旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍顯示裝置的制造方法
【專利摘要】以能夠包含障礙物的高度位置的方式識別旋轉(zhuǎn)操作時存在上部旋轉(zhuǎn)體接觸的擔憂的切口等的障礙物。在上部旋轉(zhuǎn)體(3)設(shè)置分別對不同的方向的斜下方進行拍攝的多個俯瞰圖像形成用的第一攝像機(13)，將合成俯瞰圖像(20)顯示于顯示器(15)，并且，在上部旋轉(zhuǎn)體(3)的旋轉(zhuǎn)框架(3a)的下部位置以追隨該上部旋轉(zhuǎn)體(3)的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動的方式設(shè)置將從上部旋轉(zhuǎn)體(3)的后端至側(cè)部的角部包含于視場范圍內(nèi)的直通圖像拍攝用的第二攝像機(16R、16L)，將角部直通圖像(30R、30L)以能夠與合成俯瞰圖像(20)重疊的方式顯示于顯示器(15)。
【專利說明】
旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及圖像顯示由液壓挖掘機等構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍狀況的旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的一個例子，存在液壓挖掘機。通常，液壓挖掘機構(gòu)成為由具有行駛機構(gòu)的下部行駛體以及設(shè)置于該下部行駛體上的上部旋轉(zhuǎn)體構(gòu)成，下部行駛體與上部旋轉(zhuǎn)體之間由旋轉(zhuǎn)裝置連結(jié)，上部旋轉(zhuǎn)體通過該旋轉(zhuǎn)裝置相對于下部行駛體進行旋轉(zhuǎn)。在上部旋轉(zhuǎn)體設(shè)置有前置作業(yè)機構(gòu)。前置作業(yè)機構(gòu)由起重臂、懸臂以及前置配件構(gòu)成。
[0003]作為作業(yè)機，例如存在進行土砂的挖掘作業(yè)的液壓挖掘機。在液壓挖掘機中，作為前置配件安裝有鏟斗，通過鏟斗執(zhí)行土砂等的挖掘。具備在該液壓挖掘機的運轉(zhuǎn)過程中用于監(jiān)視其周圍的周圍監(jiān)視裝置的情況已被廣泛公知。作為周圍監(jiān)視裝置的具體的構(gòu)成，通常在車體安裝攝像機，另外，在駕駛室的供操作人員就坐的駕駛席的前方位置設(shè)置顯示器。由攝像機拍攝到的圖像形成動畫狀態(tài)的影像并顯示于顯示器畫面。
[0004]在專利文獻I公開了如下裝置:為了獲得作業(yè)機的周圍的較寬的范圍的視場而在車體安裝多個攝像機，為了在顯示器上遍布作業(yè)機的大致整周消除監(jiān)視視場的死角而通過信號處理來對由各攝像機拍攝到的周圍的監(jiān)視圖像進行視角轉(zhuǎn)換，在顯示器畫面顯示為平面地投影的俯視圖像亦即俯瞰圖像。在該專利文獻I中，在液壓挖掘機的上部旋轉(zhuǎn)體的后部位置與左右的兩側(cè)部位置三處設(shè)置有攝像機。此外，也公知有如下裝置:由于液壓挖掘機的前方能夠由操作人員直接視覺確認，因此在專利文獻I中，不對前方進行圖像化，但在該前部位置也設(shè)置攝像機。
[0005]上述的各攝像機的拍攝用透鏡的光軸朝向斜下方。被這些各攝像機拍攝到的圖像為直通圖像(只少一畫像)，根據(jù)這些直通圖像以成為上方視角的方式進行視角轉(zhuǎn)換處理，從車輛的上方俯視的圖像為俯瞰圖像。
[0006]俯瞰圖像顯示于顯示器畫面，但此時在顯示器畫面將作業(yè)機符號化(Symbolized)的圖解(Illustrat1nK表示液壓挖掘機的平面圖像)作為車輛圖標進行顯示，由各個攝像機取得的俯瞰圖像配置于該車輛圖標的周圍。在專利文獻I中，將車輛圖標顯示于顯示器畫面的中央位置，在該車輛圖標的后方區(qū)域以及左右的側(cè)方區(qū)域并排各上方視角圖像，從而顯示作為周圍監(jiān)視用的合成俯瞰圖像。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2010-204821號公報
