(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行動作を行う下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられたブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含むアタッチメントと、
前記エンドアタッチメントの姿勢情報が表示される表示装置と、
を有するショベルであって、
前記表示装置は、目標面に対する前記エンドアタッチメントの前記姿勢情報を３次元的に視認可能なように表示する３次元モデルを表示し、当該３次元モデルは前記エンドアタッチメントと前記目標面との間の相対的な角度に対応して回動することを特徴とするショベル。
【請求項２】
前記３次元モデルには、中心線が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記３次元モデルは、
内部に中心を通る横面と、前記中心を通る縦面を有しており、
前記横面と前記縦面は半透明表示され、それぞれ着色されていることを特徴とする請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記３次元モデルは、円形であることを特徴とする請求項１に記載のショベル。
【請求項５】
前記中心線は横方向の中心線であって、前記３次元モデルは側面から見たときの前記エンドアタッチメントと前記目標面との相対角に対応して前記中心線を中心軸として回転することを特徴とする請求項２に記載のショベル。
【請求項６】
前記中心線は縦方向の中心線であって、前記３次元モデルは上面から見たときの前記エンドアタッチメントと前記目標面との相対角に対応して前記中心線を中心軸として回転することを特徴とする請求項２に記載のショベル。
【請求項７】
前記３次元モデルは、正面から見たときの前記エンドアタッチメントと前記目標面との相対角に対応して時計回り、若しくは、反時計回りに回転することを特徴とする請求項２に記載のショベル。
【請求項８】
作業部位の高さと目標面の高さとの関係を表すバー表示を前記３次元モデルと同時に表示することを特徴とする請求項１に記載のショベル。
【請求項９】
前記バー表示は、前記作業部位の両端部に対してそれぞれ複数表示されることを特徴とする請求項８に記載のショベル。
【請求項１０】
前記複数のバー表示は、前記３次元モデルの両側に表示されることを特徴とする請求項９に記載のショベル。
【請求項１１】
前記３次元モデルの隣接領域に、側面から見たときの前記エンドアタッチメントと前記目標面との相対角、上面から見たときの前記エンドアタッチメントと前記目標面との相対角、及び正面から見たときの前記エンドアタッチメントと前記目標面との相対角の少なくとも一つが表示されることを特徴とする請求項１に記載のショベル。
【請求項１２】
走行動作を行う下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられたブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含むアタッチメントとを備えるショベルの表示装置であって、
前記表示装置は、目標面に対する前記エンドアタッチメントの姿勢情報を３次元的に視認可能なように表示する３次元モデルを表示し、当該３次元モデルは前記エンドアタッチメントと前記目標面との間の相対的な角度に対応して回動することを特徴とするショベルの表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショベル及びショベルの表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシンガイダンス機能を有するショベルは、運転席の斜め前方に設置された表示装置の画面上に例えばバケットの目標面に対する相対距離を２次元表示している（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７４３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のショベルは、バケットの目標面に対する相対距離の表示が、バケットを側面から見た場合やバケットを正面から見た場合など複数の形態で表示されている。しかし、操作者は複数の形態で表示されていると、バケットの姿勢を直感的に理解することが難しい。【０００５】
ショベルの操作者は、通常、運転席の前方に位置するバケットの爪先や掘削場所を見ながら作業を行うため、作業中に表示装置を長時間見ることはできない。したがって、ショベルの操作者が作業中に表示装置を見ることのできる時間は極短時間であり、その時間内に表示装置に表示された画像から所望する情報を認識することは難しい場合がある。【０００６】
そこで、操作者が表示画面に意識を集中しなくても、バケットの姿勢を正確に且つ直感的に把握できる表示装置を有するショベルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、
走行動作を行う下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられたブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含むアタッチメントと、
前記エンドアタッチメントの姿勢情報が表示される表示装置と、
を有するショベルであって、
前記表示装置は、目標面に対する前記エンドアタッチメントの姿勢情報を３次元的に視認可能なように表示する３次元モデルを表示し、当該３次元モデルは前記エンドアタッチメントと前記目標面との間の相対的な角度に対応して回動することを特徴とするショベルが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
開示した実施形態によれば、操作者が表示画面に意識を集中しなくても、バケットの姿勢を正確に且つ直感的に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態におけるショベルを例示する側面図である。
【図２】ショベルのコントローラを含む接続構成を例示する図である。
【図３】コントローラ及びマシンガイダンス装置の構成を例示する図である。
