建設機械のモニター装置
【課題】下部走行体に対して上部旋回体が旋回可能な建設機械において、旋回角度をモニター画面に正確に反映させて建設機械の走行方向を安全にサポートする。
【解決手段】下部走行体１１に対して上部旋回体１３が図の矢印方向へ旋回したとき、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ，２７ｂの３台の監視カメラは、クローラ２０や樹木３１や人物３２の画像位置を変化させながら、キャブ１４のモニター画面２３に表示させる。このとき、３台の監視カメラによって俯瞰視した連続的な合成画像をモニター画面２３に表示させる。従って、モニター画面２３に表示された画像の時間的な変化から、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度を推定することができるので、オペレータはモニター画面２３に表示された旋回角度を認識しながら下部走行体１１の走行操作を行うことができるため、旋回角度が変化しても安全走行を実行できる。
【解決手段】下部走行体１１に対して上部旋回体１３が図の矢印方向へ旋回したとき、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ，２７ｂの３台の監視カメラは、クローラ２０や樹木３１や人物３２の画像位置を変化させながら、キャブ１４のモニター画面２３に表示させる。このとき、３台の監視カメラによって俯瞰視した連続的な合成画像をモニター画面２３に表示させる。従って、モニター画面２３に表示された画像の時間的な変化から、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度を推定することができるので、オペレータはモニター画面２３に表示された旋回角度を認識しながら下部走行体１１の走行操作を行うことができるため、旋回角度が変化しても安全走行を実行できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建設機械のモニター装置に関するものであり、特に、上部旋回体の旋回動作領域をモニター画面上で確認しつつ、上部旋回体や作業装置を運転操作することができる建設機械のモニター装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建設機械としての油圧ショベルは、下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体に俯仰動可能に設けられたショベル等の作業装置とによって大略構成されている。また、上部旋回体のフレーム上には運転室を構成するキャブが設けられていると共に、該運転席の前方にはモニター画面が配設されている。
【０００３】
また、上部旋回体の後方部及び側方部には、後方監視カメラ及び側方監視カメラがそれぞれ設置されている。そして、後方監視カメラ及び側方監視カメラによって上部旋回体の後方視野及び側方視野を撮影し、撮影された後方視野及び側方視野は、モニター画面に表示できるように構成されている。従って、オペレータは、上部旋回体の後方視野及び側方視野をモニター画面上で確認しながら、上部旋回体や作業装置等を運転操作することができる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、建設機械の機体周辺、特に機体の後部死角周辺をキャブ内のモニター画面に映し出す技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、建設機械の後部に後方監視カメラを配置し、この後方監視カメラからの映像をキャブ内のモニター画面に表示することにより、オペレータは、前部を見て運転操作しながら後部周辺の死角部分もモニター画面によって確認することができる。
【０００５】
さらに、建設機械におけるモニター画面の一つのディスプレイ上に複数の画像を並べて表示する技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。この技術によれば、建設機械に後方撮像手段と側方撮像手段を設け、両者で撮影した画像（すなわち、建設機械の後部周辺の画像と側部周辺の画像）を一つのディスプレイ上に並べて表示している。このような合成画像をモニター画面に表示することによって、建設機械の周囲の物体や人物の位置や動きを正確に確認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１４０６１９号公報
【特許文献２】特開２００９−１６７７４８号公報
【特許文献３】特開２００９−１１３５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上部旋回体の旋回繰作が可能な建設機械では、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度によってキャブ内のオペレータから見た走行方向（すなわち、見掛けの走行方向）が変化するので、走行操作をしたときに何れの方向へ走行するのかが分からず危険であった。これに対し、角度センサを用いて下部走行体に対する上部旋回体の角度を検出してモニター画面に反映させ、旋回角度による見掛けの走行方向の変化を、実際の走行方向に合致するようにモニター表示することにより、オペレータは、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度が変わっても、モニター画面を見ながら安全性の高い走行運転を行うことができる。ところが、この方法では角度センサが必要になると共に、該角度センサが検出した旋回角度をモニター画面に反映させるためのセンサ制御回路が必要になるため、モニター画面の周辺要素のコストが高くなってしまうおそれがある。
【０００８】
また、前記の各特許文献を含めた従来技術は、建設機械の後部や側部に設置した監視カメラで撮影された映像をモニター画面に映し出して、建設機械の周辺の人物や物体を確認することはできる。しかし、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度によって見掛けの走行方向が変化する場合に、オペレータが走行方向をモニター画面で確認しても瞬間的に実際の走行方向を正確に認識することはできない。すなわち、前記の各特許文献を含めた従来技術によるモニター画面では、上部旋回体の旋回繰作が可能な建設機械において、旋回角度が変化した場合に安全性の高い走行運転を行うことが難しい。
【０００９】
そこで、下部走行体に対して上部旋回体が旋回可能な建設機械において、角度センサを用いることなく、旋回角度をモニター画面に正確に反映させて建設機械の走行方向を安全にサポートするモニター装置を実現するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、下部走行体に対して上部旋回体が旋回可能であり、且つ、機械周辺を撮影するカメラを備え、前記カメラが撮影した画像をキャブ内に配置されたモニター画面に表示する建設機械のモニター装置であって、制御器が、前記上部旋回体に対する前記下部走行体の相対角度を、前記モニター画面に表示された画像の時間変化により推定し、推定された角度情報を上記モニター画面に表示させることを特徴とする建設機械のモニター装置を提供する。
【００１１】
この構成によれば、下部走行体に対して上部旋回体が旋回する建設機械において、該建設機械に付設されたカメラが機械周辺を撮影して、その画像をキャブ内のモニター画面に表示するとき、制御器が、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度をモニター画面に表示された画像の時間的な変化によって推定し、推定された角度情報（例えば、下部走行体の向きを示す矢印）をモニター画面に表示させている。これによって、上部旋回体が旋回していても、モニター画面には上部旋回体の正確な旋回角度の角度情報が表示される。従って、オペレータは、モニター画面に表示された上部旋回体の正確な角度情報（すなわち、矢印の方向）に基づいて下部走行体を走行させることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記制御器が、上記上部旋回体に対する上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記モニター画面に表示された上記下部走行体の映像によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を推定するときに、モニター画面に表示された下部走行体の映像によって、相対角度（すなわち、矢印の向き）の補正を行っている。従って、オペレータの視角感覚に合った正確な相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができるので、オペレータの安全走行に寄与することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、上記制御器が、上記上部旋回体に対する上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記上部旋回体の駆動情報によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を推定するとき、上部旋
