DE69104688T2

DE69104688T2 - Strassenbeläge-Untersuchungsfahrzeug.

Info

Publication number: DE69104688T2
Application number: DE69104688T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tomita
Original assignee: Geo Search Co Ltd
Current assignee: Geo Search Co Ltd
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1991-11-06
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2011-11-07
Also published as: EP0485189B1; EP0485189A2; US5192953A; EP0485189A3; JP2845611B2; JPH04174107A; DE69104688D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug zum Kontrollieren bzw. Untersuchen einer Straßenpflasterstruktur, wobei die Struktur des Untergrunds einer gepflasterten Straße kontrolliert bzw. untersucht wird, während das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit auf der gepflasterten Straße fährt.
Die Untergrundstruktur einer gepflasterten Straße wird aus einem Unterbau A¹ und einem Straßenpflaster A² auf dem Unterbau A¹ gebildet, wie in Fig. 11 dargestellt, wobei der Unterbau A¹ beispielsweise aus einer Sandschicht 2, die auf einer Schicht 1 verschiedenartiger Erden, die mit Schotter und zerkleinertem Material gemischt werden, festgestampft wird, und das Straßenpflaster A² beispielsweise aus drei Asphaltschichten 3, 4 und 5 gebildet wird, in denen die Größe des beigemischten Schotters oder Kieses von dem in der Asphaltgrundschicht 3, die auf der Sandschicht 2 angeordnet ist, enthaltenem Kies ausgehend nacheinander bis zu dem in der die Straßenoberfläche bildenden obersten Schicht 5 enthaltenen Kies abnimmt.
Als ein Verfahren zum Untersuchen der Struktur des Untergrunds einer gepflasterten Straße ist ein Verfahren unter Verwendung eines Untergrundradargeräts bekannt, das auf der Reflexion elektromagnetischer Wellen basiert.
Die Grundlage dieses Verfahrens besteht darin, daß von einer Antenne abgestrahlte gepulste elektromagnetische Wellen an den jeweiligen Grenzen der Schichten, die elektrisch unterschiedliche Eigenschaften (Dielektrizitätskonstanten) aufweisen, teilweise reflektiert werden, wie in Fig. 5 dargestellt. Wenn die Untergrundstruktur einer gepflasterten Straße aus mehreren Schichten gebildet wird, wird eine der Anzahl der Schichten entsprechende Anzahl reflektierter Wellen erzeugt, wobei eine Folge von Impulsen zeitverzögert beobachtet wird.
Die Zeitdifferenz zwischen den Impulsen entspricht der Zeitdauer, die der Impuls zum Durchlaufen der Schicht benötigt.
Eine elektromagnetische Welle breitet sich in verschiedenen Medien entsprechend den unterschiedlichen Dielektrizitätskonstante der Medien mit verschiedenen Geschwindigkeiten aus. Allgemein ist die Geschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle in natürlichen Substanzen vesentlich geringer als die Geschwindigkeit von 300000 km/s in Vakuum. Wenn daher die Zeit unter Verwendung der Geschwindigkeit der elektromagnetischen Welle in diesen Substanzen in einen Abstand umgewandelt wird, kann der aktuelle Zustand der Untergrundschicht erfaßt werden.
Wenn eine Meßvorrichtung (wie beispielsweise ein Untergrundradargerät) bewegt wird, wobei kontinuierlich Impulse elektromagnetischer Wellen abgestrahlt werden, werden die reflektierten Impulse auf einer Platte als eine flache bandförmige Aufnahme mit sich ändernden Mustern empfangen, wobei außerdem, wenn die Intensität der reflektierten Impulse als Darstellung von Licht und Schatten ausgegeben wird, die beispielsweise in Fig. 6 dargestellten Aufnahmen ausgedruckt werden können.
Anschließend wird die Untersuchung zum Feststellen einer schadhaften Untergrundstruktur auf der Basis dieser Daten durchgeführt und die Struktur des Untergrunds wird tatsächlich durch Aufgraben der gepflasterten Straße an der derart bestimmten Stelle untersucht.
Diese Untersuchung der gepflasterten Straße wird nun manuell durchgeführt, indem ein Fahrzeug, auf dem ein Radargerät angeordnet ist, die Straße mit einer langsamen Geschwindigkeit abfährt, so daß diese Untersuchung oft nachts durchgeführt wird, wenn der Verkehr gering ist, wodurch ein Unfallrisiko minimiert wird.
Außerdem ergab sich ein Problem dadurch, daß die Position der Straße nicht korrekt und leicht aus den in Fig. 6 dargestellten Daten festgestellt werden kann, so daß es zeitaufwendig ist, die zu untersuchende Position zu bestimmen.
