施工机械的周围显示装置的制作方法

施工机械的周围显示装置
1.本技术主张基于2020年3月26日申请的日本专利申请第2020
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055367号的优先权。该日本技术的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
2.本发明涉及一种施工机械的周围显示装置。


背景技术：

3.专利文献1中公开了一种液压挖土机的周围监视装置，其根据周围的图像制作出将液压挖土机配置于中央的俯瞰图像，并将其输出显示。在俯瞰图像中描绘出了以液压挖土机的回转半径为基准的两个圆，这两个圆之间被设定为注意区域。
4.专利文献1：日本特开2002
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074929号公报
5.若针对大型施工机械像上述以往技术那样制作出周围监视用俯瞰图像，则施工机械的回转半径附近的区域在图像整体中所占的面积的比例有时会变小。此时，回转半径附近的注意区域的宽度在俯瞰图像中变窄，对于监视者(例如操作者)而言，难以确认注意区域的状态，监视的效率会降低。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，提供一种能够进行有效的周围监视的施工机械的周围显示装置。
7.本发明提供一种施工机械的周围显示装置，其显示施工机械周围的俯瞰图像，其中，具有所述施工机械的回转半径的环绕线和包围所述环绕线的偏移环绕线之间的所述俯瞰图像的显示倍率与所述环绕线的内侧区域的所述俯瞰图像的显示倍率彼此不同。
8.根据本发明，提供一种能够进行有效的周围监视的施工机械的周围显示装置。
附图说明
9.图1是表示本发明的实施方式所涉及的施工机械的图。
10.图2是表示施工机械及其周围的俯瞰图像的图。
11.图3是表示实施方式1所涉及的俯瞰图像的显示例的图。
12.图4是表示与施工机械的回转角度相对应的俯瞰图像的显示例(a)及(b)的图。
13.图5是表示与施工机械的组装状况相对应的俯瞰图像的显示例(a)及(b)的图。
14.图6是表示实施方式2所涉及的俯瞰图像的显示例的图。
15.图7是表示实施方式3所涉及的俯瞰图像的显示例的图。
16.图8是表示实施方式4所涉及的俯瞰图像的显示例的图。
17.图中：1
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施工机械，2
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上部回转体，3
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下部行走体，4
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动臂，5
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配重，6
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履带组件，7
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吊钩，8
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操纵室，20
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检测部，40
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周围显示装置，41
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显示部，42
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俯瞰图像制作部，43
