技术领域
[0001] 本发明涉及工程机械的安全装置。
相关背景技术
[0002] 以往，已知有如下装置，该装置检测存在于液压挖掘机等工程机械的周边的检测对象物而进行警报。例如，在专利文献1中公开了如下装置，该装置检测工程机械周围的规定范围内是否有人，并基于该检测结果，控制对于操作者的警报。该装置具备判定所述工程机械是否处于可作业状态(具体而言，门锁定杆是否处于锁定解除状态)的功能，在判定为所述工程机械未处于可作业状态，且判定为所述规定范围内有人的情况下，在判定为所述工程机械处于可作业状态的时间点，开始进行警报。
[0003] 对于专利文献1所记载的装置，即使工程机械未实际被操作，只要处于可作业状态，就会进行警报，因此，该警报的频度高。因此，有可能导致操作员习惯了警报，相应地，由所述警报唤起注意的效果下降。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1：日本专利公开公报特开2014‑181509号
具体实施方式
[0017] 以下，参照附图说明本发明的较佳实施方式。
[0018] 图1及图2表示液压挖掘机，该液压挖掘机是搭载有本发明的实施方式所涉及的控制装置的工程机械。所述液压挖掘机包括可在地面G上行走的下部行走体10、被搭载于所述下部行走体10的上部回转体12、被搭载于上部回转体12的作业装置14及作业驱动装置。
[0019] 所述下部行走体10包括分别被配置于右侧及左侧的一对右履带11R及左履带11L。所述右履带11R及左履带11L各自进行动作，以使所述下部行走体10在所述地面G上行走。
[0020] 所述上部回转体12包含回转框架16、和被搭载在该回转框架16上的多个要素。所述多个要素包含容纳发动机的发动机室17、驾驶室即驾驶舱18及构成所述上部回转体12的后端部的配重19。
[0021] 所述作业装置14包含动臂21、斗杆22及铲斗24。所述动臂21可起伏地被支撑于所述回转框架16的前端。所述斗杆22以可相对于所述动臂21沿着上下方向转动的方式被连结于所述动臂21的远端部。所述铲斗24是用于进行挖掘作业等的远端附属装置，其以可相对于所述斗杆22沿着上下方向转动的方式被安装于所述斗杆22的远端部。
[0022] 图3表示所述液压挖掘机所搭载的液压回路、多个对象物检测器、操作锁定传感器61、警报装置62、显示装置64及控制器70。所述控制器70例如由微电脑构成，控制所述液压回路所含的各要素的工作。另一方面，所述控制器70被电连接于所述多个对象物检测器、所述警报装置62及所述显示装置64，并且与这些部分一起构成安全装置。
[0023] 所述液压回路包含泵单元30、多个液压致动器、多个控制阀、操作装置、多个操作阀及多个先导压传感器。
[0024] 所述泵单元30包含多个液压泵，所述多个液压泵包含至少一个主泵和先导泵。所述多个液压泵被连接于作为驱动源的未图示的发动机，并由该发动机所输出的动力驱动而喷出工作油。
[0025] 所述多个液压致动器各自是接受来自所述泵单元30的工作油的供应而使所述液压挖掘机的可动部位动作的液压致动器，包含多个作业用液压工作缸、图3所示的回转马达32，右行走马达33及左行走马达34。
[0026] 所述多个作业用液压工作缸包含图1所示的动臂工作缸26、斗杆工作缸27及铲斗工作缸28。所述动臂工作缸26通过接受工作油的供应，以使所述动臂21相对于所述上部回转体12起伏的方式进行伸缩。所述斗杆工作缸27通过接受工作油的供应，以使所述斗杆22相对于所述动臂21转动的方式进行伸缩。所述铲斗工作缸28通过接受工作油的供应，以使所述铲斗24相对于所述斗杆22转动的方式进行伸缩。
[0027] 所述回转马达32包含一对右回转端口及左回转端口，且因该右回转端口及左回转端口中的一者被供应工作油而进行动作，以使所述上部回转体12向与该端口对应的方向(右回转方向或左回转方向)回转。
[0028] 所述右行走马达33包含一对右前进端口及右后退端口，且因该右前进端口及右后退端口中的一者被供应工作油而进行动作，以使所述右履带11R向与该端口对应的方向(前进方向或后退方向)动作。同样地，所述左行走马达34包含一对左前进端口及左后退端口，且因该左前进端口及左后退端口中的一者被供应工作油而进行动作，以使所述左履带11L向与该端口对应的方向(前进方向或后退方向)动作。
[0029] 所述多个控制阀是以可控制所述多个液压致动器各自的动作的方式进行开闭动作的阀。所述多个控制阀包含图3所示的回转控制阀36、右行走控制阀37及左行走控制阀38。
[0030] 所述回转控制阀36介于所述泵单元30与所述回转马达32之间，进行开闭动作，以使从所述泵单元30被供应至所述回转马达32的工作油的方向及流量(回转流量)变化。所述回转控制阀36由包含右回转先导端口及左回转先导端口的先导操作式的方向切换阀构成，若所述右回转先导端口被输入先导压，则所述回转控制阀36以允许工作油以与所述先导压的大小对应的流量(右回转流量)被供应至所述回转马达32的所述右回转端口的方式开阀，相反地，若所述左回转先导端口被输入先导压，则所述回转控制阀36以允许工作油以与该先导压的大小对应的流量(左回转流量)被供应至所述回转马达32的所述左回转端口的方式开阀。
[0031] 所述右行走控制阀37介于所述泵单元30与所述右行走马达33之间，进行开闭动作，以使从所述泵单元30被供应至所述右行走马达33的工作油的方向及流量(右行走流量)变化。所述右行走控制阀37由包含右前进先导端口及右后退先导端口的先导操作式的方向切换阀构成，若所述右前进先导端口被输入先导压，则所述右行走控制阀37以允许工作油以与所述先导压的大小对应的流量(右前进流量)被供应至所述右行走马达33的所述右前进端口的方式开阀，相反地，若所述右后退先导端口被输入先导压，则所述右行走控制阀37以允许工作油以与所述先导压的大小对应的流量(右后退流量)被供应至所述右行走马达33的所述右后退端口的方式开阀。
