JP3836280B2

JP3836280B2 - Construction machine display system and display device

Info

Publication number: JP3836280B2
Application number: JP31697499A
Authority: JP
Inventors: 弘小倉; 洋渡邊; ▲禎▼久冨田; 一雄藤島
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2019-11-08
Also published as: JP2001132021A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械の表示システム及び表示装置に係わり、特に、掘削作業中に掘削の目安となる掘削基準線及び現在のバケットの位置及び姿勢をバケットシンボルで表示し、オペレータがその表示を見ながら作業を行うようにした建設機械の表示システム及び表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル等の建設機械の表示システムの従来技術としては、本願出願人である日立建機株式会社製のＥＸ−２００Ｘレベルマスターのモニタ装置がある。これは、油圧ショベルに設けられる制御ユニットで計算した掘削作業装置（フロント）の高さ、深さ、リーチ長さを通信にて受け取り、画面に数値のみを表示するものである。
【０００３】
また、同じく従来の技術として、トプコン社製の油圧ショベルマシンコントロールシステム「ＴＳ−５」がある。これは、建設機械に設けた制御ユニットで計算したフロント先端（バケット先端）の位置及び姿勢情報を通信で受け取り、掘削作業の基準となる線と共に現在のバケット位置及び姿勢をバケットシンボルで表示するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
日立建機株式会社製のＥＸ−２００Ｘレベルマスターのモニタ装置では、フロント作業機の高さ、深さ、リーチ長さを数値で表示するが、数値のみではオペレータがバケットの位置及び姿勢を視覚的に認識しにくいという欠点がある。
【０００５】
これに対し、トプコン社製の油圧ショベルマシンコントロールシステム「ＴＳ−５」では、掘削作業の基準となる線と共に現在のバケット位置及び姿勢をバケットシンボルで表示するので、オペレータはフロント先端（バケット先端）が基準となる線に対しどの位の距離にあるのかが分かり易い。しかし、この従来技術においては、表示できるバケットシンボルの形状が標準のバケット形状だけであり、オペレータが機械のバケットを標準のものから標準以外のもの、例えば法面バケットに交換した場合、以下のような問題点が発生する。
【０００６】
図１１は、バケットによる掘削動作の様子を標準バケットのシンボルを用いて表示した表示装置の表示画面を示す図である。図１２は、バケットを法面バケットに取り替えて掘削動作をしているときの掘削基準線と法面バケットを横から見た図である。標準バケットで掘削する場合も法面バケットで掘削する場合も掘削基準線からバケット先端までの深さは同じものとする。
【０００７】
図１２に示す法面バケットの場合、バケットピンからバケット先端Ａ間までの距離と、バケットピンからバケット後端Ｃ間までの距離が極端に異なる場合があり、具体的にはバケット底面の距離Ｂが長くなると、バケットピンからバケット後端Ｃまでの距離の方が長くなる。この場合、図１２に示すように、バケット先端Ａの位置が掘削基準線からある距離だけ上方にある場合にも、バケット後端は掘削基準面より下方になることがある。この様子を図１１に示す標準バケットのシンボルを用いた表示装置で表示画面に表示させた場合、図１２に破線で示すようにバケット後端も掘削基準線より上方に表示されてしまう。
【０００８】
オペレータがこの表示画面を見ながら法面バケットによる掘削動作をした場合、例えばバケット先端で水平引き動作を行ったとき、実際にはバケットの後端が基準線より潜っていることになるため、正確な掘削動作を行うことができない。
【０００９】
本発明の目的は、現在実際に機械についているバケットの種類に応じたバケットシンボルを表示することで掘削動作を正確に行えるようにした建設機械の表示システム及び表示装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、フロント作業機の先端にバケットを備え、このバケットを標準バケットと標準以外のバケットに交換可能であり、かつ掘削基準線と共に現在のバケット位置及び姿勢をバケットシンボルで表示する表示装置を備えた建設機械の表示システムにおいて、バケットの種類に応じたシンボル情報及びバケット寸法を記憶した記憶手段と、バケットの種類を指定する指定手段と、前記指定手段で指定したバケットの種類に応じたバケットシンボル情報及びバケット寸法を前記記憶手段から選択して読み出す選択手段と、前記選択手段で選択して読み出したバケット寸法を用い、指定したバケットの種類に応じた現在のバケット位置及び姿勢を計算する演算手段と、前記選択手段で選択して読み出したバケットシンボル情報及び前記演算手段で計算した現在のバケット位置及び姿勢に基づいて、指定したバケットの種類に応じたバケットシンボルで現在のバケット位置及び姿勢を前記掘削基準線と共に前記表示装置に表示させる表示制御手段とを備えるものとする。
【００１１】
このように記憶手段、指定手段、選択手段、演算手段及び表示制御手段を設け、指定したバケットの種類に応じたバケットシンボルで現在のバケット位置及び姿勢を掘削基準線と共に表示装置に表示させることにより、現在実際に機械についているバケットの種類に応じたバケットシンボルを表示し、掘削動作を正確に行うことができる。
【００１２】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記指定手段は、バケットの種類毎に決められたバケットコードを記憶する不揮発性メモリと、この不揮発性メモリに記憶したバケットコードを外部から書き換える設定手段とを有する。
【００１３】
これにより設定手段を用いて不揮発性メモリのバケットコードを書き換えることで、外部から任意にバケットの種類を指定できる。
【００１４】
（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記記憶手段はバケットの種類に応じたバケットコードとの組み合わせでバケットの種類に応じたシンボル情報及びバケット寸法を記憶してあり、前記指定手段は、前記バケットコードを入力することでバケットの種類を指定する手段であり、前記選択手段はその入力したバケットコードを用い、前記記憶手段からバケットの種類に応じたバケットシンボル情報及びバケット寸法を選択して読み出す。
【００１５】
このようにバケットコードを用いることにより、指定手段でバケットの種類を指定し、選択手段でその指定したバケットとの種類に応じたバケットシンボル情報及びバケット寸法を選択して読み出すことができる。
【００１６】
（４）更に、上記（１）において、好ましくは、前記記憶手段は、第１制御装置に備えられ、前記バケットの種類に応じたバケット寸法を記憶した第１記憶手段と、第２制御装置に備えられ、前記バケットの種類に応じたシンボル情報を記憶した第２記憶手段とを有し、前記選択手段は、前記第１制御装置に備えられ、前記第１記憶手段から前記指定手段で指定したバケットの種類に応じたバケット寸法を選択して読み出す第１選択手段と、前記第２制御装置に備えられ、前記第２記憶手段から前記指定手段で指定したバケットの種類に応じたバケットシンボル情報を選択して読み出す第２選択手段とを有し、前記第１制御装置、第２制御装置及び表示装置が互いに通信で情報の交換を行う。
【００１７】
これにより制御装置を第１及び第２制御装置に分けた分散制御により現在実際に機械についているバケットの種類に応じたバケットシンボルを表示させることができる。
【００１８】
（５）また、上記目的を達成するために、本発明は、フロント作業機の先端にバケットを備え、このバケットを標準バケットと標準以外のバケットに交換可能であり、かつ掘削基準線と共に現在のバケット位置及び姿勢をバケットシンボルで表示しオペレータがその表示を見ながら作業を行えるようにした建設機械の表示装置において、前記掘削基準線と共に、バケットの種類に応じたバケットシンボルで現在のバケット位置及び姿勢を表示する表示画面を有するものとする。
【００１９】
これにより現在実際に機械についているバケットの種類に応じたバケットシンボルを表示し、掘削動作を正確に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態による表示システムを備えた油圧ショベルの電子制御システムを、油圧ショベル及びこれに搭載される油圧回路と共に示す図である。この図１において、１は油圧ショベルであり、油圧ショベル１は、走行体２、走行体２上に設けられた旋回体３、旋回体３上に搭載された原動機１４や油圧ポンプ１８（後述）等の油圧機器等の収納室４、旋回体３の後部に設けたカウンタウェイト５、旋回体３の前部左側に設けられた運転室６、旋回体３の前部中央に支持された掘削作業装置７を備えている。
【００２２】
