WO2019175917A1 - 作業機械 - Google Patents

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WO2019175917A1
WO2019175917A1 PCT/JP2018/009368 JP2018009368W WO2019175917A1 WO 2019175917 A1 WO2019175917 A1 WO 2019175917A1 JP 2018009368 W JP2018009368 W JP 2018009368W WO 2019175917 A1 WO2019175917 A1 WO 2019175917A1
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枝村　学
枝穂 泉
坂本　博史
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日立建機株式会社
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    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
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    • E02F5/14—Component parts for trench excavators, e.g. indicating devices travelling gear chassis, supports, skids
    • E02F5/145—Component parts for trench excavators, e.g. indicating devices travelling gear chassis, supports, skids control and indicating devices

Definitions

  • the present invention relates to a work machine.
  • a work machine equipped with a work machine (front work machine) represented by a hydraulic excavator drives the work machine by an operator operating an operation lever, and shapes the terrain to be constructed into a desired shape.
  • a technology for supporting such work there is machine guidance (MG).
  • MG is a technology that realizes the operation support of the operator when forming the target surface with the work implement by displaying the positional relationship between the target surface and the work implement indicating the desired construction target surface shape on the screen of the display device. is there.
  • Patent Document 1 discloses a work form of a construction machine in which information on a work form formed by excavating with a work machine is acquired based on a measurement result of a three-dimensional position of a monitor point set in advance on the work machine.
  • work state determination means for determining whether or not the work state of the work machine is in the state of excavation work based on a signal generated by the construction machine, so that the work state of the work machine is changed to the state of excavation work.
  • it is configured to acquire information on the completed shape based on the measurement result of the three-dimensional position related to the monitor point.
  • Patent Document 1 discloses a technique for updating the data of the current terrain (finished shape) by using the trajectory of the monitor point (for example, the tip of the bucket) of the work machine, and simultaneously displays the target surface and the current terrain on the display.
  • An example is disclosed in FIG.
  • this technology only updates the data of the current topography with the toe trajectory, and does not display the distance between the target surface and the current topography. Therefore, it is difficult for an operator to intuitively grasp how much the current topography is excavated to reach the target surface.
  • the conventional MG that displays the distance from the tip of the bucket to the target surface can substantially display the distance between the current topography and the target surface if the bucket toes are still in contact with the current topography. If the operation is performed every excavation work, the work efficiency can be significantly reduced. That is, if excavation is started from a position where the toes are in contact with the current terrain, the digging power may become insufficient, and the toes once brought into contact with the current terrain are separated from the current terrain again for the purpose of securing excavation power. Operation is required.
  • An object of the present invention is to provide a work machine that can easily notify the operator of how much the target surface is located with respect to the current terrain.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above-described problems.
  • a work machine a storage unit storing position information of an arbitrarily set target surface, and the work machine are arbitrarily provided.
  • a control device having a reference point position calculation unit for calculating the position information of the reference point set to the position of the target surface and the work implement based on the position information of the target surface and the position information of the reference point
  • the storage unit stores current terrain position information
  • the control device further includes position information of the reference point and position of the target surface.
  • a first distance calculation unit that calculates a first distance that is a distance between the reference point and the target surface on a virtual straight line extending in a predetermined direction from the reference point toward the target surface based on the information; , Position information of the reference point and A second distance calculation unit for calculating a second distance that is a distance between the target surface and the current landform on the virtual straight line based on the position information of the target surface and the position information of the current landform
  • the display device displays the first distance and the second distance.
  • the distance between the current topography and the target surface can be grasped by referring to the second distance displayed on the display device, where the target surface is located even when the work machine is far from the current topography.
  • the operator can easily grasp whether it exists and how fast the work machine should be operated.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention.
  • the figure which shows the coordinate system and target surface in the hydraulic shovel of FIG. The hardware block diagram of the control controller 40 of a hydraulic shovel.
  • the flowchart of MG by the controller 40 which concerns on 1st Embodiment.
  • the flowchart of MG by the controller 40 which concerns on 2nd Embodiment.
  • the flowchart of MG by the controller 40 which concerns on 3rd Embodiment.
  • the flowchart of MG by the controller 40 which concerns on 4th Embodiment.
  • An example in which a straight line passing through the reference point (bucket toe) Ps and orthogonal to the target surface 700 is a virtual straight line Lv ′.
  • a hydraulic excavator including the bucket 10 is illustrated as a work tool (attachment) at the tip of the work machine, but the present invention may be applied to a work machine including an attachment other than the bucket. Furthermore, if it has a work machine comprised by connecting a plurality of link members (attachment, arm, boom, etc.), it can be applied to work machines other than hydraulic excavators.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a hydraulic excavator according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control controller of the hydraulic excavator according to the first embodiment of the present invention together with a hydraulic drive device.
  • the excavator 1 includes an articulated front work machine 1A and a vehicle body 1B.
  • the vehicle body 1B includes a lower traveling body 11 that travels by left and right traveling hydraulic motors 3a and 3b (see FIG. 2 for the hydraulic motor 3a), and an upper swing that is mounted on the lower traveling body 11 and that is swung by the swing hydraulic motor 4. It consists of a body 12.
  • the front work machine 1A is configured by connecting a plurality of driven members (boom 8, arm 9, and bucket 10) that rotate in the vertical direction.
  • the base end of the boom 8 is rotatably supported at the front portion of the upper swing body 12 via a boom pin.
  • An arm 9 is rotatably connected to the tip of the boom 8 via an arm pin, and a bucket 10 is rotatably connected to the tip of the arm 9 via a bucket pin.
  • the boom 8 is driven by the boom cylinder 5, the arm 9 is driven by the arm cylinder 6, and the bucket 10 is driven by the bucket cylinder 7.
  • 32 is attached, and the upper turning body 12 detects a tilt angle ⁇ (see FIG. 3) of the upper turning body 12 (vehicle body 1B) with respect to a reference plane (for example, a horizontal plane).
  • a reference plane for example, a horizontal plane.
  • each of the angle sensors 30, 31, and 32 can be replaced with an angle sensor (for example, an inertial measurement device (IMU)) with respect to a reference plane (for example, a horizontal plane).
  • IMU inertial measurement device
  • An operation device 47a having a traveling right lever 23a (FIG. 2) and operating the traveling right hydraulic motor 3a (lower traveling body 11) is provided in the cab 16 provided in the upper swing body 12.
  • 5 (boom 8) and the bucket cylinder 7 (bucket 10) for operating the operating devices 45a and 46a (FIG. 2) and the operation left lever 1b (FIG. 2) share the arm cylinder 6 (arm 9) and the swing hydraulic pressure.
  • Operating devices 45b and 46b (FIG. 2) for operating the motor 4 (upper turning body 12) are installed.
  • the traveling right lever 23a, the traveling left lever 23b, the operation right lever 1a, and the operation left lever 1b may be collectively referred to as operation levers 1 and 23.
  • the engine 18 which is a prime mover mounted on the upper swing body 12 drives the hydraulic pump 2 and the pilot pump 48.
  • the hydraulic pump 2 is a variable displacement pump whose capacity is controlled by a regulator 2a
  • the pilot pump 48 is a fixed displacement pump.
  • a shuttle block 162 is provided in the middle of the pilot lines 144, 145, 146, 147, 148, and 149. Hydraulic pressure signals output from the operating devices 45, 46 and 47 are also input to the regulator 2 a via the shuttle block 162.
  • a hydraulic signal is input to the regulator 2a via the shuttle block 162, and the discharge flow rate of the hydraulic pump 2 is controlled according to the hydraulic signal.
  • the pump line 170 serving as the discharge pipe of the pilot pump 48 passes through the lock valve 39 and then branches into a plurality of valves and is connected to the valves in the operating devices 45, 46, 47 and the front control hydraulic unit 160.
  • the lock valve 39 is an electromagnetic switching valve, and its electromagnetic drive unit is electrically connected to a position detector of a gate lock lever (not shown) disposed in the cab 16 of the upper swing body 12. The position of the gate lock lever is detected by a position detector, and a signal corresponding to the position of the gate lock lever is input to the lock valve 39 from the position detector.
  • the lock valve 39 is closed and the pump line 170 is shut off, and if it is in the unlocked position, the lock valve 39 is opened and the pump line 170 is opened. That is, in the state where the pump line 170 is shut off, the operations by the operating devices 45, 46, and 47 are invalidated, and operations such as turning and excavation are prohibited.
  • the operation devices 45, 46, and 47 are of a hydraulic pilot type, and the operation amounts (for example, lever strokes) of the operation levers 1 and 23 operated by the operator based on the pressure oil discharged from the pilot pump 48, respectively.
  • a pilot pressure (sometimes referred to as operation pressure) corresponding to the operation direction is generated.
  • the pilot pressure generated in this way is supplied to the pilot lines 144a to 149b (see FIG. 3) in the hydraulic drive units 150a to 155b of the corresponding flow control valves 15a to 15f (see FIG. 2) in the control valve unit (not shown). And used as control signals for driving these flow control valves 15a to 15f.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2 passes through the flow control valves 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, and 15f, and the traveling right hydraulic motor 3a, the traveling left hydraulic motor 3b, the swing hydraulic motor 4, the boom cylinder 5, and the arm.
  • the cylinder 6 and the bucket cylinder 7 are supplied.
  • the boom cylinder 5, the arm cylinder 6, and the bucket cylinder 7 are expanded and contracted by the supplied pressure oil, whereby the boom 8, the arm 9, and the bucket 10 are rotated, and the position and posture of the bucket 10 are changed.
  • the turning hydraulic motor 4 is rotated by the supplied pressure oil, whereby the upper turning body 12 is turned with respect to the lower traveling body 11.
  • the lower traveling body 11 travels as the traveling right hydraulic motor 3a and the traveling left hydraulic motor 3b rotate by the supplied pressure oil.
  • the posture of the work machine 1A can be defined based on the shovel coordinate system (local coordinate system) of FIG.
  • the shovel coordinate system in FIG. 3 is a coordinate set on the upper swing body 12, and the base portion of the boom 8 is set as the origin PO, and the Z axis is set in the vertical direction and the X axis is set in the horizontal direction in the upper swing body 12.
  • a direction defined by the right-handed system by the X axis and the Z axis is taken as the Y axis.
  • the inclination angle of the boom 8 with respect to the X-axis is the boom angle ⁇
  • the inclination angle of the arm 9 with respect to the boom is the arm angle ⁇
  • the inclination angle of the bucket toe relative to the arm is the bucket angle ⁇ .
  • the inclination angle of the vehicle body 1B (upper turning body 12) with respect to the horizontal plane (reference plane) is defined as an inclination angle ⁇ .
  • the boom angle ⁇ is detected by the boom angle sensor 30, the arm angle ⁇ is detected by the arm angle sensor 31, the bucket angle ⁇ is detected by the bucket angle sensor 32, and the tilt angle ⁇ is detected by the vehicle body tilt angle sensor 33.
  • the boom angle ⁇ becomes the minimum when the boom 8 is raised to the maximum (maximum) (when the boom cylinder 5 is at the stroke end in the raising direction, that is, when the boom cylinder length is the longest), and the boom 8 reaches the minimum (minimum). It becomes maximum when it is lowered (when the boom cylinder 5 is at the stroke end in the lowering direction, that is, when the boom cylinder length is the shortest).
  • the arm angle ⁇ is minimum when the arm cylinder length is the shortest, and is maximum when the arm cylinder length is the longest.
  • the bucket angle ⁇ is minimum when the bucket cylinder length is the shortest (in the case of FIG. 3), and is maximum when the bucket cylinder length is the longest.
  • the length from the base part of the boom 8 to the connection part of the arm 9 is L1
  • the length from the connection part of the arm 9 and the boom 8 to the connection part of the arm 9 and the bucket 10 is L2
  • the arm 9 and the bucket is L3
  • the tip position of the bucket 10 in the shovel coordinate system is expressed by the following formula (1) where X bk is the X direction position and Z bk is the Z direction position. ) (2).
  • the hydraulic excavator 1 includes a pair of GNSS (Global Navigation Satellite System) antennas 14 ⁇ / b> A and 14 ⁇ / b> B on the upper swing body 12.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the antennas 14A and 14B have built-in GNSS receivers, and the positions of the GNSS antennas 14A and 14B can be determined by using positioning signals from positioning satellites. Further, by using the two antennas 14, the direction of the vehicle body can be determined.
  • the GNSS receiver may be connected separately.
  • the position and orientation of the hydraulic excavator 1 in the global coordinate system can be calculated.
  • the position of the toe of the bucket 10 in the global coordinate system can be calculated by using the equations (1) and (2) and the inclination angle ⁇ .
  • the functions of these GNSS receivers are mounted on the controller 40, and a work machine position calculation unit 43e described later corresponds to this.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of an MG system provided in the hydraulic excavator according to the present embodiment.
  • MG of the front working machine 1A in this system for example, as shown in FIG. 7, a target surface 700 arbitrarily set for excavation work by a hydraulic excavator 1111; a working machine 1A (for example, bucket 10); Is displayed on the display device 53a to support the operator operation.
  • the system of FIG. 4 includes a work machine attitude detection device 50, a target surface setting device 51, a display device 53a installed in the cab 16 and capable of displaying the positional relationship between the target surface 700 and the work device 1A, and the work machine 1A.
  • the current terrain acquisition device 96 that acquires the position information of the current terrain 800 that is the target of the operation
  • the GNSS antenna 14 for acquiring the position of the hydraulic excavator 1 in the global coordinate system
  • the control controller (control device) 40 that controls the MG
  • an input device 52 for inputting a signal for switching operation support information displayed on the display device 53a.
  • the work machine attitude detection device 50 includes a boom angle sensor 30, an arm angle sensor 31, a bucket angle sensor 32, and a vehicle body tilt angle sensor 33. These angle sensors 30, 31, 32, and 33 function as posture sensors for the working machine 1 ⁇ / b> A and the vehicle body, that is, the upper swing body 12.
  • the target surface setting device 51 is an interface through which information regarding the target surface 700 (including position information and inclination angle information of each target surface) can be input.
