液压挖掘机的校正系统以及校正方法与流程

本发明涉及液压挖掘机的校正系统以及校正方法。

背景技术：

众所周知具备检测作业机的作业点的当前位置的位置检测装置的液压挖掘机。例如，专利文献1所记载的液压挖掘机根据来自GPS天线的位置信息来运算铲斗的刃尖的位置坐标。具体而言，根据GPS天线与动臂销的位置关系、动臂、斗杆及铲斗各自的长度、动臂、斗杆及铲斗各自的方向角等的参数来运算铲斗的刃尖的位置坐标。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-181538号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

运算出的铲斗的刃尖的位置坐标的精度受到前述的参数的精度的影响。因此，在液压挖掘机的位置检测装置的初始设定时，校正液压挖掘机所具备的作业机的参数，以使得位置坐标的实测值与计算值一致。例如，有利用外部计测装置计测作业工具的某位置(作业点)，并根据该计测值对与作业机的尺寸等相关的参数进行校正的方法。此时，存在因作业机的自重导致液压挖掘机倾斜的情况。因此，利用外部计测装置计测出的作业点存在与原本的作业点的位置不同的可能性，因此有可能导致参数的校正的精度降低。

本发明的目的在于在对液压挖掘机所具备的作业机的参数进行校正时抑制精度降低。

用于解决课题的手段

本发明的液压挖掘机的校正系统具备：液压挖掘机，其包括：下部行驶体；上部回转体，其以能够回转的方式安装于所述下部行驶体；作业机，其包括以能够转动的方式安装于所述上部回转体的动臂、以能够转动的方式安装于所述动臂的斗杆与以能够转动的方式安装于所述斗杆的作业工具；以及当前位置运算部，其根据表示所述动臂、所述斗杆与所述作业工具的尺寸、所述动臂相对于所述上部回转体的转动角、所述斗杆相对于所述动臂的转动角、所述作业工具相对于所述斗杆的转动角的多个参数，来运算所述作业工具所包含的作业点的当前位置；校正装置，其用于校正所述参数；外部计测装置，其计测所述作业点的位置；以及倾斜信息检测装置，其检测所述液压挖掘机的车身前后方向上的倾斜信息，所述校正装置根据利用所述倾斜信息检测装置检测出的所述液压挖掘机的车身前后方向上的倾斜信息，对利用所述外部计测装置计测出的所述作业点的多个位置进行修正，并根据修正后的所述作业点的多个位置处的坐标来运算所述参数的校正值。

本发明的液压挖掘机的校正系统具备：液压挖掘机，其包括：下部行驶体；上部回转体，其以能够回转的方式安装于所述下部行驶体；作业机，其包括以能够转动的方式安装于所述上部回转体的动臂、以能够转动的方式安装于所述动臂的斗杆与以能够转动的方式安装于所述斗杆的作业工具；角度检测部，其检测所述动臂相对于所述上部回转体的转动角、所述斗杆相对于所述动臂的转动角与所述作业工具相对于所述斗杆的转动角；以及当前位置运算部，其根据表示所述动臂、所述斗杆以及所述作业工具的尺寸与所述转动角的多个参数来运算所述作业工具所包含的作业点的当前位置；校正装置，其用于校正所述参数；外部计测装置，其计测所述作业点的位置；以及倾斜信息检测装置，其检测所述液压挖掘机的车身前后方向上的倾斜信息，所述校正装置包括：输入部，其被输入：所述外部计测装置计测出的、包含所述作业机的姿势不同的至少三个所述作业点的位置的作业机位置信息；包含所述上部回转体相对于所述下部行驶体的回转角度不同的至少三个所述作业点的位置的上部回转体位置信息；以及利用所述倾斜信息检测装置检测出的、与所述作业机位置信息所包含的各个所述作业点对应的、所述液压挖掘机的车身前后方向上的倾斜信息；修正部，其根据所述倾斜信息修正所述作业机位置信息所包含的各个所述作业点的位置；车身坐标系运算部，其根据包含修正后的所述作业点的所述作业机位置信息来运算与所述作业机的动作平面垂直的第一单位法线矢量，根据所述上部回转体位置信息来运算与所述上部回转体的回转平面垂直的第二单位法线矢量，并运算与所述第一单位法线矢量和所述第二单位法线矢量垂直的第三单位法线矢量；坐标转换部，其使用所述第一单位法线矢量、所述第二单位法线矢量以及所述第三单位法线矢量，将利用所述外部计测装置计测出的所述作业点的多个位置处的坐标从所述外部计测装置中的坐标系转换为所述液压挖掘机中的车身坐标系；以及校正运算部，其根据转换为所述车身坐标系的所述作业点的多个位置处的坐标来运算所述参数的校正值。

优选的是，所述倾斜信息是所述液压挖掘机的俯仰角。

优选的是，所述车身坐标系运算部运算所述作业机的动作平面与所述上部回转体的回转平面的交线矢量，并运算穿过所述作业机的动作平面与所述回转平面的交线矢量且与所述作业机的动作平面垂直的平面的单位法线矢量而作为所述第二单位法线矢量。

优选的是，所述作业机位置信息包含所述作业机的上下方向上的位置以及车身前后方向上的位置不同的多个位置中的至少一方的坐标。

优选的是，所述参数包括所述动臂相对于所述上部回转体的转动中心与所述斗杆相对于所述动臂的转动中心之间的第一距离、所述斗杆相对于所述动臂的转动中心与所述作业工具相对于所述斗杆的转动中心之间的第二距离、所述作业工具相对于所述斗杆的转动中心与所述作业点之间的第三距离，所述当前位置运算部根据所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离以及所述转动角来运算所述车身坐标系中的所述作业点的当前位置，所述校正运算部根据利用所述外部计测装置计测且转换为所述车身坐标系的所述作业点的多个位置处的坐标，来运算所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离以及用于算出所述转动角的参数的校正值。