回体の駆動情報に基づいて相対角度の補正を行っている。従って、上部旋回体の駆動実体にマッチした正確な相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、上記制御器が、上記上部旋回体に対する上記上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記下部走行体の駆動情報によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１、２又は３記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００１７】
この構成によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を推定するとき、下部走行体の駆動情報に基づいて相対角度の補正を行っている。従って、下部走行体の駆動実体にマッチした正確な相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、上記カメラは上記建設機械に複数個設置されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００１９】
この構成によれば、複数個のカメラが建設機械に設置されているので、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度（矢印の向き）を高精度にモニター画面に表示することができる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、上記複数個のカメラの設置位置は、少なくとも、上記建設機械の後方及び左右の側方であることを特徴とする請求項５記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００２１】
この構成によれば、複数個のカメラは、建設機械の後方及び左右の側方に設置されている。これにより、後方監視カメラと左右の側方監視カメラとの３個のカメラによって、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度（矢印の向き）の変化の様子をモニターすることができるので、オペレータの死角となる位置についてもモニター画面によって走行操作を行うことができる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、上記複数個のカメラで撮影した画像を連続的に合成する画像処理装置をさらに備え、上記制御器が上記相対角度を推定して上記モニター画面に表示させた画像は、前記画像処理装置によって合成された合成画像であることを特徴とする請求項５又は６記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００２３】
この構成によれば、さらに、複数個のカメラで撮影した画像を連続的に合成する画像処理装置を備えている。これにより、モニター画面に表示させる画像を合成画像にすることができるので、下部走行体の走行方向の算出を容易に行うことが可能となる。
【００２４】
請求項８記載の発明は、上記画像処理装置により合成される合成画像は、上記複数個のカメラが撮影した画像を上記建設機械の情報に基づいて俯瞰視するように画像処理され、連続的に俯瞰視合成されて上記モニター画面に表示された画像であることを特徴とする請求項７記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００２５】
この構成によれば、画像処理装置が合成した合成画像は、複数個のカメラが撮影した画像を俯瞰視して画像処理した連続的に俯瞰視合成画像である。これによって、モニター画面には俯瞰視合成画像が表示されるので、旋回角度が変化したときの走行方向をより直感的に認識することができる。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１記載の発明によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を、モニター画面に表示された画像の時間的な変化によって推定し、推定された角度情報（下部走行体
の向きを示す矢印）をモニター画面に表示させている。従って、角度センサを用いることなく低コストで下部走行体の走行方向を確定することができる。
【００２７】
請求項２記載の発明によれば、モニター画面に表示された下部走行体の映像によって相対角度の補正を行っているので、請求項１記載の発明の効果に加えて、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度（矢印の向き）をより正確にモニター画面に表示させることができる。これによって、オペレータによる下部走行体の走行操作の安全性をさらに高めることができる。
【００２８】
請求項３記載の発明によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を推定するとき、上部旋回体の駆動情報に基づいて相対角度の補正を行っている。従って、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、上部旋回体の駆動実体にマッチした正確な相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができる。これにより、より精度よく相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができるので、下部走行体の走行時の安全性をさらに高めることが可能となる。
【００２９】
請求項４記載の発明によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を推定するとき、下部走行体の駆動情報に基づいて相対角度の補正を行っている。従って、請求項１、２又は３記載の発明の効果に加えて、下部走行体の駆動実体にマッチした正確な相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができる。これにより、より精度よく相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができるので、下部走行体の走行時の安全性をさらに高めることが可能となる。
【００３０】
請求項５記載の発明によれば、複数個のカメラが建設機械に設置されているので、請求項１、２、３又は４記載の発明の効果に加えて、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度（矢印の向き）を高精度にモニター画面に表示することができる。従って、下部走行体の走行時の安全性をさらに高めることが可能となる。
【００３１】
請求項６記載の発明によれば、複数個のカメラは、建設機械の後方及び左右の側方の３箇所に設置されているので、請求項５記載の発明の効果に加えて、オペレータから直視することが困難な後方部分の視界を補う通常設置型のバック・サイドカメラを流用できるため、監視システムを低コストで実現することが可能となる。
【００３２】
請求項７記載の発明によれば、モニター画面に表示させる画像を合成画像にすることができるので、請求項５又は６記載の発明の効果に加えて、下部走行体の走行方向の算出を容易に行うことが可能となる。
【００３３】
請求項８記載の発明によれば、モニター画面には俯瞰視した合成画像が表示されるので、請求項７記載の発明の効果に加えて、旋回角度が変化したときの走行方向をより直感的に認識することができる。これによって、下部走行体の走行時の安全性をさらに高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用した建設機械としての油圧ショベルの側面図。
【図２】本発明の一実施例に係るモニター装置を搭載した建設機械の上面図。
【図３】本発明の実施例に係る制御器の機能構成を示すブロック図。
【図４】建設機械の後部に１台の後方監視カメラを搭載して、下部走行体に対して上部旋回体を矢印の方向へ旋回する状態を示す建設機械の上面図。
【図５】下部走行体に対する上部旋回体が図４に示す位置へ旋回したときのモニター画面の画像。
【図６】図４の建設機械において、下部走行体に対して上部旋回体が矢印の方向へ旋回する過程を映し出したモニター画面の画像。
【図７】建設機械が３個の監視カメラを搭載して、下部走行体に対して上部旋回体を矢印の方向へ旋回する状態を示す建設機械の上面図。
【図８】下部走行体に対する上部旋回体が図７に示す位置に旋回したときのモニター画面の画像。
【図９】図７の建設機械において、下部走行体に対して上部旋回体が矢印の方向へ旋回する過程を映し出したモニター画面の画像。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明は、下部走行体に対して上部旋回体が旋回可能な建設機械において、角度センサを用いることなく、旋回角度をモニター画面に正確に反映させて建設機械の走行方向を安全にサポートするモニター装置を実現させるという目的を達成するために、下部走行体に対して上部旋回体が旋回可能であり、且つ、機械周辺を撮影するカメラを備え、前記カメラが撮影した画像をキャブ内に配置されたモニター画面に表示する建設機械のモニター装置であって、制御器が、前記上部旋回体に対する前記下部走行体の相対角度を、前記モニター画面に表示された画像の時間変化により推定し、推定された角度情報を上記モニター画面に表示させることを特徴とする建設機械のモニター装置を提供することにより実現した。