掘削作業装置７は、旋回体３に俯仰動可能に設けられたブーム８と、このブーム８の先端に回動可能に設けられたアーム９と、このアーム９の先端に回動可能に設けられたバケット１０と、ブーム８を俯仰動させるブーム操作用のシリンダ１１と、アーム９を回動させるアーム操作用のシリンダ１２と、バケット１０を回動させるバケット操作用のシリンダ１３とを有している。
【００２３】
原動機１４は上記のように収納室４内に配置され、かつその回転速度をある範囲に維持するための電子式のガバナ装置１５を備えている。原動機１４の目標回転数Ｎｒは目標回転数設定器１６により設定される。
原動機１４の制御系には原動機１４を制御する第１の制御装置１７が設けられ、この第１の制御装置１７は目標回転数設定器１６からの目標回転数Ｎｒとガバナ装置１５で検出された実際の回転数Ｎｅとに基づいて所定の演算を行い、実際の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｒに一致するようにガバナ装置１５に制御信号Ｒを出力する。
【００２４】
油圧ポンプ１８も上記のように収納室４内に配置され、かつ原動機１４によって回転駆動される。また、油圧ポンプ１８は可変容量型のポンプであり、その吐出量を変える斜板１９を備え、この斜板１９には斜板位置調節器２０が連結されている。また、斜板１９の傾転位置を検出する斜板位置検出器２１及び油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出器２２が設けられている。
【００２５】
油圧ポンプ１８の制御系には油圧ポンプ１８を制御する第２の制御装置２３が設けられ、この第２の制御装置２３は、圧力検出器２２によって検出された油圧ポンプ１８の吐出圧力Ｐｄと斜板位置検出器２１によって検出された斜板１９の傾転位置θ１とに基づいて所定の演算を行い、油圧ポンプ１８の斜板位置調節器２０に制御信号を出力し、斜板１９の位置１９を調整し、油圧ポンプの押しのけ容積、即ち吐出流量を制御する。
【００２６】
ブーム操作用のシリンダ１１、アーム操作用のシリンダ１２、バケット操作用のシリンダ１３は、それぞれ制御弁２４，２５，２６を介して油圧ポンプ１８に接続され、制御弁２４，２５，２６により油圧ポンプ１８から各シリンダ１１，１２，１３に供給される圧油の流量及び方向が調整される。制御弁２４，２５，２６も上記収納室４内に配置されている。
【００２７】
また、制御弁２４，２５，２６に対しては操作レバー２７，２８，２９が設けられ、各操作レバー２７，２８，２９にレバー作動器３０，３１，３２が連結され、これらレバー作動器３０，３１，３２は各操作レバー２７，２８，２９の操作量に応じた電気信号を操作信号として出力する。
【００２８】
操作レバー２７，２８，２９により制御弁２４，２５，２６を操作する制御系には第３の制御装置３３が設けられ、この第３の制御装置３３は各レバー作動器３０，３１，３２からの電気信号に基づいて所定の演算処理を行い、各制御弁２４，２５，２６の操作部２４Ｌ，２４Ｒ，２５Ｌ，２５Ｒ，２６Ｌ，２６Ｒに制御信号を出力する。操作部２４Ｌ，２４Ｒ，２５Ｌ，２５Ｒ，２６Ｌ，２６Ｒはそれぞれ比例電磁弁からなり、その制御信号に応じたパイロット圧力を出力してそれぞれの制御弁２４，２５，２６の開度を調整し、各シリンダ１１，１２，１３に供給される圧油の流量及び方向を制御する。
【００２９】
掘削作業装置７にはブーム８の回転角度を検出するブーム回転角検出器３４、アーム９の回転角度を検出するアーム回転角検出器３５、バケット１０の回転角度を検出するバケット回転角検出器３６が設けられている。これら回転角検出器３４，３５，３６からの回転角度信号α，β，γは第３の制御装置３３に入力され、第３の制御装置３３はこれに基づいて掘削作業装置７の先端位置やバケットの姿勢の計算を行う（後述）。
【００３０】
第３の制御装置３３はシリアル通信ライン３９によって第４の制御装置３７に接続され、通信ライン３９を介して互いにデータの送受信を行う。第４の制御装置３７は、第３の制御装置３３で演算された掘削作業装置７の先端位置（バケット先端位置）やバケットの姿勢を入力し、表示装置３８にバケットシンボルを表示させるための信号を出力する。また、第３の制御装置３３はシリアル通信ライン４４を介してサービス端末としての設定装置４５に接続される。設定装置４５はバケットコードの書き換え（後述）を行うときにサービスマンが接続するものである。
【００３１】
表示装置３８は信号ライン４０を介して第４の制御装置３７に接続され、第４の制御装置３７からの信号を受けて表示画面３８ａに掘削基準線とバケットシンボルを表示する。また、表示装置３８には掘削基準線の設定、表示内容の切替を行うときなどに押されるスイッチ４１を有する設定部４２が設けられている。設定部４２は信号ライン４３を介して第４の制御装置３７に接続され、スイッチ４１の信号が第４の制御装置３７に取り込まれ、第４の制御装置３７はその信号に応じて表示内容切換要求や掘削基準線の位置情報を演算し、これらの信号を表示装置３８に信号ライン４０を介して出力する。
【００３２】
表示装置３８の表示画面３８ａにバケットの形状と掘削基準線を表示している様子を、標準バケットの場合については図２に、法面バケットの場合について図３に示す。図２及び図３において、表示画面３８ａの下側にスイッチ４１をゆする設定部４２が位置している。表示画面３８ａにはバケットシンボル５０ａ（標準バケット），５０ｂ（法面バケット）と掘削基準線６０がイラストで表示され、かつ第４の制御装置３７から送信される各種データ（後述）が文字と数値で表示される。
【００３３】
図４に第３の制御装置３３のハードウェア構成を示す。この第３の制御装置３３は、操作レバー２７，２８，２９に対するレバー作動器３０，３１，３２からの操作信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３と、ブーム回転角検出器３４からの角度信号α、アーム回転角検出器３５からの角度信号β、バケット回転角度検出器γとを入力してディジタル信号こ変換するＡ／Ｄ変換器３３０と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３３１と、制御手順のプログラムや制御に必要な定数を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３３２と、演算結果あるいは演算途中の数値を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３３３と、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器３３４とを含むシングルチップマイコン３３５と、Ｄ／Ａ変換器３３４からの信号を各制御弁２４，２５，２６の操作部２４Ｌ，２４Ｒ，２５Ｌ，２５Ｒ，２６Ｌ，２６Ｒに出力する増幅器３３６ａ〜３３６ｆと、シリアル通信ライン３９及び４４に接続され、第４の制御装置３７及びサービス端末としての設定装置４５との通信を制御する通信制御部３３７と、機種別あるいはグレード別の制御定数を記憶しておく不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ（Ellectrically Erasable Programmable Read Only Mmemory））３３８とで構成されている。
【００３４】
図５に第４の制御装置３７のハードウェア構成を示す。第４の制御装置３７は、スイッチ４１の信号を取り込むインターフェース（Ｉ／Ｏ）３７０と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３７１と、制御手順のプログラムや制御に必要な定数を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３７２と、演算結果あるいは演算途中の数値を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３７３とを含むシングルチップマイコン３７４と、シリアル通信ライン３９に接続され、第３の制御装置３７との通信を制御する通信制御部３７５と、機種別あるいはグレード別の制御定数を記憶しておく不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）３７６、表示装置に表示する絵のデータ（画像データ）を作成し、その絵を表示させるための表示制御部（グラフィックス用ＩＣ）３７７と、信号ライン３７８に接続され、表示制御部３７７で作成された画像データを表示装置３８に出力するためのインターフェース３７８とで構成されている。
【００３５】
第１及び第２の制御装置１７，１８のハードウェア構成は、通信制御部や表示制御部がない点を除いて基本的には第３及び第４の制御装置３３，３７と同じであり、説明は省略する。
【００３６】
油圧ショベル１において、掘削作業を行うときの目標とする基準線（掘削基準線）と、掘削作業装置７のバケット１０の先端位置を表示装置３８に表示させる機能を掘削モニタ機能と呼び、この機能を実行するための第３の制御装置３３及び第４の制御装置３７の処理機能を以下に説明する。
【００３７】
