(57)【要約】【課題】作業機を有する掘削機械を用いた情報化施工において、施工結果を精度よく求めること。【解決手段】掘削機械の施工管理装置は、作業機と、前記作業機が取り付けられる旋回体と、前記旋回体を搭載して走行する走行体とを有する掘削機械の施工情報を生成する施工管理装置であり、作業機の位置に関する情報である作業機位置情報を求める作業機位置情報生成部９１Ａと、走行体の位置に関する情報である走行体位置情報を求める走行体位置情報生成部９１Ｂと、作業機位置情報又は走行体位置情報のいずれか一方を用いて掘削機械が施工した位置の情報としての施工位置情報を生成し、かつ掘削機械が走行しているときは、作業機位置情報を用いず走行体位置情報を用いて施工位置情報を生成する施工位置情報生成部９１Ｃと、を含む。【選択図】図５
2014205955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機と、前記作業機が取り付けられる旋回体と、前記旋回体を搭載して走行する走行体とを有する掘削機械が施工した結果に関する情報を生成する施工管理装置であり、
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、
前記車両状態検出部の検出結果に基づき、前記作業機の位置に関する情報である作業機位置情報を求める作業機位置情報生成部と、
前記車両状態検出部の検出結果に基づき、前記走行体の位置に関する情報である走行体位置情報を求める走行体位置情報生成部と、
前記作業機位置情報又は前記走行体位置情報のいずれか一方を用いて前記掘削機械が施工した位置の情報としての施工位置情報を生成するものであり、前記掘削機械が走行しているときは、前記作業機位置情報を用いず前記走行体位置情報を用いて前記施工位置情報を生成する施工位置情報生成部と、
を含む掘削機械の施工管理装置。
【請求項２】
前記施工位置情報生成部は、
前記走行体が停止しているときには、前記作業機位置情報を用いて前記施工位置情報を生成する、請求項１に記載の掘削機械の施工管理装置。
【請求項３】
前記走行体の動作を制御する操作部及び前記操作部の操作を検出する操作検出部を有し、
前記施工位置情報生成部は、前記走行体を走行させるための操作を前記操作検出部が検出したときに、前記走行体位置情報を用いて前記施工位置情報を生成し、前記走行体を停止させるための操作を前記操作検出部が検出したときに、前記作業機位置情報を用いて前記施工位置情報を生成する、請求項２に記載の掘削機械の施工管理装置。
【請求項４】
前記操作部は、パイロット圧方式の操作レバー又はペダルである、請求項３に記載の掘削機械の施工管理装置。
【請求項５】
前記施工位置情報生成部は、
前記作業機位置情報を用いる場合、前記作業機位置情報生成部が生成した現時点の作業機位置情報が、既に存在する前記施工位置情報の高さ方向における位置よりも小さくなったときに、前記施工位置情報を前記現時点の作業機位置情報に更新する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の掘削機械の施工管理装置。
【請求項６】
前記施工位置情報生成部は、
前記走行体位置情報を用いる場合、前記施工位置情報を、前記走行体位置情報生成部が生成した現時点の走行体位置情報に更新する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の掘削機械の施工管理装置。
【請求項７】
前記作業機位置情報は、前記作業機に取り付けられたバケットの刃先の位置に関する情報である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の掘削機械の施工管理装置。
【請求項８】
前記走行体位置情報生成部は、
前記掘削機械が走行した移動方向に基づいて前記走行体位置情報を生成する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の掘削機械の施工管理装置。
【請求項９】
前記施工位置情報生成部は、前記掘削機械が備える表示装置に前記施工位置情報を表示する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の掘削機械の施工管理装置。
【請求項１０】
作業機と、前記作業機が取り付けられる旋回体と、前記旋回体を搭載して走行する走行体とを有する油圧ショベルが施工した結果に関する情報を生成する施工管理装置であり、
前記油圧ショベル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、
前記車両状態検出部の検出結果に基づき、前記作業機の位置に関する情報である作業機位置情報を求める作業機位置情報生成部と、
前記車両状態検出部の検出結果に基づき、前記走行体の位置に関する情報である走行体位置情報を求める走行体位置情報生成部と、
前記走行体の動作を制御するパイロット圧方式の走行レバーと、
前記走行レバーに対する入力を検出する操作検出部と、
前記施工位置情報生成部は、前記走行体を走行させる旨の入力を前記操作検出部が検出したときに、前記走行体位置情報を用いて前記施工位置情報を生成し、前記走行体を停止させる旨の入力を前記操作検出部が検出したときに、前記作業機位置情報を用いて前記施工位置情報を生成する、油圧ショベルの施工管理装置。
【請求項１１】
作業機と、
前記作業機が取り付けられる旋回体と、
前記旋回体を搭載して走行する走行体と、
請求項１から９のいずれか１項に記載の掘削機械の施工管理装置と、
を備えた掘削機械。
【請求項１２】
請求項１１に記載の掘削機械の施工計画を生成する施工計画生成部と、
前記施工計画を、前記掘削機械の施工管理装置に送信する施工計画送信部と、
前記掘削機械の施工管理装置が生成した前記施工位置情報を取得する施工位置情報取得部と、
を含む、施工管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削機械の施工管理装置、掘削機械及び施工管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベル又はブルドーザ等の作業機械において、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）等を搭載して自身の位置を検出し、その位置情報と施工現場の地形を示す施工情報とを比較し、作業機の姿勢を演算処理して求め、作業機の動きを制御したり、作業機の姿勢又は位置と施工情報とを対比して施工状況をモニタ装置にガイダンス表示したりするものが提案されている（例えば、特許文献１、２）。そのような作業機械を用いた施工を、情報化施工という。情報化施工によれば、作業機械の操作に未熟なオペレータでも高精度な施工を行うことができる。熟練のオペレータであれば、情報化施工によって高効率な施工を行うことができる。情報化施工によれば、従来必要であった測量作業及び丁張り作業を大幅に削減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４７５８８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７２４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
施工によって、現場の地形、すなわち施工対象の形状が変化する。この変化を把握するためには、施工後における施工対象の形状を測量すればよいが、測量作業には手間を要する。また、施工結果、すなわち施工後における施工対象の形状に関する情報は正確であることが好ましい。特許文献１は、操作レバーのパイロット圧を検出し走行・非走行を判断し、ローパスフィルタ処理を切り換えてバケット先端位置を求めて位置合わせをすることが記載されている。特許文献２は、車両本体の底部の移動とバケットの先端の移動の軌跡とに基づいて現況面線を検出する現況線検出部が記載されている。
【０００５】
油圧ショベルのような作業機を有する掘削機械は、一般に停止した状態で掘削作業をして、走行中は作業機を停止させる。特許文献１に記載された技術は、掘削機械の走行時に施工対象の現在の形状を求めることについては言及されていない。このため、特許文献１に記載された技術は、掘削機械を用いて施工対象を施工した場合、施工結果を精度よく求めることができない可能性がある。特許文献２に記載された技術は、車両本体の底部の移動とバケットの先端の移動の軌跡とをどのように用いて現況面線を検出するかがあきらかではない。このため、特許文献２に記載された技術は、掘削機械の走行時にバケットの先端の軌跡を用いて現況面線を検出したり、掘削時に車両本体の底部の移動により現況面線を検出したりする可能性があり、施工結果を精度よく求めることができない可能性がある。
【０００６】
本発明は、作業機を有する掘削機械を用いた情報化施工において、施工結果を精度よく求めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、作業機と、前記作業機が取り付けられる旋回体と、前記旋回体を搭載して走行する走行体とを有する掘削機械が施工した結果に関する情報を生成する施工管理装置であり、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、前記車両状態検出部の検出結果に基づき、前記作業機の位置に関する情報である作業機位置情報を求める作業機位置情報生成部と、前記車両状態検出部の検出結果に基づき、前記走行体の位置に関する情報である走行体位置情報を求める走行体位置情報生成部と、前記作業機位置情報又は前記走行体位置情報のいずれか一方を用いて前記掘削機械が施工した位置の情報としての施工位置情報を生成するものであり、前記掘削機械が走行しているときは、前記作業機位置情報を用いず前記走行体位置情報を用いて前記施工位置情報を生成する施工位置情報生成部と、を含む掘削機械の施工管理装置である。
【０００８】
前記施工位置情報生成部は、前記走行体が停止しているときには、前記作業機位置情報を用いて前記施工位置情報を生成することが好ましい。
【０００９】
前記走行体の動作を制御する操作部及び前記操作部の操作を検出する操作検出部を有し、前記施工位置情報生成部は、前記走行体を走行させるための操作を前記操作検出部が検出したときに、前記走行体位置情報を用いて前記施工位置情報を生成し、前記走行体を停止させるための操作を前記操作検出部が検出したときに、前記作業機位置情報を用いて前記施工位置情報を生成する、ことが好ましい。
【００１０】
前記操作部は、パイロット圧方式の操作レバー又はペダルであることが好ましい。
【００１１】
前記施工位置情報生成部は、前記作業機位置情報を用いる場合、前記作業機位置情報生成部が生成した現時点の作業機位置情報が、既に存在する前記施工位置情報の高さ方向における位置よりも小さくなったときに、前記施工位置情報を前記現時点の作業機位置情報に更新することが好ましい。
【００１２】
前記施工位置情報生成部は、前記走行体位置情報を用いる場合、前記施工位置情報を、前記走行体位置情報生成部が生成した現時点の走行体位置情報に更新することが好ましい。
【００１３】
前記作業機位置情報は、前記作業機に取り付けられたバケットの刃先の位置に関する情報であることが好ましい。
【００１４】
前記走行体位置情報生成部は、前記掘削機械が走行した移動方向に基づいて前記走行体位置情報を生成することが好ましい。
【００１５】
前記施工位置情報生成部は、前記掘削機械が備える表示装置に前記施工位置情報を表示することが好ましい。
【００１６】
本発明は、作業機と、前記作業機が取り付けられる旋回体と、前記旋回体を搭載して走行する走行体とを有する油圧ショベルが施工した結果に関する情報を生成する施工管理装置であり、前記油圧ショベル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、前記車両状態検出部の検出結果に基づき、前記作業機の位置に関する情報である作業機位置情報を求める作業機位置情報生成部と、前記車両状態検出部の検出結果に基づき、前記走行体の位置に関する情報である走行体位置情報を求める走行体位置情報生成部と、前記走行体の動作を制御するパイロット圧方式の走行レバーと、前記走行レバーに対する入力を検出する操作検出部と、前記施工位置情報生成部は、前記走行体を走行させる旨の入力を前記操作検出部が検出したときに、前記走行体位置情報を用いて前記施工位置情報を生成し、前記走行体を停止させる旨の入力を前記操作検出部が検出したときに、前記作業機位置情報を用いて前記施工位置情報を生成する、油圧ショベルの施工管理装置である。