【００３６】
以下、本発明の実施形態による建設機械のモニター装置を油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、図１乃至図９を参照しながら好適な実施例について詳細に説明する。
【実施例】
【００３７】
図１は、本発明を適用した建設機械としての油圧ショベルの側面を示す図である。図１において、該油圧ショベル（建設機械）１０は、下部走行体１１上に旋回機構１２を介して上部旋回体１３が旋回自在に載置されている。上部旋回体１３には、キャブ（運転室）１４と建屋１８が設けられている他に、前方中央部にブーム１５がブームシリンダ１５ａによって俯仰可能に取り付けられている。又、ブーム１５の先端にはアーム１６がアームシリンダ１６ａによって上下回動自在に取り付けられ、更に該アーム１６の先端にはバケット１７がバケットシリンダ１７ａによって可動自在に取り付けられている。
【００３８】
また、上部旋回体１３の建屋１８内には、特に図示されていないが、バッテリ、作業機駆動用の油圧ポンプ、エンジン、各種の機器、及び補器等が配設され、ブーム１５、アーム１６、及びバケット１７等をそれぞれのシリンダによって駆動するための動力ユニットが収納されている。また、下部走行体１１の走行モータ１９を回転駆動させてクローラ２０を回し、油圧ショベル１０を走行させるように構成されている。
【００３９】
図２は、本発明の一実施例に係るモニター装置を搭載した建設機械の上面図を示す。建設機械１０は、下部走行体１１と、該下部走行体１１上に旋回可能に搭載された上部旋回体１３とを備えている。また、上部旋回体１３の前方中央部には、ブーム、アーム、およびバケット等からなる作業機（作業装置）２１が上下回動可能に取り付けられていると共に、前記上部旋回体１３の前方一側部には運転室となるキャブ１４が搭載されている。尚、符号２０は下部走行体１１のクローラを示す。
【００４０】
前記キャブ１４内には運転席２２が設けられ、オペレータは運転席２２に着座して上部旋回体１３の旋回動作や作業機２１の回動動作等の運転操作を行う。さらに、運転席２２の前方にはモニター画面２３が設置され、該モニター画面２３により、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂで撮影した画像が画面表示される。また、運転席２２の前部には下部走行体１１を走行させるための走行レバー２４が配置され、さらにキャブ１４の後部にはモニター画面２３の画像制御を行うための制御器２５が配置されている。
【００４１】
前記後方監視カメラ２６は上部旋回体１３の後端中央部に設置され、また、左右の側方監視カメラ２２７ａ、２７ｂはそれぞれ上部旋回体１３の後方部右側と後方部左側に設置されている。このとき、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂは、上部旋回体１３の後方視野Ｗ1及び左右の側方視野Ｗ2、Ｗ3をそれぞれ撮影することができる。
【００４２】
また、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂで撮影された後方視野Ｗ1及び左右の側方視野Ｗ2、Ｗ3は、モニター画面２３によって単独画像または合成画像で表示できるように構成されている。従って、オペレータは、上部旋回体１３の後方視野Ｗ1及び左右の側方視野Ｗ2、Ｗ3をモニター画面２３の映像で確認しながら、上部旋回体１３の旋回動作や作業機２１の回動動作等を運転操作することができる。尚、矢印Ａ，Ｂは上部旋回体１３による作業機２１の旋回動作方向を示している。
【００４３】
図３は、本発明の実施例に係る制御器の機能構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御器２５は、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂが撮影した監視カメラ画像Ｓ１と、上部旋回体１３の駆動情報Ｓ２と、下部走行体１１の駆動情報Ｓ３とをそれぞれ入力して、モニター画面２３に映し出される画像の制御を行う。すなわち、制御器２５は、監視カメラ画像Ｓ１と上部旋回体１３の駆動情報Ｓ２と下部走行体１１の駆動情報Ｓ３とに基づいてモニター画面２３の画像制御を行う。
【００４４】
図４は、建設機械１０の後部に１台の後方監視カメラ２６を搭載して、該建設機械１０の走行方向を太い矢印の方向としたとき、下部走行体１１に対して上部旋回体１３を細い矢印の方向へ旋回する状態を示す建設機械の上面図である。言い換えると、この図は建設機械１が後方監視カメラ２６の１台のみを作動させている状態を示している。また、図５は、下部走行体１１に対する上部旋回体１３が図４に示す位置へ旋回したときのモニター画面２３の画像である。
【００４５】
すなわち、下部走行体１１に対して、上部旋回体１３が図４に示すような旋回角度にあると、モニター画面２３には、図５に示すような映像が表示される。図５に示すように、モニター画面２３には、後方監視カメラ２６が撮影した上部旋回体１３の後部とクローラ２０の一部と樹木３１とが映し出される。さらに、モニター画面２３の左上部には、下部走行体１１の傾き（すなわち、クローラ２０の傾き）が角度情報として矢印で表示される。
【００４６】
このとき、モニター画面２３の左端の下部に映し出された下部走行体１１（すなわち、クローラ２０）の映像によって、制御器２５で算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく下部走行体１１の旋回角度を算出することが可能になり、下部走行体１１の走行時の安全性を向上させることができる。
【００４７】
また、図３に示すように、制御器２５が、上部旋回体１３の駆動情報Ｓ２によって、算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく旋回角度を算出してモニター画面２３に表示することが可能となり、走行時の安全性が一層向上する。さらに、制御器２５が、下部走行体１１の駆動情報Ｓ３によって、算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく旋回角度を算出することが可能となり、走行時の安全性がさらに向上させることができる。
【００４８】
図６は、図４の建設機械１０において、下部走行体１１に対して上部旋回体１３が細い矢印の方向へ旋回する過程を映し出したモニター画面２３の画像である。すなわち、図６は、図４に示す建設機械１０において、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度がゼロの位置から、上部旋回体１３が矢印の方向へ旋回する過程を示している。
【００４９】
図４において、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度がゼロの位置にあるときは、すなわち、クローラ２０と上部旋回体１３が平行方向にあるときは、図６（ａ）のモニター画面２３に示すように、クローラ２０が上部旋回体１３の左右端に映し出され、樹木３１の一部がモニター画面２３の右隅に映し出される。このとき、モニター画面２３の左上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）が垂直方向に矢印で表示される。すなわち、モニター画面２３の左上部に表示された矢印の向きが旋回角度の角度情報である。
【００５０】
次に、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度が図４の細い矢印の方向へ変化して行くと、図６（ｂ）のモニター画面２３に示すように、クローラ２０が上部旋回体１３のほぼ中央位置に映し出され、樹木３１がモニター画面２３のほぼ中央位置でクローラ２０の後部に映し出される。このとき、モニター画面２３の左上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）が右斜め上向きの矢印で表示される。
【００５１】
さらに、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度が図４の矢印の方向へ変化して行くと、図６（ｃ）のモニター画面２３に示すように、クローラ２０が上部旋回体１３の左下隅の位置に映し出され、樹木３１がさらにモニター画面２３の左側に映し出される。このとき、モニター画面２３の左上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）がやや右斜め上向きの矢印で表示されている。
【００５２】
このようにして、モニター画面２３に映し出される画像の位置が時間と共に変化する場合、後方監視カメラ２６が撮影した監視カメラ画像の時間変化から、制御器２５が下部走行体１１の走行方向を算出することによって角度センサが不要になり、低コストで下部走行体１１の走行方向を確定することができる。
【００５３】
図７は、建設機械１が３個の監視カメラを搭載して、下部走行体１１に対して上部旋回体１３を細い矢印の方向へ旋回する状態を示す建設機械の上面図である。すなわち、この図は建設機械１が後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ，２７ｂの３台の監視カメラを作動させている状態を示している。また、図８は、下部走行体１１に対して上部旋回体１３が図７に示す位置に旋回したときのモニター画面２３の画像である。