なお、以下の説明で、タイマ割り込み処理とはマイコン内蔵のタイマ機能（図示せず）を用いて一定時間毎に起動される処理であり、受信割り込み処理とは通信制御部３３７，３７５からマイコン３３５，３７４側に受信割り込み信号が送信される度に起動する処理である。また、通信制御部３３７，３７５はデータを受信すると受信割り込み信号を発生する機能を有している。
【００３８】
まず、第３の制御装置３３の処理機能について、図９のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートの制御手順はＲＯＭ３３２にプログラムとして記憶されているものである。
【００３９】
第３の制御装置３３が行う処理には、タイマ割り込み処理、メイン処理、リセット処理、受信割り込み処理があり、タイマ割り込み処理には実行周期の短いものと長いものとがある。
【００４０】
実行周期の短いタイマ割り込み処理では、タイマ割り込みが起動される毎、即ち、一定時間毎に、掘削作業装置７の角度データである角度検出器３４，３５，３６からの角度信号α，β，γを入力する処理（ＳＴＥＰ９０１）、操作レバー２７，２８，２９に対応するレバー作動器３０，３１，３２からの操作信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を入力する処理（ＳＴＥＰ９０２）、所定の演算により求めた出力指令値を制御弁２４，２５，２６の操作部２４Ｌ，２４Ｒ，２５Ｌ，２５Ｒ，２６Ｌ，２６Ｒに出力する処理（ＳＴＥＰ９０３）の各処理を行う。
【００４１】
メイン処理では、入力した角度信号α，β，γを元に掘削作業装置７のバケット先端位置やバケットの傾き（角度あるいは姿勢）を演算する処理（ＳＴＥＰ９０４）、入力した操作信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に応じて制御弁２４，２５，２６に与えるべき出力指令値を演算する処理（ＳＴＥＰ９０５）の各処理を行う。また、設定した掘削基準線に沿った軌跡制御あるいは掘削基準線を超えない領域制限制御等のフロント制御を行う自動制御モードにある場合は、ＳＴＥＰ９０５では、掘削基準線の位置及び傾き（角度）の情報（後述）及びＳＴＥＰ９０５で演算したバケット先端位置に基づき入力した操作信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を補正し、その補正した値に基づき制御弁２４，２５，２６に与えるべき出力指令値を演算する。
【００４２】
リセット処理では、第３の制御装置３３のパワーＯＮ時に一度だけ実行される処理であり、ＥＥＰＲＯＭ３３８からバケットコードを読み込む処理（ＳＴＥＰ９０６）、ＲＯＭ３３２からバケットコードに応じたバケット寸法を読み込む処理（ＳＴＥＰ９０７）、バケットコードを第４の制御装置３７に通信制御部３３７を用いて送信する処理（ＳＴＥＰ９０８）の各処理を行う。ＳＴＥＰ９０７で読み込んだバケットコードに応じたバケット寸法はメイン処理のＳＴＥＰ９０４でバケット先端の位置やバケットの傾きを演算するのに用いられる。
【００４３】
ＳＴＥＰ９０６及びＳＴＥＰ９０７の処理の具体例を図７により説明する。
【００４４】
図７において、ＥＥＰＲＯＭ３３８にはバケットコード０×００が記憶されている。バケットコードは、バケットの種類を識別するためのデータであり、例えば標準バケットのときは０×００、法面バケットのときは０×０１というように決めておき、ＥＥＰＲＯＭ３３８にバケットコード０×００又は０×０１を記憶させておく。記憶させておく方法は、第３の制御装置３３を製作するとき予め標準の値を記憶させておき、後にユーザが別の種類のバケットに交換した場合、外部からＥＥＰＲＯＭ３３８に記憶した値を変更する（後述）。
【００４５】
また、ＲＯＭ３３２にはバケットコードの組み合わせでバケット寸法を記憶させておく。図７の例では、ＲＯＭ３３２のコード０の領域に標準バケットの寸法（奥行き寸法、長さ、爪先角度）が記憶され、コード１の領域に法面バケットの寸法（奥行き寸法、長さ、爪先角度）が記憶されている。
【００４６】
第３の制御装置３３のパワーＯＮ時にマイコン３３５はまずＥＥＰＲＯＭ３３８のバケットコードを読み込む。このバケットコードが図示の０×００のときはＲＯＭ３３２のコード０の領域にあるバケットの寸法を読み込むことで、バケットコード０×００に対応した標準バケットの寸法を読み込むことができる。また、バケットコードが０×０１のときは、ＲＯＭ３３２のコード１の領域にあるバケットの寸法を読み込むことで、バケットコード０×０１に対応した法面バケットの寸法を読み込むことが可能となる。
【００４７】
ここで、図８を用い、バケット寸法とバケット先端の位置及び傾きについて説明する。
【００４８】
図８において、図示左側は標準バケットであり、右側は法面バケットである。いずれもバケット寸法には奥行き寸法Ｗ0，Ｗ1と長さＬ0，Ｌ1と爪先角度ANG0，ANG1とがある。
【００４９】
また、図８において、Ｐ0，Ｐ1はバケット先端の位置、ξ0，ξ1はバケットの傾き（水平線に対する角度、つまり対地角）であり、メイン処理のＳＴＥＰ９０４ではバケット先端の位置及び傾きとしてこれらの値を演算する。
【００５０】
図６に戻り、上記のタイマ割り込み処理よりも実行周期が長いタイマ割り込み処理では、メイン処理のＳＴＥＰ９０４で求めたバケット先端の位置やバケットの傾きを、掘削基準線の位置及び傾きの情報と共に第４の制御装置３７に送信する処理（ＳＴＥＰ９０９）を行う。
【００５１】
受信割り込み処理では、第４の制御装置３７で掘削基準線の位置及び傾きの変更があった場合はその都度、通常は一定周期毎に第４の制御装置３７から掘削基準線の位置及び傾きの情報を受信する処理（ＳＴＥＰ９１０）を行う。
【００５２】
ここで、掘削基準線の設定方法としては、表示装置のスイッチ４１を用い、数値入力により第４の制御装置３７側で行う方法と、掘削作業装置を設定位置に動かしスイッチ（図示せず）を押すことで行うダイレクトティーチによる方法があり、後者の場合メイン処理のＳＴＥＰ９０４でスイッチを押したときのバケット先端の位置を演算し、第３の制御装置３３側で掘削基準線の位置を設定する。そこで、受信割り込み処理のＳＴＥＰ９１０で第４の制御装置３７から掘削基準線の位置及び傾きの情報を受信すると共に、タイマ割り込み処理のＳＴＥＰ９０９で第４の制御装置３７に掘削基準線の位置及び傾きの情報を送信することで、第３の制御装置３３と第４の制御装置３７間で掘削基準線の位置及び傾きの値の同期をとる。
【００５３】
第３の制御装置３３は、また、バケット交換時、設定装置４５からの信号を受信し、受信割り込み処理でバケットコードを変更する。図９にこの受信割り込み処理をフローチャート示す。このフローチャートの制御手順もＲＯＭ３３２にプログラムとして記憶されているものである。
【００５４】
設定装置４５からシリアル通信ライン４４を介して第３の制御装置３３に対し、バケットコードの書き換えを要求する命令と、書き換えるデータ（バケットコード）を送信すると、第３の制御装置３３は受信割り込み処理でそれらの命令とデータを受信する処理（ＳＴＥＰ９２０）を行い、受信したバケットコードをＥＥＰＲＯＭ３３８に書き込む処理（ＳＴＥＰ９２１）を行う。
【００５５】
例えば、標準バケットから法面バケットに交換した場合、図７において、書き換え命令０×５５と書き換えデータ（バケットコード）０×０１を送信する。第３の制御装置３３のマイコン３３５は、書き換え命令０×５５が送信されると、その後に送られてくるデータ０×０１をＥＥＰＲＯＭ３３８のバケットコード記憶領域に記憶する。
【００５６】
以上の処理を例えばサービスマンがバケットを交換したときにすることで、バケットコードを機械に接続されているバケットに対応させることが可能となる。
【００５７】
なお、設定装置５４を用い、通信によりバケットコードを書き換える代わりに、予め複数のバケット情報を記憶しておき、スイッチ等で切り換えるようにしてもよい。
【００５８】
次に、第４の制御装置３７の処理機能について、図１０のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートの制御手順はＲＯＭ３７２にプログラムとして記憶されているものである。
【００５９】
第４の制御装置３７が行う処理には、受信割り込み処理とメイン処理がある。
【００６０】
受信割り込み処理では、処理の立ち上げ時は第３の制御装置３３からバケットコードを、通常は一定周期毎に第３の制御装置３３からバケット先端の位置やバケットの傾き（姿勢情報）及び掘削基準線の位置と傾き（掘削基準線情報）を受信する処理（ＳＴＥＰ９３０）を行う。
【００６１】
メイン処理では、処理の立ち上げ時バケットコードを受信するまで待ち（ＳＴＥＰ９４０）、バケットコードを受信した後、バケットコードに応じたシンボル情報をＲＯＭ３７２から読み込む処理（ＳＴＥＰ９４１）を行う。ここで、バケットコードに応じたシンボル情報とは、標準バケットの場合は標準バケットの側面をイラスト化した図形データ、法面バケットの場合は法面バケットの側面をイラスト化した図形データであり、ＲＯＭ３７２にはこれらの図形データを図７に示したのと同様にバケットコードとの組み合わせで記憶しておき、バケットコードを受信すると、マイコン３７４はそれに対応した領域の図形データを読み込む。シンボル情報の図形データは、画像ビットマップあるいは画像の寸法、形状データのどちらであってもよい。
