DE112013005509T5

DE112013005509T5 - Displaysystem einer Aushubmaschine und Aushubmaschine

Info

Publication number: DE112013005509T5
Application number: DE112013005509.0T
Authority: DE
Inventors: Takashi Kurihara; Daishi Iwanaga
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2016-01-07
Also published as: JP5476450B1; KR20150067369A; CN104781478B; JP2014101664A; US9493929B2; WO2014077221A1; US20160010312A1; KR101745859B1; CN104781478A

Abstract

Um einem Bediener einer Aushubmaschine auf ein Arbeitsergebnis bezogene Informationen in verständlicher Weise bereitzustellen, wenn der Bediener in Übereinstimmung mit einer Entwurfsfläche arbeitet. Ein Displaysystem 28 der Aushubmaschine enthält einen Detektor für den Zustand eines Arbeitsgeräts, der konfiguriert ist für die Detektion von Information bezüglich einer aktuellen Position der Aushubmaschine, die ein Arbeitsgerät mit einem Löffel aufweist, eine Speichereinheit 43, die konfiguriert ist für das Speichern von Positionsinformation bezüglich einer Entwurfsfläche, die eine Zielform eines Arbeitsobjekts angibt, und eine Verarbeitungseinheit 44, die derart konfiguriert ist, dass sie eine Position einer Spitze des Löffels auf der Basis von Informationen bezüglich der aktuellen Position der Aushubmaschine bestimmt und auf einem Bildschirm einer Displayeinheit 42 einen Ort der Spitze anzeigt, der in einem auf der Basis der Position der Spitze vorgegebenen Bereich liegt, wenn sich zumindest ein Teil des Löffels in einen vorgegebenen Bereich um eine Entwurfsfläche in einer Normalenrichtung der Entwurfsfläche hinein bewegt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Vorliegende Erfindung betrifft ein Displaysystem einer Aushubmaschine und eine Aushubmaschine, die das Displaysystem enthält.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Bediener betätigt normalerweise einen Bedienhebel einer Aushubmaschine, zum Beispiel eines Baggers, wodurch ein Arbeitsgerät, das mit einem Löffel versehen ist, angesteuert wird, um ein Gelände zu bearbeiten, das ein Arbeitsobjekt bildet. Patentliteratur 1 zum Beispiel beschreibt ein Verfahren zum Anzeigen einer Differenz gegenüber einem Entwurf und einer Löffelform auf einem Bildschirm. Dies ist notwendig, wenn mit einem Tieflöffelbagger eine Arbeit ausgeführt wird, die Genauigkeit erfordert, wie beispielsweise bei der Endbearbeitung einer Böschung. Patentliteratur 2 beschreibt eine Technologie eines Displaysystems einer Baumaschine. Bei diesem System wird ein Löffelsymbol angezeigt, das dem Löffeltyp entspricht, der aktuell an der Maschine im Einsatz ist, so dass die Baggerarbeit genau ausgeführt werden kann.
DOKUMENTLISTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentpublikation Nr. 2006-214246
Patentliteratur 2: Offengelegte japanische Patentpublikation Nr. 2001-132021

ÜBERSICHT
Technisches Problem
Bei der Bearbeitung eines Geländes, das ein Arbeitsobjekt bildet, mit einer Aushubmaschine, zum Beispiel einem Bagger, während ein Teil einer Entwurfsfläche als Zielfläche festgelegt ist, benötigt der Bediener der Aushubmaschine insbesondere Entfernungsinformationen in der Nähe der Entwurfsfläche. Bei den Vorgehensweisen gemäß Patentliteratur 1 und 2 wird die Löffelform angezeigt. Deshalb muss ein Bediener während des Arbeitens auf den Bildschirm einer Displayvorrichtung blicken und die Arbeit durch eine visuelle Beobachtung oder Überwachung kontrollieren. Wenn nun ein Teil einer Entwurfsfläche, die ein Arbeitsobjekt darstellt, eine Zielfläche ist, lässt sich bei der Vorgehensweise gemäß Patentliteratur 1 und 2 die Information bezüglich der kürzesten Entfernung zwischen der Zielfläche und dem Löffel nicht erkennen, und es kann vorkommen, dass insbesondere das Gelände jenseits der Entwurfsfläche mit dem hinteren Bereich des Löffels bearbeitet wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einem Bediener einer Aushubmaschine Informationen bezüglich der kürzesten Entfernung zwischen der Entwurfsfläche und dem Löffel bezogen auf das Arbeitsergebnis verständlich darzubieten, wenn der Bediener in Übereinstimmung mit der Entwurfsfläche arbeitet.
Problemlösung
Erfindungsgemäß umfasst ein Displaysystem einer Aushubmaschine, die ein Arbeitsgerät mit einem Löffel und einen Hauptkörperteil, an dem das Arbeitsgerät befestigt ist, aufweist: einen Detektor für den Zustand des Arbeitsgeräts, der konfiguriert ist für die Detektion von Information bezüglich einer aktuellen Position der Aushubmaschine, von Information bezüglich einer Stellung des Hauptkörperteils und von Information bezüglich einer Position einer Spitze des Löffels; eine Speichereinheit, die konfiguriert ist für die Speicherung von Positionsinformation einer Entwurfsfläche, die eine Entwurfsgeländeform angibt, und von Information bezüglich der Außenform des Löffels; und eine Verarbeitungseinheit, die derart konfiguriert ist, dass sie von einer Vielzahl von Mess-Referenzpunkten, die zum Messen einer Position einschließlich zumindest der Spitze des Löffels entlang einer Außenform eines hinteren Bereichs des Löffels festgelegt sind, auf der Basis der Information bezüglich der aktuellen Position der Aushubmaschine, der Information bezüglich der Stellung des Hauptkörperteils, der Information bezüglich der Position der Spitze des Löffels und der Information bezüglich der Außenform des Löffels einen Mess-Referenzpunkt bestimmt, der zu der Entwurfsfläche am nächsten gelegen ist..
Erfindungsgemäß wird bevorzugt, dass die Verarbeitungseinheit eine Entfernung zwischen dem Mess-Referenzpunkt und der Entwurfsfläche in einer Normalenrichtung der Entwurfsfläche als eine Entwurfsflächenentfernung bestimmt und auf einem Bildschirm einer Displayvorrichtung Information, die einem minimalen Wert der Entwurfsflächenentfernung entspricht, als kürzeste Entfernung anzeigt.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt, dass die Vielzahl von Mess-Referenzpunkten entlang eines Querschnitts vorgegeben wird, den man erhält, indem die Außenform des Löffels mit einer Ebene parallel zu einer Bewegungsrichtung des Löffels und entlang einer Breitenrichtung des Löffels geschnitten wird, und dass die Verarbeitungseinheit eine Entfernung zwischen dem Mess-Referenzpunkt und der Entwurfsfläche in einer Normalenrichtung der Entwurfsfläche als eine Entwurfsflächenentfernung bestimmt und auf einem Bildschirm einer Displayvorrichtung Information, die einem minimalen Wert der Entwurfsflächenentfernung entspricht, als kürzeste Entfernung anzeigt.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt, dass bei Vorliegen eines Mess-Referenzpunkts, der bei einer Vielzahl von Normalenrichtungen der Entwurfsfläche gleich ist, die Verarbeitungseinheit eine Vielzahl von Entwurfsflächenentfernungen für den gleichen Mess-Referenzpunkt bestimmt.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt, dass die Verarbeitungseinheit auf der Basis der kürzesten Entfernung einen Alarm ausgibt.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt, dass die Verarbeitungseinheit einen Modus des Ausgebens eines Geräusches als Alarm in Übereinstimmung mit der kürzesten Entfernung ändert.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt, dass die Verarbeitungseinheit auf dem Bildschirm der Displayvorrichtung eine Abbildung anzeigt, die einen Mess-Referenzpunkt spezifiziert, der am nächsten zur Entwurfsfläche gelegen ist.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt, dass die Abbildung, die den zur Entwurfsfläche am nächsten gelegenen Mess-Referenzpunkt spezifiziert, eine Abbildung ist, die die Normalenlinie der Entwurfsfläche angibt.
Gemäß vorliegender Erfindung umfasst ein Displaysystem einer Aushubmaschine, die ein Arbeitsgerät miteinem Löffel und einem Hauptkörperteil umfasst, an dem das Arbeitsgerät befestigt ist: einen Detektor für den Zustand des Arbeitsgeräts, der konfiguriert ist für die Detektion von Information bezüglich einer aktuellen Position der Aushubmaschine, von Information bezüglich einer Stellung des Hauptkörperteils und von Information bezüglich einer Position einer Spitze des Löffels; eine Speichereinheit, die konfiguriert ist für die Speicherung von Positionsinformation bezüglich einer Entwurfsfläche, die eine Entwurfsgeländeform angibt, und von Information bezüglich einer Außenform des Löffels; und eine Verarbeitungseinheit, die derart konfiguriert ist, dass sievon einer Vielzahl von Mess-Referenzpunkten, die zum Messen einer Position einschließlich zumindest der Spitze des Löffels entlang einer Außenform eines hinteren Bereichs des Löffels festgelegt sind, auf der Basis der Information bezüglich der aktuellen Position der Aushubmaschine, der Information bezüglich der Stellung des Hauptkörperteils, der Information bezüglich der Position der Spitze des Löffels und der Information bezüglich der Außenform des Löffels einen Mess-Referenzpunkt bestimmt, der am nächsten zu der Entwurfsfläche gelegen ist, und eine Entfernung zwischen dem Mess-Referenzpunkt, der am nächsten zu der Entwurfsfläche gelegen ist, und der Entwurfsfläche in einer Normalenrichtung der Entwurfsfläche als eine Entwurfsflächenentfernung bestimmt; und eine Displayvorrichtung, die konfiguriert ist für die Anzeige zumindest der Entwurfsflächenentfernung und/oder einer Abbildung, die die Normalenlinie der Entwurfsfläche angibt, die durch den am nächsten zur Entwurfsfläche gelegenen Mess-Referenzpunkt verläuft.
Erfindungsgemäß umfasst eine Aushubmaschine das Displaysystem einer Aushubmaschine.
Vorliegende Erfindung kann einem Bediener einer Aushubmaschine Information(en) bezüglich der kürzesten Entfernung zwischen der Entwurfsfläche und dem Löffel bezogen auf das Arbeitsergebnis auf verständliche Weise darbieten, wenn der Bediener in Übereinstimmung mit der Entwurfsfläche arbeitet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Darstellung eines Baggers 100 gemäß vorliegender Ausführungsform;
2 ist eine Seitenansicht des Baggers 100;
3 ist eine Rückansicht des Baggers 100;
4 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines in dem Bagger 100 enthaltenen Steuersystems;
5 zeigt eine Entwurfsgeländeform, die anhand von Entwurfsgeländeformdaten dargestellt wird;
6 zeigt ein Beispiel eines Führungsbildschirms;
7 zeigt ein Beispiel des Führungsbildschirms;
8 beschreibt ein Beispiel eines Verfahrens zum Bestimmen einer aktuellen Position einer Schneidenspitze P3 eines Löffels 8;
9 beschreibt ein Beispiel des Verfahrens zum Bestimmen der aktuellen Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8;
10 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Beispiels zum Bestimmen der kürzesten Entfernung zwischen dem Löffel 8 und einer Entwurfsfläche;
11 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Ablaufs zum Speichern von Information bezüglich der Außenform des Löffels 8;
12 zeigt in einem Diagramm ein Beispiel der Information bezüglich der Außenform des Löffels 8;
13 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels von Information bezüglich der Außenform des Löffels 8;
14 beschreibt in einem Diagramm die kürzeste Entfernung zwischen einer Entwurfsfläche 45 und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 bei Betrachtung der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 von oben;
15 beschreibt in einem Diagramm die kürzeste Entfernung zwischen einer Entwurfsfläche 45 und einem hinteren Bereich 8C des Löffels 8 bei Betrachtung der Außenform des Löffels 8 von oben;
16 beschreibt in einem Diagramm die kürzeste Entfernung zwischen der Entwurfsfläche 45 und dem Löffel 8 bei Betrachtung des Löffels 8 von der Seite;
17 beschreibt in einem Diagramm die Kollision zwischen dem Löffel 8 und einer Entwurfsfläche 70;
18 zeigt in einem Diagramm ein Beispiel einer Anzeige der kürzesten Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche;
19 zeigt in einem Diagramm ein weiteres Beispiel einer Anzeige der kürzesten Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Vorliegende Erfindung wird durch die Beschreibung der folgenden Ausführungsform nicht eingeschränkt. In der folgenden Ausführungsform wird ein Bagger als Beispiel einer Aushubmaschine beschrieben, wobei die Aushubmaschine nicht auf den Bagger beschränkt ist, solange die Aushubmaschine eine Baumaschine ist, die mit einem Anbaugerät wie beispielsweise einem Löffel arbeitet. Die Ausführungsform findet zum Beispiel Anwendung bei einem Tieflöffelbagger als Baumaschine.
