作業(yè)機(jī)械的周圍監(jiān)視裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種在由液壓挖掘機(jī)等構(gòu)成的作業(yè)機(jī)械中為了確保該作業(yè)機(jī)械的作業(yè)的安全而設(shè)置的作業(yè)機(jī)械的周圍監(jiān)視裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為作業(yè)機(jī)械的一例，例如液壓挖掘機(jī)在下部側(cè)具有行駛體，在該行駛體上經(jīng)由旋轉(zhuǎn)裝置設(shè)置上部側(cè)的旋轉(zhuǎn)體。在旋轉(zhuǎn)體上設(shè)置有進(jìn)行土砂的挖掘等作業(yè)的作業(yè)單元，作業(yè)單元具備能夠進(jìn)行俯仰動作地與旋轉(zhuǎn)體連結(jié)的動臂、能夠以上下方向轉(zhuǎn)動地與該動臂的前端連結(jié)的斗桿，進(jìn)行土砂的挖掘等作業(yè)的鏟斗作為配件經(jīng)由鏈桿機(jī)構(gòu)與斗桿的前端連結(jié)。由此，構(gòu)成具有多關(guān)節(jié)的前端作業(yè)機(jī)。
[0003]以前已知的有:在自行式的作業(yè)機(jī)械、例如液壓挖掘機(jī)中，為了確保作業(yè)的安全且提高操作性，設(shè)置有監(jiān)視旋轉(zhuǎn)體的周圍的狀況的周圍監(jiān)視裝置。在旋轉(zhuǎn)體上安裝攝像頭，并且在駕駛室中在操作者乘坐的駕駛席的前方位置設(shè)置監(jiān)視器，由此構(gòu)成該周圍監(jiān)視裝置。將由攝像頭攝影所得的圖像作為動畫狀態(tài)的影像顯示在監(jiān)視畫面上。
[0004]但是，攝像頭被固定地保持在旋轉(zhuǎn)體上，其視野范圍受限。成為作業(yè)對象的前方位置的視野當(dāng)然是必需的，而為了確保行駛時、作業(yè)時的安全性等，在旋轉(zhuǎn)體的后方和左右的兩側(cè)方的視野也是必須的作業(yè)機(jī)械的周圍，為了得到廣范圍的視野，以往利用了在旋轉(zhuǎn)體上安裝多個攝像頭的結(jié)構(gòu)。由此，能夠在旋轉(zhuǎn)體的大致全周沒有死角地確保作業(yè)的安全以及提高作業(yè)機(jī)械的操作性。
[0005]在專利文獻(xiàn)I等中公開了如下的結(jié)構(gòu)，即:構(gòu)成為對通過多個攝像頭取得的作業(yè)機(jī)械的周圍的攝像頭圖像進(jìn)行視點變換使其成為上方視點，在監(jiān)視畫面中顯示為平面地投影的平面視圖監(jiān)視圖像。為了取得該周圍監(jiān)視圖像，在作為作業(yè)機(jī)械的液壓挖掘機(jī)的周圍設(shè)置多個攝像頭，在監(jiān)視畫面上合成地顯示這些來自各攝像頭的圖像。攝像頭被設(shè)置在液壓挖掘機(jī)的后部位置和左右的兩側(cè)部位置的3個位置，這些各攝像頭的攝像鏡頭的光軸朝向斜下方。為了成為監(jiān)視圖像，對通過攝像頭攝影且進(jìn)行圖像處理之前的攝像頭圖像即經(jīng)過圖像進(jìn)行視點變換處理。該變換的視點是上方視點，由此得到從上方投影的3張上方視點圖像。
[0006]將上方視點圖像顯示在監(jiān)視畫面中，但這時在監(jiān)視畫面中顯示對液壓挖掘機(jī)進(jìn)行符號化所得的插圖圖像(具體地說是液壓挖掘機(jī)的平面插圖圖像)，將通過各個攝像頭取得的上方視點圖像配置在該插圖圖像的周圍。更具體地說，將插圖圖像顯示在監(jiān)視畫面的中心位置，在該插圖圖像的后方區(qū)域和左右的側(cè)方區(qū)域中排列各上方視點圖像，顯示周圍監(jiān)視用的俯視圖像。