【００５４】
図８のモニター画面２３は、後方監視カメラ２６及び側方監視カメラ２７ａ，２７ｂの３台の監視カメラによる各画像を俯瞰視合成して映し出した状態を示している。すなわち、図７の各監視カメラの位置と図８のモニター画面２３の合成画像とを対比すると、図８に示すように、左側の側方監視カメラ２７ｂによってモニター画面２３のＡ領域に人物３２が映し出され、後方監視カメラ２６によってモニター画面２３のＢ領域に樹木３１が映し出され、さらに、右側の側方監視カメラ２７ａによってモニター画面２３のＣ領域にクローラ２０の一部のみが映し出されている。このとき、モニター画面２３の中央上部に
は、下部走行体１１（すなわち、クローラ２０）の方向（すなわち、角度情報）が矢印で表示される。すなわち、モニター画面２３の中央上部に表示された矢印の向きが旋回角度の角度情報である。
【００５５】
図９は、図７の建設機械１０において、下部走行体１１に対して上部旋回体１３が細い矢印の方向へ旋回する過程を映し出したモニター画面２３の画像である。
【００５６】
図７において上部旋回体１３に対して下部走行体１１（クローラ２０）が右上がりの旋回角度の位置にあるときは、図９（ａ）のモニター画面２３に示すように、後部監視カメラ２６によってＢ領域の中央部分に人物３２が映し出され、右側の側方監視カメラ２７ａによってＣ領域の右端に樹木３１が映し出され、左側の側方監視カメラ２７ｂによってＡ領域にクローラ２０のみが映し出される。このとき、モニター画面２３の中央上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）が右上がりの矢印で表示される。
【００５７】
次に、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度が図７の矢印の方向へ変化して行くと、図９（ｂ）のモニター画面２３に示すように、後部監視カメラ２６によってＢ領域の左端に人物３２が映し出され、右側の側方監視カメラ２７ａによってＣ領域の左端に樹木３１が映し出され、左側の側方監視カメラ２７ｂによってＡ領域にクローラ２０のみが映し出される。このとき、モニター画面２３の中央上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）が水平方向に矢印で表示される。
【００５８】
さらに、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度が図７の矢印の方向へ変化して行くと、図９（ｃ）のモニター画面２３に示すように、左側の側部監視カメラ２７ｂによってＡ領域の右端に人物３２が映し出され、後方監視カメラ２６によってＢ領域の右端に樹木３１が映し出され、右側の側方監視カメラ２７ａによってＣ領域にクローラ２０のみが映し出される。このとき、モニター画面２３の中央上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）が右下がりの矢印で表示される。
【００５９】
すなわち、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂなど複数の監視カメラを設置することにより、さらに精度よく旋回角度を算出することが可能になるので、走行時の安全性がさらに向上する。このとき、図７に示すように、監視カメラの位置を建設機械の後方と左右側方に存在させることにより、オペレータから直視することが困難な後方部分の視界を補う通常設置型のバック・サイドカメラを流用することができるため、監視システムをさらに低コストで実現することが可能となる。
【００６０】
さらに、下部走行体１１の走行方向を算出するモニター画面の画像が、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂの各監視カメラの画像を連続的に合成した合成画像にすることにより、下部走行体１１の走行方向の算出を一層容易に行うことができる。このとき、モニター画面の合成画像を俯瞰視画像にすれば、下部走行体１１の走行方向の算出をさらに容易に行うことができる。
【００６１】
以上を要約すると、図３に示すような制御器２５とモニター画面２３とをシステム構成することにより、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂがそれぞれ撮影した監視カメラ画像Ｓ１の時間変化から、制御器２５が下部走行体１１の走行方向を算出することによって角度センサが不要になり、低コストで下部走行体１１の走行方向を確定することができる。また、モニター画面２３に映し出された下部走行体１１の映像によって、算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく下部走行体１１の旋回角度を算出することが可能になり、走行時の安全性がさらに向上する。
【００６２】
また、図３に示すように、制御器２５が、上部旋回体１３の駆動情報Ｓ２によって、算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく旋回角度を算出することが可能となり、走行時の安全性が一層向上する。さらに、制御器２５が、下部走行体１１の駆動情報Ｓ３によって、算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく旋回角度を算出することが可能となり、走行時の安全性をさらに向上させることができる。
【００６３】
また、図７に示すように、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂなど複数の監視カメラを設置することにより、さらに精度よく旋回角度を算出することが可能になるので、走行時の安全性がさらに向上する。このとき、図７に示すように、監視カメラの位置が建設機械の後方と左右側方に存在させることにより、オペレータから直視することが困難な後方部分の視界を補う通常設置型のバック・サイドカメラを流用できるため、監視システムを低コストで実現することができる。
【００６４】
さらに、下部走行体１１の走行方向を算出するモニター画面の画像を、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂの各監視カメラの画像を連続的に合成した合成画像にすることにより、下部走行体１１の走行方向の算出を一層容易に行うことができる。このとき、モニター画面の合成画像を俯瞰視画像にすれば、下部走行体１１の走行方向の算出をさらに容易に行うことができる。
【００６５】
以上、本発明の具体的な実施例を説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る建設機械のモニター装置は、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度が変化しても、モニター画面によって正確な走行方向を確認することができるので、回転動作が可能な様々な建設機械に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 建設機械（油圧ショベル）
１１ 下部走行体
１２ 旋回機構
１３ 上部旋回体
１４ キャブ
１５ ブーム
１５ａ ブームシリンダ
１６ アーム
１６ａ アームシリンダ
１７ バケット
１７ａ バケットシリンダ
１８ 建屋
１９ 走行モータ
２０ クローラ
２１ 作業機
２２ 運転席
２３ モニター画面
２４ 走行レバー
２５ 制御器
２６ 後方監視カメラ
２７ａ、２７ｂ 側方監視カメラ
３１ 樹木
３２ 人物
Ｗ1 後方視野
Ｗ2 右側方視野
Ｗ3 左側方視野
Ｓ１ 監視カメラ画像
Ｓ２ 上部旋回体の駆動情報
Ｓ３ 下部走行体の駆動情報
【技術分野】
【０００１】
本発明は建設機械のモニター装置に関するものであり、特に、上部旋回体の旋回動作領域をモニター画面上で確認しつつ、上部旋回体や作業装置を運転操作することができる建設機械のモニター装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建設機械としての油圧ショベルは、下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体に俯仰動可能に設けられたショベル等の作業装置とによって大略構成されている。また、上部旋回体のフレーム上には運転室を構成するキャブが設けられていると共に、該運転席の前方にはモニター画面が配設されている。
【０００３】
また、上部旋回体の後方部及び側方部には、後方監視カメラ及び側方監視カメラがそれぞれ設置されている。そして、後方監視カメラ及び側方監視カメラによって上部旋回体の後方視野及び側方視野を撮影し、撮影された後方視野及び側方視野は、モニター画面に表示できるように構成されている。従って、オペレータは、上部旋回体の後方視野及び側方視野をモニター画面上で確認しながら、上部旋回体や作業装置等を運転操作することができる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、建設機械の機体周辺、特に機体の後部死角周辺をキャブ内のモニター画面に映し出す技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、建設機械の後部に後方監視カメラを配置し、この後方監視カメラからの映像をキャブ内のモニター画面に表示することにより、オペレータは、前部を見て運転操作しながら後部周辺の死角部分もモニター画面によって確認することができる。