【００６２】
また、受信した姿勢情報（バケット先端の位置及びバケットの傾き）及び掘削基準線情報（掘削基準線の位置及び傾き）、それらのうちの必要なものの数値（例えばバケット先端位置及び傾きの数値）、読み込んだシンボル情報を表示制御部３３７に送り、表示装置３８の表示画面３８ａに表示させる処理（ＳＴＥＰ９４２）を行う。その結果表示画面３８ａには、バケットコードが標準バケットの０×００であるときは、図２に示したように標準バケットのバケットシンボル５０ａと掘削基準線６０が、法面バケットの０×０１であるときは、図３に示したように法面バケットのバケットシンボル５０ｂと掘削基準線６０が、バケット先端位置及び傾きの数値と共に表示される。
【００６３】
最後に、処理の立ち上げ時は予め記憶した初期値を、表示装置３８のスイッチ４１により掘削基準線の位置、傾きが変更された場合はその都度その値を第３の制御装置３３に送信する処理（ＳＴＥＰ９４３）を行う。
【００６４】
以上において、第３の制御装置３３のＲＯＭ３３２及び第４の制御装置３７のＲＯＭ３７２は、バケットの種類に応じたシンボル情報及びバケット寸法を記憶した記憶手段を構成し、設定装置４５、第３の制御装置３３のＥＥＰＲＯＭ３３８、第３の制御装置３３のＲＯＭ３３２に記憶した図９に示すＳＴＥＰ９２０，９２１の処理手順は、バケットの種類を指定する指定手段を構成し、第３の制御装置３３のＲＯＭ３３２に記憶した図６に示すＳＴＥＰ９０６〜９０８の処理手順、第４の制御装置３７のＲＯＭ３７２に記憶した図１０に示すＳＴＥＰ９３０，９４０，９４１の処理手順は、前記指定手段で指定したバケットの種類に応じたバケットシンボル情報及びバケット寸法を前記記憶手段から選択して読み出す選択手段を構成し、第３の制御装置３３のＲＯＭ３３２に記憶した図６に示すＳＴＥＰ９０４の処理手順は、前記選択手段で選択して読み出したバケット寸法を用い、指定したバケットの種類に応じた現在のバケット位置及び姿勢を計算する演算手段を構成し、第３の制御装置３３のＲＯＭ３３２に記憶した図６に示すＳＴＥＰ９０９の処理手順、第４の制御装置３７のＲＯＭ３７２に記憶した図１０に示すＳＴＥＰ９４２の処理機能、第４の制御装置３７の表示制御部３７７及び表示装置インターフェース３７８は、前記選択手段で選択して読み出したバケットシンボル情報及び前記演算手段で計算した現在のバケット位置及び姿勢に基づいて、指定したバケットの種類に応じたバケットシンボルで現在のバケット位置及び姿勢を前記掘削基準線と共に前記表示装置に表示させる表示制御手段を構成する。
【００６５】
以上のように構成した本実施形態では、ユーザが取り付けた現在実際に機械についているバケットの種類に応じたバケットシンボルが表示装置に表示されるので、掘削基準線とバケットの位置関係が正しく表示され、オペレータが表示画面を見ながら正確に操作することができ作業性が良くなる。特に、水中などオペレータが掘削作業装置７の先端を見ることができないような場所における掘削作業において、作業効率が上がる。また、現在機械に付いているバケット形状の確認が容易になる効果もある。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、現在実際に機械についているバケットの種類に応じたバケットシンボルを表示し、掘削動作を正確に行うことができる。また、オペレータが現在機械に付いているバケット形状を容易に確認できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による表示システムを備えた油圧ショベルの電子制御システムを油圧ショベル及びその油圧回路と共に示す図である。
【図２】標準バケットのシンボルを用いて描画した表示装置の表示画面を示す図である。
【図３】法面バケットのシンボルを用いて描画した表示装置の表示画面を示す図である。
【図４】図１に示した第３の制御装置のハード構成を示す図である。
【図５】図１に示した第４の制御装置のハード構成を示す図である。
【図６】図１に示した第３の制御装置の処理機能を示すフローチャートである。
【図７】図１に示した第３の制御装置のＥＥＰＲＯＭとＲＯＭに記憶されるバケットコード及びバケット寸法を示す図である。
【図８】バケット寸法及び表示するバケット先端位置及びバケット傾きを説明する図である。
【図９】第３の制御装置に記憶されているバケットコードを変更する手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１に示した第４の制御装置の処理機能を示すフローチャートである。
【図１１】バケットによる掘削動作の様子を標準バケットのシンボルを用いて表示した表示装置の表示画面を示す図である。
【図１２】バケットを法面バケットに取り替えて掘削動作をしているときの掘削基準線と法面バケットを横から見た図である。
【符号の説明】
１油圧ショベル
２走行体
３旋回体
６運転室
７掘削作業装置
１４原動機
１５ガバナ装置
１６目標回転数設定器
１７第１の制御装置
１８油圧ポンプ
１９斜板
２３第２の制御装置
２４，２５，２６制御弁
２７，２８，２９操作レバー
３０，３１，３２レバー作動器
３３第３の制御装置
３７第４の制御装置
３８表示装置
４０設定装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display system and a display device for a construction machine such as a hydraulic excavator, and in particular, displays an excavation reference line as a guide for excavation during excavation work and a current bucket position and posture with a bucket symbol. The present invention relates to a display system and a display device for a construction machine that perform work while viewing the display.
[0002]
[Prior art]
As a prior art of a display system for a construction machine such as a hydraulic excavator, there is an EX-200X level master monitor device manufactured by Hitachi Construction Machinery Co., Ltd., the applicant of the present application. In this method, the height, depth, and reach length of the excavation work apparatus (front) calculated by the control unit provided in the hydraulic excavator are received by communication, and only numerical values are displayed on the screen.
[0003]
Similarly, as a conventional technique, there is a hydraulic excavator machine control system “TS-5” manufactured by Topcon Corporation. This receives the position and orientation information of the front tip (bucket tip) calculated by the control unit provided in the construction machine by communication, and displays the current bucket position and orientation as a bucket symbol along with the reference line for excavation work It is.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The monitoring device of EX-200X level master manufactured by Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. displays the height, depth, and reach length of the front work equipment as numerical values. Has the disadvantage of being difficult to recognize.