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接口，b、b1、b2
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绘图，c1
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第1环绕线(具有回转半径的环绕线)，c2
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第2环绕线(偏移环绕线)，c3
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第3环绕线(偏移环绕线)，e1～e4
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俯瞰图像，f1～f3
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长度信息，j1
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图案，u1
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非检测区域。
具体实施方式
18.以下，参考附图对本发明的各实施方式进行详细说明。
19.(实施方式1)
20.图1是表示本发明的实施方式所涉及的施工机械的图。本发明的实施方式所涉及的施工机械1是履带式起重机等移动式起重机，其具备平移移动的下部行走体3、相对于下部行走体3进行回转的上部回转体2、周围监视用检测部20及根据检测部20的输出而输出周围的监视图像的周围显示装置40。而且，施工机械1还具备设置于上部回转体2上的操纵室8、能够摆动地连接于上部回转体2的动臂4、从动臂4的前端部悬挂的吊钩7及搭载于上部回转体2的后部的配重5等。
21.周围显示装置40具有：接口43，从检测部20和施工机械1的控制部接收信息；俯瞰图像制作部42，根据从接口43接收到的信息制作出施工机械1周围的俯瞰图像；及液晶监视器等显示部41，输出制作出的俯瞰图像。显示部41可以配置于操纵室8内，或可以设置于管理用的移动终端上，或可以配置于与作业现场不同的管理中心。接口43可以配置于操纵室8内或上部回转体2上的控制机械室。俯瞰图像制作部42是通过使计算机的cpu执行存储装置内的控制程序来实现的软件模块。实现俯瞰图像制作部42的计算机可以配置于操纵室8内或上部回转体2上的控制机械室，也可以是与施工机械1分开的移动终端，也可以设置于与作业现场不同的管理中心。在接口43及显示部41与俯瞰图像制作部42为不同的配置的情况下，只要将它们用无线通信或通信网络连接起来即可。检测部20也可以作为一个构成要件包含在周围显示装置40中。
22.施工机械1在作业现场组装使用，并在作业结束后被分解搬运。在作业现场组装的组件包括下部行走体3的履带组件(履带板或驱动机构的一部分)6、安装于上部回转体2上的动臂4及配重5。
23.检测部20例如是lidar(light detection and ranging：激光雷达)等扫描型的测距设备或摄影机等，其获取施工机械1的周围图像(摄影图像或距离图像等)。检测部20可以设置于施工机械1的多个部位。检测部20至少获取用于生成从施工机械1的回转半径的内侧到外侧的施工机械1的后方及左右区域的周围图像的数据。施工机械1的回转半径是指：在上部回转体2进行回转时除了动臂4以外的位于离回转中心最远的位置处的端部所描绘出的轨迹的半径。在图1的例子中，回转半径是指：上部回转体2的后端(配重5的后端)所描绘出的轨迹的半径。在图1的例子中，回转半径被称为后端半径。
24.图2是表示施工机械及其周围的俯瞰图像的图。