【０００５】
さらに、建設機械におけるモニター画面の一つのディスプレイ上に複数の画像を並べて表示する技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。この技術によれば、建設機械に後方撮像手段と側方撮像手段を設け、両者で撮影した画像（すなわち、建設機械の後部周辺の画像と側部周辺の画像）を一つのディスプレイ上に並べて表示している。このような合成画像をモニター画面に表示することによって、建設機械の周囲の物体や人物の位置や動きを正確に確認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１４０６１９号公報
【特許文献２】特開２００９−１６７７４８号公報
【特許文献３】特開２００９−１１３５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上部旋回体の旋回繰作が可能な建設機械では、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度によってキャブ内のオペレータから見た走行方向（すなわち、見掛けの走行方向）が変化するので、走行操作をしたときに何れの方向へ走行するのかが分からず危険であった。これに対し、角度センサを用いて下部走行体に対する上部旋回体の角度を検出してモニター画面に反映させ、旋回角度による見掛けの走行方向の変化を、実際の走行方向に合致するようにモニター表示することにより、オペレータは、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度が変わっても、モニター画面を見ながら安全性の高い走行運転を行うことができる。ところが、この方法では角度センサが必要になると共に、該角度センサが検出した旋回角度をモニター画面に反映させるためのセンサ制御回路が必要になるため、モニター画面の周辺要素のコストが高くなってしまうおそれがある。
【０００８】
また、前記の各特許文献を含めた従来技術は、建設機械の後部や側部に設置した監視カメラで撮影された映像をモニター画面に映し出して、建設機械の周辺の人物や物体を確認することはできる。しかし、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度によって見掛けの走行方向が変化する場合に、オペレータが走行方向をモニター画面で確認しても瞬間的に実際の走行方向を正確に認識することはできない。すなわち、前記の各特許文献を含めた従来技術によるモニター画面では、上部旋回体の旋回繰作が可能な建設機械において、旋回角度が変化した場合に安全性の高い走行運転を行うことが難しい。
【０００９】
そこで、下部走行体に対して上部旋回体が旋回可能な建設機械において、角度センサを用いることなく、旋回角度をモニター画面に正確に反映させて建設機械の走行方向を安全にサポートするモニター装置を実現するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、下部走行体に対して上部旋回体が旋回可能であり、且つ、機械周辺を撮影するカメラを備え、前記カメラが撮影した画像をキャブ内に配置されたモニター画面に表示する建設機械のモニター装置であって、制御器が、前記上部旋回体に対する前記下部走行体の相対角度を、前記モニター画面に表示された画像の時間変化により推定し、推定された角度情報を上記モニター画面に表示させることを特徴とする建設機械のモニター装置を提供する。
【００１１】
この構成によれば、下部走行体に対して上部旋回体が旋回する建設機械において、該建設機械に付設されたカメラが機械周辺を撮影して、その画像をキャブ内のモニター画面に表示するとき、制御器が、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度をモニター画面に表示された画像の時間的な変化によって推定し、推定された角度情報（例えば、下部走行体の向きを示す矢印）をモニター画面に表示させている。これによって、上部旋回体が旋回していても、モニター画面には上部旋回体の正確な旋回角度の角度情報が表示される。従って、オペレータは、モニター画面に表示された上部旋回体の正確な角度情報（すなわち、矢印の方向）に基づいて下部走行体を走行させることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記制御器が、上記上部旋回体に対する上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記モニター画面に表示された上記下部走行体の映像によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を推定するときに、モニター画面に表示された下部走行体の映像によって、相対角度（すなわち、矢印の向き）の補正を行っている。従って、オペレータの視角感覚に合った正確な相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができるので、オペレータの安全走行に寄与することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、上記制御器が、上記上部旋回体に対する上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記上部旋回体の駆動情報によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を推定するとき、上部旋
回体の駆動情報に基づいて相対角度の補正を行っている。従って、上部旋回体の駆動実体にマッチした正確な相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、上記制御器が、上記上部旋回体に対する上記上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記下部走行体の駆動情報によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１、２又は３記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００１７】
この構成によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を推定するとき、下部走行体の駆動情報に基づいて相対角度の補正を行っている。従って、下部走行体の駆動実体にマッチした正確な相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、上記カメラは上記建設機械に複数個設置されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００１９】
この構成によれば、複数個のカメラが建設機械に設置されているので、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度（矢印の向き）を高精度にモニター画面に表示することができる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、上記複数個のカメラの設置位置は、少なくとも、上記建設機械の後方及び左右の側方であることを特徴とする請求項５記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００２１】
この構成によれば、複数個のカメラは、建設機械の後方及び左右の側方に設置されている。これにより、後方監視カメラと左右の側方監視カメラとの３個のカメラによって、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度（矢印の向き）の変化の様子をモニターすることができるので、オペレータの死角となる位置についてもモニター画面によって走行操作を行うことができる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、上記複数個のカメラで撮影した画像を連続的に合成する画像処理装置をさらに備え、上記制御器が上記相対角度を推定して上記モニター画面に表示させた画像は、前記画像処理装置によって合成された合成画像であることを特徴とする請求項５又は６記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００２３】
この構成によれば、さらに、複数個のカメラで撮影した画像を連続的に合成する画像処理装置を備えている。これにより、モニター画面に表示させる画像を合成画像にすることができるので、下部走行体の走行方向の算出を容易に行うことが可能となる。
【００２４】
請求項８記載の発明は、上記画像処理装置により合成される合成画像は、上記複数個のカメラが撮影した画像を上記建設機械の情報に基づいて俯瞰視するように画像処理され、連続的に俯瞰視合成されて上記モニター画面に表示された画像であることを特徴とする請求項７記載の建設機械のモニター装置を提供する。
【００２５】
