JP2001221620A - 構造物表面の光走査方法 - Google Patents

構造物表面の光走査方法

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JP2001221620A JP2000038136A JP2000038136A JP2001221620A JP 2001221620 A JP2001221620 A JP 2001221620A JP 2000038136 A JP2000038136 A JP 2000038136A JP 2000038136 A JP2000038136 A JP 2000038136A JP 2001221620 A JP2001221620 A JP 2001221620A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 道路等の表面の凹凸検査や水準プロフィール
測定を簡便かつ迅速に行う方法を提供する。 【解決手段】 交差する少なくとも2つの光平面を用い
る光走査法を利用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、舗装道路等の構造
物表面の凹凸検出や水準プロフィール測定に利用される
光走査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から光走査による道路面等の構造物
表面の高さ測定が行われている。光走査は、光ビームを
構造物表面に照射し、同表面に投影される光点をカメラ
で撮影して画像の光点位置と事前に設定した基準位置と
のずれを画像処理により算出し、これをもとに光点位置
と基準位置との距離が演算できるとい原理に基づくもの
であり、光点を随時移動させたり、或いは平面光を照射
して行われるものである。道路面の光走査の先行技術と
しては、道路面の横断形状測定装置、平坦性試験装置及
び路面性状測定車をあげることができる。横断形状測定
装置は、一対のレーザ発信源とカメラを搭載した筐体を
フレームに移動可能に取り付けた構成であって、路面に
対して固定したフレームに沿って前記筐体を移動させな
がら光走査し車線横断の水準プロフィールを得るもので
ある。この装置は、正確な横断水準プロフィールの測定
が可能ではあるが、供用中の道路の調査においては交通
を遮断するわけにはいかないため、1車線ごとに測定し
なければならず手間がかかるとともに、車線を規制する
ことによって交通渋滞を誘発する。これを避けるため深
夜や早朝に測定する場合もあるが、作業規制中に車が突
っ込むといった事故が発生する危険がある。
【0003】路面性状測定車は、道路の維持、修繕計画
に必要な一連のデータを短時間で得ることを目的に開発
されたものである。前記データとは、わだち掘れ量、平
坦性及びひび割れ率をいい、いずれも光学的に測定され
る。わだち掘れ量は、横断水準プロフィールから算出さ
れるが、路面性状測定車では、複数のレーザ発信源と複
数のCCDカメラを測定車前方に固定した構成をとり、
かつ、複数のレーザ光は、車線方向とは直角方向の平面
光を形成するように照射される。路面性状測定車の横断
水準プロフィール測定は、わだち掘れ量を算出すること
が目的であり、しかも、そもそも走行しながら測定する
ものであるから、前記横断形状測定装置と比較して測定
精度は劣るものであり、その測定値を工事施工計画策定
のためのデータとして用いるのには難点があるものであ
る。平坦性試験装置は、プロフィルメータとも呼ばれる
走行装置を前後に備えたフレームの中央にフレームと路
面の距離を測定する距離測定装置を設けて縦断方向の路
面の凹凸度合いを計測する装置であって、距離測定装置
をレーザ光式としたものである。この測定は測定装置本
体を移動しながら行うためフレームが絶えず挙動し正確
な高さを得ることができないと共に、この装置による平
坦性測定は、フレームの延長内の範囲での凹凸量を簡便
に得ることを目的としているに過ぎないものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】道路面の凹凸は、交通
事故や交通振動を発生させるものであり、凹凸箇所を見
出すことは道路管理上重要な調査項目である。しかる
に、これを簡便かつ合理的に特定する適宜な方法がな
く、結局、経験者による目視や上記問題の発生を伴って
対処しざるを得ないのが現状である。凹凸の検出を、前
述の光走査式測定装置を利用して行うことは不可能では
ないが、簡便とはいえないものである。目視によらない
で凹凸箇所を得るためには、測定路線の平面水準プロフ
ィールが不可欠である。平面水準プロフィールは、横断
水準プロフィール、または縦断水準プロフィールを多数
集めて得られるものであるから、光走査式測定各装置を
用いる場合には測定回数を甚だ増大することが必要とな
り、かつ横断もしくは縦断水準プロフィールを平面プロ
フィールに変換する処理が必要となる。本発明が解決し
