特許 7423391 表示システム、プログラムおよび表示システムの制御方法

(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】

(24)【登録日】2024-01-19

(45)【発行日】2024-01-31

(54)【発明の名称】表示システム、プログラムおよび表示システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/26 20060101AFI20240122BHJP

【ＦＩ】

E02F9/26 B

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2020067663

(22)【出願日】2020-04-03

(65)【公開番号】P2021161842

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-03-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竃門 光彦

(72)【発明者】

【氏名】蔭山 明宏

(72)【発明者】

【氏名】久 隼人

(72)【発明者】

【氏名】小原 暢

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１５７６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１２４５４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０３１５０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／０３０２６６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示部と、
掘削具の一部の傾斜を示す第１図形と目標地形の傾斜を示す第２図形との相対関係を表す第３図形を前記表示部に表示するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記第１図形が示す傾斜に沿う第１直線と、前記第２図形が示す傾斜に沿う第２直線とを、前記表示部における固定された点座標を通過するように設定する、表示システム。

【請求項2】

前記第３図形は、前記第１図形と前記第２図形とを繋ぐ図形である、請求項１に記載の表示システム。

【請求項3】

前記コントローラは、バケットの底面の傾斜を示す図形を前記第１図形とする、請求項１または請求項２に記載の表示システム。

【請求項4】

前記コントローラは、バケットの刃先の傾斜を示す図形を前記第１図形とする、請求項１または請求項２に記載の表示システム。

【請求項5】

表示部と、
掘削具の一部の傾斜を示す第１図形と目標地形の傾斜を示す第２図形との相対関係を表す第３図形を前記表示部に表示するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、所定箇所を中心とした円に沿って前記第３図形を前記表示部に表示する、表示システム。

【請求項6】

前記第３図形は、前記第１図形と前記第２図形とを繋ぐ図形である、請求項５に記載の表示システム。

【請求項7】

前記コントローラは、バケットの底面の傾斜を示す図形を前記第１図形とする、請求項５または請求項６に記載の表示システム。

【請求項8】

前記コントローラは、バケットの刃先の傾斜を示す図形を前記第１図形とする、請求項５または請求項６に記載の表示システム。

【請求項9】

前記コントローラは、前記掘削具の画像を表示し、かつ前記所定箇所として前記掘削具の画像における所定部を中心とした円に沿って前記第３図形を前記表示部に表示する、請求項５に記載の表示システム。

【請求項10】

前記コントローラは、前記掘削具の画像の周囲を囲むように前記円を表示する、請求項９に記載の表示システム。

【請求項11】

前記コントローラは、前記掘削具を有する作業機械の画像を表示し、かつ前記所定箇所として前記作業機械の画像における所定部を中心とした円に沿って前記第３図形を前記表示部に表示する、請求項５に記載の表示システム。

【請求項12】

前記コントローラは、前記作業機械の画像における前記所定部として前記作業機械の機械本体の画像を中心とした円に沿って前記第３図形を前記表示部に表示する、請求項１１に記載の表示システム。

【請求項13】

前記コントローラは、前記機械本体の画像の周囲を囲むように前記円を表示する、請求項１２に記載の表示システム。

【請求項14】

前記コントローラは、前記円の中心として、前記掘削具の画像の所定部と作業機械の画像の所定部とを含む複数の候補から選択可能である、請求項５に記載の表示システム。

【請求項15】

表示部と、
バケットの側面視において前記バケットの底面から延長された直線である第１図形と目標地形の傾斜を示す第２図形とを表示するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記第１図形が示す傾斜に沿う第１直線と、前記第２図形が示す傾斜に沿う第２直線とを、前記表示部における固定された点座標を通過するように設定する、表示システム。

【請求項16】

掘削具の一部の傾斜を示す第１図形を生成するステップと、
目標地形の傾斜を示す第２図形を生成するステップと、
前記第１図形と前記第２図形との相対関係を表す第３図形を生成するステップと、
前記第３図形を表示部に表示するステップとを、コントローラのプロセッサに実行させ、
前記コントローラは、前記第１図形が示す傾斜に沿う第１直線と、前記第２図形が示す傾斜に沿う第２直線とを、前記表示部における固定された点座標を通過するように設定する、プログラム。

【請求項17】

掘削具の一部の傾斜を示す第１図形を生成するステップと、
目標地形の傾斜を示す第２図形を生成するステップと、
前記第１図形と前記第２図形との相対関係を表す第３図形を生成するステップと、
前記第３図形を表示部に表示するステップと、
を備え、
前記第１図形が示す傾斜に沿う第１直線と、前記第２図形が示す傾斜に沿う第２直線とを、前記表示部における固定された点座標を通過するように設定する、表示システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、表示システム、プログラムおよび表示システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベルにおいては、オペレータが操作レバーを操作することにより、バケットを含む作業機が駆動される。このときオペレータが作業機の動きと現況地形とを目視だけで確認しながら目標施工地形となるように掘削を行うことは困難である。そこでオペレータの操作を支援する技術が必要となる。

【0003】

たとえば国際公開第２０１５／０３０２６６号（特許文献１）には、オペレータに対して施工状態に関する情報を提供する作業機械の表示システムが開示されている。この表示システムにおいては、バケットの側面図が目標施工地形の画像とともに表示部に表示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１５／０３０２６６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

作業機械を用いて掘削操作を行うオペレータを支援するために、目標地形と掘削具との位置関係を視覚的により理解しやすく提供することが望まれている。

【0006】

本開示の目的は、目標地形と掘削具との位置関係を視覚的により理解しやすく提供できる表示システム、プログラムおよび表示システムの制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一の表示システムは、表示部と、コントローラとを備える。コントローラは、掘削具の一部の傾斜を示す第１図形と目標地形の傾斜を示す第２図形との相対関係を表す第３図形を表示部に表示する。

【0008】

本開示の他の表示システムは、表示部と、コントローラとを備える。コントローラは、バケットの側面視においてバケットの底面から延長された直線である第１図形と目標地形の傾斜を示す第２図形と表示する。

【0009】

本開示のプログラムは、掘削具の一部の傾斜を示す第１図形を生成するステップと、目標地形の傾斜を示す第２図形を生成するステップと、第１図形と第２図形との相対関係を表す第３図形を生成するステップと、第３図形を表示部に表示するステップとを、コントローラのプロセッサに実行させる。

【0010】

本開示の表示システムの制御方法は、以下のステップを備える。

【0011】

掘削具の一部の傾斜を示す第１図形が生成される。目標地形の傾斜を示す第２図形が生成される。第１図形と第２図形との相対関係を表す第３図形が生成される。第３図形が表示部に表示される。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、目標地形と掘削具との位置関係を視覚的により理解しやすく提供できる表示システム、プログラムおよび表示システムの制御方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態における作業機械の例として油圧ショベルの構成を示す斜視図である。

【図2】油圧ショベルの側面図である。

【図3】油圧ショベルの背面図である。

【図4】一実施形態における表示システムが有する制御系を示すブロック図である。

【図5】目標施工地形と目標地形を説明するための図である。

【図6】表示部に表示される支援画面の第１例として、油圧ショベルの側面視においてバケットを中心として支援画像が表示された画像を示す図である。

【図7】表示部に表示される支援画面の第２例として、油圧ショベルを操作するオペレータからバケットと目標地形とを見た視点における画像を示す図である。

【図8】表示部に表示される支援画面の第３例として、油圧ショベルの側面視において車体を中心として支援画像が表示された画像を示す図である。

【図9】支援画像を生成する方法をステップ順に示す図（Ａ）～（Ｅ）である。

【図10】図９のステップに続いて、油圧ショベルの側面視における支援画像を生成する方法をステップ順に示す図（Ａ）～（Ｅ）である。

【図11】図９のステップに続いて、油圧ショベルを操作するオペレータからバケットと目標地形とを見た視点における支援画像を生成する方法をステップ順に示す図（Ａ）～（Ｅ）である。

【図12】一実施形態における表示システムの制御方法を示すフロー図である。

【図13】表示部に表示される支援画面の変形例として、油圧ショベルの側面視においてバケット底面の延長線を示す支援画像が表示された画像を示す図である。

【図14】チルトバケットを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を繰り返さない。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、各実施形態と各変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。

【0015】

＜作業機械の全体構成＞
本開示の思想を適用可能な作業機械の一例として油圧ショベルの構成について図１を用いて説明する。なお本開示は以下の油圧ショベル以外の掘削具を有する作業機械にも適用可能である。

