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本发明提供在挖掘机械的操作员按照设计面推进施工时，能够以容易理解的方式向操作员提供关于施工结果的信息的挖掘机械的显示系统。挖掘机械的显示系统(28)包括：作业机状态检测部，其检测关于具备包含铲斗的作业机的挖掘机械的当前位置的信息；存储部(43)，其存储表示作业对象的目标形状的设计面的位置信息；以及处理部(44)，其基于关于挖掘机械的当前位置的信息求取铲斗的前端的位置，在铲斗的至少一部分进入设计面的法线方向上的设计面周围的规定范围内时，将基于前端的位置求出的、存在于规定范围内的前端的轨迹显示在显示部(42)的画面中。

1.   一种挖掘机械的显示系统，该挖掘机械具有包含铲斗的作业机和安装所述作业机的主体部，所述挖掘机械的显示系统的特征在于，包括：
作业机状态检测部，其检测关于所述挖掘机械的当前位置的信息、关于所述主体部的姿势的信息和所述铲斗的前端的位置的信息；
存储部，其存储表示设计地形的设计面的位置信息和所述铲斗的外形信息；以及
处理部，其基于关于所述挖掘机械的当前位置的信息、关于所述主体部的姿势的信息、所述铲斗的前端的位置的信息和所述铲斗的外形信息，求取用于计测位置的计测基准点中最靠近所述设计面的计测基准点，该用于计测位置的计测基准点至少包含所述铲斗的前端并沿着所述铲斗的底部的外形预先设定有多个。

2.   根据权利要求1所述的挖掘机械的显示系统，其特征在于：
所述处理部求取所述设计面的法线方向上的、从所述计测基准点到所述设计面的距离作为设计面距离，并将与所述设计面距离的最小值对应的信息作为最短距离显示在显示装置的画面中。

3.   根据权利要求1所述的挖掘机械的显示系统，其特征在于：
所述计测基准点沿着用与所述铲斗的移动方向平行的面截断所述铲斗的所述外形而得到的截面及所述铲斗的宽度方向分别预先设定有多个，
所述处理部求取所述设计面的法线方向上的、从所述计测基准点到所述设计面的距离作为设计面距离，并将与所述设计面距离的最小值对应的信息作为最短距离显示在显示装置的画面中。

4.   根据权利要求2或3所述的挖掘机械的显示系统，其特征在于：
在多个所述设计面的法线方向上具有同一个所述计测基准点的情况下，所述处理部对于该计测基准点求取多个设计面距离。

5.   根据权利要求2至4中任一项所述的挖掘机械的显示系统，其特征在于：
所述处理部基于所述最短距离发出警报。

6.   根据权利要求5所述的挖掘机械的显示系统，其特征在于：
所述处理部根据所述最短距离，变更作为所述警报发出声音的方式。

7.   根据权利要求1至6中任一项所述的挖掘机械的显示系统，其特征在于：
所述处理部在所述显示装置的画面中显示用于确定最靠近所述设计面的计测基准点的图像。

8.   根据权利要求7所述的挖掘机械的显示系统，其特征在于：
用于确定最靠近所述设计面的计测基准点的图像是表示所述设计面的法线的图像。

9.   一种挖掘机械的显示系统，该挖掘机械具有包含铲斗的作业机和安装所述作业机的主体部，所述挖掘机械的显示系统的特征在于，包括：
作业机状态检测部，其检测关于所述挖掘机械的当前位置的信息、关于所述主体部的姿势的信息和所述铲斗的前端的位置的信息；
存储部，其存储表示设计地形的设计面的位置信息和所述铲斗的外形信息；
处理部，其基于关于所述挖掘机械的当前位置的信息、关于所述主体部的姿势的信息、所述铲斗的前端的位置的信息和所述铲斗的外形信息，求取用于计测位置的计测基准点中最靠近所述设计面的计测基准点，该用于计测位置的计测基准点至少包含所述铲斗的前端并沿着所述铲斗的底部的外形预先设定有多个，并且求取所述设计面的法线方向上的、从最靠近所述设计面的计测基准点到所述设计面的距离作为设计面距离；以及
显示装置，其显示所述设计面距离和表示经过最靠近所述设计面的计测基准点的所述设计面的法线的图像中的至少1个。

10.   一种挖掘机械，其特征在于，具备：
权利要求1至9中任一项所述的挖掘机械的显示系统。

挖掘机械的显示系统以及挖掘机械
技术领域
本发明涉及挖掘机械的显示系统以及具备它的挖掘机械。
背景技术
一般而言，液压挖掘机等挖掘机械通过作为操作者的操作员对操作杆进 行操作来驱动包含铲斗的作业机，由此来挖掘作业对象的地面等。例如在专 利文献1中记载了下述技术：在坡面加工等要求精密作业的反铲挖掘机作业 中，在所得到的画面上示出设计差异和铲斗形状。此外，在专利文献2中记 载了一种工程机械的显示系统的技术：通过显示与当前实际安装在机械上的 铲斗的种类对应的铲斗符号，能够精确地进行挖掘动作。
专利文献1：日本特开2006-214246号公报
专利文献2：日本特开2001-132021号公报
发明内容
对于使用液压挖掘机等挖掘机械、以施工对象的设计面的一部分为目标 面并按照该目标面挖掘作业对象的地面的情况来说，挖掘机械的操作员尤其 需要设计面附近的距离信息。专利文献1和专利文献2的技术，由于显示的 是铲斗形状，所以需要边看显示装置的画面边通过目视或监视进行确认来推 进施工。因此，专利文献1和专利文献2的技术在以施工对象的设计面的一 部分为目标面的情况下，有可能无法识别目标面与铲斗的最短距离的信息， 特别是铲斗的底部会超过设计面地挖掘地面。
本发明的目的在于，在挖掘机械的操作员按照设计面推进施工时，能够 以容易理解的方式向操作员提供关于施工结果的设计面与铲斗的最短距离 的信息。
根据本发明，提供一种挖掘机械的显示系统，该挖掘机械具有包含铲斗 的作业机和安装上述作业机的主体部，上述挖掘机械的显示系统包括：作业 机状态检测部，其检测关于上述挖掘机械的当前位置的信息、关于上述主体 部的姿势的信息和上述铲斗的前端的位置的信息；存储部，其存储表示设计 地形的设计面的位置信息和上述铲斗的外形信息；以及处理部，其基于关于 上述挖掘机械的当前位置的信息、关于上述主体部的姿势的信息、上述铲斗 的前端的位置的信息和上述铲斗的外形信息，求取用于计测位置的计测基准 点中最靠近上述设计面的计测基准点，该用于计测位置的计测基准点至少包 含上述铲斗的前端并沿着上述铲斗的底部的外形预先设定有多个。
在本发明中，优选的是，上述处理部求取上述设计面的法线方向上的、 从上述计测基准点到上述设计面的距离作为设计面距离，并将与上述设计面 距离的最小值对应的信息作为最短距离显示在显示装置的画面中。