ようとする課題は、道路面等の構造物表面の凹凸検出に
おいて、簡便にかつ迅速にこれを行うことにあり、ま
た、道路面等の構造物表面の水準プロフィール測定にお
いて測定精度を確保し、かつ、交通渋滞の発生を減じる
とともに安全に測定作業の行うことにあって、これらを
実現する道路面等の構造物表面の光走査方法を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、構造物表面の
光走査をする際に、交差する少なくとも2つの光平面を
使用することを特徴とする構造物表面の光走査方法であ
る。本発明で光平面とは、光ビーム光源を1平面上で回
転等の移動により得られるもの、若しくは、光源からの
光をスリット、プリズム等により平面形状となしたもの
をいう。走査は、光源装置の回転、並進を組み合わせた
移動により、若しくは光源装置を搭載した車両の移動に
より、或いはこれらの併用により行われる。光走査で
は、CCDカメラ、パソコン、記憶装置、送受信装置を
用いてデータ化する。
【0006】本発明の典型的な応用は、2つの光平面を
交差させ、かつ、好ましくはこの2つの光平面と一致し
ない方向に走査するものである。1つの光平面で道路面
を走査する場合、投影される光の線分と段差方向が一致
するとその段差が検出され得ないことがあるが、2つの
交差する光平面を用いる場合には、1つの光平面が検出
され得なくとももう一つの光平面が段差を検出し、した
がって、確実、迅速に路面の段差を知ることとなる。
【0007】本発明のもう一つの典型的な応用は、第1
の光平面と、第2の光平面とが測定路面上で交差する光
点の水準を測定することにあり、第1の光平面と、第2
の光平面の走査をしてその交点を測定点として順次決定
し順次水準を測定するものである。具体的には、第1の
光平面を構造物表面に略垂直に照射し、第2の光平面を
第1の光平面と交差するようにかつ構造物表面に対し略
垂直に照射して生じた交点の水準を測定し、次いで所望
のピッチで第2の光平面を走査して、第1の光平面が投
影された略直線部分に次の交点を生じさせ、この点の水
準を測定し、以下この操作を繰り返す−といった汎用的
例をあげることができる。これら交点は、予め各交点と
2つの光源位置で水準基準を調整したカメラで撮影す
る。これによって横断もしくは縦断の水準プロティール
を決定することができる。上記応用は、測定範囲の一部
のみに装置を占有することを可能とするのであり、同路
面の横断水準プロフィール測定で2車線道路にあって
は、路肩での、同3車線以上の道路にあっては路肩、若
しくは中央の単一車線での測定作業のみで全車線の横断
水準プロフィールを決定することが可能となり、以て、
測定作業の効率化が図られることになって渋滞の発生が
抑制されるとともに測定作業中の安全性も確保される。
【0008】
【実施例】実施例1:本例は、特に構造物表面の凹凸の
検出を容易にする例であり、図1にその具体例を示す。
図1のIは本例で用いる装置の使用状態を説明する側面
図であり、IIは平面図である。図1において、台車1に
は、レーザビーム発振機等の光源2L、2Rが支持体3
L、3Rに装着されるとともに、受像機4が支持体5に
装着される。照射光は、交点2L、AL、BLが造る光
平面10L、および交点2R、AR、BRが造る光平面
10Rを走査するように照射され、路面6では線7L及
び線7Rに沿って反射して反射光となる。線7は、路面
6が全くの平坦であって凹凸がない場合には直線となる
が、凹凸や段差があった場合には、直線とはならない。
線7上の反射光は受像機4で撮影され、図示しない画像
解析装置によってその画像が解析されて凹凸が判定され
ることとなる。
【0009】本例は、2つの光走査を同時に、かつ台車
を移動して、もしくは移動しながら行うものであるか
ら、かりに線7Lの方向と一致する段差があったとして
も、線7Rからこの段差を検出することが可能であり、
また、線7Rの方向と一致する段差があったとしても、
線7Lからこの段差を検出することが可能であって、確
実に路面の凹凸を検出することができるのである。
【0010】台車の移動方法としては、AからBまで照
射光を走査している間は停止し、その走査が終わった時
点で所望間隔の移動を行い、順次これを繰り返すことも
できるし、台車を定速度で移動しながら照射光を走査す
ることもできる。ただし後者の場合においては、照射光
が線7を描く速さを一定とする必要があるが、回転移動
を行うモータを制御する等の適宜の手段を用いればよ
い。ただし、台車を走行させながら検出作業を行う場合
には、平面光を用いるのが好適である。
【0011】本例を説明する図1においては、道路幅を
一定としているが、光平面10が形成され、受像機4が
線7を撮影される範囲については凹凸、段差の検出は可
能であり、拡幅箇所で台車位置を幅方向にずらして検出
作業を行う必要はない。また、受像機は測定精度や光源
の強度により適宜の台数を設置することも本発明の範囲