【0016】

以下の説明において前後方向とは、図１における運転室４内の運転席４Ｓに着座したオペレータの前後方向である。運転席４Ｓに着座したオペレータに正対する方向が前方向であり、運転席４Ｓに着座したオペレータの背後方向が後方向である。左右方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータの左右方向である。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対したときの右側、左側がそれぞれ右方向、左方向である。上下方向とは、前後方向および左右方向によって定められる平面に直交する方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。

【0017】

図１は、一実施形態における作業機械の例として油圧ショベルの構成を示す斜視図である。図２および図３のそれぞれは、油圧ショベルの側面図および背面図である。

【0018】

図１に示されるように、本実施形態における作業機械としての油圧ショベル１００は、機械本体１と、作業機２とを有する。機械本体１は、旋回体３と、走行装置５とを有する。旋回体３は、機械室３ＥＧの内部に、図示しない動力発生装置および油圧ポンプなどの装置を収容している。機械室３ＥＧは、旋回体３の後端側に配置されている。

【0019】

油圧ショベル１００は、たとえばディーゼルエンジンなどの内燃機関を動力発生装置として有しているが、油圧ショベル１００はこのようなものに限定されない。油圧ショベル１００は、たとえば内燃機関と発電電動機と蓄電装置とを組み合わせた、いわゆるハイブリッド方式の動力発生装置を有するものであってもよい。

【0020】

旋回体３は、運転室４を有する。運転室４は、旋回体３の前端側に載置されている。運転室４は、機械室３ＥＧが配置されている側とは反対側に配置されている。運転室４内には、表示入力装置３８および操作装置２５（図４）が配置される。これらについては後述する。

【0021】

旋回体３の下には、走行装置５が配置されている。走行装置５は、履帯５ａ、５ｂを有している。走行装置５は、油圧モータ５ｃが履帯５ａ、５ｂを回転駆動させることにより油圧ショベル１００を走行させる。油圧ショベル１００は、履帯５ａ、５ｂの代わりにタイヤを有していてもよく、ホイール式油圧ショベルであってもよい。

【0022】

旋回体３の上には、手すり９が設けられている。手すり９には、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ（Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems）用の２個のＧＮＳＳアンテナ２１、２２が着脱可能に取り付けられている。

【0023】

ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、たとえば機械本体座標系［Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ］のＹａ軸と平行な軸線に沿って互いに一定距離だけ離して設置される。ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、機械本体座標系［Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ］のＸａ軸と平行な軸線に沿って互いに一定距離だけ離して設置されてもよい。

【0024】

ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、油圧ショベル１００の現在位置の検出精度向上の観点から、可能な限り互いに離れた位置に設置されることが好ましい。また、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、オペレータの視界を極力妨げない位置に設置されることが好ましい。ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、旋回体３の上であって、カウンタウエイト３ＣＷまたは運転室４の後方に設置されてもよい。

【0025】

作業機２は、旋回体３の運転室４の側方側に取り付けられている。作業機２は、ブーム６と、アーム７と、バケット８（掘削具）と、ブームシリンダ１０と、アームシリンダ１１と、バケットシリンダ１２とを有する。ブーム６の基端部は、ブームピン１３を介して機械本体１の前部に回動可能に取り付けられている。アーム７の基端部は、アームピン１４を介してブーム６の先端部に回動可能に取り付けられている。アーム７の先端部には、バケットピン１５を介してバケット８が取り付けられている。

【0026】

バケット８は、複数の刃８Ｂを有する。複数の刃８Ｂは、バケット８のバケットピン１５が取り付けられる側とは反対側の端部に取り付けられている。複数の刃８Ｂは、バケット８のバケットピン１５が取り付けられる側から最も離れた端部に取り付けられている。複数の刃８Ｂは、バケットピン１５と平行な方向に、１列に配列されている。刃先８Ｔは、刃８Ｂの先端部である。刃先８Ｔは、作業機２が掘削力を発生するバケット８の先端である。複数の刃先８Ｔを結んだ直線と平行な方向が、バケット８の幅方向である。バケット８の幅方向は、旋回体３の幅方向、すなわち旋回体３の左右方向と一致する。

【0027】

バケット８は、ピン１６を介してバケットシリンダ１２と連結されている。バケット８は、バケットシリンダ１２が伸縮することにより回動する。バケット８は、アーム７の延在方向と直交する軸を中心として回動する。ブームピン１３、アームピン１４およびバケットピン１５は、互いに平行な位置関係に配置されている。すなわち、それぞれのピンの中心軸線は、互いに平行な位置関係になっている。

【0028】

ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２の各々は油圧シリンダである。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２の各々は、作動油の圧力または流量に応じて伸縮と速度とを調整されて動作する。

【0029】

ブームシリンダ１０はブーム６を動作させるものであり、ブームピン１３の中心軸を中心としてブーム６を上下に回動させる。アームシリンダ１１は、アーム７を動作させるものであり、アームピン１４の中心軸を中心としてアーム７を回動させる。バケットシリンダ１２は、バケット８を動作させるものであり、バケットピン１５の中心軸を中心としてバケット８を回動させる。

【0030】

作業機械１００の掘削具はバケット８に限定されず、ブレーカなどの他の掘削具であってもよい。

【0031】

図２に示されるように、ブーム６の長さ（ブームピン１３の中心軸線からアームピン１４の中心軸線までの長さ）はＬ１である。アーム７の長さ（アームピン１４の中心軸線からバケットピン１５の中心軸線ＡＸ１までの長さ）はＬ２である。バケット８の長さ（バケットピン１５の中心軸線ＡＸ１から刃先８Ｔまでの長さ）はＬ３である。バケット８の長さは、バケットピン１５の中心軸線ＡＸ１と直交し、バケット８の刃先８Ｔを通る軸線ＡＸ３に沿った長さである。

【0032】

ブーム６にはＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）１８Ａが配置されている。アーム７にはＩＭＵ１８Ｂが配置されている。バケット８にはＩＭＵ１８Ｃが配置されている。ＩＭＵ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの各々は、作業機２の姿勢を検出する作業機姿勢センサである。ＩＭＵ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの各々は、３軸の角度（または角速度）と加速度とを検出する。

【0033】

ＩＭＵ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃにより検出された３軸の角度（または角速度）と加速度とにより、ブーム６、アーム７、バケット８の各々の姿勢を検出することができる。具体的にはＩＭＵ１８Ａにより検出された３軸の角度（または角速度）と加速度とにより、後述する機械本体座標系のＺａ軸に対するブーム６の傾斜角度θ１を算出することができる。ＩＭＵ１８Ｂにより検出された３軸の角度（または角速度）と加速度とにより、ブーム６に対するアーム７の傾斜角度θ２を算出することができる。ＩＭＵ１８Ｃにより検出された３軸の角度（または角速度）と加速度とにより、アーム７に対するバケット８の傾斜角度θ３を算出することができる。

【0034】

作業機姿勢センサは、ＩＭＵに限定されず、ストロークセンサ、ポテンショメータ、撮像装置などであってもよい。また作業機姿勢センサは、図４に示される油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭであってもよい。

【0035】

機械本体１は、位置検出部１９を有する。位置検出部１９は、油圧ショベル１００の現在位置を検出する。位置検出部１９は、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２と、傾斜角度センサ２４と、コントローラ３９とを含む。位置検出部１９は、３次元位置センサを含んでいてもよい。

【0036】

旋回体３および作業機２は、所定の旋回中心軸を中心として走行装置５に対して回動する。機械本体座標系［Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ］は、機械本体１の座標系である。本実施形態において、機械本体座標系［Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ］は、作業機２などの旋回中心軸をＺａ軸とし、Ｚａ軸と直交し、かつ作業機２の動作平面と平行な軸をＸａ軸とし、Ｚａ軸とＸａ軸とに直交する軸をＹａ軸とする。作業機２の動作平面とは、たとえば、ブームピン１３と直交する平面である。Ｘａ軸は旋回体３の前後方向に対応し、Ｙａ軸は旋回体３の幅方向に対応する。

【0037】

ＧＮＳＳアンテナ２１、２２で受信されたＧＮＳＳ電波に応じた信号は、コントローラ３９に入力される。ＧＮＳＳアンテナ２１は、自身の設置位置を示す基準位置データＰ１を測位衛星から受信する。ＧＮＳＳアンテナ２２は、自身の設置位置を示す基準位置データＰ２を測位衛星から受信する。ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、たとえば１０Ｈｚ周期で基準位置データＰ１、Ｐ２を受信する。基準位置データＰ１、Ｐ２は、ＧＮＳＳアンテナが設置されている位置の情報である。ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、基準位置データＰ１、Ｐ２を受信する毎に、コントローラ３９に出力する。

