JPH02284020A - 路面計測法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、道路の表面の凹凸プロフィルを計測する路
面計測法に関する。

（従来の技術） 道路の表面は、非舗装道路はもとより、舗装道路におい
ても完全に平滑ではなく、さまざまな凹凸がある。その
ため、道路を走行する自動車には、それぞれの路面凹凸
の形と走行速度に応じた複雑な力が作用する。これらの
力を０動車の上下、前後、左右方向の成分に分けると、
特に上下方向の力は振動乗り心地や積荷のいたみと密接
な関係を持つ。さらに、車体の変形や破壊を招く最大の
原因となる。したがって、路面の凹凸の程度を把握して
おくことは自動車の開発にとって、必要不可欠なことで
ある。

路面の凹凸プロフィルを計ｎ１する方法として、従来、
多輪測定車を使用する方法、サーボ振動計を使用する方
法が広く知られている。前記多輪測定車を使用する方法
は、多重リンクの平均で基準ラインを設定し、計ａ１輪
の動きで路面の凹凸を測る方法であるが、装置が複雑で
あり、計測速度が遅く、長距離の路面を計測するには不
向きである。

また、サーボ振動計を使用する方法は、計測車に計、４
ｐ１車輪を取り付け、計測車と路面間の相対距離を計測
車輪の動きで、計測車の上下変位を加速度の二重積分で
それぞれ求め、それらの引き算から路面の凹凸を求める
方法である。計測速度はある程度改善されたが、計ＣＪ
車輪が路面と接触して振動するために共振などに配慮が
必要になってくる。

また、前述のような問題を解消するために、前記測定車
輪を持ったサーボ振動計に代わって非接触レーザ変位計
を用い、これを計測車に搭載して測定しようとする道路
を走行しながら路面に対してレーザビームを照射し、路
面からの反射ビームによって路面の凹凸プロフィルを計
測するようにした方法も知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、前述のように、非接触レーザ変位計を計測車
に搭載し、計測車を走行しながら計測する方法であって
も１台の非接触レーザ変位計によって計測しているため
に、路面から入力によって車体がバウンシングすると計
測誤差が発生する。

したがって、同一の波計側道路を同口も走行して計測し
、制度を上げる必要がある。また、計測車の走行速度が
制限され、通常の走行速度で計測することができないた
めに、高速道路などの路面を計Ａｌ１１する場合には一
般車両と一緒に走行して計７１１１できる。

この発明は前記事情に着目してなされたもので、その目
的とするところは、通常の走行速度で計７則することが
でき、しかも車体がバウンシングしても正確に計測でき
る計測データの信頼性を向上できるとともに迅速に計測
できる路面計測法を提供することにある。

〔発明の構成］ （課題を解決するための手段および作用）この発明は、
前記目的を達成するために、計測車に、その車体の前後
方向に沿って一直線上に３台以上の非接触レーザ変位計
を互いに異なる間隔を存して配置するとともに非接触光
学速度計を設け、前記計測車を走行しながら前記非接触
レーザ変位計および非接触光学速度計からの出力を演算
処理し、前記３台の非接触レーザ変位計を１組として、
波計ｌＴｌ１１路面の凹凸プロフィルを計測することに
ある。

ここで、第１図を参照して計測原理について説明すると
、１は計δ１１車であり、この車体の前後方向に沿って
一直線上に非接触レーザ変位計としてのＡセンサ、Ｃセ
ンサ、Ｂセンサをこの順序に配置し、ＡセンサとＢセン
サとの間をＬＳＡセンサとＣセンサとの間をり、　　Ｃ
センサとＢセンサとの間をＬ２とする。

Ａ；　（Ａセンサ出力） Ｂ：（Ｂセンサ出力） Ｃ：（Ｃセンサ出力） ｆ　（Ｘ）　　：　　（路面関数） ｇ　（Ｘ）　　：　　（計測システム出力）そして、ｇ
　（Ｘ）をｆ　　（Ｘ）を用いて表すと、・・・　（１
） 一方、ｇ　（Ｘ）をセンサ出力を用いて表すと、（１）
式から、ｇ　（Ｘ）とｆ（Ｘ、）との関係をフーリエ変
換すると、 Ｇ　（ω）−Ｆ　（ω）　　×［１−Ｌ７　　／ＬＸＥ
ＸＰ　　（−ｊ　　ωＬ１　　）　　　Ｌ＋／ＬＸＥＸ
Ｐ　　（ｊ　　ωＬ２　）］−Ｆ（ω）　×Ｈ（ω） Ｆ　（ω）−Ｇ　（ω）／Ｈ（ω） Ｆ（ω）は計測した路面を周波数領域で表したものであ
る。Ｆ（ω）を逆フーリエ変換で時間領域ｆ　（Ｘ）で
表わすことで路面のプロフィルを再現できる。

（実施例） 以下、この発明の各実施例を図面に基づいて説明する。

第２図〜第４図は第１の実施例を示すもので、計測車１
には３台の非接触レーザ変位計２．３および４が設けら
れているとともに、非接触光学速度計６が設けられてい
る。前記非接触レーザ変位計２．３および４は計測車１
の前後方向に沿って一直線上に配置されている。そして
、非接触レーザ変位計２と３との間隔をＬ＋　　３と４
との間隔をＬ２とすると、Ｌ、≠Ｌ２に設定されている
。