【図４】ショベルによる法面掘削作業を例示する図である。
【図５】ショベルのキャビン内の運転席から前方を見た様子を例示する図である。
【図６】表示画面上に表示される表示の一例を示す図である。
【図７Ａ】バケット及び上部旋回体の姿勢に対応する表示例の一覧を示す図である。
【図７Ｂ】バケット及び上部旋回体の姿勢に対応する表示例の一覧を示す図である。
【図８Ａ】表示画面上に表示される表示の異なる例を示す図である。
【図８Ｂ】表示画面上に表示される表示の異なる例を示す図である。
【図９】図６の異なる表示例を示す図である。
【図１０】画像表示部に表示される画像の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、実施形態におけるショベルを例示する側面図である。
【００１１】
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が搭載されている。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（作業部位）としてバケット６が取り付けられている。エンドアタッチメントとしては、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。
【００１２】
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掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。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が取り付けられている。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。
【００１３】
ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、横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。
【００１４】
アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出する。アーム角度センサＳ２は、例えば、横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。
【００１５】
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。バケット角度センサＳ３は、例えば、横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。
【００１６】
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する。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く、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されていてもよい。
【００１７】
上部旋回体３は、エンジン１１等の動力源、カウンタウエイト３２、車体傾斜センサＳ４が搭載され、カバー３ａにより覆われている。カウンタウエイト３２は、アタッチメントとの重量バランスをとる機能を奏する。車体傾斜センサＳ４は、上部旋回体３の傾斜角度を検出する。車体傾斜センサＳ４は、例えば、横面に対する傾斜を検出して、上部旋回体３の傾斜角度を検出する加速度センサである。
【００１８】
上部旋回体３のカバー３ａ上部には、撮像装置８０が設けられている。撮像装置８０は、上部旋回体３からキャビン１０に向かって、左側を撮像する左側カメラ８０Ｌ、右側を撮像する右側カメラ８０Ｒ、後方を撮像する後方カメラ８０Ｂを有する。左側カメラ８０Ｌ、右側カメラ８０Ｒ、及び後方カメラ８０Ｂは、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するデジタルカメラであり、それぞれ撮影した画像をキャビン１０内に設けられている表示装置４０に送る。
【００１９】
上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０が設けられている。キャビン１０の頂部には、ＧＰＳ装置（ＧＮＳＳ受信機）Ｇ１が設けられている。ＧＰＳ装置Ｇ１は、ショベルの位置をＧＰＳ機能により検出し、位置データをコントローラ３０内のマシンガイダンス装置５０に供給する。また、キャビン１０内には、コントローラ３０、表示装置４０、音声出力装置４３、入力装置４５、及び記憶装置４７が設けられている。
【００２０】
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。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ている。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ているプログラムを実行することで実現される。
【００２１】
コントローラ３０は、ショベルの操作をガイドするマシンガイダンス装置５０としても機能する。マシンガイダンス装置５０は、例えば、操作者が設定した目標地形の表面である目標面とエンドアタッチメントとの距離や、エンドアタッチメントの目標面に対する相対角等といった作業情報を操作者に報知する。目標面とエンドアタッチメントとの距離は、例えば、エンドアタッチメントとしてのバケット６の先端（爪先）、及びバケット６の背面と目標面との間の距離である。マシンガイダンス装置５０は、表示装置４０や音声出力装置４３等を介して、作業情報を操作者に報知し、ショベルの操作をガイドする。作業情報とは、目標面とエンドアタッチメントとの距離情報、エンドアタッチメントの目標面に対する相対角を示す姿勢情報を含む。本実施形態では、マシンガイダンス装置５０がコントローラ３０に組み込まれているが、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とは別に設けられてもよい。この場合、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。
【００２２】
