作业机械的周围监视装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种在由液压挖掘机等构成的作业机械中为了确保该作业机械的作业的安全而设置的作业机械的周围监视装置。
【背景技术】
[0002]作为作业机械的一例，例如液压挖掘机在下部侧具有行驶体，在该行驶体上经由旋转装置设置上部侧的旋转体。在旋转体上设置有进行土砂的挖掘等作业的作业单元，作业单元具备能够进行俯仰动作地与旋转体连结的动臂、能够以上下方向转动地与该动臂的前端连结的斗杆，进行土砂的挖掘等作业的铲斗作为配件经由链杆机构与斗杆的前端连结。由此，构成具有多关节的前端作业机。
[0003]以前已知的有:在自行式的作业机械、例如液压挖掘机中，为了确保作业的安全且提高操作性，设置有监视旋转体的周围的状况的周围监视装置。在旋转体上安装摄像头，并且在驾驶室中在操作者乘坐的驾驶席的前方位置设置监视器，由此构成该周围监视装置。将由摄像头摄影所得的图像作为动画状态的影像显示在监视画面上。
[0004]但是，摄像头被固定地保持在旋转体上，其视野范围受限。成为作业对象的前方位置的视野当然是必需的，而为了确保行驶时、作业时的安全性等，在旋转体的后方和左右的两侧方的视野也是必须的作业机械的周围，为了得到广范围的视野，以往利用了在旋转体上安装多个摄像头的结构。由此，能够在旋转体的大致全周没有死角地确保作业的安全以及提高作业机械的操作性。
[0005]在专利文献I等中公开了如下的结构，即:构成为对通过多个摄像头取得的作业机械的周围的摄像头图像进行视点变换使其成为上方视点，在监视画面中显示为平面地投影的平面视图监视图像。为了取得该周围监视图像，在作为作业机械的液压挖掘机的周围设置多个摄像头，在监视画面上合成地显示这些来自各摄像头的图像。摄像头被设置在液压挖掘机的后部位置和左右的两侧部位置的3个位置，这些各摄像头的摄像镜头的光轴朝向斜下方。为了成为监视图像，对通过摄像头摄影且进行图像处理之前的摄像头图像即经过图像进行视点变换处理。该变换的视点是上方视点，由此得到从上方投影的3张上方视点图像。
[0006]将上方视点图像显示在监视画面中，但这时在监视画面中显示对液压挖掘机进行符号化所得的插图图像(具体地说是液压挖掘机的平面插图图像)，将通过各个摄像头取得的上方视点图像配置在该插图图像的周围。更具体地说，将插图图像显示在监视画面的中心位置，在该插图图像的后方区域和左右的侧方区域中排列各上方视点图像，显示周围监视用的俯视图像。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2008-114814号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]通过将上述俯视图像显示在监视画面中，操作液压挖掘机的操作者能够准确地掌握作业机械的周围的状况，在进行挖掘土砂并将挖掘物装载到作为搬运单元的翻斗车上的作业、液压挖掘机的行驶这样的动作时，通过识别监视画面，而进行周围的监视，确保作业的安全。因此，显示在监视画面中的俯视图像对于确保作业的安全来说是极其有益的。为了以较少的数量的摄像头确保广的监视区域，摄像头安装广角镜头，使各摄像头具有广的视野范围。但是，对于通过使用广角镜头的摄像头摄影所得的经过图像成为以下这样的图像，即失真为大致球面状，使得接近摄像头的位置的地方被显示得大，朝向摄像头的前方、或朝向左右侧方连续地变小。因此，如果直接进行视点变换，则所得到的图像整体成为球形乃至接近球形的形状。
[0012]由此，如果显示为俯视图像，则显示图像在距离方向和角度方向上产生失真，无法显示准确的像。周围监视是用于确认在作业机械的动作时必须避免冲撞的固定和可动的障碍物体(包含车辆、操作者等)的存在，因此即使像稍微失真，在进行周围监视时也不会特别成为障碍。
[0013]作为作业机械，例如液压挖掘机重复进行以下的作业，即:挖掘矿山等作业现场的土砂、矿石并将挖掘物收容在铲斗中，使旋转体旋转，将挖掘物装载到配置于液压挖掘机的近旁位置的翻斗车的容器中。另外，为了改变挖掘位置，有时也使液压挖掘机自行，移动到下个应该挖掘的位置。
