JP2015086590A

JP2015086590A - 路面標示用塗装装置

Info

Publication number: JP2015086590A
Application number: JP2013226125A
Authority: JP
Inventors: 健司富樫; Kenji Togashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: JP6213156B2

Abstract

【課題】路面標示を描画するにあたり予め現地で行う測量作業が不要で、容易かつ高い位置精度で路面標示を描画することが可能な路面標示用塗装装置を提供する。【解決手段】この発明に係る路面標示用塗装装置は、衛星からの測位用信号電波を受信して現在位置を測位する測位手段と、路面に塗装する標示の形状と位置を記憶する記憶部と、路面を撮像するカメラと、塗装剤を路面に噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルの取付け位置と前記現在位置と前記路面に塗装する標示の位置とから、前記標示を塗装する位置の方向を示す目的地方向表示を画面上に表示する表示部とを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、路面に描画される道路標示等の路面標示を自動で塗装する塗装装置に関するものである。

道路の路面に文字や記号等の路面標示を描画する際は、まず路面標示の図面を作成し、この図面に従って測量機材を用いて現地で測量を行い、塗装する路面標示の形状をチョーク等の補助線により路面に描画する。その後、描画した図面に合わせて、塗装装置により路面標示を描画するということを行っている。この測量作業や描画のための補助線引き作業は労力のかかる作業であり、熟練した技術が要求される。
また、既に車両の通行に使われている道路の路面標示を補修する際は、周囲の交通を一部制限して作業を行うため補修作業者が交通事故に巻き込まれる恐れがあり、危険な作業となっていた。

従来、塗装装置と搭載した車両にレーザビームを追尾する機構を設けて、路面に標示を塗装する装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６１−１６２６０５号公報特開２００７−２１８７０５号公報

しかしながらこのような塗装装置では、予め現地で測量を行い、レーザ装置の据付位置と塗装開始位置を測量により求めておく必要があった。
また、塗装の線についても塗装装置が備える塗装用ノズルの幅の直線しか線を引くことができず、曲線の描画には対応できないという課題があった。

このように、従来の路面標示の描画作業では予め現地で測量を行う必要があり、特に精度の高い測量を行うには熟練した技術を要するという課題があった。描画の作業自体は交通を一部制限して行うため、路面標示を描画する作業者自身も交通事故に巻き込まれるという課題があった。

この発明は係る課題を解決するめになされたものであり、路面標示を描画するにあたり、予め現地で行う測量作業を不要にして、容易かつ高い位置精度で路面標示を描画することが可能な路面標示用塗装装置を提供することを目的とする。
また、従来、塗装のできなかった塗装用ノズルの幅よりも大きい幅を有する路面標示の自動塗装も行うことができる路面標示用塗装装置を提供することを目的とする。

この発明に係る路面標示用塗装装置は、衛星からの測位用信号電波を受信して現在位置を測位する測位手段と、路面に塗装する標示の形状と位置を記憶する記憶部と、路面を撮像するカメラと、塗装剤を路面に噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルの取付け位置と前記現在位置と前記路面に塗装する標示の位置とから、前記標示を塗装する位置の方向を示す目的地方向表示を画面上に表示する表示部とを備える。

この発明に係る路面標示用塗装装置によれば、自らが搭載する液晶などの表示部にこれから塗装を行う図形と、自らの現在位置を高い精度で表示することができるので、位置精度の高い路面標示の塗装を容易に行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る路面標示用塗装装置の構成を表す概略図である。本発明の実施の形態１に係る路面標示用塗装装置の表示部に表示されるリストの一例である。本発明の実施の形態１に係る路面標示用塗装装置の表示部に表示された路面標示の一例である。本発明の実施の形態２に係る路面標示用塗装装置の構成を表す概略図である。