この構成によれば、画像処理装置が合成した合成画像は、複数個のカメラが撮影した画像を俯瞰視して画像処理した連続的に俯瞰視合成画像である。これによって、モニター画面には俯瞰視合成画像が表示されるので、旋回角度が変化したときの走行方向をより直感的に認識することができる。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１記載の発明によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を、モニター画面に表示された画像の時間的な変化によって推定し、推定された角度情報（下部走行体
の向きを示す矢印）をモニター画面に表示させている。従って、角度センサを用いることなく低コストで下部走行体の走行方向を確定することができる。
【００２７】
請求項２記載の発明によれば、モニター画面に表示された下部走行体の映像によって相対角度の補正を行っているので、請求項１記載の発明の効果に加えて、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度（矢印の向き）をより正確にモニター画面に表示させることができる。これによって、オペレータによる下部走行体の走行操作の安全性をさらに高めることができる。
【００２８】
請求項３記載の発明によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を推定するとき、上部旋回体の駆動情報に基づいて相対角度の補正を行っている。従って、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、上部旋回体の駆動実体にマッチした正確な相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができる。これにより、より精度よく相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができるので、下部走行体の走行時の安全性をさらに高めることが可能となる。
【００２９】
請求項４記載の発明によれば、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度を推定するとき、下部走行体の駆動情報に基づいて相対角度の補正を行っている。従って、請求項１、２又は３記載の発明の効果に加えて、下部走行体の駆動実体にマッチした正確な相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができる。これにより、より精度よく相対角度（矢印の向き）をモニター画面に表示することができるので、下部走行体の走行時の安全性をさらに高めることが可能となる。
【００３０】
請求項５記載の発明によれば、複数個のカメラが建設機械に設置されているので、請求項１、２、３又は４記載の発明の効果に加えて、上部旋回体に対する下部走行体の相対角度（矢印の向き）を高精度にモニター画面に表示することができる。従って、下部走行体の走行時の安全性をさらに高めることが可能となる。
【００３１】
請求項６記載の発明によれば、複数個のカメラは、建設機械の後方及び左右の側方の３箇所に設置されているので、請求項５記載の発明の効果に加えて、オペレータから直視することが困難な後方部分の視界を補う通常設置型のバック・サイドカメラを流用できるため、監視システムを低コストで実現することが可能となる。
【００３２】
請求項７記載の発明によれば、モニター画面に表示させる画像を合成画像にすることができるので、請求項５又は６記載の発明の効果に加えて、下部走行体の走行方向の算出を容易に行うことが可能となる。
【００３３】
請求項８記載の発明によれば、モニター画面には俯瞰視した合成画像が表示されるので、請求項７記載の発明の効果に加えて、旋回角度が変化したときの走行方向をより直感的に認識することができる。これによって、下部走行体の走行時の安全性をさらに高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用した建設機械としての油圧ショベルの側面図。
【図２】本発明の一実施例に係るモニター装置を搭載した建設機械の上面図。
【図３】本発明の実施例に係る制御器の機能構成を示すブロック図。
【図４】建設機械の後部に１台の後方監視カメラを搭載して、下部走行体に対して上部旋回体を矢印の方向へ旋回する状態を示す建設機械の上面図。
【図５】下部走行体に対する上部旋回体が図４に示す位置へ旋回したときのモニター画面の画像。
【図６】図４の建設機械において、下部走行体に対して上部旋回体が矢印の方向へ旋回する過程を映し出したモニター画面の画像。
【図７】建設機械が３個の監視カメラを搭載して、下部走行体に対して上部旋回体を矢印の方向へ旋回する状態を示す建設機械の上面図。
【図８】下部走行体に対する上部旋回体が図７に示す位置に旋回したときのモニター画面の画像。
【図９】図７の建設機械において、下部走行体に対して上部旋回体が矢印の方向へ旋回する過程を映し出したモニター画面の画像。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明は、下部走行体に対して上部旋回体が旋回可能な建設機械において、角度センサを用いることなく、旋回角度をモニター画面に正確に反映させて建設機械の走行方向を安全にサポートするモニター装置を実現させるという目的を達成するために、下部走行体に対して上部旋回体が旋回可能であり、且つ、機械周辺を撮影するカメラを備え、前記カメラが撮影した画像をキャブ内に配置されたモニター画面に表示する建設機械のモニター装置であって、制御器が、前記上部旋回体に対する前記下部走行体の相対角度を、前記モニター画面に表示された画像の時間変化により推定し、推定された角度情報を上記モニター画面に表示させることを特徴とする建設機械のモニター装置を提供することにより実現した。
【００３６】
以下、本発明の実施形態による建設機械のモニター装置を油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、図１乃至図９を参照しながら好適な実施例について詳細に説明する。
【実施例】
【００３７】
図１は、本発明を適用した建設機械としての油圧ショベルの側面を示す図である。図１において、該油圧ショベル（建設機械）１０は、下部走行体１１上に旋回機構１２を介して上部旋回体１３が旋回自在に載置されている。上部旋回体１３には、キャブ（運転室）１４と建屋１８が設けられている他に、前方中央部にブーム１５がブームシリンダ１５ａによって俯仰可能に取り付けられている。又、ブーム１５の先端にはアーム１６がアームシリンダ１６ａによって上下回動自在に取り付けられ、更に該アーム１６の先端にはバケット１７がバケットシリンダ１７ａによって可動自在に取り付けられている。
【００３８】
また、上部旋回体１３の建屋１８内には、特に図示されていないが、バッテリ、作業機駆動用の油圧ポンプ、エンジン、各種の機器、及び補器等が配設され、ブーム１５、アーム１６、及びバケット１７等をそれぞれのシリンダによって駆動するための動力ユニットが収納されている。また、下部走行体１１の走行モータ１９を回転駆動させてクローラ２０を回し、油圧ショベル１０を走行させるように構成されている。
【００３９】
図２は、本発明の一実施例に係るモニター装置を搭載した建設機械の上面図を示す。建設機械１０は、下部走行体１１と、該下部走行体１１上に旋回可能に搭載された上部旋回体１３とを備えている。また、上部旋回体１３の前方中央部には、ブーム、アーム、およびバケット等からなる作業機（作業装置）２１が上下回動可能に取り付けられていると共に、前記上部旋回体１３の前方一側部には運転室となるキャブ１４が搭載されている。尚、符号２０は下部走行体１１のクローラを示す。
【００４０】
前記キャブ１４内には運転席２２が設けられ、オペレータは運転席２２に着座して上部旋回体１３の旋回動作や作業機２１の回動動作等の運転操作を行う。さらに、運転席２２の前方にはモニター画面２３が設置され、該モニター画面２３により、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂで撮影した画像が画面表示される。また、運転席２２の前部には下部走行体１１を走行させるための走行レバー２４が配置され、さらにキャブ１４の後部にはモニター画面２３の画像制御を行うための制御器２５が配置されている。
【００４１】
前記後方監視カメラ２６は上部旋回体１３の後端中央部に設置され、また、左右の側方監視カメラ２２７ａ、２７ｂはそれぞれ上部旋回体１３の後方部右側と後方部左側に設置されている。このとき、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂは、上部旋回体１３の後方視野Ｗ1及び左右の側方視野Ｗ2、Ｗ3をそれぞれ撮影することができる。
【００４２】
また、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂで撮影された後方視野Ｗ1及び左右の側方視野Ｗ2、Ｗ3は、モニター画面２３によって単独画像または合成画像で表示できるように構成されている。従って、オペレータは、上部旋回体１３の後方視野Ｗ1及び左右の側方視野Ｗ2、Ｗ3をモニター画面２３の映像で確認しながら、上部旋回体１３の旋回動作や作業機２１の回動動作等を運転操作することができる。尚、矢印Ａ，Ｂは上部旋回体１３による作業機２１の旋回動作方向を示している。
【００４３】
