(57)【要約】  ブーム（６）は、車本（１）に取り付けられている。ブームピン（１３）は、ブーム（６）を車本（１）に揺動可能に支持している。車本（１）には貫通孔（３ｂａ）が設けられている。貫通孔（３ｂａ）は、ブームピン（１３）の位置を知ることのできる部材（たとえばブームピン（１３）またはブーム角度検出部（１６））を油圧ショベル（１００）の側方から貫通孔（３ｂａ）を通して観測できるように設けられている。
2019012651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ショベルであって、
車両本体と、
前記車両本体に取り付けられたブームと、
前記ブームを前記車両本体に揺動可能に支持するブームピンとを備え、
前記車両本体には貫通孔が設けられており、
前記貫通孔は、前記ブームピンの位置を取得するためのブーム位置取得部位を、前記油圧ショベルの側方から前記貫通孔を通して観測できるように設けられている、油圧ショベル。
【請求項２】
前記ブームピンの端面の側方に配置されたブーム角度検出部をさらに備え、
前記ブーム角度検出部は前記ブーム位置取得部位を有する、請求項１に記載の油圧ショベル。
【請求項３】
前記ブームピンは前記ブーム位置取得部位を有する、請求項１に記載の油圧ショベル。
【請求項４】
前記貫通孔の径は、前記ブームピンの最大径よりも小さい、請求項１に記載の油圧ショベル。
【請求項５】
運転室をさらに備え、
前記貫通孔は、前記ブームを基準として前記運転室とは反対側に位置する、請求項１に記載の油圧ショベル。
【請求項６】
前記貫通孔は、前記ブームピンの軸線の延長線上に位置している、請求項１に記載の油圧ショベル。
【請求項７】
前記車両本体は、前記ブームの側方であって前記ブームを基準として前記貫通孔と同じ側に配置された、開閉可能なカバーを有し、
前記貫通孔は、前記カバーを閉じた状態で前記ブーム位置取得部位を観測できるように構成されている、請求項１に記載の油圧ショベル。
【請求項８】
車両本体と、前記車両本体に取り付けられたブームと前記ブームの先端に取り付けられたアームと前記アームの先端に取り付けられた作業具とを有する作業機と、前記ブームを前記車両本体に揺動可能に支持するブームピンと、少なくとも前記ブームピンの位置を含む複数のパラメータに基づいて前記作業具に含まれる作業点の現在位置を演算するためのコントローラと、を備えた油圧ショベルにおいて前記パラメータを較正する方法であって、
前記車両本体の側面に設けられた貫通孔を通じて前記油圧ショベルの側方から、前記ブームピンの位置を取得するためのブーム位置取得部位を観測することにより取得された前記ブームピンの位置に基づいて前記パラメータを較正する、油圧ショベルの較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルおよび油圧ショベルの較正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業機の作業点の現在位置を検出する位置検出装置を備える油圧ショベルが知られている。たとえば、特開２００２−１８１５３８号公報（特許文献１）に開示されている油圧ショベルでは、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）アンテナからの位置情報に基づいて、バケットの刃先の位置座標が演算される。具体的には、ＧＰＳアンテナとブームピンとの位置関係、ブームとアームとバケットとのそれぞれの長さ、ブームとアームとバケットとのそれぞれの方向角などのパラメータに基づいて、バケットの刃先の位置座標が演算される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８１５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
演算されたバケットの刃先の位置座標の精度は、上述したパラメータの精度の影響を受ける。これらのパラメータは、設計値に対して誤差を有することが通常である。このため、油圧ショベルの位置検出装置の初期設定時には、パラメータを外部計測装置によって計測し、その計測されたパラメータに基づいて、演算されたバケット刃先の位置座標を較正する必要がある。【０００５】
上記較正を行なうには、外部計測装置によってブームピンとアンテナとの位置関係を知る必要がある。ブームピンの位置を知るためには、外部計測装置にてブームピンを観測する必要がある。しかしながらブームピンを観測するために車両本体のカバーを開ける必要があり、較正作業が煩雑になる。またブームピンが見えるようにカバーを開く必要があるため、油圧ショベルの車体強度が低くなる。【０００６】
本開示の目的は、外部計測装置にてブームピンを観測する際に車両本体のカバーを開ける必要がない油圧ショベルおよび油圧ショベルの較正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示における油圧ショベルは、車両本体と、ブームと、ブームピンとを備えている。ブームは、車両本体に取り付けられている。ブームピンは、ブームを車両本体に揺動可能に支持している。車両本体には貫通孔が設けられている。貫通孔は、ブームピンの位置を取得するためのブーム位置取得部位を油圧ショベルの側方から貫通孔を通して観測できるように設けられている。【０００８】
本開示における油圧ショベルの較正方法は、車両本体と、車両本体に取り付けられたブームとブームの先端に取り付けられたアームとアームの先端に取り付けられた作業具とを有する作業機と、ブームを車両本体に揺動可能に支持するブームピンと、少なくともブームピンの位置を含む複数のパラメータに基づいて作業具に含まれる作業点の現在位置を演算するためのコントローラと、を備えた油圧ショベルにおいて上記パラメータを較正する方法である。上記油圧ショベルの較正方法においては、車両本体の側面に設けられた貫通孔を通じて油圧ショベルの側方から、ブームピンの位置を取得するためのブーム位置取得部位を観測することにより取得されたブームピンの位置に基づいて上記パラメータが較正される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、貫通孔を通じてブームピンの位置を観測することができるため、較正作業時にブームピンを観測するために車両本体のカバーなどを開ける必要はない。よって較正作業は簡易になるとともに、車両本体の強度を高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態に係る油圧ショベルの構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルの一部を拡大して示す斜視図である。
【図３】図２の矢印方向から見た油圧ショベルの構成を示す側面図である。
【図４】図１に示す油圧ショベルの一部を破断して示す正面図である。
【図５】油圧ショベルの構成を模式的に示す側面図（Ａ）、背面図（Ｂ）、平面図（Ｃ）である。
【図６】油圧ショベルが備える制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】設計地形の構成の一例を示す図である。
【図８】本開示の一実施形態に係る油圧ショベルの案内画面の一例を示す図である。
【図９】パラメータのリストを示す図である。
【図１０】ブームの側面図である。
【図１１】アームの側面図である。
【図１２】バケットおよびアームの側面図である。
【図１３】バケットの側面図である。
【図１４】シリンダの長さを示すパラメータの演算方法を示す図である。
【図１５】オペレータが較正時に行う作業手順を示すフローチャートである。
