本发明涉及作业车辆以及作业车辆的控制方法，尤其是涉及具有铲斗的作业车辆以及该作业车辆中的图像的显示控制方法。
背景技术：
以往，已知有液压挖掘机等作业车辆。这样的作业车辆具有主体部和与该主体部连接的工作装置。例如，液压挖掘机的工作装置从主体部侧起依次具有动臂、斗杆以及铲斗。
在日本特开2009-243073号公报(专利文献1)中，作为作业车辆而公开了一种液压挖掘机。该液压挖掘机具备驾驶室、工作装置、显示装置以及显示位置控制部。工作装置通过驾驶室内的操作员的操作而动作。显示装置设置在驾驶室中，用于显示规定的图像。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-243073号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
然而，设置在驾驶室的前面的显示装置是透过型的显示装置，且设置为能够使驾驶室内的操作员目视工作装置。
因此，为了一边有效地操作所目视的工作装置一边根据显示装置所显示的规定的图像而适当地获取所需的信息，需要与作业状况相应地提示适当的信息。
本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供一种能够实现作业效率的进一步提高的作业车辆以及作业车辆的控制方法。
用于解决课题的方案
一方案的作业车辆具备工作装置、主体部、铲斗位置检测部、显示装置以及显示控制部。工作装置具有铲斗。主体部安装有工作装置，且具有驾驶室。铲斗位置检测部对铲斗的位置进行检测。显示装置设置在驾驶室中，与作业现场的实景重合地显示作业支援信息。显示控制部基于由铲斗位置检测部检测到的铲斗的位置与设计地形之间的距离来变更显示装置中的作业支援信息的显示。
因此，一边目视铲斗一边进行作业的操作员能够基于铲斗的位置与设计地形之间的距离而适当地获取与作业状况相应的作业支援信息，能够实现作业效率的进一步提高。
优选的是，显示控制部在铲斗的位置与设计地形之间的距离为规定值以内的情况下，变更显示装置中的作业支援信息的显示。
因此，能够使一边目视铲斗一边进行作业的操作员识别到与设计地形之间的距离较近，并且能够促使操作员执行精度高的挖掘作业，能够实现作业效率的进一步提高。
优选的是，显示控制部还包括追随处理部，该追随处理部对追随于铲斗的移动而移动的作业支援信息进行显示。显示控制部在所述铲斗的位置与所述设计地形之间的距离为规定值以内的情况下，增加显示装置中的作业支援信息的显示数量。
因此，由于作业支援信息追随于操作员所目视的铲斗而移动，所以能实现操作员的目视移动的减少，由此能够实现作业效率的进一步提高。此外，在铲斗的位置与所述设计地形之间的距离为规定值以内的情况下，通过增加作业支援信息的显示数量而增加所获取的信息量，因此能够实现作业效率的进一步提高。
优选的是，显示控制部将显示装置中的作业支援信息配置在从驾驶室内的操作员观察时铲斗的左侧的位置与右侧的位置中的至少一方。
因此，由于作业支援信息配置在操作员所目视的铲斗的左侧的位置或右侧的位置，所以能实现操作员的目视移动的减少，由此能够实现作业效率的进一步提高。
根据一方案的作业车辆的控制方法，该作业车辆设置有具有铲斗的工作装置、以及设置在驾驶室中且与作业现场的实景重合地显示作业支援信息的显示装置，其中，该作业车辆的控制方法具备：对铲斗的位置进行检测的步骤；以及基于检测到的铲斗的位置与设计地形之间的距离来变更显示装置中的作业支援信息的显示的步骤。
因此，一边目视铲斗一边进行作业的操作员能够基于铲斗的位置与设计地形之间的距离而适当地获取与作业状况相应的作业支援信息，能够实现作业效率的进一步提高。
发明效果
根据本发明的作业车辆以及作业车辆的控制方法，能够实现作业效率的进一步提高。
附图说明