表示装置４０は、コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０からの指令に応じて各種作業情報を含む画像を表示する。表示装置４０は、例えば、マシンガイダンス装置５０に接続される車載液晶ディスプレイである。
【００２３】
音声出力装置４３は、コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０からの音声出力指令に応じて各種音声情報を出力する。音声出力装置４３は、例えば、マシンガイダンス装置５０に接続される車載スピーカを含む。また、音声出力装置４３は、ブザー等の警報器を含んでもよい。
【００２４】
入力装置４５は、ショベルの操作者がマシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０に各種情報を入力するための装置である。入力装置４５は、例えば、表示装置４０の表面に設けられるメンブレンスイッチを含んで構成される。また、入力装置４５は、タッチパネル等を含んで構成されてもよい。
【００２５】
記憶装置４７は、各種情報を記憶するための装置である。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、マシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０等が出力する各種情報を記憶する。
【００２６】
ゲートロックレバー４９は、キャビン１０のドアと運転席との間に設けられ、ショベルが誤って操作されるのを防止する機構である。操作者が運転席に乗り込んでゲートロックレバー４９を引き上げると、操作者はキャビン１０から退出できなくなると共に各種操作装置が操作可能になる。操作者がゲートロックレバー４９を押し下げると、操作者はキャビン１０から退出可能になると共に、各種操作装置は操作不能になる。
【００２７】
図２は、実施形態におけるショベルのコントローラ３０を含む接続構成を例示する図である。
【００２８】
表示装置４０は、キャビン１０に設けられ、マシンガイダンス装置５０から供給される作業情報等を含む画像を表示する。表示装置４０は、例えば、Controller Area Network (CAN)、Local Interconnect Network(LIN)等の通信ネットワーク、専用線等を介してマシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０に接続されている。
【００２９】
表示装置４０は、画像表示部４１に表示する画像を生成する変換処理部４０ａを有する。変換処理部４０ａは、撮像装置８０から得られる画像データに基づいて画像表示部４１上に表示する撮影画像を含む画像を生成する。表示装置４０には、左側カメラ８０Ｌ、右側カメラ８０Ｒ、及び後方カメラ８０Ｂのそれぞれから画像データが入力される。
【００３０】
また、変換処理部４０ａは、コントローラ３０から表示装置４０に入力される各種データのうち画像表示部４１に表示させるデータを画像信号に変換する。コントローラ３０から表示装置４０に入力されるデータは、例えば、エンジン冷却水の温度を示すデータ、作動油の温度を示すデータ、尿素水の残量を示すデータ、燃料の残量を示すデータ等を含む。
【００３１】
変換処理部４０ａは、変換した画像信号を画像表示部４１に出力し、撮影画像や各種データに基づいて生成した画像を画像表示部４１に表示させる。
【００３２】
なお、変換処理部４０ａは、表示装置４０ではなく、例えば、コントローラ３０に設けられてもよい。この場合、撮像装置８０は、コントローラ３０に接続される。
【００３３】
表示装置４０は、入力部としてのスイッチパネル４２を有する。スイッチパネル４２は、各種ハードウェアスイッチを含むパネルである。スイッチパネル４２は、ライトスイッチ４２ａ、ワイパースイッチ４２ｂ、及びウィンドウォッシャスイッチ４２ｃを有する。
【００３４】
ライトスイッチ４２ａは、キャビン１０の外部に取り付けられるライトの点灯・消灯を切り替えるためのスイッチである。ワイパースイッチ４２ｂは、ワイパーの作動・停止を切り替えるためのスイッチである。また、ウィンドウォッシャスイッチ４２ｃは、ウィンドウォッシャ液を噴射するためのスイッチである。
【００３５】
表示装置４０は、蓄電池７０から電力の供給を受けて動作する。蓄電池７０は、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４０以外のショベルの電装品７２等にも供給される。また、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てエンジン１１を始動させる。
【００３６】
エンジン１１は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５に接続され、エンジン制御装置（ＥＣＵ）７４により制御される。ＥＣＵ７４からは、エンジン１１の状態を示す各種データ（例えば、水温センサ１１ｃで検出される冷却水温（物理量）を示すデータ等）がコントローラ３０に常時送信される。コントローラ３０は内部の一時記憶部（メモリ）３０ａにこのデータを蓄積し、適宜表示装置４０に送信できる。
【００３７】
メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための油圧ポンプである。メインポンプ１４は、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
【００３８】
パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための油圧ポンプである。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量型油圧ポンプである。
【００３９】
コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、例えば、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、走行用油圧モータ、及び旋回用油圧モータ等に、メインポンプ１４が吐出する作動油を選択的に供給する。なお、以下では、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、走行用油圧モータ、及び旋回用油圧モータを、「油圧アクチュエータ」という場合がある。