【図１６】外部計測装置の設置位置を示す図である。
【図１７】作業機の５つの姿勢での刃先の位置を示す側面図である。
【図１８】第１〜第５位置の各位置におけるシリンダのストローク長さを示す表である。
【図１９】旋回角の異なる３つの刃先の位置を示す平面図である。
【図２０】較正装置の較正に係わる処理機能を示す機能ブロック図である。
【図２１】座標変換情報の演算方法を示す図である。
【図２２】座標変換情報の演算方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本開示の一実施形態に係る油圧ショベルの構成および較正方法について説明する。
【００１２】
（油圧ショベルの構成）
まず本実施形態に係る油圧ショベルの構成について図１〜図５を用いて説明する。
【００１３】
図１は、較正装置による較正が実施される油圧ショベル１００の斜視図である。油圧ショベル１００は、車体（車両本体）１と、作業機２とを有する。車体１は、旋回体３と、運転室４と、走行体５とを有する。旋回体３は、走行体５に旋回可能に取り付けられている。旋回体３は、油圧ポンプ３７（図６参照）、図示しないエンジンなどの装置を収容している。運転室４は旋回体３の前部に載置されている。運転室４内には、後述する表示入力装置３８および操作装置２５が配置される（図６参照）。走行体５は履帯５ａ、５ｂを有しており、履帯５ａ、５ｂが回転することにより油圧ショベル１００が走行する。
【００１４】
作業機２は、車体１の前部に取り付けられている。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。
【００１５】
ブーム６の基端部は、ブームピン１３を介して車体１の前部に揺動可能に取り付けられている。ブームピン１３は、ブーム６の旋回体３に対する揺動中心に相当する。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。アームピン１４は、アーム７のブーム６に対する揺動中心に相当する。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。バケットピン１５は、バケット８のアーム７に対する揺動中心に相当する。
【００１６】
ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２の各々は、油圧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の基端部は、ブームシリンダフートピン１０ａを介して旋回体３に揺動可能に取り付けられている。ブームシリンダ１０の先端部は、ブームシリンダトップピン１０ｂを介してブーム６に揺動可能に取り付けられている。ブームシリンダ１０は、油圧によって伸縮することによって、ブーム６を駆動する。
【００１７】
アームシリンダ１１の基端部は、アームシリンダフートピン１１ａを介してブーム６に揺動可能に取り付けられている。アームシリンダ１１の先端部は、アームシリンダトップピン１１ｂを介してアーム７に揺動可能に取り付けられている。アームシリンダ１１は、油圧によって伸縮することによって、アーム７を駆動する。
【００１８】
バケットシリンダ１２の基端部は、バケットシリンダフートピン１２ａを介してアーム７に揺動可能に取り付けられている。バケットシリンダ１２の先端部は、バケットシリンダトップピン１２ｂを介して第１リンク部材４７の一端および第２リンク部材４８の一端に揺動可能に取り付けられている。
【００１９】
第１リンク部材４７の他端は、第１リンクピン４７ａを介してアーム７の先端部に揺動可能に取り付けられている。第２リンク部材４８の他端は、第２リンクピン４８ａを介してバケット８に揺動可能に取り付けられている。バケットシリンダ１２は、油圧によって伸縮することによって、バケット８を駆動する。
【００２０】
車体１には、ＲＴＫ−ＧＮＳＳ（Real  Time  Kinematic-Global  Navigation  Satellite  Systems）用の２つのアンテナ２１、２２が取り付けられている。アンテナ２１はたとえば運転室４に取り付けられ、アンテナ２２はたとえば旋回体３に取り付けられていてもよい。
【００２１】
アンテナ２１、２２は、車幅方向に沿って一定距離だけ互いに離間して配置されている。アンテナ２１（以下、「基準アンテナ２１」と呼ぶ）は、車体１の現在位置を検出するためのアンテナである。アンテナ２２（以下、「方向アンテナ２２」と呼ぶ）は、車体１（具体的には旋回体３）の向きを検出するためのアンテナである。なお、アンテナ２１、２２は、ＧＰＳ用のアンテナであってもよい。
【００２２】
旋回体３は、外装パネルとして、土砂カバー３ａ（カバー）と、板金パネル３ｂと、エンジンフード３ｃとを有している。土砂カバー３ａおよびエンジンフード３ｃの各々は、たとえば樹脂よりなっており、開閉可能に設けられている。板金パネル３ｂは、たとえば金属よりなっており、旋回体３に対して移動不能に固定されている。
【００２３】
この旋回体３には、貫通孔３ｂａが設けられている。貫通孔３ｂａは、たとえば板金パネル３ｂに設けられている。貫通孔３ｂａは、キャップ９１（図４）で塞がれている。キャップ９１は、旋回体３の板金パネル３ｂに取り付けられており、旋回体３の板金パネル３ｂから取り外し可能である。キャップ９１が旋回体３の板金パネル３ｂから取り外された場合、貫通孔３ｂａは、油圧ショベル１００の外部に対して開口する。
【００２４】
この貫通孔３ｂａは、油圧ショベル１００の側方から貫通孔３ｂａを通して、ブームピン１３の位置を知ることのできる部材を観測できるように構成されている。図１に示す構成においては、ブームピン１３の位置を知ることのできる部材は、たとえばブームピン１３自身である。具体的には貫通孔３ｂａは、油圧ショベル１００の側方から貫通孔３ｂａを通して、ブームピン１３の端面に示された、ブームピン１３の軸中心を示すマークを観測できるように構成されている。
【００２５】
また図２に示されるように、ブームピン１３の位置を知ることのできる部材は、ブーム角度検出部１６であってもよい。ブーム角度検出部１６は、ブームピン１３の端面１３ａａの側方に配置されている。このブーム角度検出部１６は、たとえばブーム６の揺動角度を検出するためのエンコーダである。
【００２６】
ブーム角度検出部１６は、本体部１６ａと、連結部１６ｂとを有している。本体部１６ａは車体１に固定されている。本体部１６ａは、たとえば連結部１６ｂの回転角度を検出するポテンショメータを有している。連結部１６ｂはブームピン１３の軸を中心に回転可能であり、ブーム６に連結されている。
【００２７】
連結部１６ｂは、ブーム６の揺動と連動してブームピン１３の軸を中心に回動する。連結部１６ｂが回動した角度によって、本体部１６ａにおけるポテンショメータの抵抗値が変動する。その抵抗値に基づいてブーム６の揺動角度が検出される。
【００２８】
ブーム角度検出部１６が上記のように配置されている場合、図３に示されるように、貫通孔３ｂａは、油圧ショベル１００の側方から貫通孔３ｂａを通してブーム角度検出部１６の表面を観測できるように構成されている。具体的には貫通孔３ｂａは、油圧ショベル１００の側方から貫通孔３ｂａを通して、ブーム角度検出部１６の表面に示された、ブームピン１３の軸中心を示すマークを観測できるように構成されている。
【００２９】
貫通孔３ｂａは、ブームピン１３の軸中心の延長線上に配置されていてもよい。ただし油圧ショベル１００の側方から貫通孔３ｂａを通してブームピン１３の端面またはブーム角度検出部１６の表面を観測できるのであれば、貫通孔３ｂａは、ブームピン１３の軸中心の延長線上に配置されていなくてもよい。