[0032] 所述左行走控制阀38介于所述泵单元30与所述左行走马达34之间，进行开闭动作，以使从所述泵单元30被供应至所述左行走马达34的工作油的方向及流量(左行走流量)变化。所述左行走控制阀38由包含左前进先导端口及左后退先导端口的先导操作式的方向切换阀构成，若所述左前进先导端口被输入先导压，则所述左行走控制阀38以允许工作油以与所述先导压的大小对应的流量(左前进流量)被供应至所述左行走马达34的所述左前进端口的方式开阀，相反地，若所述左后退先导端口被输入先导压，则所述左行走控制阀38以允许工作油以与所述先导压的大小对应的流量(左后退流量)被供应至所述左行走马达34的所述左后退端口的方式开阀。
[0033] 所述多个控制阀还包含分别针对所述动臂工作缸26、所述斗杆工作缸27及所述铲斗工作缸28而被设置的未图示的动臂控制阀、斗杆控制阀及铲斗控制阀。
[0034] 所述操作装置是接受用于使所述液压挖掘机动作的操作，并将操作信号输入至所述控制器70的操作装置。所述操作装置包含与所述多个控制阀分别对应的多个操作器。所述多个操作器各自由被连接于所述先导泵的所谓的遥控阀构成，并以允许与该遥控阀所被施加的操作对应的先导压被施加至对应的控制阀的方式开阀。
[0035] 所述操作装置所被施加的操作包含之后详述的多个警报对象操作。在该实施方式中，所述多个警报对象操作是用于使所述上部回转体12相对于所述下部行走体10回转的回转操作、以及用于分别使所述右履带11R及左履带11L动作的右行走操作及左行走操作，该右行走操作及左行走操作相当于使所述下部行走体10进行行走动作的行走操作。
[0036] 图3表示所述多个操作器中的分别被施加所述警报对象操作的回转操作器42、右行走操作器43及左行走操作器44。
[0037] 所述回转操作器42包含回转杆及被连结于该回转杆的回转先导阀，所述回转先导阀开阀，以对所述回转控制阀36的所述右回转先导端口及左回转先导端口中的与所述回转杆所被施加的回转操作的方向对应的先导端口供应大小与该回转操作的大小对应的先导压。所述右行走操作器43包含右行走杆及被连结于该右行走杆的右行走先导阀，所述右行走先导阀开阀，以对所述右行走控制阀37的所述右前进先导端口及左前进先导端口中的与所述右行走杆所被施加的右行走操作的方向对应的先导端口供应大小与该右行走操作的大小对应的先导压。同样地，所述左行走操作器44包含左行走杆及被连结于该左行走杆的左行走先导阀，所述左行走先导阀开阀，以对所述左行走控制阀38的所述左前进先导端口及左前进先导端口中的与所述左行走杆所被施加的左行走操作的方向对应的先导端口供应大小与该左行走操作的大小对应的先导压。
[0038] 所述多个操作器除了包含所述回转操作器42以及所述右行走操作器43及左行走操作器44之外，还包含动臂操作器、斗杆操作器及铲斗操作器。所述动臂操作器受到用于使所述动臂21动作的动臂操作而允许向所述动臂控制阀供应先导压。所述斗杆操作器受到用于使所述斗杆22动作的斗杆操作而允许向所述斗杆控制阀供应先导压。所述铲斗操作器受到用于使所述铲斗24动作的铲斗操作而允许向所述铲斗控制阀供应先导压。所述动臂操作、所述斗杆操作及所述铲斗操作虽然都是用于使所述作业装置14动作的作业操作，但是在该实施方式中，被从所述警报对象操作中排除。
[0039] 所述多个操作阀分别介于所述多个操作器中的与所述警报对象操作对应的操作器即所述回转操作器42、所述右行走操作器43及所述左行走操作器44、与对应于这些操作器的所述回转控制阀36、所述右行走控制阀37及所述左行走控制阀38各自的先导端口之间，使得可由所述控制器70限制所述回转先导压以及所述右行走先导压及左行走先导压。具体而言，所述多个操作阀各自由电磁式减压阀构成，该减压阀以与被输入至该减压阀的限制指令即指示电流的值对应的程度，限制被输入至所述先导端口的先导压，即，限制与该先导压对应的动作的速度。该实施方式所涉及的所述减压阀各自是电磁反比例减压阀，所述限制指令越大，则所述减压阀以越大的程度限制所述先导压。但是，该减压阀也可以是电磁比例减压阀。
[0040] 具体而言，所述多个操作阀包含图3所示的右回转操作阀46R及左回转操作阀46L、右前进行走操作阀47F及右后退行走操作阀47B、以及左前进行走操作阀48F及左后退行走操作阀48B。
[0041] 所述右回转操作阀46R介于所述回转操作器42与所述回转控制阀36的所述右回转先导端口之间，并以如下方式进行动作，即，以与从所述控制器70被输入至所述右回转操作阀46R的右回转限制指令对应的程度，限制从所述回转操作器42被输入至所述右回转先导端口的右回转先导压。同样地，所述左回转操作阀46L介于所述回转操作器42与所述回转控制阀36的所述左回转先导端口之间，并以如下方式进行动作，即，以与从所述控制器70被输入至所述左回转操作阀46L的左回转限制指令对应的程度，限制从所述回转操作器42被输入至所述左回转先导端口的左回转先导压。
[0042] 所述右前进行走操作阀47F介于所述右行走操作器43与所述右行走控制阀37的所述右前进先导端口之间，并以如下方式进行动作，即，以与从所述控制器70被输入至所述右前进行走操作阀47F的右前进行走限制指令对应的程度，限制从所述右行走操作器43被输入至所述右前进先导端口的右前进先导压。同样地，所述右后退行走操作阀47R介于所述右行走操作器43与所述右行走控制阀37的所述右后退先导端口之间，并以如下方式进行动作，即，以与从所述控制器70被输入至所述右后退行走操作阀47R的右后退行走限制指令对应的程度，限制从所述右行走操作器43被输入至所述右后退先导端口的右后退先导压。
