)體3收容有未圖示的發(fā)動機、液壓泵等裝置。駕駛室4載置于上部旋轉(zhuǎn)體3的前部。在駕駛室4內(nèi)配置有后述的顯示輸入裝置38及操作裝置25 (參照圖3)。行駛裝置5具有履帶5a, 5b，通過履帶5a，5b的旋轉(zhuǎn)，使液壓挖掘機100行駛。工作裝置2安裝于車輛主體I的前部，具有大臂6、小臂7、鏟斗8、大臂缸10、小臂缸11和鏟斗缸12。大臂6的基端部經(jīng)由大臂銷13可擺動地安裝于車輛主體I的前部。小臂7的基端部經(jīng)由小臂銷14可擺動地安裝于大臂6的前端部。在小臂7的前端部經(jīng)由鏟斗銷15可擺動地安裝有鏟斗8。圖2是示意性地表示液壓挖掘機100結(jié)構(gòu)的圖。圖2 (a)是液壓挖掘機100的側(cè)視圖，圖2 (b)是液壓挖掘機100的后視圖。如圖2 (a)所示，大臂6的長度即從大臂銷13到小臂銷14的長度為LI。小臂7的長度即從小臂銷14到鏟斗銷15的長度為L2。鏟斗8的長度即從鏟斗銷15到鏟斗8的斗齒前端的長度為L3。圖1所示的大臂缸10、小臂缸11和鏟斗缸12分別是由液壓來驅(qū)動的液壓缸。大臂缸10驅(qū)動大臂6。小臂缸11驅(qū)動小臂7。鏟斗缸12驅(qū)動鏟斗8。在大臂缸10、小臂缸
11、鏟斗缸12等液壓缸和未圖示的液壓泵之間配置有比例控制閥37 (參照圖3)。利用后述的工作裝置控制器26控制比例控制閥37，由此控制向液壓缸10 12供給的工作油的流量。由此，控制液壓缸10 12的動作。如圖2 Ca)所示，在大臂6、小臂7和鏟斗8上，分別設(shè)有第一 第三行程傳感器16 18。第一行程傳感器16檢測大臂缸10的行程長度。后述的顯示控制器39 (參照圖3)根據(jù)第一行程傳感器16檢測到的大臂缸10的行程長度，計算大臂6相對于后述的車輛主體坐標(biāo)系中Za軸(參照圖6)的傾角Θ I。第二行程傳感器17檢測小臂缸11的行程長度。顯示控制器39根據(jù)第二行程傳感器17檢測到的小臂缸11的行程長度，計算小臂7相對于大臂6的傾角Θ 2。第三行程傳感器18檢測鏟斗缸12的行程長度。顯示控制器39根據(jù)第三行程傳感器18檢測到的鏟斗缸12的行程長度，計算鏟斗8相對于小臂7的傾角Θ 3。車輛主體I具備位置檢測部19。位置檢測部19檢測液壓挖掘機100的當(dāng)前位置。位置檢測部 19 具有:RTK — GNSS (Real Time Kinematic-GlobalNavigation SatelliteSystems, GNSS稱為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))用的兩個天線21，22 (下面，稱為“GNSS天線21，22”)、三維位置傳感器23和傾角傳感器24。GNSS天線21，22沿著后述的車輛主體坐標(biāo)系Xa-Ya-Za中的Ya軸(參照圖6)分開一定距離而配置。與由GNSS天線21，22接收到的GNSS電波相應(yīng)的信號輸入三維位置傳感器23。三維位置傳感器23檢測GNSS天線21，22的設(shè)置位置P1，P2的位置。如圖2 (b)所示，傾角傳感器24檢測車輛主體I的車寬方向相對于重力方向(鉛垂線)的傾角Θ4 (下面，稱為“側(cè)傾角Θ4”)。圖3是表示液壓挖掘機100所具備的控制系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。液壓挖掘機100具備操作裝置25、工作裝置控制器26、工作裝置控制裝置27和顯示系統(tǒng)28。操作裝置25具有工作裝置操作部件31、工作裝置操作檢測部32、行駛操作部件33和行駛操作檢測部34。工作裝置操作部件31是操作人員用于操作工作裝置2的部件，例如為操作桿。工作裝置操作檢測部32檢測工作裝置操作部件31的操作內(nèi)容，并作為檢測信號發(fā)送至工作裝置控制器26。行駛操作部件33是操作人員用于操作液壓挖掘機100的行駛的部件，例如為操作桿。行駛操作檢測部34檢測行駛操作部件33的操作內(nèi)容，并作為檢測信號發(fā)送至工作裝置控制器26。