【００３０】
図４に示されるように、ブームピン１３は、軸部１３ａと、フランジ部１３ｂとを有していてもよい。軸部１３ａとフランジ部１３ｂとは一体的に構成されている。この場合、貫通孔３ｂａは、油圧ショベル１００の側方から貫通孔３ｂａを通してフランジ部１３ｂのたとえば円形の端面を観測できるように構成されていてもよい。
【００３１】
フランジ部１３ｂは、軸部１３ａの端部に位置している。フランジ部１３ｂの外径ＤＣは、軸部１３ａの外径ＤＢよりも大きい。貫通孔３ｂａの開口径ＤＡは、軸部１３ａの外径ＤＢよりも大きく、かつフランジ部１３ｂの外径ＤＣよりも小さい。貫通孔３ｂａの開口径ＤＡは、ブームピン１３の最大径ＤＣよりも小さい。
【００３２】
土砂カバー３ａは、たとえば後端を回転中心として前端が上下に回動することにより開閉可能である。図４において実線で示された土砂カバー３ａは閉じた状態にある。また破線で示された土砂カバー３ａは開いた状態にあり、土砂カバー３ａの前端が上方に立ち上がった状態にある。
【００３３】
このように土砂カバー３ａが閉じた状態または開いた状態のいずれの状態にあっても、貫通孔３ｂａを通してブームピン１３の端面またはブーム角度検出部１６の表面を観測できるように貫通孔３ｂａは構成されている。
【００３４】
土砂カバー３ａは、ブーム６の側方であって、ブーム６を基準として貫通孔３ｂａと同じ側の側方に配置されている。具体的には、土砂カバー３ａおよび貫通孔３ｂａの双方は、ブーム６のたとえば右側に配置されている。
【００３５】
また土砂カバー３ａおよび貫通孔３ｂａの双方は、ブーム６を基準として運転室４と反対側の側方に配置されている。具体的には、土砂カバー３ａおよび貫通孔３ｂａの双方はブーム６のたとえば右側に配置されており、運転室４はブーム６のたとえば左側に配置されている。
【００３６】
なお、ブーム６は、レボフレームから立設した１対のブラケット（ブーム取付部）３ｄにブームピン１３を介して揺動可能に取り付けられている。
【００３７】
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のそれぞれは、油圧ショベル１００の構成を模式的に示す側面図、背面図、平面図である。図５（Ａ）に示されるように、ブーム６の長さ（ブームピン１３とアームピン１４との間の長さ）はＬ１である。アーム７の長さ（アームピン１４とバケットピン１５との間の長さ）はＬ２である。バケット８の長さ（バケットピン１５とバケット８の刃先Ｐとの間の長さ）はＬ３である。バケット８の刃先Ｐとは、バケット８の刃先の幅方向における中点Ｐを意味する。
【００３８】
（油圧ショベルの制御系）
次に、本実施形態に係る油圧ショベルの制御系について図５〜図７を用いて説明する。
【００３９】
図６は、油圧ショベル１００が備える制御系の構成を示すブロック図である。油圧ショベル１００は、ブーム角度検出部１６と、アーム角度検出部１７と、バケット角度検出部１８とを有している。ブーム角度検出部１６、アーム角度検出部１７およびバケット角度検出部１８は、それぞれブーム６、アーム７、バケット８に設けられている。角度検出部１６〜１８の各々は、たとえばポテンショメータであってもよく、またストロークセンサであってもよい。
【００４０】
図５（Ａ）に示されるように、ブーム角度検出部１６は、車体１に対するブーム６の揺動角αを間接的に検出する。アーム角度検出部１７は、ブーム６に対するアーム７の揺動角βを間接的に検出する。バケット角度検出部１８は、アーム７に対するバケット８の揺動角γを間接的に検出する。揺動角α、β、γの演算方法については後に詳細に説明する。
【００４１】
図５（Ａ）に示されるように、車体１は、位置検出部１９を有している。位置検出部１９は、油圧ショベル１００の車体１の現在位置を検出する。位置検出部１９は、２つのアンテナ２１、２２と、３次元位置センサ２３とを有する。
【００４２】
アンテナ２１、２２の各々で受信された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、アンテナ２１、２２のグローバル座標系における現在位置を検出する。
【００４３】
なお、グローバル座標系は、ＧＮＳＳによって計測される座標系であり、地球に固定された原点を基準とした座標系である。これに対して、後述する車体座標系は、車体１（具体的には旋回体３）に固定された原点を基準とする座標系である。
【００４４】
位置検出部１９は、基準アンテナ２１と方向アンテナ２２との位置によって、後述する車体座標系のｘ軸のグローバル座標系での方向角を検出する。
【００４５】
図６に示されるように、車体１は、ロール角センサ２４と、ピッチ角センサ２９とを有する。ロール角センサ２４は、図５（Ｂ）に示されるように、重力方向（鉛直線）に対する車体１の幅方向の傾斜角θ１（以下、「ロール角θ１」と呼ぶ）を検出する。ピッチ角センサ２９は、図５（Ａ）に示されるように、重力方向に対する車体１の前後方向の傾斜角θ２（以下、「ピッチ角θ２」と呼ぶ）を検出する。
【００４６】
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、車幅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８の幅方向と車幅方向とが一致しないことがあり得る。
【００４７】
図６に示されるように、油圧ショベル１００は、操作装置２５と、作業機コントローラ２６と、作業機制御装置２７と、油圧ポンプ３７とを有する。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、旋回操作部材５１と、旋回操作検出部５２とを有する。
【００４８】
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、たとえば操作レバーである。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コントローラ２６へ送る。
【００４９】
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、たとえば操作レバーである。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コントローラ２６へ送る。
【００５０】
旋回操作部材５１は、オペレータが旋回体３の旋回を操作するための部材であり、たとえば操作レバーである。旋回操作検出部５２は、旋回操作部材５１の操作内容を検出して、検出信号として作業機コントローラ２６へ送る。
【００５１】
作業機コントローラ２６は、記憶部３５と、演算部３６とを有している。記憶部３５は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）などを有している。演算部３６はＣＰＵ（Central  Processing  Unit）などを有している。作業機コントローラ２６は、主として作業機２の動作および旋回体３の旋回の制御を行う。作業機コントローラ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。
【００５２】
作業機制御装置２７は、比例制御弁などの油圧制御機器を有している。作業機制御装置２７は、作業機コントローラ２６からの制御信号に基づいて、油圧ポンプ３７から油圧シリンダ１０〜１２に供給される作動油の流量を制御する。油圧シリンダ１０〜１２は、作業機制御装置２７から供給された作動油に応じて駆動される。これにより、作業機２が動作する。
【００５３】