在本发明中，优选的是，上述计测基准点沿着用与上述铲斗的移动方向 平行的面截断上述铲斗的上述外形而得到的截面及上述铲斗的宽度方向分 别预先设定有多个，上述处理部求取上述设计面的法线方向上的、从上述计 测基准点到上述设计面的距离作为设计面距离，并将与上述设计面距离的最 小值对应的信息作为最短距离显示在显示装置的画面中。
在本发明中，优选的是，在多个上述设计面的法线方向上具有同一个上 述计测基准点的情况下，上述处理部对于该计测基准点求取多个设计面距 离。
在本发明中，优选的是，上述处理部基于上述最短距离发出警报。
在本发明中，优选的是，上述处理部根据上述最短距离，变更作为上述 警报发出声音的方式。
在本发明中，优选的是，上述处理部在上述显示装置的画面中显示用于 确定最靠近上述设计面的计测基准点的图像。
在本发明中，优选的是，用于确定最靠近上述设计面的计测基准点的图 像是表示上述设计面的法线的图像。
根据本发明，提供一种挖掘机械的显示系统，该挖掘机械具有包含铲斗 的作业机和安装上述作业机的主体部，上述挖掘机械的显示系统包括：作业 机状态检测部，其检测关于上述挖掘机械的当前位置的信息、关于上述主体 部的姿势的信息和上述铲斗的前端的位置的信息；存储部，其存储表示设计 地形的设计面的位置信息和上述铲斗的外形信息；处理部，其基于关于上述 挖掘机械的当前位置的信息、关于上述主体部的姿势的信息、上述铲斗的前 端的位置的信息和上述铲斗的外形信息，求取用于计测位置的计测基准点中 最靠近上述设计面的计测基准点，该用于计测位置的计测基准点至少包含上 述铲斗的前端并沿着上述铲斗的底部的外形预先设定有多个，并且求取上述 设计面的法线方向上的、从最靠近上述设计面的计测基准点到上述设计面的 距离作为设计面距离；以及显示装置，其显示上述设计面距离和表示经过最 靠近上述设计面的计测基准点的上述设计面的法线的图像中的至少1个。
根据本发明，提供一种挖掘机械，其具备上述的挖掘机械的显示系统。
本发明在挖掘机械的操作员按照设计面推进施工时，能够以容易理解的 方式向操作员提供关于施工结果的设计面与铲斗的最短距离的信息。
附图说明
图1是本实施方式涉及的液压挖掘机100的立体图。
图2是液压挖掘机100的侧视图。
图3是液压挖掘机100的后视图。
图4是表示液压挖掘机100具备的控制系统的框图。
图5是表示根据设计地形数据示出的设计地形的图。
图6是表示引导画面的一个示例的图。
图7是表示引导画面的一个示例的图。
图8是用于说明求取铲斗8的齿尖P3的当前位置的方法的一个示例的 图。
图9是用于说明求取铲斗8的齿尖P3的当前位置的方法的一个示例的 图。
图10是表示求取铲斗8到设计面的最短距离的示例的流程图。
图11是表示存储铲斗8的外形信息的步骤的流程图。
图12是表示铲斗8的外形信息的示例的图。
图13是表示铲斗8的外形信息的图形示例的图。
图14是用于说明俯视观察铲斗8的齿尖P3时设计面45与铲斗8的齿 尖P3的最短距离的说明图。
图15是用于说明俯视观察铲斗8的外形时设计面45与铲斗8的底部 8C的最短距离的说明图。
图16是用于说明从侧面观察铲斗8时设计面45与铲斗8的最短距离的 说明图。
图17是用于说明由于铲斗8而与设计面70发生碰撞的图。
图18是表示对铲斗8与设计面的最短距离进行显示的示例的图。
图19是表示对铲斗8与设计面的最短距离进行显示的另一示例的图。
符号说明
1   车辆主体
2   作业机
3   上部回转体
4   驾驶室
5   行走装置
8   铲斗
8B  铲齿
8C  底部
19  作业机状态检测部
21、22 天线
23  三维位置传感器
24  倾斜角度传感器
28  挖掘机械的显示系统(显示系统)
38  显示输入装置
39  显示控制装置
41  输入部
42  显示部
42P 画面
43  存储部
44  处理部
45  设计面
46  声音发生装置
70  设计面
78、79 表示设计面的截面的线
84  图形信息
100 液压挖掘机
具体实施方式
参照附图来详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。本发明不局 限于下面的实施方式中记载的内容。此外，作为挖掘机械的一个示例，下面 的实施方式将对液压挖掘机进行说明，不过作为对象的挖掘机械只要是安装 铲斗等附件来进行作业的工程机械即可，不局限于液压挖掘机。在实施方式 中，作为工程机械，例如也可以应用于反铲式挖掘装载机。
挖掘机械的整体结构
图1是本实施方式涉及的液压挖掘机100的立体图。图2是液压挖掘机 100的侧视图。图3是液压挖掘机100的后视图。图4是表示液压挖掘机100 具备的控制系统的框图。图5是表示根据设计地形数据示出的设计地形的 图。在本实施方式中，作为挖掘机械的液压挖掘机100具有作为主体部的车 辆主体1和作业机2。车辆主体1具有上部回转体3和行走装置5。上部回 转体3在发动机室3EG的内部收容有未图示的动力发生装置和液压泵等装 置。发动机室3EG配置在上部回转体3的一端侧。
在本实施方式中，液压挖掘机100例如将柴油发动机等内燃机作为动力 发生装置，不过液压挖掘机100不局限于此。液压挖掘机100例如也可以是 具备将内燃机、发电电动机和蓄电装置组合而构成的、所谓混合动力方式的 动力发生装置等的挖掘机。
上部回转体3具有驾驶室4。驾驶室4载置于上部回转体3的另一端侧。 即，驾驶室4配置在与配置有发动机室3EG的一侧相反的一侧。在驾驶室4 内，配置有图4所示的显示输入装置38和操作装置25。关于它们将在后文 中描述。行走装置5具有履带5a、5b。行走装置5由未图示的液压马达驱 动，通过履带5a、5b旋转而行走，由此使液压挖掘机100行走。作业机2 安装在上部回转体3的驾驶室4的侧面一侧。此外，液压挖掘机100也可以 具备下述行走装置，其具备轮胎来替代履带5a、5b，通过变速箱将未图示 的柴油发动机的驱动力传递给轮胎而能够行走。作为这类液压挖掘机100， 例如可以是轮式液压挖掘机。此外，液压挖掘机100例如也可以是具有下述 结构的反铲式挖掘装载机，其具备这种具有轮胎的行走装置，而且在车辆主 体(主体部)上安装有作业机，而构造上不具备如图1所示的上部回转体及 其回转机构。即，反铲式挖掘装载机在车辆主体上安装有作业机，并且具备 作为车辆主体的一部分的行走装置。
在上部回转体3中，配置有作业机2和驾驶室4的一侧为前方，配置有 发动机室3EG的一侧为后方。朝向前方时的左侧是上部回转体3的左侧，朝 向前方时的右侧是上部回转体3的右侧。此外，液压挖掘机100或车辆主体 1如果以上部回转体3为基准，则行走装置5侧为下方，如果以行走装置5 为基准，则上部回转体3侧为上方。在液压挖掘机100设置于水平面的情况 下，下方是铅垂方向、即重力的作用方向侧，上方是与铅垂方向相反的一侧。