  • the target surface 700 is a design surface extracted and corrected in a form suitable for construction.
  • the target plane setting device 51 wirelessly communicates three-dimensional data of the target plane defined on the global coordinate system (absolute coordinate system) from an external terminal (not shown), or a storage device (for example, a flash memory or a USB memory). Receive through.
  • the position information of the target surface 700 is created based on the position information of the design surface that is the final target shape to be formed by excavation work of the excavator 1. In the case of excavation work, the target surface 700 is set on or above the design surface, and in the case of embankment work, it is set on or below the design surface.
  • the input of the target surface via the target surface setting device 51 may be performed manually by the operator.
  • the current terrain acquisition device 96 for example, a stereo camera, a laser scanner, an ultrasonic sensor or the like provided in the excavator 1 can be used. These devices measure the distance from the excavator 1 to a point on the current terrain, and the current terrain acquired by the current terrain acquisition device 96 is defined by the position data of a large amount of point cloud. Since there is too much data and it is difficult to handle, the current landform acquisition device 96 converts it into a data format that is easy to handle as appropriate.
  • a current landform acquisition device 96 may be configured.
  • the input device 52 is an interface for inputting a signal for switching operation support information displayed on the display device 53a to the control controller 40.
  • the signal for switching the operation support information includes a fourth distance display signal for instructing display of a peripheral excavation depth (fourth distance) described later and a display of a current terrain distance (fifth distance) described later.
  • a 5-distance display signal is included.
  • a switch type that switches ON / OFF of each signal, or a touch panel type that is integral with or separate from the display device 53a can be used.
  • the controller 40 includes an input interface 91, a central processing unit (CPU) 92 that is a processor, a read-only memory (ROM) 93 and a random access memory (RAM) 94 that are storage devices, and an output interface 95.
  • the input interface 91 includes signals from the angle sensors 30 to 32 and the tilt angle sensor 33 that are the work machine attitude detection device 50, a signal from the target surface setting device 51, a signal from the current landform acquisition device 96, and a GNSS.
  • a signal from the antenna 14 and a signal from the input device 52 are input and converted so that the CPU 92 can calculate them.
  • the ROM 93 is a recording medium in which a control program for executing MG including processing related to a flowchart described later and various information necessary for executing the flowchart are stored.
  • the CPU 92 is a control program stored in the ROM 93. Accordingly, predetermined arithmetic processing is performed on signals taken from the input interface 91 and the ROM 93 and RAM 94.
  • the output interface 95 creates an output signal according to the calculation result in the CPU 92, and outputs the signal to the display device 53a.
  • the control controller 40 in FIG. 4 includes a semiconductor memory such as a ROM 93 and a RAM 94 as storage devices.
  • the control controller 40 can be replaced with any other storage device, and may include a magnetic storage device such as a hard disk drive.
  • FIG. 5 is a functional block diagram of the control controller 40.
  • the control controller 40 includes an MG control unit 43 and a display control unit 374a.
  • FIG. 6 is a functional block diagram of the MG control unit 43 in FIG.
  • the MG control unit 43 includes a current landform update unit 43a, a storage unit 43m, a reference point position calculation unit 43d, a work machine position calculation unit 43e, a first distance calculation unit 43f, and a second distance calculation unit 43g. ing.
  • the storage unit 43m includes a current landform storage unit 43b, an initial landform storage unit 43k, a target surface storage unit 43c, and a design surface storage unit 43l.
  • the current landform storage unit 43b stores position information (current landform data) of the current landform 800 around the excavator.
  • the current terrain data is acquired by the current terrain acquisition device 96 at an appropriate timing in the global coordinate system.
  • the current landform update unit 43a updates the current landform position information stored in the current landform storage unit 43b at an appropriate timing with the acquired current landform position information.
  • Specific examples of the method of acquiring the current terrain position information by the current terrain update unit 43a include the bucket toe trajectory information calculated by the reference point position calculation unit 43d in addition to the current terrain acquisition device 96. The latter will be described in detail later.
  • the target surface storage unit 43c stores position information (target surface data) of the target surface 700 calculated based on information from the target surface setting device 51.
  • a cross-sectional shape obtained by cutting a three-dimensional target plane with a plane (working plane of the working machine) on which the work machine 1A moves is used as the target plane 700 (two-dimensional target plane).
  • there is one target surface 700 but a plurality of target surfaces having different inclinations may be connected.
  • a method for setting the target surface closest to the work implement 1A as a target surface a method for setting a target surface below the bucket toe, or a method selected arbitrarily. There is a method of setting the target surface as a target.
  • the initial terrain storage unit 43k stores position information of the current terrain (sometimes referred to as “initial terrain” in this paper) before all work machines start work on the construction target site. That is, the position information of the initial landform is the original data of the position information of the current landform that has never been updated by the current landform update unit 43a.
  • the design surface storage unit 43l is a final target shape to be formed by excavation work of the hydraulic excavator 1, and stores position information of a design surface that is a basis when the target surface 700 is created.
  • the position information of the design surface is input from the outside and stored in the storage unit 43l.
  • the position information of the target surface 700 is obtained by extracting and correcting the position information of the design surface in a form suitable for construction.
  • the work machine position calculation unit 43 e Based on the information from the pair of GNSS antennas 14, the work machine position calculation unit 43 e includes position information of the hydraulic excavator 1 in the global coordinate system (the coordinates of the vehicle body reference position P 0 that is the origin of the shovel coordinate system in FIG. 3) and direction information. And outputs the data to the reference point position calculation unit 43d.
  • the reference point position calculation unit (bucket position calculation unit) 43d calculates the position information of the reference point Ps (see FIG. 7) arbitrarily set in the work implement 1A. As shown in FIG. 7, the reference point Ps of the present embodiment is a center point in the bucket width direction at the tip of the bucket 10 and its position is defined in the global coordinate system. First, the reference point position calculation unit 43d calculates the attitude of the front work machine 1A in the shovel coordinate system (local coordinate system) and the position of the toe of the bucket 10 based on information from the work machine attitude detection device 50. As described above, the toe position information (Xbk, Zbk) (bucket position data) of the bucket 10 can be calculated by the expressions (1) and (2).
  • the coordinate value of the toe (reference point Ps) of the bucket 10 can be converted from local coordinates to global coordinates.
  • An example will be described below as a global coordinate system. However, the following processing may be performed by unifying in the local coordinate system.
  • the first distance calculation unit 43f is configured to generate a reference point based on the position information of the reference point (bucket toe) Ps calculated by the reference point position calculation unit 43d and the position information of the target surface 700 stored in the target surface storage unit 43c.
  • a first distance D1 (see FIG. 7) that is the distance between the reference point (bucket toe) Ps and the target surface 700 on the virtual straight line Lv (see FIG. 7) extending in a predetermined direction from Ps to the target surface 700 is calculated.
  • the “predetermined direction” of the virtual straight line Lv in the present embodiment is a vertical direction as shown in FIG.
  • the distance between the bucket toe and the target surface 700 on the virtual straight line Lv extending in the vertical direction from the bucket toe becomes the first distance. Since the first distance D1 indicates the distance from the reference point Ps to the target surface 700, it may be referred to as “target surface distance”.
  • the second distance calculation unit 43g stores the position information of the reference point Ps calculated by the reference point position calculation unit 43d, the position information of the target surface 700 stored in the target surface storage unit 43c, and the current landform storage unit 43b. Based on the position information of the current landform 800, a second distance D2 (see FIG. 7) that is the distance between the target surface 700 and the current landform 800 on the virtual straight line Lv is calculated. It can be said that the second distance D2 is a distance between two points where the virtual straight line Lv intersects the current landform 800 and the target plane 700.
  • the second distance D2 indicates the distance (that is, the excavation depth) from the ground surface of the current landform 800 to the target surface 700 on the virtual straight line Lv, and may be referred to as the “first excavation depth”.
  • the display control unit 374a controls the display device 53 based on the information input from the MG control unit 43 and the signal input from the input device 52.
  • the display control device 374 is provided with a display ROM that stores a large number of display-related data including images and icons of the work device 1A.
  • the display control device 374 is based on input information from the MG control unit 43. A predetermined program is read, and display control on the display device 53 is performed.
  • the display control unit 374a of the present embodiment includes the position information of the reference point Ps (bucket toe) and the posture information of the front work machine 1A input from the MG control unit 43, and the current landform 800 input from the current landform storage unit 43b.
  • the display device 53 is controlled based on the above. As a result, as shown in FIG. 7, the positional relationship between the target surface 700 and the work implement 1A (the tip of the bucket 10) is displayed on the display screen of the display device 53a, and the first distance D1 and the second distance are displayed on the display screen. D2 is displayed.
  • FIG. 7 is an example of a display screen of the display device 53a of the present embodiment.
  • the bucket 10 the target surface 700 and the current landform 800 near the bucket 10, the first distance D ⁇ b> 1, and the second distance D ⁇ b> 2 are displayed.
  • the first distance D1 and the second distance D2 are displayed on the distance display unit 80, the first distance (target surface distance) D1 is displayed as “distance” in the drawing, and the second distance (first excavation depth) D) “Drilling depth” is displayed in the drawing.
  • the reference point Ps, the virtual straight line Lv, and the dimension lines of the first distance D1 and the second distance D2 are described, but these are explanations of the figure and are displayed on the actual display screen.
  • the range of the target surface 700 and the current terrain 800 displayed on the display screen can be arbitrarily set. For example, there is a method of displaying the target surface 700 and the current landform 800 existing within a predetermined range from the reference point Ps with reference to the position of the reference point Ps (that is, the position of the bucket toe).
  • FIG. 8 is a flowchart of MG by the controller 40 according to the present embodiment.
  • the controller 40 repeatedly executes the flowchart of FIG. 8 at a predetermined control cycle.
  • step S1 the current landform update unit 43a acquires the latest current landform position information from the current landform acquisition device 96, and updates the current landform position information stored in the current landform storage unit 43b using this.
  • step S2 the reference point position calculation unit 43d calculates the coordinates of the bucket toe in the global coordinate system based on the outputs of the work implement attitude detection device 50 and the work implement position calculation unit 43e.
  • step S3 the first distance calculation unit 43f is arranged on the virtual straight line Lv on the basis of the bucket toe coordinates calculated by the reference point position calculation unit 43d and the position information of the target surface 700 stored in the target surface storage unit 43c.
  • a first distance D1 that is the distance between the bucket tip and the target surface 700 is calculated.
  • step S4 the second distance calculation unit 43g stores the coordinates of the bucket toe calculated by the reference point position calculation unit 43d, the position information of the target surface 700 stored in the target surface storage unit 43c, and the current landform storage unit 43b. Based on the stored position information of the current landform 800, a second distance D2 that is the distance between the target surface 700 and the current landform 800 on the virtual straight line Lv is calculated.
  • step S5 the display control unit 374a simultaneously displays the first distance D1 calculated in step S3 and the second distance D2 calculated in step S4 on the display unit 80 on the screen of the display device 53a.
  • the second distance (first excavation depth) that is the distance between the current topography 800 and the target surface 700 in the vertical direction from the bucket toe (reference point) is displayed on the display device 53a. Therefore, the operator can grasp the distance between the current landform 800 and the target surface 700. Thus, even when the bucket 10 is located away from the current landform 800, it is possible to objectively grasp how far the target surface 700 exists from the current landform 700, and at what speed the front work machine 1A can be moved. You can figure out what to do.
  • Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described. Here, description of parts common to the first embodiment is omitted, and different parts are mainly described.
  • FIG. 9 is a functional block diagram of the MG control unit 43 of the second embodiment.
  • the MG control unit 43 includes a third distance calculation unit 43h.
  • the third distance calculation unit 43h stores the position information of the reference point Ps calculated by the reference point position calculation unit 43d and the target plane storage unit 43c. Based on the position information of the target surface 700, a third distance D3 (see FIG. 11) that is the distance between the reference point Ps on the virtual straight line Lv and the target surface 700 is calculated. It can be said that the third distance D3 is a distance between the intersection of the virtual straight line Lv and the target plane 700 and the reference point Ps.
  • the third distance D3 indicates the distance (that is, the excavation depth) from the reference point Ps to the target surface 700 on the virtual straight line Lv. Sometimes referred to as “depth”. However, as a numerical value, the third distance D3 usually coincides with the first distance D1.
  • FIG. 10 is a flowchart of MG by the controller 40 according to the present embodiment.
  • the controller 40 repeatedly executes the flowchart of FIG. 10 at a predetermined control cycle. Note that the same processes as those in the flowchart of FIG.
  • step S11 following step S4 the third distance calculation unit 43h is based on the coordinates of the bucket toe calculated by the reference point position calculation unit 43d and the position information of the target surface 700 stored in the target surface storage unit 43c. , A third distance D3 that is the distance between the bucket tip and the target surface 700 on the virtual straight line Lv is calculated.
  • step S12 the display control unit 374a compares the magnitude relationship between the first distance D1 calculated in step S3 and the second distance D2 calculated in step S4.