优选的是，所述外部计测装置是全站仪。

本发明的液压挖掘机的校正方法用于在液压挖掘机中对表示所述动臂、所述斗杆以及所述作业工具的尺寸与所述转动角的多个参数进行校正，该液压挖掘机包括：下部行驶体；上部回转体，其以能够回转的方式安装于所述下部行驶体；以及作业机，其包括以能够转动的方式安装于所述上部回转体的动臂、以能够转动的方式安装于所述动臂的斗杆与以能够转动的方式安装于所述斗杆的作业工具，所述液压挖掘机的校正方法如下：获取所述液压挖掘机的车身前后方向上的倾斜信息，根据所述倾斜信息对所述作业工具所包含的所述作业点的多个位置进行修正，根据修正后的所述作业点的多个位置处的坐标来运算所述参数的校正值。

本发明的液压挖掘机的校正方法用于在液压挖掘机中对表示所述动臂、所述斗杆以及所述作业工具的尺寸与所述转动角的多个参数进行校正，该液压挖掘机包括：下部行驶体；上部回转体，其以能够回转的方式安装于所述下部行驶体；以及作业机，其包括以能够转动的方式安装于所述上部回转体的动臂、以能够转动的方式安装于所述动臂的斗杆与以能够转动的方式安装于所述斗杆的作业工具，所述液压挖掘机的校正方法如下：获取作业机位置信息、上部回转体位置信息以及所述液压挖掘机的车身前后方向上的倾斜信息，所述作业机位置信息包含所述作业机的姿势不同的至少两个所述作业点的位置与所述作业机的动作平面上的规定的基准点的位置，或者包含所述作业机的姿势不同的至少三个、所述作业工具所包含的作业点的位置；所述上部回转体位置信息包含所述上部回转体相对于所述下部行驶体的回转角度不同的至少三个所述作业点的位置；所述倾斜信息与所述作业机位置信息所包含的各个所述作业点对应，根据所述倾斜信息对所述作业机位置信息所包含的各个所述作业点的位置进行修正，根据包含修正后的所述作业点的所述作业机位置信息来运算与所述作业机的动作平面垂直的第一单位法线矢量，根据所述上部回转体位置信息来运算与所述上部回转体的回转平面垂直的第二单位法线矢量，并运算与所述第一单位法线矢量和所述第二单位法线矢量垂直的第三单位法线矢量，使用所述第一单位法线矢量、所述第二单位法线矢量以及所述第三单位法线矢量，将所述作业点的多个位置处的坐标从所述外部计测装置中的坐标系转换为所述液压挖掘机中的车身坐标系，根据转换为所述车身坐标系的所述作业点的多个位置处的坐标来运算所述参数的校正值。

本发明在对液压挖掘机所具备的作业机的参数进行校正时能够抑制精度降低。

附图说明

图1是利用本实施方式的校正系统进行校正的液压挖掘机的立体图。

图2-1是液压挖掘机的侧视图。

图2-2是液压挖掘机的后视图。

图2-3是液压挖掘机的俯视图。

图3是示出液压挖掘机所具备的控制系统的结构以及本实施方式的液压挖掘机的校正系统的框图。

图4是示出算出刃尖位置所需的参数的表的图。

图5是动臂的侧视图。

图6是斗杆的侧视图。

图7是铲斗以及斗杆的侧视图。

图8是铲斗的侧视图。

图9是示出表示缸长度的参数的运算方法的图。

图10是示出操作人员在校正时进行的作业顺序的流程图。

图11是示出外部计测装置的设置位置的图。

图12是示出回转角不同的三个上部回转体的位置的俯视图。

图13是示出作业机2的五个姿势下的刃尖的位置的侧视图。

图14是液压挖掘机的侧视图。

图15是示出因作业机2的自重而导致液压挖掘机向车身前后方向倾斜的情况下的第一位置～第五位置以及原本的第一位置～第五位置的图。

图16是示出基准天线上的第一计测点与第二计测点的位置的俯视图。

图17是示出方向天线上的第三计测点与第四计测点的位置的俯视图。

图18是示出校正装置的操作画面的一例的图。

图19是示出运算部的校正所涉及的处理功能的功能框图。

图20是液压挖掘机的侧视图。

图21是示出对外部计测装置计测出的刃尖的位置进行修正的方法的一例的图。

图22是示出坐标转换信息的运算方法的图。

图23是示出坐标转换信息的运算方法的图。

具体实施方式

参照附图对用于实施本发明的方式(实施方式)进行说明。

<液压挖掘机的整体结构>

图1是利用本实施方式的校正系统进行校正的液压挖掘机100的立体图。图2-1是液压挖掘机100的侧视图。图2-2是液压挖掘机100的后视图。图2-3是液压挖掘机100的俯视图。图3是示出液压挖掘机100所具备的控制系统的结构以及本实施方式的液压挖掘机100的校正系统200的框图。

液压挖掘机100具有车身1与作业机2。车身1具有上部回转体3、驾驶室4以及下部行驶体5。上部回转体3以能够回转的方式安装于下部行驶体5。上部回转体3收纳液压泵37(参照图3)以及未图示的发动机等的装置。在上部回转体3的上部安装有扶手9。驾驶室4载置于上部回转体3的前部。在驾驶室4内配置有后述的显示输入装置38以及操作装置25(参照图3)。下部行驶体5具有履带5a、5b，通过履带5a、5b进行旋转而使液压挖掘机100行驶。

作业机2安装在车身1的前部，具有动臂6、斗杆7、作为作业工具的铲斗8、动臂油缸10、斗杆油缸11以及铲斗油缸12。动臂6的基端部经由动臂销13而以能够转动的方式安装在车身1的前部。即，动臂销13相当于动臂6的相对于上部回转体3的转动中心。斗杆7的基端部经由斗杆销14而以能够转动的方式安装在动臂6的顶端部。即，斗杆销14相当于斗杆7的相对于动臂6的转动中心。在斗杆7的前端部，经由铲斗销15以能够转动的方式安装有铲斗8。即，铲斗销15相当于铲斗8的相对于斗杆7的转动中心。