【００１７】
本発明は、作業機と、前記作業機が取り付けられる旋回体と、前記旋回体を搭載して走行する走行体と、前述した掘削機械の施工管理装置と、を備えた掘削機械である。
【００１８】
本発明は、前述した掘削機械の施工計画を生成する施工計画生成部と、前記施工計画を、前記掘削機械の施工管理装置に送信する施工計画送信部と、前記掘削機械の施工管理装置が生成した前記施工位置情報を取得する施工位置情報取得部と、を含む、施工管理システムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、作業機を有する掘削機械を用いた情報化施工において、施工結果を精度よく求めることができる。
【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、掘削機械の施工管理装置９０が備える処理部９１のブロック図である。
【図６】図６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７】図７は、バケット８の刃先位置Ｐ３を求める方法の一例を説明するための図である。
【図８】図８は、バケット８の刃先位置Ｐ３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、表示部４２の画面４２Ｐにバケット８の刃先８Ｔの軌跡ＴＬｉを表示した例を示す図である。
【図１０】図１０は、施工位置情報を説明するための図である。
【図１１】図１１は、走行体位置情報を説明するための図である。
【図１２】図１２は、走行体位置情報を説明するための図である。
【図１３】図１３は、走行体位置情報を説明するための図である。
【図１４】図１４は、走行体位置情報を説明するための図である。
【図１５】図１５は、作業機位置情報を説明するための図である。
【図１６】図１６は、施工位置情報の更新を説明するための図である。
【図１７】図１７は、施工位置情報の更新を説明するための図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係る施工管理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、表示部４２の画面４２Ｐに施工位置情報を表示した一例を示す図である。
【図２０】図２０は、本実施形態に係る施工管理システム２００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、掘削機械の施工管理装置９０が備える処理部９１のブロック図である。図６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、旋回体としての上部旋回体３と走行体としての走行装置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、上部旋回体３を搭載する。走行装置５は、履帯５ａ、５ｂを有している。走行装置５は、左右に設けられた油圧モータ５ｃの一方又は両方が駆動し、履帯５ａ、５ｂが回転することにより、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】
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３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が取り付けられている。バケット８は、バケットピン１５を中心として揺動する。
【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８Ｔまでの長さはＬ３である。図１に示すように、刃先８Ｔ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。バケット８は、複数の刃８Ｂを有している。複数の刃８Ｂは一列に配列されている。複数の刃先８Ｔの列を、適宜刃先列という。
【００２９】
バケット８は、複数の刃８Ｂを有していなくてもよい。つまり、図１に示すような刃８Ｂを有しておらず、刃先が鋼板によってストレート形状に形成されたようなバケットであってもよい。作業機２は、例えば、単数の刃を有するチルトバケットを備えていてもよい。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。この他にも、作業機２は、バケット８の代わりに、法面バケット又は削岩用のチップを備えた削岩用のアタッチメント等を備えていてもよい。
【００３０】
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に示す走行用制御弁３７Ｄ及び作業用制御弁３７Ｗが配置されている。後述する車両用電子制御装置２６が走行用制御弁３７Ｄ及び作業用制御弁３７Ｗ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、バケットシリンダ１２又は油圧モータ５ｃ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。
【００３１】
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９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。
【００３２】
車両本体１は、図２に示すように位置検出部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、３次元座標系である車両本体座標系｛Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ｝のＹａ軸に沿って一定距離だけ離して設置されている。車両本体座標系｛Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ｝の原点は、車両本体１の設計寸法に従って任意の点に定められている。車両本体座標系｛Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ｝の原点の座標の情報は、作業機側記憶部３５に予め記憶されている。
【００３３】
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。車両状態検出部としての姿勢検出部９と位置検出部１９とは、掘削機械としての油圧ショベル１００の位置（現在位置）及び作業機２の姿勢に関する情報としての車両状態を検出することができる。
【００３４】
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。
【００３５】
上部旋回体３は、所定の軸Ｚｒを中心として旋回する。所定の軸Ｚｒを、適宜旋回中心軸Ｚｒという。旋回中心軸Ｚｒは、車両本体座標系のＺａ軸と平行な軸である。上部旋回体３は、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２の他に、アンテナ４０Ａを備えている。アンテナ４０Ａは、油圧ショベル１００の外部との間で情報を無線通信するために用いられる。
【００３６】
図４を用いて、油圧ショベル１００の制御系について説明する。油圧ショベル１００は、操作装置２５と、車両用電子制御装置２６と、車両制御装置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）２８と、通信部４０と、掘削機械の施工管理装置（以下、適宜施工管理装置という）９０とを備える。操作装置２５は、操作部としての作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒ及び走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒと、作業機操作検出部３２Ｌ、３２Ｒ及び走行操作検出部３４Ｌ、３４Ｒとを有する。本実施形態において、作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒ及び走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒは、パイロット圧方式のレバーであるが、これに限定されない。作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒ及び走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒは、例えば、電気方式のレバーであってもよい。この場合、作業機操作検出部３２Ｌ、３２Ｒ及び走行操作検出部３４Ｌ、３４Ｒは、操作部としての作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒ及び走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒに対する入力を検出する操作検出部として機能する。
【００３７】
作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒ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、ジョイスティックのような握り部分と棒材とを備えた操作レバーである。このような構造の作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒは、握り部を握って前後左右に傾倒させることが可能である。図４に示すように、作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒ及び作業機操作検出部３２Ｌ、３２Ｒは、それぞれ２組存在する。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３１Ｌ、３１Ｒが設置されている。例えば左に設置された作業機操作部材３１Ｌ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、右に設置された作業機操作部材３１Ｒ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る。
【００３８】
作業機操作検出部３２Ｌ、３２Ｒは、作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒに対する入力、すなわち操作内容に応じてパイロット圧を発生させ、車両制御装置２７が備える作業用制御弁３７Ｗに発生した作動油のパイロット圧を供給する。このパイロット圧の大きさに応じて、作業用制御弁３７Ｗが動作して、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等に、図示しない油圧ポンプから作動油が供給される。作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒが電気方式のレバーである場合、作業機操作検出部３２Ｌ、３２Ｒは、作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒに対する入力、すなわち操作内容を、例えば、ポテンショメータ等を用いて検出し、入力を電気信号（検出信号）に変換して車両用電子制御装置２６へ送る。車両用電子制御装置２６は、この検出信号に基づいて、作業用制御弁３７Ｗを制御する。
【００３９】