[0010]如上所述，液壓挖掘機進行土砂等的挖掘作業(yè)，但挖掘物例如被投入自卸卡車的車廂(Vessel)。因此，設(shè)置于上部旋轉(zhuǎn)體的前置作業(yè)機構(gòu)需要改變方向，使上部旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)。換句話說，在執(zhí)行挖掘作業(yè)時，反復(fù)進行挖掘位置處的基于前置作業(yè)機構(gòu)的挖掘動作、上部旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)動作、向自卸卡車投入挖掘物的投入動作以及上部旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)動作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]然而，通過前置作業(yè)機構(gòu)的挖掘作業(yè)，在地面形成傾斜面或垂直面之類的切口。在使上部旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時，若該上部旋轉(zhuǎn)體的后端部與切口的切口面碰撞，則因該沖擊而有損上部旋轉(zhuǎn)體的穩(wěn)定性，另外，在上部旋轉(zhuǎn)體的各個構(gòu)成部件、旋轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生損傷。另外，在鏟斗收容挖掘物的情況下，也存在挖掘物因沖擊而從鏟斗向外部被排出的情況。因此，在使上部旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時，需要該上部旋轉(zhuǎn)體的后端部、其他的部位不與切口面等的障礙物干涉。
[0013]對液壓挖掘機進行操作的操作人員由于無法充分地獲得上部旋轉(zhuǎn)體的后方的視場，所以設(shè)置周圍監(jiān)視裝置，操作人員視覺確認構(gòu)成該周圍監(jiān)視裝置的顯示器，由此能夠進行后方確認。但是，顯示于顯示器的圖像是俯瞰圖像。俯瞰圖像適合進行在液壓挖掘機的周圍是否存在障礙物等的確認。但是，俯瞰圖像是平面圖像，因此能夠確認存在切口，但識別切口面的傾斜角較困難。上部旋轉(zhuǎn)體處于從地面分離的高度位置，所以因切口面的傾斜角度不同，也存在不與該切口面干涉而能夠旋轉(zhuǎn)的情況，也存在若旋轉(zhuǎn)則與切口面碰撞的情況。因此，僅通過觀察顯示器，存在無法正確地確認在旋轉(zhuǎn)時上部旋轉(zhuǎn)體是否與切口面碰撞的問題點。另外，在液壓挖掘機后退時也存在相同的問題點。
[0014]本發(fā)明是鑒于以上的點而完成的，其目的在于，在旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的構(gòu)成周圍監(jiān)視裝置的顯示器，能夠以包含障礙物的高度位置的方式識別旋轉(zhuǎn)操作時存在上部旋轉(zhuǎn)體接觸的擔憂的切口等的障礙物。
[0015]用于解決課題的方案
[0016]為了解決以上的課題，本發(fā)明為一種旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍監(jiān)視裝置，其設(shè)置于由通過旋轉(zhuǎn)裝置連結(jié)于下部行駛體的上部旋轉(zhuǎn)體構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機，在該上部旋轉(zhuǎn)體設(shè)置分別對不同的方向的斜下方進行拍攝的多個俯瞰圖像形成用的第一攝像機，將這些第一攝像機拍攝到的圖像數(shù)據(jù)以分別成為從上方俯視的俯瞰圖像的方式進行視角轉(zhuǎn)換而成為俯瞰圖像，作為合成了這些各俯瞰圖像的合成俯瞰圖像顯示于顯示器，上述旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍監(jiān)視裝置的特征在于，在上述上部旋轉(zhuǎn)體的下部位置以追隨該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動的方式設(shè)置一個或者多個直通圖像拍攝用的第二攝像機，上述第二攝像機將從上述上部旋轉(zhuǎn)體的后端至側(cè)部的角部包含于視場范圍內(nèi)，能夠?qū)⑸鲜龅诙z像機拍攝到的圖像作為直通圖像而顯示于上述顯示器。
[0017]為了監(jiān)視作業(yè)機的周圍，取得針對該作業(yè)機的整周或者周圍的一部分的成為俯瞰圖像的圖像數(shù)據(jù)，將俯瞰圖像顯示于顯示器。為此設(shè)置的是第一攝像機。第一攝像機設(shè)置有多個，作為整體構(gòu)成為第一攝像機組。構(gòu)成第一攝像機組的攝像機具備至少以上部旋轉(zhuǎn)體的后方為視場的攝像機，除了該后方攝像機之外，也設(shè)置有以左右任一方或者左右的兩側(cè)方向為視場的攝像機。另外，也能夠設(shè)置以上部旋轉(zhuǎn)體的左右以及前后為視場的四臺或四臺以上的攝像機。