Obwohl die bei der tatsächlichen Untersuchung des Untergrunds verwendeten Geräte gemäß dem durch den Anmelder entwickelten Untersuchungsverfahren miniaturisiert werden können, werden alle Geräte auf einem anderen Fahrzeug als auf dem mit dem vorstehend erwähnten Radargerät ausgestattetem Fahrzeug angeordnet, so daß es gewünscht wurde, alle Einrichtungen und Instrumente auf einem Fahrzeug anzuordnen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Probleme zu lösen und ein Fahrzeug zum Untersuchen einer Straßenpflasterstruktur bereitzustellen, auf dem alle notwendigen Einrichtungen und Instrumente angeordnet werden können, durch das Untersuchungen bei Tag und bei Nacht durchgeführt werden können, ohne den Verkehr zu stören, die Daten des Untergrundradargeräts aufgezeichnet und die tatsächlich zu überprüfende Position der Straße exakt und einfach festgestellt werden kann.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug zum Untersuchen einer Straßenpflasterstruktur weist auf: eine Karosserie mit einer Rückwandtür, bei dem eine Rückwandtür zum Öffnen und Schließen in vertikaler Richtung geschwenkt wird;
eine an der Karosserie befestigte und relativ zur Fahrtrichtung vertikal bewegliche Untergrundradareinrichtung zum Erzeugen von Beobachtungsdaten;
ein an der Tür lösbar befestigtes Gestell für Bohrarbeiten;
eine Positionserfassungseinrichtung zum Feststellen der durch das Fahrzeug zurückgelegten Strecke und zum Aufnehmen optischer Bilder eines das Fahrzeug umgebenden Bereichs;
ein Radarsystem mit einer Untergrundradarsteuerungseinrichtung zum Steuern der Untergrundradareinrichtung und einer Beobachtungsdatenaufzeichnungseinrichtung zum Aufnehmen der Beobachtungsdaten der Untergrundradareinrichtung, wobei das Radarsystem die durch die Positionserfassungseinrichtung bereitgestellte Information über die durch das Fahrzeug zurückgelegte Strecke zusammen mit den Beobachtungsdaten der Untergrundradareinrichtung in der Datenaufzeichnungseinrichtung aufzeichnet; und
ein Bildverarbeitungssystem zum Photographieren der Oberfläche der Innenumfangswand eines gebohrten Lochs und zum Verarbeiten der derart photographierten Bilder.
Durch das wie vorstehend beschrieben aufgebaute Fahrzeug zum Untersuchen einer Straßenpflasterstruktur kann der Untergrund der gepflasterten Straße mit Hilfe der Untergrundradareinrichtung bei einer Fahrt mit einer hohen Geschwindigkeit kontrolliert bzw. untersucht werden, wobei die aufgezeichneten Informationen über die zurückgelegte Strecke zusammen mit den beobachteten Daten verwendet werden können, um die Position der gepf asterten Straße zu bestimmen, wo die Untergrundstruktur durch Bohren untersucht werden soll.
Außerdem sind im Fahrzeug die Einrichtung, die nach dem Kontrollvorgang zum Aufbohren der Position, wo die Unregelmäßigkeit vorhanden ist, verwendet wird, und eine Einrichtung zum Photographieren der Oberfläche der Innenumfangswand des gebohrten Untersuchungslochs angeordnet. Daher kann durch das Öffnen der Rückwandtür und durch das Positionieren dieser Geräte an ihre vorgesehene Stelle das Bohren und das Photographieren der Oberfläche der Innenumfangswand durchgeführt werden.
Nachstehend werden bestimmte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Beispielen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs zum Untersuchen einer Straßenpflasterstruktur;
Fig. 2(a) und (b) jeweils eine Seiten- und eine Rückansicht des Fahrzeugs;
Fig. 3(a) und (b) jeweils eine Seitenansicht des Fahrzeugs und eine Seitenansicht des hinteren Abschnitts des Fahrzeugs mit einer geöffneten Rückwandtür;
Fig. 4 ein Blockdiagramm des Untergrundradarsystems;
Fig. 5 eine Ansicht zum Erläutern des Prinzips des Untergrundradarsystems;
Fig. 6 eine Ansicht zum Erläutern der Analyse der durch das in Fig. 5 dargestellte Prinzip erhaltenen Daten;
Fig. 7 eine Ansicht zum Darstellen des Bohrvorgangs;
Fig. 8 eine Ansicht zum Erläutern des Arbeitsvorgangs zum Photographieren der Oberfläche der Innenumfangswand;
Fig. 9 eine Ansicht eines Blockdiagramms der Bildverarbeitungseinheit;
Fig. 10(a) und (b) jeweils eine Draufsicht und eine Vorderansicht des Halterungsrahmens; und
Fig. 11 die Untergrundstruktur einer gepflasterten Straße.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschrieben.
Fig. 1 bis Fig. 3 zeigen jeweils Ansichten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs zum Untersuchen einer Straßenpflasterstruktur und Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm des auf dem in Fig. 1 dargestellten Fahrzeug angeordneten Untergrundradarsystems.
In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Hauptsteuerungseinheit, die eine Bildverarbeitungseinheit aufweist und durch ein Hauptbedienungspult 1a bedient wird, der eine durch eine elektrische Quelle 3 erhaltene konstante Spannung zugeführt wird, wodurch ein durch einen Stromerzeuger des Fahrzeugs oder durch einen auf dem Fahrzeug getrennt angeordneten Stromerzeuger 2 erzeugter Stromfluß eingestellt wird.
