(57)【要約】【課題】処理対象と建設機械との位置合わせを支援できる表示システムを提供すること。【解決手段】表示システムは、画像を表示する表示部と、作業機を支持する車体の位置を示す車体位置データを取得する車体位置データ取得部と、作業機により処理される処理対象の処理位置を示す処理位置データを保持する処理位置データ保持部と、処理位置データに基づく処理位置を示す画像と車体の特定位置を示す画像とを表示部に表示させる表示制御部と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示部と、
作業機を支持する車体の位置を示す車体位置データを取得する車体位置データ取得部と、
前記作業機により処理される処理対象の処理位置を示す画像と、前記車体位置データに基づいて表示される前記作業機を含む車体の上面画像と、前記上面画像の複数の箇所に表示される前記車体の特定位置を示す指標マークとを、前記表示部に表示させる表示制御部と、を備える、
表示システム。
【請求項２】
前記車体は、下部走行体に支持された状態で旋回軸を中心に旋回可能な上部旋回体を含み、
前記表示制御部は、前記指標マークを、前記上面画像の前記上部旋回体の前記旋回軸上と前記作業機上に表示させる、
請求項１に記載の表示システム。
【請求項３】
前記表示制御部は、前記上面画像を透明、又は半透明表示させる、
請求項１又は請求項２に記載の表示システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の表示システムを備える建設機械。
【請求項５】
画像の表示方法であって、
画像を表示するステップと、
作業機を支持する車体の位置を示す車体位置データを取得するステップと、
前記作業機により処理される処理対象の処理位置を示す画像と、前記車体位置データに基づいて表示される前記作業機を含む車体の上面画像と、前記上面画像の複数の箇所に表示される前記車体の特定位置を示す指標マークとを、表示部に表示させるステップと、を有する、
表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示システム、建設機械、及び表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械を用いて作業する場合、処理対象と建設機械とを位置合わせする必要がある。特許文献１には、表示システムを用いて処理対象と建設機械との位置合わせを支援する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０５４３５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
建設機械を用いて処理対象に対する作業を実施する際、建設機械を適切な位置に移動させる必要がある。そのため、建設機械のオペレータのために、処理対象と建設機械との位置合わせを支援できる技術が要望される。
【０００５】
本発明の態様は、処理対象と建設機械との位置合わせを支援できる表示システムを提供することを目的とする。また、本発明の態様は、処理対象に精度良く位置合わせできる建設機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、画像を表示する表示部と、作業機を支持する車体の位置を示す車体位置データを取得する車体位置データ取得部と、前記作業機により処理される処理対象の処理位置を示す処理位置データを保持する処理位置データ保持部と、前記処理位置データに基づく前記処理位置を示す画像と前記車体の特定位置を示す画像とを前記表示部に表示させる表示制御部と、を備える表示システムが提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、作業機と前記作業機を支持する車体とを有する油圧ショベルに搭載される表示システムであって、前記作業機は、刃先を有する作業部材と、前記作業部材と前記車体とを連結する連結部材と、を含み、前記車体は、下部走行体に支持された状態で旋回軸を中心に旋回可能な上部旋回体を含み、画像を表示する表示部と、前記車体の位置を示す車体位置データを取得する車体位置データ取得部と、前記作業機により施工される溝の幅方向における中心部を含む処理対象の処理位置を示す処理位置データを保持する処理位置データ保持部と、前記刃先の位置を示す刃先位置データを取得する刃先位置データ取得部と、前記処理位置データに基づく前記処理位置を示す画像と前記車体の特定位置を示す画像と前記刃先位置データに基づく前記刃先の位置を示す画像とを前記表示部に一緒に表示させる表示制御部と、を備える表示システムが提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様に従えば、第１の態様又は第２の態様の表示システムを備える建設機械が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の態様によれば、処理対象と建設機械との位置合わせを支援できる表示システムが提供される。また、本発明の態様によれば、処理対象に精度良く位置合わせできる建設機械が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態に係る建設機械の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る建設機械の一例を模式的に示す側面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る建設機械の一例を模式的に示す背面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る建設機械の一例を示す機能ブロック図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る表示システムの一例を示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る表示システムの一例を示す図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る表示システムの一例を示す図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る表示システムの一例を示す図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る表示システムの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る表示システムの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る表示システムの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、第４実施形態に係る特定位置を説明するための模式図である。
【図１３】図１３は、建設機械の遠隔操作方法の一例を説明するための図である。
【図１４】図１４は、建設機械の遠隔操作方法の一例を説明するための図である。
【図１５】図１５は、建設機械の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１２】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る建設機械１００の一例を示す斜視図である。本実施形態においては、建設機械１００が油圧ショベル１００である例について説明する。
【００１３】
図１に示すように、油圧ショベル１００は、油圧により作動する作業機１と、作業機１を支持する車体２と、車体２を支持する走行装置３とを備える。車体２は、走行装置３に支持された状態で旋回軸ＲＸを中心に旋回可能である。車体２は、走行装置３の上に配置される。以下の説明においては、車体２を適宜、上部旋回体２、と称し、走行装置３を適宜、下部走行体３、と称する。
【００１４】
上部旋回体２は、オペレータが搭乗する運転室４と、エンジンや油圧ポンプなどが収容される機械室５と、手すり６とを有する。運転室４は、オペレータが着座する運転席４Ｓを有する。機械室５は、運転室４の後方に配置される。手すり６は、機械室５の前方に配置される。
【００１５】
下部走行体３は、一対のクローラ７を有する。クローラ７の回転により、油圧ショベル１００が走行する。なお、下部走行体３が車輪（タイヤ）でもよい。
【００１６】
作業機１は、上部旋回体２に支持される。作業機１は、刃先１０を有するバケット１１と、バケット１１に連結されるアーム１２と、アーム１２に連結されるブーム１３とを有する。バケット１１は、刃先１０を有する作業部材である。アーム１２及びブーム１３は、バケット１１と上部旋回体２とを連結する連結部材である。
【００１７】
バケット１１の刃先１０は、バケット１１に設けられた凸形状の刃の先端部でもよい。バケット１１の刃先１０は、バケット１１に設けられたストレート形状の刃の先端部でもよい。
【００１８】
