挖土機的圖像顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的挖土機具有下部行走體(1)、回轉(zhuǎn)自如地配置在下部行走體(1)上的上部回轉(zhuǎn)體(3)、搭載在上部回轉(zhuǎn)體(3)上的附件、及圖像顯示裝置(100)。挖土機驅(qū)動附件而在作業(yè)區(qū)域內(nèi)進行作業(yè)處理。挖土機的圖像顯示裝置(100)具有顯示成為作業(yè)處理的對象的作業(yè)區(qū)域的圖像顯示部(30)。圖像顯示裝置(100)對通過攝像裝置(20)獲得的圖像實施表示凹凸分布的圖像處理并在圖像顯示部(30)上顯示。
【專利說明】挖土機的圖像顯示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對挖土機的作業(yè)區(qū)域進行圖像顯示的圖像顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，挖土機等施工機械的駕駛員坐在駕駛室內(nèi)的駕駛座上一邊目視觀察作業(yè)現(xiàn)場一邊操縱挖土機的工作要件。挖土機的典型的工作例如為挖掘沙土，并將挖掘的沙土裝入貨車的貨架上的作業(yè)。此時，駕駛員首先一邊目視觀察挖掘現(xiàn)場一邊用鏟斗挖掘沙土。然后駕駛員將鏟斗移動至貨車的貨架上，并一邊目視觀察裝入貨車的貨架上的沙土一邊將鏟斗內(nèi)的沙土向貨車排出。
[0003]上述作業(yè)中，首先駕駛員目視觀察挖掘現(xiàn)場沙土的狀況并判斷用鏟斗應挖掘的部分。通常，應挖掘的部分通過挖掘現(xiàn)場的凹凸(高低)來判斷。如果是在挖掘現(xiàn)場挖洞，則駕駛員進一步挖掘凹部將洞挖深。如果是鋪平挖掘現(xiàn)場，則駕駛員將凸部弄平整。像這樣，挖土機的駕駛員通常一邊判斷挖掘現(xiàn)場的凹凸分布一邊進行挖掘作業(yè)。
[0004]并且，將沙土裝入貨車的貨架的作業(yè)中，駕駛員將沙土排出到貨車的貨架中目前為止裝入的沙土較少的部分。即，駕駛員一邊判斷裝入貨車的貨架上的沙土的凹凸分布一邊進行將沙土排出到沙土較少的部分的作業(yè)。
[0005]如上所述，挖土機的駕駛員一邊逐步判斷作業(yè)現(xiàn)場的狀況一邊推進作業(yè)，因此需要始終識別作業(yè)現(xiàn)場的狀況。
[0006]其中，提出有一種挖土機，將由設置于挖土機平衡錘上的攝像機拍攝的圖像顯示在駕駛室的顯示器上，并將操作時成為死角的后方和斜后方的圖像提供給駕駛員(例如，參考專利文獻I)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2005-163370號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0011]從挖土機的駕駛席能夠目視觀察的范圍有限。例如，若挖掘現(xiàn)場有很大的凹凸，則對于駕駛員來說無法用目視識別凸部分的對面是何種形狀。并且，如貨車的貨架一樣作業(yè)區(qū)域位于駕駛員之上時，駕駛員則成為仰視貨架的狀態(tài)。因此，駕駛員無法目視觀察整個貨架內(nèi)，無法掌握裝入貨架上的沙土的狀況。
[0012]并且，用攝像機拍攝并放映在顯示器上的圖像是僅能看清被放映物體的輪廓的程度。挖土機的駕駛員并非只是一邊注視顯示器一邊作業(yè)。并且與目視的視野相比顯示器的畫面非常小。因此，顯示器畫面內(nèi)的物體的大小以明顯小于實際上目視的大小的方式顯示。由于這些原因，挖土機的駕駛員無法立即從放映在顯示器上的圖像確認例如作業(yè)區(qū)域的細微的凹凸分布。[0013]如上所述，若駕駛員在無法很好地掌握作業(yè)區(qū)域狀態(tài)的情況下進行作業(yè)，則例如會發(fā)生挖掘位置偏離的情況。并且還會發(fā)生在貨車的貨架上裝入沙土的位置偏離的情況。因此，產(chǎn)生了用于修正這些位置的偏離或重新作業(yè)的不必要的工作，并有可能使挖土機的作業(yè)效率降低。
[0014]用于解決技術(shù)課題的手段
[0015]本發(fā)明的總的目的在于提供一種解決了上述問題的新型且實用的挖土機的顯示
>J-U ρ?α裝直。