[0018]構(gòu)成由這些多個攝像機構(gòu)成的第一攝像機組的攝像機的透鏡光軸設(shè)定為朝向斜下方向。由這些第一攝像機組的各攝像機拍攝到的圖像數(shù)據(jù)通過圖像處理以成為上方視角的方式進行視角轉(zhuǎn)換，從而形成俯瞰圖像。各俯瞰圖像顯示于顯示器的規(guī)定的區(qū)域。優(yōu)選，將由作業(yè)機的平面圖像或者其圖解構(gòu)成的作業(yè)機圖標配置于顯示器的中央，在該作業(yè)機圖標的周圍并排顯示由配置于各個位置的第一攝像機組的各攝像機取得的俯瞰圖像。將該圖像稱為合成俯瞰圖像。
[0019]基于合成俯瞰圖像，能夠監(jiān)視在作業(yè)機的周圍是否存在障礙物等。此處，各俯瞰圖像是從上方俯視的圖像，因此能夠確認障礙物的有無與位置，但無法正確地識別障礙物的高度尺寸。
[0020]因此，除了俯瞰圖像拍攝用攝像機之外，還設(shè)置對象圖像的高度的識別性優(yōu)越的直通圖像拍攝用的第二攝像機。第二攝像機中的攝像機的透鏡的光軸朝向大致水平方向，由攝像機拍攝到的圖像不進行視角轉(zhuǎn)換處理，而保持原樣地顯示于顯示器。第二攝像機由一個或者多個攝像機構(gòu)成，在由多個攝像機構(gòu)成的情況下，構(gòu)成第二攝像機組。
[0021]第一攝像機設(shè)置于上部旋轉(zhuǎn)體的上部位置，但第二攝像機配置于上部旋轉(zhuǎn)體的下部側(cè)的位置，具體而言配置于比上部旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)框架更靠下側(cè)的位置。例如，安裝于旋轉(zhuǎn)框架的下表面，或安裝于構(gòu)成旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)鼓形。換句話說，在上部旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時，第二攝像機追隨該上部旋轉(zhuǎn)體而轉(zhuǎn)動。此處，第二攝像機的配設(shè)位置配置于上部旋轉(zhuǎn)體的盡可能深處的位置，由此，不會被小石子等飛散物碰撞到，不存在攝像機的損傷的擔憂，進而能夠?qū)崿F(xiàn)將其保護。
[0022]第二攝像機的視場包含從上部旋轉(zhuǎn)體的后端部移至側(cè)部的角部分。并且，設(shè)定為上部旋轉(zhuǎn)體的下表面，換句話說旋轉(zhuǎn)框架成為視場的一部分。并且，第二攝像機的透鏡光軸朝向大致水平方向。上部旋轉(zhuǎn)體的后端側(cè)的角部存在于左右兩側(cè)。通過一臺攝像機，也能夠使左右的兩角部落入視場，但為此需要使用廣角透鏡。因此，優(yōu)選，第二攝像機設(shè)置兩臺，以分別朝向各角部的方式分別配置。由此，能夠使用視場范圍較窄的透鏡，能夠取得形變較少的優(yōu)質(zhì)的圖像。
[0023]第二攝像機用于使操作人員識別在作業(yè)機旋轉(zhuǎn)時是否存在其上部旋轉(zhuǎn)體、特別是上部旋轉(zhuǎn)體的后端角部與切口等的土壁面、突起部等、進一步包含車輛、人的障礙物碰撞的可能性。因此，至少在旋轉(zhuǎn)時，顯示該第二攝像機的圖像。也能夠在與顯示合成俯瞰圖像的顯示器不同的顯示器顯示，但是從操作人員的可視性等的觀點來看優(yōu)選在顯示合成俯瞰圖像的顯示器以與合成俯瞰圖像的一部分重疊的方式進行顯示。
[0024]第二攝像機的圖像是使視場從上部旋轉(zhuǎn)體的下部位置朝向其角部的延長線方向的直通圖像。直通圖像是攝像機的透鏡光軸朝向大致水平方向的圖像，不對該視場范圍內(nèi)的圖像進行視角轉(zhuǎn)換，而保持原樣將其顯示。在該圖像局部地包含有上部旋轉(zhuǎn)體的后端側(cè)的角部、即配重。因此，第二攝像機制成角部直通圖像的圖像數(shù)據(jù)。
[0025]在顯示器中，角部直通圖像能夠在合成俯瞰圖像的顯示后方的俯瞰圖像的部位以與該俯瞰圖像重疊的方式顯示。其中，圖像顯示區(qū)域不限定于此，例如也可以顯示于顯示前方的俯瞰圖像的區(qū)域等。
[0026]此處，就顯示于顯示器的角部直通圖像而言，在使上部旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時，包含其行進方向的前方，并且在圖像的一部分包含配重的下表面，因此若在旋轉(zhuǎn)方向的前方存在障礙物，則能夠識別是否為存在該障礙物與配重干涉的可能性的高度。因此，需要顯示角部直通圖像的情況是使上部旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)操作通過操作人員使用由操作桿等構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)操作機構(gòu)而進行，因此能夠構(gòu)成為與操作桿的操作連動地進行顯示器的顯示的切換。另外，也可以通過開關(guān)操作來進行圖像的切換。