作業機コントローラ２６は、旋回操作部材５１の操作に応じて旋回体３を旋回させるための制御信号を生成して、旋回モータ４９に出力する。これにより、旋回モータ４９が駆動され、旋回体３が旋回する。
【００５４】
油圧ショベル１００は、表示システム２８を有する。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、表示入力装置３８と、表示コントローラ３９とを有する。
【００５５】
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）などの表示部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。オペレータは、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。
【００５６】
表示コントローラ３９は、表示システム２８の各種の機能を実行する。表示コントローラ３９と作業機コントローラ２６とは、無線あるいは有線の通信手段により互いに通信可能となっている。表示コントローラ３９は、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶部４３と、ＣＰＵなどの演算部４４とを有している。演算部４４は、記憶部４３に記憶されている各種のデータと、位置検出部１９の検出結果とに基づいて、案内画面を表示するための各種の演算を実行する。
【００５７】
表示コントローラ３９の記憶部４３には、設計地形データが予め作成されて記憶されている。設計地形データは、３次元の設計地形の形状およ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。表示コントローラ３９は、設計地形データや上述した各種のセンサからの検出結果などのデータに基づいて、案内画面を表示入力装置３８に表示させる。具体的には、図７に示されるように、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７では複数の設計面のうちの一部のみに符号４５が付されており、他の設計面の符号は省略されている。オペレータは、これらの設計面４５のうちの１つ、または、複数の設計面４５を目標面７０として選択する。表示コントローラ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。
【００５８】
表示コントローラ３９の演算部４４は、位置検出部１９の検出結果と、記憶部４３に記憶されている複数のパラメータとに基づいて、バケット８の刃先Ｐの現在位置を演算する。この演算部４４は、第１現在位置演算部４４ａと、第２現在位置演算部４４ｂとを有する。第１現在位置演算部４４ａは、後述する作業機パラメータに基づいて、バケット８の刃先Ｐの車体座標系における現在位置を演算する。第２現在位置演算部４４ｂは、後述するアンテナパラメータと、位置検出部１９が検出したアンテナ２１、２２のグローバル座標系における現在位置と、第１現在位置演算部４４ａが演算したバケット８の刃先Ｐの車体座標系における現在位置とから、バケット８の刃先Ｐのグローバル座標系における現在位置を演算する。
【００５９】
較正装置６０は、上述した揺動角α、β、γの演算と、バケット８の刃先Ｐ位置の演算とをするために必要なパラメータを較正する装置である。較正装置６０は、油圧ショベル１００および外部計測装置６２と共に、上述したパラメータを較正するための較正システムを構成する。
【００６０】
外部計測装置６２は、バケット８の刃先Ｐの位置を計測する装置であり、たとえば、トータルステーションである。較正装置６０は、有線または無線によって外部計測装置６２とデータ通信を行うことができる。また、較正装置６０は、有線または無線によって表示コントローラ３９とデータ通信を行うことができる。較正装置６０は、外部計測装置６２によって計測された情報に基づいて図９に示されるパラメータの較正を行う。パラメータの較正は、たとえば、油圧ショベル１００の出荷時やメンテナンス後の初期設定において実行される。
【００６１】
較正装置６０は、入力部６３と、表示部６４と、演算部６５（コントローラ）とを有する。入力部６３は、後述する第１作業点位置情報、第２作業点位置情報、アンテナ位置情報、バケット情報が入力される部分である。入力部６３は、オペレータがそれらの情報を手入力するための構成を備えており、たとえば複数のキーを有する。入力部６３は、数値の入力が可能であればタッチパネル式のものであってもよい。表示部６４は、たとえばＬＣＤであり、較正を行うための操作画面が表示される部分である。演算部６５は、入力部６３を介して入力された情報に基づいて、パラメータを較正する処理を実行する。
【００６２】
（油圧ショベルにおける案内画面）
次に、本実施形態に係る油圧ショベルの案内画面について図８を用いて説明する。
【００６３】
図８は、本開示の一実施形態に係る油圧ショベルの案内画面を示す図である。図８に示されるように、案内画面５３は、目標面７０とバケット８の刃先Ｐとの位置関係を示す。案内画面５３は、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。
【００６４】
案内画面５３は、平面図７３ａと、側面図７３ｂとを含む。平面図７３ａは、作業エリアの設計地形と油圧ショベル１００の現在位置とを示す。側面図７３ｂは、目標面７０と油圧ショベル１００との位置関係を示す。
【００６５】
案内画面５３の平面図７３ａは、複数の三角形ポリゴンによって平面視による設計地形を表現している。より具体的には、平面図７３ａは、油圧ショベル１００の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、平面図７３ａは、油圧ショベル１００の真上から見た図であり、油圧ショベル１００が傾いたときには設計面４５が傾くことになる。また、複数の設計面４５から選択された目標面７０は、他の設計面４５と異なる色で表示される。なお、図８では、油圧ショベル１００の現在位置が平面視による油圧ショベルのアイコン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。
【００６６】
また平面図７３ａ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、正対コンパス７３として表示される。正対コンパス７３は、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。オペレータは、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。
【００６７】
案内画面５３の側面図７３ｂは、目標面７０とバケット８の刃先Ｐ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Ｐとの間の距離を示す距離情報８８とを含む。具体的には、側面図７３ｂは、設計面線８１と、目標面線８２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８１は、目標面７０以外の設計面４５の断面を示す。目標面線８２は目標面７０の断面を示す。設計面線８１と目標面線８２とは、図７に示されるように、バケット８の刃先Ｐの幅方向における中点Ｐ（以下、単に「バケット８の刃先Ｐ」と呼ぶ）の現在位置を通る平面７７と設計面４５との交線８０を演算することにより求められる。バケット８の刃先Ｐの現在位置を演算する方法については後に詳細に説明する。
【００６８】
以上のように、案内画面５３では、設計面線８１と、目標面線８２と、バケット８を含む油圧ショベル１００との相対位置関係が画像によって表示される。オペレータは、目標面線８２に沿ってバケット８の刃先Ｐ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。