【００４０】
操作レバー２６Ａ〜２６Ｃは、キャビン１０内に設けられ、操作者によって油圧アクチュエータの操作に用いられる。操作レバー２６Ａ〜２６Ｃが操作されると、パイロットポンプから油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに作動油が供給される。各パイロットポートには、対応する操作レバー２６Ａ〜２６Ｃの操作方向及び操作量に応じた圧力の作動油が供給される。
【００４１】
本実施形態では、操作レバー２６Ａは、ブーム操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ａを操作すると、ブームシリンダ７を油圧駆動させて、ブーム４を操作できる。操作レバー２６Ｂは、アーム操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ｂを操作すると、アームシリンダ８を油圧駆動させて、アーム５を操作できる。操作レバー２６Ｃは、バケット操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ｃを操作すると、バケットシリンダ９を油圧駆動させて、バケット６を操作できる。なお、ショベルには、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃの他に、走行用油圧モータや旋回用油圧モータ等を駆動させる操作レバー、操作ペダル等が設けられてもよい。
【００４２】
コントローラ３０は、例えば以下で説明する各種データを取得する。コントローラ３０が取得したデータは、一時記憶部３０ａに格納される。
【００４３】
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は、斜板角度を示すデータをコントローラ３０に送る。また、吐出圧力センサ１４ｂは、メインポンプ１４の吐出圧力を示すデータをコントローラ３０に送る。これらのデータ（物理量を表すデータ）は一時記憶部３０ａに格納される。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との間の管路に設けられている油温センサ１４ｃは、管路を流れる作動油の温度を表すデータをコントローラ３０に送る。
【００４４】
圧力センサ１５ａ，１５ｂは、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃが操作された際にコントロールバルブ１７に送られるパイロット圧を検出し、検出したパイロット圧を示すデータをコントローラ３０に送る。操作レバー２６Ａ〜２６Ｃには、スイッチボタン２７が設けられている。操作者は、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃを操作しながらスイッチボタン２７を操作することで、コントローラ３０に指令信号を送ることができる。
【００４５】
ショベルのキャビン１０内には、エンジン回転数調整ダイヤル７５が設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジンの回転数を調整するためのダイヤルであり、例えば、エンジン回転数を段階的に切り替えることができる。本実施形態では、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段階にエンジン回転数を切り替えることができるように設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数の設定状態を示すデータをコントローラ３０に送る。なお、図２には、エンジン回転数調整ダイヤル７５によりＨモードが選択された状態が示されている。
【００４６】
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。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回転数に制御される。
【００４７】
次に、ショベルのコントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０に設けられている各種機能について説明する。図３は、実施形態におけるコントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０の構成を例示する図である。
【００４８】
コントローラ３０は、エンジンコントローラ７４を含むショベル全体の動作を制御する。コントローラ３０は、ゲートロックレバー４９が押し下げられている状態では、ゲートロック弁４９ａを閉状態とし、ゲートロックレバー４９が引き上げられている状態では、ゲートロック弁４９ａを開状態とするように制御する。ゲートロック弁４９ａは、コントロールバルブ１７と操作レバー２６Ａ〜２６Ｃ等との間の油路に設けられている切替弁である。ここでは、ゲートロック弁４９ａは、コントローラ３０からの指令によって開閉する構成になっているが、ゲートロックレバー４９と機械的に接続され、ゲートロックレバー４９の動作に応じて開閉する構成であってもよい。
【００４９】
ゲートロック弁４９ａは、閉状態において、コントロールバルブ１７と操作レバー２６Ａ〜２６Ｃ等との間の作動油の流れを遮断して操作レバー２６Ａ〜２６Ｃ等の操作を無効にする。また、ゲートロック弁４９ａは、開状態において、コントロールバルブ１７と操作レバー等との間で作動油を連通させて操作レバー２６Ａ〜２６Ｃ等の操作を有効にする。
【００５０】
コントローラ３０は、ゲートロック弁４９ａが開状態となり、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃの操作が有効になった状態で、圧力センサ１５ａ、１５ｂによって検出されるパイロット圧から、各レバーの操作量を検出する。
【００５１】
コントローラ３０は、ショベル全体の動作の制御に加えて、マシンガイダンス装置５０によるガイダンスを行うか否かを制御する。具体的には、コントローラ３０は、ショベルが休止中であると判定したときは、マシンガイダンス装置５０によるガイダンスを中止するように、マシンガイダンス装置５０にガイダンス中止指令を送る。
【００５２】
