(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バケットを含む作業機と、前記作業機が取り付けられる本体部とを有する掘削機械の表示システムであって、
前記掘削機械の現在位置及び姿勢に関する情報を検出する車両状態検出部と、
作業対象の設計面の位置情報と目標形状を示す目標面の位置情報とを記憶する記憶部と、
前記バケットと前記設計面及び前記目標面の位置情報とを画面に表示する表示部と、
前記掘削機械の現在位置及び姿勢に関する情報に基づいて前記バケットの刃先の位置を求め、前記目標面と直交する方向における前記目標面の周囲の所定範囲に前記バケットの少なくとも一部が進入したときに、前記刃先の位置に基づいて求めた、前記所定範囲内に存在する前記刃先の軌跡を前記表示部の画面に表示する処理部と、
を含む掘削機械の表示システム。
【請求項２】
前記処理部は、
前記所定範囲から前記バケットが出た後、再び前記バケットが前記所定範囲に進入したときに、すでに表示されている前記刃先の軌跡を消去して、前記所定範囲に再び進入した前記バケットの前記刃先の軌跡を前記画面に表示する、請求項１に記載の掘削機械の表示システム。
【請求項３】
前記処理部は、
前記目標面に対して垂直な方向に広がる空間であって、かつ前記バケットによる掘削範囲を含む所定の範囲と前記バケットとの位置関係に基づいて、前記軌跡の少なくとも一部を消去する、請求項１又は２に記載の掘削機械の表示システム。
【請求項４】
前記掘削範囲を含む所定の範囲は、前記バケットの幅よりも大きい、請求項３に記載の掘削機械の表示システム。
【請求項５】
前記処理部は、
前記作業機を搭載する上部旋回体が旋回したことに基づいて、前記軌跡の少なくとも一部を消去する、請求項１又は２に記載の掘削機械の表示システム。
【請求項６】
前記処理部は、
前記本体部が移動したことに基づいて、前記軌跡の少なくとも一部を消去する、請求項１又は２に記載の掘削機械の表示システム。
【請求項７】
前記処理部は、
前記目標面が作業対象でなくなった場合又は前記目標面が変更された場合に、前記表示部の前記画面に表示された前記軌跡を消去する、請求項１から６のいずれか１項に記載の掘削機械の表示システム。
【請求項８】
前記所定範囲の大きさは変更可能である、請求項１から７のいずれか１項に記載の掘削機械の表示システム。
【請求項９】
前記所定範囲の大きさは、前記設計面を施工する際の公差に相当する大きさである、請求項８に記載の掘削機械の表示システム。
【請求項１０】
前記処理部は、
前記バケットの前記刃先と前記目標面又は前記設計面との距離に基づき、警報として音を報知する、請求項１から９のいずれか１項に記載の掘削機械の表示システム。
【請求項１１】
前記処理部は、
前記バケットの前記刃先と前記目標面又は前記設計面との距離に基づき、前記音を報知する態様を変更する、請求項１０に記載の掘削機械の表示システム。
【請求項１２】
前記処理部は、前記表示部の前記画面に、前記バケットの刃先の位置を示すための案内用の指標を表示する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の掘削機械の表示システム。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の掘削機械の表示システムを備えた掘削機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削機械の表示システム及びこれを備えた掘削機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベル等の掘削機械は、オペレータが操作レバーを操作することで、バケットを含む作業機が駆動されて、作業対象の地面等を掘削する。例えば、特許文献１には、バックホウ浚渫船による浚渫時に、バケットの爪先の深度の軌跡をモニタ画面に短時間保持可能なようにする技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５０２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
油圧ショベル等の掘削機械を用い、施工対象の設計面の一部を目標面とし、これにしたがって作業対象の地面を掘削する場合、掘削機械の操作者は、目標面の近傍における情報を特に必要とする。特許文献１の技術は、浅い位置から目標浚渫深度まで爪先の軌跡が表示されるので、表示装置の画面には、目標面の近傍以外の情報も表示されてしまう。このため、特許文献１の技術は、施工対象の設計面の一部を目標面とし、これにしたがって作業対象の地面を掘削する掘削機械の操作者に対して、施工結果に関する情報を理解しやすく提供できない可能性がある。
【０００５】
本発明は、掘削機械の操作者が設計面にしたがって施工を進めるにあたって、操作者に対して施工結果に関する情報を理解しやすく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】
本発明によれば、バケットを含む作業機と、前記作業機が取り付けられる本体部とを有する掘削機械の表示システムであって、前記掘削機械の現在位置及び姿勢に関する情報を検出する車両状態検出部と、作業対象の設計面の位置情報と目標形状を示す目標面の位置情報とを記憶する記憶部と、前記バケットと前記設計面及び前記目標面の位置情報とを画面に表示する表示部と、前記掘削機械の現在位置及び姿勢に関する情報に基づいて前記バケットの刃先の位置を求め、前記目標面と直交する方向における前記目標面の周囲の所定範囲に前記バケットの少なくとも一部が進入したときに、前記刃先の位置に基づいて求めた、前記所定範囲内に存在する前記刃先の軌跡を前記表示部の画面に表示する処理部と、を含む掘削機械の表示システムが提供される。
【０００７】
本発明において、前記処理部は、前記所定範囲から前記バケットが出た後、再び前記バケットが前記所定範囲に進入したときに、すでに表示されている前記刃先の軌跡を消去して、前記所定範囲に再び進入した前記バケットの前記刃先の軌跡を前記画面に表示することが好ましい。
【０００８】
本発明において、前記処理部は、前記目標面に対して垂直な方向に広がる空間であって、かつ前記バケットによる掘削範囲を含む所定の範囲と前記バケットとの位置関係に基づいて、前記軌跡の少なくとも一部を消去することが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記掘削範囲を含む所定の範囲は、前記バケットの幅よりも大きいことが好ましい。
【００１０】
本発明において、前記処理部は、前記作業機を搭載する上部旋回体が旋回したことに基づいて、前記軌跡の少なくとも一部を消去することが好ましい。
【００１１】
本発明において、前記処理部は、前記本体部が移動したことに基づいて、前記軌跡の少なくとも一部を消去することが好ましい。
【００１２】
本発明において、前記処理部は、前記目標面が作業対象でなくなった場合又は前記目標面が変更された場合に、前記表示装置の前記画面に表示された前記軌跡を消去することが好ましい。
【００１３】
本発明において、前記所定範囲の大きさは変更可能であることが好ましい。
【００１４】
本発明において、前記所定範囲の大きさは、前記設計面を施工する際の公差に相当する大きさであることが好ましい。
【００１５】
本発明において、前記処理部は、前記バケットの前記刃先と前記目標面又は前記設計面との距離に基づき、警報として音を報知することが好ましい。
【００１６】
本発明において、前記処理部は、前記バケットの前記刃先と前記目標面又は前記設計面との距離に基づき、前記音を報知する態様を変更することが好ましい。
【００１７】
本発明において、前記処理部は、前記表示部の前記画面に、前記バケットの刃先の位置を示すための案内用の指標を表示することが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、上述した掘削機械の表示システムを備えた掘削機械が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、掘削機械の操作者が設計面にしたがって施工を進めるにあたって、操作者に対して施工結果に関する情報を理解しやすく提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施形態に係る油圧ショベル１００の斜視図である。
【図２】図２は、油圧ショベル１００の側面図である。
【図３】図３は、油圧ショベル１００の背面図である。
【図４】図４は、油圧ショベル１００が備える制御系を示すブロック図である。
【図５】図５は、設計地形データによって示される設計地形を示す図である。
【図６】図６は、案内画面の一例を示す図である。
【図７】図７は、案内画面の一例を示す図である。
【図８】図８は、バケット８の刃先Ｐ３の現在位置を求める方法の一例を説明するための図である。
【図９】図９は、バケット８の刃先Ｐ３の現在位置を求める方法の一例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、表示部４２の画面４２Ｐにバケット８の刃先Ｐ３の軌跡ＴＬｉを表示した例を示す図である。
【図１１】図１１は、刃先軌跡ＴＬｉを表示部４２の画面４２Ｐに表示させる表示手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、刃先軌跡ＴＬｉが表示される表示部４２の画面４２Ｐの状態を示す図である。
【図１３】図１３は、刃先軌跡ＴＬｉが表示される表示部４２の画面４２Ｐの状態を示す図である。
【図１４】図１４は、刃先軌跡ＴＬｉが表示される表示部４２の画面４２Ｐの状態を示す図である。
【図１５】図１５は、刃先軌跡ＴＬｉが表示される表示部４２の画面４２Ｐの状態を示す図である。
【図１６】図１６は、刃先軌跡ＴＬｉの表示態様を示す図である。
【図１７】図１７は、目標面７０に対して垂直な方向に広がる空間であって、かつバケット８による目標面７０の掘削範囲を含む所定の範囲を説明するための図である。
【図１８】図１８は、バケット８が移動した場合における刃先軌跡ＴＬｉの表示態様を示す図である。