に含まれるものである。さらに、台車に距離センサを設
けて測定始点からの距離を、凹凸の解析と連動させて記
録装置に記録することもでき、路面管理に凹凸、段差デ
ータを活用することが可能である。
【0012】受像機4に写る線7は受像機と線7の各部
との距離によっては歪(同一長さの線分が実路面上のも
のと受像機のものとで異なる状態)を生ずる可能性があ
るが、これは光学系の「あおり」と称する機構もしくは
解析装置での演算によって除去することが可能である。
【0013】実施例2:本例は、正確にしかも広範囲に
横断プロフィールの測定を可能とする例であり、図2に
その具体例を示す。図2のIは本例で用いる装置の使用
状態を説明する平面図であり、IIは側面図である。図2
では、互いに交差する平面光A1と平面光B2を、とも
に略鉛直に路面に照射し形成される交点3を受像機(カ
メラ)4で撮影し、基準の位置からのずれを画像処理で
得て水準を決定する。
【0014】光平面A1を発光する光源A5および受像
機4は、略放物曲線の測定フレーム11、12に沿って
順次移動するように構成されており、これらの移動にと
もない交点3は測定線8上を順次移動することができ
る。略放物曲線のフレームは、フレーム11、12に沿
った光源A5および受像機4の移動距離(移動手段は図
示しない)と測定線上の交点3の移動距離とを略比例す
るようにし、制御を簡略化するために好適なものであ
る。ただし、光平面A1の移動手段としては光源を順次
所望角度となるよう回転してもよく、回転に加えて並進
移動を組み合わせてもよく、また、複数の固定もしくは
移動可能な光源を併用してもよい。
【0015】光平面B2は、光平面A1と必ず交差する
ように照射するものであり、測定幅全体を1度に照射す
る平面光であってもよいが、交点3が生ずるに足る範囲
を照射する平面光であることが好ましく、本例の場合、
光源A5および受像機4のフレーム上の位置に応じて光
源B9の照射角度と照射幅が適宜変動するように構成す
ることが好ましい。光平面A1、または光平面B2のい
ずれかを、照射光を一平面内で揺動させて平面光とする
ことは可能であるが、両光源とも光源からの光をスリッ
ト、プリズム等により平面形状に分光した平面光である
ことが測定の迅速さの点から好ましい。 前記フレーム
11、12および光源B9は、支持体13、14によっ
てフレーム10に固定される。
【0016】本例では、光源A5および受像機4がスラ
イドするフレーム11、12上の面は、水平となるこ
と、また、光源B9は、照射方向を略鉛直かつ、測定方
向を適宜変更できる調整手段を備える必要があり、光源
A5および受像機4がスライドするフレーム11、12
上の面の水平を得るために、アウトリガー装置を用いて
いる。次に光源A5および受像機4がスライドするフレ
ーム11、12上の面が水平となるようアウトリガーを
用いる方法の一例を述べる。まず、アウトリガー15−
1〜15−3を同程度伸張させ、測定車の車輪15を浮
き上がらせる。次に、車幅方向の傾斜センサーが水平位
置を示すまでアウトリガー15−1を縮めるとともに、
アウトリガー15−2を同じだけ伸ばす。前記センサー
が水平位置となったら、車体方向の傾斜センサーが水平
となる位置までアウトリガー15−3を適宜伸張する。
計測車は、車輪16を備えるが自走式、牽引式のいずれ
の方式でもよいが、前記水平を自動的に設定する装置を
備えて自走できる構成とすることが好ましく、より測定
時間を短縮することが可能となる。
【0017】
【発明の効果】交差する少なくとも2つの光平面を用い
る光走査方法により、路面の段差、凹凸を容易に見出す
ことが可能となり、通行車両、歩行者の安全を図ること
ができる。また、本発明により幅広の水準プロフィル測
定も可能となり、測定作業の迅速性、安全性を高めるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法に用いるに適する装置の使用状態を
示す説明図。
【図2】本発明方法に用いるに適する他の装置の使用状
態を示す説明図。
【符号の説明】
1 台車 2L,2R,A5,B5 光源 2L,2R,5,13,14 支持体 4 受像機 6 路面 10,11,12 フレーム 15 アウトリガー 16 車輪
フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA06 AA25 AA49 AA51 CC40 DD06 FF01 FF04 FF11 GG04 HH04 HH14 JJ03 JJ05 JJ19 JJ26 LL13 LL28 LL46 LL62 MM06 MM16 QQ31

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交差する少なくとも2つの光平面を用い
    ることを特徴とする構造物表面の光走査方法
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