また、コントローラ３０は、オートアイドルストップ指令をエンジンコントローラ７４に対して出力する際に、ガイダンス中止指令をマシンガイダンス装置５０に出力してもよい。あるいは、コントローラ３０は、ゲートロックレバー４９が押し下げられた状態にあると判定した場合に、ガイダンス中止指令をマシンガイダンス装置５０に出力してもよい。
【００５３】
次に、マシンガイダンス装置５０について説明する。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、車体傾斜センサＳ４、ＧＰＳ装置Ｇ１、入力装置４５等から、コントローラ３０に供給される各種信号及びデータを受信する。
【００５４】
入力装置４５は、バケット６の形状に関する情報が入力され、コントローラ３０に出力される。バケット６の形状に関する情報とは、バケット６の開口高さと開口幅、爪先から背面までの距離、及び爪の長さなどの情報を含む。
【００５５】
マシンガイダンス装置５０は、受信した信号及びデータに基づいてバケット６等のアタッチメントの実際の動作位置を算出する。そして、マシンガイダンス装置５０は、アタッチメントの実際の動作位置と目標面とを比較し、例えばバケット６と目標面との間の距離や、バケット６の目標面との相対角等を算出する。マシンガイダンス装置５０は、ショベルの旋回中心軸からバケット６の爪先までの距離や、目標面の傾斜角度等も算出し、これらを作業情報として表示装置４０に送信する。
【００５６】
なお、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とが別に設けられている場合には、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）を通じて互いに通信可能に接続される。
【００５７】
マシンガイダンス装置５０は、高さ算出部５０３、比較部５０４、表示制御部５０５、及びガイダンスデータ出力部５０６を有する。
【００５８】
高さ算出部５０３は、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の検出信号から求められるブーム４、アーム５及びバケット６の角度から、バケット６の先端（爪先）の高さを算出する。
【００５９】
比較部５０４は、高さ算出部５０３が算出したバケット６の先端（爪先）の高さと、ガイダンスデータ出力部５０６から出力されるガイダンスデータにおいて示される目標面の位置とを比較する。本実施形態の比較部５０４は、「代表位置」としてのバケット６の爪先中央位置の高さと目標面との位置を比較する。また、比較部５０４は、「代表位置以外の位置」としてのバケット６の爪先の左右位置のそれぞれの高さと、該左右位置に対する目標面との位置、及びバケット６の背面の高さと目標面との位置を比較する。
【００６０】
比較部５０４は、バケット６の代表位置における目標面との相対距離と、バケット６の「代表位置以外の位置」における目標面との相対距離を算出する。また比較部５０４は、バケット６の目標面との相対角を算出する。比較部５０４において求められた各種データは、記憶装置４７に記憶される。
【００６１】
表示制御部５０５は、比較部５０４によって求められたバケット６の高さや、目標面との相対距離などを、作業情報として表示装置４０に送信する。表示装置４０は、表示制御部５０５から送られる作業情報を画面に表示する。表示装置４０は、撮像装置８０から送られる撮影画像を適宜表示してよい。表示装置４０の表示画面構成については後述する。また、表示制御部５０５は、バケット６が目標面よりも低い位置になった場合等には、表示装置４０の表示画面上に警報を表示したり、音声出力装置４３を介して操作者に警報を発したりすることができる。
【００６２】
図４は、実施形態におけるショベルがバケット６により法面（傾斜面）を掘削する作業を行っている様子を例示する図である。また、図５は、実施形態におけるショベルのキャビン１０内の運転席から前方を見た様子を例示する図である。
【００６３】
図５に示すように、キャビン１０の前面の窓からは、バケット６を見ることができる。キャビン１０には、中央に運転席１０ａが設けられ、その両脇に操作レバー２６Ａ，２６Ｂが配置されている。操作者は、運転席１０ａに座って、左手で操作レバー２６Ａを操作し、右手で操作レバー２６Ｂを操作することで、バケット６を所望の位置に移動させて掘削作業を行う。
【００６４】
運転席１０ａの右前方（前面の窓の右下）には、表示装置４０の画像表示部４１及びスイッチパネル４２が配置されている。ショベルの操作者は、視界に入る画像表示部４１から作業情報を読み取りつつ、窓の外のバケット６を見ながら両手で操作レバー２６Ａ、２６Ｂ等を操作することになる。
【００６５】
ここで、操作者は、操作中は窓の外のバケット６を注視することになるため、視界に入っている画像表示部４１に表示されている情報を読み取るのは困難である。
【００６６】
そこで、本実施形態では、表示装置４０の画像表示部４１は、バケット６の姿勢情報を幅、高さ、奥行きが知覚可能な３次元モデルにより表示する。以下にそのような表示制御について説明する。
【００６７】
次に、図６、図７Ａ、図７Ｂを参照しながら、法面掘削作業を行っているときに画像表示部４１の表示画面６００に表示される画面構成について説明する。
【００６８】
図６は、法面掘削作業においてバケット６が目標面から離れた位置にある場合の表示画面６００の表示例を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂは、上部旋回体３及びバケット６の位置（姿勢）に対応する表示例の一覧を示している。
【００６９】
表示画面６００は、距離表示領域６１０、３次元表示領域６２０、カメラ画像表示領域６３０を含み、各種作業情報を表示する。
【００７０】
距離表示領域６１０は、バケット６と目標面との距離を示すグラフ表示部６１１を有している。
【００７１】
グラフ表示部６１１は、代表位置としてのバケット６の爪先中央位置から目標面までの距離を表示する。本実施形態のグラフ表示部６１１は、表示セグメント６１１ａが上下方向に一定の間隔で並列されたバーグラフ（バー表示）である。グラフ表示部６１１において、１５個の表示セグメント６１１ａのうちの一つが、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて他のバーとは異なる色（例えば黒）で表示される。異なる色に表示されたセグメント６１１ａは、バケット位置表示部（図６では上から４つ目の表示部）となる。バケット位置表示部は、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて上下に動くように表示される。
