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CN104024541A - 挖土机的图像显示装置 - Google Patents

挖土机的图像显示装置 Download PDF

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CN104024541A
CN104024541A CN201280059103.4A CN201280059103A CN104024541A CN 104024541 A CN104024541 A CN 104024541A CN 201280059103 A CN201280059103 A CN 201280059103A CN 104024541 A CN104024541 A CN 104024541A
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李世鹏
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

本发明的挖土机具有下部行走体(1)、回转自如地配置在下部行走体(1)上的上部回转体(3)、搭载在上部回转体(3)上的附件、及图像显示装置(100)。挖土机驱动附件而在作业区域内进行作业处理。挖土机的图像显示装置(100)具有显示成为作业处理的对象的作业区域的图像显示部(30)。图像显示装置(100)对通过摄像装置(20)获得的图像实施表示凹凸分布的图像处理并在图像显示部(30)上显示。

Description

挖土机的图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种对挖土机的作业区域进行图像显示的图像显示装置。
背景技术
通常，挖土机等施工机械的驾驶员坐在驾驶室内的驾驶座上一边目视观察作业现场一边操纵挖土机的工作要件。挖土机的典型的工作例如为挖掘沙土，并将挖掘的沙土装入货车的货架上的作业。此时，驾驶员首先一边目视观察挖掘现场一边用铲斗挖掘沙土。然后驾驶员将铲斗移动至货车的货架上，并一边目视观察装入货车的货架上的沙土一边将铲斗内的沙土向货车排出。
上述作业中，首先驾驶员目视观察挖掘现场沙土的状况并判断用铲斗应挖掘的部分。通常，应挖掘的部分通过挖掘现场的凹凸(高低)来判断。如果是在挖掘现场挖洞，则驾驶员进一步挖掘凹部将洞挖深。如果是铺平挖掘现场，则驾驶员将凸部弄平整。像这样，挖土机的驾驶员通常一边判断挖掘现场的凹凸分布一边进行挖掘作业。
并且，将沙土装入货车的货架的作业中，驾驶员将沙土排出到货车的货架中目前为止装入的沙土较少的部分。即，驾驶员一边判断装入货车的货架上的沙土的凹凸分布一边进行将沙土排出到沙土较少的部分的作业。
如上所述，挖土机的驾驶员一边逐步判断作业现场的状况一边推进作业，因此需要始终识别作业现场的状况。
其中，提出有一种挖土机，将由设置于挖土机平衡锤上的摄像机拍摄的图像显示在驾驶室的显示器上，并将操作时成为死角的后方和斜后方的图像提供给驾驶员(例如，参考专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-163370号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
从挖土机的驾驶席能够目视观察的范围有限。例如，若挖掘现场有很大的凹凸，则对于驾驶员来说无法用目视识别凸部分的对面是何种形状。并且，如货车的货架一样作业区域位于驾驶员之上时，驾驶员则成为仰视货架的状态。因此，驾驶员无法目视观察整个货架内，无法掌握装入货架上的沙土的状况。
并且，用摄像机拍摄并放映在显示器上的图像是仅能看清被放映物体的轮廓的程度。挖土机的驾驶员并非只是一边注视显示器一边作业。并且与目视的视野相比显示器的画面非常小。因此，显示器画面内的物体的大小以明显小于实际上目视的大小的方式显示。由于这些原因，挖土机的驾驶员无法立即从放映在显示器上的图像确认例如作业区域的细微的凹凸分布。