作业机2具有动臂6、斗杆7、铲斗8、动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸 12。动臂6的基端部通过动臂销13可摆动地安装于车辆主体1的前部。斗 杆7的基端部通过斗杆销14可摆动地安装于动臂6的前端部。在斗杆7的 前端部，通过铲斗销15可摆动地安装有铲斗8。
如图2所示，动臂6的长度、即从动臂销13的中心到斗杆销14的长度 是L1。斗杆7的长度、即从斗杆销14的中心到铲斗销15的中心的长度是 L2。铲斗8的长度、即从铲斗销15的中心到铲斗8的齿尖P3的长度是L3。 齿尖P3是在铲斗8的与铲斗销15相反一侧安装的铲齿8B的前端。铲齿8B 的前端是作业机2的挖掘力所产生的铲斗8的前端。从铲斗8的铲斗销15 到齿尖P3的外侧形状通常是突出的，将其称为底部8C。
图1所示的动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12都是通过液压油的压力 (以下可称为液压)被驱动的液压缸。动臂缸10驱动动臂6，使其升降。 斗杆缸11驱动斗杆7，使斗杆7围绕斗杆销14转动。铲斗缸12驱动铲斗8， 使铲斗8围绕铲斗销15转动。在动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12等液压 缸与未图示的液压泵之间，配置有图4所示的比例控制阀37。通过由后述 的作业机用电子控制装置26控制比例控制阀37，对供给到动臂缸10、斗杆 缸11及铲斗缸12的液压油的流量进行控制。其结果，动臂缸10、斗杆缸 11及铲斗缸12的动作得以控制。
如图2所示，在动臂6、斗杆7和铲斗8，分别设置有第1行程传感器 16、第2行程传感器17和第3行程传感器18。第1行程传感器16检测动 臂缸10的行程长度。后述的显示控制装置39(参照图4)基于第1行程传 感器16检测出的动臂缸10的行程长度，计算动臂6相对于后述的车辆主体 坐标系的Za轴的倾斜角度θ1。第2行程传感器17检测斗杆缸11的行程长 度。显示控制装置39基于第2行程传感器17检测出的斗杆缸11的行程长 度，计算斗杆7相对于动臂6的倾斜角度θ2。第3行程传感器18检测铲斗 缸12的行程长度。显示控制装置39基于第3行程传感器18检测出的铲斗 缸12的行程长度，计算铲斗8相对于斗杆7的倾斜角度θ3。
车辆主体1具备作业机状态检测部19。作业机状态检测部19检测液压 挖掘机100的当前位置、车辆主体1的姿势、齿尖P3的当前位置。作业机 状态检测部19具有RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation  Satellite Systems，实时动态-全球导航卫星系统，GNSS称为全球导航卫 星系统)用的2个天线21、22(下面可称为GNSS天线21、22)、三维位置 传感器23、倾斜角度传感器24、第1行程传感器16、第2行程传感器17 和第3行程传感器18。GNSS天线21、22设置于车辆主体1、更具体而言设 置于上部回转体3。在本实施方式中，GNSS天线21、22沿着后述的车辆主 体坐标系的Ya轴间隔一定距离地设置。GNSS天线21、22也可以沿着车辆 主体坐标系的Xa轴间隔一定距离，也可以在车辆主体坐标系的Xa轴-Ya轴 的面内间隔一定距离。此外，GNSS天线21、22优选设置在上部回转体3的 上部、而且是在液压挖掘机100的左右方向上分开的两端位置。此外，也可 以设置在上部回转体3的上部、而且是在未图示的配重(上部回转体3的后 端)或驾驶室4的后方。总之，将GNSS天线21、22设置在尽可能分开的位 置上，可更加提高液压挖掘机100的当前位置的检测精度。此外，优选将 GNSS天线21、22设置在尽可能不妨碍操作员的视野的位置上。此外，作业 机状态检测部19可检测挖掘机械(在本实施方式中液压挖掘机100)的当 前位置和姿势等车辆状态。
与GNSS天线21、22接收到的GNSS电波对应的信号被输入到三维位置 传感器23。三维位置传感器23检测GNSS天线21、22的设置位置P1、P2 的位置。如图3所示，倾斜角度传感器24检测车辆主体1的宽度方向相对 于重力作用的方向、即铅垂方向Ng的倾斜角度θ4(以下可称为侧倾角(roll  angle)θ4)。此外，在本实施方式中，宽度方向是指铲斗8的宽度方向， 与上部回转体3的宽度方向、即左右方向一致。不过在作业机2具备后述的 倾斜斗的情况下，铲斗的宽度方向与上部回转体3的宽度方向也有可能不一 致。
液压挖掘机100具备操作装置25、作业机用电子控制装置26、作业机 控制装置27和挖掘机械的显示系统(以下可称为显示系统)28。操作装置 25具有作业机操作部件31、作业机操作检测部32、行走操作部件33和行 走操作检测部34。作业机操作部件31是用于操作员对作业机2进行操作的 部件，例如是控制杆或操作杆。作业机操作检测部32检测作业机操作部件 31的操作内容，将其作为检测信号发送到作业机用电子控制装置26。行走 操作部件33是用于操作员对液压挖掘机100的行走进行操作的部件，例如 是控制杆或操作杆。行走操作检测部34检测行走操作部件33的操作内容， 将其作为检测信号发送到作业机用电子控制装置26。
作业机用电子控制装置26具有：包含RAM(Random Access Memor，随 机访问存储器)和ROM(Read Only Memory，只读存储器)中的至少一方的 作业机侧存储部35、以及CPU(Central Processing Unit，中央处理单元) 等运算部36。作业机用电子控制装置26主要控制作业机2。作业机用电子 控制装置26根据作业机操作部件31的操作，生成用于使作业机2动作的控 制信号，并输出到作业机控制装置27。作业机控制装置27具有比例控制阀 37，基于来自作业机用电子控制装置26的控制信号对比例控制阀37进行控 制。流量与来自作业机用电子控制装置26的控制信号对应的液压油从比例 控制阀37流出，被供给到动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12中的至少一个。 于是，图1所示的动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12与从比例控制阀37供 给来的液压油对应地被驱动。其结果，作业机2动作。