【0038】

図３に示されるように、傾斜角度センサ２４は、旋回体３に取り付けられている。傾斜角度センサ２４は、重力の作用する方向、すなわち鉛直方向Ｎｇに対する機械本体１の幅方向の傾斜角度θ４を検出する。傾斜角度センサ２４は、たとえばＩＭＵであってもよい。

【0039】

ＩＭＵ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃと、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２と、傾斜角度センサ２４と、表示入力装置３８と、コントローラ３９とは、後付けキットとして油圧ショベル１００に追加されてもよい。以下においては、上記後付けキットを搭載する油圧ショベルを油圧ショベル１００と表記し、上記後付けキットを搭載しない油圧ショベルを油圧ショベル１００ａと表記する。

【0040】

＜表示システム＞
次に、本実施形態における表示システムについて図４および図５を用いて説明する。本実施形態においては、表示システムの一例として、油圧ショベル１００ａに後付けキット１００ｂが後から搭載された場合の表示システムについて説明する。

【0041】

ただし本開示の表示システムは、油圧ショベル１００ａの販売後に後付けキット１００ｂが油圧ショベル１００ａに後付けされる場合のみならず、油圧ショベル１００の販売当初から後付けキット１００ｂが油圧ショベル１００ａに搭載されている場合も含む。

【0042】

図４は、一実施形態における表示システムが有する制御系を示すブロック図である。図５は、目標施工地形と目標地形を説明するための図である。図４に示されるように、本実施形態の表示システム１０１は、油圧ショベル１００を用いた掘削の際に図５に示す目標施工地形に施工するための情報をオペレータに提供し、オペレータの操作を支援するためのシステムである。表示システム１０１は、油圧ショベル１００ａと、後付けキット１００ｂと、サーバ４０とを有する。

【0043】

油圧ショベル１００ａは、操作装置２５と、作業機用電子制御装置２６と、作業機械制御装置２７と、油圧ポンプ４７とを有する。

【0044】

操作装置２５は、作業機２（図１）の動作と油圧ショベル１００ａの走行とを操作するための装置である。操作装置２５は、作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒと、走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒと、作業機操作検出部３２Ｌ、３２Ｒと、走行操作検出部３４Ｌ、３４Ｒとを有する。作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒおよび走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒは、たとえばパイロット圧方式のレバーであるが、これに限定されない。作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒおよび走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒは、たとえば電気方式のレバーであってもよい。

【0045】

作業機操作検出部３２Ｌ、３２Ｒは、操作部としての作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒに対する入力を検出する操作検出部として機能する。走行操作検出部３４Ｌ、３４Ｒは、操作部としての走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒに対する入力を検出する操作検出部として機能する。

【0046】

作業機械制御装置２７は、油圧制御弁などを備えた油圧機器である。作業機械制御装置２７は、操作装置２５における操作に基づいて、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、旋回モータおよび油圧モータ５ｃを駆動制御する。

【0047】

作業機械制御装置２７は、走行用制御弁３７Ｄと、作業用制御弁３７Ｗとを有する。走行用制御弁３７Ｄおよび作業用制御弁３７Ｗの各々は、たとえば比例制御弁である。走行用制御弁３７Ｄは、走行操作検出部３４Ｌ、３４Ｒからのパイロット圧によって制御される。作業用制御弁３７Ｗは、作業機操作検出部３２Ｌ、３２Ｒからのパイロット圧によって制御される。

【0048】

作業機械制御装置２７は、油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂを有する。油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂの各々は、走行用制御弁３７Ｄに供給されるパイロット圧の大きさを検出して対応する電気信号を生成する。油圧センサ３７Ｓｌｆ、３７Ｓｌｂ、３７Ｓｒｆ、３７Ｓｒｂは、操作部としての走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒに対する入力を検出する操作検出部として機能する。

【0049】

油圧センサ３７Ｓｌｆは左前進のパイロット圧を検出する。油圧センサ３７Ｓｌｂは左後進のパイロット圧を検出する。油圧センサ３７Ｓｒｆは右前進のパイロット圧を検出する。油圧センサ３７Ｓｒｂは右後進のパイロット圧を検出する。

【0050】

オペレータが走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒを操作すると、それらの操作に応じて発生したパイロット圧に対応した流量の作動油が走行用制御弁３７Ｄから流出する。走行用制御弁３７Ｄから流出した作動油は、走行装置５の油圧モータ５ｃに供給される。これにより履帯５ａ、５ｂが回転駆動する。

【0051】

作業機械制御装置２７は、油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭ、３７ＳＲＭを有する。油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭ、３７ＳＲＭの各々は、作業用制御弁３７Ｗに供給されるパイロット圧の大きさを検出して対応する電気信号を生成する。油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭ、３７ＳＲＭは、操作部としての作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒに対する入力を検出する操作検出部として機能する。

【0052】

油圧センサ３７ＳＢＭはブームシリンダ１０に対応するパイロット圧を検出する。油圧センサ３７ＳＡＭはアームシリンダ１１に対応するパイロット圧を検出する。油圧センサ３７ＳＢＫはバケットシリンダ１２に対応するパイロット圧を検出する。油圧センサ３７ＳＲＭは旋回モータに対応するパイロット圧を検出する。

【0053】

オペレータが作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒを操作すると、それらの操作に応じて発生したパイロット圧に対応した流量の作動油が作業用制御弁３７Ｗから流出する。作業用制御弁３７Ｗから流出した作動油は、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２および旋回モータの少なくとも１つに供給される。これにより各シリンダ１０、１１、１２は伸縮動作し、旋回モータは旋回駆動する。

【0054】

作業機用電子制御装置２６は、作業機械制御装置２７によって生成されたパイロット圧の大きさを示す電気信号を取得する。作業機用電子制御装置２６は、取得した電気信号に基づいてエンジン、油圧ポンプを制御する。また作業機用電子制御装置２６は、取得した電気信号を後述する支援画面の生成のためにコントローラ３９へ出力する。たとえば作業機姿勢センサとして油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭを用いる場合には、作業機用電子制御装置２６は、取得した油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭの電気信号をコントローラ３９へ出力する。このように操作指令信号に基づいて作業機２の姿勢が検出されてもよい。

【0055】

なおコントローラ３９と作業機用電子制御装置２６とは、無線または有線の通信手段を介して互いに通信可能となっている。

【0056】

なお作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒおよび走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒは電気方式のレバーであってもよい。この場合、作業機用電子制御装置２６は、作業機操作部材３１Ｌ、３１Ｒまたは走行操作部材３３Ｌ、３３Ｒの操作に応じて作業機２、旋回体３または走行装置５を動作させるための制御信号を生成する。作業機用電子制御装置２６は、生成した制御信号を作業機械制御装置２７およびコントローラ３９に出力する。

【0057】

作業機用電子制御装置２６からの制御信号に基づいて、作業機械制御装置２７の作業用制御弁３７Ｗおよび走行用制御弁３７Ｄが制御される。作業機用電子制御装置２６からの制御信号に応じた流量の作動油が作業用制御弁３７Ｗから流出し、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２の少なくとも１つに供給される。これにより作業機２が動作する。また作業機用電子制御装置２６からの制御信号に応じた流量の作動油が走行用制御弁３７Ｄから流出し、油圧モータ５ｃに供給される。これにより走行装置５が動作する。

【0058】

作業機用電子制御装置２６は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）の少なくとも一方を含む作業機側記憶部３５およびＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部３６を有している。作業機用電子制御装置２６は、主として作業機２および旋回体３の動作を制御する。作業機側記憶部３５には、作業機２を制御するためのコンピュータプログラムなどの情報が記憶されている。

【0059】

作業機用電子制御装置２６とコントローラ３９とは、互いに分離されているが、このような形態に限定されない。作業機用電子制御装置２６とコントローラ３９とが分離されずに一体とされた制御装置であってもよい。

【0060】

後付けキット１００ｂは、表示システム１０１を実現するために油圧ショベル１００に搭載される。後付けキット１００ｂは、作業機姿勢センサ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃと、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２と、傾斜角度センサ２４と、表示入力装置３８と、コントローラ３９とを有する。

【0061】

コントローラ３９は、表示システム１０１の各種の機能を実行する。コントローラ３９は、記憶部４３と、処理部４４とを有する。記憶部４３は、ＲＡＭおよびＲＯＭの少なくとも一方を含む。処理部４４はＣＰＵなどを含む。

