JPS62215816A - 路面性状計測システム - 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】 〔産業上の利用分野） 本光明は、レーザビームにより路面をライン状に走査す
るとともに、該走査光の軌跡として路面上にその性状に
応じて描かれるｖ１１％プロフィールをテレビカメラで
撮像し、該Ｎ１１ｌ出力にもとづき前記被走査路面の性
状を示す計測データを得る路面性状計測システムに関す
る。

（従来の技術） この種の従来の路面Ｖ１状計測システムは、第５図およ
び第６図に示ずような全体栴成を有し、路面を走行可能
な計測車１に、レーザビームによる走査光学機構２、テ
レビカメラ３および４、ＶＴＲ（ビデオ・テープ・レコ
ーダ）５、モニタテレビ６等が搭載されて成る。

第５図および第６図において、レーザチューブ２０内に
実装された例えばアルゴン（Ａｒ）レーザ梵振器から光
振されるレーザビームは、ポリゴンスキャナ（回転多面
走査８Ｍ　＞等から成るレーザスキャナ２１を経て、路
面上に垂直に照ｑ１され、前記計測車１の走行方向（矢
印ａ方向）と直交する走査方向へライン状に繰り返し走
査される。

これに対して前記テレビ７Ｊメラ３および４は、それぞ
れに相当の撮像視野角が与えられ、該撮像視野角をつな
げることによって、前記レーザビームによる前記路面の
走査位置を、少なくとも当該レーザビームの主走査幅で
、斜め上方から撮像できるように前記計測車１の後部に
搭載されている。

このとき前記テレビカメラ３および４の撮像面から前記
路面を斜め下方に観ると、前記路面を走査されるレーザ
ビームの軌跡は、当該路面の凹凸に応じて同図に示す如
くいわゆる路面の横断プロフィールを描くことになる。

この横断プロフィールは、上述した如くのｍ能分担によ
って前記テレビカメラ３および４に撮像される。

また、当該テレビカメラ３　ｄ３よび４のＩｉＩ像出力
は、画信号処理回路によって合成されたり、時間的経過
（走行距離）と関係付けた処理等を経て、前記路面の性
状（わだち偲れ等）を示すデータとして計測される。

この路面性状計測データは、ＶＴＲ５に記録されるとと
もに、必要に応じてテレビカメラ６にも表示される。

こうしてＶＴＲ５に記録された路面性状計測データは、
必要に応じて再生され、例えば当該性状計測のなされた
路面の各種作業計画等のために反復的に用いられる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらこの種の従来の路面性状計測システムには
、以下に述べるような問題点があった。

ａ、　テレビカメラ３および４が固定配置されているた
め、１ｅｆｌｉ範囲が限定され、例えば第６図に示す走
査位置において、高さり。を越す路面の凸部に描かれた
横断プロフィールはＮ像視野を逸脱し、路面性状計測デ
ータのデータ抜けとなるなど、当該路面の凹凸に応じた
正確かつ高錆度の路面性状計測が行なえない。

ｂ、　　２基のテレビカメラ３および４の撮像視野角に
相当する広範囲な主走査幅を得るためには、１基のレー
ザスキャナ２１による路面走査ではレーザパワーの低下
を免れず、撮像出力におけるＳ／Ｎ比が低下する。

本発明は、このような従来の問題点を解決しようとする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の路面性状計測システムは、計測車に搭載され、
レーザビームの路面に対する入射角および走査角をそれ
ぞれ路面の凹凸に応じて可変できるレーザスキャナと、
該レーザスキャナによる路面の走査に伴ない、前記レー
ザビームの軌跡として路面上に描かれる路面の横断プロ
フィールを蹟像するテレビカメラと、前記レーザスキャ
ナによるレーザビームの路面に対する入射角および走査
角の変化に伴ない、ｍｌすべき横断プロフィールがｍｔ
ｌｉ視野に納まるように、前記テレビカメラを移動させ
る移動手段と、前記テレビカメラによる前記横断プロフ
ィールの撮像出力にもとづき路面の性状データを計測す
る計測手段とを具備して栴成される。