図３は、本発明の実施例に係る制御器の機能構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御器２５は、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂが撮影した監視カメラ画像Ｓ１と、上部旋回体１３の駆動情報Ｓ２と、下部走行体１１の駆動情報Ｓ３とをそれぞれ入力して、モニター画面２３に映し出される画像の制御を行う。すなわち、制御器２５は、監視カメラ画像Ｓ１と上部旋回体１３の駆動情報Ｓ２と下部走行体１１の駆動情報Ｓ３とに基づいてモニター画面２３の画像制御を行う。
【００４４】
図４は、建設機械１０の後部に１台の後方監視カメラ２６を搭載して、該建設機械１０の走行方向を太い矢印の方向としたとき、下部走行体１１に対して上部旋回体１３を細い矢印の方向へ旋回する状態を示す建設機械の上面図である。言い換えると、この図は建設機械１が後方監視カメラ２６の１台のみを作動させている状態を示している。また、図５は、下部走行体１１に対する上部旋回体１３が図４に示す位置へ旋回したときのモニター画面２３の画像である。
【００４５】
すなわち、下部走行体１１に対して、上部旋回体１３が図４に示すような旋回角度にあると、モニター画面２３には、図５に示すような映像が表示される。図５に示すように、モニター画面２３には、後方監視カメラ２６が撮影した上部旋回体１３の後部とクローラ２０の一部と樹木３１とが映し出される。さらに、モニター画面２３の左上部には、下部走行体１１の傾き（すなわち、クローラ２０の傾き）が角度情報として矢印で表示される。
【００４６】
このとき、モニター画面２３の左端の下部に映し出された下部走行体１１（すなわち、クローラ２０）の映像によって、制御器２５で算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく下部走行体１１の旋回角度を算出することが可能になり、下部走行体１１の走行時の安全性を向上させることができる。
【００４７】
また、図３に示すように、制御器２５が、上部旋回体１３の駆動情報Ｓ２によって、算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく旋回角度を算出してモニター画面２３に表示することが可能となり、走行時の安全性が一層向上する。さらに、制御器２５が、下部走行体１１の駆動情報Ｓ３によって、算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく旋回角度を算出することが可能となり、走行時の安全性がさらに向上させることができる。
【００４８】
図６は、図４の建設機械１０において、下部走行体１１に対して上部旋回体１３が細い矢印の方向へ旋回する過程を映し出したモニター画面２３の画像である。すなわち、図６は、図４に示す建設機械１０において、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度がゼロの位置から、上部旋回体１３が矢印の方向へ旋回する過程を示している。
【００４９】
図４において、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度がゼロの位置にあるときは、すなわち、クローラ２０と上部旋回体１３が平行方向にあるときは、図６（ａ）のモニター画面２３に示すように、クローラ２０が上部旋回体１３の左右端に映し出され、樹木３１の一部がモニター画面２３の右隅に映し出される。このとき、モニター画面２３の左上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）が垂直方向に矢印で表示される。すなわち、モニター画面２３の左上部に表示された矢印の向きが旋回角度の角度情報である。
【００５０】
次に、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度が図４の細い矢印の方向へ変化して行くと、図６（ｂ）のモニター画面２３に示すように、クローラ２０が上部旋回体１３のほぼ中央位置に映し出され、樹木３１がモニター画面２３のほぼ中央位置でクローラ２０の後部に映し出される。このとき、モニター画面２３の左上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）が右斜め上向きの矢印で表示される。
【００５１】
さらに、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度が図４の矢印の方向へ変化して行くと、図６（ｃ）のモニター画面２３に示すように、クローラ２０が上部旋回体１３の左下隅の位置に映し出され、樹木３１がさらにモニター画面２３の左側に映し出される。このとき、モニター画面２３の左上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）がやや右斜め上向きの矢印で表示されている。
【００５２】
このようにして、モニター画面２３に映し出される画像の位置が時間と共に変化する場合、後方監視カメラ２６が撮影した監視カメラ画像の時間変化から、制御器２５が下部走行体１１の走行方向を算出することによって角度センサが不要になり、低コストで下部走行体１１の走行方向を確定することができる。
【００５３】
図７は、建設機械１が３個の監視カメラを搭載して、下部走行体１１に対して上部旋回体１３を細い矢印の方向へ旋回する状態を示す建設機械の上面図である。すなわち、この図は建設機械１が後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ，２７ｂの３台の監視カメラを作動させている状態を示している。また、図８は、下部走行体１１に対して上部旋回体１３が図７に示す位置に旋回したときのモニター画面２３の画像である。
【００５４】
図８のモニター画面２３は、後方監視カメラ２６及び側方監視カメラ２７ａ，２７ｂの３台の監視カメラによる各画像を俯瞰視合成して映し出した状態を示している。すなわち、図７の各監視カメラの位置と図８のモニター画面２３の合成画像とを対比すると、図８に示すように、左側の側方監視カメラ２７ｂによってモニター画面２３のＡ領域に人物３２が映し出され、後方監視カメラ２６によってモニター画面２３のＢ領域に樹木３１が映し出され、さらに、右側の側方監視カメラ２７ａによってモニター画面２３のＣ領域にクローラ２０の一部のみが映し出されている。このとき、モニター画面２３の中央上部に
は、下部走行体１１（すなわち、クローラ２０）の方向（すなわち、角度情報）が矢印で表示される。すなわち、モニター画面２３の中央上部に表示された矢印の向きが旋回角度の角度情報である。
【００５５】
図９は、図７の建設機械１０において、下部走行体１１に対して上部旋回体１３が細い矢印の方向へ旋回する過程を映し出したモニター画面２３の画像である。
【００５６】
図７において上部旋回体１３に対して下部走行体１１（クローラ２０）が右上がりの旋回角度の位置にあるときは、図９（ａ）のモニター画面２３に示すように、後部監視カメラ２６によってＢ領域の中央部分に人物３２が映し出され、右側の側方監視カメラ２７ａによってＣ領域の右端に樹木３１が映し出され、左側の側方監視カメラ２７ｂによってＡ領域にクローラ２０のみが映し出される。このとき、モニター画面２３の中央上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）が右上がりの矢印で表示される。
【００５７】
次に、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度が図７の矢印の方向へ変化して行くと、図９（ｂ）のモニター画面２３に示すように、後部監視カメラ２６によってＢ領域の左端に人物３２が映し出され、右側の側方監視カメラ２７ａによってＣ領域の左端に樹木３１が映し出され、左側の側方監視カメラ２７ｂによってＡ領域にクローラ２０のみが映し出される。このとき、モニター画面２３の中央上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）が水平方向に矢印で表示される。
【００５８】
さらに、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回角度が図７の矢印の方向へ変化して行くと、図９（ｃ）のモニター画面２３に示すように、左側の側部監視カメラ２７ｂによってＡ領域の右端に人物３２が映し出され、後方監視カメラ２６によってＢ領域の右端に樹木３１が映し出され、右側の側方監視カメラ２７ａによってＣ領域にクローラ２０のみが映し出される。このとき、モニター画面２３の中央上部には下部走行体１１の方向（すなわち、クローラ２０の方向）が右下がりの矢印で表示される。
【００５９】
すなわち、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂなど複数の監視カメラを設置することにより、さらに精度よく旋回角度を算出することが可能になるので、走行時の安全性がさらに向上する。このとき、図７に示すように、監視カメラの位置を建設機械の後方と左右側方に存在させることにより、オペレータから直視することが困難な後方部分の視界を補う通常設置型のバック・サイドカメラを流用することができるため、監視システムをさらに低コストで実現することが可能となる。
【００６０】