<Gesamtkonfiguration der Baumaschine>
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Bagger 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2 ist eine Seitenansicht des Baggers 100. 3 ist eine Rückansicht des Baggers 100. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein in dem Bagger 100 enthaltenes Steuersystem zeigt. 5 zeigt eine Entwurfsgeländeform, die durch Entwurfsgeländeformdaten dargestellt wird. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Bagger 100 als Aushubmaschine einen Fahrzeughauptkörper 1 als Hauptkörperteil und ein Arbeitsgerät 2. Der Fahrzeughauptkörper 1 umfasst einen oberen Drehkörper 3 und eine Fahreinheit 5. In dem oberen Drehkörper 3 sind Einrichtungen wie ein Kraftgenerator und eine Hydraulikpumpe (nicht dargestellt) in einem Antriebsmaschinenraum 3EG untergebracht. Der Antriebsmaschinenraum 3EG ist an einem Ende des oberen Drehkörpers 3 angeordnet.
Bei dem Bagger 100 der vorliegenden Ausführungsform wird als Kraftgenerator eine Brennkraftmaschine verwendet, zum Beispiel eine Dieselmaschine. Der Bagger 100 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Bagger 100 kann zum Beispiel einen Kraftgenerator vom sogenannten Hybridtyp aufweisen, bei dem eine Brennkraftmaschine, ein Generatormotor und eine Speicherbatterie kombiniert sind.
Der obere Drehkörper 3 enthält einen Fahrerraum 4. Der Fahrerraum 4 ist an dem anderen Ende des oberen Drehkörpers 3 angeordnet. Das heißt, der Fahrerraum 4 liegt auf der gegenüberliegenden Seite des Antriebsmaschinenraums 3EG. In dem Fahrerraum 4 sind eine Displayeingabeeinheit 38 und eine Bedienvorrichtung 25 angeordnet, wie in 4 dargestellt. Die Displayeingabeeinheit 38 und die Bedienvorrichtung 25 werden später beschrieben. Die Fahreinheit 5 hat Raupenketten 5a und 5b. Die Fahreinheit 5 fährt durch den Antrieb eines Hydraulikmotors (nicht dargestellt) und die Drehung der Raupenketten 5a und 5b, wodurch der Bagger 100 fahren kann. Das Arbeitsgerät 2 ist auf einer Seite des Fahrerraums 4 an dem oberen Drehkörper 3 befestigt. Anstelle der Raupenketten 5a und 5b kann der Bagger 100 Reifen und eine Fahreinheit aufweisen, die fahren kann, indem eine Antriebskraft der Dieselmaschine (nicht dargestellt) über ein Getriebe auf die Räder übertragen wird. Es kann zum Beispiel ein mit Rädern versehener Bagger als Bagger 100 verwendet werden. Der Bagger 100 kann zum Beispiel ein Tieflöffelbagger sein, der eine solche Fahreinheit mit Reifen und ein an dem Fahrzeughauptkörper (Hauptkörperteil) befestigtes Arbeitsgerät, jedoch keinen oberen Drehkörper oder einen oberen Drehkörperschwenkmechanismus wie in 1 dargestellt aufweist. Das heißt, bei dem Tieflöffelbagger ist das Arbeitsgerät an dem Fahrzeughauptkörper befestigt, und die Fahreinheit ist Teil des Fahrzeughauptkörpers.
Eine Seite des oberen Drehkörpers 3, auf der das Arbeitsgerät 2 und der Fahrerraum 4 angeordnet sind, ist die Vorderseite. Eine Seite, auf der der Antriebsmaschinenraum 3EG angeordnet ist, ist die Rückseite. Die linke Seite in Richtung nach vorne ist die linke Seite des oberen Drehkörpers 3. Die rechte Seite in Richtung nach vorne ist die rechte Seite des oberen Drehkörpers 3. Bei dem Bagger 100 oder dem Fahrzeughauptkörper 1 ist die Seite der Fahreinheit 5 bezogen auf den Drehwagen 3 eine Unterseite, und die Seite des oberen Drehkörpers 3 ist bezogen auf die Fahreinheit 5 eine Oberseite. Wenn der Bagger 100 auf einer horizontalen Ebene steht, ist die Richtung nach unten eine vertikale Richtung, d.h. eine Richtung, in der die Schwerkraft wirkt, und die Richtung nach oben ist die zur vertikalen Richtung entgegengesetzte Richtung.
Das Arbeitsgerät 2 hat einen Ausleger 6, einen Stiel 7, einen Löffel 8, einen Auslegerzylinder 10, einen Stielzylinder 11 und einen Löffelzylinder 12. Ein unteres Ende des Auslegers 6 ist über einen Auslegerbolzen 13 an der Vorderseite des Fahrzeughauptkörpers 1 schwenkbar befestigt. Ein unteres Ende des Stiels 7 ist über einen Stielbolzen 14 an einer Spitze des Auslegers 6 schwenkbar befestigt. Der Löffel 8 ist über einen Löffelbolzen 15 an einer Spitze des Stiels 7 schwenkbar befestigt.
Wie in 2 dargestellt ist, ist die Länge des Auslegers 6, d.h. die Länge von der Mitte des Auslegerbolzens 13 zu dem Stielbolzen 14, gleich L1. Die Länge des Stiels 7, d.h. die Länge von der Mitte des Stielbolzens 14 zur Mitte des Löffelbolzens 15, ist gleich L2. Die Länge des Löffels 8, d.h. die Länge von der Mitte des Löffelbolzens 15 zur Schneidenspitze P3 des Löffels 8, ist gleich L3. Die Schneidenspitze P3 ist eine Spitze einer Schneide 8B, die auf der gegenüberliegenden Seite des Löffelbolzens 15 an dem Löffel 8 befestigt ist. Die Spitze der Schneide 8B ist eine Spitze des Löffels 8, an der eine Grabkraft des Arbeitsgeräts 2 erzeugt wird. Eine Außenform des Löffels 8 von dem Löffelbolzen 15 zur Schneidenspitze P3 ist normalerweise vorspringend und wird als hinterer Bereich 8C bezeichnet.
Der Auslegerzylinder 10, der Stielzylinder 11 und der Löffelzylinder 12, die in 1 dargestellt sind, sind jeweils Hydraulikzylinder, die durch Hydrauliköldruck (im Folgenden als Öldruck bezeichnet) angetrieben werden. Der Auslegerzylinder 10 treibt den Ausleger 6 an, um den Ausleger 6 anzuheben und abzusenken. Der Stielzylinder 11 treibt den Stiel 7 an, um den Stiel 7 um den Stielbolzen 14 zu schwenken. Der Löffelzylinder 12 treibt den Löffel 8 an, um den Löffel 8 um den Löffelbolzen 15 zu schwenken. Ein Proportionalsteuerventil 37, das in 4 gezeigt ist, ist zwischen den Hydraulikzylinder wie den Auslegerzylinder 10, den Stielzylinder 11 und den Löffelzylinder 12 und die Hydraulikpumpe (nicht gezeigt) geschaltet. Eine später beschriebene elektronische Steuervorrichtung 26 für das Arbeitsgerät steuert das Proportionalsteuerventil 37 und damit die Durchflussmenge des Hydrauliköls, das dem Auslegerzylinder 10, dem Stielzylinder 11 und dem Löffelzylinder 12 zugeführt wird. Dadurch wird der jeweilige Betrieb des Auslegerzylinders 10, des Stielzylinders 11 und des Löffelzylinders 12 gesteuert.
Wie in 2 dargestellt ist, sind der Ausleger 6, der Stiel 7 und der Löffel 8 jeweils mit einem ersten Hubsensor 16, einem zweiten Hubsensor 17 und einem dritten Hubsensor 18 versehen. Der erste Hubsensor 16 detektiert eine Hublänge des Auslegerzylinders 10. Eine Displaysteuervorrichtung 39 (siehe 4), die später beschrieben wird, berechnet einen Neigungswinkel θ1 des Ausleger 6 bezüglich einer Za-Achse in einem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem, das später beschrieben wird, und verwendet hierfür die Hublänge des Auslegerzylinders 10, die durch den ersten Hubsensor 16 detektiert wird. Der zweite Hubsensor 17 detektiert einen Hublänge des Stielzylinders 11. Die Displaysteuervorrichtung 39 berechnet einen Neigungswinkel θ2 des Stiels 7 bezüglich des Auslegers 6 und verwendet hierfür die Hublänge des Stielzylinders 11, die durch den zweiten Hubsensor 17 detektiert wird. Der dritte Hubsensor 18 detektiert eine Hublänge des Löffelzylinders 12. Die Displaysteuervorrichtung 39 berechnet einen Neigungswinkel θ3 des Löffels 8 bezüglich des Stiels 7 und verwendet hierfür die Hublänge des Löffelzylinders 12, die durch den dritten Hubsensor 18 detektiert wird.
Der Fahrzeughauptkörper 1 enthält einen Arbeitsgerät-Zustandsdetektor 19. Der Arbeitsgerät-Zustandsdetektor 19 detektiert eine aktuelle Position des Baggers 100, eine Stellung des Fahrzeughauptkörpers 1 und eine aktuelle Position der Schneidenspitze P3. Der Arbeitsgerät-Zustandsdetektor 19 enthält zwei Antennen 21 und 22 eines globalen Navigationssatellitensystems auf der Basis von Echtzeitkinematik (RTK-GNSS) (im Folgenden als GNSS-Antennen 21 und 22 bezeichnet), einen dreidimensionalen Positionssensor 23, einen Neigungswinkelsensor 24, den ersten Hubsensor 16, den zweiten Hubsensor 17 und den dritten Hubsensor 18. Die GNSS-Antennen 21 und 22 sind an dem Fahrzeughauptkörper 1 vorgesehen, genauer auf dem oberen Drehkörper 3. In der vorliegenden Ausführungsform sind die GNSS-Antennen 21 und 22 entlang einer Ya-Achse in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem, das später beschrieben wird, in einem festen Abstand angeordnet. Die GNSS-Antennen 21 und 22 können entlang einer Xa-Achse in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem in einem festen Abstand angeordnet sein. Die GNSS-Antennen 21 und 22 können in einer Ebene der Xa-Achse und der Ya-Achse in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem in einem festen Abstand angeordnet sein. Vorzugsweise sind die GNSS-Antennen 21 und 22 in der seitlichen Richtung des Baggers an dessen beiden Enden auf dem oberen Drehkörper 3 voneinander entfernt angeordnet. Die GNSS-Antennen 21 und 22 können an einem Gegengewicht (das hintere Ende des oberen Drehkörpers 3) (nicht dargestellt) oder in einem rückseitigen Bereich des Fahrerraums 4 auf dem oberen Drehkörper 3 angeordnet sein. In jedem Fall ist die Genauigkeit der Detektion der aktuellen Position des Baggers 100 größer, wenn die GNSS-Antennen 21 und 22 möglichst weit voneinander entfernt sind. Dabei sind die GNSS-Antennen 21 und 22 an Positionen angeordnet, die das Sichtfeld des Bedieners möglichst wenig einschränken. Der Detektor 19 für den Zustand des Arbeitsgeräts kann einen Fahrzeugzustand detektieren, zum Beispiel die aktuelle Position oder eine Stellung der Aushubmaschine (des Baggers 100 in der vorliegenden Ausführungsform).