[0016]本發(fā)明的更具體的目的在于提供一種挖土機的圖像顯示裝置，使挖土機的駕駛員能夠通過放映在顯示器上的圖像立即確認作業(yè)區(qū)域的狀況。
[0017]為達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一實施方式提供一種挖土機的圖像顯示裝置，被設置在具有下部行走體、回轉(zhuǎn)自如地配置在該下部行走體上的上部回轉(zhuǎn)體、及搭載在該上部回轉(zhuǎn)體上的附件的挖土機上，該挖土機通過驅(qū)動該附件而在作業(yè)區(qū)域內(nèi)進行作業(yè)處理，該圖像顯示裝置具有顯示成為該作業(yè)處理的對象的作業(yè)區(qū)域的圖像顯示部，對通過攝像裝置獲得的圖像實施表示凹凸分布的圖像處理并在所述圖像顯示部上顯示。
[0018]發(fā)明效果
[0019]根據(jù)上述發(fā)明，作業(yè)區(qū)域內(nèi)的凹凸分布會顯示在圖像內(nèi)，因此即使無法用目視觀察作業(yè)區(qū)域的狀況或 難以目視觀察的情況下，駕駛員也能夠立即確認應進行作業(yè)的位置并能夠在正確的位置進行作業(yè)。因此能夠提高挖土機的作業(yè)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是設置有基于本發(fā)明的一實施方式的圖像顯示裝置的挖土機的側(cè)視圖。
[0021]圖2是進行將鏟斗的沙土裝入貨車的貨架上的作業(yè)時的挖土機的側(cè)視圖。
[0022]圖3是表示基于本發(fā)明的一實施方式的通過圖像顯示裝置上顯示的圖像的一例的圖。
[0023]圖4是表示圖像顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
【具體實施方式】
[0024]以下，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0025]圖1是設置有基于本發(fā)明的一實施方式的圖像顯示裝置的挖土機的側(cè)視圖，表示挖掘作業(yè)時的狀態(tài)。
[0026]挖土機具有下部行走體1，作為用于行駛的驅(qū)動部。在下部行走體I上經(jīng)由回轉(zhuǎn)機構(gòu)2搭載有上部回轉(zhuǎn)體3。在上部回轉(zhuǎn)體3安裝有動臂4。動臂4的前端安裝有斗桿5，斗桿5的前端安裝有鏟斗6。動臂4、斗桿5、及鏟斗6分別通過動臂缸7、斗桿缸8、及鏟斗缸9被液壓驅(qū)動。這些動臂4、斗桿5、及鏟斗6作為挖土機的附件構(gòu)成。并且作業(yè)區(qū)域內(nèi)的挖掘作業(yè)、平整作業(yè)等作業(yè)處理通過驅(qū)動附件來實施。
[0027]在上部回轉(zhuǎn)體3上設置有駕駛室10，其作為配置有駕駛席及操縱裝置的駕駛室。在上部回轉(zhuǎn)體3上的駕駛室10的后側(cè)搭載有發(fā)動機等動力源和液壓泵及液壓回路等。
[0028]挖土機的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與一般的挖土機的驅(qū)動系統(tǒng)相同，省略其說明。
[0029]圖1表示挖土機進行挖掘作業(yè)時的狀態(tài)。挖掘作業(yè)中由于作業(yè)區(qū)域的凹凸，如圖I的A部那樣可能會有駕駛員看不到的部分。因此，本實施方式中，在挖土機的斗桿5的前端設置攝像機20，用攝像機20拍攝作業(yè)區(qū)域并將獲得的圖像顯示在駕駛席的顯示器(圖像顯示部)30上。
[0030]攝像機20能夠從幾乎正上方拍攝作業(yè)區(qū)域，因此還能夠拍攝到駕駛員看不到的部分(圖1的A部)。因此，駕駛員通過觀察顯示器30的畫面能夠確認整個作業(yè)區(qū)域的狀況。
[0031]但是，由攝像機20獲得的圖像的清晰度不是很好，而且顯示器30的大小也有限制。因此，即使駕駛員看了放映在顯示器30上的作業(yè)區(qū)域，也無法立即確認哪里低哪里高等凹凸的狀況。因此，本實施方式的圖像顯示裝置中，對于攝像機20拍攝到的圖像，添加表示圖像內(nèi)的區(qū)域中的凹凸的圖像并在顯示器30上顯示。表示凹凸的圖像是，表示例如圖像內(nèi)同等高度部分的等高線，如在一般的地圖上表示山和谷一樣在平面圖像內(nèi)將凸部和凹部顯示為易于理解的圖像。關(guān)于表示凹凸的圖像，將與如圖2表示的裝入沙土的作業(yè)建立關(guān)聯(lián)而進行說明。