工作裝置控制器26具有RAM、ROM等存儲部35及CPU等運算部36。工作裝置控制器26主要進行工作裝置2的控制。工作裝置控制器26根據(jù)工作裝置操作部件31的操作，生成用于使工作裝置2動作的控制信號，并輸出至工作裝置控制裝置27。工作裝置控制裝置27具有比例控制閥37，基于來自工作裝置控制器26的控制信號控制比例控制閥37。與來自工作裝置控制器26的控制信號相應(yīng)的流量的工作油從比例控制閥37流出，供給至液壓缸10 12。液壓缸10 12根據(jù)自比例控制閥37供給的工作油來驅(qū)動。由此，工作裝置2動作。1- 2顯示系統(tǒng)28的結(jié)構(gòu)顯示系統(tǒng)28是用于顯示表示作業(yè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)面和液壓挖掘機100的當(dāng)前位置關(guān)系的導(dǎo)向畫面的系統(tǒng)。顯示系統(tǒng)28除了具有上述的第一 第三行程傳感器16 18、三維位置傳感器23和傾角傳感器24之外，還具有顯示輸入裝置38和顯示控制器39。顯示輸入裝置38具有觸摸面板式輸入部41和IXD等顯示部42。顯示輸入裝置38顯示導(dǎo)向畫面。另外，導(dǎo)向畫面中顯示有各種鍵。操作人員可以通過觸摸導(dǎo)向畫面上的各種鍵，執(zhí)行顯示系統(tǒng)28的各種功能。關(guān)于導(dǎo)向畫面，將在后面進行詳細(xì)說明。顯示控制器39執(zhí)行顯示系統(tǒng)28的各種功能。顯示控制器39和工作裝置控制器26可通過無線或有線通信裝置可以相互通信。顯示控制器39具有RAM、ROM等存儲部43及CPU等運算部44。存儲部43具有存儲工作裝置數(shù)據(jù)的工作裝置數(shù)據(jù)存儲部47和存儲設(shè)計地形數(shù)據(jù)的地形數(shù)據(jù)存儲部46。工作裝置數(shù)據(jù)包含上述的大臂6的長度L1、小臂7的長度L2、鏟斗8的長度L3。另外，工作裝置數(shù)據(jù)包含大臂6的傾角Θ1、小臂7的傾角Θ 2、鏟斗8的傾角Θ 3各自的最小值及最大值。在地形數(shù)據(jù)存儲部46中，預(yù)先制作并存儲有表示作業(yè)區(qū)域內(nèi)的三維設(shè)計地形的形狀及位置的設(shè)計地形數(shù)據(jù)。顯示控制器39基于設(shè)計地形數(shù)據(jù)及來自上述各種傳感器的檢測結(jié)果等數(shù)據(jù)，將導(dǎo)向畫面顯示在顯示輸入裝置38。具體地講，如圖4所示，設(shè)計地形由通過三角多邊形分別表示的多個設(shè)計面74構(gòu)成。需要說明的是，在圖4中，只對多個設(shè)計面中的一個設(shè)計面標(biāo)注符號74，其它設(shè)計面的符號則省略表示。操作人員選擇這些設(shè)計面74中的一個或多個設(shè)計面作為目標(biāo)面70。顯示控制器39使表示液壓挖掘機100的當(dāng)前位置和目標(biāo)面70的位置關(guān)系的導(dǎo)向畫面顯示于顯示輸入裝置38。2.導(dǎo)向畫面下面，詳細(xì)說明導(dǎo)向畫面。在導(dǎo)向畫面中具有圖5所示的行駛模式導(dǎo)向畫面(下面，稱為“行駛模式畫面52”)和圖7及圖8所示的挖掘模式導(dǎo)向畫面53，54。行駛模式畫面52是為了使液壓挖掘機100行駛并引導(dǎo)至目標(biāo)面70附近而表示液壓挖掘機100的當(dāng)前位置和目標(biāo)面70的位置關(guān)系的畫面。挖掘模式導(dǎo)向畫面53，54是為了以使作為挖掘作業(yè)對象的地面形狀與目標(biāo)面70相同形狀的方式引導(dǎo)液壓挖掘機100的工作裝置2而表示液壓挖掘機100的當(dāng)前位置和目標(biāo)面70的位置關(guān)系的畫面。挖掘模式導(dǎo)向畫面53，54比行駛模式畫面52更詳細(xì)地表示目標(biāo)面70和工作裝置2的位置關(guān)系。