知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6827123
(24)【登録日】2021年1月20日
(45)【発行日】2021年2月10日
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 9/20 20060101AFI20210128BHJP
E02F 9/26 20060101ALI20210128BHJP
【ＦＩ】
E02F9/20 Q
E02F9/26 B
【請求項の数】7
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2019-546426(P2019-546426)
(86)(22)【出願日】2018年3月12日
(86)【国際出願番号】JP2018009368
(87)【国際公開番号】WO2019175917
(87)【国際公開日】20190919
【審査請求日】2019年8月26日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】枝村 学
(72)【発明者】
【氏名】泉 枝穂
(72)【発明者】
【氏名】坂本 博史
【審査官】
松本 泰典
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１３−１１３０４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１６／１１１１４８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１４／０１８０４４４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２０１７−２１０７２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−２００１８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１７−１８６８７５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｅ０２Ｆ ９／２０
Ｅ０２Ｆ ９／２６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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，
現況地形の位置情報を取得する現況地形取得装置を備え，
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取得装置で取得された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。
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，
現況地形の位置情報を取得する現況地形取得装置を備え，
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取得装置で取得された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。
【請求項2】
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，
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。
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，
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。
【請求項3】
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，
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距離演算部とを有し，
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。
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，
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距離演算部とを有し，
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。
【請求項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。
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。
【請求項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。
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。
【請求項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。
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。
【請求項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。
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は作業機械に関する。【背景技術】
【0002】
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。【0003】
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。【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００６−２００１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで，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。【0006】
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。【0007】
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。【0008】
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。【課題を解決するための手段】
【0009】
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，現況地形の位置情報を取得する現況地形取得装置を備え，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取得装置で取得された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。【発明の効果】
【0010】
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。【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態に係る油圧ショベルの構成図。
【図2】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4】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。
【図5】油圧ショベルの制御コントローラ４０の機能ブロック図。
【図6】第１実施形態のＭＧ制御部４３の機能ブロック図。
【図7】第１実施形態の表示装置５３ａの表示画面の一例。
【図8】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。
【図9】第２実施形態のＭＧ制御部４３の機能ブロック図。
【図10】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。
【図11】第２実施形態の表示装置５３ａの表示画面の一例。
【図12】第３実施形態のＭＧ制御部４３の機能ブロック図。
【図13】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。
【図14】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。
【図15】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。
【図16】第４実施形態のＭＧ制御部４３の機能ブロック図。
【図17】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。
【図18】第４実施形態の表示装置５３ａの表示画面の一例。
【図19】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。
【図20A】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。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。【0013】
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。【0014】
＜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。
【0015】
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。【0016】
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。【0017】
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。【0018】
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。【0019】
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。【0020】
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。【0021】
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。【0022】
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。【0023】
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。【0024】
Ｘｂｋ＝Ｌ１ｃｏｓ（α）＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ３ｃｏｓ（α＋β＋γ）…式（１）【0025】
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。
【0026】
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。【0027】
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。【0028】
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。【0029】
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。【0030】
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。【0031】
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。【0032】
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。【0033】
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。【0034】
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。【0035】
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。【0036】
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。【0037】
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。【0038】
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。【0039】
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。【0040】
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。【0041】
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。【0042】
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。【0043】
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。【0044】
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。【0045】
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。【0046】
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。【0047】
−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。
【0048】
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。【0049】
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。【0050】
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。【0051】
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。【0052】
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。【0053】
−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。
【0054】
＜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。
【0055】
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。【0056】
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。【0057】
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。【0058】
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。【0059】
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。【0060】
−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。
【0061】
＜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。
【0062】
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。【0063】
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。【0064】
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。【0065】
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。【0066】
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。【0067】
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。【0068】
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。【0069】
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。【0070】
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。【0071】
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。【0072】
−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。
【0073】
−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。
【0074】
＜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。
【0075】
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。【0076】
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。【0077】
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。【0078】
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。【0079】
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。【0080】
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。【0081】
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）。【0082】
−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。
【0083】
−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。
【0084】
＜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。
【0085】
−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。
【0086】
−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。
【0087】
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。【0088】
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。【0089】
−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。
【0090】
−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。
【0091】
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。【符号の説明】
【0092】
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