バケット１１とアーム１２とはバケットピンを介して連結される。バケット１１は、回転軸ＡＸ１を中心に回転可能にアーム１２に支持される。アーム１２とブーム１３とはアームピンを介して連結される。アーム１２は、回転軸ＡＸ２を中心に回転可能にブーム１３に支持される。ブーム１３と車体２とはブームピンを介して連結される。ブーム１３は、回転軸ＡＸ３を中心に回転可能に車体２に支持される。
【００１９】
回転軸ＡＸ１と、回転軸ＡＸ２と、回転軸ＡＸ３とは、平行である。回転軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３と、旋回軸ＲＸとは、空間内で直交する関係にある。以下の説明においては、回転軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３の軸方向を適宜、上部旋回体２の車幅方向、と称し、回転軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３及び旋回軸ＲＸの両方と直交する方向を適宜、上部旋回体２の前後方向、と称する。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る油圧ショベル１００を模式的に示す側面図である。図３は、本実施形態に係る油圧ショベル１００を模式的に示す背面図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、油圧ショベル１００は、作業機１を駆動する油圧シリンダ２０を有する。油圧シリンダ２０は、作動油によって駆動される。油圧シリンダ２０は、バケット１１を駆動するバケットシリンダ２１と、アーム１２を駆動するアームシリンダ２２と、ブーム１３を駆動するブームシリンダ２３とを含む。
【００２２】
図２に示すように、油圧ショベル１００は、バケットシリンダ２１に配置されたバケットシリンダストロークセンサ１４と、アームシリンダ２２に配置されたアームシリンダストロークセンサ１５と、ブームシリンダ２３に配置されたブームシリンダストロークセンサ１６とを有する。バケットシリンダストロークセンサ１４は、バケットシリンダ２１のストローク長であるバケットシリンダ長を検出する。アームシリンダストロークセンサ１５は、アームシリンダ２２のストローク長であるアームシリンダ長を検出する。ブームシリンダストロークセンサ１６は、ブームシリンダ２３のストローク長であるブームシリンダ長を検出する。
【００２３】
図２及び図３に示すように、油圧ショベル１００は、上部旋回体２の位置を検出する位置検出装置３０を備える。位置検出装置３０は、グローバル座標系で規定される上部旋回体２の位置を検出する車体位置センサ３１と、上部旋回体２の姿勢を検出する姿勢検出センサ３２と、上部旋回体２の方位を検出する方位センサ３３とを含む。なお、方位センサ３３は、位置検出装置３０とは別体でもよい。
【００２４】
グローバル座標系（ＸｇＹｇＺｇ座標系）とは、ＧＰＳ（Global  Positioning  System：全地球測位システム）により規定される絶対位置を示す座標系である。位置検出装置３０によって、グローバル座標系で規定される上部旋回体２の３次元位置、水平面に対する上部旋回体２の傾斜角度、及び基準方位に対する上部旋回体２の方位が検出される。
【００２５】
車体位置センサ３１は、ＧＰＳ受信機を含む。車体位置センサ３１は、グローバル座標系で規定される上部旋回体２の３次元位置を検出する。車体位置センサ３１は、上部旋回体２のＸｇ方向の位置、Ｙｇ方向の位置、及びＺｇ方向の位置を検出する。
【００２６】
上部旋回体２にＧＰＳアンテナ３１Ａが設けられる。ＧＰＳアンテナ３１Ａは、上部旋回体２の手すり６に設けられる。なお、ＧＰＳアンテナ３１Ａは、機械室５の後方に配置されたカウンタウェイトの上に配置されてもよい。ＧＰＳアンテナ３１Ａは、ＧＰＳ衛星から電波を受信して、受信した電波に基づく信号を車体位置センサ３１に出力する。車体位置センサ３１は、ＧＰＳアンテナ３１Ａから供給された信号に基づいて、グローバル座標系で規定されるＧＰＳアンテナ３１Ａの設置位置Ｐ１を検出する。車体位置センサ３１は、ＧＰＳアンテナ３１Ａの設置位置Ｐ１に基づいて、上部旋回体２の絶対位置Ｐｇを検出する。
【００２７】
ＧＰＳアンテナ３１Ａは、車幅方向に２つ設けられる。車体位置センサ３１は、一方のＧＰＳアンテナ３１Ａの設置位置Ｐ１ａ及び他方のＧＰＳアンテナ３１Ａの設置位置Ｐ１ｂのそれぞれを検出する。本実施形態において、車体位置センサ３１は１つであるが、ＧＰＳアンテナ３１Ａのそれぞれに設けられてもよい。車体位置センサ３１は、設置位置Ｐ１ａと設置位置Ｐ１ｂとに基づいて演算処理を実施して、上部旋回体２の絶対位置Ｐｇを検出する。本実施形態において、上部旋回体２の絶対位置Ｐｇは、設置位置Ｐ１ａと設置位置Ｐ１ｂとの中間位置である。なお、上部旋回体２の絶対位置Ｐｇは、設置位置Ｐ１ａ及び設置位置Ｐ１ｂのいずれか一方でもよい。
【００２８】
姿勢検出センサ３２は、ＩＭＵ（Inertial  Measurement  Unit）を含む。姿勢検出センサ３２は、上部旋回体２に設けられる。姿勢検出センサ３２は、運転室４の下部に配置される。姿勢検出センサ３２は、水平面（ＸｇＹｇ平面）に対する上部旋回体２の傾斜角度といった姿勢を検出する。水平面に対する上部旋回体２の傾斜角度は、車幅方向に関する上部旋回体２の傾斜角度θａと、前後方向に関する上部旋回体２の傾斜角度θｂと、を含む。
【００２９】
方位センサ３３は、一方のＧＰＳアンテナ３１Ａの設置位置Ｐ１ａと他方のＧＰＳアンテナ３１Ａの設置位置Ｐ１ｂとに基づいて、グローバル座標系で規定される基準方位に対する上部旋回体２の方位を検出する機能を有する。基準方位は、例えば北である。方位センサ３３は、設置位置Ｐ１ａと設置位置Ｐ１ｂとに基づいて演算処理を実施して、基準方位に対する上部旋回体２の方位を検出する。方位センサ３３は、設置位置Ｐ１ａと設置位置Ｐ１ｂとを結ぶ直線を算出し、算出した直線と基準方位とがなす角度に基づいて、基準方位に対する上部旋回体２の方位を検出する。なお、方位センサ３３として、位置検出装置３０とは別体であり、上述の方法とは異なる方法（例えば、磁気センサを用いる方法）で方位を検出する方位センサが用いられてもよい。
【００３０】
油圧ショベル１００は、上部旋回体２に対する刃先１０の相対位置を検出する刃先位置センサ３４を備える。刃先位置センサ３４は、ローカル座標系で規定される上部旋回体２に対する作業機１の刃先１０の位置を検出する。
【００３１】
ローカル座標系（ＸＹＺ座標系）とは、油圧ショベル１００の上部旋回体２を基準とした相対位置を示す座標系である。
【００３２】
本実施形態における刃先位置センサ３４とは、バケットシリンダストロークセンサ１４の検出結果と、アームシリンダストロークセンサ１５の検出結果と、ブームシリンダストロークセンサ１６の検出結果と、バケット１１の長さＬ１１と、アーム１２の長さＬ１２と、ブーム１３の長さＬ１３とに基づいて、上部旋回体２に対する刃先１０の相対位置を検出するものである。
【００３３】
刃先位置センサ３４は、バケットシリンダストロークセンサ１４で検出されたバケットシリンダ長に基づいて、アーム１２に対するバケット１１の刃先１０の傾斜角θ１１を算出する。刃先位置センサ３４は、アームシリンダストロークセンサ１５で検出されたアームシリンダ長に基づいて、ブーム１３に対するアーム１２の傾斜角θ１２を算出する。刃先位置センサ３４は、ブームシリンダストロークセンサ１６で検出されたブームシリンダ長に基づいて、上部旋回体２に対するブーム１３の傾斜角θ１３を算出する。なお、刃先位置センサ３４はポテンショメータ等を用いた角度センサであってもよく、その角度センサが、バケット１１の傾斜角θ１１、アーム１２の傾斜角θ１２、及びブーム１３の傾斜角θ１３を検出してもよい。
【００３４】
バケット１１の長さＬ１１は、バケット１１の刃先１０と回転軸ＡＸ１（バケットピン）との距離である。アーム１２の長さＬ１２は、回転軸ＡＸ１（バケットピン）と回転軸ＡＸ２（アームピン）との距離である。ブーム１３の長さＬ１３は、回転軸ＡＸ２（アームピン）と回転軸ＡＸ３（ブームピン）との距離である。
【００３５】
刃先位置センサ３４は、傾斜角θ１１、傾斜角θ１２、傾斜角θ１３、長さＬ１１、長さＬ１２、及び長さＬ１３に基づいて、上部旋回体２の回転軸ＡＸ３に対する刃先１０の相対位置を検出する。
【００３６】
また、刃先位置センサ３４は、位置検出装置３０で検出された上部旋回体２の絶対位置Ｐｇと、上部旋回体２の回転軸ＡＸ３と刃先１０との相対位置とに基づいて、刃先１０の絶対位置Ｐｂを検出する。絶対位置Ｐｇと回転軸ＡＸ３との相対位置は、油圧ショベル１００の諸元データから導出される既知データである。したがって、刃先位置センサ３４は、上部旋回体２の絶対位置Ｐｇと、上部旋回体２の回転軸ＡＸ３と刃先１０との相対位置と、油圧ショベル１００の諸元データとに基づいて、刃先１０の絶対位置Ｐｂを検出可能である。
【００３７】