【図１９】図１９は、バケット８が移動した場合における刃先軌跡ＴＬｉの表示制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、バケット８と水平方向所定範囲ＡＳとの関係を示す図である。
【図２１】図２１は、バケット８と水平方向所定範囲ＡＳとの関係を示す図である。
【図２２】図２２は、バケット８と水平方向所定範囲ＡＳとの関係を示す図である。
【図２３−１】図２３−１は、目標面７０に対して垂直な方向に広がる空間であって、かつバケット８による目標面７０の掘削範囲を含む所定の範囲を説明するための図である。
【図２３−２】図２３−２は、目標面７０に対して垂直な方向に広がる空間であって、かつバケット８による目標面７０の掘削範囲を含む所定の範囲を説明するための図である。
【図２４−１】図２４−１は、バケット８と水平方向所定範囲ＡＳとの関係を示す図である。
【図２４−２】図２４−２は、バケット８と水平方向所定範囲ＡＳとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態は、掘削機械の一例として油圧ショベルを説明するが、以下の実施形態で対象とされる掘削機械は、掘削又は埋め戻す機能を有していれば油圧ショベルに限定されるものではない。
【００２２】
＜掘削機械の全体構成＞
図１は、本実施形態に係る油圧ショベル１００の斜視図である。図２は、油圧ショベル１００の側面図である。図３は、油圧ショベル１００の背面図である。図４は、油圧ショベル１００が備える制御系を示すブロック図である。図５は、設計地形データによって示される設計地形を示す図である。本実施形態において、掘削機械としての油圧ショベル１００は、本体部としての車両本体１と作業機２とを有する。車両本体１は、上部旋回体３と走行装置５とを有する。上部旋回体３は、機関室３ＥＧの内部に、図示しない動力発生装置及び油圧ポンプ等の装置を収容している。機関室３ＥＧは、上部旋回体３の一端側に配置されている。
【００２３】
本実施形態において、油圧ショベル１００は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関を動力発生装置としているが、油圧ショベル１００はこのようなものに限定されない。油圧ショベル１００は、例えば、内燃機関と発電電動機と蓄電装置とを組み合わせた、いわゆるハイブリッド方式の動力発生装置を備えるもの等であってもよい。
【００２４】
上部旋回体３は、運転室４を有する。運転室４は、上部旋回体３の他端側に載置されている。すなわち、運転室４は、機関室３ＥＧが配置されている側とは反対側に配置されている。運転室４内には、図４に示す、表示入力装置３８及び操作装置２５が配置される。これらについては後述する。走行装置５は、履帯５ａ、５ｂを有している。走行装置５は、図示しない油圧モータが駆動し、履帯５ａ、５ｂが回転することにより走行して、油圧ショベル１００を走行させる。作業機２は、上部旋回体３の運転室４の側方側に取り付けられている。
【００２５】
なお、油圧ショベル１００は、履帯５ａ、５ｂの代わりにタイヤを備え、図示しないディーゼルエンジンの駆動力を、トランスミッションを介してタイヤへ伝達して走行が可能な走行装置を備えたものであってもよい。例えば、このような形態の油圧ショベル１００としてホイール式油圧ショベルであってもよい。また、油圧ショベル１００は、このようなタイヤを有した走行装置を備え、さらに車両本体（本体部）に作業機が取り付けられ、図１のような上部旋回体及びその旋回機構を備えていない構造を有する、例えばバックホウローダであってもよい。すなわち、バックホウローダは、車両本体に作業機が取り付けられ、車両本体の一部を構成する走行装置を備えたものである。
【００２６】
上部旋回体３は、作業機２及び運転室４が配置されている側が前であり、機関室３ＥＧが配置されている側が後である。前に向かって左側が上部旋回体３の左であり、前に向かって右側が上部旋回体３の右である。また、油圧ショベル１００又は車両本体１は、上部旋回体３を基準として走行装置５側が下であり、走行装置５を基準として上部旋回体３側が上である。油圧ショベル１００が水平面に設置されている場合、下は鉛直方向、すなわち重力の作用方向側であり、上は鉛直方向とは反対側である。
【００２７】
作業機２は、ブーム６とアーム７とバケット８とブームシリンダ１０とアームシリンダ１１とバケットシリンダ１２とを有する。ブーム６の基端部は、ブームピン１３を介して車両本体１の前部に揺動可能に取り付けられている。アーム７の基端部は、アームピン１４を介してブーム６の先端部に揺動可能に取り付けられている。アーム７の先端部には、バケットピン１５を介してバケット８が揺動可能に取り付けられている。
【００２８】
図２に示すように、ブーム６の長さ、すなわち、ブームピン１３からアームピン１４までの長さは、Ｌ１である。アーム７の長さ、すなわち、アームピン１４の中心からバケットピン１５の中心までの長さはＬ２である。バケット８の長さ、すなわち、バケットピン１５の中心からバケット８の刃先Ｐ３までの長さはＬ３である。刃先Ｐ３は、バケット８のバケットピン１５とは反対側に取り付けられた刃８Ｂの先端である。
【００２９】
図１に示すブームシリンダ１０とアームシリンダ１１とバケットシリンダ１２とは、それぞれ作動油の圧力（以下、適宜油圧という）によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ１０はブーム６を駆動して、これを昇降させる。アームシリンダ１１は、アーム７を駆動して、アームピン１４の周りを回動させる。バケットシリンダ１２は、バケット８を駆動して、バケットピン１５の周りを回動させる。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２等の油圧シリンダと図示しない油圧ポンプとの間には、図４に示す比例制御弁３７が配置されている。後述する作業機用電子制御装置２６が比例制御弁３７を制御することにより、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２に供給される作動油の流量が制御される。その結果、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２の動作が制御される。
【００３０】
図２に示すように、ブーム６とアーム７とバケット８とには、それぞれ第１ストロークセンサ１６と第２ストロークセンサ１７と第３ストロークセンサ１８とが設けられている。第１ストロークセンサ１６、第２ストロークセンサ１７及び第３ストロークセンサ１８は、作業機２の姿勢を検出する姿勢検出部である。第１ストロークセンサ１６は、ブームシリンダ１０のストローク長さを検出する。後述する表示制御装置３９（図４参照）は、第１ストロークセンサ１６が検出したブームシリンダ１０のストローク長さから、後述する車両本体座標系のＺａ軸に対するブーム６の傾斜角θ１を算出する。第２ストロークセンサ１７は、アームシリンダ１１のストローク長さを検出する。表示制御装置３９は、第２ストロークセンサ１７が検出したアームシリンダ１１のストローク長さから、ブーム６に対するアーム７の傾斜角θ２を算出する。第３ストロークセンサ１８は、バケットシリンダ１２のストローク長さを検出する。表示制御装置３９は、第３ストロークセンサ１８が検出したバケットシリンダ１２のストローク長さから、アーム７に対するバケット８の傾斜角θ３を算出する。
【００３１】
車両本体１は、位置検出部１９を備える。位置検出部１９は、油圧ショベル１００の現在位置を検出する。位置検出部１９は、ＲＴＫ−ＧＮＳＳ（Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite Systems、ＧＮＳＳは全地球航法衛星システムをいう）用の２個のアンテナ２１、２２（以下、適宜ＧＮＳＳアンテナ２１、２２という）と、３次元位置センサ２３と、傾斜角センサ２４とを有する。ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、車両本体１、より具体的には上部旋回体３に設置される。本実施形態において、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、後述する車両本体座標系のＹａ軸に沿って一定距離だけ離して設置されている。なお、位置検出部１９と上記の姿勢検出部（これらの車両状態検出部）により、掘削機械の位置及び姿勢といった車両状態を検出することができる。
【００３２】
なお、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は上部旋回体３の上であって、油圧ショベル１００の左右方向に離れた両端位置に設置されることが好ましい。また、上部旋回体３の上であって、図示しないカウンタウエイト（上部旋回体３の後端）又は運転室４の後方に設置されてもよい。いずれにしても、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、可能な限り離れた位置に設置される方が、油圧ショベル１００の現在位置の検出精度は向上する。また、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、オペレータの視界を極力妨げない位置に設置されることが好ましい。また、位置検出部１９と姿勢検出部（これら車両状態検出部）により、掘削機械（本実施形態では油圧ショベル１００）の現在位置及び姿勢といった車両状態を検出することができる。
【００３３】
ＧＮＳＳアンテナ２１、２２が受信したＧＮＳＳ電波に応じた信号は、３次元位置センサ２３に入力される。３次元位置センサ２３は、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２の設置位置Ｐ１、Ｐ２の位置を検出する。図３に示すように、傾斜角センサ２４は、重力の作用する方向、すなわち鉛直方向Ｎｇに対する車両本体１の幅方向の傾斜角θ４（以下、適宜ロール角θ４という）を検出する。なお、本実施形態において、幅方向とは、バケット８の幅方向を意味しており、上部旋回体３の幅方向、すなわち左右方向と一致している。ただし、作業機２が後述するチルトバケットを備える場合には、バケットの幅方向と上部旋回体３の幅方向とが一致しないこともあり得る。
