(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行体と、この走行体に旋回可能に設けられる上部旋回体と、この上部旋回体の前方に設けられ、油圧アクチュエータの駆動によって上下方向に回動するブーム、アーム及びバケットを含むフロント作業機と、このフロント作業機を操作する運転室と、を備えた油圧ショベルにおいて、
前記ブーム、前記アーム及び前記バケットのそれぞれの回動角を検出するための複数の角度検出器と、
前記運転室内に設けられ、前記運転室の前窓より前方の位置に所定の情報を虚像として表示するヘッドアップディスプレイと、
前記ヘッドアップディスプレイの表示を制御する表示制御部と、
前記複数の角度検出器で検出された前記ブーム、前記アーム及び前記バケットの回動角に基づいて、前記バケットの先端位置及び根元位置を演算する演算部と、
前記バケットの位置が前記運転室にいるオペレータの視界に入っているか否かを判定するバケット位置判定部と、を備え、
前記バケット位置判定部は、
前記演算部により演算された前記根元位置が地表面高さより下に位置する場合に、前記バケットの位置が前記オペレータの視界から外れていると判定し、
前記演算部により演算された前記先端位置が前記地表面高さより上に位置する場合に、前記バケットの位置が前記オペレータの視界に入っていると判定し、
前記表示制御部は、前記バケット位置判定部により前記バケットの位置が前記オペレータの視界から外れていると判定された場合に、前記ヘッドアップディスプレイの表示を制御して前記所定の情報としてのバケット画像を表示する一方、前記バケット位置判定部により前記バケットの位置が前記オペレータの視界に入っていると判定された場合には、前記表示されているバケット画像を非表示にすることを特徴とする油圧ショベル。
【請求項２】
請求項１において、
複数の前記バケット画像が、前記バケットの回動角と予め対応付けられて記憶されており、
前記表示制御部は、前記複数のバケット画像の中から、前記角度検出器で検出された前記バケットの回動角に対応する前記バケット画像を選択して表示することを特徴とする油圧ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルに関し、特に、作業に関する情報をオペレータに表示する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベル等に代表される建設機械の運転室内には、オペレータにとって必要な各種情報を表示するための表示装置が備えられている。この表示装置は、運転室内の前側に固定されており、オペレータは、いわゆるフロント作業機を操作するために前方へ視線を向けながら、適宜、表示装置に視線を移して必要な情報を得る。
【０００３】
また、特許文献１には、「運転室と、運転室内のオペレータの操作により動作する作業機と、運転室に設けられ所定の画像を表示する表示装置と、表示装置における画像の表示位置を作業機の動きに応じて変更する表示位置変更部と、を備え、表示位置変更部は、表示位置のうち、作業機の先端部と運転室内のオペレータの視点位置とを結ぶ直線と交差する位置に画像を表示させる、作業車両」の構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１１３５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、油圧ショベルで作業を行う際、バケットが運転室にいるオペレータの視界から外れる（見えなくなる）状況が起こり得る。例えば、図１３（ａ）に示すような海底を掘削する浚渫作業や、図１３（ｂ）に示すような溝掘削作業においては、オペレータは、バケットが見えない状態で作業を行う必要がある。経験の浅いオペレータにとって、バケットが見えない状況での作業は非常に困難であり、かかる状況において作業を補助するための情報を表示して欲しいという要請が多い。
【０００６】
その一方で、オペレータが運転室からバケットを視認できる状態において、上記した作業を補助するための情報が表示されると、その表示がかえってオペレータにとって邪魔となる（煩わしい）場合も考えられる。そのため、作業を補助するための情報は、必要なときに表示されることが望ましい。
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、画像の表示位置をどのようにするかについての言及はあるが、バケットがオペレータの視界から外れる状況を考慮して、オペレータの作業を補助するための情報をどのように表示するかについての工夫はなされていない。
【０００８】
