(57)【要約】  ショベルは、キャビン（１０）内に設けられた表示装置（Ｄ３）を有する。表示装置（Ｄ３）は、事前に設定された目標施工面の位置を表す目標セグメント（Ｇ１）と、目標セグメント（Ｇ１）に関して縦方向に並ぶ、バケット（６）の作業部位と目標施工面との間の距離の大きさの変化を、表示箇所を変化させることで表すセグメント（Ｇ２）とを含む位置表示画像（４３１）、及び、バケット（６）の作業部位の距離の大きさの変化を、同一箇所における表示形式を変化させることで表すバケット左端情報画像（４３４）、バケット右端情報画像（４３５）とを表示する。目標セグメント（Ｇ１）は、バケット左端情報画像（４３４）、バケット右端情報画像（４３５）と同一の高さに表示される。
2018181534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能を有するショベルであって、
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載される運転室と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記運転室内に設けられた表示装置と、
を備え、
前記表示装置は、事前に設定された目標施工面の位置を表す第１図形と、該第１図形に関して縦方向に並ぶ、前記アタッチメントの作業部位と前記目標施工面との間の距離の大きさの変化を、表示箇所を変化させることで表す第２図形とを含む第１画像、及び、前記目標施工面に対する前記アタッチメントの作業部位の距離の大きさの変化を、同一箇所における表示形式を変化させることで表す第２画像を表示し、
前記第１図形は、前記第２画像と同一の高さに表示される
ショベル。
【請求項２】
前記第２画像は、前記アタッチメントの先端の左端と前記目標施工面との間の距離と、前記アタッチメントの先端の右端と前記目標施工面との間の距離と、の少なくとも一方を示す
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記作業部位は、前記アタッチメントの先端のうち、操作者により選択された部位である
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記作業部位と前記目標施工面との間の距離が所定範囲内である場合、前記第１図形と、前記第２画像の少なくとも一部と、は同一の色により表示される
請求項１に記載のショベル。
【請求項５】
前記作業部位と前記目標施工面との間の距離が所定範囲内である場合に所定の色で表示される前記第２図形は、前記作業部位と前記目標施工面との間の距離が所定範囲外である場合に所定の色で表示される前記第２図形より大きい
請求項１に記載のショベル。
【請求項６】
前記第２図形は、下方向を示す図形と上方向を示す図形とを含み、
前記作業部位が前記目標施工面より上方に位置している場合、前記下方向を示す図形が所定の色で表示され、前記作業部位が前記目標施工面より下方に位置している場合、前記上方向を示す図形が所定の色で表示される
請求項１に記載のショベル。
【請求項７】
前記作業部位が前記目標施工面と同一の高さである場合、前記下方向を示す図形と前記上方向を示す図形とが所定の色で表示される
請求項６に記載のショベル。
【請求項８】
前記第２画像の表示形式の変化は、アイコン形状、色、及び、数値の少なくともいずれかの変化である
請求項１に記載のショベル。
【請求項９】
前記作業部位が前記目標施工面と同一の高さである場合、前記第２画像における、前記目標施工面を表す第３図形は、前記第１図形と同一の高さに表示される
請求項１に記載のショベル。
【請求項１０】
前記第２画像は、前記目標施工面と、前記アタッチメントと、操作者により設定された前記作業部位と、の関係を示す
請求項１に記載のショベル。
【請求項１１】
ショベルの表示装置であって、
前記表示装置は、事前に設定された目標施工面の位置を表す第１図形と、該第１図形に関して縦方向に並ぶ、アタッチメントの作業部位と前記目標施工面との間の距離の大きさの変化を、表示箇所を変化させることで表す第２図形とを含む第１画像、及び、前記目標施工面に対する前記アタッチメントの作業部位の距離の大きさの変化を、同一箇所における表示形式を変化させることで表す第２画像を表示し、
前記第１図形は、前記第２画像と同一の高さに表示される
ショベルの表示装置。
【請求項１２】
ショベルにおける画像の表示方法であって、
事前に設定された目標施工面の位置を表す第１図形と、該第１図形に関して縦方向に並ぶ、アタッチメントの作業部位と前記目標施工面との間の距離の大きさの変化を、表示箇所を変化させることで表す第２図形とを含む第１画像、及び、前記目標施工面に対する前記アタッチメントの作業部位の距離の大きさの変化を、同一箇所における表示形式を変化させることで表す第２画像を表示し、
前記第１図形は、前記第２画像と同一の高さに表示される
ショベルにおける画像の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ショベル、ショベルの表示装置及びショベルにおける画像の表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示装置の同一画面に、グラフィック情報、正面図及び側面図を表示する掘削機械が知られている（特許文献１参照）。グラフィック情報は、バケットの刃先と設計面との距離をインデックスバーとインデックスマークで示している。インデックスバーは、縦に並ぶ複数のブロックで構成され、各ブロックを異なる色で表して設計面からの距離の大きさを表している。インデックスマークは、設計面の高さを表し、ブロックの１つに対応付けられている。正面図には、正面視によるバケットのアイコンと、正面視による設計面を示す線と、正面視に関する数値情報としての距離情報及び角度情報とが表示されている。側面図には、側面視によるバケットのアイコンと、側面視による設計面を示す線と、側面視に関する数値情報としての距離情報及び角度情報とが表示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０１６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の掘削機械では、インデックスマークと正面視によるバケットのアイコンとが画面上で異なる高さに表示されている。そのため、操作者は、例えば、グラフィック情報を見ながらショベルを操作している場合に、バケットの幅方向の爪先線と設計面とのずれを確認するときには、インデックスマークから視線を上へずらして正面図を見る必要がある。【０００５】
しかしながら、バケットの爪先を見ながら作業を行っている作業者は、通常、周辺視野で表示装置における各情報を捉えている。そのため、各情報が画面上の異なる高さに表示される構成では、バケットの幅方向の爪先線と設計面とのずれを把握できないおそれがある。【０００６】
上記の課題に鑑み、表示画面に表示されたマシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能に関する情報を作業者がより容易に把握できるようにするショベルを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例に係るショベルは、マシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能を有するショベルであって、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される運転室と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記運転室内に設けられた表示装置と、を備え、前記表示装置は、事前に設定された目標施工面の位置を表す第１図形と、該第１図形に関して縦方向に並ぶ、前記アタッチメントの作業部位と前記目標施工面との間の距離の大きさの変化を、表示箇所を変化させることで表す第２図形とを含む第１画像、及び、前記目標施工面に対する前記アタッチメントの作業部位の距離の大きさの変化を、同一箇所における表示形式を変化させることで表す第２画像を表示し、前記第１図形は、前記第２画像と同一の高さに表示される。
【発明の効果】
【０００８】
上述の手段により、表示画面に表示されたマシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能に関する情報を作業者がより容易に把握できるようにするショベルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係るショベルの側面図である。
【図２】図１のショベルの駆動制御系の構成を示す図である。
【図３】マシンガイダンス装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】キャビンの内部の斜視図である。
【図５】ガイダンスモードの際に表示される出力画像の一例を示す図である。
【図６】作業ガイダンス表示部の一例を示す図である。
【図７】作業ガイダンス表示部の一例を示す図である。
【図８】作業ガイダンス表示部の一例を示す図である。
