JPH0412806B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、路面凹凸計測装置に係り、とくに超
音波を使用した路面凹凸計測装置に関する。

〔従来の技術〕

第６図に従来例を示す。この従来例は、測定時
に路面Ｅ上に停止して設置される本体フレーム１
と、この本体フレーム１に沿つて図の左右に往復
移動可能に形成されたスライドフレーム２と、こ
のスライドフレーム２に装備されたローラ式計測
手段３と、このローラ式計測手段３の上下方向の
移動量（ｈの変化）を角度（θ）のデータ『ｆ
（θ）＝ｌ・cosθ』として検知しこれを出力するシ
ヤフトエンコーダ４とを備えている。そして、ロ
ーラ式計測手段３を図のＡ又はＢ方向に移動させ
ることによつて路面の凹凸を直接測定することを
意図したものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、かかる従来例においては、ロー
ラ式計測手段３のセンサ部であるローラ３Ａが路
面に対して接触し且つ回転移動する構造となつて
いることから、高速測定が不可能であり、また、
一方から他方への方向の切換えにあつては、ロー
ラ式計測手段３を操作するか又は本体フレーム全
体を反対方向へ配置替えをしなければならない
等、手間が掛り、同時に必要以上に細かい凹凸を
検出してしまうことから、信号処理における雑音
と測定データとの識別に手間どるという欠点があ
つた。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善
し、とくに、高速測定が可能で、しかも全体的な
凹凸を有効に検出することのできる路面凹凸計測
装置を提供することを、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明では、路面に対向して配設され
た超音波送受信部と、この超音波送受信部を路面
上の所定の高さに維持する本体フレームと、この
本体フレーム上に装備され且つ当該本体フレーム
に沿つて超音波送受信部を一方から他方へ移動せ
しめる搬送手段と、超音波送受信部で受信される
パルス状超音波から所定の路面凹凸情報を検出す
る信号処理回路部とを設けている。そして、本体
フレーム上に、超音波送受信部の移動速度を検知
すると共に当該超音波送受信部の移動速度に同期
した所定のタイミング信号を出力する同期信号検
出手段を装備し、この同期信号検出手段からのタ
イミング信号に対応して作動し超音波送受信部に
超音波送信出力用の所定の励振信号を送り込む励
振回路部を、超音波送受信部に併設する、という
構成を採つている。これによつて前述した目的を
達成しようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図
に基づいて説明する。

第１図において、記号Ｅは路面を示し、符号１
１は超音波送受信部を示す。また、符号１２は図
の如く左右に延設された本体フレームを示す。

超音波送受信部１１は、本実施例においては超
音波送信部１１Ａと超音波受信部１１Ｂとに分離
されたものが使用されている。この超音波送受信
部１１は、第１図に示す如く路面Ｅに対向して配
設され、搬送手段１３の一部をなす移動フレーム
１４を介して本体フレーム１２に装備されてい
る。

搬送手段１３は、本体フレーム１２と同様に第
１図に左右に延設された移動フレーム１４と、こ
の移動フレーム１４に装備された搬送チエーン機
構１５と、この搬送チエーン機構１５を駆動する
駆動手段１６とにより構成されている。

移動フレーム１４は、第１のガイド手段１７を
介して本体フレーム１２に係合され支持されてい
る。この第１のガイド手段１７は、本体フレーム
１２に沿つて配設されている。このため、移動フ
レーム１４は、第１図に示す如く本体フレーム１
２に沿つてＡ，Ｂ方向に往復移動可能な構造とな
つている。

移動フレーム１４には、第２のガイド手段１８
を介して超音波送受信部１１が装備されている。
この第２のガイド手段１８は移動フレーム１４に
沿つて配設されている。このため、超音波送受信
部１１は移動フレーム１４に沿つてＣ，Ｄ方向に
往復移動可能な構造となつている。

超音波送受信部１１は、前述した如く移動フレ
ーム１４に支持されるとともに、前述した搬送チ
エーン機構１５に係止されている。そして、後述
するように搬送チエーン機構１５に付勢されて超
音波送受信部１１は移動フレーム１４上を移動し
得るようになつている。