本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、オペレータが必要なときに作業を補助する情報を表示することのできる油圧ショベルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、代表的な本発明の１つは、走行体と、この走行体に旋回可能に設けられる上部旋回体と、この上部旋回体の前方に設けられ、油圧アクチュエータの駆動によって上下方向に回動するブーム、アーム及びバケットを含むフロント作業機と、このフロント作業機を操作する運転室と、を備えた油圧ショベルにおいて、前記ブーム、前記アーム及び前記バケットのそれぞれの回動角を検出するための複数の角度検出器と、前記運転室内に設けられ、前記運転室の前窓より前方の位置に所定の情報を虚像として表示するヘッドアップディスプレイと、前記ヘッドアップディスプレイの表示を制御する表示制御部と、前記複数の角度検出器で検出された前記ブーム、前記アーム及び前記バケットの回動角に基づいて、前記バケットの先端位置及び根元位置を演算する演算部と、前記バケットの位置が前記運転室にいるオペレータの視界に入っているか否かを判定するバケット位置判定部と、を備え、前記バケット位置判定部は、前記演算部により演算された前記根元位置が地表面高さより下に位置する場合に、前記バケットの位置が前記オペレータの視界から外れていると判定し、前記演算部により演算された前記先端位置が前記地表面高さより上に位置する場合に、前記バケットの位置が前記オペレータの視界に入っていると判定し、前記表示制御部は、前記バケット位置判定部により前記バケットの位置が前記オペレータの視界から外れていると判定された場合に、前記ヘッドアップディスプレイの表示を制御して前記所定の情報としてのバケット画像を表示する一方、前記バケット位置判定部により前記バケットの位置が前記オペレータの視界に入っていると判定された場合には、前記表示されているバケット画像を非表示にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バケットがオペレータの視界から外れた場合に、作業を補助する情報であるバケット画像を虚像として表示するようにしたので、操作の利便性が高まる。また、バケットがオペレータの視界に入っている場合には、バケット画像を非表示にするので、バケット画像がオペレータの操作の邪魔になることはない。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの側面図、（ｂ）はバケット位置の演算を説明するための図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルの運転室を示す図である。
【図３】ヘッドアップディスプレイの概略構成を示す図である。
【図４】（ａ）はヘッドアップディスプレイの表示制御の処理手順を示すフローチャート、（ｂ）はヘッドアップディスプレイの非表示制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は掘削時のバケット画像の具体例を示す図、（ｂ）は掘削後のバケット画像の具体例を示す図である。
【図６】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルの側面図、（ｂ）はバケット位置の演算を説明するための図である。
【図７】（ａ）はヘッドアップディスプレイの表示制御の処理手順を示すフローチャート、（ｂ）はヘッドアップディスプレイの非表示制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は本発明の第３実施形態に係る油圧ショベルの側面図、（ｂ）はバケット位置の演算を説明するための図である。
【図９】（ａ）はヘッドアップディスプレイの表示制御の処理手順を示すフローチャート、（ｂ）はヘッドアップディスプレイの非表示制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】運転室から見て上下方向及び左右方向においてバケットが視界から外れる場合の閾値の算出方法を説明するための図である。
【図１１】運転室から見て上下方向及び左右方向においてバケットが視界から外れる場合の閾値の算出方法を説明するための図である。
【図１２】バケット画像の表示／非表示の制御を示すフローチャートである。
【図１３】油圧ショベルが行う作業の種類を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
「第１実施形態」
本発明に係る油圧ショベルの第１実施形態について、図面を用いて説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの側面図、図１（ｂ）はバケット位置の演算を説明するための図、図２は図１に示す油圧ショベルの運転室を示す図、図３はヘッドアップディスプレイの概略構成を示す図、図４（ａ）はヘッドアップディスプレイの表示制御の処理手順を示すフローチャート、図４（ｂ）はヘッドアップディスプレイの非表示制御の処理手順を示すフローチャート、図５（ａ）は掘削時のバケット画像の具体例を示す図、図５（ｂ）は掘削後のバケット画像の具体例を示す図である。なお、以下の説明で、特に断らない限り、運転席７Ａに着座したオペレータＭを基準に前後左右を定めるものとする。また、以下の各実施形態の説明において、同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