[0005]
On the other hand, in the hydraulic excavator machine control system “TS-5” manufactured by Topcon Corporation, the current bucket position and posture are displayed with a bucket symbol along with a reference line for excavation work. It is easy to see how far is the distance from the reference line. However, in this prior art, the shape of the bucket symbol that can be displayed is only the standard bucket shape, and when the operator changes the bucket of the machine from a standard one to a non-standard one, for example, a slope bucket, as follows: Problems occur.
[0006]
FIG. 11 is a diagram illustrating a display screen of a display device that displays a state of excavation operation by a bucket using symbols of a standard bucket. FIG. 12 is a side view of the excavation reference line and the slope bucket when the bucket is replaced with a slope bucket and excavating. When excavating with a standard bucket and with a slope bucket, the depth from the excavation reference line to the bucket tip is the same.
[0007]
In the case of the slope bucket shown in FIG. 12, the distance from the bucket pin to the bucket tip A and the distance from the bucket pin to the bucket rear end C may be extremely different. Specifically, the bucket bottom distance B Becomes longer, the distance from the bucket pin to the bucket rear end C becomes longer. In this case, as shown in FIG. 12, even when the position of the bucket tip A is a certain distance above the excavation reference line, the bucket rear end may be lower than the excavation reference plane. When this state is displayed on the display screen by the display device using the standard bucket symbol shown in FIG. 11, the bucket rear end is also displayed above the excavation reference line as shown by the broken line in FIG.
[0008]
When an operator performs an excavation operation using a slope bucket while looking at this display screen, for example, when a horizontal pulling operation is performed at the tip of the bucket, the rear end of the bucket is actually submerged from the reference line. Drilling operation cannot be performed.
[0009]
An object of the present invention is to provide a display system and a display device for a construction machine that can accurately perform an excavation operation by displaying a bucket symbol corresponding to the type of bucket that is actually attached to the machine.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, according to the present invention, a bucket is provided at the front end of the front work machine, the bucket can be exchanged for a standard bucket and a non-standard bucket, and the current bucket position along with the excavation reference line. And a display system for a construction machine including a display device that displays a posture with a bucket symbol, a storage unit that stores symbol information and a bucket size according to a bucket type, a designation unit that designates a bucket type, and the designation According to the type of the designated bucket using the selection means for selecting and reading the bucket symbol information and the bucket size corresponding to the type of the bucket designated by the means, and the bucket size selected and read by the selection means. A calculation means for calculating the current bucket position and posture, and a bucket selected and read by the selection means. Display control for displaying the current bucket position and posture on the display device together with the excavation reference line with a bucket symbol corresponding to the type of the designated bucket based on the current symbol position and the current bucket position and posture calculated by the calculation means Means.
[0011]
Thus, by providing storage means, designation means, selection means, calculation means, and display control means, by displaying the current bucket position and posture together with the excavation reference line with the bucket symbol corresponding to the designated bucket type, The bucket symbol corresponding to the type of bucket that is actually attached to the machine can be displayed, and the excavation operation can be performed accurately.
[0012]
(2) In the above (1), preferably, the designation means includes a nonvolatile memory for storing a bucket code determined for each type of bucket, and a setting means for rewriting the bucket code stored in the nonvolatile memory from the outside. And have.
[0013]
As a result, the type of bucket can be arbitrarily designated from the outside by rewriting the bucket code of the nonvolatile memory using the setting means.
[0014]
(3) In the above (1), preferably, the storage means stores symbol information and a bucket size corresponding to a bucket type in combination with a bucket code corresponding to the bucket type, and the designation means Is a means for designating the type of bucket by inputting the bucket code, and the selecting means uses the inputted bucket code to select bucket symbol information and a bucket size corresponding to the type of bucket from the storage means. And read.
[0015]
By using the bucket code in this way, the type of bucket can be specified by the specifying means, and the bucket symbol information and the bucket size corresponding to the type of the specified bucket can be selected and read by the selecting means.
[0016]
(4) Further, in the above (1), preferably, the storage means is provided in the first control device, the first storage means storing the bucket size according to the type of the bucket, and the second control device. Second storage means for storing symbol information corresponding to the type of the bucket, and the selection means is provided in the first control device and designated by the designation means from the first storage means First selection means for selecting and reading a bucket size corresponding to the type of bucket, and bucket symbol information corresponding to the type of bucket designated by the designation means from the second storage means provided in the second control device. Second selection means for selecting and reading, and the first control device, the second control device, and the display device exchange information with each other by communication.
[0017]
As a result, bucket symbols corresponding to the type of bucket that is actually attached to the machine can be displayed by distributed control in which the control device is divided into the first and second control devices.
[0018]
(5) Moreover, in order to achieve the said objective, this invention equips the front-end | tip of a front work machine with a bucket, this bucket can be replaced | exchanged for a standard bucket and a non-standard bucket, and it is present with a digging reference line. In a display device for a construction machine that displays a bucket position and posture with a bucket symbol and allows an operator to work while looking at the display, along with the excavation reference line, a bucket symbol according to the type of bucket and a current bucket position and It is assumed that a display screen for displaying the posture is provided.
[0019]
As a result, the bucket symbol corresponding to the type of bucket that is actually attached to the machine can be displayed, and the excavation operation can be performed accurately.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a diagram showing an electronic control system for a hydraulic excavator including a display system according to an embodiment of the present invention, together with the hydraulic excavator and a hydraulic circuit mounted thereon. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a hydraulic excavator. The hydraulic excavator 1 includes a traveling body 2, a revolving body 3 provided on the traveling body 2, a prime mover 14 and a hydraulic pump 18 (described later) mounted on the revolving body 3. A storage chamber 4 for hydraulic equipment such as a counterweight 5 provided at the rear part of the revolving unit 3, an operation room 6 provided on the left side of the front part of the revolving unit 3, and excavation work supported at the front center of the revolving unit 3 A device 7 is provided.
[0022]
The excavation work device 7 is provided with a boom 8 that can be moved up and down on the revolving structure 3, an arm 9 that can be turned at the tip of the boom 8, and a turn at the tip of the arm 9. And a bucket operating cylinder 11 for moving the boom 8 up and down, an arm operating cylinder 12 for rotating the arm 9, and a bucket operating cylinder 13 for rotating the bucket 10. Yes.
[0023]
The prime mover 14 is disposed in the storage chamber 4 as described above, and includes an electronic governor device 15 for maintaining the rotation speed within a certain range. The target rotational speed Nr of the prime mover 14 is set by a target rotational speed setter 16.
The control system of the prime mover 14 is provided with a first control device 17 for controlling the prime mover 14, and the first control device 17 is detected by the target rotational speed Nr from the target rotational speed setter 16 and the governor device 15. A predetermined calculation is performed based on the actual rotational speed Ne, and a control signal R is output to the governor device 15 so that the actual rotational speed Ne matches the target rotational speed Nr.
[0024]
The hydraulic pump 18 is also disposed in the storage chamber 4 as described above, and is rotationally driven by the prime mover 14. The hydraulic pump 18 is a variable displacement pump and includes a swash plate 19 for changing the discharge amount. A swash plate position adjuster 20 is connected to the swash plate 19. A swash plate position detector 21 that detects the tilt position of the swash plate 19 and a pressure detector 22 that detects the discharge pressure of the hydraulic pump are provided.
[0025]
The control system of the hydraulic pump 18 is provided with a second control device 23 that controls the hydraulic pump 18, and the second control device 23 detects the discharge pressure Pd of the hydraulic pump 18 detected by the pressure detector 22 and the gradient. A predetermined calculation is performed based on the tilt position θ1 of the swash plate 19 detected by the plate position detector 21, and a control signal is output to the swash plate position adjuster 20 of the hydraulic pump 18. To control the displacement of the hydraulic pump, that is, the discharge flow rate.