走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒ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る。走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒは、例えば、握り部と棒材とを備えた操作レバー（以下、適宜走行レバーと称呼する）である。このような走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒは、オペレータが握り部を握って前後に傾倒させることが可能である。走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒは、２つの操作レバーを同時に前に傾倒すれば油圧ショベル１００が前進し、後ろに傾倒すれば油圧ショベル１００は後進する。また、走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒは、オペレータが足で踏むことで操作が可能な図示しないペダルであって、シーソー式のペダルである。ペダルの前側又は後側のいずれかを踏むことで前述した操作レバーと同様にパイロット圧が発生し、走行用制御弁３７Ｄが制御され、油圧モータ５ｃが駆動し油圧ショベル１００を前進又は後進させることができる。２つのペダルを同時に、かつ前側を踏めば油圧ショベル１００は前進し、後側を踏めば油圧ショベル１００は後進する。あるいは、片方のペダルの前側又は後側を踏めば、履帯５ａ、５ｂの片側のみが回転し、油圧ショベル１００を旋回させることができる。このように、オペレータは、油圧ショベル１００を走行させたい場合、手で操作レバーを前後に傾倒させるか又は足でペダルの前側又は後側を踏むかのうちいずれか一方を実行すれば、走行装置５の走行モータ５ｃを駆動させることができる。図４に示すように、走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒ及び走行操作検出部３４Ｌ、３４Ｒは、２組存在する。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３３Ｌ、３３Ｒが設置されている。左側に設置された走行操作部材３３Ｌを操作することで、左側の油圧モータ５ｃを駆動させて左側の履帯５ｂを動作させることができる。右側に設置された走行操作部材３３Ｒを操作することで、右側の油圧モータ５ｃを駆動させて右側の履帯５ａを動作させることができる。
【００４０】
走行操作検出部３４Ｌ、３４Ｒは、走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒに対する入力、すなわち操作内容に応じてパイロット圧を発生させ、車両制御装置２７が備える走行用制御弁３７Ｄに発生したパイロット圧を供給する。このパイロット圧の大きさに応じて、走行用制御弁３７Ｄが動作して、走行用の油圧モータ５ｃに作動油が供給される。走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒが電気方式のレバーである場合、走行操作検出部３４Ｌ、３４Ｒは、走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒに対する入力、すなわち操作内容を、例えばポテンショメータ等を用いて検出し、入力を電気信号（検出信号）に変換して車両用電子制御装置２６へ送る。車両用電子制御装置２６は、この検出信号に基づいて、走行用制御弁３７Ｄを制御する。
【００４１】
車両用電子制御装置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。車両用電子制御装置２６は、油圧ショベル１００が備えるエンジン及び油圧ポンプを制御する。作業機側記憶部３５には、エンジン及び油圧ポンプを制御するためのコンピュータプログラム等が記憶されている。また、作業機側記憶部３５には、前述したように、車両本体座標系ＣＯＭの原点の座標の情報が記憶されている。さらに、作業機側記憶部３５には、車両本体座標系ＣＯＭにおける旋回中心位置Ｐ４（図７、図８参照）の座標の情報も記憶されている。旋回中心位置Ｐ４の詳細については後述する。作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒ及び走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒが電気方式のレバーである場合、車両用電子制御装置２６は、作業機２、上部旋回体３及び走行装置５の動作も制御する。この場合、車両用電子制御装置２６は、作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒ又は走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒの操作に応じて作業機２又は走行装置５を動作させるための制御信号を生成して、車両制御装置２７に出力する。
【００４２】
車両制御装置２７は、油圧制御弁等を備えた油圧機器であって、走行用制御弁３７Ｄ及び作業用制御弁３７Ｗを有している。これらは、作業機操作検出部３２Ｌ、３２Ｒ及び走行操作検出部３４Ｌ、３４Ｒからのパイロット圧によって制御される。作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒ及び走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒが電気方式のレバーである場合、走行用制御弁３７Ｄ及び作業用制御弁３７Ｗは、車両用電子制御装置２６からの制御信号に基づいて制御される。
【００４３】
走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒがパイロット圧方式の走行レバーである場合、油圧ショベル１００のオペレータがこれらに入力を与えて操作すると、走行操作検出部３４Ｌ、３４Ｒからのパイロット圧に応じた流量の作動油が走行用制御弁３７Ｄから流出し、走行用の油圧モータ５ｃに供給される。走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒの片方又は両方が操作されると、図１に示す左右の油圧モータ５ｃの片方又は両方が駆動する．その結果、履帯５ａ、５ｂの少なくとも一方が回転して、油圧ショベル１００が走行する。
【００４４】
車両制御装置２７は、走行用制御弁３７Ｄに供給されるパイロット圧の大きさを検出して対応する電気信号を生成する油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂを備えている。油圧センサ３７Ｓｌｆは左前進のパイロット圧を検出し、油圧センサ３７Ｓｌｂは左後進のパイロット圧を検出し、油圧センサ３７Ｓｒｆは右前進のパイロット圧を検出し、油圧センサ３７Ｓｒｂは右後進のパイロット圧を検出する。車両用電子制御装置２６は、油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂが検出し、生成した作動油のパイロット圧の大きさを示す電気信号を取得する。この電気信号は、エンジン又は油圧ポンプの制御又は後述する施工管理装置の動作等に使用される。前述したように、本実施形態では、作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒ及び走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒは、パイロット圧方式のレバーである。この場合、油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂ及び後述する油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭ、３７ＳＲＭが、操作部としての作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒ及び走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒに対する入力を検出する操作検出部として機能する。
【００４５】
作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒがパイロット圧方式の操作レバーである場合、油圧ショベル１００のオペレータがこれらの操作レバーを操作すると、作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒの操作に応じて発生したパイロット圧に対応した流量の作動油が作業用制御弁３７Ｗから流出する。作業用制御弁３７Ｗから流出した作動油は、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２及び旋回モータの少なくとも１つに供給される。そして、図１に示すブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２及び旋回モータのうちの少なくとも１つは、作業用制御弁３７Ｗから供給された作動油に応じて、各シリンダは伸縮動作し、旋回モータは旋回駆動される。その結果、作業機２及び上部旋回体３の少なくとも一方が動作する。
【００４６】
車両制御装置２７は、作業用制御弁３７Ｗに供給されるパイロット圧の大きさを検出して電気信号を生成する油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭ、３７ＳＲＭを備えている。油圧センサ３７ＳＢＭはブームシリンダ１０に対応するパイロット圧を検出し、油圧センサ３７ＳＢＫはアームシリンダ１１に対応するパイロット圧を検出し、油圧センサ３７ＳＡＭはバケットシリンダ１２に対応するパイロット圧を検出し、油圧センサ３７ＳＲＭは旋回モータに対応するパイロット圧を検出する。車両用電子制御装置２６は、油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭ、３７ＳＲＭが検出し、生成したパイロット圧の大きさを示す電気信号を取得する。この電気信号は、エンジン又は油圧ポンプの制御又は後述する施工管理装置の動作等に使用される。
【００４７】
＜施工管理装置９０＞
施工管理装置９０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の処理部９１と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）及びＲＯＭ（Read  Only  Memory）の少なくとも一方を含む記憶部９２とを有している。施工管理装置９０、より具体的には処理部９１は、油圧ショベル１００の施工位置情報を生成する。施工位置情報は、油圧ショベル１００が施工対象に施工した結果を含む情報である。施工対象とは、油圧ショベル１００により施行される作業現場であって、土砂が掘削される場所、地面に溝を掘削して形成する場所又は法面整形などが施される場所等である。施工位置情報は、例えば、施工後における施工対象の表面の位置に関する情報である。この位置に関する情報は、例えば、グローバル座標系における位置（座標）で表される。施工位置情報は、変化した施工対象、例えば地形の形状を示す情報でもある。
【００４８】
図５に示すように、処理部９１は、作業機位置情報生成部９１Ａと、走行体位置情報生成部９１Ｂと、施工位置情報生成部９１Ｃとを有している。これらは、後述するように、個別の機能を有している。これらの機能は、例えば、処理部９１が、それぞれの機能を実現するコンピュータプログラムを記憶部９２から読み込み、読み込んだコンピュータプログラムに記述されている命令列を処理することにより実現される。記憶部９２は、前述したコンピュータプログラム、処理部９１が生成した施工位置情報及び予め作成された設計地形データ等を記憶している。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、施工対象となる地面の地形を表した目標形状である。換言すれば、設計地形は、目標面（以下、適宜、設計面という）である目標形状を示す。