图1是对实施方式的作业车辆101的外观进行说明的图。
图2是表示实施方式的作业车辆101所具备的控制系统的构成的框图。
图3是对实施方式的显示装置44的作业支援信息的显示内容进行说明的图。
图4是对算出显示装置44上的铲斗7的铲尖位置的方式进行说明的图。
图5是对实施方式的作业支援信息的显示处理进行说明的流程图。
图6是表示具有与实施方式的显示装置44不同的构成的其他显示装置的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，对相同的部件标注相同的附图标记。它们的名称以及功能也相同。因此，不再重复针对这些部件的详细说明。需要说明的是，在以下的说明中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”是以落座于驾驶席的操作员为基准的用语。
<a.整体结构>
图1是对实施方式的作业车辆101的外观进行说明的图。
如图1所示，作为实施方式的作业车辆101，以液压挖掘机举例进行说明。
作业车辆101主要具有行驶体1、回转体3以及工作装置4。
作业车辆101的主体部由行驶体1和回转体3构成。在主体部安装有工作装置4。行驶体1具有左右一对履带。回转体3被装配为能够借助行驶体1的回转机构进行回转。回转体3具有驾驶室8等。
工作装置4在回转体3中被轴支承为能够沿上下方向工作，进行砂土的挖掘等的作业。工作装置4包括动臂5、斗杆6以及铲斗7。工作装置4设置在从驾驶室8向右前方能视觉确认到的位置。
动臂5的基部以可动的方式与回转体3连结。斗杆6以可动的方式与动臂5的前端连结。铲斗7以可动的方式与斗杆6的前端连结。铲斗7相对于驾驶室8能够沿上下方向移动。另外，铲斗7相对于驾驶室8也能够沿前后方向移动。铲斗7具有铲尖7a。
驾驶室8具有挡风玻璃2。挡风玻璃2由框架9固定。挡风玻璃2由挡风玻璃2a和比挡风玻璃2a靠下侧的挡风玻璃2b构成。挡风玻璃2a设置在开口框9a的内侧(开口框内)，挡风玻璃2b设置在下部的开口框9b的内侧。与驾驶室8的前方的框架9的弯曲形状匹配地将挡风玻璃2a和2b分离地设置。通过采用将挡风玻璃2a和2b分离的结构，既能够确保从操作员观察到的视线宽阔，又能够确保框架等的强度。
显示装置44安装在作业车辆101的驾驶室8的驾驶席的前方。在本例中，显示装置44由将向驾驶室8入射的外部光透过的构件(薄膜等)和投影机(投影仪)构成。由投影机投影的影像作为真实图像而显示于将外部光透过的构件(薄膜等)。显示装置44的显示区域设置在作业车辆101的驾驶室8的前表面的开口框9a内。驾驶室8的操作员能够通过显示装置44的显示区域来目视包含工作装置4在内的作业现场的实景。显示装置44与作业现场的实景重合地显示用于对由操作员进行的工作装置4的操作(作业)进行支援的信息(作业支援信息)。显示装置44作为在操作员的视野中直接映出影像的平视显示器发挥功能。
显示装置44的薄膜等的将外部光透过的构件与挡风玻璃2a重叠设置。显示装置44在到挡风玻璃2a的缘部为止的范围内具有显示区域。需要说明的是，挡风玻璃2a的大小可以与显示装置44的显示区域相同，也可以为不同的情况。
在本例中，作为显示装置44，针对在将向驾驶室8入射的外部光透过的构件(薄膜等)上显示由投影机(投影仪)投影的影像的构成进行说明，但不局限于此，也可以采用具备作为透明的显示器(例如透过型的液晶显示器)的显示装置44的构成。
<b.控制系统的构成>
图2是表示实施方式的作业车辆101所具备的控制系统的构成的框图。
如图2所示，作业车辆101具有操作装置10、工作装置控制器20、工作装置驱动装置30以及显示系统40。
(b1.操作装置10)
操作装置10具有操作构件11l、11r、操作检测部12、行驶操作构件13以及行驶操作检测部14。