【００３４】
油圧ショベル１００は、操作装置２５と、作業機用電子制御装置２６と、作業機制御装置２７と、掘削機械の表示システム（以下、適宜表示システムという）１０１とを備える。操作装置２５は、作業機操作部材３１と、作業機操作検出部３２と、走行操作部材３３と、走行操作検出部３４とを有する。作業機操作部材３１は、オペレータが作業機２を操作するための部材であり、例えば、ジョイスティック又は操作レバーである。また、作業機操作部材３１及び作業機操作検出部３２は、２組（図４では１組のみ図示）ある。運転室４内の図示しないオペシートの左右各々に作業機操作部材３１が設置されている。例えば右に設置された作業機操作部材３１を操作することで、バケット８及びブーム６を動作させることができ、左に設置された作業機操作部材３１を操作することで、アーム７及び上部旋回体３を動作させることができる。作業機操作検出部３２は、作業機操作部材３１の操作内容を検出して、検出信号として作業機用電子制御装置２６へ送る。
【００３５】
走行操作部材３３は、オペレータが油圧ショベル１００の走行を操作するための部材であり、例えば、ジョイスティック又は操作レバーである。また、走行操作部材３３及び走行操作検出部３４は、２組（図４では１組のみ図示）ある。運転室４内の図示しないオペシートの前方に左右に並んで走行操作部材３３が設置されている。右側に設置された走行操作部材３３を操作することで、右側の履帯５ａを動作させることができ、左側に設置された走行操作部材３３を操作することで、左側の履帯５ｂを動作させることができる。走行操作検出部３４は、走行操作部材３３の操作内容を検出して、検出信号として作業機用電子制御装置２６へ送る。
【００３６】
作業機用電子制御装置２６は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）の少なくとも一方を含む作業機側記憶部３５及びＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算部３６を有している。作業機用電子制御装置２６は、主として作業機２を制御する。作業機用電子制御装置２６は、作業機操作部材３１の操作に応じて作業機２を動作させるための制御信号を生成して、作業機制御装置２７に出力する。作業機制御装置２７は比例制御弁３７を有しており、作業機用電子制御装置２６からの制御信号に基づいて比例制御弁３７が制御される。作業機用電子制御装置２６からの制御信号に応じた流量の作動油が比例制御弁３７から流出し、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２の少なくとも１つに供給される。すると、図１に示すブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２は、比例制御弁３７から供給された作動油に応じて駆動される。その結果、作業機２が動作する。
【００３７】
＜表示システム２８＞
表示システム２８は、作業エリア内の地面を掘削して後述する設計面のような形状に形成するための情報をオペレータに提供するためのシステムである。表示システム２８は、上述したブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２、３次元位置センサ２３及び傾斜角センサ２４、第１ストロークセンサ１６、第２ストロークセンサ１７及び第３ストロークセンサ１８の他に、表示装置としての表示入力装置３８と、表示制御装置３９と、警報音を報知させるためのスピーカ等を含む音発生装置４６とを有している。
【００３８】
表示入力装置３８は、タッチパネル式の入力部４１と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示部４２とを有する。表示入力装置３８は、掘削を行うための情報を提供するための案内画面を表示する。また、案内画面には、各種のキーが表示される。操作者であるオペレータ（油圧ショベル１００を点検又は修理する際はサービスマン）は、案内画面上の各種のキーに触れることにより、表示システム２８の各種の機能を実行させることができる。案内画面については後に詳細に説明する。
【００３９】
表示制御装置３９は、表示システム２８の各種の機能を実行する。表示制御装置３９は、ＲＡＭ及びＲＯＭの少なくとも一方を含む記憶部４３、ＣＰＵ等の処理部４４を有する電子制御装置である。記憶部４３は、作業機データを記憶している。作業機データは、上述したブーム６の長さＬ１、アーム７の長さＬ２、バケット８の長さＬ３を含む。また、作業機データは、ブーム６の傾斜角θ１と、アーム７の傾斜角θ２と、バケット８の傾斜角θ３とのそれぞれの最小値及び最大値を含む。
【００４０】
表示制御装置３９と作業機用電子制御装置２６とは、無線又は有線の通信手段を介して互いに通信可能となっている。表示制御装置３９の記憶部４３は、予め作成された設計地形データを記憶している。設計地形データは、３次元の設計地形の形状及び位置に関する情報である。設計地形は、作業対象となる地面の目標形状を示す。表示制御装置３９は、設計地形データ及び上述した各種のセンサからの検出結果等の情報に基づいて、案内画面を表示入力装置３８に表示させる。具体的には、図５に示すように、設計地形は、三角形ポリゴンによってそれぞれ表現される複数の設計面４５によって構成されている。なお、図５では、複数の設計面のうち１つのみに符号４５が付されており、他の設計面の符号は省略されている。目標作業対象は、これらの設計面４５のうち１つ又は複数の設計面である。オペレータは、これらの設計面４５のうち１つ又は複数の設計面を目標面７０として選択する。目標面７０は、複数の設計面４５のうち、これから掘削される面である。表示制御装置３９は、目標面７０の位置をオペレータに知らせるための案内画面を表示入力装置３８に表示させる。
【００４１】
＜案内画面＞
図６、図７は、案内画面の一例を示す図である。案内画面は、目標面７０とバケット８の刃先Ｐ３との位置関係を示し、作業対象である地面が目標面７０と同じ形状になるように油圧ショベル１００の作業機２を誘導するための画面である。図６及び図７に示すように、案内画面は、粗掘削モードの案内画面（以下、適宜粗掘削画面５３という）と、繊細掘削モードの案内画面（以下、適宜繊細掘削画面５４という）とを含む。
【００４２】
（粗掘削画面５３）
図６に示す粗掘削画面５３は、表示部４２の画面４２Ｐに表示される。粗掘削画面５３は、作業エリアの設計地形（目標面７０を含む設計面４５）と油圧ショベル１００の現在位置とを示す上面図５３ａと、目標面７０と油圧ショベル１００との位置関係を示す側面図５３ｂとを含む。粗掘削画面５３の上面図５３ａは、複数の三角形ポリゴンによって上面視による設計地形を表現している。より具体的には、上面図５３ａは、油圧ショベル１００が旋回する平面である旋回平面を投影面として設計地形を表現している。したがって、上面図５３ａは、油圧ショベル１００の真上から見た俯瞰図であり、油圧ショベル１００が傾いたときには設計面４５も傾くことになる。
【００４３】
また、複数の設計面４５から目標作業対象として選択された目標面７０は、他の設計面４５と異なる色で表示される。なお、図６では、油圧ショベル１００の現在位置が上面視による油圧ショベル１００のアイコン６１で示されているが、他のシンボルによって示されてもよい。また、上面図５３ａは、油圧ショベル１００を目標面７０に対して正対させるための情報を含んでいる。油圧ショベル１００を目標面７０に対して正対させるための情報は、目標面正対コンパス７３として表示される。目標面正対コンパス７３は、例えば、矢印形状の指針７３Ｉが矢印Ｒ方向に回転して、目標面７０に対する正対方向と油圧ショベル１００を旋回させるべき方向とを示すアイコンである。油圧ショベル１００のオペレータは、目標面正対コンパス７３により、目標面７０への正対度を確認することができる。
【００４４】
粗掘削画面５３の側面図５３ｂは、目標面７０とバケット８の刃先Ｐ３との位置関係を示す画像と、目標面７０とバケット８の刃先Ｐ３との間の距離を示す距離情報とを含む。具体的には、側面図５３ｂは、設計面線７４と、目標面線７９と、側面視による油圧ショベル１００のアイコン７５とを含む。設計面線７４は、目標面７０以外の設計面４５の断面を示す。目標面線７９は目標面７０の断面を示す。設計面線７４と目標面線７９とは、図５に示すように、バケット８の刃先Ｐ３の現在位置を通る平面７７と設計面４５との交線８０を算出することにより求められる。交線８０は、表示制御装置３９の処理部４４が求める。バケット８の刃先Ｐ３の現在位置を求める方法については後に説明する。
【００４５】
側面図５３ｂにおいて、目標面線７９は、設計面線７４と異なる色で表示される。なお、図６では線種を変えて、目標面線７９と設計面線７４とを表現している。また、側面図５３ｂでは、目標面線７９及び設計面線７４よりも地中側の領域と、これらの線分よりも空中側の領域とは異なる色で示される。図６では、目標面線７９及び設計面線７４よりも地中側の領域にハッチングを付することにより、色の違いを表現している。
【００４６】
目標面７０とバケット８の刃先Ｐ３との間の距離を示す距離情報は、数値情報８３とグラフィック情報８４とを含む。数値情報８３は、バケット８の刃先Ｐ３と目標面７０との間の最短距離を示す数値である。グラフィック情報８４は、バケット８の刃先Ｐ３と目標面７０との距離をグラフィックで示した情報である。グラフィック情報８４は、バケット８の刃先Ｐ３の位置を示すための案内用の指標である。具体的には、グラフィック情報８４は、インデックスバー８４ａと、インデックスバー８４ａのうちバケット８の刃先Ｐ３と目標面７０との間の距離がゼロに相当する位置を示すインデックスマーク８４ｂとを含む。インデックスバー８４ａは、バケット８の先端と目標面７０との最短距離に応じて、各インデックスバー８４ａが点灯するようになっている。なお、グラフィック情報８４の表示のオン／オフが油圧ショベル１００のオペレータによる入力部４１の操作により変更可能とされてもよい。
【００４７】