（全体構成）
図１に示すように、油圧ショベル１は、走行体１ｅと、この走行体１ｅの上側に旋回可能に取り付けられる上部旋回体１Ｂと、を備える。上部旋回体１Ｂは、ベースとなる旋回フレーム１０と、この旋回フレーム１０の前方左側に配置される運転室７と、旋回フレーム１０の前方中央に上下方向に回動可能に取り付けられるフロント作業機１Ａと、旋回フレーム１０の後方に配置されるカウンタウェイト６と、フロント作業機１Ａとカウンタウェイト６との間に設置されるエンジンルーム１ｄと、を含む。
【００１４】
フロント作業機１Ａは、ブーム１ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、及び油圧アクチュエータ３ａ〜３ｃを含んで構成される。このフロント作業機１Ａは、運転室７に搭乗したオペレータＭによって操作される。カウンタウェイト６は、フロント作業機１Ａとの重量バランスを取るためのもので、円弧状をした重量物として形成されている。
【００１５】
運転室７は、図２に示すように、オペレータＭが着座する運転席７Ａと、各油圧アクチュエータ３ａ〜３ｃの動作を含む車体の動作を指示する操作装置としての４本の操作レバー７ａ１〜７ａ４と、油圧ショベル１の動作に関する各種の情報を表示する表示装置７ｂと、を含んでおり、これらの操作レバー７ａ１〜７ａ４、及び表示装置７ｂは制御装置１７（図３参照）に接続されている。この制御装置１７は、運転席７Ａより右側に配置されたコンソールボックス１５内に収納されている。
【００１６】
なお、運転室７には、図示しないが、操作レバー７ａ１〜７ａ４、表示装置７ｂの他に、例えば、エンジンを停止させるエンジン停止ボタン、制御装置１７の電源をＯＮ状態又はＯＦＦ状態に切替える電源スイッチなどが設けられている。また、制御装置１７には、各種センサ２０，２１，２２・・・からのデータが入力され（図３参照）、これらのデータに基づく情報が表示装置７ｂに表示される。
【００１７】
ここで、各種センサ２０，２１，２２・・・とは、例えば油圧アクチュエータの圧力を検出するための圧力センサ、エンジンの回転数を検出するための回転数センサ、作動油の温度を検出するための温度センサ、作動油タンク内にある作動油のレベルを検出するためのレベルセンサなどである。また、図１（ａ）に示すように、ブーム１ａ、アーム１ｂ、及びバケット１ｃには、それぞれの回動角を検出するために角度検出器８ａ〜８ｃが設けられており、角度検出器８ａ〜８ｃで検出された各検出データ（回動角データ）も制御装置１７に入力される。
【００１８】
操作レバー７ａ１〜７ａ４は、例えば、運転席７Ａに着座したオペレータＭが把持して車体の動作を手動で操作するものであり、これらの各操作レバー７ａ１〜７ａ４の操作信号は制御装置１７へ送信される。
【００１９】
操作レバー７ａ１は、運転席７Ａの前方左側に配置され、前後方向に操作されることにより、走行体１ｅの左側の履帯を前後方向へ走行させる（左履帯前進／左履帯後退）。操作レバー７ａ２は、運転席７Ａの前方右側に配置され、前後方向に操作されることにより、走行体１ｅの右側の履帯を前後方向へ走行させる（右履帯前進／右履帯後退）。
【００２０】
操作レバー７ａ３は、運転席７Ａの左側方に配置され、前後方向に操作されることにより、上部旋回体１Ｂを旋回させるための旋回装置（図示せず）を左右に旋回させたり（右旋回／左旋回）、左右方向に操作されることにより、アーム１ｂを上下方向に回動させる（アーム伸ばし／アーム曲げ）。操作レバー７ａ４は、運転席７Ａの右側方に配置され、前後方向に操作されることにより、ブーム１ａを上下方向に回動させたり（ブーム下げ／ブーム上げ）、左右方向に操作されることにより、バケット１ｃを上下方向に回動させる（バケット掘削／バケット開放）。
【００２１】
運転室７は複数のピラー１６で支持されており、フロント側の２本のピラー１６の間にフロントガラス（前窓）１３が埋め込まれている。また、運転席７Ａ側から見て右側のピラー１６の下部（運転席７Ａに着座したオペレータＭの視線より下方の位置）には表示装置７ｂが取り付けられており、表示装置７ｂの上方近傍の位置には、後述するヘッドアップディスプレイ３０が取り付けられている。そして、このヘッドアップディスプレイ３０から投射される画像がフロントガラス１３を介して前方に虚像４０として表示される。
【００２２】
この虚像４０は、具体的にはバケット１ｃの画像（以下、バケット画像４０という）であり、実物のバケット１ｃがオペレータＭの視界から外れる（消える）状態になった場合に限って、フロントガラス１３の前方にバケット画像４０が虚像として表示されるように制御されている。なお、バケット画像４０の表示／非表示の制御の詳細については後述する。
【００２３】
表示装置７ｂは、制御装置１７から受信した情報を映し出すモニタ７ｂ１と、このモニタ７ｂ１の電源をＯＮ状態又はＯＦＦ状態に切替える電源スイッチ、及びこの電源スイッチがＯＮ状態のときにモニタ７ｂ１に映し出される映像を切替える切替スイッチ等の操作スイッチ７ｂ２とから構成されている。