  • the display control unit 374a considers the reference point (bucket toe) Ps to be above the current landform 800, and the first distance D1 is set as shown in FIG.
  • the second distance D2 is simultaneously displayed on the display device 53a (step S5).
  • the display control unit 374a assumes that the reference point (bucket toe) Ps is below the current landform 800, and the first distance as shown in FIG. D1 and the third distance D3 are simultaneously displayed on the display unit 80 of the display device 53a (step S13). That is, in this case, two identical numerical values are displayed on the display unit 80.
  • FIG. 12 is a functional block diagram of the MG control unit 43 of the third embodiment.
  • the MG control unit 43 includes a fourth distance calculation unit 43i.
  • the fourth distance calculation unit 43i is configured to perform a plurality of operations on the current landform 800 based on the position information of the target surface 700 stored in the target surface storage unit 43c and the position information of the current landform 800 stored in the current landform storage unit 43b.
  • a fourth distance D4 that is a plurality of distances between the target surface 700 and the current terrain 800 on a plurality of virtual straight lines Ls extending in the same vertical direction as in the first embodiment from the point to the target surface 700 is calculated. That is, the fourth distance D4 is a set of distances equal to the number of points set on the current landform 800, and each distance included in the set is a vertical distance from an arbitrary point on the current landform 800 to the target plane 700.
  • the distance in the direction (predetermined direction) is shown.
  • the fourth distance D4 is referred to as “peripheral excavation depth” because it indicates a set of distances (that is, excavation depth) between the current topography 800 and the target surface 700 in the same direction as the inclination of the virtual straight line Lv around the work machine. Sometimes it is done.
  • the input device 52 of the present embodiment displays the peripheral excavation depth (fourth distance) on the display control unit 374a in the controller 40 instead of the display of FIGS. 7 and 11 of the first and second embodiments. Can be output (which may be referred to as a “fourth distance display signal”).
  • the display control unit 374a of the present embodiment controls the display screen of the display device 53a according to the flow of the second embodiment, that is, FIG.
  • FIG. 13 is a flowchart of MG by the controller 40 according to the present embodiment.
  • the controller 40 repeatedly executes the flowchart of FIG. 13 at a predetermined control cycle.
  • the same processes as those in the flowcharts of FIGS. 8 and 10 may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
  • step S21 the display control unit 374a determines whether or not the fourth distance display signal is input from the input device 52. If it is determined that the fourth distance display signal is not input, the flow of FIG. 10 is started from step S1, and the processing up to step S5 or step S13 is executed. That is, in this case, the same display process as that of the second embodiment is executed. On the other hand, if it is determined in step S21 that the fourth distance display signal is input, the process proceeds to step S22.
  • step S22 the current landform update unit 43a acquires the latest position information of the current landform from the current landform acquisition device 96, and updates the current landform position information stored in the current landform storage unit 43b using this.
  • step S23 the fourth distance calculation unit 43i acquires the position information of the current landform 800 stored in the current landform storage unit 43b and the position information of the target surface 700 stored in the target surface storage unit 43c.
  • step S24 the fourth distance calculation unit 43i acquires the position information and direction information of the excavator 1 in the global coordinate system calculated by the work machine position calculation unit 43e.
  • the fourth distance calculation unit 43i calculates the excavation depth for a plurality of points on the current landform 800 included in the predetermined range based on the position information of the excavator acquired in step S24. 4 distance D4 is calculated.
  • the range for calculating the fourth distance D4 may be limited.
  • the range can be defined by a predetermined closed region including the position of the excavator 1, for example.
  • the predetermined closed region can be defined by, for example, a circle having a predetermined radius with the position of the excavator 1 as the center.
  • it can be arbitrarily set about which point included in the predetermined closed region the digging depth is calculated.
  • a square mesh can be defined on the current terrain 800, and the excavation depth at the center point of each mesh can be calculated.
  • FIG. 14 is an example of a display screen when the fourth distance D4 is displayed on the display device 53a.
  • the current landform 800 is divided by a quadrilateral mesh, the excavation depth of the center point of each quadrilateral mesh is calculated by the fourth distance calculation unit 43i, and the numerical value rounded to the first place is calculated. It is displayed on the plan view.
  • the unit of numerical values in each square mesh in FIG. 14 is centimeters as in FIGS. However, rounding off when displaying the fourth distance D4 is not essential.
  • the background pattern of each mesh is changed according to the numerical value of the excavation depth from the viewpoint of facilitating visual understanding of the excavation depth. However, it is not necessary to change the background pattern according to the depth value.
  • the operator can easily grasp the excavation depth around the excavator 1. Accordingly, it is possible to objectively grasp how far the target surface 700 exists from the current landform 700 in the vicinity of the hydraulic excavator 1, and it is possible to grasp how fast the front work machine 1A should be operated.
  • FIG. 15 is an example of a display screen when the fourth distance D4 is displayed on the display device 53a.
  • the digging depth is calculated by the fourth distance calculation unit 43i at each point on the current terrain 800, and the calculated value is plotted on the current terrain 800.
  • the fourth distance D4 is displayed by connecting with a depth line.
  • the numerical value inserted between the lines in the figure indicates the excavation depth, and the numerical unit is centimeter.
  • FIG. 16 is a functional block diagram of the MG control unit 43 of the fourth embodiment.
  • the MG control unit 43 includes a fifth distance calculation unit 43j.
  • the fifth distance calculation unit 43j is configured to determine the position of the reference point Ps calculated by the reference point position calculation unit 43d. Based on the information, the position information of the target surface 700 stored in the target surface storage unit 43c, and the position information of the current landform 800 stored in the current landform storage unit 43b, a reference point (bucket toe) on the virtual straight line Lv A fifth distance D5 that is the distance between Ps and the current landform 800 is calculated. That is, the distance between the bucket toe and the current topography 800 on the virtual straight line Lv extending in the vertical direction from the bucket toe becomes the fifth distance.
  • the fifth distance D5 indicates the distance from the reference point Ps to the current landform 800, it may be referred to as the “current landform distance”. Since the fifth distance D5 is a value obtained by subtracting the second distance D2 from the first distance D1, the value obtained by subtracting the second distance D2 from the first distance D1 may be calculated as the fifth distance D5.
  • the input device 52 of the present embodiment instructs the display controller 374a in the controller 40 to display the fifth distance D5 in addition to the displays of FIGS. 7 and 11 of the first and second embodiments. (Sometimes referred to as “fifth distance display signal”).
  • the display control unit 374a of the present embodiment controls the display screen of the display device 53a according to the flow of the third embodiment, that is, FIG.
  • FIG. 17 is a flowchart of MG by the controller 40 according to the present embodiment.
  • the controller 40 repeatedly executes the flowchart of FIG. 17 at a predetermined control cycle.
  • symbol may be attached
  • step S31 the display control unit 374a determines whether or not the fifth distance display signal is input from the input device 52. If it is determined that the fifth distance display signal is not input, the flow of FIG. 13 is started from step S21, and step S5 (FIG. 10) or step S13 (FIG. 10) or step S25 (FIG. 13) is started. ) Is executed. That is, in this case, the same display processing as that in the third embodiment is executed. On the other hand, if it is determined in step S31 that the fifth distance display signal is input, the process proceeds to step S1. The description of steps S1-S11 is omitted.
  • step S32 the fifth distance calculation unit 43j is arranged on the virtual straight line Lv based on the coordinates of the bucket toe calculated by the reference point position calculation unit 43d and the position information of the current landform 800 stored in the current landform storage unit 43b.
  • a fifth distance D5 which is the distance between the bucket tip and the current landform 800, is calculated.
  • step S12 the display control unit 374a compares the magnitude relationship between the first distance D1 calculated in step S3 and the second distance D2 calculated in step S4.
  • the display control unit 374a considers the reference point (bucket toe) Ps to be above the current landform 800, and the first distance D1 is set as shown in FIG.
  • the second distance D2 and the fifth distance D5 are simultaneously displayed on the display device 53a (step S33).
  • the display control unit 374a assumes that the reference point (bucket toe) Ps is below the current landform 800, and the first distance as shown in FIG. D1 and the third distance D3 are displayed on the display unit 80 of the display device 53a (step S13).
  • the fifth distance (current terrain distance) that is the distance from the bucket toe (reference point) in the vertical direction to the current terrain 800 is displayed on the display device 53a.
  • the operator can grasp the distance between the toe and the current landform 800. Accordingly, it is possible to objectively grasp how much the current landform 800 exists from the bucket toe, and to grasp how fast the front work machine 1A should be operated.
  • step S33 when the process proceeds to step S33, all of the first distance D1, the second distance D2, and the fifth distance D5 are displayed, but the second distance D2 may be hidden. Moreover, it is good also as a structure which can be selected with the input device 52 whether the 2nd distance D2 is not displayed.
  • the work machine side reference point (reference point of the reference point position calculation unit 43d) Ps when calculating the first, second, third, and fifth distances is used as the tip of the bucket 10 (the tip of the work machine 1A).
  • the reference point Ps can be arbitrarily set in the work machine 1A.
  • the reference point need not always be set to the same point, and for example, a configuration in which the reference point Ps moves according to the posture of the work machine 1A is possible.
  • the bottom surface of the bucket 10 and the outermost part of the bucket link 13 can be selected, and a point on the bucket 10 closest to the target surface 700 may be used as a control point as appropriate.
  • a straight line extending in the vertical direction from the reference point (bucket toe) Ps is defined as a virtual straight line Lv.
  • the direction in which the straight line extends from the reference point Ps can be arbitrarily set,
  • a straight line extending in a direction other than the direction may be a virtual straight line.
  • a straight line that passes through the reference point (bucket toe) Ps and is orthogonal to the target surface 700 is defined as a virtual straight line Lv ′.
  • the latest information is acquired from the output of the current terrain acquisition device 96 when updating the position information of the current terrain 800.
  • the bucket toe of the bucket toe calculated by the reference point position calculation unit 43d is acquired.
  • the position information of the current landform 800 may be updated using the position information.
  • the current terrain update unit 43a inputs the position information of the current terrain 800 stored in the current terrain storage unit 43b and the bucket toe position information calculated by the reference point position calculation unit 43d. Then, the current landform update unit 43a compares the vertical relationship between the position of the bucket toe and the current landform.
  • the bucket calculated by the reference point position calculation unit 43d When it is determined that the position of the bucket toe calculated by the reference point position calculation unit 43d is below the position of the current landform stored in the current landform storage unit 43b, the bucket calculated by the reference point position calculation unit 43d The current terrain position information stored in the current terrain storage unit 43b is updated with the toe position information. On the other hand, when it is determined that the position of the bucket toe calculated by the reference point position calculation unit 43d is above the position of the current landform stored in the current landform storage unit 43b, the position is stored in the current landform storage unit 43b. The location information of the current topography is not updated. That is, here, the locus of bucket toes when excavating the current landform 800 is regarded as the current landform 800 after excavation, and the current landform data is updated.
  • FIG. 20A is a schematic diagram showing the update of the current landform by the current landform update unit 43a based on the position information of the bucket toe. Compare the coordinate z1 in the bucket height direction at a certain horizontal coordinate x 'with the coordinate z0 in the height direction of the current landform, and if z1 is below z0, update z1 as new current landform data To do.
  • FIG. 20B is an example of a display screen of the display device 53a after the current landform update unit 43a based on FIG. 20A has updated the current landform.
  • the current landform acquisition device 96 By using the bucket toe position information for updating the current landform in this way, it is not necessary for the current landform acquisition device 96 to acquire the current landform data every excavation, and the time required for acquiring the current landform data can be shortened. Is possible.
  • the current landform data is sequentially updated by the update function of the current landform update unit 43a, so that the mounting of the current landform acquisition device 96 on the hydraulic excavator 1 is omitted. It is also possible.
  • the display control unit 374a reads out the position information of the initial landform 850 from the initial landform storage unit 43k and displays it together with the updated position information of the current landform 800. If the initial landform 850 and the current landform 800 are displayed at the same time, the progress of the work from the beginning of the work can be easily grasped. Needless to say, the simultaneous display of the initial landform 850 and the current landform 800 is applicable in each of the above embodiments.
  • the configuration related to the control controller 40 and the functions and execution processes of each configuration are realized by hardware (for example, designing logic for executing each function with an integrated circuit). Also good.
  • the configuration related to the control controller 40 may be a program (software) that realizes each function related to the configuration of the control controller 40 by being read and executed by an arithmetic processing device (for example, a CPU).
  • Information related to the program can be stored in, for example, a semiconductor memory (flash memory, SSD, etc.), a magnetic storage device (hard disk drive, etc.), a recording medium (magnetic disk, optical disc, etc.), and the like.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications within the scope not departing from the gist thereof.
  • the present invention is not limited to the one having all the configurations described in the above embodiments, and includes a configuration in which a part of the configuration is deleted.
  • initial landform storage unit storage unit
  • 43l design surface storage unit (storage unit)
  • 43m storage unit
  • 50 ... working device attitude detection device 51 ... target surface setting device
  • 52 ... input device
  • 53a display device
  • 96 current landform acquisition device
  • 374a the display control unit