上述したように、粗掘削画面５３では、目標面線７９と油圧ショベル１００との相対位置関係及びバケット８の刃先Ｐ３と目標面線７９との最短距離を示す数値が表示される。油圧ショベル１００のオペレータは、目標面線７９に沿ってバケット８の刃先Ｐ３を移動させることによって、現在の地形が設計地形になるように、容易に掘削することができる。なお、粗掘削画面５３には案内画面を切り換えるための画面切換キー６５が表示される。オペレータは、画面切換キー６５を操作することにより、粗掘削画面５３から繊細掘削画面５４へ切り換えることができる。
【００４８】
（繊細掘削画面５４）
図７に示す繊細掘削画面５４は、表示部４２の画面４２Ｐに表示される。繊細掘削画面５４は、粗掘削画面５３よりも目標面７０と油圧ショベル１００との位置関係を詳細に示している。すなわち、繊細掘削画面５４は、粗掘削画面５３よりも目標面７０とバケット８の刃先Ｐ３との位置関係を詳細に示している。繊細掘削画面５４は、目標面７０とバケット８とを示す正面図５４ａと、目標面７０とバケット８とを示す側面図５４ｂとを含む。繊細掘削画面５４の正面図５４ａには、正面視によるバケット８を示すアイコン８９と、正面視による目標面７０の断面を示す線７８（以下、適宜目標面線７８という）とが含まれる。正面視とは、図１、図２に示すバケットピン１５の延在方向と直交する方向から見ることである。
【００４９】
目標面線７８は以下のようにして求められる。バケット８の刃先Ｐ３から、鉛直方向（重力方向）に垂線を下ろした際、その垂線を含む平面が目標面７０と交わった際にできる交線が目標面線７８である。すなわち、グローバル座標系における目標面線７８となる。一方、車両本体１の上下方向の線と平行な位置関係であることを条件として、さらにバケット８の刃先Ｐ３から目標面７０に向かって線を下ろした際に、その線を含む平面が目標面７０と交わった際にできる交線を目標面線７８としてもよい。すなわち、車両本体座標系における目標面線７８となる。どちらの座標系で目標面線７８を表示させるかは、オペレータが入力部４１の図示しない切替キーを操作することで選択することができる。
【００５０】
繊細掘削画面５４の側面図５４ｂには、側面視によるバケット８のアイコン９０と、設計面線７４と、目標面線７９とが含まれる。また、繊細掘削画面５４の正面図５４ａと側面図５４ｂとには、それぞれ、目標面７０とバケット８との位置関係を示す情報が表示される。側面視とは、図１、図２に示すバケットピン１５の延在方向（バケット８の回動中心軸方向）から見ることである。
【００５１】
正面図５４ａにおいて目標面７０とバケット８との位置関係を示す情報は、距離情報８６ａと角度情報８６ｂとを含む。距離情報８６ａは、バケット８の刃先Ｐ３と、目標面７０との間の車両本体座標系におけるＺａ方向における距離を示したものである。ここで、正面図５４ａに示される距離情報８６ａは、グローバル座標系Ｚにおける距離であってもよい。この距離は、バケット８の刃先Ｐ３の幅方向における位置のうち目標面７０に対する最近接位置と、目標面線７８との間の距離である。なお、距離情報８６ａは、非表示に設定することもできる。正面図５４ａには、最近接位置を示すマーク８６ｃがバケット８の正面図のアイコン８９に重ねて表示される。角度情報８６ｂは、目標面７０とバケット８との間の角度を示す情報である。具体的には、角度情報８６ｂは、バケット８の刃先Ｐ３を通る仮想線分と目標面線７８との間の角度である。
【００５２】
側面図５４ｂにおいて、目標面７０とバケット８との位置関係を示す情報は、距離情報８７ａと角度情報８７ｂとを含む。距離情報８７ａは、バケット８の刃先Ｐ３と目標面７０との間の最短距離、すなわち目標面７０の面に垂直な方向におけるバケット８の先端と目標面７０との間の距離を示したものである。あるいは、側面図５４ｂにおいて、バケット８の刃先と、その刃先から鉛直方向に降ろした線と目標面７０とが交わる点との距離を距離情報８７ａとして示してもよい。また、角度情報８７ｂは、目標面７０とバケット８との間の角度を示す情報である。具体的には、側面図５４ｂに表示される角度情報８７ｂは、バケット８の底面と目標面線７９との間の角度である。
【００５３】
繊細掘削画面５４は、上述したバケット８の刃先Ｐ３と目標面７０との距離をグラフィックで示すグラフィック情報８４を含む。グラフィック情報８４は、粗掘削画面５３のグラフィック情報８４と同様に、インデックスバー８４ａとインデックスマーク８４ｂとを有する。上述したように、繊細掘削画面５４では、目標面線７８、７９とバケット８の刃先Ｐ３との相対位置関係が詳細に表示される。油圧ショベル１００のオペレータは、目標面線７８、７９に沿ってバケット８の刃先Ｐ３を移動させることによって、現在の地形が３次元の設計地形と同じ形状になるように、さらに容易に掘削することができる。なお、繊細掘削画面５４には、上述した粗掘削画面５３と同様に画面切換キー６５が表示される。オペレータは、画面切換キー６５を操作することにより、繊細掘削画面５４から粗掘削画面５３へ切り換えることができる。
【００５４】
＜バケット８の刃先Ｐ３の現在位置を求める方法＞
目標面線７９はバケット８の刃先Ｐ３の現在位置から算出される。表示制御装置３９は、３次元位置センサ２３、第１ストロークセンサ１６、第２ストロークセンサ１７、第３ストロークセンサ１８及び傾斜角センサ２４等の検出結果に基づき、グローバル座標系｛Ｘ、Ｙ、Ｚ｝でのバケット８の刃先Ｐ３の現在位置を求める。本実施形態において、バケット８の刃先Ｐ３の現在位置は、次のようにして求められる。
【００５５】
図８、図９は、バケット８の刃先Ｐ３の現在位置を求める方法の一例を説明するための図である。図８は、油圧ショベル１００の側面図であり、図９は、油圧ショベル１００の背面図である。バケット８の刃先Ｐ３の現在位置を求めるにあたって、表示制御装置３９は、図８、図９に示すように、上述したＧＮＳＳアンテナ２１の設置位置Ｐ１を原点とする車両本体座標系｛Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ｝を求める。本例では、油圧ショベル１００の前後方向、すなわち車両本体１の座標系（車両本体座標系）ＣＯＭのＹａ軸方向が、グローバル座標系ＣＯＧのＹ軸方向に対して傾斜しているものとする。また、車両本体座標系ＣＯＭでのブームピン１３の座標は（０、Ｌｂ１、−Ｌｂ２）であり、予め表示制御装置３９の記憶部４３に記憶されている。
【００５６】
図２及び図４に示す３次元位置センサ２３は、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２の設置位置Ｐ１、Ｐ２を検出する。検出された設置位置Ｐ１、Ｐ２の座標位置から、式（１）によってＹａ軸方向の単位ベクトルが算出される。
【００５７】
【数１】
0005426742.tif 000002
【００５８】
図８に示すように、ＹａとＺとの２つのベクトルで表される平面を通り、Ｙａと垂直なベクトルＺ’を導入すると、式（２）及び式（３）の関係が成り立つ。式（３）のｃは定数である。式（２）及び式（３）から、Ｚ’は式（４）のように表される。さらに、Ｙａ及びＺ’と垂直なベクトルをＸ’とすると、Ｘ’は式（５）で示すようになる。
【００５９】
【数２】
0005426742.tif 000003
【００６０】
【数３】
0005426742.tif 000004
【００６１】
【数４】
0005426742.tif 000005
【００６２】
【数５】
0005426742.tif 000006
【００６３】
図９に示すように、車両本体座標系ＣＯＭは、これをＹａ軸周りに、上述したロール角θ４だけ回転させたものであるから、式（６）のように表される。
【００６４】
【数６】
0005426742.tif 000007
【００６５】
また、第１ストロークセンサ１６、第２ストロークセンサ１７及び第３ストロークセンサ１８の検出結果から、上述したブーム６、アーム７、バケット８の現在の傾斜角θ１、θ２、θ３が算出される。車両本体座標系ＣＯＭ内におけるバケット８の刃先Ｐ３の座標（ｘａｔ、ｙａｔ、ｚａｔ）は、傾斜角θ１、θ２、θ３及びブーム６、アーム７、バケット８の長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３を用いて、式（７）、式（８）及び式（９）で求めることができる。バケット８の刃先Ｐ３は、車両本体座標系ＣＯＭのＹａ−Ｚａ平面内を移動するものとする。グローバル座標系ＣＯＧにおけるバケット８の刃先Ｐ３の座標は、式（１０）で求めることができる。グローバル座標系ＣＯＧにおける刃先Ｐ３の座標が刃先Ｐ３の位置である。
【００６６】
【数７】
0005426742.tif 000008
【００６７】
【数８】
0005426742.tif 000009
【００６８】
【数９】
0005426742.tif 000010
【００６９】
【数１０】
0005426742.tif 000011
【００７０】
表示制御装置３９は、上記のように算出したバケット８の刃先Ｐ３の現在位置と、記憶部４３に記憶された設計地形データとに基づいて、図５に示すように、３次元設計地形とバケット８の刃先Ｐ３を通る平面（以下、適宜Ｙａ−Ｚａ平面７７という）との交線８０を算出する。そして、表示制御装置３９は、この交線８０のうち目標面７０を通る部分を上述した目標面線７９として案内画面に表示する。次に、図４に示す表示制御装置３９が、バケット８が作業対象となる地面を掘削するときの刃先Ｐ３の軌跡を、表示入力装置３８の表示部４２の画面４２Ｐに表示させる例について説明する。
【００７１】
＜バケット８の刃先Ｐ３の軌跡表示＞