Die Hauptsteuerungseinheit 1 sendet elektromagnetische Wellen an eine Antenne 5, die einen Oszillator 4 steuern, der sowohl als Sender als auch als Empfänger des Radargeräts wirkt. Die Steuerungseinheit 1 sendet gepulste elektromagnetische Wellen zum Untergrund, wie in Fig. 6 dargestellt, und empfängt anschließend die reflektierten Wellen über die Antenne 5, die die beobachteten Daten über den Oszillator 4 an die Einheit 1 sendet. Diese Daten werden normalerweise durch ein Datenaufzeichnungsgerät 6 als analoge Signale aufgezeichnet, die nicht die Bildverarbeitungseinheit der Hauptsteuerungseinheit 1 durchlaufen, und werden einer automatischen Zeichenvorrichtung A zugeführt. Die automatische Zeichenvorrichtung A kann jedoch separat angeordnet werden, ohne am Fahrzeug befestigt zu sein, wobei die durch das Datenaufzeichnungsgerät 6 aufgezeichneten Daten der Zeichenvorrichtung nach der Untersuchung zugeführt werden, um diese zu analysieren. Die automatische Zeichenvorrichtung A wird beispielsweise aus einem Personal Computer, einem Digitalisiergerät und einem Kurvenschreiber gebildet und ist dazu geeignet, normalerweise die Querschnitte der Struktur des Untergrunds in dem Bereich darzustellen, in dem das Fahrzeug fährt, um die Untersuchung durchzuführen. Die dieser Zeichenvorrichtung zuzuführenden Informationen sind die Informationen vom vorstehend erwähnten Untergrundradargerät und zusätzliche durch den Bohrvorgang erhaltene Informationen, wie später beschrieben wird.
Außerdem werden die Beobachtungsdaten des Untergrundradargeräts durch eine Schreibvorrichtung 7a, beispielsweise durch einen Drucker ausgedruckt, so daß mit Hilfe der auf einem Oszilloskop 7b dargestellten Bilder der reflektierten Wellen die Beobachtungsergebnisse des Radargeräts sowie die Betriebszustände des Untergrundradargeräts in Realzeit erfaßt werden können.
Ein Fahrer oder ein sich im Fahrzeug befindendes Mitglied der Bedienungsmannschaft, wie beispielsweise einer Meßgruppe, hat ein Fernsprechgerät 7c und gibt die Umgebungsbeschaffenheiten der Straße während der Fahrt durch Sprechen in ein Datenaufzeichnungsgerät 6 ein. D.h., die Umgebungsbeschaffenheiten der Straße, wo die Untergrundstruktur untersucht wird, können mit Hilfe der Beobachtungsdaten des Untergrundradargeräts erfaßt werden, indem die durch Sprechen übertragenen Umgebungsbeschaffenheiten der Straße darauf überlagert werden.
Es ist jedoch schwierig, die genaue Position nur durch die Sprache festzulegen, so daß durch die Sprachinformation nur eine ungefähre Sollposition vorgegeben wird.
Daher ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Positionserfassungseinrichtung B zum Feststellen der Position des Fahrzeugs aus der Information über die zurückgelegte Strecke und den Bildern der Umgebungen der Straße vorgesehen. Die Positionserfassungseinrichtung B wird aus einem Kilometerzähler 8 des Fahrzeugs und einem Videosystem 9 gebildet, das eine erste Videokamera zum Photographieren der vom Fahrzeug aus zur Seite beobachteten Ansichten, eine zweite Videokamera zum Photographieren der vom Fahrzeug aus nach vorne beobachteten Ansichten und einen Videorekorder zum Aufzeichnen der durch die erste und die zweite Videokamera photographierten Bildinformationen aufweist. Durch die Hauptsteuerungseinheit 1 wird die durch den Kilometerzähler 8 erhaltene Information über die zurückgelegte Strecke dem Videorekorder des Videosystems und dem Datenaufzeichnungsgerät 6 zugeführt, wobei zu diesem Zeitpunkt die Daten der in Zahlen dargestellten zurückgelegten Strecke den jeweiligen Informationen des Videorekorders und des Datenaufzeichnungsgeräts überlagert werden. Ausreichende Beobachtungsdaten werden auch dann erhalten, wenn das Fahrzeugs bei der Untersuchung der Untergrundstruktur unter Verwendung des Untergrundradargeräts mit einer Geschwindigkeit von 40 bis 60 km/h fährt.
D.h., die von der Startposition der Untersuchung an zurückgelegte Strecke des Fahrzeugs wird in den Informationen der beobachteten Bilder und Daten aufgezeichnet, so daß die zum Untersuchen der Untergrundstruktur aufzubohrende Stelle exakt festgelegt werden kann. Wenn das Fahrzeug sich der durch die vorstehend erwähnte Sprachinformation ungefähr festgelegten Stelle nähert, wird die Stelle anhand der Bilder des durch die Videokameras photographierten Umgebungsbereichs exakter festgelegt, wobei schließlich die exakte Position durch die Kontrolle des Fahrzeug-Kilometerzählers bestimmt werden kann. Wenn daher nach der Kontrollfahrt die Position der zu untersuchenden Stelle gesucht wird, muß für die Bohruntersuchung der Kilometerzähler des Fahrzeugs nicht permanent beobachtet werden, sondern das Fahrzeug kann wieder entlang der gleichen Strecke wie bei der Kontrollfahrt fahren, wobei die Informationen der photographierten und im Videorekorder aufgezeichneten Information über die vom Fahrzeug aus nach vorn beobachtete Ansicht geprüft wird, so daß die Bohruntersuchung auch in Richtung der Breite der Straße an der exakten Position durchgeführt werden kann.