【図９】作業ガイダンス表示部の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明の実施例に係るショベル（掘削機）の側面図である。ショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。エンドアタッチメントとして、法面用バケット、浚渫用バケット等が用いられてもよい。
【００１１】
ブーム４、アーム５及びバケット６は、アタッチメントの一例としての掘削アタッチメントを構成している。そして、ブーム４は、ブームシリンダ７により駆動され、アーム５は、アームシリンダ８により駆動され、バケット６は、バケットシリンダ９により駆動される。ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられる。掘削アタッチメントには、バケットチルト機構が設けられてもよい。
【００１２】
ブーム角度センサＳ１はブーム４の回動角度を検出する。本実施例では、ブーム角度センサＳ１は水平面に対する傾斜を検出して上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する加速度センサである。
【００１３】
アーム角度センサＳ２はアーム５の回動角度を検出する。本実施例では、アーム角度センサＳ２は水平面に対する傾斜を検出してブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する加速度センサである。
【００１４】
バケット角度センサＳ３はバケット６の回動角度を検出する。本実施例では、バケット角度センサＳ３は水平面に対する傾斜を検出してアーム５に対するバケット６の回動角度を検出する加速度センサである。掘削アタッチメントがバケットチルト機構を備える場合、バケット角度センサＳ３はチルト軸回りのバケット６の回動角度を追加的に検出してもよい。
【００１５】
ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよい。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、掘削アタッチメントの姿勢に関する情報を検出する姿勢センサを構成する。姿勢センサは、ジャイロセンサの出力を組み合わせて掘削アタッチメントの姿勢に関する情報を検出してもよい。
【００１６】
上部旋回体３には運転室であるキャビン１０が設けられ且つエンジン１１等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体３には機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、及びカメラＳ６が取り付けられている。
【００１７】
機体傾斜センサＳ４は水平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出する。本実施例では、機体傾斜センサＳ４は上部旋回体３の前後軸及び左右軸回りの傾斜角を検出する２軸加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベルの旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。
【００１８】
旋回角速度センサＳ５は、例えばジャイロセンサであり、上部旋回体３の旋回角速度を検出する。旋回角速度センサＳ５は、レゾルバ、ロータリエンコーダ等であってもよい。
【００１９】
カメラＳ６はショベルの周辺の画像を取得する装置である。本実施例では、カメラＳ６は上部旋回体３に取り付けられる１又は複数台のカメラである。
【００２０】
キャビン１０内には、入力装置Ｄ１、音声出力装置Ｄ２、表示装置Ｄ３、記憶装置Ｄ４、ゲートロックレバーＤ５、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０が設置されている。
【００２１】
コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部として機能する。本実施例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。
【００２２】
マシンガイダンス装置５０は、マシンガイダンス機能を実行し、ショベルの操作をガイド（案内）する。本実施例では、マシンガイダンス装置５０は、例えば、操作者が事前に設定した目標施工面とバケット６の先端位置との鉛直方向における距離を視覚的に且つ聴覚的に操作者に報知する。バケット６の先端位置は、例えば、爪先位置である。この構成により、マシンガイダンス装置５０は操作者によるショベルの操作をガイドできる。マシンガイダンス装置５０は、その距離を視覚的に操作者に知らせるのみであってもよく、聴覚的に操作者に知らせるのみであってもよい。具体的には、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成されている。マシンガイダンス装置５０の各種機能はＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０に組み込まれていてもよい。
【００２３】
マシンガイダンス装置５０は、マシンコントロール機能を実行し、操作者によるショベルの操作を自動的に支援してもよい。例えば、マシンガイダンス装置５０は、操作者が掘削操作を行っているときに、目標施工面とバケット６の先端位置とが合致するようにブーム４、アーム５及びバケット６の動きをアシストする。例えば、操作者がアーム閉じ操作を行っているときにブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一方を自動的に伸縮させて目標施工面とバケット６の先端位置とを合致させる。この場合、操作者は、１本の操作レバーを操作するだけでブーム４、アーム５及びバケット６を同時に動かして目標施工面とバケット６の先端位置とを合わせながら掘削作業を行うことができる。
【００２４】
入力装置Ｄ１は、ショベルの操作者がマシンガイダンス装置５０に情報を入力できるように構成されている。本実施例では、入力装置Ｄ１は、表示装置Ｄ３の周囲に取り付けられるメンブレンスイッチである。入力装置Ｄ１としてタッチパネルが用いられてもよい。
【００２５】
音声出力装置Ｄ２は、マシンガイダンス装置５０からの指令に応じて音声情報を出力するように構成されている。本実施例では、音声出力装置Ｄ２として、マシンガイダンス装置５０に直接接続されるスピーカが利用される。音声出力装置Ｄ２として、ブザー等の警報器が利用されてもよい。
【００２６】
表示装置Ｄ３は、マシンガイダンス装置５０からの指令に応じて各種画像情報を出力する。本実施例では、表示装置Ｄ３として、マシンガイダンス装置５０に直接接続される液晶ディスプレイが利用される。また、表示装置Ｄ３にはカメラＳ６が撮影したカメラ画像が表示されてもよい。表示装置Ｄ３は、キャビン１０内に設置されるプロジェクタであってもよい。
【００２７】
記憶装置Ｄ４は、情報を記憶するように構成されている。本実施例では、記憶装置Ｄ４として半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体が用いられる。記憶装置Ｄ４は、例えば、コントローラ３０、マシンガイダンス装置５０等が出力する、ショベルに関するデータ及び設計データ等の情報を記憶する。
【００２８】
ゲートロックレバーＤ５は、ショベルが誤って操作されるのを防止するように構成されている。本実施例では、ゲートロックレバーＤ５は、キャビン１０のドアと運転席との間に配置されている。キャビン１０から操作者が退出できないようにゲートロックレバーＤ５が引き上げられた場合に、各種操作装置は操作可能となる。一方、キャビン１０から操作者が退出できるようにゲートロックレバーＤ５が押し下げられた場合には、各種操作装置は操作不能となる。
【００２９】
図２は、図１のショベルの駆動制御系の構成例を示す図である。図２において、機械的動力伝達系は二重線、作動油ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。
【００３０】
エンジン１１はショベルの動力源である。本実施例では、エンジン１１はエンジン負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定に維持するアイソクロナス制御を採用したディーゼルエンジンである。エンジン１１における燃料噴射量、燃料噴射タイミング、ブースト圧等は、エンジンコントローラユニットＤ７により制御される。
【００３１】
エンジン１１の回転軸には油圧ポンプとしてのメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの回転軸が接続されている。メインポンプ１４には作動油ラインを介してコントロールバルブ１７が接続されている。
【００３２】
コントロールバルブ１７は、ショベルの油圧系の制御を行う油圧制御装置である。油圧アクチュエータは、作動油ラインを介してコントロールバルブ１７に接続されている。油圧アクチュエータは、左右の走行用油圧モータ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９及び旋回用油圧モータを含む。
【００３３】