図１０は、表示部４２の画面４２Ｐにバケット８の刃先Ｐ３の軌跡ＴＬｉを表示した例を示す図である。本実施形態において、表示制御装置３９、より具体的には処理部４４は、油圧ショベル１００の現在位置に関する情報に基づいてバケット８の刃先Ｐ３の位置を求める。そして、処理部４４は、目標面７０と直交する方向における目標面７０の周囲の所定範囲ＡＩにバケット８の少なくとも一部が進入したときに、刃先Ｐ３の位置に基づいて求めた、所定範囲ＡＩ内に存在する刃先Ｐ３の軌跡（以下、適宜刃先軌跡という）ＴＬｉを、施工結果に関する情報として表示部４２の画面４２Ｐに表示する。このようにすることで、油圧ショベル１００のオペレータは、刃先軌跡ＴＬｉによって実際にバケット８が掘削した状態を表示部４２の画面４２Ｐで確認することができる。その結果、オペレータは、刃先軌跡ＴＬｉを視認することで現在の施工状況を確認しながら施工を行うことができるので、作業効率が向上する。また、所定範囲ＡＩの外に刃先Ｐ３が存在する場合、その軌跡は表示されない。すなわち、設計面（又は目標面）近傍以外の余計な情報は画面４２Ｐに表示されないので、表示システム２８は、油圧ショベル１００のオペレータが設計面にしたがって施工を進めるにあたって、オペレータに対して施工結果に関する情報を理解しやすく提供することができる。
【００７２】
本実施形態においては、上述した繊細掘削画面５４に刃先軌跡ＴＬｉを表示する例を説明するが、粗掘削画面５３にこれを表示してもよい。図１０に示すように、刃先軌跡ＴＬｉは、繊細掘削画面５４の側面図５４ｂに表示される。すなわち、刃先軌跡ＴＬｉは、側面視におけるバケット８の刃先Ｐ３の軌跡である。
【００７３】
側面図５４ｂには、側面視によるバケット８のアイコン９０が表示されている。また、側面図５４ｂには、側面視による目標面７０の断面を示す目標画線７９と、目標面７０と直交する方向における所定範囲ＡＩを規定するための地表側画線Ｌｕ及び地中側画線Ｌｄが表示されている（図１０の二点鎖線）。地表側画線Ｌｕ及び地中側画線Ｌｄは、目標画線７９と平行である。正面図５４ａには、正面視によるバケット８のアイコン８９及び正面視による目標面７０の断面を示す目標画線７８と、後述する第１平面Ｐｕ及び第２平面Ｐｄとが表示されている。
【００７４】
所定範囲ＡＩは、目標面７０と直交する方向（図１０の一点鎖線ｎが延在する方向）において、目標面７０から地表面に向かって所定距離ｔｕの位置に存在する目標面７０に平行な第１平面Ｐｕと、地面内に向かって所定距離ｔｄの距離に存在する目標面７０に平行な第２平面Ｐｄとで囲まれる範囲である。第１平面Ｐｕとバケット８の刃先Ｐ３を通るＹａ−Ｚａ平面７７（図５参照）との交線が地表側画線Ｌｕであり、第２平面ＰｄとＹａ−Ｚａ平面７７との交線８０が地中側画線Ｌｄである。
【００７５】
図１０において、刃先軌跡ＴＬｉは、所定範囲ＡＩ内に描かれた実線である。図１０において、所定範囲ＡＩの外側（この例では地表側画線Ｌｕよりも外側）に描かれた破線も、バケット８の刃先Ｐ３の軌跡（以下、適宜範囲外軌跡という）ＴＬｅである。この例において、範囲外軌跡ＴＬｅは、便宜上記載してあるが、表示部４２の実際の画面４２Ｐには表示されない。
【００７６】
所定範囲ＡＩを規定する所定距離ｔｕ、ｔｄは同じ大きさでもよいし、異なっていてもよい。所定距離ｔｕ、ｔｄの大きさが異なる場合は、施工の精度を得るために、所定距離ｔｄの方が所定距離ｔｕよりも小さい方が好ましい。本実施形態において、所定距離ｔｕ、ｔｄは同じ大きさ、すなわち、ｔｕ＝ｔｄである。本実施形態において、所定範囲ＡＩの大きさ、すなわち、所定距離ｔｕ、ｔｄの大きさは、油圧ショベル１００が目標面７０に施工する際の公差に相当する大きさとしている。このようにすることで、設計面４５（目標面７０）を過度に掘削する可能性を低減して、施工の精度低下を抑制することができる。また、所定距離ｔｕ、ｔｄの大きさは、変更可能としてもよい。例えば、表示制御装置３９の処理部４４は、図４に示す表示入力装置３８の表示部４２に所定距離ｔｕ、ｔｄを変更するメニューを表示させ、油圧ショベル１００のオペレータが入力部４１から変更値を入力するようにしてもよい。このようにすることで、設計変更又は実際の施工場所の状況等によって所定範囲ＡＩを変更する必要が生じた場合でも、柔軟に対応することができるので、作業効率が向上する。
【００７７】
本実施形態において、所定範囲ＡＩは、グラフィック情報８４が有する複数のインデックスバー８４ａのうち、符号８４Ｇで示す範囲に対応している。すなわち、目標面７０と直交する方向における所定範囲ＡＩの大きさであるｔｕ＋ｔｄに相当する大きさが、符号８４Ｇで示す複数のインデックスバー８４ａの範囲に対応している。本実施形態においては、バケット８の刃先Ｐ３がこの範囲で移動すれば、目標面７０は設計時における公差の範囲内で施工される。
【００７８】
グラフィック情報８４が有する複数のインデックスバー８４ａのうち、符号８４Ｂで示す範囲は、所定範囲ＡＩの地表側における外側を示している。グラフィック情報８４が有する複数のインデックスバー８４ａのうち、符号８４Ｙで示す範囲は、所定範囲ＡＩの地中側における外側を示している。この範囲は、目標面７０の設計時における公差の範囲を超えて目標面７０を掘削したことを示す。グラフィック情報８４が有する複数のインデックスバー８４ａのうち、符号８４Ｒで示す範囲は、所定範囲ＡＩの最も地中側における外側を示している。この範囲は、目標面７０の設計時における公差の範囲を大きく超えて目標面７０を掘削したことを示す。
【００７９】
グラフィック情報８４が有する複数のインデックスバー８４ａは、油圧ショベル１００の掘削時において、バケット８の刃先Ｐ３と目標面７０との位置関係を表示する。すなわち、刃先Ｐ３と目標面７０との距離に応じて、インデックスバー８４ａの表示の態様が変化する。例えば、符号８４Ｂの範囲のインデックスバー８４ａは青色に表示され、符号８４Ｇの範囲のインデックスバー８４ａは緑色に表示され、符号８４Ｙの範囲のインデックスバー８４ａは黄色に表示され、符号８４Ｒの範囲のインデックスバー８４ａは赤色に表示される。
【００８０】
したがって、バケット８の刃先Ｐ３が所定範囲ＡＩの地表側における外側にある場合、符号８４Ｂで示す範囲のインデックスバー８４ａが青色に表示される。また、バケット８の刃先Ｐ３が所定範囲ＡＩ内にある場合、符号８４Ｂで示す範囲のインデックスバー８４ａが青色に表示されるとともに、符号８４Ｇで示す範囲のインデックスバー８４ａが緑色に表示される。バケット８の刃先Ｐ３が所定範囲ＡＩの地中側における外側ある場合、符号８４Ｂで示す範囲のインデックスバー８４ａが青色に表示され、符号８４Ｇで示す範囲のインデックスバー８４ａが緑色に表示され、さらに、符号８４Ｙで示す範囲のインデックスバー８４ａが黄色に表示される。このように、刃先軌跡ＴＬｉの表示に加えて、バケット８の刃先Ｐ３と目標面７０との距離に応じてインデックスバー８４ａの表示の態様が変更されることにより、油圧ショベル１００のオペレータは、バケット８の刃先Ｐ３が目標面７０を中心とした所定範囲ＡＩを超えて掘削しているか否かをさらに容易に知ることができる。その結果、オペレータは、掘削中において所定範囲ＡＩ内にバケット８の刃先Ｐ３を保持しやすくなるので、施工の精度が向上する。
【００８１】
刃先軌跡ＴＬｉは、バケット８の刃先Ｐ３が所定範囲ＡＩ内に進入したときに、所定範囲ＡＩ内に表示される。このようにすることで、表示制御装置３９は、バケット８の刃先Ｐ３が実際所定範囲ＡＩを掘削したと考えられる場合の刃先軌跡ＴＬｉを表示部４２の画面４２Ｐに示すことができるので、油圧ショベル１００のオペレータは、必要十分な範囲で施工状況を確認できる。なお、これに限定されず、刃先軌跡ＴＬｉは、バケット８の一部、例えば背面が所定範囲ＡＩ内に進入したときに所定範囲ＡＩ内に表示されてもよい。このように、本実施形態において、刃先軌跡ＴＬｉは、少なくともバケット８の一部が所定範囲ＡＩ内に進入したときに表示されていればよい。
【００８２】
刃先軌跡ＴＬｉは、所定範囲ＡＩの外では表示されないので、目標面７０に対する一回の掘削、例えば、法面が作業対象となる地面（目標面７０）である場合に、バケット８で法面の上から下にかけて所定の深さを掘って削るような掘削が終了し、バケット８の刃先Ｐ３が所定範囲ＡＩの外に出た後は、所定範囲ＡＩの外側における範囲外軌跡ＴＬｅは表示されない。バケット８の刃先Ｐ３が所定範囲ＡＩの外に出た後は、所定範囲ＡＩ内に表示された刃先軌跡ＴＬｉは、次に刃先Ｐ３が所定範囲ＡＩ内に進入するまで、そのまま表示が維持される。このようにすることで、油圧ショベル１００のオペレータは、バケット８の刃先Ｐ３が作業対象の地面を掘削した履歴を表示部４２の画面４２Ｐで確認できる。また、表示制御装置３９は、所定範囲ＡＩの外側における範囲外軌跡ＴＬｅを表示しないので、作業に必要な目標面７０近傍の情報を、オペレータに対して確実に認識させることができる。また、表示制御装置３９は、所定範囲ＡＩの外側における範囲外軌跡ＴＬｅを表示しないことにより、範囲外軌跡ＴＬｅのデータを記憶部４３に保存しておく必要はない。このため、記憶部４３の記憶容量を効率的かつ有効に利用することができる。
【００８３】
上述した例では、範囲外軌跡ＴＬｅは表示されないとしたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、表示制御装置３９は、刃先軌跡ＴＬｉと範囲外軌跡ＴＬｅとを、それぞれの表示態様を異ならせて表示部４２の画面４２Ｐに表示してもよい。一例として、表示制御装置３９は、刃先軌跡ＴＬｉを赤色の実線で表示し、範囲外軌跡ＴＬｅを刃先軌跡ＴＬｉよりも目立たない色（本例では、例えば薄い水色）かつ刃先軌跡ＴＬｉを示す実線よりも細い破線で表示してもよい。このようにすることで、表示制御装置３９は、所定範囲ＡＩ内に存在する刃先軌跡ＴＬｉを油圧ショベル１００のオペレータに対して認識させることができる。また、オペレータは、範囲外軌跡ＴＬｅを視認することができるので、例えば、バケット８を作業対象の地面に移動させる場合において、作業機操作部材３１の操作方法を改善し作業効率の向上を図ること等に範囲外軌跡ＴＬｅを役立てることも可能である。
【００８４】
このように、刃先軌跡ＴＬｉと範囲外軌跡ＴＬｅとを、それぞれの表示態様を異ならせて表示部４２の画面４２Ｐに表示しても、所定範囲ＡＩの外に存在する範囲外軌跡ＴＬｅは、所定範囲ＡＩ内に存在する刃先軌跡ＴＬｉよりも目立ちにくくなっている。このため、油圧ショベル１００のオペレータは、範囲外軌跡ＴＬｅが画面４２Ｐに表示されていても、刃先軌跡ＴＬｉの認識はほとんど妨げられない。その結果、表示システム２８は、油圧ショベル１００のオペレータが設計面にしたがって施工を進めるにあたって、オペレータに対して施工結果に関する情報を理解しやすく提供することができる。
【００８５】