操作构件11l、11r用于供操作员对工作装置4以及回转体3进行操作。操作构件11r用于供操作员对动臂5和铲斗7进行操作。操作构件11l用于供操作员对回转体3和斗杆6进行操作。
操作检测部12检测操作员对操作构件11l进行的操作。操作检测部12r检测操作员对操作构件11r进行的操作。
行驶操作构件13用于供操作员对作业车辆101的行驶进行操作。行驶操作检测部14与行驶操作构件13的操作内容相应地产生先导流量。作业车辆101以与先导流量相应的速度进行移动。
(b2.工作装置控制器20)
工作装置控制器20具有存储部21和运算部22。存储部21由ram(randomaccessmemory)以及rom(readonlymemory)等存储器构成。运算部22由cpu(centralprocessingunit)等运算处理装置构成。
工作装置控制器20主要对工作装置4的动作和回转体3的回转进行控制。工作装置控制器20与操作构件11l、11r的操作相应地生成用于使工作装置4以及回转体3动作的控制信号。工作装置控制器20将所生成的控制信号向工作装置驱动装置30输出。
(b3.工作装置驱动装置30)
工作装置驱动装置30具有比例控制阀31。比例控制阀31基于来自工作装置控制器20的控制信号进行动作。比例控制阀31将与控制信号相应的流量的工作油向液压缸以及回转马达供给。由此，工作装置4动作，回转体3回转。
(b4.显示系统40)
显示系统40的显示装置44显示作业支援信息等各种图像。
显示系统40具有铲斗位置检测部41、显示控制部43以及显示装置44。需要说明的是，在显示系统40中，作为操作员的视点位置而预先设定有规定的基准位置。
铲斗位置检测部41具有铲斗角度传感器411、斗杆角度传感器412以及动臂角度传感器413。
铲斗角度传感器411对铲斗7相对于规定的基准位置的相对角度进行检测。斗杆角度传感器412对斗杆6相对于规定的基准位置的相对角度进行检测。动臂角度传感器413对动臂5相对于规定的基准位置的相对角度进行检测。
铲斗位置检测部41基于检测到的三个相对角度的信息，对铲斗7相对于作业车辆主体的位置进行检测。对车身坐标系中的铲斗7的位置进行检测。铲斗位置检测部41例如检测铲斗7的铲尖7a的位置来作为铲斗7的位置。
显示控制部43具有显示内容控制部430、追随处理部434以及图像生成部433。
显示控制部43基于检测到的铲斗7的位置，使作业支援信息显示于显示装置44。
图像生成部433生成在显示装置44显示的图像。图像生成部433生成表示车速计、发动机旋转计、燃料计、油温计等的图像。此外，图像生成部433生成表示作业支援信息的图像。
图像生成部433与对作业车辆101的动力系统进行控制的控制器(未图示)连接。图像生成部433接收由各种传感器检测到的信息以及与控制器的控制内容相关的信息等。图像生成部433基于该接收到的信息，生成使显示装置44显示的图像。
显示内容控制部430对显示装置44中的图像的显示位置进行运算，在算出的显示位置显示图像。显示内容控制部430算出显示装置44中的作业支援信息的显示位置，在该算出的位置显示作业支援信息。另外，显示内容控制部430与作业状况相应地变更作业支援信息的显示。
追随处理部434执行使构成显示装置44所显示的作业支援信息的至少一个以上的作业支援信息以追随于铲斗7的移动而移动的方式进行显示的处理。
需要说明的是，显示控制部43的各功能框由cpu等运算处理装置、ram以及rom等存储装置实现。
<c.作业支援信息的显示方法>
图3是对实施方式的显示装置44的作业支援信息的显示内容进行说明的图。
在图3(a)中示出粗挖掘时的作业支援信息。显示内容控制部430在显示装置44的显示区域显示作业支援信息。具体而言，显示两个作业支援信息94、95。