実施の形態１.
図１は、本発明の実施の形態１に係る路面標示用塗装装置の構成を説明する概略図である。
図１において、路面標示用塗装装置１００（以下、単に「路面塗装装置１００」という）は、路面に塗装を行う塗装部１、塗装剤を噴出する塗装ノズル２、塗装する図形とその塗装位置を記憶する図形記憶部、また、路面塗装装置１００の位置を高精度でリアルタイムに把握するため、測位衛星からの電波を受信するＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）アンテナ１１、測位演算部１２、慣性航法装置１３、オドメータ１４を備える。また、レーザ光を照射して周囲の地物までの距離を計測する前方側面レーザ部１５と後方側面レーザ部１６、路面塗装装置１００の床面に取り付けられ路面を撮像可能なカメラ１７、路面塗装装置１００の現在地の位置情報やカメラ１７が撮像した路面上の塗装図形等を表示する表示部２２、路面塗装装置１００をハンドル操作する操作用ハンドル２３、移動用のタイヤ２１（前方タイヤ２１ａ、後方タイヤ２１ｂ）を備える。
路面塗装装置１００を操作するオペレータは操作用ハンドル２３を持ち、路面塗装装置１００を押して移動させる。
なお、塗装を行う路面の標示とは、例えば「とまれ」の文字や車の停止位置を意味する直線のみならず、道路面に描かれる表示全てを指すものとする。

塗装部１は塗装タンク（図示せず）を備えており、塗装タンクには塗装剤が充填されている。塗装部１は操作用ハンドル２３と操作線で接続されており、オペレータが操作用ハンドルに付属する塗装ボタンを押すことで、塗装ノズルから塗料を路面に向けて噴射するように取り付けられている。

ＧＮＳＳアンテナ１１は、衛星測位システムで使用されるＧＰＳ衛星１１０や準天頂衛星１１１等の衛星からの信号電波を受信する。ＧＰＳ信号は測位信号を送信し、準天頂衛星１１１は測位信号とＬＥＸ信号を送信する。ＧＮＳＳアンテナ１１は、ＧＰＳ衛星１１０と準天頂衛星１１１から測位信号を受信し、準天頂衛星１１１から測位信号の観測量に含まれる誤差量を表す測位補強情報を含んだＬＥＸ信号を受信する。測位演算部１２は、測位信号の観測量をＬＥＸ信号に含まれる測位補強情報に基づいて補正することにより、センチメータ級の精度で、自己位置を測位することができる。
準天頂衛星１１１は日本の各地から見て高い仰角の方向に存在するため、準天頂衛星から送信される測位信号およびＬＥＸ信号が建物などによって遮断されることは少ない。すなわち、路面塗装装置１００が高い建物に囲まれた都市市街地を走行する場合であってもＧＮＳＳアンテナ１１は準天頂衛星１１１から測位信号とＬＥＸ信号を受信することができ、精度の高い測位結果を取得できる。

また、路面塗装装置１００は慣性航法装置１３、オドメータ１４を搭載し、前回測位した自己位置および方位角に前回測位時からの移動量を加算して現在の車両の位置および方位角を算出する処理を行う等により、ＧＰＳによる計測間隔の補完を行うように構成されている。

また、路面塗装装置１００の前方側面と後方側面にレーザ部（レーザスキャナ）１５、１６が固定して設置されている。レーザ部１５、１６は路面塗装装置１００の側方にレーザを照射し、地物に反射して戻ってきたレーザを観測することで、路面塗装装置１００の周囲の地物までの相対距離および相対方位を点データとして生成する。

また、路面塗装装置１００の床面には、路面塗装装置１００の下の路面を撮像可能なカメラ１７が設置されている。カメラ１７の設置位置と測位演算部１２により演算される路面塗装装置１００の位置との相対関係は予め取得されており、カメラ１７が撮像する路面位置を、路面塗装装置１００の位置に基づき算出可能となっている。

図２は表示部２２が表示する作業ガイドの一例である。図２の例では、ワークリストとしてワーク１〜ワーク３までが表示されており、オペレータが作業を行う対象を選択可能となっている。
一例として、ワーク１は道路側線の路面標示を塗装装置１００により塗装する作業であり、塗装する図形の形状と塗装する図形の位置情報が、ワークリストの各ワークに関連付けされて、図形記憶部３に記憶されている。また、塗装の色情報についても関連付けされている。