[0027]發(fā)明的效果
[0028]本發(fā)明將旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍的狀況作為俯瞰圖像顯示于顯示器，能夠正確地確認在旋轉(zhuǎn)時上部旋轉(zhuǎn)體的后端部是否存在與障礙物碰撞或者接觸的可能性。
【附圖說明】
[0029]圖1是表示液壓挖掘機的一個例子的側(cè)視圖。
[0030]圖2是表示構(gòu)成第一攝像機組的各攝像機安裝于上部旋轉(zhuǎn)體的安裝部的圖。
[0031]圖3是表示液壓挖掘機的周圍顯示裝置的構(gòu)成的框圖。
[0032]圖4是基于第一攝像機組拍攝到的圖像來表示顯示于顯示器的合成俯瞰圖像的說明圖。
[0033]圖5是表示第二攝像機的安裝位置的液壓挖掘機的后部側(cè)的圖。
[0034]圖6是表示液壓挖掘機運轉(zhuǎn)的現(xiàn)場且存在切口的狀態(tài)的說明圖。
[0035]圖7是表示顯示第一攝像機組的合成俯瞰圖像與重疊顯示于該合成俯瞰圖像的角部直通圖像的顯示器的說明圖。
[0036]圖8是表示顯示器的顯示方式的切換順序的流程圖。
[0037]圖9是表示第二攝像機的與圖5不同的安裝構(gòu)造的圖。
[0038]圖10是表示與圖9進一步不同的第二攝像機的安裝構(gòu)造的圖。
【具體實施方式】
[0039]以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。以下，作為旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機例示液壓挖掘機進行說明，但旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機不限定于液壓挖掘機。例如，吊車等作業(yè)機也是旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機?？傊?，若為通過旋轉(zhuǎn)而進行規(guī)定的作業(yè)的機械，則能夠?qū)⑷我獾臋C械應(yīng)用為旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機。
[0040]圖1示出了作為旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的液壓挖掘機I。液壓挖掘機I具備下部行駛體2、上部旋轉(zhuǎn)體3以及旋轉(zhuǎn)裝置4。下部行駛體2為液壓挖掘機I的行駛機構(gòu)，此處，例示履帶式的下部行駛體2。下部行駛體2與上部旋轉(zhuǎn)體3由旋轉(zhuǎn)裝置4連結(jié)，旋轉(zhuǎn)裝置4進行旋轉(zhuǎn)，從而上部旋轉(zhuǎn)體3相對于下部行駛體2旋轉(zhuǎn)。由此，液壓挖掘機I構(gòu)成旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機。
[0041]上部旋轉(zhuǎn)體3在旋轉(zhuǎn)框架3a上安裝有駕駛室5、前置作業(yè)機構(gòu)6以及艙室7等，另外，在后端部設(shè)置有配重8。在駕駛室5設(shè)置有對液壓挖掘機I進行操作的各種操作機構(gòu)，操作人員搭乘于駕駛室5進行液壓挖掘機I的操作。由對旋轉(zhuǎn)裝置4進行操作的操作桿構(gòu)成的操作機構(gòu)設(shè)置于駕駛室5。另外，艙室7收容發(fā)動機等機械，配置于駕駛室5的后方位置，配重8設(shè)置于艙室7的更后方，因此配重8構(gòu)成上部旋轉(zhuǎn)體3的后端部。
[0042]前置作業(yè)機構(gòu)6在上部旋轉(zhuǎn)體3的前部設(shè)置為與駕駛室5大致并排，具備起重臂10、懸臂11以及鏟斗12 O就起重臂10而言，基端部通過連結(jié)銷軸支承于構(gòu)成上部旋轉(zhuǎn)體3的旋轉(zhuǎn)框架3a而能夠進行俯抑動作。在起重臂10的前端以能夠沿上下方向轉(zhuǎn)動的方式連結(jié)有懸臂11，在懸臂11的前端以能夠沿上下方向轉(zhuǎn)動的方式連結(jié)有鏟斗12。起重臂10的俯抑動作通過驅(qū)動起重臂缸1a而進行。懸臂11被懸臂缸I Ia驅(qū)動，伊^斗12被伊^斗缸12a驅(qū)動。伊^斗12是能夠更換的前置配件，基本上，用于挖掘土砂。
[0043]如圖2所示，在液壓挖掘機I的上部旋轉(zhuǎn)體3設(shè)置有分別對不同的方向進行拍攝的多個攝像機13。此處，設(shè)置有對液壓挖掘機I的后方進行拍攝的后方攝像機13B、對左方進行拍攝的左方攝像機13L、對右方進行拍攝的右方攝像機13R以及對前方進行拍攝的前方攝像機13F。這些各攝像機13設(shè)置于上部旋轉(zhuǎn)體3的上方位置，它們的透鏡的光軸相對于地面朝向斜下方。