[0032]圖2是表示在進行用鏟斗6將挖出的沙土裝入貨車的貨架的作業(yè)時的狀態(tài)的側(cè)視圖。貨車40的貨架40a中需要將沙土以均等的高度裝入，但如圖2所示的狀況中，挖土機的駕駛員無法目視觀察貨車40的貨架40a的里面，因此只能將鏟斗內(nèi)的沙土排出到大概的位置。
[0033]因此，本實施方式中，將用攝像機20拍攝到的貨車40的貨架40a的圖像顯示在位于挖土機的駕駛室的顯示器30上。此時，對于由攝像機20獲得的圖像，添加如圖3所示那樣表示凹凸的等高線來顯示，以便駕駛員能夠立即確認作業(yè)區(qū)域內(nèi)的凹凸。
[0034]圖3是表示在用攝像機20拍攝到的貨車40的貨架的圖像內(nèi)添加等高線(虛線)并在顯示器30上顯示時的顯示器30的畫面的圖。在顯示器30的畫面中放映有貨車40的貨架40a的整體，為了便于知道貨架40a中沙土的高低(凹凸)而顯示有等高線50_1?50-4。
[0035]裝入作業(yè)中將沙土放入高度低的部分(凹部)，需要在整個貨架40a上盡可能均勻地裝入沙土。因此，挖土機的駕駛員根據(jù)在放映有貨車40的貨架40a的顯示器30的畫面上顯示的等高線50-1?50-4來判斷貨架40a上的沙土的高低(凹凸)，并將鏟斗的沙土排出到低的部分。即使是僅以顯示器30的畫面難以知道高低(凹凸)的情況下，通過觀察等高線50-1?50-4也能夠立即判斷高低(凹凸)，并提高作業(yè)效率。并且不需要因在高的部分進一步排出沙土而在之后進行平整的這種不必要的作業(yè)，能夠進一步提高挖土機的作業(yè)效率。
[0036]在圖3所示的例子中，等高線50-1?50-4中，等高線50_1是連接最低部分的線、等高線50-2是連接其次低的部分的線、等高線50-3是連接其次低的部分的線、等高線50-4是連接最高部分的線。等高線的間隔(高低差)設定為例如30cm左右的適當?shù)闹导纯桑部稍O定為預先規(guī)定的值，或也可以輸入駕駛員容易理解的值并進行設定。
[0037]并且，也可以將等高線50-1?50-4進行顏色區(qū)分，例如將表示最低位置的等高線50-1設為藍色、表示最高位置的等高線50-4設為紅色、將在這些之間的等高線50-2，50-3設為從藍色到紅色逐步變化的適當?shù)念伾??；蛘撸部梢詫φ麄€圖像進行著色處理和陰影處理，將相同高度的部分(鄰接的等高線之間的區(qū)域)設為相同顏色或相同陰影，在整個圖像中階段性地顯示高低(凹凸)。
[0038]作業(yè)區(qū)域內(nèi)的高低(凹凸)的判斷，能夠通過圖像顯示裝置處理作業(yè)區(qū)域內(nèi)的圖像并進行圖像識別來決定。除此之外，也可以在攝像機20上安裝距離傳感器，測量作業(yè)區(qū)域內(nèi)的多個位置與攝像機20之間的距離來判斷高低。距離傳感器可以是例如反射型的距離傳感器。
[0039]并且，圖3所示的例子中，在顯示器30的畫面中除添加等高線50-1?50_4以外還顯示有表示作業(yè)指示區(qū)域的指示區(qū)域框60。被指示區(qū)域框60包圍的區(qū)域為作業(yè)指示區(qū)域。圖3所示的例子中，指示區(qū)域框60為在貨架40a中裝入沙土較少的區(qū)域，且為從現(xiàn)在開始應裝入沙土的區(qū)域。圖像顯示裝置根據(jù)作業(yè)內(nèi)容在顯示器30上圖像顯示的作業(yè)區(qū)域內(nèi)，確定出應進行作業(yè)的區(qū)域(即作業(yè)指示區(qū)域)，在畫面中用指示區(qū)域框60包圍而進行顯示。圖3所示的例子中，由于是裝入沙土的作業(yè)，因此為了使沙土的高度盡可能均勻，沙土的高度低的部分作為被指示區(qū)域框60包圍的作業(yè)指示區(qū)域而顯示。
[0040]作業(yè)內(nèi)容例如為挖掘作業(yè)時，應挖掘區(qū)域作為被指示區(qū)域框60包圍的作業(yè)指示區(qū)域而顯示。并且作業(yè)內(nèi)容為平整地鋪平沙土的作業(yè)時，沙土的高度高的部分(凸部)作為被指示區(qū)域框60包圍的作業(yè)指示區(qū)域而顯示。