[0043] 所述左前进行走操作阀48F介于所述左行走操作器44与所述左行走控制阀38的所述左前进先导端口之间，并以如下方式进行动作，即，以与从所述控制器70被输入至所述左前进行走操作阀48F的左前进行走限制指令对应的程度，限制从所述左行走操作器44被输入至所述左前进先导端口的左前进先导压。同样地，所述左后退行走操作阀48R介于所述左行走操作器44与所述左行走控制阀38的所述左后退先导端口之间，并以如下方式进行动作，即，以与从所述控制器70被输入至所述左后退行走操作阀48R的左后退行走限制指令对应的程度，限制从所述左行走操作器44被输入至所述左后退先导端口的左后退先导压。
[0044] 所述多个先导压传感器各自是检测所述操作装置所被施加的操作中的所述警报对象操作的大小即对象操作量的操作量检测器。具体而言，所述多个先导压传感器各自由压力传感器构成，检测被分别输入至所述回转控制阀36、所述右行走控制阀37及所述左行走控制阀38的先导压，并将与该先导压的大小对应的检测信号即与所述对象操作量对应的检测信号输入至所述控制器70。具体而言，所述多个先导压传感器包含检测所述右回转先导压的右回转先导压传感器52R、检测所述左回转先导压传感器的左回转先导压传感器52L、检测所述右前进先导压的右前进先导压传感器53F、检测所述右后退先导压的右后退先导压传感器53B、检测所述左前进先导压的左前进先导压传感器54F及检测所述左后退先导压的左后退先导压传感器54B。
[0045] 在所述液压回路中，所述回转马达32、所述回转控制阀36以及所述右回转操作阀46R及左回转操作阀46L与所述泵单元30一起构成用于使所述上部回转体12回转的回转驱动回路。同样地，所述右行走马达33、所述右行走控制阀37以及所述右前进行走操作阀47F及右后退行走操作阀47B与所述泵单元30一起构成用于使所述右履带11R动作的右行走驱动回路，所述左行走马达34、所述左行走控制阀38以及所述左前进行走操作阀48F及左后退行走操作阀48B与所述泵单元30一起构成用于使所述左履带11L动作的左行走驱动回路。
[0046] 所述多个对象物检测器被分别配置于所述液压挖掘机的特定部位，检测存在于所述液压挖掘机周围的检测对象物，并且生成可取得与所述检测对象物相关的位置信息的检测信号，将该检测信号输入至所述控制器70。所述位置信息包含对象物距离，所述对象物距离是从所述特定部位到所述检测对象物的距离。在该实施方式中，所述多个对象物检测器各自由单镜头相机、立体相机之类的摄像装置构成，生成包含所述检测对象物的拍摄图像。
[0047] 具体而言，该实施方式所涉及的所述多个对象物检测器被配置于所述上部回转体12，包含图2所示的右对象物检测器60R、左对象物检测器60L及后对象物检测器60B。所述右对象物检测器60R被配置于所述上部回转体12的右侧部，使得至少可检测位于该上部回转体12的右侧方的检测对象物，所述左对象物检测器60L被配置于所述上部回转体12的左侧部，使得至少可检测位于该上部回转体12的左侧方的检测对象物。同样地，所述后对象物检测器60B被配置于所述上部回转体12的后端部，使得至少可检测位于该上部回转体12的后方的检测对象物。
[0048] 所述操作锁定传感器61检测操作锁定杆处于操作锁定位置及操作锁定解除位置中的哪一个位置。所述操作锁定杆被设置在所述驾驶舱18内，且可在所述操作锁定位置(例如使出入口打开的位置)与所述操作锁定解除位置(例如使所述出入口关闭的位置)之间被切换。当所述操作锁定杆处于所述操作锁定位置时，所述控制器70使被设置在所述先导泵与所述操作装置(所述多个操作器)之间的未图示的操作锁定阀闭阀，阻止从该操作装置输出先导压，由此，形成使所述操作装置所被施加的操作无效的操作锁定状态。另一方面，当所述操作锁定杆处于所述操作锁定解除位置时，所述控制器70使所述操作锁定阀开阀，允许从该操作装置输出先导压，由此，形成使所述操作有效的操作锁定解除状态。
[0049] 在警报指令从所述控制器70被输入至所述警报装置62时，所述警报装置62发出与该警报指令对应的警报。所述警报装置62可以是利用声音发出警报的警报器，例如是蜂鸣器，也可以是利用光发出警报的警报器，例如是警报灯。该实施方式所涉及的所述警报装置62包含内部警报器62A及外部警报器62B。所述内部警报器62A被设置于所述驾驶舱18的内部，可向该内部，即，可向搭乘于所述驾驶舱18的操作员发出警报。所述外部警报器62B被设置于所述驾驶舱18的外部，可向该外部，即，可向所述驾驶舱18的外部的作业员等发出警报。
[0050] 所述显示装置64具有显示画面，并且被配置于所述驾驶舱18内的该显示画面可被操作员看到的位置。所述显示装置64显示与从所述控制器70输入的显示指令信号对应的图像。
[0051] 所述控制器70基于分别从所述对象物检测器60R、60L、60B输入的图像信号，取得位置信息，并基于该位置信息，执行安全控制，该位置信息是与所述液压挖掘机的周边是否存在检测对象物相关、以及与检测对象物的位置相关的信息。
[0052] 在该实施方式中，所述安全控制包含动作限制控制、警报控制及显示控制。
[0053] 所述动作限制控制是基于所述位置信息来限制所述液压挖掘机的动作中的限制对象动作的控制。在该实施方式中，所述限制对象动作的候选与所述警报对象操作分别对应，包含所述上部回转体12相对于所述下部行走体10的回转动作、和由所述右履带11R及所述左履带11L进行的行走动作。该候选虽然也可包含所述作业装置14的动作，例如也可包含所述动臂21的起伏动作及所述斗杆22的转动动作，但是在该实施方式中，该起伏动作及该转动动作被从所述候选中排除。
[0054] 所述警报控制是基于所述检测对象物的检测和所述警报指令操作，使所述警报装置62发出警报的控制。所述显示控制是基于所述检测对象物的检测，使所述显示装置64显示告知存在所述检测对象物的警告图像的控制。