Signale, die GNSS-Funkwellen entsprechen, die durch die GNSS-Antennen 21 und 22 empfangen werden, werden in den dreidimensionalen Positionssensor 23 eingegeben. Der dreidimensionale Positionssensor 23 detektiert Einstellpositionen P1 und P2 der GNSS-Antennen 21 und 22. Wie in 3 dargestellt ist, detektiert der Neigungswinkelsensor 24 einen Neigungswinkel θ4 (im Folgenden als Rollwinkel θ4 bezeichnet) in einer Breitenrichtung des Fahrzeughauptkörpers 1 bezüglich der Richtung, in der die Schwerkraft wirkt, d.h. bezüglich einer vertikalen Richtung Ng. In der vorliegenden Ausführungsform gibt die Breitenrichtung eine Breitenrichtung des Löffels 8 an und stimmt mit einer Breitenrichtung, d.h. einer seitlichen Richtung des oberen Drehkörpers 3 überein. Wenn an dem Arbeitsgerät 2 jedoch ein Kipplöffel befestigt ist, stimmt die Breitenrichtung des Löffels mit der Breitenrichtung des oberen Drehkörpers 3 gegebenenfalls nicht überein.
Der Bagger 100 enthält die Bedienvorrichtung 25, die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26, eine Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 27 und ein Displaysystem der Aushubmaschine (im Folgenden als Displaysystem bezeichnet) 28. Die Bedienvorrichtung 25 umfasst ein Arbeitsgerät-Bedienelement 31, eine Einheit 32 zum Detektieren der Betätigung des Arbeitsgeräts, ein Fahrbetrieb-Bedienelement 33 und eine Einheit 34 zum Detektieren der Betätigung des Fahrbetrieb-Bedienelements. Das Arbeitsgerät-Bedienelement 31 ist ein Element, das dem Bediener die Betätigung des Arbeitsgeräts 2 ermöglicht, und ist zum Beispiel ein Steuerknüppel oder ein Bedienhebel. Die Einheit 32 zum Detektieren der Betätigung des Arbeitsgeräts detektiert den Inhalt der Betätigung durch das Arbeitsgerät-Bedienelement 31 und sendet den Inhalt als Detektionssignal an die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26. Das Fahrbetrieb-Bedienelement 33 ist ein Element, das dem Bediener die Bedienung für den Fahrbetrieb des Baggers 100 ermöglicht, und ist zum Beispiel ein Steuerknüppel oder ein Bedienhebel. Die Einheit 34 zum Detektieren des Fahrbetriebs detektiert den Inhalt der Betätigung durch das Fahrbetrieb-Bedienelement 33 und sendet den Inhalt als Detektionssignal an die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26.
Die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 enthält eine arbeitsgerätseitige Speichereinheit 35 mit einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und/oder einem Nur-Lese-Speicher (ROM) und eine Recheneinheit 36 wie beispielsweise eine Zentraleinheit (CPU). Die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 steuert in erster Linie das Arbeitsgerät 2. Die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 erzeugt ein Steuersignal, das eine Betätigung des Arbeitsgeräts 2 entsprechend der Bedienung des Arbeitsgerät-Bedienelements 31 bewirkt, und gibt das Signal an die Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 27 aus. Die Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 27 enthält das Proportionalsteuerventil 37, und das Proportionalsteuerventil 37 wird auf der Basis des Steuersignals aus der elektronischen Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 gesteuert. Hydrauliköl wird mit einer Durchflussmenge, die dem Steuersignal aus der elektronischen Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 entspricht, von dem Proportionalsteuerventil 37 abgegeben und von dem Auslegerzylinder 10, dem Stielzylinder 11 und dem Löffelzylinder 12 mindestens einem zugeführt. Der Auslegerzylinder 10, der Stielzylinder 11 und der Löffelzylinder 12, die in 1 dargestellt sind, werden dann entsprechend dem Hydrauliköl aus dem Proportionalsteuerventil 37 angesteuert, wodurch das Arbeitsgerät 2 arbeitet.
<Displaysystem>
Das Displaysystem 28 ist ein System, das für den Bediener Informationen bereitstellt, damit dieser ein Gelände innerhalb eines Arbeitsbereichs mit dem Bagger derart bearbeiten kann, dass das Gelände die Form einer Entwurfsfläche erhält. Zusätzlich zu dem ersten Hubsensor 16, dem zweiten Hubsensor 17, dem dritten Hubsensor 18, dem dreidimensionalen Positionssensor 23 und dem Neigungswinkelsensor 24, die vorstehend beschrieben wurden, enthält das Displayeingabesystem 28 die Displayeingabeeinheit 38 als Displayvorrichtung, die Displaysteuervorrichtung 39 und eine Geräuscherzeugungsvorrichtung 46, zum Beispiel einen Lautsprecher, für eine Alarmausgabe.
Die Displayeingabevorrichtung 38 umfasst eine Eingabeeinheit 41 in der Art eines Touchpanel, und eine Displayeinheit 42 wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (LCD). Die Displayeingabevorrichtung 38 zeigt einen Führungsbildschirm mit Informationen für die Geländebearbeitung an. Auf dem Führungsbildschirm wird eine Vielzahl von Tasten angezeigt. Ein Bediener (ein Servicetechniker, falls der Bagger 100 überprüft oder repariert wird) kann eine Vielfalt von Funktionen des Displaysystems 28 aufrufen, indem er die Vielfalt von Tasten auf dem Führungsbildschirm berührt. Der Führungsbildschirm wird später im Einzelnen erläutert.
Die Displaysteuervorrichtung 39 führt die Vielfalt von Funktionen des Displaysystems 28 aus. Die Displaysteuervorrichtung 39 ist eine elektronische Steuervorrichtung mit einer Speicheinheit 43, die ein RAM und/oder ROM enthält, und mit einer Verarbeitungseinheit 44 wie beispielsweise eine CPU. Die Speichereinheit 43 speichert Daten des Arbeitsgeräts. Die Daten des Arbeitsgeräts umfassen die vorstehend beschriebene Länge L1 des Auslegers 6, die Länge L2 des Stiels 7 und die Länge L3 des Löffels 8. Ebenso umfassen die Daten des Arbeitsgeräts jeweils einen minimalen Wert und einen maximalen Wert des Neigungswinkels θ1 des Auslegers, des Neigungswinkels θ2 des Stiels 7 und des Neigungswinkels θ3 des Löffels 8.
Die Displaysteuervorrichtung 39 und die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 können drahtlos oder drahtgebunden miteinander kommunizieren. Die Speichereinheit 43 der Displaysteuervorrichtung 39 speichert vorab erstellte Entwurfsgeländedaten. Die Entwurfsgeländedaten ist/sind Information(en) über die Form und Lage eines dreidimensionalen Entwurfsgeländes. Die Entwurfsgeländeform gibt eine Zielform des Geländes als Arbeitsobjekt an. Die Displaysteuervorrichtung 39 veranlasst die Displayeingabevorrichtung 38 zur Anzeige eines Führungsbildschirms auf der Basis von Information(en) wie Entwurfsgeländeformdaten und Detektionsergebnisse der verschiedenen vorstehend beschriebenen Sensoren. Wie insbesondere in 5 gezeigt ist, enthält die Entwurfsgeländeform eine Vielzahl von Entwurfsflächen 45, deren jede als Dreieckpolygon dargestellt wird. In 5 ist nur eine der Vielzahl von Entwurfsflächen mit dem Bezugszeichen 45 versehen. Die Bezugszeichen für die restlichen Entwurfsflächen wurden weggelassen. Es werden eine oder mehrere der Entwurfsflächen 45 als Ziel-Arbeitsobjekt (Ziel-Arbeitsobjekte) verwendet. Ein Bediener wählt eine oder mehrere der Entwurfsflächen 45 als Zielfläche (Zielflächen) aus. Die Entwurfsfläche 70 ist eine Fläche, die von der Vielzahl von Entwurfsflächen 45 als Zielfläche bearbeitet bzw. gebaggert wird. Die Displaysteuervorrichtung 39 veranlasst die Displayeingabevorrichtung 38 zur Anzeige eines Führungsbildschirms, um einen Bediener über die Position der Entwurfsfläche 70 zu informieren.
<Führungsbildschirm>
Die 6 und 7 zeigen Beispiele des Führungsbildschirms. Der Führungsbildschirm gibt ein Positionsverhältnis zwischen der Entwurfsfläche 70 und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 an. Der Führungsbildschirm ist ein Bildschirm zum Führen des Arbeitsgeräts 2 des Baggers 100 dahingehend, dass die Form des Geländes als Arbeitsobjekt der Form der Entwurfsfläche 70 angeglichen wird. Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, enthält der Führungsbildschirm einen Führungsbildschirm in einem Grobbearbeitungsmodus (im Folgenden als Grobbearbeitungsbildschirm 53 bezeichnet) und einen Führungsbildschirm in einem Feinbearbeitungsmodus (im Folgenden als Feinbearbeitungsbildschirm 54) bezeichnet.
(Grobbearbeitungsbildschirm)
Der in 6 dargestellte Grobbearbeitungsbildschirm 53 wird auf einem Bildschirm 42P der Displayeinheit 42 angezeigt. Der Grobbearbeitungsbildschirm 53 enthält eine Aufsicht 53a, die eine Entwurfsgeländeform des Arbeitsbereichs und die aktuelle Position des Baggers 100 angibt, und eine Seitenansicht 53b, die ein Positionsverhältnis zwischen der Entwurfsfläche 70 und dem Bagger 100 angibt. Die Aufsicht 53a des Grobbearbeitungsbildschirms 53 gibt in einer Ansicht von oben eine Entwurfsgeländeform an, die durch eine Vielzahl von Dreieckpolygonen dargestellt wird. Insbesondere gibt die Aufsicht 53a die Entwurfsgeländeform an, während eine Schwenkebene des Baggers 100 als Projektionsfläche dient. Die Aufsicht 53a ist deshalb eine Ansicht aus der Vogelperspektive, wenn der Bagger 100 von rechts oben betrachtet wird. Bei einer Neigung des Baggers 100 neigt sich dementsprechend auch die Entwurfsfläche.
Die Entwurfsfläche 70, die als Zielarbeitsobjekt aus der Vielzahl von Entwurfsflächen 45 ausgewählt wird, wird in einer anderen Farbe als die Entwurfsflächen 45 angezeigt. In 6 ist die aktuelle Position des Baggers 100 durch ein Symbol 61 des Baggers 100 in Draufsicht angegeben, kann jedoch auch durch ein anderes Symbol angegeben werden. Die Aufsicht 53a enthält eine Information, die dazu dient, den Bagger 100 gegenüber der Entwurfsfläche 70 in Stellung zu bringen. Die Information, die dazu dient, den Bagger 100 gegenüber der Entwurfsfläche 70 in Stellung zu bringen, wird als Zielflächen-Gegenüberstellungskompass 73 angezeigt. Der Zielflächen-Gegenüberstellungskompass 73 ist zum Beispiel ein Symbol, das eine Richtung angibt, die direkt auf die Entwurfsfläche 70 zeigt, und eine Richtung, in die der Bagger 100 schwenken sollte. Die Anzeige erfolgt durch die Drehung eines Zeigers 73I in Pfeilform in eine Pfeilrichtung R. Mit Hilfe des Zielflächen-Gegenüberstellungskompasses 73 kann ein Bediener kontrollieren, bis zu welchem Grad der Bagger der Entwurfsfläche zugewandt ist.