上述した通り、本実施形態では、所定範囲ＡＩ内における刃先軌跡ＴＬｉと、所定範囲ＡＩの外における範囲外軌跡ＴＬｅとで、表示態様が異なっていればよい。両者の表示態様を異ならせることには、両者を表示した上でそれぞれの表示形態を異ならせることの他、範囲外軌跡ＴＬｅを表示せず、刃先軌跡ＴＬｉのみを表示することの両方が含まれる。
【００８６】
本実施形態において、表示制御装置３９は、バケット８の刃先Ｐ３と目標面７０又は目標面７０に設定されていない設計面４５との距離に基づき、警報として音を報知してもよい。例えば、刃先Ｐ３が作業対象の地中側において、所定範囲ＡＩの外に出たとき、すなわち、刃先Ｐ３が地中側画線Ｌｄよりも地中側に移動したときに、表示制御装置３９は、図４に示す音発生装置４６から警報音を報知させてもよい。また、目標面７０又は設計面４５を超えてバケット８の刃先Ｐ３が地面を掘削してしまうと、埋戻し等の手間が発生するため、設計面４５（目標面７０）を効率的に施工することにならない。このため、表示制御装置３９は、刃先Ｐ３と設計面４５との距離に基づく警報として音も報知する。このように、刃先Ｐ３と目標面７０又は設計面４５との距離に基づき、警報としての音を報知する態様を変更することで、油圧ショベル１００のオペレータに、目標面７０又は設計面４５に対して掘削し過ぎていることを認識させることができる。したがって、オペレータは、掘削量を調整して過度な掘削を最小限に抑えることができる。
【００８７】
また、刃先Ｐ３がさらに地中側へ移動した場合、すなわち、バケット８の刃先Ｐ３が目標面７０から地中側へさらに遠ざかった場合、表示制御装置３９は、警報音をより大きくする等して警報音のレベルをより高くしてもよい。すなわち、表示制御装置３９は、目標面７０とバケット８の刃先Ｐ３との距離が大きくなるほど、警報音のレベルを高くしてもよい。このようにすることで、目標面７０を掘削し過ぎた程度をオペレータに対して認識させることができる。次に、刃先軌跡ＴＬｉの表示手順の一例を説明する。
【００８８】
＜刃先軌跡ＴＬｉの表示手順＞
図１１は、刃先軌跡ＴＬｉを表示部４２の画面４２Ｐに表示させる表示手順の一例を示すフローチャートである。図１２から図１５は、刃先軌跡ＴＬｉが表示される表示部４２の画面４２Ｐの状態を示す図である。刃先軌跡ＴＬｉを図４に示す表示部４２の画面４２Ｐに表示させるにあたり、ステップＳ１０１において、表示制御装置３９、より具体的には処理部４４は、バケット８の刃先Ｐ３の位置（以下、適宜刃先位置という）を求める。刃先位置の求め方は上述した通りである。
【００８９】
次に、ステップＳ１０２において、処理部４４は、ステップＳ１０１で求めた刃先位置と図１２に示す所定範囲ＡＩ内の位置とを比較し、刃先位置が所定範囲ＡＩ内にある場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０３に進める。刃先位置が所定範囲ＡＩ内にない場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、処理部４４は、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２を繰り返す。
【００９０】
ステップＳ１０２において、処理部４４は、例えば、刃先位置（グローバル座標系ＣＯＧにおける刃先Ｐ３の座標）と図１２に示す地表側画線Ｌｕ及び地中側画線Ｌｄの位置（グローバル座標系ＣＯＧにおける座標）とを比較し、地表側画線Ｌｕと地中側画線Ｌｄとの間に刃先位置があれば、刃先位置が所定範囲ＡＩ内にあるとする。また、処理部４４は、地表側画線Ｌｕと地中側画線Ｌｄとの間に刃先位置がなければ、刃先位置が所定範囲ＡＩ外にあるとする。本実施形態において、刃先位置が地表側画線Ｌｕの上又は地中側画線Ｌｄの上にある場合も、所定範囲ＡＩ内にあるとする。地表側画線Ｌｕ及び地中側画線Ｌｄの位置の代わりに、図１０に示す第１平面Ｐｕ及び第２平面Ｐｄの位置（グローバル座標系ＣＯＧにおける座標）を用いてもよい。
【００９１】
ステップＳ１０３において、処理部４４は、バケット８、より具体的には刃先Ｐ３の進行方向側の所定範囲ＡＩ内において、すでに刃先軌跡ＴＬｉが表示部４２の画面４２Ｐに表示されていれば（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０４に進める。ステップＳ１０４において、処理部４４は、刃先軌跡ＴＬｉを消去、すなわち、表示部４２の画面４２Ｐへの刃先軌跡ＴＬｉの表示を消去して、処理をステップＳ１０５に進める。ステップＳ１０３において、処理部４４は、所定範囲ＡＩ内において、刃先軌跡ＴＬｉがまだ表示部４２の画面４２Ｐに表示されていなければ（ステップＳ１０３、Ｎｏ）、処理をステップＳ１０５に進める。
【００９２】
ステップＳ１０５において、処理部４４は、図１３に示すように、現在の刃先位置に基づいて刃先軌跡ＴＬｉを表示部４２の画面４２Ｐに表示する。このとき、刃先軌跡ＴＬｉは、所定範囲ＡＩ内、すなわち、地表側画線Ｌｕと地中側画線Ｌｄとの間に表示される。図１３中、刃先軌跡ＴＬｉと地表側画線Ｌｕとの交点ＩＮは、バケット８の刃先Ｐ３が所定範囲ＡＩ内に入った位置を示す。
【００９３】
処理部４４は、例えば、地表側画線Ｌｕ及び地中側画線Ｌｄと同じ座標系に刃先位置を表示し、かつすでに所定範囲ＡＩ内に表示されている刃先位置と新たに表示した刃先位置との間を線で結ぶようにして表示することにより、刃先軌跡ＴＬｉを表示することができる。つまり、処理部４４は、所定範囲ＡＩ内で刃先Ｐ３が移動する際、所定の周期で刃先位置を求めて、求められた複数の刃先位置（点）を線（例えば直線）で結ぶことで刃先軌跡ＴＬｉを表示する。なお、所定範囲ＡＩ内で刃先Ｐ３の移動が停止した場合（例えば、オペレータが、作業機操作部材３１の操作を停止した場合）、処理部４４は、所定の周期で刃先位置を求める処理を中断することが好ましい。また、このように刃先Ｐ３の移動が停止した場合、刃先位置を求める処理は中断せずに、その刃先位置（点）の表示をさせないようにしてもよい。すなわち、処理部４４は、刃先が停止した場所での刃先位置を求めた後、所定の周期が経過しても停止し続ける限りは、新たな刃先位置を求めない。これは、新たな刃先位置を求めて点を表示すると、複数の点がほぼ同じ位置に重ねて表示されることになるため、刃先軌跡ＴＬｉが視認しにくくなるからである。つまり、所定範囲ＡＩ内に初めて刃先位置が表示される場合、その刃先位置が刃先軌跡ＴＬｉに相当する。刃先軌跡ＴＬｉは、刃先位置の集合体（点を直線で結んだもの）であって、バケット８の刃先Ｐ３が所定範囲ＡＩ内で移動した経路を示す。なお、刃先軌跡ＴＬｉは、複数の点を直線で結んだものであるが、その点の数に予め制限を設け、その制限に相当する数の点で刃先軌跡ＴＬｉが求められた後に、新たな刃先位置を示す点が求められた場合、処理部４４は、古い点から順に削除して刃先軌跡ＴＬｉを更新し表示する。
【００９４】
次に、ステップＳ１０６において、処理部４４は、刃先位置を求める。次に、ステップＳ１０７に進み、処理部４４は、ステップＳ１０６で求めた刃先位置と図１３に示す所定範囲ＡＩ内の位置とを比較する。刃先位置が所定範囲ＡＩ外にある場合（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、処理部４４は、処理をステップＳ１０８に進める。刃先位置が所定範囲ＡＩ外にない場合（ステップＳ１０７、Ｎｏ）、すなわち、刃先位置が所定範囲ＡＩ内にある場合、処理部４４は、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６を繰り返す。すなわち、処理部４４は、刃先位置が所定範囲ＡＩの外になるまで、求めた刃先位置に基づいて所定範囲ＡＩ内への刃先軌跡ＴＬｉの表示を継続する。
【００９５】
刃先位置が所定範囲ＡＩ外にある場合（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８において、処理部４４は、図１４に示すように、所定範囲ＡＩ内の刃先軌跡ＴＬｉを残して所定範囲ＡＩの外においては刃先Ｐ３の軌跡の表示を停止する。図１４中、刃先軌跡ＴＬｉの終端側における刃先軌跡ＴＬｉと地表側画線Ｌｕとの交点ＯＵＴは、バケット８の刃先Ｐ３が所定範囲ＡＩ内から出た位置を示す。なお、上述したように、処理部４４は、所定範囲ＡＩの外において、刃先Ｐ３の軌跡を、所定範囲ＡＩ内の刃先軌跡ＴＬｉとは態様を異ならせて表示してもよい。
【００９６】
次に、ステップＳ１０４における、すでに表示部４２の画面４２Ｐに表示されている刃先軌跡ＴＬｉの消去について説明する。例えば、バケット８が作業対象の地面を一度掘削し、目標面７０を中心とした所定範囲ＡＩの外に出た場合を考える。この場合、上述したステップＳ１０８によって、図１５に示すように、画面４２Ｐには、所定範囲ＡＩ内に刃先軌跡ＴＬｉが表示された状態が継続されている。この状態で、再び目標面７０の近傍を切削する場合、図１５に示すように、バケット８が目標面７０（図１５では目標面線７９）の近傍の地表側画線Ｌｕに接近する。そして、バケット８の少なくとも一部、例えば、刃先Ｐ３が地表側画線Ｌｕを超えて所定範囲ＡＩ内に進入すると、処理部４４は、所定範囲ＡＩ内に表示されていた刃先軌跡ＴＬｉを消去して、図１２に示すような状態から新たな刃先軌跡ＴＬｉを所定範囲ＡＩ内に表示する。
【００９７】
このように、処理部４４は、所定範囲ＡＩからバケット８（本例では刃先Ｐ３）が出た後、再びバケット８（本例では刃先Ｐ３）が所定範囲ＡＩに進入したときに、すでに表示されている刃先軌跡ＴＬｉを消去する。そして、処理部４４は、所定範囲ＡＩに再び進入したバケット８の刃先軌跡ＴＬｉを表示部４２の画面４２Ｐに表示する。バケット８で作業対象の地面を複数回掘削する場合、前回表示した刃先軌跡ＴＬｉを消去しないと複数の刃先軌跡ＴＬｉが画面４２Ｐに表示されるため、油圧ショベル１００の作業者は、現在の掘削に対応する刃先軌跡ＴＬｉを視認しにくくなる。
【００９８】