[0041]作業(yè)指示區(qū)域并不限于如圖3所示用指示區(qū)域用框60包圍的顯示，例如在作業(yè)指示區(qū)域內(nèi)實施著色處理和陰影處理等，只要進行能夠與其他區(qū)域區(qū)分的圖像處理來顯示即可。
[0042]顯示器30上顯示的圖像是用挖土機進行挖掘和裝入等的整個作業(yè)區(qū)域。能夠?qū)⒆鳂I(yè)區(qū)域的位置作為坐標位置預先進行登記并在顯示器30的圖像內(nèi)顯示整個作業(yè)區(qū)域。圖3中，作業(yè)區(qū)域是被虛線框70包圍的部分。通過使用GPS功能能夠與挖土機的坐標位置一同檢測出作業(yè)區(qū)域的坐標位置。這種情況下，攝像機20上安裝有GPS裝置。如可能的話，通過GPS功能也能夠判定作業(yè)區(qū)域內(nèi)的高低(凹凸)。
[0043]圖4是基于本實施方式的圖像顯示裝置100的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖像顯示裝置100具有包括圖像處理部110、信號處理部120、運算處理部130、及作業(yè)區(qū)域判定部140的控制部102。
[0044]用攝像機20拍攝的作業(yè)現(xiàn)場的圖像數(shù)據(jù)被傳送至圖像處理部110。圖像處理部110將圖像數(shù)據(jù)進行處理并作為在顯示器30上顯示的圖像數(shù)據(jù)。在圖像處理部被處理的圖像數(shù)據(jù)被傳送至作業(yè)區(qū)域判定部140。
[0045]并且，在攝像機20上安裝有GPS裝置22的情況下，用GPS功能檢測出的攝像機20的位置坐標數(shù)據(jù)被傳送至作業(yè)區(qū)域判定部140。位置坐標數(shù)據(jù)還被提供至坐標運算部130。
[0046]并且，在攝像機20上安裝有距離傳感器24的情況下，距離數(shù)據(jù)被傳送至信號處理部120。距離數(shù)據(jù)是表示從攝像機20到作業(yè)區(qū)域的各個位置的距離的數(shù)據(jù)。在信號處理部被處理的距離數(shù)據(jù)被提供至坐標運算部130。坐標運算部130根據(jù)來自GPS裝置22的位置坐標數(shù)據(jù)和來自距離傳感器24的距離數(shù)據(jù)，制作使由距離傳感器24測定的位置與位置坐標數(shù)據(jù)對應而測定距離的區(qū)域的位置坐標數(shù)據(jù)，并向作業(yè)區(qū)域判定部140輸出。
[0047]作業(yè)區(qū)域判定部140用來自圖像處理部110的圖像數(shù)據(jù)、來自GPS裝置22的位置坐標數(shù)據(jù)、來自坐標運算部130的位置坐標數(shù)據(jù)，制作在顯示器30上放映的圖像并將顯示圖像數(shù)據(jù)傳送至顯示器30。作業(yè)區(qū)域判定部140從來自攝像機20的圖像數(shù)據(jù)中確認圖像內(nèi)的高低(凹凸)并將表示等高線50-1?50-4的數(shù)據(jù)添加到圖像數(shù)據(jù)中?；蛘撸删嚯x傳感器24提供表示高低(凹凸)的數(shù)據(jù)(距離數(shù)據(jù))的情況下，也可以根據(jù)由坐標運算部130提供的位置坐標數(shù)據(jù)，制作表示等高線50-1?50-4的數(shù)據(jù)。
[0048]并且，作業(yè)區(qū)域判定部在表示作業(yè)區(qū)域的點線框70內(nèi)，根據(jù)表示高低差的數(shù)據(jù)確定出應進行作業(yè)的作業(yè)指示區(qū)域，并生成表示指示區(qū)域框60的數(shù)據(jù)。如上所述，如果是裝入沙土的作業(yè)(該信息預先由駕駛員輸入)，則以包圍作業(yè)區(qū)域內(nèi)高度低的部分的方式形成指示區(qū)域框60。
[0049]在作業(yè)區(qū)域判定部140制作的圖像數(shù)據(jù)被傳送至設置在挖土機駕駛室的顯示器30，并在顯示器30的畫面上放映。駕駛員通過一邊在顯示器30的畫面上確認等高線和作業(yè)指示區(qū)域一邊進行作業(yè)，能夠高效地進行作業(yè)。