【００２４】
また、ヘッドアップディスプレイ３０は、その構成自体は公知であるため詳細な説明は省略するが、図３に示すように、実像を表示するための実像表示部３１と、実像表示部３１から投射されたバケット画像を反射させてフロントガラス１３の前方に当該バケット画像４０を表示するためのコンバイナ３６と、を備えて構成されている。
【００２５】
実像表示部３１は、画像を投射するプロジェクタ３２と、このプロジェクタ３２から投射される画像をスクリーン３４に反射させるミラー３３と、プロジェクタ３２からミラー３３を介してスクリーン３４に投射された画像をコンバイナ３６へ拡大して投射するためのレンズ３５と、を含む。また、コンバイナ３６は、凹面形状のハーフミラーで構成されている。
【００２６】
なお、図２に示すように、本実施形態において、実像表示部３１及びコンバイナ３６はピラー１６に取り付けられているが、例えば、実像表示部３１をコンソールボックス１５に収納しても良い。すなわち、ヘッドアップディスプレイ３０の取付場所は、オペレータＭの視界の妨げにならない位置であれば、どこでも良い。なお、コンバイナ３６は、右側（ブーム１ａ側）のピラー１６に取り付けられているが、コンバイナ３６の位置は、バケット画像４０を表示する位置に応じて、適宜、変更可能である。
【００２７】
ヘッドアップディスプレイ３０は、表示制御部１８を介して制御装置１７と電気的に接続されており、制御装置１７からの指令に基づき、表示制御部１８によって画像の表示が制御されている。制御装置１７は、図３に示すように、バケット１ｃの位置を演算する演算部１７ａと、記憶部１７ｂと、バケット１ｃの位置を判定するバケット位置判定部１７ｃと、を備えて構成される。記憶部１７ｂには、複数のバケット画像４０のデータが後述するバケット１ｃの回動角γと予め対応付けて記憶されているほか、フロント作業機１Ａ及び上部旋回体１Ｂの各部の寸法データなども記憶されている。なお、図３において点線は電気信号を示している。
【００２８】
（バケット先端座標及びバケット根元座標の導出）
次に、バケット１ｃの先端位置及び根元位置の座標を導出する方法について、図１を参照しながら説明する。演算部１７ａは、記憶部１７ｂに記憶されている各部寸法データと、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃで検出した回動角α，β，γの値を用いてバケット先端座標Ｐ１及びバケット根元座標Ｐ２の位置を演算する。このとき、Ｐ１及びＰ２の位置は、例えばブーム１ａの回動支点を原点としたＸＺ座標系の座標値Ｐ１（Ｘ１，Ｚ１）、Ｐ２（Ｘ２，Ｚ２）として求めることができる。
【００２９】
ブーム１ａの回動支点とアーム１ｂの回動支点との距離をＬ１、アーム１ｂの回動支点とバケット１ｃの回動支点の距離をＬ２、バケット１ｃの回動支点とバケット１ｃの先端との距離をＬ３、Ｚ軸に対するブーム１ａの回動角をα、ブーム１ａに対するアーム１ｂの回動角をβ、アーム１ｂに対するバケット１ｃの回動角をγとすると、ＸＺ座標系の座標値Ｐ１（Ｘ１，Ｚ１）及びＰ２（Ｘ２，Ｚ２）は、下記の式（１）〜（４）により求まる。
【００３０】
Ｘ１＝Ｌ１ｓｉｎα＋Ｌ２ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ３ｓｉｎ（α＋β＋γ）・・・（１）
Ｚ１＝Ｌ１ｃｏｓα＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ３ｃｏｓ（α＋β＋γ）・・・（２）
Ｘ２＝Ｌ１ｓｉｎα＋Ｌ２ｓｉｎ（α＋β）・・・（３）
Ｚ２＝Ｌ１ｃｏｓα＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）・・・（４）
【００３１】
（溝掘削における閾値の決定）
ブーム１ａの回動支点から走行体１ｅの底面までの距離をＬ４とすると、上部旋回体１Ｂの各部寸法から、ブーム１ａの回動支点を原点とした走行体１ｅと接する地表面高さＺ０が求まる。この地表面高さＺ０を溝掘削における閾値（境界値）とし、この閾値とバケット先端座標Ｚ１及びバケット根元座標Ｚ２とを比較することでバケット画像４０の表示のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。
【００３２】
（バケット画像の表示制御）
図４（ａ）に示すように、演算部１７ａは、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃからの回動角α、β、γ（検出データ）を取得し（Ｓ１０１）、座標値Ｐ２を計算する（Ｓ１０２）。次いで、バケット位置判定部１７ｃは、Ｚ０がＺ２より大きいか否かを判定し（Ｓ１０３）、Ｚ０がＺ２より大きい場合（Ｓ１０３／Ｙｅｓ）には、バケット位置判定部１７ｃは、バケット１ｃがオペレータＭの視界から外れたと判定し、表示制御部１８にバケット画像４０の表示命令を出力する。表示制御部１８は、その表示命令を受けて、ヘッドアップディスプレイ３０からバケット画像４０を表示するよう制御する（Ｓ１０４）。このとき、表示制御部１８は、バケット１ｃの回動角γの値に対応するバケット画像４０を記憶部１７ｂに記憶されている複数のバケット画像４０の中から選択して表示する。一方、Ｚ０がＺ２以下の場合（Ｓ１０３／Ｎｏ）にはＳ１０１に戻る。