作业支援信息94表示设计地形方向以及设计地形与铲尖7a之间的距离。在图3(a)中，以2.0m示出设计地形与铲尖7a之间的距离。
在本例中，在设计地形与铲尖7a之间的距离为规定值(1.0m)以下的情况下判断为精挖掘时，在设计地形与铲尖7a之间的距离超过规定值(1.0m)的情况下判断为粗挖掘时。
在粗挖掘时，铲斗7的铲尖7a与设计地形之间的距离远，因此，作为执行挖掘作业所需要的信息而显示作业支援信息94。
作业支援信息95是示出整体的作业工序中的作业的进度状况的条，也可以采用不显示的构成。
图3(b)示出精挖掘时的作业支援信息。显示内容控制部430在显示装置44的显示区域显示作业支援信息。具体而言，显示五个作业支援信息91～95。
显示内容控制部430基于铲斗7的铲尖7a与设计地形之间的距离来判断作业状况是粗挖掘时还是精挖掘时。具体而言，若铲斗7的铲尖7a与设计地形之间的距离超过规定值，则判断为粗挖掘时，若铲斗7的铲尖7a与设计地形之间的距离为规定值以下，则判断为精挖掘时。
然后，显示内容控制部430基于判断结果而显示与作业状况相应的作业支援信息。
在精挖掘时，铲斗7的铲尖7a与设计地形之间的距离较近，因此，在执行精度高的挖掘作业方面，需要各种信息，与粗挖掘时相比显示更多的作业支援信息。
具体而言，显示内容控制部430将各个作业支援信息91～94显示在铲斗7的周边。显示内容控制部430也可以将作业支援信息91～94显示在比铲斗7的铲尖7a靠上方的位置。
另外，在图3(b)的例子中，显示内容控制部430对显示装置44中的作业支援信息91、92的显示位置进行控制，以使得在从驾驶室8观察时铲斗7的左侧的位置能视觉确认到作业支援信息91、92。此外，显示内容控制部430对显示装置44中的作业支援信息93、94的显示位置进行控制，以使得在从驾驶室8观察时铲斗7的右侧的位置能视觉确认到作业支援信息93、94。
作业支援信息91表示正对罗盘。正对罗盘表示作业车辆101是否处于与设计地形数据正对的状态。另外，正对罗盘在作业车辆101不处于正对状态的情况下，以圆的内部的箭头的旋转角表示偏移量。需要说明的是，在作业车辆未与设计地形数据正对的情况下，显示控制部43也可以通过改变正对罗盘的显示颜色等与图3所示的方式不同的方式来使作业支援信息91显示于显示装置44。
作业支援信息92表示设计地形与铲尖的剖面(横剖面)。作业支援信息93表示光条。光条在精挖掘时显示。通过如光条那样将设计地形与铲尖7a之间的距离图形化来显示，能够提高操作员对信息的识别性。需要说明的是，作业支援信息94示出设计地形方向以及设计地形与铲尖7a之间的距离为0.5m。
如上所述，显示内容控制部430基于铲斗7的铲尖7a与设计地形之间的距离来判断作业状况是粗挖掘时还是精挖掘时，基于判断结果来显示与作业状况相应的作业支援信息。
作业支援信息95是示出整体的作业工序中的作业的进度状况的条。
如图3(a)中说明的那样，在粗挖掘时，在铲斗7周边显示与该作业状况相应的作业支援信息(作业支援信息94)，因此，能够确保操作员在铲斗7周边的良好视线。
如图3(b)中说明的那样，在精挖掘时，在铲斗7周边显示与该作业状况相应的作业支援信息(作业支援信息91～94)，因此能够执行精度高的挖掘作业，能够实现作业效率的进一步提高。
因此，一边目视铲斗一边进行作业的操作员能够基于铲斗的位置与设计地形之间的距离而适当地获取与作业状况相应的作业支援信息，能够实现作业效率的进一步提高。
需要说明的是，在图3所示的显示装置44中显示了作业支援信息91～95，但显示装置44所显示的作业支援信息不局限于此。
需要说明的是，在本例中，针对在粗挖掘时显示两个作业支援信息、在精挖掘时显示五个作业支援信息的情况进行了说明，但不局限于此，也可以在粗挖掘时不显示任何信息，在精挖掘时显示至少一个以上的作业支援信息。