[0026]
The boom operating cylinder 11, the arm operating cylinder 12, and the bucket operating cylinder 13 are connected to a hydraulic pump 18 through control valves 24, 25, and 26, respectively. The flow rate and direction of the pressure oil supplied from 18 to the cylinders 11, 12, 13 are adjusted. Control valves 24, 25, 26 are also arranged in the storage chamber 4.
[0027]
In addition, operation levers 27, 28, and 29 are provided for the control valves 24, 25, and 26, and lever actuators 30, 31, and 32 are connected to the operation levers 27, 28, and 29, respectively. , 31 and 32 output electric signals corresponding to the operation amounts of the operation levers 27, 28 and 29 as operation signals.
[0028]
The control system for operating the control valves 24, 25, and 26 by the operation levers 27, 28, and 29 is provided with a third control device 33, and the third control device 33 is provided from the lever actuators 30, 31, and 32. A predetermined calculation process is performed based on the electric signal of the control signal 24, and a control signal is output to the operation units 24L, 24R, 25L, 25R, 26L, and 26R of the control valves 24, 25, and 26. The operation units 24L, 24R, 25L, 25R, 26L, 26R are each composed of a proportional solenoid valve, and output pilot pressure according to the control signal to adjust the opening degree of each control valve 24, 25, 26, The flow rate and direction of the pressure oil supplied to the cylinders 11, 12, and 13 are controlled.
[0029]
The excavation work device 7 includes a boom rotation angle detector 34 that detects the rotation angle of the boom 8, an arm rotation angle detector 35 that detects the rotation angle of the arm 9, and a bucket rotation angle detector 36 that detects the rotation angle of the bucket 10. Is provided. The rotation angle signals α, β, and γ from the rotation angle detectors 34, 35, and 36 are input to the third control device 33, and the third control device 33 determines the tip position of the excavation work device 7 based on this. The bucket attitude is calculated (described later).
[0030]
The third control device 33 is connected to the fourth control device 37 by a serial communication line 39 and transmits / receives data to / from each other via the communication line 39. The fourth control device 37 inputs the tip position (bucket tip position) and bucket attitude of the excavation work device 7 calculated by the third control device 33 and causes the display device 38 to display a bucket symbol. Is output. The third control device 33 is connected to a setting device 45 as a service terminal via a serial communication line 44. The setting device 45 is connected by a service person when rewriting the bucket code (described later).
[0031]
The display device 38 is connected to the fourth control device 37 via the signal line 40, receives the signal from the fourth control device 37, and displays the excavation reference line and the bucket symbol on the display screen 38a. In addition, the display device 38 is provided with a setting unit 42 having a switch 41 that is pressed when setting the excavation reference line, switching display contents, and the like. The setting unit 42 is connected to the fourth control device 37 via the signal line 43, and the signal of the switch 41 is taken into the fourth control device 37. The fourth control device 37 switches display contents according to the signal. The request and the position information of the excavation reference line are calculated, and these signals are output to the display device 38 via the signal line 40.
[0032]
The manner in which the shape of the bucket and the excavation reference line are displayed on the display screen 38a of the display device 38 is shown in FIG. 2 for the standard bucket and in FIG. 3 for the slope bucket. 2 and 3, a setting unit 42 for moving the switch 41 is located below the display screen 38a. On the display screen 38a, bucket symbols 50a (standard buckets), 50b (slope buckets) and excavation reference lines 60 are displayed as illustrations, and various data (described later) transmitted from the fourth control device 37 are characters and numerical values. Is displayed.
[0033]
FIG. 4 shows a hardware configuration of the third control device 33. The third control device 33 includes operation signals X1, X2, and X3 from the lever actuators 30, 31, and 32 for the operation levers 27, 28, and 29, an angle signal α from the boom rotation angle detector 34, and arm rotation. An A / D converter 330 that receives the angle signal β and the bucket rotation angle detector γ from the angle detector 35 and converts the digital signal, a central processing unit (CPU) 331, and a control procedure program and control Read-only memory (ROM) 332 for storing constants necessary for data, random access memory (RAM) 333 for temporarily storing calculation results or numerical values during calculation, and D / A converter 334 for converting digital signals to analog signals And a signal from the D / A converter 334 to the operation units 24L, 24R, 2 of the control valves 24, 25, 26. L, 25R, 26L, 26R amplifiers 336a-336f connected to serial communication lines 39 and 44, and communication control unit 337 for controlling communication with fourth control device 37 and setting device 45 as a service terminal. And a non-volatile memory (EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Mmemory)) 338 for storing control constants for each model or grade.
[0034]
FIG. 5 shows a hardware configuration of the fourth control device 37. The fourth control device 37 includes an interface (I / O) 370 that captures the signal of the switch 41, a central processing unit (CPU) 371, and a read-only memory (a control procedure program and constants necessary for control). ROM) 372 and a single-chip microcomputer 374 including a random access memory (RAM) 373 for temporarily storing calculation results or numerical values in the middle of calculation, and a serial communication line 39 for communication with the third control device 37. A communication control unit 375 for controlling, a nonvolatile memory (EEPROM) 376 for storing control constants for each model or grade, and picture data (image data) to be displayed on the display device are created and displayed. Display control unit (graphics IC) 377 and a signal line 378 connected to the display control unit It is composed of an interface 378 for outputting to the display device 38 the image data created by 77.
[0035]
The hardware configurations of the first and second control devices 17 and 18 are basically the same as those of the third and fourth control devices 33 and 37 except that there is no communication control unit or display control unit. Description is omitted.
[0036]
In the hydraulic excavator 1, a function for displaying on the display device 38 a reference line (excavation reference line) that is a target for excavation work and the tip position of the bucket 10 of the excavation work apparatus 7 is called an excavation monitor function. The processing functions of the third control device 33 and the fourth control device 37 for executing the above will be described below.
[0037]
In the following description, timer interrupt processing is processing that is started at regular intervals using a timer function (not shown) built in the microcomputer, and reception interrupt processing is from the communication control units 337 and 375 to the microcomputer 335. , 374 is started every time a reception interrupt signal is transmitted to the 374 side. Further, the communication control units 337 and 375 have a function of generating a reception interrupt signal when receiving data.
[0038]
First, the processing functions of the third control device 33 will be described using the flowchart of FIG. The control procedure of this flowchart is stored in the ROM 332 as a program.
[0039]
The processing performed by the third control device 33 includes timer interrupt processing, main processing, reset processing, and reception interrupt processing. The timer interrupt processing includes a short execution cycle and a long execution cycle.
[0040]
In the timer interrupt process with a short execution cycle, the angle signals α, β, γ from the angle detectors 34, 35, 36, which are the angle data of the excavation work device 7, every time when the timer interrupt is started, that is, every certain time. (STEP 901), processing for inputting the operation signals X1, X2, and X3 from the lever actuators 30, 31, and 32 corresponding to the operating levers 27, 28, and 29 (STEP 902), and output obtained by a predetermined calculation Each process (STEP 903) of outputting the command value to the operation units 24L, 24R, 25L, 25R, 26L, and 26R of the control valves 24, 25, and 26 is performed.
[0041]
In the main processing, processing for calculating the bucket tip position and bucket inclination (angle or posture) of the excavation work device 7 based on the input angle signals α, β, γ (STEP 904), and input operation signals X1, X2, X3. In response to this, each process of the process of calculating the output command value to be given to the control valves 24, 25, 26 (STEP905) is performed. In addition, in the automatic control mode for performing front control such as trajectory control along the set excavation reference line or area restriction control that does not exceed the excavation reference line, in STEP 905, the position and inclination (angle) of the excavation reference line are changed. The operation signals X1, X2, and X3 input based on the information (described later) and the bucket tip position calculated in STEP 905 are corrected, and output command values to be given to the control valves 24, 25, and 26 are calculated based on the corrected values.
[0042]
The reset process is a process that is executed only once when the power of the third control device 33 is turned on, a process of reading a bucket code from the EEPROM 338 (STEP 906), a process of reading a bucket size corresponding to the bucket code from the ROM 332 (STEP 907), Each process of the process (STEP908) which transmits a bucket code to the 4th control apparatus 37 using the communication control part 337 is performed. The bucket size corresponding to the bucket code read in STEP 907 is used to calculate the position of the bucket tip and the bucket inclination in STEP 904 of the main process.