次に、本実施形態に係る油圧ショベル１００の制御装置５０及び表示システム６０について説明する。図４は、本実施形態に係る油圧ショベル１００の一例を示す機能ブロック図である。図４に示すように、油圧ショベル１００は、油圧ショベル１００のオペレータに操作される操作入力装置４０と、油圧ショベル１００を制御する制御装置５０と、表示システム６０とを備える。
【００３８】
制御装置５０は、下部走行体３を制御する走行制御装置５１と、上部旋回体２の旋回を制御する旋回制御装置５２と、作業機１を制御する作業機制御装置５３と、表示システム６０を制御する表示制御装置５４とを有する。
【００３９】
操作入力装置４０は、運転室４に配置される。操作入力装置４０は、下部走行体３、上部旋回体２、及び作業機１を操作するための操作信号を生成する操作部４１と、表示システム６０を操作するための入力信号を生成する入力部４２とを有する。
【００４０】
操作部４１は、オペレータに操作される走行操作部材、旋回操作部材、及び作業機操作部材を含む。走行操作部材、旋回操作部材、及び作業機操作部材は、ジョイスティック又は操作レバーを含む。走行操作部材が操作されることにより、下部走行体３を操作する走行操作信号が操作部４１から出力される。旋回操作部材が操作されることにより、上部旋回体２を操作する旋回操作信号が操作部４１から出力される。作業機操作部材が操作されることにより、作業機１を操作する作業機操作信号が操作部４１から出力される。走行操作信号は、走行制御装置５１に出力される。旋回制御信号は、旋回制御装置５２に出力される。作業機操作信号は、作業機制御装置５３に出力される。
【００４１】
走行制御装置５１は、クローラ７を駆動するための油圧モータを制御する。走行制御装置５１は、走行操作信号に基づいて、クローラ７を駆動する。旋回制御装置５２は、上部旋回体２を旋回させるための油圧モータを制御する。旋回制御装置５２は、旋回操作信号に基づいて、上部旋回体２を旋回する。作業機制御装置５３は、作業機１を駆動するための油圧シリンダ２０を制御する。作業機制御装置５３は、作業機操作信号に基づいて、作業機１を駆動する。
【００４２】
入力部４２は、オペレータに操作される入力ボタン、キーボード、及びタッチパネルのような入力デバイスを含む。入力部４２が操作されることにより、表示システム６０を操作する入力信号が入力部４２から出力される。入力信号は、表示制御装置５４に出力される。
【００４３】
表示システム６０は、表示制御装置５４と、画像を表示可能な表示画面を有する表示部５５とを有する。表示部５５は、液晶ディスプレイ（liquid  crystal  display）又は有機ＥＬディスプレイ（organic  electroluminescent  display）のようなフラットパネルディスプレイを含む。表示部５５は、例えば、運転室４に配置される。オペレータは、表示部５５の表示画面を見ながら、操作入力装置４０を操作可能である。なお、後述するように、油圧ショベル１００を遠隔操作する場合などにおいては、少なくとも表示部５５や操作入力装置４０は油圧ショベル１００から離れた遠隔地に設けられてもよい。
【００４４】
表示制御装置５４は、コンピュータシステムを含む。表示制御装置５４は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）のようなプロセッサと、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）又はＲＡＭ（Random  Access  Memory）のような記憶装置と、入出力インターフェース装置５６（入出力部）とを有する。
【００４５】
以下の説明において、絶対位置Ｐｇは、現在位置Ｐｇと適宜称して説明する。表示制御装置５４は、作業機１を支持する上部旋回体２の現在位置Ｐｇを示す車体位置データを取得する車体位置データ取得部６１と、作業機１により処理される処理対象の処理位置Ｐｃを示す処理位置データを保持する処理位置データ保持部６２と、刃先１０の現在位置Ｐｂを示す刃先位置データを取得する刃先位置データ取得部６３と、車体位置データに基づいて、特定位置Ｐｓを示す特定位置データを算出する特定位置算出部６４と、を有する。
【００４６】
また、表示制御装置５４は、車体位置データに基づいて、上部旋回体２と下部走行体３を示す上面画像２Ｇを含む車体画像データを生成する車体画像データ生成部６５と、処理位置データに基づいて、処理位置Ｐｃを示す画像２００を含む処理位置画像データを生成する処理位置画像データ生成部６６と、特定位置データに基づいて、特定位置Ｐｓを示す画像３００を含む特定位置画像データを生成する特定位置画像データ生成部６７と、刃先位置データに基づいて、刃先１０を示す画像４００を含む刃先位置画像データを生成する刃先位置画像データ生成部６８と、を有する。
【００４７】
また、表示制御装置５４は、表示部５５の表示画面に表示させる画像を制御する表示制御部７０を有する。
【００４８】
また、表示制御装置５４は、各種のデータを記憶する記憶部６９を有する。本実施形態において、記憶部６９は、少なくとも、油圧ショベル１００の作業機１（バケット１１、アーム１２、ブーム１３）や上部旋回体２、走行装置３等の諸元データを記憶する。
【００４９】
表示制御装置５４のプロセッサは、車両位置データ取得部６１、処理位置データ保持部６２、刃先位置データ取得部６３、特定位置算出部６４、車体画像データ生成部６５、処理位置画像データ生成部６６、特定位置画像データ生成部６７、刃先位置画像データ生成部６８、及び表示制御部７０を含む。表示制御装置５４の記憶装置は、記憶部６９を含む。
【００５０】
車体位置データ取得部６１は、位置検出装置３０から、入出力インターフェース装置５６を介して、作業機１を支持する上部旋回体２の現在位置Ｐｇを示す車体位置データを取得する。現在位置Ｐｇは、グローバル座標系で規定される現在の絶対位置である。車体位置センサ３１は、ＧＰＳアンテナ３１Ａの設置位置Ｐ１ａ及び設置位置Ｐ１ｂに基づいて、上部旋回体２の現在位置Ｐｇを検出する。車体位置データ取得部６１は、車体位置センサ３１から、上部旋回体２の現在位置Ｐｇを示す車体位置データを取得する。
【００５１】
処理位置データ保持部６２は、施工データ生成装置５７から、入出力インターフェース装置５６を介して、作業機１により処理される処理対象の処理位置Ｐｃを示す処理位置データを取得して保持する。処理位置Ｐｃは、グローバル座標系で規定される絶対位置である。施工データ生成装置５７は、油圧ショベル１００の外部に設けられた外部装置である。処理対象とは、作業機１によって施工される地面のような対象物をいう。作業機１による施工とは、作業機１による掘削、切土、押土、盛土、転圧及び整地の少なくとも一つを含む。なお、処理対象は、建築物でもよい。
【００５２】
施工データ生成装置５７は、例えば、油圧ショベル１００の遠隔地に設けられる。施工データ生成装置５７は、施工会社に設置される。施工データ生成装置５７は、コンピュータシステムを含む。施工データ生成装置５７は、施工エリアの目標形状である設計地形を示す設計地形データを生成する。設計地形データは、作業機１による施工後に得られる２次元又は３次元の目標形状を示す。処理位置Ｐｃを示す処理位置データとは、設計地形データのうち、作業機１によって施工される処理位置Ｐｃを示すデータである。入出力インターフェース装置５６は、無線通信装置を含み、施工データ生成装置５７と表示制御装置５４とは無線通信可能である。施工データ生成装置５７で生成された処理位置データを含む設計地形データは、無線で表示制御装置５４に送信される。なお、施工データ生成装置５７と入出力インターフェース装置５６とを有線で接続し、施工データ生成装置５７から入出力インターフェース装置５６に設計地形データを送信するようにしてもよい。また、施工データ生成装置５７は、設計地形データを記憶した記憶媒体を含み、入出力インターフェース装置５６が、その記憶媒体から設計地形データを読み込むことが可能な読み込み装置であってもよい。処理位置データ保持部６２は、施工データ生成装置５７から、処理位置Ｐｃを示す処理位置データを取得する。
【００５３】
刃先位置データ取得部６３は、刃先位置センサ３４から、入出力インターフェース装置５６を介して、刃先１０の現在位置Ｐｂを示す刃先位置データを取得する。現在位置Ｐｂは、グローバル座標系で規定される現在の絶対位置である。刃先位置センサ３４は、上部旋回体２の絶対位置Ｐｇと、上部旋回体２の回転軸ＡＸ３と刃先１０との相対位置と、油圧ショベル１００の諸元データとに基づいて、刃先１０の現在位置Ｐｂを検出する。刃先位置データ取得部６３は、刃先位置センサ３４から、刃先１０の現在位置Ｐｂを示す刃先位置データを取得する。
【００５４】
特定位置算出部６４は、車体位置データ取得部６１で取得された車体位置データに基づいて、上部旋回体２の現在位置Ｐｇに対する相対位置が固定された特定位置Ｐｓを示す特定位置データを算出する。特定位置Ｐｓは、グローバル座標系で規定される絶対位置である。図２及び図３に示すように、本実施形態において、例えば、特定位置Ｐｓは、上部旋回体２の旋回軸ＲＸ上のいずれかの位置を含む。本実施形態において、特定位置Ｐｓは、旋回軸ＲＸと上部旋回体２の下面との交点に設定される。特定位置データは、逐次算出されるため、油圧ショベル１００の動きや姿勢に追従した正確な特定位置Ｐｓを求めることができる。