[0055] 所述控制器70具备如图4所示的多个功能以执行所述安全控制，所述多个功能包含位置信息生成部72、安全控制判定部74、回转限制指令部76、行走限制指令部78、警报指令部82及显示指令部84。例如，所述控制器70所含的CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)执行该控制器70所含的存储器中预先存储的程序，由此，实现这些功能。
[0056] 所述位置信息生成部72周期性地(具体而言，每经过被预先设定的采样周期)获取分别从所述对象物检测器60R、60L、60B输入的图像信号，并对该图像信号进行处理。由此，所述位置信息生成部72判别该对象物检测器60R、60L、60B的摄像范围内的检测对象物，以及确定存在检测对象物的情况下的该检测对象物相对于所述上部回转体12的位置，并生成与该位置相关的信息即位置信息。即，所述位置信息生成部72与所述对象物检测器60R、60L、60B一起构成检测所述检测对象物以及确定所述检测对象物的位置的检测部。较为理想的是，所述检测对象物至少包含人(作业员)，也可包含除了人以外的物体。
[0057] 所述安全控制判定部74基于由所述位置信息生成部72生成的所述位置信息，确定是否需要执行所述安全控制，以及确定该安全控制的内容。具体而言，该实施方式所涉及的所述安全控制判定部74存储被设定在处于图2所示的基准姿势的所述液压挖掘机的周围的警报区域，该警报区域被划分为图2所示的多个区域即右内侧区域AR1、右外侧区域AR2、后内侧区域AB1，后外侧区域AB2、左内侧区域AL1及右内侧区域AL2。所述基准姿势是所述下部行走体10的前后方向(行走方向)与所述上部回转体12的前后方向一致的姿势。所述作业装置14从所述上部回转体12向前方伸出地被支撑于该上部回转体12。
[0058] 所述多个区域中的所述右内侧区域AR1及右外侧区域AR2是与所述右对象物检测器60R的检测范围对应地被设定的区域，所述右内侧区域AR1被设定在所述上部回转体12的右侧面的附近，所述右外侧区域AR2紧接着所述右内侧区域AR1被设定在其外侧。同样地，所述后内侧区域AB1及后外侧区域AB2是与所述后对象物检测器60B的检测范围对应地被设定的区域，所述后内侧区域AB1被设定在所述上部回转体12的后端面的附近，所述后外侧区域AB2紧接着所述后内侧区域AB1被设定在其外侧。另外，所述左内侧区域AL1及左外侧区域AL2是与所述左对象物检测器60L的检测范围对应地被设定的区域，所述左内侧区域AL1被设定在所述上部回转体12的后端面的附近，所述左外侧区域AL2紧接着所述左内侧区域AL1被设定在其外侧。
[0059] 所述安全控制判定部74在所述多个区域中判别存在所述检测对象物的区域，并基于该判别出的区域、和所述操作装置所被施加的所述警报对象操作(在该实施方式中为所述回转操作、所述右行走操作及所述左行走操作)，确定应被执行的安全控制。具体而言，所述安全控制判定部74针对所述区域及所述警报对象操作与对应于这些的动作限制控制的内容的关系，存储如以下的表1所示的关系，并基于该关系，确定应被执行的动作限制控制以及警报控制。
[0060] [表1]
[0061]
[0062] 例如当在区域AB1内检测出检测对象物的情况下，所述安全控制判定部74确定如下控制作为应被执行的动作限制控制，即，使所述后退行走动作强制停止，限制所述右回转动作及所述左回转动作的速度，不限制所述前进行走动作及作业动作(作业装置14的动作)。
[0063] 另一方面，所述安全控制判定部74确定如下控制作为所述警报控制，即，当检测对象物存在于所述多个区域中的停止区域或速度限制区域内时，仅在所述回转操作及所述行走操作中的至少一个操作的大小即对象操作量超过被预先设定的允许操作量的情况下，从所述警报装置62发出操作警报。换句话说，所述安全控制判定部74确定如下控制，即，在所述回转操作及所述行走操作的操作量均为所述允许操作量以下的情况下，即使所述警报区域内存在检测对象物，也会停止发出所述警报。该警报控制的详情将在下文中叙述。
[0064] 所述回转限制指令部76生成回转限制指令信号。所述回转限制指令信号是用于限制所述上部回转体12的回转动作的信号。具体而言，所述回转限制指令信号是在限制右回转动作或左回转动作的速度或者使右回转动作或左回转动作强制停止的控制已被确定的情况下，用于以针对该速度(回转速度)的限制而被决定的所述限制程度来限制所述速度或强制停止的信号。所述回转限制指令部76将所述回转限制指令信号输入至所述右回转操作阀46R及所述左回转操作阀46L中的与应限制的动作对应的操作阀(在右回转动作受到限制的情况下为右回转操作阀46R)。
[0065] 所述行走限制指令部78生成行走限制指令信号。所述行走限制指令信号是用于限制所述下部行走体10的行走动作的信号。具体而言，所述行走限制指令信号是在限制前进行走动作或后退行走动作的速度或者使前进行走动作或后退行走动作强制停止的控制已被确定的情况下，用于以针对该速度(行走速度)的限制而被决定的所述限制程度来限制所述速度或强制停止的信号。所述行走限制指令部78将所述行走限制指令信号输入至所述右前进行走操作阀47F、所述右后退行走操作阀47B、所述左前进行走操作阀48F及所述左后退行走操作阀48B中的与应限制的所述特定动作对应的操作阀(在后退行走动作受到限制的情况下为右后退行走操作阀47B及左前进行走操作阀48B)。
[0066] 所述警报指令部82生成与由所述安全控制判定部74确定的警报控制对应的警报指令信号，并将该警报指令信号输入至所述警报装置62，由此，使该警报装置62发出警报。该警报的发出时期及内容将在下文中叙述。