図３は、路面塗装装置１００の表示部２２に映し出された路面標示の一例である。表示部２２の左上には表示拡大/縮小ボタンがあり、表示部２２に映し出すカメラ１７の倍率を変更できる。また、左下には先に作業リスト表示３２で選択したワーク（例えばワーク１）を行う際の作業メッセージが表示される。
表示部２２には、選択したワーク（ワーク１）に関連付けされて予め図形記憶部３に記憶された標示形状で、これから塗装を行う路面標示形状３６が映し出される。

図形記憶部３にはワーク毎に塗装を行うための塗装情報（塗装開始位置、塗装幅、塗装終了位置、塗装開始ライン端、塗装形状等）が位置情報として記憶されている。表示部２２は、塗装情報と測位演算部１２で算出される路面塗装装置１００の位置に基づき、これから塗装を行う路面標示形状３６を画面上に表示する。
路面標示形状３６には塗装開始ライン３７が示され、塗装開始ライン３７端の塗装開始ライン端３８ａ、３８ｂには×印が記される。

一方、表示部２２の中央部分には幅３４の間隔をおいた２本の直線ガイドライン３３ａ、３３ｂが表示される。２本の直線ガイドライン３３ａ、３３ｂの間には塗装位置３５が表示されており、この塗装位置３５に塗装ノズル２から塗料が噴射される。幅３４は、作業リスト表示３２から所望のワークを選択した時点でワークリストの塗装情報に基づき決定される。また、塗装ノズル２についても作業リスト表示３２から所望のワークを選択した時点で、幅３４の塗装が可能となる数の塗装ノズルが選択されるようになっている。

また、表示部２２の中央部分には矢印で示された目的地方向表示４０が表示される。この表示は、塗装ノズル２から塗料を噴出する塗装位置３５をワークリストで選択したワークの所望の位置に一致させるため、路面塗装装置１００を移動させる方向を示したものである。
路面塗装装置１００のオペレータは目的地方向表示４０に従い路面塗装装置１００を移動させ、塗装位置３５を塗装開始ライン３７に合わせ、直線ガイドライン３３ａ、３３ｂを塗装する路面標示形状３６の側面に一致させる。
目的地方向表示４０は回転を示す丸型の矢印でもよいし、また、ユーザが路面塗装装置１００を大きく移動させるときは長い矢印とし、小さく移動させるときは短い矢印としてもよい。

このように表示部２２は、測位演算部１２による現在位置と、図形記憶部３に記憶された塗装形状等に基づき、路面塗装装置１００の塗装開始位置への移動支援、塗装位置のトレース支援を表示する機能を有する。
塗装開始位置への移動支援では、表示部２２の画面上に、塗装対象の路面標示の形状をあらわした平面図に現在の塗装ノズル２の位置と直線ガイドラインを中央に配置するように重ねて表示し、装置を稼働させるにしたがって、画面上の平面図が移動して、塗装ノズルの位置が更新されるように、路面塗装装置１００を構成する。
表示部２２の画像は、オペレータの操作により縮尺が調整可能である。あるいは自動的に塗装開始位置が画面上に表示されるように自動的に縮尺が調整される。
また、表示部２２は、オペレータに塗装開始位置への移動方向を示すために、現在位置から塗装開始位置への移動方向を示すために、現在位置から塗装開始位置の方向を指し示す矢印（目的地方向表示４０）を画面上に表示する。

このように、本実施の形態に係る路面塗装装置１００によれば、液晶などの表示部２２の画面上に塗装対象の路面標示の形状と、現在の塗装ノズル２の位置を高い精度で表示することができ、オペレータは塗装開始位置の方向を指し示す矢印に従い塗装開始位置へ路面塗装装置１００を移動させた後、画面上のガイドラインに沿って塗装を行うことができるので、位置精度の高い路面標示の塗装を容易に行うことができる。

なお、カメラ２２として複数台のカメラを搭載して路面の画像を撮影するようにしてもよい。各カメラの画像を路面投影した画像を表示部２２の画面上にオーバーレイして表示するようにしてもよい。