【００６９】
（刃先Ｐの現在位置の演算方法）
次に、上述したバケット８の刃先Ｐの現在位置の演算方法について図５、図６および図９を用いて説明する。
【００７０】
図９は、記憶部４３に記憶されているパラメータのリストを示す。図９に示されるように、パラメータは、作業機パラメータと、アンテナパラメータとを含む。作業機パラメータは、ブーム６、アーム７およびバケット８の各々の寸法と、揺動角とを示す複数のパラメータを含む。アンテナパラメータは、アンテナ２１、２２の各々とブーム６との位置関係を示す複数のパラメータを含む。
【００７１】
バケット８の刃先Ｐの現在位置の演算において、まず図５に示されるように、ブームピン１３の軸と後述する作業機２の動作平面との交点を原点とする車体座標系ｘ−ｙ−ｚを設定する。なお、以下の説明においてブームピン１３の位置は、ブームピン１３の車幅方向における中点の位置を意味するものとする。また角度検出部１６〜１８（図６）の検出結果から、上述したブーム６、アーム７、バケット８の現在の揺動角α、β、γ（図５（Ａ））が演算される。揺動角α、β、γの演算方法については後述する。車体座標系でのバケット８の刃先Ｐの座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、ブーム６、アーム７、バケット８の揺動角α、β、γと、ブーム６、アーム７、バケット８の長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３とを用いて、以下の数１式により演算される。
【００７２】
【数１】
2019012651.tif 000003
【００７３】
また、数１式から求められた車体座標系でのバケット８の刃先Ｐの座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、以下の数２式により、グローバル座標系での座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に変換される。
【００７４】
【数２】
2019012651.tif 000004
【００７５】
ただし、ω、φ、κは以下の数３式のように表される。
【００７６】
【数３】
2019012651.tif 000005
【００７７】
ここで、上述したとおり、θ１はロール角である。θ２はピッチ角である。また、θ３は、Ｙａｗ角であり、上述した車体座標系のｘ軸のグローバル座標系での方向角である。したがって、Ｙａｗ角θ３は、位置検出部１９によって検出された基準アンテナ２１と方向アンテナ２２との位置に基づいて演算される。（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、車体座標系における原点のグローバル座標系での座標である。
【００７８】
上述したアンテナパラメータは、アンテナ２１、２２と車体座標系における原点との位置関係（アンテナ２１、２２とブームピン１３の車幅方向における中点との位置関係）を示す。具体的には、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示されるように、アンテナパラメータは、ブームピン１３と基準アンテナ２１との間の車体座標系のｘ軸方向の距離Lbbxと、ブームピン１３と基準アンテナ２１との間の車体座標系のｙ軸方向の距離Lbbyと、ブームピン１３と基準アンテナ２１との間の車体座標系のｚ軸方向の距離Lbbzとを含む。
【００７９】
またアンテナパラメータは、ブームピン１３と方向アンテナ２２との間の車体座標系のｘ軸方向の距離Lbdxと、ブームピン１３と方向アンテナ２２との間の車体座標系のｙ軸方向の距離Lbdyと、ブームピン１３と方向アンテナ２２との間の車体座標系のｚ軸方向の距離Lbdzとを含む。
【００８０】
（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、アンテナ２１、２２が検出したグローバル座標系におけるアンテナ２１、２２の座標と、アンテナパラメータとに基づいて演算される。
【００８１】
以上のようにしてバケット８の刃先Ｐのグローバル座標系における現在位置（座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ））が演算により求められる。
【００８２】
図７に示されるように、表示コントローラ３９は、上記のように演算したバケット８の刃先Ｐ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、３次元設計地形とバケット８の刃先Ｐを通る平面７７との交線８０を演算する。そして、表示コントローラ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８２（図８）として演算する。また表示コントローラ３９は、この交線８０のうち目標面線８２以外の部分を設計面線８１（図８）として演算する。
【００８３】
（揺動角α、β、γの演算方法）
次に、角度検出部１６〜１８の各々の検出結果から、ブーム６、アーム７、バケット８の現在の揺動角α、β、γを演算する方法について図１０〜図１４を用いて説明する。
【００８４】
図１０は、ブーム６の側面図である。ブーム６の揺動角αは、図１０に示されている作業機パラメータを用いて、以下の数４式によって表される。
【００８５】
【数４】
2019012651.tif 000006
【００８６】
図１０に示されるように、Lboom2_xは、ブームシリンダフートピン１０ａとブームピン１３との間の車体１の水平方向（車体座標系のｘ軸方向に相当する）の距離である。Lboom2_zは、ブームシリンダフートピン１０ａとブームピン１３との間の車体１の鉛直方向（車体座標系のｚ軸方向に相当する）の距離である。Lboom1は、ブームシリンダトップピン１０ｂとブームピン１３との間の距離である。Lboom2は、ブームシリンダフートピン１０ａとブームピン１３との間の距離である。boom_cylは、ブームシリンダフートピン１０ａとブームシリンダトップピン１０ｂとの間の距離である。
【００８７】
側面視においてブームピン１３とアームピン１４とを結ぶ方向をxboom軸とし、xboom軸に垂直な方向をzboom軸とする。Lboom1_xは、ブームシリンダトップピン１０ｂとブームピン１３との間のxboom軸方向の距離である。Lboom1_zは、ブームシリンダトップピン１０ｂとブームピン１３との間のzboom軸方向の距離である。
【００８８】
図１１は、アーム７の側面図である。アーム７の揺動角βは、図１０および図１１に示されている作業機パラメータを用いて、以下の数５式によって表される。
【００８９】
【数５】
2019012651.tif 000007
【００９０】
図１０に示されるように、Lboom3_xは、アームシリンダフートピン１１ａとアームピン１４との間のxboom軸方向の距離である。Lboom3_zは、アームシリンダフートピン１１ａとアームピン１４との間のzboom軸方向の距離である。Lboom3は、アームシリンダフートピン１１ａとアームピン１４との間の距離である。arm_cylは、アームシリンダフートピン１１ａとアームシリンダトップピン１１ｂとの間の距離である。
【００９１】
図１１に示されるように、側面視においてアームシリンダトップピン１１ｂとバケットピン１５とを結ぶ方向をxarm2軸とし、xarm2軸に垂直な方向をzarm2軸とする。また、側面視においてアームピン１４とバケットピン１５とを結ぶ方向をxarm1軸とする。