如上所述，若驾驶员在无法很好地掌握作业区域状态的情况下进行作业，则例如会发生挖掘位置偏离的情况。并且还会发生在货车的货架上装入沙土的位置偏离的情况。因此，产生了用于修正这些位置的偏离或重新作业的不必要的工作，并有可能使挖土机的作业效率降低。
用于解决技术课题的手段
本发明的总的目的在于提供一种解决了上述问题的新型且实用的挖土机的显示装置。
本发明的更具体的目的在于提供一种挖土机的图像显示装置，使挖土机的驾驶员能够通过放映在显示器上的图像立即确认作业区域的状况。
为达到上述目的，根据本发明的一实施方式提供一种挖土机的图像显示装置，被设置在具有下部行走体、回转自如地配置在该下部行走体上的上部回转体、及搭载在该上部回转体上的附件的挖土机上，该挖土机通过驱动该附件而在作业区域内进行作业处理，该图像显示装置具有显示成为该作业处理的对象的作业区域的图像显示部，对通过摄像装置获得的图像实施表示凹凸分布的图像处理并在所述图像显示部上显示。
发明效果
根据上述发明，作业区域内的凹凸分布会显示在图像内，因此即使无法用目视观察作业区域的状况或难以目视观察的情况下，驾驶员也能够立即确认应进行作业的位置并能够在正确的位置进行作业。因此能够提高挖土机的作业效率。
附图说明
图1是设置有基于本发明的一实施方式的图像显示装置的挖土机的侧视图。
图2是进行将铲斗的沙土装入货车的货架上的作业时的挖土机的侧视图。
图3是表示基于本发明的一实施方式的通过图像显示装置上显示的图像的一例的图。
图4是表示图像显示装置的整体结构的框图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是设置有基于本发明的一实施方式的图像显示装置的挖土机的侧视图，表示挖掘作业时的状态。
挖土机具有下部行走体1，作为用于行驶的驱动部。在下部行走体1上经由回转机构2搭载有上部回转体3。在上部回转体3安装有动臂4。动臂4的前端安装有斗杆5，斗杆5的前端安装有铲斗6。动臂4、斗杆5、及铲斗6分别通过动臂缸7、斗杆缸8、及铲斗缸9被液压驱动。这些动臂4、斗杆5、及铲斗6作为挖土机的附件构成。并且作业区域内的挖掘作业、平整作业等作业处理通过驱动附件来实施。
在上部回转体3上设置有驾驶室10，其作为配置有驾驶席及操纵装置的驾驶室。在上部回转体3上的驾驶室10的后侧搭载有发动机等动力源和液压泵及液压回路等。
挖土机的驱动系统的结构与一般的挖土机的驱动系统相同，省略其说明。
图1表示挖土机进行挖掘作业时的状态。挖掘作业中由于作业区域的凹凸，如图1的A部那样可能会有驾驶员看不到的部分。因此，本实施方式中，在挖土机的斗杆5的前端设置摄像机20，用摄像机20拍摄作业区域并将获得的图像显示在驾驶席的显示器(图像显示部)30上。
摄像机20能够从几乎正上方拍摄作业区域，因此还能够拍摄到驾驶员看不到的部分(图1的A部)。因此，驾驶员通过观察显示器30的画面能够确认整个作业区域的状况。
但是，由摄像机20获得的图像的清晰度不是很好，而且显示器30的大小也有限制。因此，即使驾驶员看了放映在显示器30上的作业区域，也无法立即确认哪里低哪里高等凹凸的状况。因此，本实施方式的图像显示装置中，对于摄像机20拍摄到的图像，添加表示图像内的区域中的凹凸的图像并在显示器30上显示。表示凹凸的图像是，表示例如图像内同等高度部分的等高线，如在一般的地图上表示山和谷一样在平面图像内将凸部和凹部显示为易于理解的图像。关于表示凹凸的图像，将与如图2表示的装入沙土的作业建立关联而进行说明。
图2是表示在进行用铲斗6将挖出的沙土装入货车的货架的作业时的状态的侧视图。货车40的货架40a中需要将沙土以均等的高度装入，但如图2所示的状况中，挖土机的驾驶员无法目视观察货车40的货架40a的里面，因此只能将铲斗内的沙土排出到大概的位置。
因此，本实施方式中，将用摄像机20拍摄到的货车40的货架40a的图像显示在位于挖土机的驾驶室的显示器30上。此时，对于由摄像机20获得的图像，添加如图3所示那样表示凹凸的等高线来显示，以便驾驶员能够立即确认作业区域内的凹凸。
图3是表示在用摄像机20拍摄到的货车40的货架的图像内添加等高线(虚线)并在显示器30上显示时的显示器30的画面的图。在显示器30的画面中放映有货车40的货架40a的整体，为了便于知道货架40a中沙土的高低(凹凸)而显示有等高线50-1～50-4。