パイロットポンプ１５にはパイロットライン及びゲートロック弁Ｄ６を介して操作装置２６が接続されている。操作装置２６は操作レバー及び操作ペダルを含む。また、操作装置２６は、パイロットラインを介してコントロールバルブ１７に接続されている。
【００３４】
操作装置２６としての操作レバーの先端にはスイッチ２６Ｓとしてのノブスイッチが設けられている。操作者は、操作レバーから手を離さずに指でノブスイッチを操作できる。スイッチ２６Ｓはペダルスイッチであってもよい。この場合、操作者は、操作レバーから手を離さずに足でペダルスイッチを操作できる。
【００３５】
ゲートロック弁Ｄ６は、パイロットポンプ１５と操作装置２６とを接続するパイロットラインの連通・遮断を切り換えできるように構成されている。本実施例では、ゲートロック弁Ｄ６は、コントローラ３０からの指令に応じてパイロットラインの連通・遮断を切り換える電磁弁である。コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が出力する状態信号に基づいてゲートロックレバーＤ５の状態を判定する。そして、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が引き上げられた状態にあると判定した場合に、ゲートロック弁Ｄ６に対して連通指令を出力する。連通指令を受けると、ゲートロック弁Ｄ６は開いてパイロットラインを連通させる。その結果、操作装置２６に対する操作者の操作が有効となる。一方、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が引き下げられた状態にあると判定した場合に、ゲートロック弁Ｄ６に対して遮断指令を出力する。遮断指令を受けると、ゲートロック弁Ｄ６は閉じてパイロットラインを遮断する。その結果、操作装置２６に対する操作者の操作が無効となる。
【００３６】
圧力センサ２９は、操作装置２６の操作内容を圧力の形で検出する。圧力センサ２９は、検出値をコントローラ３０に対して出力する。但し、操作装置２６の操作内容は、他のセンサを用いて検出されてもよい。
【００３７】
また、図２はコントローラ３０と表示装置Ｄ３との接続関係を示す。本実施例では、表示装置Ｄ３はマシンガイダンス装置５０を介してコントローラ３０に接続されている。表示装置Ｄ３、マシンガイダンス装置５０及びコントローラ３０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークを介して接続されてもよい。
【００３８】
表示装置Ｄ３は画像を生成する変換処理部Ｄ３ａを含む。本実施例では、変換処理部Ｄ３ａは、カメラＳ６の出力に基づいて表示用のカメラ画像を生成する。カメラＳ６は、例えば専用線を介して表示装置Ｄ３に接続されている。
【００３９】
また、変換処理部Ｄ３ａは、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０の出力に基づいて表示用の画像を生成する。本実施例では、変換処理部Ｄ３ａは、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０が出力する情報を画像信号に変換する。コントローラ３０が出力する情報は、例えば、エンジン冷却水の温度に関するデータ、作動油の温度に関するデータ、燃料の残量に関するデータ、及び、尿素水の残量に関するデータ等の少なくとも１つを含む。マシンガイダンス装置５０が出力する情報は、バケット６の先端位置を示すデータ、及び、目標施工面に関するデータ等の少なくとも１つを含む。
【００４０】
変換処理部Ｄ３ａは、表示装置Ｄ３が有する機能としてではなく、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０が有する機能として実現されてもよい。この場合、カメラＳ６は、表示装置Ｄ３ではなく、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０に接続される。
【００４１】
表示装置Ｄ３は、蓄電池７０から電力の供給を受けて動作するように構成されている。蓄電池７０は、例えば、エンジン１１のオルタネータ１１ａ（発電機）で発電した電力で充電される。蓄電池７０の電力は、コントローラ３０及び表示装置Ｄ３以外に、ショベルの電装品７２等に供給されてもよい。エンジン１１のスタータ１１ｂは、蓄電池７０からの電力で駆動され、エンジン１１を始動させることができる。
【００４２】
エンジン１１は、エンジンコントローラユニットＤ７により制御されるように構成されている。エンジンコントローラユニットＤ７からは、エンジン１１の状態に関するデータがコントローラ３０に送信される。エンジン１１の状態に関するデータは、ショベルの稼働情報の一例であり、例えば、稼働情報取得部としての水温センサ１１ｃで検出される冷却水温に関するデータを含む。コントローラ３０は一時記憶部（メモリ）３０ａにこのデータを蓄積しておき、必要なときに表示装置Ｄ３に送信できる。
【００４３】
また、コントローラ３０には以下のようにショベルの稼働情報として様々なデータが供給されてもよい。それらのデータは、コントローラ３０の一時記憶部３０ａに格納されてもよい。
【００４４】
例えば、可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ１４のレギュレータ１４ａから斜板傾転角に関するデータがコントローラ３０に供給されてもよい。また、メインポンプ１４の吐出圧力に関するデータが、吐出圧力センサ１４ｂからコントローラ３０に供給されてもよい。これらのデータは一時記憶部３０ａに格納されてもよい。また、メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ１４との間の管路には油温センサ１４ｃが設けられていてもよい。油温センサ１４ｃは、その管路を流れる作動油の温度に関するデータをコントローラ３０に供給してもよい。レギュレータ１４ａ、吐出圧力センサ１４ｂ、及び、油温センサ１４ｃは稼働情報取得部の具体例である。
【００４５】
また、燃料収容部５５における燃料収容量検出部５５ａから燃料収容量を示すデータがコントローラ３０に供給されてもよい。本実施例では、燃料収容部５５としての燃料タンクにおける燃料収容量検出部５５ａとしての燃料残量センサから燃料の残量状態に関するデータがコントローラ３０に供給される。
【００４６】
具体的には、燃料残量センサは、液面に追従するフロートと、フロートの上下変動量を抵抗値に変換する可変抵抗器（ポテンショメータ）とで構成される。この構成により、燃料残量センサは、表示装置Ｄ３で燃料の残量状態を無段階表示させることができる。燃料収容量検出部の検出方式は、使用環境等に応じて適宜選択され得るものであり、燃料の残量状態を段階表示させることができる検出方式が採用されてもよい。これらの構成は、尿素水タンクにも適用され得る。
【００４７】
また、操作装置２６が操作されたときにコントロールバルブ１７に作用するパイロット圧が圧力センサ２９で検出される。圧力センサ２９は、検出したパイロット圧に関するデータをコントローラ３０に供給する。
【００４８】
本実施例では、ショベルはキャビン１０内にエンジン回転数調整ダイヤル７５を備えている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン１１の回転数を調整するためのダイヤルであり、エンジン回転数を４段階で切り換えできるように構成されている。エンジン回転数調整ダイヤル７５からはエンジン回転数の設定状態に関するデータがコントローラ３０に送信される。また、エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード及びアイドリングモードの４段階でエンジン回転数を切り換えできる。図２は、エンジン回転数調整ダイヤル７５でＨモードが選択された状態を示す。
【００４９】
ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジン１１をアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。そして、エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定に回転数制御される。
【００５０】
次に、図３を参照し、マシンガイダンス装置５０の各種機能要素について説明する。図３は、マシンガイダンス装置５０の構成例を示す機能ブロック図である。
【００５１】
マシンガイダンス装置５０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、入力装置Ｄ１、及び、コントローラ３０等の少なくとも１つが出力する情報を受信できるように構成されている。そして、受信した情報と記憶装置Ｄ４に記憶された情報とに基づいて各種演算を実行し、その演算結果を音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３等の少なくとも１つに出力できるように構成されている。
【００５２】