显示系统28
显示系统28是用于向操作员提供信息的系统，该信息用于通过挖掘作 业区域内的地面而使其形成后述的设计面那样的形状。显示系统28除了上 述的第1行程传感器16、第2行程传感器17、第3行程传感器18、三维位 置传感器23及倾斜角度传感器24以外，还具有作为显示装置的显示输入装 置38、显示控制装置39、以及包含用于发出警报音的扬声器等的声音发生 装置46。
显示输入装置38具有触摸面板式输入部41和LCD(Liquid Crystal  Display，液晶显示器)等显示部42。显示输入装置38显示引导画面，用 于提供用于进行挖掘的信息。此外，在引导画面中显示各种键。作为操作者 的操作员(在检查或修理液压挖掘机100时为维修人员)通过触碰引导画面 上的各种键，能够执行显示系统28的各种功能。关于引导画面将在后文中 详细说明。
显示控制装置39执行显示系统28的各种功能。显示控制装置39是具 有包含RAM和ROM中的至少一方的存储部43、CPU等处理部44的电子控制 装置。存储部43存储有作业机数据。作业机数据包含：上述的动臂6的长 度L1、斗杆7的长度L2、铲斗8的长度L3。此外，作业机数据还包含动臂 6的倾斜角度θ1、斗杆7的倾斜角度θ2和铲斗8的倾斜角度θ3各自的最 小值和最大值。
显示控制装置39和作业机用电子控制装置26能够通过无线或有线的通 信方式相互进行通信。显示控制装置39的存储部43存储有预先制作的设计 地形数据。设计地形数据是关于三维设计地形的形状和位置的信息。设计地 形表示作为作业对象的地面的目标形状。显示控制装置39基于设计地形数 据和来自上述各种传感器的检测结果等信息，使显示输入装置38显示引导 画面。具体而言，如图5所示，设计地形由多个设计面45构成，多个设计 面45分别由三角多边形(polygon)表现。此外，在图5中，仅对多个设计 面中的1个面标注了符号45，而省略了其他设计面的符号。目标作业对象 是这些设计面45中的1个或多个设计面。操作员选择这些设计面45中的1 个或多个设计面作为目标面。设计面70是多个设计面45中作为目标面将开 始进行挖掘的面。显示控制装置39使显示输入装置38显示用于向操作员通 知设计面70的位置的引导画面。
引导画面
图6和图7是表示引导画面的一个示例的图。引导画面示出设计面70 与铲斗8的齿尖P3的位置关系，是用于引导液压挖掘机100的作业机2以 使作为作业对象的地面成为与设计面70相同的形状的画面。如图6和图7 所示，引导画面包含：粗挖掘模式的引导画面(以下可称为粗挖掘画面53) 和细挖掘模式的引导画面(以下可称为细挖掘画面54)。
粗挖掘画面53
图6所示的粗挖掘画面53显示在显示部42的画面42P中。粗挖掘画面 53包含：表示作业区域的设计地形和液压挖掘机100的当前位置的俯视图 53a、以及表示设计面70与液压挖掘机100的位置关系的侧视图53b。粗挖 掘画面53的俯视图53a通过多个三角多边形来表现基于俯视的设计地形。 更具体而言，俯视图53a将液压挖掘机100回转的平面即回转平面作为投影 面来表现设计地形。因此，俯视图53a是从液压挖掘机100的正上方观察到 的俯瞰图，在液压挖掘机100倾斜时设计面也倾斜。
此外，从多个设计面45中作为目标作业对象被选出的设计面70，用与 其他设计面45不同的颜色显示。此外，在图6中，液压挖掘机100的当前 位置由基于俯视的液压挖掘机100的图标61示出，但是也可以由其他符号 表示。此外，俯视图53a包含用于使液压挖掘机100与设计面70正对的信 息。用于使液压挖掘机100与设计面70正对的信息，作为目标面正对罗盘 73显示。目标面正对罗盘73例如是箭头形状的指针73I沿着箭头R方向旋 转来表示相对于设计面70的正对方向和应使液压挖掘机100回转的方向的 图标。液压挖掘机100的操作员通过目标面正对罗盘73，能够确认与设计 面70的正对程度。
粗挖掘画面53的侧视图53b包含：表示设计面70与铲斗8的齿尖P3 的位置关系的图像、以及表示设计面70与铲斗8的齿尖P3之间的距离的距 离信息。具体而言，侧视图53b包含表示设计面的截面的线74、表示设计 面的截面的线79和基于侧视的液压挖掘机100的图标75。表示设计面的截 面的线74表示设计面70以外的设计面45的截面。表示设计面的截面的线 79表示设计面70的截面。如图5所示，表示设计面的截面的线74和表示 设计面的截面的线79是通过计算经过铲斗8的齿尖P3的当前位置的平面 77与设计面45的交线80来求取的。交线80由显示控制装置39的处理部 44求取。关于求取铲斗8的齿尖P3的当前位置的方法，将在后文中进行说 明。
在侧视图53b中，表示设计面的截面的线79用与表示设计面的截面的 线74不同的颜色显示。然而，在图6中改变线的种类来表现表示设计面的 截面的线79和表示设计面的截面的线74。此外，在侧视图53b中，与表示 设计面的截面的线79及表示设计面的截面的线74相比靠地下一侧的区域、 和与这些线段相比靠空中一侧的区域用不同的颜色示出。在图6中，通过对 与表示设计面的截面的线79及表示设计面的截面的线74相比靠地下一侧的 区域附加阴影来表现颜色的不同。
表示设计面70与铲斗8的齿尖P3之间的距离的距离信息包含数值信息 83和图形信息84。数值信息83是表示铲斗8的齿尖P3与设计面70之间的 最短距离的数值。图形信息84是用图形表示铲斗8的齿尖P3与设计面70 的距离的信息。图形信息84是用于表示铲斗8的齿尖P3的位置的引导用指 标。具体而言，图形信息84包含：索引条84a、以及表示索引条84a中铲 斗8的齿尖P3与设计面70之间的距离相当于0的位置的索引标记84b。索 引条84a根据铲斗8的齿尖P3与设计面70的最短距离，使各索引条84a亮 灯。此外，也可以使图形信息84的显示的表示/非表示通过液压挖掘机100 的操作员对输入部41进行操作而能够变更。
如上所述，在粗挖掘画面53中，显示表示设计面的截面的线79与液压 挖掘机100的相对位置关系、以及表示铲斗8的齿尖P3与表示设计面的截 面的线79的最短距离的数值。液压挖掘机100的操作员通过使铲斗8的齿 尖P3沿着表示设计面的截面的线79移动，能够容易地进行挖掘以使当前的 地形成为设计地形。此外，在粗挖掘画面53中显示画面切换键65，用于切 换引导画面。操作员通过操作画面切换键65，能够从粗挖掘画面53切换为 细挖掘画面54。
细挖掘画面54