25.俯瞰图像制作部42将从检测部20发送过来的周围图像的数据的坐标从周围图像的坐标转换为从上方观察施工机械1时的俯瞰图像的坐标从而制作出施工机械1周围的俯瞰图像。图2表示以使各部的显示倍率成等倍的方式转换了周围图像的俯瞰图像数据。在图2的俯瞰图像数据中，用虚线表示施工机械1、表示施工机械1的回转半径的第1环绕线c1、从回转半径向外侧离开1m的第2环绕线c2、从回转半径向外侧离开2m的第3环绕线c3。在作业现场中，第1环绕线c1与第2环绕线c2之间相当于需要高度注意的警戒区域，第2环绕线c2与第3环绕线c3之间相当于需要中等注意的注意区域。俯瞰图像中包含由检测部20检测到的
多个物体h1～h4的显示。由检测部20检测的物体包括作业人员或行人等人、以及障碍物等。上述第1环绕线c1相当于本发明所涉及的环绕线的一例。上述第2环绕线c2及第3环绕线c3相当于本发明所涉及的偏移环绕线的一例。
26.如图2所示，在各部的显示倍率为等倍的俯瞰图像中，施工机械1越大型化，与图像上的施工机械1所占的区域相比，从第1环绕线c1到第3环绕线c3的宽度会变得越窄。
27.图3是表示实施方式1所涉及的俯瞰图像的显示例的图。
28.如图3所示，俯瞰图像制作部42将比第1环绕线c1更靠外侧的区域的显示倍率设为比第1环绕线c1更靠内侧的区域的显示倍率的两倍从而制作俯瞰图像e1。制作出的俯瞰图像e1从显示部41输出。在此，显示倍率意味着第1环绕线c1的径向上的倍率，例如，在沿着第1环绕线c1的径向放置量规时，第1环绕线c1内侧的量规上的1m与第1环绕线c1的外侧的量规上的1m在显示图像上成为1:2的长度比率。
29.俯瞰图像制作部42预先具有从上方观察施工机械1时的绘图b，从而将施工机械1的绘图b附加到俯瞰图像e1中。施工机械1的绘图b以上部回转体2的回转中心与第1环绕线c1的中心一致并且描绘出回转半径的上部回转体2的后端与第1环绕线c1一致的方式附加到俯瞰图像e1中。
30.而且，俯瞰图像制作部42将表示第1环绕线c1～第3环绕线c3的显示和各环绕线c1～c3为止的长度信息f1～f3包含在俯瞰图像e1中。第1环绕线c1～第3环绕线c3的显示是同心圆的显示。长度信息f1～f3是表示距第1环绕线c1的径向距离的字符显示。长度信息f1～f3还相当于通过与施工机械1的尺寸进行比较从而能够识别出警戒区域及注意区域相对于第1环绕线c1内侧区域的显示倍率的差异的信息。只要能够以一对一对应的方式识别各区域的距离或显示倍率，长度信息f1～f3可以采用任意的显示方式(例如，使用了比例尺的显示等)。也可以在画面外另外表示与长度信息f1～f3的显示相对应的距离。
31.根据图3的俯瞰图像e1，与第1环绕线c1的内侧区域相比，第1环绕线c1到第3环绕线c3之间的宽度倍增，因此存在于警告区域及注意区域的物体h1、h2显示为更加容易识别的大尺寸。而且，存在于第3环绕线c3的外侧的区域的物体h3、h4也显示为大尺寸。根据这样的俯瞰图像e1，能够有效地监视警戒区域及注意区域。
32.而且，在俯瞰图像e1中包含第1环绕线c1～第3环绕线c3的显示，因此监视员在施工机械1进行回转时容易识别应该注意的区域，从而能够实现有效的周围监视。而且，根据俯瞰图像e1中包含的长度信息f1～f3，即使图像内的显示倍率不一致，观察俯瞰图像e1的监视员也能够识别出俯瞰图像e1上显示的物体h1～h4位于距施工机械1的回转半径多远的距离，能够抑制产生距离的混淆。
33.图4是表示与施工机械的回转角度相对应的俯瞰图像的显示例(a)及(b)的图。
34.在施工机械1进行动作时，俯瞰图像制作部42按照上部回转体2的回转状况改变俯瞰图像e1中的施工机械1的绘图b。具体而言，在绘图b中包含下部行走体3的绘图和上部回转体2的绘图，俯瞰图像制作部42根据上部回转体2的回转状况使上部回转体2的绘图相对于下部行走体3的绘图及周围图像进行相对旋转。俯瞰图像制作部42可以从施工机械1接收上部回转体2的回转角度的信息从而实现俯瞰图像e1上的绘图b的相对旋转，也可以从安装于施工机械1上的一个或多个定位装置获取表示上部回转体2和下部行走体3的相对回转角度的定位信息从而实现绘图b的相对旋转。