【００３３】
（バケット画像の非表示制御）
図４（ｂ）に示すように、演算部１７ａは、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃからの回動角α、β、γ（検出データ）を取得し（Ｓ１１１）、座標値Ｐ１を計算する（Ｓ１１２）。次いで、バケット位置判定部１７ｃは、Ｚ０がＺ１より小さいか否かを判定し（Ｓ１１３）、Ｚ０がＺ１より小さい場合（Ｓ１１３／Ｙｅｓ）には、バケット位置判定部１７ｃは、バケット１ｃがオペレータＭの視界に入っていると判定し、表示制御部１８にバケット画像４０の非表示命令を出力する。表示制御部１８は、その非表示命令を受けて、表示されているバケット画像４０を非表示にするようヘッドアップディスプレイ３０を制御する（Ｓ１１４）。一方、Ｚ０がＺ１以上の場合（Ｓ１１３／Ｎｏ）にはＳ１１１に戻る。
【００３４】
（バケット画像の具体例）
図５（ａ）に示すように、掘削時にバケット１ｃがオペレータＭの視界から外れた場合には、バケット１ｃの開口部がオペレータＭから見えるような姿勢のバケット画像４０を表示し、図５（ｂ）に示すように、掘削後（アームクラウド状態）においてバケット１ｃがオペレータＭの視界から外れた場合には、バケット１ｃの開口部が上方を向くような姿勢のバケット画像４０を表示する。ここで、表示されるバケット画像４０は、実物のバケット１ｃの回動角γに対応しているため、実物のバケット１ｃとバケット画像４０とは概ね同じ姿勢である。
【００３５】
このように、本実施形態では、バケット１ｃがオペレータＭの視界から外れた場合であっても、実物と略同等の姿勢のバケット画像４０が表示されるため、オペレータＭは、そのバケット画像４０を見ながら操作レバー７ａ１〜７ａ４を操作できる。よって、操作の利便性が高まる。特に、経験の浅いオペレータＭにとっては、バケット画像４０は作業を補助するための有用な情報となり得る。そして、バケット画像４０を見ながら作業を行うことにより、バケット画像４０が表示されない場合と比べて、作業ミス等を防止することもできる。
【００３６】
また、バケット１ｃの実物が見える状態となった場合には、バケット画像４０が非表示となるため、バケット１ｃにバケット画像４０が重なって見えるようなことがない。そのため、バケット画像４０が作業の邪魔になったりすることがない。すなわち、本実施形態では、オペレータＭが必要とする状況になったときに限ってバケット画像４０を表示するようにしているため、バケット画像４０が煩わしいといった不都合は生じない。
【００３７】
また、バケット画像４０はフロントガラス１３の前方に虚像として表示されるため、オペレータＭは、視線をあまり移すことなく、バケット画像４０を視認できる。よって、例えば、バケット画像４０を表示装置７ｂに表示する場合と比べて、オペレータＭの視線の移動範囲を小さくできるため、オペレータＭは作業に集中できることとなり、作業効率の低下を防止することができる。
【００３８】
「第２実施形態」
本発明に係る油圧ショベルの第２実施形態について、図面を用いて説明する。図６（ａ）は本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルの側面図、図６（ｂ）はバケット位置の演算を説明するための図、図７（ａ）はヘッドアップディスプレイの表示制御の処理手順を示すフローチャート、図７（ｂ）はヘッドアップディスプレイの非表示制御の処理手順を示すフローチャートである。
【００３９】
第２実施形態に係る油圧ショベル１０１は、出来形計測装置２とＧＮＳＳ受信装置３により、溝掘削における閾値を決定している点で第１実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
【００４０】
（溝掘削における閾値の決定）
油圧ショベル１０１の車体外部または油圧ショベル１０１自身に出来形計測装置２を設ける。車体外部に設けられた出来形計測装置２は緯度経度及び高さの座標データＱ（Ｘｇｑ，Ｙｇｑ，Ｚｇｑ）を持ち、油圧ショベル１０１周辺の地形形状を、装置本体を原点とした座標データ群Ｅ（Ｘｇｅ，Ｙｇｅ，Ｚｇｅ）として記録する。また、出来形計測装置２が油圧ショベル１０１に設けられた場合は、上部旋回体１Ｂ及びフロント作業機１Ａの各部寸法から、例えばブーム１ａの回動支点を原点としたＸＹＺ座標系の座標値として求めることができる。
【００４１】
出来形計測装置２は、カメラまたは測距センサを備えており、現在時刻における地形形状を計測する。油圧ショベル１０１の外部に出来形計測装置２を設ける場合、上部旋回体１Ｂ上にＧＮＳＳ受信装置３を設ける。ＧＮＳＳ受信装置３は、緯度経度及び高さの座標データＧ（Ｘｇｇ，Ｙｇｇ，Ｚｇｇ）を持っている。また、ブーム１ａの回動支点を原点とするＧＮＳＳ受信装置３のＸＹＺ座標値は、ＧＮＳＳ受信装置３の設置時に制御装置１７内の記憶部１７ｂに記億させる。