图7所示的细挖掘画面54显示在显示部42的画面42P中。细挖掘画面 54比粗挖掘画面53更详细地示出了设计面70与液压挖掘机100的位置关 系。即，细挖掘画面54比粗挖掘画面53更详细地示出了设计面70与铲斗 8的齿尖P3的位置关系。细挖掘画面54包含：表示设计面70和铲斗8的 正视图54a、表示设计面70和铲斗8的侧视图54b。在细挖掘画面54的正 视图54a中包含：表示基于正视的铲斗8的图标89、以及表示基于正视的 设计面70的截面的线78。正视(正视图)是指从车辆主体1侧观察图1、 图2所示的铲斗8，是与后述的车辆主体坐标系的Ya轴平行地进行观察。
在细挖掘画面54的侧视图54b中，包含表示基于侧视的铲斗8的图标 90、表示设计面的截面的线74、以及表示设计面的截面的线79。此外，在 细挖掘画面54的正视图54a和侧视图54b中分别显示用于表示设计面70与 铲斗8的位置关系的信息。侧视(侧视图)是指从图1和图2所示的铲斗销 15的延伸方向(铲斗8的摆动中心轴方向)进行观察，是与后述的车辆主 体坐标系的Xa轴平行地进行观察。
在正视图54a中，表示设计面70与铲斗8的位置关系的信息包含距离 信息86a和角度信息86b。距离信息86a表示铲斗8的齿尖P3与设计面70 之间的在Za方向上的距离。该距离是铲斗8的齿尖P3在宽度方向上的位置 中最接近设计面70的位置与设计面70之间的距离。在正视图54a中，表示 最接近位置的标记86c与铲斗8的正视图的图标89重叠地显示。角度信息 86b是表示设计面70与铲斗8之间的角度的信息。具体而言，角度信息86b 是经过铲斗8的齿尖P3的虚拟线段与表示设计面的截面的线78之间的角 度。
在侧视图54b中，表示设计面70与铲斗8的位置关系的信息包含距离 信息87a和角度信息87b。距离信息87a表示铲斗8与设计面70之间的最 短距离、即设计面70的法线方向上的铲斗8与设计面70之间的距离(例如 铲斗8的齿尖P3与设计面70之间的距离)。此外，角度信息87b是表示设 计面70与铲斗8之间的角度的信息。具体而言，显示在侧视图54b中的角 度信息87b是铲斗8的底面与表示设计面的截面的线79之间的角度。
细挖掘画面54包含图形信息84，其用图形表示上述的铲斗8的齿尖P3 与设计面70的距离。图形信息84与粗挖掘画面53的图形信息84同样，具 有索引条84a和索引标记84b。如上所述，在细挖掘画面54中，详细显示 表示设计面的截面的线78、79与铲斗8的齿尖P3的相对位置关系。液压挖 掘机100的操作员通过使铲斗8的齿尖P3沿着表示设计面的截面的线78、 79移动，能够更加容易地进行挖掘，使当前的地形成为与三维设计地形相 同的形状。此外，在细挖掘画面54中，与上述的粗挖掘画面53同样地显示 画面切换键65。操作员通过操作画面切换键65，能够从细挖掘画面54切换 为粗挖掘画面53。
求取铲斗8的齿尖P3的当前位置的方法
表示设计面的截面的线79基于铲斗8的齿尖P3的当前位置计算出。显 示控制装置39基于三维位置传感器23、第1行程传感器16、第2行程传感 器17、第3行程传感器18和倾斜角度传感器24等的检测结果，求取全局 坐标系{X，Y，Z}中的铲斗8的齿尖P3的当前位置。在本实施方式中，铲斗 8的齿尖P3的当前位置如下述那样求取。
图8和图9是用于说明求取铲斗8的齿尖P3的当前位置的方法的一个 示例的图。图8是液压挖掘机100的侧视图，图9是液压挖掘机100的后视 图。如图8所示，在求取铲斗8的齿尖P3的当前位置时，由显示控制装置 39求取以上述的GNSS天线21的设置位置P1为原点的车辆主体坐标系{Xa， Ya，Za}。在本示例中，液压挖掘机100的前后方向、即车辆主体1的坐标 系(车辆主体坐标系)COM的Ya轴方向相对于全局坐标系COG的Y轴方向 倾斜。此外，车辆主体坐标系COM中的动臂销13的坐标是(0，Lb1，-Lb2)， 预先存储在显示控制装置39的存储部43中。
图2和图4所示的三维位置传感器23检测GNSS天线21、22的设置位 置P1、P2。基于被检测出的设置位置P1、P2的坐标位置，根据式(1)来 计算Ya轴方向的单位矢量。
数学式1
Ya＝(P1-P2)/|P1-P2|…(1)
如图8所示，如果导入经过由Ya和Z这两个矢量表示的平面并且与Ya 铅垂的矢量Z’，则式(2)和式(3)的关系成立。式(3)中的c是常数。 基于式(2)和式(3)，Z’由式(4)表示。进而，将与Ya及Z’铅垂的 矢量设为X’，则X’由式(5)表示。
数学式2
(Z′，Ya)＝0…(2)
数学式3
Z′＝(1-c)×Z+c×Ya…(3)
数学式4
Z′＝Z+((Z，Ya)/((Z，Ya)-1))×(Ya-Z)…(4)
数学式5
X′＝Ya⊥Z′…(5)
如图9所示，车辆主体坐标系COM是使其围绕Ya轴旋转上述的侧倾角 θ4而得到的，因此由式(6)表示。
数学式6
Xa Ya Za = X ′ Ya Z ′ cos θ 4 0 sin θ 4 0 1 0 - sin θ 4 0 cos θ 4 · · · ( 6 ) ]]>
此外，基于第1行程传感器16、第2行程传感器17和第3行程传感器 18的检测结果，计算上述的动臂6、斗杆7、铲斗8的当前的倾斜角度θ1、 θ2、θ3。车辆主体坐标系COM内的铲斗8的齿尖P3的坐标(xat,yat,zat) 能够使用倾斜角度θ1、θ2、θ3和动臂6、斗杆7、铲斗8的长度L1、L2、 L3，通过式(7)、式(8)和式(9)来求取。铲斗8的齿尖P3在车辆主体 坐标系COM的Ya-Za平面内移动。全局坐标系COG中的铲斗8的齿尖P3的 坐标能够通过式(1)求取。全局坐标系COG中的齿尖P3的坐标是齿尖P3 的位置。
数学式7
xat＝0…(7)
数学式8
yat＝Lb1+L1×sinθ1+L2×sin(θ1+θ2)+L3×sin(θ1+θ2+θ3)…(8)
数学式9
zat＝-Lb2+L1×coaθ1+L2×cos(θ1+θ2)+L3×cos(θ1+θ2+θ3)…(9)
数学式10
P3＝xat·Xa+yat·Ya+zat·Za+P1…(10)
如图5所示，显示控制装置39基于如上所述计算出的铲斗8的齿尖P3 的当前位置和存储在存储部43中的设计地形数据，计算三维设计地形与经 过铲斗8的齿尖P3的Ya-Za平面77的交线80。然后，显示控制装置39将 该交线80中经过设计面70的部分作为上述的表示设计面的截面的线79显 示在引导画面中。下面，对图4所示的显示控制装置39将在铲斗8挖掘作 业对象的地面时的齿尖P3的轨迹显示在显示输入装置38的显示部42的画 面42P中的示例进行说明。