Die Seitenansicht 53b des Grobbearbeitungsbildschirms 53 enthält eine Abbildung, die ein Positionsverhältnis zwischen der Entwurfsfläche 70 und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 und Entfernungsinformation, die eine Entfernung zwischen der Entwurfsfläche 70 und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 angibt, darstellt. Insbesondere enthält die Seitenansicht 53b eine Linie 74, die ein Profil einer Entwurfsfläche angibt, eine Linie 79, die ein Profil einer Entwurfsfläche angibt, und ein Symbol 75 des Baggers 100 in Seitenansicht. Die Linie 74, die ein Profil einer Entwurfsfläche angibt, zeigt das Profil einer der Entwurfsflächen 45, mit Ausnahme der Entwurfsfläche 70. Die Linie 79, die ein Profil einer Entwurfsfläche angibt, zeigt ein Profil der Entwurfsfläche 70. Wie in 5 dargestellt ist, werden die Linie 74, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, und die Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, ermittelt durch die Berechnung eines Schnittpunkts 80 zwischen einer Ebene 77, die durch die aktuelle Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 verläuft, und der Entwurfsfläche 45. Die Verarbeitungseinheit 44 der Displaysteuervorrichtung 39 bestimmt den Schnittpunkt 80. Ein Verfahren zum Bestimmen der aktuellen Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 wird später beschrieben.
In der Seitenansicht 53b wird die Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, in einer anderen Farbe angezeigt als die Linie 74, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt. In 6 sind die Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, und die Linie 74, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, durch eine unterschiedliche Linienart dargestellt. In der Seitenansicht 53b ist ein Bereich auf der unterirdischen Seite der Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, und der Linie 74, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, in einer anderen Farbe dargestellt als der Bereich auf der oberirdischen Seite dieser Linien. In 6 ist der Bereich auf der unterirdischen Seite der Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, und der Linie 74, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, schraffiert, um die unterschiedliche Farbe auszudrücken.
Die Entfernungsinformation, die die Entfernung zwischen der Entwurfsfläche 70 und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 angibt, enthält numerische Information(en) 83 und graphische Information(en) 84. Die numerischen Information(en) 83 geben einen numerischen Wert der kürzesten Entfernung zwischen der Entwurfsfläche 70 und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 an. Die graphischen Information(en) 84 geben die Entfernung zwischen der Entwurfsfläche 70 und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 graphisch an. Die graphischen Informationen sind eine Anzeige für die Führung, um die Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 anzuzeigen. Insbesondere umfassen die graphischen Informationen 84 Anzeigebalken 84a und eine Anzeigemarke 84b, die unter den Anzeigebalken 84a eine Position anzeigt, in der die Entfernung zwischen der Entwurfsfläche 70 und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 gleich Null ist. Die Anzeigebalken 84a leuchten jeweils in Übereinstimmung mit der kürzesten Entfernung zwischen der Entwurfsfläche 70 und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 auf. Die Anzeige der graphischen Informationen 84 kann an- und abgeschaltet werden, indem der Bediener des Baggers 100 eine Eingabe über die Eingabeeinheit 41 vornimmt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, zeigt der Grobbearbeitungsbildschirm 53 ein relatives Positionsverhältnis zwischen der Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, und dem Bagger 100 an und zeigt numerische Werte an, die den kürzesten Abstand zwischen der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 und der ein Profil der Entwurfsfläche darstellenden Linie 79 angeben. Ein Bediener des Baggers 100 ist ohne Weiteres in der Lage, das Gelände mit dem Bagger so zu bearbeiten, dass das aktuelle Gelände die Form des Entwurfsgeländes annimmt, indem er die Schneidenspitze P3 des Löffels 8 an der Linie 79 entlang bewegt, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt. Auf dem Grobbearbeitungsbildschirm 53 wird eine Bildschirm-Umschalttaste 65 zum Umschalten des Führungsbildschirms angezeigt. Der Bediener kann von dem Grobbearbeitungsbildschirm 53 auf den Feinbearbeitungsbildschirm 54 umschalten, indem er die Bildschirm-Umschalttaste 65 betätigt.
(Feinbearbeitungsbildschirm 54)
Der in 7 dargestellte Feinbearbeitungsbildschirm 54 wird auf dem Bildschirm 42P der Displayeinheit 42 angezeigt. Der Feinbearbeitungsbildschirm 54 gibt ein Positionsverhältnis zwischen der Entwurfsfläche 70 und dem Bagger 100 detaillierter an als der Grobbearbeitungsbildschirm 53. Das heißt, der Feinbearbeitungsbildschirm 54 zeigt ein Positionsverhältnis zwischen der Entwurfsfläche 70 und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 in größerem Detail als der Grobbearbeitungsbildschirm 53. Der Feinbearbeitungsbildschirm 54 enthält eine Vorderansicht 54a, die die Entwurfsfläche 70 und den Löffel 8 zeigt, und eine Seitenansicht 54b, die die Entwurfsfläche 70 und den Löffel 8 zeigt. Die Vorderansicht 54a des Feinbearbeitungsbildschirms 54 enthält ein Symbol 89, das den Löffel 8 in einer Vorderansicht darstellt, und eine Linie 78, die ein Profil der Entwurfsfläche 70 in einer Vorderansicht darstellt. Von vorne (Vorderansicht) bedeutet die Betrachtung des Löffels 8 in den 1 und 2 von der Seite des Fahrzeughauptkörpers 1 und parallel zur Ya-Achse in dem später beschriebenen Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem.
Die Seitenansicht 54b des Feinbearbeitungsbildschirms 54 enthält ein Symbol 90, das den Löffel 8 in Seitenansicht darstellt, die Linie 74, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, und die Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt. Die Vorderansicht 54a und die Seitenansicht 54b des Feinbearbeitungsbildschirms 54 zeigen jeweils Information(en) an, die ein Positionsverhältnis zwischen der Entwurfsfläche 70 und dem Löffel 8 angeben. Von der Seite (Seitenansicht) bedeutet die Betrachtung von einer Erstreckungsrichtung (einer Richtung der zentralen Schwenkachse des Löffels 8) des Löffelbolzens 15, der in den 1 und 2 dargestellt ist, und die Betrachtung parallel zur Xa-Achse in dem später beschriebenen Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem.
In der Vorderansicht 54a enthalten die Information(en), die das Positionsverhältnis zwischen der Entwurfsfläche 70 und dem Löffel 8 angibt/angeben, Entfernungsinformation(en) 86a und Winkelinformation(en) 86b. Die Entfernungsinformation(en) 86a geben die Entfernung zwischen der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 und der Entwurfsfläche 70 in der Za-Richtung an. Diese Entfernung ist eine Entfernung zwischen der Entwurfsfläche 70 und der zur Entwurfsfläche 70 am nächsten liegenden Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 in der Breitenrichtung. In der Vorderansicht 54a wird eine die nächstgelegene Position anzeigende Marke 86c dargestellt, die das Symbol 89 in der Vorderansicht des Löffels 8 überdeckt. Die Winkelinformation 86b gibt den Winkel zwischen der Entwurfsfläche 70 und dem Löffel 8 an. Insbesondere gibt die Winkelinformation 86b einen Winkel zwischen einem virtuellen Segment an, das durch die Schneidenspitze P3 des Löffels 8 verläuft, und der Linie 78, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt.
In der Seitenansicht 54b enthalten die Information(en), die das Positionsverhältnis zwischen der Entwurfsfläche 70 und dem Löffel 8 angeben, Entfernungsinformation(en) 87a und Winkelinformation(en) 87b. Die Entfernungsinformation(en) 87a geben die kürzeste Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche 70 an, d.h. eine Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche 70 in einer Normalenrichtung der Entwurfsfläche 70 (zum Beispiel eine Entfernung zwischen der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 und der Entwurfsfläche 70). Die Winkelinformation(en) 87b geben einen Winkel zwischen der Entwurfsfläche 70 und dem Löffel 8 an. Insbesondere geben die in der Seitenansicht 54b gezeigten Winkelinformationen einen Winkel zwischen der Bodenfläche des Löffels 8 und der Linie 79 an, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt.
Der Feinbearbeitungsbildschirm 54 enthält die vorstehend beschriebenen graphischen Informationen 84, die die Entfernung zwischen der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 und der Entwurfsfläche 70 graphisch darstellen. Die graphischen Informationen 84 enthalten Anzeigebalken 84a und eine Anzeigemarke 84b ebenso wie die graphischen Informationen 84 des Grobbearbeitungsbildschirms 53. Wie vorstehend beschrieben wurde, zeigt der Feinbearbeitungsbildschirm 54 ein relatives Positionsverhältnis zwischen jeder der Linien 78 und 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angeben, und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 im Detail an. Der Bediener des Baggers 100 kann das aktuelle Gelände wesentlich einfacher bearbeiten, so dass dieses die Form des dreidimensionalen Entwurfsgeländes erhält, indem er die Schneidenspitze P3 des Löffels 8 entlang der Linien 78 und 79 bewegt, die jeweils ein Profil der Entwurfsfläche angeben. Auf dem Feinbearbeitungsbildschirm 54 wird die Bildschirm-Umschalttaste 65 dargestellt, in der gleichen Weise wie auf dem Grobbearbeitungsbildschirm 53. Der Bediener kann von dem Feinbearbeitungsbildschirm 54 auf den Grobbearbeitungsbildschirm 53 umschalten, in dem er die Bildschirm-Umschalttaste 65 betätigt.
<Verfahren zum Bestimmen der aktuellen Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8>
Die Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, wird aus der aktuellen Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 berechnet. Die Displaysteuervorrichtung 39 bestimmt die aktuelle Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 in einem globalen Koordinatensystem {X, Y, Z} auf der Basis der Detektionsergebnisse des dreidimensionalen Positionssensors 23, des ersten bis dritten Hubsensors 16 bis 18, des Neigungswinkelsensors 24 und dergleichen. In der vorliegenden Ausführungsform wird die aktuelle Position der Schneidenspitze P3 wir folgt bestimmt.
Die 8 und 9 beschreiben ein Beispiel des Verfahrens zum Bestimmen der aktuellen Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8. 8 ist eine Seitenansicht des Baggers 100. Zum Bestimmen der aktuellen Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8, wie in 8 dargestellt, bestimmt die Displaysteuervorrichtung 39 ein Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem {Xa, Ya, Za}, in welchem die Einstellposition P1 der vorstehend beschriebenen GNSS-Antenne 21 der Ursprung ist. In der vorliegenden Ausführungsform sei angenommen, dass die Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Baggers 100, d.h. die Ya-Achsenrichtung in dem Koordinatensystem des Hauptfahrzeugkörpers 1 (Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem) COM bezüglich der Y-Achsenrichtung in dem globalen Koordinatensystem COG geneigt ist. Die Koordinaten des Auslegerbolzens 13 in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem COM sind (0, Lb1, –Lb2) und werden in der Speichereinheit 43 der Displaysteuervorrichtung 39 vorab gespeichert.