実施の形態２.
図４は、本発明の実施の形態２に係る路面塗装装置１０１の構成を表す概略図である。実施の形態１と異なる点は、路面塗装装置１０１が自走するための車両駆動部２４と、目的位置までの距離と方向に応じて移動距離を決定し、また塗装開始位置を決定するための車両制御部２５を更に搭載している点である。
実施の形態１ではオペレータが表示部の画面を見ながら路面塗装装置１００を移動させて路面の塗装を行っていたが、本実施の形態に係る路面塗装装置１０１は、オペレータは最初に塗装開始指示を行うのみで、塗装開始指示を受けた測位演算部１２が自動的に路面塗装装置１０１の自己位置を求め、車両制御部２５は予め設定された塗装開始位置までの距離と方向を計算し、車両駆動部２４が路面塗装装置１０１を塗装開始位置へ移動させる。

路面塗装装置１０１が塗装開始位置に到達すると、塗装部１は路面標示用の塗料を塗装ノズル２に送出する。塗装ノズル２は塗料を路面に噴射して路面を塗装する。塗装ノズル２の噴射タイミングは、噴射タイミングを制御する噴射制御部（図示せず）が、測位演算部１２、図形記憶部３、車両駆動部２４、車両制御部２５からのデータを受けて制御する。例えば、車両制御部２５が車両駆動部２４に指示を出すことで塗装開始位置への移動を開始し、測位演算部１２が算出する現在位置と塗装開始位置と一致した時点で噴射制御部が塗装ノズル２から塗料の噴射を開始する。
車両制御部２５は図形記憶部３に記憶された塗装図形に従って路面塗装装置１０１を移動させ、噴射制御部は塗装図形と現在位置に応じて路面への塗料の噴射を制御する。

このように、本実施の形態に係る路面塗装装置１０１は、実施の形態１に係る路面塗装装置１００の構成に加えて、路面塗装装置１０１が自走するための車両駆動部２４と、目的位置までの距離と方向に応じて移動距離を決定し、また塗装開始位置を決定するための車両制御部２５を搭載している。また、表示部２２は取り外しが可能な構成とし、路面塗装装置１０１と無線通信により接続することで、塗装作業中でも遠隔操作でオペレータが作業状況をモニタし、路面塗装装置１０１に作業中断などの指示が出せるように構成する。

これにより、本実施の形態に係る路面塗装装置１０１は、図形記憶部３に記憶された塗装図形に従って自動で路面に所定の図形を塗装することができ、オペレータは熟練した技術を要することなく、また、交通事故に巻き込まれるという危険を冒すことなく、路面標示を精度良く塗装することができる。

実施の形態３.
実施の形態１、２に係る路面塗装装置１００、１０１では、路面塗装装置１００、１０１のそれぞれの現在位置と予め記憶された塗装開始位置等の位置と、塗装図形に基づいて、塗装ノズル２からの塗料の噴射を制御していた。しかしながら、精度の高い道路地図がない場合においては、絶対位置に基づき塗装を行うと、例えば道路の片側車線の中央部分に停止表示をしたつもりが、一方にずれて路肩部分に停止表示が塗装されるということもあり得る。
そこで実施の形態３に係る路面塗装装置は、道路の構造物や白線等との相対距離に基づいて塗装ノズル２からの塗料の噴射を制御する。

本実施の形態に係る路面塗装装置１０３の装置構成は、実施の形態１、２に係る路面塗装装置１００、１０１と同じであり、前方側面レーザ部１５と後方側面レーザ部１６を使用する。
従来より、計測台車にＧＰＳ受信機、カメラ、レーザレーダ等を搭載し、カメラの認識画像とレーザレーダが出力する周囲の地物までの距離に基づき、道路の縁石等の地物や中央分離帯の白線の位置を取得する装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。本実施の形態の前方側面レーザ部１５や後方側面レーザ部１６はレーザレーダに相当する機能を有する構成である。ここでは、道路地物等の位置や白線位置の取得方法の詳細については省略して、以下説明する。