[0067] 所述显示指令部84与由所述安全控制判定部74确定的显示控制对应地生成显示指令信号，并将该显示指令信号输入至所述显示装置64，由此，使所述显示装置64显示所述警告图像。所述警告图像是用于告知操作员存在检测对象物的图像，在该实施方式中，是显示检测对象物的位置的对象物显示图像。所述对象物显示图像例如较佳为鸟瞰图像，该鸟瞰图像包含将包含检测对象物的区域包围的框，以对该区域进行强调。
[0068] 接着，参照图5～图7的流程图，更具体地说明由所述控制器70进行的所述安全控制的内容。图5表示所述安全控制的主程序(mainroutine)，图6表示所述安全控制的子程序(subroutine)即该安全控制所含的动作限制控制的流程，图7表示所述安全控制的子程序即该安全控制所含的警报控制的流程。每当经过被预先设定的采样周期(例如50ms)时，反复执行图5所示的所述主程序。
[0069] (1)主程序(图5)
[0070] 每当经过所述采样周期时，所述控制器70的所述位置信息生成部72获取从所述对象物检测器60R、60L、60B输入的图像信号并进行图像处理，由此，取得位置信息(步骤S10)。具体而言，所述位置信息生成部72判定所述图像中是否存在检测对象物，并在判定为存在该检测对象物的情况下，生成与该检测对象物相对于所述上部回转体12的位置相关的信息。
[0071] 另一方面，所述控制器70的所述安全控制判定部74判定所述液压挖掘机是否处于所述操作锁定解除状态(即，各个操作有效)(步骤S20)，仅在处于该操作锁定状态的情况下(步骤S30为“是”)，执行图6所示的动作限制控制(步骤S30)、图7所示的警报控制(步骤S40)及显示控制(步骤S50、S60)。所述操作锁定状态是即使所述操作装置被施加所述警报对象操作，该警报对象操作也被无效而不进行所述限制对象动作的状态，因此，在此种状态下，即使安全控制不被执行，仍会维持高安全性。在此种状态下，控制所述警报控制(步骤S40)的执行，这可减低发出警报的频度。但是，所述步骤S30任意。即，液压挖掘机处于操作锁定解除状态这一条件也可被从安全控制的执行条件中排除。
[0072] 在所述操作锁定解除状态下(步骤S20为“是”)，无论所述动作限制控制(步骤S30)及所述警报控制(步骤S40)的内容如何，当在警报区域内检测出检测对象物的情况下(在该实施方式中为在图2所示的多个区域AR1、AR2、AB1、AB2、AL1、AL2中的任一个区域中存在检测对象物的情况下；步骤S50为“是”)，所述控制器70将显示指令信号输入至所述显示装置64，使该显示装置的画面切换为显示所述对象物显示图像的画面(步骤S60)。这使得无论所述动作限制控制(步骤S30)及所述警报控制(步骤S40)的内容如何，具体而言，无论是否实际进行了动作限制或警报，都可使操作员认识到存在检测对象物。
[0073] 所述警告图像的显示并非必须的。或者也可以是：所述显示装置64，无论是否存在检测对象物，都始终显示所述液压挖掘机的鸟瞰图像(在存在有检测对象物的情况下，该鸟瞰图像是包含该检测对象物的图像)的显示装置。
[0074] (2)动作限制控制(图6)
[0075] 所述控制器70判定是否在所述警报区域内检测出了检测对象物，在该实施方式中，判定在图2所示的所述多个区域中的任一个区域中是否存在检测对象物(步骤S31)。所述控制器70在判定为在该警报区域内存在检测对象物的情况下(步骤S31为“是”)，将控制标志从初始值0变更为1(步骤S32)，并将限制指令输入至所述多个操作阀中的与存在所述检测对象物的区域对应的对象操作阀(步骤S33)。例如，在检测对象物处于图2及表1所示的区域AB1的情况下，该区域AB1对于后退操作，相当于停止区域，对于右回转操作及左回转操作，相当于速度限制区域，因此，控制器70将停止指令(使后退行走动作停止的指令)输入至右后退及左后退行走操作阀47，并且将速度限制指令(限制右回转动作及左回转动作的速度的指令)输入至右回转操作阀46R及左回转操作阀46L。由此，在所述后退操作正在被进行的情况下，所述后退动作会被强制地停止，在所述右回转操作或所述左回转操作正在被进行的情况下，实际的右回转动作或左回转动作的速度会被限制为比与所述右回转操作或所述左回转操作的操作量对应的速度低的速度。
[0076] 在所述动作限制控制已被执行的情况下，对警报时间计数值CA加1(步骤S34)。所述警报时间计数值CA是为了测量警报时间而被设定的值，每当经过所述采样周期，所述警报时间计数值CA自增。所述警报时间是从所述动作限制控制开始起经过的时间即后述的警报被发出的时间。
[0077] 另一方面，在判定为所述警报区域内不存在所述检测对象物的情况下(步骤S31为“否”)，控制器70判定所述控制标志是否为1，即，判定当前是否正在执行动作限制(步骤S35)。在控制标志并非为1的情况下，即在控制标志为0的情况下(步骤S35为“否”)，亦即，在到现在为止未进行动作限制控制的情况下，控制器70未进行该动作限制控制(即，未对任何操作阀输入限制指令)，然而在控制标志为1的情况下(步骤S35为“是”)，即在动作限制控制已开始的情况下，控制器70对用于测量控制持续时间的控制持续时间计数值CC加1(步骤S36)，并维持当前的指令，直到该控制持续时间计数值CC达到被预先设定的目标计数值CCo为止(步骤S37为“是”，以及步骤S38A)。所述控制持续时间是从在所述警报区域内检测不到检测对象物的时间点(步骤S31为“否”)开始经过的时间。即，即便在所述警报区域内检测不到检测对象物(步骤S31为“否”)，所述控制器70仍会继续进行至此为止的动作限制控制，直到经过了与所述目标计数值CCo相当的目标持续时间为止。接着，在所述控制持续时间计数值CC达到所述目标计数值CCo的时间点即经过了所述目标持续时间的时间点(步骤S37为“否”)，解除当前指令而结束所述动作限制控制(步骤S38B)，将所述控制标志重置为0(步骤S39)。