另外，显示内容控制部430如图3(b)所示那样使作业支援信息91～94以追随于铲斗7的移动而移动的方式进行显示。
图4是对算出显示装置44上的铲斗7的铲尖位置的方式进行说明的图。
图4示出操作员的视点位置(基准位置)e。另外，由铲斗位置检测部41对车身坐标系中的铲斗7的铲尖7a的位置p进行检测。显示内容控制部430将检测到的铲斗7的铲尖7a的位置p与操作员的视点位置e交叉的位置作为显示装置44上的铲斗7的铲尖位置q而算出。在图4中，示出根据工作装置4的状态而分别算出铲斗7的铲尖位置q1、q2的情况。
追随处理部434执行使作业支援信息91～94追随于铲斗7的移动的显示处理。具体而言，追随处理部434在铲斗7移动时，基于依次算出的铲斗7的铲尖位置，进行使显示装置44上的作业支援信息91～94的显示位置追随于铲斗7的移动的处理。追随处理部434以使与铲斗7的相对位置关系成为恒定的方式使作业支援信息91～94的显示位置追随于铲斗7的移动。通过该显示方式，能够以追随于操作员所目视的铲斗7的方式配置作业支援信息91～94。由此，能够实现操作员的目视移动的减少，由此能够实现作业效率的进一步提高。
<d.控制流程>
图5是对实施方式的作业支援信息的显示处理进行说明的流程图。
如图5所示，显示控制部43获取车身坐标系中的铲斗7的位置以及铲尖7a的位置(步骤s2)。具体而言，显示内容控制部430按照铲斗位置检测部41的检测结果来获取车身坐标系中的铲斗7以及铲斗7的铲尖7a的位置。
接着，显示控制部43算出全局坐标系中的铲斗7的位置以及铲尖7a的位置(步骤s4)。具体而言，显示内容控制部430基于来自各种传感器的信息而算出全局坐标系中的铲斗7的位置以及铲尖7a的位置。
接着，显示控制部43算出设计地形与铲斗7的铲尖7a之间的距离(步骤s6)。具体而言，显示内容控制部430基于预先设定的与设计地形相关的数据和算出的铲斗7的铲尖7a的位置来算出距离。
接着，显示控制部43判断设计地形与铲斗7的铲尖7a之间的距离是否在规定值内(步骤s8)。具体而言，显示内容控制部430判断预先设定的与设计地形相关的数据与算出的铲斗7的铲尖7a之间的距离是否在规定值以内。该规定值也可以预先设定，还可以由操作员进行变更。以在处于规定值内的情况下将作业状况判断为精挖掘时、在处于规定值外的情况下将作业状况判断为粗挖掘时的方式将规定值设定为合适的值。
在步骤s8中，显示控制部43在判断为设计地形与铲斗7的铲尖7a之间的距离不在规定值内的情况下(步骤s8中为否)，显示第一作业支援信息(步骤s12)。具体而言，显示内容控制部430在判断为设计地形与铲斗7的铲尖7a之间的距离不在规定值内的情况下，判断为粗挖掘时，从而在显示装置44显示图3(a)中说明的作业支援信息94、95。
另一方面，在步骤s8中，显示控制部43在判断为设计地形与铲斗7的铲尖7a的位置之间的距离在规定值内的情况下(步骤s8中为是)，显示第二作业支援信息(步骤s12)。具体而言，显示内容控制部430在判断为设计地形与铲斗7的铲尖7a之间的距离在规定值内的情况下，判断为精挖掘时，从而在显示装置44显示图3(b)中说明的作业支援信息91～95。
接着，显示控制部43判断作业是否结束(步骤s14)。
在步骤s14中，显示控制部43在判断为作业结束了的情况下(步骤s14中为是)，结束显示处理(结束)。例如，在检测到操作员进行了使发动机停止的动作的情况下判断为作业结束。
另一方面，在步骤s14中，显示控制部43在判断为作业未结束的情况下(步骤s14中为否)，返回到步骤s2，重复进行上述处理。