[0043]
A specific example of the processing in STEP 906 and STEP 907 will be described with reference to FIG.
[0044]
In FIG. 7, the bucket code 0 × 00 is stored in the EEPROM 338. The bucket code is data for identifying the type of the bucket. For example, the bucket code is determined to be 0 × 00 for a standard bucket, 0 × 01 for a slope bucket, and the bucket code 0 × 00 or Store 0 × 01. The method of storing the standard value is stored in advance when the third control device 33 is manufactured, and the value stored in the EEPROM 338 is changed from the outside when the user later replaces the bucket with another type. (See below).
[0045]
Further, the ROM 332 stores the bucket dimensions by a combination of bucket codes. In the example of FIG. 7, the standard bucket dimensions (depth dimension, length, toe angle) are stored in the code 0 area of the ROM 332, and the normal bucket dimensions (depth dimension, length, toe angle) are stored in the code 1 area. ) Is stored.
[0046]
When the power of the third control device 33 is turned on, the microcomputer 335 first reads the bucket code of the EEPROM 338. When this bucket code is 0 × 00, the size of the standard bucket corresponding to the bucket code 0 × 00 can be read by reading the size of the bucket in the code 0 area of the ROM 332. When the bucket code is 0 × 01, the size of the normal bucket corresponding to the bucket code 0 × 01 can be read by reading the size of the bucket in the code 1 area of the ROM 332.
[0047]
Here, the bucket size and the position and inclination of the bucket tip will be described with reference to FIG.
[0048]
In FIG. 8, the left side is a standard bucket and the right side is a slope bucket. In either case, the bucket dimensions include depth dimensions W0, W1, lengths L0, L1, and toe angles ANG0, ANG1.
[0049]
In FIG. 8, P0 and P1 are bucket tip positions, and ξ0 and ξ1 are bucket inclinations (angle with respect to the horizontal line, that is, ground angle). In STEP 904 of the main process, these values are used as the bucket tip position and inclination. Calculate.
[0050]
Returning to FIG. 6, in the timer interrupt process having a longer execution cycle than the above-described timer interrupt process, the bucket tip position and bucket inclination obtained in STEP 904 of the main process, together with the excavation reference line position and inclination information, The process (STEP909) transmitted to the control apparatus 37 is performed.
[0051]
In the reception interruption process, when the position and inclination of the excavation reference line are changed in the fourth control unit 37, the position and inclination of the excavation reference line are usually changed from the fourth control unit 37 at regular intervals. A process of receiving information (STEP 910) is performed.
[0052]
Here, as a method for setting the excavation reference line, the switch 41 of the display device is used, the method is performed on the fourth control device 37 side by numerical input, and the switch (not shown) is moved by moving the excavation work device to the set position. In the latter case, the position of the tip of the bucket when the switch is pressed is calculated in STEP 904 of the main process, and the position of the excavation reference line is set on the third controller 33 side. Therefore, in step 910 of the reception interruption process, information on the position and inclination of the excavation reference line is received from the fourth control unit 37, and in step 909 of the timer interruption process, the position and inclination of the excavation reference line are received by the fourth control unit 37. By transmitting the information, the position and inclination value of the excavation reference line are synchronized between the third control device 33 and the fourth control device 37.
[0053]
The third control device 33 also receives a signal from the setting device 45 at the time of bucket exchange, and changes the bucket code by reception interrupt processing. FIG. 9 is a flowchart showing the reception interrupt process. The control procedure of this flowchart is also stored as a program in the ROM 332.
[0054]
When the setting device 45 transmits a command for requesting rewriting of the bucket code and data to be rewritten (bucket code) to the third control device 33 via the serial communication line 44, the third control device 33 receives the reception interrupt process. Then, a process of receiving those instructions and data (STEP 920) is performed, and a process of writing the received bucket code to the EEPROM 338 (STEP 921) is performed.
[0055]
For example, when a standard bucket is replaced with a slope bucket, a rewrite command 0 × 55 and rewrite data (bucket code) 0 × 01 are transmitted in FIG. When the rewrite command 0 × 55 is transmitted, the microcomputer 335 of the third control device 33 stores data 0 × 01 transmitted thereafter in the bucket code storage area of the EEPROM 338.
[0056]
By performing the above processing when, for example, a serviceman replaces a bucket, the bucket cord can be made to correspond to the bucket connected to the machine.
[0057]
Instead of rewriting the bucket code by communication using the setting device 54, a plurality of bucket information may be stored in advance and switched by a switch or the like.
[0058]
Next, processing functions of the fourth control device 37 will be described with reference to the flowchart of FIG. The control procedure of this flowchart is stored in the ROM 372 as a program.
[0059]
Processing performed by the fourth control device 37 includes reception interrupt processing and main processing.
[0060]
In the reception interrupt process, the bucket code is sent from the third control unit 33 at the start of the process, and the bucket tip position, bucket inclination (posture information), and excavation reference are usually sent from the third control unit 33 at regular intervals. A process (STEP 930) for receiving the position and inclination of the line (excavation reference line information) is performed.
[0061]
In the main process, the process waits until a bucket code is received at the start of the process (STEP 940). After receiving the bucket code, a process of reading symbol information corresponding to the bucket code from the ROM 372 (STEP 941) is performed. Here, the symbol information corresponding to the bucket code is graphic data that illustrates the side of the standard bucket in the case of a standard bucket, and graphic data that illustrates the side of the slope bucket in the case of a slope bucket. These graphic data are stored in combination with a bucket code in the same manner as shown in FIG. 7, and when the bucket code is received, the microcomputer 374 reads the graphic data of the corresponding area. The graphic data of the symbol information may be either an image bitmap, image size, or shape data.
[0062]
Also, the received posture information (bucket tip position and bucket inclination) and excavation reference line information (excavation reference line position and inclination), necessary values (for example, bucket tip position and inclination numerical values), The read symbol information is sent to the display control unit 337, and a process of displaying the symbol information on the display screen 38a of the display device 38 (STEP 942) is performed. In the result display screen 38a, when the bucket code is 0 × 00 of the standard bucket, the bucket symbol 50a of the standard bucket and the excavation reference line 60 are 0 × 01 of the slope bucket as shown in FIG. In some cases, as shown in FIG. 3, the bucket symbol 50b of the slope bucket and the excavation reference line 60 are displayed together with numerical values of the bucket tip position and inclination.
[0063]
Finally, the initial value stored in advance at the start of the process is transmitted to the third control device 33 each time the position and inclination of the excavation reference line are changed by the switch 41 of the display device 38. Processing (STEP 943) is performed.
[0064]
In the above, the ROM 332 of the third control device 33 and the ROM 372 of the fourth control device 37 constitute storage means for storing symbol information and bucket dimensions corresponding to the type of bucket, and the setting device 45, the third control. The processing procedures of STEPs 920 and 921 shown in FIG. 9 stored in the EEPROM 338 of the device 33 and the ROM 332 of the third control device 33 constitute a specifying means for specifying the bucket type and are stored in the ROM 332 of the third control device 33. The processing procedure of STEPs 906 to 908 shown in FIG. 6 and the processing procedure of STEPs 930, 940 and 941 shown in FIG. 10 stored in the ROM 372 of the fourth control device 37 are the buckets corresponding to the type of bucket designated by the designation means. Selecting means for selecting and reading out symbol information and bucket dimensions from the storage means; The processing procedure of STEP 904 shown in FIG. 6 stored in the ROM 332 of the control device 33 of the control device 33 calculates the current bucket position and orientation corresponding to the designated bucket type using the bucket size selected and read by the selection means. The processing means of STEP 909 shown in FIG. 6 stored in the ROM 332 of the third control device 33, the processing function of STEP 942 shown in FIG. 10 stored in the ROM 372 of the fourth control device 37, and the fourth control are configured. The display control unit 377 and the display device interface 378 of the device 37 respond to the type of the designated bucket based on the bucket symbol information selected and read by the selection unit and the current bucket position and orientation calculated by the calculation unit. The current bucket position and posture are displayed together with the excavation reference line using the bucket symbol. Constituting a display control means for displaying on the location.