【0062】

記憶部４３は、作業機データを記憶している。作業機データは、ブーム６の長さＬ１、アーム７の長さＬ２、バケット８の長さＬ３などを含む。バケット８が交換された場合、作業機データとしてのバケット８の長さＬ３は、交換されたバケット８の寸法に応じた値が入力部４１から入力され記憶部４３に記憶される。

【0063】

作業機データは、ブーム６の傾斜角度θ１と、アーム７の傾斜角度θ２と、バケット８の傾斜角度θ３とのそれぞれの最小値および最大値を含む。記憶部４３には、画像表示用のコンピュータプログラム（以下、「画像表示用プログラム」と称する）、機械本体座標系の座標の情報などが記憶されている。

【0064】

画像表示用プログラムは、記憶部４３に記憶されておらず、サーバ４０に記憶されていてもよい。サーバ４０は、たとえばインターネット回線を通じてコントローラ３９に接続されている。この場合、油圧ショベル１００を操作するオペレータの要求に応じて、コントローラ３９がサーバ４０にアクセスし、サーバ４０に記憶された画像表示用プログラムを実行する。そして、その実行の結果である画像がインターネット回線を通じて表示部４２に表示される。

【0065】

サーバ４０からインターネット回線を通じてＧＮＳＳ補正情報がコントローラ３９に送信されてもよい。またコントローラ３９からインターネット回線を通じて油圧ショベル１００による施工履歴がサーバ４０に送信されてもよい。

【0066】

記憶部４３は、予め作成された目標施工地形データを記憶している。目標施工地形データは、３次元の目標施工地形の形状および位置に関する情報である。

【0067】

図５に示されるように、目標施工地形は作業対象となる地面の目標形状を示す。目標施工地形は、三角形ポリゴンによってそれぞれ表現される複数の設計面７１によって構成されている。

【0068】

作業対象は、これらの設計面７１のうち１つまたは複数である。オペレータは、これらの設計面７１のうち１つまたは複数を目標地形７０として選択する。目標地形７０は、複数の設計面７１のうち、これから掘削される面である。目標地形７０は、施工対象の目標形状を示す。

【0069】

図４に示されるように、処理部４４は、記憶部４３またはサーバ４０に記憶された画像表示用プログラムを読み出して実行する。これにより処理部４４は、支援画面を表示部４２に表示させる。この支援画面は、掘削中のバケット８と目標地形７０との位置関係に関する情報を含む。また支援画面は、油圧ショベル１００のオペレータにバケット８の操作を支援するためのバケット８の姿勢情報を含む。

【0070】

コントローラ３９は、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２から、グローバル座標系で表される２つの基準位置データＰ１、Ｐ２（複数の基準位置データ）を取得する。コントローラ３９は、２つの基準位置データＰ１、Ｐ２に基づいて、旋回体３の配置を示す旋回体配置データを生成する。

【0071】

旋回体配置データには、２つの基準位置データＰ１、Ｐ２の一方の基準位置データＰと、２つの基準位置データＰ１、Ｐ２に基づいて生成された旋回体方位データＱとが含まれる。旋回体方位データＱは、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２が取得した基準位置データＰから決定される方位が、グローバル座標の基準方位（たとえば北）に対してなす角に基づいて決定される。

【0072】

旋回体方位データＱは、旋回体３が向いている方向（作業機２が向いている方位）を示している。コントローラ３９は、たとえば１０Ｈｚの周波数でＧＮＳＳアンテナ２１、２２から２つの基準位置データＰ１、Ｐ２を取得する毎に、旋回体配置データ、すなわち基準位置データＰと旋回体方位データＱとを更新する。

【0073】

コントローラ３９は、ＩＭＵ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃから、ブーム６、アーム７およびバケット８の検出情報を取得する。コントローラ３９は、ＩＭＵ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの検出情報に基づいて、作業機２の姿勢を算出する。具体的にはコントローラ３９は、ＩＭＵ１８Ａの検出情報に基づいてブーム６の傾斜角度θ１を算出し、ＩＭＵ１８Ｂの検出情報に基づいてアーム７の傾斜角度θ２を算出し、ＩＭＵ１８Ｃの検出情報に基づいてバケット８の傾斜角度θ３を算出する。

【0074】

なお作業機姿勢センサとして油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭが用いられる場合には、後付けキット１００ｂから作業機姿勢センサ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが省略されてもよい。作業機姿勢センサとして油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭが用いられる場合、コントローラ３９の処理部４４は、油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭにより検出されたパイロット圧の大きさを示す電気信号に基づいて各傾斜角度θ１、θ２、θ３を算出する。

【0075】

コントローラ３９は、傾斜角度センサ２４から、機械本体１の傾斜情報を取得する。この傾斜情報は、図３に示されるように、鉛直方向Ｎｇに対する機械本体１の幅方向の傾斜角度θ４である。

【0076】

上記によりコントローラ３９の処理部４４は、目標地形に対する油圧ショベル１００の相対的な位置と、作業機２の姿勢とを算出することができる。これにより処理部４４は、掘削中のバケット８と目標地形との位置関係に関する情報、オペレータにバケット８の操作を案内するための姿勢情報などを表示部４２に表示することができる。

【0077】

表示入力装置３８は、入力部４１と、表示部４２と、記憶部４５とを有する。入力部４１は、たとえばボタン、キーボード、タッチパネルまたはこれらの組合せである。表示部４２は、たとえばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）または有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイである。記憶部４５は、たとえば画像表示用プログラムを読み出して実行するためのアプリ（ソフトウエア）を記憶している。

【0078】

表示入力装置３８は、コントローラ３９と無線または有線で接続されている。表示入力装置３８とコントローラ３９とは、たとえばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、Ｗｉ－ＳＵＮ（登録商標）などにより無線で接続されている。

【0079】

表示入力装置３８は、上述の後付けキットに含まれていなくてもよい。この場合、ユーザが自己の情報携帯端末（スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータなど）を表示入力装置３８として代用してもよい。また油圧ショベル１００に既設の表示装置が表示入力装置３８として代用されてもよい。

【0080】

表示入力装置３８は、作業機２を用いた掘削を行うための情報をオペレータに提供するための支援画面を表示する。また、支援画面には、各種のキーが表示される。操作者としてのオペレータは、支援画面上の各種のキーに触れることにより、表示システム１０１の各種の機能を実行させることができる。支援画面については後述する。

【0081】

＜支援画面＞
次に、本実施形態における表示システムにおいて表示部４２に表示される支援画面の第１例～第３例について図６～図８を用いて説明する。

【0082】

図６は、表示部に表示される支援画面の第１例として、油圧ショベルの側面視においてバケットを中心として支援画像が表示された画像を示す図である。図７は、表示部に表示される支援画面の第２例として、油圧ショベルを操作するオペレータからバケットと目標地形とを見た視点における画像を示す図である。図８は、表示部に表示される支援画面の第３例として、油圧ショベルの側面視において車体を中心として支援画像が表示された画像を示す図である。

【0083】

図６に示されるように、支援画面の第１例は、作業機械の画像１００Ｇと、目標施工地形の画像７９と、支援画像５０とを含む。作業機械画像１００Ｇは、作業機械の側面視の画像（作業機械の側面から見た画像）である。作業機械画像１００Ｇは、バケット（掘削具）の画像８Ｇを含む。目標施工地形の画像７９は、目標地形７０を含む。

【0084】

支援画像５０は、第１図形５１と、第２図形５２と、第３図形５３とを含む。第１図形５１は、バケット８の一部の傾斜を示す。第１図形５１は、たとえばバケットの底面８ＢＴの傾斜を示す図形である。第１図形５１は、側面視においてバケットの底面８ＢＴに沿う仮想の直線上に位置する。

【0085】

第１図形５１は、たとえば直線５１ａおよびホームベース形状（五角形状）の図形５１ｂの双方および一方である。直線５１ａは、バケットの底面８ＢＴを通り、かつバケットの底面８ＢＴに沿う仮想の直線に重畳する直線である。ホームベース形状の図形５１ｂにおける角部５１ｂｔは、バケットの底面８ＢＴを通り、かつバケットの底面８ＢＴに沿う仮想の直線上に位置している。図形５１ｂは、バケットの底面８ＢＴの傾斜を特定できれば、三角形などの多角形状であってもよく、円、楕円などの円形状であってもよい。

【0086】

第２図形５２は、目標地形７０の傾斜を示す。第２図形５２は、たとえば直線５２ａおよび三角形状の図形５２ｂの双方および一方である。直線５２ａは、目標地形７０に平行な仮想の直線に重畳する直線である。三角形状の図形５２ｂにおける角部５２ｂｔは、目標地形７０に平行な仮想の直線上に位置している。図形５２ｂは、目標地形７０の傾斜を特定できれば、三角形以外の多角形状であってもよく、円、楕円などの円形状であってもよい。