计算到设计面的最短距离
图10是表示求取铲斗8到设计面的最短距离的示例的流程图。为了在 图4所示的显示部42的画面42P中显示铲斗8，在步骤S1中，显示控制装 置39更具体而言是处理部44进行铲斗尺寸的确定。作业机2中，铲斗8可 自由装卸于斗杆7，并且能够在斗杆7更换安装铲斗8。在图4所示的显示 控制装置39的存储部43中存储有通过输入部41输入的、可确定铲斗8的 尺寸的铲斗外形信息。
这里，使用图11、图12和图13来说明存储部43存储铲斗外形信息的 步骤。图11是表示存储铲斗8的外形信息的步骤的流程图。图12是表示铲 斗8的外形信息的示例的图。图13是表示铲斗8的外形信息的图形示例的 图。如图11所示，显示输入装置38的输入部41为等待输入状态。如步骤 S11所示，显示输入装置38接收铲斗种类的选择，处理部44将显示输入装 置38接收到的所选择的铲斗种类的信息存储在存储部43中。
处理部44，例如，将种类识别码1与图12所示的登记识别码相关联， 作为如上述的铲斗8那样的标准铲斗进行存储。处理部44将种类识别码2 与登记识别码相关联，作为后述的倾斜斗进行存储。接下来，在图11所示 的步骤S12中，显示输入装置38接收铲斗信息，处理部44将显示输入装置 38接收输入而得到的铲斗信息存储在存储部43中。该铲斗信息例如除了包 含有铲斗8的铲斗宽度、铲斗长度、铲斗的凹部深度、铲斗高度等以外，还 包含有以铲斗8的底部A、底部B、底部C、底部D和底部E为计测基准点 的信息。如图13所示，计测基准点Pen(n为自然数，例如n＝1、2、3、4、 5)沿着铲斗8的底部8C的外形位于不同的部位，并且预先设定有多个。如 图12所示，铲斗信息包含从图1、图2所示的铲斗销15的延伸方向(铲斗 8的转动中心轴AX1方向)进行观察的、连接转动中心轴AX1和计测基准点 Pen而得到的长度作为铲斗8的底部A、底部B、底部C、底部D和底部E的 各个长度。此外，铲斗信息包含在从铲斗销15的延伸方向进行观察时连接 转动中心轴AX1和计测基准点Pen的直线与连接转动中心轴AX1和铲斗8的 齿尖P3的直线所构成的角度作为铲斗8的底部A、底部B、底部C、底部D 和底部E的各个角度。
接下来，在步骤S13中，处理部44基于例如图12所示的铲斗的外形信 息，计算并生成图13所示的铲斗8的图标的图形数据8GA的形状。图标的 图形数据8GA是用图形表示满足图12所示的铲斗外形信息的形状的信息。 接下来，在步骤S14中，处理部44将在步骤S13中生成的铲斗8的图标的 图形数据8GA存储在存储部43中。然后，如上所述，在步骤S1中，处理部 44基于输入部41的输入来读取存储在存储部43中的铲斗信息和图标的图 形数据8GA，进行铲斗尺寸的确定。
接下来，在图10所示的步骤S2中，处理部44检测液压挖掘机100的 当前位置和车辆主体1的姿势。显示控制装置39基于来自三维位置传感器 23的检测信号，检测车辆主体1的当前位置。如上所述，在车辆主体坐标 系COM中，液压挖掘机100的作业机2的动臂6、斗杆7和铲斗8由动臂缸 10、斗杆缸11和铲斗缸12沿着Ya-Za平面驱动。当动臂缸10、斗杆缸11 和铲斗缸12被驱动时，斗杆7沿着根据车辆主体1的姿势(倾斜)所规定 的车辆主体坐标系COM中的Ya-Za平面移动，从而铲斗8进行动作。因此， 处理部44基于三维位置传感器23、第1行程传感器16、第2行程传感器 17、第3行程传感器18和倾斜角度传感器24等的检测结果来检测作业机2 的姿势状态。
接下来，在步骤S3中，处理部44求取包含铲斗8的齿尖P3的铲斗8 外周的计测基准点Pen的当前位置。显示控制装置39能够求取根据上述的 式(10)计算出的铲斗8的齿尖的当前位置。使用上述的动臂6、斗杆7、 铲斗8的当前的倾斜角度θ1、θ2、θ3，车辆主体坐标系COM内的铲斗8 的计测基准点Pen(例如n＝1、2、3、4、5)的坐标(xaen、yaen、zaen) 能够使用倾斜角度θ1、θ2、θ3和动臂6、斗杆7、铲斗8的长度L1、L2、 L3、铲斗信息(长度En、角度φn，其中n为自然数，例如n＝1、2、3、4、 5)，通过式(11)、式(12)和式(13)来求取。而且，铲斗8的计测基 准点Pen为在车辆主体坐标系COM的Ya-Za平面内移动的点。全局坐标系 COG中的铲斗8的齿尖P3的坐标能够通过式(14)来求取。全局坐标系COG 中的计测基准点Pen的各个坐标是铲斗8的计测基准点Pen的位置。
数学式11
xaen＝0…(11)
数学式12

数学式13

数学式14
Pen＝xaen·Xa+yaen·Ya+zaen·Za+P1…(14)
显示控制装置39基于如上所述计算出的铲斗8的计测基准点Pen的当 前位置和存储在存储部43中的设计地形数据，如图5所示，计算三维设计 地形与经过铲斗8的计测基准点Pen的Ya-Za平面77的交线80。然后，显 示控制装置39将该交线80中经过设计面70的部分作为上述的表示设计面 的截面的线79和表示设计面的截面的线74显示在引导画面中。
接下来，在步骤S4中，处理部44求取铲斗8与设计面的距离(设计面 距离)，并从包含齿尖P3的铲斗8的计测基准点Pen中求出距离为最短的 铲斗8的计测基准点Pen或齿尖P3。
在这种情况下，如果处理部44考虑铲斗8的宽度方向(与Xa轴平行的 方向)上的多个计测基准点，则处理部44能够进一步提高铲斗8与设计面 的距离的精度。图14是用于说明俯视观察铲斗8的外形时设计面45与铲斗 8的齿尖P3的最短距离的说明图。如图14所示，处理部44计算经过铲斗8 的多个铲齿8B的前端且与铲斗8的宽度方向尺寸一致的虚拟线段LS1。此 外，处理部44从在步骤S1中确定的铲斗外形信息中读取铲斗8的宽度方向 尺寸，来计算虚拟线段LS1。
例如处理部44将虚拟线段LS1均匀地分成多个(例如4个)范围，设 表示各范围的边界及两端的5个点为Ci，分别设定为第1计测基准点C1、 第2计测基准点C2、第3计测基准点C3、第4计测基准点C4、第5计测基 准点C5。分割数i为自然数，在本实施例中i是1、2、3、4、5。即，第1 计测基准点C1、第2计测基准点C2、第3计测基准点C3、第4计测基准点 C4、第5计测基准点C5表示铲斗8的齿尖P3的宽度方向上的特定的多个位 置。然后，基于在步骤S2中检测出的液压挖掘机100的当前位置，处理部 44计算第1计测基准点C1、第2计测基准点C2、第3计测基准点C3、第4 计测基准点C4、第5计测基准点C5的当前位置。具体而言，处理部44根 据上述的铲斗8的齿尖P3的当前位置的计算方法来计算中央的第3计测基 准点C3的当前位置。然后，处理部44基于中央的第3计测基准点C3的当 前位置、铲斗8的宽度方向尺寸和虚拟线段LS1的延伸方向来计算其它的第 1计测基准点C1、第2计测基准点C2、第4计测基准点C4、第5计测基准 点C5的当前位置。