マシンガイダンス装置５０は、例えば、アタッチメントの作業部位の高さを算出し、その作業部位の高さと所定の目標高さとの距離の大きさに応じた制御指令を音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３の少なくとも一方に出力するように構成されている。制御指令を受けた音声出力装置Ｄ２はその距離の大きさを表す音を出力する。また、制御指令を受けた表示装置Ｄ３はその距離の大きさを表す画像を表示する。目標高さは、目標深さを含む概念であり、例えば、基準位置に作業部位を接触させた後でその基準位置に対する鉛直距離として操作者が入力する高さである。基準位置は、典型的には、既知の緯度、経度及び高度を有する。以下では、表示装置Ｄ３に表示されるアタッチメントの作業部位の高さと目標高さとの距離の大きさに関する情報を「作業部位ガイダンス情報」とする。操作者は、作業部位ガイダンス情報を見ることでその距離の大きさの推移を確認しながら作業を進めることができる。
【００５３】
マシンガイダンス装置５０は、上述のガイダンスを行うため、傾斜角算出部５０１、高さ算出部５０２、距離算出部５０３及び目標設定部５０４を含む。
【００５４】
傾斜角算出部５０１は、例えば、機体傾斜センサＳ４からの検出信号に基づいて水平面に対する上部旋回体３の傾斜角であるショベルの傾斜角を算出するように構成されている。
【００５５】
高さ算出部５０２は、例えば、傾斜角算出部５０１が算出した傾斜角と、ブーム４、アーム５及びバケット６のそれぞれの角度とに基づいて基準面に対するアタッチメントの作業部位の高さを算出するように構成されている。基準面は、例えば、ショベルが位置する平面を含む仮想平面である。本実施例では、バケット６の先端で掘削を行うため、バケット６の先端（爪先）がアタッチメントの作業部位に相当する。バケット６の背面で土砂をならすような作業をするときにはバケット６の背面がアタッチメントの作業部位に相当する。
【００５６】
距離算出部５０３は、例えば、高さ算出部５０２が算出した作業部位の高さと目標高さとの距離を算出するように構成されている。本実施例では、高さ算出部５０２が算出したバケット６の先端（爪先）の高さと目標高さとの距離を算出する。
【００５７】
目標設定部５０４は、例えば、マシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能で用いる目標値を設定するように構成されている。目標設定部５０４は、例えば、２つの時点における掘削アタッチメントの所定部位の位置に関する情報に基づいて目標値を設定する。そして、２つの時点のそれぞれにおけるバケット６の先端の位置座標に基づき、それら２つの座標点を通る仮想直線と水平面との間に形成される角度を算出し、その角度を目標法面角度として設定してもよい。２つの時点のそれぞれは、例えば、所定の条件が満たされた時点である。所定の条件が満たされた時点は、例えば、所定のスイッチが押下された時点、及び、掘削アタッチメントが静止したまま所定時間が経過した時点等の少なくとも１つを含む。目標法面角度はゼロ度を含んでいてもよい。
【００５８】
また、目標設定部５０４は、２つの時点における掘削アタッチメントの所定部位の位置に関する情報を用いて表示装置Ｄ３に幾何学的情報を表示するように構成されていてもよい。幾何学的情報は、例えば、ショベルによる測量の結果に関する情報である。目標設定部５０４は、例えば、２つの時点におけるバケット６の先端の位置座標に基づき、それら２つの座標点を通る仮想直線と水平面との間に形成される角度を幾何学的情報として表示装置Ｄ３に表示してもよい。２つの座標点をそのまま幾何学的情報として表示してもよく、２つの座標点の間の水平距離及び鉛直距離を幾何学的情報として表示してもよい。ここでは、２つの時点のうちの第１の時点は、上述のように所定の条件が満たされた時点である。一方、２つの時点のうちの第２の時点は、現在時点である。このように、幾何学的情報は、第１の時点で登録された所定部位の座標点と、現在時点における所定部位の座標点との位置関係を操作者に認識させるために表示されてもよい。
【００５９】
次に図４を参照し、キャビン１０内に設けられた各種装置の取付位置の一例について説明する。図４は、キャビン１０の内部の斜視図であり、運転席１０Ｓからショベルの前方を見たときの様子を示す。図４の例では表示装置Ｄ３は運転席１０Ｓの右前方にある右ピラー１０Ｒの幅に収まるように右ピラー１０Ｒに取り付けられている。正面を向いて運転席１０Ｓに座る操作者が作業中に視認できるようにするためである。具体的には、操作者がフロントガラスＦＧを通してバケット６を中心視野で捉えたときに表示装置Ｄ３を周辺視野で捉えることができるようにするためである。
【００６０】
操作装置２６としての操作レバーは、左操作レバー２６Ｌと右操作レバー２６Ｒで構成されている。左操作レバー２６Ｌの先端にはスイッチ２６Ｓが設けられている。操作者は、操作レバーから手を離さずにスイッチ２６Ｓを指で操作できる。スイッチ２６Ｓは、右操作レバー２６Ｒの先端に設けられていてもよく、左操作レバー２６Ｌ及び右操作レバー２６Ｒのそれぞれの先端に設けられていてもよい。
【００６１】
図４の例では、スイッチ２６Ｓは、基準設定ボタン２６Ｓ１と測量モードボタン２６Ｓ２を含む。基準設定ボタン２６Ｓ１は、基準位置を設定するためのボタンである。測量モードボタン２６Ｓ２は、測量モードを開始させ或いは終了させるためのボタンである。
【００６２】
測量モードは、ショベルの動作モードのうちの１つである。ショベルの動作モードは、測量モード及びガイダンスモードを含む。
【００６３】
測量モードは、ショベルを用いて測量を行う際に選択される動作モードである。本実施例では、測量モードボタン２６Ｓ２が押下された場合に開始する。マシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能で用いる目標値を設定する際にも選択される。
【００６４】
ガイダンスモードは、マシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能を実行する際に選択される動作モードである。本実施例では、ガイダンスモードボタン（図示せず。）が押下された場合に開始する。ガイダンスモードは、例えば、ショベルで法面整形を行う際に選択される。
【００６５】
次に図５を参照し、ガイダンスモードの際に表示される出力画像の一例について説明する。図５は、ガイダンスモードの際に表示装置Ｄ３に表示される出力画像Ｇｘの一例を示す。図５の例では、基準位置及び目標施工面は既に設定されている。
【００６６】
図５に示すように、表示装置Ｄ３に表示される出力画像Ｇｘは、時刻表示部４１１、回転数モード表示部４１２、走行モード表示部４１３、エンジン制御状態表示部４１５、尿素水残量表示部４１６、燃料残量表示部４１７、冷却水温表示部４１８、エンジン稼働時間表示部４１９、カメラ画像表示部４２０、及び、作業ガイダンス表示部４３０を有する。回転数モード表示部４１２、走行モード表示部４１３、アタッチメント表示部４１４及びエンジン制御状態表示部４１５は、ショベルの設定状態に関する情報を表示する表示部である。尿素水残量表示部４１６、燃料残量表示部４１７、冷却水温表示部４１８及びエンジン稼働時間表示部４１９は、ショベルの運転状態に関する情報を表示する表示部である。各部に表示される画像は、表示装置Ｄ３の変換処理部Ｄ３ａによって、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０から送信されるデータ及びカメラＳ６から送信されるカメラ画像を用いて生成される。
【００６７】
時刻表示部４１１は、現在の時刻を表示する。図５の例では、デジタル表示が採用され、現在時刻（１０時５分）が示されている。
【００６８】
回転数モード表示部４１２は、エンジン回転数調整ダイヤル７５によって設定されている回転数モードをショベルの稼働情報として画像表示する。回転数モードは、例えば、上記したＳＰモード、Ｈモード、Ａモード及びアイドリングモードの４つを含む。図５の例では、ＳＰモードを表す記号「ＳＰ」が表示されている。
【００６９】
走行モード表示部４１３は走行モードをショベルの稼働情報として表示する。走行モードは、可変容量モータを用いた走行用油圧モータの設定状態を表す。例えば、走行モードは、低速モード及び高速モードを有し、低速モードでは「亀」を象ったマークが表示され、高速モードでは「兎」を象ったマークが表示される。図５の例では、「亀」を象ったマークが表示されており、操作者は低速モードが設定されていることを認識できる。
【００７０】
エンジン制御状態表示部４１５はエンジン１１の制御状態をショベルの稼働情報として表示する。図５の例では、エンジン１１の制御状態として「自動減速・自動停止モード」が選択されている。「自動減速・自動停止モード」は、非操作状態の継続時間に応じて、エンジン回転数を自動的に低減し、さらにはエンジン１１を自動的に停止させる制御状態を意味する。その他、エンジン１１の制御状態には、「自動減速モード」、「自動停止モード」、「手動減速モード」等がある。
【００７１】
尿素水残量表示部４１６は、尿素水タンクに貯蔵されている尿素水の残量状態をショベルの稼働情報として画像表示する。図５の例では、現在の尿素水の残量状態を表すバーゲージが表示されている。尿素水の残量は、尿素水タンクに設けられている尿素水残量センサが出力するデータに基づいて表示される。
【００７２】
燃料残量表示部４１７は、燃料タンクに貯蔵されている燃料の残量状態をショベルの稼働情報として表示する。図５の例では、現在の燃料の残量状態を表すバーゲージが表示されている。燃料の残量は、燃料タンクに設けられている燃料残量センサが出力するデータに基づいて表示される。