挖掘模式導(dǎo)向畫面53，54具有圖7所示的粗挖掘模式導(dǎo)向畫面53 (下面，稱為“粗挖掘畫面53”)和圖8所示的精挖掘模式導(dǎo)向畫面54 (下面，稱為“精挖掘畫面54”)。2 -1行駛模式畫面52圖5中表示行駛模式畫面52。行駛模式畫面52包含表示作業(yè)區(qū)域的設(shè)計地形和液壓挖掘機100的當(dāng)前位置的俯視圖52a，和表示目標(biāo)面70、液壓挖掘機100和工作裝置2的可作業(yè)范圍76的側(cè)視圖52b。在行駛模式畫面52中顯示多個操作鍵。操作鍵包含畫面切換鍵65。畫面切換鍵65是用于執(zhí)行行駛模式畫面52和挖掘模式導(dǎo)向畫面53，54之間的切換的鍵。例如，當(dāng)按一次畫面切換鍵65時，顯示有用于選擇行駛模式畫面52、粗挖掘畫面53和精挖掘畫面54的彈出畫面。另外，在未顯示彈出畫面的通常顯示狀態(tài)下，行駛模式畫面52、粗挖掘畫面53和精挖掘畫面54中與當(dāng)前顯示的導(dǎo)向畫面對應(yīng)的圖標(biāo)作為畫面切換鍵65顯示于導(dǎo)向畫面。例如，在圖5中，為了顯示行駛模式畫面52，表示行駛模式畫面52的圖標(biāo)作為畫面切換鍵65被顯示。另外,如圖7所示,在顯示粗挖掘畫面53時,表示粗挖掘畫面53的圖標(biāo)作為畫面切換鍵65被顯示。行駛模式畫面52的俯視圖52a表示作業(yè)區(qū)域的設(shè)計地形和液壓挖掘機100的當(dāng)前位置。俯視圖52a通過多個三角多邊形表示俯視時的設(shè)計地形。具體地講，俯視圖52a將整體坐標(biāo)系的水平面作為投影面表現(xiàn)設(shè)計地形。另外，目標(biāo)面70以與其它設(shè)計面不同的顏色來顯示。需要說明的是，在圖5中，雖然液壓挖掘機100的當(dāng)前位置用俯視時的液壓挖掘機的圖標(biāo)61來表不,但也可以利用其它符號來表不。另外，俯視圖52a包含用于將液壓挖掘機100引導(dǎo)至目標(biāo)面70的信息。具體地講，顯示有方位指示符71。方位指示符71是表示目標(biāo)面70相對于液壓挖掘機100的方向的圖標(biāo)。因此，操作人員能夠根據(jù)行駛模式畫面52，使液壓挖掘機100容易地移動到目標(biāo)面70附近。另外，行駛模式畫面52的俯視圖52a還包含表不目標(biāo)作業(yè)位置的信息和用于使液壓挖掘機100與目標(biāo)面70正對的信息。目標(biāo)作業(yè)位置是液壓挖掘機100為了對目標(biāo)面70進行挖掘的最佳的位置，可根據(jù)目標(biāo)面70的位置和后述的可作業(yè)范圍76來計算。目標(biāo)作業(yè)位置在俯視圖52a中用直線72表示。用于使液壓挖掘機100與目標(biāo)面70正對的信息作為正對羅盤73來顯示。正對羅盤73是表示相對于目標(biāo)面70的正對方向和應(yīng)使液壓挖掘機100旋轉(zhuǎn)的方向的圖標(biāo)。操作人員能夠通過正對羅盤73確認(rèn)向目標(biāo)面70的正對度。行駛模式畫面52的側(cè)視圖52b包含表示設(shè)計面線91、目標(biāo)面線92、側(cè)視時的液壓挖掘機100的圖標(biāo)75、工作裝置2的可作業(yè)范圍76、目標(biāo)作業(yè)位置的信息。設(shè)計面線91表示目標(biāo)面70以外的設(shè)計面74的截面。目標(biāo)面線92表示目標(biāo)面70的截面。如圖4所示，設(shè)計面線91及目標(biāo)面線92通過計算經(jīng)過鏟斗8前端P3的當(dāng)前位置的平面77和設(shè)計地形的交線80而求得。目標(biāo)面線92用與設(shè)計面線91不同的顏色來顯示。另外，在圖5中，改變線種來表現(xiàn)目標(biāo)面線92和設(shè)計面線91?？勺鳂I(yè)范圍76表示工作裝置2能夠?qū)嶋H到達的車輛主體I周圍的范圍?？勺鳂I(yè)范圍76根據(jù)存儲于存儲部43的工作裝置數(shù)據(jù)來計算。