【００５５】
現在位置Ｐｇは、例えばＧＰＳアンテナ３１Ａの設置位置Ｐ１に基づいて決定されるが、これに限定されない。特定位置Ｐｓは、例えば上部旋回体２の旋回軸ＲＸに基づいて決定されるが、これに限定されない。
【００５６】
現在位置Ｐｇと特定位置Ｐｓとは離れている。現在位置Ｐｇと特定位置Ｐｓとの相対位置は固定されている。現在位置Ｐｇと特定位置Ｐｓとの相対位置は、油圧ショベル１００の諸元データから導出される既知データである。特定位置算出部６４は、車体位置データ取得部６１で取得された現在位置Ｐｇと、油圧ショベル１００の諸元データとに基づいて、グローバル座標系で規定される特定位置Ｐｓを算出する。
【００５７】
車体画像データ生成部６５は、車体位置データ取得部６１で取得された車体位置データに基づいて、上部旋回体２と下部走行体３を示す上面画像２Ｇ（以下、上部旋回体２の上面画像２Ｇと適宜称する）を含む車体画像データを生成する。車体画像データ生成部６５は、上方から見た上部旋回体２のグラフィックデータ（上面画像）を生成する。油圧ショベル１００の外形の大きさ及びデザインは既知データである。車体画像データ生成部６５は、車体位置データに基づいて、上部旋回体２の上面画像２Ｇが上部旋回体２の現在位置Ｐｇに配置されるように、上部旋回体２の上面画像２Ｇを生成する。なお、車体画像データや刃先位置画像データは、以下のように生成することができる。上部旋回体２の上面画像２Ｇ及び作業機１の上面画像１Ｇを含む油圧ショベル１００の上面画像１００Ｇについて、油圧ショベル１００の上部旋回体２や作業機１（バケット１１を含む）の設計寸法といった諸言データに基づく、例えば、ワイヤーフレームの３次元モデルデータを、予め所定の記憶部に記憶させておく。そこで、車体画像データ生成部６５や刃先位置画像データ生成部６８は、車体位置データ取得部６１で取得された車体位置データや刃先位置データ取得部６３で取得された刃先位置データ等に基づき、その３次元モデルデータを使って上面画像１００Ｇを生成することができる。なお、車体画像データや刃先位置画像データは、指標マーク３００や指標マーク４００を含むグラフィックデータとして予め所定の記憶部に記憶させておき、車体位置データや刃先位置データに基づき、そのグラフィックデータの表示位置を変えて表示するようにしてもよい。この場合、特定位置Ｐｓを特定位置算出部６４により逐次算出せずに、表示制御装置５４は、車体位置データと処理位置データとの相対位置関係に応じて、指標マーク３００を含むグラフィックデータを表示部５５の表示画面に表示する。
【００５８】
処理位置画像データ生成部６６は、処理位置データ保持部６２で取得された処理位置データに基づいて、処理対象の処理位置Ｐｃを示す画像２００を含む処理位置画像データを生成する。処理位置画像データ生成部６６は、上方から見た処理対象のグラフィックデータ（上面画像）及び上方から見た処理位置Ｐｃを示すグラフィックデータ（上面画像）を生成する。処理位置Ｐｃは、グローバル座標系で規定される絶対位置である。処理位置画像データ生成部６６は、処理位置データに基づいて、処理位置Ｐｃを示す画像２００を生成する。本実施形態において、本実施形態において、処理位置Ｐｃを示す画像２００は、処理位置Ｐｃと重なるように表示されるガイドライン２００を含む。
【００５９】
特定位置画像データ生成部６７は、特定位置算出部６４で算出された特定位置データに基づいて、特定位置Ｐｓを示す画像３００を含む特定位置画像データを生成する。特定位置画像データ生成部６７は、上方から見た特定位置Ｐｓのグラフィックデータを生成する。上述のように、特定位置Ｐｓは、グローバル座標系で規定される絶対位置である。特定位置画像データ生成部６７は、特定位置データに基づいて、特定位置Ｐｓの上面画像を生成する。本実施形態において、特定位置Ｐｓを示す画像３００は、特定位置Ｐｓと重なるように表示される指標マーク３００を含む。
【００６０】
刃先位置画像データ生成部６８は、刃先位置データ取得部６３で取得された刃先位置データに基づいて、刃先１０を示す画像及び刃先１０の現在位置Ｐｂを示す画像４００を含む刃先位置画像データを生成する。刃先位置画像データ生成部６８は、上方から見た刃先１０のグラフィックデータ（上面画像）及び上方から見た刃先１０の現在位置Ｐｂを示すグラフィックデータ（上面画像）を生成する。刃先１０の現在位置Ｐｂは、グローバル座標系で規定される絶対位置である。刃先位置画像データ生成部６８は、刃先位置データに基づいて、刃先１０を示す画像及び刃先１０の現在位置Ｐｂを示す画像４００を生成する。本実施形態において、刃先１０の現在位置Ｐｂを示す画像４００は、刃先１０と重なるように表示される指標マーク４００を含む。
【００６１】
また、刃先位置画像データ生成部６８は、刃先１０のグラフィックデータのみならず、バケット１１、アーム１２、及びブーム１３を含む作業機１のグラフィックデータ（上面画像）も生成する。すなわち、車体画像データ生成部６５及び刃先位置画像データ生成部６８により、上部旋回体２の上面画像２Ｇ及び作業機１の上面画像１Ｇを含む油圧ショベル１００の上面画像１００Ｇが生成される。上面画像１Ｇは、バケット１１の画像を含み、バケット１１の動きに対して変化する、上面からみたバケット１１の見え方に応じて、バケット１１の画像は変化する。また、上面画像１Ｇは、作業機１の動きに対して変化する、上面から見た作業機１の見え方に応じて、作業機１の画像も変化する。
【００６２】
表示制御部７０は、表示部５５の表示画面に表示させる画像を制御する。表示制御部７０は、処理位置データと特定位置データとに基づいて、処理位置Ｐｃを示す画像２００及び特定位置Ｐｓを示す画像３００を表示部５５に表示させる。
【００６３】
また、表示制御部７０は、上部旋回体２を示す上面画像２Ｇを、処理位置Ｐｃを示す画像２００及び特定位置Ｐｓを示す画像３００と一緒に表示部５５の表示画面に表示させる。また、表示制御部７０は、上部旋回体２を示す上面画像２Ｇと特定位置Ｐｓを示す画像３００と重ねて表示部５５の表示画面に表示させる。
【００６４】
また、表示制御部７０は、刃先１０の現在位置Ｐｂを示す画像４００を、処理位置Ｐｃを示す画像２００及び特定位置Ｐｓを示す画像３００と一緒に表示部５５の表示画面に表示させる。
【００６５】
次に、本実施形態に係る表示システム６０の表示部５５による画像の表示例について説明する。図５は、本実施形態に係る表示部５５の表示画面の一例を示す図である。以下の説明においては、油圧ショベル１００を用いて施工エリア（処理対象）に対して情報化施工する例について説明する。情報化施工とは、調査、設計、施工、監督、検査、及び維持管理を含む建設工程のうち、施工に注目して、各工程から得られる電子情報を活用して、ＩＣＴ（Information  and  Communication  Technology）により高効率及び高精度な施工を実現するシステムである。また、施工で得られる電子情報が他の工程に活用されることにより、建設工程全体の生産性向上及び品質確保が図られる。油圧ショベル１００は、情報化施工を実施可能であり、作業機１の動きを自動的に制御する。油圧ショベル１００は、施工データ生成装置５７から供給された、施工エリアの目標地形を示す設計地形データに基づいて、作業機１を用いて、現況地形を目標地形に施工する。処理対象とは、目標地形に対して施工する前の地形あるいは、目標地形に対して所定の段階まで施工が進んだ地形とを含む。
【００６６】
以下の説明においては、目標地形が地面に形成される溝ＣＨであることとする。すなわち、作業機１による処理対象は、地面に形成される溝ＣＨであり、処理位置Ｐｃは、溝ＣＨの位置である。溝ＣＨは、特定の幅を有し、特定の深さを有するとともに、所定方向に長さを有して延在する。処理位置Ｐｃは、少なくとも、作業機１によって施工される溝ＣＨの幅方向における中心部の位置、及び溝ＣＨの幅方向における両端部の位置を含む。
【００６７】
処理位置画像データ生成部６６は、処理位置データに基づいて、処理位置Ｐｃを示す画像２００を含む処理位置画像データを生成する。図５に示すように、表示制御部７０は、油圧ショベル１００の諸元データに基づいて、油圧ショベル１００を側方から見たグラフィックデータを表示部５５に表示させる。また、表示制御部７０は、目標地形である溝ＣＨを示す設計地形データの３次元画像を表示部５５に表示させる。
【００６８】
作業機１によって施工される処理位置Ｐｃは、溝ＣＨの幅方向における中心部及び溝ＣＨの幅方向における両端部を含む。処理位置画像データ生成部６６は、処理位置データに基づいて、溝ＣＨの幅方向における中心部を示す画像２０１、及び溝ＣＨの両端部を示す画像２０２を生成する。図５に示すように、処理位置Ｐｃを示す画像２００は、処理位置Ｐｃと重なるように表示されるガイドライン２００を含む。ガイドライン２００は、処理位置Ｐｃである溝ＣＨの少なくとも一部と重なるように表示される。ガイドライン２００は、溝ＣＨの底部にあって、溝ＣＨの幅方向における中心部と重なるように表示されるセンターガイドライン２０１と、溝ＣＨの両端部（溝ＣＨの両側の上端部）と重なるように表示されるエッジガイドライン２０２とを含む。なお、処理位置Ｐｃを示す画像２００は、溝ＣＨの底部や両端部がラインではなく色分けされて表示されてもよい。