【００４９】
施工管理装置９０には、３次元位置センサ２３と、姿勢検出部９としての第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と、傾斜角センサ２４とが接続されている。さらに、施工管理装置９０は、油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂ及び油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭ、３７ＳＲＭといった各油圧センサが生成する電気信号を受信することができる。施工管理装置９０は、これらの各センサからの検出値を取得する。施工管理装置９０には、前述したアンテナ４０Ａを備えた通信部４０が接続されている。施工管理装置９０は、通信部４０を介して油圧ショベル１００の外部、例えば、油圧ショベル１００の施工を管理する施工管理システムとの間で無線通信により情報をやり取りする。無線通信は、地上波通信又は衛星通信を利用することができる。無線通信は、油圧ショベル１００と施工管理システムとの間で、設計地形データ及び施工位置情報等の情報を相互通信することができる。
【００５０】
作業機位置情報生成部９１Ａは、前述した車両状態検出部の検出結果に基づき、作業機２の位置に関する情報である作業機位置情報を求める。走行体位置情報生成部９１Ｂは、前述した車両状態検出部の検出結果に基づき、走行装置５の位置に関する情報である走行体位置情報を求める。施工位置情報生成部９１Ｃは、作業機位置情報又は走行体位置情報のいずれか一方を用いて、油圧ショベル１００が施工した施工対象の位置の情報としての施工位置情報を生成する。施工位置情報は、油圧ショベル１００の施工結果を示す。
【００５１】
施工位置情報生成部９１Ｃは、油圧ショベル１００が走行しているときは、作業機位置情報を用いず走行体位置情報を用いて施工位置情報を生成する。油圧ショベル１００が走行しているときとは、例えば、走行装置５を走行させるために操作レバー（走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒ）がオペレータに操作されたことを、操作検出部としての油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂの少なくとも一つが検出したときである。このような場合、施工位置情報生成部９１Ｃは、走行体位置情報を用いて施工位置情報を生成する。施工位置情報生成部９１Ｃは、走行装置５が停止されたことを、操作検出部としての油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂが検出したときには、作業機位置情報を用いて施工位置情報を生成する。
【００５２】
＜表示システム２８＞
表示システム２８は、施工対象となる設計面の情報を含む作業エリア内の地形形状を示す情報や作業機２の姿勢又は位置に関する情報をオペレータに示すものである。オペレータが、作業機２や走行装置５を操作して、施工対象の地面を掘削して、後述する設計面になるように施工する際、オペレータは表示システム２８に示された情報を利用し、効率的な施工を行うことができる。つまり、表示システム２８は、オペレータによる作業機２の操作を支援することができるシステムである。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。
【００５３】
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、掘削等の施工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。
【００５４】
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表示側記憶部４３、ＣＰＵ等の表示処理部４４を有する電子制御装置である。表示側記憶部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。
【００５５】
表示制御装置３９と車両用電子制御装置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。有線の通信手段としては、例えば、車内ＬＡＮ（Local  Area  Network）がある。表示制御装置３９は、前述した設計地形データ及び前述した各種のセンサからの検出値等の情報に基づいて、案内画面を表示入力装置３８の表示部４２に表示させる。この場合、表示制御装置３９は、例えば、施工管理装置９０の記憶部９２から設計地形データを読み出して、案内画面の表示に用いる。設計地形は、例えば、図６に示すように、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を有している。なお、図６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。施工対象は、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。この他にも、表示制御装置３９は、施工管理装置９０の施工位置情報生成部９１Ｃが生成した施工位置情報を表示入力装置３８の表示部４２に表示させることもできる。施工位置情報の表示部４２への表示についての詳細は後述する。
【００５６】
＜バケット８の刃先８Ｔの位置を求める方法＞
本実施形態において、施工管理装置９０の施工位置情報生成部９１Ｃが生成する施工位置情報は、バケット８が掘削した施工対象の地面等の位置情報を含むことがある。この位置情報は、作業機位置情報である。施工対象は、バケット８の刃先８Ｔによって掘削される。このため、施工位置情報生成部９１Ｃが作業機位置情報を生成するにあたっては、少なくとも掘削時における刃先８Ｔの位置（以下、適宜刃先位置Ｐ３という）を求めることが必要である。刃先位置Ｐ３は、例えば、グローバル座標系｛Ｘ、Ｙ、Ｚ｝における座標で表される。施工管理装置９０は、図５に示す作業機位置情報生成部９１Ａが刃先位置Ｐ３を求める。作業機位置情報生成部９１Ａ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等の検出値に基づき、グローバル座標系｛Ｘ、Ｙ、Ｚ｝でのバケット８の刃先位置Ｐ３を求める。本実施形態において、バケット８の刃先位置Ｐ３は、次のようにして求められる。
【００５７】
図７、図８は、バケット８の刃先位置Ｐ３を求める方法の一例を説明するための図である。図７は、油圧ショベル１００の側面図であり、図８は、油圧ショベル１００の背面図である。バケット８の刃先位置Ｐ３を求めるにあたって、施工管理装置９０の作業機位置情報生成部９１Ａは、図７、図８に示すように、前述した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、予め施工管理装置９０の記憶部９２に記憶されている。
【００５８】
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。
【００５９】
【数１】
2014205955.tif 000003
【００６０】
図７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。
【００６１】
【数２】
2014205955.tif 000004
【００６２】
【数３】
2014205955.tif 000005
【００６３】
【数４】
2014205955.tif 000006
【００６４】
【数５】
2014205955.tif 000007
【００６５】
図８に示すように、車両本体座標系ＣＯＭは、これをＹａ軸周りにロール角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。
【００６６】
【数６】
2014205955.tif 000008
【００６７】
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の検出値から、前述したブーム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８Ｔ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８Ｔ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８Ｔ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８Ｔの座標が刃先位置Ｐ３である。刃先位置Ｐ３は、グローバル座標系ＣＯＧにおける座標｛Ｘ、Ｙ、Ｚ｝で表される。作業機位置情報生成部９１Ａは、このようにして算出した刃先位置Ｐ３を施工管理装置９０の記憶部９２に記憶させる。
【００６８】
【数７】
2014205955.tif 000009
【００６９】
【数８】
2014205955.tif 000010
【００７０】
【数９】
2014205955.tif 000011
【００７１】
【数１０】
2014205955.tif 000012
【００７２】
＜油圧ショベル１００の接地面における上部旋回体３の旋回中心の求め方＞
本実施形態において、施工管理装置９０の施工位置情報生成部９１Ｃが生成する施工位置情報は、油圧ショベル１００の接地面、すなわち、走行装置５が備える履帯５ａ、５ｂと地面Ｒ等の接地対象とが接する面における位置情報を含むことがある。この位置情報は、走行体位置情報である。走行体位置情報は、例えば、走行装置５の接地面ＣＣの位置における上部旋回体３の旋回中心の位置（以下、適宜旋回中心位置という）Ｐ４に関する情報を含み、グローバル座標系ＣＯＧにおける座標｛Ｘ、Ｙ、Ｚ｝で表される。接地面ＣＣは、走行装置５が備える履帯５ａ、５ｂによって規定される平面である。接地面ＣＣにおける旋回中心位置Ｐ４は、接地面ＣＣと旋回中心軸Ｚｒとの交点である。
【００７３】
施工位置情報生成部９１Ｃが施工位置情報を生成するにあたっては、図５に示す走行体位置情報生成部９１Ｂが旋回中心位置Ｐ４を求める。つまり、走行体位置情報生成部９１Ｂは、車両本体座標系ＣＯＭにおける旋回中心位置Ｐ４の座標を基に、グローバル座標系ＣＯＧの座標を演算して求める。このようにして、走行体位置情報生成部９１Ｂは、グローバル座標系ＣＯＧにおける旋回中心位置Ｐ４の座標を得るのである。グローバル座標系ＣＯＧにおける旋回中心位置Ｐ４の座標は、走行装置５の走行に応じて変化する。このため、走行体位置情報生成部９１Ｂは、走行装置５の走行中に、所定の周期で旋回中心位置Ｐ４の座標を求め、走行体位置情報を生成する。旋回中心位置Ｐ４は、例えば、ＧＮＳＳアンテナ２１の設置位置Ｐ１との幾何学的な位置関係を用いて求めることができる。
【００７４】
グローバル座標系ＣＯＧのＸ軸周りにおける走行装置５の傾き角をθ５、Ｙ軸周りにおける走行装置５のロール角をθ４とする。接地面ＣＣと直交する方向における設置位置Ｐ１と旋回中心位置Ｐ４との距離をＺａ４、車両本体座標系ＣＯＭのＹａ軸方向における設置位置Ｐ１と旋回中心位置Ｐ４との距離をＹａ４とする。Ｚａ４及びＹａ４の距離を示す情報は、予め作業機側記憶部３５に記憶されている。グローバル座標系ＣＯＧにおける設置位置Ｐ１の座標を｛Ｘｐ１、Ｙｐ１、Ｚｐ１｝とすると、グローバル座標系ＣＯＧにおける旋回中心位置Ｐ４は、例えば、｛Ｘｐ１−Ｚａ４×ｓｉｎθ４、Ｙｐ１＋Ｙａ４×ｃｏｓθ５、Ｚｐ１｝として求めることができる。前述したように、車両本体座標系ＣＯＭにおける旋回中心位置Ｐ４の座標を使って、グローバル座標系ＣＯＧにおける旋回中心位置Ｐ４を求めてもよい。
【００７５】
走行体位置情報生成部９１Ｂは、図２及び図４に示す３次元位置センサ２３からＧＮＳＳアンテナ２１の設置位置Ｐ１を検出する。走行体位置情報生成部９１Ｂは、検出された設置位置Ｐ１の座標｛Ｘｐ１、Ｙｐ１、Ｚｐ１｝から、前述した関係を用いてグローバル座標系ＣＯＧにおける旋回中心位置Ｐ４を求め、例えば、記憶部９２に記憶させる。図４に示す施工管理装置９０の処理部９１は、作業機位置情報生成部９１Ａが求めた刃先位置Ｐ３に基づく作業機位置情報又は走行体位置情報生成部９１Ｂが求めた旋回中心位置Ｐ４に基づく走行体位置情報のいずれか一方を用いて、油圧ショベル１００の施工位置情報を生成する。