需要说明的是，在本例中，针对在步骤s8中判断设计地形与铲斗7的铲尖7a之间的距离是否在规定值内的方式进行了说明，但该方式只是一例，关于这一点，也可以采用将设计地形与铲斗7的铲尖7a之间的距离是否为规定值、设计地形与铲斗7的铲尖7a之间的距离是否小于规定值分别作为不同的处理来进行判断的方式。另外，显示控制部43也可以变更为判断设计地形与铲斗7的铲尖7a之间的距离是否小于规定值的方式。
<e.变形例>
(e1.第一变形例)
作业车辆101也可以具备与显示装置44不同的构成的显示装置。具体而言，作业车辆101也可以具备合成器来作为显示装置。
图6是表示具有与实施方式的显示装置44不同的构成的其他显示装置的图。
如图6所示，显示装置70设置在驾驶室8中，具有投影机71、透镜光学系统72以及合成器73。
投影机71是投影仪。透镜光学系统72设置在投影机71与合成器73之间。透镜光学系统72具有多个透镜。透镜光学系统72的多个透镜中的一部分透镜能够沿光轴方向移动。
合成器73设置于挡风玻璃2a。需要说明的是，合成器73也可以设置于挡风玻璃2a和挡风玻璃2b。合成器73由反射一部分光且使剩余的光透过的半反射镜构成。合成器73将由投影机71投影的影像向驾驶室8内的操作员侧反射，并且使来自驾驶室8的外部的光向驾驶室8的内部透过。
因此，在显示装置70中，操作员能够将投影于合成器73的影像作为与驾驶室8前方的实景重合显示的虚像来捕获。
这样，即便是具备利用了合成器73的显示装置70的作业车辆，也能够起到与实施方式的作业车辆101同样的效果。
(e2.第二变形例)
在上述中，将显示装置44在开口框9a内的显示区域进行显示的构成举例进行了说明，但不局限于此。也可以采用显示装置44也将开口框9b内作为显示区域进行显示的构成。即，驾驶室8也可以为具备透明的双显示器的构成。在该情况下，显示控制部43对两个显示区域中的显示进行控制。需要说明的是，也可以采用对开口框9b的显示区域设置另外的显示装置的构成。
即便是这样构成的作业车辆，也能够获得与上述的作业车辆101所获得的效果同样的效果。需要说明的是，在该情况下，作业支援信息也可以显示在下侧的显示装置的显示区域。因此，在铲斗7向下方向移动的情况下，显示控制部43能够使作业支援信息追随于铲斗7，直至比图3等所示的情况靠下方的位置。
(e3.第三变形例)
在上述的构成中，针对基于设计地形与铲斗7的铲尖7a之间的距离是否在规定值以内这一情况来变更作业支援信息的内容的构成进行了说明，但不局限于此，也可以基于其他条件来变更作业支援信息的内容。具体而言，也可以根据平地作业、疏浚作业、坡面整形作业等作业种别来变更作业支援信息的内容。针对平地作业、疏浚作业或者坡面整形作业的判断，可以基于设计地形进行判断，也可以基于施工计划数据进行判断。
需要说明的是，作为上述的作业车辆，以液压挖掘机举例进行了说明，但也可以应用于反铲式挖土装载机或其他作业车辆。
此次公开的实施方式是例示，本发明并非仅限制于上述内容。本发明的范围由权利请求的范围示出，包含与权利请求的范围同等的含义及范围内的全部变更。
附图标记说明
1行驶体，2挡风玻璃，2a挡风玻璃，2b挡风玻璃，3回转体，4工作装置，5动臂，6斗杆，7铲斗，7a铲尖，8驾驶室，9框架，9a、9b开口框，10操作装置，11l、11r操作构件，12操作检测部，13行驶操作构件，14行驶操作检测部，20工作装置控制器，21存储部，22运算部，30工作装置驱动装置，31比例控制阀，40显示系统，41铲斗位置检测部，42视点位置设定部，43显示控制部，44、70显示装置，71投影机，72透镜光学系统，73合成器，91、92、93、94、95作业支援信息，101作业车辆，411铲斗角度传感器，412斗杆角度传感器，413动臂角度传感器，422座椅位置传感器，430显示内容控制部，433图像生成部，434追随处理部。