【００７２】
本実施形態では下から３つ目の表示セグメント６１１ａは、目標面の位置である。下から３つ目の表示セグメント６１１ａの左右には、目標面の位置を表わす目標指示部６１１ｂが配置されている。
【００７３】
３次元表示領域６２０は、バケット６の姿勢情報を３次元的に視認可能な３次元モデル６２１を有している。３次元モデル６２１は、外形６２１ａが球体（円形）画像であり、内部に中心Ｐを通る横面（水平面）画像６２２と、中心Ｐを通る縦面（鉛直面）画像６２３を有している。横面画像６２２は、中心Ｐを通る中心線ＹＰを含む。縦面画像６２３は、中心Ｐを通る中心線ＴＰを含む。横面画像６２２と縦面画像６２３は、互いに直交する位置関係で表示される。
【００７４】
横面画像６２２は、中心線ＹＰを軸に回転してバケット６の位置（姿勢）を表示する。本実施形態の横面画像６２２は、作業部位としてのバケット６の背面と目標面との相対角を表示する。つまり、ショベルを側面視した時のバケット６の背面と目標面との相対角を表示する。
【００７５】
縦面画像６２３は、中心線ＴＰを軸に回転して上部旋回体３により旋回移動したバケット６の姿勢を表示する。本実施形態の縦面画像６２３は、上部旋回体３の旋回動作等により旋回移動したバケット６の目標面との相対角を表示する。つまり、ショベルを上面視した時のバケット６の背面と目標面との相対角を表示する。横面画像６２２と縦面画像６２３は、半透明表示され、それぞれ着色されている。したがって、例えば横面画像６２２が中心線ＹＰを軸に回転すると、操作者は着色した面を視認できるため、バケット６の姿勢を直感的に認識できる。縦面画像６２３においても同様である。このように、横面画像６２２と縦面画像６２３とを、球体内の他の部分とコントラストを付けることで、操作者の視認性を向上させることができる。図６では横面画像６２２と縦面画像６２３の色彩は異なる色の事例を示したが、同じ色でもよい。
【００７６】
また、中心線ＴＰと中心線ＹＰは、中心線ＴＰと中心線ＹＰとの交点（中心Ｐ）を中心に時計回り、若しくは、反時計回りに回転されることで、作業部位としてのバケット６の先端線と目標面との相対角を示す。つまり、ショベルの座席に座った操作者の視線と類似の視線であるショベルを正面視した時のバケット６の先端線と目標面との相対角を表示する。
【００７７】
カメラ画像表示領域６３０は、カメラ画像を画像表示する領域である。本実施形態では、ショベルは、運転者の視界以外の部分を撮像するための撮像装置８０（図１参照。）を備える。撮像装置８０は、撮像したカメラ画像を表示装置４０の変換処理部４０ａに送る。これにより、運転者は撮像装置８０が撮像したカメラ画像を表示装置４０の表示画面６００上で視認できる。図示例のカメラ画像表示領域６３０には、後方カメラ８０Ｂによるカメラ画像が表示されており、カウンタウエイト３２を含むショベルの後方状況を視認できる。
【００７８】
図７Ａに、バケット６の背面６ａと目標面ＴＬとの相対角を表わす横面画像６２２の表示例の一覧を示す。図７Ａは、側面から見たときの目標面ＴＬとバケット６との関係を模式的に示している。
【００７９】
図７Ａ（３）は、バケット６の背面６ａと目標面ＴＬの相対角を０度とする基準位置（姿勢）を示している。図７Ａ（２）は、バケット６を図７Ａ（３）より閉じた場合の横面画像６２２の表示例を示している。図７Ａ（１）は、バケット６を図７Ａ（２）より更に閉じた場合の横面画像６２２の表示例を示している。
【００８０】
図７Ａ（４）は、バケット６を図７Ａ（３）より開いた場合の横面画像６２２の表示例を示している。図７Ａ（５）は、バケット６を図７Ａ（４）より更に開いた場合の横面画像６２２の表示例を示している。
【００８１】
図７Ｂは、上部旋回体３の旋回により旋回移動したバケット６の目標面ＴＬとの相対角を表わす縦面画像６２３の表示例の一覧を示す。本実施形態の縦面画像６２３は、上部旋回体３の旋回により旋回移動したバケット６の縦中立面と目標面ＴＬに直交する鉛直面との相対角を表わす。図７Ｂに示す上部旋回体３は、上面から見たときの目標面ＴＬと上部旋回体３との関係を模式的に示している。
【００８２】
図７Ｂ（３）は、上部旋回体３（バケット６）と目標面ＴＬとの相対角を０度とする基準位置（姿勢）を示している。図７Ｂ（２）は、上部旋回体３を図７Ｂ（３）より左に旋回させた場合の縦面画像６２３の表示例を示している。図７Ｂ（１）は、上部旋回体３を図７Ｂ（２）より更に左に旋回させた場合の縦面画像６２３の表示例を示している。
【００８３】
図７Ｂ（４）は、上部旋回体３を図７Ｂ（３）より右に旋回させた場合の縦面画像６２３の表示例を示している。図７Ｂ（５）は、上部旋回体３を図７Ｂ（４）より更に右に旋回させた場合の縦面画像６２３の表示例を示している。
【００８４】
図６に示す３次元表示領域６２０には、図７Ａ（４）と図７Ｂ（４）を組み合わせた例を示したがこの限りではない。３次元表示領域６２０には、図７Ａ，図７Ｂのいずれか一が単独表示されてよい。
【００８５】
本実施形態の３次元表示領域６２０には、図８Ａ、図８Ｂに示す表示がなされてもよい。
【００８６】
図８Ａに、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角に対応する異なる表示例の一覧を示している。
【００８７】
図８Ａに示すバケット６は、正面から見たときの目標面ＴＬとの関係を模式的に示している。３次元モデル６２１は、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角に対応して中心Ｐを中心にして右回り又は左回りに回転する。つまり、横面画像６２２と縦面画像６２３は、中心Ｐを中心にして右回り又は左回りに回転する。
【００８８】
図８Ａ（３）は、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角を０度とする基準位置（姿勢）を示している。図８Ａ（２）は、バケット６がバケットチルト機構などにより右斜め上に傾いた場合の表示例を示している。図８Ａ（１）は、図８Ａ（２）と同じ表示となっている。図８Ａ（１）は、バケット６は傾いていないが、目標面ＴＬとの相対角が図８Ａ（２）と同じ場合を示している。