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-114814號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]通過將上述俯視圖像顯示在監(jiān)視畫面中，操作液壓挖掘機(jī)的操作者能夠準(zhǔn)確地掌握作業(yè)機(jī)械的周圍的狀況，在進(jìn)行挖掘土砂并將挖掘物裝載到作為搬運(yùn)單元的翻斗車上的作業(yè)、液壓挖掘機(jī)的行駛這樣的動作時，通過識別監(jiān)視畫面，而進(jìn)行周圍的監(jiān)視，確保作業(yè)的安全。因此，顯示在監(jiān)視畫面中的俯視圖像對于確保作業(yè)的安全來說是極其有益的。為了以較少的數(shù)量的攝像頭確保廣的監(jiān)視區(qū)域，攝像頭安裝廣角鏡頭，使各攝像頭具有廣的視野范圍。但是，對于通過使用廣角鏡頭的攝像頭攝影所得的經(jīng)過圖像成為以下這樣的圖像，即失真為大致球面狀，使得接近攝像頭的位置的地方被顯示得大，朝向攝像頭的前方、或朝向左右側(cè)方連續(xù)地變小。因此，如果直接進(jìn)行視點變換，則所得到的圖像整體成為球形乃至接近球形的形狀。
[0012]由此，如果顯示為俯視圖像，則顯示圖像在距離方向和角度方向上產(chǎn)生失真，無法顯示準(zhǔn)確的像。周圍監(jiān)視是用于確認(rèn)在作業(yè)機(jī)械的動作時必須避免沖撞的固定和可動的障礙物體(包含車輛、操作者等)的存在，因此即使像稍微失真，在進(jìn)行周圍監(jiān)視時也不會特別成為障礙。
[0013]作為作業(yè)機(jī)械，例如液壓挖掘機(jī)重復(fù)進(jìn)行以下的作業(yè)，即:挖掘礦山等作業(yè)現(xiàn)場的土砂、礦石并將挖掘物收容在鏟斗中，使旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，將挖掘物裝載到配置于液壓挖掘機(jī)的近旁位置的翻斗車的容器中。另外，為了改變挖掘位置，有時也使液壓挖掘機(jī)自行，移動到下個應(yīng)該挖掘的位置。
[0014]在進(jìn)行以上的作業(yè)時，進(jìn)行動作控制使得鏟斗位于應(yīng)該挖掘的位置，另外，將鏟斗準(zhǔn)確地定位于容器的上部位置，從作業(yè)的準(zhǔn)確性和作業(yè)效率的觀點出發(fā)，是極其重要的。在監(jiān)視畫面中顯示出液壓挖掘機(jī)及其周圍的圖像，因此理想的是不只是為了確認(rèn)安全，還為了提高作業(yè)效率，而能夠使用該監(jiān)視畫面。但是，如上述那樣，如果在監(jiān)視畫面中將作業(yè)現(xiàn)場的圖像顯示為失真的狀態(tài)，則對于進(jìn)行作業(yè)的操作者來說在動作控制上會產(chǎn)生不適感，因此對于謀求作業(yè)的正確性來說存在不充分的問題點。
[0015]本發(fā)明就是鑒于以上的問題點而提出的，其目的在于:為了通過用于確認(rèn)周圍的安全而顯示的監(jiān)視畫面提高作業(yè)效率并能夠正確且有效地利用。
[0016]用于解決課題的手段
[0017]為了到達(dá)上述目的，本發(fā)明是一種作業(yè)機(jī)械的周圍監(jiān)視裝置，其被設(shè)在作業(yè)機(jī)械上，且用于監(jiān)視上述作業(yè)機(jī)械的周圍，該作業(yè)機(jī)械在能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)在行駛體上的旋轉(zhuǎn)體上安裝有作業(yè)單元，并通過操作設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)體上的操作單元來進(jìn)行作業(yè)，該作業(yè)機(jī)械的周圍監(jiān)視裝置的特征在于，具備:多臺攝像頭，其被設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)體上，并配置成相鄰的2臺攝像頭的視野范圍的一部分相互重疊；視點變換單元，其將通過上述各攝像頭取得的攝像頭圖像變換為上方視點圖像；顯示圖像生成單元，其將通過上述視點變換單元生成的多個上方視點圖像配置在以平面地顯示上述作業(yè)機(jī)械的插圖圖像的周圍并設(shè)為俯視圖像；以及圖像顯示單元，其通過上述圖像生成單元，將上述俯視圖像中的至少通過上述作業(yè)機(jī)械的上述作業(yè)單元進(jìn)行的作業(yè)到達(dá)范圍內(nèi)作為平面視圖圖像顯示在上述插圖圖像的周圍。