Der dreidimensionale Positionssensor 23, der in den 2 und 4 gezeigt ist, detektiert die Einstellpositionen P1 und P2 der GNSS-Antennen 21 und 22. Ein Einheitsvektor in der Ya-Achsensrichtung wird aus den Koordinatenpositionen der detektierten Einstellpositionen P1 nd P2 gemäß Formel (1) berechnet. Ya = (P1 – P2)/|P1 – P2| (1)
Wenn wie in 8 dargestellt ein Vektor Z', der durch eine Ebene verläuft, die durch die beiden Vektoren Ya und Z ausgedrückt wird und senkrecht auf Ya steht, eingeführt wird, erhält man die Formeln (2) und (3). In Formel (3) ist c eine Konstante. Z' in den Formeln (2) und (3) wird durch Formel (4) angegeben. Wenn X' als ein Vektor senkrecht zu Ya und Z' definiert wird, wird X' durch Formel (5) angegeben. (Z', Ya) = 0 (2) Z' = (1 – c) × Z + c × Ya (3) Z' = Z + {(Z, Ya)/((Z, Ya) – 1)} × (Ya – Z) (4) X' = Ya ⊥ Z' (5)
Wie in 9 dargestellt ist, wird das Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem COM erstellt, indem das in Formel (5) angegebene Koordinatensystem unter dem vorstehend beschriebenen Rollwinkel θ4 rund um die Ya-Achse gedreht wird und durch Formel (6) angegeben wird.
Die vorstehend beschriebenen aktuellen Neigungswinkel θ1, θ2 und θ3 des Auslegers 6, des Stiels 7 und des Löffels 8 werden jeweils aus den Detektionsergebnissen des ersten bis dritten Hubsensors 16 bis 18 berechnet. Die Koordinaten (xat, yat, zat) der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem COM können gemäß den Formeln (7) bis (9) berechnet werden, wobei die Neigungswinkel θ1, θ2 und θ3 und die Länge L1 des Auslegers 6, die Länge L2 des Stiels 7 und die Länge L3 des Löffels 8 einbezogen werden. Es sei angenommen, dass sich die Schneidenspitze P3 des Löffels 8 in der Ya-Za-Ebene in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem COM bewegt. Die Koordinaten der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 in dem globalen Koordinatensystem COG können gemäß Formel (10) bestimmt werden. Die Koordinaten der Schneidenspitze P3 in dem globalen Koordinatensystem COG geben die Position der Schneidenspitze P3 an. xat = 0 (7) yat = Lb1 + L1 × sinθ1 + L2 × sin(θ1 + θ2) + L3 × sin(θ1 + θ2 + θ3) (8) zat = –Lb2 + L1 × cosθ1 + L2 × cos(θ1 + θ2) + L3 × cos(θ1 + θ2 + θ3) (9) P3 = xat·Xa + yat·Ya + zat·Za + P1 (10)
Wie in 5 dargestellt ist, berechnet die Displaysteuervorrichtung 39 auf der Basis des aktuellen Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8, die wie vorstehend beschrieben berechnet wurde, und der Entwurfsgeländedaten, die in der Speichereinheit 43 gespeichert sind, die Schnittlinie 80 zwischen dem dreidimensionalen Entwurfsgelände und der Ya-Za-Ebene 77, die durch die Schneidenspitze P3 des Löffels 8 verläuft. Die Displaysteuervorrichtung 39 zeigt einen Teil der Schnittlinie 80, die durch die Entwurfsfläche 70 verläuft, als Linie 79, die ein Profil der vorstehend beschriebenen Entwurfsfläche angibt, auf dem Führungsbildschirm an. Als nächstes wird ein Beispiel beschrieben, in dem die in 4 dargestellte Displaysteuervorrichtung 39 auf dem Bildschirm 42P der Anzeigeeinheit 42 der Displayeingabevorrichtung 38 einen Bewegungsweg der Schneidenspitze P3 anzeigt, wenn der Löffel 8 das Gelände als Arbeitsobjekt baggert.
<Berechnung der kürzesten Entfernung zur Entwurfsfläche>
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel der Bestimmung der kürzesten Entfernung zwischen dem Löffel 8 und einer Entwurfsfläche darstellt. Zum Anzeigen des Löffels 8 auf dem Bildschirm 42P der in 4 gezeigten Displayeinheit 42 misst die Displaysteuervorrichtung 39, insbesondere die Verarbeitungseinheit 44, die Größe des Löffels. Bei dem Arbeitsgerät 2 kann der Löffel 8 von dem Stiel 7 abmontiert und gegen einen anderen Löffel ausgetauscht werden, der an dem Stiel 7 montiert wird. Die Speichereinheit 43 der Displaysteuervorrichtung 39, die in 4 gezeigt ist, speichert Information(en) bezüglich der Außenform des Löffels, die von der Eingabeeinheit 41 eingelesen werden und die die Größe des Löffels 8 spezifizieren.
Die Abläufe des Speicherns der Informationen bezüglich der Außenform des Löffels in der Speichereinheit 43 werden mit Bezug auf die 11 bis 13 beschrieben. 11 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Speicherns der Informationen bezüglich der Außenform des Löffels 8 darstellt. 12 zeigt in einen Diagramm die Information bezüglich der Außenform des Löffels 8. 13 zeigt in einer Graphik ein Beispiel der Information bezüglich der Außenform des Löffels 8. Wie in 11 gezeigt ist, wartet die Eingabeeinheit 41 der Displayeingabevorrichtung 38 auf eine Eingabe. Wie in Schritt S11 dargestellt ist, empfängt die Eingabevorrichtung 38 einen ausgewählten Löffeltyp. Die Verarbeitungseinheit 44 speichert in der Speichereinheit 43 Information bezüglich des ausgewählten Löffeltyps, die von der Displayeingabeeinheit 38 empfangen werden.
Die Verarbeitungseinheit 44 speichert zum Beispiel eine Art Identifizierungscode 1 als Standardlöffel, wie der vorstehend beschriebene Löffel 8, in Verbindung mit einem Registrierungs-Identifizierungscode, der in 12 dargestellt ist. Die Verarbeitungseinheit 44 speichert eine Art Identifizierungscode 2 als einen Kipplöffel, der später in Verbindung mit dem Registrierungs-Identifizierungscode beschrieben wird. Anschließend empfängt die Displayeingabevorrichtung in Schritt S2, der in 11 dargestellt ist, die Löffelinformation, und die Verarbeitungseinheit 44 speichert in der Speichereinheit 43 die in die Displayeingabevorrichtung 38 eingelesenen Löffelinformation. Diese Löffelinformation enthält zum Beispiel Informationen, bei denen die hinteren Bereiche A bis E des Löffels 8 als Mess-Referenzpunkte dienen, zusätzlich zur Löffelbreite, Löffellänge, Löffeltiefe, Löffelhöhe des Löffels 8 und dergleichen. Wie in 13 dargestellt ist, wird eine Vielzahl von Mess-Referenzpunkten Pen (n ist eine natürliche Zahl, zum Beispiel ist n = 1, 2, 3, 4, 5) vorab an verschiedenen Punkten entlang der Außenform des hinteren Bereichs 8C des Löffels 8 festgelegt. Wie in 12 gezeigt ist, enthalten die Löffelinformationen als jeweilige Länge der hinteren Bereiche A bis E des Löffels 8 eine Länge zwischen einer zentralen Drehachse AX1 und dem Mess-Referenzpunkt Pen, bei Betrachtung von der Erstreckungsrichtung des Löffelbolzens 15 (Richtung der zentralen Drehachse AX1 des Löffels 8), der in den 1 und 2 dargestellt ist. Die Löffelinformationen enthalten auch als den jeweiligen Winkel der hinteren Bereiche A bis E des Löffels 8 einen Winkel zwischen einer Geraden, die die zentrale Drehachse AX1 und den Mess-Referenzpunkt Pen verbindet, und einer Geraden, die die zentrale Drehachse AX1 und die Schneidenspitze P3 des Löffels 8 verbindet, bei Betrachtung von der Erstreckungsrichtung des Löffelbolzens 15.
Anschließend berechnet und generiert die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt S13 eine Form der graphischen Daten 8GA als Graphik eines Symbols des Löffels 8, das in 13 dargestellt ist, zum Beispiel auf der Basis von Information(en) bezüglich der Außenform des in 12 angegebenen Löffels. Anschließend speichert die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt S14 die graphischen Daten des in Schritt S13 generierten Symbols des Löffels 8 in der Speichereinheit 43. Wie vorstehend beschrieben wurde, liest die Verarbeitungseinheit 44 anschließend in Schritt S1 die Löffelinformationen und die graphischen Daten 8GA des Symbols, die in der Speichereinheit gespeichert sind, auf der Basis der Eingabe der Eingabeeinheit 41, um die Größe des Löffels zu spezifizieren.
Anschließend detektiert die Verarbeitungseinheit 44 in dem in 10 dargestellten Schritt S2 die aktuelle Position des Baggers 100 und die Stellung des Fahrzeughauptkörpers 1. Die Displaysteuervorrichtung 39 detektiert eine aktuelle Position des Fahrzeughauptkörpers 1 auf der Basis des Detektionssignals aus dem dreidimensionalen Positionssensor 23. Wie vorstehend beschrieben, werden das Arbeitsgerät 2 des Baggers 100, der Ausleger 6, der Stiel 7 und der Löffel 8 durch den Auslegerzylinder 10, den Stielzylinder 11 und den Löffelzylinder 12 entlang der Ya-Za-Ebene in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem COM angesteuert. Wenn der Auslegerzylinder 10, der Stielzylinder 11 und der Löffelzylinder 10 angesteuert werden, bewegt sich der Stiel 7 entlang der Ya-Za-Ebene, die entsprechend der Stellung (Neigung) des Fahrzeughauptkörpers 1 bestimmt wird, in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem COM derart, dass sich der Löffel 8 bewegt. Die Verarbeitungseinheit 44 detektiert dann die Stellung des Arbeitsgeräts 2 auf der Basis der Detektionsergebnisse des dreidimensionalen Positionssensors 23, des ersten bis dritten Hubsensors 16 bis 18, des Neigungswinkelsensors 24 und dergleichen.
Anschließend bestimmt die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt S3 eine aktuelle Position des Mess-Referenzpunkts Pen an der äußeren Peripherie des Löffels 8 einschließlich der Schneidenspitze P3 des Löffels 8. Die Displaysteuervorrichtung 39 kann die aktuelle Position der Schneidenspitze des Löffels 8, die gemäß vorstehender Formel (10) berechnet wird, bestimmen. Durch die Verwendung der vorstehend beschriebenen aktuellen Neigungswinkel θ1, θ2 und θ3 des Auslegers 6, des Stiels 7 und des Löffels 8 können die Koordinaten (xaen, yaen, zaen) des Mess-Referenzpunkts Pen (zum Beispiel n = 1, 2, 3, 4, 5) des Löffels 8 in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem COM gemäß den Formeln (11) bis (13) bestimmt werden, indem die Neigungswinkel θ1, θ2 und θ3, die Länge L1 des Auslegers 6, die Länge L2 des Stiels 7, die Länge L3 des Löffels 8 und Löffelinformationen (Länge: En, Winkel: Φn, wobei n eine natürliche Zahl ist, z.B. n = 1, 2, 3, 4, 5) verwendet werden. Es sei angenommen, dass der Mess-Referenzpunkt Pen des Löffels 8 sich in der Ya-Za-Ebene in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem COM bewegt. Die Koordinaten der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 in dem globalen Koordinatensystem COG können gemäß Formel (14) bestimmt werden. Jeder Koordinatensatz des Mess-Referenzpunkts Pen in dem globalen Koordinatensystem COG gibt eine Position des Mess-Referenzpunkts Pen des Löffels 8 an. xaen = 0 (11) yaen = Lb1 + L1 × sinθ1 + L2 × sin(θ1 + θ2) + En × sin(θ1 + θ2 + θ3 – φn) (12) zaen = –Lb2 + L1 × cosθ1 + L2 × cos(θ1 + θ2) + En × cos(θ1 + θ2 + θ3 – φn) (13) Pen = xaen·Xa + yaen·Ya + zaen·Za + P1 (14)
Wie in 5 dargestellt ist, berechnet die Displaysteuervorrichtung 39 auf der Basis der aktuellen Position des wie vorstehend beschrieben berechneten Mess-Referenzpunkts Pen des Löffels 8 und der in der Speichereinheit 43 gespeicherten Entwurfsgeländedaten die Schnittlinie 80 zwischen der dreidimensionalen Entwurfsgeländeform und der Ya-Za-Ebene 77, die durch den Mess-Referenzpunkt Pen des Löffels 8 verläuft. Die Displaysteuervorrichtung 39 zeigt den Teil der Schnittlinie 80, der durch die Entwurfsfläche 70 verläuft, als die Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, und die Linie 74, die ein Profil der vorstehend beschriebenen Entwurfsfläche angibt, auf dem Führungsbildschirm an.