【００７３】
冷却水温表示部４１８は、エンジン冷却水の温度状態をショベルの稼働情報として表示する。図５の例では、エンジン冷却水の温度状態を表すバーゲージが表示されている。エンジン冷却水の温度は、エンジン１１に設けられている水温センサ１１ｃが出力するデータに基づいて表示される。
【００７４】
エンジン稼働時間表示部４１９は、エンジン１１の累積稼働時間をショベルの稼働情報として表示する。図５の例では、運転者によりカウントがリスタートされてからの稼働時間の累積が、単位「ｈｒ（時間）」と共に表示されている。エンジン稼働時間表示部４１９には、ショベル製造後の全期間の生涯稼働時間又は操作者によりカウントがリスタートされてからの区間稼働時間が表示される。
【００７５】
カメラ画像表示部４２０は、カメラＳ６によって撮影された画像を表示する。図５の例では、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後方カメラによって撮影された画像がカメラ画像表示部４２０に表示されている。カメラ画像表示部４２０には、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左側カメラ又は上面右端に取り付けられた右側カメラによって撮像されたカメラ画像が表示されてもよい。また、カメラ画像表示部４２０には、左側カメラ、右側カメラ及び後方カメラのうちの複数のカメラによって撮影された画像が並ぶように表示されてもよい。また、カメラ画像表示部４２０には、左側カメラ、右側カメラ及び後方カメラの少なくとも２つによって撮像された複数のカメラ画像に基づいて生成される合成画像が表示されてもよい。合成画像は、例えば、俯瞰画像であってもよい。
【００７６】
各カメラは上部旋回体３の一部がカメラ画像に含まれるように設置されている。表示される画像に上部旋回体３の一部が含まれることで、操作者は、カメラ画像表示部４２０に表示される物体とショベルとの間の距離感を把握し易くなる。
【００７７】
カメラ画像表示部４２０には、表示中のカメラ画像を撮影したカメラＳ６の向きを表すカメラアイコン４２１が表示されている。カメラアイコン４２１は、ショベルの形状を表すショベルアイコン４２１ａと、表示中のカメラ画像を撮像したカメラＳ６の向きを表す帯状の方向表示アイコン４２１ｂとで構成されている。カメラアイコン４２１は、ショベルの設定状態に関する情報を表示する表示部である。
【００７８】
図５の例では、ショベルアイコン４２１ａの下側（アタッチメントの反対側）に方向表示アイコン４２１ｂが表示されている。これは、後方カメラによって撮影されたショベルの後方空間の画像がカメラ画像表示部４２０に表示されていることを表す。例えば、カメラ画像表示部４２０に右側カメラによって撮影された画像が表示されている場合には、ショベルアイコン４２１ａの右側に方向表示アイコン４２１ｂが表示される。また、例えばカメラ画像表示部４２０に左側カメラによって撮影された画像が表示されている場合には、ショベルアイコン４２１ａの左側に方向表示アイコン４２１ｂが表示される。
【００７９】
操作者は、例えば、キャビン１０内に設けられている画像切換スイッチを押下することで、カメラ画像表示部４２０に表示する画像を他のカメラにより撮影された画像等に切り換えることができる。
【００８０】
ショベルにカメラＳ６が設けられていない場合には、カメラ画像表示部４２０の代わりに、異なる情報が表示されてもよい。
【００８１】
作業ガイダンス表示部４３０は、各種作業のためのガイダンス情報を表示する。図６は、図５の作業ガイダンス表示部４３０の一例を示す図である。図６の例では、作業ガイダンス表示部４３０は、作業部位ガイダンス情報の一例である爪先ガイダンス情報を表示する、位置表示画像４３１、第１目標施工面表示画像４３２、第２目標施工面表示画像４３３、バケット左端情報画像４３４、バケット右端情報画像４３５、側面視数値情報画像４３６、正面視数値情報画像４３７、アタッチメント画像４３８、距離表示形式画像４３９及び目標設定画像４４０を含む。
【００８２】
位置表示画像４３１は、目標施工面に関する図形の表示位置に対するバケット６の作業部位（例えば先端）に関する図形の表示位置の変化により、バケット６の作業部位から目標施工面までの相対距離の大きさの変化を表す第１画像の１例である。図６の例では、位置表示画像４３１は、複数の図形（セグメント）が縦方向に配列されたバーゲージである。位置表示画像４３１は、第１図形としての目標セグメントＧ１と、第２図形としての複数のセグメントＧ２とを有する。第１画像は、例えば、表示箇所を変化させることで、すなわち、複数のセグメントＧ２のうちの１つのセグメントＧ２を他のセグメントＧ２とは異なる態様で表示させることで、バケット６の作業部位から目標施工面までの相対距離の大きさの変化を表す。
【００８３】
目標セグメントＧ１は、目標施工面の位置を表す図形である。本実施例では、バケット６の作業部位から目標施工面までの相対距離が所定範囲内であることを示す図形（直線又は矩形）である。所定範囲は、適切な相対距離の範囲として予め設定された範囲である。相対距離が所定範囲内であることは、バケット６の作業部位が適切な位置にあることを意味する。目標セグメントＧ１は、第２画像と同じ高さに配置される。第２画像は、目標施工面に対するアタッチメントの作業部位の距離の大きさの変化を、同一箇所における表示形式を変化させることで表す。同一箇所における表示形式は、例えば、アイコン、背景色、数値等を含む。第２画像の表示形式の変化は、アイコン形状、色、及び、数値の少なくともいずれかの変化である。本実施例では、第２画像は、バケット左端情報画像４３４とバケット右端情報画像４３５の組み合わせである。目標セグメントＧ１は、バケット左端情報画像４３４及びバケット右端情報画像４３５のそれぞれと同一の高さに配置されている。例えば、目標セグメントＧ１、バケット左端情報画像４３４及びバケット右端情報画像４３５は、上下方向の中央の高さが一致するように配置されている。
【００８４】
セグメントＧ２は、それぞれ所定の相対距離に対応する図形である。対応する相対距離が小さいセグメントＧ２ほど、目標セグメントＧ１の近くに配置され、対応する相対距離が大きいセグメントＧ２ほど、目標セグメントＧ１から遠くに配置される。各セグメントＧ２は、相対距離と共に、バケット６の移動方向を示す。バケット６の移動方向は、バケット６の作業部位を目標施工面に近づける方向である。本実施例では、セグメントＧ２Ｄは、バケット６を下方に移動させれば目標施工面に近づくことを表し、セグメントＧ２Ｕは、バケット６を上方に移動させれば目標施工面に近づくことを表す。
【００８５】
位置表示画像４３１は、バケット６の作業部位から目標施工面までの実際の相対距離に対応するセグメントＧ２を、他のセグメントＧ２とは異なる所定の色で表示する。図６は、他のセグメントＧ２と異なる色で表示されるセグメントＧ２をセグメントＧ２Ａで示す。位置表示画像４３１は、セグメントＧ２Ａを所定の色で表示することにより、相対距離及び移動方向を示す。バケット６の作業部位から目標施工面までの相対距離が大きいほど、目標セグメントＧ１から遠いセグメントＧ２がセグメントＧ２Ａとして所定の色で表示され、バケット６の作業部位から目標施工面までの相対距離が小さいほど、目標セグメントＧ１に近いセグメントＧ２がセグメントＧ２Ａとして所定の色で表示される。このように、セグメントＧ２Ａは、相対距離の変化に応じて、上下方向に位置が変化するように表示される。
【００８６】
セグメントＧ２Ａは、相対距離が所定範囲の最大値より大きい場合、第１色で表示される。第１色は、例えば、白や黄色などの目立たない色である。これは、相対距離が所定範囲の最大値より大きい場合、操作者に注意喚起する必要性が低いためである。所定範囲の最大値は目標施工面よりも高い位置に対応し、「相対距離が所定範囲の最大値より大きい場合」は、例えば、バケット６の作業部位が目標施工面よりも顕著に高い位置にある場合を意味する。また、セグメントＧ２Ａは、相対距離が所定範囲内の場合、第２色で表示される。第２色は、緑などの目立つ色である。これは、バケット６が適切な位置にあることを操作者にわかりやすく知らせるためである。また、セグメントＧ２Ａは、相対距離が所定範囲の最小値より小さい場合、第３色で表示される。第３色は、赤などの目立つ色である。これは、バケット６の作業部位により目標施工面が余計に削られる恐れがあることを操作者に注意喚起するためである。所定範囲の最小値は目標施工面よりも低い位置に対応し、「相対距離が所定範囲の最小値より小さい場合」は、例えば、バケット６の作業部位が目標施工面よりも顕著に深い位置にある場合を意味する。
【００８７】
また、位置表示画像４３１は、バケット６の実際の相対距離が所定範囲内である場合、目標セグメントＧ１を、他のセグメントと異なる所定の色で表示する。すなわち、位置表示画像４３１は、目標セグメントＧ１を所定の色で表示することにより、相対距離が所定範囲内であることを示す。目標セグメントＧ１は、上述の第２色で表示されるのが好ましい。これは、バケット６が適切な位置にあることを操作者にわかりやすく知らせるためである。
【００８８】