（作　用〕 本発明の路面性状計測システムでは、前記レーザスキャ
ナにより路面の凹凸に応じてレーザビームの路面に対す
る入射角および走査角を変えて路面走査を行なうととも
に、この走査に伴ないｖｉｔ像すべき横断プロフィール
が撮像視野に納まるように前記移動手段により前記テレ
ビカメラを移動させつつ当該横断プロフィールの撮像を
行なうようにしたため、前記テレビカメラの撮像視野を
有効に利用した広範囲の路面の性状計測が行なえること
になる。

また、例えば前記レーザスキャナを２基用い、それぞれ
のレーザスキャナにより分担して上述した如くの路面走
査を行なうような構成も容易となり、これによってレー
ザパワーの低下に伴なうＳ／Ｎ比の劣化を防止できるよ
うにもなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて詳細に説
明する。

まず、本発明に係る路面性状計測システムの走査光学ｎ
Ｗ４は、第１図に示すような構成を有し、第２図に示す
如くの態様で計測車１に搭載される。

この第１図および第２図において、前記計測車１の屋根
上に設けられたケーシング２００内には、２つのレーザ
チューブ２０１および２０２（例えばアルゴンレーザ光
振器を発振源とする）が収納されている。

このレーザチューブ２０１および２０２がら路面と水平
な面を前記計測車１の前後方向へ個別に射出されたレー
ザビームは、第１ミラー５１構２０３を構成するミラー
２０３０および２０３１に入射し、それぞれ路面に対し
て垂直な方向に反射された後、第２ミラーｔＦＩＩｆ４
２０４を構成するミラー２０４０および２０４１に入射
し、再び路面と水平な面を、当該レーザビームの射出方
向に直交しかつ互いに逆向きとなる方向に反射され、そ
れぞれレーザスキャナ２０５　ｔｊよび２０６に入射す
る。

第３図は、このうちのレーザスキャナ２０６の構成を厩
念的に示したものであり、同図（ａ）は計測車１の後方
からその前後方向に観た正面図、同図（ｂ）は、同図（
ａ）の右側面図である。

この第３図において前記レーザスキャナ２０６は、支持
板２０６ｏと２０６１との間に担持されるケーシング２
０６２　（直方体形の筐体と円筒形の筐体とを合体させ
て成る）内に可動ミラー２０６３と該可動ミラー２０６
３を軸支するモータ２０６４を収容するとともに、該ケ
ーシング２０６２を前記支持板２０６１の外部でモータ
２０６５に連結させて構成されている。

係る構成を有するレーザスキャナ２０６において、前記
第２ミラーｍ構２０４のミラー２０４１により反射され
たレーザビームは、前記支持板２０６０に設けられた入
射孔を経て前記可動ミラー２０６３に入ｑ４する。

ここで可動ミラー２０６３は、図示しない駆動制御部に
より駆動されるモータ２０６４により、直ＰｉｌｆＪ１
を軸中心として、回動角θ１の範囲内で一定の周期で繰
り返し回動されている。

このため前記ミラー２０４１より入射したレーザビーム
は、当該可動ミラー２０６３の回動角θ１に応じて反射
され、走査角θ２の走査光となる〔第３図（ａ）参照）
。

またこの状態でケーシング２０６２は、モータ２０６５
により、直線ｊ２を軸中心に回動され、路面に対して垂
直な位置から傾斜角θ３だけ傾動された位置に固定され
ている。

これに伴なって前記可動ミラー２０６３も傾動し、当該
可動ミラー２０６３により走査角θ２で走査されるレー
ザビームは、入射角θ４で路面に照射されることになる
〔第３図（ｂ）参照〕。

更に、上述した可動ミラー２０６３の回動角θ１および
傾斜角θ３は、モータ２０６４および２０６５に、それ
ぞれの駆動制御部から与えられる駆動指令に応じて可変
することができ、これによって前記レーザスキャナ２０
６による前記レーザビームの走査角θ２および入射角θ
４も任意に可変制御することかできる。

尚、前記レーザスキャナ２０６の構成において、直線１
２はレーザビームの入射光路に一致しがっＩｌｌと可動
ミラー２０６３上で直交しているため、当該可動ミラー
２０６３の傾斜角θ３が変動し、前記レーザビームの入
射位置が変わっても前記回動角θ１を変動させないかぎ
り走査角θ２は変化しないようになっている。