Anschließend bestimmt die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt S4 eine Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche (Entwurfsflächenentfernung), um den Mess-Referenzpunkt Pen der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 zu bestimmen, an dem die Entwurfsflächenentfernung unter den Mess-Referenzpunkten Pen des Löffels 8, einschließlich der Schneidenspitze P3, die kürzeste ist.
In diesem Fall kann die Verarbeitungseinheit 44 die Genauigkeit der Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche steigern, wenn eine Vielzahl von Mess-Referenzpunkten in der Breitenrichtung des Löffels 8 (eine Richtung parallel zur Xa-Achse) in Betracht gezogen wird. 14 beschreibt schematisch die kürzeste Entfernung zwischen einer Entwurfsfläche 435 und der Schneidenspitze P3 des Löffels 8, wenn die Außenform des Löffels 8 von oben betrachtet wird. Wie in 14 dargestellt ist, berechnet die Verarbeitungseinheit 44 ein virtuelles Segment LS1, das durch die Spitzen eine Vielzahl von Schneiden 8B des Löffels 8 verläuft und das eine Größe des Löffels 8 in der Breitenrichtung hat. Es ist zu beachten, dass die Verarbeitungseinheit 44 das virtuelle Segment LS1 berechnet, indem sie die Größe des Löffels 8 in der Breitenrichtung aus den in Schritt S1 spezifizierten Information über die Außenform des Löffels liest.
Zum Beispiel unterteilt die Verarbeitungseinheit 44 das virtuelle Segment LS1 gleichmäßig in eine Vielzahl von Bereichen (z.B. vier Bereiche). Fünf Punkte, die die Grenzen an beiden Enden der Bereiche darstellen, werden als Ci bezeichnet, die als ein erster Mess-Referenzpunkt C1, ein zweiter Mess-Referenzpunkt C2, ein dritter Mess-Referenzpunkt C3, ein vierter Mess-Referenzpunkt C4 und ein fünfter Mess-Referenzpunkt C5 festgelegt werden. Die Teilungszahl i ist eine natürliche Zahl und ist 1, 2, 3, 4 oder 5 in dem vorliegenden Beispiel. Das heißt, der erste Mess-Referenzpunkt C1, der zweite Mess-Referenzpunkt C2, der dritte Mess-Referenzpunkt C3, der vierte Mess-Referenzpunkt C4 und der fünfte Mess-Referenzpunkt C5 geben eine Vielzahl von spezifizierten Positionen der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 in der Breitenrichtung an. Die Verarbeitungseinheit 44 berechnet aktuelle Positionen des ersten Mess-Referenzpunkts C1, des zweiten Mess-Referenzpunkts C2, des dritten Mess-Referenzpunkts C3, des vierten Mess-Referenzpunkts C4 und des fünften Mess-Referenzpunkts C5 auf der Basis der aktuellen Position des Baggers 100, die in Schritt S2 detektiert wurde. Insbesondere berechnet die Verarbeitungseinheit 44 die aktuelle Position des dritten Mess-Referenzpunkts C3 in der Mitte durch das vorstehend beschriebene Verfahren zum Berechnen der aktuellen Position der Schneidenspitze P3 des Löffels 8. Die Verarbeitungseinheit 44 berechnet dann die aktuellen Positionen des ersten Mess-Referenzpunkts C1, des zweiten Mess-Referenzpunkts C2, des dritten Mess-Referenzpunkts C3, des vierten Mess-Referenzpunkts C4 und des fünften Mess-Referenzpunkts C5 unter Verwendung der aktuellen Position des dritten Mess-Referenzpunkts C3 in der Mitte, der Größe des Löffels 8 in der Breitenrichtung und der Erstreckungsrichtung des virtuellen Segments LS1.
Die Darstellung in 15 beschreibt die kürzeste Entfernung zwischen der Entwurfsfläche 45 und dem hinteren Bereich 8C des Löffels 8, wenn die Außenform des Löffels 8 von oben betrachtet wird. Wie in 15 dargestellt ist, berechnet die Berechnungseinheit 44 ein virtuelles Segment LSen, das durch den Mess-Referenzpunkt Pen des Löffels 8 verläuft und eine Größe des Löffels 8 in der Breitenrichtung hat. Es ist zu beachten, dass die Verarbeitungseinheit 44 das virtuelle Segment LSen berechnet, indem sie von den Informationen bezüglich der Außenform des Löffels 8, die in Schritte S1 spezifiziert wurden, die Größe des Löffels 8 in der Breitenrichtung liest.
Zum Beispiel unterteilt die Verarbeitungseinheit 44 das virtuelle Segment LSen gleichmäßig in eine Vielzahl von Bereichen (z.B. vier Bereiche). Fünf Punkte, die die Grenzen und beide Enden der Bereiche darstellen, werden als Ceni bezeichnet, die als ein erster Mess-Referenzpunkt Cen1, ein zweiter Mess-Referenzpunkt Cen2, ein dritter Mess-Referenzpunkt Cen3, ein vierter Mess-Referenzpunkt Cen4 und ein fünfter Mess-Referenzpunkt Cen5 festgelegt werden. Die Teilungszahl i ist eine natürliche Zahl und ist der gleiche Wert wie der vorstehend genannte Wert i. Aus diesem Grund lässt sich ohne Weiteres ein Vergleich mit der Schneidenspitze P3 durchführen. Das heißt, der erste Mess-Referenzpunkt Cen1, der zweite Mess-Referenzpunkt Cen2, der dritte Mess-Referenzpunkt Cen 3, der vierte Mess-Referenzpunkt Cen4 und der fünfte Mess-Referenzpunkt Cen 5 geben eine Vielzahl von spezifizierten Positionen des Mess-Referenzpunkts Pen des Löffels 8 in der Breitenrichtung an. Die Verarbeitungseinheit 44 berechnet dann die aktuellen Positionen des ersten Mess-Referenzpunkts Cen1, des zweiten Mess-Referenzpunkts Cen2, des dritten Mess-Referenzpunkts Cen3, des vierten Mess-Referenzpunkts Cen4 und des fünften Mess-Referenzpunkts Cen5 auf der Basis der Informationen bezüglich der aktuellen Position des Mess-Referenzpunkts Pen des Löffels 8, der in Schritt S3 detektiert wird. Insbesondere berechnet die Verarbeitungseinheit 44 die aktuelle Position des dritten Mess-Referenzpunkts Cen3 in der Mitte. Die Verarbeitungseinheit 44 berechnet dann die aktuellen Positionen des ersten Mess-Referenzpunkts Cen1, des zweiten Mess-Referenzpunkts Cen2, des vierten Mess-Referenzpunkts Cen4 und des fünften Mess-Referenzpunkts Cen5 unter Verwendung der aktuellen Position des dritten Mess-Referenzpunkts Cen3 in der Mitte, der Größe des Löffels 8 in der Breitenrichtung und der Erstreckungsrichtung des virtuellen Elements LSen. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Vielzahl von Mess-Referenzpunkten entlang eines Querschnitts vorab festgelegt, der erhalten wird, indem die Außenform des Löffels 8 mit einer zu einer Bewegungsrichtung des Löffels 8 parallelen Ebene, d.h. einer zur vorgenannten Ya-Za-Ebene und Breitenrichtung des Löffels 8 parallelen Ebene, geschnitten wird.
16 ist ein Diagramm zur Beschreibung der kürzesten Entfernung zwischen der Entwurfsfläche 45 und dem Löffel 8, wenn der Löffel 8 von der Seite betrachtet wird. Wenn eine Schnittlinie zwischen der Entwurfsfläche 45 und der Ya-Za-Ebene, die durch den i-ten Mess-Referenzpunkt Ci verläuft, wird Ceni als Mi bezeichnet, und die Verarbeitungseinheit 44 berechnet in Schritt S4 eine Entfernung zwischen jedem der Schnittpunkte MAi, MBi und MCi, die in der Schnittlinie Mi enthalten sind, und dem i-ten Mess-Referenzpunkt Ci, Ceni. Hier wird eine Senkrechte jedes der Schnittpunkte MAi, MBi und MCi, die in der durch den i-ten Mess-Referenzpunkt Ci, Ceni verlaufenden Schnittlinie Mi enthalten sind, berechnet, und es wird die Entfernung zwischen jedem der Schnittpunkte MAi, MBi und MCi und dem i-ten Mess-Referenzpunkt Ci, Ceni berechnet. Wie zum Beispiel in den 14 bis 16 dargestellt ist, wird die Senkrechte des Schnittpunkts MAi, die durch den i-ten Mess-Referenzpunkt Ci verläuft, der von den Zielbereichen A1 bis A3 in einem Zielbereich A1 liegt, berechnet, und es wird eine Entwurfsflächenentfernung DAi, Deni zwischen dem i-ten Mess-Referenzpunkt Ci, Ceni und dem Schnittpunkt MAi berechnet. Wie in den 14 bis 16 gezeigt ist, wird die Senkrechte des Schnittpunkts MCi, die durch den i-ten Mess-Referenzpunkt Ci, Ceni, der sich von den Zielbereichen A1 bis A3 in einem Zielbereich A1 befindet, berechnet, und es wird eine Entwurfsflächenentfernung DAic, Denic zwischen dem i-ten Mess-Referenzpunkt Ci, Ceni und dem Schnittpunkt MCi berechnet. Auf diese Weise bestimmt die Verarbeitungseinheit 44 die kürzeste Entfernung als minimale Entfernung von den in 14 bis 16 dargestellten berechenbaren Entfernungen. Wenn der gleiche Mess-Referenzpunkt Pe1 und die gleiche Schneidenspitze P3 bei einer Vielzahl von Normalenrichtungen der Schnittpunkte MAi und MCi vorliegen, bestimmt die Verarbeitungseinheit 44 eine Vielzahl von Entwurfsflächenentfernungen De1i, DAi für den Mess-Referenzpunkt Pe1 und die Schneidenspitze P3. Dadurch lässt sich die kürzeste Entfernung als minimale Entfernung bestimmen, indem die Vielzahl von Entwurfsflächen berücksichtigt wird. Der Löffel 8 kann daher auf der Basis einer der Entwurfsflächen (Schnittpunkt MAi) bewegt werden, wodurch eine unbeabsichtigte Kollision zwischen dem Löffel 8 und der anderen Entwurfsfläche (Schnittpunkt MCi) vermieden wird.
Anschließend zeigt die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt S5 Informationen, die der in Schritt S4 bestimmten kürzesten Entfernung entsprechen, als numerische Information 83, die in 6 dargestellt ist, oder als eine Entfernungsinformation 87a, die in 7 dargestellt ist, wie vorstehend beschrieben, an. Die Verarbeitungseinheit 44 zeigt eine später beschriebene Abbildung SD1 oder SD2 als graphische Anzeige an. Die Verarbeitungseinheit 44 kann Informationen, die der kürzesten Entfernung entsprechen, die in Schritt S4 bestimmt wurde, anzeigen, indem der Anzeigebalken 84a aufleuchtet.