【００９２】
Larm2は、アームシリンダトップピン１１ｂとアームピン１４との間の距離である。Larm2_xは、アームシリンダトップピン１１ｂとアームピン１４との間のxarm2軸方向の距離である。Larm2_zは、アームシリンダトップピン１１ｂとアームピン１４との間のzarm2軸方向の距離である。
【００９３】
Larm1_xは、アームピン１４とバケットピン１５との間のxarm2軸方向の距離である。Larm1_zは、アームピン１４とバケットピン１５との間のzarm2軸方向の距離である。アーム７の揺動角βは、xboom軸とxarm1軸との間のなす角である。
【００９４】
図１２は、バケット８およびアーム７の側面図である。図１３は、バケット８の側面図である。バケット８の揺動角γは、図１１〜図１３に示されている作業機パラメータを用いて、以下の数６式によって表される。
【００９５】
【数６】
2019012651.tif 000008
【００９６】
図１１に示されるように、Larm3_z2は、第１リンクピン４７ａとバケットピン１５との間のzarm2軸方向の距離である。Larm3_x2は、第１リンクピン４７ａとバケットピン１５との間のxarm2軸方向の距離である。
【００９７】
図１２に示されるように、Ltmpは、バケットシリンダトップピン１２ｂとバケットピン１５との間の距離である。Larm4は、第１リンクピン４７ａとバケットピン１５との間の距離である。Lbucket1は、バケットシリンダトップピン１２ｂと第１リンクピン４７ａとの間の距離である。Lbucket2は、バケットシリンダトップピン１２ｂと第２リンクピン４８ａとの間の距離である。Lbucket3は、バケットピン１５と第２リンクピン４８ａとの間の距離である。バケット８の揺動角γは、xbucket軸とxarm1軸との間のなす角である。
【００９８】
図１３に示されるように、側面視においてバケットピン１５とバケット８の刃先Ｐとを結ぶ方向をxbucket軸とし、xbucket軸に垂直な方向をzbucket軸とする。Lbucket4_xは、バケットピン１５と第２リンクピン４８ａとの間のxbucket軸方向の距離である。Lbucket4_zは、バケットピン１５と第２リンクピン４８ａとの間のzbucket軸方向の距離である。
【００９９】
なお、上述したLtmpは以下の数７式によって表される。
【０１００】
【数７】
2019012651.tif 000009
【０１０１】
図１１に示されるように、Larm3は、バケットシリンダフートピン１２ａと第１リンクピン４７ａとの間の距離である。Larm3_x1は、バケットシリンダフートピン１２ａとバケットピン１５との間のxarm2軸方向の距離である。Larm3_z1は、バケットシリンダフートピン１２ａとバケットピン１５との間のzarm2軸方向の距離である。
【０１０２】
また、上述したboom_cylは、図１４に示されるように、ブーム角度検出部１６が検出したブームシリンダ１０のストローク長bssにブームシリンダオフセットboftを加えた値である。同様に、arm_cylは、アーム角度検出部１７が検出したアームシリンダ１１のストローク長assにアームシリンダオフセットaoftを加えた値である。同様に、bucket_cylは、バケット角度検出部１８が検出したバケットシリンダ１２のストローク長bkssにバケットシリンダ１２の最小距離を含んだバケットシリンダオフセットbkoftを加えた値である。
【０１０３】
以上のようにして角度検出部１６〜１８の各々の検出結果から、ブーム６、アーム７、バケット８の現在の揺動角α、β、γが演算により求められる。
【０１０４】
（オペレータによる較正作業）
次に、本実施形態に係る油圧ショベルにおけるオペレータによる較正作業について図２、図４、図１５〜図１９を用いて説明する。
【０１０５】
図１５は、オペレータが較正時に行う作業手順を示すフローチャートである。図１５に示されるように、まずステップＳ１において、オペレータは、キャップ９１を旋回体３の板金パネル３ｂから取り外し、貫通孔３ｂａを油圧ショベル１００の外部に向けて開口させる（図４）。そして、オペレータは、外部計測装置６２を設置する。このとき、オペレータは、図１６に示されるように、ブームピン１３の真後ろに所定の距離Ｄｘと真横に所定の距離Ｄｙとを隔てて外部計測装置６２を設置する。また、ステップＳ２において、オペレータは、外部計測装置６２を用いてブームピン１３の端面（側面）における中心位置を測定する。
【０１０６】
このとき、図１〜図４に示されるように、オペレータは、外部計測装置６２を用いて、油圧ショベル１００の側方から貫通孔３ｂａを通してブームピン１３の端面（またはブーム角度検出部１６の表面）を観測することにより、ブームピン１３の端面における中心位置を測定する。具体的にはオペレータは、油圧ショベル１００の側方から貫通孔３ｂａを通して、ブームピン１３の端面（またはブーム角度検出部１６の表面）に示された、ブームピン１３の軸中心を示すマークを観測することにより、ブームピン１３の端面における中心位置を測定する。
【０１０７】
ステップＳ３において、オペレータは、外部計測装置６２を用いて作業機２の５つの姿勢での刃先Ｐの位置を測定する。ここでは、オペレータは、作業機操作部材３１を操作して、図１７に示される第１位置Ｐ１から第５位置Ｐ５までの５つの位置にバケット８の刃先Ｐの位置を移動させる。
【０１０８】
このとき、旋回体３は旋回させずに走行体５に対して固定された状態を維持する。そして、オペレータは、第１位置Ｐ１から第５位置Ｐ５の各位置での刃先Ｐの座標を、外部計測装置６２を用いて測定する。第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２は、地面上において車体前後方向に異なる位置である。第３位置Ｐ３および第４位置Ｐ４は、空中において車体前後方向に異なる位置である。第３位置Ｐ３および第４位置Ｐ４は、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２に対して、上下方向に異なる位置である。第５位置Ｐ５は、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２と第３位置Ｐ３と第４位置Ｐ４との間の位置である。
【０１０９】
図１８は、第１位置Ｐ１〜第５位置Ｐ５の各位置における各シリンダ１０〜１２のストローク長さを、最大を１００％、最小を０％として示している。図１８に示されるように、第１位置Ｐ１では、アームシリンダ１１のストローク長さが最小となっている。すなわち、第１位置Ｐ１は、アーム７の揺動角が最小となる作業機の姿勢での刃先Ｐの位置である。
【０１１０】
第２位置Ｐ２では、アームシリンダ１１のストローク長さが最大となっている。すなわち、第２位置Ｐ２は、アーム７の揺動角が最大となる作業機の姿勢での刃先Ｐの位置である。
【０１１１】
第３位置Ｐ３では、アームシリンダ１１のストローク長が最小であり、バケットシリンダ１２のストローク長が最大となっている。すなわち、第３位置Ｐ３は、アーム７の揺動角が最小となりかつバケット８の揺動角が最大となる作業機２の姿勢での刃先Ｐの位置である。
【０１１２】
第４位置Ｐ４では、ブームシリンダ１０のストローク長が最大となっている。すなわち、第４位置Ｐ４は、ブーム６の揺動角が最大となる作業機２の姿勢での刃先Ｐの位置である。
【０１１３】
第５位置Ｐ５では、アームシリンダ１１、ブームシリンダ１０、バケットシリンダ１２のいずれのシリンダ長も、最小ではなく、また最大でもない、中間的な値になっている。すなわち、第５位置Ｐ５は、アーム７の揺動角、ブーム６の揺動角、バケット８の揺動角のいずれも最大ではなく、また最小でもない中間的な値になっている。