装入作业中将沙土放入高度低的部分(凹部)，需要在整个货架40a上尽可能均匀地装入沙土。因此，挖土机的驾驶员根据在放映有货车40的货架40a的显示器30的画面上显示的等高线50-1～50-4来判断货架40a上的沙土的高低(凹凸)，并将铲斗的沙土排出到低的部分。即使是仅以显示器30的画面难以知道高低(凹凸)的情况下，通过观察等高线50-1～50-4也能够立即判断高低(凹凸)，并提高作业效率。并且不需要因在高的部分进一步排出沙土而在之后进行平整的这种不必要的作业，能够进一步提高挖土机的作业效率。
在图3所示的例子中，等高线50-1～50-4中，等高线50-1是连接最低部分的线、等高线50-2是连接其次低的部分的线、等高线50-3是连接其次低的部分的线、等高线50-4是连接最高部分的线。等高线的间隔(高低差)设定为例如30cm左右的适当的值即可，也可设定为预先规定的值，或也可以输入驾驶员容易理解的值并进行设定。
并且，也可以将等高线50-1～50-4进行颜色区分，例如将表示最低位置的等高线50-1设为蓝色、表示最高位置的等高线50-4设为红色、将在这些之间的等高线50-2，50-3设为从蓝色到红色逐步变化的适当的颜色。或者，也可以对整个图像进行着色处理和阴影处理，将相同高度的部分(邻接的等高线之间的区域)设为相同颜色或相同阴影，在整个图像中阶段性地显示高低(凹凸)。
作业区域内的高低(凹凸)的判断，能够通过图像显示装置处理作业区域内的图像并进行图像识别来决定。除此之外，也可以在摄像机20上安装距离传感器，测量作业区域内的多个位置与摄像机20之间的距离来判断高低。距离传感器可以是例如反射型的距离传感器。
并且，图3所示的例子中，在显示器30的画面中除添加等高线50-1～50-4以外还显示有表示作业指示区域的指示区域框60。被指示区域框60包围的区域为作业指示区域。图3所示的例子中，指示区域框60为在货架40a中装入沙土较少的区域，且为从现在开始应装入沙土的区域。图像显示装置根据作业内容在显示器30上图像显示的作业区域内，确定出应进行作业的区域(即作业指示区域)，在画面中用指示区域框60包围而进行显示。图3所示的例子中，由于是装入沙土的作业，因此为了使沙土的高度尽可能均匀，沙土的高度低的部分作为被指示区域框60包围的作业指示区域而显示。
作业内容例如为挖掘作业时，应挖掘区域作为被指示区域框60包围的作业指示区域而显示。并且作业内容为平整地铺平沙土的作业时，沙土的高度高的部分(凸部)作为被指示区域框60包围的作业指示区域而显示。
作业指示区域并不限于如图3所示用指示区域用框60包围的显示，例如在作业指示区域内实施着色处理和阴影处理等，只要进行能够与其他区域区分的图像处理来显示即可。
显示器30上显示的图像是用挖土机进行挖掘和装入等的整个作业区域。能够将作业区域的位置作为坐标位置预先进行登记并在显示器30的图像内显示整个作业区域。图3中，作业区域是被虚线框70包围的部分。通过使用GPS功能能够与挖土机的坐标位置一同检测出作业区域的坐标位置。这种情况下，摄像机20上安装有GPS装置。如可能的话，通过GPS功能也能够判定作业区域内的高低(凹凸)。
图4是基于本实施方式的图像显示装置100的系统结构图。图像显示装置100具有包括图像处理部110、信号处理部120、运算处理部130、及作业区域判定部140的控制部102。
用摄像机20拍摄的作业现场的图像数据被传送至图像处理部110。图像处理部110将图像数据进行处理并作为在显示器30上显示的图像数据。在图像处理部被处理的图像数据被传送至作业区域判定部140。
并且，在摄像机20上安装有GPS装置22的情况下，用GPS功能检测出的摄像机20的位置坐标数据被传送至作业区域判定部140。位置坐标数据还被提供至坐标运算部130。
并且，在摄像机20上安装有距离传感器24的情况下，距离数据被传送至信号处理部120。距离数据是表示从摄像机20到作业区域的各个位置的距离的数据。在信号处理部被处理的距离数据被提供至坐标运算部130。坐标运算部130根据来自GPS装置22的位置坐标数据和来自距离传感器24的距离数据，制作使由距离传感器24测定的位置与位置坐标数据对应而测定距离的区域的位置坐标数据，并向作业区域判定部140输出。