图15是用于说明俯视观察铲斗8的外形时设计面45与铲斗8的底部 8C的最短距离的说明图。如图15所示，处理部44计算经过铲斗8的计测 基准点Pen且与铲斗8的宽度方向尺寸一致的虚拟线段LSen。此外，处理 部44从在步骤S1中确定的铲斗外形信息中读取铲斗8的宽度方向尺寸，来 计算虚拟线段LSen。
例如处理部44将虚拟线段LSen均匀地分成多个(例如4个)范围，设 表示各范围的边界及两端的5个点为Ceni，分别设定为第1计测基准点 Cen1、第2计测基准点Cen2、第3计测基准点Cen3、第4计测基准点Cen4、 第5计测基准点Cen5。分割数i为自然数，与上述的i的值相同，因此容 易与齿尖P3进行比较。即，第1计测基准点Cen1、第2计测基准点Cen2、 第3计测基准点Cen3、第4计测基准点Cen4、第5计测基准点Cen5表示铲 斗8的计测基准点Pen的宽度方向上的特定的多个位置。然后，基于在步骤 S3中检测出的铲斗8的计测基准点Pen的当前位置的信息，处理部44计算 第1计测基准点Cen1、第2计测基准点Cen2、第3计测基准点Cen3、第4 计测基准点Cen4、第5计测基准点Cen5的当前位置。具体而言，处理部44 计算中央的第3计测基准点Cen3的当前位置。然后，处理部44基于中央的 第3计测基准点Cen3的当前位置、铲斗8的宽度方向尺寸和虚拟线段LSen 的延伸方向来计算其它的第1计测基准点Cen1、第2计测基准点Cen2、第 4计测基准点Cen4、第5计测基准点Cen5的当前位置。如上所述，多个计 测基准点沿着用与铲斗8的移动方向平行的面即与上述的Ya-Za平面平行的 平面截断铲斗8的外形而得到的截面及铲斗8的宽度方向，分别预先设定有 多个。
图16是用于说明从侧面观察铲斗8时设计面45与铲斗8的最短距离的 说明图。在设经过第i计测基准点Ci、Ceni的Ya-Za平面与设计面45的交 线为交线Mi的情况下，在步骤S4中，处理部44计算交线Mi中所包含的各 交线MAi、MBi、MCi与第i计测基准点Ci、Ceni之间的距离。这里，针对 交线Mi中所包含的各交线MAi、MBi、MCi计算经过第i计测基准点Ci、Ceni 的垂线，从而计算出交线MAi、MBi、MCi与第i计测基准点Ci、Ceni之间 的距离。例如如图14、图15和图16所示，第i计测基准点Ci位于目标区 域A1、A2、A3中的目标区域A1内,计算经过第i计测基准点Ci的交线MAi 的垂线，从而计算出第i计测基准点Ci、Ceni与交线MAi之间的设计面距 离DAi、Deni。此外，如图14、图15和图16所示，第i计测基准点Ci、 Ceni位于目标区域A1、A2、A3中的目标区域A3内,计算经过第i计测基准 点Ci、Ceni的交线MCi的垂线，从而计算出第i计测基准点Ci、Ceni与交 线MCi之间的设计面距离DAic、Denic。这样，处理部44从图14、图15和 图16所示的可计算出的距离中求出距离为最小的最短距离。在多条交线MAi 及交线MCi的法线方向上具有同一个计测基准点Pe1、齿尖P3的位置的情 况下，处理部44对于计测基准点Pe1、齿尖P3求取多个设计面距离Deli、 DAi。由此，由于能够考虑到多个设计面来求取距离为最小的最短距离，所 以在使铲斗8以一个设计面(交线MAi)为基准移动时，能够避免铲斗8非 意图性地与别的设计面(交线MCi)碰撞。
接下来，在步骤S5中，处理部44将与在步骤S4中求出的最短距离对 应的信息作为上述的图6所示的数值信息83或图7所示的距离信息87a显 示。此外，处理部44显示后述的图像SD1或SD2来作为图形显示。而且， 处理部44也可以通过使索引条84a亮灯来显示与在步骤S4中求出的最短距 离对应的信息。
图17是用于说明由于铲斗8而与设计面发生碰撞的图。图18是表示对 铲斗8与设计面的最短距离进行显示的示例的图。例如，操作员如果仅基于 铲斗8的齿尖P3与设计面的距离来操作作业机2的话，则判别不出铲斗8 的底部8C比铲齿8B的前端更靠近设计面的情况。如图17所示，操作员有 可能超过表示设计面的截面的线79用铲斗8的底部8C挖掘地面。因此，本 实施方式的处理部44例如如图18所示，在上述的细挖掘画面54的侧视图 54b中与基于侧视的铲斗8的图标90一起显示图像SD1。图像SD1是表示设 计面的截面的线79的法线的图像，经过在步骤S4中求出的设计面距离为最 短的、铲斗8的计测基准点Pen或齿尖P3(例如Pe3)。因此，操作员通过 用侧视图54b来视觉确认图像SD1，能够把握包含铲斗8的底部8C的铲斗8 与设计面的最短距离，从而能够降低超过设计面用铲斗8的底部8C挖掘地 面的可能性。
此外，图像SD1用虚线显示，不过不局限于此。图像SD1也可以是实线、 波状线、点划线、双点划线等虚拟线，还包含连续或分散地显示点、文字、 线条等图案、一看就能够判别出距离为最短的铲斗8的计测基准点Pen或齿 尖P3的位置这样的符号。例如图19是表示对铲斗8与设计面的最短距离进 行显示的另一示例的图。本实施方式的处理部44例如如图19所示，在上述 的细挖掘画面54的侧视图54b中与基于侧视的铲斗8的图标90一起显示图 像SD2。图像SD2包含用于确定在步骤S4中求出的设计面距离为最短的、 铲斗8的计测基准点Pen或齿尖P3(例如Pe3)的三角符号。图像SD2也可 以包含该三角符号和位于表示设计面的截面的线79的法线方向上且与表示 设计面的截面的线79相接的三角符号，三角符号之间表示铲斗8与设计面 70的最短距离。由此，操作员通过用侧视图54b来视觉确认图像SD2，能够 掌握图像SD2的三角符号之间的、包含铲斗8的底部8C的铲斗8与设计面 的最短距离，从而能够降低超过设计面用铲斗8的底部8C挖掘地面的可能 性。
操作员通过视觉确认图像SD1或SD2，能够容易地识别出在铲斗8的计 测基准点Pen或齿尖P3中最接近设计面的铲斗8的计测基准点Pen或齿尖 P3。因此，操作员通过调整动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12，能够将由铲 斗8的底部8C等对设计面进行非议图性挖掘的可能性抑制到最小限度。