Landscapes

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Abstract

油圧ショベル（１）の制御コントローラ（４０）に，バケット爪先の位置情報と目標面（７００）との位置情報に基づいて，バケット爪先から鉛直に延ばした仮想直線Ｌｖ上におけるバケット爪先と目標面との距離である第１距離Ｄ１を演算する第１距離演算部（４３ｆ）と，バケット爪先の位置情報と目標面の位置情報と現況地形８００の位置情報とに基づいて，仮想直線Ｌｖ上における目標面と現況地形との距離である第２距離Ｄ２を演算する第２距離演算部（４３ｇ）とを備える。表示装置（５３ａ）で，第１距離Ｄ１と第２距離Ｄ２とを表示する。

Description

作業機械
　本発明は作業機械に関する。
　油圧ショベルに代表される，作業機（フロント作業機）を備えた作業機械は，オペレータが操作レバーを操作することで，作業機が駆動され，施工対象となる地形を所望の形状に整形する。このような作業の支援を目的とした技術として，マシンガイダンス（Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｇｕｉｄａｎｃｅ：ＭＧ）がある。ＭＧは，所望の施工対象面の形状を示す目標面と作業機の位置関係を表示装置の画面に表示することで，作業機で目標面を形成する際のオペレータの操作支援を実現する技術である。
　ＭＧには，上記の目標面と作業機の位置関係に加えて，作業機で掘削して形成された地形（「出来形」と称されることもある）を含む現況地形を表示するものがある。たとえば特許文献１には，作業機に予め設定したモニタポイントの三次元位置の計測結果に基づいて，作業機により掘削して形成された出来形に関する情報を取得するようにした建設機械の出来形情報処理装置において，建設機械が発する信号に基づいて，作業機の作業状態が掘削作業の状態にあるか否を判定する作業状態の判定手段を設け，作業機の作業状態が掘削作業の状態にあると前記判定手段で判定されたときに，前記モニタポイントに係る三次元位置の計測結果に基づいて前記出来形に関する情報を取得するように構成したことを特徴とする建設機械の出来形情報処理装置が開示されている。
特開２００６－２００１８５号公報
　ところで，従前は目標面の形状を示す丁張りや水糸を現場に設置するため，オペレータが実際の地形に対して目標面が何処に存在し，また，実際の地形をどの程度掘削すれば目標面に到達するのかを把握することが比較的容易であった。これに対してＭＧでは，丁張りや水糸が不要になるものの，目標面と作業機の位置関係を示す情報が表示装置のディスプレイ中に表示されるだけである。ＭＧのディスプレイ上の情報には目標面とバケットの爪先の距離が含まれるが，現況地形から目標面までの距離は含まれない。そのため，現況地形をどの程度掘削したら目標面に到達できるのか，また，作業効率向上や目標面損傷防止の観点からどの程度のスピードで作業機を操作すれば良いのかをオペレータが直観的に把握することが難しい。
　特許文献１は，現況地形（出来形）のデータを作業機のモニタポイント（例えばバケットの爪先）の軌跡を用いて更新する技術を開示しており，目標面と現況地形を同時にディスプレイに表示する例が図７に開示されている。しかし，この技術は，現況地形のデータを爪先の軌跡で更新するものに過ぎず，目標面と現況地形の距離は表示していない。そのため，現況地形をあとどの程度掘削したら目標面に到達できるのか等をオペレータが直観的に把握することは難しい。
　なお，バケットの爪先から目標面までの距離を表示する従前のＭＧでも，バケットの爪先を現況地形に接触させた状態で静止すれば現況地形と目標面の距離を実質的に表示できるが，この操作を掘削作業の都度行っていては作業効率が著しく低下し得る。すなわち，爪先を現況地形に接触させた姿勢から掘削を開始すると掘削パワーが不十分となる可能性があるし，一旦現況地形に接触させた爪先を掘削パワーを確保する目的で再度現況地形から離す操作が必要となる。
　本発明の目的は，現況地形に対して目標面がどれくらいの位置に存在するかをオペレータに分かりやすく報知できる作業機械を提供することにある。
　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが，その一例を挙げるならば，作業機と，任意に設定された目標面の位置情報が記憶された記憶部，及び，前記作業機に任意に設定された基準点の位置情報を演算する基準点位置演算部を有する制御装置と，前記目標面の位置情報と前記基準点の位置情報とに基づいて前記目標面と前記作業機との位置関係が表示される表示装置とを備える作業機械において，前記記憶部には，現況地形の位置情報が記憶されており，前記制御装置は，さらに，前記基準点の位置情報と前記目標面の位置情報とに基づいて，前記基準点から前記目標面に向かって所定の方向に延ばした仮想直線上における前記基準点と前記目標面との距離である第１距離を演算する第１距離演算部と，前記基準点の位置情報と前記目標面の位置情報と前記現況地形の位置情報とに基づいて，前記仮想直線上における前記目標面と前記現況地形との距離である第２距離を演算する第２距離演算部とを有し，前記表示装置には，前記第１距離と前記第２距離とが表示されることとする。
　本発明によれば，表示装置に表示される第２距離を参照することで現況地形と目標面の距離を把握できるので，作業機が現況地形から遠いときであっても目標面がどのあたりに存在するか，また，どの程度のスピードで作業機を操作すればよいかをオペレータが容易に把握できる。
本発明の実施形態に係る油圧ショベルの構成図。 本発明の実施形態に係る油圧ショベルの制御コントローラを油圧駆動装置と共に示す図。 図１の油圧ショベルにおける座標系および目標面を示す図。 油圧ショベルの制御コントローラ４０のハードウェア構成図。 油圧ショベルの制御コントローラ４０の機能ブロック図。 第１実施形態のＭＧ制御部４３の機能ブロック図。 第１実施形態の表示装置５３ａの表示画面の一例。 第１施形態に係る制御コントローラ４０によるＭＧのフローチャート。 第２実施形態のＭＧ制御部４３の機能ブロック図。 第２実施形態に係る制御コントローラ４０によるＭＧのフローチャート。 第２実施形態の表示装置５３ａの表示画面の一例。 第３実施形態のＭＧ制御部４３の機能ブロック図。 第３実施形態に係る制御コントローラ４０によるＭＧのフローチャート。 第４距離Ｄ４を表示装置５３ａに表示する際の表示画面の一例。 第４距離Ｄ４を表示装置５３ａに表示する際の表示画面の一例。 第４実施形態のＭＧ制御部４３の機能ブロック図。 第４実施形態に係る制御コントローラ４０によるＭＧのフローチャート。 第４実施形態の表示装置５３ａの表示画面の一例。 基準点（バケット爪先）Ｐｓを通過し目標面７００と直交する直線を仮想直線Ｌｖ’とした例。 バケット爪先の位置情報に基づく現況地形更新部４３ａによる現況地形の更新を表す模式図。 図２０Ａに基づく現況地形更新部４３ａによる現況地形の更新後の表示装置５３ａの表示画面の一例。
　以下，本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお，以下では，作業機の先端の作業具（アタッチメント）としてバケット１０を備える油圧ショベルを例示するが，バケット以外のアタッチメントを備える作業機械で本発明を適用しても構わない。さらに，複数のリンク部材（アタッチメント，アーム，ブーム等）を連結して構成される作業機を有するものであれば油圧ショベル以外の作業機械への適用も可能である。
　また，本稿では，或る形状を示す用語（例えば，目標面，設計面等）とともに用いられる「上」，「上方」又は「下方」という語の意味に関し，「上」は当該或る形状の「表面」を意味し，「上方」は当該或る形状の「表面より高い位置」を意味し，「下方」は当該或る形状の「表面より低い位置」を意味することとする。また，以下の説明では，同一の構成要素が複数存在する場合，符号（数字）の末尾にアルファベットを付すことがあるが，当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば，３つのポンプ３００ａ，３００ｂ，３００ｃが存在するとき，これらをまとめてポンプ３００と表記することがある。
　＜第１実施形態＞
　－油圧ショベルの全体構成－
　図１は本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの構成図であり，図２は本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの制御コントローラを油圧駆動装置と共に示す図である。
　図１において，油圧ショベル１は，多関節型のフロント作業機１Ａと，車体１Ｂで構成されている。車体１Ｂは，左右の走行油圧モータ３ａ，３ｂ（油圧モータ３ａは図２を参照）により走行する下部走行体１１と，下部走行体１１の上に取り付けられ，旋回油圧モータ４により旋回する上部旋回体１２とからなる。
　フロント作業機１Ａは，垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム８，アーム９及びバケット１０）を連結して構成されている。ブーム８の基端は上部旋回体１２の前部においてブームピンを介して回動可能に支持されている。ブーム８の先端にはアームピンを介してアーム９が回動可能に連結されており，アーム９の先端にはバケットピンを介してバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８はブームシリンダ５によって駆動され，アーム９はアームシリンダ６によって駆動され，バケット１０はバケットシリンダ７によって駆動される。
　ブーム８，アーム９，バケット１０の回動角度α，β，γ（図３参照）を測定可能なように，ブームピンにブーム角度センサ３０，アームピンにアーム角度センサ３１，バケットリンク１３にバケット角度センサ３２が取付けられ，上部旋回体１２には基準面（例えば水平面）に対する上部旋回体１２（車体１Ｂ）の傾斜角θ（図３参照）を検出する車体傾斜角センサ（例えば慣性計測装置（ＩＭＵ））３３が取付けられている。なお，角度センサ３０，３１，３２はそれぞれ基準面（例えば水平面）に対する角度センサ（例えば慣性計測装置（ＩＭＵ））に代替可能である。
　上部旋回体１２に設けられた運転室１６内には，走行右レバー２３ａ（図２）を有し走行右油圧モータ３ａ（下部走行体１１）を操作するための操作装置４７ａ（図２）と，走行左レバー２３ｂ（図２）を有し走行左油圧モータ３ｂ（下部走行体１１）を操作するための操作装置４７ｂ（図２）と，操作右レバー１ａ（図２）を共有しブームシリンダ５（ブーム８）及びバケットシリンダ７（バケット１０）を操作するための操作装置４５ａ，４６ａ（図２）と，操作左レバー１ｂ（図２）を共有しアームシリンダ６（アーム９）及び旋回油圧モータ４（上部旋回体１２）を操作するための操作装置４５ｂ，４６ｂ（図２）が設置されている。以下では，走行右レバー２３ａ，走行左レバー２３ｂ，操作右レバー１ａおよび操作左レバー１ｂを操作レバー１，２３と総称することがある。
　上部旋回体１２に搭載された原動機であるエンジン１８は，油圧ポンプ２とパイロットポンプ４８を駆動する。油圧ポンプ２はレギュレータ２ａによって容量が制御される可変容量型ポンプであり，パイロットポンプ４８は固定容量型ポンプである。本実施形態においては，図２に示すように，パイロットライン１４４，１４５，１４６，１４７，１４８，１４９の途中にシャトルブロック１６２が設けられている。操作装置４５，４６，４７から出力された油圧信号が，このシャトルブロック１６２を介してレギュレータ２ａにも入力される。シャトルブロック１６２の詳細構成は省略するが，油圧信号がシャトルブロック１６２を介してレギュレータ２ａに入力されており，油圧ポンプ２の吐出流量が当該油圧信号に応じて制御される。
　パイロットポンプ４８の吐出配管であるポンプライン１７０はロック弁３９を通った後，複数に分岐して操作装置４５，４６，４７，フロント制御用油圧ユニット１６０内の各弁に接続している。ロック弁３９は本例では電磁切換弁であり，その電磁駆動部は上部旋回体１２の運転室１６に配置されたゲートロックレバー（不図示）の位置検出器と電気的に接続している。ゲートロックレバーのポジションは位置検出器で検出され，その位置検出器からロック弁３９に対してゲートロックレバーのポジションに応じた信号が入力される。ゲートロックレバーのポジションがロック位置にあればロック弁３９が閉じてポンプライン１７０が遮断され，ロック解除位置にあればロック弁３９が開いてポンプライン１７０が開通する。つまり，ポンプライン１７０が遮断された状態では操作装置４５，４６，４７による操作が無効化され，旋回，掘削等の動作が禁止される。