【０１１４】
ステップＳ４において、オペレータは、第１作業点位置情報を較正装置６０の入力部６３に入力する。第１作業点位置情報は、外部計測装置６２で計測されたバケット８の刃先Ｐの第１位置Ｐ１〜第５位置Ｐ５での座標を示す。したがって、オペレータは、ステップＳ４において外部計測装置６２を用いて計測したバケット８の刃先Ｐの第１位置Ｐ１〜第５位置Ｐ５での座標を、較正装置６０の入力部６３に入力する。
【０１１５】
ステップＳ５において、オペレータは、外部計測装置６２を用いてアンテナ２１、２２の位置を測定する。ここでは、図１６に示されるように、オペレータは、基準アンテナ２１上の第１計測点Ｐ１１と第２計測点Ｐ１２との位置を外部計測装置６２を用いて計測する。第１計測点Ｐ１１および第２計測点Ｐ１２は、基準アンテナ２１の上面の中心を基準にして対称に配置されている。基準アンテナ２１の上面の形状が長方形または正方形である場合には、第１計測点Ｐ１１および第２計測点Ｐ１２は、基準アンテナ２１の上面上の対角の２点である。
【０１１６】
また、図１６に示されるように、オペレータは、方向アンテナ２２上の第３計測点Ｐ１３と第４計測点Ｐ１４との位置を外部計測装置６２を用いて計測する。第３計測点Ｐ１３および第４計測点Ｐ１４は、方向アンテナ２２の上面の中心を基準にして対称に配置されている。第１計測点Ｐ１１および第２計測点Ｐ１２と同様に、第３計測点Ｐ１３および第４計測点Ｐ１４は、方向アンテナ２２の上面上の対角の２点である。
【０１１７】
なお、第１計測点Ｐ１１〜第４計測点Ｐ１４には計測を容易にするために目印が付されていることが好ましい。たとえば、アンテナ２１、２２の部品として含まれるボルトなどが目印として用いられてもよい。
【０１１８】
ステップＳ６において、オペレータは、アンテナ位置情報を較正装置６０の入力部６３に入力する。アンテナ位置情報は、ステップＳ５において、オペレータが外部計測装置６２を用いて計測した第１計測点Ｐ１１〜第４計測点Ｐ１４の位置を示す座標を含む。
【０１１９】
ステップＳ７において、オペレータは、旋回角の異なる３つの刃先Ｐの位置を測定する。ここでは図１９に示されるように、オペレータは、旋回操作部材５１を操作して、旋回体３を旋回させる。このとき、作業機２の姿勢は固定された状態に維持する。そして、オペレータは、外部計測装置６２を用いて、旋回角の異なる３つの刃先Ｐの位置（以下、「第１旋回位置Ｐ２１」、「第２旋回位置Ｐ２２」、「第３旋回位置Ｐ２３」と呼ぶ）を測定する。
【０１２０】
ステップＳ８において、オペレータは、第２作業点位置情報を較正装置６０の入力部６３に入力する。第２作業点位置情報は、ステップＳ７において、オペレータが外部計測装置６２を用いて計測した第１旋回位置Ｐ２１と第２旋回位置Ｐ２２と第３旋回位置Ｐ２３とを示す座標を含む。
【０１２１】
ステップＳ９において、オペレータは、バケット情報を較正装置６０の入力部６３に入力する。バケット情報は、バケット８の寸法に関する情報である。バケット情報は、上述したバケットピン１５と第２リンクピン４８ａとの間のxbucket軸方向の距離（Lbucket4_x）と、バケットピン１５と第２リンクピン４８ａとの間のzbucket軸方向の距離（Lbucket4_z）とを含む。オペレータは、設計値または外部計測装置６２などの計測手段によって計測した値を、バケット情報として入力する。
【０１２２】
ステップＳ１０において、オペレータは、較正装置６０に較正の実行を指示する。
（較正装置６０で実行される較正方法）
次に、較正装置６０で実行される処理について図６、図９および図２０〜図２２を用いて説明する。
【０１２３】
図２０は、演算部６５の較正に係わる処理機能を示す機能ブロック図である。図２０に示されるように、演算部６５は、車体座標系演算部６５ａと、座標変換部６５ｂと、第１較正演算部６５ｃと、第２較正演算部６５ｄとを有している。
【０１２４】
車体座標系演算部６５ａは、入力部６３によって入力された第１作業点位置情報と第２作業点位置情報とに基づいて、座標変換情報を演算する。座標変換情報は、外部計測装置６２を基準とした座標系を車体座標系に変換するための情報である。上述した第１作業点位置情報とアンテナ位置情報は、外部計測装置６２によって計測されたものであるため、外部計測装置６２を基準とした座標系（ｘｐ、ｙｐ、ｚｐ）によって表わされている。座標変換情報は、第１作業点位置情報とアンテナ位置情報とを、外部計測装置６２を基準とした座標系から車体座標系（ｘ、ｙ、ｚ）に変換するための情報である。以下、座標変換情報の演算方法について説明する。
【０１２５】
まず、図２０および図２１に示されるように、車体座標系演算部６５ａは、第１作業点位置情報に基づいて作業機２の動作平面Ａに垂直な第１単位法線ベクトルＡＨを演算する。車体座標系演算部６５ａは、第１作業点位置情報に含まれる５つの位置より最小二乗法を用いて作業機２の動作平面を算出し、それに基づいて第１単位法線ベクトルＡＨを演算する。なお、第１単位法線ベクトルＡＨは、第１作業点位置情報に含まれる５つの位置のうち他の２つの位置より外れていない３つの位置の座標から求められる２つのベクトルａ１、ａ２に基づいて演算されても良い。
【０１２６】
次に、車体座標系演算部６５ａは、第２作業点位置情報に基づいて旋回体３の旋回平面ＢＡに垂直な第２単位法線ベクトルＢＨＡを演算する。具体的には、車体座標系演算部６５ａは、第２作業点位置情報に含まれる第１旋回位置Ｐ２１、第２旋回位置Ｐ２２、第３旋回位置Ｐ２３（図１９）の座標から求められる２つのベクトルｂ１、ｂ２に基づいて、旋回平面ＢＡに垂直な第２単位法線ベクトルＢＨＡを演算する。
【０１２７】
次に、図２２に示されるように、車体座標系演算部６５ａは、上述した作業機２の動作平面Ａと、旋回平面ＢＡとの交線ベクトルＤＡＢを演算する。車体座標系演算部６５ａは、交線ベクトルＤＡＢを通り作業機２の動作平面Ａに垂直な平面Ｂの単位法線ベクトルを、補正された第２単位法線ベクトルＢＨとして演算する。そして、車体座標系演算部６５ａは、第１単位法線ベクトルＡＨと補正された第２単位法線ベクトルＢＨとに垂直な第３単位法線ベクトルＣＨを演算する。第３単位法線ベクトルＣＨは、動作平面Ａと平面Ｂとの双方に垂直な平面Ｃの法線ベクトルである。
【０１２８】
座標変換部６５ｂは、外部計測装置６２で計測された第１作業点位置情報とアンテナ位置情報とを、座標変換情報を用いて、外部計測装置６２における座標系（ｘｐ、ｙｐ、ｚｐ）から油圧ショベル１００における車体座標系（ｘ、ｙ、ｚ）に変換する。座標変換情報は、上述した第１単位法線ベクトルＡＨと、補正された第２単位法線ベクトルＢＨと、第３単位法線ベクトルＣＨとを含む。具体的には以下の数８式に示されるように、ベクトルｐで示されている外部計測装置６２の座標系での座標と、座標変換情報の各法線ベクトルＡＨ、ＢＨ、ＣＨとの内積により車体座標系での座標が演算される。
【０１２９】
【数８】
2019012651.tif 000010
【０１３０】
第１較正演算部６５ｃは、車体座標系に変換された第１作業点位置情報に基づいて、数値解析を用いることにより、パラメータの較正値を演算する。具体的には、以下の数９式に示されるように、最小二乗法によりパラメータの較正値を演算する。
【０１３１】
【数９】
2019012651.tif 000011
【０１３２】
上記のｋの値は、第１作業点位置情報の第１位置Ｐ１〜第５位置Ｐ５に相当する。したがって、ｎ＝５である。（ｘ１、ｚ１）は、車体座標系での第１位置Ｐ１の座標である。（ｘ２、ｚ２）は、車体座標系での第２位置Ｐ２の座標である。（ｘ３、ｚ３）は、車体座標系での第３位置Ｐ３の座標である。（ｘ４、ｚ４）は、車体座標系での第４位置Ｐ４の座標である。（ｘ５、ｚ５）は、車体座標系での第５位置Ｐ５の座標である。