【００８９】
図８Ａ（４）は、バケット６がバケットチルト機構などにより左斜め上に傾いた場合の表示例を示している。図８Ａ（５）は、図８Ａ（４）と同じ表示となっている。図８Ａ（５）は、バケット６は傾いていないが、目標面ＴＬとの相対角が図８Ａ（４）と同じ場合を示している。
【００９０】
本実施形態の３次元表示領域６２０には、図８Ａに示す表示例だけでなく、図８Ｂに示す表示例も表示される。
【００９１】
図８Ｂは、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角に対応する姿勢情報を、上部旋回体３の姿勢情報と組み合わせて表示する表示例の一覧を示している。
【００９２】
図８Ｂに示す３次元モデル６２１は、バケット６の姿勢情報を上部旋回体３の位置情報と組み合わせて表示する。図８Ｂに示す３次元モデル６２１の横面画像６２２は、中心Ｐを中心にして右回り又は左回りに回転して、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角を表示する。縦面画像６２３は、中心Ｐを中心にして右回り又は左回りに回転して、バケット６の先端線６ｂと目標面ＴＬとの相対角を表示する。また縦面画像６２３は、中心線ＴＰを軸に回転して上部旋回体３により旋回移動したバケット６の目標面ＴＬとの相対角を表示する。縦面画像６２３は、上部旋回体３の旋回により旋回移動したバケット６の縦中立面と目標面ＴＬに直交する鉛直面との相対角を表わす。
【００９３】
図８Ｂ（１）は、バケット６と目標面ＴＬの相対角を０度とする基準位置（姿勢）を示している。
【００９４】
図８Ｂ（２）は、上部旋回体３を右へ旋回させた際の表示例を示している。図８Ｂ（３）は、上部旋回体３を図８Ｂ（２）より更に右へ旋回させた際の表示例を示している。
【００９５】
図８Ｂ（４）は、図８Ｂ（３）に示すバケット６の姿勢をバケットチルト機構によりチルト補正した際の表示例を示している。図８Ｂ（５）は、バケット６の姿勢を図８Ｂ（４）より更にチルト補正した際の表示例を示している。
【００９６】
操作者は、表示画面６００の各表示領域を見ることで、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離と、バケット６の目標面に対する姿勢を正確に且つ直感的に把握できる。また、３次元モデルの傾斜方向や傾斜角度は任意に設定できる。例えば、目標面に対するエンドアタッチメントの作業部位（バケット爪先の等）の傾斜を示してもよく、逆に、エンドアタッチメントの作業部位（バケットの爪先等）に対する目標面の傾斜を示すようにしてもよい。
【００９７】
次に図９を参照しながら、図６に示す表示画面６００の更に別の変形例について説明する。図９は、法面掘削作業においてバケット６が目標面から離れた位置にある場合の表示画面８００の表示例を示す図である。
【００９８】
以下、図６と共通する表示構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００９９】
表示画面８００は、距離表示領域８１０、３次元表示領域８２０、カメラ画像表示領域８３０を含み、各種作業情報を表示する。３次元表示領域８２０とカメラ画像表示領域８３０は、図６に示す３次元表示領域６２０とカメラ画像表示領域６３０と同じであるため説明は省略する。３次元表示領域８２０に表示される３次元モデル８２１も、図６に示す３次元モデル６２１と同じであり、表示形態も図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂと同じである。
【０１００】
距離表示領域８１０は、３次元表示領域８２０の左右の両側に配置される表示領域を含む。８１０Ｌは、３次元モデル８２１の左側に配置される距離表示領域である。８１０Ｒは、３次元モデル８２１の右側に配置される距離表示領域である。
【０１０１】
距離表示領域８１０Ｌは、バケット６と目標面との距離を示すグラフ表示部８１１を有している。距離表示領域８１０Ｒは、バケット６と目標面との距離を示すグラフ表示部８１２を有している。
【０１０２】
グラフ表示部８１１、８１２は、代表位置としてのバケット６の爪先中央位置から目標面までの距離を表示する。また、グラフ表示部８１１、８１２は、「代表位置以外の位置」としてのバケット６の爪先の左右位置から該左右位置に対する目標面までの距離を表示してもよい。この場合、グラフ表示部８１１はバケット６の爪先の左端部を、グラフ表示部８１２はバケット６の爪先の右端部を示す。また、グラフ表示部８１１、８１２は、「代表位置以外の位置」としてのバケット６の背面から目標面までの距離を表示してもよい。本実施形態のグラフ表示部８１１、８１２は、表示セグメント８１１ａ、８１２ａが上下方向に一定の間隔で並列されたバーグラフである。表示セグメント８１１ａと８１２ａは、三角形状であり、互いに頂点が向き合うように配置されてよい。
【０１０３】
グラフ表示部８１１、８１２において、９個の表示セグメント８１１ａ、８１２ａのうちの一つが、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて他のバーとは異なる色（例えば黒）で表示される。異なる色に表示されたセグメント８１１ａ、８１２ａは、目標面表示部ＴＬＰ（図９では下から２つ目の表示部）となる。目標面表示部ＴＬＰは、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて上下に動くように表示される。また、３次元モデル８２１の左右端に位置する表示セグメント８１１ａ、８１２ａは、バケット位置表示部ＢＰ（図９では下から５つ目の表示部）となる。バケット位置表示部ＢＰは、目標面表示部ＴＬＰとは異なる色で表示され、上下に移動しない。
【０１０４】
次に、図１０を参照しながら、画像表示部４１に表示される画像の別の例について説明する。図１０は、画像表示部４１に表示される画像の別の例を示す図である。
【０１０５】