35.另外，俯瞰图像制作部42不仅可以根据上部回转体2的回转状况改变俯瞰图像e1的绘图b的相対角度，还可以根据动臂4的角度、下部行走体3的行驶状况及基于吊钩7的货物的起吊状况等施工机械1的各种作业状况来该改变施工机械1的绘图b。
36.通过使施工机械1的绘图b根据回转状况或其他作业状况而变化，驾驶员或管理者能够观察俯瞰图像e1来掌握施工机械1的作业状况。周围监视上的注意点有时也会根据作业状况而变化，此时，由于能够从俯瞰图像e1掌握作业状况，因此能够进行有效的周围监视。
37.而且，俯瞰图像制作部42使表示下部行走体3的前进方向的图案j1包含在俯瞰图像e1中。例如，俯瞰图像制作部42将图案j1重叠附加到施工机械1的绘图b上。因此，在使上部回转体2回转导致俯瞰图像e1中的下部行走体3回转的情况下，由图案j1表示下部行走体3的前进方向。由此，在驾驶员使下部行走体3行驶时通过观察俯瞰图像e1能够准确地掌握行驶方向。图案j1也可以不表示前进方向而表示后退方向。
38.图5是表示与施工机械的组装状况相对应的俯瞰图像的显示例(a)及(b)的图。
39.在将施工机械1进行组装或分解时，俯瞰图像制作部42根据施工机械1的组装状况改变绘图b。例如，如图5中(a)所示，在未安装配重5的状况下，俯瞰图像制作部42将施工机械1的绘图b改变为没有配重5的绘图b1。并且，如图5中(b)所示，在履带组件6被拆卸的状况下，俯瞰图像制作部42将施工机械1的绘图b改变为没有履带的绘图b2。俯瞰图像制作部42预先具有绘图b、b1、b2等表示组装组件被拆卸的状态的绘图数据，并且从施工机械1的控制装置接收表示施工机械1的组装状况的信息。俯瞰图像制作部42根据接收到的表示组装状况的信息来选择施工机械1的绘图数据，从而实现与组装状况相对应的绘图b、b1、b2的变更。
40.由于俯瞰图像e1中的绘图b、b1、b2根据组装状况而变化，因此驾驶员或管理者能够观察俯瞰图像e1来掌握施工机械1的组装状况。周围监视上的注意点有时还会根据组装状况而变化，此时，由于能够从俯瞰图像e1掌握组装状况，因此能够进行有效的周围监视。
41.绘图b、b1、b2具有与施工机械1的组装状况相对应的外形。例如，在施工机械1的回转端(后端)位置靠近回转中心的组装状况的绘图b1(即，没有配重5的绘图b1)中，与实际的施工机械1同样地，回转端(后端)的位置靠近回转中心。
42.俯瞰图像制作部42在施工机械1的回转半径不同的组装状况(例如，配重5被拆卸的组装状况)下将施工机械1的绘图b改变为对应的绘图b1，并且对应于小的回转半径改变第1环绕线c1～第3环绕线c3的大小。而且，俯瞰图像制作部42还将俯瞰图像e1的改变显示倍率的区域也变更为变更后的第1环绕线c1的内侧的区域和外侧的区域。
43.如此，根据施工机械1的配重5的组装状况，绘图b、b1的外形发生变化，并且第1环绕线c1～第3环绕线c3的位置也发生变化，因此与组装状况相对应的实际的回转半径反映到俯瞰图像e1中。因此，根据俯瞰图像e1能够进行切合组装状况的有效的周围监视。
44.如上所述，根据实施方式1的周围显示装置40，能够利用由俯瞰图像制作部42制作出并显示在显示部41的俯瞰图像e1来进行有效的周围监视。
45.(实施方式2)
46.图6是表示实施方式2所涉及的俯瞰图像的显示例的图。实施方式2的施工机械1及周围显示装置40与实施方式1的不同点在于，由俯瞰图像制作部42制作出的俯瞰图像e2不
同，除此以外，与实施方式1相同。对与实施方式1不同的部位进行详细说明。
47.实施方式2的俯瞰图像制作部42除了制作实施方式1的俯瞰图像e1以外，还制作俯瞰图像e2，该俯瞰图像e2设为能够识别检测部20的检测范围以外的非检测区域u1与其他区域的显示方式(例如浅灰色)。非检测区域u1的显示如图6所示可以仅在第3环绕线c3的内侧，也可以包含第3环绕线c3的外侧。
48.非检测区域u1包含在从操纵室8能够观察到的范围内，驾驶员在使上部回转体2回转时，依靠俯瞰图像e2对非检测区域u1以外的区域进行周围监视，而对非检测区域u1则通过肉眼进行周围监视。因此，根据表示有非检测区域u1的俯瞰图像e1，驾驶员能够通过肉眼识别应该确认的部位，能够进行有效的周围监视。