如图2-1所示，动臂6的长度、即动臂销13与斗杆销14之间的长度为L1，相当于本实施方式的第一距离。斗杆7的长度、即斗杆销14与铲斗销15之间的长度为L2，相当于本实施方式的第二距离。铲斗8的长度、即铲斗销15与铲斗8的刃尖P之间的长度为L3，相当于本实施方式的第三距离。

图1所示的动臂油缸10、斗杆油缸11以及铲斗油缸12分别是由油压进行驱动的液压缸。动臂油缸10的基端部经由动臂油缸脚销10a而以能够转动的方式安装于上部回转体3。动臂油缸10的前端部经由动臂油缸顶销10b而以能够转动的方式安装于动臂6。动臂油缸10通过在油压的作用下进行伸缩来驱动动臂6。

斗杆油缸11的基端部经由斗杆油缸脚销11a而以能够转动的方式安装于动臂6。另外，斗杆油缸11的前端部经由斗杆油缸顶销11b而以能够转动的方式安装于斗杆7。斗杆油缸11通过在油压的作用下进行伸缩来驱动斗杆7。

铲斗油缸12的基端部经由铲斗油缸脚销12a而以能够转动的方式安装于斗杆7。铲斗油缸12的前端部经由铲斗油缸顶销12b而以能够转动的方式安装于第一连杆构件47的一端以及第二连杆构件48的一端。第一连杆构件47的另一端经由第一连接销47a而以能够转动的方式安装于斗杆7的前端部。第二连杆构件48的另一端经由第二连接销48a而以能够转动的方式安装于铲斗8。铲斗油缸12通过在油压的作用下进行伸缩来驱动铲斗8。

如图3所示，在动臂6、斗杆7以及铲斗8分别设置有第一角度检测部16、第二角度检测部17以及第三角度检测部18。第一角度检测部16、第二角度检测部17以及第三角度检测部18例如是行程传感器，通过检测各缸10、11、12的行程长度来间接地检测动臂6相对于车身1的转动角、斗杆7相对于动臂6的转动角以及铲斗8相对于斗杆7的转动角。

具体而言，第一角度检测部16检测动臂油缸10的行程长度。后述的显示控制器39根据第一角度检测部16检测出的动臂油缸10的行程长度来运算图2-1所示的动臂6相对于车身坐标系的z轴的转动角α。第二角度检测部17检测斗杆油缸11的行程长度。显示控制器39根据第二角度检测部17检测出的斗杆油缸11的行程长度来运算斗杆7相对于动臂6的转动角β。第三角度检测部18检测铲斗油缸12的行程长度。显示控制器39根据第三角度检测部18检测出的铲斗油缸12的行程长度来运算铲斗8相对于斗杆7的转动角γ。转动角α、β、γ的运算方法之后详细叙述。

如图2-1所示，在车身1配备有位置检测部19。位置检测部19检测液压挖掘机100的车身1的当前位置。位置检测部19具有图1所示的RTK-GNS S(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems、GNSS称作全球导航卫星系统)用的两根天线21、22以及图2-1所示的三维位置传感器23。天线21、22安装于扶手9，并且以沿着后述的车身坐标系x-y-z的y轴(参照图2-3)分开一定距离的方式配置。

由天线21、22接收且与GNSS电波对应的信号向三维位置传感器23输入。三维位置传感器23检测全局坐标系Xg-Yg-Zg中的天线21、22的当前位置。需要说明的是，全局坐标系是利用GNSS计测的坐标系，且是以固定于地球的原点作为基准的坐标系。与此相对，后述的车身坐标系是以固定于车身1(具体而言是上部回转体3)的原点作为基准的坐标系。天线21(以下，称作基准天线21)是用于检测车身1的当前位置的天线。天线22(以下，称作方向天线22)是用于检测车身1、具体而言是上部回转体3的方向的天线。位置检测部19利用基准天线21与方向天线22的位置来检测后述的车身坐标系的x轴以及y轴在全局坐标系中的方向角。天线21、22也可以是GPS(Global Positioning System)用的天线。

如图2-1～图2-3所示，在车身1配备有IMU(Inertial Measurement Unit：惯性计测装置)24。在本实施方式中，IMU24如图2-1以及图2-2所示那样设置在驾驶室4的下方。IMU24检测角速度以及作用于液压挖掘机100的加速度。如图2-2所示，IMU24检测车身1的宽度方向相对于重力方向(铅垂线)的倾斜角θr(以下，称作侧倾角θr)。

在本实施方式中，宽度方向是指铲斗8的宽度方向，与车宽度方向一致。在作业机2具备后述的作为作业工具的倾转铲斗的情况下，会出现铲斗8的宽度方向与车宽度方向不一致的情况。如图2-1所示，IMU24检测车身1的前后方向相对于重力方向的倾斜角θp(以下，酌情称作俯仰角θp)。在本实施方式中，IMU24作为检测液压挖掘机100的车身前后方向上的倾斜信息的倾斜信息检测装置而发挥功能。通过将IMU24用作倾斜信息检测装置，能够利用一台装置获取液压挖掘机100的加速度、角速度以及侧倾角等对于液压挖掘机100的控制必需的信息。也可以代替IMU24而准备侧倾角传感器以及俯仰角传感器，前者检测侧倾角θr，后者检测俯仰角θp。

如图3所示，液压挖掘机100的校正系统200具备图1所示的液压挖掘机100、校正装置60、外部计测装置62以及作为倾斜信息检测装置的IMU24。液压挖掘机100具备操作装置25、作业机控制器26、作业机控制装置27以及液压泵37。操作装置25具有作业机操作构件31、作业机操作检测部32、行驶操作构件33、行驶操作检测部34、回转操作构件51以及回转操作检测部52。

作业机操作构件31是供液压挖掘机100的操作人员操作作业机2的构件，例如是操作杆。作业机操作检测部32检测作业机操作构件31的操作内容并作为检测信号向作业机控制器26发送。行驶操作构件33是供操作人员操作液压挖掘机100的行驶的构件，例如是操作杆。行驶操作检测部34检测行驶操作构件33的操作内容并作为检测信号向作业机控制器26发送。回转操作构件51是供操作人员操作上部回转体3的回转的构件，例如是操作杆。回转操作检测部52检测回转操作构件51的操作内容并作为检测信号向作业机控制器26发送。