なお、セグメントＧ２Ａ及び目標セグメントＧ１が所定の色で表示されている間、他のセグメントＧ２は、目立たない色（背景色と同一又は類似する色など）で表示されてもよいし、表示されていなくてもよい。
【００８９】
第１目標施工面表示画像４３２は、バケット６と目標施工面との関係を模式的に表示する。第１目標施工面表示画像４３２には、側面から見たときのバケット６と目標施工面とが、バケットアイコンＧ３及び目標施工面画像Ｇ４で模式的に表示される。バケットアイコンＧ３は、バケット６を表す図形であり、バケット６を側面から見たときの形で表されている。目標施工面画像Ｇ４は、目標施工面としての地面を表す図形であり、バケットアイコンＧ３と同様、側面から見たときの形で表されている。目標施工面画像Ｇ４は、例えば、バケット６を縦断する鉛直面における目標施工面を表す線分と水平線との間に形成される角度（目標法面角度であり、以下、「縦傾斜角」とする。）と共に表示されてもよい。バケットアイコンＧ３と目標施工面画像Ｇ４との縦間隔は、実際のバケット６の作業部位（例えば先端）と目標施工面との距離の変化に応じて変化するように表示されてもよい。バケットアイコンＧ３と目標施工面画像Ｇ４との相対傾斜角も同様に、実際のバケット６と目標施工面との相対傾斜角の変化に応じて変化するように表示されてもよい。本実施例では、バケットアイコンＧ３が固定された状態で、目標施工面画像Ｇ４の表示高さ及び表示角度が変化するように構成されている。但し、目標施工面画像Ｇ４が固定された状態で、バケットアイコンＧ３の表示高さ及び表示角度が変化するように構成されてもよく、バケットアイコンＧ３及び目標施工面画像Ｇ４のそれぞれの表示高さ及び表示角度が変化するように構成されてもよい。
【００９０】
第２目標施工面表示画像４３３は、バケット６と目標施工面と作業部位との関係を模式的に表示する。第２目標施工面表示画像４３３には、操作者がキャビン１０内に座ってショベルの前方を見たときのバケット６と目標施工面と作業部位とが、バケットアイコンＧ５、目標施工面画像Ｇ６及び作業部位画像Ｇ７で模式的に表示される。バケットアイコンＧ５は、バケット６を表す図形であり、操作者がキャビン１０内に座ってショベルの前方を見たときのバケット６の形で表されている。目標施工面画像Ｇ６は、目標施工面としての地面（実際には不可視の地面を含む。）を表す図形であり、バケットアイコンＧ５と同様、操作者がキャビン１０内に座ってショベルの前方を見たときの形で表されている。目標施工面画像Ｇ６は、バケット６を横断する鉛直面における目標施工面を表す線分と水平線との間に形成される角度（目標法面角度であり、以下、「横傾斜角」とする。）と共に表示されてもよい。作業部位画像Ｇ７は、バケット６の作業部位を示す図形である。作業部位は、バケット６の先端のうち、操作者により選択された部位である。操作者は、バケット６の先端のうち、左端（左端の爪先）、右端（右端の爪先）、中央（中央の爪先）などを作業部位として選択できる。ここでいう左右は、操作者がキャビン１０内に座ってショベルの前方を見たときの左右である。図６の例では、作業部位として、バケット６の左端が選択されている。このため、バケットアイコンＧ５の先端左端に作業部位画像Ｇ７が重畳して表示されている。バケットアイコンＧ５と目標施工面画像Ｇ６との縦間隔は、実際のバケット６の先端と目標施工面との距離の変化に応じて変化するように表示されてもよい。バケットアイコンＧ５と目標施工面画像Ｇ６との相対傾斜角も同様に、実際のバケット６と目標施工面との相対傾斜角の変化に応じて変化するように表示されてもよい。また、作業部位画像Ｇ７は、位置表示画像４３１と対応している。具体的には、目標施工面画像Ｇ６と作業部位画像Ｇ７との間の距離は、位置表示画像４３１における目標セグメントＧ１とセグメントＧ２Ａと間の距離に対応している。
【００９１】
操作者は、第１目標施工面表示画像４３２を見ることで、バケット６と目標施工面との位置関係や、目標施工面の大体の縦傾斜角を把握できる。なお、第１目標施工面表示画像４３２には、操作者の視認性を高めるために、実際の傾斜角よりも大きくなるように傾けられた目標施工面画像Ｇ４が表示されていてもよい。また、操作者は、正確な縦傾斜角を知りたい場合には、目標施工面画像Ｇ４と共に表示された縦傾斜角の値を見ることで、実際の縦傾斜角を知ることができる。第２目標施工面表示画像４３３についても同様である。
【００９２】
第２画像としてのバケット左端情報画像４３４は、バケット６の先端左端と目標施工面との間の距離を表示する。図６の例では、バケット左端情報画像４３４は、第１目標施工面表示画像４３２の下に表示されている。バケット左端情報画像４３４は、左端距離Ｇ８と方向アイコンＧ９とを表示する。左端距離Ｇ８は、バケット６の先端左端と目標施工面との間の距離を示す数値である。左端距離Ｇ８は、バケット６の先端左端が目標施工面より上方に位置する場合、正の値で表示される。また、左端距離Ｇ８は、バケット６の先端左端が目標施工面より下方に位置する場合、負の値で表示される。左端距離Ｇ８は、図６の例では、０．３０ｍとなっている。操作者は、バケット左端情報画像４３４に数値表示されている左端距離Ｇ８を見ることで、正確な左端距離を知ることができる。方向アイコンＧ９は、バケット６の移動方向を示す図形である。バケット６の移動方向は、バケット６の先端左端を目標施工面に近づける方向である。図６の例では、バケット６の先端左端は目標施工面より上方に位置するため、方向アイコンＧ９は下方向を示している。方向アイコンＧ９及びバケット左端情報画像４３４の背景の色は、左端距離Ｇ８の変化に応じて変化するように表示される。方向アイコンＧ９として、例えば、左端距離Ｇ８が相対距離として採用された場合に表示されるセグメントＧ２Ａの形状が表示されてもよく、セグメントＧ２Ａの形状及び目標セグメントＧ１の形状の組み合わせが表示されてもよい。
【００９３】
第２画像としてのバケット右端情報画像４３５は、バケット６の先端右端と目標施工面との間の距離を表示する。図６の例では、バケット右端情報画像４３５は、第２目標施工面表示画像４３３の下に、バケット左端情報画像４３４の右側に隣接して表示されている。すなわち、バケット左端情報画像４３４と、バケット右端情報画像４３５と、は同一の高さに表示されている。バケット右端情報画像４３５は、右端距離Ｇ１０と方向アイコンＧ１１とを表示する。右端距離Ｇ１０は、バケット６の先端右端と目標施工面との間の距離を示す数値である。右端距離Ｇ１０は、バケット６の先端右端が目標施工面より上方に位置する場合、正の値で表示される。また、右端距離Ｇ１０は、バケット６の先端右端が目標施工面より下方に位置する場合、負の値で表示される。右端距離Ｇ１０は、図６の例では、左端距離Ｇ８の値とは違い、０．３４ｍとなっている。これは、図６の例では、バケット６の先端が目標施工面に対して傾斜しているためである。操作者は、バケット右端情報画像４３５に数値表示されている右端距離Ｇ１０を見ることで、正確な右端距離を知ることができる。方向アイコンＧ１１は、バケット６の移動方向を示す図形である。バケット６の移動方向は、バケット６の先端右端を目標施工面に近づける方向である。図６の例では、バケット６の先端右端は目標施工面より上方に位置するため、方向アイコンＧ１１は下方向を示している。方向アイコンＧ１１及びバケット右端情報画像４３５の背景の色は、右端距離Ｇ１０の変化に応じて変化するように表示される。方向アイコンＧ１１として、例えば、右端距離Ｇ１０が相対距離として採用された場合に表示されるセグメントＧ２Ａの形状が表示されてもよく、セグメントＧ２Ａの形状及び目標セグメントＧ１の形状の組み合わせが表示されてもよい。
【００９４】
具体的には、バケット左端情報画像４３４の背景は、左端距離Ｇ８が所定範囲の最大値より大きい場合、第１色で表示される。第１色は、例えば、白や黄色などの目立たない色である。これは、左端距離Ｇ８が所定範囲の最大値より大きい場合、操作者に注意喚起する必要性が低いためである。また、バケット左端情報画像４３４の背景は、左端距離Ｇ８が所定範囲内の場合、第２色で表示される。第２色は、緑などの目立つ色である。これは、バケット６の先端左端が適切な位置にあることを操作者にわかりやすく知らせるためである。また、バケット左端情報画像４３４の背景は、左端距離Ｇ８が所定範囲の最小値より小さい場合、第３色で表示される。第３色は、赤などの目立つ色である。これは、バケット６の先端左端により目標施工面が余計に削られる恐れがあることを操作者に注意喚起するためである。バケット右端情報画像４３５についても同様である。
【００９５】
側面視数値情報画像４３６は、側面から見たときのバケット６と目標施工面との間の関係を表示する。図６の例では、側面視数値情報画像４３６は、バケット左端情報画像４３４の下に表示されている。側面視数値情報画像４３６は、縦バケット角度Ｇ１２と縦バケットアイコンＧ１３とを表示する。縦バケット角度Ｇ１２は、バケット６を縦断する鉛直面における、バケット６の背面と目標施工面との間の相対角度を示す数値である。縦バケット角度Ｇ１２は、図６の例では、１０．３４°となっている。操作者は、側面視数値情報画像４３６に数値表示されている縦バケット角度Ｇ１２の値を見ることで、正確な縦バケット角度を知ることができる。縦バケットアイコンＧ１３は、縦バケット角度Ｇ１２を模式的に表す図形である。縦バケットアイコンＧ１３は、例えば、目標施工面を基準として、バケット６を側面から見たときの、バケット６及び目標施工面の形で表される。本実施例では、縦バケットアイコンＧ１３におけるバケット部分の傾きは３段階の傾きで表される。３段階の傾きはそれぞれ、縦バケット角度Ｇ１２が正値、ゼロ、又は、負値であることを表す。但し、縦バケットアイコンＧ１３におけるバケット部分の傾きは、固定されていてもよく、縦バケット角度Ｇ１２の変化に応じて変化するように表示されてもよい。