【００６９】
図６は、表示部５５の表示画面の一例を示す図である。特定位置画像データ生成部６７は、特定位置データに基づいて、特定位置Ｐｓを示す画像３００を含む特定位置画像データを生成する。車体画像データ生成部６５は、前述のように、車体位置データ及び油圧ショベル１００の諸元データに基づいて、上部旋回体２を示す上面画像２Ｇを含む車体画像データを生成する。
【００７０】
本実施形態において、特定位置Ｐｓは、上部旋回体２の旋回軸ＲＸに設定される。図６に示すように、特定位置Ｐｓを示す画像３００は、特定位置Ｐｓである旋回軸ＲＸと重なるように表示される指標マーク３００を含む。指標マーク３００は、例えば、十字マーク（cross  shaped  mark）である。
【００７１】
図６に示すように、表示制御部７０は、ガイドライン２００を含む処理位置Ｐｃを示す画像及び指標マーク３００を含む特定位置Ｐｓを示す画像を、表示部５５の表示画面に一緒に表示させる。表示制御部７０は、指標マーク３００の中心と特定位置Ｐｓとが一致するように、指標マーク３００を表示させる。処理位置Ｐｃを示す画像であるガイドライン２００、及び特定位置Ｐｓを示す画像である指標マーク３００は、グローバル座標系で規定される絶対位置を示す。表示部５５の表示画面を見たオペレータは、グローバル座標系で規定される溝ＣＨと上部旋回体２との相対位置を、視覚を通じて認識することができる。
【００７２】
また、図６に示すように、表示制御部７０は、上部旋回体２を示す上面画像２Ｇを、処理位置Ｐｃを示す画像２００及び特定位置Ｐｓを示す画像３００と一緒に、表示部５５の表示画面に表示させる。表示制御部７０は、上部旋回体２を示す上面画像２Ｇと特定位置Ｐｓを示す画像３００と重ねて表示部５５の表示画面に表示させる。上面画像２Ｇの外形及びデザインは、例えば、油圧ショベル１００の諸元データを反映して表示されたものである。上面画像２Ｇの外形の位置は、グローバル座標系で規定される絶対位置を示す。表示部５５の表示画面を見たオペレータは、グローバル座標系で規定される溝ＣＨと上部旋回体２との相対位置のみならず、溝ＣＨと上部旋回体２の外形との位置関係、及び溝ＣＨと上部旋回体２との大小関係も、視覚を通じて認識することができる。なお、表示制御部７０は、画像２００と画像３００の両者だけを一緒に、表示部５５の表示画面に表示させてもよい。このような表示によっても、オペレータは、溝ＣＨの幅方向の中心部と上部旋回体２との相対位置を視覚を通じて認識することができる。
【００７３】
また、刃先位置画像データ生成部６８は、刃先位置データに基づいて、刃先１０の現在位置Ｐｂを示す画像４００を含む刃先位置画像データを生成する。刃先１０の現在位置Ｐｂは、車幅方向の刃先１０の中心部を含む。図６に示すように、刃先１０の現在位置Ｐｂを示す画像４００は、刃先１０と重なるように表示される指標マーク４００を含む。指標マーク４００は、例えば、十字マーク（cross  shaped  mark）である。
【００７４】
また、刃先位置画像データ生成部６８は、刃先位置データ及び油圧ショベル１００の諸元データに基づいて、作業機１を示す上面画像１Ｇを含む作業機画像データを生成する。上面画像２Ｇ及び上面画像１Ｇにより、油圧ショベル１００の上面画像１００Ｇが生成される。
【００７５】
図６に示すように、表示制御部７０は、指標マーク４００を含む刃先１０の現在位置Ｐｂを示す画像を、ガイドライン２００を含む処理位置Ｐｃを示す画像、指標マーク３００を含む特定位置Ｐｓを示す画像、上面画像２Ｇを含む上部旋回体２を示す画像、及び上面画像１Ｇを含む作業機１を示す画像と一緒に、表示部５５の表示画面に表示させる。表示制御部７０は、指標マーク４００の中心と刃先１０の現在位置Ｐｂ（車幅方向の刃先１０の中心部の位置）とが一致するように、指標マーク４００を表示させる。刃先１０の現在位置Ｐｂを示す画像である指標マーク４００も、ガイドライン２００及び指標マーク３００と同様、グローバル座標系で規定される絶対位置を示す。表示部５５の表示画面を見たオペレータは、グローバル座標系で規定される溝ＣＨと上部旋回体２と刃先１０との相対位置を、視覚を通じて認識することができる。なお、作業機１を示す上面画像１Ｇ、上部旋回体２を示す上面画像２Ｇ、油圧ショベル１００の上面画像１００Ｇは、少なくとも作業機１等の外形が認識できるように、例えば単純な矩形で表された画像で表示されるようにしてもよい。
【００７６】
次に、図７、図８、及び図９を参照して、表示システム６０の使用例について説明する。図７に示すように、表示部５５の表示画面に、処理対象である溝ＣＨを示す上面画像と、上部旋回体２を示す上面画像２Ｇ及び作業機１を示す上面画像１Ｇを含む油圧ショベル１００の上面画像１００Ｇとが同時に表示される。溝ＣＨを示す上面画像、及び油圧ショベル１００を示す上面画像１００Ｇは、グローバル座標系で規定される絶対位置を示す。油圧ショベル１００のオペレータは、表示部５５の表示画面を見ることにより、溝ＣＨと油圧ショベル１００との相対位置を視覚を通じて認識することができる。
【００７７】
図７に示す状態において、溝ＣＨと油圧ショベル１００とは離れている。溝ＣＨから離れた状態では、油圧ショベル１００は、作業機１を用いて溝ＣＨを施工することができない。
【００７８】
したがって、オペレータは、油圧ショベル１００の作業機１で溝ＣＨを施工するために、表示部５５の表示画面を見ながら、操作部４１を操作して、油圧ショベル１００を溝ＣＨに移動させるための操作を実施する。すなわち、上部旋回体２を旋回させるだけでは、溝ＣＨを施工させることができない位置に油圧ショベル１００があるならば、オペレータは、作業機１で溝ＣＨを施工可能な目標位置に油圧ショベル１００が配置されるように、表示部５５の表示画面を見ながら、操作部４１の走行操作部材を操作して、下部走行体３を駆動する。
【００７９】
下部走行体３が駆動され、油圧ショベル１００が移動すると、油圧ショベル１００の移動に伴って、表示部５５の表示画面に表示される上面画像１００Ｇは移動せず、背景（画像２００）が移動する。ここで、油圧ショベル１００の移動に伴って、表示部５５の表示画面に表示される上面画像１００Ｇが移動し、背景（画像２００）は移動しないようにしてもよい。位置検出装置３０の車体位置センサ３１は、上部旋回体２（油圧ショベル１００）の現在位置Ｐｇを監視し続ける。車体位置データ取得部６１は、上部旋回体２の現在位置Ｐｇを示す車体位置データを取得し続ける。したがって、車体画像データ生成部６５は、車体位置データに基づいて、上部旋回体２の移動と同期して、油圧ショベル１００の上面画像１００Ｇを表示画面において移動させるための車体画像データを生成可能である。表示制御部７０は、上部旋回体２の移動と同期して、油圧ショベル１００の上面画像１００Ｇを表示画面において移動させることができる。
【００８０】
また、上部旋回体２が旋回すると、上部旋回体２の旋回に伴って、表示部５５の表示画面に表示される作業機１の上面画像１Ｇも回転する。位置検出装置３０の刃先位置センサ３４は、刃先１０の現在位置Ｐｂを監視し続ける。刃先位置データ取得部６８は、刃先１０の現在位置Ｐｂを示す刃先位置データを取得し続ける。したがって、刃先位置画像データ生成部６８は、刃先位置データに基づいて、上部旋回体２の旋回や上述のような油圧ショベル１００の移動と同期して、作業機１の上面画像１Ｇを表示画面において移動や回転させるための刃先画像データを生成可能である。表示制御部７０は、上部旋回体２の旋回や油圧ショベル１００の移動と同期して、作業機１の上面画像１Ｇを表示画面において移動や回転させることができる。
【００８１】
図８は、図７に示す位置から油圧ショベル１００が移動したときの表示部５５の表示画面を示す図である。作業機１で溝ＣＨを形成可能な油圧ショベル１００の目標位置とは、溝ＣＨの中心部（センターガイドライン２０１）と、上部旋回体２の特定位置Ｐｓ（旋回軸ＲＸ）とが一致する油圧ショベル１００の絶対位置である。油圧ショベル１００のオペレータは、表示部５５の表示画面を見ながら、センターガイドライン２０１と指標マーク３００とが一致するように、操作部４１の走行操作部材を操作して、下部走行体３を駆動する。上述のように、オペレータは、センターガイドライン２０１と指標マーク３００の中心とが一致するように油圧ショベル１００を移動させてもよいが、センターガイドライン２０１と指標マーク３００の十字マークを構成する各線とが重なるように油圧ショベル１００を移動させてもよい。
【００８２】
本実施形態においては、処理位置Ｐｃを示す画像であるガイドライン２００と、上部旋回体２の特定位置Ｐｓを示す画像である指標マーク３００とが表示部５５の表示画面に同時に表示される。そのため、油圧ショベル１００を処理対象である溝ＣＨに移動させるとき、オペレータは、表示部５５の表示画面を見ながら、溝ＣＨとその溝ＣＨに移動する油圧ショベル１００との位置合わせを円滑に実施することができる。なお、本実施形態において、溝ＣＨと油圧ショベル１００との位置合わせは、溝ＣＨの底部における幅方向の中心部と油圧ショベル１００の旋回軸ＲＸとを一致させることである。