作业机控制器26具有RAM以及ROM等存储部35以及CPU等运算部36。作业机控制器26主要进行作业机2的动作以及上部回转体3的回转的控制。作业机控制器26根据作业机操作构件31的操作而生成用于使作业机2动作的控制信号，并向作业机控制装置27输出。作业机控制装置27具有比例控制阀等液压控制设备。作业机控制装置27根据来自作业机控制器26的控制信号来控制从液压泵37向液压缸10、11、12供给的工作油的流量。液压缸10、11、12与从作业机控制装置27供给来的工作油相应地被驱动。其结果，作业机2进行动作。另外，作业机控制器26与回转操作构件51的操作相应地生成用于使上部回转体3回转的控制信号，并向回转马达49输出。其结果，回转马达49被驱动，上部回转体3进行回转。

<显示系统28的结构>

在液压挖掘机100上搭载有显示系统28。显示系统28是用于向操作人员提供对作业区域内的地面进行挖掘而形成为后述的设计面那样的形状的信息的系统。显示系统28具有显示输入装置38和显示控制器39。

显示输入装置38具有触摸面板式的输入部41和LCD等显示部42。显示输入装置38显示用于提供进行挖掘所用的信息的引导画面。另外，在引导画面中显示各种键。操作人员能够通过触摸引导画面上的各种键来执行显示系统28的各种功能。引导画面之后叙述。

显示控制器39实现显示系统28的各种功能。显示控制器39与作业机控制器26能够通过无线或者有线的通信手段相互通信。显示控制器39具有RAM以及ROM等存储部43和CPU等运算部44。运算部44根据存储于存储部43的各种数据、位置检测部19的检测结果来执行用于显示引导画面的各种运算。接下来，对前述的铲斗8的刃尖位置的运算方法进行详细说明。

<刃尖位置的运算方法>

图4是示出算出刃尖位置所需的参数的表的图。显示控制器39的运算部44根据位置检测部19的检测结果以及存储于存储部43的多个参数来运算铲斗8的刃尖的当前位置。参数包括作业机参数和天线参数。作业机参数包含表示动臂6、斗杆7、铲斗8的尺寸以及它们的转动角的多个参数。天线参数包括表示天线21、22与动臂6的位置关系的多个参数。

如图3所示，显示控制器39的运算部44具有第一当前位置运算部44a和第二当前位置运算部44b。第一当前位置运算部44a根据作业机参数来运算铲斗8的刃尖的车身坐标系中的当前位置。第二当前位置运算部44b根据天线参数、位置检测部19检测出的天线21、22的全局坐标系中的当前位置、第一当前位置运算部44a运算出的铲斗8的刃尖的车身坐标系中的当前位置来运算铲斗8的刃尖的全局坐标系中的当前位置。具体而言，铲斗8的刃尖的当前位置以如下方式求出。

首先，如图2-1～图2-3所示，设定以动臂销13的轴和后述的作业机2的动作平面的交点作为原点的车身坐标系x-y-z。在以下的说明中，动臂销13的位置是指动臂销13的车宽度方向上的中点的位置。根据第一角度检测部16、第二角度检测部17以及第三角度检测部18的检测结果来运算前述的动臂6、斗杆7、铲斗8的当前的转动角α、β、γ。转动角α、β、γ的运算方法之后叙述。车身坐标系中的铲斗8的刃尖的坐标(x，y，z)使用动臂6、斗杆7、铲斗8的转动角α、β、γ和动臂6、斗杆7、铲斗8的长度L1、L2、L3，根据以下的数式1来运算。

x＝L1sinα+L2sin(α+β)+L3sin(α+β+γ)

y＝0

z＝L1cosα+L2cos(α+β)+L3cos(α+β+γ)

接下来，对根据第一角度检测部16、第二角度检测部17以及第三角度检测部18的检测结果来运算动臂6、斗杆7、铲斗8的当前的转动角α、β、γ的方法进行说明。

<转动角α、β、γ的运算方法>

图5是动臂6的侧视图。动臂6的转动角α使用图5所示的作业机参数通过以下的数式2表示。

如图5所示，Lboom2_x是动臂油缸脚销10a与动臂销13之间的、相当于安装有动臂6的车身1的水平方向、即车身坐标系的x轴方向的方向上的距离。Lboom2_z是动臂油缸脚销10a与动臂销13之间的、相当于安装有动臂6的车身1的铅垂方向、即车身坐标系的z轴方向的方向上的距离。Lboom1是动臂油缸顶销10b与动臂销13之间的距离。Lboom2是动臂油缸脚销10a与动臂销13之间的距离。boom_cy1是动臂油缸脚销10a与动臂油缸顶销10b之间的距离。Lboom1_z是动臂油缸顶销10b与动臂销13之间的zboom轴方向上的距离。需要说明的是，在侧视下，将动臂销13与斗杆销14连结的方向为xboom轴，与xboom轴垂直的方向为zboom轴。Lboom1_x是动臂油缸顶销10b与动臂销13之间的xboom轴方向上的距离。

图6是斗杆7的侧视图。斗杆7的转动角β使用图5以及图6所示的作业机参数通过以下的数式3表示。

如图5所示，Lboom3_z是斗杆油缸脚销11a与斗杆销14之间的zboom轴方向上的距离。Lboom3_x是斗杆油缸脚销11a与斗杆销14之间的xboom轴方向上的距离。Lboom3是斗杆油缸脚销11a与斗杆销14之间的距离。如图6所示，Larm2是斗杆油缸顶销11b与斗杆销14之间的距离。如图5所示，arm_cy1是斗杆油缸脚销11a与斗杆油缸顶销11b之间的距离。如图6所示，Larm2_x是斗杆油缸顶销11b与斗杆销14之间的xarm2轴方向上的距离。Larm2_z是斗杆油缸顶销11b与斗杆销14之间的zarm2轴方向上的距离。需要说明的是，在侧视下，将斗杆油缸顶销11b与铲斗销15连结的方向为xarm2轴，与xarm2轴垂直的方向为zarm2轴。Larm1_x是斗杆销14与铲斗销15之间的xarm2轴方向上的距离。Larm1_z是斗杆销14与铲斗销15之间的zarm2轴方向上的距离。另外，在侧视下，将斗杆销14与铲斗销15连结的方向为xarm1轴。斗杆7的转动角β是xboom轴与xarm1轴之间所成的角。