【００９６】
正面視数値情報画像４３７は、操作者がキャビン１０内に座ってショベルの前方を見たときのバケット６と目標施工面との間の関係を表示する。図６の例では、正面視数値情報画像４３７は、バケット右端情報画像４３５の下に、側面視数値情報画像４３６の右側に隣接して表示されている。正面視数値情報画像４３７は、横バケット角度Ｇ１４と横バケットアイコンＧ１５とを表示する。横バケット角度Ｇ１４は、バケット６を横断する鉛直面における、バケット６の爪先線と目標施工面との間の相対角度を示す数値である。バケット６の爪先線は、例えば、複数の爪のそれぞれの先端を結ぶ線である。横バケット角度Ｇ１４は、図６の例では、１２．１１°となっている。操作者は、正面視数値情報画像４３７に数値表示されている横バケット角度Ｇ１４の値を見ることで、正確な横バケット角度を知ることができる。横バケットアイコンＧ１５は、横バケット角度Ｇ１４を模式的に表す図形である。横バケットアイコンＧ１５は、例えば、目標施工面を基準として、操作者がキャビン１０内に座ってショベルの前方を見たときの、バケット６及び目標施工面の形で表される。本実施例では、横バケットアイコンＧ１５におけるバケット部分の傾きは、縦バケットアイコンＧ１３の場合と同様、３段階の傾きで表される。３段階の傾きはそれぞれ、横バケット角度Ｇ１４が正値、ゼロ、又は、負値であることを表す。但し、横バケットアイコンＧ１５におけるバケット部分の傾きは、固定されていてもよく、横バケット角度Ｇ１４の変化に応じて変化するように表示されてもよい。
【００９７】
アタッチメント画像４３８は、装着されているアタッチメントを表す画像である。図６の例では、アタッチメント画像４３８は、作業ガイダンス表示部４３０の下端部に表示されている。ショベルには、バケット６、削岩機、グラップル、リフティングマグネット等の様々なエンドアタッチメントが装着される。アタッチメント画像４３８は、例えば、これらのエンドアタッチメントを象ったマーク及びエンドアタッチメントに対応する番号を表示する。エンドアタッチメントの番号は予め登録されている。図６の例では、アタッチメント画像４３８は、エンドアタッチメントとして番号１に対応するバケット６が装着されていることを示している。エンドアタッチメントとして削岩機が装着されている場合には、例えば、アタッチメント画像４３８には削岩機を象ったマークが、削岩機に対応する番号と共に表示される。
【００９８】
距離表示形式画像４３９は、バケット左端情報画像４３４に表示される左端距離Ｇ８と、バケット右端情報画像４３５に表示される右端距離Ｇ１０と、の表示形式を表す画像である。図６の例では、距離表示形式画像４３９は、作業ガイダンス表示部４３０の下端部に、アタッチメント画像４３８の右側に隣接して表示されている。左端距離Ｇ８及び右端距離Ｇ１０は、例えば、鉛直距離表示形式、又は、法線距離表示形式のいずれかの形式で表示される。鉛直距離は、目標施工面に対する鉛直方向の距離である。法線距離は、目標施工面に対する法線方向の距離である。操作者は、左端距離Ｇ８及び右端距離Ｇ１０の表示形式を、鉛直距離表示形式又は法線距離表示形式から選択可能である。左端距離Ｇ８及び右端距離Ｇ１０は、操作者により選択された表示形式で表示される。距離表示形式画像４３９は、操作者により選択された表示形式を象ったマークを表示する。図６の例では、左端距離Ｇ８及び右端距離Ｇ１０は、鉛直距離表示形式で表示されている。
【００９９】
目標設定画像４４０は、目標値や目標施工面を設定済みか否か、を表す画像である。図６の例では、目標設定画像４４０は、作業ガイダンス表示部４３０の下端部に、距離表示形式画像４３９の右側に隣接して表示されている。目標設定画像４４０は、目標値や目標施工面が設定済みか否かに対応するマークを表示する。図６の例では、目標設定画像４４０は、目標値及び目標設定画像が既に設定されていることを表している。
【０１００】
ここで、作業ガイダンス表示部４３０の変化について、図６〜図９を参照して説明する。図６〜図９は、何れも作業ガイダンス表示部４３０の一例を示す図である。図６〜図９の作業ガイダンス表示部４３０は、それぞれ異なる相対距離に対応する。図６〜図９の例では、作業部位はいずれもバケット６の先端左端であり、相対距離は左端距離Ｇ８である。以下では、相対距離の第１所定範囲として−０．０３ｍ以上０．０３ｍ以下が設定され、第２所定範囲として−０．０１ｍ以上０．０１ｍ以下が設定されている。
【０１０１】
図６の例では、相対距離（左端距離Ｇ８）は０．３０ｍであり、右端距離Ｇ１０は０．３４ｍである。この場合、０．３０ｍに対応するセグメントＧ２がセグメントＧ２Ａとして表示されている。図６の例では、セグメントＧ２Ａは、上から３番目のセグメントＧ２である。バケット６の作業部位は目標施工面より上方に位置するため、セグメントＧ２Ａは、下方向を示す。相対距離（左端距離Ｇ８）及び右端距離Ｇ１０は、いずれも第１所定範囲より大きいため、セグメントＧ２Ａ、第２画像としてのバケット左端情報画像４３４の背景、及び、同じく第２画像としてのバケット右端情報画像４３５の背景は、第１色で表示され、目標セグメントＧ１は、輪郭のみ表示される。目標施工面画像Ｇ４、Ｇ６は、それぞれバケットアイコンＧ３、Ｇ５より相対距離（０．３０ｍ）に対応する距離だけ下方に表示される。方向アイコンＧ９、Ｇ１１として、セグメントＧ２Ａと同一形状の図形が表示される。
【０１０２】
図７は、図６の場合よりも更に目標施工面に向けてバケット６を下げた場合の表示例を示す。図７の例では、相対距離（左端距離Ｇ８）は０．０２ｍであり、右端距離Ｇ１０は０．０６ｍである。この場合、０．０２ｍに対応するセグメントＧ２がセグメントＧ２Ａとして表示されている。図７の例では、セグメントＧ２Ａは、上から５番目のセグメントＧ２である。バケット６の作業部位は目標施工面より上方に位置するため、セグメントＧ２Ａは、下方向を示す。相対距離（左端距離Ｇ８）は、第１所定範囲内であるため、セグメントＧ２Ａ、目標セグメントＧ１、及び、第２画像としてのバケット左端情報画像４３４の背景が緑などの目立つ色である第２色で表示される。そのため、バケット６の先端左端が適切な位置にあることを操作者にわかりやすく知らせることができる。また、右端距離Ｇ１０は、第１所定範囲外であるため、バケット右端情報画像４３５の背景は、白や黄色などの目立たない色である第１色で表示される。目標施工面画像Ｇ４、Ｇ６は、それぞれバケットアイコンＧ３、Ｇ５より相対距離（０．０２ｍ）に対応する距離だけ下方に表示される。この結果、図７に示すように、目標施工面画像Ｇ４、Ｇ６は、図６の例よりバケットアイコンＧ３、Ｇ５の近くに表示される。方向アイコンＧ９としては、セグメントＧ２Ａ及び目標セグメントＧ１と同一形状の図形が表示される。また、方向アイコンＧ１１としては、セグメントＧ２Ａと同一形状の図形が表示される。これは、右端距離Ｇ１０が相対距離として採用された場合、位置表示画像４３１では、上から４番目のセグメントＧ２のみが所定の色で表示されることを意味する。なお、図７に示すように、相対距離が第１所定範囲内である場合に表示されるセグメントＧ２Ａは、他のセグメントＧ２より大きいのが好ましい。これは、バケット６の作業部位が適切な位置にあることを操作者にわかりやすく知らせるためである。
【０１０３】
図８は、図７の場合よりも更に目標施工面に向けてバケット６を下げた場合の表示例を示す。図８の例では、相対距離（左端距離Ｇ８）は−０．０１ｍであり、右端距離Ｇ１０は０．０３ｍである。この場合、−０．０１ｍに対応するセグメントＧ２がセグメントＧ２Ａとして表示される。図８の例では、セグメントＧ２Ａは、上から５番目と６番目のセグメントＧ２である。これは、セグメントＧ２Ａにより、相対距離が第２所定範囲内であることを示すためである。相対距離（左端距離Ｇ８）は、第２所定範囲内であり、右端距離Ｇ１０は第１所定範囲内であるため、２つのセグメントＧ２Ａ、目標セグメントＧ１、バケット左端情報画像４３４の背景、及び、バケット右端情報画像４３５の背景は、いずれも、緑などの目立つ色である第２色で表示される。このとき、図８に示すように、２つのセグメントＧ２Ａと、目標セグメントＧ１と、バケット左端情報画像４３４と、バケット右端情報画像４３５と、が同一の高さに第２色で表示される。そのため、作業ガイダンス表示部４３０は、バケット６の先端左端及び先端右端が何れも適切な位置にあることを操作者にわかりやすく知らせることができる。目標施工面画像Ｇ４、Ｇ６は、それぞれバケットアイコンＧ３、Ｇ５より相対距離（−０．０１ｍ）に対応する距離だけ下方に表示される。方向アイコンＧ９としては、２つのセグメントＧ２Ａ及び第３図形が表示される。第３図形は、目標施工面を表す図形である。図８の例では、第３図形は、目標セグメントＧ１と同一形状の図形である。そして、第１図形としての目標セグメントＧ１と第３図形は、同一の高さに表示される。また、方向アイコンＧ１１として、上側のセグメントＧ２Ａ及び目標セグメントＧ１と同一形状の図形が表示される。これは、右端距離Ｇ１０が相対距離として採用された場合、位置表示画像４３１では、図８の上側のセグメントＧ２Ａ及び目標セグメントＧ１のみが所定の色で表示されることを意味する。