【0087】

第３図形５３は、図中ハッチングが付された領域である。第３図形５３は、第１図形５１と第２図形５２との相対関係を表す図形である。たとえば第３図形５３は、第１図形５１と第２図形５２とを繋ぐ図形である。第３図形５３は、第１図形５１と第２図形５２との間を途切れなく連続的に繋いでいる。第３図形５３は、たとえば帯状に延びて第１図形５１と第２図形５２とを繋いでいる。

【0088】

第１図形５１が示す傾斜に沿う仮想の直線（第１直線）と、第２図形５２が示す傾斜に沿う仮想の直線（第２直線）とは、表示部４２における固定された同じ点座標を通過する。第１図形５１が示す傾斜に沿う仮想の直線と、第２図形５２が示す傾斜に沿う仮想の直線との双方は、たとえば側面視におけるバケット画像８Ｇの刃先８ＴＧ（画面上における刃先８Ｔの画像を意味する）を通過する。

【0089】

支援画像５０は、たとえば支援画面中における所定箇所を中心とした円環の画像５０Ｃを有する。支援画像５０に含まれる円環画像５０Ｃは、上記所定箇所としてたとえば側面視におけるバケット画像８Ｇの刃先８ＴＧ（所定部）を中心とする円周に沿っている。

【0090】

円環画像５０Ｃは、長い帯を曲げて丸くした画像である。円環画像５０Ｃの帯の中に、第１図形５１の直線５１ａと、第２図形５２の直線５２ａとが示されている。直線５１ａと直線５２ａとの各々は、支援画像５０に含まれる円環の径方向に延びている。円環画像５０Ｃの帯の中に、ホームベース形状の図形５１ｂにおける角部５１ｂｔと、三角形状の図形５２ｂにおける角部５２ｂｔとが位置している。円環画像５０Ｃの帯の中に、第３図形５３が示されている。第３図形５３は、第１図形５１と第２図形５２とを繋ぐ帯状の円弧形状を有している。

【0091】

円環画像５０Ｃの帯内には、２つの第１図形５１と、２つの第２図形５２とが示されている。２つの第１図形５１は、円環画像５０Ｃの中心（刃先８ＴＧ）を挟んで互いに対向している。２つの第２図形５２は、円環画像５０Ｃの中心（刃先８ＴＧ）を挟んで互いに対向している。

【0092】

支援画像５０に含まれる円環は、バケット画像８Ｇの周囲を囲むように示される。この場合、帯状の円環を構成する内周側の円はバケット画像８Ｇと重ならないように、バケット画像８Ｇの外周側に示される。

【0093】

支援画像５０に含まれる円環画像５０Ｃの帯内には目盛りが示されてもよい。目盛りは、円環画像５０Ｃの帯内において径方向に延びている。第３図形５３における円弧形状の部分は、円環画像５０Ｃの帯内における他の部分とは異なる色彩が付されている。たとえば第３図形５３における円弧形状の色彩は赤色であり、円環の帯内における他の部分の色彩は赤以外の色彩であり、たとえば黒色である。

【0094】

掘削により実際のバケット８の姿勢が変化すると、この支援画像５０におけるバケット画像８Ｇの姿勢も実際のバケット８の姿勢に応じて変化する。バケット画像８Ｇの姿勢変化によりバケットの底面８ＢＴの傾斜が変化すると、その傾斜の変化に応じて第１図形５１の位置が変化する。具体的には第１図形５１が円環画像５０Ｃの帯内で円周方向に移動する。

【0095】

オペレータは、支援画像５０を視認することにより、目標地形７０に対するバケット８の傾斜をリアルタイムで確認することができる。このため目標地形７０となるように掘削する際に、バケット８の傾斜角度を適切に操作することが可能となる。

【0096】

図７に示されるように、支援画面の第２例は、バケット画像８Ｇと、目標施工地形の画像７９と、支援画像６０とを含む。バケット画像８Ｇおよび目標施工地形の画像７９は、運転席４Ｓ（図１）に着座したオペレータがバケット８を見た視点（オペレータ視）における画像である。目標施工地形の画像７９は、目標地形７０を含む。

【0097】

支援画像６０は、第１図形６１と、第２図形６２と、第３図形６３とを含む。第１図形６１は、バケット８の一部の傾斜を示す。第１図形６１は、たとえばバケットの刃先８ＴＧが並ぶ方向の傾斜を示す図形である。第１図形６１は、オペレータ視においてバケットの刃先８ＴＧが並ぶ方向に沿う仮想の直線上に位置する。

【0098】

第１図形６１は、たとえば直線６１ａおよびホームベース形状（五角形状）の図形６１ｂの双方および一方である。直線６１ａは、複数の刃先８ＴＧを通る仮想の直線に重畳する直線である。ホームベース形状の図形６１ｂにおける角部６１ｂｔは、複数の刃先８ＴＧを通る仮想の直線上に位置している。図形６１ｂは、バケットの複数の刃先８ＴＧの傾斜を特定できれば、三角形などの多角形状であってもよく、円、楕円などの円形状であってもよい。

【0099】

第２図形６２は、目標地形７０の傾斜を示す。第２図形６２は、たとえば直線６２ａおよび三角形状の図形６２ｂの双方および一方である。直線６２ａは、目標地形７０に平行な仮想の直線に重畳する直線である。三角形状の図形６２ｂにおける角部６２ｂｔは、目標地形７０に平行な仮想の直線上に位置している。図形６２ｂは、目標地形７０の傾斜を特定できれば、三角形以外の多角形状であってもよく、円、楕円などの円形状であってもよい。

【0100】

第３図形６３は、図中ハッチングが付された領域である。第３図形６３は、第１図形６１と第２図形６２とを繋ぐ図形である。第３図形６３は、第１図形６１と第２図形６２との間を途切れなく連続的に繋いでいる。第３図形６３は、たとえば帯状に延びて第１図形６１と第２図形６２とを繋いでいる。

【0101】

第１図形６１が示す傾斜に沿う仮想の直線（第１直線）と、第２図形６２が示す傾斜に沿う仮想の直線（第２直線）とは、表示部４２における固定された同じ点座標を通過する。第１図形６１が示す傾斜に沿う仮想の直線と、第２図形６２が示す傾斜に沿う仮想の直線との双方は、たとえばオペレータ視における複数の刃先８ＴＧの幅方向の中央８ＴＣを通過する。

【0102】

支援画像６０は、たとえば支援画面中における所定箇所を中心とした帯状の円弧画像６０Ｃを有する。支援画像６０に含まれる帯状の円弧画像６０Ｃは、上記所定箇所としてたとえばオペレータ視における複数の刃先８ＴＧにおける幅方向の中央８ＴＣ（所定部）を中心とする円周に沿っている。

【0103】

円弧画像６０Ｃの帯内に、第１図形６１の直線６１ａと、第２図形６２の直線６２ａとが示されている。直線６１ａと直線６２ａとの各々は、円弧画像６０Ｃの径方向に延びている。円弧画像６０Ｃの帯内に、ホームベース形状の図形６１ｂにおける角部６１ｂｔと、三角形状の図形６２ｂにおける角部６２ｂｔとが位置している。円弧画像６０Ｃの帯内に、第３図形６３が示されている。第３図形６３は、第１図形６１と第２図形６２とを繋ぐ帯状の円弧形状を有している。

【0104】

２つの円弧画像６０Ｃが示されている。２つの円弧画像６０Ｃの各々は、複数の刃先８ＴＧにおける幅方向の中央８ＴＣを中心とした円弧である。１つの円弧画像６０Ｃの帯内には、１つの第１図形６１と、１つの第２図形６２とが示されている。２つの第１図形６１は、複数の刃先８ＴＧにおける幅方向の中央８ＴＣを挟んで互いに対向している。２つの第２図形６２は、複数の刃先８ＴＧにおける幅方向の中央８ＴＣを挟んで互いに対向している。

【0105】

２つの円弧画像６０Ｃは、バケット画像８Ｇの周囲を囲むように示される。この場合、２つの円弧画像６０Ｃの各々を構成する内周側の円弧はバケット画像８Ｇと重ならないように、バケット画像８Ｇの外周側に示される。