[0018]圖像顯示單元顯示平面地顯示出作業(yè)機(jī)械的插圖圖像，通過在該插圖圖像的周圍排列地顯示通過各個攝像頭取得的成為上方視點的平面視圖圖像而設(shè)為俯視圖像，通過該俯視圖像進(jìn)行作業(yè)機(jī)械的周圍監(jiān)視。在此，從在作業(yè)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)時防止構(gòu)成作業(yè)機(jī)械的各部與周圍的物體接觸乃至沖撞、或成為無法作業(yè)狀態(tài)的安全確認(rèn)的觀點出發(fā)，進(jìn)行作業(yè)機(jī)械的周圍監(jiān)視。
[0019]還從確保作業(yè)單元的作業(yè)的確實性、靈活性并確保準(zhǔn)確而高效的作業(yè)這樣的作業(yè)性的觀點出發(fā)，利用該俯視圖像。從作業(yè)性的觀點出發(fā)，需要準(zhǔn)確地掌握作業(yè)單元相對于作業(yè)對象的位置關(guān)系。作為作業(yè)機(jī)械，為了使液壓挖掘機(jī)靈活并且確實地進(jìn)行通過構(gòu)成前端作業(yè)機(jī)的鏟斗進(jìn)行挖掘并將挖掘物裝載到翻斗車等的作業(yè)，而進(jìn)行顯示使得能夠準(zhǔn)確地識別挖掘位置和鏟斗之間的位置關(guān)系、鏟斗和翻斗車之間的位置關(guān)系。
[0020]俯視圖像是對從設(shè)置在作業(yè)機(jī)械的周圍的多臺攝像頭取得的圖像進(jìn)行視點變換并顯示的圖像。優(yōu)選的是將攝像頭設(shè)置在作業(yè)機(jī)械的前部、后部以及左右的兩側(cè)部的4個位置。這些各攝像頭的配設(shè)位置分別為作業(yè)機(jī)械的前部、后部以及左右的兩側(cè)部的大致中間位置并且盡量設(shè)于高處。另外，各攝像頭的高度位置盡量相等、或為接近的高度位置。但是，由于在作業(yè)機(jī)械中各種構(gòu)件被配置在各種位置的關(guān)系，也有時無法將全部配置在相同的高度位置上，但優(yōu)選的是使高度盡量一致。另外，各攝像頭的視野的方向為斜下方向。
[0021]通過配置在作業(yè)機(jī)械的周圍的各攝像頭取得經(jīng)過圖像。這些經(jīng)過圖像是使光軸朝向斜下方的圖像。視點變換單元通過對經(jīng)過圖像的視點進(jìn)行視點變換使其成為上方視點，而投影到假想水平面上，成為投影線大致平行的平面視圖圖像。平面視圖圖像并不是圖像的全體，限定于作業(yè)單元的作業(yè)范圍內(nèi)。即，設(shè)為從作業(yè)單元的最小到達(dá)位置到最大到達(dá)位置的范圍。比最大到達(dá)位置遠(yuǎn)的位置也可以不是平面視圖圖像而是曲面視圖圖像。通過設(shè)為曲面視圖圖像，能夠在有限的監(jiān)視畫面中得到廣泛的監(jiān)視圖像。但是，即使是該曲面視圖圖像，也為能夠通過圖像識別障礙物等的存在的程度。
[0022]這樣，將作業(yè)單元的到達(dá)的范圍設(shè)為作業(yè)/監(jiān)視范圍，使視點與其外側(cè)的監(jiān)視范圍不同，由此能夠提高作業(yè)效率，并且拓展監(jiān)視范圍。在此，外側(cè)的監(jiān)視范圍不是作業(yè)單元的作業(yè)范圍，因此即使圖像有稍微的失真，只要能夠確認(rèn)物體等的存在的有無即可。當(dāng)然，優(yōu)選的是顯示多的范圍。因此，將最大到達(dá)范圍的外側(cè)的圖像設(shè)定成具有與作業(yè)/監(jiān)視范圍不同的第二視點位置。即，在將為了生成平面視圖圖像而設(shè)定的假想視點設(shè)為主假想視點位置時，使最大到達(dá)范圍的外側(cè)的圖像向比主視點位置近的位置側(cè)變位，成為從斜方向看到的圖像。
[0023]將俯視圖像顯示成排列在作業(yè)機(jī)械的插圖圖像的周邊。在此，在