【００７６】
＜バケット８の刃先８Ｔの軌跡表示＞
表示制御装置３９は、掘削中における刃先８Ｔの軌跡を表示入力装置３８の表示部４２に表示させることがある。表示制御装置３９は、刃先位置Ｐ３を求めるようにしてもよいし、作業機位置情報生成部９１Ａが求めた刃先位置Ｐ３を用いて掘削中における刃先８Ｔの軌跡を表示部４２に表示させてもよい。また、作業機位置情報生成部９１Ａは、表示制御装置３９が求めた刃先位置Ｐ３を用いて作業機位置情報を生成してもよい。
【００７７】
表示制御装置３９は、前述した手法によって求められたバケット８の刃先位置Ｐ３と、本実施形態においては図４に示す施工管理装置９０の記憶部９２が記憶している設計地形データとに基づいて、図６に示すように、３次元設計地形とバケット８の刃先８Ｔ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を通る部分を目標画線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、作業対象となる地面をバケット８が掘削するときの刃先８Ｔ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。
【００７８】
図９は、表示部４２の画面４２Ｐにバケット８の刃先８Ｔ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、より具体的には表示処理部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８Ｔの位置を求める。表示処理部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８Ｔの位置に基づいて求めた、所定範囲ＡＩ内に存在する刃先８Ｔ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。
【００７９】
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８Ｔ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４５（又は目標面７０）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。
【００８０】
図９に示すように、刃先軌跡ＴＬｉは、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８Ｔの軌跡である。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とが表示されている（図９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。
【００８１】
所定範囲ＡＩは、目標面７０と直交する方向（図９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８Ｔを通るＹａ−Ｚａ平面７７（図６参照）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。
【００８２】
図９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９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８Ｔ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。
【００８３】
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の表示処理部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。
【００８４】
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。レベルマーク８４ｂは、目標面７０に相当する位置を示す。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８Ｔ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。
【００８５】
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。
【００８６】
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８Ｔと目標面７０との位置関係を表示する。すなわち、刃先８Ｔ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。
【００８７】
したがって、バケット８の刃先８Ｔ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８Ｔ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８Ｔ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８Ｔ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８Ｔ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８Ｔを保持しやすくなるので、施工の精度が向上する。
【００８８】
刃先軌跡ＴＬｉは、バケット８の刃先８Ｔ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８Ｔが所定範囲ＡＩを実際に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。
【００８９】
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８Ｔ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８Ｔ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８Ｔ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８Ｔが施工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のデータを表示側記憶部４３に保存しておく必要はない。このため、表示側記憶部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。
【００９０】
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３１Ｌ、３１Ｒ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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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８Ｔ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８Ｔが施工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８Ｔ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８Ｔ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８Ｔ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８Ｔ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。
【００９４】
＜施工位置情報＞
施工位置情報は、油圧ショベル１００の施工結果に相当するので、図４に示す施工管理装置９０が生成した最新の施工位置情報を集積すると、その時点における施工の状況を把握することができる。施工対象の施工計画を管理する管理者は、施工の状況から、進捗状況及び正しい施工が実現されているか等を知ることができる。前述した通り、施工位置情報は、走行体位置情報又は作業機位置情報のいずれか一方である。
【００９５】
図１０は、施工位置情報を説明するための図である。図１１から図１４は、走行体位置情報を説明するための図である。図１５は、作業機位置情報を説明するための図である。本実施形態において、走行体位置情報は、走行体側現況更新ラインＬｃのグローバル座標系ＣＯＧにおける座標である。走行体側現況更新ラインＬｃは、前述した旋回中心位置Ｐ４を通り、かつ車両本体座標系ＣＯＭのＸａ−Ｙａ平面と平行で、油圧ショベル１００の進行方向と直交する直線である。走行体側現況更新ラインＬｃの長さは、一対の履帯５ａ、５ｂの外側同士の距離（以下、適宜履帯間距離という）Ｗｃである。履帯間距離Ｗｃは、記憶部９２に予め記憶されている。
【００９６】
作業機位置情報は、作業機側現況更新ラインＬｂのグローバル座標系ＣＯＧにおける座標である。作業機側現況更新ラインＬｂは、バケット８のそれぞれの刃先８Ｔを結んだ直線である。作業機側現況更新ラインＬｂの長さは、バケット８の幅（以下、適宜バケット幅という）Ｗｂである。バケット幅Ｗｂは、図１に示すバケットピン１５の軸方向と平行な方向におけるバケット８の最大寸法である。バケット幅Ｗｂは、記憶部９２に予め記憶されている。例えば、バケット８がチルトバケット又は法面バケットで、刃先が鋼板により形成されストレート形状である場合、この刃に沿った直線が作業機側現況更新ラインＬｂとなる。図１に示す作業機２に、バケット８の代わりに削岩機等が取り付けられた場合、削岩用のビットの先端の位置情報、より具体的にはグローバル座標系ＣＯＧにおける座標が、作業機位置情報になる。
【００９７】
図５に示す走行体位置情報生成部９１Ｂが生成する走行体位置情報は、油圧ショベル１００の単位時間あたりの移動量又は既に走行体側現況更新ラインＬｃが生成されているか否かによって、第１の方法、第２の方法又は第３の方法によって生成される。図１１に示すように、第１の方法は、走行体側現況更新ラインＬｃの方向、すなわち走行体側現況更新ラインＬｃが延びている方向を、図２に示す位置検出部１９が検出した油圧ショベル１００の位置情報に基づいて求めた油圧ショベル１００の移動方向ＦＤと直交する方向とするものである。第１の方法は、油圧ショベル１００の移動方向ＦＤが分からないと使用できないため、油圧ショベル１００の単位時間あたりの移動量Ｍｖが所定の閾値Ｍｖｃよりも大きい場合に適用される。所定の閾値Ｍｖｃは、位置検出部１９に用いられるＲＴＫ−ＧＮＳＳの精度によって決まる値であり、例えば、１ｍ／秒に設定される。
【００９８】
Ｍｖ＞Ｍｖｃである場合、走行体位置情報生成部９１Ｂは、図１１に示すように、移動方向ＦＤに直交する方向に向かい、旋回中心位置Ｐ４を通り、かつ車両本体座標系ＣＯＭのＸａ−Ｙａ平面と平行な直線を、走行体側現況更新ラインＬｃとして生成する。走行体側現況更新ラインＬｃにおいて、履帯５ａの左外側又は履帯５ｂの右外側からそれぞれＷｃ／２の位置（走行体側現況更新ラインＬｃの中点）が、旋回中心軸Ｚｒを通る。この走行体側現況更新ラインＬｃ上の位置情報、すなわちグローバル座標系ＣＯＧにおける座標が、走行体位置情報となる。移動方向ＦＤを求める場合、走行体位置情報生成部９１Ｂは、図１２に示すように、異なるタイミングで取得された複数（この例では２つ）の旋回中心位置Ｐ４＿ｍ−１と旋回中心位置Ｐ４＿ｍとから、旋回中心位置Ｐ４＿ｍ−１から旋回中心位置Ｐ４＿ｍに向かうベクトルを求める（ｍは自然数）。走行体位置情報生成部９１Ｂは、このベクトルの方向を移動方向ＦＤとする。
【００９９】
