JPS6395307A - 路面凹凸計測装置 - 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〕 本発明は、路面凹凸計測装置に係り、とくにレーザ光を
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ｌに沿っ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ｆｆ１（ｈの変化）を角度（θ）のデ
ータ「ｆ（θ）＝Ａ’−ＣＯ３θｊとして検知しこれを
出力するシャフトエンコーダ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
ことによっ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っていることから、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
えにあっては、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、また急激な凹凸変化に対してはこ
れに追従できない場合が多く、更には測定精度がローラ
の直径に直接影響して測定精度に限界があるという欠点
があった。

〔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確実に且
つ高精度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。

ｃ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るレーザ
光送受信部と、このレーザ光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って前記レーザ光送
受信部を一方から他方へ移動せしめる搬送手段とを設け
、前記レーザ光送受信部には、所定のレーザ出力部の連
続作動を付勢する励起回路部と、路面からの反射散乱光
を受信し所定の凹凸情報を検出する信号処理回路とを併
設し、この信号処理回路における受信信号に対する単位
時間当たりの信号処理回数を、前記レーザ光送受信部の
本体フレーム上の移動速度に同期して変化せしめるとい
う構成を採り、これによって前記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、Ｅは路面を示し、１１はレーザ光送受
信部を示し、１２は図の如く左右に延設された本体フレ
ームを示す。

前記レーザ光送受信部１１は、本実施例においてはレー
ザダイオード等からなるレーザ光送信部１１Ａと、−次
元ＣＣＤセンサ等からなるレーザ光受信部１１Ｂとに分
離されたものが使用されている。このレーザ光送受信部
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。

前記搬送手段１３は、本体フレーム１２と同様に第１図
の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ェーン機構１５と、この搬
送チェーン機構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に沿って配設され
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１２に沿ってＡ、　Ｂ方向に往復移動
可能な構造となっている。

移動フレーム１４には、第２のガイド手段１８を介して
レーザ光送受信部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に沿って
配設されている。このため、レーザ光送受信部１１は移
動フレーム１４に沿ってＣ，Ｄ方向に往復移動可能な構
造となっている。

前記レーザ光送受信部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、前述した搬送チェーン機
構１５に係止されている。そして、後述するように搬送
チェーン機構１５に付勢されてレーザ光送受信部１１は
移動フレーム１４上を移動し得るようになっている。

移動フレーム１４上の搬送チェーン機構１５を走行駆動
せしめるための前記駆動手段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の回転力を前記搬送チェーン機構１
５に伝達する駆動チェーン機構２１とにより構成されて
いる。この駆動チェーン機構２１は、同図に示す如（図
の下方に向っ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、当該駆動チェーン機構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っ
ている。

前記レーザ光送受信部１１のレーザ光送信部ＩＩＡには
所定レベルのレーザ光を連続出力せしめるための励起回
路部３０が併設され、また同じくレーザ光受信部１１Ｂ
には受信されるレーザ光から路面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。

この信号処理回路部３１は、第２図に示す如くパルス信
号発振器３２と分周器３３を備えている。

この内、パルス信号発振器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）によっ
て、その出力信号であるタイミング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３
３は、本実施例では複数の分周器３３Ａ、３３Ｂ、３３
Ｃによって構成され、必要に応じて切換え使用し得るよ
うになっている。

信号処理回路部３１は、更に、受信回路３５と信号処理
回路３６とメモリ３７とを備えている。

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３５から送られて（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、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、４
１Ａ。

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、４１Ｂからの出力に付勢さ
れて前記ブレーキ手段４０が直ちに作動し、これによっ
て移動フレームの移動が停止されるようになっている。

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、４４及び４５は、それぞれレーザ光送受信
部１１の移動を係止せしめるストッパを示す。

ここで、前述した搬送チェーン機構１５及び駆動手段１
６等を、第１図及び第３図に基づいて更に詳細に説明す
る。

搬送チェーン機構１５は、第１図に示すように移動フレ
ーム１４上に装備されたチェーン車１５Ａ、１５Ｂと、
この各チェーン車１５Ａ、１５Ｂに架設さた搬送チェー
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、前述した如くチェーン車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１７．１８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、１８Ａ。

・・・（第３図では各２個のみ開示）によって構成され
ている。そして、一方の４個１組の保合ローラ１７Ａ、
１７Ａ、・・・は、本実施例では第１図に示すように本
体７１／−ム１２上のＳ　ｔ、　Ｓ　ｚ、　Ｓ　３．　
Ｓ　４の４ケ所に装備され、これによって移動フレーム
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っている。また、他方の４
個１組の係合ローラ１８Ａ、１８Ａ。