移動フレーム１４上の搬送チエーン機構１５を
走行駆動せしめるための駆動手段１６は、第１図
に示すように本体フレーム１２上に装備された駆
動モータ２０と、この駆動モータ２０の回転力を
搬送チエーン機構１５に伝達する駆動チエーン機
構２１とにより構成されている。この駆動チエー
ン機構２１は、同図に示す如く図の下方に向つて
延設された本体フレーム１２上に装備されてい
る。このため、当該駆動チエーン機構２１と駆動
モータ２０とは、常に定位置にて稼働し得るよう
になつている。

超音波送受信部１１の超音波送信部１１Ａには
所定パルス状超音波を出力せしめるための励振回
路部３０が併設され、また同じく超音波受信部１
１Ｂには受信されるパルス状超音波から路面Ｅの
凹凸情報を検出し処理するための信号処理回路部
３１が併設されている。

励振回路部３０は、具体的には第２図に示す如
く信号発振回路３２と分周器３３と送信回路３４
とにより構成されている。

この内、信号発振回路３２は、後述するエンコ
ーダ（前記駆動モータ２０に付勢されて回転す
る）によつて、その出力信号である励振信号の繰
返し回数が規制されるという構成が採られてい
る。また、分周器３３は、本実施例では複数の分
周器３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃによつて構成され、
必要に応じて切換え使用し得るようになつてい
る。このため、超音波送受信部１１から出力され
るパルス状超音波の繰返し出力の時間間隔を必要
に応じて適宜変えることができるようになつてい
る。

また、信号処理回路部３１は、受信回路３５と
信号処理回路３６とメモリ３７とにより構成され
ている。この内、信号処理回路３６は、前述した
分周器３３の出力を入力するとともに、この分周
器３３からの信号に同期して作動し、受信回路３
５から送られてくる受信信号より所定の距離情報
及び凹凸情報を検出し、これをメモリ３７へ格納
するように機能する。

さらに、第１図において、符号４０はブレーキ
手段を示す。このブレーキ手段４０は、本体フレ
ーム１２上に固着装備され、通常は移動フレーム
１４に対しゆるやかにブレーキ力を印加する機能
を有している。このため、例えば傾斜面の凹凸計
測に際しても、移動フレーム１４の下方への自由
な滑動を阻止する作用をなしている。また、符号
４１Ａ，４１Ｂは移動フレーム１４の有無を常時
検出するセンサを示す。このセンサ４１Ａ，４１
Ｂからの出力に付勢されてブレーキ手段４０が直
ちに作動し、これによつて移動フレームの移動が
停止されるようになつている。更に、符号４２，
４３は各々本体フレーム１２に装備された脚部を
示す。また、符号４４及び４５は、それぞれ超音
波送受信部の移動を係止せしめるストツパを示
す。

ここで、前述した搬送チエーン機構１５及び駆
動手段１６等を、第１図及び第３図に基づいて更
に詳細に説明する。

搬送チエーン機構１５は、第１図に示すように
移動フレーム１４上に装備されたチエーン車１５
Ａ，１５Ｂと、この各チエーン車１５Ａ，１５Ｂ
に架設さた搬送チエーン１５Ｃとにより構成され
ている。移動フレーム１４は、第３図に示すよう
にその断面が本実施例では下方が開放された箱型
状に形成され、その内側の第１図における両端部
に、前述した如くチエーン車１５Ａ，１５Ｂが回
転自在に装備されている。この移動フレーム１４
の第３図における両側面に、前述した第１のガイ
ド手段１７と第２のガイド手段１８とが各々装備
されている。

この内、第１及び第２の各ガイド手段１７，１
８は、実際には第３図に示すように、移動フレー
ム１４の両側面に等間隔をおいて平行に固着され
たガイドレール１７，１８と、この各ガイドレー
ル１７，１８の上下端に係合された各４個１組の
係合ローラ１７Ａ，１７Ａ，…，１８Ａ，１８
Ａ，…（第３図では各２個のみ開示）によつて構
成されている。そして、一方の４個１組の係合ロ
ーラ１７Ａ，１７Ａ，…は、本実施例では第１図
に示すように本体フレーム１２上のS₁，S₂，S₃，
S₄の４ケ所に装備され、これによつて移動フレー
ム１４の移動に際し、２箇所以上で移動フレーム
１４を係止し且つ案内し得る構成となつている。
また、他方の４個１組の係合ローラ１８Ａ，１８
Ａ，…は、超音波送受信部１１のケース部１１Ａ
に第３図に示す如く回転自在に装着されている。