油圧ショベル１００は、上部旋回体３が旋回するため、作業機２又はバケット８の位置を基準として走行体位置情報を求めると、誤差が生じる場合がある。走行体位置情報生成部９１Ｂは、移動方向ＦＤが得られる条件においては、移動方向ＦＤに基づいて走行体位置情報を求めることにより、走行体位置情報を精度よく求めることができる。次に、走行体位置情報を求める第２の方法について説明する。
【０１００】
第２の方法は、Ｍｖ≦Ｍｖｃであり、かつ既に走行体側現況更新ラインＬｃが生成されている場合に適用される。この場合、走行体位置情報生成部９１Ｂは、図１３に示すように、前回の処理周期において生成した走行体側現況更新ラインＬｃ＿ｎ−１と直交する線ＮＤに直交する方向に向かい、旋回中心位置Ｐ４を通り、かつ車両本体座標系ＣＯＭのＸａ−Ｙａ平面と平行な直線を、新たな走行体側現況更新ラインＬｃ＿ｎとして生成する（ｎは自然数）。走行体側現況更新ラインＬｃ＿ｎにおいて、履帯５ａの左外側又は履帯５ｂの右外側からそれぞれＷｃ／２の位置（走行体側現況更新ラインＬｃ＿ｎの中点）が、旋回中心軸Ｚｒを通る。この走行体側現況更新ラインＬｃ＿ｎ上の位置情報、すなわちグローバル座標系ＣＯＧにおける座標が、走行体位置情報となる。第２の方法は、移動方向ＦＤが得られない場合であっても、前回得られた走行体側現況更新ラインＬｃ＿ｎを利用することにより、走行体位置情報の精度低下を抑制することができる。
【０１０１】
第３の方法は、Ｍｖ≦Ｍｖｃであり、かつ走行体側現況更新ラインＬｃが生成されていない場合に適用される。この場合、走行体位置情報生成部９１Ｂは、図１４に示すように、上部旋回体３の前後方向に延びる直線（以下、適宜前後方向という）ＬＴＤに対して直交する方向に向かい、旋回中心位置Ｐ４を通り、かつ車両本体座標系ＣＯＭのＸａ−Ｙａ平面と平行な直線を、新たな走行体側現況更新ラインＬｃとして生成する。走行体側現況更新ラインＬｃにおいて、履帯５ａの左外側又は履帯５ｂの右外側からそれぞれＷｃ／２の位置（走行体側現況更新ラインＬｃの中点）が、旋回中心軸Ｚｒを通る。前後方向ＬＴＤは、車両本体座標系ＣＯＭのＹａ軸と平行な方向である。この走行体側現況更新ラインＬｃ上の位置情報、すなわちグローバル座標系ＣＯＧにおける座標が、走行体位置情報となる。第３の方法は、移動方向ＦＤが得られず、かつ既存の走行体側現況更新ラインＬｃが存在しない場合であっても、走行体位置情報を生成することができる。このように、走行体位置情報生成部９１Ｂは、油圧ショベル１００が走行した移動方向に基づいて走行体位置情報を生成する。次に、作業機位置情報を求める方法について説明する。
【０１０２】
図５に示す作業機位置情報生成部９１Ａは、バケット８が有する複数の刃８Ｂの刃先列に平行、かつ長さがバケット幅Ｗｂに相当する直線を、作業機側現況更新ラインＬｂとして生成する。作業機側現況更新ラインＬｂは、中点、すなわちバケット８の左右の端部からそれぞれＷｂ／２の位置が、刃先列の中心に一致する。図１５に示す例では、刃８Ｂａ、８Ｂｂ、８Ｂｃ、８Ｂｄ、８Ｂｅのうち中心に存在する刃８Ｂｃの頂部、すなわち刃先８Ｔに作業機側現況更新ラインＬｂの中点が一致する。刃先列の中心は、前述した刃先位置Ｐ３である。作業機位置情報生成部９１Ａは、刃先８Ｂｃの刃先位置Ｐ３を求め、刃先位置Ｐ３からバケット８の左右方向のそれぞれにＷｂ／２の長さを各々伸ばした線を作業機側現況更新ラインＬｂとして生成すればよい。このようにして求められた作業機側現況更新ラインＬｂ上の位置情報、すなわちグローバル座標系ＣＯＧにおける座標が、作業機位置情報となる。作業機側現況更新ラインＬｂを作業機位置情報とすることにより、作業機２、より具体的にはバケット８が施工した施工対象の位置情報、すなわち施工結果を正確に求めることができる。
【０１０３】
本実施形態において、施工位置情報生成部９１Ｃは、バケット８による掘削又は油圧ショベル１００の走行によって施工位置情報が変化した場合、これを最新の情報に更新する。油圧ショベル１００が走行しているときは、通常作業機２は停止しているが、作業機２を動かしながら油圧ショベル１００が走行する可能性もある。これは、オペレータが、走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒを操作しながら、作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒを操作する場合であって、作業機２は空中を移動するだけで施工対象を掘削しないような状況である。この場合、作業機位置情報を施工位置情報とすると、作業機２が掘削していないにも関わらず施工位置情報が更新される結果、施工位置情報の精度が低下する可能性がある。本実施形態において、施工位置情報生成部９１Ｃは、油圧ショベル１００が走行している場合に作業機位置情報を用いず、走行体位置情報を施工位置情報とするので、作業機２を動かしながら油圧ショベル１００が走行している場合において、正しい施工位置情報を得ることができる。また、油圧ショベル１００が停止しているときは、作業機２による掘削等が行われる。このような場合、施工位置情報生成部９１Ｃは、作業機位置情報を施工位置情報とすることにより、作業機２が施工対象を掘削した結果を施工位置情報に反映することができる。
【０１０４】
図１６、図１７は、施工位置情報の更新を説明するための図である。図１６、図１７に示すグリッド線は、施工対象の位置の情報、すなわち施工対象位置を示すために、グローバル座標系ＣＯＧ｛Ｘ、Ｙ、Ｚ｝に描いて表したものである。Ｘ方向に向かう複数の直線とＹ方向に向かう複数の直線とが交差する部分（以下、適宜施工対象位置という）に、例えば、施工対象の地形データが存在する。例えば、油圧ショベル１００のバケット８が、施工対象位置ＰＧａ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、施工対象位置ＰＧｂ（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を掘削し、施工位置座標ＰＧｃ（Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３）は掘削しなかったとする。そのときの刃先８Ｔの軌跡をＡで示す（図１７参照）。軌跡Ａは、前述した作業機側現況更新ラインＬｂが移動した軌跡でもある。この場合、高さ方向、すなわちＺ方向における軌跡Ａの絶対値は、施工対象位置ＰＧａ、ＰＧｂよりも小さいため、施工対象を掘削して新たな面が生成されたことになる。Ｚ座標の値が小さいほど地中側に地形が存在することを意味する。このため、軌跡ＡのＺ方向の絶対値が施工対象位置のＺ座標の値（上記の場合、Ｚ１又はＺ２）よりも小さいということは、施工により掘削が行われたことになる。図５に示す施工位置情報生成部９１Ｃは、作業機位置情報生成部９１Ａが生成した作業機位置情報を新たな施工位置情報として、施工対象位置ＰＧａ、ＰＧｂの値を更新する。この場合、変化したのはＺ座標のみなので、Ｚ座標の値を更新する。
【０１０５】
図１７に示すように、油圧ショベル１００のバケット８が、施工対象位置の上方を移動して、施工対象を掘削しなかったときの軌跡をＢで示す。軌跡Ｂは、前述した作業機側現況更新ラインＬｂが移動した軌跡でもある。この場合、Ｚ方向における軌跡Ｂの絶対値は、施工対象位置ＰＧａ、ＰＧｂ、ＰＧｃよりも大きいため、施工対象を掘削した新たな面は生成されない。この場合、図５に示す施工位置情報生成部９１Ｃは、施工対象位置ＰＧａ、ＰＧｂ、ＰＧｃの値を更新しない。すなわち、前回の処理周期における施工位置情報としての施工対象位置ＰＧａ、ＰＧｂ、ＰＧｃが維持される。このように、施工位置情報生成部９１Ｃは、作業機位置情報を用いる場合、作業機位置情報生成部９１Ａが生成した現時点の作業機位置情報が、既に存在する施工位置情報の高さ方向における位置よりも小さくなったときに、施工位置情報を現時点の作業機位置情報に更新する。
【０１０６】
仮に、油圧ショベル１００が停止している状態で、オペレータが作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒを操作して、バケット８を空中で動作させたとする。この場合、施工対象位置が示すＺ方向の座標の値よりも大きな値を有した作業機側現況ラインＬｂが求められることになるため、施工位置情報は更新されない。ただし、施工対象位置の情報が存在しない場所で、バケット８を空中で動作させることが行われた場合、その動作に応じて施工位置情報生成部９１Ｃが施工位置情報を生成するようにしてもよい。なお、油圧ショベル１００が停止し、かつ作業機２が動いておらず、エンジンのみが駆動している状態では、施工位置情報は更新されない。
【０１０７】
油圧ショベル１００が走行し、施工対象位置ＰＧａ、ＰＧｂ、ＰＧｃを走行したとする。この場合、前述した走行体側現況更新ラインＬｃが、施工対象位置ＰＧａ、ＰＧｂ、ＰＧｃを通過する。この場合、図５に示す施工位置情報生成部９１Ｃは、走行時に走行体位置情報生成部９１Ｂが生成した走行体位置情報を新たな施工位置情報として、すべての施工対象位置ＰＧａ、ＰＧｂ、ＰＧｃの値を更新する。油圧ショベル１００の走行中においては、Ｚ座標の変化に関わらず、すべての施工対象位置ＰＧａ、ＰＧｂ、ＰＧｃの値が最新の施工位置情報に更新される。すなわち、本実施形態において、施工位置情報生成部９１Ｃは、走行体位置情報を用いる場合、施工位置情報を、走行体位置情報生成部９１Ｂが生成した現時点の走行体位置情報に更新する。
【０１０８】
前述した例は、施工対象の地形データ、すなわち施工対象位置が存在する場合であるが、施工対象位置のＺ座標の値が存在しなかったり、施工対象位置のすべての座標が存在しなかったりした場合でも、施工位置情報生成部９１Ｃは、施工位置情報を更新することができる。例えば、施工対象位置のＺ座標の値が存在しない場合、施工位置情報生成部９１Ｃは、施工対象に対してバケット８が掘削したり、油圧ショベル１００が走行したりしたときに、そのときの作業機側現況更新ラインＬｂ又は走行体側現況更新ラインＬｃのＺ座標から得られる施工位置情報を、新たな施工位置情報として施工対象位置に与えればよい。施工対象位置のＸ座標、Ｙ座標及びＺ座標の値が存在しない場合でも、施工位置情報生成部９１Ｃは、施工対象に対してバケット８が掘削したり、油圧ショベル１００が走行したりしたときに、そのときの作業機側現況更新ラインＬｂ又は走行体側現況更新ラインＬｃのＸ座標、Ｙ座標及びＺ座標から得られる施工位置情報を、新たな施工位置情報として施工対象位置に与えればよい。
【０１０９】
＜施工管理装置の動作例＞
図１８は、本実施形態に係る施工管理装置の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、油圧ショベル１００が走行中である場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、図５に示す施工管理装置９０の処理部９１は、処理をステップＳ１０２に進める。油圧ショベル１００が走行中であるか否かは、図４に示す走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒが、油圧ショベル１００の走行装置５を走行させるために操作されたことを油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂの少なくとも１つが検出したか否かで判断される。
【０１１０】
つまり、油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂの少なくとも１つが、油圧ショベル１００の走行装置５を走行させるための操作があったことを検出すると、図４に示す油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂがパイロット圧の上昇を検出する。これらが検出したパイロット圧が所定の閾値よりも高くなると、走行用の油圧モータ５ｃに作動油が供給されて履帯５ａ、５ｂのいずれか一方が駆動されて油圧ショベル１００が走行する。油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂが検出するパイロット圧が所定の閾値以下である場合、油圧ショベル１００の走行装置５は停止された又は停止していることになる。パイロット圧が所定の閾値以下になると、走行用の油圧モータ５ｃに対する作動油の供給が停止されて、油圧ショベル１００が停止する。