側(cè)視圖52b所示的目標(biāo)作業(yè)位置相當(dāng)于上述的俯視圖52a所示的目標(biāo)作業(yè)位置，用三角形的圖標(biāo)81來表示。另外，液壓挖掘機100上的目標(biāo)點由三角形的圖標(biāo)82來表示。操作人員以目標(biāo)點的圖標(biāo)82與目標(biāo)作業(yè)位置的圖標(biāo)81 —致的方式移動液壓挖掘機100。如上所述，行駛模式畫面52包含表示目標(biāo)作業(yè)位置的信息和用于使液壓挖掘機100與目標(biāo)面70正對的信息。因此，為了對目標(biāo)面70進行作業(yè)，操作人員能夠根據(jù)行駛模式畫面52，在最佳的位置及方向上配置液壓挖掘機100。因此，行駛模式畫面52為了進行液壓挖掘機100的定位而使用。如上所述，目標(biāo)面線92根據(jù)鏟斗8前端的當(dāng)前位置來計算。顯示控制器39基于來自三維位置傳感器23、第一 第三行程傳感器16 18、傾角傳感器24等的檢測結(jié)果，計算整體坐標(biāo)系{X，Y，Z}中的鏟斗8前端的當(dāng)前位置。具體地講，鏟斗8前端的當(dāng)前位置如下求得。首先，如圖6所示，求得以上述GNSS天線21的設(shè)置位置Pl為原點的車輛主體坐標(biāo)系{Xa，Ya, Za}。圖6 (a)是液壓挖掘機100的側(cè)視圖。圖6 (b)是液壓挖掘機100的后視圖。在此，液壓挖掘機100的前后方向即車輛主體坐標(biāo)系的Ya軸向相對于整體坐標(biāo)系的Y軸向傾斜。另外，車輛主體坐標(biāo)系中的大臂銷13的坐標(biāo)為(0，Lbl，一 Lb2)，并預(yù)先存儲于顯示控制器39的存儲部43。三維位置傳感器23檢測GNSS天線21，22的設(shè)置位置P1、P2。根據(jù)檢測到的坐標(biāo)位置Pl、P2，通過下面的式(I)計算出Ya軸向的單位矢量。Ya = (Pl — P2) / I Pl — P2 卜..(I)如圖6 Ca)所示，當(dāng)通過用Ya和Z兩個矢量表示的平面導(dǎo)入與Ya垂直的矢量V時，下面的關(guān)系成立。(Z，，Ya) = 0...(2)V = (l — c)Z + cYa...(3)C為常數(shù)。用式(2)及式(3)，V如下面的式(4)那樣表示。V =Z + {(Z, Ya) / ((Z, Ya) — I)} (Ya — Z)...(4)另外，將與Ya及Z’垂直的矢量設(shè)為X’時，X’如下面的式(5)那樣表示。X，= Ya 丄 V...(5)
如圖6 (b)所示，車輛主體坐標(biāo)系是將其繞Ya軸轉(zhuǎn)動上述側(cè)傾角Θ 4而得到的，因此，如下面的式(6)那樣表示。

權(quán)利要求
1.一種挖掘機械的顯示系統(tǒng)，其特征在于，顯示導(dǎo)向畫面，該導(dǎo)向畫面表示挖掘機械的當(dāng)前位置和表示挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)地形的一部分的顯示對象面，該顯示系統(tǒng)具備: 存儲部，其存儲表示所述顯示對象面的位置的地形數(shù)據(jù)； 位置檢測部，其檢測所述挖掘機械的當(dāng)前位置； 運算部，其對所述地形數(shù)據(jù)設(shè)定作為所述導(dǎo)向畫面顯示的規(guī)定的顯示范圍，基于所述地形數(shù)據(jù)和所述挖掘機械的當(dāng)前位置，計算表示所述顯示對象面的截面上端高度位置的上部邊界線的位置和表示所述顯示對象面的截面下端高度位置的下部邊界線的位置，當(dāng)所述挖掘機械的當(dāng)前位置位于所述上部邊界線和所述下部邊界線之間時，將所述顯示范圍的規(guī)定的基準(zhǔn)點設(shè)定在所述上部邊界線和所述下部邊界線之間的規(guī)定位置，當(dāng)所述挖掘機械的當(dāng)前位置位于比所述上部邊界線靠近上方的位置時，將所述基準(zhǔn)點設(shè)定在比所述規(guī)定位置靠近上方的位置，當(dāng)所述挖掘機械的當(dāng)前位置位于比所述下部邊界線靠近下方的位置時，將所述基準(zhǔn)點設(shè)定在比所述規(guī)定位置靠近下方的位置； 顯示部，其顯示表示所述顯示范圍所包含的所述顯示對象面的側(cè)視時的截面和所述挖掘機械的當(dāng)前位置的所述導(dǎo)向畫面。