[0065]
In the present embodiment configured as described above, since the bucket symbol corresponding to the type of bucket that the user actually attaches to the machine is displayed on the display device, the positional relationship between the excavation reference line and the bucket is correctly displayed. The operator can operate accurately while looking at the display screen, and the workability is improved. In particular, work efficiency is improved in excavation work where the operator cannot see the tip of the excavation work device 7 such as underwater. In addition, there is an effect that the bucket shape currently attached to the machine can be easily confirmed.
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to display a bucket symbol corresponding to the type of bucket that is actually attached to the machine, and to accurately perform the excavation operation. Also, the operator can easily confirm the bucket shape currently attached to the machine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an electronic control system of a hydraulic excavator equipped with a display system according to an embodiment of the present invention, together with the hydraulic excavator and its hydraulic circuit.
FIG. 2 is a diagram showing a display screen of a display device drawn using standard bucket symbols.
FIG. 3 is a diagram showing a display screen of a display device drawn using a slope bucket symbol.
FIG. 4 is a diagram illustrating a hardware configuration of a third control device illustrated in FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram showing a hardware configuration of a fourth control device shown in FIG. 1;
6 is a flowchart showing processing functions of the third control device shown in FIG. 1; FIG.
7 is a diagram showing bucket codes and bucket dimensions stored in EEPROM and ROM of the third control device shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating bucket dimensions, a bucket tip position to be displayed, and bucket inclination.
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for changing a bucket code stored in a third control device.
FIG. 10 is a flowchart showing processing functions of the fourth control device shown in FIG. 1;
FIG. 11 is a diagram showing a display screen of a display device that displays a state of excavation operation by a bucket using symbols of a standard bucket.
FIG. 12 is a view of the excavation reference line and the slope bucket as viewed from the side when excavating by exchanging the bucket with a slope bucket.
[Explanation of symbols]
1 Excavator
2 traveling body
3 Revolving body
6 cab
7 Drilling equipment
14 prime mover
15 Governor device
16 Target speed setter
17 First control device
18 Hydraulic pump
19 Swashplate
23 Second control device
24, 25, 26 Control valve
27, 28, 29 Operation lever
30, 31, 32 Lever actuator
33 Third control device
37 Fourth control device
38 Display device
40 Setting device

Claims

フロント作業機の先端にバケットを備え、このバケットを標準バケットと標準以外のバケットに交換可能であり、かつ掘削基準線と共に現在のバケット位置及び姿勢をバケットシンボルで表示する表示装置を備えた建設機械の表示システムにおいて、
バケットの種類に応じたシンボル情報及びバケット寸法を記憶した記憶手段と、
バケットの種類を指定する指定手段と、
前記指定手段で指定したバケットの種類に応じたバケットシンボル情報及びバケット寸法を前記記憶手段から選択して読み出す選択手段と、
前記選択手段で選択して読み出したバケット寸法を用い、指定したバケットの種類に応じた現在のバケット位置及び姿勢を計算する演算手段と、
前記選択手段で選択して読み出したバケットシンボル情報及び前記演算手段で計算した現在のバケット位置及び姿勢に基づいて、指定したバケットの種類に応じたバケットシンボルで現在のバケット位置及び姿勢を前記掘削基準線と共に前記表示装置に表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とする建設機械の表示システム。A construction machine having a bucket at the front end of the front work machine, the bucket being exchangeable with a standard bucket and a non-standard bucket, and a display device for displaying the current bucket position and posture with a bucket symbol together with the excavation reference line In the display system of
Storage means for storing symbol information and bucket dimensions according to the type of bucket;
A designation means to designate the type of bucket;
Selection means for selecting and reading bucket symbol information and bucket dimensions according to the type of bucket designated by the designation means from the storage means;
Using the bucket size selected and read by the selection means, calculation means for calculating the current bucket position and posture according to the designated bucket type;
Based on the bucket symbol information selected and read by the selection means and the current bucket position and orientation calculated by the computing means, the current bucket position and orientation is determined by the bucket symbol corresponding to the type of the designated bucket. A display system for a construction machine, comprising: a display control means for displaying on the display device together with a line.

請求項１記載の建設機械の表示システムにおいて、前記指定手段は、バケットの種類毎に決められたバケットコードを記憶する不揮発性メモリと、この不揮発性メモリに記憶したバケットコードを外部から書き換える設定手段とを有することを特徴とする建設機械の表示システム。2. The display system for a construction machine according to claim 1, wherein the designating unit is a non-volatile memory that stores a bucket code determined for each type of bucket, and a setting unit that rewrites the bucket code stored in the non-volatile memory from the outside. A display system for construction machinery, comprising:

請求項１記載の建設機械の表示システムにおいて、前記記憶手段はバケットの種類に応じたバケットコードとの組み合わせでバケットの種類に応じたシンボル情報及びバケット寸法を記憶してあり、前記指定手段は、前記バケットコードを入力することでバケットの種類を指定する手段であり、前記選択手段はその入力したバケットコードを用い、前記記憶手段からバケットの種類に応じたバケットシンボル情報及びバケット寸法を選択して読み出すことを特徴とする建設機械の表示システム。The display system for a construction machine according to claim 1, wherein the storage means stores symbol information and a bucket size corresponding to the type of bucket in combination with a bucket code corresponding to the type of bucket, It is means for designating the type of bucket by inputting the bucket code, and the selecting means uses the inputted bucket code to select bucket symbol information and bucket dimensions corresponding to the type of bucket from the storage means. A display system for a construction machine characterized by reading.

請求項１記載の建設機械の表示システムにおいて、前記記憶手段は、第１制御装置に備えられ、前記バケットの種類に応じたバケット寸法を記憶した第１記憶手段と、第２制御装置に備えられ、前記バケットの種類に応じたシンボル情報を記憶した第２記憶手段とを有し、前記選択手段は、前記第１制御装置に備えられ、前記第１記憶手段から前記指定手段で指定したバケットの種類に応じたバケット寸法を選択して読み出す第１選択手段と、前記第２制御装置に備えられ、前記第２記憶手段から前記指定手段で指定したバケットの種類に応じたバケットシンボル情報を選択して読み出す第２選択手段とを有し、前記第１制御装置、第２制御装置及び表示装置が互いに通信で情報の交換を行うことを特徴とする建設機械の表示システム。2. The display system for a construction machine according to claim 1, wherein the storage means is provided in a first control device, and is provided in a first storage device that stores a bucket size corresponding to the type of the bucket, and a second control device. And a second storage means for storing symbol information corresponding to the type of the bucket, wherein the selection means is provided in the first control device, and the bucket of the bucket designated by the designation means from the first storage means. First selection means for selecting and reading a bucket size corresponding to the type, and the second control device, and selecting bucket symbol information corresponding to the type of bucket designated by the designation means from the second storage means. And a second selection means for reading out the information, and the first control device, the second control device, and the display device exchange information by communication with each other.

フロント作業機の先端にバケットを備え、このバケットを標準バケットと標準以外のバケットに交換可能であり、かつ掘削基準線と共に現在のバケット位置及び姿勢をバケットシンボルで表示しオペレータがその表示を見ながら作業を行うようにした建設機械の表示装置において、
前記掘削基準線と共に、バケットの種類に応じたバケットシンボルで現在のバケット位置及び姿勢を表示する表示画面を有することを特徴とする建設機械の表示装置。A bucket is provided at the tip of the front work machine, and this bucket can be replaced with a standard bucket or a non-standard bucket, and the current bucket position and posture are displayed with a bucket symbol along with the excavation reference line, while the operator watches the display. In the display device of a construction machine designed to perform work,
A display device for a construction machine, comprising a display screen for displaying a current bucket position and posture with a bucket symbol corresponding to a bucket type together with the excavation reference line.