【０１１１】
すなわち、油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂが検出したパイロット圧が所定の閾値よりも高くなると、油圧ショベル１００が走行していると判断できる。油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂが検出したパイロット圧が所定の閾値以下になると、油圧ショベル１００が停止していると判断できる。処理部９１は、４個の油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂが検出したパイロット圧のうち、少なくとも１つが所定の閾値を超えている場合に、油圧ショベル１００は走行していると判定する。処理部９１は、４個の油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂが検出したパイロット圧のすべてが所定の閾値以下である場合に、油圧ショベル１００は停止していると判定する。このように、パイロット圧を用いることによって、処理部９１は、油圧ショベル１００が走行しているか停止しているかを容易に判定することができる。
【０１１２】
ステップＳ１０２において、単位時間当たりの油圧ショベル１００の移動量Ｍｖが所定の閾値Ｍｖｃを超える場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、処理部９１の走行体位置情報生成部９１Ｂは、処理をステップＳ１０３に進める。ステップＳ１０３において、走行体位置情報生成部９１Ｂは、前述のような方法で油圧ショベル１００の移動方向ＦＤを求める。ステップＳ１０４において、走行体位置情報生成部９１Ｂは、前述した第１の方法により走行体側現況更新ラインＬｃを生成する。次に、ステップＳ１０５に進み、走行体位置情報生成部９１Ｂは、グローバル座標系ＣＯＧに施工対象の地形データが表されたグリッドの各施工対象位置（図１６のグリッド点）を、走行体側現況更新ラインＬｃが通過した場合（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０６に進める。ステップＳ１０６において、処理部９１の施工位置情報生成部９１Ｃは、走行体側現況更新ラインＬｃがグリッド点を通過した位置で、そのグリッド点のＺ座標を、走行体側現況更新ラインＬｃのＺ座標に更新する。すなわち、施工位置情報生成部９１Ｃは、走行体位置情報としての走行体側現況更新ラインＬｃを用いて施工位置情報を生成して、グリッド点の値を更新する。グリッド点を走行体側現況更新ラインＬｃが通過しない場合（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、処理部９１は一処理周期を終了して次の処理周期に移行する。
【０１１３】
次に、ステップＳ１０２に戻って説明する。単位時間当たりの油圧ショベル１００の移動量Ｍｖが所定の閾値Ｍｖｃ以下である場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、処理部９１の走行体位置情報生成部９１Ｂは、処理をステップＳ１０７に進める。ステップＳ１０７において、前回の処理周期において走行体側現況更新ラインＬｃが生成されていた場合（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、走行体位置情報生成部９１Ｂは、処理をステップＳ１０８に進める。ステップＳ１０８において、走行体位置情報生成部９１Ｂは、前述した第２の方法により走行体側現況更新ラインＬｃを生成する。その後、処理部９１は、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６を実行する。
【０１１４】
ステップＳ１０７において、前回の処理周期において走行体側現況更新ラインＬｃが生成されていない場合（ステップＳ１０７、Ｎｏ）、走行体位置情報生成部９１Ｂは、処理をステップＳ１０９に進める。ステップＳ１０９において、走行体位置情報生成部９１Ｂは、前述した第３の方法により走行体側現況更新ラインＬｃを生成する。その後、処理部９１は、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６を実行する。
【０１１５】
次に、ステップＳ１０１に戻って説明する。ステップＳ１０１において、油圧ショベル１００が走行中でない場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、処理部９１は、処理をステップＳ１１０に進める。ステップＳ１１０において、処理部９１の作業機位置情報生成部９１Ａは、刃先位置Ｐ３に基づいて作業機側現況更新ラインＬｂを生成する。次に、ステップＳ１１１に進み、作業機側現況更新ラインＬｂがグリッド点を通過した場合（ステップＳ１１１、Ｙｅｓ）、作業機位置情報生成部９１Ａは処理をステップＳ１１２に進める。ステップＳ１１２において、既に施工対象位置のデータが存在していた場合（ステップＳ１１２、Ｙｅｓ）、作業機位置情報生成部９１Ａは処理をステップＳ１１３に進める。
【０１１６】
ステップＳ１１３において、作業機位置情報生成部９１Ａは、グリッド点に存在する施工対象位置のデータのＺ座標と、そのグリッド点における作業機側現況更新ラインＬｂのＺ座標とを比較する。次にステップＳ１１４に進み、前述した比較の結果、作業機側現況更新ラインＬｂのＺ座標が、グリッド点に存在する、施工対象位置のデータのＺ座標よりも小さい場合（ステップＳ１１４、Ｙｅｓ）、作業機位置情報生成部９１Ａは処理をステップＳ１１５に進める。ステップＳ１１５において、施工位置情報生成部９１Ｃは、作業機側現況更新ラインＬｂがグリッド点を通過した位置で、そのグリッド点のＺ座標を、作業機側現況更新ラインＬｂのＺ座標に更新する。すなわち、施工位置情報生成部９１Ｃは、作業機位置情報としての作業機側現況更新ラインＬｂを用いて施工位置情報を生成して、グリッド点のＺ座標の値を更新する。
【０１１７】
次に、ステップＳ１１１に戻って説明する。作業機側現況更新ラインＬｂがグリッド点を通過しない場合（ステップＳ１１１、Ｎｏ）、処理部９１は一処理周期を終了して次の処理周期に移行する。次に、ステップＳ１１２に戻って説明する。ステップＳ１１２において、既存の施工対象位置のデータが存在していない場合（ステップＳ１１２、Ｎｏ）、作業機位置情報生成部９１Ａは処理をステップＳ１１５に進める。ステップＳ１１５において、施工位置情報生成部９１Ｃは、作業機側現況更新ラインＬｂがグリッド点を通過した位置で、そのグリッド点のＺ座標を、作業機側現況更新ラインＬｂのＺ座標に更新する。次に、ステップＳ１１４に戻って説明する。作業機側現況更新ラインＬｂのＺ座標がグリッド点に存在するデータのＺ座標以上である場合（ステップＳ１１４、Ｎｏ）、処理部９１は一処理周期を終了して次の処理周期に移行する。
【０１１８】
このような処理により、油圧ショベル１００の施工位置情報が最新の情報に更新される。更新された施工位置情報は、施工管理装置９０の記憶部９２に一旦記憶された後、一日の作業が終了した後又は作業中における所定のタイミングで、記憶部９２から外部に読み出される。読み出された施工位置情報は、例えば、施工管理装置９０の記憶部９２から有線で記憶媒体にダウンロードされて保存されたり、油圧ショベル１００の外部にある管理施設のデータサーバー等に通信回線を介して保存されたりする。
【０１１９】
施工管理装置９０に図示しないＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）端子を設け、記憶媒体としてのＵＳＢメモリをＵＳＢ端子に接続して施工位置情報をダウンロードするようにしてもよい。また、施工管理装置９０にＳＤ（Secure  Digital）メモリカードスロットを設けて、記憶媒体としてのＳＤメモリカードを用いて施工位置情報をダウンロードしてもよい。
【０１２０】
施工管理装置９０は、生成した施工位置情報を、表示システム２８の表示入力装置３８の表示部４２に、例えば、施工対象の設計地形データとともにグラフィック表示させることもできる。このようにすることで、油圧ショベル１００のオペレータ等は、視覚により施工状況を直感的に認識する。また、油圧ショベル１００のオペレータ等は、視覚により掘削が不足している箇所又は修正が必要な箇所を直感的に認識することもできる。また、油圧ショベル１００のオペレータ等は、作業現場で施工対象の施工の進捗状況を迅速に確認することも容易である。
【０１２１】
図１９は、表示部４２の画面４２Ｐに施工位置情報を表示した一例を示す図である。この表示は、オペレータが掘削作業をしている最中に表示されるものである。掘削作業中は他の画面となるように設定しておき、オペレータが画面４２Ｐの所定の場所（例えばメニューボタン８５）に触れることで、画面を遷移させ表示させることもできる画面である。この表示は、施工結果である施工結果情報を分布図として表示させた施工位置情報の分布図を含むものである。側面図５４ｂには、目標画線７９とともに符号ＴＬｉ、ＴＬｄで示す太線が表示される。バケット８（アイコン８９Ｂ）の刃先８Ｔが動いた軌跡ＴＬｉが施工結果として表示され、履帯５ａ、５ｂが走行した軌跡ＴＬｄがやはり太線で表示される。
【０１２２】
正面図５４ａは、施工位置情報の分布図を示す。目標とする施工面、すなわち目標面の上をバケット８（アイコン８９Ｂ）が移動したが掘削がされなかったところは、符号ＮＯＰで示す領域である。また、目標面に対して掘削がされ、目標施工面と同等の施工結果であるところは、符号ＤＰで示す領域である。さらに、目標面に対して、深く掘削してしまったところは、符号ＤＮで示す領域である。ここで、符号ＤＮで示す領域は、例えば、表示する色を異ならせることにより掘削された深さの度合いを示す。所定の閾値より深く掘削されたところは、例えば青色で示し、その所定の閾値未満の深さに掘削されたところは、例えば水色で示す。掘削の深さの度合いに応じた色の種類又は数は、所定の場所（例えば、メニューボタン８５）に触れて設定画面を呼び出すことで任意に設定することができる。このように施工結果を分布図で表示部４２の画面４２Ｐに表示することで、オペレータは施工結果を直観的に視認できる。なお、このような分布図は、後述する施工管理システムの表示装置に同様な形態で表示することもできる。
【０１２３】
なお、施工結果表示図の施工位置情報の分布図に換えて、図１８に示したステップＳ１０５又はステップＳ１１１で行われた処理で、推定現況更新ラインがグリッド点を通過した回数をもとに、その回数に応じた分布図、すなわち施工回数分布図を表示部４２の画面４２Ｐの正面図５４ａに表示することもできる。例えば、回数が所定の回数以上であった施工場所は、赤色で示し、その回数が当該所定の回数未満であった場合は青色で示す。施工回数分布図の色分けの数、すなわち色の種類は、２つに限らず複数設定可能である。なお、施工位置情報の分布図と施工回数分布図とで示される色の種類は、画面４２Ｐの左端のグラフィック情報８４に示される。また、施工回数分布図における、施工回数の多さに応じた色の種類や数は、所定の場所（例えば、メニューボタン８５）に触れて設定画面を呼び出すことで任意に設定することができる。
【０１２４】