在本实施方式中，显示控制装置39基于在步骤S4中求出的铲斗8与设 计面的最短距离来发出声音作为警报。由此，显示控制装置39能够使操作 员认识到铲斗8与设计面会发生碰撞的可能性。例如在步骤S4中求出的铲 斗8与设计面的最短距离超过规定阈值的情况(步骤S6，“是”)下，处 理部44判断为需要发出警报，显示控制装置39从图4所示的声音发生装置 46发出警报音(步骤S7)。
在这种情况下，通过基于铲斗8与设计面的距离来变更作为警报发出声 音的方式，处理部44能够使液压挖掘机100的操作员认识到铲斗8过于靠 近设计面。变更作为警报发出声音的方式，作为其示例例如随着铲斗8靠近 设计面而最短距离变短，使声音的频率逐渐增高。或者，变更作为警报发出 声音的方式，作为其示例，随着铲斗8靠近设计面而最短距离变短，使音量 逐渐增大。或者，变更作为警报发出声音的方式，作为其示例，随着铲斗8 靠近设计面而最短距离变短，使间断性鸣响的周期逐渐变短。然后，认识到 铲斗8会与设计面发生碰撞的可能性的操作员通过调整动臂缸10、斗杆缸 11和铲斗缸12，能够将由铲斗8对设计面进行非意图性挖掘的可能性抑制 到最小限度。此外，在步骤S4中求出的铲斗8与设计面的最短距离没有超 过规定阈值的情况(步骤S6，“否”)下，处理部44使处理前进至步骤S8。
接下来，在步骤S8中，在铲斗8没有结束动作的情况(步骤S8，“否”) 下，处理部44使处理返回步骤S2，处理部44检测液压挖掘机100的当前 位置和车辆主体1的姿势。在铲斗8已结束动作的情况(步骤S8，“是”) 下，处理部44结束处理。
如上所述，挖掘机械的显示系统28是用于使包含由齿尖P3产生挖掘力 的铲斗8的作业机2和安装该作业机2的车辆主体1动作的系统。挖掘机械 的显示系统28包括作业机状态检测部19、存储部43和处理部44。作业机 状态检测部19检测液压挖掘机100的当前位置、车辆主体1的姿势、齿尖 P3的当前位置。存储部43存储表示作业对象的目标形状的设计面的位置信 息和铲斗8的外形信息。
处理部44基于关于液压挖掘机100的当前位置的信息、车辆主体1的 姿势、齿尖P3的当前位置和铲斗8的外形信息，求取用于计测位置的计测 基准点Pen中最靠近设计面的计测基准点的位置，该计测基准点Pen至少包 含铲斗8的齿尖P3并沿着铲斗8的底部8C的外形预先设定有多个。
操作员如果仅基于铲斗8的齿尖P3与设计面的距离来操作作业机2的 话，有可能判别不出铲斗8的底部8C比铲齿8B的前端更靠近设计面的情况。 本实施方式的挖掘机械的显示系统28能够使操作员认识到包含铲斗8的底 部8C的铲斗8与设计面的最短距离，能够降低超过设计面用铲斗8的底部 8C挖掘地面的可能性。
此外，处理部44求取与设计面正交的方向上的从计测基准点Pen到设 计面的距离作为设计面距离，将与该设计面距离的最小值对应的信息作为最 短距离显示在画面42P中。由此，在操作员按照设计面推进施工时，处理部 44能够以容易理解的方式向操作员提供关于施工结果的设计面与铲斗8的 最短距离的信息。此外，处理部44求取与设计面正交的方向上的从计测基 准点Pen到设计面的距离作为设计面距离，并基于与该设计面距离的最小值 对应的信息，随着铲斗8与设计面靠近，而使铲斗8与设计面靠近的靠近速 度减速。处理部44基于与设计面距离的最小值对应的信息，将预先设定的 铲斗8与设计面的距离作为阈值，在超过该阈值的情况下使作业机2停止。 因此，处理部44能够抑制超过设计面地挖掘地面的可能性。
此外，处理部44基于关于液压挖掘机100的当前位置的信息、车辆主 体1的姿势、齿尖P3的当前位置和铲斗8的外形信息，求取用于计测位置 的计测基准点Pen中最靠近设计面的计测基准点的位置，该计测基准点Pen 至少包含铲斗8的齿尖P3并沿着铲斗8的底部8C的外形预先设定有多个。 然后，处理部44求取设计面的法线方向上的、从最靠近设计面的计测基准 点Pen到设计面的距离作为最短的设计面距离。显示输入装置38在显示部 42中至少显示所求出的最短的设计面距离或表示经过最靠近设计面的计测 基准点Pen的设计面的法线的图像SD1。
本实施方式的挖掘机械的显示系统28，通过使操作员视觉确认图像 SD1，能够使操作员认识到包含铲斗8的底部8C的铲斗8与设计面的最短距 离，能够降低超过设计面用铲斗8的底部8C挖掘地面的可能性。
在本实施方式中，对在上述的细挖掘画面54中显示侧视图54b的示例 进行了说明，不过也可以在粗挖掘画面53中显示侧视图54b。此外，本实 施方式的处理部44将上述的正视图54a、侧视图54b作为车辆主体坐标系 COM中的正视图(与Ya轴平行地进行观察而得到的图)、侧视图(与Xa轴 平行地进行观察而得到的图)进行显示。处理部44也可以将正视图54a、 侧视图54b中的至少一个作为全局坐标系中的俯视图(与Y轴平行地进行观 察而得到的图)、侧视图(与X轴平行地进行观察而得到的图)进行显示。
以上，对本实施方式进行了说明，不过本实施方式并不局限于上述内容。 此外，在上述结构要素中包含本领域技术人员能够容易想到的结构要素、实 质上相同的结构要素。进而，上述结构要素可以适当地进行组合。进而，在 不脱离本实施方式的要旨的范围内，可以进行结构要素的各种省略、置换或 变更。
例如，各引导画面的内容也可以不局限于上述的内容，而可以适当地进 行变更。此外，显示控制装置39的一部分或全部的功能，也可以由配置在 液压挖掘机100的外部的计算机执行。此外，目标作业对象不局限于如上所 述的平面，也可以是点、线或三维形状。显示输入装置38的输入部41也可 以不局限于触摸面板式输入部，而由硬按钮或开关等操作部件构成。
在上述的实施方式中，作业机2具有动臂6、斗杆7、铲斗8，不过作 业机2不局限于此，只要至少具有铲斗8即可。此外，在上述的实施方式中， 通过第1行程传感器16、第2行程传感器17和第3行程传感器18来检测 动臂6、斗杆7、铲斗8的倾斜角度，不过倾斜角度的检测部件不局限于此。 例如也可以具备检测动臂6、斗杆7、铲斗8的倾斜角度的角度传感器。
在上述实施方式中，具有铲斗8，不过铲斗不局限于此。例如作业机2 也可以安装倾斜斗、斜坡用铲斗等其他附件。此外，倾斜斗是指具备铲斗倾 斜工作缸的铲斗，通过铲斗向左右倾斜，即使在液压挖掘机位于倾斜地面时， 也能够将斜面、平地成形或平整为任意的形状，并且还能够通过底板进行碾 压作业。此外，斜坡用铲斗是指底部平坦、适于平面或坡面的压实作业的铲 斗。