前記３台の非接触レーザ変位計２．３および４からの出
力信号は計ｎｌ＋車１に搭載された変位計プロセッサ７
を介してＡ／Ｄ変換器８に入力される。

また、前記非接触光学変位計６からの出力信号は速度旧
プロセッサ９を介して前記Ａ／Ｄ変換器８に入力される
。Ａ／Ｄ変換器８からの出力信号はパーソナルコンピュ
ータ１０に入力され、計測データはフロッピーに保存吉
たはプリントされる。

したかって、計測車１が波計ａｌ１１道路を走行中に、
各非接触レーザ変位計２．３および４から被計測路面Ｗ
にレーザ光を照射し、その反射光を受光することによっ
て、ｉ４られた路面変位データは第４図に示すフローチ
ャートに示すルーチンを得て演算処理され、被計測路面
Ｗの凹凸プロフィルが計１１１１１できる。

すなわち、各非接触レーザ変位計２．３および４から出
力された路面変位データは、ステップ１でシステム出力
ｇ　（Ｘ）　ＥＥ出し、ステップ２において非接触光学
速度計５から出力された車速データに基づいて：ｌ’　
ｉ１１時間および；１゛測距離を算出する。

さらに、ステップ３てフーリエ変換［ｇ　（ω）］し、
周周波数域でシステム伝達関数Ｈ（ω）を考慮し、ステ
ップ４でＦ（ω）−Ｇ（ω）／Ｈ（ω）を求める。さら
に、パワースペクトル密度Ｓ　（ｎ）として入力すると
ともに、ステップ５で逆フーリエ変換［Ｆ　（ω）コす
ると、ステップ６で路面プロフィルｆ　（Ｘ）を求める
ことができる。

すなわち、Ｆ（ω）は計測した路面を周波数領域で表し
たものである。Ｆ（ω）を逆フーリエ変換で時間領域ｆ
　（Ｘ）で表わすことで路面のプロフィルを再現できる
。

この第１の実施例において、非接触レーザ変位計２と３
との間隔をり、　　３と４との間隔をＬ２１、　Ｌ　ｌ
−とき、Ｌ、−Ｌ、に設定すると、伝達関数は、第５図
（ａ）に示すようになり、ａ点のところでは伝達関数は
ゼロとなり、システムとしての出力はない。したがって
、連続的に計測できる範囲はｂ点〜Ｃ点の範囲である。

つまり、３台の非接触レーザ変位計２．３および４で、
Ｌ、　−Ｌ２の場合のシステムは、計測不能な路面波長
を周期的に持つことになる。

しかし、３台の非接触レーザ変位計２．３および４て、
Ｌ、≠Ｌ２とすると、伝達関数はゼロとなる部分がなく
なり、第５図（ｂ）に示すように、連続的に計測するこ
とができる範囲、ｂ点〜Ｃ点は拡大される。

第６図は第２の実施例であり、４台の非接触レザ変位計
２．３．４および５を配置するとともに、これらの間隔
り、　　Ｌ２、Ｌ、をり、＞Ｌ２＞Ｌ３とする二と１こ
よって、３台を１１′■として（２，３，４）（２，４
，５）（３，４，５）（２，３，５）の４つの組合わせ
ができる。

このように、非接触レーザ変位計を４台とすることによ
って、４通りのシステムで計測することと同じとなり、
１回の走行で同一路面を同じ条件で４回計４ｐ１シたこ
とに相当する。したがって、計測時間の大幅な短縮を図
ることができるとともに、計１１１１１粘度が向上し、
１３頼性を向上てきる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、計測車に、そ
の車体の前後方向に沿って一直線上に３台以上の非接触
レーザ変位計を互いに異なる間隔を存して配置するとと
もに非接触光学速度計を設け、前記計Ａ１１Ｊ車を走行
しながら前記非接触レーザ変位計および非接触光学速度
計からの出力を演算処理し、前記３台の非接触レーザ変
位計を１組として波計、Ｍｌ路面の凹凸プロフィルを計
測するようにしたから、通常の走行速度で計測すること
ができ、しかも車体のバウンシングに関係なく、正確に
計１１でき、計１則データの信頼性を向上できるととも
に迅速に計測できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明するための計測車の側面
図、第２図〜第５図はこの発明の第１の実施例を示すも
ので、第２図は計測車の側面図、第３図は計測システム
のブロック図、第４図はフローチャート、第５図（ａ）
（ｂ）は路面波長と振幅（システムの伝達関数）との関
係を示すグラフ、第６図はこの発明の第２の実施例を示
す計測車の側面図である。 １・・・計測車、２．３．４．５・・・非接触レーザ変
位計、６・・・非接触光学速度計。 ■願人代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 計測車に、その車体の前後方向に沿って一直線上に３台
   以上の非接触レーザ変位計を互いに異なる間隔を存して
   配置するとともに非接触光学速度計を設け、前記計測車
   を走行しながら前記非接触レーザ変位計および非接触光
   学速度計からの出力を演算処理し、前記３台の非接触レ
   ーザ変位計を１組として被計測路面の凹凸プロフィルを
   計測することを特徴とする路面計測法。