[0050]其中，圖像顯示裝置100的控制部102搭載在挖土機上的情況下，來自攝像機20、位置坐標數(shù)據(jù)22、及距離傳感器24的各種數(shù)據(jù)經(jīng)由挖土機內(nèi)的配線傳送至控制部102。并且用于在顯示器30上顯示的圖像數(shù)據(jù)也經(jīng)由挖土機內(nèi)的配線傳送至顯示器30。但是，攝像機20、位置坐標數(shù)據(jù)22、距離傳感器24、及顯示器30各自與控制部102之間并非一定要用配線連接，也可以通過無線發(fā)送方式來發(fā)送各種數(shù)據(jù)。上述實施方式中以挖掘作業(yè)、裝入作業(yè)為例進行了說明，但對需要形成水平的平面的平整作業(yè)也有效。
[0051]通過無線發(fā)送能夠?qū)⒖刂撇?02及顯示裝置30設置在遠離挖土機的位置。例如，遠程操作挖土機進行作業(yè)時等情況下，通常遠程操縱者無法目視作業(yè)區(qū)域。在這種情況下，通過將由本實施方式的圖像顯示裝置生成的圖像數(shù)據(jù)的圖像一邊在顯示器上放映一邊進行挖土機的遠程操作，可實現(xiàn)高效的作業(yè)。并且，也可以將基于本申請發(fā)明的顯示器(圖像顯示部)30用智能手機等便攜終端設備的畫面實現(xiàn)。
[0052]本發(fā)明并不一定限定于具體公開的上述實施方式，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)可實現(xiàn)各種變形例及改良例。
[0053]本申請主張基于2011年12月26日申請的日本專利申請第2011-284095號的優(yōu)先權(quán)。其申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。
[0054]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0055]本發(fā)明能夠應用于圖像顯示挖土機的作業(yè)區(qū)域的圖像顯示裝置。
[0056]符號說明
[0057]1-下部行走體，2-回轉(zhuǎn)機構(gòu)，3-上部回轉(zhuǎn)體，4-動臂，5-斗桿，6_鏟斗，7_動臂缸，8-斗桿缸，9-鏟斗缸，10-駕駛室，20-攝像機，22-GPS裝置，24-距離傳感器，30-顯示器，40-貨車，40a-貨架，50-1?50_4_等高線，60-框，70-虛線框，100-圖像形成裝置，102-控制部，110-圖像處理部，120-信號處理部，130-坐標運算部，140-作業(yè)區(qū)域判定部。
【權(quán)利要求】
1.一種挖土機的圖像顯示裝置，被設置在具有下部行走體、回轉(zhuǎn)自如地配置在該下部行走體上的上部回轉(zhuǎn)體、及搭載在該上部回轉(zhuǎn)體上的附件的挖土機上，該挖土機通過驅(qū)動該附件而在作業(yè)區(qū)域內(nèi)進行作業(yè)處理，其中， 所述圖像顯示裝置具有顯示成為該作業(yè)處理的對象的作業(yè)區(qū)域的圖像顯示部， 對通過攝像裝置獲得的圖像實施表示凹凸分布的圖像處理并在所述圖像顯示部上顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖土機的圖像顯示裝置， 將顯示應進行作業(yè)的區(qū)域的指示區(qū)域顯示在所述圖像內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的挖土機的圖像顯示裝置， 將預先設定好坐標的作業(yè)區(qū)域顯示在所述圖像顯示部上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的挖土機的圖像顯示裝置， 所述圖像顯示部設置于遠離所述挖土機的位置。
【文檔編號】H04N7/18GK104024541SQ201280059103
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月26日
【發(fā)明者】李世鵬 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社