作业区域判定部140用来自图像处理部110的图像数据、来自GPS装置22的位置坐标数据、来自坐标运算部130的位置坐标数据，制作在显示器30上放映的图像并将显示图像数据传送至显示器30。作业区域判定部140从来自摄像机20的图像数据中确认图像内的高低(凹凸)并将表示等高线50-1～50-4的数据添加到图像数据中。或者，由距离传感器24提供表示高低(凹凸)的数据(距离数据)的情况下，也可以根据由坐标运算部130提供的位置坐标数据，制作表示等高线50-1～50-4的数据。
并且，作业区域判定部在表示作业区域的点线框70内，根据表示高低差的数据确定出应进行作业的作业指示区域，并生成表示指示区域框60的数据。如上所述，如果是装入沙土的作业(该信息预先由驾驶员输入)，则以包围作业区域内高度低的部分的方式形成指示区域框60。
在作业区域判定部140制作的图像数据被传送至设置在挖土机驾驶室的显示器30，并在显示器30的画面上放映。驾驶员通过一边在显示器30的画面上确认等高线和作业指示区域一边进行作业，能够高效地进行作业。
其中，图像显示装置100的控制部102搭载在挖土机上的情况下，来自摄像机20、位置坐标数据22、及距离传感器24的各种数据经由挖土机内的配线传送至控制部102。并且用于在显示器30上显示的图像数据也经由挖土机内的配线传送至显示器30。但是，摄像机20、位置坐标数据22、距离传感器24、及显示器30各自与控制部102之间并非一定要用配线连接，也可以通过无线发送方式来发送各种数据。上述实施方式中以挖掘作业、装入作业为例进行了说明，但对需要形成水平的平面的平整作业也有效。
通过无线发送能够将控制部102及显示装置30设置在远离挖土机的位置。例如，远程操作挖土机进行作业时等情况下，通常远程操纵者无法目视作业区域。在这种情况下，通过将由本实施方式的图像显示装置生成的图像数据的图像一边在显示器上放映一边进行挖土机的远程操作，可实现高效的作业。并且，也可以将基于本申请发明的显示器(图像显示部)30用智能手机等便携终端设备的画面实现。
本发明并不一定限定于具体公开的上述实施方式，在不脱离本发明的范围内可实现各种变形例及改良例。
本申请主张基于2011年12月26日申请的日本专利申请第2011-284095号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
产业上的可利用性
本发明能够应用于图像显示挖土机的作业区域的图像显示装置。
符号说明
1-下部行走体，2-回转机构，3-上部回转体，4-动臂，5-斗杆，6-铲斗，7-动臂缸，8-斗杆缸，9-铲斗缸，10-驾驶室，20-摄像机，22-GPS装置，24-距离传感器，30-显示器，40-货车，40a-货架，50-1～50-4-等高线，60-框，70-虚线框，100-图像形成装置，102-控制部，110-图像处理部，120-信号处理部，130-坐标运算部，140-作业区域判定部。

Claims (4)

1.一种挖土机的图像显示装置，被设置在具有下部行走体、回转自如地配置在该下部行走体上的上部回转体、及搭载在该上部回转体上的附件的挖土机上，该挖土机通过驱动该附件而在作业区域内进行作业处理，其中，
所述图像显示装置具有显示成为该作业处理的对象的作业区域的图像显示部，
对通过摄像装置获得的图像实施表示凹凸分布的图像处理并在所述图像显示部上显示。
2.根据权利要求1所述的挖土机的图像显示装置，
将显示应进行作业的区域的指示区域显示在所述图像内。
3.根据权利要求1或2所述的挖土机的图像显示装置，
将预先设定好坐标的作业区域显示在所述图像显示部上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的挖土机的图像显示装置，
所述图像显示部设置于远离所述挖土机的位置。
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