係る構成および■能を有するレーザスキャナ２０６は、
同様に構成されるレーザスキャナ２０５とともに、例え
ば第２図に示す如く、計測車１の最後方における左右両
端部で、当該計測車１の前後方向中心軸線から観て左右
対称となるべく対向して配設されている。

そしてこれらレーザスキャナ２０５および２０６には、
それぞれ前記第２ミラー機構２０４を構成するミラー２
０４０および２０４１から入射するレーザビームに対し
、個別に路面上の走査を行なえるように機能分担が与え
られている。

通常、このような走査に際して前記レーザスキャナ２０
５および２０６には、当該レーザスキャナ２０５および
２０６の各走査光が同一の走査線上を通りしかも当該走
査線中央部でつながるように、各別に同一な入射角θ　
および走査角θ２が設定されている。

係るレーザスキャナ２０５および２０６のは能分担に応
じたレーザビームの走査に伴なって路面上には、当該路
面の性状に応じた前記走査光の軌跡に相当する１本の横
断プロフィールが描かれる。

一方、この！ｌｌｉプロフィールを撮像するための機構
として、第２図に示す如く、計測車１の屋根上に搭載さ
れるケーシング２００から２本の可動シャフト２０７お
よび２０８が突設され、該可動シＶフｌ−２０７および
２０８の先端部に、それぞれ路面に対して撮像面が水平
となるようにテレビカメラ２０９および２１０が配設さ
れている。

このテレビカメラ２０９および２１０は、それぞれのは
能分担により前記横断プロフィール全体を撮像するもの
であり、当該テレビカメラ２０９および２１０には、そ
れぞれ前記レーザスキ↑Ｉす２０５および２０６の走査
幅に相当する視野角が与えられている。

また、前記可動シ↑Ｉフト２０７および２０８は、計測
車１の前後方向（矢印す方向）に可動となるように構成
され、後述する如く路面の凹凸に応じて前記レーザスキ
ャナ２０５および２０６によるレーザビームの路面への
入射角θ４が可変された場合にも当該入射角θ４の走査
光（レーザビーム）によって路面上に描かれる横断プロ
フィールが撮像視野に納まるように前記テレビカメラ２
０９および２１０を移動できるようになっている。

次に第４図を参照しつつ、この路面性状計測システムの
運用動作の１例を説明する。

まず、路面の凹凸が小さい場合には、レーザスキャナ２
０５および２０６により走査されるレーザビームが入射
角θ′４で路面に照射されるように、当該レーザスキャ
ナ２０５および２０６の傾斜角θ３を調整し、固定する
。また、前記レーザスキャナ２０５および２０６の走査
光が主走査方向中央部でつながるように、それぞれのレ
ーザビームの走査角θ２もｒＡ整する。このときテレビ
カメラ２０９および２１０は、陽像位置ｄ１を持つＡ位
置に移動させ、前記走査光により前記路面上にその性状
に応じて描かれた横断プロフィールをｌＩｄ像させる。

一般にレーザビームが斜め上方から照射される走査方式
では、入射角０４が同一の場合、路面をテレビカメラ２
０９および２１０の撮像方向から観て、前記走査路面の
凹凸が大きくなるに従ってその横断プロフィールが副走
査方向が大きく歪曲をテするようになり、状況によって
は前記テレビカメラ２０９おＪ：び２１０の視野角を逸
脱することになる。

これを解消するためには、例えば前記レーザご一ムの路
面に対する入射角０４を大きくし、前記横断プロフィー
ルの副走査方向への歪曲を小さく抑える方向が考えられ
る。

この方法に従って、路面の凹凸が小さい場合には、レー
ザスキャナ２０５および２０６により走査されるレーザ
ビームが入射角θ″４　（θ″４〉θ′４）で路面に照
射されるように、当該レーザスキャナ２０５および２０
６の傾斜角θ３を調整し、固定する。

ここでも前記レーザスキャナ２０５および２０６の走査
光が中央部でつながるように前記レーザビームの走査角
θ２をそれぞれ調整する。

このときテレビカメラ２０９および２１０は、撮像位置
ｄ２を持つＢ位置に移動させ、上述した如く新たに設定
された入射角θ″４で走査されるレーザビームにより路
面上にその性状に応じて描かれる４ＡｌｔＪプロフイー
ルを１３ａｌさぜる。