Nachstehend wird die Bohruntersuchung unter Bezug auf die Figuren 7 bis 11 beschrieben. In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Bohrgestell, das, wie später beschrieben, geeignet an einer Rückwandtür des Fahrzeugs befestigt werden kann. Außerdem ist dieses Bohrgestell 10 in Fig. 7 auf der Straße angeordnet dargestellt, um die Bohrfunktion zu erläutern. Im Bohrgestell 10 ist eine Halterung 12 aufrecht auf einer Grundplatte 11 angeordnet und eine Bohrmaschine, beispielsweise eine Kernbohrmaschine 14 ist an einer an der Halterung 12 befestigten Hebevorrichtung 13 befestigt.
An der Kernbohrmaschine 14 ist ein Bohrer 15 zum Bohren eines beispielsweise ca. 1.2 m tiefen Untersuchungslochs durch das Straßenpflaster lösbar befestigt, wobei das Straßenpflaster durch manuelles Betätigen eines Hebegriffs 16 der Hebevorrichtung 13, um den sich bei einer hohen Geschwindigkeit drehenden Bohrer 15 vertikal nach unten zu drücken, aufgebohrt wird. Aus dem Gesichtspunkt einer zerstörungsfreien Untersuchung beträgt der Durchmesser des durch den Bohrer 15 gebohrten Untersuchungslochs 17 vorzugsweise ca. 3 bis 10 cm, wobei bei der vorliegenden Ausführungsform das Untersuchungsloch 17 mit einem Durchmesser von 3 cm gebohrt wird. Der Durchmesser des Untersuchungslochs 17 kann bei einer tatsächlichen Verwendung jedoch auf ca. 1 bis 2 cm verringert werden.
Der Bohrer 15 weist eine Bohrkrone 15b aus beispielsweise Diamandschneiden auf, die an der Kopfseite eines rohrförmigen Körpers 15a befestigt sind, und ist dazu geeignet, das Kernmaterial des Untergrunds der Pflasterung im rohrförmigen Körper 15a aufzunehmen. Bei dem vorliegenden Untersuchungsverfahren wird die Oberfläche der Innenumfangswand des gebohrten Lochs jedoch direkt beobachtet. Obwohl das aufgenommene Kernmaterial als Zusatzmaterial zum Untersuchen des Untergrunds hilfreich sein kann, wird dieses Material zum Untersuchen der Untergrundstruktur jedoch nicht direkt verwendet.
Der Untergrund der gepflasterten Straße weist normalerweise eine Asphaltpflasterung auf, deren Tiefe 50 bis 60 cm von der Straßenoberfläche beträgt, so daß, während diese Pflasterung aufgebohrt wird, vom Beginn des Bohrvorgangs an Wasser unter Druck in den Bohrer eingeleitet wird, um ein Verschleißen der Bohrkrone 15b zu verhindern
Wenn das Aufbohren der Pflasterung A2 abgeschlossen ist, beginnt die Bohrkrone 15b mit dem Durchbohren der Sandschicht 2, wobei die vorstehend erwähnte Zufuhr von unter Druck stehendem Wasser beim Bohrvorgang für die Pflasterung unterbrochen wird, um einen unbeschädigten Zustand der Oberfläche der Innenumfangswand der Bohrung zu erhalten, die durch das Durchbohren der Sandschicht erhalten wird. Der Übergang des Bohrers 15 von der Pflasterung in die Sandschicht kann beispielsweise durch das durch die Hand, die den Hebegriff 16 der Hebevorrichtung 13 betätigt, festgestellte Gefühl bestimmt werden, d.h., dadurch, daß die auf den Hebegriff 16 zum Aufbohren der Pflasterung ausgeübte nach unten gerichtete relativ große Druckkraft sich plötzlich in eine geringe Kraft ändert. Wenn die Hebevorrichtung 13 automatisch nach unten gedrückt wird, kann die Änderung der nach unten gerichteten Druckkraft beispielsweise durch einen Drucksensor festgestellt werden.
Außerdem ist entsprechend dem kleinen Durchmesser des zu bohrenden Untersuchungslochs 17 nur eine geringe Menge des beim Aufbohren der Pflasterung zuzuführenden unter Druck stehenden Wassers erforderlich, so daß, wenn der Bohrer in die Sandschicht übergeht, eine geringe Verzögerung beim Unterbrechen der Zufuhr des unter Druck stehenden Wassers keine Probleme hervorruft.
Das zum Untersuchen des Untergrunds verwendete Untersuchungsloch 17 hat eine Tiefe von 1.2 m, was der Gesamtlänge des Bohrers 15 entspricht, wobei diese Tiefe normalerweise die Sandschicht 2 erfaßt, wobei jedoch entsprechend den Beschaffenheiten eine Tiefe von ca. 2 m hergestellt werden kann.
Wenn das Aufbohren des Untersuchungslochs 17 abgeschlossen ist, wird eine geringe Menge Wasser durch beispielsweise eine Düse einer Wasserpumpe eingespritzt, um die Oberfläche der Innenumfangswand des Untersuchungslochs 17 zu säubern, wobei anschließend das Wasser durch eine Saugpumpe abgesaugt wird, um zu verhindern, daß sich das Wasser im Untersuchungsloch sammelt.