　操作装置４５，４６，４７は，油圧パイロット方式であり，パイロットポンプ４８から吐出される圧油をもとに，それぞれオペレータにより操作される操作レバー１，２３の操作量（例えば，レバーストローク）と操作方向に応じたパイロット圧（操作圧と称することがある）を発生する。このように発生したパイロット圧は，コントロールバルブユニット（図示せず）内の対応する流量制御弁１５ａ～１５ｆ（図２参照）の油圧駆動部１５０ａ～１５５ｂにパイロットライン１４４ａ～１４９ｂ（図３参照）を介して供給され，これら流量制御弁１５ａ～１５ｆを駆動する制御信号として利用される。
　油圧ポンプ２から吐出された圧油は，流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆを介して走行右油圧モータ３ａ，走行左油圧モータ３ｂ，旋回油圧モータ４，ブームシリンダ５，アームシリンダ６，バケットシリンダ７，に供給される。供給された圧油によってブームシリンダ５，アームシリンダ６，バケットシリンダ７が伸縮することで，ブーム８，アーム９，バケット１０がそれぞれ回動し，バケット１０の位置及び姿勢が変化する。また，供給された圧油によって旋回油圧モータ４が回転することで，下部走行体１１に対して上部旋回体１２が旋回する。そして，供給された圧油によって走行右油圧モータ３ａ，走行左油圧モータ３ｂが回転することで，下部走行体１１が走行する。
　作業機１Ａの姿勢は図３のショベル座標系（ローカル座標系）に基づいて定義できる。図３のショベル座標系は，上部旋回体１２に設定された座標であり，ブーム８の基底部を原点ＰＯとし，上部旋回体１２における鉛直方向にＺ軸，水平方向にＸ軸を設定した。また，Ｘ軸とＺ軸によって右手系で規定される方向をＹ軸とする。Ｘ軸に対するブーム８の傾斜角をブーム角α，ブームに対するアーム９の傾斜角をアーム角β，アームに対するバケット爪先の傾斜角をバケット角γとした。水平面（基準面）に対する車体１Ｂ（上部旋回体１２）の傾斜角を傾斜角θとした。ブーム角αはブーム角度センサ３０により，アーム角βはアーム角度センサ３１により，バケット角γはバケット角度センサ３２により，傾斜角θは車体傾斜角センサ３３により検出される。ブーム角αは，ブーム８を最大（最高）まで上げたとき（ブームシリンダ５が上げ方向のストロークエンドのとき，つまりブームシリンダ長が最長のとき）に最少となり，ブーム８を最小（最低）まで下げたとき（ブームシリンダ５が下げ方向のストロークエンドのとき，つまりブームシリンダ長が最短のとき）に最大となる。アーム角βは，アームシリンダ長が最短のときに最小となり，アームシリンダ長が最長のときに最大となる。バケット角γは，バケットシリンダ長が最短のとき（図３のとき）に最小となり，バケットシリンダ長が最長のときに最大となる。このとき，ブーム８の基底部からアーム９との接続部までの長さをＬ１，アーム９とブーム８の接続部からアーム９とバケット１０の接続部までの長さをＬ２，アーム９とバケット１０の接続部からバケット１０の先端部までの長さをＬ３とすると，ショベル座標系におけるバケット１０の先端位置は，ＸｂｋをＸ方向位置，ＺｂｋをＺ方向位置として，以下の式（１）（２）で表すことができる。
　Ｘｂｋ＝Ｌ１ｃｏｓ（α）＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ３ｃｏｓ（α＋β＋γ）…式（１）
　Ｚｂｋ＝Ｌ１ｓｉｎ（α）＋Ｌ２ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ３ｓｉｎ（α＋β＋γ）…式（２）
　また，油圧ショベル１は，図１に示すように，上部旋回体１２に一対のＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナ１４Ａ，１４Ｂを備えている。図示されないが，アンテナ１４Ａ，１４Ｂは，ＧＮＳＳ受信機を内蔵しており，測位衛星からの測位信号を用いることにより，ＧＮＳＳアンテナ１４Ａ，１４Ｂそれぞれの位置を決定できる。また，２つのアンテナ１４を用いることにより，車体の方位を決定することができる。ＧＮＳＳ受信機は別に接続されても良い。ＧＮＳＳアンテナ１４からの情報に基づき，グローバル座標系における油圧ショベル１の位置と方位を算出できる。また，これに式（１）（２）と傾斜角θを用いることにより，グローバル座標系におけるバケット１０の爪先の位置を算出することができる。本実施形態ではこれらのＧＮＳＳ受信機の機能を制御コントローラ４０に搭載しており後述の作業機械位置演算部４３ｅがこれに該当する。
　図４は本実施形態に係る油圧ショベルが備えるＭＧシステムの構成図である。本システムでのフロント作業機１ＡのＭＧとしては，例えば図７に示すように，油圧ショベル１１１１による掘削作業のために任意に設定された目標面７００と，作業機１Ａ（例えば，バケット１０）との位置関係を表示装置５３ａに表示してオペレータ操作を支援する処理が行われる。
　図４のシステムは，作業機姿勢検出装置５０と，目標面設定装置５１と，運転室１６内に設置され目標面７００と作業機１Ａの位置関係を表示可能な表示装置５３ａと，作業機１Ａの作業対象となる現況地形８００の位置情報を取得する現況地形取得装置９６と，グローバル座標系における油圧ショベル１の位置を取得するためのＧＮＳＳアンテナ１４と，ＭＧを司る制御コントローラ（制御装置）４０と，表示装置５３ａに表示される操作支援情報を切り替えるための信号を入力するための入力装置５２とを備えている。
　作業機姿勢検出装置５０は，ブーム角度センサ３０，アーム角度センサ３１，バケット角度センサ３２，車体傾斜角センサ３３から構成される。これらの角度センサ３０，３１，３２，３３は作業機１Ａ，及び車体，すなわち上部旋回体１２の姿勢センサとして機能している。
　目標面設定装置５１は，目標面７００に関する情報（各目標面の位置情報や傾斜角度情報を含む）を入力可能なインターフェースである。目標面７００は，設計面を施工に適した形で抽出・修正したものである。目標面設定装置５１は，グローバル座標系（絶対座標系）上に規定された目標面の３次元データを，外部端末（図示せず）から無線通信，または記憶装置（例えばフラッシュメモリやＵＳＢメモリ）を介して受け取る。目標面７００の位置情報は，油圧ショベル１の掘削作業で形成すべき最終目標形状である設計面の位置情報に基づいて作成される。掘削作業の場合には目標面７００は設計面上またはその上方に設定され，盛土作業の場合には設計面上またはその下方に設定される。なお，目標面設定装置５１を介した目標面の入力はオペレータが手動で行っても良い。
　現況地形取得装置９６としては，例えばショベル１に備えられたステレオカメラ，レーザスキャナ又は超音波センサ等が利用できる。これらの装置はショベル１から現況地形上の点までの距離を計測するものであり，現況地形取得装置９６で取得した現況地形は膨大な量の点群の位置データで定義されが，そのままだとデータが多すぎて扱いにくいので現況地形取得装置９６の中で，適宜，扱いやすいデータ形式に変換する。なお，現況地形の３次元データをステレオカメラ，レーザスキャナ又は超音波センサ等を搭載したドローン（無人航空機）等により予め取得しておき，当該３次元データを制御コントローラ４０内に取り込むためのインターフェースとして現況地形取得装置９６を構成しても良い。
　入力装置５２は，表示装置５３ａに表示される操作支援情報を切り替えるための信号を制御コントローラ４０に入力するためのインターフェースである。操作支援情報を切り替えるための信号には，後述する周辺掘削深さ（第４距離）の表示を指示する第４距離表示信号と，後述する現況地形距離（第５距離）の表示を指示する第５距離表示信号が含まれる。入力装置５２のハードウェア構成としては，例えば，各信号のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ式のものや，表示装置５３ａと一体又は別体のタッチパネル式のものが利用できる。
　制御コントローラ４０は，入力インターフェース９１と，プロセッサである中央処理装置（ＣＰＵ）９２と，記憶装置であるリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）９３及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９４と，出力インターフェース９５とを有している。入力インターフェース９１には，作業機姿勢検出装置５０である角度センサ３０～３２及び傾斜角センサ３３からの信号と，目標面設定装置５１からの信号と,現況地形取得装置９６からの信号と，ＧＮＳＳアンテナ１４からの信号と，入力装置５２からの信号が入力され，ＣＰＵ９２が演算可能なように変換する。ＲＯＭ９３は，後述するフローチャートに係る処理を含めＭＧを実行するための制御プログラムと，当該フローチャートの実行に必要な各種情報等が記憶された記録媒体であり，ＣＰＵ９２は，ＲＯＭ９３に記憶された制御プログラムに従って入力インターフェース９１及びＲＯＭ９３，ＲＡＭ９４から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。出力インターフェース９５は，ＣＰＵ９２での演算結果に応じた出力用の信号を作成し，その信号を表示装置５３ａに出力する。
　なお，図４の制御コントローラ４０は，記憶装置としてＲＯＭ９３及びＲＡＭ９４という半導体メモリを備えているが，記憶装置であれば特に代替可能であり，例えばハードディスクドライブ等の磁気記憶装置を備えても良い。
　図５は，制御コントローラ４０の機能ブロック図である。制御コントローラ４０は，ＭＧ制御部４３と，表示制御部３７４ａを備えている。
　図６は図５中のＭＧ制御部４３の機能ブロック図である。ＭＧ制御部４３は，現況地形更新部４３ａと，記憶部４３ｍと，基準点位置演算部４３ｄと，作業機械位置演算部４３ｅと，第１距離演算部４３ｆと，第２距離演算部４３ｇを備えている。記憶部４３ｍは，現況地形記憶部４３ｂと，初期地形記憶部４３ｋと，目標面記憶部４３ｃと，設計面記憶部４３ｌを備えている。
　現況地形記憶部４３ｂは，油圧ショベル周囲の現況地形８００の位置情報（現況地形データ）を記憶する。例えば，現況地形データは，グローバル座標系において適宜のタイミングで現況地形取得装置９６によって取得される。
　現況地形更新部４３ａは，取得した現況地形の位置情報でもって，現況地形記憶部４３ｂに記憶されている現況地形の位置情報を適宜のタイミングで更新する。現況地形更新部４３ａによる現況地形の位置情報の取得方法の具体例としては，現況地形取得装置９６によるものの他，基準点位置演算部４３ｄにより演算されるバケット爪先の軌跡情報がある。後者については後に詳述する。
　目標面記憶部４３ｃは，目標面設定装置５１からの情報に基づき演算された目標面７００の位置情報（目標面データ）を記憶する。本実施形態では，図４に示すように，３次元の目標面を作業機１Ａが移動する平面（作業機の動作平面）で切断した断面形状を目標面７００（２次元の目標面）として利用する。なお，図４の例では目標面７００は１つだが，傾斜の異なる複数の目標面が連結している場合もある。複数の目標面が連結している場合には，例えば，作業機１Ａから最も近いものを目標面と設定する方法や，バケット爪先の下方に位置するものを目標面とする方法や，任意に選択したものを目標面とする方法等がある。
　初期地形記憶部４３ｋは，施工対象の現場で全ての作業機械が作業を開始する前の現況地形（本稿では「初期地形」と称することがある）の位置情報を記憶している。すなわち，初期地形の位置情報は，現況地形更新部４３ａによる更新が１度も行われていない現況地形の位置情報のオリジナルデータである。
　設計面記憶部４３ｌは，油圧ショベル１の掘削作業で形成すべき最終目標形状であり，目標面７００を作成する際の基となる設計面の位置情報を記憶している。設計面の位置情報は外部から入力され，記憶部４３ｌ内に記憶される。なお，目標面７００の位置情報は，設計面の位置情報を施工に適した形で抽出，修正したものである。
　作業機械位置演算部４３ｅは，一対のＧＮＳＳアンテナ１４からの情報に基づいてグローバル座標系における油圧ショベル１の位置情報（図３のショベル座標系の原点である車体基準位置Ｐ０の座標）と方位情報を演算し，そのデータを基準点位置演算部４３ｄに出力する。
　基準点位置演算部（バケット位置演算部）４３ｄは，作業機１Ａに任意に設定した基準点Ｐｓ（図７参照）の位置情報を演算する。本実施形態の基準点Ｐｓは図７に示すようにバケット１０の爪先におけるバケット幅方向の中心点とし，その位置はグローバル座標系で定義するものとする。まず，基準点位置演算部４３ｄは，作業機姿勢検出装置５０からの情報に基づき，ショベル座標系（ローカル座標系）におけるフロント作業機１Ａの姿勢と，バケット１０の爪先の位置を演算する。既述のとおり，バケット１０の爪先位置情報（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）（バケット位置データ）は，式（１）及び式（２）により演算できる。また，グローバル座標系における車体基準位置Ｐ０の座標と車体傾斜角度θと，ローカル座標系における爪先位置に基づいて，バケット１０の爪先（基準点Ｐｓ）の座標値をローカル座標からグローバル座標に変換できる。以下，グローバル座標系として例を説明する。ただし，ローカル座標系で統一して以下の処理を行っても構わない。