前述した施工管理装置の動作の一例を示すフローチャートを用いて、施工回数分布図を表示部４２の画面４２Ｐに表示させる処理について説明する。ステップＳ１０５又はステップＳ１１１で行われる処理の回数をカウントし記憶部９２に記憶する。表示処理部４４は、図１９に示すような施工位置情報の分布図を示したグラフィック表示に代えて、その処理の回数の多さに応じた分布図をグラフィック表示させるようにしてもよい。すなわち、表示処理部４４は、走行体側現況更新ラインがグリッド点を通過した回数（ステップＳ１０５がＹｅｓと判断された回数）又は作業機側現況更新ラインがグリッド点を通過した回数（ステップＳ１１１においてＹｅｓと判断された回数）を、例えば一日の作業の間でカウントする。そして、表示処理部４４は、カウントした回数の多さに応じて施工対象の場所を色分けし分布図としてグラフィック表示させる。オペレータ等は、このようなグラフィック表示を視認することにより、施工対象の施工回数が把握できる。そして、オペレータ等は、この施工回数を示すグラフィック表示から、施工状況を直観的に把握することができる。オペレータが入力部４１の所定の場所（例えばメニューボタン８５）に触れることで、表示部４２の画面が遷移する。このため、オペレータは、図１９に示す施工位置情報の分布図又は前述した施工回数の分布図のいずれか一方を表示部４２に表示させることができる。
【０１２５】
＜施工管理システム２００＞
図２０は、本実施形態に係る施工管理システム２００を示す図である。施工管理システム２００は、前述した施工管理装置９０を備える油圧ショベル１００Ａ、１００Ｂによる施工状況を管理するものである。管理される油圧ショベル１００は、一台でも複数台でもよい。複数台の油圧ショベル１００が管理される場合、それらの油圧ショベル１００は同一の作業現場で稼働するものであってもよいし、異なる作業現場で稼働するものであってもよい。施工管理システム２００は、通信回線２０１に接続されたデータサーバー２０３を有している。
【０１２６】
通信回線２０１には、油圧ショベル１００Ａ、１００Ｂとアンテナ４０Ａ、４０Ｂを介して無線で通信する基地局２０２が接続されている。この無線通信は、地上波通信又は衛星通信を利用することができる。本実施形態において、データサーバー２０３は、有線で通信回線２０１と接続されているが、無線通信によって通信回線２０１と通信できるようになっていてもよい。通信回線２０１は、インターネット回線を用いることができる。なお、作業現場に、通信回線２０１及び基地局２０２を無線ＬＡＮシステムにより構築して、データサーバー２０３及び表示装置２０６を作業現場内の事務所などに設置するようにしてもよい。
【０１２７】
データサーバー２０３は、処理部２０４の記憶部２０５とを備える。処理部２０４は、施工計画生成部２０４Ａと、施工計画送信部２０４Ｂと、施工位置情報取得部２０４Ｃとを有する。データサーバー２０３には、表示装置２０６が接続されている。処理部２０４は、ＣＰＵ等を備えたコンピュータである。記憶部２０５は、ＲＡＭ及びＲＯＭの少なくとも一方を含む。施工計画生成部２０４Ａは、油圧ショベル１００Ａ、１００Ｂの施工計画を生成する。施工計画生成部２０４Ａは、例えば、油圧ショベル１００Ａ、１００Ｂの施工対象の設計面を生成し、記憶部２０５に記憶させる。施工計画送信部２０４Ｂは、施工計画生成部２０４Ａが生成した施工計画、すなわち設計地形データを、通信回線２０１を介して油圧ショベル１００Ａ、１００Ｂの施工管理装置９０に送信する。施工位置情報取得部２０４Ｃは、油圧ショベル１００Ａ、１００Ｂの施工管理装置９０が生成した施工位置情報を、通信回線２０１を介して取得する。
【０１２８】
施工管理システム２００が備えるデータサーバー２０３は、油圧ショベル１００Ａ、１００Ｂから施工位置情報を取得し、記憶部２０５に記憶させ、施工の日々の進捗状況を管理することができる。また、データサーバー２０３は、油圧ショベル１００Ａ、１００Ｂから取得した施工位置情報を表示装置２０６に、図１９で示したようなグラフィック表示をさせることもできる。このようにすることで、データサーバー２０３は、施工の進捗状況を分かりやすく表示させることができるので、管理者は、施工の進捗状況を容易に把握することができる。また、管理者は、施工管理システム２００を用いて施工管理装置９０が生成した施工位置情報をデータサーバー２０３にリアルタイムで取得させることも可能である。管理者は、リアルタイムで取得した施工位置情報を利用することにより、次の作業指示及び施工計画を迅速に油圧ショベル１００のオペレータに連絡することができる。この連絡は、新たな設計地形データを、施工計画生成部２０４Ａで生成し、施工計画送信部２０４Ｂから通信回線２０１を介して油圧ショベル１００Ａ、１００Ｂの施工管理装置９０に送信することである。このようにすると、電話又は直接指示という連絡の手段と比較して、迅速かつ正確に新たな施工計画（設計地形データ）をオペレータに示すことができる。
【０１２９】
以上、施工管理装置９０は、油圧ショベル１００が走行しているときは、作業機２の位置に関する作業機位置情報を用いず走行装置５の位置に関する走行体位置情報を用いて、油圧ショベル１００の施工結果に相当する施工位置情報を生成する。このように、施工管理装置９０は、油圧ショベル１００の走行中に作業機２が操作された場合でも、走行体位置情報のみを用いて油圧ショベル１００の施工結果を生成する。このため、施工管理装置９０は、油圧ショベル１００の走行時に作業機２が掘削等の作業をしていないにも関わらず、作業機位置情報が用いられることを回避できる。そして、施工管理装置９０は、油圧ショベル１００が走行中である場合、油圧ショベル１００の正しい施工結果を示す走行体位置情報のみを用いて施工結果を生成する。以上のように、施工管理装置９０は、作業機２を有する掘削機械としての油圧ショベル１００を用いた情報化施工において、施工結果、すなわち変化した施工対象の形状を、確実かつ高精度で、迅速に求めることができる。
【０１３０】
施工管理装置９０を用いることにより、施工後の測量も不要になるので、測量作業の手間も低減される。施工管理装置９０は、作業機位置情報を用いる場合、高さ方向における位置が現況よりも低くなった場合に施工位置情報を最新の情報に更新し、新たな走行体位置情報が生成される毎に施工位置情報を更新する。このため、施工管理装置９０は、リアルタイムで施工対象の形状を取得することができる。管理者は、施工管理装置９０が生成した施工位置情報を利用することにより、次の作業指示及び施工計画を迅速に油圧ショベル１００のオペレータに示すことができる。
【０１３１】
油圧ショベル１００は、作業機２を用いて掘削する場合、一定の位置に留まって掘削することが多い。このような施工においては、油圧ショベル１００の移動に基づいた施工位置情報は取得できない。施工管理装置９０は、掘削時においては、作業機２の位置に関する作業機位置情報を用いて油圧ショベル１００の施工結果を生成する。このため、油圧ショベル１００が一定の位置に留まって掘削していても、施工結果を精度よく求めることができる。つまり、施工管理装置９０は、油圧ショベル１００が走行していない場所であって作業機２により掘削等の施工が行われた場所であっても、確実かつ正確に施工位置情報を生成することができる。
【０１３２】
ＧＮＳＳ又はＧＰＳのみに頼って施工結果を取得しようとすると、油圧ショベル１００が低速で走行する場合、ＧＰＳセンサの検知能力の限界から、油圧ショベル１００が走行しているにも関わらず停車していると判断されてしまい、施工位置情報に誤差が生じる可能性がある。特に油圧ショベル１００は、乗用車又はホイールローダ若しくはダンプトラック等の他の建設機械と比べても低速で走行する。このため、油圧ショベル１００においては、施工位置情報に誤差が生じる可能性がより高くなる。すなわち、油圧ショベル１００が低速で走行した場所の施工位置情報からは、施工がされなかったという結果が得られたり、古い施工結果が更新されないまま残ってしまったりする可能性がある。
【０１３３】
本実施形態は、油圧ショベル１００のオペレータの意思に基づいて操作される走行レバーとしての操作レバー（又はペダル）としての走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒの操作がされたか否かに基づいて、作業機位置情報と走行体位置情報とのいずれか一方を用いて施工位置情報が生成される。このため、油圧ショベル１００の走行と停止とを確実に検出できる。その結果、油圧ショベル１００が低速で走行した場所の施工位置情報であっても、施工がされたことを確実に検出でき、かつ古い施工結果も確実に更新できる。
【０１３４】
施工管理装置９０は、油圧ショベル１００が掘削した面と掘削していない面とを作業現場全体とし、施工位置情報を最新のものに更新することで、作業現場の最新の地形を取得できる。そして、施工管理装置９０は、油圧ショベル１００が作業現場を走行しても、作業機２によって作業現場を掘削しても、作業機位置情報又は走行体位置情報のいずれか一方を施工位置情報として用いて更新することにより、施工現場の地形を常に最新の形状に更新することができる。
【０１３５】
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。例えば、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に装着されるアタッチメントはこれに限られず、バケット８には限定されない。
【符号の説明】
【０１３６】
１  車両本体
２  作業機
３  上部旋回体
５  走行装置
５ａ、５ｂ  履帯
５ｃ  油圧モータ
８  バケット
８Ｂ  刃
８Ｔ  刃先
９  姿勢検出部
１６  第１ストロークセンサ
１７  第２ストロークセンサ
１８  第３ストロークセンサ
１９  位置検出部
２１、２２  アンテナ（ＧＮＳＳアンテナ）
２３  ３次元位置センサ
２５  操作装置
２７  車両制御装置
３１Ｌ、３１Ｒ  作業機操作部材
３２Ｌ、３２Ｒ  作業機操作検出部
３３Ｌ、３３Ｒ  走行操作部材
３４Ｌ、３４Ｒ  走行操作検出部
３７Ｄ  走行用制御弁
３７Ｗ  作業用制御弁
３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂ  油圧センサ
３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭ、３７ＳＲＭ  油圧センサ
３８  表示入力装置
３９  表示制御装置
４０  通信部
４０Ａ  アンテナ
４５  設計面
７０  目標面
９０  掘削機械の施工管理装置（施工管理装置）
９１  処理部
９１Ａ  作業機位置情報生成部
９１Ｂ  走行体位置情報生成部
９１Ｃ  施工位置情報生成部
９２  記憶部
１００、１００Ａ、１００Ｂ  油圧ショベル
２００  施工管理システム
２０３  データサーバー
２０４  処理部
２０４Ａ  施工計画生成部
２０４Ｂ  施工計画送信部
２０４Ｃ  施工位置情報取得部
２０５  記憶部
ＣＣ  接地面
ＣＯＧ  グローバル座標系
ＣＯＭ  車両本体座標系
ＦＤ  移動方向
Ｌｂ  作業機側現況更新ライン
Ｌｃ、Ｌｃ＿ｎ  走行体側現況更新ライン
ＬＴＤ  前後方向
Ｍｖ  移動量
Ｐ１、Ｐ２  設置位置
Ｐ３  刃先位置
Ｐ４、Ｐ４＿ｍ  旋回中心位置
Ｚｒ  旋回中心軸
【図１】
2014205955.tif 000013
【図２】
2014205955.tif 000014
【図３】
2014205955.tif 000015
【図４】
2014205955.tif 000016
【図５】
2014205955.tif 000017
【図６】
2014205955.tif 000018
【図７】
2014205955.tif 000019
【図８】
2014205955.tif 000020
【図９】
2014205955.tif 000021
【図１０】
2014205955.tif 000022
【図１１】
2014205955.tif 000023
【図１２】
2014205955.tif 000024
【図１３】
2014205955.tif 000025
【図１４】
2014205955.tif 000026
【図１５】
2014205955.tif 000027
【図１６】
2014205955.tif 000028
【図１７】
2014205955.tif 000029
【図１８】
2014205955.tif 000030
【図１９】
2014205955.tif 000031
【図２０】
2014205955.tif 000032