【0106】

２つの円弧画像６０Ｃの各々の帯内には目盛りが示されてもよい。目盛りは、円弧画像６０Ｃの帯内において径方向に延びている。第３図形６３における円弧形状の部分は、円弧画像６０Ｃの帯内における他の部分とは異なる色彩が付されている。たとえば第３図形６３における円弧形状の色彩は赤色であり、円弧画像６０Ｃの帯内における他の部分の色彩は赤以外の色彩であり、たとえば黒色である。

【0107】

掘削により実際のバケット８の姿勢が変化すると、この支援画像６０におけるバケット画像８Ｇの姿勢も実際のバケット８の姿勢に応じて変化する。バケット画像８Ｇの姿勢変化により複数の刃先８ＴＧが並ぶ方向の傾斜が変化すると、その傾斜の変化に応じて第１図形６１の位置が変化する。具体的には第１図形６１が円弧画像６０Ｃの帯内で円周方向に移動する。

【0108】

オペレータは、支援画像６０を視認することにより、目標地形７０に対するバケット８の傾斜をリアルタイムで確認することができる。このため目標地形７０となるように掘削する際に、バケット８の傾斜角度を適切に操作することが可能となる。

【0109】

図８に示されるように、支援画面の第３例は、作業機械画像１００Ｇと、目標施工地形の画像７９と、支援画像５０とを含む。作業機械画像１００Ｇは、作業機械の側面視の画像（作業機械の側面から見た画像）である。作業機械画像１００Ｇは、機械本体の画像１Ｇおよび作業機の画像２Ｇとを含む。目標施工地形の画像７９は、目標地形７０を含む。

【0110】

支援画像５０は、図６に示す支援画像５０と同じ画像である。第１図形５１が示す傾斜に沿う仮想の直線（第１直線）と、第２図形５２が示す傾斜に沿う仮想の直線（第２直線）とは、表示部４２における固定された同じ点座標を通過する。第１図形５１が示す傾斜に沿う仮想の直線と、第２図形５２が示す傾斜に沿う仮想の直線との双方は、たとえば側面視における作業機械の所定部を通過する。

【0111】

支援画像５０は、たとえば支援画面中における所定箇所を中心とした円環画像５０Ｃを有する。支援画像５０に含まれる円環画像５０Ｃは、上記所定箇所としてたとえば側面視における機械本体画像１Ｇの中心（所定部）を中心とする円周に沿っている。

【0112】

支援画像５０に含まれる円環画像５０Ｃは、機械本体画像１Ｇの周囲を囲むように示される。この場合、円環画像５０Ｃを構成する内周側の円は機械本体画像１Ｇと重ならないように、機械本体画像１Ｇの外周側に示される。

【0113】

掘削により実際のバケット８の姿勢が変化すると、この支援画像５０におけるバケット画像８Ｇの姿勢も実際のバケット８の姿勢に応じて変化する。バケット画像８Ｇの姿勢変化によりバケットの底面８ＢＴの傾斜が変化すると、その傾斜の変化に応じて第１図形５１の位置が変化する。具体的には第１図形５１が円環画像５０Ｃの帯内で円周方向に移動する。

【0114】

オペレータは、支援画像５０を視認することにより、目標地形７０に対するバケット８の傾斜をリアルタイムで確認することができる。このため目標地形７０となるように掘削する際に、バケット８の傾斜角度を適切に操作することが可能となる。

【0115】

またオペレータは、支援画面の切り替え操作により、図６、図７、図８の支援画面表示を切り替えることができる。

【0116】

上記において円環画像５０Ｃは、円環形状に限定されず、三角形などの多角形状であってもよく、円、楕円などの円形状であってもよい。

【0117】

＜支援画像の生成方法＞
次に、一実施形態における支援画面の第１例および第２例の生成方法について図４および図９～図１１を用いて説明する。

【0118】

図９は、支援画像を生成する方法をステップ順に示す図（Ａ）～（Ｅ）である。図１０は、図９のステップに続いて、油圧ショベルの側面視における支援画像を生成する方法をステップ順に示す図（Ａ）～（Ｅ）である。図１１は、図９のステップに続いて、油圧ショベルを操作するオペレータからバケットと目標地形とを見た視点における支援画像を生成する方法をステップ順に示す図（Ａ）～（Ｅ）である。

【0119】

なお図９（Ａ）～（Ｅ）はＺａ軸方向からＸａ－Ｙａ面を見た視点を示しており、横軸はＸａ軸であり、縦軸はＹａ軸である。

【0120】

図４に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、記憶部４３またはサーバ４０に記憶された画像表示用プログラムを読み出して実行することにより支援画面を生成して表示部４２に表示させる。具体的には以下のとおりである。

【0121】

図９（Ａ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２から、グローバル座標系で表される２つの基準位置データＰ１、Ｐ２（複数の基準位置データ）を取得する。コントローラ３９の処理部４４は、２つの基準位置データＰ１、Ｐ２の一方の基準位置データＰに基づいて、座標系における位置を決定する。この後、コントローラ３９の処理部４４は、２つの基準位置データＰ１、Ｐ２の座標を結んだ線が、グローバル座標の基準方位（たとえば北）に対してどの方向を向いているかを決定する。

【0122】

図９（Ｂ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、基準位置データと決定された方位とに基づいて、座標系において基準位置データＰ１、Ｐ２に対して目標施工地形を位置付ける。この際、コントローラ３９の処理部４４は、予め作成された目標施工地形データを記憶部４３またはサーバ４０から取得し、目標施工地形データに含まれる３次元の目標施工地形の形状および座標を、基準位置データＰ１、Ｐ２の座標と照合する。

【0123】

図９（Ｃ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、２つの基準位置データＰ１、Ｐ２に基づいて作業機２の動作平面の向きＤＷを決定する。

【0124】

図９（Ｄ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、作業機２の姿勢を決定する。この際、コントローラ３９の処理部４４は、作業機姿勢センサ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃからブーム６、１８Ａアーム７、バケット８の各々の姿勢を取得する。またはコントローラ３９の処理部４４は、油圧センサ３７ＳＢＭ、３７ＳＢＫ、３７ＳＡＭの電気信号を作業機用電子制御装置２６を通じて取得する。コントローラ３９の処理部４４は、取得した情報に基づいて、作業機２の姿勢（θ１、θ２、θ３）を算出し、ブーム６の位置ＬＢ１、アーム７の位置ＬＢ２、バケット８の位置ＬＡを決定する。

【0125】

図９（Ｅ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、上記において決定された基準位置データＰ１、Ｐ２、作業機２の動作平面の向きＤＷ、作業機２の姿勢（θ１、θ２、θ３）などに基づいて油圧ショベル１００の３Ｄ（Dimension）モデルを配置する。この際、コントローラ３９の処理部４４は、記憶部４３またはサーバ４０に記憶された油圧ショベル１００の３Ｄモデルを取得する。

【0126】

図１０（Ａ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、図９（Ｅ）で得られた３Ｄモデルに基づいて側面視における作業機械画像１００Ｇを作成する。またコントローラ３９の処理部４４は、側面視における目標施工地形の画像７９を作成する。目標施工地形の画像７９は、図５に示すように、バケット８の刃先８Ｔの現在位置を通る平面７７と設計面７１との交線８０を算出することにより求められる。

【0127】

図１０（Ｂ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、側面視において、バケットの画像８Ｇにおける所定箇所（たとえば刃先８ＴＧ）を中心とした円環の画像５０Ｃを生成する。この円環画像５０Ｃは、バケットの画像８Ｇの周囲を囲むように生成される。

【0128】

図１０（Ｃ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、側面視において、バケットの画像８Ｇの一部（たとえば底面８ＢＴ）の傾斜を示す第１図形５１を生成する。第１図形５１は、側面視においてバケットの底面８ＢＴを通り、かつバケットの底面８ＢＴに沿う仮想の直線５１Ｌ（第１直線）上に位置する。

【0129】

第１図形５１は、たとえば直線５１ａおよびホームベース形状（五角形状）の図形５１ｂの双方および一方である。直線５１ａは、直線５１Ｌに重畳する直線である。ホームベース形状の図形５１ｂにおける角部５１ｂｔは、直線５１Ｌ上に位置している。

【0130】

図１０（Ｄ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、側面視において、目標地形７０の傾斜を示す第２図形５２を生成する。第２図形５２は、側面視において目標地形７０に平行な仮想の直線５２Ｌ（第２直線）上に位置する。

【0131】

第２図形５２は、たとえば直線５２ａおよび三角形状の図形５２ｂの双方および一方である。直線５２ａは直線５２Ｌに重畳する直線である。三角形状の図形５２ｂにおける角部５２ｂｔは、直線５２Ｌ上に位置している。