　第１距離演算部４３ｆは，基準点位置演算部４３ｄで算出された基準点（バケット爪先）Ｐｓの位置情報と目標面記憶部４３ｃに記憶された目標面７００の位置情報に基づいて，基準点Ｐｓから目標面７００に向かって所定の方向に延ばした仮想直線Ｌｖ（図７参照）上における基準点（バケット爪先）Ｐｓと目標面７００の距離である第１距離Ｄ１（図７参照）を演算する。本実施形態における仮想直線Ｌｖの「所定の方向」は図７に示すように鉛直方向とする。すなわち，バケット爪先から鉛直方向に延ばした仮想直線Ｌｖ上におけるバケット爪先と目標面７００の距離が第１距離となる。第１距離Ｄ１は基準点Ｐｓから目標面７００までの距離を示すので「目標面距離」と称されることもある。
　第２距離演算部４３ｇは，基準点位置演算部４３ｄで算出された基準点Ｐｓの位置情報と，目標面記憶部４３ｃに記憶された目標面７００の位置情報と，現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形８００の位置情報に基づいて，仮想直線Ｌｖ上における目標面７００と現況地形８００の距離である第２距離Ｄ２（図７参照）を演算する。なお，第２距離Ｄ２は，仮想直線Ｌｖが現況地形８００と目標面７００に交差する２点間の距離であると換言できる。第２距離Ｄ２は仮想直線Ｌｖ上における現況地形８００の地表面から目標面７００までの距離（すなわち掘削深さ）を示すので「第１掘削深さ」と称されることもある。
　表示制御部３７４ａは，ＭＧ制御部４３から入力される情報及び入力装置５２から入力される信号を基に表示装置５３を制御する。表示制御装置３７４には，作業装置１Ａの画像及びアイコンを含む表示関連データが多数格納されている表示ＲＯＭが備えられており，表示制御装置３７４が，ＭＧ制御部４３からの入力情報に基づいて所定のプログラムを読み出すとともに，表示装置５３における表示制御をする。本実施形態の表示制御部３７４ａは，ＭＧ制御部４３から入力される基準点Ｐｓ（バケット爪先）の位置情報及びフロント作業機１Ａの姿勢情報と，現況地形記憶部４３ｂから入力される現況地形８００の位置情報と，目標面記憶部４３ｃから入力される目標面７００の位置情報と，第１距離演算部４３ｆから入力される第１距離と，第２距離演算部４３ｇから入力される第２距離に基づいて表示装置５３を制御する。これにより図７に示すように表示装置５３ａの表示画面に，目標面７００と作業機１Ａ（バケット１０の爪先）の位置関係が表示されるとともに，当該表示画面に第１距離Ｄ１と第２距離Ｄ２が表示される。
　図７は本実施形態の表示装置５３ａの表示画面の一例である。図７の表示画面には，バケット１０と，バケット１０の近傍の目標面７００及び現況地形８００と，第１距離Ｄ１と，第２距離Ｄ２が表示されている。第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２は距離表示部８０に表示されており，第１距離（目標面距離）Ｄ１は図中で「距離」と表示されており，第２距離（第１掘削深さ）Ｄ２は図中で「掘削深さ」と表示されている。なお，図中には，基準点Ｐｓと，仮想直線Ｌｖと，第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の寸法線が記載されているが，これらは図の説明であり実際の表示画面には表示されない（他の表示画面の図についても同様とする）。表示画面に表示する目標面７００及び現況地形８００の範囲は任意に設定可能である。例えば，基準点Ｐｓの位置（すなわちバケット爪先の位置）を基準にし，基準点Ｐｓから所定の範囲内に存在する目標面７００と現況地形８００を表示する方法がある。
　－動作－
　以上のように構成される実施形態の動作についてフローチャートを用いて説明する。図８は本実施形態に係る制御コントローラ４０によるＭＧのフローチャートである。制御コントローラ４０は所定の制御周期で図８のフローチャートを繰り返し実行する。
　ステップＳ１では，現況地形更新部４３ａが現況地形取得装置９６から最新の現況地形の位置情報を取得し，これを利用して現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形の位置情報を更新する。
　ステップＳ２では，基準点位置演算部４３ｄは，作業機姿勢検出装置５０と作業機位置演算部４３ｅの出力に基づいてグローバル座標系におけるバケット爪先の座標を演算する。
　ステップＳ３では，第１距離演算部４３ｆは，基準点位置演算部４３ｄで算出したバケット爪先の座標と目標面記憶部４３ｃに記憶された目標面７００の位置情報に基づいて，仮想直線Ｌｖ上におけるバケット爪先と目標面７００の距離である第１距離Ｄ１を演算する。
　ステップＳ４では，第２距離演算部４３ｇは，基準点位置演算部４３ｄで算出したバケット爪先の座標と，目標面記憶部４３ｃに記憶された目標面７００の位置情報と，現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形８００の位置情報に基づいて，仮想直線Ｌｖ上における目標面７００と現況地形８００の距離である第２距離Ｄ２を演算する。
　ステップＳ５では，表示制御部３７４ａは，ステップＳ３で演算した第１距離Ｄ１と，ステップＳ４で演算した第２距離Ｄ２を表示装５３ａの画面上の表示部８０に同時に表示する。
　－効果－
　上記のように構成した本実施形態によれば，バケット爪先（基準点）から鉛直方向における現況地形８００と目標面７００の距離である第２距離（第１掘削深さ）が表示装置５３ａに表示されるので，現況地形８００と目標面７００の距離をオペレータが把握可能になる。これによりバケット１０が現況地形８００から離れた位置にあるときにでも，目標面７００が現況地形７００からどの程度下方に存在するかを客観的に把握でき，どの程度のスピードでフロント作業機１Ａを操作すればよいかを把握できる。
　＜第２実施形態＞
　本発明の第２実施形態について説明する。ここでは，第１実施形態と共通する部分については説明を省略し，主に異なる部分について説明する。
　図９は第２実施形態のＭＧ制御部４３の機能ブロック図である。ＭＧ制御部４３は，第３距離演算部４３ｈを備えている。
　第３距離演算部４３ｈは，基準点（バケット爪先）Ｐｓが現況地形８００の下方にある場合，基準点位置演算部４３ｄで算出された基準点Ｐｓの位置情報と，目標面記憶部４３ｃに記憶された目標面７００の位置情報とに基づいて，仮想直線Ｌｖ上における基準点Ｐｓと目標面７００の距離である第３距離Ｄ３（図１１参照）を演算する。なお，第３距離Ｄ３は，仮想直線Ｌｖと目標面７００の交点と基準点Ｐｓとの距離であると換言できる。基準点（バケット爪先）Ｐｓが現況地形８００の下方にある場合，第３距離Ｄ３は仮想直線Ｌｖ上における基準点Ｐｓから目標面７００までの距離（すなわち掘削深さ）を示すので「第２掘削深さ」と称されることもある。ただし，数値としては，第３距離Ｄ３は第１距離Ｄ１と通常一致する。
　本実施形態の動作についてフローチャートを用いて説明する。図１０は本実施形態に係る制御コントローラ４０によるＭＧのフローチャートである。制御コントローラ４０は所定の制御周期で図１０のフローチャートを繰り返し実行する。なお，図８のフローチャートと同じ処理には同じ符号を付して説明を省略することがある。
　まず，ステップＳ４に続くステップＳ１１では，第３距離演算部４３ｈは，基準点位置演算部４３ｄで算出したバケット爪先の座標と目標面記憶部４３ｃに記憶された目標面７００の位置情報に基づいて，仮想直線Ｌｖ上におけるバケット爪先と目標面７００の距離である第３距離Ｄ３を演算する。
　ステップＳ１２では，表示制御部３７４ａは，ステップＳ３で演算した第１距離Ｄ１とステップＳ４で演算した第２距離Ｄ２の大小関係を比較する。第１距離Ｄ１が第２距離Ｄ２より大きい場合には，表示制御部３７４ａは，基準点（バケット爪先）Ｐｓが現況地形８００の上方にあるとみなして，図７のように第１距離Ｄ１と第２距離Ｄ２を表示装置５３ａに同時に表示する（ステップＳ５）。一方，第２距離Ｄ２が第１距離Ｄ１以上の場合には，表示制御部３７４ａは，基準点（バケット爪先）Ｐｓが現況地形８００の下方にあるとみなして，図１１のように第１距離Ｄ１と第３距離Ｄ３を表示装置５３ａの表示部８０に同時に表示する（ステップＳ１３）。すなわち，この場合は，同一の数値が表示部８０に２つ表示されることになる。
　－効果－
　現実では，掘削作業中に現況地形８００の下方にバケット爪先が位置することは無い。しかし，表示装置５３ａの表示画面上では，現況地形更新部４３ａによる現況地形８００の位置情報の更新タイミングと第２距離算出部４３ｇによる第２距離Ｄ２の算出タイミングがずれると，図１１のように現況地形８００の下方にバケット爪先が表示される可能性がある。この場合にも第１実施形態のように第２距離Ｄ２を表示すると，第２距離Ｄ２の数値は実際の掘削深さよりも大きな値となるので，オペレータに違和感を与える虞がある。しかし，本実施形態によれば，このような事態が発生した場合であっても，現況地形８００と目標面７００の距離をオペレータが正確に把握できる。これにより現況地形８００の位置情報の更新タイミングと第２距離Ｄ２の算出タイミングがずれても，目標面７００が現況地形７００（バケット爪先）からどの程度下方に存在するかを客観的に把握できる。
　＜第３実施形態＞
　本発明の第３実施形態について説明する。ここでは，第１，２実施形態と共通する部分については説明を省略し，主に異なる部分について説明する。
　図１２は第３実施形態のＭＧ制御部４３の機能ブロック図である。ＭＧ制御部４３は，第４距離演算部４３ｉを備えている。
　第４距離演算部４３ｉは，目標面記憶部４３ｃに記憶された目標面７００の位置情報と，現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形８００の位置情報に基づいて，現況地形８００上の複数の点から目標面７００に向かって第１実施形態と同じ鉛直方向に延ばした複数の仮想直線Ｌｓ上における目標面７００と現況地形８００の複数の距離である第４距離Ｄ４を演算する。すなわち，第４距離Ｄ４は現況地形８００上に設定した複数の点と同数の距離の集合であり，その集合に含まれる各距離は，現況地形８００上の任意の点から目標面７００までの鉛直方向（所定の方向）における距離を示す。第４距離Ｄ４は，作業機械の周辺における，仮想直線Ｌｖの傾きと同方向での現況地形８００と目標面７００の距離（すなわち掘削深さ）の集合を示すので「周辺掘削深さ」と称されることもある。
　本実施形態の入力装置５２は，制御コントローラ４０内の表示制御部３７４ａに対して，第１及び第２実施形態の図７，１１の表示の代わりに周辺掘削深さ（第４距離）の表示を指示する信号（「第４距離表示信号」と称することがある）を出力可能に構成されている。本実施形態の表示制御部３７４ａは，第４距離表示信号が入力装置５２から入力されていない場合には，第２実施形態のフロー，すなわち図１０に従って表示装置５３ａの表示画面を制御する。
　本実施形態の動作についてフローチャートを用いて説明する。図１３は本実施形態に係る制御コントローラ４０によるＭＧのフローチャートである。制御コントローラ４０は所定の制御周期で図１３のフローチャートを繰り返し実行する。なお，図８，１０のフローチャートと同じ処理には同じ符号を付して説明を省略することがある。
　ステップＳ２１では，表示制御部３７４ａは，第４距離表示信号が入力装置５２から入力されているか否かの判定を行う。ここで第４距離表示信号が入力されていないと判定された場合には，図１０のフローをステップＳ１から開始し，ステップＳ５またはステップＳ１３までの処理を実行する。すなわち，この場合には第２実施形態と同じ表示処理が実行される。一方，ステップＳ２１で第４距離表示信号が入力されていると判定された場合にはステップＳ２２に進む。
　ステップＳ２２では，現況地形更新部４３ａが現況地形取得装置９６から最新の現況地形の位置情報を取得し，これを利用して現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形の位置情報を更新する。
　ステップＳ２３では，第４距離演算部４３ｉは，現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形８００の位置情報と，目標面記憶部４３ｃに記憶された目標面７００の位置情報を取得する。
　ステップＳ２４では，第４距離演算部４３ｉは，作業機械位置演算部４３ｅで演算されたグローバル座標系における油圧ショベル１の位置情報と方位情報を取得する。