图7是铲斗8以及斗杆7的侧视图。图8是铲斗8的侧视图。图9是示出表示缸长度的参数的运算方法的图。铲斗8的转动角γ使用图6～图8所示的作业机参数通过以下的数式4表示。

如图6所示，Larm3_z2是第一连接销47a与铲斗销15之间的zarm2轴方向上的距离。Larm3_x2是第一连接销47a与铲斗销15之间的xarm2轴方向上的距离。如图7所示，Ltmp是铲斗油缸顶销12b与铲斗销15之间的距离。Larm4是第一连接销47a与铲斗销15之间的距离。Lbucket1是铲斗油缸顶销12b与第一连接销47a之间的距离。Lbucket3是铲斗销15与第二连接销48a之间的距离。Lbucket2是铲斗油缸顶销12b与第二连接销48a之间的距离。如图8所示，Lbucket4_x是铲斗销15与第二连接销48a之间的xbucket轴方向上的距离。Lbucket4_z是铲斗销15与第二连接销48a之间的zbucket轴方向上的距离。需要说明的是，在侧视下，将铲斗销15与铲斗8的刃尖P连结的方向为xbucket轴，与xbucket轴垂直的方向为zbucket轴。铲斗8的转动角γ是xbucket轴与xarm1轴之间所成的角。前述的Ltmp通过以下的数式5表示。

如图6所示，Larm3是铲斗油缸脚销12a与第一连接销47a之间的距离。Larm3_x1是铲斗油缸脚销12a与铲斗销15之间的xarm2轴方向上的距离。Larm3_z1是铲斗油缸脚销12a与铲斗销15之间的zarm2轴方向上的距离。

如图9所示，前述的boom_cy1是将第一角度检测部16检测出的动臂油缸10的行程长度bss与动臂油缸的最小长度b_min和动臂油缸偏移量boft相加得到的值。相同地，arm_cy1是将第二角度检测部17检测出的斗杆油缸11的行程长度ass与斗杆油缸的最小长度a_min和斗杆油缸偏移量aoft相加得到的值。相同地，bucket_cy1是将第三角度检测部18检测出的铲斗油缸12的行程长度bkss与铲斗油缸12的最小长度bk_min和铲斗油缸偏移量bkoft相加得到的值。

<校正装置60>

校正装置60是用于在液压挖掘机100中对前述的转动角α、β、γ的运算以及铲斗8的刃尖的位置的运算所需的参数进行校正的装置。另外，校正装置60能够通过有线或者无线与显示控制器39进行数据通信。校正装置60根据由外部计测装置62计测出的信息对图4所示的参数进行校正。参数的校正例如在液压挖掘机100出厂时或者维护后的初始设定中执行。

图10是示出操作人员在校正时进行的作业顺序的流程图。图11是示出外部计测装置62的设置位置的图。图12是示出回转角不同的三个上部回转体3的位置的俯视图。首先，在步骤s1中，操作人员设置外部计测装置62。此时，如图11所示，操作人员在动臂销13的侧方以隔开规定的距离的方式设置外部计测装置62。

在步骤s2中，操作人员将铲斗信息向图3所示的校正装置60的输入部63输入。铲斗信息是与铲斗8的尺寸有关的信息。铲斗信息包括前述的铲斗销15与第二连接销48a之间的xbucket轴方向上的距离(Lbucket4_x)、铲斗销15与第二连接销48a之间的zbucket轴方向上的距离(Lbucket4_z)。操作人员将设计值或者利用卷尺等计测手段计测出的值作为铲斗信息而输入。

在步骤s3中，操作人员测定回转角不同的三个上部回转体3的位置。在本实施方式中，如图12所示，操作人员操作图3所示的回转操作构件51而使上部回转体3回转。此时，作业机2的姿势维持为被固定的状态。并且，操作人员使用外部计测装置62，利用外部计测装置62来测定安装于上部回转体3的配重WT的下方的棱镜62P的位置。此时，测定回转角不同的三个棱镜62P的位置作为上部回转体3的位置(以下，称作第一回转位置P21、第二回转位置P22、第三回转位置P23)。

在本实施方式中，除了棱镜62P的位置之外，也可以测定回转角不同的三个刃尖的位置作为上部回转体3的位置。在这种情况下，作业机2的姿势也被维持为固定的状态。

在步骤s4中，操作人员将上部回转体位置信息向校正装置60的输入部63输入。上部回转体位置信息包含表示在步骤s3中由操作人员使用外部计测装置62计测出的第一回转位置P21、第二回转位置P22、第三回转位置P23的坐标。

在步骤s5中，操作人员使用外部计测装置62测定动臂销13的侧面中心位置。外部计测装置62的坐标系是地球的重力坐标系X-Y-Z。地球的重力坐标系X-Y-Z的z轴方向与重力的作用方向一致。x轴方向以及y轴方向与z轴方向正交，x轴方向与y轴方向相互正交。

图13是示出作业机2的五个姿势下的刃尖的位置的侧视图。在步骤s6中，操作人员使用图11所示的外部计测装置62测定作业机2的五个姿势下的刃尖的位置。操作人员操作图3所示的作业机操作构件31而使铲斗8的刃尖的位置移动到图13所示的第一位置P1～第五位置P5这五个位置。第一位置P1～第五位置P5相当于作业点的位置。此时，上部回转体3不进行回转，而维持相对于下部行驶体5固定的状态。操作人员使用外部计测装置62测定第一位置P1～第五位置P5的各位置处的刃尖的坐标。