本実施の形態に係る図形記憶部３には、塗装する図形とその塗装位置のほか、周囲の道路縁石、ガードレール、車線分離標、道路標識、マンホール、信号機などの道路構造物と塗装する図形との相対距離、中央分離帯等の白線や黄色線からの相対距離等、道路構造物や白線からの相対距離が記憶されている。
路面塗装装置１０３は、前方側面レーザ部１５と後方側面レーザ部１６を動作させて周囲にレーザ光を照射する。
表示部２２の画面上には、レーザ光が照射された照射点からなる相対距離情報を含んだ３次元点群モデルが表示され、例えば周囲の道路縁石から現在位置までの距離が表示されるようになっている。
そして、表示部２２の中央部分には矢印で示された目的地方向表示４０が表示される。この表示は、塗装ノズル２から塗料を噴出する塗装位置３５を、先にワークリストで選択したワークに予め指定された道路縁石からの距離の位置に一致させるため路面塗装装置１０３を移動させる方向を示したものである。
路面塗装装置１０３のオペレータは、目的地方向表示４０の表示に従い路面塗装装置１０３を移動させ、所望の開始位置から塗装を開始する。あるいは、オペレータではなく、実施の形態２で説明したように車両制御部により自動で車両を駆動させ、所望の開始位置から塗装を行うようにしてもよい。

このように、本実施の形態に係る路面塗装装置１０３は、搭載する前方側面レーザ部１５と後方側面レーザ部１６からレーザ光を照射し、周囲の構造物までの相対距離情報を含む３次元点群モデルを生成し、表示部２２に表示する。
表示部２２は、生成した３次元点群モデルに関連付けされている距離情報と、図形記憶部３に記憶された塗装する図形の道路縁石からの距離や中央分離帯の白線からの距離等に基づき、路面塗装装置１０３を所望の塗装位置に移動させる方向を指示する目的地方向表示４０を表示する。オペレータは表示された目的地方向表示４０に従い路面塗装装置１０３を移動させ、塗装を開始するようにした。

本実施の形態に係る路面塗装装置１０３によれば、道路地物や道路の白線等からの距離に基づき、路面標示の塗装を行うことができるので、位置精度の高い路面標示の塗装を容易に行うことができる。

１塗装部、２塗装ノズル、３図形記憶部、１１ＧＮＳＳアンテナ、１２測位演算部、１３慣性航法装置、１４オドメータ、１５前方側面レーザ部、１６後方側面レーザ部、１７カメラ、２１移動用タイヤ、２２表示部、２３操作用ハンドル、２４車両駆動部、２５車両制御部、３６塗装を行う路面標示形状、３７塗装開始ライン、３８ａ、３８ｂ塗装開始ライン端、３９目的地方向表示、４０目的地方向表示、１００、１０１、１０２、１０３路面標示用塗装装置（路面塗装装置）、１１０ＧＰＳ衛星、１１１準天頂衛星。

Claims

衛星からの測位用信号電波を受信して現在位置を測位する測位手段と、
路面に塗装する標示の形状と位置を記憶する記憶部と、
路面を撮像するカメラと、
塗装剤を路面に噴射する噴射ノズルと、
前記噴射ノズルの取付け位置と前記現在位置と前記路面に塗装する標示の位置とから、前記標示を塗装する位置の方向を示す目的地方向表示を画面上に表示する表示部と、
を備えることを特徴とする路面標示用塗装装置。
衛星からの測位用信号電波を受信して現在位置を測位する測位手段と、
路面に塗装する標示の形状と、前記標示と所定の地物との相対距離を記憶する記憶部と、
所定の角度でレーザ光を照射し前記所定の角度にある地物までの距離を算出するレーザ測距部と、
塗装剤を路面に噴射する噴射ノズルと、
前記レーザ測距部で算出した地物までの距離と角度を用いて生成した３次元点群モデルを用いて算出した前記所定の地物と現在位置との相対距離と、前記記憶部で記憶する前記所定の地物と前記標示との相対距離とから、前記標示を塗装する位置の方向を示す目的地方向表示を画面上に表示する表示部と、
を備えることを特徴とする路面標示用塗装装置。
前記所定の地物は縁石、ガードレール、車線分離標、道路標識、マンホール、信号機などの道路構造物、白線、黄色線のいずれかであることを特徴とする請求項２記載の路面標示用塗装装置。
前記衛星は準天頂衛星であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の路面標示用塗装装置。