【００４２】
油圧ショベル１０１に設けられたＧＮＳＳ受信装置３の座標データＧ及び出来形計測装置２の座標データＱはどちらも同じ座標系で表現される。また、出来形計測装置２の座標データＱ及び地形形状Ｅは無線通信で油圧ショベル１０１に送信される。
【００４３】
演算部１７ａにて、ブーム先端位置Ｐ１、ブーム根元位置Ｐ２、地形形状Ｅは全て、同じ基準点を原点としたグローバル座標系Ｐ１’（Ｘｇ１，Ｙｇ１，Ｚｇ１）、Ｐ２’（Ｘｇ２，Ｙｇ２，Ｚｇ２）、Ｅ’（Ｘｇｅ，Ｙｇｅ，Ｚｇｅ）に変換される。
【００４４】
バケット先端位置Ｐ１’及びバケット根元位置Ｐ２’の緯度経度における地形形状Ｅの高さ座標値をバケット視認可否を判定するための境界とし、バケット先端高さ座標Ｚｇ１及びバケット根元高さ座標Ｚｇ２と比較することで、画像表示のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。
【００４５】
（バケット画像の表示制御）
図７（ａ）に示すように、演算部１７ａは、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃからの回動角α、β、γ（検出データ）を取得し（Ｓ２０１）、座標値Ｐ２を計算する（Ｓ２０２）。次いで、演算部１７ａは、ＧＮＳＳ座標データを受信し（Ｓ２０３）、地形形状データを受信する（Ｓ２０４）。次いで、演算部１７ａは、グローバル座標系Ｐ１’、Ｐ２’、Ｅ’に変換する（Ｓ２０５）。次いで、バケット位置判定部１７ｃは、ＺｇｅがＺｇ２より大きいか否かを判定し（Ｓ２０６）、ＺｇｅがＺｇ２より大きい場合（Ｓ２０６／Ｙｅｓ）には、バケット位置判定部１７ｃは、バケット１ｃがオペレータＭの視界から外れたと判定し、表示制御部１８にバケット画像４０の表示命令を出力する。表示制御部１８は、その表示命令を受けると、バケット１ｃの回動角γに基づいて所定のバケット画像４０を選択し、ヘッドアップディスプレイ３０から所定のバケット画像４０を表示するよう制御する（Ｓ２０７）。一方、ＺｇｅがＺｇ２以下の場合（Ｓ２０６／Ｎｏ）にはＳ２０１に戻る。
【００４６】
（バケット画像の非表示制御）
図７（ｂ）に示すように、演算部１７ａは、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃからの回動角α、β、γ（検出データ）を取得し（Ｓ２１１）、座標値Ｐ２を計算する（Ｓ２１２）。次いで、演算部１７ａは、ＧＮＳＳ座標データを受信し（Ｓ２１３）、地形形状データを受信する（Ｓ２１４）。次いで、演算部１７ａは、グローバル座標系Ｐ１’、Ｐ２’、Ｅ’に変換する（Ｓ２１５）。次いで、バケット位置判定部１７ｃは、ＺｇｅがＺｇ１より小さいか否かを判定し（Ｓ２１６）、ＺｇｅがＺｇ１より小さい場合（Ｓ２１６／Ｙｅｓ）には、バケット位置判定部１７ｃは、バケット１ｃがオペレータＭの視界に入っていると判定し、表示制御部１８にバケット画像４０の非表示命令を出力する。表示制御部１８は、その非表示命令を受けて、表示されているバケット画像４０を非表示にするようヘッドアップディスプレイ３０を制御する（Ｓ２１７）。一方、ＺｇｅがＺｇ１以上の場合（Ｓ２１６／Ｎｏ）にはＳ２１１に戻る。
【００４７】
このように構成された第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、オペレータＭにとって必要と判断される場合に限って作業の補助となるバケット画像４０が表示されるようになっているため、作業の利便性が向上するうえ、バケット画像４０が煩わしいといった不都合も生じない。また、出来形計測装置２とＧＮＳＳ受信装置３を用いているため、バケット１ｃの位置の判定精度が高く、バケット画像４０の表示／非表示をよりきめ細かく行うことができる。
【００４８】
「第３実施形態」
本発明に係る油圧ショベルの第３実施形態について、図面を用いて説明する。図８（ａ）は本発明の第３実施形態に係る油圧ショベルの側面図、図８（ｂ）はバケット位置の演算を説明するための図、図９（ａ）はヘッドアップディスプレイの表示制御の処理手順を示すフローチャート、図９（ｂ）はヘッドアップディスプレイの非表示制御の処理手順を示すフローチャートである。
【００４９】
第３実施形態に係る油圧ショベル２０１は、浚渫作業に用いられるものであって、潮位計４とＧＮＳＳ受信装置３により、浚渫作業における閾値を決定している点で第１実施形態及び第２実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
【００５０】
（浚渫作業における閾値の決定）