第一位置P1以及第二位置P2是地面GD上的在车身前后方向上不同的位置。第三位置P3以及第四位置P4是空中的在车身前后方向上不同的位置。第三位置P3以及第四位置P4是相对于第一位置P1以及第二位置P2在上下方向上不同的位置。第五位置P5是第一位置P1、第二位置P2、第三位置P3以及第四位置P4之间的位置。

图14是液压挖掘机100的侧视图。图15是示出因作业机2的自重而使液压挖掘机100向车身前后方向倾斜的情况下的第一位置PS1～第五位置PS5以及原本的第一位置P1～第五位置P5的图。在步骤s6中，在利用外部计测装置62计测改变了作业机2的姿势后的五个姿势下的刃尖位置P时，因作业机2的自重所导致的车身前后方向的倾斜而使刃尖的位置P从设想位置偏离。因此，存在校正的精度降低的可能性。具体而言，如图14所示，因作业机2的自重而液压挖掘机100向车身前后方向倾斜，其结果是，利用外部计测装置62计测的刃尖的位置PS位于比原本的刃尖的位置P靠下方的位置。因此，如图15所示，利用外部计测装置62计测出的第一位置PS1～第五位置PS5位于比原本的第一位置P1～第五位置P5靠下方的位置。

在因作业机2的自重而液压挖掘机100向车身前后方向倾斜的情况下，液压挖掘机100例如如图14所示那样以下部行驶体5的作业机2侧的滚轮5F的下方为中心而倾斜。该情况下的液压挖掘机100的姿势角、即俯仰角是θp。在本实施方式中，使用俯仰角θp作为液压挖掘机的车身前后方向上的倾斜信息，将利用外部计测装置62计测出的第一位置PS1～第五位置PS5、即作业点的多个位置修正为原本的第一位置P1～第五位置P5。并且，根据修正后的作业点的多个位置处的坐标来运算用于算出刃尖位置所需的参数的校正值。通过这样做，能抑制计测液压挖掘机100的高度方向上的刃尖的位置时的精度降低。通过使用修正后的值来执行校正，能抑制校正的精度降低。利用外部计测装置62计测出的刃尖的位置的修正之后叙述。

在步骤s7中，操作人员将作业机位置信息向校正装置60的输入部63输入。作业机位置信息表示利用外部计测装置62计测出的铲斗8的刃尖的第一位置P1～第五位置P5处的坐标。操作人员将在步骤s6中使用外部计测装置62计测出的铲斗8的刃尖的第一位置P1～第五位置P5处的坐标向校正装置60的输入部63输入。

图16是示出基准天线上的第一计测点与第二计测点的位置的俯视图。图17是示出方向天线上的第三计测点与第四计测点的位置的俯视图。在步骤s8中，操作人员使用外部计测装置62来测定天线21、22的位置。在此，如图16所示，操作人员使用外部计测装置62计测基准天线21上的第一计测点P11与第二计测点P12的位置。第一计测点P11以及第二计测点P12以基准天线21的上表面的中心为基准而对称配置。如图16以及图17所示，在基准天线21的上表面的形状为长方形或者正方形的情况下，第一计测点P11以及第二计测点P12是基准天线21的上表面上的对角的两点。

如图17所示，操作人员使用外部计测装置62计测方向天线22上的第三计测点P13与第四计测点P14的位置。第三计测点P13以及第四计测点P14以方向天线22的上表面的中心为基准而对称配置。与第一计测点P11以及第二计测点P12相同，第三计测点P13以及第四计测点P14是方向天线22的上表面上的对角的两点。为了使计测容易，优选在第一计测点P11～第四计测点P14标注标记。例如，将作为天线21、22的部件而包含的螺栓等用作标记。

在步骤s9中，操作人员将天线位置信息向图3所示的校正装置60的输入部输入。天线位置信息包含表示在步骤s6中操作人员使用外部计测装置62计测出的第一计测点P11～第四计测点P14的位置的坐标。在步骤S10中，操作人员向图3所示的校正装置60指示校正的执行。

接下来，对利用校正装置60执行的处理进行说明。如图3所示，校正装置60具有输入部63、显示部64以及运算部65。输入部63是用于输入前述的作业机位置信息、上部回转体位置信息、天线位置信息以及铲斗信息的部分。输入部63具备供操作人员手动输入前述的信息的结构，例如具有多个键。输入部63只要能够进行数值的输入即可，也可以采用触摸面板式。显示部64例如是LCD，是显示用于进行校正的操作画面的部分。

图18是示出校正装置60的操作画面的一例的图。在显示部42的操作画面42D中显示用于输入前述的信息的输入栏66。操作人员通过操作输入部63来向操作画面的输入栏66输入前述的信息。作为向输入栏66输入的信息，例如是利用外部计测装置62计测出的第一位置P1～第五位置P5的坐标以及图2-1～图2-3及图3所示的由IMU24检测出的液压挖掘机100的俯仰角θp等。

图19是示出运算部65的校正所涉及的处理功能的功能框图。运算部65根据经由输入部63而输入的信息来执行对参数进行校正的处理。运算部65具有车身坐标系运算部65a、坐标转换部65b、第一校正运算部65c、第二校正运算部65d以及修正部65e。

图20是液压挖掘机100的侧视图。图21是示出对外部计测装置62计测出的刃尖的位置PS进行修正的方法的一例的图。修正部65e根据俯仰角θp对外部计测装置62计测出的刃尖的位置PS进行修正。作业机位置信息MI、即外部计测装置62计测出的第一位置PS1～第五位置PS5受到作业机2的自重的影响而位于比原本的位置低的位置。因此，修正部65e使用俯仰角θp将第一位置Ps～第五位置PS5修正为原本的第一位置P1～第五位置P5。

如图20所示，液压挖掘机100以下部行驶体5的作业机2侧的滚轮5F的下方为中心而向车身前后方向倾斜，倾斜的中心为位置CP。另外，液压挖掘机100向车身前后方向倾斜时的俯仰角为θp。当液压挖掘机100向车身前后方向倾斜时，动臂销13以位置CP为中心进行转动。利用附图标记13s表示液压挖掘机100向车身前后方向倾斜时的动臂销13的位置。通过动臂销13的转动，作业机2也以位置CP为中心进行转动，结果，刃尖从位置P向位置PS变化。