[0044]后方攝像機13B例如設(shè)置于配重8的上部，左方攝像機13L設(shè)置于駕駛室5的上部，右方攝像機13R以及左方攝像機13L分別配設(shè)為朝向上部旋轉(zhuǎn)體3的側(cè)部突出，另外，前方攝像機13F設(shè)置于駕駛室5的上部。其中，各攝像機13的設(shè)置位置不限定于這些，能夠與上部旋轉(zhuǎn)體3的構(gòu)成對應(yīng)地配設(shè)于任意的位置。此處，各攝像機13的透鏡光軸朝向斜下方，以其視場范圍的兩側(cè)部與其他的攝像機13的視場范圍重疊的方式調(diào)整視場角、配設(shè)位置等。例如，后方攝像機13B的視場范圍與左方攝像機13L的視場范圍相互局部地重疊，后方攝像機13B的視場范圍與右方攝像機13R的視場范圍也局部地重疊。由此，在各攝像機13的視場范圍之間不產(chǎn)生死角。
[0045]如圖3所示，在駕駛室5設(shè)置有圖像處理裝置14以及顯示通過該圖像處理裝置14進行信號處理的圖像的顯示器15，此處，顯示器15設(shè)置為顯示用于監(jiān)視液壓挖掘機I的周圍的監(jiān)視圖像。監(jiān)視圖像用于供操作液壓挖掘機I的操作人員進行該液壓挖掘機I運轉(zhuǎn)時周圍是否存在障礙物等的確認。
[0046]如圖4所示，在顯示器15的畫面的大致中央位置顯示作業(yè)機圖標20S，在其周圍顯示由后方俯瞰圖像20B、左右的側(cè)部俯瞰圖像20L、20R以及前方俯瞰圖像20F構(gòu)成的監(jiān)視圖像。此處，作業(yè)機圖標20S由液壓挖掘機I的平面圖像或者其圖解構(gòu)成，另外，各俯瞰圖像20B、20L、20R、20F是由各攝像機13B、13L、13R以及13F拍攝到的液壓挖掘機I的周圍的圖像。此處，各攝像機13B、13L、13R、13F的圖像均是平面圖像，由此在顯示器15顯示俯瞰液壓挖掘機I及其周圍的合成俯瞰圖像20。此處，合成俯瞰圖像20是俯視從上方視角觀察的液壓挖掘機I的周圍狀況的所謂鳥瞰圖圖像，顯示該合成俯瞰圖像，由此能夠確認液壓挖掘機I的周圍是否存在成為相對于該液壓挖掘機I的動作的障礙的障礙物。因此，攝像機13B、13L、13R、13F構(gòu)成用于制作俯瞰圖像的第一攝像機組。此外，在圖中，上部旋轉(zhuǎn)體3能夠相對于作為行駛機構(gòu)的下部行駛體2旋轉(zhuǎn)，所以因旋轉(zhuǎn)位置不同而存在行駛方向與上部旋轉(zhuǎn)體3的駕駛室5的前方不一致的情況，因此在作業(yè)機圖標20S顯示指示行駛方向的方向指示標記DL。
[0047]對圖3所示的圖像處理裝置14的構(gòu)成進行說明。在圖中，符號21是俯瞰圖像化處理部，在該俯瞰圖像化處理部21中，以由攝像機13B、13L、13R、13F拍攝到的各自的圖像的視角成為上方視角的方式進行視角轉(zhuǎn)換。此處，由各攝像機13B、13L、13R、13F取得的圖像分別是具有光軸方向的視場的直通圖像，這些直通圖像單獨地進行視角轉(zhuǎn)換。而且，通過俯瞰圖像化處理部21中的信號處理，分別形成單獨俯瞰圖像20B、20L、20R、20F。此外，俯瞰圖像化處理部21的具體的構(gòu)成已公知，因此省略其詳細的說明。
[0048]關(guān)于從俯瞰圖像化處理部21輸出的單獨俯瞰圖像20B、20L、20R、20F的數(shù)據(jù)輸入至圖像截取部22，通過該圖像截取部22分別修整為顯示于圖4所示的顯示器15的各區(qū)域。另夕卜，在圖標圖像生成部23保留有作業(yè)機圖標20S的數(shù)據(jù)。而且，在圖像合成部24，對分別被修整的單獨俯瞰圖像20B、20L、20R、20F與作業(yè)機圖標20S進行合成，經(jīng)由顯示圖像生成部25在顯示器15的畫面顯示合成俯瞰圖像20。此處，顯示于顯示器15的合成俯瞰圖像是動畫狀態(tài)。
[0049]如上所述，在顯示器15顯示作業(yè)機圖標20S的周圍的狀況，由此在液壓挖掘機I的挖掘作業(yè)等作業(yè)的執(zhí)行過程中，針對是否存在對于該液壓挖掘機I的動作而言成為障礙的物、人等障礙物，在存在的情況下，操作人員能夠容易識別是否存在與該障礙物接觸的可能性。因此，在存在與障礙物接觸或碰撞的可能性的情況下，能夠采取避免該障礙的措施，能夠順利地進行作業(yè)。