　ステップＳ２５では，第４距離演算部４３ｉは，ステップＳ２４で取得した油圧ショベルの位置情報を基準として所定の範囲に含まれる現況地形８００上の複数の点についての掘削深さを算出することにより第４距離Ｄ４を演算する。第４距離Ｄ４を演算する範囲は限定しても良い。演算範囲を限定する場合，その範囲は，例えば，油圧ショベル１の位置を含む所定の閉領域で定義できる。当該所定の閉領域は，例えば，油圧ショベル１の位置を中心とした所定の半径を有する円で定義できる。また，当該所定の閉領域に含まれるどの点について掘削深さを演算するかについては任意に設定できる。例えば，現況地形８００上に四角メッシュを定義し，各メッシュの中心点の掘削深さを演算するように設定できる。
　図１４は第４距離Ｄ４を表示装置５３ａに表示する際の表示画面の一例である。この図の例では現況地形８００を四角メッシュで分割しており，各四角メッシュの中心点の掘削深さを第４距離演算部４３ｉで演算し，その演算値の一の位を四捨五入した数値を平面図上に表示している。図１４の各四角メッシュ内の数値の単位は図７，１１と同様にセンチメートルである。ただし，第４距離Ｄ４の表示に際する四捨五入は必須では無い。また，図１４の例では，掘削深さを視覚的に理解することを容易にする観点から，掘削深さの数値に応じて各メッシュの背景パターンを変更している。ただし，深さの数値に応じた背景パターンの変更を行わなくても良い。
　－効果－
　上記のように構成した本実施形態によれば，オペレータは油圧ショベル１の周囲の掘削深さを容易に把握できる。これにより油圧ショベル１の周辺において目標面７００が現況地形７００からどの程度下方に存在するかを客観的に把握でき，どの程度のスピードでフロント作業機１Ａを操作すればよいかを把握できる。
　－変形例－
　図１５は第４距離Ｄ４を表示装置５３ａに表示する際の表示画面の一例である。この図の例では，現況地形８００上の各点で掘削深さを第４距離演算部４３ｉで演算し，その演算値を現況地形８００上にプロットし，同じ掘削深さの点を線（等深さ線）で結ぶことで第４距離Ｄ４を表示している。図中の線の間に挿入されている数値は掘削深さを示し，数値の単位はセンチメートルである。このように第４距離Ｄ４を表示しても図１４と同様の効果を得ることができる。
　＜第４実施形態＞
　本発明の第４実施形態について説明する。ここでは，第１，第２，第３実施形態と共通する部分については説明を省略し，主に異なる部分について説明する。
　図１６は第４実施形態のＭＧ制御部４３の機能ブロック図である。ＭＧ制御部４３は，第５距離演算部４３ｊを備えている。
　第５距離演算部４３ｊは，基準点位置演算部４３ｄで算出された基準点（バケット爪先）Ｐｓが現況地形８００の上方にある場合，基準点位置演算部４３ｄで算出された基準点Ｐｓの位置情報と，目標面記憶部４３ｃに記憶された目標面７００の位置情報と，現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形８００の位置情報に基づいて，仮想直線Ｌｖ上における基準点（バケット爪先）Ｐｓと現況地形８００の距離である第５距離Ｄ５を演算する。すなわち，バケット爪先から鉛直方向に延ばした仮想直線Ｌｖ上におけるバケット爪先と現況地形８００の距離が第５距離となる。第５距離Ｄ５は基準点Ｐｓから現況地形８００までの距離を示すので「現況地形距離」と称されることもある。数値としては第５距離Ｄ５は第１距離Ｄ１から第２距離Ｄ２を減じた値であるため，第１距離Ｄ１から第２距離Ｄ２を減じた値を第５距離Ｄ５として算出しても良い。
　本実施形態の入力装置５２は，制御コントローラ４０内の表示制御部３７４ａに対して，第１及び第２実施形態の図７，１１の表示に加えて第５距離Ｄ５の表示を指示する信号（「第５距離表示信号」と称することがある）を出力可能に構成されている。本実施形態の表示制御部３７４ａは，第５距離表示信号が入力装置５２から入力されていない場合には，第３実施形態のフロー，すなわち図１３に従って表示装置５３ａの表示画面を制御する。
　本実施形態の動作についてフローチャートを用いて説明する。図１７は本実施形態に係る制御コントローラ４０によるＭＧのフローチャートである。制御コントローラ４０は所定の制御周期で図１７のフローチャートを繰り返し実行する。なお，図８，１０，１３のフローチャートと同じ処理には同じ符号を付して説明を省略することがある。
　ステップＳ３１では，表示制御部３７４ａは，第５距離表示信号が入力装置５２から入力されているか否かの判定を行う。ここで第５距離表示信号が入力されていないと判定された場合には，図１３のフローをステップＳ２１から開始し，ステップＳ５（図１０）またはステップＳ１３（図１０）またはステップＳ２５（図１３）までの処理を実行する。すなわち，この場合には第３実施形態と同じ表示処理が実行される。一方，ステップＳ３１で第５距離表示信号が入力されていると判定された場合にはステップＳ１に進む。なお，ステップＳ１－Ｓ１１の説明は省略する。
　ステップＳ３２では，第５距離演算部４３ｊは，基準点位置演算部４３ｄで算出したバケット爪先の座標と現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形８００の位置情報に基づいて，仮想直線Ｌｖ上におけるバケット爪先と現況地形８００の距離である第５距離Ｄ５を演算する。
　ステップＳ１２では，表示制御部３７４ａは，ステップＳ３で演算した第１距離Ｄ１とステップＳ４で演算した第２距離Ｄ２の大小関係を比較する。第１距離Ｄ１が第２距離Ｄ２より大きい場合には，表示制御部３７４ａは，基準点（バケット爪先）Ｐｓが現況地形８００の上方にあるとみなして，図１８のように第１距離Ｄ１と第２距離Ｄ２と第５距離Ｄ５を表示装置５３ａに同時に表示する（ステップＳ３３）。一方，第２距離Ｄ２が第１距離Ｄ１以上の場合には，表示制御部３７４ａは，基準点（バケット爪先）Ｐｓが現況地形８００の下方にあるとみなして，図１１のように第１距離Ｄ１と第３距離Ｄ３を表示装置５３ａの表示部８０に表示する（ステップＳ１３）。
　－効果－
　上記のように構成した本実施形態によれば，鉛直方向におけるバケット爪先（基準点）から現況地形８００までの距離である第５距離（現況地形距離）が表示装置５３ａに表示されるので，バケット爪先と現況地形８００の距離をオペレータが把握可能になる。これにより，現況地形８００がバケット爪先からどの程度下方に存在するかを客観的に把握でき，どの程度のスピードでフロント作業機１Ａを操作すればよいかを把握できる。
　－変形例－
　なお，上記の例では，ステップＳ３３に進んだ場合，第１距離Ｄ１，第２距離Ｄ２，第５距離Ｄ５の全てを表示することとしたが，第２距離Ｄ２は非表示としても良い。また，第２距離Ｄ２を非表示とするか否かは入力装置５２で選択可能な構成としても良い。
　＜その他＞
　－基準点－
　上記の各実施形態では，第１，２，３，５距離を算出する際の作業機械側の基準点（基準点位置演算部４３ｄの基準点）Ｐｓをバケット１０の爪先（作業機１Ａの先端）に設定したが，基準点Ｐｓは作業機１Ａに任意に設定することができる。また，基準点は常時同じ点に設定する必要はなく，例えば作業機１Ａの姿勢に応じて基準点Ｐｓが移動するような構成も可能である。例えば，バケット１０の底面やバケットリンク１３の最外部も選択可能であり，目標面７００から最も距離の近いバケット１０上の点を適宜制御点とする構成を採用しても良い。
　－仮想直線の方向（傾き）－
　また，上記の各実施形態では，基準点（バケット爪先）Ｐｓから鉛直方向に延ばした直線を仮想直線Ｌｖと定義したが，基準点Ｐｓから直線を延ばす方向は任意に設定が可能であり，鉛直方向以外に延ばした直線を仮想直線としても良い。例えば，図１９の例では，基準点（バケット爪先）Ｐｓを通過し目標面７００と直交する直線を仮想直線Ｌｖ’としている。このように各距離Ｄ１－Ｄ５を設定しても本発明はその効果を発揮することができる。
　－基準点の軌跡による現況地形の位置情報の更新－
　また，上記の各実施形態では，現況地形８００の位置情報の更新に際して，現況地形取得装置９６の出力から最新の情報を取得していたが，基準点位置演算部４３ｄで演算されるバケット爪先の位置情報を利用して現況地形８００の位置情報を更新しても良い。この場合，現況地形更新部４３ａにおいて，現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形８００の位置情報と基準点位置演算部４３ｄで演算されるバケット爪先の位置情報を入力する。そして，現況地形更新部４３ａは，バケット爪先の位置と現況地形の上下関係を比較する。基準点位置演算部４３ｄで演算されたバケット爪先の位置が現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形の位置よりも下方にあると判定された場合，基準点位置演算部４３ｄで演算されたバケット爪先の位置情報によって現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形の位置情報を更新する。一方，基準点位置演算部４３ｄで演算されたバケット爪先の位置が現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形の位置よりも上方にあると判定された場合には，現況地形記憶部４３ｂに記憶された現況地形の位置情報の更新は行わない。すなわち，ここでは，現況地形８００を掘削した際のバケット爪先の軌跡を掘削後の現況地形８００としてみなして現況地形データを更新している。
　図２０Ａにバケット爪先の位置情報に基づく現況地形更新部４３ａによる現況地形の更新を表す模式図を示す。ある水平方向座標ｘ’におけるバケット高さ方向の座標ｚ１と現況地形の高さ方向の座標ｚ０を比較して，ｚ１がｚ０よりも下方向にあった場合はｚ１を新たな現況地形データとして更新する。図２０Ｂは図２０Ａに基づく現況地形更新部４３ａによる現況地形の更新後の表示装置５３ａの表示画面の一例である。
　このようにバケット爪先位置情報を現況地形の更新に利用することにより，掘削毎に現況地形取得装置９６が現況地形データを取得する必要がなくなり，現況地形データの取得に要する時間を短縮することが可能である。また，一旦現況地形データを取得しておけば，以後は現況地形更新部４３ａの更新機能で逐次現況地形データが更新されるので，現況地形取得装置９６を油圧ショベル１に搭載することを省略することも可能となる。
　－初期地形の表示－
　ところで図２０Ｂの例では，表示制御部３７４ａは，初期地形記憶部４３ｋから初期地形８５０の位置情報を読み出して更新後の現況地形８００の位置情報とともに表示している。このように初期地形８５０と現況地形８００を同時に表示すると，作業開始当初からの作業の進捗を容易に把握できる。なお，初期地形８５０と現況地形８００の同時表示は上記の各実施形態で適用可能であることはいうまでもない。
　－補足－
　上記の制御コントローラ４０に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は，それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また，上記の制御コントローラ４０に係る構成は，演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで当該制御コントローラ４０の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は，例えば，半導体メモリ（フラッシュメモリ，ＳＳＤ等），磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク，光ディスク等）等に記憶することができる。
　なお，本発明は，上記の実施の形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば，本発明は，上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず，その構成の一部を削除したものも含まれる。
　１Ａ…フロント作業機，８…ブーム，９…アーム，１０…バケット，１４…ＧＮＳＳアンテナ，３０…ブーム角度センサ，３１…アーム角度センサ，３２…バケット角度センサ，４０…制御コントローラ（制御装置），４３…ＭＧ制御部，４３ａ…現況地形更新部，４３ｂ…現況地形記憶部（記憶部），４３ｃ…目標面記憶部（記憶部），４３ｄ…基準点位置演算部，４３ｅ…作業機械位置演算部，４３ｆ…第１距離演算部，４３ｇ…第２距離演算部，４３ｈ…第３距離演算部，４３ｉ…第４距離演算部，４３ｊ…第５距離演算部，４３ｋ…初期地形記憶部（記憶部），４３ｌ…設計面記憶部（記憶部），４３ｍ…記憶部，５０…作業装置姿勢検出装置，５１…目標面設定装置，５２…入力装置，５３ａ…表示装置，９６…現況地形取得装置，３７４ａ…表示制御部