【００８３】
図８に示すように、旋回軸ＲＸを示す指標マーク３００の中心（例えば、十字マークを構成する各線の交点）と溝ＣＨの中心部を示すセンターガイドライン２０１とが一致した後、オペレータは、作業機１で溝ＣＨが形成されるように、操作部４１の旋回操作部材を操作して、下部走行体３の駆動を停止した状態で、下部走行体３に対して上部旋回体２を旋回させる。もちろん、旋回軸ＲＸを示す指標マーク３００の中心（例えば、十字マークを構成する各線の交点）と溝ＣＨの中心部を示すセンターガイドライン２０１とが一致した状態で、バケット１１の刃先１０の中心部の位置とセンターガイドライン２０１の位置とが一致しているのであれば、上部旋回体２を旋回せずに、そのまま溝ＣＨを形成することができる場合もある。
【００８４】
図９は、図８に示す位置から上部旋回体２が旋回したときの表示部５５の表示画面を示す図である。上部旋回体２が旋回すると、上部旋回体２の旋回に伴って、表示部５５の表示画面に表示される、上部旋回体２と下部走行体３を示した上面画像２Ｇも旋回する。位置検出装置３０の方位センサ３３は、グローバル座標系で規定される上部旋回体２の方位を監視し続ける。車体位置データ取得部６１は、上部旋回体２の現在の方位を示す車体方位データを取得し続ける。したがって、車体画像データ生成部６５は、車体方位データに基づいて、上部旋回体２の旋回と同期して、上部旋回体２の上面画像２Ｇを表示画面において旋回させるための車体画像データを生成可能である。表示制御部７０は、上部旋回体２の旋回と同期して、上部旋回体２の上面画像２Ｇを表示画面において旋回させる。この場合、上部旋回体２が旋回しても、上面画像２Ｇの走行装置３の部分は旋回しないように表示してもよい。例えば、上部旋回体２と走行装置３の相対位置関係を検出するための旋回位置検出装置を設けることで、上面画像２Ｇの上部旋回体２の部分と走行装置３の部分とを実際の位置に応じて表示することができる。
【００８５】
また、上部旋回体２が旋回すると、上部旋回体２の旋回に伴って、表示部５５の表示画面に表示される作業機１の上面画像１Ｇも旋回する。位置検出装置３０の刃先位置センサ３４は、グローバル座標系で規定される刃先１０の現在位置Ｐｂを監視し続ける。車体位置データ取得部６１は、刃先１０の現在位置Ｐｂを示す刃先位置データを取得し続ける。したがって、刃先画像データ生成部６８は、刃先位置データに基づいて、上部旋回体２の旋回と同期して、作業機１の上面画像１Ｇを表示画面において旋回させるための刃先位置画像データを生成可能である。表示制御部７０は、上部旋回体２の旋回と同期して、作業機１の上面画像１Ｇを表示画面において旋回させることができる。
【００８６】
溝ＣＨの中心部を示すセンターガイドライン２０１と、上部旋回体２の旋回軸ＲＸを示す指標マーク３００とが一致した状態で、上部旋回体２が旋回することにより、図９に示すように、溝ＣＨの中心部を示すセンターガイドライン２０１と、刃先１０の中心部を示す指標マーク４００とが一致する。すなわち、溝ＣＨの中心部を示すセンターガイドライン２０１と、上部旋回体２の旋回軸ＲＸを示す指標マーク３００とが一致した状態で、上部旋回体２が旋回することにより、溝ＣＨの中心部と、車幅方向に関するバケット１１の刃先１０の中心部とが合致する。これにより、溝ＣＨの幅方向における中心部とバケット１１の刃先１０の中心部とが合致された状態で、溝ＣＨを形成するための掘削処理を開始することができる。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態によれば、作業機１によって処理される処理対象の処理位置Ｐｃを示す画像２００及び特定位置Ｐｓを示す画像３００が表示システム６０の表示画面に表示されるので、オペレータは、表示画面を見ながら、操作部４１を操作することにより、処理対象とその処理対象に移動する油圧ショベル１００とを円滑に位置合わせすることができる。
【００８８】
また、本実施形態においては、上部旋回体２を示す上面画像２Ｇが、処理位置Ｐｃを示す画像２００及び特定位置Ｐｓを示す画像３００と一緒に表示画面に表示される。そのため、オペレータは、視覚を通じて、処理位置Ｐｃと特定位置Ｐｓと上部旋回体２との位置関係を認識することができる。
【００８９】
また、本実施形態によれば、上部旋回体２を示す上面画像２Ｇと特定位置Ｐｓを示す画像３００とが重ねて表示画面に表示される。そのため、オペレータは、画像３００と重ねられた上面画像２Ｇを見ながら、処理位置Ｐｃと特定位置Ｐｓとを位置合わせするための操作を円滑に実施することができる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、刃先１０の現在位置Ｐｂを示す画像４００が、処理位置Ｐｃを示す画像２００及び特定位置Ｐｓを示す画像３００と一緒に表示画面に表示される。そのため、オペレータは、視覚を通じて、処理位置Ｐｃと特定位置Ｐｓと刃先１０との位置関係を認識することができる。
【００９１】
また、本実施形態によれば、刃先１０の現在位置Ｐｂとして、回転軸ＡＸ１の軸方向（車幅方向）における刃先１０の中心部が表示される。そのため、オペレータは、視覚を通じて、刃先１０の中心部と処理位置Ｐｃと特定位置Ｐｓとの位置関係を認識することができる。
【００９２】
また、本実施形態によれば、特定位置Ｐｓは、上部旋回体２の旋回軸ＲＸを含む。そのため、図８及び図９を参照して説明したように、処理位置Ｐｃを示す画像２０１と特定位置Ｐｓを示す画像３００とを合致させた後、上部旋回体２を旋回させることにより、処理対象である溝ＣＨと刃先１０を有するバケット１１とは精度良く位置合わせされる。
【００９３】
また、本実施形態によれば、処理位置Ｐｃとして、作業機１により施工される溝ＣＨの幅方向における中心部が表示される。そのため、オペレータは、視覚を通じて、溝ＣＨの幅方向における中心部と処理位置Ｐｃと特定位置Ｐｓとの位置関係を認識することができる。
【００９４】
また、本実施形態によれば、特定位置Ｐｓを示す画像３００は、特定位置Ｐｓと重なるように表示される指標マーク３００を含む。これにより、オペレータは、視覚を通じて、特定位置Ｐｓを円滑に認識することができる。
【００９５】
また、本実施形態によれば、処理位置Ｐｃを示す画像は、処理位置Ｐｃと重なるように表示されるガイドライン２００を含む。これにより、オペレータは、視覚を通じて、処理位置Ｐｃを円滑に認識することができる。
【００９６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態の構成要素と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００９７】
図１０は、本実施形態に係る表示システムの一例を示し、特に、上部旋回体２を示す上面画像２Ｇ及び作業機１を示す上面画像１Ｇを含む油圧ショベル１００を示す上面画像１００Ｇの一例を示す図である。図１０に示すように、上面画像１００Ｇが、油圧ショベル１００の複数の構成部材それぞれの外形を示すワイヤーフレーム方式で表示されてもよい。ワイヤーフレーム方式において、複数のワイヤーの間の油圧ショベル１００の画像は透明（塗りつぶしなし）である。上面画像１００Ｇを介して、処理対象である地面及び溝ＣＨを示す画像が表示される。すなわち、上面画像１００Ｇが重なる部分においても、ガイドライン２００（２０１，２０２）を視認することができる。これにより、オペレータは、表示部５５の表示画面を見ながら、指標マーク３００とセンターガイドライン２０１とを容易に合致させることができる。
【００９８】
＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態の構成要素と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００９９】
図１１は、本実施形態に係る表示システムの一例を示し、特に、油圧ショベル１００を示す上面画像１００Ｇの一例を示す図である。図１１に示すように、上面画像１００Ｇのうち、少なくとも油圧ショベル１００の外形輪郭線が破線あるいは実線にて表示され、その他の部分が透明表示あるいは半透明表示されてもよい。なお、外形輪郭線を表示せずに、上面画像１００Ｇを半透明表示してもよい。半透明表示を行う場合、油圧ショベル１００を示す画像は薄い色で塗られている。つまり、油圧ショベル１００の外形がわかるような表示形態にて上面画像１００Ｇが表示されればよい。これらのような場合においても、上面画像１００Ｇが重なる部分において、ガイドライン２００（２０１，２０２）を視認することができるので、オペレータは、表示部５５の表示画面を見ながら、指標マーク３００とセンターガイドライン２０１とを容易に合致させることができる。
【０１００】
＜第４実施形態＞