[0078] (3)警报控制(图7)
[0079] 在该实施方式中，所述控制器70判定所述警报时间计数值CA是否达到了被预先设定的目标计数值CAo(步骤S41)，仅在该警报时间计数值CA不满足该目标计数值CAo的期间(步骤S44为“是”)，即，仅在从所述动作限制控制开始到经过与所述目标计数值CAo相当的目标警报时间为止的期间，执行以下的警报控制。
[0080] 所述控制器70判定是否满足了用于从所述警报装置62发出操作警报的前提条件。所述前提条件是指作为警报对象操作的回转操作及行走操作中的至少一者的操作量(对象操作量)超过了被预先设定的允许操作量。该实施方式所涉及的所述控制器70判定从所述回转操作器42向所述回转控制阀36输出的回转先导压Pis是否超过了与所述允许操作量相当的允许回转先导压Piso(步骤S42)，并判定从所述右行走操作器43及左行走操作器44向所述右行走控制阀37及左行走控制阀38输出的行走先导压Pit是否超过了与所述允许操作量相当的允许行走先导压Pito(步骤S43)。
[0081] 在所述回转先导压Pis为所述允许回转先导压Piso以下，且所述行走先导压Pit为所述允许行走先导压Pito以下的情况下(步骤S42、S43各自为“否”)，无论是否存在所述检测对象物，控制器70都不会使警报(操作警报)被发出。这可抑制发出该警报的频度，使得该警报维持高注意唤起效果。
[0082] 另一方面，在所述回转先导压Pis超过所述允许回转先导压Piso(步骤S42为“是”)，或者所述行走先导压Pit超过所述允许行走先导压Pito的情况下(步骤S43为“是”)，所述控制器70判定是否存在检测对象物，以及判定存在检测对象物的区域，并基于该判定结果，决定应被发出的警报(步骤S44～S47)。
[0083] 在判定为所述检测对象物存在于所述停止区域的情况下(步骤S44为“是”)，所述控制器70将用于使所述警报装置62发出第1操作警报的指令即第1操作警报指令输入至该警报装置62(步骤S46)。另外，在所述检测对象物虽然不存在于所述停止区域(步骤S44为“否”)但存在于速度限制区域的情况下(步骤S45为“是”)，所述控制器70将用于使所述警报装置62发出第2操作警报的指令即第2操作警报指令输入至该警报装置62(步骤S47)。所述停止区域及所述速度限制区域是与所述警报对象操作中的被判定为操作量(对象操作量)超过所述允许操作量的警报对象操作对应地被分别设定停止控制及速度限制控制的区域，例如在被判定为超过所述允许操作量的警报对象操作是后退操作的情况下，所述区域AB1及所述区域AB2分别相当于所述停止区域及所述速度限制区域。
[0084] 较为理想的是，所述第2操作警报是与所述第1操作警报相比受到限制的警报，具体而言，是在场所、音量及时间中的至少一方面，与所述第1操作警报相比受到限制的警报。这使得可对操作员或作业员提供与危险度对应的警报。
[0085] 所述允许先导压Piso、Pito(与允许操作量对应的先导压)各自虽然可任意地被设定，但优选为比开始回转动作及行走动作分别所需的先导压的最低值小的值。例如，当与回转杆及行走杆所实际被施加的操作量SL对应的回转先导压Pis及行走先导压Pit具有如图8所示的特性，且仅在所述先导压Pis、Pit分别超过与图8所示的操作量SLa对应的先导压Pisa、Pita时回转动作及行走动作实际开始，在此情况下，所述允许先导压Piso、Pito优选分别被设定为小于所述先导压Pisa、Pita的值。这使得可在所述操作装置被施加所述回转操作或所述行走操作且回转动作或行走动作实际开始之前的时间点，指示所述警报装置62发出所述操作警报，由此，可抑制所述操作警报的频度，并且以安全性更高的时机发出所述操作警报。
[0086] 在所述警报时间计数值CA达到所述目标计数值CAo的时间点，即从所述动作限制控制开始起经过了所述目标警报时间的时间点(步骤S41为“否”)，该警报时间计数值CA被重置为0(步骤S48)，停止发出所述第1操作警报或第2操作警报。这样，即使停止发出操作警报，所述动作限制控制仍会继续，由此，确保高安全性。换句话说，从所述动作限制控制开始到经过所述警报时间为止，除了该动作限制控制之外，还发出所述操作警报，由此，确保高安全性，另一方面，在经过了所述警报时间之后，使所述操作警报停止，由此，能够抑制发出该操作警报的时间，保持该操作警报的高注意唤起效果。
[0087] 但是，结束发出所述操作警报的时期并无特别限定。该操作警报也可继续到在所述警报区域中检测不到检测对象物的存在为止。
[0088] 也可以是：所述控制器70在所述回转先导压Pis及行走先导压Pit分别为所述允许先导压Piso、Pito以下但判定为所述警报区域内存在检测对象物的情况下，使所述警报装置62发出检测警报，所述检测警报与操作警报(在该实施方式中为所述第1操作警报及第2操作警报)相比受到限制。该限制也优选为场所、音量及时间中的至少一方面的限制。例如，也可以是：在如上所述那样警报装置62同时具有内部警报器62A及外部警报器62B的情况下，所述控制器70从所述内部警报器62A和外部警报器62B双方向所述驾驶舱18的内部及外部双方发出警报来作为所述操作警报，并从所述内部警报器62A仅向所述驾驶舱18的内部发出警报来作为所述检测警报。这使得可在所述回转操作或行走操作的操作量为所述允许操作量以下的阶段，仅让所述驾驶舱18内的搭乘者知道存在所述检测对象物，并且在所述操作量超过所述允许操作量的时间点，在适当的时机唤起所述驾驶舱18外部的作业员注意。