【０１３３】
この数９式の関数Ｊが最小になる点を探索していることにより、作業機パラメータの較正値が演算される。具体的には図９のリストにおいてＮｏ．１〜２９の作業機パラメータの較正値が演算される。
【０１３４】
なお、図９のリストに含まれる作業機パラメータのうち、バケットピン１５と第２リンクピン４８ａとの間のxbucket軸方向の距離Lbucket4_x、および、バケットピン１５と第２リンクピン４８ａとの間のzbucket軸方向の距離Lbucket4_zは、バケット情報として入力された値が用いられる。
【０１３５】
第２較正演算部６５ｄは、入力部６３に入力されたアンテナ位置情報に基づいてアンテナパラメータを較正する。具体的には、第２較正演算部６５ｄは、第１計測点Ｐ１１と第２計測点Ｐ１２との中点の座標を基準アンテナ２１の位置の座標として演算する。具体的には、基準アンテナ２１の位置の座標は上述したブームピン１３と基準アンテナ２１との間の車体座標系のｘ軸方向の距離Lbbxと、ブームピン１３と基準アンテナ２１との間の車体座標系のｙ軸方向の距離Lbbyと、ブームピン１３と基準アンテナ２１との間の車体座標系のｚ軸方向の距離Lbbzとによって表される。
【０１３６】
また、第２較正演算部６５ｄは、第３計測点Ｐ１３と第４計測点Ｐ１４との中点の座標を方向アンテナ２２の位置の座標として演算する。具体的には、方向アンテナ２２の位置の座標は、ブームピン１３と方向アンテナ２２との間の車体座標系のｘ軸方向の距離Lbdxと、ブームピン１３と方向アンテナ２２との間の車体座標系のｙ軸方向の距離Lbdyと、ブームピン１３と方向アンテナ２２との間の車体座標系のｚ軸方向の距離Lbdzとによって表される。そして、第２較正演算部６５ｄは、これらのアンテナ２１、２２の位置の座標をアンテナパラメータLbbx、Lbby、Lbbz、Lbdx、Lbdy、Lbdzの較正値として出力する。
【０１３７】
第１較正演算部６５ｃによって演算された作業機パラメータと、第２較正演算部６５ｄによって演算されたアンテナパラメータと、バケット情報とは、表示コントローラ３９の記憶部４３に保存され、上述した刃先Ｐ位置の演算に用いられる。
【０１３８】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、図１〜図４に示されるように、貫通孔３ｂａは、ブームピンの位置を知ることのできる部材（ブームピン１３またはブーム角度検出部１６）を油圧ショベル１００の側方から貫通孔３ｂａを通して観測できるように設けられている。これにより、較正作業時にブームピン１３の位置を知ることのできる部材を観測するために車体１の土砂カバー３ａなどを開ける必要はない。よって較正作業は簡易になるとともに、車本１の強度を高く保つことができる。
【０１３９】
また本実施の形態においては、図２および図３に示されるように、ブームピン１３の位置を知ることのできる部材は、ブーム角度検出部１６であってもよい。ブーム角度検出部１６の連結部１６ｂは、ブーム６の揺動と連動してブームピン１３の軸を中心に回動する。このため貫通孔３ｂａを通じてブーム角度検出部１６の連結部１６ｂを観測することにより、ブームピン１３の軸中心を知ることができ、ブームピン１３の位置を知ることができる。
【０１４０】
また本実施の形態においては、図１に示されるように、ブームピン１３の位置を知ることのできる部材はブームピン１３自身であってもよい。このようにブームピン１３の端面を貫通孔３ｂａを通じて直接観測することにより、ブームピン１３の位置を正確に知ることが可能となる。
【０１４１】
また本実施の形態においては、図４に示されるように、貫通孔３ｂａの開口径ＤＡは、ブームピン１３の最大径ＤＣよりも小さい。このようにブームピン１３が貫通孔３ｂａを通ることができない程度にまで貫通孔３ｂａの開口径ＤＡを小さくすることにより、さらに車体１の強度を向上させることができる。
【０１４２】
また本実施の形態においては、図１に示されるように、貫通孔３ｂａは、ブーム６を基準として運転室４とは反対側に位置する。これにより貫通孔３ｂａを通じてブームピン１３の位置を知ることのできる部材を観測する際に運転室４が障害になることはない。
【０１４３】
また本実施の形態においては、図１に示されるように、貫通孔３ｂａは、ブームピン１３の軸線の延長線上に位置している。これにより貫通孔３ｂａを通じてブームピン１３の位置を知ることのできる部材を確実に観測することが可能となる。
【０１４４】
また本実施の形態においては、図１に示されるように、車体１に対して開閉可能な土砂カバー３ａが、ブーム６の側方であってブーム６を基準として貫通孔３ｂａと同じ側に配置されている。また貫通孔３ｂａは、土砂カバー３ａを閉じた状態でブームピン１３の位置を知ることのできる部材を観測できるように構成されている。これにより、較正作業時において土砂カバー３ａを開く必要はなく、較正作業はより簡易になる。
【０１４５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４６】
１  車本、２  作業機、３  旋回体、３ａ  土砂カバー、３ｂ  板金パネル、３ｂａ  貫通孔、３ｃ  エンジンフード、４  運転室、５  走行体、５ａ，５ｂ  履帯、６  ブーム、７  アーム、８  バケット、１０  ブームシリンダ、１０ａ  ブームシリンダフートピン、１０ｂ  ブームシリンダトップピン、１１  アームシリンダ、１１ａ  アームシリンダフートピン、１１ｂ  アームシリンダトップピン、１２  バケットシリンダ、１２ａ  バケットシリンダフートピン、１２ｂ  バケットシリンダトップピン、１３  ブームピン、１３ａ  軸部、１３ａａ  端面、１３ｂ  フランジ部、１４  アームピン、１５  バケットピン、１６  ブーム角度検出部、１６ａ  本体部、１６ｂ  連結部、１７  アーム角度検出部、１８  バケット角度検出部、１９  位置検出部、２１  基準アンテナ、２２  方向アンテナ、２３  ３次元位置センサ、２４  ロール角センサ、２５  操作装置、２６  作業機コントローラ、２７  作業機制御装置、２８  表示システム、２９  ピッチ角センサ、３１  作業機操作部材、３２  作業機操作検出部、３３  走行操作部材、３４  走行操作検出部、３５，４３  記憶部、３６，４４，６５  演算部、３７  油圧ポンプ、３８  表示入力装置、３９  表示コントローラ、４１，６３  入力部、４２，６４  表示部、４４ａ  第１現在位置演算部、４４ｂ  第２現在位置演算部、４５  設計面、４７  第１リンク部材、４７ａ  第１リンクピン、４８  第２リンク部材、４８ａ  第２リンクピン、４９  旋回モータ、５１  旋回操作部材、５２  旋回操作検出部、５３  案内画面、６０  較正装置、６１，７５  アイコン、６２  外部計測装置、６５ａ  車体座標系演算部、６５ｂ  座標変換部、６５ｃ  第１較正演算部、６５ｄ  第２較正演算部、７０  目標面、７３  正対コンパス、７３ａ  平面図、７３ｂ  側面図、７７  平面、８０  交線、８１  設計面線、８２  目標面線、８８  距離情報、９１  キャップ、１００  油圧ショベル。
【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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【国際調査報告】
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