[0050]然而，存在通過液壓挖掘機I的挖掘而產(chǎn)生的地面的傾斜，例如產(chǎn)生切口的情況。如圖6例示的那樣，在液壓挖掘機I的后方位置存在因挖掘而產(chǎn)生的切口面WF。在處于操作人員無法直接視覺確認該切口面WF的后方側(cè)的位置時，通過顯示器15進行確認。然而，在攝像機13B的視場角與切口面WF的角度的關(guān)系中，在作為顯示于顯示器15的后方俯瞰圖像20B僅顯示切口面WF的傾斜的部位的情況下，識別其高度較困難。換句話說，俯瞰圖像是俯視的圖像，因此只要不特別地存在形狀顯著地變化的部位，則高度的信息從俯瞰圖像幾乎無法獲得。
[0051]在圖示的液壓挖掘機I中，上部旋轉(zhuǎn)體3設(shè)置于下部行駛體2的上方，其底面，換句話說旋轉(zhuǎn)框架3a的下表面位于距地面較高的位置。并且，配重8的后端部從下部行駛體2向后方突出。從而，因切口面WF的形狀不同，無法確認使上部旋轉(zhuǎn)體2旋轉(zhuǎn)時構(gòu)成該上部旋轉(zhuǎn)體3的配重8的后端部是否與切口面WF干涉。換句話說，根據(jù)后方的俯瞰圖像20B的顯示，無法進行是否向液壓挖掘機I的后方的地面升起的方向傾斜，或者，即使成為傾斜面，在使上部旋轉(zhuǎn)體3旋轉(zhuǎn)時，是否與地面接觸的識別，或者識別較困難。因此，若在上部旋轉(zhuǎn)體3的旋轉(zhuǎn)方向的前方側(cè)存在與配重8干涉的切口面WF，則在使上部旋轉(zhuǎn)體3旋轉(zhuǎn)時，配重8與切口面WF碰撞。
[0052]考慮以上的點，如圖5所示，在旋轉(zhuǎn)裝置4設(shè)置有由左右一對攝像機16R、16L構(gòu)成的第二攝像機組。構(gòu)成這些第二攝像機組的攝像機16R、16L固定地設(shè)置于構(gòu)成旋轉(zhuǎn)裝置4的旋轉(zhuǎn)鼓形的外周面，在上部旋轉(zhuǎn)體3旋轉(zhuǎn)時，攝像機16R、16L也與此相伴地進行轉(zhuǎn)動。
[0053]攝像機16R的視場朝向右斜后方，在上部旋轉(zhuǎn)體3的下部，以從配重8的后端部移至右側(cè)部的角部為中心左右具有規(guī)定角度量的視場。而且，設(shè)定為配重8的下表面也落入視場范圍。另外，攝像機16L在左斜后方具有視場，與攝像機16R相同地，具有與以從配重8的后端部移至左側(cè)部的角部為中心的攝像機16R相同的視場角，配重8的下表面也位于視場內(nèi)。因此，構(gòu)成這些攝像機16R、16L的透鏡光軸朝向大致水平方向，即朝向圖2中由16RA、16LA所示的方向。
[0054]此處，構(gòu)成第二攝像機組的攝像機16R、16L具有與構(gòu)成第一攝像機組的攝像機13B、13L、13R、13F不同的視場角，圖像處理裝置14獲取來自攝像機16R、16L的圖像，但與第一攝像機組不同，不進行視角轉(zhuǎn)換，而顯示為直通圖像。
[0055]在監(jiān)視對象區(qū)域存在障礙物的情況下，根據(jù)俯瞰圖像掌握與液壓挖掘機I的距離較有利，但在識別障礙物的大小，特別是高度尺寸的方面，顯示直通圖像比俯瞰圖像有利。此處，在使液壓挖掘機I旋轉(zhuǎn)時，若障礙物比上部旋轉(zhuǎn)體3的高度位置低，則即便使該上部旋轉(zhuǎn)體3旋轉(zhuǎn)，也不會與障礙物碰撞。特別成為問題的是比配重8的高度位置高的情況。因此，在液壓挖掘機I旋轉(zhuǎn)時，需要識別存在于該旋轉(zhuǎn)方向的前方側(cè)的部位的障礙物的高度。特別地，知曉障礙物的高度位置與上部旋轉(zhuǎn)體3的底面、即旋轉(zhuǎn)框架3a的下表面的高度位置關(guān)系尤為重要。
[0056]在構(gòu)成旋轉(zhuǎn)裝置4的旋轉(zhuǎn)鼓形的外側(cè)面安裝有構(gòu)成第二攝像機組的攝像機16R、16L，這些攝像機16R、16L使配重8的后端側(cè)的角部落入視場，因此即使旋轉(zhuǎn)方向為左右任意的方向，也能夠取得該旋轉(zhuǎn)方向的前方側(cè)的視場。此處，液壓挖掘機I的周圍的俯瞰圖像由構(gòu)成第一攝像機組的各攝像機13取得，攝像機16R、16L設(shè)定為由它們?nèi)〉玫膱D像不進行視角轉(zhuǎn)換而顯示為直通圖像，并且，在這些攝像機16R、16L的視場包含有配重8的下表面，因此成為能夠識別位于上部旋轉(zhuǎn)體3的最后端部的配重8的下表面的高度位置的圖像。
[0057]圖7表示顯示攝像機16R、16L的圖像的顯示器15的一個例子。如該圖所示，在顯示器15示出了合成俯瞰圖像。來自攝像機16R、16L的直通圖像在合成俯瞰圖像中，與后方的俯瞰圖像20B所顯示的區(qū)域重疊地顯示。在圖7中，攝像機16R的右側(cè)的角部直通圖像30R顯示于顯示器15的右下方的位置，另外，攝像機16L的左側(cè)的角部直通圖像30L顯示于顯示器15的左下方的位置。此處，這些直通圖像30R、30L優(yōu)選盡可能較大地顯示。因此，這些優(yōu)選顯示于比俯瞰圖像20B的顯示區(qū)域稍微寬的范圍。