如图21所示，在外部计测装置62的坐标系即地球的重力坐标系X-Z中，位置CP的坐标为(Xc0，Zc0)。考虑以位置CP为原点的坐标系Xc-Zc。坐标系Xc-Zc的原点的坐标、即位置CP的坐标(Xc0，Zc0)位于从地球的重力坐标系X-Z的原点O(0，0)向x轴方向离开Xc0且向y轴方向离开Zc0的位置。

地球的重力坐标系X-Z中的、外部计测装置62测定出的刃尖的位置PS的坐标为(Xc’，Zc’)，地球的重力坐标系X-Z中的、作业机2的原本的位置处的刃尖的位置P的坐标为(Xc，Yc)。根据图21可知，刃尖的位置P成为使刃尖的位置PS以位置CP、即坐标系Xc-Zc的原点为中心朝向上方U旋转了俯仰角θp后的位置。刃尖的位置P的坐标(Xc，Yc)能够通过使外部计测装置62测定出的刃尖的位置PS的坐标(Xc’，Zc’)以将位置CP作为原点的坐标系Xc-Zc的原点为中心旋转转换来求出。

以位置CP为原点的坐标系中的刃尖的位置P的坐标为(xc，zc)。若使用地球的重力坐标系X-Z中的刃尖的位置PS的坐标(Xc’，Zc’)，则以位置CP为原点的刃尖的位置PS的坐标为(Xc’-Xc0，Zc’-Zc0)。因此，以位置CP为原点的坐标系中的刃尖的位置P的坐标(xc，zc)能够利用数式6求出。地球的重力坐标系X-Z中的刃尖的位置P的坐标(Xc，Zc)能够使用利用数式6获得的坐标(xc，zc)以及位置CP的坐标(Xc0，Zc0)以坐标(Xc0+xc，Zc0+zc)求出。倾斜的中心不局限于位置CP，也可以是其他位置。例如，也可以将连结上部回转体3与下部行驶体5的回转轴的中心位置作为倾斜的中心。

修正部65e使用数式6以及俯仰角θp对外部计测装置62计测出的第一位置PS1～第五位置PS5进行修正。修正部65e将修正后的第一位置PS1～第五位置PS5作为修正后作业机位置信息MIC向图19所示的运算部65的车身坐标系运算部65a输出。这样，修正部65e将利用外部计测装置62计测出的第一位置PS1～第五位置PS5修正为原本的第一位置P1～第五位置P5，因此，能抑制计测液压挖掘机100的高度方向上的刃尖的位置时的精度降低。

车身坐标系运算部65a根据利用输入部63输入的修正后作业机位置信息MIC与上部回转体位置信息RI来运算坐标转换信息。坐标转换信息是用于将以外部计测装置62为基准的坐标系转换为车身坐标系的信息。前述的修正后作业机位置信息MIC(作业机位置信息MI)与天线位置信息AI由于是利用外部计测装置62计测出的信息，因此由以外部计测装置62为基准的地球的重力坐标系X-Y-Z来表示。坐标转换信息TI是用于将修正后作业机位置信息MIC与天线位置信息AI从以外部计测装置62为基准的地球的重力坐标系转换为车身坐标系x-y-z的信息。接下来，对坐标转换信息TI的运算方法进行说明。

图22以及图23是示出坐标转换信息的运算方法的图。首先，如图22所示，车身坐标系运算部65a根据修正后作业机位置信息MIC来运算与作业机2的动作平面A垂直的第一单位法线矢量AH。车身坐标系运算部65a根据修正后作业机位置信息MIC所包含的五个位置使用最小二乘法算出作业机2的动作平面，并基于此运算第一单位法线矢量AH。需要说明的是，第一单位法线矢量AH也可以根据两个矢量a1、a2来运算，该两个矢量a1、a2根据修正后作业机位置信息MIC所包含的五个位置中的、没有从另外两个位置偏离的三个位置的坐标而求出。

接下来，车身坐标系运算部65a根据上部回转体位置信息RI运算与上部回转体3的回转平面B垂直的第二单位法线矢量。具体而言，车身坐标系运算部65a根据两个矢量b1、b2运算与回转平面B’垂直的第二单位法线矢量BH’，该两个矢量b1、b2根据上部回转体位置信息RI所包含的第一回转位置P21、第二回转位置P22、第三回转位置P23的坐标求出。接下来，如图19所示，车身坐标系运算部65a运算前述的作业机2的动作平面A与回转平面B’的交线矢量DAB。

车身坐标系运算部65a运算穿过交线矢量DAB且与作业机2的动作平面A垂直的平面B的单位法线矢量作为修正后的第二单位法线矢量BH。并且，车身坐标系运算部65a运算与第一单位法线矢量AH和修正后的第二单位法线矢量BH垂直的第三单位法线矢量CH。

坐标转换部65b使用坐标转换信息将利用外部计测装置62计测且利用修正部65e修正了的修正后作业机位置信息MIC与天线位置信息AI从外部计测装置62的坐标系X-Y-Z转换为液压挖掘机100的车身坐标系x-y-z。坐标转换信息包含前述的第一单位法线矢量AH、修正了的第二单位法线矢量BH、第三单位法线矢量CH。具体而言，如以下的数式7所示，利用由矢量p表示的外部计测装置62的坐标系中的坐标与坐标转换信息的各法线矢量AH、BH、CH的内积来运算车身坐标系中的坐标。

第一校正运算部65c根据转换为车身坐标系的修正后作业机位置信息MIC，使用数值解析来运算参数的校正值。具体而言，如以下的数式8所示，通过最小二乘法来运算参数的校正值。

数式8中的k的值相当于修正后作业机位置信息MIC的第一位置P1～第五位置P5。因此，n＝5。(x1，z1)是车身坐标系中的第一位置P1的坐标。(x2，z2)是车身坐标系中的第二位置P2的坐标。(x3，z3)是车身坐标系中的第三位置P3的坐标。(x4，z4)是车身坐标系中的第四位置P4的坐标。(x5，z5)是车身坐标系中的第五位置P5的坐标。通过查找该数式8的函数J成为最小的点来运算作业机参数的校正值。