ＧＮＳＳ受信装置３を上部旋回体１Ｂ上に設ける。ＧＮＳＳ受信装置３は、緯度経度及び高さの座標データＧ（Ｘｇｇ，Ｙｇｇ，Ｚｇｇ）を持っている。また、ブーム１ａの回動支点を原点とするＧＮＳＳ受信装置３のＸＹＺ座標値は、制御装置１７内の記憶部１７ｂに記憶される。これにより、ブーム先端位置Ｐ１、ブーム根元位置Ｐ２はそれぞれグローバル座標系Ｐ１’（Ｘｇ１，Ｙｇ１，Ｚｇ１）、Ｐ２’（Ｘｇ２，Ｙｇ２，Ｚｇ２）で表すことができる。
【００５１】
水面の高さを計測する潮位計４は、緯度経度及び高さの座標データＳ（Ｘｇｓ，Ｙｇｓ，Ｚｇｓ）を持っており、潮位計４から水面までの距離データを計測する。また、潮位計４は潮位Ｚｇｗを送信するための送信部４ａを備える。
【００５２】
油圧ショベル２０１は座標データを受信するための受信部５を備え、現在時刻における潮位Ｚｇｗを取得する。また、潮位計位置座標Ｓは制御装置１７の記憶部１７ｂに予め記憶される。潮位Ｚｇｗと、バケット先端位置Ｐ１’及びバケット根元位置Ｐ２’の高さ座標Ｚｇ１及びＺｇ２とを比較することで、画像表示のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。
【００５３】
（バケット画像の表示制御）
図９（ａ）に示すように、演算部１７ａは、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃからの回動角α、β、γ（検出データ）を取得し（Ｓ３０１）、座標値Ｐ２を計算する（Ｓ３０２）。次いで、演算部１７ａは、ＧＮＳＳ座標データを受信し（Ｓ３０３）、潮位データを受信する（Ｓ３０４）。次いで、演算部１７ａは、グローバル座標系Ｐ１’、Ｐ２’に変換する（Ｓ３０５）。次いで、バケット位置判定部１７ｃは、ＺｇｗがＺｇ２より大きいか否かを判定し（Ｓ３０６）、ＺｇｗがＺｇ２より大きい場合（Ｓ３０６／Ｙｅｓ）には、バケット位置判定部１７ｃは、バケット１ｃがオペレータＭの視界から外れたと判定し、表示制御部１８にバケット画像４０の表示命令を出力する。表示制御部１８は、その表示命令を受けると、バケット１ｃの回動角γに基づいて所定のバケット画像４０を選択し、ヘッドアップディスプレイ３０から所定のバケット画像４０を表示するよう制御する（Ｓ３０７）。一方、ＺｇｗがＺｇ２以下の場合（Ｓ３０６／Ｎｏ）にはＳ３０１に戻る。
【００５４】
（バケット画像の非表示制御）
図９（ｂ）に示すように、演算部１７ａは、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃからの回動角α、β、γ（検出データ）を取得し（Ｓ３１１）、座標値Ｐ２を計算する（Ｓ３１２）。次いで、演算部１７ａは、ＧＮＳＳ座標データを受信し（Ｓ３１３）、潮位データを受信する（Ｓ３１４）。次いで、演算部１７ａは、グローバル座標系Ｐ１’、Ｐ２’に変換する（Ｓ３１５）。次いで、バケット位置判定部１７ｃは、ＺｇｗがＺｇ１より小さいか否かを判定し（Ｓ２１６）、ＺｇｗがＺｇ１より小さい場合（Ｓ３１６／Ｙｅｓ）には、バケット位置判定部１７ｃは、バケット１ｃがオペレータＭの視界に入っていると判定し、表示制御部１８にバケット画像４０の非表示命令を出力する。表示制御部１８は、その非表示命令を受けて、表示されているバケット画像４０を非表示にするようヘッドアップディスプレイ３０を制御する（Ｓ３１７）。一方、ＺｇｗがＺｇ１以上の場合（Ｓ３１６／Ｎｏ）にはＳ３１１に戻る。
【００５５】
このように構成された第３実施形態によれば、第１実施形態または第２実施形態と同様に、オペレータＭにとって必要と判断される場合に限って作業の補助となるバケット画像４０が表示されるようになっているため、作業の利便性が向上するうえ、バケット画像４０が煩わしいといった不都合もない。そして、第３実施形態では、潮位データを利用することで、浚渫作業におけるオペレータＭの補助を適切に行うことができる。
【００５６】
「その他の実施形態について」
次に、オペレータＭの任意の設定に応じて、バケット１ｃがオペレータＭの視界から外れるか否かを判定する実施形態について説明する。この実施形態では、バケット１ｃが視界から外れたか否かの判定に用いるための閾値の算出方法が異なる。この点について、主に図を用いて説明する。図１０及び図１１は、運転室から見て上下方向及び左右方向においてバケットが視界から外れる場合の閾値の算出方法を説明するための図である。また、図１２は、バケット画像の表示／非表示の制御を示すフローチャートである。
【００５７】
（バケットのフレームアウトを任意に設定する場合における閾値の決定）
図１１に示すように、例えばブーム１ａの回動支点を原点としたＸＺ座標系におけるオペレータＭの頭部の座標値をＭ１（Ｘ６，Ｚ６）とする。オペレータＭの頭部の座標は任意に設定できる。同じくブーム１ａの回動支点を原点としたＸＺ座標系におけるフロントガラス１３の上端の座標値をＦ１（Ｘ７，Ｚ７）、下端の座標値をＦ２（Ｘ８，Ｚ８）とする。
【００５８】
図１０及び図１１に示すように、頭部位置Ｍ１とフロントガラス１３の上端Ｆ１を通る境界直線ｚ１及び頭部位置Ｍ１とフロントガラス１３の下端Ｆ１を通る境界直線ｚ２は、下記の式（５）、（６）で表される。
ｚ１＝ａ１ｘ＋ｂ１＝｛（Ｚ７−Ｚ６）／（Ｘ７−Ｘ６）｝ｘ＋Ｚ６−｛（Ｚ７−Ｚ６）／（Ｘ７−Ｘ６）｝Ｘ７・・・（５）