2.如權(quán)利要求1所述的挖掘機械的顯示系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)所述挖掘機械的當(dāng)前位置位于比所述上部邊界線靠近上方的位置時，所述運算部將所述基準(zhǔn)點設(shè)定在從所述規(guī)定位置向上方追加了所述挖掘機械的當(dāng)前位置和所述上部邊界線之間的距離的位置，當(dāng)所述挖掘機械的當(dāng)前位置位于比所述下部邊界線靠近下方的位置時，所述運算部將所述基準(zhǔn)點設(shè)定在從所述規(guī)定位置向下方追加了所述挖掘機械的當(dāng)前位置和所述下部邊界線之間的距離的位置。
3.一種挖掘機械，其特征在于，具備權(quán)利要求1或2所述的挖掘機械的顯示系統(tǒng)。
4.一種挖掘機械的顯示系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，該顯示系統(tǒng)顯示導(dǎo)向畫面，該導(dǎo)向畫面表示挖掘機械的當(dāng)前位置和表示挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)地形的一部分的顯示對象面，該控制方法包括: 檢測所述挖掘機械的當(dāng)前位置的步驟； 對表示所述顯示對象面的位置的地形數(shù)據(jù)設(shè)定作為所述導(dǎo)向畫面顯示的規(guī)定的顯示范圍的步驟； 基于所述地形數(shù)據(jù)和所述挖掘機械的當(dāng)前位置，計算表示所述顯示對象面的側(cè)視時的截面上端高度位置的上部邊界線位置和表示所述顯示對象面的側(cè)視時的截面下端高度位置的下部邊界線位置的步驟； 當(dāng)所述挖掘機械的當(dāng)前位置位于所述上部邊界線和所述下部邊界線之間時，將所述顯示范圍的規(guī)定的基準(zhǔn)點設(shè)定在所述上部邊界線和所述下部邊界線之間的規(guī)定位置的步驟； 當(dāng)所述挖掘機械的當(dāng)前位置位于比所述上部邊界線靠近上方的位置時，將所述基準(zhǔn)點設(shè)定在比所述規(guī)定位置靠近上方的位置的步驟； 當(dāng)所述挖掘機械的當(dāng)前位置位于比所述下部邊界線靠近下方的位置時，將所述基準(zhǔn)點設(shè)定在比所述規(guī)定位置靠近下方的位置的步驟； 顯示表示所述顯示范圍所包含的所述顯示對象面的側(cè)視時的截面和所述挖掘機械的當(dāng)前位置的所述導(dǎo)向畫面的步驟。
全文摘要
在挖掘機械的顯示系統(tǒng)中，算出上部邊界線(La)的位置和下部邊界線(Lb)的位置。上部邊界線(La)表示顯示對象面(78)的截面上端的高度位置。下部邊界線(Lb)表示顯示對象面(78)的截面下端的高度位置。在挖掘機械的當(dāng)前位置(Po)位于上部邊界線(La)和下部邊界線(Lb)之間時，顯示范圍的規(guī)定的基準(zhǔn)點(Pb)設(shè)定在上部邊界線(La)和下部邊界線(Lb)之間的規(guī)定位置。在挖掘機械的當(dāng)前位置(Po)位于比上部邊界線(La)靠近上方的位置時，基準(zhǔn)點(Pb)設(shè)定在比規(guī)定位置靠近上方的位置。在挖掘機械的當(dāng)前位置(Po)位于比下部邊界線(Lb)靠近下方的位置時，基準(zhǔn)點(Pb)設(shè)定在比規(guī)定位置靠近下方的位置。
文檔編號E02F9/26GK103080433SQ20128000269
公開日2013年5月1日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者深野亮, 野村安曇, 栗原隆, 藤田悅夫, 安東正生, 小出敏裕 申請人:株式會社小松制作所