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態の構成要素と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１０１】
本実施形態においては、特定位置Ｐｓの設定方法の変形例について説明する。図１２は、本実施形態に係る特定位置Ｐｓの設定方法の一例を示す模式図である。上述の実施形態においては、特定位置Ｐｓが、旋回軸ＲＸと上部旋回体２の下面との交点であることとした。図１２に示すように、特定位置Ｐｓが、下部走行体３の接地面ＣＦを含む平面と旋回軸ＲＸとの交点に設定されてもよい。
【０１０２】
図２及び図３に示したように、油圧ショベル１００の施工エリアの地面の状況によっては、図２に示したように、油圧ショベル１００が前後方向に傾斜（ピッチング）したり、車幅方向に傾斜（ローリング）したりする可能性がある。その結果、旋回軸ＲＸは、水平面（ＸｇＹｇ平面）に対して傾斜する。特定位置Ｐｓが上部旋回体２に設定された場合、油圧ショベル１００の傾斜に伴って旋回軸ＲＸが傾斜すると、ＸｇＹｇ平面内において特定位置Ｐｓが変動する。
【０１０３】
本実施形態においては、図１２に示すように、下部走行体３の接地面ＣＦを含む平面と旋回軸ＲＸとの交点に特定位置Ｐｓが設定される。すなわち、特定位置Ｐｓは、下部走行体３が走行する地面と旋回軸ＲＸとの交点に設定される。下部走行体３の接地面ＣＦを含む平面の傾斜は、姿勢検出センサ３２によって検出される。設置位置Ｐ１と実質的に等しい高さの旋回軸ＲＸの現在位置は、車体位置センサ３１によって検出される上部旋回体２の現在位置Ｐｇから導出される。設置位置Ｐ１と実質的に等しい高さの旋回軸ＲＸの現在位置から下部走行体３の接地面ＣＦまでの旋回軸ＲＸと平行な方向の距離は、油圧ショベル１００の諸元データから導出される既知データである。したがって、特定位置算出部６４は、車体位置センサ３１の検出結果と姿勢検出センサ３２の検出結果と記憶部６９に記憶されている油圧ショベル１００の諸元データとに基づいて、下部走行体３の接地面ＣＦを含む平面と旋回軸ＲＸとの交点の絶対位置を特定位置Ｐｓとして算出することができる。
【０１０４】
なお、上述の第１実施形態から第４実施形態においては、旋回軸ＲＸを示す指標マーク３００と、溝ＣＨの幅方向における中心部を示すセンターガイドライン２０１と、溝ＣＨの幅方向における両端部（溝幅）を示すエッジガイドライン２０２と、刃先１０の幅方向における中心部を示す指標マーク４００とが同時に表示される例について説明した。処理対象が溝でない場合であっても、表示部５５には、施工の処理位置を示す画像と特定位置を示す画像とが同時に表示されればよい。
【０１０５】
処理対象が溝である場合には、例えば、旋回軸ＲＸを示す指標マーク３００と溝ＣＨの幅方向における両端部（溝幅）を示すエッジガイドライン２０２とが表示され、溝ＣＨの幅方向における中心部を示すセンターガイドライン２０１と刃先１０の幅方向における中心部を示す指標マーク４００との表示が省略されてもよい。この場合においても、オペレータは、油圧ショベル１００を溝ＣＨの目標位置に進入させるときの油圧ショベル１００の位置合わせを円滑に実施することができる。
【０１０６】
旋回軸ＲＸを示す指標マーク３００と溝ＣＨの幅方向における中心部を示すセンターガイドライン２０１とが表示され、溝ＣＨの幅方向における両端部（溝幅）を示すエッジガイドライン２０２と刃先１０の幅方向における中心部を示す指標マーク４００との表示が省略されてもよい。この場合においても、オペレータは、油圧ショベル１００を溝ＣＨの目標位置に進入させるときの油圧ショベル１００の位置合わせを円滑に実施することができる。
【０１０７】
旋回軸ＲＸを示す指標マーク３００と溝ＣＨの幅方向における中心部を示すセンターガイドライン２０１と溝ＣＨの幅方向における両端部（溝幅）を示すエッジガイドライン２０２とが表示され、刃先１０の中心部を示す指標マーク４００が表示されなくてもよい。
【０１０８】
旋回軸ＲＸを示す指標マーク３００と溝ＣＨの幅方向における両端部（溝幅）を示すエッジガイドライン２０２と刃先１０の幅方向における中心部を示す指標マーク４００とが表示され、溝ＣＨの幅方向における中心部を示すセンターガイドライン２０１が表示されなくてもよい。
【０１０９】
旋回軸ＲＸを示す指標マーク３００と溝ＣＨの幅方向における中心部を示すセンターガイドライン２０１と刃先１０の幅方向における中心部を示す指標マーク４００とが表示され、溝ＣＨの幅方向における両端部（溝幅）を示すエッジガイドライン２０２が表示されなくてもよい。
【０１１０】
なお、上述の各実施形態においては、指標マーク３００が旋回軸ＲＸに配置されるように表示される例について説明した。これにより、指標マーク３００とセンターガイドライン２０１とを一致させた後、上部旋回体２を旋回させることにより、刃先１０の幅方向における中心部と溝ＣＨの幅方向における中心部とを合致させることができる。なお、回転軸ＡＸ３の軸方向である車幅方向に関して、刃先１０の幅方向における中心部の位置と旋回軸ＲＸの車幅方向における位置とが異なる場合がある。しかし、車幅方向に関する刃先１０の中心部の位置と旋回軸ＲＸの車幅方向における位置との距離は、例えば、数ｃｍ以下である場合が多い。このように、刃先１０の幅方向における中心部の位置と旋回軸ＲＸの車幅方向における位置との距離が小さいため、指標マーク３００とセンターガイドライン２０１とを一致させれば、刃先１０の中心部と溝ＣＨの中心部とを実質的に合致させることができる。
【０１１１】
なお、指標マーク３００の位置は、旋回軸ＲＸ上に限定するものではなく、旋回軸ＲＸに対して車幅方向又は前後方向にずれた位置であってもよい。例えば、指標マーク３００の車幅方向の位置については、車幅方向に関して旋回軸ＲＸと刃先１０の幅方向における中心部との間の位置でもよいし、刃先１０あるいは作業機１の幅方向における中心部と一致する位置でもよい。また、指標マーク３００の前後方向の位置については、例えば車幅方向における中心位置に相当する位置であればよく、旋回軸ＲＸの位置でもよいし、回転軸ＡＸ３の位置でもよいし、旋回軸ＲＸと回転軸ＡＸ３との間の位置でもよい。このように指標マーク３００が表示される場合、車体２の特定位置を示す画像である指標マーク３００の位置は、少なくとも車体２（上面画像２Ｇの上）のいずれかの位置にあればよい。
【０１１２】
また、指標マーク４００の位置は、図６などに示すように刃先１０の位置であって刃先１０の幅方向の中心部に表示されることに限定するものではない。指標マーク４００の位置は、幅方向の中心部であればよく、刃先１０の位置とは異なる位置でもよい。このように指標マーク４００の位置は、バケット１１の上あるいはバケット１１の近傍の位置にあればよい。
【０１１３】
また、特定位置Ｐｓは、旋回軸ＲＸに基づいて設定されてもよいし、回転軸ＡＸ３の軸方向（車体幅方向）であって上部旋回体２の特定位置に設定されてもよい。例えば、特定位置Ｐｓが、回転軸ＡＸ３の軸方向（車体幅方向）であって上部旋回体２の中心部を含んでもよい。すなわち、指標マーク３００が、車幅方向の上部旋回体２の中心部と一致するように表示されてもよい。
【０１１４】
なお、上述の各実施形態においては、指標マーク３００や指標マーク４００が十字マークであることした。十字マークを構成する各線は、実線でもよいし破線でもよい。また、指標マーク３００や指標マーク４００は、丸マーク（round-shaped  mark）でもよいし、点マーク（point-shaped  mark）でもよい。また、指標マーク３００や指標マーク４００は、マークとして表示するものに限らず、表示したい部分の色彩を周囲の色彩と異なるように表示させるものであってもよい。
【０１１５】
なお、上述の各実施形態においては、操作入力装置４０及び表示システム６０が油圧ショベル１００に設けられることとした。表示部５５を含む表示システム６０及び操作入力装置４０は、上部旋回体２の外部にあってもよい。例えば、操作入力装置４０及び、表示システム６０の少なくとも表示部５５と入出力部５６とが、油圧ショベル１００に対して遠隔地に配置されてもよい。すなわち、油圧ショベル１００が、遠隔地に設けられた操作入力装置４０によって、遠隔操作されてもよい。図１３は、遠隔操作室１０００から油圧ショベル１００が遠隔操作される方法の一例を説明するための図である。遠隔操作室１０００は、油圧ショベル１００の遠隔地に設けられている。遠隔操作室１０００と油圧ショベル１００とは、通信装置を介して無線通信可能である。図１３に示すように、遠隔操作室１０００には、表示部５５及びモニタ部１４００を有する表示システム６０と、運転席４Ｓと、油圧ショベル１００を遠隔操作するための操作入力装置４０とが設けられる。
【０１１６】
遠隔操作室１０００に設けられている操作入力装置４０は、遠隔地に存在する油圧ショベル１００の下部走行体３、上部旋回体２、及び作業機１を操作するための操作信号を生成する操作部４１と、表示システム６０を操作するための入力信号を生成する入力部４２とを有する。
【０１１７】