上述したように、２回目以降の掘削に対応する刃先軌跡ＴＬｉを画面４２Ｐに表示させる場合、処理部４４が前回の刃先軌跡ＴＬｉを消去することにより、オペレータは、現在の掘削に対応する刃先軌跡ＴＬｉを確実に認識することができる。また、バケット８が新たに所定範囲ＡＩ内に入って新たに刃先軌跡ＴＬｉを表示させる毎に、すでに表示されている刃先軌跡ＴＬｉが消去されることにより、表示制御装置３９が有する記憶部４３から、すでに表示されている刃先軌跡ＴＬｉのデータも消去される。その結果、刃先軌跡ＴＬｉのデータが記憶部４３の記憶領域を占有することを回避することができるので、記憶部４３を効率的かつ有効に利用することができる。特に、記憶部４３の記憶容量が小さい場合には有効である。
【００９９】
本実施形態において、処理部４４は、現在の目標面７０が作業対象でなくなった場合又は現在の目標面７０が他に変更された場合に、表示部４２の画面４２Ｐに表示された刃先軌跡ＴＬｉを消去、すなわちリセットするようにしてもよい。このようにすることで、作業対象の地面が変更された場合等には、以前の刃先軌跡ＴＬｉの表示を確実に消去して、新たな作業対象の地面を施工する際には、以前の情報が現在の刃先軌跡ＴＬｉと混在しないようにすることができる。
【０１００】
さらに、本実施形態では、一度所定範囲ＡＩ内に刃先軌跡ＴＬｉが表示されると、バケット８の刃先Ｐ３が再び所定範囲ＡＩに進入するまでは、刃先軌跡ＴＬｉがリセットされない限り、刃先軌跡ＴＬｉの表示が継続される。このため、油圧ショベル１００のオペレータは、画面４２Ｐに表示された刃先軌跡ＴＬｉを確実に確認することができる。その結果、オペレータは、施工状況の確認、掘削の作業手順の確認、バケット８の操作手順の確認又はバケット８の操作方法の検討のための十分な時間を確保できる。
【０１０１】
＜バケット８が移動した場合における刃先軌跡ＴＬｉの表示＞
図１６は、刃先軌跡ＴＬｉの表示態様を示す図である。図１７、図２３−１、図２３−２は、目標面７０に対して垂直な方向に広がる空間、かつバケット８による目標面７０の掘削範囲を含む所定の範囲を説明するための図である。図１８は、バケット８が移動した場合における刃先軌跡ＴＬｉの表示態様を示す図である。この例において、刃先軌跡ＴＬｉは粗掘削画面５３に表示されるが、繊細掘削画面５４に表示されてもよい。本実施形態において、図４に示す表示制御装置３９の処理部４４は、目標面７０に対して垂直な方向に広がる空間、かつバケット８による目標面７０の掘削範囲を含む所定の範囲（以下、適宜水平方向所定範囲）として定義される範囲ＡＳからバケット８（アイコン９０）の少なくとも一部が出た場合に、刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部を消去する。
【０１０２】
図２３−１、図２３−２に示すように、目標面７０の面内を通る線ＬＢｌ、ＬＢｒ及び目標面７０に平行かつ線ＬＢｌ、ＬＢｒに平行な境界画線Ｌｌと境界画線Ｌｒとで囲まれる領域を水平方向所定範囲ＡＳと定義する。つまり、水平方向所定範囲ＡＳとは、直方体又は立方体の領域であり、目標面７０に対して垂直な方向に広がる空間であって、図２３−１に示すＡ２（境界画線Ｌｌと境界画線Ｌｒとで挟まれる範囲及び線ＬＢｌと線ＬＢｒとで挟まれる領域）を直方体又は立方体の上下２つの面として、図２３−１、図２３−２に示すように目標面７０と境界画線Ｌｌ及び境界画線Ｌｒとで挟まれる範囲を直方体又は立方体の対向する２つの側面Ａ１とするものである。そして、図１６、図１８、図２０〜図２２で示す水平方向所定範囲ＡＳは、このような水平方向所定範囲ＡＳを油圧ショベル１００の真上から見た俯瞰図で表現したものである。境界画線Ｌｌと境界画線Ｌｒとで挟まれる範囲（Ａ２）が、目標面７０の掘削範囲である。図２３−１では、水平方向所定範囲ＡＳのうち目標面７０と重なる範囲にハッチングを付しているが、線ＬＢｌ、ＬＢｒ及び境界画線Ｌｌ、Ｌｒが延在する方向において、水平方向所定範囲ＡＳの範囲は制限を受けない。
【０１０３】
つまり、図１６の上面図５３ａに示す水平方向所定範囲ＡＳは、目標面７０に対して垂直な方向に広がる空間であって、目標面７０を掘削するバケット８の幅方向両側を含むもので、図１６に示す上面図５３ａに示すように、バケット８の幅方向両側に設定される境界画線Ｌｌ、Ｌｒで囲まれる範囲（水平方向所定範囲ＡＳ）である。水平方向所定範囲ＡＳは、目標面７０のうち、バケット８で掘削される範囲を含んでいる。
【０１０４】
さらに、水平方向所定範囲ＡＳについて詳細に説明する。水平方向所定範囲ＡＳは、図１７に示すように、バケット８の幅方向中心軸Ｃｌからバケット８の幅方向左側と右側とに、それぞれ距離Ｗｌ、Ｗｒ離れた位置までの範囲である。バケット８の幅方向中心軸Ｃｌから幅方向左側に距離Ｗｌだけ離れ、かつ幅方向中心軸Ｃｌと平行な直線が境界画線Ｌｌである。また、バケット８の幅方向中心軸Ｃｌから幅方向右側に距離Ｗｒだけ離れ、かつ幅方向中心軸Ｃｌと平行な直線が境界画線Ｌｒである。距離Ｗｒ、Ｗｌの大きさは特に限定されないが、距離ＷｒとＷｌの合計（Ｗｒ＋Ｗｌ）はバケット８の幅（最大幅）Ｗよりも大きい。本実施形態では、距離ＷｒとＷｌとバケット８の幅Ｗとは等しい（Ｗｒ＝Ｗｌ＝Ｗ）設定としている。すなわち、距離ＷｒとＷｌの合計は、バケット８の幅Ｗの２倍（Ｗｌ＋Ｗｒ＝２×Ｗ）である。また、距離Ｗｒ、Ｗｌの大きさは可変としてもよい。
【０１０５】
図１６の側面図５３ｂには、所定範囲ＡＩに刃先軌跡ＴＬｉが示されている。上面図５３ａの水平方向所定範囲ＡＳにハッチングで示した領域ＡＴ１は、所定範囲ＡＩに刃先軌跡ＴＬｉが示された領域である（以下同様）。所定範囲ＡＩ及び水平方向所定範囲ＡＳは、目標面７０が設定されると、同時に設定されて、図４に示す表示制御装置３９の記憶部４３に記憶される。水平方向所定範囲ＡＳは、例えば、境界画線Ｌｌ、Ｌｒの位置情報（例えば、グローバル座標系ＣＯＧにおける座標）が記憶部４３に記憶されることにより設定される。本実施形態において、一度設定された所定範囲ＡＩ及び水平方向所定範囲ＡＳは、現在の目標面７０が作業対象でなくなった場合又は目標面７０が他の目標面に変更されるまでは維持される。
【０１０６】
図１８は、図１６に示す状態から、油圧ショベル１００（図１６、図１８ではアイコン６１、７５）が右方向（矢印Ｒで示す方向）に旋回した状態を示している。この旋回にともない、油圧ショベル１００のバケット８と目標面７０との位置関係が変化するため、上面図５３ａに表示された目標面正対コンパス７３の指針７３Ｉも回転している。
【０１０７】
図１８の側面図５３ｂに示すように、油圧ショベル１００の旋回によってバケット８の少なくとも一部が水平方向所定範囲ＡＳから出た場合、処理部４４は、バケット８と水平方向所定範囲ＡＳとの位置関係に応じて、刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部を消去する。図１８では、便宜上、刃先軌跡ＴＬｉの消去した部分は、符号ＴＬｉ’を付した点線で示してある。バケット８と水平方向所定範囲ＡＳとの位置関係をどのようにとらえて、刃先軌跡ＴＬｉの一部を消去するかについては後に詳述する。図１８に示すように、刃先軌跡ＴＬｉのうちＴＬｉ´が消去され、刃先軌跡ＴＬｉが表示さる。これにともなって、上面図５３ａの水平方向所定範囲ＡＳにハッチングで示した領域ＡＴ２（図１８参照）の大きさも、バケット８の全体が水平方向所定範囲ＡＳに存在する場合と比較して小さくなっている（図１８に示す領域ＡＴ２）。この状態から油圧ショベル１００が左方向に旋回し、バケット８のすべてが水平方向所定範囲ＡＳに入った場合、処理部４４は、刃先軌跡ＴＬｉを元に戻す。すなわち、処理部４４は、刃先軌跡ＴＬｉのすべてを表示する。その結果、図１８で示した刃先軌跡ＴＬｉ´とＴＬｉとが刃先軌跡ＴＬｉとしてすべて表示される。なお、バケット８のすべてが水平方向所定範囲ＡＳから出た場合、刃先軌跡ＴＬｉのすべての表示が消去される。なお、本例は、油圧ショベル１００全体が旋回した場合であるが、走行装置５は動作させず、上部旋回体３のみが旋回した場合も同様である。
【０１０８】
このようにすることで、油圧ショベル１００のオペレータが掘削以外の作業を行う場合、刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部が消去されることで、掘削作業に関係のない表示は画面４２Ｐに表示されなくなる。その結果、表示部４２の画面４２Ｐを確認するオペレータに煩雑な印象を与える可能性を低減できる。掘削以外の作業を行う場合とは、例えば、バケット８が掘削した土砂等をダンプトラック等に積載するため油圧ショベル１００を旋回させた場合である。次に、バケット８が移動した場合における刃先軌跡ＴＬｉの表示制御の処理手順について説明する。
【０１０９】
バケット８と水平方向所定範囲ＡＳとの関係について、図１９〜図２２、図２４−１、図２４−２を用いて説明する。図１９は、バケット８が移動した場合における刃先軌跡ＴＬｉの表示制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。図２０から図２２、図２４−１及び図２４−２は、バケット８と水平方向所定範囲ＡＳとの関係を示す図である。図２０〜図２２、図２４−１及び図２４−２の符号ＬＣは油圧ショベル１００側を示し、符号ＴＣは油圧ショベル１００の作業機２のブーム６が向いている方向であって油圧ショベル１００から離れた側を示す。ステップＳ２０１において、図４に示す表示制御装置３９の処理部４４は、刃先軌跡ＴＬｉを表示部４２の画面４２Ｐに表示中である場合（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０２に進める。刃先軌跡ＴＬｉが表示部４２の画面４２Ｐに表示中でない場合（ステップＳ２０１、Ｎｏ）、処理部４４は、刃先軌跡ＴＬｉの表示制御を終了する。
【０１１０】
ステップＳ２０２において、処理部４４は、バケット８の現在位置を求め、求めたバケット８の現在位置が水平方向所定範囲ＡＳ内にあるか否を判断する。バケット８の現在位置は、上述したバケット８の刃先Ｐ３の位置を求める手法を用いて求めることができる。すなわち、刃先Ｐ３の座標を、バケット８の求めたい位置の座標に置き換えればよい。
【０１１１】