【０１０４】
図９の例では、相対距離（左端距離Ｇ８）は−０．０４ｍであり、右端距離Ｇ１０は０．００ｍである。この場合、−０．０４ｍに対応するセグメントＧ２がセグメントＧ２Ａとして表示される。図９の例では、セグメントＧ２Ａは、上から７番目のセグメントＧ２である。バケット６の作業部位は目標施工面より下方に位置するため、セグメントＧ２Ａは、上方向を示す。相対距離（左端距離Ｇ８）は、第１所定範囲外であるため、セグメントＧ２Ａ及びバケット左端情報画像４３４の背景が第３色で表示される。また、右端距離Ｇ１０は、第２所定範囲内であるため、バケット右端情報画像４３５の背景は第２色で表示される。目標施工面画像Ｇ４、Ｇ６は、それぞれバケットアイコンＧ３、Ｇ５より相対距離（−０．０４ｍ）に対応する距離だけ下方に表示される。この結果、図９に示すように、目標施工面画像Ｇ４、Ｇ６は、それぞれバケットアイコンＧ３、Ｇ５の一部に重畳して表示される。方向アイコンＧ９としては、セグメントＧ２Ａと同一形状の図形が表示される。また、方向アイコンＧ１１としては、図８の方向アイコンＧ９と同一形状の図形が表示される。これは、右端距離Ｇ１０が相対距離として採用されている場合、位置表示画像４３１では、図８のように２つのセグメントＧ２Ａ及び目標セグメントＧ１が表示されることを意味する。
【０１０５】
以上説明した通り、本発明の実施例によれば、相対距離が所定範囲内である場合、セグメントＧ２Ａと、目標セグメントＧ１と、第２画像としてのバケット左端情報画像４３４及びバケット右端情報画像４３５の少なくとも一方の背景と、が同一の高さに第２色で表示される。第２色で同一の高さに表示された一連の画像は、視認性が非常に高いため、操作者は、例えば周辺視野で作業ガイダンス表示部４３０を見ることにより、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離が適切な範囲にある、すなわち、バケット６の作業部位が適切な位置にあることを容易に把握することができる。
【０１０６】
また、操作者は、第２画像としてのバケット左端情報画像４３４及びバケット右端情報画像４３５の背景の色により、大体の横バケット角度Ｇ１４を容易に把握することができる。例えば、バケット左端情報画像４３４及びバケット右端情報画像４３５の背景がいずれも第２色で表示されている場合、横バケット角度Ｇ１４は十分に小さいと考えられる。一方、バケット左端情報画像４３４及びバケット右端情報画像４３５の背景の両方が第２色で表示されていない場合、横バケット角度Ｇ１４が大きいと考えられる。このように、操作者は、例えば周辺視野で作業ガイダンス表示部４３０を見ることにより、大体の横バケット角度Ｇ１４を容易に把握することができる。
【０１０７】
以上、本発明の好ましい実施例が説明された。しかしながら、本発明は、上述した実施例に制限されることはない。上述した実施例は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。また、上述の実施例を参照して説明された特徴のそれぞれは、技術的に矛盾しない限り、適宜に組み合わされてもよい。
【０１０８】
例えば、上述の実施例では、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０とは別体の制御装置として構成される。しかしながら、本発明はこの構成に限定されない。例えば、マシンガイダンス装置５０はコントローラ３０に統合されてもよい。
【０１０９】
また、上述の実施例では、出力画像Ｇｘは、キャビン１０内に設置された表示装置Ｄ３に表示されるが、キャビン１０の外部に設置された表示装置に表示されてもよい。例えば、管理センタ等の外部施設内に設置されたサーバ等の管理装置に接続されている表示装置に表示されてもよい。この場合、出力画像Ｇｘに関する情報は、ショベルに取り付けられている通信装置を介して外部に送信される。或いは、ショベルを遠隔操作するための装置に付属する表示装置に表示されてもよい。ショベルを遠隔操作するための装置は、例えば、スマートフォン、タブレットＰＣ、ノートＰＣ等を含む。
【０１１０】
また、表示装置Ｄ３は、ショベルの操作者が着用するスマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ等のウェアラブルディスプレイであってもよい。この場合、ウェアラブルディスプレイは、操作者が実際に見ている光景を撮像するためのカメラを備えていてもよい。そして、作業部位ガイダンス情報等の様々な情報を拡張現実的に表示してもよい。「拡張現実的に表示」は、ＡＲ技術を用いて情報を表示することを意味する。この場合、操作者は、ウェアラブルディスプレイを通して見る実在のバケット６の近くに仮想的に表示される作業部位ガイダンス情報を見ながら掘削作業を行うことができる。
【０１１１】
また、表示装置Ｄ３は、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ等の透過型ディスプレイであってもよい。この場合、表示装置Ｄ３は、ショベルのフロントガラスＦＧに統合されていてもよい。また、作業部位ガイダンス情報等の様々な情報を拡張現実的に表示してもよい。この場合、操作者は、フロントガラスＦＧを通して見る実在のバケット６の近くに仮想的に表示される作業部位ガイダンス情報を見ながら掘削作業を行うことができる。
【０１１２】
本願は、２０１７年３月３１日に出願した日本国特許出願２０１７−０７３２５３号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
【符号の説明】
【０１１３】
１・・・下部走行体  ２・・・旋回機構  ３・・・上部旋回体  ４・・・ブーム  ５・・・アーム  ６・・・バケット  ７・・・ブームシリンダ  ８・・・アームシリンダ  ９・・・バケットシリンダ  １０・・・キャビン  １０Ｌ・・・左ピラー  １０Ｒ・・・右ピラー  １０Ｓ・・・運転席  １１・・・エンジン  １１ａ・・・オルタネータ  １１ｂ・・・スタータ  １１ｃ・・・水温センサ  １４・・・メインポンプ  １４ａ・・・レギュレータ  １４ｂ・・・吐出圧力センサ  １４ｃ・・・油温センサ  １５・・・パイロットポンプ  １７・・・コントロールバルブ  ２６・・・操作装置  ２６Ｌ・・・左操作レバー  ２６Ｒ・・・右操作レバー  ２６Ｓ・・・スイッチ  ２６Ｓ１・・・基準設定ボタン  ２６Ｓ２・・・測量モードボタン  ２９・・・圧力センサ  ３０・・・コントローラ  ３０ａ・・・一時記憶部  ５０・・・マシンガイダンス装置  ５５・・・燃料収容部  ５５ａ・・・燃料収容量検出部  ７０・・・蓄電池  ７２・・・電装品  ７５・・・エンジン回転数調整ダイヤル  ４１１・・・時刻表示部  ４１２・・・回転数モード表示部  ４１３・・・走行モード表示部  ４１５・・・エンジン制御状態表示部  ４１６・・・尿素水残量表示部  ４１７・・・燃料残量表示部  ４１８・・・冷却水温表示部  ４１９・・・エンジン稼働時間表示部  ４２０・・・カメラ画像表示部  ４２１・・・カメラアイコン  ４２１ａ・・・ショベルアイコン  ４２１ｂ・・・方向表示アイコン  ４３０・・・作業ガイダンス表示部  ４３１・・・位置表示画像  ４３２・・・第１目標施工面表示画像  ４３３・・・第２目標施工面表示画像  ４３４・・・バケット左端情報画像  ４３５・・・バケット右端情報画像  ４３６・・・側面視数値情報画像  ４３７・・・正面視数値情報画像  ４３８・・・アタッチメント画像  ４３９・・・距離表示形式画像  ４４０・・・目標設定画像  ５０１・・・傾斜角算出部  ５０２・・・高さ算出部  ５０３・・・距離算出部  ５０４・・・目標設定部  Ｄ１・・・入力装置  Ｄ２・・・音声出力装置  Ｄ３・・・表示装置  Ｄ３ａ・・・変換処理部  Ｄ４・・・記憶装置  Ｄ５・・・ゲートロックレバー  Ｄ６・・・ゲートロック弁  Ｄ７・・・エンジンコントローラユニット  ＦＧ・・・フロントガラス  Ｇ１・・・目標セグメント  Ｇ２、Ｇ２Ａ・・・セグメント  Ｇ３・・・バケットアイコン  Ｇ４・・・目標施工面画像  Ｇ５・・・バケットアイコン  Ｇ６・・・目標施工面画像  Ｇ７・・・作業部位画像  Ｇ８・・・左端距離  Ｇ９・・・方向アイコン  Ｇ１０・・・右端距離  Ｇ１１・・・方向アイコン  Ｇ１２・・・縦バケット角度  Ｇ１３・・・縦バケットアイコン  Ｇ１４・・・横バケット角度  Ｇ１５・・・横バケットアイコン  Ｇｘ・・・出力画像  Ｓ１・・・ブーム角度センサ  Ｓ２・・・アーム角度センサ  Ｓ３・・・バケット角度センサ  Ｓ４・・・機体傾斜センサ  Ｓ５・・・旋回角速度センサ  Ｓ６・・・カメラ
【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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【国際調査報告】
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