【0132】

直線５１Ｌと直線５２Ｌとは、表示部４２において固定された同じ点座標を通過するように設定される。直線５１Ｌと直線５２Ｌとは、側面視においてたとえば互いに同じ点（刃先８ＴＧ）を通過するように設定される。

【0133】

図１０（Ｅ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、側面視において、第１図形５１と第２図形５２とを繋ぐ第３図形５３を生成する。第３図形５３は、第１図形５１と第２図形５２との間を途切れなく連続的に繋いでいる。第３図形５３は、たとえば帯状に延びて第１図形５１と第２図形５２とを繋いでいる。

【0134】

第３図形５３は、たとえば円環画像５０Ｃにおける帯内の円弧部として生成される。第３図形５３は、たとえば円環画像５０Ｃにおける帯内の他の円弧部とは異なる色彩で生成される。

【0135】

掘削により実際のバケット８の姿勢が変化すると、この支援画像におけるバケット画像８Ｇの姿勢も実際のバケット８の姿勢に応じて変化する。バケット画像８Ｇの姿勢変化によりバケットの底面８ＢＴの傾斜が変化すると、その傾斜の変化に応じて第１図形５１の位置が変化する。具体的には第１図形５１が円環の帯の中で円周方向に移動する。これにより円弧形状をなす第３図形５３の円周長が変化する。

【0136】

図１１（Ａ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、図９（Ｅ）で得られた３Ｄモデルに基づいてオペレータ視におけるバケットの画像８Ｇを作成する。またコントローラ３９の処理部４４は、オペレータ視における目標施工地形の画像７９を作成する。

【0137】

図１１（Ｂ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、オペレータ視において、バケットの画像８Ｇにおける所定箇所（たとえば複数の刃先８ＴＧにおける幅方向の中央８ＴＣ）を中心とした円弧の画像６０Ｃを生成する。円弧画像６０Ｃは、バケットの画像８Ｇの周囲を囲むように生成される。具体的には２つの円弧画像６０Ｃがバケットの画像８Ｇを左右方向から挟み込むように生成される。

【0138】

図１１（Ｃ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、オペレータ視において、バケットの画像８Ｇの一部（たとえば複数の刃先８ＴＧが並ぶ方向）の傾斜を示す第１図形６１を生成する。第１図形６１は、オペレータ視において複数の刃先８ＴＧを通る仮想の直線６１Ｌ（第１直線）上に位置する。

【0139】

第１図形６１は、たとえば直線６１ａおよびホームベース形状（五角形状）の図形６１ｂの双方および一方である。直線６１ａは、直線６１Ｌに重畳する直線である。ホームベース形状の図形６１ｂにおける角部６１ｂｔは、直線５１Ｌ上に位置している。

【0140】

図１１（Ｄ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、オペレータ視において、目標地形７０の傾斜を示す第２図形６２を生成する。第２図形６２は、オペレータ視において目標地形７０に平行な仮想の直線６２Ｌ（第２直線）上に位置する。

【0141】

第２図形６２は、たとえば直線６２ａおよび三角形状の図形６２ｂの双方および一方である。直線６２ａは直線６２Ｌに重畳する直線である。三角形状の図形６２ｂにおける角部６２ｂｔは、直線６２Ｌ上に位置している。

【0142】

直線６１Ｌと直線６２Ｌとは、表示部４２において固定された同じ点座標を通過するように設定される。直線６１Ｌと直線６２Ｌとは、オペレータ視においてたとえば互いに同じ点（数の刃先８ＴＧにおける幅方向の中央８ＴＣ）を通過するように設定される。

【0143】

図１１（Ｅ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、オペレータ視において、第１図形６１と第２図形６２とを繋ぐ第３図形６３を生成する。第３図形６３は、第１図形６１と第２図形６２との間を途切れなく連続的に繋いでいる。第３図形６３は、たとえば帯状に延びて第１図形６１と第２図形６２とを繋いでいる。

【0144】

第３図形６３は、たとえば円弧画像６０Ｃにおける帯内の円弧部として生成される。第３図形６３は、たとえば円弧画像６０Ｃにおける帯内の他の円弧部とは異なる色彩で生成される。

【0145】

掘削により実際のバケット８の姿勢が変化すると、この支援画像６０におけるバケット画像８Ｇの姿勢も実際のバケット８の姿勢に応じて変化する。バケット画像８Ｇの姿勢変化により複数の刃先８ＴＧが並ぶ方向の傾斜が変化すると、その傾斜の変化に応じて第１図形６１の位置が変化する。具体的には第１図形６１が円弧画像６０Ｃの帯内で円周方向に移動する。これにより円弧形状をなす第３図形６３の円周長が変化する。

【0146】

＜表示システムの制御方法＞
次に、一実施形態における表示システムの制御方法について図１２を用いて説明する。

【0147】

図１２は、一実施形態における表示システムの制御方法を示すフロー図である。図１２に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、バケット８の一部の傾斜を示す第１図形５１または６１を生成する（ステップＳ１）。コントローラ３９の処理部４４は、図１０（Ｃ）を用いて説明したように第１図形５１を生成する。またコントローラ３９の処理部４４は、図１１（Ｃ）を用いて説明したように第１図形６１を生成する。

【0148】

コントローラ３９の処理部４４は、目標地形７０の傾斜を示す第２図形５２または６２を生成する（ステップＳ２）。コントローラ３９の処理部４４は、図１０（Ｄ）を用いて説明したように第２図形５２を生成する。またコントローラ３９の処理部４４は、図１１（Ｄ）を用いて説明したように第２図形６２を生成する。

【0149】

コントローラ３９の処理部４４は、第１図形５１と第２図形５２とを繋ぐ第３図形５３または第１図形６１と第２図形６２とを繋ぐ第３図形６３を生成する（ステップＳ３）。コントローラ３９の処理部４４は、図１０（Ｅ）を用いて説明したように第３図形５３を生成する。またコントローラ３９の処理部４４は、図１１（Ｅ）を用いて説明したように第３図形６３を生成する。

【0150】

コントローラ３９の処理部４４は、第１図形５１、第２図形５２および第３図形５３を有する支援画像５０、または第１図形６１、第２図形６２および第３図形６３を有する支援画像６０を表示部４２に表示する（ステップＳ４）。コントローラ３９の処理部４４は、支援画像５０を図６または図８に示すように、バケットの画像８Ｇ、目標施工地形の画像７９などとともに表示部４２に表示する。コントローラ３９の処理部４４は、オペレータによる支援画面の切り替え操作に基づいて、図６の表示と図８の表示とを切り替える。

【0151】

コントローラ３９の処理部４４は、支援画像６０を図７に示すように、バケットの画像８Ｇ、目標施工地形の画像７９などとともに表示部４２に表示する。コントローラ３９の処理部４４は、オペレータによる支援画面の切り替え操作に基づいて、図６の表示と、図７の表示と、図８の表示とを切り替える。

【0152】

なお支援画面には、支援画像５０または６０として、第３図形５３、６３のみが表示され、第１図形５１、６１および第２図形５２、６２は表示されなくてもよい。

【0153】

＜変形例＞
次に、一実施形態における表示システムの変形例について図１３および図１４を用いて説明する。

【0154】

図１３は、表示部に表示される支援画面の変形例として、油圧ショベルの側面視においてバケット底面の延長線を示す支援画像が表示された画像を示す図である。図１４は、チルトバケットを示す図である。

【0155】

図１３に示されるように、支援画面の変形例は、作業機械画像１００Ｇと、目標施工地形の画像７９（第２図形）と、支援画像９１（第１図形）とを含む。作業機械画像１００Ｇは、作業機械の側面視の画像である。作業機械画像１００Ｇは、バケット（掘削具）の画像８Ｇを含む。目標施工地形の画像７９は、目標地形７０を含む。

【0156】

目標施工地形の画像７９は、目標地形の傾斜を示している。支援画像９１は、バケットの底面８ＢＴに沿い、かつバケットの底面８ＢＴから延長された直線である。支援画像９１を構成する直線は、目標施工地形の画像７９であって目標地形の傾斜を示す直線と交差していることが好ましい。

【0157】

掘削により実際のバケット８の姿勢が変化すると、この支援画面におけるバケット画像８Ｇの姿勢も実際のバケット８の姿勢に応じて変化する。バケット画像８Ｇの姿勢変化によりバケットの底面８ＢＴの傾斜が変化すると、その傾斜の変化に応じて支援画像９１の位置・傾斜が変化する。この変形例においては、支援画像９１と目標施工地形の画像７９とがオペレータの操作を支援する支援表示となる。