Daraufhin wird vorzugsweise die Oberfläche der Innenumfangswand der aufgebohrten Asphaltschicht mit Hilfe einer rotierenden Bürste gesäubert, damit die Oberfläche der Innenumfangswand der Pflasterung deutlicher gesichtet werden kann. Die rotierende Bürste kann an Stelle des Bohrers 15 am Kernbohrer 14 angeordnet werden, wobei durch Messen der korrekten Tiefe der Pflasterung während des Bohrvorgangs die Pflasterung durch die rotierende Bürste gereinigt werden kann, ohne daß diese mit der Sandschicht 2 in Kontakt kommt.
Wenn der vorstehend beschriebene Bohrvorgang abgeschlossen ist, wird die Sichtung der Wandfläche des 1.2 m tiefen, aufgebohrten und gesäuberten Untersuchungslochs 17 über die Oberfläche der Innenumfangswand durchgeführt.
Eine schematische Ansicht dieses Arbeitsvorgangs ist in Fig. 8 dargestellt.
Die Sichtung der Wandoberfläche wird durch Einführen einer Bildabtasteinrichtung 20 mit einer CCD-Kamera in das Untersuchungsloch 17, durch Absenken der Einrichtung mit einer nahezu konstanten Geschwindigkeit und durch Photographieren der gesamten Oberfläche der Innenumfangswand (über 360º) durchgeführt.
Die durch die Bildabtasteinrichtung 20 photographierten Bilder der Oberfläche der Innenumfangswand werden über ein Verbindungskabel 21 einer Bildverarbeitungseinheit 22 zugeführt. Positionsdaten von einem später beschriebenen Positionsdetektor 23 einer Bildabtastvorrichtung werden entsprechend der Informationen der photographierten Bilder der Bildverarbeitungseinheit 22 zugeführt.
Gemäß Fig. 9 wird die Bildverarbeitungseinheit 22 aus einer Steuerungseinheit 24, die die Gesamteinheit steuert, einer Bildaufzeichnungseinrichtung 25, die aus einem digitalen Aufzeichnungsgerät gebildet wird, das die Bildinformationen von der Bildabtasteinrichtung 20 aufzeichnet, einem Videorekorder 26, um Daten zu speichern, und einem Monitor 27 gebildet, der beispielsweise die photographierten Bilder überwacht.
Darüber hinaus werden aufgezeichnete Informationen, wie beispielsweise durch das Bildaufzeichnungsgerät 25 aufgezeichnete Bilddaten, direkt oder über ein Aufzeichnungsmedium, wie beispielsweise eine Diskette, einem Bilddrucker 28 zugeführt und als Farbbilder ausgedruckt. Außerdem kann jedes Bild auf dem Monitor 27 durch eine feststehende Kamera photographiert werden.
Die ausgedruckten Bilder werden die Bilder der freigelegten Oberfläche der Innenumfangswand des Untersuchungslochs 17.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Bildabtasteinrichtung 20 so angeordnet, daß sie ohne Drehung um die longitudinale Mittellinie des Untersuchungslochs 17 abgesenkt wird, um zu verhindern, daß zwischen der programmierten und der tatsächlichen Anfangsposition des Photographiervorgangs eine Differenz entsteht. Dies wird nachstehend unter Bezug auf Fig. 8 beschrieben.
Die Bildabtasteinrichtung 20 weist einen konischen Spiegel 30 auf, über dem eine aus ladungsgekoppelten Bausteinen (CCD) gebildete Bildabtastvorrichtung 31 angeordnet ist, deren Mittelpunkt der optischen Aufnahmeachse mit der Mittellinie des Spiegels übereinstimmt, wobei die Bildabtasteinrichtung 20 unter Verwendung der Bildabtastvorrichtung 31 und mit Hilfe des Spiegels 30 ein Photo der Oberfläche der Innenumfangswand des Untersuchungslochs 17 aufnimmt, das durch eine batteriebetriebene Lichtquelle 32 ausgeleuchtet wird.
Als Ergebnis des vorstehend beschriebenen Verfahrens kann die Gesamtstruktur der Innenumfangswand des Untersuchungslochs 17 mit Hilfe der Bildabtastvorrichtung 31 kontinuierlich photographiert werden.
Die Bildabtasteinrichtung 20 ist am Ende einer Haltestange 33 befestigt, deren Durchmesser etwas geringer ist als derjenige des Untersuchungslochs 17, wobei die Mittelachse der Haltestange 33 und die Mittellinie der optischen Aufnahmeachse der Bildabtastvorrichtung 31 miteinander übereinstimmen. Wenn ein Untersuchungsloch einen Durchmesser von ca. 1 cm aufweist, kann außerdem ein beispielsweise als Kamera zum Untersuchen des Magens verwendetes Fiberskop verwendet werden.
Die Haltestange 33 muß so in das Untersuchungsloch 17 eingeführt werden, daß beide Mittelachsen miteinander in Übereinstimmung bleiben.
Dies muß deswegen geschehen, weil jeglicher Abstand zwischen den beiden Achsen eine zu vermeidende Beschädigung der Bildabtasteinrichtung 20 durch die Oberfläche der Innenumfangswand des Untersuchungslochs 17 verursacht.
Deshalb wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Bohrgestell 10 verwendet. D.h. Die Mittelachse des Untersuchungslochs 17 stimmt mit der Mittellinie der Drehachse der am Bohrgestell 10 montierten Kernbohrmaschine 14 überein, so daß die Grundplatte 11 in der gleichen Position verbleibt (in dem an der Rückwandtür des Fahrzeugs befestigten Zustand), nachdem der Bohrvorgang für das Untersuchungsloch 17 abgeschlossen wurde, wobei auf der Grundplatte ein in Fig. 10 dargestellter Halterungsrahmen 34 befestigt ist, um die Haltestange 33 an der vorgesehenen Position auf der Grundplatte 11 zu halten und zu führen.