[0014]在进行以上的作业时，进行动作控制使得铲斗位于应该挖掘的位置，另外，将铲斗准确地定位于容器的上部位置，从作业的准确性和作业效率的观点出发，是极其重要的。在监视画面中显示出液压挖掘机及其周围的图像，因此理想的是不只是为了确认安全，还为了提高作业效率，而能够使用该监视画面。但是，如上述那样，如果在监视画面中将作业现场的图像显示为失真的状态，则对于进行作业的操作者来说在动作控制上会产生不适感，因此对于谋求作业的正确性来说存在不充分的问题点。
[0015]本发明就是鉴于以上的问题点而提出的，其目的在于:为了通过用于确认周围的安全而显示的监视画面提高作业效率并能够正确且有效地利用。
[0016]用于解决课题的手段
[0017]为了到达上述目的，本发明是一种作业机械的周围监视装置，其被设在作业机械上，且用于监视上述作业机械的周围，该作业机械在能够旋转地设在行驶体上的旋转体上安装有作业单元，并通过操作设在上述旋转体上的操作单元来进行作业，该作业机械的周围监视装置的特征在于，具备:多台摄像头，其被设在上述旋转体上，并配置成相邻的2台摄像头的视野范围的一部分相互重叠；视点变换单元，其将通过上述各摄像头取得的摄像头图像变换为上方视点图像；显示图像生成单元，其将通过上述视点变换单元生成的多个上方视点图像配置在以平面地显示上述作业机械的插图图像的周围并设为俯视图像；以及图像显示单元，其通过上述图像生成单元，将上述俯视图像中的至少通过上述作业机械的上述作业单元进行的作业到达范围内作为平面视图图像显示在上述插图图像的周围。
[0018]图像显示单元显示平面地显示出作业机械的插图图像，通过在该插图图像的周围排列地显示通过各个摄像头取得的成为上方视点的平面视图图像而设为俯视图像，通过该俯视图像进行作业机械的周围监视。在此，从在作业机械的运转时防止构成作业机械的各部与周围的物体接触乃至冲撞、或成为无法作业状态的安全确认的观点出发，进行作业机械的周围监视。
[0019]还从确保作业单元的作业的确实性、灵活性并确保准确而高效的作业这样的作业性的观点出发，利用该俯视图像。从作业性的观点出发，需要准确地掌握作业单元相对于作业对象的位置关系。作为作业机械，为了使液压挖掘机灵活并且确实地进行通过构成前端作业机的铲斗进行挖掘并将挖掘物装载到翻斗车等的作业，而进行显示使得能够准确地识别挖掘位置和铲斗之间的位置关系、铲斗和翻斗车之间的位置关系。
[0020]俯视图像是对从设置在作业机械的周围的多台摄像头取得的图像进行视点变换并显示的图像。优选的是将摄像头设置在作业机械的前部、后部以及左右的两侧部的4个位置。这些各摄像头的配设位置分别为作业机械的前部、后部以及左右的两侧部的大致中间位置并且尽量设于高处。另外，各摄像头的高度位置尽量相等、或为接近的高度位置。但是，由于在作业机械中各种构件被配置在各种位置的关系，也有时无法将全部配置在相同的高度位置上，但优选的是使高度尽量一致。另外，各摄像头的视野的方向为斜下方向。
[0021]通过配置在作业机械的周围的各摄像头取得经过图像。这些经过图像是使光轴朝向斜下方的图像。视点变换单元通过对经过图像的视点进行视点变换使其成为上方视点，而投影到假想水平面上，成为投影线大致平行的平面视图图像。平面视图图像并不是图像的全体，限定于作业单元的作业范围内。即，设为从作业单元的最小到达位置到最大到达位置的范围。比最大到达位置远的位置也可以不是平面视图图像而是曲面视图图像。通过设为曲面视图图像，能够在有限的监视画面中得到广泛的监视图像。但是，即使是该曲面视图图像，也为能够通过图像识别障碍物等的存在的程度。
[0022]这样，将作业单元的到达的范围设为作业/监视范围，使视点与其外侧的监视范围不同，由此能够提高作业效率，并且拓展监视范围。在此，外侧的监视范围不是作业单元的作业范围，因此即使图像有稍微的失真，只要能够确认物体等的存在的有无即可。当然，优选的是显示多的范围。因此，将最大到达范围的外侧的图像设定成具有与作业/监视范围不同的第二视点位置。即，在将为了生成平面视图图像而设定的假想视点设为主假想视点位置时，使最大到达范围的外侧的图像向比主视点位置近的位置侧变位，成为从斜方向看到的图像。
[0023]将俯视图像显示成排列在作业机械的插图图像的周边。在此，在