また、駆動手段１６は、減速ギヤー機構５０を
装備した駆動モータ２０と、前記減速ギヤー機構
５０の出力軸に係合された駆動チエーン機構２１
と、この駆動チエーン機構２１に連結された駆動
用チエーン車５２とにより構成されている。この
内、駆動用チエーン機構２１は、２個のチエーン
車２１Ａ及び２１Ｂと、この各チエーン車２１Ａ
及び２１Ｂに架設された駆動用チエーン２１Ｃと
により構成されている。

そして、第３図に示すようにチエーン車２１Ｂ
には、同軸に駆動用チエーン車５２が装備され、
この駆動用チエーン車５２によつて前述した搬送
チエーン機構１５が駆動されるようになつてい
る。この搬送チエーン機構１５の搬送用チエーン
１５Ｃには、第３図に示すように超音波送受信部
１１のケース１１Ａが連結部１１Ｂを介して係着
されている。

さらに、減速ギヤー機構５０の出力軸には、前
述した励振回路部３０から出力される励振用パル
ス信号の繰返し時間を規制するエンコーダ６０が
装備されている。ここで、符号３２Ａはエンコー
ダ６０から所定の信号を入力するための信号発振
回路３２用の同期信号検出手段としての同期信号
検出器を示す。又、符号３２Ｂは信号発振回路３
２を収納したケース部を各々示す。

次に、上記実施例の全体的な動作について説明
する。

まず、通常の状態においては、ブレーキ手段４
０が移動フレーム１４をゆるやかに係止している
ことから、かかる点において移動フレーム１４の
移動は停止されている。今、駆動手段１６を作動
させ、駆動チエーン車５２を介して搬送チエーン
１５Ｃを第１図の左回転方向に回動走行せしめる
と、超音波送受信部１１は搬送チエーン１５Ｃと
一体的にＣ方向に移動する。ここで、超音波送受
信部１１が移動フレーム１４のストツパ４４に当
接した場合でも前記駆動手段１６は何ら停止しな
いようになつている。このため、超音波送受信器
１１がストツパ４４に当接すると、その後は、移
動フレーム１４も超音波送受信器１１の右方向へ
の移動とともに一体的に第１図の右方向へ移動す
る。

そして、移動フレーム１４の第１図における左
端部が位置センサ４１Ｂよりも右側に入り込む
と、その情報を受けたブレーキ手段４０は直ちに
作動してモータ２０を電源から開放するとともに
移動フレーム１４を停止せしめる。

次に、図示しない制御手段を操作して駆動モー
タ２０の回転を逆転させてみる（この操作で、ブ
レーキ手段４０は同時に移動フレーム１４に対す
る完全停止動作から開放されるようになつてい
る。）この場合、第１図の右端部に位置する超音
波送受信部１１がまず図の左方（Ｄ方向）へ移動
を開始する。

一方、移動フレーム１４は、ブレーキ手段４０
のゆるやかな係止作用によつて何ら移動しないよ
うになつている。このため、超音波送受信部１１
は、移動フレーム１４の第１図における左端部に
装備されたストツパ４５に当接するまで単独で図
のＤ方向へ移動する。そしてストツパ４５に当接
した超音波送受信部１１は移動フレーム１４とと
もに図の左方へ移動する。

そして、移動フレーム１４の第１図における右
端部が位置センサ４１Ａよりも左方へ移行した場
合、その情報を受けたブレーキ手段４０は直ちに
モータ２０を電源から開放するとともに移動フレ
ーム１４を停止せしめる。

以下、前述したのと同様の操作を行うことによ
り、超音波送受信部１１は、前述したのと同様の
動作が繰返し行われ、この間に路面の凹凸を有効
に測定することができるようになつている。

このため、本実施例では移動フレーム１４上の
超音波送受信部１１の移動距離Ｌに加えて移動フ
レーム１４が本体フレーム１２上を移動する距離
（本実施例ではほぼ本体フレーム１２から移動フ
レーム１４が突出する距離に等しい）だけ広い範
囲の路面の凹凸測定が可能となつている。