さらに、下部走行体１１の走行方向を算出するモニター画面の画像が、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂの各監視カメラの画像を連続的に合成した合成画像にすることにより、下部走行体１１の走行方向の算出を一層容易に行うことができる。このとき、モニター画面の合成画像を俯瞰視画像にすれば、下部走行体１１の走行方向の算出をさらに容易に行うことができる。
【００６１】
以上を要約すると、図３に示すような制御器２５とモニター画面２３とをシステム構成することにより、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂがそれぞれ撮影した監視カメラ画像Ｓ１の時間変化から、制御器２５が下部走行体１１の走行方向を算出することによって角度センサが不要になり、低コストで下部走行体１１の走行方向を確定することができる。また、モニター画面２３に映し出された下部走行体１１の映像によって、算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく下部走行体１１の旋回角度を算出することが可能になり、走行時の安全性がさらに向上する。
【００６２】
また、図３に示すように、制御器２５が、上部旋回体１３の駆動情報Ｓ２によって、算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく旋回角度を算出することが可能となり、走行時の安全性が一層向上する。さらに、制御器２５が、下部走行体１１の駆動情報Ｓ３によって、算出された旋回角度を補正することにより、より精度よく旋回角度を算出することが可能となり、走行時の安全性をさらに向上させることができる。
【００６３】
また、図７に示すように、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂなど複数の監視カメラを設置することにより、さらに精度よく旋回角度を算出することが可能になるので、走行時の安全性がさらに向上する。このとき、図７に示すように、監視カメラの位置が建設機械の後方と左右側方に存在させることにより、オペレータから直視することが困難な後方部分の視界を補う通常設置型のバック・サイドカメラを流用できるため、監視システムを低コストで実現することができる。
【００６４】
さらに、下部走行体１１の走行方向を算出するモニター画面の画像を、後方監視カメラ２６及び左右の側方監視カメラ２７ａ、２７ｂの各監視カメラの画像を連続的に合成した合成画像にすることにより、下部走行体１１の走行方向の算出を一層容易に行うことができる。このとき、モニター画面の合成画像を俯瞰視画像にすれば、下部走行体１１の走行方向の算出をさらに容易に行うことができる。
【００６５】
以上、本発明の具体的な実施例を説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る建設機械のモニター装置は、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度が変化しても、モニター画面によって正確な走行方向を確認することができるので、回転動作が可能な様々な建設機械に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 建設機械（油圧ショベル）
１１ 下部走行体
１２ 旋回機構
１３ 上部旋回体
１４ キャブ
１５ ブーム
１５ａ ブームシリンダ
１６ アーム
１６ａ アームシリンダ
１７ バケット
１７ａ バケットシリンダ
１８ 建屋
１９ 走行モータ
２０ クローラ
２１ 作業機
２２ 運転席
２３ モニター画面
２４ 走行レバー
２５ 制御器
２６ 後方監視カメラ
２７ａ、２７ｂ 側方監視カメラ
３１ 樹木
３２ 人物
Ｗ1 後方視野
Ｗ2 右側方視野
Ｗ3 左側方視野
Ｓ１ 監視カメラ画像
Ｓ２ 上部旋回体の駆動情報
Ｓ３ 下部走行体の駆動情報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体に対して上部旋回体が旋回可能であり、且つ、機械周辺を撮影するカメラを備え、前記カメラが撮影した画像をキャブ内に配置されたモニター画面に表示する建設機械のモニター装置であって、
制御器が、前記上部旋回体に対する前記下部走行体の相対角度を、前記モニター画面に表示された画像の時間変化により推定し、推定された角度情報を上記モニター画面に表示させることを特徴とする建設機械のモニター装置。
【請求項２】
上記制御器は、上記上部旋回体に対する上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記モニター画面に表示された上記下部走行体の映像によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１記載の建設機械のモニター装置。
【請求項３】
上記制御器は、上記上部旋回体に対する上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記上部旋回体の駆動情報によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械のモニター装置。
【請求項４】
上記制御器は、上記上部旋回体に対する上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記下部走行体の駆動情報によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１、２又は３記載の建設機械のモニター装置。
【請求項５】
上記カメラは上記建設機械に複数個設置されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の建設機械のモニター装置。
【請求項６】
上記複数個のカメラの設置位置は、少なくとも、上記建設機械の後方及び左右の側方であることを特徴とする請求項５記載の建設機械のモニター装置。
【請求項７】
上記複数個のカメラで撮影した画像を連続的に合成する画像処理装置をさらに備え、上記制御器が上記相対角度を推定して上記モニター画面に表示させた画像は、前記画像処理装置によって合成された合成画像であることを特徴とする請求項５又は６記載の建設機械のモニター装置。
【請求項８】
上記画像処理装置により合成される合成画像は、上記複数個のカメラが撮影した画像を上記建設機械の情報に基づいて俯瞰視するように画像処理され、連続的に俯瞰視合成されて上記モニター画面に表示された画像であることを特徴とする請求項７記載の建設機械のモニター装置。
【請求項１】
下部走行体に対して上部旋回体が旋回可能であり、且つ、機械周辺を撮影するカメラを備え、前記カメラが撮影した画像をキャブ内に配置されたモニター画面に表示する建設機械のモニター装置であって、
制御器が、前記上部旋回体に対する前記下部走行体の相対角度を、前記モニター画面に表示された画像の時間変化により推定し、推定された角度情報を上記モニター画面に表示させることを特徴とする建設機械のモニター装置。
【請求項２】
上記制御器は、上記上部旋回体に対する上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記モニター画面に表示された上記下部走行体の映像によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１記載の建設機械のモニター装置。
【請求項３】
上記制御器は、上記上部旋回体に対する上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記上部旋回体の駆動情報によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械のモニター装置。
【請求項４】
上記制御器は、上記上部旋回体に対する上記下部走行体の相対角度を推定するとき、上記下部走行体の駆動情報によって前記相対角度を補正することを特徴とする請求項１、２又は３記載の建設機械のモニター装置。
【請求項５】
上記カメラは上記建設機械に複数個設置されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の建設機械のモニター装置。
【請求項６】
上記複数個のカメラの設置位置は、少なくとも、上記建設機械の後方及び左右の側方であることを特徴とする請求項５記載の建設機械のモニター装置。
【請求項７】
上記複数個のカメラで撮影した画像を連続的に合成する画像処理装置をさらに備え、上記制御器が上記相対角度を推定して上記モニター画面に表示させた画像は、前記画像処理装置によって合成された合成画像であることを特徴とする請求項５又は６記載の建設機械のモニター装置。
【請求項８】
上記画像処理装置により合成される合成画像は、上記複数個のカメラが撮影した画像を上記建設機械の情報に基づいて俯瞰視するように画像処理され、連続的に俯瞰視合成されて上記モニター画面に表示された画像であることを特徴とする請求項７記載の建設機械のモニター装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１０７３９５（Ｐ２０１２−１０７３９５Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５２３０（Ｐ２０１０−２５５２３０）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
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