Der Halterungsrahmen 34 weist eine an dessen Oberseite befestigte Führungswalze 35, einen durch eine Feder verstärkten beweglichen Arm 36 und einen in der entgegengesetzten Position dazu angeordneten Meßarm 38 mit einer an der Oberseite des Arms befestigten Gegenwalze 37 auf, wobei die Haltestange 33 derart angepaßt ist, daß sie zwischen diesen Walzen 35 und 37 eingeführt werden kann.
Die Gegenwalze 37 ist so angeordnet, daß sie sich in einem Reibungskontakt mit der eingeführten Haltestange 33 ohne Schlupf dreht, wobei die Drehbewegung der Walze durch den Positionsdetektor 23, wie beispielsweise durch einen Drehcodierer erfaßt wird, und die Daten der Bildverarbeitungseinheit 22 als Positionsinformation (Information der vertikalen Position) der Bildabtastvorrichtung 20 zugeführt werden.
An der Umfangsfläche der Führungswalze 35 ist ein sich in die Umfangsrichtung erstreckender Vorsprung 40 vorgesehen, der mit einer in der Außenfläche der Haltestange 33 in Längsrichtung vorgesehenen Paßnut 41 in Eingriff kommt.
D.h., die Drehbewegung der Haltestange 33 um die Achse wird begrenzt, wenn diese in das Loch eingeführt wird und die Paßnut 41 mit dem Vorsprung 40 in Eingriff steht, wodurch die Bildabtasteinrichtung 20 zum Photographieren der Innenumfangswand des Untersuchungslochs 17 in das Loch eingeführt werden und vertikal bewegt werden kann ohne sich um die Achse zu drehen.
Die Haltestange 33 ist mit einer Hebebefestigung (nicht dargestellt) verbunden, die an Stelle der Kernbohrmaschine 14 an der Hebevorrichtung 13 befestigt wird, wobei die Funktion derart ist, daß, wenn die Haltestange durch eine Bedienungsperson, die den Hebegriff 16 betätigt, in das Untersuchungsloch 17 eingeführt wird, der gleichzeitig durch einen Positionsdetektor 39 gemessene Einführabstand in einer Abstandzähleranzeige der Bildverarbeitungseinheit 22 aufgezeichnet wird.
Wenn ein Signal zum Starten des Photographiervorgangs ausgegeben wird, beginnt die Bildabtasteinrichtung 20 mit dem Photographiervorgang, wobei die aufgenommenen Bilder im Bildaufzeichnungsgerät 25 und im Datensicherungs-Videorekorder 26 aufgezeichnet werden und diese Aufzeichnungen gleichzeitig in Realzeit auf dem Monitor 27 dargestellt werden, so daß die Bedienungsperson feststellen kann, ob die Daten korrekt erfaßt werden.
D.h. durch das Einführen der Haltestange in das Untersuchungsloch kann die Oberfläche der Innenumfangswand des Untersuchungslochs 17 über dessen gesamte Länge kontinuierlich photographiert werden.
Wenn der Photographiervorgang über die gesamte Länge des Untersuchungslochs 17 beendet ist, wird die Haltestange 33 aus dem Untersuchungsloch 17 entnommen und das Loch aufgefüllt.
Bei diesem Auffüllvorgang wird zunächst ein schnellverfestigender Zementmörtel vom Boden bis zum Abschnitt in der Nähe des Oberflächenschichtabschnitts eingefüllt und daraufhin der Oberflächenschichtabschnitt mit einer Asphaltmischung aufgefüllt. Das Untersuchungsloch 17 hat einen geringen Durchmesser und ist nahezu ca. 2 m tief, so daß eine geringe Menge von Zementmörtel zum Auffüllen des Lochs ausreicht, wodurch ein sehr wirksamer Reparaturarbeitsschritt ermöglicht wird, bei dem die Pflasterung nicht beschädigt wird.
D.h. daß die Untersuchung durch das Untersuchungsloch 17, das einen geringen Durchmesser aufweist, einer zerstörungsfreien Untersuchung gleicht.
Bei diesem System werden die erhaltenen Bilddaten bei jeder photographischen Aufnahme durch einen Bilddrucker 28 beispielsweise als Farbbilder ausgedruckt, wobei die Daten verwendet werden, um mit Hilfe dieser Bilder zusammen mit den photographierten Bildern die Tiefe der Positionen der photographischen Aufnahmen darzustellen.
Durch das Anordnen der ausgedruckten Bildblätter entsprechend ihren Positionen über- bzw. untereinander, können die Bilder der freigelegten Oberfläche der Innenumfangswand des Untersuchungslochs 17 über die gesamte Länge des Lochs erhalten werden.
Die vorstehend beschriebene Folge von Arbeitsschritten, wie beispielsweise das Aufbohren des Untersuchungslochs, die Säuberung des Untersuchungslochs, das Photographieren der Oberfläche der Innenumfangswand mit Hilfe der Bildabtasteinrichtung und das Auffüllen des Untersuchungslochs nach dem Abschluß der Untersuchung, wird beispielsweise bei jeweils einem Abstand von 20 m der Fahrbahnlänge durchgeführt, der als Gegenstand der Untersuchung ausgewählt wird, so daß die Querschnittstruktur der Pflasterung über beispielsweise mehrere hundert Meter Länge im Bereich einer Tiefe von 1 bis 2 m erfaßt werden kann.