17 beschreibt schematisch eine Kollision zwischen dem Löffel 8 und einer Entwurfsfläche. 18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Anzeige der kürzesten Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche darstellt. Wenn ein Bediener das Arbeitsgerät 2 zum Beispiel nur auf der Basis der Entfernung zwischen der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 und der Entwurfsfläche betätigt, kann der Bediener nicht bestimmen, dass der hintere Bereich 8C näher zur Entwurfsfläche gelegen ist als die Schneidenspitze 8B des Löffels 8. Wie in 17 dargestellt ist, kann es vorkommen, dass der Bediener mit dem hinteren Bereich des Löffels 8 jenseits der Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, baggert. Deshalb zeigt die Verarbeitungseinheit 44 in der vorliegenden Ausführungsform die Abbildung SD1 zusammen mit dem Symbol 90 des Löffels 8 in der vorstehend beschriebenen Seitenansicht 54b des Feinbearbeitungsbildschirms in Seitenansicht an, wie in 18 dargestellt. Die Abbildung SD1 ist eine Abbildung einer Normalenlinie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt. Die Abbildung SD1 verläuft durch den Mess-Referenzpunkt Pen oder die Schneidenspitze P3 (zum Beispiel Pe3) des Löffels 8, an dem die in Schritt S4 bestimmte Entwurfsflächenentfernung am kürzesten ist. Dadurch kann der Bediener die kürzeste Entfernung zwischen der Entwurfsfläche und dem Löffel 8, einschließlich des hinteren Bereichs 8C, erkennen, indem die Abbildung SD1 in der Seitenansicht 54b betrachtet. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass das Gelände über die Entwurfsfläche hinaus mit dem hinteren Bereich 8C des Löffels 8 bearbeitet wird.
Es ist zu beachten, dass die Abbildung SD1 nicht auf die Abbildung begrenzt ist, die anhand der gestrichelten Linie dargestellt ist. Die Abbildung SD1 kann durch eine virtuelle Linie wie beispielsweise eine durchgezogene Linie, eine Wellenlinie, eine Strich-Punkt-Linie oder eine Doppelstrich-Doppelpunkt-Linie dargestellt werden. In der Abbildung SD1 sind Muster, die Punkte, Buchstaben und Linienzeichnungen enthalten, durchgehend oder sind unregelmäßig verteilt. Die Abbildung SD1 enthält ein Symbol, durch welches die Position des Mess-Referenzpunkts Pen oder der Schneidenspitze P3, an dem die Entwurfsflächenentfernung am kürzesten ist, auf einen Blick bestimmt werden kann. 19 zeigt zum Beispiel in einem Diagramm ein weiteres Beispiel der Anzeige der kürzesten Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche. Wie in 19 dargestellt ist, zeigt die Verarbeitungseinheit 44 in der vorliegenden Ausführungsform in der Seitenansicht 54b des Feinbearbeitungsbildschirms zum Beispiel die Abbildung SD2 zusammen mit dem Symbol 90 des Löffels 8 in der Seitenansicht an. Die Abbildung SD2 enthält ein Dreiecksymbol, das den Mess-Referenzpunkt Pen oder die Schneidenspitze P3 (zum Beispiel Pe3) des Löffels 8 spezifiziert, an dem die in Schritt S4 bestimmte Entwurfsflächenentfernung die kürzeste Entfernung ist. Die Abbildung SD2 enthält dieses Dreiecksymbol und ein Dreiecksymbol in der Normalenrichtung der Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, das sich mit der Linie 79, die ein Profil der Entwurfsfläche angibt, in Kontakt befindet. Die Entfernung zwischen diesen Dreiecksymbolen kann die kürzeste Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche 70 angeben. Aus diesem Grund kann der Bediener die kürzeste Entfernung zwischen der Entwurfsfläche und dem Löffel 8, einschließlich des hinteren Bereichs 8C des Löffels, zwischen den Dreiecksymbolen der Abbildung SD2 ersehen, indem er die Abbildung SD2 in der Seitenansicht 54b betrachtet. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Gelände mit dem hinteren Bereich 8C des Löffels 8 über die Entwurfsfläche hinaus gebaggert wird, lässt sich dadurch verringern.
Durch eine Betrachtung der Abbildungen SD1 oder SD2 kann der Bediener unter den Mess-Referenzpunkten Pen und der Schneidenspitze P3 ohne Weiteres den Mess-Referenzpunkt Pen oder die Schneidenspitze P3, der oder das zur Entwurfsfläche am nächsten gelegen ist, erkennen. Durch die Einstellung des Auslegerzylinders 10, des Stielzylinders 11 und des Löffelzylinders 12 kann der Bediener die Wahrscheinlichkeit minimieren, dass die Entwurfsfläche versehentlich mit dem hinteren Bereich 8C des Löffels 8 oder dergleichen gebaggert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sendet die Displaysteuervorrichtung 39 auf der Basis der in Schritt S4 bestimmten kürzesten Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche einen Ton als Alarm. Dadurch ermöglicht die Displaysteuervorrichtung 39 dem Bediener zu erkennen, dass eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche besteht. Wenn zum Beispiel die in Schritt S4 bestimmte kürzeste Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche eine vorgegebene Schwelle überschreitet (Ja in Schritt S6), bestimmt die Verarbeitungseinheit 44, dass ein Alarm ausgegeben werden muss. Die Displaysteuervorrichtung 39 veranlasst daraufhin, dass die Geräuscherzeugungsvorrichtung 46, die in 4 dargestellt ist, einen Alarmton sendet (Schritt S7).
Indem der Modus der Alarmausgabe in diesem Fall auf der Basis der Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche geändert wird, kann die Verarbeitungseinheit 44 dem Bediener des Baggers 100 zur Kenntnis bringen, dass sich der Löffel 8 zu nahe an der Entwurfsfläche befindet. Ein Beispiel einer Änderung des Alarmausgabemodus ist, dass die Frequenz des Alarmtons umso höher wird, je kürzer die Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche ist. Ein weiteres Beispiel einer Änderung des Alarmausgabemodus ist, dass das Volumen des Tons umso größer ist, je kürzer der Abstand zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche ist. Ein noch weiteres Beispiel einer Änderung des Alarmausgabemodus ist, dass der Zyklus des diskontinuierlichen Ratterns umso kürzer ist, je kürzer der Abstand zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche ist. Durch die Einstellung des Auslegerzylinders 10, des Stielzylinders 11 und des Löffelzylinders 12 kann der Bediener, der eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche erkannt hat, die Wahrscheinlichkeit eines unbeabsichtigten Baggerns der Entwurfsfläche mit dem Löffel 8 verringern. Wenn die in Schritt S4 bestimmte kürzeste Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche die vorgegebene Schwelle nicht überschreitet (Nein in Schritt S6), geht die Verarbeitungseinheit 44 über zu Schritt S8.
Wenn der Löffel 8 in Schritt S8 die Arbeit nicht beendet hat (Nein in Schritt S8), kehrt die Verarbeitungseinheit 44 zurück zu Schritt S2, um die aktuelle Position des Baggers 100 und die Stellung des Fahrzeughauptkörpers 1 zu detektieren. Wenn der Löffel 8 die Arbeit beendet hat (Ja in Schritt S8), beendet die Verarbeitungseinheit 44 die Verarbeitung.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist das Displaysystem 28 der Aushubmaschine ein System für die Betätigung des Arbeitsgeräts 2, das den Löffel 8 trägt, derart, dass mit der Schneidenspitze P3 und dem Fahrzeughauptkörper 1, an dem das Arbeitsgerät 2 befestigt ist, eine Grabkraft erzeugt wird. Das Displaysystem 28 der Aushubmaschine enthält den Detektor 19 für den Zustand des Arbeitsgeräts, die Speichereinheit 43 und die Verarbeitungseinheit 44. Der Detektor 19 für den Zustand des Arbeitsgeräts detektiert eine aktuelle Position des Baggers 100, eine Stellung des Fahrzeughauptkörpers 1 und eine aktuelle Position der Schneidenspitze P3. Die Speichereinheit 43 speichert Positionsinformationen bezüglich der Entwurfsfläche, die eine Zielform des Arbeitsobjekts angeben, und Informationen bezüglich der Außenform des Löffels 8.
Die Verarbeitungseinheit 44 bestimmt eine Position des Mess-Referenzpunkts, der von der Vielzahl von Mess-Referenzpunkten Pen, die entlang der Außenform des hinteren Wölbungsteils 8C des Löffels 8 vorab festgelegt wurden, am nächsten zu der Entwurfsfläche gelegen ist, um auf der Basis der Informationen bezüglich der aktuellen Position des Baggers 100, der Stellung des Fahrzeughauptkörpers 1, der aktuellen Position der Schneidenspitze P3 und der Informationen bezüglich der Außenform des Löffels 8 eine Position zu messen, die zumindest die Schneidenspitze P3 des Löffels 8 einschließt.
Wenn der Bediener das Arbeitsgerät 2 nur auf der Basis der Entfernung zwischen der Schneidenspitze P3 des Löffels 8 und der Entwurfsfläche betätigt, ist der Bediener gegebenenfalls nicht in der Lage zu bestimmen, dass der hintere Bereich 8C näher an der Entwurfsfläche ist als die Spitze der Schneide 8B des Löffels 8. Das Displaysystem 28 der Aushubmaschine in der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht dem Bediener, die kürzeste Entfernung zwischen der Entwurfsfläche und dem Löffel 8 einschließlich des hinteren Bereichs 8C des Löffels zu erkennen. Dadurch lässt sich die Wahrscheinlichkeit, dass das Gelände mit dem hinteren Bereich 8C des Löffels 8 über das Entwurfsgelände hinaus gebaggert wird, verringern.
Die Verarbeitungseinheit 44 bestimmt die Entfernung zwischen dem Mess-Referenzpunkt Pen und der Entwurfsfläche in einer Richtung senkrecht zur Entwurfsfläche als die Entwurfsflächenentfernung. Die Verarbeitungseinheit 44 zeigt auf dem Bildschirm 42P Informationen, die dem minimalen Wert der Entwurfsflächenentfernung entsprechen, als die kürzeste Entfernung an. Auf diese Weise kann die Verarbeitungseinheit 44 für den Bediener auf leicht verständliche Weise Informationen bezüglich der kürzesten Entfernung zwischen der Entwurfsfläche und dem Löffel 8 bezogen auf ein Arbeitsergebnis bereitstellen, wenn der Bediener die Arbeiten in Übereinstimmung mit der Entwurfsfläche ausführt. Die Verarbeitungseinheit 44 bestimmt die Entfernung zwischen dem Mess-Referenzpunkt Pen und der Entwurfsfläche in der zur Entwurfsfläche Normalenrichtung als die Entwurfsflächenentfernung. Auf der Basis der Informationen, die dem minimalen Wert der Entwurfsflächenentfernung entsprechen, verringert die Verarbeitungseinheit 44 eine Geschwindigkeit, mit welcher sich der Löffel 8 der Entwurfsfläche nähert. Die Verarbeitungseinheit 44 stoppt das Arbeitsgerät 2 auf der Basis der Informationen, die dem minimalen Wert der Entwurfsflächenentfernung entsprechen, wenn die vorab als Schwellwert festgelegte Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Entwurfsfläche überschritten wird. Die Verarbeitungseinheit 44 kann daher die Wahrscheinlichkeit verringern, dass das Gelände über die Entwurfsfläche hinaus gebaggert wird.