Claims (7)

  1. 　作業機と，
    　任意に設定された目標面の位置情報が記憶された記憶部，及び，前記作業機に任意に設定された基準点の位置情報を演算する基準点位置演算部を有する制御装置と，
    　前記目標面の位置情報と前記基準点の位置情報とに基づいて前記目標面と前記作業機との位置関係が表示される表示装置とを備える作業機械において，
    　前記記憶部には，現況地形の位置情報が記憶されており，
    　前記制御装置は，さらに，
    　　前記基準点の位置情報と前記目標面の位置情報とに基づいて，前記基準点から前記目標面に向かって所定の方向に延ばした仮想直線上における前記基準点と前記目標面との距離である第１距離を演算する第１距離演算部と，
    　　前記基準点の位置情報と前記目標面の位置情報と前記現況地形の位置情報とに基づいて，前記仮想直線上における前記目標面と前記現況地形との距離である第２距離を演算する第２距離演算部とを有し，
    　前記表示装置には，前記第１距離と前記第２距離とが表示されること
    　を特徴とする作業機械。
  2. 　請求項１の作業機械において，
    　前記制御装置は，さらに，前記基準点が前記現況地形の下方にある場合，前記基準点の位置情報と前記目標面との位置情報に基づいて，前記仮想直線上における前記基準点と前記目標面との距離である第３距離を演算する第３距離演算部とを有し，
    　前記表示装置には，前記基準点が前記現況地形の上方にある場合，前記第１距離と前記第２距離とが表示され，前記基準点が前記現況地形の下方にある場合，前記第１距離と前記第３距離とが表示されること
    　を特徴とする作業機械。
  3. 　請求項１の作業機械において，
    　前記制御装置は，前記目標面の位置情報と前記現況地形の位置情報とに基づいて，前記現況地形上の複数の点から前記目標面に向かって前記所定の方向に延ばした複数の仮想直線上における前記目標面と前記現況地形との複数の距離である第４距離を演算する第４距離演算部をさらに有し，
    　前記表示装置には，前記第４距離が表示されること
    　を特徴とする作業機械。
  4. 　請求項１の作業機械において，
    　前記制御装置は，前記基準点位置演算部で演算された前記基準点の位置情報と前記現況地形の位置情報との上下関係を比較し，前記基準点の位置情報が前記現況地形の位置情報よりも下方にある場合，前記基準点位置演算部で演算された前記基準点の位置情報で前記記憶部に記憶された前記現況地形の位置情報を更新する現況地形更新部をさらに備えること
    　を特徴とする作業機械。
  5. 　請求項１の作業機械において，
    　前記記憶部には，初期地形の位置情報がさらに記憶されており，
    　前記表示装置には，前記現況地形と前記初期地形とが表示されること
    　を特徴とする作業機械。
  6. 　請求項１の作業機械において，
    　前記記憶部には，設計面の位置情報が記憶されており，
    　前記目標面の位置情報は，前記設計面の位置情報を基に作成されていること
    　を特徴とする作業機械。
  7. 　請求項１の作業機械において，
    　前記制御装置は，前記基準点が前記現況地形の上方にある場合，前記基準点の位置情報と前記目標面の位置情報と前記現況地形の位置情報とに基づいて，前記仮想直線上における前記基準点と前記現況地形との距離である第５距離を演算する第５距離演算部とを有し，
    　前記表示装置には，前記基準点が前記現況地形の上方にある場合，前記第１距離と前記第５距離とが表示されること
    　を特徴とする作業機械。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200370282A1 (en) * 2016-01-29 2020-11-26 Sumitomo(S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel and autonomous aerial vehicle flying around shovel
JP2021189127A (ja) * 2020-06-04 2021-12-13 株式会社クボタ 作業機の掘削支援システム、及び作業機の掘削支援方法
WO2024070453A1 (ja) * 2022-09-26 2024-04-04 株式会社小松製作所 作業機械の測定システム、作業機械、及び作業機械の測定方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2012202213B2 (en) * 2011-04-14 2014-11-27 Joy Global Surface Mining Inc Swing automation for rope shovel
JP7188940B2 (ja) * 2018-08-31 2022-12-13 株式会社小松製作所 制御装置、積込機械、および制御方法
US11846091B2 (en) * 2020-01-28 2023-12-19 Topcon Positioning Systems, Inc. System and method for controlling an implement on a work machine using machine vision
US11595618B2 (en) * 2020-04-07 2023-02-28 Caterpillar Inc. Enhanced visibility system for work machines
JP7349956B2 (ja) * 2020-04-14 2023-09-25 株式会社小松製作所 施工方法及び施工システム
DE102021106745A1 (de) * 2021-03-19 2022-09-22 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Hebezeug mit einer Vorrichtung zum Unterstützen oder vollautomatischen Durchführen eines Aufricht- und/oder Ablegevorgangs eines Auslegersystems sowie entsprechendes Verfahren

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006200185A (ja) 2005-01-19 2006-08-03 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械の出来形情報処理装置
US20140180444A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Caterpillar Inc. System and Method for Modifying a Path for a Machine
WO2016111148A1 (ja) * 2015-12-18 2016-07-14 株式会社小松製作所 施工情報表示装置および施工情報の表示方法
JP2017186875A (ja) * 2016-12-28 2017-10-12 株式会社小松製作所 作業車両の制御システム、制御方法、及び作業車両
JP2017210729A (ja) * 2016-05-23 2017-11-30 住友建機株式会社 ショベル

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004027164A1 (ja) * 2002-09-17 2004-04-01 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. 建設機械の掘削作業教示装置
JP3987777B2 (ja) * 2002-09-17 2007-10-10 日立建機株式会社 建設機械の掘削作業教示装置
KR101144727B1 (ko) 2009-05-12 2012-05-24 인하대학교 산학협력단 스테레오 비전 기술을 이용한 굴삭작업 지원 시스템
KR20110110648A (ko) * 2010-04-01 2011-10-07 한양대학교 산학협력단 토공 작업을 위한 그래픽 사용자 인터페이스 제공 장치 및 방법
JP5054833B2 (ja) * 2011-02-22 2012-10-24 株式会社小松製作所 油圧ショベルの表示システム及びその制御方法
JP5941663B2 (ja) 2011-11-30 2016-06-29 住友建機株式会社 建設機械用モニタシステム
JP5597222B2 (ja) * 2012-04-11 2014-10-01 株式会社小松製作所 油圧ショベルの掘削制御システム
CN103422531A (zh) * 2012-05-17 2013-12-04 张春宇 一种挖掘机挖土深度计算装置
US9043098B2 (en) 2012-10-05 2015-05-26 Komatsu Ltd. Display system of excavating machine and excavating machine
JP5426742B1 (ja) * 2012-10-05 2014-02-26 株式会社小松製作所 掘削機械の表示システム及び掘削機械
JP5285805B1 (ja) * 2012-10-26 2013-09-11 株式会社小松製作所 ブレード制御装置、作業機械及びブレード制御方法
JP5789279B2 (ja) * 2013-04-10 2015-10-07 株式会社小松製作所 掘削機械の施工管理装置、油圧ショベルの施工管理装置、掘削機械及び施工管理システム
JP5856685B1 (ja) * 2014-06-02 2016-02-10 株式会社小松製作所 建設機械の制御システム、建設機械、及び建設機械の制御方法
US9856628B2 (en) * 2014-06-02 2018-01-02 Komatsu Ltd. Control system for construction machine, construction machine, and method for controlling construction machine
US20170121930A1 (en) * 2014-06-02 2017-05-04 Komatsu Ltd. Construction machine control system, construction machine, and method of controlling construction machine
US9605412B2 (en) * 2014-06-04 2017-03-28 Komatsu Ltd. Construction machine control system, construction machine, and construction machine control method
US9903096B2 (en) * 2014-10-30 2018-02-27 Komatsu Ltd. Blade control apparatus, work vehicle, and method of controlling a blade
EP3276089B1 (en) * 2015-03-27 2024-03-13 Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel
JP6316770B2 (ja) * 2015-04-15 2018-04-25 日立建機株式会社 建設機械
JP6506205B2 (ja) * 2016-03-31 2019-04-24 日立建機株式会社 建設機械
JP6794193B2 (ja) * 2016-09-02 2020-12-02 株式会社小松製作所 作業機械の画像表示システム
US10774505B2 (en) * 2017-01-13 2020-09-15 Komatsu Ltd. Work machine control system, work machine, and work machine control method
JP6872945B2 (ja) * 2017-03-27 2021-05-19 日立建機株式会社 建設機械

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006200185A (ja) 2005-01-19 2006-08-03 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械の出来形情報処理装置
US20140180444A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Caterpillar Inc. System and Method for Modifying a Path for a Machine
WO2016111148A1 (ja) * 2015-12-18 2016-07-14 株式会社小松製作所 施工情報表示装置および施工情報の表示方法
JP2017210729A (ja) * 2016-05-23 2017-11-30 住友建機株式会社 ショベル
JP2017186875A (ja) * 2016-12-28 2017-10-12 株式会社小松製作所 作業車両の制御システム、制御方法、及び作業車両

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3767038A4

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200370282A1 (en) * 2016-01-29 2020-11-26 Sumitomo(S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel and autonomous aerial vehicle flying around shovel
US11492783B2 (en) * 2016-01-29 2022-11-08 Sumitomo(S.H.I) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel and autonomous aerial vehicle flying around shovel
JP2021189127A (ja) * 2020-06-04 2021-12-13 株式会社クボタ 作業機の掘削支援システム、及び作業機の掘削支援方法
JP7408491B2 (ja) 2020-06-04 2024-01-05 株式会社クボタ 作業機の掘削支援システム、及び作業機の掘削支援方法
WO2024070453A1 (ja) * 2022-09-26 2024-04-04 株式会社小松製作所 作業機械の測定システム、作業機械、及び作業機械の測定方法

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