操作部４１は、右作業レバー４１０Ｒと、左作業レバー４１０Ｌと、右走行レバー４１２Ｒと、左走行レバー４１２Ｌとを含む。操作部４１が操作されると、その操作方向及び操作量に基づいて、操作信号が油圧ショベル１００に無線送信される。これにより、油圧ショベル１００は遠隔操作される。本実施形態においては、中立位置にある右作業レバー４１０Ｒを前方に傾倒させるとブーム１３が下げ動作し後方に傾倒させるとブーム１３が上げ動作する。中立位置にある右作業レバー４１０Ｒを右方に傾倒させるとバケット１１がダンプ動作し左方に傾倒させるとバケット１１が掻き込み動作する。
【０１１８】
中立位置にある左作業レバー４１０Ｌを右方に傾倒させると上部旋回体２が右旋回し左方に傾倒させると上部旋回体２が左旋回する。中立位置にある左作業レバー４１０Ｌを後方に傾倒させるとアーム１２が掻き込み動作し前方に傾倒させるとアーム１２が伸ばし動作する。なお、操作部４１の傾倒方向と作業機１あるいは上部旋回体２の動作方向との関係は、以上に述べたような関係でなくてもよい。
【０１１９】
中立位置にある右走行レバー４１２Ｒを前方に傾倒させると右方のクローラ７が前進動作し後方に傾倒させると右方のクローラ７が後進動作する。中立位置にある左走行レバー４１２Ｌを前方に傾倒させると左方のクローラ７が前進動作し後方に傾倒させると左方のクローラ７が後進動作する。
【０１２０】
入力部４２は、遠隔操作室１０００のオペレータに操作される入力ボタン、キーボード、及びタッチパネルのような入力デバイスを含む。入力部４２が操作されることにより、表示システム６０を操作する入力信号が入力部４２から出力される。
【０１２１】
表示部５５は、液晶ディスプレイ（liquid  crystal  display）又は有機ＥＬディスプレイ（organic  electroluminescent  display）のようなフラットパネルディスプレイを含む。遠隔操作室１０００のオペレータは、表示部５５の表示画面を見ながら、操作入力装置４０を操作可能である。
【０１２２】
遠隔地に居るオペレータは、遠隔地に配置されている表示システム６０の表示部５５を見ながら、操作入力装置４０を操作して、制御装置５０を制御して、油圧ショベル１００の下部走行体３の走行、上部旋回体２の旋回、及び作業機１の作業を制御することができる。この場合、油圧ショベル１００に設けられている車体位置センサ３１、姿勢検出センサ３２、方位センサ３３、及び刃先位置センサ３４の検出結果は、無線通信により、遠隔地に配置されている表示システム６０の入出力部５６に送信される。遠隔地に配置されている入出力部５６は、例えば、車体位置センサ３１から供給された車体位置データと、施工データ生成装置５７で生成された処理位置データとに基づいて、遠隔地に配置されている表示部５５の表示画面に、処理位置の画像及び特定位置の画像を表示させることができる。また、操作部４１の操作信号は、無線通信により、油圧ショベル１００に設けられている走行制御装置５１、旋回制御装置５２、及び作業機制御装置５３に供給される。遠隔地に居るオペレータは、遠隔地に配置されている表示部５５の表示画面を見ながら操作部４１を操作することができる。
【０１２３】
図１４は、携帯端末装置２０００によって油圧ショベル１００が遠隔操作される方法を示す図である。携帯端末装置２０００は、表示部５５を有する表示システム６０と、油圧ショベル１００を遠隔操作する操作入力装置４０とを有する。
【０１２４】
なお、上述の各実施形態においては、建設機械が油圧ショベル１００である例について説明した。建設機械は、図１５に示すような、ブルドーザ１００Ｂでもよい。油圧ショベル１００と同様、ブルドーザ１００Ｂも、作業機１Ｂを支持する車体２Ｂと、運転室４Ｂと、車体２を支持して走行する走行装置３Ｂとを有する。作業機１Ｂは、刃先１０Ｂを有する作業部材であるブレード１１Ｂと、ブレード１１Ｂと車体２Ｂとを連結する連結部材であるアーム１２Ｂとを有する。作業機１Ｂは、油圧シリンダ２０Ｂにより駆動される。ブレード１１Ｂは、回転軸ＡＸ３Ｂを中心に上下に方向に動くようにアーム１２Ｂに支持される。作業機１Ｂのアーム１２Ｂは、回転軸ＡＸ３Ｂに設けた接続部材によって車体２Ｂに支持される。建設機械がブルドーザ１００Ｂの場合、特定位置Ｐｓは、例えば、回転軸ＡＸ３Ｂの軸方向である車体２Ｂの車幅方向の中心部に設定される。
【０１２５】
なお、上述の各実施形態においては、溝ＣＨを示す設計地形データに基づいて施工が実施される情報化施工である例について説明した。溝ＣＨが既に途中まで形成されている実際の溝であっても、その溝を処理対象として形成途中の溝ＣＨを示す設計地形データを用いて、上述の表示システム６０を適用することができる。
【０１２６】
なお、上述の各実施形態においては、施工現場の施工エリアにおいて作業機１により施工される処理対象である地面の溝ＣＨに進入する例について説明した。すなわち、処理対象が、作業機１によって施工される地面のような対象物であることとした。処理対象が、以下のような運搬車両やトレーラ、駐機場、整備場等の場合であって、これらの位置（処理位置Ｐｃ）を示すデータを用いて、上述の実施形態で説明した表示システム６０を使うことで効率的な作業を行うことができる。このような場合、表示システム６０の刃先位置データ取得部６３や刃先位置画像データ生成部６８は無くてもよい。
【０１２７】
例えば、建設機械の作業機を使って、ダンプトラックのような運搬車両に荷物を積載するとき、上述の実施形態で説明した表示システム６０を使うことにより、建設機械と処理対象である運搬車両との位置合わせを精度良く行うことができる。また、建設機械を遠方に移動させるとき、建設機械をトレーラに載せることがあるが、上述の実施形態で説明した表示システム６０を使うことで、建設機械をトレーラの荷台に適切に載せることができる。つまり、建設機械のオペレータは、表示システム６０を見ながら、建設機械と処理対象であるトレーラとの位置合わせを精度良く行いながら建設機械をトレーラに載せることができる。
【０１２８】
また、建設機械を予め決められた駐機場に移動して建設機械を駐機場の特定の設置位置に配置させるとき、上述の実施形態で説明した表示システム６０を使うことにより、建設機械と処理対象である駐機場との位置合わせを精度良く行うことができる。また、建設機械を整備場に移動して建設機械自身あるいは作業機を特定の整備位置に配置させるとき、上述の実施形態で説明した表示システム６０を使うことにより、建設機械あるいは作業機と、処理対象である整備場との位置合わせを精度良く行うことができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１…作業機、１Ｇ…上面画像、２…車体（上部旋回体）、２Ｇ…上面画像、３…走行装置（下部走行体）、４…運転室、４Ｓ…運転席、５…機械室、６…手すり、７…クローラ、１０…刃先、１１…バケット、１２…アーム、１３…ブーム、１４…バケットシリンダストロークセンサ、１５…アームシリンダストロークセンサ、１６…ブームシリンダストロークセンサ、２０…油圧シリンダ、２１…バケットシリンダ、２２…アームシリンダ、２３…ブームシリンダ、３０…位置検出装置、３１…車体位置センサ、３１Ａ…ＧＰＳアンテナ、３２…姿勢検出センサ、３３…方位センサ、３４…刃先位置センサ、４０…操作入力装置、４１…操作部、４２…入力部、５０…制御装置、５１…走行制御装置、５２…旋回制御装置、５３…作業機制御装置、５４…表示制御装置、５５…表示部、５６…入出力インターフェース装置（入出力部）、５７…施工データ生成装置、６０…表示システム、６１…車体位置データ取得部、６２…処理位置データ保持部、６３…刃先位置データ取得部、６４…特定位置算出部、６５…車体画像データ生成部、６６…処理位置画像データ生成部、６７…特定位置画像データ生成部、６８…刃先位置画像データ生成部、６９…記憶部、７０…表示制御部、１００…油圧ショベル（建設機械）、１００Ｇ…上面画像、２００…ガイドライン、２０１…センターガイドライン、２０２…エッジガイドライン、３００…指標マーク、４００…指標マーク、ＡＸ１…回転軸、ＡＸ２…回転軸、ＡＸ３…回転軸、ＣＨ…溝、Ｐｃ…処理位置、Ｐｇ…絶対位置、Ｐｓ…特定位置、ＲＸ…旋回軸。
【図１】
2020159192.tif 000003
【図２】
2020159192.tif 000004
【図３】
2020159192.tif 000005
【図４】
2020159192.tif 000006
【図５】
2020159192.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020159192.tif 000009
【図８】
2020159192.tif 000010
【図９】
2020159192.tif 000011
【図１０】
2020159192.tif 000012
【図１１】
2020159192.tif 000013
【図１２】
2020159192.tif 000014
【図１３】
2020159192.tif 000015
【図１４】
2020159192.tif 000016
【図１５】
2020159192.tif 000017