[0089] 另外，也可以是：无论检测对象物存在于所述停止区域及所述速度限制区域中的哪个区域，始终发出相同的操作警报。例如，在所述对象操作量超过所述允许操作量，且在警报区域内检测出检测对象物的情况下，当所述检测对象物存在于所述多个区域AR1、AR2、AB1、AB2、AL1、AL2中的任一个区域时，也可发出相同的操作警报。
[0090] 此外，本发明例如包含如下所述的方式。
[0091] (1)关于警报对象操作
[0092] 本发明所涉及的警报对象操作只需是从用于使工程机械动作的操作中被选出的操作即可，并不一定限定为所述回转操作及所述行走操作。例如，也可根据工程机械的种类或大小，将其他的操作(例如用于使作业装置动作的作业操作)设定为所述警报对象操作来代替所述回转操作及所述行走操作中的至少一个操作，或者，除了该操作之外，还将其他的操作设定为所述警报对象操作。
[0093] 但是，在如图2所示的液压挖掘机那样包含下部行走体及上部回转体且操作员可搭乘于该上部回转体的工程机械的情况下，优选所述警报区域至少包含所述上部回转体后方的区域，所述警报对象操作包含所述回转操作及所述行走操作。这可使得搭乘于所述上部回转体的操作员难以看到的该上部回转体的后部与检测对象物的接触或接近有效地被抑制。
[0094] 另一方面，在作业装置如所述作业装置14那样，从上部回转体向前方伸出地被支撑于该上部回转体而容易被操作员看到的情况下，通过从所述警报对象操作中排除用于使该作业装置14动作的所述作业操作，可在保持高安全性的同时，适当地抑制发出所述操作警报的频度。
[0095] 所述警报对象操作也可被限定为所述操作装置所被施加的操作中的接近操作。所述接近操作是使对象部位靠近所述检测对象物的方向的操作，该对象部位是因该接近操作而被移动的部位。例如，也可以是：当仅在图2所示的多个区域中的所述上部回转体12后方的所述区域AB1或AB2中检测出检测对象物的情况下，使所述下部行走体10前进的前进行走操作被从所述警报对象操作中排除。这样，危险度小的操作被从所述警报对象操作中排除，可在保持高安全性的同时，适当地抑制发出所述操作警报的频度。
[0096] (2)关于动作限制控制
[0097] 虽然基于被预先设定的多个区域中存在检测对象物的区域，决定所述实施方式所涉及的所述动作限制控制，但是取而代之，也可基于从对工程机械设定的基准位置到检测对象物为止的距离，决定动作限制控制。例如，也可以是：在所述距离为第1距离以下的情况下，进行强制停止控制，在所述距离大于第1距离且为第2距离以下时，进行速度限制控制，所述第2距离大于所述第1距离。较为理想的是，在这样的情况下，也仅针对使所述工程机械靠近所述检测对象物的方向的操作(即，使所述距离变小的方向的操作)，执行所述限制对象控制及所述警报控制中的至少一个控制。
[0098] 虽然图2所示的警报区域(多个停止或速度限制区域)是以所述液压挖掘机处于所述基准姿势为前提而被设定的区域，但是该区域也可根据上部回转体12相对于下部行走体10的回转角度而被变更。例如，也可以是：在所述上部回转体12的前后方向与所述下部行走体10的行走方向正交的姿势下，在该上部回转体12的后方(所述行走方向的右侧或左侧)设定警报区域或行走动作限制区域。或者，也可以是：除了所述基准姿势以外的姿势下的行走被禁止。
[0099] 在本发明中，所述动作限制控制并非必需。例如，也可仅进行所述警报控制作为所述安全控制。在此情况下，所述警报区域也不一定必须被分割为多个区域。或者，该警报区域也可被划分为用于发出第1操作警报的第1警报区域、和用于发出与所述第1操作警报相比受到限制的第2操作警报的第2警报区域。
[0100] (3)关于检测部
[0101] 构成本发明所涉及的检测部的检测器并不限定为摄像装置。例如，也可以是红外深度传感器或毫米波雷达之类的单纯的距离传感器。另外，在应用摄像装置的情况下，该摄像装置可以是单镜头相机，也可以是可生成三维信息的摄像装置例如立体相机。
[0102] (4)关于操作装置
[0103] 本发明所涉及的操作装置并不限定为如所述回转操作器42及所述行走操作器43、44那样的由遥控阀构成的装置，即，并不限定为输出与被施加的操作对应的先导压的装置。
该操作装置例如也可以是电气杆装置，该电气杆装置生成与被施加的操作的大小(操作量)对应的电信号(操作信号)，并将该电信号(操作信号)输入至控制部。在此情况下，也仅在所述操作量超过被预先设定的允许操作量的情况下，发出操作警报，由此，可抑制发出该操作警报的频度，维持该操作警报的高注意唤起效果。
[0104] 如上所述，根据本发明，提供可基于工程机械周围是否存在检测对象物，以适当的频度进行警报的安全装置。所提供的是用于工程机械的安全装置，该安全装置包括检测部、警报装置、操作检测器及控制部。所述工程机械包含操作装置，所述操作装置接受用于使所述工程机械动作的操作，该操作包含警报对象操作。所述检测部检测存在于所述工程机械周围的检测对象物。所述警报装置能够发出警报。所述操作检测器检测所述警报对象操作的大小即对象操作量。所述控制部仅在由所述检测部检测到的所述检测对象物存在于被设定在所述工程机械的周围的警报区域内且所述对象操作量超过被预先设定的允许操作量的情况下，使所述警报装置发出操作警报，在所述对象操作量为所述允许操作量以下的情况下，无论是否存在所述检测对象物，都停止发出所述操作警报。
[0105] 根据该装置，可以在适当的时机，有效地进行基于检测对象物的检测的警报。具体而言，在所述警报对象操作的大小即所述对象操作量为所述允许操作量以下的情况下，即使当检测出所述检测对象物存在于所述警报区域内时，也不发出所述操作警报，仅在该对象操作量超过该允许操作量的情况下，即，仅在实际由操作员进行了所述警报对象操作的情况下，发出所述操作警报。这使得可抑制该操作警报的频度，并且在适当的时机有效地发出所述操作警报。