【0158】

オペレータは、支援画像９１を視認することにより、目標地形７０に対するバケット８の傾斜をリアルタイムで確認することができる。このため目標地形７０となるように掘削する際に、バケット８の傾斜角度を適切に操作することが可能となる。

【0159】

コントローラ３９の処理部４４は、図１３に示す支援画面を表示入力装置３８の表示部４２に表示する。

【0160】

図１４に示されるように、作業機械１００に用いられる掘削具８としてチルトバケット８が用いられてもよい。チルトバケット８は、回転軸（チルトピン）８Ｒを介して連結部材８Ｃに取り付けられている。連結部材８Ｃは、バケットピン１５を介してアーム７の先端部に取り付けられている。回転軸８Ｒは、バケットピン１５の延びる方向に対して直交する方向に延びている。チルトバケット８は、回転軸８Ｒを中心として回転することにより、作業機２の動作平面に対して図中矢印方向に揺動可能である。

【0161】

＜効果＞
次に、一実施形態における効果について説明する。

【0162】

本実施形態によれば図６、図８に示されるように、バケット８の一部の傾斜を示す第１図形５１と目標地形７０の傾斜を示す第２図形５２とを繋ぐ第３図形５３が、コントローラ３９の処理部４４により表示される。掘削により実際のバケット８の姿勢が変化すると、第２図形５２に対する第１図形５１の傾斜が変化し、それに伴って第３図形５３が変化する。これによりオペレータは、目標地形７０とバケット８との位置関係を視覚的により理解しやすくなる。またオペレータは、第３図形５３の変化を表示部４２で目視することにより、目標地形７０に対するバケット８の傾斜をリアルタイムで確認することができる。このため目標地形７０となるように掘削する際に、バケット８の傾斜角度を適切に操作することが可能となる。

【0163】

また本実施形態によれば図７に示されるように、バケット８の一部の傾斜を示す第１図形６１と目標地形７０の傾斜を示す第２図形６２とを繋ぐ第３図形６３が、コントローラ３９の処理部４４により表示される。これにより図６および図８と同様、オペレータは、目標地形７０とバケット８との位置関係を視覚的により理解しやすくなる。また目標地形７０となるように掘削する際に、バケット８の傾斜角度を適切に操作することが可能となる。

【0164】

また本実施形態によれば図６、８に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、バケット８の底面８ＢＴの傾斜を示す図形を第１図形５１とする。これにより側面視におけるバケット８の傾斜を視覚的に理解することが容易となる。

【0165】

また本実施形態によれば図７に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、バケット８における刃先８ＴＧの傾斜（複数の刃先８ＴＧが並ぶ方向の傾斜）を示す図形を第１図形５１とする。これによりオペレータ視におけるバケット８の傾斜を視覚的に理解することが容易となる。

【0166】

また本実施形態によれば図１０（Ｄ）、図１１（Ｄ）に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、第１直線５１Ｌ、６１Ｌと、第２直線５２Ｌ、６２Ｌとを表示部４２における固定された点座標を通過するように設定する。これにより第３図形５３、６３が表示部４２の固定位置に表示される。このため第３図形５３、６３が表示部４２内で移動することによって表示範囲外に出てしまうことが防止される。

【0167】

また本実施形態によれば図６～８に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、所定箇所を中心とした円に沿って第３図形５３、６３を表示部４２に表示する。これにより第３図形５３、６３が円に沿って変化することになる。このためオペレータは第３図形５３、６３の変化を認識しやすくなる。

【0168】

また本実施形態によれば図６に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、バケットの画像８Ｇを表示し、かつ所定箇所としてバケットの画像８Ｇにおける所定部を中心とした円に沿って第３図形５３を表示部４２に表示する。これによりオペレータは、表示部４２の作業対象周辺を常に視線を動かすことなく見ることができる。

【0169】

また本実施形態によれば図６に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、バケットの画像８Ｇの周囲を囲むように円を表示する。これによりオペレータは、表示部４２の作業対象周辺を常に視線を動かすことなく見ることができる。

【0170】

また本実施形態によれば図８に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、作業機械画像１００Ｇを表示し、かつ所定箇所として作業機械画像１００Ｇにおける所定部を中心とした円に沿って第３図形５３を表示部４２に表示する。これによりオペレータが作業状況の全体を把握することが容易となる。

【0171】

また本実施形態によれば図８に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、作業機械画像１００Ｇにおける所定部として作業機械の機械本体画像１Ｇを中心とした円に沿って第３図形５３を表示部４２に表示する。これによりオペレータが作業状況の全体を把握することが容易となる。

【0172】

また本実施形態によれば図８に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、機械本体画像１Ｇの周囲を囲むように円を表示する。これによりオペレータが作業状況の全体を把握することが容易となる。

【0173】

また本実施形態によれば図６、８に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、円の中心として、バケットの画像８Ｇの所定部と作業機械画像１００Ｇの所定部とを含む複数の候補から選択可能である。これにより円の中心を、バケットの画像８Ｇの所定部と作業機械画像１００Ｇの所定部とで切り替えることが可能となる。このためバケットの画像８Ｇの所定部を円の中心とした場合には、表示部４２の作業対象周辺を常に視線を動かすことなく見ることができる。また作業機械画像１００Ｇの所定部を円の中心とした場合には、作業状況の全体を把握することが容易となる。

【0174】

また本実施形態によれば図１３に示されるように、コントローラ３９の処理部４４は、バケット８の側面視においてバケット８の底面８ＢＴから延長された直線９１である第１図形と目標施工地形の画像７９の傾斜を示す第２図形と表示する。これによりオペレータは、目標施工地形の画像７９とバケット８との位置関係を視覚的により理解しやすくなる。

【0175】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0176】

１ 機械本体、１Ｇ 機械本体画像、２ 作業機、２Ｇ 作業機の画像、３ 旋回体、３ＣＷ カウンタウエイト、３ＥＧ 機械室、４ 運転室、４Ｓ 運転席、５ 走行装置、５ａ 履帯、５ｃ 油圧モータ、６ ブーム、７ アーム、８ バケット、８Ｂ 刃、８Ｃ 連結部材、８ＢＴ 底面、８Ｇ バケット画像、８Ｒ 回転軸、８Ｔ，８ＴＧ 刃先、８ＴＣ 中央、９ 手すり、１０ ブームシリンダ、１１ アームシリンダ、１２ バケットシリンダ、１３ ブームピン、１４ アームピン、１５ バケットピン、１６ ピン、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ 作業機姿勢センサ、１９ 位置検出部、２１，２２ アンテナ、２４ 傾斜角度センサ、２５ 操作装置、２６ 作業機用電子制御装置、２７ 作業機械制御装置、３１Ｌ，３１Ｒ 作業機操作部材、３２Ｌ，３２Ｒ 作業機操作検出部、３３Ｌ，３３Ｒ 走行操作部材、３４Ｌ，３４Ｒ 走行操作検出部、３５ 作業機側記憶部、３６ 演算部、３７Ｄ 走行用制御弁、３７ＳＡＭ，３７ＳＢＫ，３７ＳＢＭ，３７ＳＲＭ，３７Ｓｌｂ，３７Ｓｌｆ，３７Ｓｒｂ，３７Ｓｒｆ 油圧センサ、３７Ｗ 作業用制御弁、３８ 表示入力装置、３９ コントローラ、４０ サーバ、４１ 入力部、４２ 表示部、４３，４５ 記憶部、４４ 処理部、４７ 油圧ポンプ、５０，６０，９１ 支援画像、５０Ｃ 円環画像、５１，６１ 第１図形、５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａ 直線、５１Ｌ，６１Ｌ 第１直線、５１ｂ，５２ｂ，６１ｂ，６２ｂ 図形、５１ｂｔ，５２ｂｔ，６１ｂｔ，６２ｂｔ 角部、５２，６２ 第２図形、５２Ｌ，６２Ｌ 第２直線、５３，６３ 第３図形、６０Ｃ 円弧画像、７０ 目標地形、７１ 設計面、７７ 平面、７９ 目標施工地形の画像、８０ 交線、１００，１００ａ 作業機械（油圧ショベル）、１００Ｇ 作業機械画像、１００ｂ 後付けキット、１０１ 表示システム、ＡＸ１ 中心軸線、ＡＸ３ 軸線、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 長さ、ＬＡ，ＬＢ１，ＬＢ２ 位置、Ｎｇ 鉛直方向、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ 基準位置データ、Ｑ 旋回体方位データ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】