具体而言，在图4的表中，运算No.1～No.29的作业机参数的校正值。需要说明的是，图4的表所包含的作业机参数中的、铲斗销15与第二连接销48a之间的xbucket轴方向上的距离Lbucket4_x以及铲斗销15与第二连接销48a之间的zbucket轴方向上的距离Lbucket4_z使用作为铲斗信息而输入的值。

第二校正运算部65d根据向输入部63输入的天线位置信息AI来校正天线参数。具体而言，第二校正运算部65d运算第一计测点P11与第二计测点P12的中点的坐标作为基准天线21的位置的坐标。具体而言，基准天线21的位置的坐标由前述的动臂销13与基准天线21之间的车身坐标系的x轴方向上的距离Lbbx、动臂销13与基准天线21之间的车身坐标系的y轴方向上的距离Lbby以及动臂销13与基准天线21之间的车身坐标系的z轴方向上的距离Lbbz表示。

另外，第二校正运算部65d运算第三计测点P13与第四计测点P14的中点的坐标作为方向天线22的位置的坐标。具体而言，方向天线22的位置的坐标由动臂销13与方向天线22之间的车身坐标系的x轴方向上的距离Lbdx、动臂销13与方向天线22之间的车身坐标系的y轴方向上的距离Lbdy以及动臂销13与方向天线22之间的车身坐标系的z轴方向上的距离Lbdz表示。并且，第二校正运算部65d将这些天线21、22的位置的坐标作为天线参数Lbbx、Lbby、Lbbz、Lbdx、Lbdy、Lbdz的校正值而输出。

利用第一校正运算部65c运算出的作业机参数、利用第二校正运算部65d运算出的天线参数、铲斗信息保存于显示控制器39的存储部43，在前述的刃尖位置的运算中使用。

液压挖掘机100的校正系统200将利用外部计测装置62计测出的铲斗8的刃尖的多个位置处的坐标转换为车身坐标系。并且，根据转换为车身坐标系的铲斗8的刃尖的多个位置处的坐标，通过数值解析自动地运算参数的校正值。因此，能够减少实测所需的参数的数量。另外，在校正时，在铲斗8的刃尖的位置坐标的实测值与计算值一致之前，不需要进行参数的值的校准。因此，在液压挖掘机100的校正系统200中，能够提高刃尖的位置检测的精度，并且能够缩短校正作业时间。

在校正中，如图22所示，并非使用与根据上部回转体位置信息RI特定的回转平面B’垂直的单位法线矢量BH'作为第二单位法线矢量，首先，如图23所示，运算作业机2的动作平面A与上部回转体3的回转平面B’的交线矢量DAB。并且，运算穿过交线矢量DAB且与作业机2的动作平面A垂直的平面B的单位法线矢量BH作为第二单位法线矢量。因此，即便在作业机2的动作平面A与上部回转体3的回转平面B’没有严格垂直的情况下，也能够高精度地运算车身坐标系。其结果，能够进一步提高铲斗8的刃尖的位置检测的精度。

修正后作业机位置信息MIC包括作业机2的上下方向上的位置以及车身前后方向上的位置不同的第一位置P1～第五位置P5的坐标。由于如此使用多种位置的坐标，因此能够高精度地运算坐标转换信息。此外，由于利用外部计测装置62计测出的作业机位置信息MI考虑到液压挖掘机100的车身前后方向上的倾斜而被修正，因此，修正后作业机位置信息MIC成为更接近原本的刃尖的位置的值。其结果，能抑制计测液压挖掘机100的高度方向上的刃尖的位置时的精度降低，因此，能抑制校正的精度降低。因此，能抑制作业机参数的校正值的精度降低。

以上，说明了本实施方式，但并不利用前述的内容限定本实施方式。另外，前述的构成要素包括本领域技术人员容易想到的要素、实际上相同的要素、所谓等同范围内的要素。此外，前述的构成要素能够适当地组合。此外，在不脱离本实施方式的宗旨的范围内，能够进行构成要素的各种省略、置换以及变更中的至少一方。例如，作业机2具有动臂6、斗杆7、铲斗8，但装配于作业机2的作业工具不限定于铲斗8。

作为作业点，例示了铲斗8的刃尖，但在使用铲斗8以外的作业工具的情况下，作业点也可以是位于作业工具的前端的点等与作业对象物接触的部分。动臂6、斗杆7、铲斗8的转动角α、β、γ也可以利用角度传感器直接检测。俯仰角θp例如也可以将安装于液压挖掘机100的配重WT的水准器作为倾斜信息检测装置并根据其检测结果而求出。另外，也可以在动臂6上设置压力传感器来求出作业机2的力矩，根据所获得的力矩求出液压挖掘机100的车身前后方向上的倾斜信息、例如俯仰角θp。

作业机位置信息MI不限定于前述的铲斗8的刃尖的五个位置的坐标。例如，作业机位置信息MI只要包含作业机2的姿势不同的至少三个作业点的位置即可。在这种情况下，三个作业点的位置并非在一直线上排列，只要一个作业点的位置相对于连结其他两个作业点的直线向上下方向或者车身前后方向离开即可。

作业机位置信息MI、上部回转体位置信息RI以及天线位置信息AI也可以通过有线或者无线的通信手段从外部计测装置62向校正装置60的输入部63输入。外部计测装置62不局限于全站仪，也可以是计测作业点的位置的其他装置。在本实施方式中，使用对与根据上部回转体位置情RI特定的回转平面B’垂直的单位法线矢量BH'进行了修正的单位法线矢量BH作为坐标转换信息，但也可以将单位法线矢量BH’作为坐标转换信息。

附图标记说明

2 作业机

3 上部回转体

5 下部行驶体

6 动臂

7 斗杆

8 铲斗(作业工具)

60 校正装置

63 输入部

62 外部计测装置

65a 车身坐标系运算部

65b 坐标转换部

65c 第一校正运算部

65d 第二校正运算部

65e 修正部

100 液压挖掘机