Die Verarbeitungseinheit 44 bestimmt auf der Basis der Informationen bezüglich der aktuellen Position des Baggers 100, der Stellung des Fahrzeughauptkörpers 1, der aktuellen Position der Schneidenspitze P3 und der Informationen bezüglich der Außenform des Löffels eine Position des Mess-Referenzpunkts, der von der Vielzahl von Mess-Referenzpunkten Pen, die vorab entlang der Außenform des hinteren Bereichs 8C des Löffels 8 festgelegt wurden, am nächsten zur Entwurfsfläche gelegen ist, einschließlich zumindest der Schneidenspitze P3 des Löffels 8. Die Verarbeitungseinheit 44 bestimmt dann eine Entfernung zwischen dem Mess-Referenzpunkt Pen, der am nächsten zu der Entwurfsfläche gelegen ist, und der Entwurfsfläche in der Normalenrichtung der Entwurfsfläche als die kürzeste Entwurfsflächenentfernung. Die Displayeingabevorrichtung 38 zeigt auf der Displayeinheit 42 die bestimmte kürzeste Entwurfsflächenentfernung und/oder die Abbildung SD1 an, die die Normalenlinie angibt, die durch den Mess-Referenzpunkt Pen verläuft, der am nächsten zu der Entwurfsfläche gelegen ist.
Das Displaysystem 28 der Aushubmaschine in der vorliegenden Ausführungsform sorgt dafür, dass der Bediener die Abbildung SD1 sieht und dadurch die kürzeste Entfernung zwischen der Entwurfsfläche und dem Löffel 8 einschließlich des hinteren Bereichs 8C des Löffels 8 erkennt. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Gelände mit dem hinteren Bereichs 8C des Löffels 8 über die Entwurfsfläche hinaus gebaggert wird, lässt sich dadurch verringern.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde zum Beispiel die auf dem vorstehend beschriebenen Feinbearbeitungsbildschirm 54 angezeigte Seitenansicht beschrieben. Die Seitenansicht 54b kann jedoch auch auf dem Grobbearbeitungsbildschirm 53 angezeigt werden. Die Verarbeitungseinheit 44 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt jeweils die vorstehend beschriebene Vorderansicht 54a und Seitenansicht 54b als Vorderansicht (Ansicht bei Betrachtung parallel zur Ya-Achse) und die Seitenansicht (Ansicht bei Betrachtung parallel zur Xa-Achse) in dem Fahrzeughauptkörper-Koordinatensystem COM an. Die Verarbeitungseinheit 44 kann zumindest eine der Vorderansicht 54a und der Seitenansicht 54b als eine Draufsicht (Ansicht bei Betrachtung parallel zur Y-Achse) oder eine Seitenansicht (Ansicht bei Betrachtung parallel zur X-Achse) in dem globalen Koordinatensystem anzeigen.
Die Erfindung wurde anhand der vorstehenden Ausführungsform beschrieben, ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die vorstehend beschriebenen Komponenten können Komponenten umfassen, die für den Fachmann ohne Weiteres vorstellbar sind, und Komponenten, die mit den vorstehend beschriebenen Komponenten im Wesentlichen identisch sind. Darüber hinaus können die vorstehend beschriebenen Komponenten in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden. Ferner können Komponenten entfallen, durch andere ersetzt werden oder in verschiedener Weise modifiziert werden, ohne den Grundgedanken der vorliegenden Ausführungsform zu verlassen.
Zum Beispiel sind die Inhalte des jeweiligen Führungsbildschirms nicht auf die vorstehend beschriebenen Inhalte beschränkt und können je nach Bedarf modifiziert werden. Die Funktionen der Displaysteuervorrichtung 39 können teilweise oder ganz von einem Computer außerhalb des Baggers 100 ausgeführt werden. Das Ziel-Arbeitsobjekt ist nicht auf eine Ebene beschränkt, wie vorstehend beschrieben, sondern kann auch ein Punkt, eine Linie oder ein dreidimensionales Gebilde sein. Die Eingabeeinheit 41 der Displayeingabevorrichtung 38 ist nicht auf ein Touchpanel beschränkt, sondern kann ein Bedienelement wie eine Taste oder einen Schalter aufweisen.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform enthält das Arbeitsgerät 2 den Ausleger 6, den Stiel 7 und den Löffel 8. Das Arbeitsgerät 2 ist jedoch nicht auf diese Ausbildung beschränkt. Es genügt, wenn das Arbeitsgerät 2 zumindest mit dem Löffel 8 ausgestattet ist. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Neigungswinkel des Auslegers 6, des Stiels 7 und des Löffels 8 jeweils durch den ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18 detektiert. Jedoch ist ein Verfahren zum Detektieren des Neigungswinkels nicht auf das Verfahren beschränkt, bei dem diese Hubsensoren verwendet werden. Es kann zum Beispiel ein Winkelsensor für die Detektion der Neigungswinkel des Auslegers 6, des Stiels 7 und des Löffels 8 vorgesehen sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Löffel 8 vorgesehen. Der Löffel ist jedoch nicht auf den Löffel 8 beschränkt. Das Arbeitsgerät 2 kann auch ein anderes Anbaugerät tragen, zum Beispiel einen Kipplöffel oder einen Böschungslöffel. Der Kipplöffel ist einen Löffel, der einen Kippzylinder hat und der sowohl geneigte als auch ebene Flächen in die gewünschte Form bringen und einebnen kann, indem der Löffel von Seite zu Seite gekippt wird, auch wenn der Bagger an einem Hang steht. Ebenso kann der Löffel mit einer Bodenplatte einen Walzvorgang ausführen. Der Böschungslöffel ist ein Löffel mit einem ebenen Boden und ist geeignet für das Planieren des Geländes in einer Ebene oder an einer Böschung.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeughauptkörper
2: Arbeitsgerät
3: oberer Drehkörper
4: Fahrerraum
5: Fahreinheit
8: Löffel
8B: Schneide
8C: hinterer Bereich
19: Detektor für den Zustand des Arbeitsgeräts
21, 22: Antenne
23: dreidimensionaler Positionssensor
24: Neigungswinkelsensor
28: Displaysystem der Aushubmaschine (Displaysystem)
38: Displayeingabevorrichtung
39: Displaysteuervorrichtung
41: Eingabeeinheit
42: Displayeinheit
42P: Bildschirm
43: Speichereinheit
44: Verarbeitungseinheit
45: Entwurfsfläche
46: Geräuscherzeugungsvorrichtung
70: Entwurfsfläche
78, 79: Linie, die das Profil der Entwurfsfläche angibt
84: graphische Informationen
100: Bagger

Claims

Displaysystem einer Aushubmaschine, die ein Arbeitsgerät mit einem Löffel und einem Hauptkörperteil umfasst, an dem das Arbeitsgerät befestigt ist, umfassend: einen Detektor für den Zustand des Arbeitsgeräts, der konfiguriert ist für die Detektion von Information bezüglich einer aktuellen Position der Aushubmaschine, von Information bezüglich einer Stellung des Hauptkörperteils und von Information bezüglich einer Position einer Spitze des Löffels; eine Speichereinheit, die konfiguriert ist für das Speichern von Positionsinformation bezüglich einer Entwurfsfläche, die eine Entwurfsgeländeform angibt, und von Information bezüglich einer Außenform des Löffels; und eine Verarbeitungseinheit, die derart konfiguriert ist, dass sie von einer Vielzahl von Mess-Referenzpunkten, die zum Messen einer Position einschließlich zumindest der Spitze des Löffels entlang einer Außenform eines hinteren Bereichs des Löffels festgelegt sind, auf der Basis der Information bezüglich der aktuellen Position der Aushubmaschine, der Information bezüglich der Stellung des Hauptkörperteils, der Information bezüglich der Position der Spitze des Löffels und der Information bezüglich der Außenform des Löffels einen Mess-Referenzpunkt bestimmt, der zu der Entwurfsfläche am nächsten gelegen ist.
Displaysystem einer Aushubmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Verarbeitungseinheit eine Entfernung zwischen dem Mess-Referenzpunkt und der Entwurfsfläche in einer Normalenrichtung der Entwurfsfläche als eine Entwurfsflächenentfernung bestimmt und auf einem Bildschirm einer Displayvorrichtung Information, die einem minimalen Wert der Entwurfsflächenentfernung entspricht, als eine kürzeste Entfernung anzeigt.
Displaysystem einer Aushubmaschine nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Mess-Referenzpunkten entlang eines Querschnitts vorgegeben wird, der erhalten wird, indem die Außenform des Löffels mit einer Ebene parallel zu einer Bewegungsrichtung des Löffels und entlang einer Breitenrichtung des Löffels geschnitten wird, und wobei die Verarbeitungseinheit eine Entfernung zwischen dem Mess-Referenzpunkt und der Entwurfsfläche in einer Normalenrichtung der Entwurfsfläche als eine Entwurfsflächenentfernung bestimmt und auf einem Bildschirm einer Displayvorrichtung Information, die einem minimalen Wert der Entwurfsflächenentfernung entspricht, als eine kürzeste Entfernung anzeigt.
Displaysystem einer Aushubmaschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Verarbeitungseinheit bei Vorliegen eines gleichen Mess-Referenzpunkts bei einer Vielzahl von Normalenrichtungen der Entwurfsflächen eine Vielzahl von Entwurfsflächenentfernungen für den gleichen Mess-Referenzpunkt bestimmt.
Displaysystem einer Aushubmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Verarbeitungseinheit auf der Basis der kürzesten Entfernung einen Alarm ausgibt.
Displaysystem einer Aushubmaschine nach Anspruch 5, wobei die Verarbeitungseinheit einen Modus des Ausgebens eines Geräuschs als Alarm in Übereinstimmung mit der kürzesten Entfernung ändert.
Displaysystem einer Aushubmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verarbeitungseinheit auf dem Bildschirm der Displayvorrichtung eine Abbildung anzeigt, die einen am nächsten zur Entwurfsfläche gelegenen Mess-Referenzpunkt spezifiziert.
Displaysystem einer Aushubmaschine nach Anspruch 7, wobei die Abbildung, die den am nächsten zur Entwurfsfläche gelegenen Mess-Referenzpunkt spezifiziert, eine Abbildung ist, die die Normalenlinie der Entwurfsfläche angibt.
Displaysystem einer Aushubmaschine, die ein Arbeitsgerät mit einem Löffel und einem Hauptkörperteil umfasst, an dem das Arbeitsgerät befestigt ist, umfassend: einen Detektor für den Zustand des Arbeitsgeräts, der konfiguriert ist für die Detektion von Information bezüglich einer aktuellen Position der Aushubmaschine, von Information bezüglich einer Stellung des Hauptkörperteils und von Information bezüglich einer Position einer Spitze des Löffels; eine Speichereinheit, die konfiguriert ist für das Speichern von Positionsinformation bezüglich einer Entwurfsfläche, die eine Entwurfsgeländeform angibt, und von Information bezüglich einer Außenform des Löffels; eine Verarbeitungseinheit, die derart konfiguriert ist, dass sie von einer Vielzahl von Mess-Referenzpunkten, die zum Messen einer Position einschließlich zumindest der Spitze des Löffels entlang einer Außenform eines hinteren Bereichs des Löffels festgelegt sind, auf der Basis der Information bezüglich der aktuellen Position der Aushubmaschine, der Information bezüglich der Stellung des Hauptkörperteils, der Information bezüglich der Position der Spitze des Löffels und der Information bezüglich der Außenform des Löffels einen Mess-Referenzpunkt bestimmt, der am nächsten zu der Entwurfsfläche gelegen ist, und eine Entfernung zwischen dem Mess-Referenzpunkt, der am nächsten zu der Entwurfsfläche gelegen ist, und der Entwurfsfläche in einer Normalenrichtung der Entwurfsfläche als eine Entwurfsflächenentfernung bestimmt; und eine Displayvorrichtung, die konfiguriert ist für die Anzeige zumindest der Entwurfsflächenentfernung und/oder einer Abbildung, die die Normalenlinie der Entwurfsfläche angibt, die durch den am nächsten zur Entwurfsfläche gelegenen Mess-Referenzpunkt verläuft.
Aushubmaschine, umfassend das Displaysystem einer Aushubmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9.