Die für das vorliegende Untersuchungsverfahren der Untergrundstruktur erforderlichen Geräte und Instrumente werden zusammen mit den vorstehend erwähnten Geräten und Instrumenten zum Kontrollieren des Untergrunds so angeordnet, daß sie auf dem Fahrzeug befestigt werden können, wie später beschrieben wird.
Nachstehend wird das Fahrzeug, auf dem die vorstehend erwähnten unterschiedlichen Vorrichtungen befestigt sind, unter Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben.
In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 80 ein Fahrzeug, das als geschlossener Güter- oder Lastwagen bezeichnet wird, wobei eine erste Videokamera 81 an der Seite und eine zweite Videokamera 82 an der Vorderseite des Fahrzeugs befestigt ist. Die Umgebungsansichten der Straße von der Seite des Fahrzeugs aus betrachtet werden durch die erste Videokamera 81 photographiert und die vom Fahrzeug aus nach vorne betrachteten Ansichten werden durch die zweite Videokamera 82 photographiert, wobei das Videosystem der in Fig. 4 dargestellten Positionserfassungseinrichtung B aus diesen Kameras 81 und 82 gebildet wird.
Das Bezugszeichen 83 stellt eine Antenne dar, die die Antenne des Untergrundradargeräts und einen Oszillator umfaßt, die beide in einer Einheit angeordnet sind und an der Rückseite des Fahrzeugs vertikal beweglich gehalten werden und beispielsweise durch eine hydraulische Hebevorrichtung 84 vertikal verschiebbar sind, wobei die Antenne zum Zeitpunkt der Untersuchung durch eine im Boden des Fahrzeugs ausgebildete Öffnung 85 auf die vorgegebene Position herabgesenkt wird. An beiden Seiten der Antenne 83 ist jeweils ein Wasserbehälter 86 befestigt, der mit Wasser gefüllt ist, das beispielsweise für den vorstehend erwähnten Bohrvorgang verwendet wird.
Außerdem sind die Geräte für die Untergrundradareinrichtung, wie beispielsweise ein Stromerzeuger 2, eine Schreibvorrichtung 7a und eine Hauptsteuerungseinheit 1 an der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet und eine zum Photographieren des Querschnitts des in Fig. 9 dargestellten Bohrlochs verwendete Bildverarbeitungseinheit 22 ist an der linken Seite des Fahrzeugs angeordnet.
Das vorliegende Fahrzeug 80 ist ein Fahrzeug mit einer kraftbetriebenen Rückwandtür, bei dem eine Rückwandtür in vertikaler Richtung geöffnet und geschlossen wird, wobei eine in Richtung der Fahrzeugbreite verschiebbare Vorrichtung 88 für eine geradlinige Verschiebung an einer sich nach unten öffnenden Rückwandtür 87 befestigt ist und ein Bohrgestell 10 so angepaßt ist, daß es an der Vorrichtung 88 für eine geradlinige Verschiebung befestigt werden kann.
Wenn das Fahrzeug 80 auf der Straße abgestellt wird, wird daher die Rückwandtür 87 geöffnet und das Bohrgestell 10 an der Vorrichtung 88 für eine geradlinige Verschiebung befestigt, wie in Fig. 3 dargestellt, woraufhin das Bohrgestell 10 durch Verschieben der Vorrichtung 88 für eine geradlinige Verschiebung in Richtung der Fahrzeugbreite an der zum Bohren des Untersuchungslochs 17 richtigen Position angeordnet werden kann. Das Bohrgestell 10 wird am Fahrzeug 80 montiert und andere, beispielsweise für den Bohrvorgang sowie für das Photographieren der Oberfläche der Innenumfangswand des Bohrlochs verwendete Vorrichtungen werden ebenfalls am Fahrzeug 80 montiert.
Außerdem werden ein Zeichen 90 für Straßenarbeiten und ein gelbes Drehlicht 91 auf dem Dach des Fahrzeugs 80 angeordnet.
Wie vorstehend beschrieben, kann erfindungsgemäß der Untergrundzustand der Straße während einer Fahrt mit einer hohen Geschwindigkeit erfaßt werden, so daß durch das erfindungsgemäße Verfahren der Fluß fahrender Fahrzeuge, der beim herkömmlichen Verfahren gestört wurde, nicht gestört wird, die Straße mit Hilfe des Untergrundradargeräts bei Tag und bei Nacht geprüft werden und außerdem der einzelne Punkt aufgrund der durch die Beobachtungsergebnisse erhaltenen Daten exakt erfaßt werden.
Darüber hinaus kann die Umgebung des einzelnen Punktes durch Synchronisieren der zurückgelegten Strecke und durch beispielsweise die durch die Videokameras vom Fahrzeugfenster aus photographierte Umgebung visuell bestimmt werden, so daß die Suche nach dem einzelnen Punkt einfacher durchgeführt werden kann.
Das Gestell zum Aufbohren des einzelnen Punktes ist so angepaßt, daß es an der Rückwandtür des Fahrzeugs befestigt werden kann, so daß der Bohrvorgang nach dem Kontrollieren des Untergrunds ohne die Hilfe durch ein anderes Fahrzeug leicht durchgeführt werden kann, so daß eine schnelle und exakte Arbeit durch eine geringe Anzahl von Arbeitern durchgeführt werden kann.