ｚ２＝ａ２ｘ＋ｂ２＝｛（Ｚ８−Ｚ６）／（Ｘ８−Ｘ６）｝ｘ＋Ｚ６−｛（Ｚ８−Ｚ６）／（Ｘ８−Ｘ６）｝Ｘ８・・・（６）
【００５９】
また、運転席７Ａの左右方向、すなわちＸＹ座標系における境界直線ｙ３，ｙ４もＸＺ座標系と同様に設定する。
【００６０】
バケット先端位置Ｐ１及びバケット根元位置Ｐ２の高さ座標と境界線ｚ１＝ａ１ｘ＋ｂ１及びｚ２＝ａ２ｘ＋ｂ２を比較することで、バケット画像４０の表示のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。
【００６１】
（バケット画像の表示制御）
図１２（ａ）に示すように、演算部１７ａは、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃからの回動角α、β、γ（検出データ）を取得し（Ｓ４０１）、座標値Ｐ１，Ｐ２を計算する（Ｓ４０２）。次いで、バケット位置判定部１７ｃは、ｚ１＜Ｚ１か否かを判定し（Ｓ４０３）、ｚ２＞Ｚ２か否かを判定し（Ｓ４０４）、ｙ３＜Ｙ４か否かを判定し（Ｓ４０５）、ｙ４＞Ｙ３か否かを判定する（Ｓ４０６）。Ｓ４０３〜Ｓ４０６の何れかでＹｅｓの場合には、バケット位置判定部１７ｃは、バケット１ｃがオペレータＭの視界から外れたと判定し、表示制御部１８にバケット画像４０の表示命令を出力する。表示制御部１８は、その表示命令を受けると、バケット１ｃの回動角γに基づいて所定のバケット画像４０を選択し、ヘッドアップディスプレイ３０から所定のバケット画像４０を表示するよう制御する（Ｓ４０７）。一方、Ｓ４０３〜Ｓ４０６の何れにおいてもＮｏの場合には、Ｓ４０１に戻る。
【００６２】
（バケット画像の非表示制御）
図１２（ｂ）に示すように、演算部１７ａは、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃからの回動角α、β、γ（検出データ）を取得し（Ｓ４１１）、座標値Ｐ１，Ｐ２を計算する（Ｓ４１２）。次いで、バケット位置判定部１７ｃは、ｚ１＞Ｚ２か否かを判定し（Ｓ４１３）、ｚ２＜Ｚ１か否かを判定し（Ｓ４１４）、ｙ３＞Ｙ３か否かを判定し（Ｓ４１５）、ｙ４＞Ｙ４か否かを判定する（Ｓ４１６）。Ｓ４１３〜Ｓ４１６の全てにおいてＹｅｓの場合には、バケット位置判定部１７ｃは、バケット１ｃがオペレータＭの視界に入っていると判定し、表示制御部１８にバケット画像４０の非表示命令を出力する。表示制御部１８は、その非表示命令を受けて、表示されているバケット画像４０を非表示にするようヘッドアップディスプレイ３０を制御する（Ｓ４１７）。一方、Ｓ４１３〜Ｓ４１６の何れかでＮｏの場合には、Ｓ４１１に戻る。
【００６３】
この実施形態によれば、第１実施形態〜第３実施形態と同様の作用効果を奏することができるうえ、オペレータＭによる任意の設定ができるため、使い勝手の更なる向上が見込める。
【００６４】
以上説明したように、各実施形態によれば、バケット１ｃがオペレータＭの視界から外れる場合に限ってバケット画像４０を表示することができるため、操作の利便性と、表示の煩わしさの解消を図ることができる。
【００６５】
なお、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。例えば、バケット画像４０の近傍に数値や文字等で構成される作業補助情報を表示しても良い。また、オペレータＭとバケット１ｃとの前後方向の距離を演算して、その演算結果に応じてバケット画像の大きさを拡大または縮小するよう表示制御しても良い。また、バケット１ｃを側面から見たバケット画像を表示するようにしても良い。また、作業を補助するための情報として、各種警報情報を表示するようにしても良い。また、運転室７のフロントガラス１３に透過型液晶を設けておき、この透過型液晶にバケット画像４０を表示／非表示する構成も採用できる。また、Ｐ１をバケット先端座標、Ｐ２をバケット根元座標とおいたが、バケット先端座標、およびバケット根元座標からの位置座標を実測や設計仕様値等から予め求めた別の座標とすることも可能である。また、角度検出器８ａ〜８ｃは回動角を直接測定するポテンショメータの他、対地角センサ等を使用してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１  油圧ショベル
１Ａ  フロント作業機
１Ｂ  上部旋回体
１ａ  ブーム
１ｂ  アーム
１ｃ  バケット
１ｅ  走行体
３ａ，３ｂ，３ｃ  油圧アクチュエータ
７  運転室
８ａ，８ｂ，８ｃ  角度検出器
１７  制御装置
１７ａ  演算部
１７ｂ  記憶部
１７ｃ  バケット位置判定部
１８  表示制御部
３０  ヘッドアップディスプレイ
４０  バケット画像（虚像）
Ｍ  オペレータ
１０１，２０１  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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