[0106] 所述允许操作量虽然可被任意地设定，但优选为小于对象部位实际开始移动的操作量，所述对象部位是所述工程机械中的因所述警报对象操作而被移动的部位。这使得可在所述操作装置被施加所述警报对象操作且所述对象部位开始移动之前的时间点，指示所述警报装置发出所述操作警报，由此，可抑制所述操作警报的频度，并且以安全性更高的时机，发出所述操作警报。
[0107] 较为理想的是，所述安全装置还包括：显示装置，显示能够被操作员看到的图像，其中，所述控制部，在所述检测对象物存在于所述警报区域的情况下，无论所述对象操作量如何，都使所述显示装置显示表示存在所述检测对象物的警告图像。所述警告图像的显示可抑制所述操作警报的频度，并且在未进行该操作警报的情况下，也可让操作员认识到存在所述检测对象物，由此，可确保更高的安全性。
[0108] 较为理想的是，在所述工程机械包含能够进行行走动作的下部行走体、和能够相对于该下部行走体进行回转动作的上部回转体，且操作员能够搭乘于该上部回转体的情况下，所述警报区域至少包含所述上部回转体后方的区域，所述警报对象操作包含用于使所述下部行走体进行所述行走动作的行走操作、和用于使所述上部回转体进行所述回转动作的回转操作。这可使得搭乘于所述上部回转体的操作员难以看到的该上部回转体的后部与检测对象物的接触或接近有效地被抑制。
[0109] 在该方式中，在所述工程机械还包含从所述上部回转体向前方伸出地被支撑于该上部回转体的作业装置，且所述操作装置所被施加的所述操作包含用于使所述作业装置动作的作业操作的情况下，该作业操作也可被从所述警报对象操作中排除。这样，用于从所述上部回转体向前方伸出而较容易地被操作员看到的所述作业装置的所述作业操作被从所述警报对象操作中排除，这样可在保持高安全性的同时，适当地抑制发出所述操作警报的频度。
[0110] 所述警报对象操作也可被限定为所述操作装置所被施加的操作中使对象部位靠近所述检测对象物的方向的操作，所述对象部位是因所述操作而被移动的部位。换句话说，所述操作装置所被施加的操作中的使所述对象部位远离所述检测对象物的方向的操作可被从所述警报对象操作中排除。这样，危险度小的操作被从所述警报对象操作中排除，这样可在保持高安全性的同时，适当地抑制发出所述操作警报的频度。
[0111] 也可以是：所述控制部，在所述检测对象物存在于所述警报区域且所述对象操作量为所述允许操作量以下的情况下，使所述警报装置发出检测警报，所述检测警报与所述操作警报相比受到限制。这使得在所述对象操作量为所述允许操作量以下的情况下，也可让操作员认识到存在所述检测对象物。而且，所述检测警报是比所述操作警报受到限制的警报，因此，可维持仅在所述对象操作量大时被发出的所述操作警报的高注意唤起效果。
[0112] 较为理想的是，所述检测警报是在例如场所、音量及时间中的至少一方面，与所述操作警报相比受到限制的警报。例如，也可以是：在所述警报装置能够分别向所述工程机械的驾驶室的内部及外部发出警报的情况下，所述控制部，在所述检测对象物存在于所述警报区域且所述对象操作量超过所述允许操作量的情况下，使所述警报装置向所述驾驶室的内部及外部双方发出警报来作为所述操作警报，在所述检测对象物存在于所述警报区域且所述对象操作量为所述允许操作量以下的情况下，仅向所述驾驶室的内部发出警报来作为所述检测警报。这使得可在所述对象操作量为所述允许操作量以下的阶段，仅让所述驾驶室的搭乘者知道存在所述检测对象物，并且在所述对象操作量超过所述允许操作量的时间点，在适当的时机唤起所述驾驶室外部的作业员的注意。
[0113] 较为理想的是，所述控制部，在所述操作装置被施加了所述警报对象操作中的动作限制对象操作的情况下，进行动作限制控制。所述动作限制控制是对限制对象动作进行限制的控制，所述限制对象动作是因所述动作限制对象操作而被移动的对象部位的动作，可使得所述对象部位与所述检测对象物的接触或接近更有效地被抑制。
[0114] 也可以是：所述控制部，在从所述动作限制控制开始起经过了被预先设定的警报时间的时间点，使所述操作警报停止。这样，即使操作警报被停止，所述动作限制控制仍会继续，由此，确保高安全性。换句话说，从所述动作限制控制开始到经过规定的警报时间为止，除了该动作限制控制之外，还发出所述操作警报，由此，明确地告知该动作限制控制正在被执行，另一方面，在经过了所述警报时间之后，使所述操作警报停止，由此，能够抑制发出该操作警报的时间，维持该操作警报的高注意唤起效果。
[0115] 也可以是：作为所述动作限制控制及所述警报控制的具体组合，在所述警报区域内设定停止区域及速度限制区域，所述控制部，在当所述检测对象物存在于所述停止区域内时所述操作装置被施加了所述动作限制对象操作的情况下，(作为所述动作限制控制)使所述限制对象动作强制停止，并且使所述警报装置发出第1操作警报作为所述操作警报，在当所述检测对象物存在于所述速度限制区域内时所述操作装置被施加了所述动作限制对象操作的情况下，(作为所述动作限制控制)限制所述限制对象动作的速度，并且使所述警报装置发出第2操作警报来作为所述操作警报，所述第2操作警报与所述第1操作警报相比受到限制。这使得可对操作员发出与危险度对应的操作警报。
[0116] 也可以是：在所述工程机械能够在使所述操作装置所被施加的操作无效的操作锁定状态、和使该操作有效的操作锁定解除状态之间切换的情况下，所述控制部，仅在所述工程机械处于所述操作锁定解除状态的情况下，使所述警报装置发出所述操作警报，在所述工程机械处于所述操作锁定状态时，无论所述对象操作量如何，都使所述操作警报停止。在所述操作锁定状态下，即使所述操作装置被施加所述警报对象操作，该警报对象操作也会被设为无效而不进行所述限制对象动作，因此，在此种状态下，通过控制所述操作警报的发出，可维持高安全性，并且进一步抑制发出所述操作警报的频度。