Claims

1. Fahrzeug zum Untersuchen einer Straßenpflasterstruktur mit:

einer Karosserie (80) mit einer Rückwandtür (87), die sich zum Öffnen und Schließen vertikal dreht;

einer an der Karosserie befestigten und relativ zur Fahrtrichtung vertikal beweglichen (84) Untergrundradareinrichtung (83) zum Erzeugen von Beobachtungsdaten;

einem an der Tür (87) lösbar befestigten Gestell (10) für Bohrarbeiten;

eine Positionserfassungseinrichtung (B) zum Feststellen der durch das Fahrzeug zurückgelegten Strecke (8) und zum Aufzeichnen visueller Bilder (9) eines Umgebungsbereichs des Fahrzeugs;

einem Radarsystem (Fig. 4) mit einer Untergrundradarsteuerungseinrichtung zum Steuern der Untergrundradareinrichtung und einer Beobachtungsdatenaufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichenn der Beobachtungsdaten der Untergrundradareinrichtung, wobei das Radarsystems die durch die Positionserfassungseinrichtung bereitgestellte Information über die durch das Fahrzeug zurückgelegte Strecke zusammen mit den Beobachtungsdaten der Untergrundradareinrichtung in der Datenaufzeichnungseinrichtung aufzeichnet; und

einem Bildverarbeitungssystem (Fig. 9) zum Photographieren einer Oberfläche einer Innenumfangswand eines gebohrten Lochs und zum Verarbeiten der photographierten Bilder.

2. Fahrzeug zum Untersuchen einer Straßenpflasterstruktur nach Anspruch 1 mit:

einem an der Karosserie des Fahrzeugs (80) angeordneten Satz von Videokameras (81, 82), um während der Fahrt Bereiche in zwei verschiedenen Richtungen zu photographieren; und

einer Bildaufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen der Information der durch die Videokameras (81, 82) photographierten Bilder zusammen mit der Information über die durch das Fahrzeug zurückgelegte Strecke.

3. Fahrzeug zum Untersuchen einer Straßenpflasterstruktur nach Anspruch 1 oder 2 mit:

an der Karosserie des Fahrzeugs angeordneten Einrichtungen und Instrumenten (Fig. 8; Fig. 9), die für den Bohrvorgang und zum Photographieren einer Oberfläche einer Innenumfangswand eines gebohrten Lochs verwendet werden.