[0058]此處，右側(cè)以及左側(cè)的角部直通圖像30R、30L是大致水平方向的圖像，并且是在其視場范圍包含配重8的左右的兩角部且包含旋轉(zhuǎn)框架3a的后端部的直通圖像。因此，角部直通圖像30R、30L能夠確認旋轉(zhuǎn)方向的前方側(cè)的狀況，并且在存在障礙物、傾斜面的情況下，能夠容易并且正確地進行它們是比配重8的下表面低或者高的判定。因此，如圖3所示，在顯示圖像生成部25連接有直通圖像合成部26，在直通圖像合成部26能夠獲取攝像機16R、16L的角部直通圖像30R、30L。
[0059]以上，在顯示器15進行四種方式的顯示。作為第一種顯示方式，是圖4所示的顯示合成俯瞰圖像20的方式。另外，作為第二種顯示方式，是如圖7所示，在后方俯瞰圖像20B的顯示區(qū)域同時顯示右側(cè)以及左側(cè)的角部直通圖像30R、30L的方式。另外，也能夠是重疊顯示這些右側(cè)以及左側(cè)的角部直通圖像30R、30L中的一方的方式(第三種顯示方式、第四種顯示方式)。
[0060]在液壓挖掘機I進行通常的作業(yè)時，需要確認該液壓挖掘機I的周圍整體的狀況，因此在顯示器15顯示圖4的合成俯瞰圖像20。由此，操作液壓挖掘機I的操作人員能夠確認在其周圍是否存在障礙物等，能夠順利地進行操作。
[0061]液壓挖掘機I的上部旋轉(zhuǎn)體3處于距地面規(guī)定的高度位置，存在人、物介于之間的可能性。因此，在使液壓挖掘機I后退時，存在某些障礙物位于上部旋轉(zhuǎn)體3的下部位置的可能性。因此，在使顯示器15后退時，為了確認上部旋轉(zhuǎn)體3的下部的后部側(cè)的狀況，如圖7所示，能夠以使直通圖像30R、30L的雙方與俯瞰圖像重疊的方式進行顯示。
[0062]另外，在使上部旋轉(zhuǎn)體3向左右任意的方向旋轉(zhuǎn)時，顯示旋轉(zhuǎn)方向的前方側(cè)的直通圖像30R或者30L。也可以顯示成為旋轉(zhuǎn)方向的后方側(cè)的直通圖像，但為了將操作人員的可視性保持為良好或不產(chǎn)生混亂，而優(yōu)選將僅旋轉(zhuǎn)方向前方的直通圖像重疊顯示于合成俯瞰圖像。
[0063]通過這種顯示，能夠確認在上部旋轉(zhuǎn)體3的旋轉(zhuǎn)方向的前方是否存在障礙物，并且能夠識別障礙物的高度位置，因此即使在上部旋轉(zhuǎn)體3的下部位置存在障礙物，也能夠確認是否存在該障礙物在上部旋轉(zhuǎn)體3的旋轉(zhuǎn)動作時干涉的可能性。
[0064]上述的顯示器15的顯示圖像能夠供操作人員通過開關(guān)(未圖示)操作來選擇。也能夠通過操作人員的開關(guān)操作進行上述的四種方式的顯示模式，但通過設(shè)置模式設(shè)定機構(gòu)，利用該模式設(shè)定機構(gòu)設(shè)定為能夠切換成顯示器15的畫面與液壓挖掘機I的操作狀況對應(yīng)自動地切換的T模式以及顯示合成俯瞰圖像20的T-1模式。該模式設(shè)定機構(gòu)也可以設(shè)置于顯示器15，另外，也能夠設(shè)置于顯示器15以外的控制器(未圖示)。
[0065]因此，如圖8所示，在選擇T模式時且進行旋轉(zhuǎn)操作時，角部直通圖像30R、30L的任一個與旋轉(zhuǎn)方向?qū)?yīng)地重疊顯示于合成俯瞰圖像20的規(guī)定的位置。即，在右轉(zhuǎn)操作作為旋轉(zhuǎn)操作機構(gòu)的操作桿時，直通圖像30R重疊顯示于合成俯瞰圖像20，在進行左轉(zhuǎn)操作時，直通圖像30L重疊顯示于合成俯瞰圖像20。另一方面，在選擇T模式的狀態(tài)下，在未進行旋轉(zhuǎn)操作時，T = 0，兩個直通圖像30R、30L重疊顯示于合成俯瞰圖像20。而且，若選擇T-1操作模式，則在顯示器15僅顯示合成俯瞰圖像20。此處，在旋轉(zhuǎn)操作停止時，優(yōu)選不從角部直通圖像30R或者30L立即切換到其他的圖像，而具有少許的時間間隔。
[0066]在通過液壓挖掘機I進行挖掘作業(yè)時，反復(fù)進行在使上部旋轉(zhuǎn)體3朝向挖掘位置的狀態(tài)下進行挖掘，在鏟斗12收容挖掘物后，使上部旋轉(zhuǎn)體3旋轉(zhuǎn)，投入自卸卡車等的操作。在該挖掘動作時，產(chǎn)生切口，切口與挖掘作業(yè)的進行對應(yīng)地改變形狀，因此每進行上部旋轉(zhuǎn)體3的旋轉(zhuǎn)操作，均將角部的直通圖像30R或者30L顯示于顯示器15。其結(jié)果，能夠在作業(yè)過程中，始終進行上部旋轉(zhuǎn)體3是否與切口面WF干涉的確認。