49.(实施方式3)
50.图7是表示实施方式3所涉及的俯瞰图像的显示例的图。实施方式3的施工机械1及周围显示装置40与实施方式1的不同点在于，由俯瞰图像制作部42制作出的俯瞰图像e3不同，除此以外，与实施方式1相同。对与实施方式1不同的部位进行详细说明。
51.实施方式3的俯瞰图像制作部42制作俯瞰图像e3，该俯瞰图像e3为相对于第1环绕线c1的内侧区域的显示倍率将第3环绕线c3与第1环绕线c1之间的区域的显示倍率设为两倍并将第3环绕线c3的外侧的区域的显示倍率设为一倍的俯瞰图像。
52.根据实施方式3的俯瞰图像e3，警戒区域和注意区域的物体h1、h2显示为容易识别的大尺寸，另一方面，比注意区域更靠外侧的物体h3、h4不会显示为大尺寸。因此，只有应该注意的区域的物体h1、h2变得容易识别，能够进行有效的周围监视。
53.(实施方式4)
54.图8是表示实施方式4所涉及的俯瞰图像的显示例的图。实施方式4的施工机械1及周围显示装置40与实施方式1的不同点在于，由俯瞰图像制作部42制作出的俯瞰图像e4不同，除此以外，与实施方式1相同。对与实施方式1不同的部位进行详细说明。
55.实施方式4的俯瞰图像制作部42制作俯瞰图像e4，该俯瞰图像e4为第1环绕线c1的内侧的区域r1、第1环绕线c1与第2环绕线c2之间的警戒区域r2、第2环绕线c2与第3环绕线c3之间的注意区域r3及第3环绕线c3的外侧的区域r4的显示倍率分别设为不同的俯瞰图像。例如，俯瞰图像制作部42在将区域r1、r4设为1倍时，将区域r2设为2倍，将区域r3设为1.5倍。
56.根据实施方式4的俯瞰图像e4，注意区域r3的物体h2显示为容易识别，警戒区域r2的物体h1显示为更加容易识别。因此，检测到的物体h1～h4随着需要注意的程度越高显示为更容易识别的更大尺寸，因此能够根据俯瞰图像e4进行有效的周围监视。
57.另外，也可以使实施方式2的非检测区域u1的显示包含在实施方式3或实施方式4的俯瞰图像e3、e4中。
58.以上，对本发明的各实施方式进行了说明。然而，本发明并不只限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，示出了第1环绕线c1的内侧区域的显示倍率比第1环绕线c1的外侧区域的显示倍率更小的例子，但是，例如在施工机械在显示画面中所占的区域小的情况下，也可以加大第1环绕线c1的内侧区域的显示倍率，根据这样的俯瞰图像容易确认回转半径附近。而且，在上述实施方式中，作为偏移环绕线，示出了与回转半径同心圆的第2环绕线c2及第3环绕线c3，但是，偏移环绕线无需一定与回转半径同心圆，也可以是加大了需要
注意的程度高的部位的宽度的形状等各种形状的环绕线。并且，在上述实施方式中，示出了俯瞰图像中包含第1环绕线c1～第3环绕线c3的显示的例子，但也可以不显示某一个或全部环绕线而仅改变显示倍率。并且，俯瞰图像中的显示倍率彼此不同的区域的边界也无需一定与第1环绕线c1～第3环绕线c3一致，显示倍率也可以以与第1环绕线c1～第3环绕线c3不同的边界线为边界而变得不同。例如，显示倍率也可以在比第1环绕线c1更靠内侧变得不同。并且，偏移环绕线也可以是一个或也可以是三个以上，第1环绕线c1(环绕线)与第2环绕线c2及第3环绕线c3(偏移环绕线)之间的间隔并不只限于1m或2m，可以适当进行变更。
59.并且，在上述实施方式中，作为施工机械示出了履带式起重机，但本发明所涉及的施工机械只要是具有回转半径的施工机械即可，可以是汽车起重机、轮式起重机或塔式起重机等各种起重机、液压挖土机等除了起重机以外的施工机械等任意的施工机械。并且，在上述实施方式中，示出了检测部为扫描型测距装置和摄影机的例子，但是，检测部只要是获取能够检测周围物体的数据的结构则可以使用任意结构。并且，在摄影机获取摄影影像作为俯瞰影像的结构的情况下，也可以采用针对摄影影像改变上述各区域的显示倍率的结构。此外，在不脱离发明的宗旨的范围内，可以适当改变实施方式中示出的细节。