バケット８が水平方向所定範囲ＡＳ内にある場合（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）、処理部４４は、処理をステップＳ２０３に進める。バケット８が水平方向所定範囲ＡＳ内にある場合は、例えば、図２０、図２１、図２４−１、図２４−２に示すような場合である。図２１は、バケット８の角部８Ｃがバケット８の右側に存在する境界画線Ｌｒと接している状態を示している。この場合も、バケット８が境界画線Ｌｒを超えない限り、バケット８は、水平方向所定範囲ＡＳ内にある。このような場合、ステップＳ２０３において、処理部４４は、刃先軌跡ＴＬｉの表示を現状のまま維持する。
【０１１２】
バケット８の現在位置が水平方向所定範囲ＡＳ内にない場合、すなわち、水平方向所定範囲ＡＳの外にある場合（ステップＳ２０２、Ｎｏ）、処理部４４は、処理をステップＳ２０４に進める。バケット８が水平方向所定範囲ＡＳの外にある場合は、例えば、図２２に示すような場合である。この場合、バケット８の端部８Ｔが、バケット８の右側に存在する境界画線Ｌｒと交差しており、バケット８の一部が水平方向所定範囲ＡＳの外にある。このような場合、ステップＳ２０４において、処理部４４は、水平方向所定範囲ＡＳ内に存在するバケット８との位置関係に応じて刃先軌跡ＴＬｉを消去する。
【０１１３】
処理部４４が刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部を消去する場合に処理部４４が消去する範囲について、図２２を用いて説明する。上述した通り、図２２に示す例は、バケット８の一部が水平方向所定範囲ＡＳの外にある。この場合、処理部４４は、水平方向所定範囲ＡＳ内にある部分で最も油圧ショベル１００から離れている位置（この例では符号ＴＣ側におけるバケット８の角部８Ｃ）を基準とし、この位置よりも油圧ショベル１００から離れている刃先軌跡ＴＬｉの部分を消去する。また、処理部４４は、端部８Ｔがバケット８の右側に存在する境界画線Ｌｒと交差する位置ＣＰを基準として、この位置よりも油圧ショベル１００から離れている刃先軌跡ＴＬｉの部分を消去してもよい。
【０１１４】
図２２に示す水平方向所定範囲ＡＳにハッチングで示した領域ＡＴ２は、所定範囲ＡＩに刃先軌跡ＴＬｉが示された領域である。この例において、バケット８の角部８Ｃを基準とするよりも、位置ＣＰを基準とした方が、境界画線Ｌｌ、Ｌｒの延在方向における領域ＡＴ２の長さは小さくなるので表示部４２の画面４２Ｐに表示される刃先軌跡ＴＬｉの長さも短くなる。
【０１１５】
また、処理部４４が刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部を消去する他の例を示す。ここで、刃先軌跡ＴＬｉを消去する範囲について、図２４−１、図２４−２を用いて説明する。図２４−１には、バケット８の一部が水平方向所定範囲ＡＳの外にある様子を示すが、図２４−２に示すように、バケット８が水平方向所定範囲ＡＳの外に出なくても、以下に説明する処理によれば、刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部を消去できる。
【０１１６】
刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部を消去するにあたって、処理部４４は以下の処理を行う。処理部４４は、まず、境界画線Ｌｒとバケット８の幅方向の中心線ＣＬＢとの交点ＰＭ１を求める。次に、処理部４４は、その境界画線Ｌｒ上の交点ＰＭ１から中心線ＣＬＢに対する垂線ＶＬを引く。さらに、処理部４４は、バケット８の幅方向中心軸Ｃｌと垂線ＶＬとの交点ＰＭ２を求める。その結果、処理部４４は、水平方向所定範囲ＡＳ内にある部分で最も油圧ショベル１００から離れている位置（この例では交点ＰＭ２）を基準とし、この位置よりも油圧ショベル１００から離れている刃先軌跡ＴＬｉの部分を消去する。図２４−１、図２４−２に示す水平方向所定範囲ＡＳにハッチングで示した領域ＡＴ３は、所定範囲ＡＩに刃先軌跡ＴＬｉが示された領域である。
【０１１７】
本実施形態においては、バケット８の少なくとも一部が水平方向所定範囲ＡＳにあるか否かに基づいて刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部を消去したが、刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部を消去する条件は、これに限定されない。例えば、油圧ショベル１００の上部旋回体３が旋回したこと又は油圧ショベルの車両本体１が移動したこと（同じ位置での旋回又は異なる位置への移動を含む）等を、刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部を消去する条件としてもよい。バケット８の少なくとも一部が水平方向所定範囲ＡＳにあるか否かは、バケット８の位置を求める必要があるが、上部旋回体３の旋回及び油圧ショベル１００の移動は、油圧ショベル１００の車両情報（図示しない旋回位置検出センサから得られる旋回位置情報等）から取得できるため、その必要はない。このため、上部旋回体３の旋回又は油圧ショベル１００の移動を、刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部を消去する条件とすることにより、この条件の判定が容易になる。
【０１１８】
図１７に示す、水平方向所定範囲ＡＳの幅方向における寸法Ｗｒ＋Ｗｌは、バケット８の幅Ｗよりも大きく、本実施形態では２倍としているがこれに限定されるものではない。油圧ショベル１００の振動又は上部旋回体３がわずかに旋回した場合等の原因で、バケット８の少なくとも一部が水平方向所定範囲ＡＳの外に出た後、すぐに水平方向所定範囲ＡＳ内に戻ることがある。このような場合、寸法Ｗｒ＋Ｗｌをバケット８の幅Ｗと同一とすると、刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部の消去と表示とが頻繁に切り換えられて、油圧ショベル１００のオペレータに煩わしさを与える可能性がある。寸法Ｗｒ＋Ｗｌをバケット８の幅Ｗよりも大きくすることで、前述した切り替えの頻度を低減することができる。寸法Ｗｒ＋Ｗｌをバケット８の幅Ｗの２倍以上、好ましくは２倍とすることにより、刃先軌跡ＴＬｉの少なくとも一部の消去と表示との頻繁な切り替えを抑制することができる。
【０１１９】
以上、本実施形態を説明したが、上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、上述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【０１２０】
例えば、各案内画面の内容は上記のものに限られず、適宜、変更されてもよい。また、表示制御装置３９の機能の一部又はすべてが、油圧ショベル１００の外部に配置されたコンピュータによって実行されてもよい。また、目標作業対象は、上述したような平面に限らず、点、線又は３次元の形状であってもよい。表示入力装置３８の入力部４１は、タッチパネル式のものに限られず、ハードキーやスイッチなどの操作部材によって構成されてもよい。
【０１２１】
上記の実施形態では、作業機２は、ブーム６、アーム７、バケット８を有しているが、作業機２はこれに限られず、少なくともバケット８を有するものであればよい。また、上記の実施形態では、第１ストロークセンサ１６、第２ストロークセンサ１７及び第３ストロークセンサ１８によって、ブーム６、アーム７、バケット８の傾斜角を検出しているが、傾斜角の検出手段はこれらに限られない。例えば、ブーム６、アーム７、バケット８の傾斜角を検出する角度センサが備えられてもよい。
【０１２２】
上記の実施形態では、バケット８を有しているが、バケットはこれに限られず、チルトバケットであってもよい。チルトバケットとは、バケットチルトシリンダを備え、バケットが左右にチルト傾斜することで油圧ショベルが傾斜地にあっても、斜面、平地を自由な形に成形、整地をすることができ、底板プレートによる転圧作業もできるバケットである。
【符号の説明】
【０１２３】
１  車両本体
２  作業機
３  上部旋回体
４  運転室
５  走行装置
８  バケット
８Ｂ  刃
１９  位置検出部
２１、２２  アンテナ
２３  ３次元位置センサ
２４  傾斜角センサ
２８  掘削機械の表示システム（表示システム）
３８  表示入力装置
３９  表示制御装置
４１  入力部
４２  表示部
４２Ｐ  画面
４３  記憶部
４４  処理部
４５  設計面
４６  音発生装置
７０  目標面
７８  線（目標面線）
７９  目標面線
８４  グラフィック情報
１００  油圧ショベル
ＡＩ  所定範囲
ＡＳ  水平方向所定範囲
ＡＴ１、ＡＴ２  領域
Ｌｄ  地中側画線
Ｌｌ、Ｌｒ  境界画線
Ｌｕ  地表側画線
Ｐ３  刃先
ＴＬｅ  範囲外軌跡
ＴＬｉ  刃先軌跡
【要約】
【課題】掘削機械の操作者が設計面にしたがって施工を進めるにあたって、操作者に対して施工結果に関する情報を理解しやすく提供すること。
【解決手段】掘削機械の表示システム２８は、バケットを含む作業機を備える掘削機械の現在位置及び姿勢に関する情報を検出する車両状態検出部と、作業対象の目標形状を示す目標面の位置情報を記憶する記憶部４３と、バケットと設計面及び前記目標面の位置情報を画面に表示する表示部４２と、掘削機械の現在位置及び姿勢に関する情報に基づいてバケットの刃先の位置を求め、目標面と直交する方向における目標面の周囲の所定範囲にバケットの少なくとも一部が進入したときに、刃先の位置に基づいて求めた、所定範囲内に存在する刃先の軌跡を表示部４２の画面に表示する処理部４４と、を含む。
【選択図】図４【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３−１】
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【図２３−２】
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【図２４−１】
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【図２４−２】
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