尚、このときのｖｉ所プロフィールの撮像出力は、前記
入射角θ″４に応じて適当に補正してやる必要がある。

こうして得られたテレビカメラ２０９および２１０のｉ
ｌｉ像出力は、図示しない画信号処理凹路による合成等
の処理を経て、前記横断プロフィールに対応する路面性
状計測データとして検出され、ＶＴＲに記録されたりあ
るいは必要に応じてモニタテレビに表示される。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明の路面性状計測システムによ
れば、例えば２基のレーザスキャナにより分旦し、路面
の凹凸に応じて路面に対するレーザビームの入射角およ
び走査角を変え、特定の主走査幅で路面走査を行なうと
ともに、前記レーザスキャナに対応して設けられたテレ
ビカメラを適当な位置に８８さゼ、前記レーザビームの
走査位置の路面上にその性状に応じて描かれる横断プロ
フィールを適確に撮像し、該銀像出力から前記走査位置
の路面性状データを測定するようにしたため、測定視野
範囲が限定されず、前記テレビカメラの全視野角を有効
に利用した極めて精度の高い路面性状計測が行なえると
ともに、前記レーザスキャナのｎ能分担によりレーザパ
ワーの低下が抑えられることからＳ　／　Ｎ比の劣化も
最小に留めることができるという優れた利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る路面性状計測システムにおける
走査光学機構の一実施例を概念的に示す斜視図、第２図
は、第１図に示した走査光学１１ＦＩ！４１の計測車１
への搭載例を示す斜視図、第３図は、第１図に示した走
査光学機構におけるレーザスキャナ２０６の構成を概念
的に示したものであり、同図（ａ）は計測車１の前後方
向から観た正面図、同図（ｂ）は同図＜８＞の右側面図
、第４図は、本発明に係る路面性状計測システムの運用
動作を説明するために概念的に示した計測車１の側面図
。 第５図は、従来の路面性状計測システムの全体構成を概
念的に示す斜視図、第６図は、第５図の路面性状計測シ
ステムを側面から観た概念図である。 １・・・計測車、２・・・走査光学機構、３，４゜２０
９．２１０・・・テレビカメラ、５・・・ＶＴＲ１６・
・・モニタテレビ、２０，２０１，２０２・・・レーザ
チューブ、２１，２０５，２０６・・・レーザスキャナ
、２００．２０６２・・・ケーシング、２０３・・・第
１ミラー機構、２０４・・・第２ミラー機構、２０３０
．２０３１，２０４０，２０４１・・・ミラー、２０６
０．２０６１・・・支持板、２０６３・・・可動ミラー
、２０６４，２０６５・・・モータ、２０７゜２０８・
・・可動シセ月・、θ１・・・回動角、θ２・・・走査
角、θ３・・・傾斜角、θ４・・・入射角。 ら 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）計測車に搭載され、レーザビームの路面に対する
   入射角および走査角をそれぞれ路面の凹凸に応じて可変
   できるレーザスキャナと、 該レーザスキャナによる路面の走査に伴ない、前記レー
   ザビームの軌跡として路面上に描かれる路面の横断プロ
   フィールを撮像するテレビカメラと、 前記レーザスキャナによるレーザビームの路面に対する
   入射角および走査角の変化に伴ない、撮像すべき横断プ
   ロフィールが撮像視野に納まるように、前記テレビカメ
   ラを移動させる移動手段と、前記テレビカメラによる前
   記横断プロフィールの撮像出力にもとづき路面の性状デ
   ータを計測する計測手段と、 を具備することを特徴とする路面性状計測システム。
2. （２）前記レーザスキャナは、２基以上設けられ、それ
   ぞれのレーザスキャナには、路面の走査を分担して行な
   えるようなレーザビームの路面に対する入射角および走
   査角が個々に設定されることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の路面性状計測システム。
3. （３）前記テレビカメラは、２基以上設けられ、それぞ
   れのテレビカメラには、横断プロフィール全体を分担し
   て撮像するような撮像視野が個々に与えられることを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項および第（２）項記
   載の路面性状計測システム。