・・・は、レーザ光送受信部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
係合された駆動チェーン機構２１と、この駆動チェーン
機構２１に連結された駆動用チェーン車５２とにより構
成されている。この内、駆動用チェーン機構２１は、２
個のチェーン車２１Ａ及び２１Ｂと、この各チェーン車
２１Ａ及び２１Ｂに架設された駆動用チェーン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
ェーン車２１Ｂには、同軸に駆動用チェーン車５２が装
備され、この駆動用チェーン車５２によって前述した搬
送チェーン機構１５が駆動されるようになっている。こ
の搬送チェーン機構１５の搬送用チェーン１５Ｃには、
第３図に示すようにレーザ光送受信部１１のケース１１
Ｇが連結部１１Ｄを介して係着されている。

さらに、前記減速ギヤー機構５０の出力軸には、前述し
たパルス信号発振器３２から出力されるパルス信号の繰
返し時間を規制するエンコーダ６０が装備されている。

３２Ａはエンコーダ６０から所定の信号を入力するパル
ス信号発振器３２用のセンサ部を、又、３２Ｂはパルス
信号発振器３２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４０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、駆動チェーン車５２を
介して搬送チェーン１５Ｃを第１図の左回転方向に回動
走行せしめると、レーザ光送受信部１１は搬送チェーン
１５Ｃと一体的にＣ方向に移動する。ここで、レーザ光
送受信部１１が移動フレーム１４のストッパ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
なっている。このため、レーザ光送受信部１１がストッ
パ４４に当接すると、その後は、移動フレーム１４もレ
ーザ光送受信部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
放されるようになっている）、この場合、第１図の右端
部に位置するレーザ光送受信部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
かな係止作用によって何ら移動しないようになっている
。このため、レーザ光送受信部１１は、移動フレーム１
４の第１図における左端部に装備されたストッパ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
ッパ４５に当接したレーザ光送受信部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、レー
ザ光送受信部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
きるようになっている。

このため、本実施例では移動フレームエイ上のレーザ光
送受信部１１の移動距離り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＃（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っ
ている。

ここで、前記レーザ光送受信部１１の移動速度が一定の
場合、前述した励起回路部３０は予めエンコーダ６０及
び分周器３０により予め定められた繰返し周期によって
パルス信号を出力している。

このパルス信号の繰返し周期に対応して前記信号処理回
路３６が作動し、入力信号を処理してメモリ３７へ送り
込むようになっている。このため、メモリ３７へ書き込
まれる距離データの繰返し周期は一定となっている。一
方、駆動モータ２０の回転数を上昇せしめてレーザ光送
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、メモリ
３７へ書き込む情報量も増加する。このため、路面の凹
凸を高速測定しても、路面上の距離のきざみが低速測定
した場合と全く同一となり、従っ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測定時間の間隔
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の出力をレーザ光送信部
１１Ａへ送り込み、パルス状レーザ光を出力すると同時
に受信回路側の時間差検出回路３６Ａへ送り込み、この
時間差検出回路３６Ａにて受信回路３５Ａから送られて
くる受信信号との間の時間差を検出し、しかるのち当該
時間差を距離変換回路３６Ｂにて距離に変換しメモリ３
７Ａ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って
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、時間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レーザ光送受信部１１のレーザ
光送信部１１Ａとレーザ光受信部１１Ｂとを、当該レー
ザ光送受信部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、これとは別にレーザ光送受信部
１１の移動方向に直交する面内に配置したものであって
もよい。

また、上記実施例は、特に路面Ｅ上に脚部４２゜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
そっ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、レーザ光による連続測定を行う構成としたことか
ら路面の凹凸情報及びその変化を高精度で且つ高速に測
定することが可能となり、従って測定作業の迅速化を図
り得るばかりでなく、測定領域における温度及び湿度に
よる悪影響を排除することができ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
図内に示すレーザ光送受信部に接続される回路部分の一
例を示すブロック図、第３図は第１図のｍ−ｍ線に沿っ
た一部省略した断面図、第４図はレーザ光送受信部に接
続される回路部分の他の例を示すブロック図、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・・・・・・レーザ光送受信部、１２・・・・・・
本体フレーム、１３・・・・・・搬送手段の一部をなす
搬送チェーン機構、１４・・・・・・搬送手段の一部を
なす移動フレーム、３０・・・・・・励起回路部、３１
・・・・・・信号処理回路部、Ｅ・・・・・・路面。 第２図 第３図 第４図 ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、路面に対向して配設されるレーザ光送受信部と
   、このレーザ光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って前記レーザ光送受信部を一方
   から他方へ移動せしめる搬送手段とを設け、 前記レーザ光送受信部には、所定のレーザ出力部の連続
   作動を付勢する励起回路部と、路面からの反射散乱光を
   受信し所定の凹凸情報を検出する信号処理回路とを併設
   し、 この信号処理回路における受信信号に対する単位時間当
   たりの信号処理回数を、前記レーザ光送受信部の本体フ
   レーム上の移動速度に同期して変化せしめる構成とした
   ことを特徴とする路面凹凸計測装置。