[0067]另一方面，在選擇T模式時且未進行旋轉(zhuǎn)操作時，將兩個角部的直通圖像30R、30L顯示于顯示器15，因此操作人員能夠識別上部旋轉(zhuǎn)體3的下方位置的狀況。而且，在需要包含液壓挖掘機I的后方位置在內(nèi)的整體的俯瞰圖像的情況下，只要選擇T-1模式即可。
[0068]此外，為了取得角部的直通圖像，形成設(shè)置兩臺攝像機16R、16L的構(gòu)成，但為了取得角部直通圖像，不必設(shè)置兩臺攝像機，如圖9所示，也能夠在旋轉(zhuǎn)框架3a的下表面設(shè)置一臺直通圖像用攝像機16。此時，需要直通圖像用攝像機16的視場角包含配重8的兩角部。另夕卜，該直通圖像用攝像機16設(shè)置于上部旋轉(zhuǎn)體3的下表面，因此存在作業(yè)過程中與其他的物體碰撞的擔憂。因此，如圖10所示，也能夠在旋轉(zhuǎn)框架3a形成凹部31，將直通圖像用攝像機16收容于該凹部31。
[0069]符號的說明
[0070]I 一液壓挖掘機，2—下部行駛體，3—上部旋轉(zhuǎn)體，4 一旋轉(zhuǎn)裝置，5—駕駛室，8—配重，13、13B、13R、13L、13F—攝像機(第一攝像機組)，14一圖像處理裝置，15—顯示器，16、16R、16L—攝像機(第二攝像機組)，20—合成俯瞰圖像，20B、20R、20L、20F—俯瞰圖像，20S—作業(yè)機圖標，21—俯瞰圖像化處理部，22一圖像截取部，23—圖標圖像生成部，24—圖像合成部，25—顯示圖像生成部，26—直通圖像合成部，30R、30L—角部直通圖像。
【主權(quán)項】
1.一種旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍監(jiān)視裝置，其設(shè)置于由通過旋轉(zhuǎn)裝置(4)連結(jié)于下部行駛體(2)的上部旋轉(zhuǎn)體(3)構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機，在該上部旋轉(zhuǎn)體(3)設(shè)置分別對不同的方向的斜下方進行拍攝的多個俯瞰圖像形成用的第一攝像機(13)，將這些第一攝像機(13)拍攝到的圖像數(shù)據(jù)以分別成為從上方俯視的俯瞰圖像的方式進行視角轉(zhuǎn)換而成為俯瞰圖像(208、201?、2(^、2(^)，作為合成了這些各個俯瞰圖像(208、201?、2(^、2(^)的合成俯瞰圖像(20)而顯示于顯示器(15)， 所述旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍監(jiān)視裝置的特征在于， 在所述上部旋轉(zhuǎn)體(3)的下部位置以追隨該上部旋轉(zhuǎn)體(3)的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動的方式設(shè)置一個或者多個直通圖像拍攝用的第二攝像機(16、161?、160， 所述第二攝像機(16、16R、16L)將從所述上部旋轉(zhuǎn)體的后端至側(cè)部的角部包含于視場范圍內(nèi)， 能夠?qū)⑺龅诙z像機(16、16R、16L)拍攝到的圖像作為直通圖像而顯示于所述顯示器(15)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍顯示裝置，其特征在于， 所述第二攝像機(16R、16L)由朝向所述上部旋轉(zhuǎn)體(3)的下部位置的左右的兩個角部具有水平方向的透鏡光軸的兩臺攝像機構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍顯示裝置，其特征在于， 在所述顯示器(15)能夠選擇性地顯示所述合成俯瞰圖像(20)，以及與該合成俯瞰圖像(20)重疊且使光軸朝向所述兩個角部的右側(cè)及左側(cè)的兩個角部直通圖像(30R、30L)、任意一方的角部直通圖像(30R、30L)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)式作業(yè)機的周圍顯示裝置，其特征在于， 在所述上部旋轉(zhuǎn)體(3)的旋轉(zhuǎn)操作時，當進行該旋轉(zhuǎn)操作的左右任一個的旋轉(zhuǎn)操作機構(gòu)被操作時，以顯示將旋轉(zhuǎn)方向的前方側(cè)為視場的角部直通圖像(30R、30L)的方式連動地進行切換。
【文檔編號】E02F9/26GK106031167SQ201580010200
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年7月16日
【發(fā)明人】古渡陽, 古渡陽一, 藤田浩二, 稻野邊慶仁, 田中裕宣, 草間隆史, 太田守飛, 石本英史
【申請人】日立建機株式會社