図１０に示される画像表示部４１には、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、アタッチメント表示部４１４、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、撮影画像表示部４６０、距離表示領域８１０、および３次元表示領域８２０が含まれている。
【０１０６】
時刻表示部４１１は、現在の時刻を表示する。図１０に示す例では、現在時刻（１０時５分）が示されている。
【０１０７】
回転数モード表示部４１２は、回転数モードを表示する。図１０に示す例では、ＳＰモードを表す記号「ＳＰ」が表示されている。
【０１０８】
走行モード表示部４１３は、走行モードを表示する。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」のマークが表示され、高速モードでは「兎」のマークが表示される。図１０に示す例では、「亀」のマークが表示されている。
【０１０９】
アタッチメント表示部４１４は、例えば、装着されているアタッチメントを表す画像を表示する。
【０１１０】
エンジン制御状態表示部４１５は、エンジン１１の制御状態を表示する。図１０に示す例では、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。なお、「自動減速・自動停止モード」は、エンジン負荷が小さい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、エンジン負荷が小さい状態がさらに継続するとエンジン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。
【０１１１】
尿素水残量表示部４１６には、尿素水タンクに貯蔵されている尿素水の残量状態を表すバーグラフが表示されている。
【０１１２】
燃料残量表示部４１７には、燃料タンクに貯蔵されている燃料の残量状態を表すバーグラフが表示されている。
【０１１３】
冷却水温表示部４１８には、エンジン冷却水の温度状態を表すバーグラフが表示されている。
【０１１４】
エンジン稼働時間表示部４１９は、エンジン１１の累積稼働時間を表示する。エンジン稼働時間表示部４１９には、ショベルが製造されてからの累積稼働時間又は操作者によりタイマがリスタートされてからの累積稼働時間が表示される。
【０１１５】
撮影画像表示部４６０は、撮像装置によって撮影された画像が表示され、例えば、後方監視カメラ、左側方監視カメラ、右側方監視カメラなどによって撮像された画像が表示される。
【０１１６】
撮影画像表示部４６０には、表示中の画像を撮影した撮像装置の向きを表す撮像装置アイコン４６１が表示されている。撮像装置アイコン４６１は、ショベルの上面視の形状を表すショベルアイコン４６１ａと、表示中の画像を撮像した撮像装置の向きを表す帯状の方向表示アイコン４６１ｂとで構成されている。
【０１１７】
図１０に示す例では、ショベルアイコン４６１ａの下側（アタッチメントの反対側）に方向表示アイコン４６１ｂが表示されており、撮影画像表示部４６０には、後方監視カメラによって撮影されたショベルの後方の画像が表示されていることが表されている。
【０１１８】
操作者は、例えば、キャビン１０内に設けられている画像切替ボタンを押下することで、撮影画像表示部４６０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替えることができる。
【０１１９】
なお、ショベルに撮像装置が設けられていない場合には、撮影画像表示部４６０の代わりに、異なる情報が表示されてもよい。
【０１２０】
上述した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、エンジン制御状態表示部４１５、および撮像装置アイコン４６１は、ショベルの設定状態を示す設定状態表示部を構成する。また、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、およびエンジン稼働時間表示部４１９は、ショベルの運転状態を示す運転状態表示部を構成する。
【０１２１】
距離表示領域８１０及び３次元表示領域８２０には、例えば、図９を参照して上述した、バケット６と目標面との距離を示すグラフ表示部８１１、８１２、およびバケット６の姿勢情報を３次元的に視認可能な３次元モデル６２１を含む画像が表示される。
【０１２２】
また、例えば、ショベルが操作されているときは、図９に示される画像が画像表示部４１に表示され、ショベルが操作されていないときは、図１０に示される画像が画像表示部４１に表示されるようにしてもよい。なお、ショベルが操作されているか否かは、例えば、コントローラ３０が圧力センサ１５ａ，１５ｂの検出結果に基づいて判定することができる。
【０１２３】
以上、実施形態に係るショベルについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【０１２４】
本願は、日本特許庁に２０１６年３月３１日に出願された基礎出願２０１６−０７１６０８号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。
【符号の説明】
【０１２５】
１        下部走行体
３        上部旋回体
４        ブーム
５        アーム
６        バケット
１０      キャビン（運転室）
４０      表示装置
４１      画像表示部
８０      撮像装置
６００    表示画面
６１０    距離表示領域
６２０    ３次元表示領域
６２１    ３次元モデル
６２２    横面
６２３    縦面
６３０    カメラ画像表示領域
【図１】
0006644871.tif 000002
【図２】
0006644871.tif 000003
【図３】
0006644871.tif 000004
【図４】
0006644871.tif 000005
【図５】
0006644871.tif 000006
【図６】
0006644871.tif 000007
【図７Ａ】
0006644871.tif 000008
【図７Ｂ】
0006644871.tif 000009
【図８Ａ】
0006644871.tif 000010
【図８Ｂ】
0006644871.tif 000011
【図９】
0006644871.tif 000012
【図１０】
0006644871.tif 000013