ここで、超音波送受信部１１の移動速度が一定
の場合、前述した励振回路部３０は予めエンコー
ダ６０及び分周器３０によつて定められた繰返し
周期によつて励振信号を出力していることから、
超音波送信部１１Ａから出力されるパルス状超音
波の繰返し周期は一定となつている。

一方、駆動モータ２０の回転数を上昇せしめて
超音波送受信部１１の移動速度を上昇せしめる
と、これに比例してエンコーダ６０の回転数も増
大することから、パルス状超音波の繰返し出力信
号も増加する。このため、路面の凹凸を高速測定
しても、低速測定した場合と路面上の距離のきざ
みが全く同一となり、従つて測定精度を変えるこ
となく高速測定が可能となるという利点がある。
また、分周器３３を適当に切換えることによりパ
ルス状超音波の繰返し送信時間の間隔を変化させ
ることができ、かかる点は建設工事等において行
われる広い範囲の掘削に際し、その底面の凹凸を
計測する場合等には好適なものとなる。

第４図に信号処理系における他の例を示す。こ
の第４図の実施例では、送信回路３４Ａの出力を
超音波送信部１１Ａへ送り込むのと同時に受信回
路側の位相差検出回路３６Ａへ送り込み、この位
相差検出回路３６Ａにて受信回路３５Ａから送ら
れてくる受信信号との間の位相差を検出し、しか
るのち当該位相差を距離変換回路３６Ｂにて距離
に変換しメモリ３７Ａで記憶しようとするもので
ある。その他の構成は、前述した第２図のものと
同一となつている。

このようにしても前述した第２図のものと略同
等となるほか、位相差に着目したことから感度の
増減に左右されずに路面の凹凸を検出することが
できるという利点がある。

尚、上記実施例において超音波送受信部１１の
超音波送信部１１Ａと超音波受信部１１Ｂとを、
当該超音波送受信部１１の移動方向に対して平行
な面内に配置した場合を例示したが、これとは別
に超音波送受信部１１の移動方向に直交する面内
に配置したものであつてもよい。

また、上記実施例は、特に路面Ｅ上に脚部４
２，４３を介して定置した場合を例示したが、本
発明は必ずしもこれに限定されず、例えば第１図
の脚部４２，４３を取り除いて第５図に示すよう
に自動車に装備するようにしてもよい。このよう
にすると測定位置の移動に迅速に対処し得るとい
う利点がある。

更に、本発明は路面以外の地表等の凹凸測定に
ついてもそつくりそのまま適用することができ
る。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成され機能するので、
これによると、超音波送受信部の移動速度に同期
して当該超音波送受信部を稼働させるようにした
ことから、路面凹凸の測定精度を維持しつつ高速
測定することが可能となり、従つて、測定作業の
迅速化を図り得るという従来にない優れた路面凹
凸計測装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２
図は第１図内に示す超音波送受信部に接続される
回路部分の一例を示すブロツク図、第３図は第１
図の−線に沿つた一部省略した断面図、第４
図は超音波送受信部に接続される回路部分の他の
例を示すブロツク図、第５図は本発明の応用例を
示す説明図、第６図は従来例を示す構成図であ
る。 １１……超音波送受信部、１２……本体フレー
ム、１３……搬送手段の一部をなす搬送チエーン
機構、１４……搬送手段の一部をなす移動フレー
ム、３０……励振回路部、３１……信号処理回路
部、３２Ａ……同期信号検出手段としての同期信
号検出部、６０……エンコーダ、Ｅ……路面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 路面に対向して配設された超音波送受信部
   と、この超音波送受信部を路面上の所定の高さに
   維持する本体フレームと、この本体フレーム上に
   装備され且つ当該本体フレームに沿つて前記超音
   波送受信部を一方から他方へ移動せしめる搬送手
   段と、前記超音波送受信部で受信されるパルス状
   超音波から所定の路面凹凸情報を検出する信号処
   理回路部とを設け、 前記本体フレーム上に、前記超音波送受信部の
   移動速度を検知すると共に当該超音波送受信部の
   移動速度に同期した所定のタイミング信号を出力
   する同期信号検出手段を装備し、 この同期信号検出手段からのタイミング信号に
   対応して作動し前記超音波送受信部に超音波送信
   出力用の所定の励振信号を送り込む励振回路部
   を、前記超音波送受信部に併設したことを特徴と
   する路面凹凸計測装置。